【前 言】

已經(jīng)有很多書探討過生命能做什么了，但本書想要探討生命是什么。是什么創(chuàng)造了生物？是什么使得生物能夠做出如此令人驚訝的事情，而這些事情卻是非生物做不了的？生物與非生物的區(qū)別來自哪里？哪怕一個低級的細菌也能完成如此美妙、如此神奇的事情，卻沒有任何一位工程師能夠制造出與生物相媲美的東西。這些問題讓我十分著迷。生命看上去就像一種魔法，它的秘密隱藏在令人費解的復雜性之中。過去幾十年來，生物學取得的巨大進展只不過強化了這種神秘感。是什么讓生物產(chǎn)生了神秘的魅力，既非凡又獨特，完全不同于其他物理系統(tǒng)？所有這些獨特性一開始來自哪里？

我們可以提出很多類似的問題，它們也是非常重要的問題。在我的職業(yè)生涯中，我常常癡迷于這些問題。由于我不是一位生物學家，而是一位物理學家和宇宙學家，所以，在處理這些重要問題時，我將避開大多數(shù)技術細節(jié)，而主要關注基本原理。這就是我將在本書中做的事情。我會專注于真 正重要的難題和概念，以試圖回答那個非常熱門的問題：生命是什么？我絕 不是第 一 個提出這一問題的物理學家。

距離偉大的量子物理學家埃爾溫·薛定諤發(fā)表著 名的系列演講《生命是什么？》已經(jīng)過去了三代人的時間，我將以此作為出發(fā)點。在這些演講中，薛定諤提出了達爾文逃避的問題。然而，我認為我們現(xiàn)在正處于回答這個問題的臨界點上，相關的答案將會引 領一個全新的科學時代。

如果不引入全新的基本概念，物理學與生物學之間的巨大鴻溝原子和分子領域與生物體領域之間的鴻溝就將無法彌合。生物體有其目標和使命，這是幾十億年來進化的產(chǎn)物，而原子和分子只盲目遵從物理規(guī)律。但是，生物體必定是以某種方式從原子和分子中產(chǎn)生的。盡管科學界已經(jīng)廣泛接受我們需要將生命重構為一種物理現(xiàn)象這一觀點，但事實證明，科學家還是常常低估了全 面理解生命起源和生命本質(zhì)的難度。

試圖尋找非生命與生命之間存在的缺失的連接，并在單一理論框架下將兩者連接起來的研究，已經(jīng)產(chǎn)生了一個全新的跨界科學領域，它融合了生物學、物理學、計算機科學和數(shù)學。該領域不僅旨在對生命做出終 極解釋，還希望開啟新的應用場景，為納米技術帶來變革，引導醫(yī)學研究取得巨大進步。這一變革背后的統(tǒng)一概念就是信息。它不是指日常意義上的信息，而是一種類似于能量的抽象概念，能讓物質(zhì)形成生命。從字面上理解，信息流模式可以表現(xiàn)出它們自己的生命特征，比如在細胞間穿梭翻涌，在大腦中飛旋，在生態(tài)系統(tǒng)和社會中交互并呈現(xiàn)出它們自己的系統(tǒng)動力機制。正是在這種豐富而復雜的信息流動過程中，行為主體概念產(chǎn)生了，這一概念又與意識、自 由意志和其他令人困惑的難題有關。生物系統(tǒng)正是通過將信息整合成有序模式的方式，在分子領域的混沌中形成了生命的獨特秩序。……