欢迎访问励志教育中文网

从虐猫狂人薛定谔名言谈起,物理学究竟能不能

时间: 2019-05-31 16:22:27 | 作者:张筱雨 | 阅读:199次

从虐猫狂人薛定谔名言谈起,物理学究竟能不能解释化学和生物?

2017-02-06 18:09 来源:easysciencemp_plth1

原标题:从虐猫狂人薛定谔名言谈起,物理学究竟能不能解释化学和生物?

导读

物理学是不是可以解释所有化学现象?如果是,那物理如何去解释生物机制?

物理学中的量子力学在化学中有着很好的应用,那么作为基础学科的物理学在未来会对生物有什么影响呢,还是物理根本就不适合解释生命科学?

一、物理学理论上可以解释生物化学现象

物理和化学理论原则上可以诠释生命现象——Erwin Schrödinger, 1944

生物化学的基础主要是有机化学,而化学反应的本质是化学键的变化。

化学键的理论基础主要建立在近代物理学的量子理论(价键理论、分子轨道理论等)和一点相对论(重原子的相对论效应)之上。物理和化学的交叉——物理化学就是在完成这样的工作,并且也取得了重大成就。

自从物理学家、化学家、语言学家兼皇家首席烟花师Lomonosov在1752年提出物理化学这个概念以来,物理化学从发展初期的表观热力学/动力学理论(Arrhenius方程、热力学第1、2、3、0定律等等)开始,逐步发展到微观下的RRKM理论(动力学)、Prigogine耗散体系理论与Onsager倒易关系(不可逆过程热力学/统计物理学)等。此外,也发展了量子化学近似计算程序——Gaussian(Pople等)、交叉分子束方法(李远哲)、飞秒化学(Zewail)、超分子化学(Lehn等)等等其他微观-介观领域。

物理化学的研究方向逐渐从宏观到微观、从静态到动态、从简单近平衡体系到复杂非平衡体系,当然,也包括生物化学领域。因此还出现了一门新学科——生物物理化学(或者叫理综(手动滑稽))。

至于(从尿素的人工合成开始的)生(you)物(ji)化学领域,在上世纪就出现了一个堪比科幻小说家Jules Verne的著名物理学家(+理综全能+预言家+神+。。。虐猫狂人)Erwin Schrödinger。

你有可能听说过他本人↓↓↓

从虐猫狂人薛定谔名言谈起,物理学究竟能不能

他的方程 ↓↓↓

从虐猫狂人薛定谔名言谈起,物理学究竟能不能

他的书 ↓↓↓

从虐猫狂人薛定谔名言谈起,物理学究竟能不能

但是

你一定听说过

他的

半死不活不知死活的

主子 ↓↓↓

(甚至比铲屎官本人更为出名)

从虐猫狂人薛定谔名言谈起,物理学究竟能不能

从虐猫狂人薛定谔名言谈起,物理学究竟能不能

在他的科普性著作What is Life?《生命是什么》中,他预测生物体的遗传因子/基因很可能在某种非周期性固体,也就是后来发现的DNARNA。该书中还有形如生命体以负熵为生、突变过程是一种量子跃迁、遗传的稳定性可以通过量子论解释、染色体是遗传的密码本等等过于超前的观点。在此书中提出了“物理和化学理论原则上可以诠释生命现象”这一论断。

自从Mendel的不会打僵尸的豌豆到Morgan的回光返照抖擞精神的白眼果蝇以来,生物遗传学都是通过研究表观现象而推断遗传过程,而对DNA的研究则是从微观起步,直达本质。但Schrödinger通过物理学和化学知识,仅仅通过逻辑推理就得到了这么多具有启发性的结论,仅凭其超越时代的预言就完全可以认为他应该是生物化学之父,虽然现代生物化学的标志之一是DNA双螺旋结构的发现。

不过,当年DNA双螺旋的发现者之一——Francis Crick在读完这本书之后,放弃了原本的粒子物理研究,转向生物领域。当然,他不是一个人。其后,基于他的同事Franklin的研究成果,DNA双螺旋的发现为他带来了1953年诺贝尔生理学与医学奖。此外,后续的若干个诺贝尔奖(生物、物理等)得主均曾经受到书里思想的影响,包括后文中的Prigogine

此书也被认为是分子生物学的开端。

(BTW,强!烈!建!议!读一下那本著作,书中探索生命过程的本质的思维和方法论会让人受益终生。)

(而且不会像某本书一样

过多地浪费您的时间)

但在写出这本分子生物学的

《汤姆叔叔的小屋》以外

我们的神——Schrödinger

还是

波动力学之父

量子力学奠基人

并发展了原子理论

还顺手命名了一个

Schrödinger方程

在此之后,所有的量子化学家都指着近似求这个方程根本解不出来的解来混饭吃。

而我们苦逼学生只是知道

不(能)自(学)量(子)力(学)

我把你关在教室里考量子力学,你可能会死,或者活着。但这一切,将在我判你卷子的时候揭晓。——Teacher Schrödinger

从虐猫狂人薛定谔名言谈起,物理学究竟能不能

二、实际上并不可行

文章标题: 从虐猫狂人薛定谔名言谈起,物理学究竟能不能
文章地址: http://www.wzlll.com/jyxw/2584.html