《物种起源》的起源
达尔文一回到伦敦,立刻开始研究在考察期间所搜集的化石标本。从1836年7月,他便着手整理第一部关于说明物种起源的事实笔记,以后的22年,他不断的研究,直到《物种起源》的发表。
达尔文虽然在航行期间形成了物种可变的科学见解,但是物种为什么发生变化,各种生物之间有什么联系,都是未解之谜,达尔文决心揭开这秘密中的秘密。
达尔文深入到群众中间,与老农、育种家、园艺家交谈,倾听他们介绍人工选育良种的实践经验。
同时,达尔文又重点研究了家鸽品种起源的问题。他请朋友从中国的福州、厦门以及印度和波斯等地寄来当地的鸽子标本,并参加了伦敦的两个养鸽俱乐部的活动,达尔文注意到:家鸽中有的嗉囊肥大,有的鼻子很高,有的尾羽特别发达……至少有20种明显不同的外形。达尔文找出各种类型的代表分别进行解剖,发现它们尽管外形差异很大,但是内脏和骨骼的构造基本上相同。他进一步调查和研究了家鸽的饲养史。原来,不同种类的家鸽它们的祖先都是岩鸽;岩鸽由野生转为家养后,因生活环境的改变,经过长期的人工培养才形成了各种各样的鸽子。假如有人喜爱嗉囊大的品种,就挑选肥囊的家鸽进行交配,经过几代连续选择,就能培养出嗉囊像皮球似的球胸鸽了。
有一天,达尔文在公园里看到各种金鱼,有红的、灰的、黄的、黑的,还有花斑的,有的头戴花冠,有的尾鳍优美,真是五颜六色,光彩夺目,达尔文自言自语道:它们又是怎么形成的呢?
后来,达尔文才知道,在中国的宋朝,就有人把一种带朱红色鳞的鲫鱼放在缸里饲养,由于生活环境改变了,鱼就渐渐表现出各种形态上的变异,人们把不同形态的鱼挑选出来,分缸饲养,结果变化越来越大,经过将近千年的不断选择,终于培育出现在的不同品种的金鱼。
有一次,达尔文去参观一个展览会,这是英国政府为提倡培育动植物新品种而举办的。他在会上看到细毛羊、大白猪、斗鸡、飞鸽、跑狗和各种艳丽的花卉。这些群众创造的育种奇迹,更加深了达尔文对人工选择作用的认识:具有各种不同特征的动植物品种,可起源于共同祖先;它们在人工的干预下,保留和发展了对人有利的变异,逐渐形成了人们所需要的新品种。达尔文把这种用人工培育新品种的过程,称为“人工选择”。
这个问题解决了,达尔文又向自己提出了另一个问题:那么,生存于天然条件下的更大量的物种又是怎样变化的呢?有没有类似人工选择的过程?达尔文继续思索,甚至乘车的时候也在考虑着。
他想到北大西洋马德拉岛上的昆虫,它们当中大部分翅膀退化,不能飞;而少数的翅膀却特别发达。为什么岛上的昆虫会有这样的特殊类型呢?经过分析,达尔文明白了:原来,马德拉岛上经常刮大风,会飞的昆虫,大部分被大风刮到海里淹死了。只有少数翅膀特别发达和爬在地上不善于飞行的昆虫侥幸生存下来。经过许多年代,一般会飞的昆虫渐渐灭种了,于是,岛上只剩下翅膀特别发达和不会飞的昆虫。
他研究了大量的类似的例子,得出了结论:在自然界的确存在着类似人工选择的过程。他认为任何一种生物,它产生的后代,不可能都是完全一样的,多少总有些变异,其中有些变异是可以遗传的。另外,生物必须跟生活的环境作斗争,才能生存和传留后代。在斗争的过程中,那些产生了有害于生存变异的,就会被淘汰;那些产生有利于生存变异的,就会被保留下来。也就是说,一种生物产生的后代,能够适应环境的就生存下来;不能适应环境的,就被淘汰了。他把这个过程叫做“自然选择”。他认为现代生存的各种各样的生物都是由少数原始生物,经过很长很长时间的变异、遗传和自然选择的过程,从低级到高级,从简单到复杂,逐渐进化来的,而决不是什么上帝创造的。他把这个思想告诉了他的朋友赖尔和霍克以及他的哥哥,并且说:“我要写一本《物种起源》!”
达尔文开始写书了。在紧张的工作中,一个又一个的困难和意外事件向他袭来!1856年6月,当他写到第十章的时候,他的小儿子患了可怕的猩红热,达尔文清楚地记得七年前惨痛的一幕:正是这种疾病,夺去了他心爱的小女儿——年仅10岁的小艾莉的生命啊!达尔文含着泪水,痛苦地倾听着耳旁回响着的小儿子的呻吟和妻子的哭泣……不久,孩子就永远离开了他!亲人死亡的痛苦揪住了达尔文的心。他忍受了极大的悲伤,怀着把毕生精力献给科学事业的无比热情,顽强地坚守在为人类工作的岗位上。
1858年夏天,又遇到了一件意外的事。
三年前,达尔文结识了一位朋友,名叫华莱士,他从侨居的马来群岛邮来一篇论文:《论变种无限地离开原始型的倾向》。达尔文打开一看:顿时惊住了!华莱士的观点和他的著作竟如此“惊人地相似!”他说:“即使华莱士手中有过我在1842年写出的那个稿子,他也不会写出一个比这手稿更好的摘要来,而现在甚至他用的术语都成了我书中章节的标题。”
面临这样的现实——只要他推荐,华莱士就将抢先得到发明权了!虽然华莱士在信里只是写道“如果您认为这篇文章有价值的话,请您转给赖尔看一看。”但是正直和忠诚的达尔文却决定:放弃自己二十年来的研究成果和停止大规模的写作,单独发表华莱士的文章。
然而,熟知达尔文研究成果的赖尔和霍克认为这样做是不公平的,最后,在他们的倡议下,达尔文才把华莱士的论文和自己的提纲于7月1日晚同时在“林奈学会”上宣读了。会场上,许多进步的自然科学家满怀喜悦地聆听了这种崭新的进化论学说,而持“神创论”观点的人,尽管感到厌恶,却不敢出来反对。会后,达尔文在赖尔和霍克的鼓励下,重新拿起笔杆,继续《物种起源》的写作。又经过十多个月的努力,凝集着达尔文二十多年心血的科学巨著——《物种起源》终于与读者见面了。
向伪科学宣战
达尔文创立的进化论,锋芒指向了神圣的上帝。《物种起源》像一颗炮弹落在神学的阵地上,使教会惊恐万状,犹如面临着灭顶之灾。于是,他们利用所操纵的神学院等场所进行恶毒攻击和疯狂的咒骂。恐吓的信件像雪片似地飞向了达尔文。
1860年6月30日,英国教会在牛津大学精心策划了一场辩论会,牧师和教士们的反动气焰十分嚣张,他们叫嚷要“围剿‘进论论’,打倒达尔文。”“扑灭邪说,拯救灵魂”,妄图把这一场科学史上的伟大革命镇压下去。
辩论会在围得水泄不通的图书厅里进行着,最激烈的场面是牛津大主教韦尔柏福斯与进化论捍卫者赫胥黎教授的交锋了。
韦尔柏福斯在教徒们的一片喝彩声中讲话。他以讥笑的口吻傲慢地说:“女士们,先生们,诸位谁愿意相信自己是猴子变来的呢?包括在座的赫胥黎先生,难道你认为你的祖父或祖母是群猴中的一只吗?”
主教在大肆攻击进化论学说之后,又以上帝代表的身份警告说:达尔文学说污辱了神圣的教义,是一种异端学说,决不能让它存在。
多么令人发指的挑衅!骚动的人群把目光集中在赫胥黎身上。这时候,赫胥黎从容地登上讲台,用他一贯富有战斗气质的高昂声音宣讲了达尔文的观点。
他最后说:是的,自然界漫长的进化历程,确实使类似猿猴的动物变成了人。但是我丝毫不认为,人类会因为猿猴是他们的祖先而感到可耻。
停顿一下,他继续振奋地说:相反地,这恰恰表明了生物界的进步,表明了科学的真理愈来愈多地被人类揭示出来,这正是我们的骄傲和光荣!只有那些不承认事实而利用宗教蒙蔽人民的人,才是愚蠢无知和真正应当感到羞耻的!
赫胥黎的一席话,气得大主教脸色如灰,他自知理屈词穷,不敢上台答辩。随后,霍克又指出主教缺乏最起码的植物学常识,对《物种起源》根本没有看懂。
他们的发言,赢得了进步学生的热烈鼓掌和支持,听众向真理的捍卫者欢呼致敬!辩论会以进化论的胜利而告终。
可是,斗争并没有结束,在科学界所引起的广泛论争也未平息。著名的天文学家赫瑟尔指责达尔文的理论为“胡闹定律”;地质学家塞治威克在给达尔文的回信中说:“我读了你这部书不但不觉得快乐,反而痛苦万状,有些地方令人可笑,有些地方使我为你担心。”
然而,达尔文并没有退缩,他坚定地写道:“我已下定决心,装好自己的铠甲了”,“我将勇敢地迎接‘艰苦而长期的战斗’。”
他给许多科学界的朋友写信,热忱地介绍进化论,同时,坚定乐观地表示了自己战斗的意志和信念。例如:达尔文给苏格兰的地质学家福肯涅尔的信后还附上一张幽默的字条:“你读了这部书后,一定会发狂地说:‘达尔文必须用十字架活活钉死。’对吗?”
真理是不可战胜的。达尔文的学说为越来越多的人接受。然而,反动势力却不甘心于自己的失败。1877年,达尔文的母校——剑桥大学决定授予他荣誉学位,以表彰达尔文的杰出贡献。就在庆祝大会上,竟然出现了几个学生在某些人的指使下,将一只猴子高举示众,以此侮辱达尔文的场面。
面对这一情景,达尔文沉静自若,继续发表演讲直至结束,全场听众向他报以热烈的欢呼。一小撮捣乱分子在暴风雨般的掌声和沸腾的会场里显得格外可悲和渺小。
不仅如此,更鼓舞人心的是早在达尔文从事进化论研究的时候,无产阶级的革命导师马克思、恩格斯就给予密切的关注。《物种起源》诞生后,恩格斯立即高兴地写信给马克思:“我现在正在读达尔文的著作,写得简直好极了。”马克思也极其赞赏地说:“达尔文的著作非常有意义,这本书可以作为我研究历史上阶级斗争的自然科学根据。”马克思并把他所著的《资本论》第一卷题赠给达尔文,书页上写道:
赠给查理士达尔文先生。
您真诚的钦慕者卡尔马克思
一八七三年六月十三日于
伦敦海特兰公园英丹那别墅一号
达尔文十分感激马克思的惠赠,他在回信中表示:诚愿对马克思的著作能有较多的了解,而且相信:“我们两人都希望扩大知识领域,而这无疑地将造福于人类。”
恩格斯不仅将达尔文的进化学说誉为十九世纪的世界三大发现(细胞的发现、能量守恒和转换定律、生物学中的进化论)之一,而且他在马克思墓前哀悼的时候说:“正像达尔文发现有机界发展规律一样,马克思发现了人类历史的发展规律。”这是伟大革命导师对达尔文创立进化论的高度评价。
斗争的历史作出了结论:进化学说所代表的科学真理,终于胜利了!达尔文的不朽著作将永远铭刻在人类历史的里程碑上!
献给人类的硕果
达尔文学说在斗争中传遍了全世界。用各种文字翻译的《物种起源》版本,不断寄到了伦敦,寄给了人们崇敬的科学家达尔文。
《物种起源》发表后,达尔文感到身上的担子更重了,他不仅要为新的学说呐喊,呼吁,而且,还有更多的工作等着他去完成。
达尔文又投入了紧张的战斗。
他在显微镜下做复杂的小蜜蜂、小昆虫的解剖实验,一丝不苟,异常精心地取下蜜蜂的头部,再用小刀剖为几块……他非常严格地要求自己,仍然保持良好的读书和研究习惯,把每天的工作情况一日不漏地记入工作笔记……
1860年,达尔文在搜集大量资料的基础上开始著述第二部主要著作《动物和植物在家养条件下的变异》。这时候,他的身体虽然已经很弱了,但是他以惊人的毅力战胜了病魔,使这本书在七年后出版了。接着,他又用三年时间,写了第三部主要著作《人类的起源和性的选择》。1871年,市场上发售这本书的时候,人们争先抢购,一售而光。
达尔文的论著是建立在可靠的实验基础上的。他经常对别人说:“在我没有实验以前,我是不会愉快的。”为了写成《植物界中异花受精和自花受精的效果》一书,他选择了57种植物,整整花费了11年的试验时间。为了给《人类和动物的情感和表情》的论著提供充分的根据,他从大儿子出生第一天起,就开始“记录了各种表情”,他还喂了“波莉”和“波波”两只小狗,作为观察之用。
到了晚年,剧烈的颤抖、头痛和严重的心脏病威胁着这位科学家的生命,家里的人和朋友都劝他注意休息。但是达尔文却回答:“对于科学事业的热心使我忘却了疾病和赶走了日常的不适”。
达尔文以忘我的劳动,又迎来了《兰科植物》、《攀缘植物》、《食虫植物》、《同种花的异态》、《植物的运动能力》等一系列著作的相继出版。
他兢兢业业地工作着,逝世前一年,还抱病写成了《植物壤土和蚯蚓》。这也是他最后的一本著作了。
死亡终于残酷地逼近了年迈的达尔文。可是,在临终的前两天,他还在病危的呻吟中替儿子记录实验的进展情况。达尔文为献身于科学事业的理想而战斗,直到生命的最后一息。
1882年4月19日凌晨四时,伟大科学家达尔文的心脏停止了跳动!人们怀着巨大的悲痛,把他安葬在伦敦的牛顿墓旁,享受着英国科学家的最高荣誉。
达尔文的一生,为人类作出了划时代的贡献,他不仅将《物种起源》等一系列的科学硕果献给人类,而且也将他的治学精神和工作作风作为后人学习的榜样,献给了人类。
由于当时科学水平的限制和达尔文世界观的局限,在达尔文的著作中也存在一些缺点和错误。此外,引起变异的真正原因也并没有解决,这一点达尔文是十分清楚的。他说:“关于变异的规律,我们实在是无知的,我们所能够说明这部分或那部分发生变异的任何原因,恐怕还不及百分之一。”
科学在历史的进程中向前发展。达尔文学说的局限性和错误,逐步得到了后人的补充和纠正。今天,生物学已经发展到了分子水平。人们不仅能更深刻地说明生物进化的原因,而且,不久的将来,还能根据人们的意愿,用遗传工程的方法创造出新的生物类型,更好地为人类服务。
巴斯德与病菌作战
几十年前,危害人类健康的最大敌人是传染病。
拿十八世纪前后的欧洲来说,虽然科学技术和工业生产已经有了很大的发展,可是对传染病却一无所知,毫无办法。每当瘟疫来临,城镇的街头巷尾,就到处堆积着尸体无人埋葬。孩子们更是不幸了。巴黎孤儿院里的31951个孤儿,在6年间死了25467个。在都柏林,孤儿院的1272个少年儿童,活下来的只有45个。瘟疫和无知、迷信作伴,在整个欧洲到处流行,通行无阻。
现在,人们已经降伏了引起传染病的罪魁祸首——病原微生物了。一百多年来,人们不断地向这些害人的微生物发起进攻,积累了丰富的知识,形成一门专门的学问——医学微生物学。
开创这门科学的人,就是伟大的科学家路易巴斯德。一些迷信的人,怀着感激不尽的心情说:像他这样的人来到世界,天上应该有最美好的音乐相送!
