数理化通俗演义 作者:梁衡-第56章
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“老师,吃东西就要分泌唾液,这不是早已观察过多少次的吗?”
“对。但是我们今天不只观察狗吃东西时怎样分泌唾液,还要观察它不吃时能不能分泌,或在怎样条件下分泌。如果能,这就不只是一个吃的问题,而是什么地方指挥狗的唾腺到时就分泌唾液。就是说,我们是通过狗的唾液来研究一下它的脑子,看看它的神经是怎样活动的。”
啊,原来如此。巴甫洛夫是想举一反三,通过几点唾液来探测神经活动的奥秘。
他们先是一摇响铃铛就开始给狗喂食物,这样配合了几十次后,只要铃铛一响,即使不喂食物,狗也分泌唾液。后来他们又改成电灯一亮就喂食物,接着又换了其他多种信号。但无论哪一种信号,只要重复配合几十次,就都能得到同样的效果。这种信号刺激的准确度实在令人难以置信。就是我们耳朵根本不能区别的振动数每秒500次和每秒498次的音,只要与前者同时喂食数十次,那么狗也能在听到前一种声音的情况下分泌唾液,而在听到后者时绝不分泌。这就很可以理解,为什么一只狗,当我们刚一举起棍子,或突然蹲下做个摸石头的动作时,它就会机灵地逃避。就是说,动物的每一个微小的器官都是由大脑和神经把它们联系在一起,外部世界对动物有什么刺激,神经和大脑就会作出反应,再重复刺激,以后一遇到相同的条件,就立即有相同的反应。巴甫洛夫将这称为“条件反射”。如果没有这种条件反射能力,动物和人将不能生存。不过人和动物又有不同。动物只会根据具体的条件反射,而人还可以根据语言来反射,这叫“第一信号系统”和“第二信号系统”。
1927年巴甫洛夫公布了他的研究成果,使全世界都为之震惊。人被灵魂支配的学说被彻底击垮了。身体的活动是肌肉的运动,意识的精神活动原来也是作为物质的大脑生成的。这是唯物论的一个最好的例证。第二年,1928年,正好是生理学家哈维诞生350周年,巴甫洛夫应邀参加在伦敦举行的纪念活动,各国学者都向他欢呼,称为哈维再世。
各位读者,这“条件反射”作为一个科学的原理是巴甫洛夫第一个发现和提出的,但是我们平时早就在不自觉地运用它了。据说曹操一次带兵打仗,将士行军艰难,正赶上日午,口干舌燥,但附近又无水源。忽然曹操将马鞭一举说:“前面好大一片梅林!”人们闻言嘴里不由得分泌出口水,其实并没有什么梅林。但这一条件反射倒真止了一点渴。还有一个故事说的是清朝时有个地主,每当他骑驴出门就让路上的穷人给他弯腰行礼。当时还是孩子的郑板桥气愤不过,忽生一法。他乘地主不在,就用一根柳条对那毛驴猛抽,抽几下,对驴行一个礼。然后又抽几下。这样,这头毛驴再驮着地主出门时,一见有人行礼便一惊,把主人摔落在地。如是几次,地主骑驴出门时便再不敢让人给他行礼了。那曹操和郑板桥各比巴甫洛夫早1600多年和150多年,却也能如此熟练地运用条件反射。这是一段闲话。
再说巴甫洛夫所以能发现“条件反射”原理,实得力于他的认真。他是位一丝不苟的学者,平时实验用的狗,他都要亲自喂食。他就是随便写一张便条,别人猛一看还以为是印刷的。他对学生和助手极诚恳,但又要求极严,决不饶恕他们的哪怕是最微小的一点疏忽。一天,巴甫洛夫正指导学生做狗的唾液分泌实验,他的助手因为专心听讲,没有记录下唾液腺分泌的两滴唾液。巴甫洛夫讲完话后查看记录本,便一把将本子摔在地上:“见鬼,你刚才干什么去了?你的职责是什么?你要是对这个专业有兴趣,那就请劳你的大驾,从头到尾自己动手,用你自己的手和眼,这是我们的最高原则。如果你连这一点也做不到,又想得到知识,却又不想认真吃苦,那就请走你的路吧!”
