季老师的量子生物读书会，科普书《Life On The Edge》翻译。

本人英语很差，翻译主要是为了学习科普读物本身内容方便，顺便用作英文学习练习之用。

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「生命力」

有这样一个关于生命的核心谜题：为什么当物质构成生物时，和它们构成石头时，有那么大的不同呢？古希腊时就有人尝试着探究这个问题。哲学家亚里士多德，大概是世界上第一位伟大的科学家，他就正确地辨认出了无机物的特定属性，而且这一属性是可靠且可预测的：比如，固体总有坠落的趋势，相反，火焰和蒸汽总有上升的趋势，而天体总有绕地球圆周路径移动的趋势。但生命却有所不同：尽管许多动物同样会坠落并摔倒，但它们一样会跑起来；植物朝天生长，鸟儿环球飞行。是什么使这些无机物之外的，世界剩下的部分如此不同呢？更早的一位希腊思想家，苏格拉底，有记载提到，他曾对他的学生柏拉图说道：「是什么，使一具身体的躯壳，变为鲜活的生命呢？——是灵魂。」亚里士多德同意苏格拉底的身体依托于灵魂的说法，但他宣称，灵魂也分不同的层级。最低等灵魂栖身于植物，使他们生长并获得营养；动物的灵魂，地位则高一些，赋予他们的宿主感知与移动的能力；但，只有人类的灵魂被授予了理性与智慧。古代中国人也有类似的说法，认为生物依靠一种被称为「气」的，可流过生物体的生命力而变得有生有气。世界上的主流宗教都有着类似的关于灵魂的概念，但其实质及其与身体之间的关联，仍是一个谜团。

另一个谜团是死亡。灵魂常被认为是不朽的，但为何生命却是如此短暂呢？答案是，多数生物在死亡时，具有生气的灵魂与躯体分离。直到1907年，美国内科医生Duncan MacDougall声称可以通过对病人在死亡前后的体重进行称重来测量灵魂。他的实验使他确信，灵魂约有21克重。但是为什么走过一生之后，生物的灵魂不得不离开躯体，这仍是一个谜。

灵魂的概念，已经不再是现代科学的一部分，至少已经脱离了关于从生命体到无生命体的过程的研究，这种条件下，科学家们研究有机体的活动时，就不再受到哲学与神学等迫害生物体研究的学科问题的困扰。建立这一关于「运动」的研究概念的历史是漫长、复杂而有趣的，不过这章中，我们仅仅简单地带您遨游一番这段历史。我们前文提到了亚里士多德的观点，他认为物体具有某种趋势，朝地面运动、远离地面运动或环绕地面运动，所有的这些运动都被认为是自然运动。他也意识到，固体物质可以被推、拉、扔，他把这些所有的运动称为「暴力的」，并认为是由其他物体提供的力而产生的，比如人投掷某物，人提供了力。但是是什么产生了投掷运动——又或者使鸟儿飞翔于天空呢？看样子是找不到终极的理由了。亚里士多德宣称，所有的生物，不像是非生命体那样，都有能力去产生属于自我的运动，而这种情况下，产生运动的原因便是生物的灵魂。

亚里士多德关于运动本源的观点直到中世纪时期都是主流观点，但是有一件值得注意的事情发生了。科学家们（就是那些同时期自诩为「自然哲学家」的人）开始从逻辑语言和数学的角度去拓展无机物体运动的理论。有人会争论，是谁引领了这一极富成效的人类思想大转变；中世纪的阿拉伯和波斯学者们，如阿尔哈曾和阿维森纳，在其中扮演了重要角色，而这一趋势在欧洲新兴的学术机构，比如巴黎大学或牛津大学里兴起。但是这种描述世界的方式或许会惹恼意大利帕多瓦大学的，在那里，伽利略用数学公式体现了简单的运动规律。在他逝世的1642年，艾萨克·牛顿在英格兰的林肯郡出生了，继续了研究，给出了关于无机物体如何受力运动的，更加成功的数学表述。在今天，我们把这一系列理论称为牛顿力学。

牛顿的力学在一开始是一种神秘的观念，但是在接下来的几个世纪里，它们越来越被能量的概念所认同。运动物体具有能量，可以碰一下，将能量转移至静止物体，使其运动。但是力也可以在两物体之间远程地传导：让牛顿的苹果落地的地球引力，又如使指南针指针偏转的磁力。

这一最初由伽利略和牛顿开展的惊人的科学进步，在18世纪大踏步地前进，直到19世纪末，经典物理学的基本框架几乎在这一时间段内被完全地建立起来。此时，人们知道了有其他形式的能量，如光和热，也可以与组成物质的分子和原子相互作用，并使它们变热，发光或改变颜色。物体被认为是由粒子组成的，而其运动被认为是由重力或电磁力控制的。于是，物质世界——至少说包含无机物的物质世界，被分为了两大独特而不同的实体：一种是可视的物质，由粒子构成，而不可视的力以某种至今都知之甚少的方式在物体间行动；另一种是扩散于宇宙之中的能量波，也就是所谓的力场。但是，是什么生命物质构成了有机生命体呢？生命物质是由何创造出来的，又是如何行动的呢？

机械的胜利

古人认为，生物体是由某种超自然的物质或实体驱动，变得有生命的。这一说法至少为生命体和非生命体之间的显著差异提供了某种解释——生命之所以与众不同，正是因为它由某种精神般的灵魂，而不是世俗的机械力学驱动。但这种解释总让人不满意——因为这相当于解释太阳、月亮和星星的运动时，生成说它们是由天使摆布运动的。实际上，关于灵魂（还有天使）的实质，并没有一个真正的解释，留下的只是完全的谜团。

在17世纪，法国哲学家勒内·笛卡儿提供了一种激进的观点。那一时期为欧洲法院提供娱乐的机械的时钟、玩具和自动玩偶给他留下了深刻印象，由此使他想到了其中的机制，并带来了一场革命，宣称所有的动植物躯体，包括人类在内，都不过是由常见物质组成的，由机械泵、齿轮、活塞和凸轮驱动，和非生命物质一样受到这些设备的力支配着运动的精心制作的机器罢了。笛卡尔把人类的意识从这种机械观点中剥离，伴随着不朽的灵魂的意识，将其保留。但是他的哲学确实至少提供了一种科学的基本框架，可以解释为何生命可以按照已知的支配非生命物体的物理法则行动。

机械论的生物学方法被与艾萨克·牛顿爵士同时代的内科医生威廉·哈维继续发展，威廉·哈维发现了，心脏不过是一个机械泵。一个世纪以后，法国化学家安托万·拉瓦锡宣布，豚鼠消耗氧气并生成二氧化碳，就像是当时的新技术蒸汽机，生火来提供蒸汽动力一样。他因此推断：「呼吸就是一个类似煤炭燃烧的，缓慢的燃烧现象」。如同笛卡尔预言的那样，看上去，动物和后来很快引领了欧洲工业革命的燃煤机车并没有太多不同。

但是，驱动着蒸汽火车行进的力也同样能驱动生命吗？要回答这个问题，我们需要了解蒸汽火车是如何翻山越岭的。