勤学苦干
1822年12月27日,巴斯德生于法国的多尔。他的曾祖父是农奴,父亲是制革工人,母亲也没有受过什么教育。
巴斯德小的时候,是一个很平常的孩子。
那时候,小学老师喜欢把学生分成几个小组,挑选最好的学生来带头高声朗读。小巴斯德多么希望能当上这个带头人,带着大家一块朗读多神气。可是,他一次也没有被选上。
不过,小巴斯德做功课很认真。他总是反复推敲每一道题目的答案,不怕别人讥笑自己脑子慢。等到中学毕业,他终于成了班上的优等生。
21岁那年,巴斯德以优异的成绩考入了巴黎高等师范学校。在这里,他学习更刻苦了,一上完课,不是去图书馆,就是呆在实验室里,直到毕业。
巴斯德对化学特别有兴趣。他总是想方设法,去听有名的化学教授讲演。他还学习做木工活,学习吹制玻璃瓶子,准备将来自己做特殊需要的仪器。
1857年,巴斯德搬到里尔城去住。他在这里做了许多化学实验。
里尔城的居民有一个古老的习惯,大约在晚上八点,大家就都睡了。自从巴斯德搬来以后,这个小城的夜晚,就不再是一片漆黑了。每天晚上,都从一个窗口透出灯光,并且经常通夜不灭。开始,大家以为出了什么事。后来,他们才弄清楚,原来是巴斯德在做实验。在他的屋子里,到处是瓶子、玻璃管、煤气灯、蒸馏器,还有许多气味难闻的化学药品,一个奇形怪状的烘炉,又乱又臭。
巴斯德这样长年累月地做实验,从头到脚一身污黑,里尔人都说他“疯”了。
勇于创新
当时,法国的发酵工业相当发达。
为什么在甜菜汁里加进酵母,就能发酵成酒精呢?那时的化学家认为,发酵是化学变化。酵母也许是活的生物,但是一经发酵,酵母就死了。发酵是死了的酵母分子在振动,引起甜菜汁分解的结果。
巴斯德不同意这种说法,觉得发酵应该就是活的酵母引起的。
巴斯德要想证明自己是对的,推翻那些化学家的说法,可不是一件容易的事情。大家都相信那些名人的主张,谁会相信他这样的无名小卒胡说呢。
巴斯德不怕权威。他想,一定要想办法驳倒他们,让大家心服口服。用什么办法呢?最好的办法是用事实来说话。这样,巴斯德就在里尔开始了酵母实验。
一般说,化学变化比较容易观察和证实。把一种化合物,倒入另一种化合物,很快就能看出变化。要证明发酵是活的生物引起的变化,得有耐性,因为这种变化需要时间,慢得很。
巴斯德把一些酵母液过滤,在过滤液里加了些糖和白灰,然后把它放在烘炉里。
巴斯德是个急性子。他一夜又一夜地不睡觉,不安地在房间里走来走去,想看看到底会有什么变化。他从烘炉里取出一根玻璃管,对着灯光摇一摇,闻一闻。他站着不动,入神地发呆。他把试管扔了,用拳头死劲地捶着桌子,自言自语地说:“一定有一种方法。我非找出来不可。”他思索着:也许是自己太性急了。
巴斯德这样不厌其烦地做呀,做,做了一百多次。最后,酵母液发浑了,变成了灰色,他高兴极了。这说明,酵母是活的,它们在活动呢。
巴斯德和别的化学家不一样,他喜欢用显微镜。那时候,显微镜虽然已经发明了快两百年,可是还很不普遍,一般科学家很少用它,化学家用得更少。
巴斯德小心翼翼地取出一滴发浑的酵母液,放在显微镜下面一看,他的心突突地跳了起来,浑身哆嗦。他看到什么呢?原来,在显微镜底下,那些小小的长圆形的小东西都能活动,它们是活的小生物!
人们使用酵母来发酵已经几千年了。现在,巴斯德用事实证明:甜菜汁发酵成酒精,并不是什么分子振动的结果,而是这些小家伙——酵母菌活动的结果。
恰好就在这时候,有人来请教巴斯德:为什么用甜菜汁有时做出来的不是香味的酒精,而是酸味的酒精呢?巴斯德在显微镜的帮助下,弄清了两种不同的发酵甜菜汁之间的区别。在正常的酒精中,只有小圆球形的小生物;而在变酸的酒精中,却是比小圆球小得多的长条形的小生物。巴斯德告诉做酒精的人,要在甜菜汁中加那种大一些的,圆形的发酵小生物;要是在甜菜汁中发现了那种小一些的、长条形的小生物,就不能要了,趁早倒掉,不要再花力气去干那些没有收获的事。
巴斯德的发现,促进了法国发酵工业的发展。
事实胜于雄辩
巴斯德证明:甜菜汁变酒精是酵母菌活动的结果,它变酸是乳酸杆菌活动引起的。这个结论大家都同意,没有意见。可是,酵母菌和乳酸杆菌是怎样来的呢?人们的看法却很不一样。
当时,流行的看法是“自然发生”说。主张这种看法的人说:这些微生物是自己生长出来的,它们没有父母,要不是这样,它们是从哪儿来的呢?法国的不少科学家,都赞成这种说法。著名医生艾尔蒙甚至说:把一些破烂的碎布和一块干牛奶酪放在一起,不消多久,就能变成一只小老鼠。
巴斯德反对这种说法。他认为,微生物也有它们自己的父母,不可能无中生有,自己长出来。
要反驳艾尔蒙说的变小老鼠的戏法,还是比较容易的,你只消眼睁睁地守着那些破布和牛奶酪,它就怎么也变不出小老鼠来。可是,要反驳那种认为甜菜汁中的酵母菌是自己长出来的,却并不那么容易。因为酵母菌这种小东西,用眼睛根本看不见。要反驳“自然发生”说,得动脑筋。
在和巴斯德进行论战的拥护“自然发生”说的人当中,有一个科学家名叫布歇。他在1858年12月正式向法国科学院提出了一份报告,说是放在空气中的动物和植物,自己能长出微生物。
巴斯德认为,这些微生物不是自己长出来的,而是从空气中进去后,在那里繁殖起来的。他要用实验来证实自己的见解,暂时没有公开反驳布歇,因为证据还不足。
开始的时候,巴斯德用烧瓶做实验。他在烧瓶里装上肉汤,给微生物提供一个生长繁殖的好地方,然后在瓶口塞上棉花。结果,肉汤里不长微生物,因为空气中的微生物被棉花团挡住了;把这团棉花拿去,肉汤里就长出微生物来了。
布歇说,这不行,肉汤里的微生物是有生命的棉花变出来的,并不是空气中的微生物生长出来的。
巴斯德把棉花改成石棉,石棉是没有生命的矿物质,样子像棉花,实验的结果还是一样。可是,布歇却改口说,微生物是肉汤自己长出来的,不是棉花变的,也不是空气里面来的。
这一回,巴斯德不用棉花和石棉,他把肉汤烧开,然后把烧瓶口的玻璃烧红后,把瓶口封死了。这种肉汤不论摆多久,总也长不出微生物来。布歇说,肉汤不通气,所以不长微生物。
这一回,巴斯德又设计了另外一种实验。他自己用玻璃做成一种烧瓶,口子是一条与瓶身成直角的弯曲的小管。这样,管口不用封死,只要把瓶内的肉汤烧开,放很长的时间也不会长微生物。
巴斯德把这种瓶子叫做“天鹅颈瓶”。这种瓶与外界相通,为什么瓶内的肉汤不长微生物呢?原来,肉汤烧开的时候,空气膨胀,把瓶颈中的空气排出去了,等到冷却以后,空气虽然又会回到瓶中去,可是因为空气中的微生物是有重量的,它会像灰尘落到地上那样落到曲颈上,微生物没有腿,所以跑不到瓶里去。
这个实验,使得布歇这些主张“自然发生”说的,一时哑口无言。可是,他们还不服输,反驳说,瓶内肉汤的“生命力”给烧死了,所以长不出微生物来。
巴斯德决定再做一些实验,用充足的事实做依据,好让反对者心服口服。他决定不再烧开肉汤,只用消过毒的肉汤,把它装在天鹅颈瓶中,用火封死瓶口。他想,如果真是空气中会自然发生微生物的话,那么,不论什么地方的空气都应该一样。他带着许多瓶这样的肉汤,来到巴黎天文台,分别在院子里和地下室,小心地把瓶子的颈口夹破,让空气进入瓶内,然后再用火封死。培养的结果表明:在院子里收集的11瓶,都有微生物;而在地下室收集的10瓶,除一瓶稍有混浊外,全都透亮澄清,没有微生物生长。他还趁去休假的机会,用同样的方法,在海拔3000米以上的阿尔卑斯山上收集20瓶空气,经过培养,也都没有微生物生长。
巴斯德的这些实验说明,微生物就像灰尘那样飘浮在空气中。在天文台的院子里,由于来来往往的人多,空气污浊,微生物也多;在地下室,高山下,空气清新,微生物就很少,甚至没有什么微生物。事实胜于雄辩。主张“自然发生”说的人终于销声匿迹。
巴斯德坚持科学,做出了十分重要的贡献。可是,他得不到经费,不得不用自己的少量积蓄去买设备和化学药品,在楼梯下的阴暗的小房间里做实验。他整天爬进爬出,培养微生物,有时一天要爬一百多次。
巴斯德就是在这样艰苦的条件下,坚持实验,取得了令人信服的成绩。
实践出真知
现在,巴斯德已经是一个知名的微生物学家了。一般人认为,他是万能的神奇人物。碰到有解决不了的问题,人们就跑去向他请教。
这时候,法国工业碰到一个大难题,这就是葡萄酒和啤酒变酸。酒商们成天愁眉苦脸,毫无办法。
巴斯德已经在研究甜菜汁的发酵中,知道酒精变酸是微生物捣的鬼。啤酒和葡萄酒发酸变坏,可能又是那些小东西在作怪。
巴斯德再次用显微镜,发现酒中确实有些小东西,有的成圆形,有的像长棍。凡是变酸的酒,差不多都有棍状的小家伙,它们繁殖得越多,活动得越厉害,酒就越酸,而在好酒中,就见不到这种细小的生物了。他肯定地对酒商们说,酒里面的那些小小的生物,有的能使酒变香,有的能使酒变酸。
酒商们都不敢相信,觉得巴斯德是在说大话。于是,他们搬来一箱子酒,让他鉴别一下哪些是好酒,哪些是酸酒。巴斯德笑着说:“这很简单,每一瓶酒我只要一滴,不用闻,不用尝,只用显微镜一看,就能鉴别。”
酒商们半信半疑。巴斯德把每一滴酒放在显微镜下观察,凡是只有小圆球微生物的,他判定为好酒;凡是有小长棍微生物的,他判定是酸酒;小长棍越多,他就判断它越酸。
实验的结果,酒商们一个个点头称赞高明。他们要求巴斯德帮他们解决怎样使酒不变酸。
一场新的战斗开始了,巴斯德要制服那些在酒里面生长的棍状微生物。他想到,人们为了防止一些食物变坏,总是把它们烧开。开始时,他也把酒烧开,结果,小长棍微生物的确是不活动了,可是,小圆球微生物也一道给“烧”死了。所以,酒的香味也没有了。
经过不断试验,巴斯德终于摸索出一个最理想的温度,它既可杀死捣乱的小长棍微生物,却又不伤害小圆球微生物。这个温度是50-60℃。他为工业微生物学奠定了基础。
巴斯德的这个发现,使法国制酒工业重整旗鼓,欣欣向荣。后来,许多食品生产部门应用这种方法,也既能保证食品的香郁味道,又不会变质。为了纪念巴斯德提出的这种方法,人们把它叫做“巴斯德氏消毒法”。
就在这个时候,法国又碰到了另一个大难题,这就是蚕丝业面临破产。
法国南部的蚕丝业很发达。可是,不知道什么原因,蚕儿不断生病了,不吐丝,不作茧,浑身起棕黑色斑点,并且成批成批死亡。蚕丝业请求政府援助。最后,人们还是纷纷推荐巴斯德来解决这个问题。
巴斯德为了拯救法国蚕丝业,勇敢地担负起了这个艰苦的任务。做为一个化学家,他只与酒的发酵打过交道,与动物的疾病打交道,这还是第一次。
这一次,他还是依靠他的得力助手——显微镜。他把病蚕放在水中,然后把它磨成豆浆一样的汁。当他取一滴病蚕的浆汁放在显微镜底下观察时,他总能见到一粒粒微小的棕色颗粒,形状是椭圆形的。
巴斯德断定,就是这些小小的微生物,使蚕生病的。他还发现,不仅病蚕有这种微生物,就是产卵的雌蚕蛾也有。于是,巴斯德建议:凡是产完卵的蛾,都要检查,发现有这种微生物的,应当把蚕蛾、蚕卵统统烧掉。
就这样,巴斯德挽救了法国的蚕丝业,为他的国家带来了巨大财富。
拯救牛羊
巴斯德在证明蚕生病是由微生物引起的之后,使他联想到人生病。他越想越相信:那些很小的微生物,不仅使甜菜汁发酵,酒变酸,蚕生病,它很可能也是人生病的罪魁祸首。
巴斯德决心向微生物发动新的进攻。可是,不幸的事情发生了:在紧张研究蚕病的一年中,他的二女儿和父亲相继去世,他又累又急,突然患了偏瘫——也就是半身不遂,左半身完全麻木,一点也不能动弹。
医生告诉巴斯德,这种病是治不好的。可是,巴斯德顽强地与疾病斗争,坚持治疗和锻炼偏瘫的肢体。奇迹终于出现,他复原了。坚强的意志,使他从病床上爬起来,又回到了实验室。
巴斯德对微生物与疾病的关系越来越感兴趣了。开始,他只想到人生病。后来,法国的羊群因炭疽病大量死亡,农民要求他救救他们的羊群,他这才转向研究危害牛羊的炭疽病。这是一种十分厉害的传染病,患病的牛羊,没有一只能活的。
巴斯德从病羊的血液中,找到了引起炭疽病的细菌——炭疽杆菌,并且用稀薄的炭疽杆菌液注射到羊的身体里去,羊不舒服两三天,就不会得炭疽病了。可是,当时反对细菌可以引起疾病这种说法的人却说,不是炭疽杆菌引起牛羊的死亡,而是中了毒,是牛羊的血中有毒物。他们说:巴斯德把死羊的血注射到健康的羊体内,使羊生病不死,不是因为炭疽杆菌被杀死,而是因为血中的毒物被清除。
怎样驳倒这种说法呢?巴斯德思考了很长时间,想出了一个很有说服力的实验办法。他取了一滴含有炭疽杆菌的死羊血液,放入一瓶五十毫升培养液的烧瓶中,几个小时以后,杆菌已经大量繁殖;再从这一瓶含杆菌培养液中,取出一滴,放入另一烧瓶培养液中,继续培养。他这样反复地做试验,不怕麻烦,一气重复了一百次。最后,他从这第一百瓶培养液中取出杆菌,注入健康的羊体内。这羊最后也死了,血液中也含有大量的炭疽杆菌。
反对巴斯德的人服输了。因为羊得炭疽病要是毒素引起的,那这样一次一次地反复转移,毒素就像大海中的一滴糖水,早已找不到它的踪影了。
巴斯德在证明微生物引起发酵,使酒变酸,使蚕儿患病,使牛羊死亡后指出:人类的许多疾病,也是细菌和其他微生物造成的。
预防鸡瘟
五十岁以后,巴斯德把他的精力全部用来研究细菌。他经常思索着:我研究细菌,难道仅仅是为了证明它是人生病的罪魁祸首吗?不,不仅仅是这样,就像研究酒变酸和蚕死亡一样,应该是为了制服致病的细菌,不让它放肆害人。
怎样制服致病的细菌呢?大约在巴斯德之前八年,英国的医生琴纳,发明了用牛痘接种的方法来预防天花。琴纳写了一本书,认为天花和牛痘是性质相近的疾病,所以种上牛痘的人,对天花就有了抵抗力。
巴斯德看琴纳写的这本书时,他正在研究炭疽病。他想:牛羊与蚕儿和酒不一样,有病的酒可以不要,病蚕可以烧死,何况酒和牛奶等可以用加热的方法消毒,防止变质。对有病的牛羊,人们总是想尽量把它们治好。问题的关键是怎样预防牛羊得炭疽病呢?
有一种轻型的牛炭疽病——牛胸膜炎,也有人用它来接种,可是很不保险,牛在接种后,经常突然发病死亡。有没有象种牛痘防天花那样保险的方法呢?这是巴斯德一直在考虑的问题。
在这个时候,巴斯德被邀请去研究一种鸡病——鸡霍乱。患病的鸡不吃食,整天无精打采,搭拉下脑袋和翅膀,眼睛闭着,拉稀,浑身出血,没两天就死了。
巴斯德从实践中,已经摸索出一套研究动物传染病的方法了。他的方法,最重要的是:把引起病的微生物找到,把它培养起来,让它繁殖;然后用它注射到正常的动物身上,看它是不是会引起同样的病;如果动物得病了,还得在它的身体内,找到同样的微生物。
现在,巴斯德也用这种办法来研究鸡霍乱。他和助手把病鸡的血放一滴在肉汤里,再把它放在暖箱里去培养;第二天的同一时间,取出一滴培养液,放到另一瓶新鲜培养液里,再放在暖箱中继续培养。与此同时,他们每天用新鲜培养液给鸡接种,观察鸡霍乱病的情况。
这年夏天,巴斯德正在紧张研究鸡霍乱的时候,接到家里的来信,说是女儿已经订婚,就要结婚了。老人多么高兴,决定回去给女儿办婚事。他向助手卢赫和张贝兰交代了工作以后,就回家去了。
两位助手照巴斯德吩咐,天天接种一次新培养液,给鸡注射一次,记录鸡的患病情况。
有一天,两位助手决定去度假。他们把一瓶培养液放在碗柜里,锁上实验室就走了。过了一些日子,巴斯德和助手都回来了。张贝兰取出碗柜里的鸡霍乱菌培养液,给一只鸡注射了。第二天,意外的事情出现了,这只鸡竟然没有发病,仍然活蹦乱跳地活着。
两个助手商量了这件事:看来那瓶培养液过期了,我们还是到鸡场去要一只病鸡,重新培养新鲜鸡霍乱菌吧。这件事可不能让老师知道。他们知道老师严格认真,一丝不苟,这件事要是让老师知道了,非吃一顿批评不可。他们决定“保密”。
他们制成了新鲜鸡霍乱菌的培养液。第二天,他们用新制的培养液,给一些鸡注射了。惊人的事情发生了,所有的鸡都像往常一样,得病死亡,只有一只例外!经过仔细核对,正是那只注射过“无效”的过期培养液的鸡。
“这是怎么回事呢?”巴斯德问助手。
两位助手低下了头。张贝兰把事情的经过如实地说了出来,请求老师处罚他们。
巴斯德没说什么,低头沉思。他没有责备他们,突然跳了起来,喊道:“我明白了,那只鸡有抵抗力,所以它没有死亡。把这瓶培养液留下来,不能倒掉!”
