那样的话，我们就会在宇宙中真正获得家的感觉-读《生命与新物理学》
Paul Davies是理论物理学家，也是一位极好的科普作家。读中学的时候，就被图书馆中霸气的书名《上帝和新物理学》吸引，翻看过这本书。而他在19年2月新出的书英文名叫“The demon in the machine”，中信的翻译版起名为《生命与新物理学》。这篇读书笔记的题目来自于该书的最后一句话，点名了全书的主旨。
生命能用物理学解释吗？现有的物理学能否用来解释生命，还是需要或者已经产生了新的物理学，用以解释生命？这是整本书都在回答的问题。也对应中文题目中的新物理学，而英文标题中的demon指的是热力学中的麦克斯韦妖，一个出现在思想实验中的对当下每个分子状态都知晓的，能够利用信息逆转时间箭头的怪物，通过英文的标题，作者点出连接物理学和生物学之间的桥梁在于信息。
在三体死神永生的后半部分，有一段读起来令人有些后怕的对话，来自小说中的物理学大神丁仪和他的学生，丁仪这段话的主旨是“生命对物理学是一种干扰”。他问学生“假设一切都是决定论的，知道初始条件就可以计算出以后任何时间断面的状态，假如有一个外星科学家，给它地球在几十亿年前的所有初始数据，它能通过计算预测出今天这片沙漠的存在吗？”学生对这个问题的答案是“当然不能，因为这沙漠的存在不是地球自然演化的结果，沙漠化是人类文明造成的，文明的行为很难用物理规律把握吧。”接下来的对话，导出的结论是无法仅仅通过物理学，来预测一个诞生了生命的宇宙会发生什么，生命的诞生会改变宇宙规律。而小说中接下来的情节，就是生命如何改造了宇宙规律（太阳系二维化）。
将物理学和生物学的研究范围切开，如同笛卡尔时代认为身心是二元的。在这样的假设下，生命的出现就如同一个偶然，好比你不知怎么的中了彩票，栖身上流社会，但却无法从中找到家的感觉。但如果宇宙的规律预示着其有利于形成广泛的复杂信息处理系统，而生命真是这种系统的典型代表，那么就预示着生命的起源不具有特殊性，宇宙是生命友好的。这让我想起一句话“来了就是深圳人”。生命能否用物理学解释这个问题的回答，如果是肯定的，读者就不必担心三体中描述的末日场景，而可以安心的在这个宇宙间生活。
但不可否认的是，生命开辟了非生物系统无法进入的“可能性空间”。《生命和新物理学》这本书这样写道：生命的游戏必定会被视为一种规则随时间变化的主观体验性游戏。书中将生命比做一盘象棋，但其规则会改变，而物理学要做的是解释这些改变规则的规则（元规则）。而随状态函数改变的法则，是对自我指涉的一种概述。例如生物体内的DNA，在生命复制时，是硬件，是复杂用的模板，而在同时，又是软件，编码了如何让自身得以复制的信息，何时是软件，何时是硬件，这需要根据环境来决定。而随着系统的时间演变，复制的内容，与复制的方式都会改变。从计算机的角度来看，物理世界程序和数据是分开的，但在生物世界，程序和数据是不可分的。
从宏观来看，生命和非生命泾渭分明，但到了微观层面，俩者又都是由同样的基本粒子组成的，因此要解释生命，就需要在中尺度结构（meso-scale）展开，而这也是生物信息学，生物物理等新兴的交叉学科所关注的。把生命的运作看成是信息的交换，把生命的演化看成是环境如何改变生命复制自身的程序，从而影响被复制的数据。本书前4章集中讨论的是如何用信息的视角去研究生命现象，从而打破物理学解释和生物现象之间的鸿沟，主线是上述的逻辑，后三章分别讨论了量子现象在生命中的应用，生命的起源及意识和自由意志的问题。
在讨论意识时，作者对朱利奥•托诺尼的Phi的解释给出了极为形象的类比，想象一个20名成员组成的委员会，负责评选年度的大奖。对外来看，这是一个黑箱，但如果从内部来看，如果成员是彼此独立且未经协商的，那么这个系统的Phi值就为0，但如果存在着派系，成员们的决策相互制约，那么就可以用Phi值来计算系统的集成度，当委员之间进行了广泛的内部交流，之后做出了一致的决定，那么这时系统的Phi值就最大，而如果某个成员只是速记员，那么委员会的Phi值就会降低，因为它不是完全集成的。Phi的大小，本来是用来衡量意识的，信息处理系统的集成度越高，Phi值越高，越具有意识。通读全书之后，我意识到Phi值计算背后的假设，也适用于生命的其他尺度上，对应的例子来自书中关于癌症的论述，也是令我印象深刻的一段。
基因突变通常认为是随机发生的，但基因组上的有些区域，是更容易突变的，有些地方的突变，则不太可能在下一代出现。之所以会这样，是由于复杂的多细胞生物，像操作系统一样，需要一个安全模式，越是古老的，越要保留，从而在遭到危险时回到原初状态。而癌细胞，正是这样一种原始的细胞防御机制，这个观点和之前把癌细胞看成是逃逸了监管的突变细胞不同。前者指出癌症是在外界坏境触发下，引起的自我驱动走向细胞的默认状态，而后者则认为是外界的刺激带来了癌症。而当癌细胞从受控的状态变成如同单细胞生物一样，只“关心”如何增值的时候，就会导致整个系统的整合程度降低，类比对意识的度量Phi，癌细胞就是前文中提到的那个变成了速记员的评奖委员，没有参与对生物体整体的信息交流。
对癌症起源的认识，对癌症的诊断和治疗都有意义。癌细胞特有的信息处理特征，有潜力让人们在细胞和组织形态的临床变化之前，提前发现；而意识到癌症本质上是多细胞生命诞生的逻辑必然，就应该通过维持避免让细胞陷入返祖的生活方式的物质条件来向癌症发起挑战，以期管理和控制，而不是完全消除癌症。
总结来看，本书（按原文书名）告诉读者，必须把信息这个要素带入生命研究当中，至于如何解开生命之谜，他提出的问题远比回答的问题要多。书中指出的方向（系统生物学）进展迅速，其中很多研究成果的影响不止停留在实验室中，还会如同进化论一般，对每个人的思考方式产生巨大影响（例如社会达尔文主义），而这本读起来轻松有趣的书，将带你了进入这个将会影响我们每个人的变革。
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不同领域的相通的创新之道-读《Life finds a way》
用物理学来为生命技术及制度的演化找出规律-读《为什么世界不会失控》
Astrostar2021-05-24 08:13:42
这类书喜欢看，物理与生物的交汇
关鑫2021-05-24 08:01:16
《复杂生命的起源》，这本也挺有意思，线粒体真好玩。