科學(xué)史上那些盛極一時(shí)的“著名理論”是如何被攻破的？
《雅典學(xué)院》名畫(huà)中的亞里士多德和柏拉圖
亞里士多德的著名觀點(diǎn)：吾愛(ài)吾師，吾更愛(ài)真理。
亞里士多德是一位百科全書(shū)式的大學(xué)者，但也由此得出了許多謬誤
看了這幅圖有沒(méi)有覺(jué)得先哲的目光真是又深邃又誠(chéng)懇?。?/span>
弗朗切斯科·雷迪，圖片來(lái)源：Knowpia
大家猜猜是什么？
雷迪實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)易圖
這個(gè)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(chóng)癭從何而來(lái)？盡管雷迪曾經(jīng)推測(cè)出蟲(chóng)癭中幼蟲(chóng)的產(chǎn)生方式，但是他謹(jǐn)慎地承認(rèn)自己并沒(méi)有充足的證據(jù)來(lái)佐證自己的觀點(diǎn)。他更傾向于認(rèn)為這些幼蟲(chóng)是通過(guò)對(duì)植物自身的生命物質(zhì)加以修飾產(chǎn)生的。他推測(cè)，植物借助器官產(chǎn)生了動(dòng)物，這樣的特殊動(dòng)物是瘤和某些果實(shí)產(chǎn)生的根源。他甚至提議以同樣的方式解釋動(dòng)物體內(nèi)寄生蟲(chóng)的出現(xiàn)。
不知道大家有沒(méi)有感覺(jué)到雷迪的一世英名好像就這樣毀了……嗐，其實(shí)每個(gè)人都有自己的局限。科學(xué)家也是人，非圣非賢，豈能無(wú)錯(cuò)？雷迪能夠在推翻自然發(fā)生學(xué)說(shuō)的道路上前進(jìn)到這一步，已是很不容易了，他嚴(yán)謹(jǐn)客觀、立足證據(jù)的科學(xué)態(tài)度更是為后世學(xué)者樹(shù)立了典范，值得欽佩。
此后，雷迪的生源論假說(shuō)得到了越來(lái)越多人們的信服。與他同時(shí)代的科學(xué)家列文·虎克等人通過(guò)顯微鏡發(fā)現(xiàn)了微生物，向世人展示了最低級(jí)、最微小形式的生物體結(jié)構(gòu)是如此地復(fù)雜。
列文·虎克用顯微鏡觀察細(xì)菌的記錄原件
約翰·尼達(dá)姆
阿貝·斯帕蘭扎尼
憑借他獨(dú)有的敏銳性、獨(dú)創(chuàng)性和學(xué)識(shí)，斯帕蘭扎尼將尼達(dá)姆的實(shí)驗(yàn)和結(jié)論置于一個(gè)有待評(píng)論的境地。也許尼達(dá)姆的實(shí)驗(yàn)結(jié)果真如他自己描述的那樣，但是它們證實(shí)他的論點(diǎn)了嗎？首先，有沒(méi)有可能通過(guò)軟木塞和樹(shù)脂并沒(méi)有完全排除空氣呢？其次，有沒(méi)有可能他沒(méi)有對(duì)浸液和上面的空氣進(jìn)行足夠的加熱呢？斯帕蘭扎尼在這兩個(gè)問(wèn)題上與英國(guó)的博物學(xué)家進(jìn)行了爭(zhēng)辯。
他指出，如果首先將盛有浸液的玻璃器皿通過(guò)熱熔其頸部來(lái)達(dá)到密封的目的，然后再將它們暴露于沸水中達(dá) 45 分鐘的話，那么浸液中就不會(huì)再有微生物出現(xiàn)。斯帕蘭扎尼的實(shí)驗(yàn)和論證對(duì)尼達(dá)姆的實(shí)驗(yàn)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(gè)命題是一件事，證明一個(gè)與此命題相矛盾的學(xué)說(shuō)的正確性又是另一回事。科學(xué)的進(jìn)步不久就表明，盡管尼達(dá)姆可能是錯(cuò)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(píng)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(jī)物質(zhì)的構(gòu)成成分不改變，并且沒(méi)有干擾生命存在的物質(zhì)的情況下，再次重復(fù)這些實(shí)驗(yàn)。
1837年，德國(guó)生理學(xué)家施旺改進(jìn)了斯帕蘭扎尼的實(shí)驗(yàn)。
德國(guó)生理學(xué)家施旺
