W杰里米·英格兰是谁?这个问题有很多答案。他是一名生物化学毕业生，29岁时成为麻省理工学院物理学助理教授。他是受命的拉比。他是大屠杀幸存者的孙子。他是地球上第一个生命形式的后代。他也可以被描述为一组原子的集合，表现出复杂的、类似生命的行为。英格兰可能会把自己描述为宇宙中众多能量耗散者之一，他说，这似乎是一个有用的方法来回答人类几千年来一直在问的问题:什么是生命，它是如何产生的?
这个问题——以及英国的答案——构成了他新书的基础《每一个生命都在燃烧:热力学如何解释生物起源》，它探讨了燃烧能量是生命的基本活动这一观点。但英格兰并没有简单的、整齐的故事可讲:他说，这是一个复杂的、多层次的问题，必须不仅仅作为一个科学问题来对待。这就是为什么《Every Life Is On Fire》大胆地从希伯来圣经中汲取思想，并用它们来解读科学。他说，文化和宗教传统长期以来一直在探索这一领域，并可以补充关于我们最终从哪里来的问题的科学角度。他认为，如果我们真的想了解自己，我们需要的不仅仅是科学。
你是怎么把物理学和生物学结合起来提出生命起源的想法的?
我一直想做物理学，因为我喜欢简单原理的预测能力。与此同时，我对生物学中形式和功能之间的关系非常着迷，特别是当你深入到分子水平时，你会发现它们仍然存在。我一开始在结构生物学和细胞生物学湿实验室工作，非常糟糕!在我本科毕业的时候，我在一个理论实验室工作研究蛋白质折叠。所以我很自然地被这些问题所吸引。
没有人对生命给出一个严密的定义，这有什么关系吗?
不是真的。我们知道生命是什么。你可以一边做很多伟大的科学研究一边说:“让我接受这样一个事实:有一类东西，鱼属于它，树属于它，但石头不属于它，冰也不属于它。”我们可以继续使用这个词，同时承认我们真的没有这个词起源的科学谱系。是的，会有一些困难的情况，比如病毒。但我们可以接受这个范畴是给定的，并尽我们所能，研究那个范畴中我们感兴趣的事物的属性。
我可以把一个人说成是原子的集合，但这不能取代我也可以把这个人说成是有道德的人。
探索的一部分也包括寻找无生命物体的类似生命的行为，不是吗?
在某种程度上，是的。我们有一篇论文物理评论快报几年前的一个模拟实验是一堆球和弹簧，只是振动弹簧在球上来回摆动。然后你以一定的频率摆动其中一个弹簧它就会以不同的方式混杂在一起。现在你有一个谐振器它能更好地从你摆动球的频率中吸收能量。学习更好地从周围环境中获取能量是一个听起来很逼真的反馈过程。另一方面，如果你把它举到某人面前说:“看这一大堆晃动的球和弹簧，它是有生命的。”他们只会嘲笑你，这是理所当然的。
所以很明显，在这个领域将会有很多不同的争论。有些人可能会说,“嗯,基本的生活是它x”,有人可能会说,“好了,基本的生活是y”我发现,当我专注于其中任何一个属性,你总能找到例子和反例。例如，如果你对复制自己的理解足够松散，那么蔓延的火焰就是一种自我复制现象。但将火称为“活的火”是对“活的火”这个词的一个有争议的扩展。
我们所谓的生命就是把所有这些不同的东西组合在一起:你擅长自我复制，收集能量，等等。当你单独研究这些东西时，这是一种物理现象，有更原始的例子。但这些例子让我们有机会更好地理解基本原理。
许多物理学家在试图理解生命时，似乎都引用了热力学中的概念，比如熵。对我来说，这让我很不舒服，因为热力学完全是为了另一个目的而发展的。你是否执着于热力学的方法?
出于历史原因，我们有必要讨论熵，如果我们对如何使用这个术语足够保守，它仍然可以作为一种速记方式。我现在提倡的是，我们试着建立理论来讨论事物发生的概率。是的，熵，也就是计算某件事可能发生的方式的数量，是决定概率的天平的一部分，但它并不是影响概率的唯一因素。所以试图讨论熵是否应该增加会让人很分心。我认为讨论这个问题更好的方式是考虑可能的结果是什么，考虑到起点，考虑到系统被驱动的方式，考虑到系统中波动的来源。熵是其中一个重要因素，但不是唯一的。
你说生活似乎需要一个解释。你觉得你找到了吗?