巴斯德仔细地思考着过期的鸡霍乱菌为什么会使鸡免疫——也就是不得病,有抵抗力。他想,除去培养时间长外,也许还有别的什么原因。经过反复实验和验证,他发现,如果让培养液长期暴露在空气中,鸡霍乱菌就会失去致病的能力,可是这种病菌却能使鸡得到免疫的能力。他把这种具有引起免疫力的细菌称为“菌苗”,意思是说它和发了芽的种子很相像,是能长出一棵大树来的。
从这里开始,巴斯德又重新来研究炭疽杆菌。他用同样的方法,想制出炭疽杆菌的菌苗,给牛羊预防炭疽病。可是,他失败了。他仔细地思考着,为什么对鸡霍乱菌有效的办法,对炭疽杆菌却无效呢?除去时间的长短、与空气接触不接触外,温度是不是有关系呢?
巴斯德把培养箱的温度提高到45℃,炭疽杆菌就变成孢子的样子,这时候,它的抵抗力极高,虽然在滚开的水里煮它,还能活十分钟;如果是干热烧到100℃,还能活一小时;而放在干燥的地方竟能活许多年,使牛羊得炭疽病。可是,如果把温度调整到42°—43℃之间,它就不会变成孢子的样子,而且危害牛羊的作用也减小了,可以做为菌苗给牛羊接种防病。他这样做了十多次试验,都证明能预防炭疽病。
巴斯德抓住一次偶然的事件,认真思考,敏锐观察,周密实验,终于取得了战胜传染病的划时代成就——创立了免疫学!
攻克狂犬病
巴斯德是一个勇于创新、而又十分谦虚谨慎的科学家。他在研究工作中,不到十分有把握的时候,从不随便宣布自己的研究结果。当有人要他讲讲他的研究成果,或者公开发表这些成果时,他总是说:“还不成熟。”
虽然这样,巴斯德研究菌苗,用它来预防鸡霍乱病和炭疽病的消息,还是传出去了,因为他向法国科学院要求进行公开的试验。反对他的人,相信这次试验会失败。其中,《兽医杂志》的记者洛辛诺尔宣称:“我要把巴斯德拖出来献丑。”
公开试验是在梅仑的普耶堡农场进行的。除去洛辛诺尔外,还有一些记者、兽医、牛羊业经营商,附近的农民也有不少赶来看热闹,团团围住试验场。这一天是1881年5月5日。
巴斯德把48只羊分成两批,各24只。其中的一批,巴斯德给那24只全注射了减毒炭疽菌苗,另二十四只任其自然。巴斯德向大家宣布:5月17日和5月31日,他要先后两次给这48只羊,各注射等量的有毒炭疽菌苗。他向大家预言:今天注射过减毒菌苗的24只羊将不会生病,而另24只羊会患炭疽病死亡。
6月2日,是决定巴斯德预言是否能兑现的日子,也是决定巴斯德命运——不,是决定细菌免疫学命运的日子。结果呢?果然不出巴斯德所料,24只接受预防注射的羊,全都活蹦欢跳,一点生病的样子也没有;而另24只羊中,22只已经死亡,2只也奄奄一息,眼看就要死亡。巴斯德胜利了。洛辛诺尔拥抱巴斯德,向他祝贺说:“这真是医药史上最奇异的表演呀!”
巴斯德的发明,拯救了法国的畜牧业!
直到这时,巴斯德所有的研究工作,还没有与人类的疾病发生联系。
他想:我研究菌苗,总得为人类健康服务才行,不能光和酒、蚕儿、鸡和牛羊打交道。
巴斯德从小对狂犬病的印象十分深刻。人被疯狗咬了以后,经过一段时间,就发病了。病人先是发烧头痛,随后四肢抽搐,头部和背部向后仰,牙关紧闭,最怕受刺激,尤其怕强的光线或者大的声音,抽风不止,十分痛苦。最后,病人总是死亡。
巴斯德决定研究狂犬病。这时候,他已经是六十多岁的老人了,头发斑白,行动不便。
按照惯例,研究传染病,首先要找到致病微生物。这一次,巴斯德用尽过去的各种方法,都没有找到它。后来才弄清了,狂犬病是病毒引起的疾病,在当时所用的那种显微镜下面,是根本看不到病毒的。
为了找到这种微生物,巴斯德甚至冒着生命的危险,从狂犬的口中,取出几滴唾液,来进行实验。他把这种唾液注射到动物的脑子里,动物果然得了狂犬病。这说明,狂犬病的确是微生物引起的传染病。
在巴斯德的实验室内,养了许多患狂犬病的豚鼠、兔子和狗。经过反复实验,巴斯德弄清楚了引起狂犬病的微生物,都集中在神经系统。他拿出因狂犬病而死的兔脊髓,发现把这种脊髓挂在玻璃管里,让它自然干燥,时间越长,微生物的毒力就越低,到第十四天的时候,微生物的毒力最低。巴斯德把它磨成浆汁,制成了预防接种用的疫苗。
第二天,巴斯德用干燥了13天的脊髓浆汁注射一只兔。第三天,给这只兔注射干燥了12天的浆汁……最后,他用刚从死兔取出的脊髓做的浆汁,注入这只兔体内,这只兔竟没有死亡。用这种浆汁注入健康的狗或者兔的体内,它们都不会得这种病。
成功了!巴斯德制成了狂犬疫苗。
这种疫苗能用来治人的狂犬病吗?巴斯德没有把握。凑巧,有个阿尔先省的孩子约瑟夫美斯特,被疯狗咬了十四处伤口,已经两天了。孩子的母亲把病孩带来找巴斯德,要求救救她的孩子。
巴斯德接受了治疗的要求。可是,他没有把握。他给孩子先注射保存十四天的疫苗,随后一天一次,直到第十四天,巴斯德给美斯特注射一针最毒的狂犬疫苗。
这一夜,巴斯德根本没睡。这是他一生中最犹疑难过的一夜。狂犬疫苗能不能成功,明天就要见分晓。
第二天,当巴斯德见到小美斯特欢蹦跳跃地跑来找他时,他满脸泪水,紧紧地抱着小美斯特亲吻,激动地说:“孩子,你的病治好了!”
这个奇迹,很快传遍了全世界。凡是被疯狗咬了的人,都来找巴斯德,请求治疗狂犬病,有的来自俄国和美国。巴斯德一一给他们治好了,只有个别人因为被疯狗咬过的时间太久,没有救活。
巴斯德为全人类健康直接服务的免疫学诞生了。是这位伟大的科学家,开创了战胜传染病的新纪元,使千千万万人免于死亡!
奋斗终生
巴斯德一生俭朴勤奋。还在学生时代,他就养成了从不随便花钱的习惯。他把所有的零花钱都用来买书,买学习用品,买实验用的仪器。
巴斯德的奋斗精神是惊人的。开始的时候,他没有实验室,只能在楼梯下的小储藏室里做实验。在那里,放个小暖箱,就没多大地方了,小房间矮小得需要跪着钻进爬出,有时一天要这样爬上一二百次,去观察和记录实验的结果。对于这样的条件,他全不在乎。他认为搞科学不亲自动手做实验是不行的。他说:“实验室和发明是两个有密切关系的名词。没有实验室,自然科学就会枯萎。”
中年以后,巴斯德得了偏瘫病。可是,他一面与疾病作斗争,一面坚持做实验。五十八岁那年,他的研究计划订得十分周密紧凑,像这样的工作量,就是精力十分旺盛的青年人,也会感到吃力。只是在感到十分困难的时候,他才请别人帮他一把,克服左手不听使唤所带来的困难。
巴斯德热爱自己的国家。当法国资产阶级革命推翻了国王路易菲利普时,战斗还未结束,巴斯德毅然参加了革命,在国家警卫队里帮助维持铁路的秩序。这时候,他在高等师范学校学习,经济十分困难,还是把仅有的一百五十法郎,全部捐给了革命政府。
巴斯德特别关心青年人的成长,勉励他们要抓紧大好时光,不要虚度光阴。他说:“青年人要首先问问自己,‘我学习了些什么呢?’还要问问自己,‘我为祖国做了些什么呢?’最后,会有那么一天,你会愉快地知道,你已经为人类的进步和幸福多少做了点贡献。”
是的,巴斯德的确实践了自己的愿望,为人类的进步和幸福做出了伟大的贡献。他认为,他的工作不只是为了自己的祖国,他说过一句名言:“科学无祖国。”他的贡献正在为全世界、全人类的健康服务,取得了惊人的成就。
1892年12月27日,法国政府为巴斯德七十寿辰举行了盛大宴会。当衰弱残废的巴斯德,挽着法国总统的手臂走进大厅时,来自法国和外国的著名人物和科学家,一起站了起来向他欢呼,国家乐队奏起了胜利进行曲。许多人在会上发表了颂词。最后,英国的伟大外科学家李斯德在颂词中说:“你为世人揭开了传染病的黑幕!”
李斯德说完后,巴斯德站了起来,抱住他,表示感谢。一生朝气蓬勃、声音洪亮的巴斯德,这时因半身麻痹症加剧,说话小得像蚊子叫了。他的答辞是由儿子说的。
1895年6月13日,巴斯德去威尔涅甫休养,希望在那里能恢复自己的健康。这个夏天,他坚持读书,坚持和助手讨论防治白喉。可是,他的麻痹症不断加重,说话也一天比一天困难了。
这年的9月27日,巴斯德与世长辞,终年73岁。
研究昆虫的法布尔
哪有孩子不喜爱虫子的哩!
百花丛中,小姑娘轻手轻脚,想捉住美丽的大蝴蝶;阵雨过后,男孩子东奔西跑,想俘获在积水潭上飞翔的蜻蜓。
你可能已经知道,蝴蝶的幼虫是吃植物的害虫,蜻蜓是捕食害虫的益虫。但是,在昆虫的世界里,还有许许多多你不知道的秘密:
蚂蚁会“放牧”自己的“奶牛”,而这奶牛是植物的大敌——蚜虫;蚕吐丝为人类作出了贡献,但是它的兄弟松毛虫却专干坏事;屎克螂忙忙碌碌滚屎球,为的是给子女准备美餐;蝉最爱高声唱歌,而自己却是听不到声音的聋子;萤火虫吃什么呢?吃美味的蜗牛。
随便哪一种昆虫,都有自己独特的本领和有趣的生活史,都可以为它写一本动人的传记。
是谁用毕生的精力,为各种各样的昆虫,写出了一本又一本的传记呢?他便是十九世纪的法国科学家法布尔。
无与伦比的观察家
法布尔从小喜欢虫子,开始是好玩,后来就入了迷,最终把研究昆虫作为自己的毕生事业。他说:“我只是朝着常常在我面前的一个目标走去,那就是想在昆虫学上增加一些篇幅。”
他真的这样走了下去,一直走到老。他所贡献出来的,是十大卷《昆虫记》。
要想研究一门前人还没有很好研究过的学问,可不像你坐在学校教室里学习那样容易。法布尔研究昆虫的时候,既没有这样的学校和老师,也没有课本。他的课堂是大自然,老师和课本是昆虫。要想在这个学校里学到东西,需要付出高昂的学费,那就是长期不懈,艰苦努力。
法布尔为了猎获自己的观察对象,经常在山林野谷中终日奔走。他有时冒险爬上悬崖峭壁;有时被荆棘刺得遍体鳞伤;有时给暴雨淋成落汤鸡;有时在浓雾中迷失了方向;有时在炎炎烈日下耐心等待;有时又不得不在阴暗的密林中挨过黑夜。
法布尔对收集到的各种各样昆虫,都进行过长期的细致观察:从它们的出生、蜕变、成长到死亡,包括它们的猎食、恋爱、打架、建造住宅、生儿育女等。为了观察一种昆虫,常常是前后经历几年、十几年,甚至几十年,他才下结论。
松毛虫是松林的害虫。这种毛毛虫会吐丝铺路。它们排着整齐的队伍,沿着这条“丝绸之路”去赴宴,结果是松叶被吃得精光。受害的松林,漫山遍野,像火烧过的那样,大片大片地死了。
为了研究松毛虫的生活规律,法布尔在长时间观察中,常常把眼睛都看肿了,手指也被松毛虫的毒刺刺得火辣辣的。他发现:松毛虫总是集体居住在用丝搭成的窝里,并且总是沿着它们自己铺的丝路行动;冬天躲在落叶和杂草中,春天结茧变蛹,最后从地下钻出来。
为了找到松毛蛾产卵的地点,法布尔煞费苦心,才发现产卵的地方,原来在松叶的鳞片下边,卵排列整齐,一共9行,每行35颗。松叶的鳞片,保护着卵不受风雨袭击;小毛虫由卵中钻出来后,立刻就可以吃到松叶。真是没有比这里更好的地方了。
法布尔还发现:如果天气要变,松毛虫是不出来游行的。这个坏东西,倒是可以当做晴雨表用的。
昆虫世界,奥妙无穷。
法布尔经常冒着被蜂群包围蜇刺的危险,去偷取蜂窝。有一回,他从蜂窝中捉了几十只蜂,用白颜料在它们身上点上标记,然后装在盒子里,带到三四公里外放掉。这些蜂,很快就飞回了自己的窝。最快的两只蜂,只用了三刻钟,就顶着大风飞回来了。
蜂是怎样识别方向的?
蛾类的求偶本领,那更是有趣了。
法布尔找到了一个孔雀蛾的蛹。他把这个蛹放在房间里孵化成了雌蛾。没有想到,当天晚上,就招引来了几十个像蝙蝠一样大小的雄孔雀蛾,在屋子里飞来飞去。
雌蛾是怎样招来这些对象的?天那样黑,雄蛾又是怎样从一20里外,穿过丛林飞来的?
