本文參加百家號科學#了不起的基礎科學#系列徵文
最近國外報導,科學家用流體力學理論,研究動物的群體特性。他們用特殊攝像機,把運動的生物群體裡,每一個體作為一個流體上的質點,進行跟蹤。科學家發現在空中飛行的鳥群、蜜蜂群以及在海裡遊動的魚群,具有可壓縮粘滯流體的流體動力學特性。甚至可以用流體力學方程來預測生物種群的行為。
》物理學家跨界搞生物學,據傳說,始於薛丁格。
因為大眾熟知薛丁格的大名,本文對這位大物理學家的主要事跡,就不再做多的介紹。本文要介紹一下薛丁格的非主要事跡。
在上世紀40年代,人類對遺傳物質的本質還一知半解。動物學家研究生物的遺傳特性,用盡了各種手段。他們用x射線照射小動物,發現它們的後代有遺傳性質的改變。
這件事讓薛丁格知道了。作為一個量子物理學家,他當然對x光的本質有深刻的了解。於是他發表了一篇小論文,來討論因為x光照射而引起動物後代遺傳性質改變的事件。作為一個生物界的外行,他知道生物體是由原子和分子組成的,除此以外,他還知道它們的大小。所以,薛丁格討論x光照射小動物引起遺傳性質的改變這件事,角度完全是在量子物理學家的視野範圍之內:從原子的結構和x光的特性來討論。
薛丁格在這篇小論文裡面指出,X光穿透生物體,只能影響極少量的原子,由此得出結論:影響生命遺傳特性的物質,只是身體裡的極小一部分。多麼簡潔的論證,A大於b大於c,所以a大於c。
當然,我們現在知道,遺傳物質是DNA,確實只在身體的一小部分。而這篇論文在當時被生物學家們指責為不務正業。
但是,薛大科學家並沒有因此而停滯。他對於生物學的思想,反而如同滔滔江水綿延不絕,又如同黃河之水泛濫,一發不可收拾。薛丁格還寫了一本書《什麼是生命》,詳細闡述自己對於生命的觀點。
》正是因為薛丁格對這個世界極其深刻的洞見,為將來的科學家們指明了一條光輝的道路。
50年代,二戰剛剛結束,軍事工業生產較戰時嚴重萎縮。除了高等院校和實驗室以外,軍工企業往往是物理學家們的重要僱主。
狹義相對論、廣義相對論,完成了對經典力學的整合,麥克思維方程完成了對一般意義上電磁波的精確描述,而哥本哈根學派聲稱量子力學的完備性已經建立。除了愛因斯坦反對哥本哈根詮釋以外,物理學領域是哥本哈根學派的天下。在學術界,基本上認為物理學已經發展到了天花板,很難有大的進展。大學裡的物理高材生大多都接受了導師們關於物理研究前景暗淡的悲觀觀點。
李政道的導師費米就向李政道傳授過這樣的觀點,而且建議李政道去改行學其他的物理學分支,後來因為其他幾個導師都不收李正道,李政道才轉回來又去攻讀量子力學。
》當時,從物理專業畢業的學生,轉行其他領域很多。顯然是受了薛丁格的影響,生物學和分子生物學最受年輕的物理學家們的歡迎。
對微觀世界的構成知識,物理系的學生較生物系的學生有壓倒性的跨界優勢。由於擁有深厚的數學功底,物理系的學生往往只需要一些實驗數據,就能夠憑空建造一個模型。
物理學跨界搞生物學的年輕學者中,有一個幸運兒,叫做弗朗西斯.克裡克。
百度百科裡對他的介紹是:生物學家,物理學家,神經科學家。
1953年,克裡克37歲的時候,和他的搭檔,生物學家沃森,共同發現了脫氧核糖核酸(DNA)的雙螺旋結構,轟動了世界。2人共同獲得了1962年的諾貝爾獎。DNA的結構被命名為沃森克裡克結構。克裡克已於2004年7月28日去世。但是他的搭檔,生物學家沃森還健在。
不過悲劇的是,今年年初,沃森他老人家因為種族歧視的言論,被其所供職的冷泉港實驗室剝奪了一切榮譽頭銜。