历史

各门科学间的联系(1/2)

    (1960年8月,在哥本哈根国际制药学会议上的演讲。)

    我接受盛情的邀请来在这次国际制药科学会议的开幕式上讲话,虽然不无踌躇,但是却很高兴。作为一个物理学家,我当然没有那种对药物学领域的深入理解,就像此次与会的来自不同国度的很多杰出科学家们在最丰富的程度上所具有的那样。然而,在这个场合评论评论一切科学分支中我们的知识之间的密切联系,却可能是尚称恰当的。这种联系实在是由汉斯·克里斯蒂安·奥斯特(Hans

    Christian、Orsted)很有力地和很热诚地强调过的,他在丹麦初次建立了正规的制药检查,而且,在他的基础科学研究中以及他在丹麦社会中的多方面的和有成果的活动中,这种联系对他来说乃是一种经常的灵感源泉。

    关于出现在自然界中的实物可能有助于治疗人类疾病的经验,可以追溯到人类文明的初期,当时人们还不知道理性的科学探索这一概念呢。但是,回忆一下在树林中和草地上寻找草药,曾经何等有力地刺激了植物分类学的发展,却是很有趣的。而且,药物的制备及其疗效的研究,对化学的进步来说也已证实为具有不可缺少的重要性了。

    长期以来,对实物的属性及其转变的研究,曾经显著地远离了 物理学处理方式所特有的那种用时间和空间以及原因和效果来说明我们周围各物体之性能的一些努力。事实上,这种处理方式就是牛顿力学的整个大厦的基础,甚至是以奥斯特和法拉第(Michael

    Faraday)的发现为根据的电磁理论的基础;通过它们的技术应用,这些理论已经大大地改变了我们的日常生**制。

    关于物质是由原子构成的这一古代见解,在上世纪中得到了发展;这种发展促使人们寻求化学和物理学之间的更密切的联系。一方面,化学元素概念的澄清,引导人们理解了支配着各该元素以何种比例出现于化学化合中的那些定律。另一方面,对于惊人简单的气体属性的研究又导致了热的动力论的发展,这就给有着如此有成效的应用(特别是在物理化学中的应用)的热力学普遍定律提供了解释。

    然而,以电磁理论为依据的关于热辐射平衡的研究,却揭示了原子过程中的一种和经典物理学概念不可调和的整体性特点。事实上,普朗克普适作用量子的发现告诉我们,大块物质的性能的习见描述,其广泛适用性是完全建筑在下述情况的基础上的:在通常规模的现象中,所涉及的作用量是如此之大,以致量子是可以完全忽略不计的。然而,在个体的原子过程中,我们却遇到一些足以说明原子体系之独特稳定性的新颖规律性,而物质的一切属性归根结底是依赖于这种稳定性的。

    为了整理这一新的丰富的经验领域,曾经要求从根本上修正无歧义应用我们最基本的物理概念的基础。为了说明我们在物理实验中实际上做了什么和学到了什么,当然就需要用普通语言来描述实验装置和观测纪录。但是,在原子现象的研究中,我们却遇到这样一种情况:用相同的装置重复进行实验,可以导致不同的纪录,而用不同装置来做的实验又可以得出~些初看起来仿佛是相互矛盾的结果。

    这些表现佯谬的阐明已由下述认识结出:被研究客体和我们的观察工具之间的相互作用,在普通经验中是可以忽略或单独考虑的,而在量子物理学领域中它却形成现象的一个不可分割的部分。事实上,在这样的条件下,经验不能按习见方式被结合起来,而是必须认为各种现象是彼此互补的,其意义是:它们的全体就详尽无遗地概括了可以无歧义地表达出来的关于原子客体的一切知识。

    对于沿互补路线的概括描述,已由所谓量子力学表述形式创造了适用的数学工具;利用这种表述形式,我们已经能够在很大的程度上说明物质的物理属性和化学属性。物理学家和化学家之间的幽默争论,阐明了这一进步的性质和范围;争论的问题在于:是化学已经被物理学并吞了呢,还是物理学已经变成了化学?

    详细谈论今天的原子科学的巨大发展将使我们离题太远,从而我将只是简单地提到:在电子和原子核的键合中,以及在各电子将各原子键合成化合物分子时所起的作用中,我们都遇到典型的量子效应,对于这些效应,习见的形象表示法是不适用的。但是,由于原子核的质量比电子的质量大得多,因此就有可能高度近似地说明分子中的原子组态,该组态对应于知道得很清楚的、在整理化学资料时证实为如此不可缺少的化学结构式。

    整个处理方式不但和普通的化学动力学相一致,而且甚至还加强了化学动力学所依据的那些简单假设。例如,在导致化学化合的任何过程中,新分子的属性并不会根本地依赖于发生相互作用而形成新分子的那些分子的组成,而是只依赖于组成新分子的各个原子的相对定位。这种分子的状态的任何次级特征(对应于从分子形成过程中遗留下来的振动),确实不会在本质上影响各分子的化学属性,而且,由于媒质中普遍的热骚动,这些特征将很快地和分子的以往历史不再有任何联系。

    作用量子给物质特有属性的普遍理解提供了线索;这种普遍理解已经开始了一个自然科学迅速成长的时期,它使人在很多方面回想起十六世纪和十七世纪中的科学革命。在这些最能给人以深刻印象的发展中,生物化学的现代兴起就是一例;对于生理学和药物学来说,生物化学曾经是同等有益的。特别说来,有机化学和无机化学之间的界限的大大消减,就重新提出了一