为了研究这个问题,法布尔选用了木解蚕蛾作试验。他前后花了好几年的时间,才找到了雌的木解蚕蛾。他发现:雌蛾出世后的前两天,对雄蛾没有招引力;到第三天下午三点钟,雄蛾才成群结队飞来了。他把雌蛾放在密封的玻璃罩里,雄蛾虽然能看见雌蛾,但是并不理睬它,这说明招引力与视觉无关。但是,只要让玻璃罩透一点气,雄蛾就来了。奇怪的是:雌蛾呆过的树枝、棉花团,也同样会吸引来大批的雄蛾。
啊,是气味,是雌蛾的气味吸引几十里外的雄蛾朝它飞来的;而这气味,人一点也闻不到。当时人们还不能解释这种现象,现在已经知道了,那是雌蛾分泌的性激素引起的。
法布尔虽然不是第一个研究昆虫的人,但是他对各种昆虫的精细观察,对昆虫生活的详尽描述,却是世界上的第一个人。与他同时代的英国生物学家、进化论的创始人达尔文,曾称誉他是“无与伦比的观察家”。
法布尔不仅提供了许多昆虫的生活习性,而且还提出了许多研究昆虫的方法。他解决了一批问题,又提出了一批有待进一步研究解决的问题。
不断深入了解昆虫的习性,就可以让昆虫更好地为人类服务。
桑蚕吐丝,早已为我国古代的劳动人民所发现和利用。今天,以虫治虫、以虫治病等方法,正在农业生产上得到广泛的应用。比如毛毛虫吃植物是坏事,但是有个地方的仙人掌孳生成灾,后来找到了一种专吃仙人掌的毛毛虫,这才把仙人掌消灭掉。
至于昆虫世界的各种谜,如蛾类求偶的信息,昆虫建窝的本能和窝的结构力学,昆虫怎样找到自己的家……都是现代科学十分重视,有待研究解决的尖端问题——仿生学、生物信息……
杰出的昆虫诗人
法布尔的十大卷《昆虫记》,是他留给人类的宝贵财富。
《昆虫记》是科学著作。但是,它的文字流畅,叙述生动,具有引人入胜的魅力。法国作家雨果,称法布尔是“昆虫世界的荷马”,意思是说他对昆虫的描述,能像古希腊诗人荷马的长篇英雄史诗那样,情节生动,富有文采。
法布尔是在退休后,用了三十年时间写成这十大卷《昆虫记》的。据说,他在写作的时候,总是把写出来的章节,读给一位盲人邻居听,看他能不能听懂。所以,不管是具有丰富知识的成年人,还是刚有阅读能力的少年,都会被那娓娓动听的浅显描写所吸引。
在法布尔的笔下,肮脏讨厌的屎克螂,变得勤劳可爱了。他写道:牛啊、马啊、骡啊、羊啊,漫不经心地随处拉屎,把大地弄脏了,于是屎克螂急急忙忙赶来,把这些脏东西搬到地底下去,贮藏起来,既清除了大地上的脏物,又为自己和一家大小预备了美味的食物。屎克螂是大地上的“清道夫”,是一种有益无害的虫子,难怪古代埃及人把它叫做“神圣甲虫”了。
法布尔还描绘了屎克螂搬动粪便的生动情景:它先把粪便团成一个圆球,然后用自己的两只后腿,倒退着推动圆球滚向前去。有时候,那圆球滚下了陡坡,它就赶下坡去,再往上推。它费尽力气,不达目的,誓不罢休。
法布尔十分赞美屎克螂。他写道:“象蜣螂(屎克螂的学名)这样漂亮的小家伙,才配摆在博物学家的采集箱里,让采集箱显得格外出色。因为它们那身衣裳十分素净,老是刷得精光……生长在欧洲的,穿着一身乌光墨黑的服装;出生在热带的,却打扮得浑身金光闪闪。”
囊蛛是一种很大的黑肚子蜘蛛,一些小动物,只要被它刺一下,就会中毒死去。法布尔对它做了细微的观察和试验之后,发现那种毒性极大的囊蛛,原来只是雄的。不过,它并不伤人,见人就躲避开去,人是难得遇到它的。雌蛛虽然是它的同族,但是天性却大不相同。
法布尔说:雌蛛是“一位最可爱的母亲”。她织了丝地毯,在上面产卵;然后,把四边卷拢,成为一个丝织的圆球,随身携带。这丝球一旦被什么东西碰落,她就发疯似地扑在那个心肝宝贝上,又是心疼,又是凶狠,再也不许什么碰它一下。在三个星期之内,它每天要用后腿捧起丝球晒太阳,一捧就是几个钟头,给她未来的子女以足够的温暖。等到丝球开裂,生出成百上千个小蜘蛛,一大群幼小的生命,就一起挤挤挨挨地爬在慈母的脊背上,要过整整七个月。
据法布尔描写,有一天,他看到两只母蛛打架,失败者被咬死了,但是她的一群孤儿,却被胜利者全部收留了下来,当做自己亲生的一样看待。法布尔风趣地说:“从此以后,两家并成了一家——一幕悲剧落得这么个收场!”
这么一大家子,母亲怎么养活呢?法布尔说:它们在母亲的护卫下,只靠阳光活命,直到长大一些,自己能够捕食行猎,那位母亲才放心地让它们去独立生活……
法布尔的叙述,详尽生动,像美妙的诗歌,也像华丽的散文。
再来看看他对蝎子这种毒虫的描写。
法布尔在玻璃墙里铺上沙土,在那里养了许多蝎子。到了晚上他就打开电灯,观看蝎子举行“婚礼”。他这样写道:你会发现他们在灯光下渐渐活跃起来……这简直是动人的撒拉本舞(一种西班牙的慢拍子舞蹈)……有的在寻找舞伴,只要雄的手指一碰到雌的手指,她就一阵风似的跟着他跑……他们一个是英雄,一个是美人……直到一同入洞房……黄昏时分的这幕喜剧,接下去却是深夜里的悲剧。第二天早晨,你会发现那位新郎已被新娘子吃掉了一大半,到了第二天晚上,她再给他举行一个体面的葬礼,那就是说,把他吃得干干净净……
法布尔对螳螂的描写也很有意思:人们会“看到一个神气活现的虫儿,威风凛凛地昂首站在晒枯了的草丛中……它那玲珑透明的碧绿大翅膀,好像披在身上的一件薄纱坎肩;朝天举起了它的前脚——不,该说是两只手——好像在那儿祷告”。“嗨,亲爱的人啊,你们太天真了……那虔诚、慈悲的样子,遮盖着凶恶、残暴的真面目。双手合掌,看上去好像在那儿祷告,其实这双手是强盗的利爪。这合掌螳螂,原来是和平的昆虫世界中的老虎,一个专吃同类的恶魔……”
法布尔就是这样绘形绘色,惟妙惟肖,把昆虫研究与文学结合了起来,用艺术手法,形象地表现科学观察的结果。人们称赞他的著作既有科学的准确性,又有文学的丰富色彩。他使朴素的真理,披上了绚丽的外衣,既给人科学知识,又给人美的感受。
法布尔教过小学和中学,非常了解青少年的心理、爱好和需要,是他们的良师益友。他为孩子们写了许多本书,其中有《科学的故事》、《家常科学谈》、《化学奇谈》、《家畜的故事》、《坏蛋》等。他用保罗大叔向三个小朋友讲故事的形式,努力普及各种科学知识,为青少年打开科学的大门。而这位保罗大叔,其实就是法布尔自己。
辛勤耕耘的一生
法布尔不仅是一位世界闻名的昆虫学家,而且还发明了化学染料,荣获过法国最高学位的荣誉勋章。
法布尔自己说过:“我从孩童时代起,自然界的事物就已经很吸引我的注意。如果有人以为我喜欢观察植物与昆虫的天性,是从我的祖先遗传下来的,那简直是笑话,因为他们都是没有受过教育的乡下人。”
1823年12月21日,法布尔出生在法国南部的一个名叫圣莱翁的小村子里。由于父亲穷得没法养活他,只好把他寄养在祖父家里,直至七岁,才回父亲家来上学。
那是一个什么样的学校呢?法布尔说:“我最初在那里认字母的屋子,该叫什么呢?这屋子,既是课堂,又是厨房、宿舍、饭厅,甚至还是猪圈和鸡舍。老师常常在里边喂驴或者煮猪食。那里只有三条腿的凳子,根本没有课桌。校长是村上的理发师兼礼拜堂的打钟人。因为校长常常得去完成他的那些差事,学校就不得不停课,任由孩子们去玩耍。这些时间,我就被父亲喊去放鸭子。”
因为家庭破产,法布尔在12岁的时候,就跟着父亲到了洛岱慈镇,在那里开咖啡馆谋生。为了争得免费入学的资格,他不得不在教堂里做些杂事,半工半读。在这里,他学习了拉丁文和希腊文,读过拉丁诗人维基尔的作品,这是他最感兴趣的。因为维基尔就是用诗来描写蚂蚁、知了、斑鸠和乌鸦的。这对他后来写《昆虫记》,显然有很大的影响。
这以后,法布尔因为父亲的咖啡馆一再倒闭,全家搬了好几个地方,最后弄到流落街头,受冻挨饿。他嘱咐自己:“如今你得拼着命挣钱,挣一点钱也好。这生活眼看着是个活地狱。”在这种情况下,只要多少给一点钱,他就很乐意给人家干活。
有一天,法布尔辛辛苦苦挣了一点钱,因为喜欢一本勒浦尔描写大自然的诗集,就花去了它。结果,他只好饿着肚子赶路,用高声朗读诗歌来抵抗饥饿的阵阵袭击。在古老的市镇波盖耳,他叫卖过汽水,当过筑路工,日子过得十分艰难。
16岁的时候,法布尔来到亚威农这个较大的城市。在这里,他以优异的成绩考取了师范学校,并且获得奖学金,免缴两年的学费和食宿费。他在学校,只旁听过一次失败的化学实验课,可是后来,他努力自学,使自己成了一位出色的化学教师,还发明了化学染料。
1868年,法国教育部长杜吕依请法布尔到巴黎去,表彰他发明化学染料和对昆虫的研究。但是,法布尔怕自己从此被留在巴黎做教授,跟亚威农田边野外的那些心爱的昆虫别离,婉言谢绝了去巴黎。后来,杜吕依来信说,“如果你再不来,我要打发警察来带你了”,法布尔这才不得不去了。在巴黎,法国政府授予了他荣誉团勋章,法国皇帝拿破仑三世接见了他。
从1871年起,法布尔不再教书,专心研究昆虫了。他的后半生,是在奥朗治的赛利让村度过的。他在背靠汪都山的一块荒地上,为自己建立了一个“实验室”——杂草丛生、昆虫众多的园子。他一生中最大的愿望实现了。
法布尔每天在自己的园子里,安安静静地观察昆虫,不时微笑着对别人说:“我收获的不是谷物,而是大自然的秘密。”这时,法布尔已经是一位著名的老科学家,但是他依然像青少年时代那样,不畏寒暑,餐风宿露,夜以继日,和昆虫为友。他住在园子的最里边,除了观察,就是写作。1878年,他积几十年的经验,写成了《昆虫记》第一卷;以后,平均三年写成一卷。
1910年,法布尔87岁,他的第十卷《昆虫记》出版了。这年的4月3日,许多科学家和文学家在他的园子里,为他举行了隆重的祝贺礼。这一天,瑞典科学院也送来了最高奖状。
法布尔得到了很大的荣誉。他说:“我不过在海岸旁稍稍搬动了几颗砂子,你以为我就此能知道海的深度了么?”
法布尔得到了很大的成功。他说:“所谓成功,只是那些整天高谈阔论,自以为是的人们的事:什么事情只要你乱吹一阵,大家就以为是真理了。让我们脱去这件虚伪的外衣吧,事实上,我们所知道的实在是太肤浅了。自然就是一个谜语,人们永远不会找到一个满意的谜底。”
1915年10月11日,法布尔因尿毒逝世,终年92岁。临终前,他说:要作的事还多着哩!
法布尔逝世已经六十多年了。他留人类的,除了丰硕的科学研究成果,还有一样极为宝贵的东西,那就是刻苦的自学精神。他说:“有教师指导的人是幸福的……我是一边自己学,一边教别人的;我所能给予别人的,也只是自己一点可怜得很的收获——这是在一片荒漠上成长的果实,我一天又一天清除了乱石和荆棘,长年累月一颗颗捡得的。”
法布尔的自述,如实概括了他追求真理的一生!
生理学天才巴甫洛夫
在乡村一所破旧的农舍里,一个憔悴的农妇躺在病榻上,痛苦地呻吟着。
没有医生,她的亲人们默默地站在床边,眼泪早已流尽,一切努力都是徒劳,他们的眼里充满了无奈和绝望,在牧师的临终祈祷中,眼睁睁地看着自己的亲人在床上扭曲、挣扎,直至死亡。
这悲惨的一幕深深地印入一个6岁孩子的脑海,他叫巴甫洛夫,是牧师的儿子。
夕阳下,巴甫洛夫默默地跟在爸爸的身后,回家的路似乎那么的遥远,他的心和灌满铅般的腿一样,沉甸甸的。
“爸爸,你救不了她的命吗?”许久,巴甫洛夫才打破这令人窒息的沉默。
“是的……啊,但愿我能救得了她的灵魂。”牧师叹息着说道。
巴甫洛夫的一生似乎由于这悲惨的一幕而决定了,他幼小的心灵好像已经明白,宗教神学只能慰藉人的灵魂,而无法拯救人的躯体。
巴甫洛夫是个个性刚强的人,他要做一个降服病魔的猎手,为此在1870年他21岁之时,他终止了在教会学校的学习,考入圣彼得堡大学数理系生物学部。
生理解剖学教授齐昂丰富的知识和富于趣味的讲授吸引了巴甫洛夫,他认识到研究动物的生理机能远比做一个纯粹的医生更为重要。他在给父亲的信中写道:“这世界上冤死于疾病的人太多了,实在是人类的一大憾事……可否准我放弃自然科学的学习,转入医学院从头学起……”
1875年,巴甫洛夫进入陆军军医学校,跟随齐昂教授研究生理学。巴甫洛夫超人的能力使他迅速掌握了生理学已有的知识,在齐昂教授的麾旗下,他觉得自己即刻将成为英勇的斗士,向人类未知的奥秘挑战。
可是齐昂教授忽然去了巴黎,巴甫洛夫像缺了主心骨一般。当那个满脸横肉、目空一切的继任者出现在实验室时,巴甫洛夫犹如吞了一只苍蝇,他一刻也呆不下去了。
巴甫洛夫辞职了,这意味着他走入失业者的行列。他在大学写的第一篇科学论文《论支配胰腺的神经》救了他。俄国著名临床医师鲍特金在论文中看出了巴甫洛夫的才华,1878年,他向这位年轻人发出了邀请函。巴甫洛夫带着非常感激的心情来到鲍特金的临床病理实验室,由于他的才华,他成了实验室实际的领导者。
1879年,巴甫洛夫完成了他第一个世界著名的手术——胰腺瘘管。
在巴甫洛夫之前,研究生理学的人,多采用一种叫“急性实验”的方法。生理学家欲研究某一动物器官的生理功能,需要将动物杀死,迅速解剖,将准备研究的器官拿出来研究。巴甫洛夫不赞成这种方法,一是伤害了动物,二是实验时,器官已停止了正常状态下的工作,结论不一定正确。
有没有一种方法,使器官不离开机体,也不作麻醉,就能进行观察呢?