这个学生一直被训得满面通红,脖颈流汗。他想这回完了,好不容易进了这个全世界生理学界都注目的实验室,可是就要被辞退了。但到了晚上,他却接到一张便条,上面写着:“不要妨碍事业,明天请来做实验。”凡是跟随巴甫洛夫工作过的人,都受过这样严格的训练,所以他的实验室提出的报告,从来是无懈可击。有整整五十年,人们竟找不出他们的一项数据错误。
各位读者,科学就是要求得世界的真实面目。由于自然现象的纷繁复杂,由于我们的知识和观察手段在一定阶段的限制,我们对世界本来面目的认识总有一定的误差。科学的任务就是不断克服这种误差,弄清真象,逼近真理。为此达尔文才甘冒风浪之险,环球五年,去觅物种起源的根据;为此居里夫人才不避烟火,炼镭八年,去寻放射性的踪迹;为此,赫歇尔才不惮其苦地观察记录了10万多颗恒星,终于弄清了银河系的结构;为此卢瑟福才不厌其烦地分析了25000张基本粒子的照片,终于从6张片子中找到了人工转变元素的根据。人们为对付自然假象的蒙蔽,克服主观与客观问的误差,最有效的武器莫过于“认真”二字。所以在知识学习和科学研究中最不能原谅的就是“马虎”一词。试想,科学的任务本就是克服主观与客观间的误差,而我们自己在工作中却又制造误差,容忍误差,这岂不是自己欺骗自己?所以一切老实的,希望有作为的科学家,无不把“认真”二字刻在额头上,有了这件法宝,那就无论什么难题也要退避三舍了。
正是:
自然本是一座城,街巷门牌甚分明。
细心辨认都是路,马马虎虎行不通。
巴甫洛夫树工作要求极严,对自己也有极严格的规定。他每天总是上午九点开始工作,下午六点离开实验室,中间有一个半小时的午餐。到七十岁后,他的工作时间改为上午十点到下午五点。他每天来和去都连一分钟也不差。下午六点一到就回家吃饭,饭后玩一会牌,七时到九时睡觉,绝不会客,家里的电话筒也拿下来。九时到十一时会客,吃茶点,十一时后工作到两点再睡觉。
巴甫洛夫就这样像一个时钟一样有规律有节奏的工作、研究、休息。。1936年新年刚过,2月27日,他突然病倒,一阵昏迷之后,脉搏跳到每分钟150次。他吩咐把神经病理学教授尼琪琴请来。这位老人很安祥地说:“我研究了一辈子生理,弄懂了一些生理规律,但并不能阻止和改变它。自然规律是不可抗拒的。我知道自己将不久于人世。我唯一挂念的是国家的科学事业,是下一代的年轻科学工作者。我已拟好一篇遗嘱,请您再为我读一遍,看还有无需要更改之处。”
尼琪琴教授含泪轻诵道:
“我对于我国献身科学的青年的愿望是什么呢?
第一点,最重要的,是连续性。
我每次谈起这个有效的研究工作的必要条件,不能不感到心情上的激动。连续性,连续性,最后还是连续性!
