機器中的惡魔：從薛丁格的提問到資訊創造生命


	年度物理世界圖書《金融時報》、《星期日泰晤士報》和《電訊報》評為年度最佳科學書籍「生命是物理學的下一個偉大前線。」—沃克（Sara Walker）生命＝物質＋資訊？回應薛丁格「生命是什麼？」的提問，物理學家戴維斯以「資訊」觀點，尋回物質與生命之間的失落環節　　量子物理學大師薛丁格在1943年間進行了一系列以「生命是什麼？」為題的演講，其中的思索刺激了DNA結構的發現，並引發分子生物學與遺傳學的發展。但薛丁格的關鍵問題——物理學中死氣沉沉的物質，如何出現生物的活力與秩序——如今依舊等待解答。　　直到現在，我們即將迎向一個能回答這個大哉問的全新科學時代。　　▚▚ 在物理學面前，生命看起來就像魔法。　　即使是一個不起眼的細菌，也能完成令人眼花撩亂的事情，沒有任何人類工程師可以與之匹敵。跨越世代的穩定性與創造性，複雜物質代謝的精細調和，分子水平的能量效率，以及違背「熱力學第二定律」的精神——也就是物理學世界趨向混亂與衰敗的必然趨勢。　　有生命的物質中，宛若藏有「馬克士威的惡魔」，可以透過玩弄分子間混亂的運動，違反第二定律，自混亂中創造秩序。　　為了剖析其中的奧秘，知名天體物理學家和科學傳播者保羅•戴維斯（Paul Davies）在一個快速發展的、沒有名字的嶄新領域中尋找答案。那是生物學、計算、邏輯、化學、量子物理學和奈米技術交叉的領域，其中共通的核心概念，就是「資訊」。　　▚▚「資訊」就是物理學與生物學間，失落的關鍵環節。　　在這本深入而廣泛的書中，戴維斯指出資訊在生物學和物理學之間扮演的角色。透過現代奈米技術、熱力學、電腦科學與量子理論，解釋資訊如何在物質中澆鑄生命。資訊的概念不僅改變了醫學和技術的發展趨勢，甚至能闡明我們是否是宇宙中唯一的生命這一古老問題，帶我們迎向一個全新的科學時代。　　《機器中的惡魔》是一場穿越物理學、生物學、邏輯學和計算領域驚心動魄的旅程。戴維斯從生命的模糊起源一路深入驅動我們身體細胞的微型引擎，將癌症與意識、雙頭渦蟲與導航的鳥類交織在一起，揭示了生物體如何收集和處理訊息，從混亂中產生秩序，為瞭解生命秘密打開另一扇窗。名人推薦　　【專文導讀】鄭原忠台大化學系教授，量子開放學院創辦人　　【專文推薦】高涌泉台大物理系教授　　【好評推薦】鄭凱元陽明交大心智哲學研究所教授　　▪ 生動活潑，最重要的是瞭解生物體中資訊流可能是我們科學拼圖中缺少的那塊。在戴維斯優雅而清晰的闡述中，資訊方法非常有前途。 ——史蒂文•普爾（Steven Poole），《衛報》　　▪ 重要且富想像力。——克萊夫•庫克森（Clive Cookson），《金融時報》　　▪ 精彩。戴維斯是一位頭腦清醒的作家和說故事大師。確實令人興奮，這是一本精彩讀物。——路易斯．達特內爾（Lewis Dartnell），《泰晤士報》（英國）　　▪ 解釋最古老的問題——什麼是生命？——是物理學家戴維斯的追求。他冒險進入一個無名之地，尋找已知之外的答案。——莉茲•艾爾斯（Liz Else），《新科學家》　　▪ 戴維斯對這個新興科學領域的清晰寫作正是科普讀者所需要的。他是這個令人眼花繚亂的公開旅程的完美主人，因為他編織了量子惡魔、雙頭蠕蟲和介於兩者之間的一切的故事。――圖許納•寇米薩利特（Tushna Commissariat），《物理世界》　　▪ 戴維斯講述了一部扣人心弦的科學新劇，其中的情節是生活的故事，主角是資訊。憑著博學多才、思路清晰的特點，他匯集了物理學和技術領域最快速發展的知識，展示了資訊如何控制生物學。如果你想瞭解生命的概念正在如何變化，請閱讀本書。——安德魯．布里格斯（Andrew Briggs），牛津大學　　▪ 這是我多年來讀過的最令人興奮的書。