一个偶然的事故,给了巴甫洛夫很大的启发。
一位叫圣马丁的士兵,由于步枪走火,腹壁和胃部穿孔,医生虽然救了圣马丁的命,可是伤口却长期不能愈合,只好用纱布堵塞,才能阻止吃下去的食物外流。一年半过去了,由于穿孔上缘的胃壁不断增生,形成一个“瓣膜”,它将穿孔遮住,胃中的食物才不再外流了,但只要用手指轻轻一按,就能将“瓣膜”按下去,使胃中的东西又流出来。这个穿孔就像一个绝妙的“窗口”,将胃的生理情况一览无余。
巴甫洛夫有了一个大胆的设想,他决定在狗身上照此制造一个“胰腺瘘管”,深入研究胰腺的生理功能。一只硕大的狗被麻醉后放到了手术台上,巴甫洛夫将狗的腹壁切开一个小口,做成胰腺瘘管,实验时,分泌的胰液从瘘管流出,平时则把胰液引入十二指肠,使狗可以完全正常地活下去。巴甫洛夫把这种实验方法称为“慢性实验”法。
这个实验成功后,巴甫洛夫又成功地给动物安装了胃瘘、唾液腺瘘、输胆管瘘等。
1888年,巴甫洛夫又做了著名的“假饲实验”。在给狗安装了胃瘘之后,将它的食道切断,在实验台上,带瘘管的狗前面放着一个食盘,饥饿的狗狼吞虎咽地吃了起来,可是咽下去的食物半路上从食道切口处掉了出来,又落在食盘里,这样,狗虽然不停地吃,胃里却始终空空的。巴甫洛夫通过胃瘘管发现,食物虽然没有进入胃里,但狗的嘴巴一动,一咀嚼食物,胃就开始分泌胃液,做好了消化的准备。巴甫洛夫切断狗的迷走神经,假饲就不再引起胃液分泌了。
他由此得出结论:胃液分泌受神经调节,动物咀嚼、吞咽引起的刺激传到大脑,又经迷走神经传到胃,经过这样一系列神经反射过程,引起了胃液分泌。
多年的研究成果使巴甫洛夫写出了生理学的权威著作《主要消化腺功能讲义》,这本《讲义》成了世界生理学家学习的范本。
1904年,55岁的巴甫洛夫荣获了诺贝尔生理学和医学奖,他是俄国第一个获得诺贝尔奖的科学家。
巴甫洛夫没有停止自己的工作,“研究大脑的活动规律”成了他奋斗的又一个目标。为了这个目标,他一直奋斗了30多年,直至去世。
我们都有这样的经验:手碰到火马上就会缩回来,吃食物就会引起唾液分泌……这类现象被称为反射。但反射是怎样形成的?它的生理学基础是什么?这就是巴甫洛夫所要研究的。他的实验对象仍然是狗。他为此做了一个奇特的实验。
在给狗喂食之前,打开电灯,因为灯光与食物没有任何联系,狗根本不理会,也不流唾液,而开灯后立即给狗喂食,狗的唾液就流出来了。从此,凡是喂狗的时候,灯光和食物总是先后同时出现。重复多次后,一个奇怪的现象出现了:只要灯光一亮,即使不喂食物,狗也会流出口水。可见,在狗的大脑里,灯光已经变成了食物的信号,所以狗一看见灯光,就会做出消化食物的反应,流出唾液。
巴甫洛夫把他的这个研究成果称为“条件反射”。
人类的心理活动,巴甫洛夫认为也是一种复杂的条件反射,但同动物的行为有本质上的区别,人类的语言,巴甫洛夫把由语言引起的活动,称为第二信号系统活动,这是人类特有的高级神经活动。巴甫洛夫的学说,有史以来第一次对人类高级神经活动作出了科学的论述。
1928年,适逢解剖生理学家威廉哈维诞生三百五十周年纪念,巴甫洛夫应各国生理学家的邀请,抵达伦敦主持会议。在伦敦,他受到了空前热烈的欢迎,伦敦的各家报纸都称他为“哈维再世”。他们惊奇地发现:这位著名的生理学家是如此的沉默寡言,并且不善于表达。遇到什么得意或高兴的事,巴甫洛夫总是先低哼上大半天,然后才道出他哼哼的所以然来。剑桥大学医科教授安里浦曾在俄国追随巴甫洛夫多年,只有他才深知巴甫洛夫是一个“一星期可能不说一句话的怪人。如果对着陌生的人或让他讨厌的人,他会默坐着一言不发”。
巴甫洛夫是俄国人民的骄傲,不只因为他那卓越的科学成就,他的谦逊、质朴和真诚的品质也同样为人们所称颂。
苏联国内战争时期,经济非常困难,人民的生活用品实行配给制,鉴于巴甫洛夫的贡献和他的高龄,苏维埃政府派专人送一些黄油、火腿和口粮给他,巴甫洛夫坚辞不受,说:“我的同事们没有这些东西,我就无权享受……”一个严寒的冬天,列宁特意派大文学家高尔基登门访问巴甫洛夫。高尔基问他需要什么帮助,巴甫洛夫回答:“我需要狗,狗!”“除此之外,您还需要什么呢?”高尔基又问。巴甫洛夫想了想说:“给三匹马吧,瘸子、有伤的都行,只要是马!”狗和马都是为了科学实验所用。一直到高尔基离开,他也绝口不谈家中生活的困难。
巴甫洛夫还是一位出色的教师,他讲课经常受到热烈的欢迎,因为他力求讲得清晰易懂,内容丰富,还常常附以有趣的实验。巴甫洛夫被苏联青年们称为最知心的朋友,他们给他写信,向他诉苦,探讨学术问题,请教学习方法……
巴甫洛夫已是80多岁的高龄,但仍保持着旺盛的生命力,面对着成捆的来信、贺单,他总是尽量抽出时间答复,尤其是青年人的来信,他更是做到每信必复,有时实在答复不过来,他就将回信登在报纸上。有许多青年都向他请教同一个问题:怎样才能学有所成?巴甫洛夫感到这是一个困扰大多数青年的问题,便在一张报纸上发表了给青年们的一封公开信,讲述自己的方法。
有许多警句,已成了苏联青年和全人类奋发上进的座右铭:
“要循序渐进,循序渐进,再循序渐进。从一开始工作,就要养成严格循序渐进的作风,积累知识。”
“如果想登上科学的高峰,你们应从它的初步做起,前面的东西没有弄明白,切不要急于学后面的。”
“要养成严谨和忍耐的习惯,要学会做科学上的杂事琐事,要研究事实、对比事实、积累事实。”
“决不要以为自己什么都懂。无论别人怎样看重你,你都要有勇气对自己说:‘我是无知的’。”
“要记住:科学要求人们花费毕生精力,即使你们有两倍的生命,仍旧是不够用的。”
……
这是巴甫洛夫写给苏联青年的最后一封公开信。
巴甫洛夫是一个很严格的人,做什么事都一丝不苟,认认真真。他非常遵守时间,人们甚至可以按照他到实验室工作的时间核对钟表。在他的实验室,任何东西都摆放得井然有序,仪器也都一尘不染,地上甚至连一张纸片也没有。如果你看到他的文章手稿或者哪怕随便一张便条,你都会惊异地发现:它们的字迹都那么工整,简直像印刷出来的一样。
巴甫洛夫的声誉和他所做的工作,使得他所领导的生理学研究所成为世界生理学家拜访的圣地,而研究所在地——列宁格勒,也变成了科学家心中的麦加。
1936年2月27日,巴甫洛夫在写了那封致苏联青年的公开信后不久,忽然患了流感性肺炎,不治而逝,享年87岁。
巴甫洛夫的逝世是苏联乃至全世界人民的损失,他创立的血液循环生理学、消化系统生理学及高级神经活动生理学带动了人类生理学和医疗卫生事业的飞速发展,是20世纪人类最重大的贡献之一。
苏联文学家高尔基高度评价了巴甫洛夫,他说:“巴甫洛夫是一位经过坚强锻炼的和精雕细琢的极其稀有的人物,这种人物的经常功用就在于探究有机生命的秘密。他好像是自然为了认识自己本身而特意创造出来的一个极其完善的生物。”
细胞化学鼻祖科塞尔
阿尔布雷希特科塞尔是一个非常节俭的人。虽然他是享有盛名的海德堡生理研究所所长,但朴素的衣着却无论如何不能让人把他与“生理学家”、“化学家”之类的头衔联系起来。
今天是一个值得高兴的日子,18岁的儿子华尔德考上了大学,从此就要凭借自己的能力在社会上闯荡了。作为父亲,科塞尔觉得有必要对儿子进行一番开导。他拿出一张信纸,上面满是密密麻麻用铅笔演算过的字迹。科塞尔就在这张废纸上给儿子写下了第一封信。
“人类文明靠着每一个人进取的本性,在缓缓地向前迈进。”科塞尔在信中写道。他的眼前仿佛又出现了中学运动场上的百米跑道,仿佛又听到了夺魁后场外雷鸣般的欢呼声……
中学时的科塞尔是多么喜欢运动!尤其是短跑,更是他钟情的项目,他觉得短短的跑道蕴含着拼搏竞争的内涵,尤其是准备冲刺的一刹那,脑子里更是一陈激烈的晕眩,这是成功降临前的幸福感。这种感觉常常使科塞尔陶醉,同时让他感受到了奋斗的愉悦。
除了运动,植物学也是科塞尔最喜爱的科目。然而,由于父亲的意愿,科塞尔既没有从事自己感兴趣的植物学研究,也没有在自己很有特长的体育项目上去进行拼搏,他考进了当时刚刚成立的斯特拉斯堡大学,同时攻读医学和生物化学。
德国著名生理化学家霍佩—赛勒把科塞尔引入了生理化学这个神秘的殿堂。在学校,科塞尔最崇拜的人就是霍佩—赛勒教授了,他是生理化学的一代宗师,而且在体育上也有专长,是大学里的“文武双全”者。在霍佩—赛勒这里,科塞尔培养了严格认真、严守秩序的作风,缜密的思想方法,明快而全面表述自己观点的方式。由于他的领悟能力强,所以很快就成为霍佩—赛勒的得意门生。
1878年,25岁的科塞尔不负恩师厚望,以优异的成绩直接获得医学博士学位,成了斯特拉斯堡大学的一位奇才。斯特拉斯堡大学希望这位崭露头角的年轻人能够留在学校继续深造,科塞尔也甘愿追随恩师,因为他认为:要想做生理化学的实验,没有哪个学校的条件能比得上自己的母校。
“如果每一个儿女都仰赖父母的成就而苟活,恐怕这世界会退化到比原始时代还要昏暗混沌。”科塞尔接着写道。
他想起了在斯特拉斯堡大学自己艰苦的研究工作,有谁能想到他的成功里包含着多少心血和汗水呢?科塞尔从事的研究领域是生理化学,特别是组织化学和细胞化学。他把米歇尔1869年发现的核蛋白体作为自己的研究对象,为此他花费了近20年的时间。
在斯特拉斯堡生理化学研究所里,科塞尔发现了除鸟嘌呤以外核酸中常见的其他四种碱基,即腺嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶和尿嘧啶,通过实验证明了上述的各种碱基以及黄嘌呤、次黄嘌呤和鸟嘌呤都是核酸的降解产物。他还提出可以用碱基分析的方法区分来自细胞核的核质和来自奶汁和蛋黄的“核质”,他称细胞核染色质中的核素为“真核素”,细胞核以外的核素为“副核素”,并且验证了真核素是由核酸和碱性蛋白松散地结合而成的。
在研究核酸的同时,科塞尔还从事核质中蛋白质组织的研究。1884年,科塞尔从鹅的红细胞核中分离出了一种类似于米歇尔称为“鱼精”的物质,他命名该物质为组蛋白。在这种物质的分解产物中,除赖氨酸、精氨酸外,还有一种他命名为组氨酸的新的氨基酸。他将从不同鱼类中提取的鱼精蛋白进行比较研究,发现一氨基一羧酸和二氨基一羧酸的比例在各种鱼精蛋白里是不同的。科塞尔是最先应用有机化学的提取方法和微量的化学分析方法研究核蛋白和细胞蛋白质的生理化学专家,在确定核素的化学特性及化学组成等方面取得了巨大成就,被学术界称为“细胞化学的奠基人”。
“目标要远,志趣要大”,科塞尔将自己最重要的原则传给了自己的孩子,“如果你没有大志,如果你没有不朽的期望,而你扬言爱民爱国爱世界,等到你快要离开这人间,你自会发现,你过去扬言的全是空话!”
1895年,霍佩—塞勒创办了《德国生理化学》杂志,科塞尔担任主编。对这本汇集了各国生理学家和化学家思想的学术杂志,科塞尔投入了满腔的热情。他自己生平取得的伟大成果,几乎全部发表在这本倾注了心血的期刊上,这些成果的发表,加速了各国细胞化学的兴起和发展,各国政府和学术机构纷纷对他赠勋颁奖。
这时,科塞尔的健康状况开始欠佳,但他欣慰地看到生理化学正在蓬勃发展,他觉得这才是自己最大的贡献。
科塞尔写完信,很仔细地封好,便起身到实验室去了,他还有许多事要做。
在海德堡公墓里,一块普通的墓碑常常会引起人们的注意,上面写着:
“科塞尔,KMLA(1853.9.16~1927.7.5)”。
“生理学家、化学家”。
“1910年诺贝尔生理学和医学奖获得者”。
人工降雨的发明者兰米尔发明充气白炽灯泡的博士。
纽约州斯克内克塔迪,美国通用电气公司所在地。
1909年的夏天是如此酷热,骄阳似火,灼烤着万物生灵,只有蝉在拼命地鸣叫,企图打破夏日的沉闷和单调。
绿树掩映的菲克尔街尽头,有几所白色的小棚式建筑,房子的大门边写着“美国通用电气公司研究实验室”的字样。实验室里一改往日紧张忙碌的情景,静悄悄的像没有人一样。十几位研究人员围坐在一张硕大的实验桌旁,桌上放着上百个各式各样的电灯泡。大家都沉默不语,沮丧的心情犹如烈日暴晒的街道,沉闷、压抑。实验已经失败了上百次,他们呕心沥血研究的问题——如何延长灯泡内钨丝的寿命,依然困扰着每个人业已疲惫的神经。
忽然,实验室主任惠特利一阵风地闯了进来,兴奋地对他的下属们说:“嗨!伙计们,振作起来!兰米尔先生就要来了!”
兰米尔?愁云立刻从每个人的脸上一扫而光,这位大名鼎鼎的化学家,肯定会给他们指出一条成功之路的。
兰米尔何许人也?
他1881年1月31日生于美国纽约,1899年在布鲁克林的普拉特学院毕业,同年,进入哥伦比亚大学,1903年获冶金工程学士学位。后攻读物理化学,1906年获博士学位,现在在新泽西州的史蒂文斯工学院任教,讲授分析化学。兰米尔从小就喜欢动手制造一些小东西,尤其喜欢做实验。像所有伟大的科学家一样,兰米尔的幼年有着极强的好奇心和求知欲。他还特别喜欢看书,不管是什么书,不管他能否看懂,他总要囫囵吞枣地看上一遍。这种读书方法后来帮了他的大忙,他如果查询某种资料,脑子里立刻就会闪现这种资料的出处。在浩如烟海的书籍文献中,这确实不失为一种有效的读书方法。
1906年,在著名化学家能斯脱教授的指导下,他开始研究各种气体在灼热的铂丝上如何变化,并取得了显著的成果,因此获得了博士学位。
兰米尔的学校正放暑假,他决定利用这段时间到通用电气公司的研究实验室进行访问,顺便做些研究工作。实验室的每一个工作人员都拜读过他的博士论文,非常佩服他研究铂丝加热时的精辟见解,如果他能来指导实验工作,无疑能使实验走出低谷。兰米尔对他们的问题很感兴趣。
灯泡里的钨丝为什么用不了多长时间就烧断了呢?只有一种原因,灯丝在燃烧过程中发生了化学反应,钨丝在反应中慢慢变细,最后终于断开。这仅仅是兰米尔的猜测,还需要实验加以证明。
兰米尔将一些钨丝在空气中加热,发现灯丝逸出大量的气体,经过鉴定,这种气体是由钨原子组成的。兰米尔在真空中重复了上述实验,逸出的气体就大大减少了。
兰米尔把自己的分析向大家做了解释:“灯泡里的空间应该是真空的,但由于条件所限,或多或少会有微量的空气,在这样不完全的真空中,处于白热状态的钨丝会蒸发出钨原子,与空气中的氧气和氢气发生反应,钨丝就会渐渐变细,最后完全烧断。”兰米尔一语中的,解开了大家心头的疑团。
惠特利很欣赏兰米尔的才干,希望他能够留下来,为通用公司的发展尽力。“我对经商不感兴趣,况且我也没有这个能力,我能为公司做些什么呢?”兰米尔推辞道。“你只管研究自己感兴趣的问题,其他的都可以不管。”“如果我的研究没有任何实际应用的价值呢?”兰米尔追问了一句。“我说过了,你只管研究,根本不必考虑其他任何问题。”惠特利又重复了一句。惠特利的信任和大度感动了兰米尔,他决定留在通用电气公司。
影响钨丝寿命的原因找到了,许多研究人员都认为:要想使灯丝不被烧毁,关键是尽可能将灯泡内的空气抽干净。经过多次的实验,他们发现:灯丝的寿命虽然略有延长,但离实际的要求还差得很远。兰米尔不愧是一位出色的科学家,实验接连失败后,他又换了一种思路。灯泡内绝对的真空是不可能的,如果将灯泡里充满不活泼的惰性气体,如氩气和氮气,结果会怎样呢?兰米尔为自己的想法而激动,他立刻开始了实验。他先将灯泡内的空气抽净,然后将氮气和氩气充满灯泡,接通电源。灯亮了。一天、两天……一个月、两个月……成功了!几千个小时过去了,兰米尔的充气灯泡仍然散发着柔和的光芒。
大家围着他欢呼雀跃,这个困扰了人们近10年的难题终于被年轻的兰米尔解决了。
表面化学的创立者
兰米尔成功了,他没有陶醉在胜利的喜悦中,作为一个科学家,孜孜不倦地追求真理才是他最大的幸福。
通用电气公司知道兰米尔的出色才能,对他的任何研究课题都不加干涉,还给了他极好的待遇。大量的研究经费和许多优秀的助手都供他任意选用,公司为兰米尔的研究提供了相当优越的条件。兰米尔知恩图报,他在通用电气公司实验室工作了近50年,发明研制了高真空计、烟雾发生器、探测器等许多有价值的科技产品。
在研究钨丝的寿命问题时,兰米尔发现了氢气的一些特性。根据这一特性,兰米尔构想出一种原子氢焊接器。原子氢焊接器可以产生6000度的高温,几乎相当于太阳表面的温度,这么高的温度,有哪种金属能不被熔化呢?氢原子焊接器的原理是:当氢喷射流经过高温的钨丝时,氢气因从钨丝上吸收大量的热而离解成原子,当氢喷射流离开钨丝后,生性活泼的氢原子再度结合成氢分子,并将从高温钨丝上获得的能量以热的形式释放出来。这是一个伟大的构想,如果制造出来,对人类来说,将会无坚不摧。
使兰米尔闻名于世并获得诺贝尔化学奖的,是他对表面化学的研究。兰米尔在一个偶然的机会,对流体表面的蔓延现象发生了兴趣。将一滴不溶于水的油滴在水里,油就聚集在水面上,形成透镜形状,但放一滴不溶于水的硬脂酸,由于它的分子结构中有亲水性原子团,各个分子中的亲水性原子团就会分散到水中,硬脂酸只在水面上形成很薄的表面膜,这层膜非常薄,只有一个分子的厚度。兰米尔对这一现象进行了深入的研究,并将它延伸到固体与气体分子方面,创立了一门新兴的学科——表面化学。
1932年,由于他在这一方面的研究成果,被瑞典科学院授予本年度诺贝尔化学奖。
从表面上看,兰米尔的成功是由于一次“偶然的发现”,但偶然蕴于必然之中,如果他不是平常注意观察,勤于思考,善于捕捉每一个微小的信息,即使机会再多,恐怕也只能从身边白白溜走。
人工降雨的先驱
兰米尔在科学上的最大突破,毋宁说是人工降雨了。
自古以来,人类就盼望着能够呼风唤雨,并把这个美丽的梦编织成神话和传说。在东方,人们向神灵祭献牛羊,渴望雨露滋润。在西方,人们向上帝祈祷,祈求普降甘霖。然而,一切都似水中月、镜中花,人们心目中的“上帝”、“老天爷”只不过是一个概念、一尊泥胎。它甚至举不起一粒石子儿。
兰米尔要创造“上帝”不能创造的奇迹了。
一次,通用公司请兰米尔和他的助手谢弗研究飞机在穿过云层时机翼外表结冰的问题。谢弗是一位物理学家,他是工人出身,没有上过大学。他们的合作是成功的,不久,他们就解决了这个问题。在工作中,兰米尔看到一个奇怪的现象:有的含有水蒸气的云朵温度已经降到0℃以下,却没有一粒冰晶。这不合水的物理性质。兰米尔决定研究这一现象。
以前,人们认为,雨点是以尘埃的微粒为中心形成的,要下雨,空气中除有水蒸气外还必须有尘埃的微粒。兰米尔在他的实验室放置了一台电冰箱,电冰箱里充满着水蒸气,兰米尔把它叫做“人工云”。按照前人的看法,兰米尔一面降低冰箱里的温度,一面加进各种尘埃的微粒进行实验,他试过沙粒、面粉、铁粉末等,希望能产生人工冰晶,但都没有成功。
1946年7月的一天,又是一个炎热的夏日。兰米尔像平时一样,到电冰箱前准备做他的实验。电冰箱不合时宜地出了故障,温度一直降不下来,兰米尔很着急。他忽然想起干冰有很好的制冷性能,何不用干冰来降低冰箱内的温度呢?他打开冰箱的盖子,随手将一块干冰扔了进去。奇迹出现了,兰米尔透过冰箱的观察口,看见无数晶莹的白色晶体在盘旋飞舞——人工云变成了霏霏细雪!