从工作开头起,在知识的积聚上,必须训练自己严格的连续性。
为达到科学的预峰,你必须先从它的初步着手。当你还没有把前面弄清楚的时候,切不要急于往前进。切不要用大胆的猜度和臆测来掩饰自己知识上的缺陷。肥皂泡的美丽色彩,虽足以使你眩目,但迟早终要破裂,到那时除了怅惘以外,你什么也得不到。
你必须学习涵养和忍耐。在研究科学的时候,决不能怕用苦功——研究事实,对比事实,还要搜集事实。
试看鸟的翅膀,如果没有空气的支持,就不能使鸟体起来。事实就是科学家的空气。如果没有事实,你们就不能飞起。同样,如果没有事实,你们的理论都是白费的。
但是在研究和实验的时候,又不能停留在事实的表面上,不要仅仅作一个事实的保管者,你必须彻底阐明事实根源的秘密,并且还要专求支配事实的规律。
第二点,是虚心。
你绝对不要以为你自己已经知道了一切。无论人家怎样器重你,你时时要有自认为无知识的勇气。
切不要使骄傲占有了你。因为如果这样,当你应该同意的时候,你就要执拗了,你将要拒绝别人的忠告和友谊的帮助,并且你将失掉你的客观见解。
在我指导的集体方面,一切都靠着合作气氛的支持。我们大家都趋向一个目标,每个人尽自己的能力来推动这共同的事业。在我们中间往往难于分出那些是你的工作,那些是我的。但这样的做法对于我们共同的工作是只有益处没有害处的。
第三点,是热情。
你应记着,科学是需要我们终身努力的。假定你有两倍的寿命,仍旧是不够用的。科学是需要人们最大的努力和热情的。当你工作和研究的时候,必须具有强烈的热情!”
尼琪琴读罢这位先辈诚挚的嘱托,泪珠早已挂在腮边,周围的人也都沉默不语。在场约有许多学生和助手,过去不知挨过这位老人的多少次训斥,他们多么希望再跟随他做一次实验,再听听他那严厉的声音。但是,不可能了。老人现在声音已很微弱,而且变得格外慈祥。他听罢遗嘱,平静地说道:“好,就照这个样子发表吧。我还有两句话要说。一是自从我生病以来,我就在把自己作为研究对象,也整理了几篇论文,你们可以拿去作资料,这是一个病人兼医生的第一手材料,或许有参考价值。这次昏迷之后,我自己觉得我的脑子肿胀,脑壁加厚了。我给照顾我的住院医生说过,他们不信。尼琪琴先生,您是搞神经病理学的,我死后请您负责对我做病理解剖,验证一下我的判断。还有一件事,我在病中想到,我所以能活到85岁,身体一直健康,大概有三个原因:一是我从不沾烟酒;二是我一生的生活极有规律;三是我父母的身体很好,可能有遗传因素。这些都供你们探讨怎样让人们活得更健康、长寿时参考。特别是遗传问题,还是一个很大的谜,值得我们搞生理、病理的科学家多下点功夫。”
老人越说声音越小,他为生理科学奋斗了一生,但还是觉得有许多事未干完,想尽量将自己的身体和自己的经验全都贡献出来。在场的人只有含泪点头,他们这一群医学、生理学专家恨自己没有回天之力,不能再挽留自己敬爱的师长,在人世上多停一刻。
巴甫洛夫平静地说完这许多话后,便幸福地闭上只眼。他可以安息了,他为人类的健康幸福,已经付出了足够的劳动。
到底巴甫洛夫留下的话别人怎样去实现,且听下回分解。
第六十九回
黄碗豆绿碗豆 孟德尔详察父和子,红果蝇白果蝇 摩尔根细究雌与雄
——遗传学说的创立 上回说到巴甫洛夫临终时提到遗传问题。欲说清此事,我们还得先退回半个世纪,从遗传学的奠基人孟德尔(1822-1884)讲起。
凡一个伟人,在其成名之后,总可以从他长成的过程中寻找到一点成功的因素。若也用这个道理来分析孟德尔的少年时代,那么可用两个字来概括,一是“美”,二是“苦”。
