第一章　從原子的波動看見整體規律

第一節　物理學能不能解釋活著這件事
　　人每天都在經驗生命，卻很少真正說清楚生命是什麼。呼吸、心跳、進食、睡眠、成長、衰老與修復，都是活著時會出現的現象。受傷後，皮膚會逐漸癒合；飢餓時，身體會發出訊號；環境變冷，肌肉可能顫抖，血管也會收縮。這些反應看似自然，但若從物理學角度追問，就會發現其中包含許多難題。
　　石頭受到撞擊後，不會主動修補裂縫；時鐘停止運轉後，也不會自行尋找新的能量來源。生命卻能在一定範圍內維持自身。人體會調整體溫，細胞會替換受損成分，器官會彼此配合，使整個身體繼續運作。這種維持並不意味生命永遠不變。相反地，生命內部時時刻刻都在發生變化，只是這些變化沒有立刻破壞整體秩序。
　　「活著」不能只用移動來定義。火焰會跳動，河水會流動，機器也能持續運轉，但它們與生命仍有明顯差異。活著也不能只用成長來判斷，因為晶體也會在適當環境中逐漸擴大。若說生命能繁殖，某些個體在特定階段並不會繁殖，卻仍然是生命的一部分。任何單一特徵，都很難完整涵蓋生命。
　　生命真正特殊的地方，或許不在某一項單獨能力，而在多種能力同時存在。生命能從環境取得資源，把資源轉化為自身活動所需的形式；能維持內部條件，使溫度、濃度與化學反應保持在可運作的範圍；也能保存過去留下的遺傳特徵，並在世代之間延續。這些現象共同構成一個持續運作的整體。
　　然而，這一節並不急著替生命下完整定義。物理學進入生命問題時，第一步是辨認哪些現象需要解釋。生命會維持、調整、成長與衰退，這些都是真實可觀察的活動。真正的困難在於：它們如何從普通物質中形成，又為什麼能在變動中維持相對穩定。