季老師的量子生物讀書會，科普書《Life On The Edge》翻譯。

本人英語很差，翻譯主要是為了學習科普讀物本身內容方便，順便用作英文學習練習之用。

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「生命力」

有這樣一個關于生命的核心謎題：為什么當物質構成生物時，和它們構成石頭時，有那么大的不同呢？古希臘時就有人嘗試著探究這個問題。哲學家亞里士多德，大概是世界上第一位偉大的科學家，他就正確地辨認出了無機物的特定屬性，而且這一屬性是可靠且可預測的：比如，固體總有墜落的趨勢，相反，火焰和蒸汽總有上升的趨勢，而天體總有繞地球圓周路徑移動的趨勢。但生命卻有所不同：盡管許多動物同樣會墜落并摔倒，但它們一樣會跑起來；植物朝天生長，鳥兒環球飛行。是什么使這些無機物之外的，世界剩下的部分如此不同呢？更早的一位希臘思想家，蘇格拉底，有記載提到，他曾對他的學生柏拉圖說道：「是什么，使一具身體的軀殼，變為鮮活的生命呢？——是靈魂?！箒喞锸慷嗟峦馓K格拉底的身體依托于靈魂的說法，但他宣稱，靈魂也分不同的層級。最低等靈魂棲身于植物，使他們生長并獲得營養；動物的靈魂，地位則高一些，賦予他們的宿主感知與移動的能力；但，只有人類的靈魂被授予了理性與智慧。古代中國人也有類似的說法，認為生物依靠一種被稱為「氣」的，可流過生物體的生命力而變得有生有氣。世界上的主流宗教都有著類似的關于靈魂的概念，但其實質及其與身體之間的關聯，仍是一個謎團。

另一個謎團是死亡。靈魂常被認為是不朽的，但為何生命卻是如此短暫呢？答案是，多數生物在死亡時，具有生氣的靈魂與軀體分離。直到1907年，美國內科醫生Duncan MacDougall聲稱可以通過對病人在死亡前后的體重進行稱重來測量靈魂。他的實驗使他確信，靈魂約有21克重。但是為什么走過一生之后，生物的靈魂不得不離開軀體，這仍是一個謎。

靈魂的概念，已經不再是現代科學的一部分，至少已經脫離了關于從生命體到無生命體的過程的研究，這種條件下，科學家們研究有機體的活動時，就不再受到哲學與神學等迫害生物體研究的學科問題的困擾。建立這一關于「運動」的研究概念的歷史是漫長、復雜而有趣的，不過這章中，我們僅僅簡單地帶您遨游一番這段歷史。我們前文提到了亞里士多德的觀點，他認為物體具有某種趨勢，朝地面運動、遠離地面運動或環繞地面運動，所有的這些運動都被認為是自然運動。他也意識到，固體物質可以被推、拉、扔，他把這些所有的運動稱為「暴力的」，并認為是由其他物體提供的力而產生的，比如人投擲某物，人提供了力。但是是什么產生了投擲運動——又或者使鳥兒飛翔于天空呢？看樣子是找不到終極的理由了。亞里士多德宣稱，所有的生物，不像是非生命體那樣，都有能力去產生屬于自我的運動，而這種情況下，產生運動的原因便是生物的靈魂。

亞里士多德關于運動本源的觀點直到中世紀時期都是主流觀點，但是有一件值得注意的事情發生了?？茖W家們（就是那些同時期自詡為「自然哲學家」的人）開始從邏輯語言和數學的角度去拓展無機物體運動的理論。有人會爭論，是誰引領了這一極富成效的人類思想大轉變；中世紀的阿拉伯和波斯學者們，如阿爾哈曾和阿維森納，在其中扮演了重要角色，而這一趨勢在歐洲新興的學術機構，比如巴黎大學或牛津大學里興起。但是這種描述世界的方式或許會惹惱意大利帕多瓦大學的，在那里，伽利略用數學公式體現了簡單的運動規律。在他逝世的1642年，艾薩克·牛頓在英格蘭的林肯郡出生了，繼續了研究，給出了關于無機物體如何受力運動的，更加成功的數學表述。在今天，我們把這一系列理論稱為牛頓力學。

牛頓的力學在一開始是一種神秘的觀念，但是在接下來的幾個世紀里，它們越來越被能量的概念所認同。運動物體具有能量，可以碰一下，將能量轉移至靜止物體，使其運動。但是力也可以在兩物體之間遠程地傳導：讓牛頓的蘋果落地的地球引力，又如使指南針指針偏轉的磁力。

這一最初由伽利略和牛頓開展的驚人的科學進步，在18世紀大踏步地前進，直到19世紀末，經典物理學的基本框架幾乎在這一時間段內被完全地建立起來。此時，人們知道了有其他形式的能量，如光和熱，也可以與組成物質的分子和原子相互作用，并使它們變熱，發光或改變顏色。物體被認為是由粒子組成的，而其運動被認為是由重力或電磁力控制的。于是，物質世界——至少說包含無機物的物質世界，被分為了兩大獨特而不同的實體：一種是可視的物質，由粒子構成，而不可視的力以某種至今都知之甚少的方式在物體間行動；另一種是擴散于宇宙之中的能量波，也就是所謂的力場。但是，是什么生命物質構成了有機生命體呢？生命物質是由何創造出來的，又是如何行動的呢？

機械的勝利

古人認為，生物體是由某種超自然的物質或實體驅動，變得有生命的。這一說法至少為生命體和非生命體之間的顯著差異提供了某種解釋——生命之所以與眾不同，正是因為它由某種精神般的靈魂，而不是世俗的機械力學驅動。但這種解釋總讓人不滿意——因為這相當于解釋太陽、月亮和星星的運動時，生成說它們是由天使擺布運動的。實際上，關于靈魂（還有天使）的實質，并沒有一個真正的解釋，留下的只是完全的謎團。

在17世紀，法國哲學家勒內·笛卡兒提供了一種激進的觀點。那一時期為歐洲法院提供娛樂的機械的時鐘、玩具和自動玩偶給他留下了深刻印象，由此使他想到了其中的機制，并帶來了一場革命，宣稱所有的動植物軀體，包括人類在內，都不過是由常見物質組成的，由機械泵、齒輪、活塞和凸輪驅動，和非生命物質一樣受到這些設備的力支配著運動的精心制作的機器罷了。笛卡爾把人類的意識從這種機械觀點中剝離，伴隨著不朽的靈魂的意識，將其保留。但是他的哲學確實至少提供了一種科學的基本框架，可以解釋為何生命可以按照已知的支配非生命物體的物理法則行動。

機械論的生物學方法被與艾薩克·牛頓爵士同時代的內科醫生威廉·哈維繼續發展，威廉·哈維發現了，心臟不過是一個機械泵。一個世紀以后，法國化學家安托萬·拉瓦錫宣布，豚鼠消耗氧氣并生成二氧化碳，就像是當時的新技術蒸汽機，生火來提供蒸汽動力一樣。他因此推斷：「呼吸就是一個類似煤炭燃燒的，緩慢的燃燒現象」。如同笛卡爾預言的那樣，看上去，動物和后來很快引領了歐洲工業革命的燃煤機車并沒有太多不同。

但是，驅動著蒸汽火車行進的力也同樣能驅動生命嗎？要回答這個問題，我們需要了解蒸汽火車是如何翻山越嶺的。