历史

光和生命(2/2)

的特性中,而叶绿素及血红蛋白在植物的同化及动物的呼吸中是起着根本作用的。但是,比起认为生物和钟表之类的纯机械装置相类似的那种看法来,从一般化学经验得来的类似性(例如古代人们把生命和火相比拟的作法),并不能提出有关生命机体的更加令人满意的解释。事实上,生物的主要特征必须到一种奇特的有机体中去找;在这种有机体中,可以用普通力学来加以分析的一些特点和典型的原子论的特点交织在一起,其交织程度是无生命物质中的交织程度所无法比拟的。

    关于这种有机体的发展程度,眼的构造和机能提供了一个有教育意义的例证;在探讨眼的构造和机能方面,光现象的简单性又曾经是最有帮助的。我不准备在这儿涉及细节问题,我只想提醒大家,眼科学如何对我们揭示了作为一种光学仪器的人眼的理想属性。确实,不可避免的干涉效应对成像所加的限制,实际上是和一些网膜分区的大小相一致的,这些网膜分区各自有其独立的神经和脑部相联。不但如此,既然每一网膜分区吸收单独一个光量子就能造成视觉印象,那么,眼的灵敏度就可以说已经达到了光过程的原子性所规定的极限了。在这两个方面,眼的效率实际上和在下述装置中所得到的效率相同;这种装置就是,把一个良好的望远镜或显微镜和一个适当的放大器联接起来,使得每一个单独过程都可以被观察到。诚然,利用这样的仪器可以大大地增强我们的观察能力,但是,由于受到光现象的基本性质的限制,比眼更有效地适应其本身目的的仪器是不可设想的。现在,通过物理学的最近发展而认识到的这种眼的理想精密性就使我们想到:其他的器官,不论是用来从环境接收信息的还是用来对感觉发生反应的,也都会对其本身目的显示同样的适应性,而且,在这些器官中,用作用量子来表示的那种个体性的特点,也会在和某种放大机构的关系方面显示出具有决定意义的重要性。在眼中追索这种极限是可能的,而在任何其他器官中则迄今为止是不可能的;其所以如此,不过是由于以上曾经谈到的光现象的极端简单性而已。

    然而,认识到原子论特色在生命机体的机构中的根本重要性,还绝不足以得到有关生物学现象的概括解释。因此,当前的问题是,在我们根据物理经验而对生命有所理解之前,是不是在自然现象的分析中还缺少某些基本的要素呢?尽管千变万化的生物学现象实际上可以说是不可穷尽的,但是,如果不对“物理解释”所应有的含义进行比作用量子这一发现所要求的更为深入的检验,那么上述问题的答案就是无法得出的。一方面,在生理学研究中经常出现的那些和无机物质的特色如此不同的奇妙特色,曾经把生物学家引向一个信念,认为不可能按照纯物理的概念来正确理解生命的重要特点。另一方面,设想有一种奇怪的、物理学所不知道的“生命力”控制着有机生命,也很难使所谓活力论(vitalism)的观点得到清晰的表达。事实上,我想我们大家都同意牛顿的看法:科学的终极基础,就是关于大自然将在相同条件下显示相同效应的预期。因此,如果我们竟然能把关于生命机体的机构的分析推进到原子现象的分析的地步,那么,我们就不应该期望找到无机物质所没有的任何特点。然而,在这个两难推论中必须记住,生物学研究的条件和物理学研究的条件是不能直接相比的,因为保持研究对象的活命的必要对前一种研究加了一种限制,这种限制在物理学中找不到它的对应。例如,如果我们企图研究一个动物的各种器官,直到能够说出单个原子在生命机能中起什么作用的地步,那么我们就无疑地要杀死这个动物。在有关生命机体的每一实验中,必然要在各机体所处的物理条件方面留下某种不确定性;而这种想法也就提示说,我们所必须留给机体的最小自由,将刚好大到足以使该机体对我们“保守其最后秘密”的地步。按照这种观点,生命的存在,恰恰就应该被认为是生物学中的一种基本事实,就如同作用量子的存在应该被认为是原子物理学中不能从通常的机械物理学推出的基本事实一样。事实上,原子稳定性在本质上不能用力学来加以分析,作为生命之特征的那些奇特机能也不能用物理学或化学来加以解释,而在这种不可分析性和不可解释性之间是存在着一种切近的类似性的。

