等你等得好辛苦

　　生物機體的存續有賴於亂度趨於最小的開放式新陳代謝，生命系統的發展有賴於朝向更高目標的演化式動態平衡。

　　本文試從近代生物物理學的觀點，以科際整合的精神，來探索生命的機理。

生命是什麼？

　　自古以來，生命就是一個謎，文學家歌頌生命，哲學家探索生命，科學家研究生命。有關生命的界定，隨著時代和科學的進步，仍不斷地在充實和演進中。

　　我們都知道生物體是由一大堆非金屬元素，如碳、氫、氧、氮、磷等以及一些金屬元素，如鈉、鉀、鐵、鎂等所構成。但是它們本身並不代表生物體，就如電腦是由一大堆電子元件所構成，但它們本身也不代表電腦；同樣的一個國家或團體是由老百姓或一大群個體所組成，但只有老百姓和個體也不是一個國家或團體。它們似乎還需要某些「東西」才能代表生物體，這些東西便是生命，那麼生命是什麼呢？不妨讓我們試從對生命現象的種種觀察和對生命的種種界定，來尋求解答。

從演化論觀點看生命的定義

　　從早期生物演化論的觀點來看，生命是生物有機體內在因素，不斷地隨著外界環境因素改變的一種連續現象。換言之，生命也是「外來刺激」與「內在反應」的一種連續調適與演化過程，它具有一種累積經驗，保存經驗的特質。依據這個定義，一般的自動控制系統，雖然它具有自動連續調整的能力，但是，它沒有累積經驗、保存經驗的演化功能，因此，它不具有生命現象，一般的電腦，也只能連續自動執行人們所寫入或交付的指令，它不能無中生有，也無積極的演化功能，因此，它也不具有生命現象。但是，當電腦一旦具備了人工智慧的設計功能，能累積錯誤經驗而加以調適與演化時，則依據這個定義，它似乎應已粗具了生命的內涵。

從十九世紀的化學與生物學觀點看生命的定義

　　從十九世紀當時化學與生物的觀點來看，生命是蛋白質體存在的一種形式；它的特徵是，不斷地與周遭環境交換物質。換言之，蛋白質在生命現象中扮演了一個舉足輕重的角色，它在一個活的有機體中，職司所有的生命過程，並藉著新陳代謝功能與外界不斷地交換物質，促使這個活的系統成為一個開放式的系統。

從近代生物學、生化學與生物物理學的觀點看生命的定義

　　若把上面十九世紀對生命的定義擴大，而依據近代生物、生化與生物物理學觀點來看生命，則生命是存在於一個活的有機體中，而這有機體必然是一個能與體外交換能量與物質的開放系統，一個能自我調適與自我複製的系統，一個由具有不同功能與大小的細胞與組織等，所組成的異質(heterogeneous)系統，也是一個遠離平衡點，但卻以非可逆方式，循著單一方向演化及發展的系統。上述的這個系統，為了要達到無衰減(從外界攝補能量)的動態平衡，必然產生一種自然的韻律現象，譬如心跳與脈搏、呼吸與循環、內分泌的週期性以及如腦波等一切生物時鐘現象。這種韻律現象一旦停止，則這個系統便踏入了靜止的平衡狀態，生命也就隨著終止了。

從熱力學第二定律看生命現象

　　依據熱力學的觀點，在任何一個封閉的物理系統中，有用的能量必將趨於最小，其亂度(entropy)則必趨於最大，直到最後，該系統中的一切復歸於無序。但是，對於一個演化而開放的生物系統而言，恰恰相反。它藉著新陳代謝的功能，與外界交換物質與能量，不斷地攝取亂度小的營養物，而釋出大亂度的排泄物，以保持體內的亂度趨於最小，使生命體得以延續成長。但是，當老化過程開始，體內亂度便逐漸擴大，到有一天亂度達到最大時，生命的韻律現象隨之終止，生機也歸於衰絕。此時，體內所有活的有機體，也都回歸為無生機的元素，也就是聖經上所說的：「你是從泥土中出來的，還要回歸到泥土中去！」(Dust thou art, to dust returnest.)我們從亂度定律來看生命現象，它的確是一個很好的寫照。(同時，在這裡我們也可以體會出生體組織中「組織」一辭之妙，它剛好與亂度相反。)

從量子力學的觀點看生命現象

　　生命現象是非常奇妙的，一個生物體永遠保持著一個良好的動態平衡狀態，並且它還是非常的安定，但是在安定中，又有著突變與演化。個中道理，量子物理學家薛丁格曾經提出他的看法，他認為：

一、一個生命有機體為什麼能夠一直維持著一個良好的、遠離平衡點的動態平衡狀態，正如以上熱力學中的解釋，是有賴於新陳代謝的功能，將體內的亂度不斷地排出體外。

二、一個生命有機體為什麼會十分的安定，是由於包括最小的細胞在內，都是由數量極為龐大的微小的原子與分子構成的。原子、分子的行為本質上是一種機率行為，生命現象便是這一群具有高度組織化功能的原子與分子，所表現出的群體行為。就好像一個社會的風尚，一個民族的精神，是取決於構成這個社會或民族的一大群個體(人民)的群體行為的表現。若從統計學的觀點看，它是以個體的量取勝的，量愈大，標準變異愈小，便愈安定。一個生命體中，若是只包含少數的個體原子或分子，那麼它的秩序便很容易會被意外的熱擾動所破壞，而失去了群體的安定性。

三、一個生物體雖則很安定，但是，就機率的統計性而言，它終究不是百分之一百的安定，當生命體中留存遺傳訊息的基因，長期受到環境的影響，或是受到外來能量一時的衝擊，例如X光、輻射線等，則在基因的轉錄過程中，分子間的鍵結便有可能發生異位，影響到生物資訊系統所發出的指令，而發生突變或演化。但是，這種突變在生物體的正常狀態下，對整個龐大的遺傳基因資訊系統的影響而言，仍微乎其微，對生物的安定性也不足為患。以上說明了生物遺傳的基因特性，為什麼具有如此高的安定度，也說明了物種能代代相傳而維持其生命特質不變的道理。

從系統學觀點看生命現象

　　從量子力學的觀點，我們看到生命現象是由於原子、分子的群體機率行為所導致的。因此，若依據系統學的觀點，生命也可以看作是由一大群具有高度組織化功能的原生質個體，所達成的群體行為的表現。若以登陸月球為例，它是由於一大群科學家與工程師們(可以把他們比擬作一個異質個體的集合體系統)，在高度組織化的管理制度下，所創造出來的群體表現；那麼，依據這個觀點，登陸月球的壯舉也可以說具有一種生命現象的內涵。

　　生物系統是一個非常特別的系統，就安定度而言，它的系統安定度大於該一系統中所組成的任一分子的安定度。換句話說，若把生物體看成一部生物機器，那麼這整部機器的可靠度，將大於它的零件──細胞──的可靠度。這從工程學觀點來看，是不可思議的！那有零件不可靠，而所做成的機器卻更為可靠的道理。