我的研究重点更多的是关于我们是否能够发展一种能力，在实验设置中，通过控制和可以清晰表述的理论原则，实现我所谓的“栩栩如生”。我们可能不知道具体的生命例子是如何组合在一起的，但我们开始看到一个人是如何把一堆东西组合在一起的。我们的出发点是将事物分解成不同的现象比如能量收集，自我复制等等。在这些方面，我们都取得了一些进展。还有更多的事情要做，但我们可以开始看看一个故事是如何形成的。
能量收集是你想法的核心。你认为生命出现的一个关键方面是结构通过耗散能量来适应环境。你能详细说明一下吗?
想象一下，我在环境的影响下有一系列物质。环境基本上是能源来源，可以踢掉物质并敲入它并允许它改变形状。我很兴趣的是，这一重要的配置将可能存在于未来的某个时期。部分可能性取决于额外的能量在途中被吸收和消散了多少。在系统的整个历史过程中，高度耗散的历史将导致高可能的结果。
可能结果的例子是什么?
一个例子可能是一种自我复制的细菌，它吃一些糖。它用糖来制造自己的另一个副本。现在我有两个，它们吃糖的速度更快，然后它们做了四个，它们吃糖的速度更快。所以化学物质的耗散正在加速走向一个可能的结果，那就是，我未来拥有的细菌比我过去拥有的还要多。球和弹簧也是这样工作的。这是一个积极的反馈过程，你在探索一个空间与物质的组合。有一个能量来源。能量在系统中的流动会导致一个正反馈关系你会找到一个更好的能量吸收器它会帮助你吸收更多的能量，然后你会找到另一个更好的能量吸收状态。
在正确的模式下，原始物质可以表现出计算和学习行为。
耗散适应的一般概念是什么?
有一个积极的反馈过程:我在一个特定的地方结束，因为我过去处于一种善于吸收能量的状态，它将我不可逆转地带到一个我无法回头的方向。它留下了印记。耗散适应的一般思想是，系统的当前状态具有我过去必须处于某种特殊状态才能吸收大量能量的特征。这帮助我在很大程度上改变了我的体型。有时这会导致能量吸收随时间增长，有时会导致能量吸收随时间消失。这两种行为都能留下非常明显的指纹这是类生命行为的不同方面。
我们能在生物实验中看到这一点吗?
我还没能把这些想法严格地应用到任何东西上，比如活细胞——当然不是在实验中，也不是在理论模型中。在生物环境中做事情要复杂得多。但我不认为做这种实验还有很长的路要走。通常如果我给一个活细胞生物学家和我说,“看,它以这种方式表现的非常聪明的它是如何对环境所做的事情,”默认的假设是,“有一些你还不理解的生物,这是解释你所看到的。”实验的设计必须非常仔细。
如果你还不能利用生物学，你可以用什么来探索这些想法呢?
例如，有些无膜液滴在不同条件下自我组织成细胞。它们似乎具有非常强的可塑性和灵活性，以帮助细胞对不同的功能需求作出反应。生物学家可能会说，“哦，好吧，它拥有所有这些进化的能力，这些能力来自于千万年的自然选择，使它做得越来越好。”但是很难想象每一种像这样的反应都有它自己独立的程序，就好像它都是从过去学来的一样。越来越多的实验生物学家对生物系统中的这些紧急适应行为感兴趣。
你在这方面做什么实验?
我们一直在研究原始的非生物。我们要找的地方叫做"活性物质"它包括蛋白质咀嚼化学燃料，相互结合和分离。但你也可以用更大的对象来做。我在佐治亚理工学院有一个合作项目，我们用机器人群来做这个。还有一些“胶体粒子”的例子，它们的表面有特殊的涂层——它们就像小型化学喷射包。它们已经表现出了非常有趣的集体行为。活性物质是一个很好的实验基地。你不需要试着去理解活细胞，在活细胞中除了其他的一切你都有自然选择在生物体层面上的影响。我们可以只研究一些更原始的相互作用的蛋白质的集体行为。
如果你仅仅从库仑定律和Schrödinger方程开始，你无法描述世界上有趣的现象。
《Every Life Is On Fire》然而，这还不是长期寻找的生命起源故事吗?
