信息、生命与物理学

作者：[英]保罗·戴维斯

分类：科技

ISBN：9787521765953

出版时间：2024-7

出版社：中信出版集团

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内容简介

生命是什么？

1943年，诺贝尔奖获得者、量子力学的重要奠基人薛定谔提出了这个问题，并指出需要一种全新的物理学来给出答案。这是20世纪最伟大的科学问题之一，至今各领域科学家仍在不断尝试解答。

理论物理学家、宇宙学家、天体生物学家保罗·戴维斯受到薛定谔提出的伟大问题启发，结合香农的信息论、达尔文的演化论和近年来多学科的前沿研究发现，重新深入探寻生命的内在逻辑。与薛定谔一样，他认为生物体清楚表明了更深层次的新物理学原理的存在，并指出这种新物理能让物质与信息、整体与部分、简单性与复杂性交织在一起。

保罗·戴维斯指出，生命的内在逻辑是信息。掌握信息可以降低不确定度，这使生命脱离了无序，与非生命区分开来。串联起生物体物质复杂性（生命的“硬件”）的东西，是更令人惊叹的信息复杂性（生命的“软件”）。在信息领域，我们才邂逅了生命真正的创造力。信息网络和逻辑计算，正是生命这台精妙机器具有“魔力”的根本原因。

这本探索生命起源及内在逻辑的书极具洞见且涉猎广泛，探究了融合生物学、物理学计算机科学和数学的全新交叉科学领域。它可以为技术和医疗带来变革，使癌症的深层根源、鸟类导航现象、量子计算和人脑意识的产生等问题得到更加透彻的理解，甚至能阐明生命是否必然出现这个古老又深奥的问题。

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弥合生物学与物理学间的鸿沟

补齐生命议题缺失的重要拼图

一位智力超群的理论物理学家、宇宙学家试图寻找非生命与生命之间存在的“缺失的连接”，探寻物理学与生物学的统一理论，对物质与信息、整体与部分、简单性与复杂性做了深入的探讨。以当今前沿科学绘制了正在迅猛发展的科学新领域图景，既有天马行空的大胆观点，也有科学的严谨与历史迷箱的熟稔，这些问题的提出与思考不仅有益于解释生命，对了解人类存在的本质和在宇宙中的位置也有重大意义。

——尹晓冬，首都师范大学物理系教授

“生命是什么”这个基本问题一直让人辗转反侧。物理学家薛定谔曾从量子物理的视角对这个问题做了初步回答。现在，保罗·戴维斯带来了他的新书《信息、生命与物理学》，把信息科学、物理学与生物学的最新进展融汇一炉，让我们对生命的本质有了更深刻的理解：生命与信息息息相关，生命甚至还与量子信息有关系。我很享受阅读本书的过程。

——尹璋琦，北京理工大学物理学教授

爱因斯坦曾如此评论：当与生物学打交道时，人们就能深刻地感受到物理学有多么原始。正如看似简单的细菌却能以极高的效率完成物质合成和信息传输，而人类的大脑则可以超低的能耗进行极其复杂的信息处理。我一直坚信，如果物理学是正确的，生命的产生就是必然的。这个“必然”依赖于“涌现”：正如化学是物理的涌现，生命是化学的涌现，而智能则是生命的涌现。这本书串起了不同时代一众大师对生命的理解，并一次次试图回答：生命究竟是什么？

——尹烨，华大基因CEO、生物学博士

这本书适合所有喜欢打破认知界限的人。戴维斯用轻松有趣的笔触来呈现他的探索，即使是非常深奥的科学，也被阐释得十分清楚。

——丹尼斯·诺布尔，系统生物学先驱，牛津大学医学部名誉教授

从物理学到生物学，从演化论到神经科学，保罗•戴维斯在这本写作风格鲜明、引人入胜的书中，为如下核心观点提供了强有力的例证：生命与信息流息息相关。这本书中有很多值得深思的东西。强烈推荐。

