「生命是什麼？」這樣聳動的題目可以是神學、哲學或文學的標題，不過本書卻是一本討論科學－生命科學－的書，而且是出自一位物理學家之手。
本書原來是一系列通俗科學演講的結集，作者是20世紀最偉大的科學家之一薛丁格（Erwin Schrodinger，1887-1961），他是奧地利物理學家，以研究量子理論聞名，並以著名的薛丁格波動方程式開創了波動力學，因而獲得1933年諾貝爾物理學獎。1999年知名科學雜誌「物理世界」曾經票選史上最重要的物理學家排行榜，排名首位的是愛因斯坦，其次是牛頓，薛丁格則排名第八。二次大戰期間薛丁格流亡愛爾蘭，擔任都柏林高等研究所理論物理教授，1943年2月他在都柏林三一學院發表一系列通俗科學演講，旨在引介與探討生命物質的物理基礎，演講內容在次年發行出書，書名就是「生命是什麼」，也就是本書的第一部分。本書另外還有兩部分：第二篇「心靈與物質」為1956年10月於劍橋三一學院所作的講學，探討意識的物質基礎、科學與宗教等問題；第三篇「自傳概述」則是薛丁格對自己一生的簡短回顧，寫於1960年11月，由他孫女翻譯為英文。
本書最經典的部分當然還是在第一篇「生命是什麼」，由於曾單獨出書，所以下面所稱「本書」都是指這一部分。當時分子生物學剛剛萌芽，該領域尚未出現夠分量的學者，這使得薛丁格得以量子物理學家的背景跨界而談，也使得本書的影響力能夠遠超越通俗科學演講的範疇，成為20世紀生物學的經典之著。當時的讀者中有兩位年輕學者，後來回顧本書對他們的影響，都表示透過本書他們才體認到探索基因結構的樂趣和重要，這兩位就是因發現DNA結構而獲得1962年諾貝爾醫學獎的華生和克里克。由於本書是如此重要，都柏林三一學院曾在1993年舉辦一場研討會，慶祝「生命是什麼」系列演講50週年，更凸顯了本書的歷史定位。
以下對本書（指第一部分「生命是什麼」）作簡單介紹。
本書首先回顧古典物理學家對生命問題的探討方式，作者一開始便問一個問題：「原子為什麼這麼小？」當然，原子的小是從人的尺度來看，因此這個問題也可以反過來問：「與原子相比，人體為什麼這麼大？」
作者接著就從古典物理學的角度，提出解釋：
1. 有機體的運作需要遵循精確的物理定律，否則無法維持秩序。
2. 但物理定律是以原子統計學為依據，因此只是一種近似的、機率的結果。
3. 任何物理定律都會有精確度不足的問題，即所謂√n法則。這是說在數量為n的系統中，其發生誤差的數量約為√n，換句話說其誤差率為√n/n＝1/√n，意即數量n↑→誤差率↓，因此數量必須多，數量越多，誤差率越低，系統運作也越精確。
上述解釋看似合理，但從現代（指1940年代）生物學、遺傳學的角度來看，卻是錯誤的。作者進一步指出，在細胞染色體的層次，原子數量估計僅為數千規模，依√n法則其誤差率大約可達數十分之一，遠超過遺傳基因所能容許的誤差範圍。然而基因卻能夠保有近乎奇蹟的持久性和穩定性，這顯然不能由古典物理來解釋，而必須導入量子理論。
遺傳基因是以分子形式存在，這是它具有穩定性的原因，而這穩定性可由量子理論來解釋。量子物理和古典物理的最大差異是狀態和能量的不連續改變：依古典理論，物質的能量和狀態的改變都是連續性的，而量子物理的最偉大發現就是在原子和分子層次，能量和狀態的改變是不連續的。以能量而言，原子的能量分佈是呈階梯狀的，稱為能階，從一個能階跳至另一個能階稱為「量子躍遷」。因此分子必須克服能階的差異才能改變能量狀態，這使得它們成為相對的穩定。當然，溫度越高的環境，分子發生量子躍遷的機會越大，其穩定性自然也越差。它們之間的關係可以用下式表達：
t＝τeW/kT
t：能階躍升的平均時間
τ：係數（10-13～10-14秒）
W：能階躍升所需的能量
k：波茲曼常數＝8.625×l0-5 eV / °K
T：絕對溫度 °K
|
當W愈高或T愈低時，能階躍升的平均時間t即愈長，亦即系統愈穩定。
生物分子的改變通常是形成同分異構物（成分相同但分子結構不同），然而這種轉變並不僅須克服二者之間的能階差，還須先克服其間的能量閥值。這意思是說，所有穩定的分子結構就能量觀點都是在所謂的穩態，也就是較低的能量狀態；從一種穩態到另一種穩態之間一定有相對的能量高點，因此必須先超越這個能量高點，才能完成分子結構的轉變。這就好像相鄰二村都在山谷底，從一村到另一村必須先越過其間的山峰一樣。因此能量閥值W不是兩種分子結構的能階差，而是啟始能階到能量山峰之間的能階差，舉例如下：
分子結構A之能階 Ea＝1.5 eV（電子伏特）
分子結構B之能階 Eb＝2.5 eV
二者之間的能量高點 Ep＝4.0 eV
則由分子結構A轉換為B之能量閥值W＝Ep－Ea＝2.5 eV
|
當W/KT＝30、40、50、60時，能階躍升的平均時間t分別為0.1秒、39分鐘、20個月和3萬6千年。當溫度為室溫（T＝27℃＝300°K）時，其對應的能量閥值W分別為0.78、1.04、1.29和1.55 eV。如下表：
W
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K
|
T
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W/KT
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τ
|
t
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0.78 eV
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8.625×l0-5 eV / °K