戴維斯對一個只有最新科學和哲學才能解決的基本問題進行了極其精彩的調查，以此慶祝一個重要的週年紀念日。現在我們從大師那裡看到的景色既令人興奮又令人滿意，高超。——羅賓•威廉斯（Robyn Williams）　　▪ 戴維斯帶我們進行了一次關於生命的精彩之旅。一路上他有趣地推測了可能會發生的事。他的主題源自達爾文、薛丁格、圖靈、哥德爾、香農和馮諾依曼，即生命與非生命的區別在於「資訊」。揭示其在物理學、數學和計算機科學中的深厚根源，藉由這個問題闡明了生物學。——大衛．多伊奇（David Deutsch）　　▪ 在這本寫得清晰、引人入勝的書中，戴維斯從物理學到生物學、演化論到神經科學，有力證明了生命的核心在於資訊流。——喬治•埃利斯（George F.R. Ellis），開普敦大學　　▪ 戴維斯是一位勇敢的探索者，不斷探索我們對世界的瞭解範圍。這本書向所有喜歡突破這些界限的人提供了他的探索。文筆輕鬆有趣，即使是最深奧的科學也能獲得清晰的闡述，而作者正以此聞名。——丹尼斯．諾貝爾（Denis Noble），牛津大學　　▪ 《機器中的惡魔》既嚴謹、先進，又具有很強的可讀性，讓人難以放下。——麥可．萊文（Michael Levin），塔夫茨大學艾倫探索中心　　▪ 戴維斯總是探索科學中最深刻的問題。在這裡，他談到了最深刻的問題——薛丁格的《生命是什麼？》——他告訴我們生命是什麼：物質加資訊——超越物理定律，但與物理定律相容。為了闡述這篇論文，他運用了自己標誌性的才能：深入科學（生物學和物理學）最深奧和技術方面的核心，沒有行話，而是通過腳踏實地的類比。——麥克•拜瑞（Michael Berry），HH 威爾斯物理實驗室


	目錄推薦文高涌泉導讀鄭原忠前言第一章生命是什麼？科學家常常淡化理解生命的本質和起源是件多麼困難的事情。活生生的有機體有自己的目標和目的，原子和分子只是盲目地遵循物理定律。其中區別生命和非生命的關鍵，就是資訊。第二章進入惡魔之身「馬克士威惡魔」可以透過操作分子運動違背自然法則，免費將無序的熱量轉化為有用的功——這個悖論不僅關係到我們對於熱的理解，也揭示了物理系統與資訊之間的緊密聯繫，把抽象的資訊與分子物理學連結了起來。第三章生命的邏輯生物資訊不僅充滿在細胞物質內，更是控制和組織化學生物活動的方式，正如程式控制電腦一般。在複雜化學反應的背後，隱藏著一張計算機邏輯的網。生命需要一種能將純粹的計算，轉變為可複製的物理構造的過程。第四章達爾文主義2.0 達爾文的演化論在20世紀中期與遺傳學和分子生物學結合，將複製DNA產生的隨機錯誤作為驅動天擇的基因變異機制。直到二十年前，形態發生研究和表觀遺傳開始動搖這種簡單的演化觀點，帶來長著兩顆頭的扁蟲，可控的DNA失誤，甚至有關癌症起源的新觀點。第五章幽靈般的生活和量子惡魔在混亂且高溫的生物世界中，看似不會發生那些在先進物理實驗室中才能實現的「詭異」量子效應。但透過生物分子微妙的臨界導電性、綠硫菌高效的光合作用和鳥類神祕的磁場感知能力，我們知道生物確實發現了量子優勢，並抓住了它。第六章幾乎是個奇蹟生命體實現了打破熵的壯舉，透過收集、處理資訊，並將其導向有目的性的活動，從分子混亂中召喚出秩序。但科學界尚未解答的最大問題是，這種獨特的安排一開始如何產生？單靠化學不足以解釋生命，我們還必須解釋有組織的資訊模式的起源。第七章機器裡的幽靈隨著神經科學的發展，今天人們更願意將人視為一個單一的整體。於是，傳統身心二元論中的心靈被稱為「機器中的幽靈」。如果大腦神經迴路中流動的資訊能以某種方式產生意識，那麼心靈是不是也必須與大腦中的物質活動連結在一起？結語生命的遊戲會隨著自身的狀態改變規則，這使生物學難以符合物理學傳統概念上「不變的定律」的規範。為了解釋生命，我們需要一些全新的東西，也就是新的物理學。延伸閱讀注釋