推薦序三
王立銘是科普界的明星,也是國內少有的可以在科普與科研間自由切換的優秀青年科學家。
我之前讀過立銘的兩本精彩大作(《吃貨的生物學修養:脂肪、糖和代謝病的科學傳奇》和《上帝的手術刀:基因編輯簡史》),后來知道他在用心打造一本新著,再后來讀到他精彩的新書書稿的后記,更加心急難耐。萬幸近日從立銘處得到樣書,遂一氣讀完,就是這本《生命是什么》。
生命是什么?如果是對“生命”這個概念的解釋,那么這可能是我們能想象的最難回答的問題之一,學術界也沒有統一的答案。但如果這是個開放式的問題,那就可以在很多有趣的維度上進行解釋并充分演繹了。立銘便是從多個維度中提取出最重要而又互相承接的維度,并以層層遞進的方式進行解析的。本書的主題明顯比立銘前兩部書更宏大而深刻,所以我稱之為一部“野心”之作。
生命是什么?立銘在開篇并沒有嘗試直接回答這個問題,而是把視角轉離地球,瞄向太空。他首先提出了一個令全人類都感到好奇的問題:外星生命是否存在?然后講了幾個精彩的科學故事,例如,非常有說服力的“費米悖論”,令人遐想的“戴森球”,以及可以推算外星生命概率的“德雷克公式”,杰出的人類一直嘗試用理性去想象外星生命存在的模式。而尋找外星生命的一個前提是我們要有能力分辨什么是生命,這也是困擾美國國家航空航天局尋找外星生命的科學家的一個主要問題。這個問題自然而然地引出了本書的創作主旨——生命是什么?
生命科學的尺度跨越了納米到宏大的地球生態系統,宏大繁復,包羅萬象。想要從中提煉出生命的基本特質并書寫出來,是極具挑戰性的。不過幸好我們有貫穿生命科學的第一原則:進化論。立銘選擇了生命的演化作為軸線,在其妙筆之下,一出跌宕起伏、驚險刺激的幾十億年的大冒險戲劇就此拉開序幕。他先從科學產生之前古代哲學家對生命本質的探討談起,之后科學家登上舞臺,一個個精彩的科學故事展現了人類不斷從多維度接近、理解并嘗試解析生命本質的曲折過程。再后他把鏡頭迅速推進到著名的米勒-尤里實驗,該實驗令人驚奇地證明了生命起源的基本分子(如氨基酸)可以在實驗室模擬的古代地球環境里快速產生。這基本解決了生命原材料的來源問題,隨之引申出當代科學三大重要問題之一:生命的起源問題。
在漫長的宇宙歷史中,最神奇的事件之一莫過于生命的誕生。在前進化論時代,大多數人類甚至認為地球上生命的多姿多彩是神跡存在的最好證明。正如物理學家對理解宇宙起源的“大爆炸”充滿了無窮的向往和想象,生物學家對理解生命誕生這一從無到有的重要時刻也抱有同樣的情感。雖然我們無法排除生命起源于外星的可能性,但理解并嘗試重構生命誕生的原始過程是很多科學家一生的追尋。
對于這部分內容,立銘首先提出了產生生命的物理先決條件——能量。薛定諤(立銘的偶像之一,物理學黃金時代的代表,量子力學奠基人之一)在1944年出版的影響深遠的科普名著《生命是什么》里提到,由熱力學第二定律推論,在一個封閉系統中,熵只會增加,即變得無序。而生命是高度有序的系統,所以生命應以負熵為生,需要能量的攝入來維持穩定而有序的存在。這一推論顯示出生命的基本法則不違背物理基本法則。實際上,我們目前已知的所有生命的基本法則都不違背物理或化學基本法則,不過,迄今為止還沒有物理學理論能夠把對生命的解釋包含其中。以此為引,立銘請出了他非常喜歡而且在書中不吝言辭贊美的ATP及其合成酶。這一部分寫得非常精彩,是本書的高潮部分之一。我不敢在此劇透,強烈推薦讀者自己閱讀體驗。
解決了能量問題之后,想象力豐富的立銘隨即把一個個精彩的理性科學發現與其浪漫的想象力結合在一起,構想出了生命誕生之初的“前生命”形式的幾個可能版本(從1.0到4.0),蛋白質、DNA和RNA輪番登上舞臺。他嘗試從各個角度探討生命起源的可能途徑。這部分內容展現了立銘作為著名科普作家的寫作功力。生命誕生前的時刻對科學家來說都是神秘和晦澀的,立銘通過豐富的想象力把各種可能性轉變為一幕幕精彩的文字影像。