孟德尔出生于奥地利一个叫海因申多夫的乡村,这里森林被野,鲜花遮径,气候湿润温和,有“多瑙河之花”的美名。孟德尔的父亲在家乡务农,也很留心于园艺。孟德尔从小就受这样一个极美的自然环境的薰陶,对植物的生长、开花极感兴趣。他经常想:为什么不同的植物会开不同的花,结不同的果?而海因申多夫庄园的女主人瓦德堡伯爵夫人也是一个热心科学事业的人,她坚持在本地学校中增加了一门《自然》课,这对孟德尔实在是一大幸事。
但是,孟德尔在这样美的自然环境里却过着很清苦的生活。他小学毕业后进了附近的中学,父母供不起他的一日三餐,他半饥半饱地读了六年,虽勉强毕业,身体却大伤元气,经常闹病。虽然他在学校成绩极好,人又聪明,但是他明白,家里是无论如何再供不起他上大学了。恰在这时父亲在一次砍树时被砸伤,再无力气种地,便索性将地买掉,将钱分给孟德尔和他的姐姐泰妮莎。泰妮莎的这份钱是准备作嫁妆的,但是她看到弟弟聪明好学,便说:“不要因为缺钱耽误了你的前程,你把我这份钱拿去读书吧。”孟德尔就靠着这点钱,又半饥半饱地读了四年大学。正像在小学阶段时多亏有一个热爱自然的伯爵夫人一样,在大学里孟德尔又遇见一个好的数学老师——富克思博士。这一段打下的数学基础,竟是他以后在生物学上有所发现的关键。
大学毕业时,吃尽了生活之苦的孟德尔决心要找一个再不为糊口操心的行业,以便能安心做学问。他去请教老师,老师说:“要是这样的话,你最好去当修士。”于是,1843年10月9日,孟德尔进了设在郡尔特伯伦的修道院。说来也巧,在孟德尔来这里之前,修道院里就有一名叫萨勒的神甫极喜好植物。他主持在院里开辟了一个很大的植物园,花草树木一片葱茏,就和孟德尔小时候所在的庄园一般可爱。但是这萨勒有一样坏毛病,就是极爱喝酒,常常在镇上酒店里深夜不归。院长觉得这有损修道院的名声,便在一天晚上等在院门口,见他摇摇晃晃地走来,便大喝一声:“好大胆的萨勒,你这副样子还配做一名神甫吗?”这萨勒还沉迷在酒后的心荡神摇之中,一听这话,便向院长鞠了一躬说:“主啊,我是不配进你这个门了!”说罢竟扬长而去了,再不归来。他这一去不归,倒给孟德尔留下了一个园子,留下一块好的实验基地。
各位读者,关于遗传问题在孟德尔之前早有许多生物学家众说纷纭,各抒己见了,但是都没有实验根据。许多国家的科学院还专门为此特设悬赏奖金。到孟德尔着手这一问题时,达尔文已就物种起源做了较透彻的研究,但是都未能回答生物进化中遗传与变异的具体根据。于是孟德尔就决心站在达尔文的肩膀上,开始更上一层楼。
现在孟德尔有了修道院这个“铁饭碗”,再不用为吃穿发愁,又有了萨勒留下的一座好园子,万事俱备,就只等他一展抱负了。
他仔细分析了他的前辈们的工作,发现他们一是没有抽出生物的主要性状来研究,许多现象混杂在一起,很难分清遗传的脉络;二是大多局限于个体观察。这样偶然性很大,差异很大,难以概括出规律。于是,孟德尔就选了碗豆来做他的实验材料,因为这种植物是自花授粉,不怕外界的干扰。他在窗后园子里专辟了一块地,从种子商人那里收集了32个品系的碗豆,仔细种植、提纯,最后选出22种。各位读者,你道这22种碗豆是什么样子,其他次要的特徵不说,你只要往地里一站就看出它们有七对正好对应又截然不同的性状,这就是种子有圆有皱;叶子有黄有绿;种皮有灰有白;豆莱有饱有瘪;荚皮有绿有黄;花位有腋生顶生;茎杆有高有低。虽说是碗豆长在地里,可是倒像摆在商店里的货色一样,这般齐全又这般巧合。说来容易,要知孟德尔为选出这些性状明显的品种已经整整费了七年心血,寒来暑往,其间辛苦自