兰米尔明白了:降雨并非需要尘埃的微粒,只要温度降到零下40度以下,水蒸气就会变成雨雪。“制造雨滴”在实验室里已经成为现实,能不能在空中进行实验,实现人工降雨的梦想呢?
令人激动的时刻终于到来了。11月的一天,兰米尔的助手谢弗带上干冰,登上飞机,飞入一片云层,兰米尔在地面观察。谢弗把干冰全部撒在了云层里,半个小时后,蒙蒙细雨淅淅沥沥地飘落下来。兰米尔欣喜若狂,他不顾自己已是65岁高龄的老人,像个孩子一样在雨中欢呼雀跃。
人类几个世纪的梦想终于成为现实。
兰米尔不满足小面积的降雨,他希望美国广阔的土地上,随时都能按人的意愿普降喜雨。
兰米尔已经年逾古稀,承担不了科研项目的研究工作,但他对人工降雨这一伟大的事业一直耿耿于怀,希望它后继有人。
美国物理学家巴纳德本加特继承了这项事业,他发现碘化银这种化学物质的微粒比干冰效果更好,而且碘化银可以在地面上撒播,利用上升气流的作用,漂浮到天空中的云层里,因而比干冰更简便易行。
兰米尔可以安享晚年了。
1957年8月16日,伟大的天才兰米尔在马萨诸塞州的福尔摩斯逝世,终年77岁。他走得非常安详,像睡着了一般。他无愧于祖国,无愧于亲人和朋友,更无愧于自己的事业。他的一生曾获得15所大学授予的名誉博士学位和多枚奖章。美国阿拉斯加州的一座山峰被命名为兰米尔山。纽约州立大学一所学院被命名为兰米尔学院。
兰米尔的名字将永远载入人类文明的史册。
千年绝症的掘墓人瓦克斯曼
50多年前,人们提起肺结核病,犹如我们今天谈论癌症一样令人谈虎色变。结核病是一种古老的疾病,似乎有了人类,就在肆虐横行,在埃及的木乃伊中,中国马王堆西汉女尸的肺部里,都可找到结核菌可恶的踪迹。这种可怕的疾病一直到20世纪40年代,都是人类无法征服的顽疾,19世纪中叶,欧洲有四分之一的人口死于结核病,人们恐惧地称它为“白色瘟疫”。许多著名的文学家、艺术家如鲁迅、肖邦、别林斯基等等,都是被这可恶的结核病过早地夺去了生命。结核病在人们的心里,无异于罪孽深重的恶魔。
塞尔曼亚伯拉罕瓦克斯曼勇敢地站到了和恶魔斗争的前列,他艰苦奋斗20年,终于发现和制成了战胜结核病的良药——链霉素,不治之症的治疗从此变得简单而有效。
1888年瓦克斯曼出生在俄国,他的家世代务农,所以瓦克斯曼从小就与土壤结下了不解之缘。1910年,瓦克斯曼一家移居美国,22岁的瓦克斯曼就读于拉特哥斯大学,攻读农学专业,他在这里获得了农学专业硕士学位之后,又转赴加利福尼亚大学专攻生物化学,并获得博士学位,此后他回到拉特哥斯大学担任土壤微生物课程的讲师。
从这时开始,瓦克斯曼开始研究土壤中的微生物。
1924年,瓦克斯曼在研究过程中,接受了美国结核病协会委托的一项科研项目。他们曾将结核病菌植入土壤,不久这些结核菌都消失了,结核菌到哪里去了呢?他们百思不得其解,便向瓦克斯曼所在的研究所求助。瓦克斯曼和同事们经过3年的研究,确定进入土壤的结核菌全部都死掉了。土壤中的什么东西能够消灭结核菌呢?瓦克斯曼估计一定是土壤中的微生物所为,如果将这种微生物从土壤中分离出来,然后加以分析提炼,不是可以攻克肺结核这种绝症吗?瓦克斯曼的想法看似简单,然而要实行起来,却无异于大海捞针。因为在一块土壤中,常常有几千种微生物存在,在地球上的土壤里,约有10万种以上的细菌在繁衍生息,每一种微生物都有一个微观的“王国”,每一个“王国”又拥有许多家族,每一个家族又有成千上万个子子孙孙……要想找到需要的那种微生物,研究人员必须有极强的耐心和一丝不苟的态度,将它们一种种分离出来,再在不同的培养基中单独培养,获得分泌物后,分别把它们放入病原菌或其他细菌中进行灭菌效果检验。
瓦克斯曼和同事们没有退缩,他们的回答只有一个字:干!
1930年,瓦克斯曼被提升为土壤微生物学教授,科学界逐渐认为:微生物学的研究,大有自成体系的必要。于是,拉特哥斯大学首创了微生物学系,瓦克斯曼义不容辞,担任了系主任。
瓦克斯曼有了优越的研究条件,他和助手们一起,开始系统地、有条不紊地从土壤中分离细菌进行研究。这时是1939年。
一年后,瓦克斯曼和助手们实验的细菌已达2000种,但没有一种能够消灭结核菌。1941年,经过实验的细菌已达到5000种,还是没有成功的苗头。又是一年过去了,实验过的细菌已经达到8000种。瓦克斯曼发现了一种链丝菌素,能够杀死结核杆菌,但遗憾的是,这种微生物毒性很大,将它注入实验动物身体后,动物都痛苦地死去了,当然无法应用于治疗。1943年,瓦克斯曼和他的助手们实验过的细菌已超过了10000种。
这天,像往常一样,瓦克斯曼把一种灰色放线菌的分泌液滴入结核菌中,几个小时后,结核菌全部被消灭了。瓦克斯曼非常激动,他将这种分泌液加入到蒸馏水中,然后给动物注射。接受试验的是一只活泼的兔子,这一针似乎对它没有任何影响,瓦克斯曼又加大剂量……兔子还是像原来一样活蹦乱跳。
成功了!这种灰色放线菌完全符合灭菌的要求:它对结核杆菌有抑制作用,但对动物却没有伤害,这不正是瓦克斯曼所要寻找的吗?
瓦克斯曼将这种灰色放线菌命名为“灰色链霉菌”,经过提炼,研制出了治疗结核病的特效新药——链霉素。
瓦克斯曼非常谨慎,他深知一种新药的诞生,如果不经过反复的实验和长期观察,就很有可能成为贻害人类的毒药。因此他迟迟没有宣布自己的研究成果,而是在各种动物身上进行多次的试验。几个月后,瓦克斯曼终于把链霉素用于人体临床试验,结核病人在注射了链霉素一段时间后,奇迹般地康复出院了。链霉素的医疗价值被证实了,瓦克斯曼又扩大实验范围,将链霉素用于治疗结核性脑膜炎,也获得了令人惊喜的成功。
1944年1月,瓦克斯曼终于向学术界宣布了抗生素——链霉素的诞生。
世界都轰动了,肆虐几千年的绝症被攻克了,谁能够无动于衷呢?霎时,世界各地向瓦克斯曼表示敬意的贺电和贺信像雪片似地飞到他的办公室,各国的医学研究机构也争相邀请他前去访问和作学术报告。最令瓦克斯曼高兴的是,微生物学系如雨后春笋般在各大学纷纷成立。由于到拉特哥斯大学学习微生物学的青年人如潮涌,不久,拉特哥斯大学成立了微生物学院,瓦克斯曼当之无愧地成为院长。
瓦克斯曼是个勤奋而又热心的学者。成名之后,向他求教的人络绎不绝,美国政府所有关于微生物的研究与问题,也无不请教于他,瓦克斯曼总是认真对待,无论贵贱都给予热情的帮助。
时间又过去了7年,此时,如果有谁再得了肺结核病,再没有人感到绝望和悲伤,所有的医院或诊所都有治愈它的能力,他只需谨遵医嘱,接受治疗就可以了,生活的路还长得很呢!
瓦克斯曼对人类健康的巨大贡献,任何人都不会熟视无睹,权威评奖机构诺贝尔基金会当然也不例外。
1952年12月,瓦克斯曼在瑞典首都斯德哥尔摩接受了这一崇高的荣誉——诺贝尔生理学和医学奖。
有人曾说:自19世纪末叶以来,没有一个人像瓦克斯曼那样对土壤微生物进行过周密、精细的研究。这话很有道理,只有他破天荒地从土壤微生物中提炼出许多著名的抗菌素,就连“抗菌素”这一句词,也是瓦克斯曼首先提出并使用的。
链霉素的出现促进了放线菌素、土霉素、金霉素等抗菌素的发现,许多曾被认为是绝症的疾病,也因这些抗菌素的研制成功而被征服了。
瓦克斯曼是一个著名的微生物学家,除此之外他还有一个最大的爱好——写作。每天,瓦克斯曼都要记日记,闲暇时,他还经常写文章,他的文章文笔优美,思想深刻,篇篇可称得上是佳作。他曾写了一部自传,名叫《与微生物并存的一生》,1954年一出版,就立刻成为最畅销的一部传记体裁名著。瓦克斯曼曾对他的学生们说:“科学是没有感情的,但人是有感情的,要使人对科学发生兴趣,首先要激起他们的情绪,而后才能打动他们的心!”这大概是他教学与写作的心得吧。
链霉素的发现将当时最猖獗的肺结核病征服了,人的寿命大大地延长了,为此,有人曾开玩笑地对瓦克斯曼说:“这样下去,总有一天地球上的人会多得没有立足之地。”瓦克斯曼以科学家的睿智和远见回答说:“不必害怕,一旦人类进入其他星球,立刻就会觉得地球上的人口不见得多了!”瓦克斯曼沉思片刻,接着说:“我希望在月球登陆的梦想早日实现,要不然地球上还是免不了战争,让人成群地去送死!”
瓦克斯曼是一个乐观的科学家,他喜欢展望未来更甚于回忆辉煌的过去,对他来说,诺贝尔奖已成为历史,前面还有更多的事要做,他对青年们说:“如果一个国家的报纸终日把笔墨萦绕在既往的辉煌上,还有什么新鲜感呢?又何以进步呢?我希望年轻的一代,抬起头来,眺望未来要紧……”
研究宇宙的化学家尤里
阿波罗登月计划
1969年的一天。美国加利福尼亚州拉霍亚小城。在一所普普通通的公寓里,一位70多岁的老人正激动地在屋里踱步。他满头银发,精神矍铄,脸色红润,深邃的眼睛透着精明和智慧,使人无法相信他已是古稀之人。这位老人就是美国著名的物理化学家尤里。
尤里早已从加利福尼亚大学教授的位置上退休了,但由于他对太阳系及宇宙问题有深刻的见解,被美国国家宇航局聘为顾问,参与阿波罗宇宙飞船登月计划的工作。
阿波罗登月飞行计划早在1961年就开始实施了,到1969年,已经发射了10艘飞船:1~3号为模拟飞船,4~6号为不载人飞船,7~10号为绕地球或月球轨道飞行的载人飞船。
现在,“阿波罗11号”宇宙飞船正载人飞向月球,开始实现了人类登上月球、飞往太空的梦想。
作为阿波罗登月计划的参与者,尤里的心情是无法言喻的,激动、不安,甚至有些焦躁。
忽然,无线电波传来播音员兴奋的声音:人类征服宇宙的第一步已经实现了,今天,美国宇航局的“阿波罗11号”载人飞船已经安全降落在月球表面。
成功了!
尤里松了一口气。虽然飞行前大家已经做了大量精细的检查和计算,但尤里还是不由自主替宇航员们捏了一把汗。
全世界都轰动了。
宇航员在月球上做了短暂的停留后,取回一些月球上岩石的样品,顺利地返回地球。通过分析岩石样品的性质,就可以确定月球上是否有过生命存在。分析工作是极其复杂和困难的,它需要工作人员掌握丰富的物理、化学、生理、地质、天文等多门知识。分析结果稍有误差,就会导致错误的结论。谁能担负起这项艰苦而光荣的任务呢?科学家们不约而同地想起了一个人——尤里。
尤里确非等闲之辈,早在1946年,他就利用同位素的原理研究地质和宇宙了。1952~1963年,他依次写了《月球:它的起源和发展》、《陨石的成分和形成》、《陨石的起源和年代》、《金刚石、陨石和太阳系起源》、《一些宇宙化学问题》等书,在天文学家中引起了极大的反响。尤里的目光不仅注视着浩瀚的宇宙,他还把研究目标转向了自己脚下的地球。人类在不断发展的过程中,始终没有忘了追根溯源:在地球初期,生命究竟是怎样形成的?通过研究生命在历史上发展的“档案”——化石,人们知道,最早在地球上出现的生物是单细胞菌类,这是最低级的生物,之后经过漫长的演化,慢慢出现了鱼类、植物、哺乳动物,最后出现了猿人,这就是人类的祖先。但是,有一个问题困扰着人类:地球上最早的低级生物——单细胞菌类,又是从何而来的呢?
有些生物学家推测:地球在原始时期,大气中的成分主要是氨、甲烷、氮等气体,后来由于火山喷发、闪电等自然原因改变了气体中的成分,地球的自然条件发生了变化,水、空气和适宜的温度都适合生物的生存,因此,构成生命的最基本的单位——氨基酸就产生了,又经过漫长的过程,最简单的生物单细胞菌类就出现了。
尤里很赞成这种假设,他决定利用化学方法来模拟原始地球的条件,研究能否产生氨基酸。他和自己的助手米勒将氨、甲烷和氢气装在一个5升的大烧瓶中,然后将另一个装有一些水的小烧瓶和它相通。他们加热小烧瓶里的水,使灼的水蒸气进入大烧瓶中,模拟地球原始条件下的水及适宜的温度。大烧瓶里装有电极,他们给电极通电使它不断产生火花,模仿原始条件下的闪电。他们把这个实验进行了1周,大烧瓶中的气体经过水蒸气和火花的灼烤,产生物和冷凝的水一同回到小烧瓶,如此反复循环不止。
实验结束后,尤里对最后的产物进行分析,结果发现产物中果真含有多种氨基酸,如甘氨酸、丙氨酸等。实验证明假设是正确的。而尤里所采用的这一实验方法也因此闻名于世,被称做“尤里—米勒实验”。尤里可以说是研究宇宙的“化学家权威”,分析月球上岩石成分的任务,看来非他莫属了。
尤里取回样品,利用多种物理和化学方法,测得了月球岩石的年龄及含有的成分,证明月球从没有过生命。他的智慧和才能甚至连地质学家也敬佩不已,要知道,尤里当时已是76岁高龄的老人了。
“曼哈顿工程”的核心成员
尤里是一位化学家,他“转行”从事地质和宇宙研究时,已经年过半百了。究竟为什么改变自己的研究方向?我们无从知道,但从他参与“曼哈顿工程”之后写的《原子弹的社会影响》一文,我们或许能了解一些尤里伟大、仁慈的胸怀。
“曼哈顿工程”是美国研制原子弹的一项重要、机密的工程。“曼哈顿”不过是一个蒙蔽外人的代号。
第二次世界大战使世界各地狼烟四起,尤其是欧、亚大陆,更是生灵涂炭,一片狼藉。尤里身在美国,但强烈的爱憎感情使他痛恨德意日的那些法西斯匪徒,他渴望拿起枪,走上反法西斯的战场。这当然是不可能的,一方面他年龄偏大,另一方面,美国的“曼哈顿工程”需要他——他毕竟是一位知识渊博的科学家,在这里,更能发挥他的特长。尤里和费米、泰勒等人一起被任命为这个工程的领导小组成员。
作为一个科学家,尤里当然明白原子弹巨大的破坏力。但想到它可以彻底地打击法西斯分子,尤里干劲倍增,他一丝不苟地坚持自己的工作:分离铀的同位素、生产重水等,还帮助别人解决了许多重大的问题。原子弹终于制成了,像所有的科学家们一样,尤里为这一伟大的工程欢呼。
然而,出乎尤里意料之外,制成的两颗原子弹没有去消灭穷凶极恶的法西斯军队,却落在了日本的广岛和长崎。两座繁华的城市刹时变成了两座废墟,十余万手无寸铁的平民百姓无辜地惨死了。尤里甚至能想象到那幅可怕的画面:浓烟、废墟、尸体、残肢断臂、号哭的幸存者……尤里的心里掠过一丝不安,当死亡的平民人数经报纸映入他的眼帘时,他的心剧烈地震颤起来。十多万个生命!他们中有老人,有孩子、有妇女,甚至可能还有未出生的胎儿……尤里不敢再想下去了。他回忆起第一次世界大战时的哈伯,他因为研制毒气弹而受万人唾骂,自己的行为和他又有什么区别呢?
