第四章 量子力学的证据
你的如火焰般炽热的奔放的想象力，静默成一个映像，一个比喻。
——歌德
经典物理学无法解释的持久性
X射线的精密仪器经过生物学家和物理学家的巧妙运用，“基因的体积”的上限已经成功地降低了，并且降低的数值比第二章第9节的估计数字还要低很多。然而，现在有一个问题我们不得不去面对：基因结构中只有少量的原子，一般是1000个，甚至比
这还要少，然而令人疑惑的是，基因的持久不变特性总是有规律地表现出来，那么这两方面相互矛盾的事实该如何通过统计物理学的观点得到解释呢？
请允许我把这个令人惊讶的奇迹叙述得更加详细生动些吧。在哈布斯堡王朝时代，有一些成员长着非常难看的下唇，俗称哈布斯堡唇。维也纳皇家科学院的科学家们在王室的资助下，仔细地研究了这种唇的遗传基因，后得出结论，认为这种特征是正常唇形的一个孟德尔式的“等位基因”。如果比较一下16世纪的这个家族中某些成员和他19世纪的后代的肖像，我们就可以毫不犹豫地得出结论，导致这种畸型特征的基因结构已经世代相传了好几百年了。研究还发现，尽管每一代的细胞分裂次数不多，但是每次细胞的分裂几乎都是百分之百的复制。此外，前面由X射线实验测得的原子数目和这个基因结构所包含的原子数目很有可能是同一个数量级。在这个过程中基因一直处于 36.67℃左右的温度下，但是却能保持几个世纪之久而不受热运动的干扰，那么对于这一点我们又应该如何解释呢？
对统计力学的情况仔细考量之后，19世纪末的一位物理学家作出了回答：这些物质结构只能是分子。对于这些原子集合体的存在，以及它们的高度稳定性，当时的化学界已经有了深入的了解，只不过这种了解还停留在纯粹经验上，因此人们对分子的性质并没有彻底掌握——对于分子保持一定的形状、维持原子间强健的本质，当时的化学家几乎是一无所知的。所以，尽管上面的回答是正确的；但是它只是凑巧把这种不知缘由的生物学稳定性归结到了化学稳定性上，这一点是没有任何理论价值的。虽然两种表面上相似的特性是依据同一原理这一观点得到了初步证明，但是只要人们对这个原理本身还一无所知，那么这个证明就是值得怀疑的。
可以用量子论来解释
从现在的研究中我们可以知道，量子论与遗传机制有着密切的关系，后者建立在前者的基础之上。马克斯·普朗克在1900年发现了量子理论。弗里斯、柯灵斯和丘歇马克1900年重新发现孟德尔的论文，以及弗里斯1901年至1903年发表的关于突变的论文，可以说是现代遗传学的建立和开始。因此可以看出，这两大理论的产生几乎是同时的；而且它们在发展到一定程度后，才会相互发生联系。在量子论方面，花费超过25年的时间，W. 海特勒和 F. 伦敦1926—1927年才给出化学键量子论的普遍原理。海特勒-伦敦理论包含了量子论精细的复杂概念。正是由于以上原因，我们不得不用微积分来进行描述，企图直接明了地表达突变同“量子跃迁”之间的联系，并把为关键的部分阐释清楚。这就是我们在本书中所要努力去做的。