    然而,在追索这种类似性时我们必须记得,在原子物理学和生物学中,问题表现着一些本质上不同的方面。在原子物理学领域中,我们的兴趣主要在于物质在最简单形态下的行动;而在生物学领域中,我们所考虑的物质体系的复杂性却带有一种根本性质,因为即使是最原始的机体也包含着很多很多个原子。不错,普通力学的广阔适用范围,包括对原子物理学中所用仪器的说明在内,恰恰就是根据的这样一种可能性:当我们处理包含很多很多原子的物体时,可以充分地忽视作用量子所规定的描述中的互补性。尽管原子论特色有着本质上的重要性,但是,作为生物学研究的特点的却是另一事实:我们永远不能把任一单独原子所在的外界条件,控制得像原子物理学中基本实验的条件那样细致。事实上,我们甚至不能说出哪些特定原子是确实属于某一生命机体的,因为任何一种生理机能都伴随着一种物质交换过程,通过这种过程,一些原子经常在组成生物的有机体中出出进进。事实上,这种物质交换过程在一个生物机体的所有部分中扩展到这样一种程度,以至于我们不能在原子规模下明确区分生物机构的两种特点:一种是可以用普通力学来加以无歧义说明的,另一种是肯定需要考虑到作用量子的。物理学研究和生物学研究之间的这一根本区别,意味着不能给物理概念对生命问题的适用性走出一个明确的界限,来和因果性力学描述领域及原子力学中的真正量子现象之间的界限相对应。上述类似性的这种表观局限性,其根源一直深入到生命和力学这些名词的定义,这种定义归根结底是公约性的。一方面,如果我们不来分辨生命机体和无生命物体,而把生命概念引申到一切自然现象中去,那么生物学中的物理学界限问题就不再有什么意义。另一方面,如果我们按照日常语言把力学一词理解为自然现象的无歧义的因果描述,那么像原子力学这样一个名词也就没有意义了。我不准备进一步讨论这种单纯的术语问题;我只要指出,我们所考虑的类似性,其要素也就在于两种事物之间的明显互斥性:一方面是个体的自我保存和自我繁殖这一类典型的生命特点,另一方面是任何物理分析所必需的可分性。由于存在这种本质上的互补特点,力学分析中所没有的目的概念,就在生物学中找到了一定的用武之地。确实,在这种意义上,目的论的论证可以认为是生理学描述中的合法特色;这论证适当照顾到生命的特征,就像原子物理学中的对应论证照顾到作用量子一样。

    当然,在讨论纯物理概念对于生命机体的适用性时,我们曾经像看待物质世界的任何其他现象一样来看待生命。然而,几乎用不着强调,作为生物学研究之特征的这种态度,绝不能引起对生命的心理学一面的任何忽视。恰恰相反,认识到力学概念在原子物理学中的局限性,倒不如说是更适于调和生理学观点和心理学观点之间的表现矛盾的。事实上,在原子力学中必须考虑测量仪器和所研究客体之间的相互作用,这种必要性和心理分析中的一些奇特困难很类似,那些奇特困难起源于这样一件事实:当把注意力集中于心理内容的任一特殊方面时,心理内容本身就必然会改变。这种类似性为心理一物理平行论提供了重要的阐释;把这种类似性加以扩大将使我们离题太远。然而,我愿意强调一下,这儿所谈的这种性质的考虑,是和想要在原子现象的统计描述中寻找对物质行为加以精神影响的新可能性的任何企图都是完全相反的。例如,人们有时说,某一原子过程在身体中发生的几率,可能受到意志的直接影响;按照我们的观点,这种看法是不可能有什么明确意义的。事实上,按照心理一物理平行论的广义解释,意志自由应该看成和那样一种生物机能相对应的意识生活的特点,该种生物机能不但不能适用因果性的力学描述,而且甚至也不能在物理上被分析到足以明确适用原子物理学统计规律的那种程度。用不着进入形而上学的猜测,我或许可以再说一句:对于“解释”这一概念的分析很自然地要和取消对我们自己的意识活动的解释同始同终。

    最后,几乎用不到强调,我在这儿所说的一切,绝没有对物理科学及生物科学的未来发展表示任何怀疑的意思。事实上,这样的怀疑主义是现时代物理学家们所不能设想的;在这个时代,正是由于认识到我们的最基本概念的局限性,才引起了物理科学的如此惊人的发展。放弃对于生命的解释,也不曾妨碍已经在生物学各分支中发生了的奇妙的进步,包括在医学上被证实为如此有益的那些进步在内。即使我们不能在健康和疾病之间画一条明确的分界线,只要我们不离开前进的大道,在作为本会议题的这一特殊领域中就不会有怀疑主义存在的余地。从芬森(Finsen)的开创性的工作开始,人们就已经沿着这一大道成功地前进了”。这一大道的突出标志,就在于把研究光疗法的医学效果和研究光的物理特点最为紧密地结合起来。