所有上述準備都是為了生命誕生的這一刻。這是一個可以自我復制生命分子和個體的生命單位,一個活著的細胞。這應該是一個有能力把遺傳信息傳遞到幾十億年之后的細胞,一個有能力轉動進化之輪的細胞。可以說,生命的誕生標志就是第一個細胞的誕生。在這個環節,立銘強調了細胞膜的產生是關鍵的一步,因為這是把酶、遺傳物質和其他生命必需的分子聚集在同一空間的關鍵。我個人認為,對第一個細胞的多種想象是立銘可以進一步加以發揮的地方,可能因為篇幅原因,立銘并沒有在此進一步打開其想象力的閘門。而隨之而來的細胞的分工即多細胞生命的出現則打開了生命爆發的閘門,這直接導致了更為復雜的生命以及具有高等智慧的人類的出現。立銘稱之為“君臨地球”。
雖然進化本身并非是從低級到高級的,但復雜生命的產生卻是長期進化的結果。而在漫長的生命進化史中,最杰出的產物非人類的大腦莫屬。作為神經科學家的立銘在書的后半部分為讀者展示了大腦的功能(感知、學習記憶和社交),并討論了在哲學上都極有難度的抽象概念:自我意識和自由意志。這部分為我們呈現了一幕幕精彩而又真實的科學故事,從視覺的神經解碼,到語言的生物基礎,再到多重人格和人工智能,為我們展示了一個已經非常精彩而在未來會更加精彩紛呈的科學世界。
科學研究在帶來新知的同時總是帶來新的未知,生命科學的未知遍布各個領域。曾經被生命科學吸引的物理學天才費曼戲言,在生物學領域,隨便一個問題,我們都沒有答案;而在物理學領域,則要花相當多的時間才能找到沒有被解決的重要問題。這一現狀并沒有太多改變,立銘最后討論的生命科學的已知和未知也會讓讀者浮想聯翩,我想這部分對于有抱負的下一代科學家會有相當大的吸引力。所以,讀完本書,你可能沒有找到“生命是什么”這個問題的答案,但你對“生命是什么”的理解一定會有質的提升,而且可能會發現,理解生命可能并不需要急著回答“生命是什么”這個問題。
好科普難寫,兼具深度與高度的原創科普作品極少。我個人認為,立銘的作品是中文科普世界里鳳毛麟角的存在。他對科學有獨有的深刻解讀方式,也有在科普世界里少見的寫作視角。難能可貴的是,他在書里引用了該領域最新的科學進展和最精彩的科學故事。這本書的架構和邏輯在英文科普著作里也很少見,可見立銘對此做過仔細的推敲琢磨。好的科普書重要的作用不是科普知識點,因為知識早晚會變得陳舊,而是普及科學的思維和判斷方式。這一點讀者應能從立銘講故事的字里行間體會到,他展現了精彩科學發現背后的內在邏輯,從推理到實驗驗證,絲絲入扣。
另外,從行文風格也可以看出立銘是具有人文情懷的作家,他的作品充滿了積極對待未知世界的態度和堅信更好未來的信念。他這本書的風格讓我想起了我最喜歡的法國科學大師和優秀的科普作家弗朗索瓦·雅各布(Fran?ois Jacob, 1965年因操縱子模型獲諾貝爾生理學或醫學獎)。他的科普著作《生命的邏輯》探討的角度和思路與立銘這本書有交相輝映之處。
立銘這本書取名《生命是什么》,有向偶像薛定諤的《生命是什么》致敬之意。薛定諤的這部名著令人驚嘆地影響和啟發了分子生物學時代的許多科學名家,最出名的當屬DNA雙螺旋結構的發現者之一沃森。我想立銘花如此多的心血打造這本同名著作的“野心”也在于此,他一定希望本書能夠啟發中國下一代科學家,使他們在青少年時代就能領略到真正的科學思維,吸引有志于科學的青少年踏上真正的科學之路。我至今記得自己在年輕時閱讀薛定諤這本著作時對科學產生的懵懂而又向往的情愫。我相信立銘也做到了這一點,因為即使中年如我,在閱讀本書的過程中,腦海里也不斷產生新的問題:假設在宇宙中另存一個物理上一模一樣的太陽系,那么在該太陽系里的地球上,能進化出和我們這個星球上一樣的生命類型嗎?人類出現在那里的概率是否可以通過德雷克公式推導出來?自稱掌握了基因編輯這把“上帝的手術刀”的人類真的可以跳出自然選擇嗎?在生命產生初期,是否產生過不基于DNA傳遞遺傳信息的生命形式而被篩選掉了?最早產生的細胞里的基因組到底有多大?進化論是否是放之宇宙而皆準的生命法則?
對于立銘花兩年時間打造的這本精品,這篇短短的推薦序無法揭示其全部的精彩。在此衷心推薦給各個領域的讀者親自閱讀,希望您有自己的收獲。當然,我尤其推薦給對科學感興趣的青少年,我也會推薦給自己的后輩,我女兒就非常喜歡“戴森球”的故事。我想,作為科普作家的立銘一定不止一次想象過這樣一天,一位中國科學家在斯德哥爾摩的領獎臺上致獲獎辭:“我踏上科學之路,是因為小時候讀的一部王立銘教授的科學名著——《生命是什么》。”