——乔治·F. R. 埃利斯，宇宙学家、数学家，开普敦大学教授

一次探索生命相关科学的精彩绝伦之旅。

——戴维·多伊奇，量子物理学家，牛津大学教授，2018年度“墨子量子奖”得主

超越边界之作……戴维斯表明，信息的观点有助于更好地理解生命的定义特征……这种生命视角是宏大的。

——《自然》

精彩，生动……理解生物体中的信息流，可能正是我们的科学拼图中缺失的部分。这是个伟大的想法。

——《卫报》

章节介绍

III 前言
001 第1章 生命是什么？
029 第2章 走近麦克斯韦妖
077 第3章 生命的逻辑
127 第4章 达尔文学说2.0
169 第5章 鬼魅般的量子和生命
197 第6章 生命的起源
221 第7章 机器中的幽灵
251 结语
263 延伸阅读
269 注释
281 索引

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书友评论

• 感冒的冬天的评论
  

  作者引用薛定谔的说法，认为解释生命需要新物理。而他所谓的新物理是信息论和涌现。首先我觉得这东西一点不新。其次作者似乎始终采用一种非黑即白二元对立的观点在看还原论。认为还原论就是要把一切拆分到原子进行解释才算还原论。还声称以前的生物学没有采用模块化的思想进行研究（完全不赞同）我的理解下所谓的模块化不就是一种还原论吗。作者还是支持量子纠缠是产生意识缘由的那一派。这本身也没什么，对未知有不同的信仰完全没有问题。但是我不太赞同因为A很神奇，B我们不能解释，于是B肯定和A有关这种没有细节过程和任何证据的思考模式。作者讲得比较好的是表观遗传的部分。认为癌症可能是环境诱发的某种促进突变率的返祖现象。但是总体所有知识都是讲得比较浅，有点隔靴搔痒。然后生命起源居然没提碱性热液。又一次验证法则：少看物理科普哎

• Ogres的评论
  

  意识其实可能产生于肠道

• 韧勉的评论
  

  本书的观点是如果将生命的来源归因于纳米级别的细胞的演化，那么生物体本质上可以用物理学的角度加以解析，那么生物体不仅是信息包，还是计算机。想要完全理解生命，就必须弄清楚它的算法机制。这要求我们来一段晦涩却引人入胜的逻辑、数学和计算的短途旅行。作者戴维斯强调遗传信息与环境相关，信息是以最经济的方式定义的，遗传信息要想获得功能性，其分子环境就必须是全局语境，它应该既能识别指令，也能做出恰当的响应。若认为生物是计算机，那么是带有预测性质的机器，信息是从不可预测、波动不定的环境中收集的，受到内部控制并做出最佳响应，一台良好的预测机器意味着拥有从经验中学习的能力，从而能更好地预测未来，并采取明智的行动。

• Jocean的评论
  

  作为研究人员，经常会沉浸在自己的研究领域，这本书跳出生物领域，从物理和信息的角度来阐述“生命是什么？”，对于我们在各自科研领域的思考是有帮助的，我们需要从更广阔的视野来对待自己的研究方向，站在更高的层次思考真正的“卡脖子”问题，做出更有意义的工作。

• 林峰的评论
  

  认真思考

• 轩然的评论
  

  明确了物质身上有能量+信息，信息是非生命转换成生命的关键。能量已经有很多物理定律去解释，但对信息的理解还很有限。虽然从基因角度看，信息本身即一种规则，是熵的反面，但又会在环境因素中发生改变。要理解这种规则和改变的逻辑还需要很长的路要走。本书基于对生命问题的深究，看到已有的基因(化学)理解之下，还有信息、量子等物理层面的探讨可能，而这种探讨还在继续，所以后半程全是正在探讨的不同观念的碰撞，而没有最终的结论。对普通读者来说，看到了问题却看不到答案肯定是难受的，但本书又是人类向一个问题挺进过程的阶段总结，很有必要。

• 快刀斩的评论
  

  民科的感觉

• 阳极-半导体的评论
  

  再版，比原来贵了20.原来作者也是诺奖获得者。以我这个门外汉看来，是目前最成系统的量子世界观科普作品。没有量子理论的胡说八道，有的是其中一些成对象的事实性研究。生命层面的量子化现象挺有趣的。

• 李欣原的评论
  

  对于我这种文盲来讲 从信息和物理学的角度来解释生命 探讨哲学 令我耳目一新 读起来津津有味 也因为知识储备不足 我找不到什么缺点

• 达雅塔翁的评论
  

  原书出版于2019年，简中于同年出版，难得