这件事极大地刺激了尤里,他发誓不再涉足原子核的研究,也许茫茫的宇宙才是人最终的归宿,是他心灵的解脱。尤里觉得:人应该善良,应该有起码的良心。正是基于这种朴素的认识,54岁的尤里才开始了对天和地的探索,在这个神秘的世界里,不会发生情感的纠葛。
尤里和氢的同位素
尤里对原子弹给日本人民造成的灾难深感痛悔,其重要的原因之一是他就是生活在平民阶层的农民的儿子。
1893年4月29日,尤里出生在美国印第安纳州的沃克顿。父亲不久就去世了,尤里只好跟再嫁的母亲移居到加拿大蒙大拿州。继父经营着一个农场,但效益很差,因此,尤里家的生活非常拮据。家庭的环境影响不了尤里的求知欲望,在那个荒凉落后的山区,尤里以优异的成绩读完了高中,他梦想着跑入大学神圣的殿堂。惟一的障碍就是没有足够的学费。向家里求助是不可能的,只有自己去想办法。
碰巧,蒙大拿公立学校缺一名教师,尤里觉得这是一个难得的机会,既可以筹集一些进大学的费用,还可以巩固自己的所学的知识,一举两得。他决定去应聘。由于他毕业成绩优异,没费什么周折,他就成了蒙大拿公立学校的一名物理教师。
尤里的教师工作做得非常出色,3年聘期满后,学校极力挽留尤里,请他继续任教,但尤里忘不了自己毕业时的理想,进大学深造才是他最终的目的。
1914年,尤里轻松地考入了蒙大拿州立大学,学习动物学和化学。到学校报到后,尤里才发现,自己教学积攒的钱根本无法供自己读完大学。这确实是一件让他挠头的事。一切都得靠自己。尤里聪明的大脑很快想出了解决的最佳方法。首先,为了省钱,尤里没有去租住公寓,而是在学校的空地上搭起一座旅游用的帆布帐篷,从教学楼内扯出电灯线,这样,帐篷既能休息,也能学习。其次,尤里决定利用学校的假期时间到外面打工,尽量以此补充不足的学费和生活费。第三个方法,就是刻苦努力,把4年的课程争取3年内读完,无形中又少了一笔费用。
尤里的方法奏效了,3年后,他顺利地获得了大学学士学位。
以后的发展就顺利多了:1917~1919年他在费城巴雷特化学公司任化学师。1919年任蒙大拿大学化学讲师。1921年在伯克利的加利福尼亚大学从师刘易斯攻读化学,1923年获物理化学博士学位……
这里,应该介绍一下尤里在1930~1931年的发现。这段时间是尤里最值得回味的日子,因为他发现了氢的同位素——氘,并因此获得1934年诺贝尔化学奖。氘是一种非常重要的元素,它与氧化合生成的水,叫做重水。重水是核反应堆中必不可少的中子减速剂。从这一点来看,它的被发现,意义是重大的。但它从被发现到被科学界承认,却经过了重重的考验。
1930年,许多化学家都把研究同位素当做自己的研究课题,并相继发现了许多元素的同位素,如氖有两种同位素,表示为20Ne和22Ne,氧有三种同位素,表示为160、170、180.氢原子是最简单的,它有没有同位素呢?对于这个问题,众说纷纭,莫衷一是。尤里坚定地认为:氢一定有同位素。他运用自己丰富的想像力,推断出氢不但有同位素,而且不止一个。尤里把氢的两个同位素称为氘和氚。仅靠推理是不能让人信服的,尤里要用实验加以证实。他采用“分馏”的方法,将液态氢蒸发,从残液中找到了氘。他还计算出,氘约占氢的四千分之一。1931年,尤里将自己的发现公布于世。
通往成功的路从来就不是平坦的,英国化学家索迪首先提出了反对意见,认为尤里发现的根本不是氢的同位素。索迪是化学界的核心人物,而且早在1921年,由于他创造的同位素理论而使他获得了当年的诺贝尔化学奖。他的话是最富有权威性的,但尤里并没有盲目地崇拜他,他相信自己的判断。
要想让人们承认自己的发现,必须在各种学术会议上讲演,随时答复听众的问题。否则仅凭一纸枯燥的论文,是无法和索迪的反对意见相抗衡的。尤里筹措到路费,开始到各地的科学会议上做马拉松式的报告。时间可以证明一切。尤里的发现终于被世人了解并承认,尤里的名字也被世人所熟知。氘的发现是尤里一生中最感自豪的事情,他能够预见到氘在能源方面的重大利用价值,这是他备感欣慰的。
20世纪70年代,正是航天技术飞速发展的时期,尤里已经80高龄了,但在“海盗号”火箭探索火星的计划中,他还是被聘为特别顾问。
1976年,“海盗1号”和“海盗2号”相继在火星表面软着陆,尤里在自己参与的最后一项工作中,幸运地又看到了成功。
1981年,天才的化学家尤里在拉霍亚自己的卧室里平静地去世了,终年89岁。
一颗天才的巨星陨落了。但尤里留下的丰硕的科研论文和他孜孜不倦的追求精神却流传后世,永不磨灭。
生物化学界的奇女霍奇金夫人
少女的追求
多萝西克罗福特是一个非常有主见的小姑娘。她认定要干的事,无论谁也无法阻止她。当她在小学校里接触到那一颗颗色彩斑斓、晶莹润泽的物质晶体时,充满好奇的心便深深地迷恋上了它。她因此与奥妙无穷的化学结下了一世之缘。多萝西当时只有10岁。
早在入学之前,她就已经受到了良好的教育和文化熏陶,她的第一位老师就是妈妈格雷斯玛丽。格雷斯玛丽是一位勤奋好学、天资聪颖的女性,她只有一张中学毕业证书,但凭着一种坚强的毅力,自学了高等学校的课程,成为一个出色的植物学家。她和多萝西的父亲约翰克罗福特早在1910年就去了埃及。约翰当时作为一名英国派往埃及教育部的视察官员常驻在开罗。多萝西就是在那一年的5月12日出生在开罗的,由于第一次世界大战爆发,她4岁就被父母送回了英国,一直和保姆生活在一起。在英国一个秀丽的村庄,多萝西的这种生活持续了5年,一直到战争的结束。
重逢的时刻,多萝西已经9岁了,她现在仍能回忆起那激动人心的一幕:她的父母在站台上向她走来,幼年时那早已模糊的印象忽然清晰起来,多萝西像只小燕般扑进妈妈的怀抱,当她抬起头时,看到了妈妈脸上流下的幸福的泪水。在相聚的日子里,父母亲向多萝西倾注了深情的爱,补偿他们的女儿5年来未曾享受的父母亲情。格雷斯没有放弃对女儿的教育和培养,她明白知识对一个人巨大的影响力,无知就等于愚昧。在妈妈亲切的启发和诱导下,多萝西幼小的心灵渐渐萌发了求知的欲望。她首先熟知的是英国辉煌的历史文明,在这个国家千年的文明史中,她隐隐约约觉察到了科学技术对人类发展的巨大推进作用。妈妈广博的植物学知识也成了多萝西汲取的“养料”,她很快就能在绿草如茵的草地上辨认出不同类别的花草虫鸟。童年的启蒙教育对多萝西的一生产生了巨大的影响。
在学校里,多萝西的成绩是最优秀的,对每一门课程,她都抱着极大的兴趣。像她的妈妈一样,她聪明、勤奋、好学上进,经常受到老师的表扬。由于条件所限,学校开设化学课后,做化学实验是一件比较困难的事,药品和设备短缺,大部分时间学生只能观看老师演示,因此,能够亲自做化学实验一直是多萝西的梦想。
机会终于来了。由于多萝西对化学的特殊爱好和她的优异成绩,她理所当然地参加了学校为学生们精心安排的一次化学实验。多萝西兴奋极了,当她拿起一支盛有溶液的试管时,心情之激动是不言而喻的。一个人一生目标的选定,很多是在童年时代,某种主观或客观原因的影响都可能引起他幼小心灵的振撼,从而奠定他奋斗的基石。多萝西就是这样的。
1923年,多萝西来到了苏丹首都喀土穆。这时,她的父亲已被任命为苏丹教育部的教育与考古主任。
喀土穆是一座美丽宁静的城市。多萝西在这里愉快地生活了半年。她开阔了眼界,领略了和英国大相径庭的异国情调,还认识了许多朋友,其中有父亲的好友——土壤化学家约瑟夫博士。多萝西对约瑟夫怀有浓厚的兴趣,或者确切些说,对他从事的工作情有独钟。多萝西常借故溜到约瑟夫博士的实验室,看他熟练地做实验。一开始约瑟夫以为她仅仅是好奇,用不了多久就会厌烦,便听任她在实验室随意逗留。慢慢的约瑟夫看出点苗头来了:这个小姑娘原来是有备而来的,他的实验进行半天,多萝西就能目不转睛地盯上半天。看来她是迷恋上化学实验了。
有一次,约瑟夫要鉴定一块矿石的化学成份,他半开玩笑地对多萝西说:“亲爱的多萝西,你愿意做我的助手,一起来完成这项工作吗?”
多萝西别提有多高兴了,她可以做一个只有大人才能做的实验了!她忙不迭地回答道:“谢谢约瑟夫叔叔!”
实验中,多萝西不过做些递递工具、做做记录的辅助工作,但约瑟夫从她那因兴奋而变得通红的脸蛋看得出她内心的喜悦。
从此以后,约瑟夫就有意识地让多萝西做些力所能及的工作。
多萝西在约瑟夫博士的帮助下,掌握了许多实验的基本技能,这些是她在学校无法学到的。约瑟夫博士预感到:如果勤奋的多萝西能受到系统和优良的教育,她将成为化学界的一朵奇葩。
多萝西要回英国时,约瑟夫博士赠给她许多化学书籍,还把一个小型的“化学实验箱”送给了她。多萝西如获至宝,她决心充分利用约瑟夫博士的赠品,当时她觉得:自己的一生恐怕要和化学连在一起了。
成功者的足迹
1927年,多萝西的父母又被派往巴勒斯坦。由于父亲在考古学方面的渊博知识,他被任命为设在耶路撒冷的英国考古院院长,主持叙利亚和约旦的考古发掘工作。
1928年,18岁的多萝西中学毕业了。异国风情强烈地吸引着她,她又一次来到了父母工作的地方。当时,她的父亲正在考察一座古老的教堂,这座教堂地处沙漠边缘,是古罗马人于公元初期建造的,人称“千柱城”。
考古队的任务一是发掘教堂周围,二是恢复教堂旧貌,多萝西参加了这令人激动的工作。多萝西最感兴趣的是绘制教堂内的嵌花地面,这是一个细心而极富技巧性的工作,稍有疏忽,颜色就会出现偏差,达不到“复古”的目的。对此,多萝西表现出了卓越的才能,她无师自通,绘画技艺足可以和专业人员相媲美,这使她备受鼓舞。这是让多萝西非常留恋的日子,当时,她甚至想放弃对化学的追求,从事考古业。她的这些思想波动可以从她的自传里看出。
多萝西的父亲则冷静而明智,具有教育学家的远见卓识。作为名牌大学——牛津大学的毕业生,他对女儿的选择有较为实际的看法。多萝西要上大学深造,这是确定无疑的,但按当时社会经济发展的趋势来看,自然科学将比考古学更有发展前途。因此他建议多萝西报考牛津大学化学系。多萝西听从了父亲的意见,否则她有可能成为一个二流的考古学家,而非一个名闻遐迩的诺贝尔奖得主了。
英国,有两所举世闻名的高等学府:牛津大学和剑桥大学。
要成为名牌大学的一名学生,必须经过严格的考试,其难度足以令一般考生怯而止步。多萝西毕业于一所普通的中学,她所学的知识和牛津大学的要求相比,犹如中间有一道不可逾越的鸿沟。但多萝西是一个勇敢的姑娘,她非常自信,认为自己有能力架起一座跨越鸿沟的桥梁。她为此开始了奋斗,废寝忘食。除了所报的专业课程外,多萝西还必须参加拉丁文和一门自选科目的考试。拉丁文的学习耗费了她极大的精力,因为她从未学习过这种语言,但多萝西还是凭着刻苦的精神和过人的天资靠自学掌握了它。她把植物学列为应考的自选科目,并轻松地通过了考试。这多亏了妈妈在她幼年时所给予的启蒙和以后的系统教育。
一个人如果认定自己奋斗的目标,并为之做充分的准备和努力,那么他离成功就不会太远了。
1928年,多萝西以优异的成绩考入牛津大学萨默维尔学院化学系,她的第一个目标实现了。
但考古这个充满魅力的事业仍强烈地吸引着她,她想方设法从父亲那里搞来一些发掘出的古物进行研究。直到开始从事X射线分析晶体结构的工作后,她才忍痛割爱,把精力放在自己的专业上。X射线是1895年由德国物理学家伦琴发现的,1912年,德国物理学家劳厄发现了X射线在晶体中的衍射。后来,英国物理学家布拉格根据劳厄的发现,对一系列的晶体结构进行了分析和确定,并创立了X射线晶体结构分析学。多萝西钻研的就是这门新兴的学科。
顾名思义,X射线晶体结构分析学是以晶体的结构作为研究对象的,这是一个令人望而生畏的领域,每一种晶体结构的确定,都需要研究者们拍摄上百张晶体的X射线衍射照片,根据这些照片进行复杂的数学推算和大胆合理的想象,从而得到晶体中原子或分子的具体位置。晶体越复杂,所付出的劳动就越多,因此,如果没有极大的耐心和深厚的知识,是无法涉足这一领域的。
在研究之初,多萝西碰到了许多意想不到的困难,她希望有成就的科学家能够帮助她,因为她确确实实感到了在这方面,她的知识是多么贫乏。
1932年,多萝西大学毕业后,她渴望到剑桥大学去深造,因为那里有结晶学的权威——贝尔纳教授。恰逢此时,她在苏丹认识的“约瑟夫叔叔”来到了英国,他对多萝西的成长又起了一次决定性的作用。在他的推荐下,多萝西的目的达到了,她因此走向了通往成功的大门。到剑桥后,她不放过任何一次和贝尔纳工作的机会。贝尔纳常常感到很惊讶:这个年轻姑娘怎么会有如此高涨的热情和充沛的精力!贝尔纳的研究范围极为广泛,对维生素B1、维生素D、胃蛋白酶和几种性激素的晶体都拍摄了大量的X射线照片。多萝西在他的身边,学习了许多分析、研究晶体结构的方法和理论。后来,多萝西曾充满感激地说:她的成功离不开两位科学家的无私帮助,一位是土壤化学家约瑟夫博士,他引导自己走进了化学神秘的殿堂;另一位就是结晶学化学家贝尔纳教授,他交给了自己开启奥秘宝藏的金钥匙。
在剑桥的一年,多萝西的知识极大地丰富了,知识结构也产生了质的飞跃,更为重要的是,她分析和解决问题的能力也大为提高,成了贝尔纳最得力的助手。
也许是她的发展之快引人注目吧,第二年,牛津大学萨默维尔学院邀请她回去任教。多萝西经过考虑答应了,但有一个条件:不中断她在贝尔纳研究小组的工作,她定期返回剑桥,参加那里的实验研究。萨默维尔学院同意了。
1937年,多萝西获得剑桥大学哲学博士学位,同年,她与青年学者托马斯霍奇金结为良缘,可谓双喜临门。
多萝西——现在应该称为霍奇金夫人了,已经具备了丰富的结晶学知识,她永不歇止的思想又有了新的目标:在牛津建立自己的实验室。但牛津大学出于一种习惯势力的影响,对妇女能否在科研上做出成就一直持怀疑的态度,因此霍奇金夫人的建议被拒绝了。她没能得到自己想要的实验室,甚至连一分钱的科研经费都没有。霍奇金夫人感到愤慨,她发誓要做出成绩来,以此答复那些歧视妇女的习惯势力的卫道士们。
在大学博物馆,她找到了一间阴暗的地下室作为自己的阵地,开始了艰辛的研究。她既没有助手,也没有足够的实验设备,一切物品都是用她和丈夫的薪水购买来的,为此他们不得不省吃俭用,节省出资金来用于实验。他们的大儿子一年后也出生了,霍奇金夫人身上的担子更重了,她既要维持正常的教学工作,进行科研实验,还要担负起抚养孩子的重任。霍奇金夫人没有垮下来,她以顽强的毅力证明着自己的能力和价值。
开创新时代