在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，只有事前經(jīng)過(guò)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(guò)這樣處理的浸液并沒(méi)有產(chǎn)生任何有生命的物質(zhì)，而如果過(guò)后將相同的浸液暴露在空氣中，很快就會(huì)產(chǎn)生大量有生命的物質(zhì)。但施旺的實(shí)驗(yàn)由于存在某些技術(shù)問(wèn)題，重復(fù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果并不穩(wěn)定。時(shí)而有人證明這是真的，時(shí)而又有人證明這是假的……自然發(fā)生說(shuō)仍然被挽留在科學(xué)舞臺(tái)上。
就在這些學(xué)者們喋喋不休地爭(zhēng)斗……哦不……爭(zhēng)論了將近兩百年后，一位目光堅(jiān)毅、勤奮過(guò)人、凡事愛(ài)追根究底的愛(ài)國(guó)青年登上了這場(chǎng)辯論的舞臺(tái)。他就是大名鼎鼎的路易·巴斯德。
法國(guó)微生物學(xué)家路易·巴斯德
巴斯德的研究完美地解決了這場(chǎng)爭(zhēng)端，他也因此而“一戰(zhàn)成名天下知”。赫胥黎對(duì)巴斯德的研究大為贊嘆，認(rèn)為這些實(shí)驗(yàn)和邏輯推理都堪稱典范。
下面，我們來(lái)一起看看巴斯德的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和推理過(guò)程吧。
首先，巴斯德用脫脂棉來(lái)過(guò)濾空氣，結(jié)果顯示，這樣處理過(guò)的空氣不含有任何能夠促進(jìn)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(huì)腐爛也不會(huì)發(fā)酵。
接著，巴斯德用顯微鏡檢測(cè)了作為過(guò)濾器的脫脂棉，發(fā)現(xiàn)被過(guò)濾掉的固體顆粒中，有各種可以被明確識(shí)別為細(xì)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(guò)脫脂棉過(guò)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(zhǎng)頸瓶的頸部拉長(zhǎng)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(jìn)入管子空氣中的細(xì)菌的話，那么無(wú)論將裝置放置多久，其中的液體都不會(huì)產(chǎn)生生命。
巴斯德老爺子這一頓操作構(gòu)成了一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)而縝密的研究，而且重復(fù)實(shí)驗(yàn)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(xué)說(shuō)的支持者聲稱在長(zhǎng)時(shí)間放置的與空氣隔絕的無(wú)菌液體中發(fā)現(xiàn)了很小的生物體，但是他們的實(shí)驗(yàn)明顯不如巴老爺子的實(shí)驗(yàn)嚴(yán)謹(jǐn)而結(jié)果穩(wěn)定。最終在巴老爺子的猛烈進(jìn)攻之下，自然發(fā)生學(xué)說(shuō)只好灰溜溜地永遠(yuǎn)離開(kāi)了科學(xué)的舞臺(tái)，這一錯(cuò)誤理論就此在科學(xué)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(lái)近150年間發(fā)表過(guò)的800余篇最具開(kāi)創(chuàng)意義、最具影響力的文獻(xiàn)，堪稱一部鮮活的近代科學(xué)史詩(shī)。2020年11月出版物理學(xué)科分卷《〈自然〉百年物理經(jīng)典》。
李政道先生在《〈自然〉百年科學(xué)經(jīng)典》序言中寫(xiě)道，科學(xué)精神并不是認(rèn)為科學(xué)是萬(wàn)能的、科學(xué)可以解決一切問(wèn)題，它應(yīng)該是一種老老實(shí)實(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)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(jiān)持為人類福祉而奮斗的信念。
了解近代史上改變科學(xué)的重大發(fā)現(xiàn)，以及科學(xué)焦點(diǎn)和前沿問(wèn)題的演變軌跡，更能使有志于科學(xué)研究的人感受到思想激辯帶來(lái)的火花和收獲背后的艱苦努力，幫助他們理解科學(xué)精神的真意。
