科學史上那些盛極一時的“著名理論”是如何被攻破的？
《雅典學院》名畫中的亞里士多德和柏拉圖
亞里士多德的著名觀點：吾愛吾師，吾更愛真理。
亞里士多德是一位百科全書式的大學者，但也由此得出了許多謬誤
看了這幅圖有沒有覺得先哲的目光真是又深邃又誠懇?。?/span>
弗朗切斯科·雷迪，圖片來源：Knowpia
大家猜猜是什么？
雷迪實驗簡易圖
這個讓他苦苦思索但不能給出確定回答的難題便是：植物和水果上的蟲癭從何而來？盡管雷迪曾經(jīng)推測出蟲癭中幼蟲的產(chǎn)生方式，但是他謹慎地承認自己并沒有充足的證據(jù)來佐證自己的觀點。他更傾向于認為這些幼蟲是通過對植物自身的生命物質(zhì)加以修飾產(chǎn)生的。他推測，植物借助器官產(chǎn)生了動物，這樣的特殊動物是瘤和某些果實產(chǎn)生的根源。他甚至提議以同樣的方式解釋動物體內(nèi)寄生蟲的出現(xiàn)。
不知道大家有沒有感覺到雷迪的一世英名好像就這樣毀了……嗐，其實每個人都有自己的局限?？茖W家也是人，非圣非賢，豈能無錯？雷迪能夠在推翻自然發(fā)生學說的道路上前進到這一步，已是很不容易了，他嚴謹客觀、立足證據(jù)的科學態(tài)度更是為后世學者樹立了典范，值得欽佩。
此后，雷迪的生源論假說得到了越來越多人們的信服。與他同時代的科學家列文·虎克等人通過顯微鏡發(fā)現(xiàn)了微生物，向世人展示了最低級、最微小形式的生物體結(jié)構(gòu)是如此地復雜。
列文·虎克用顯微鏡觀察細菌的記錄原件
約翰·尼達姆
阿貝·斯帕蘭扎尼
憑借他獨有的敏銳性、獨創(chuàng)性和學識，斯帕蘭扎尼將尼達姆的實驗和結(jié)論置于一個有待評論的境地。也許尼達姆的實驗結(jié)果真如他自己描述的那樣，但是它們證實他的論點了嗎？首先，有沒有可能通過軟木塞和樹脂并沒有完全排除空氣呢？其次，有沒有可能他沒有對浸液和上面的空氣進行足夠的加熱呢？斯帕蘭扎尼在這兩個問題上與英國的博物學家進行了爭辯。
他指出，如果首先將盛有浸液的玻璃器皿通過熱熔其頸部來達到密封的目的，然后再將它們暴露于沸水中達 45 分鐘的話，那么浸液中就不會再有微生物出現(xiàn)。斯帕蘭扎尼的實驗和論證對尼達姆的實驗和論證給予了徹底的、粉碎性的反擊。但是我們經(jīng)常忘記駁斥一個命題是一件事，證明一個與此命題相矛盾的學說的正確性又是另一回事。科學的進步不久就表明，盡管尼達姆可能是錯誤的，但并不表示斯帕蘭扎尼就是非常正確的。
斯帕蘭扎尼的批評者宣稱，由于他使浸出液在密閉管內(nèi)煮沸了45分鐘，殺死了管內(nèi)空氣中的“活力”，因而影響了自然發(fā)生。于是，戰(zhàn)斗不得不再一次打響。有必要在確?？諝庵醒鯕夂陀袡C物質(zhì)的構(gòu)成成分不改變，并且沒有干擾生命存在的物質(zhì)的情況下，再次重復這些實驗。
1837年，德國生理學家施旺改進了斯帕蘭扎尼的實驗。
德國生理學家施旺
在這個實驗中，只有事前經(jīng)過加熱或“焙燒”的空氣才能通入沸騰的浸液，并以青蛙仍能在其中生活，證明并未影響“活力”的存在。他們得到的結(jié)果是，經(jīng)過這樣處理的浸液并沒有產(chǎn)生任何有生命的物質(zhì)，而如果過后將相同的浸液暴露在空氣中，很快就會產(chǎn)生大量有生命的物質(zhì)。但施旺的實驗由于存在某些技術(shù)問題，重復實驗的結(jié)果并不穩(wěn)定。時而有人證明這是真的，時而又有人證明這是假的……自然發(fā)生說仍然被挽留在科學舞臺上。
就在這些學者們喋喋不休地爭斗……哦不……爭論了將近兩百年后，一位目光堅毅、勤奮過人、凡事愛追根究底的愛國青年登上了這場辯論的舞臺。他就是大名鼎鼎的路易·巴斯德。
法國微生物學家路易·巴斯德
巴斯德的研究完美地解決了這場爭端，他也因此而“一戰(zhàn)成名天下知”。赫胥黎對巴斯德的研究大為贊嘆，認為這些實驗和邏輯推理都堪稱典范。
下面，我們來一起看看巴斯德的實驗設(shè)計和推理過程吧。
首先，巴斯德用脫脂棉來過濾空氣，結(jié)果顯示，這樣處理過的空氣不含有任何能夠促進生命發(fā)育的物質(zhì)，煮沸的浸液接觸這樣的空氣后，既不會腐爛也不會發(fā)酵。
接著，巴斯德用顯微鏡檢測了作為過濾器的脫脂棉，發(fā)現(xiàn)被過濾掉的固體顆粒中，有各種可以被明確識別為細菌的物體。
再者，他證明了把這些微生物散播到適合它們發(fā)育的溶液中能夠產(chǎn)生生命。
此外，他還證明了通過脫脂棉過濾的空氣不能產(chǎn)生生命，并不是由于脫脂棉影響空氣組分發(fā)生了任何超自然變化。如果不用脫脂棉，而是把長頸瓶的頸部拉長并向下彎曲，然后將其中的液體小心煮沸，再將管子充分加熱以破壞進入管子空氣中的細菌的話，那么無論將裝置放置多久，其中的液體都不會產(chǎn)生生命。
巴斯德老爺子這一頓操作構(gòu)成了一個嚴謹而縝密的研究，而且重復實驗的結(jié)果十分穩(wěn)定，為生源論提供了充分而有力的證據(jù)。雖然此后仍有查爾頓·巴斯蒂安等自然發(fā)生學說的支持者聲稱在長時間放置的與空氣隔絕的無菌液體中發(fā)現(xiàn)了很小的生物體，但是他們的實驗明顯不如巴老爺子的實驗嚴謹而結(jié)果穩(wěn)定。最終在巴老爺子的猛烈進攻之下，自然發(fā)生學說只好灰溜溜地永遠離開了科學的舞臺，這一錯誤理論就此在科學史上銷聲匿跡。
它收錄并翻譯了《自然》雜志自1869年創(chuàng)刊以來近150年間發(fā)表過的800余篇最具開創(chuàng)意義、最具影響力的文獻，堪稱一部鮮活的近代科學史詩。2020年11月出版物理學科分卷《〈自然〉百年物理經(jīng)典》。
李政道先生在《〈自然〉百年科學經(jīng)典》序言中寫道，科學精神并不是認為科學是萬能的、科學可以解決一切問題，它應該是一種老老實實、嚴謹縝密、又勇于批判和創(chuàng)造的精神，更重要的是，它具有一種堅持為人類福祉而奮斗的信念。
了解近代史上改變科學的重大發(fā)現(xiàn)，以及科學焦點和前沿問題的演變軌跡，更能使有志于科學研究的人感受到思想激辯帶來的火花和收獲背后的艱苦努力，幫助他們理解科學精神的真意。