在牛津大学,霍奇金夫人把青霉素的结构作为自己的研究课题。青霉素最早是由英国细菌学家弗莱明在1928年发现的,但他除了知道青霉素能够杀死其他细菌以外,其他就一无所知了。1938年,牛津的钱恩博士和弗洛里教授从青霉菌中提取了纯青霉素,经过反复实验,他们发现青霉素是一种杀茵能力极强的抗菌素,可以作为一种治疗疾病的最有效的药物。临床应用后,青霉素神奇的疗效果然大显神威,治好了许多在痛苦中挣扎的病人。很快,青霉素就风靡全球。但是,由于青霉素是从天然霉菌中提炼出来的,远远满足不了需要,所以人工合成并大规模生产青霉素就成了科学家们迫在眉睫需要解决的问题。
青霉素的结构分子式是什么?这是生物化学家研究的第一步。
钱恩博士就是一位生物化学家,但他用多种化学方法分析青霉素的结构都没有成功,于是他想到了霍奇金夫人和她的结晶学。利用X射线照射青霉素晶体,从图片上来分析它的结构,不是一切都迎刃而解了吗?但钱恩博士深知,这是一项艰难而复杂的工作,也许10年8年都不可能得出结果,霍奇金夫人能坚持下来吗?他试探地向霍奇金夫人提出了自己的请求,霍奇金夫人很爽快地答应了。她知道这项工作的巨大困难,尤其对自己来说,没有资金,没有设备,没有人力,一切都得靠自己。
霍奇金夫人没有在困难面前退缩的习惯。况且能否战胜困难正是一个人能力的体现。
她对青霉素晶体做了大量和细致的衍射实验,拍了数以千计的衍射照片,得到了许多有价值的数据。分析和处理这些数据时,由于条件限制,她用了一台老式的计算器,这台计算器的运算方法极为原始、缓慢,大大延长了霍奇金夫人的研究时间。经过近10年的艰苦努力,1949年,霍奇金夫人终于精确地测定了青霉素的分子结构,这是人类首次采用X射线结晶学的方法解析生物化学结构,她被认为“开创了结晶学的一个新时代”。
在青霉素研究成功之后,霍奇金夫人又把目光转到了对维生素B12的研究上。
当时,维生素B12的分子式已为人类所知,但它的分子是如何排列的,一直是科学界探讨的话题。霍奇金夫人运用一种新的实验方法,根据结晶学的原理,清晰地将B12的分子结构表达了出来。这是她对人类的又一个巨大贡献。贝尔纳曾盛赞她的成就是“结晶技术迄今为止所取得的最伟大成就”。
霍奇金夫人没有为取得的成绩沾沾自喜,60年代初期,她又开始了对胰岛素三维结构的分析研究。
她作出了杰出的贡献,受到了科学界乃至全人类的重视和尊敬,荣誉的桂冠一次次戴在她的头上。
她告别了自己那个阴暗的地下室,因为有一个现代化的实验室可供她支配了,她用行动证明了自己的能力。
1964年,霍奇金夫人获得了当年的诺贝尔化学奖。
科学的道路是没有止境的,霍奇金夫人没有把诺贝尔奖的获得当做自己的最终目标,她仍在孜孜不倦地追求着。
“不务正业”的化学家福井谦一
令人陶醉的世界
“在微妙而美丽的大自然深处,蕴藏着绝妙的合理性。人就是因为被大自然的魅力所吸引,从而对它的深奥产生了求知的欲望。”这段话是日本物理化学家福井谦一说的。
福井谦一出生在日本奈良一个人烟稀少的小山村,后来随父母移居到了大阪。也许是出生在农村的缘故吧,福井自小就对大自然有着浓烈的眷恋之情,那里的一草一木都让幼年的福井激动。他喜欢静静地蹲伏地草地上,盯着不知名的小草在微风中摇曳,在他的潜意识里,翠绿的小草似乎在传递着一种生命的信息,是那么神秘,引人遐思。在福井的眼中,自然界春夏秋冬,四季轮回,就像是一曲生命之歌,激昂的高音和浑厚的低音都同样让人着迷。每逢春暖花开的季节,福井都被一股不可遏止的好奇心驱使,独自跑到深山幽谷,采集奇异的花朵,捕捉色彩斑斓的蝴蝶,常常到夜幕低垂时才回家,第二天一早又迫不及待地投入那令人陶醉的世界。
移居到大阪后,喧闹的城市生活更增添了他对大自然无限的思恋。福井这时已经上学了,他勤奋好学,天资又不错,所以学习成绩一直保持优秀。但美丽的大自然却始终让他魂牵梦绕,因此,在学校里,福井最盼望的就是假期了。一到假期,福井就把书包扔到了一边,然后坐上长途客车,赶回自己的故乡——奈良。故乡的一山一水、一草一木在福井看来,都充满着强烈的生命感。后来福井回忆说:每次回故乡,我的心都非常激动……那种接近大自然时产生的快感,至今仍在我胸中荡漾。
福井能够尽情嬉戏于大自然,应归功于他父亲的开明。他的父亲是东京高等商业学校的毕业生,在大阪从事外贸工作。他对大自然的兴趣不亚于自己的儿子,他尤其擅长钓鱼。在他那里,福井学会了一种钓鳝鱼的特别方法。夏天,是福井钓鱼、游泳的黄金季节,在故乡的外婆家,他几乎天天都在海湾里划船、游泳,和小朋友们比赛钓鱼。结果一个假期下来,皮肤晒得黝黑,功课却一点儿也没做。爸爸对此没有横加指责,他认为:亲近大自然是人类的第一大特权,不应该干涉孩子的自由。
福井虽然贪玩,可他在学校里总是保持着充沛的精力,对老师所讲的知识,他是领悟最快的学生。他用5年的时间读完了六年制小学的课程,又用4年的时间学完了五年制中学的课程,而且始终是班级里学习最优秀的一个。在中学读书时,他最喜欢数学和物理,因为这两门课程都给他留下了足够的思考和想象空间。福井酷爱大自然,但在大阪,他的兴趣是无法如愿以偿的。还是爸爸了解他,为了满足他对大自然的热爱心情,特地为他订了一份杂志——《全国地理杂志》。《全国地理杂志》是一本介绍世界各地风光的专业期刊,福井最喜欢的是上面登载的美丽的彩色照片。在这本杂志上,福井见到了非洲及东南亚繁茂的原始森林,澳洲大草原珍贵的袋鼠及羚羊,寒冷的北极和在那里生息的企鹅、海豹……他陶醉了,原来外面还有如此丰富多彩的世界!
以后,福井千方百计找来有关自然界的书籍阅读,这些书他都百读不厌。在读书的过程中,他的心与大自然更贴近了。上中学时,他读了一本名叫《法布尔昆虫记》的书,这本书的作者法布尔将多年观察的昆虫习性、特征整理成集,创作了这本驰名世界的科普作品。《法布尔昆虫记》是福井年轻时最喜爱的一本书,书中对昆虫栩栩如生的描写深深印在了他的脑海中。特别是法布尔的一句话:我还要工作啊!常常让福井的心灵产生无法言喻的振撼。福井把精力都花在他感兴趣的问题和科目上,却从来没有想过研究化学——这门使他后来获得诺贝尔奖的学科。
化学系中的“物理学者”
人人都觉得福井将来会从事动物或植物的研究,连福井也认为如此,但一次很偶然的事情的发生,改变了福井一生的命运。
有一次,福井的父亲到京都帝国大学化学系教授喜多源逸家拜访,闲聊时谈到了福井。他对喜多教授说:“我的长子福井快高中毕业了,还没有选定要干什么,您有什么好的建议吗?”“那么,他擅长什么科目呢?”喜多教授问。“他最喜欢数学,德语也学过一些。”“既然如此,就把他送到我这儿学化学吧。”喜多教授直截了当地说。
福井的父亲有些犹豫,因为他知道,福井是最讨厌化学的了。喜多教授看出了他的心思,又说道:“喜欢数学是学好化学最理想的条件,无论如何不能耽误了他的前途,福井君,你要三思啊!”
福井的父亲回到家,把喜多教授说的话告诉了他。福井不喜欢化学,主要是因为化学大部分内容需要博闻强记,而福井是最厌烦死记硬背的。他听了爸爸转述的话,感到很吃惊:数学成绩好是研究化学的理想条件?福井不明白。但他想:喜多教授是有名的科学家,他的话大概不会错吧。福井经过深思,决定听从喜多教授的意见,毕业后报考京都帝国大学化学系。好在他天资聪颖,即使对自己不喜欢的化学,也能迅速融会贯通。
对于这一转变,后来福井回忆说:“喜多教授的一句话,改变了我的追求,这实乃人生之一大幸事,对此,我充满了感激之情。”
1938年,福井在他20周岁之际,考取了京都帝国大学化学系。当时,随着现代物理学在分子、原子和量子力学领域的巨大突破,化学的研究也开始深入到微观世界,而它的研究基础就是现代物理学,这是一个化学家作出重大贡献的前提。福井仍然对化学专业不感兴趣,因为老师只是照本宣科,将前人的经验和研究成果灌输给学生,却从来不对学生进行基础理论的教育,尤其像量子力学这么重要的基础语言,老师在课堂上竟然一带而过!福井不想做“知识的贮存器”,他希望去研究发展化学,发挥自己擅长思考和想象的能力。“为了出色地应用,一定要打好基础。”他想起了喜多教授的一句话。福井决定自学现代物理学。
化学系的学生学习物理,看起来像是不务正业,许多学生都在背后议论他,嘲笑他,但福井不为所动。自学是非常困难的,没有人帮助他,还缺少物理教材。大学图书馆成了福井汲取精神食粮的仓库,他成了那里的常客,而且无一例外,回回借的都是物理书籍。有一次,他借了一本比较深奥的物理书,有许多难点,让他绞尽了脑汁,幸亏在高中打下的深厚的数学基础帮助了他,最后终于解开了心中的疑团,但书早已超过归还日期,无奈,他只好在满怀歉意把书还给图书馆的同时,老老实实让图书管理员狠狠训斥了一顿。图书馆有些比较重要的书或者孤本是不允许外借的,对此,福井只能用最笨拙落后的方法——抄。为了抄书,福井常常累得胳膊酸痛难忍。实在弄不懂的问题,福井就溜到物理系,去请教那里的老师或学生。后来,他发现这是一个简便易行的方法,索性钻到物理系教室去听物理课,有时还参加物理系举办的“量子力学沙龙”。
第一年期末考试,他的应用化学成绩很不理想,同学们都戏称他为“化学系的叛徒”。
钟情化学
福井虽然讨厌化学,但为了撰写毕业论文,他不得不再一次把精力投入到化学学习之中。
再有一年,福井就要毕业了,在新宫春男副教授的指导下,他开始通过实验分析碳氢化合物的一种化学反应。这个实验激发了福井对化学的兴趣,很多年后,福井回忆这段美好时光时说:“最早使我体会到化学的魅力的,正是碳氢化合物的反应,就像是命运的安排,从此我与化学结下了不解之缘。”
在碳氢化合物反应过程中,福井发现有些碳氢化合物尽管在化学构造上很相似,但在与同一化合物进行化学反应时,却各自有完全不同的反应过程和结果。福井感到非常有趣,在实验过程中,他常常想:究竟应该怎样解释奇妙的化学反应呢?
1941年,福井大学毕业了,他被分配到陆军燃料研究所,研究用化学合成方法合成一种燃料添加剂。他在学校时的想法不但没有消失,相反,他的心中逐渐萌发了一个宏大的志向:用理论来说明化学反应。
第二次世界大战后,福井回到京都大学燃料化学研究室,从事化学反应工程学研究。福井已经具备了精神、知识和物质上的有利条件,他开始向他那个极其艰难的目标迈步了。这是一条充满荆棘,然而前途光明的道路,为此福井付出了艰辛的劳动。
我们知道,化学反应是在分子、原子这样的微观世界里发生的,要想建立合乎逻辑的理论,必须借助丰富的思考和想象。在福井研究之前,化学界已经建立了一种化学反应理论,即“有机电子论”。这个理论对许多实验现象有正确合理的解释,但不适用于所有的化学反应,例如,对碳氢化合物的反应,就不能有令人满意的解释。
福井的目标是伟大的,如果他能建立起一个更好的化学反应理论,将是对化学界一个不可磨灭的贡献。
福井陷入了痴迷的境地,废寝忘食,犹如走火入魔一般。因为昼思夜想,辛勤工作,福井累得瘦了一圈,但还是看不到一丝成功的迹象。
5年过去了。
1951年2月的一天,实验室忽然发生了火灾,损失了许多设备,房间也不能继续使用了。福井不打算终止自己的研究,他找到一个空荡荡的房间,准备作自己的临时实验室。
这天,他正忙乱地收拾屋子,脑子里忽然闪电般掠过一个念头:能不能用“轨道”这个概念来说明化学反应理论呢?这个一瞬间产生的灵感使他茅塞顿开,他觉得像一道阳光拨开了重重迷雾,一切都显露出来了。在原子中,有一定数量的电子沿着一定的轨道围绕着原子核不停地旋转,如果能够借用“轨道”这个颇为形象的概念,尽量正确地表现反应过程中原子、分子内复杂的电子运动状态,无疑是最理想的了。
不久,福井就提出了一种新的化学反应理论——前线轨道理论。
从福井成功的足迹看,他的每一个决定似乎都源于一次偶然的事件:喜多教授偶然的一句话让他报考了化学系;一次碳氢化合物的反应让他发现了自己追求的目标;又是一个偶然的灵感,使他创立了一个新理论。
但偶然性寓于必然性之中,如果福井没有孜孜不倦的求学精神和善于思考、想象的能力,成功只能像过眼烟云。
福井对自己的成功则有一个很著名的观点,他说:
“科学的直觉是在和大自然的直接接触中培养出来的……只有尽量在幼儿时期与大自然亲近,才能比较有效地培养出科学的直觉。”
福井的理论在创立之初,并没有受到人们的重视,随着科学的不断发展,他的理论才逐渐被人们承认和接受。30年后,即1981年,福井才因为这一理论而获得诺贝尔化学奖。
获奖时,福井已是一个63岁的老人了,当举国上下齐声赞扬他、记者蜂拥而至时,福井没有谈论自己取得的成绩,而是以感激的心情谈到了他的妻子——福井友荣。
成功的背后
堀江友荣在战争后期是京都大学哲学系旁听生,1946年在一位教授的家里遇见了福井。初次见面,她对福井的印象并不好,这个年轻人脸色黝黑,穿着一身旧外套,脚蹬一双旧皮鞋,无论如何看不出一点潇洒之处。幸亏她的表兄极力撮合,堀江小姐后来慢慢看到了福井的优点:好学、上进、有学问,而这正是她所追求的。
1947年,堀江和福井结婚了。
当时的日本,物资缺乏,物价飞涨,像许多家庭一样,福井家的生活是困难的。福井如果利用业余时间挣点外快,是可以缓解家庭困难的,但他一心投入研究工作,根本顾不上这些。这样一来,生活的重担就落在了他的妻子身上,她承担了全部的家务,还抽时间到外面干点零活,以贴补生活费用。夏天的晚上,天气闷热,蚊子又多,福井家没有电扇,妻子就坐在他的身边为他扇扇子,让他能够安心工作。有了孩子后,妻子就把孩子背在背上干家务,总之,不让福井有一丝分心。艰苦的生活一直过了二十多年,福井家的条件才好转,他的妻子也从沉重的家务中解脱出来。
每当想起妻子做出的牺牲,福井总是激动不已,感慨万分。
1981年12月在瑞典诺贝尔奖颁奖仪式后,福井夫妇被邀请出席斯德哥尔摩大学学生联合会主办的晚会。晚会上,司仪指名要福井做一次即席演讲。福井则拉过自己的妻子,两人低语了几句,合唱起一首日本童谣《红蜻蜓》。刚唱了两段,暴风雨般的掌声就响彻全场,这首曲调流畅、热烈真挚的儿歌将东、西方人的感情紧紧连在了一起。
在获得诺贝尔奖之后,有人曾问福井:成功的奥秘是什么?福井说:“在广阔的大自然中培养科学的直觉,同时涉猎浩如烟海的知识宝库,在这方面,做得越好,成功的机会也就越多。”
福井的话值得我们深思。