这是真的:还有很多东西需要填补。我相信有人读了这本书会说，“嗯，你谈到了不同种类的栩栩如生，以及它们是如何出现的，但这和一个完整的故事是不一样的，从开始到结束，我们知道的生命是如何组合在一起的。”也许我们可以理解自我复制因子是如何开始出现的，如何通过准确预测环境或行为来对环境中的模式做出反应的预测机制是如何出现的。也许我们可以理解能量收集的出现。所以这当然重新调整了我们的观念如何想象一个生命起源的情况并思考用周围的东西完成什么是困难的或容易的。但是，不，这和讲述一个详尽的故事是不一样的。我敢肯定，任何想要在故事中找到那种有说服力和可测试的细节层次的人都需要等待一段时间。在距离历史这么远的地方进行取证相当困难。
弄清生命起源的下一个阶段是什么?
就短期而言，这将是关于我们能在多大程度上推动这个想法，在正确的模式下，原始物质可以表现出计算和学习行为。我正在和我的一些合作伙伴——佐治亚理工学院的丹·戈德曼以及其他参与控制机器人群的人一起做这件事。我们想要挑战这个极限，并为这种效果提供确凿的证据，创造出一些可以在实验室中进行测试和实证验证的东西。这将使物理原理有一个非常坚实的基础。我们越能通过这种方式取得令人印象深刻的成果，我们就越能加倍努力，理解这个理论的更广泛含义，并将其与其他事物联系起来。说实话，我们如何开始谈论生命是如何组成的这个更广泛的问题是我发现更难预测的:我还没有说我能看到它的走向。
让你的书特别有趣的一点是，它不是完全聚焦于科学，而是将宗教故事——尤其是希伯来圣经中的摩西故事——编织到科学故事中。你为什么要这么做?
谈论生命的起源，或生命与非生命之间的界限，涉及的问题更广泛，而不是你能科学理解的狭窄领域。我不想回避这件事。我想了解事物是如何运作的，如果我用科学的方法进行推理的话。但我也是一个有其他爱好的人。我是一个虔诚的犹太教徒，我是一个被任命的正统犹太教拉比，我非常关心这些事情。所以我觉得把科学的观点放在那里而不发表我自己的看法是愚蠢的对于更大范围的讨论，包括更多的观点，其中的一些可能意味着什么。当我决定写这本书的时候，我很快意识到我想去看看Torah，看看我是否能找到一个评论，来回应我已经在思考的科学问题。我当然认为从这个角度思考生命和非生命之间的界限是可能的，我认为，这本书，显然包含了这样的思考。
你认为在我们理解自己的过程中，包含所有这些不同的观点很重要吗?
很明显，过去发生了什么不是一个低风险的问题。你可以看到人们对历史的争论以及人们对史前或宇宙论的激烈争论。最终，这是我从Torah中学到的，你描述过去的方式在意识形态上不是中立的。你谈论我们是谁，我们来自哪里的方式，对人们很重要——部分原因是它让一些人变得强大，使他们能够说服别人去做某些事情。因此，我当然不想消除任何意义框架，我们需要讨论过去-我们不能仅仅有框架，包括概念，如基础领域或前生物化学反应。
我有时觉得基础物理学家会想，当我们完成的时候。我们只讨论字符串，这就是一切。但我们已经知道，如果你仅仅从库仑定律和Schrödinger方程开始，你无法描述世界上有趣的现象。它不工作。你需要不同的语言。我们当然不应该试图减少它们的数量。物理学和生物学的区别在于，它们是谈论同一个世界的不同语言。试图寻找一种语言来取代或囊括所有其他语言是错误的。我可以谈论一个人，并把他们看作原子的集合，这一事实不应该取代我还可以谈论这个人作为一个经济的参与者，或道德的存在，或一段关系的参与者。这些其他的意义框架很重要，我们应该抓住它们，抓住它们，坚持下去。
围绕着我们的起源而斗争比解决它们更重要吗?
我们不应该希望把这场对话搞得精疲力尽。那些认为我们已经解决问题的人在某种程度上受到了误导。人们需要用不同的语言礼貌地、诚实地交谈，并按顺序彼此分享这些语言。这就是我们在理解上的进步。
迈克尔·布鲁克斯是物理学博士，著有《量子占星家手册。
读作“为什么物理学不能告诉我们生命是什么作者杰里米·英格兰(Jeremy England)，也在本期杂志中。
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