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300°K
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30
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10-14秒
|
0.1秒
|
1.04 eV
|
8.625×l0-5 eV / °K
|
300°K
|
40
|
10-14秒
|
39分鐘
|
1.29 eV
|
8.625×l0-5 eV / °K
|
300°K
|
50
|
10-14秒
|
20個月
|
1.46 eV
|
8.625×l0-5 eV / °K
|
300°K
|
56.5
|
10-14秒
|
1093年
|
1.55 eV
|
8.625×l0-5 eV / °K
|
300°K
|
60
|
10-14秒
|
3萬6千年
|
從上述計算可知，有機分子欲達到1000年以上的長期穩定，其能量閥值W必須大於1.46 eV。相對的，當能量閥值W＜1.29 eV時，分子結構每20個月就有可能突變一次，非常不穩定。反過來說，有機分子能保持長期穩定，其能量閥值W必定大於1.46 eV。換句話說，只要有機分子的能量閥值由1.29 eV稍微調高0.17 eV，就能成為十分穩定的結構。
上述數據是常溫（T＝27℃＝300°K）之下的計算結果，若溫度提高，W/KT↓，t值自然↓。對有機分子來說，能快速提高環境溫度的方式就是放射線了，這是放射線造成細胞突變的原因。
W
|
300°K
|
310°K
|
320°K
|
330°K
|
300°K/330°K
|
0.78 eV
|
0.1秒
|
0.04秒
|
0.02秒
|
0.007秒
|
15
|
1.04 eV
|
39分鐘
|
11分鐘
|
3分鐘
|
1分鐘
|
38
|
1.29 eV
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20個月
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4個月
|
26天
|
6天
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94
|
1.46 eV
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1093年
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177年
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32年
|
6.4年
|
170
|
1.55 eV
|
3萬6千年
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5227年
|
852年
|
155年
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234
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從上述計算可知，當溫度由27℃提高到57℃ 時，能階躍升的平均時間t減少15～234倍，且能量閥值W越高，t減少越多，這對生命顯然不利。因此高等生物都有恆溫調控系統，即使是冷血動物或植物，也都會有各自的溫度調節方式。
上面這些理論可以歸結出幾點重要的結論：
1. 有機分子構成的基因在恆溫狀態下非常穩定。
2. 溫度對穩定基因（能量閥值較高者）的影響較不穩定基因為大。
3. 放射線能快速提高細胞溫度，造成基因突變。
4. 基因突變源自於能階躍升，因此是不連續變化。
談過量子理論後，作者接著回到古典熱力學，從有序和無序的觀點談生命。因為對生命而言，古典物理有兩個難題：一個是原子的隨機的熱運動造成有機分子的不穩定，另一個就是熱力學第二定律的自然界邁向無序的傾向。前者可由量子理論來解釋，後者就是作者接下來在本書第6章討論的主題。
根據熱力學第二定律，自然界一切物質有趨向無序，也就是說朝向「最大熵」的自發傾向。所謂「熵（entropy）」（這個字一般字典查不到，通常唸「商」），是熱力學的專業用語，指的是物質系統中的「混亂度」。熱力學第二定律指出，一切物質都會自然趨向最低能量和最大亂度。換句話說，自然界的變化是從有序走向無序，從正常走向衰敗，而生命的特徵卻是需要不斷的維持秩序，維持系統的正常運作。作者認為有機體是靠著新陳代謝吸收外界的「能量」和「負熵」來維持高能量和低亂度，以避免走向衰敗。事實上「能量」和「負熵」是一體之兩面，有機體在吸收外界能量的同時，也同時「排出」體內不斷產生的「熵」，因此相當於吸收「負熵」進來。
本書（指一部分）最後一章為「後記：決定論和自由意志」，名為「後記」，表示可能是作者在演講次年發行出書時增補上去的。題目很大，是數千年以來西方神學、哲學最有爭論的議題之一。但如果您期待薛丁格這樣一位科學天才對這個題目也能有什麼偉大的創見，恐怕就會失望了。作者與其說是提出解答，倒不如說是拋出問題，對這個千古難題並沒有什麼新突破。
讀者若對此有興趣，格主有兩篇讀書報告倒可參考：
1. 自由與決定論
2.錯以腦為心的人
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