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第九章 生物学与人类学的进一步发展

生物学的地位——孟德尔与遗传——遗传的统计研究——人们后来对进化的看法——遗传与社会——生物物理学与生物化学——病毒——免疫——海洋学——遗传学——神经系统——心理学——人是机器吗?——体质人类学——社会人类学

生物学的地位

    自十九世纪末以来,关于生命与其现象的知识大有进展,但指导人们取得这些进展的主要观念,却是在1901年以前形成的。二十世纪的数学与物理学,摆脱了牛顿的体系,在思想上引起一场实质上的革命,现在正在深刻地影响着哲学。二十世纪的生物学

仍然遵循着上一世纪所奠定的主要路线前进。

    十九世纪末生物学家接受了达尔文的研究成果,奉为定论,差不多放弃了足以表现达尔文的特色的实验方法——对育种和遗传进行实验的方法。自然选择式的进化论,被人当作确定不移的科学原理加以接受,甚至可说是成了科学信条。当时以为进化的进一步细节,最好在胚胎学中去寻求。这个信念的根据是梅克尔与海克尔的一个假说:个体的历史乃是种的历史的重演。

    自然也有例外。德·弗里斯那时已经在进行变异的实验,1890年贝特森(William Bateson,1861-1926年)批评了海克尔的所谓定律的证据的逻辑基础,提倡回到达尔文的方法。贝特森于是计划并进行了变异与遗传的实验,后来很有成就。当时流行的达尔文学说,在物种起源问题上遇到很多困难,以下列二点最为严重:

    第一个困难是变异大到什么程度才发生新种。讨论进化论的较老的著作中,总是假定(虽然有时没有明白地说出)积累起来形成新种的变异是很小的。但如果变异很小,这种变异对于生物怎么能够具有充分的有用性以致使具有这种变异的生物优于它们的同类呢?这就是所谓变异太小的困难或起初的变异的困难。

    第二个困难大略相似。假定有变异发生,而且假定这种变异能够存留持久并由此形成长久存在的新种,那么怎样才能使它们长久存在下去呢?变异的个体与其不变异的同类交配时,是否会把变异消灭掉?这第二个困难常称为“杂交的淹没效应”。

贝特森跟着指出,每一个植物或动物育种者都知道,与常态不同的小变异虽属常见,大的变异也是屡见不鲜之事。德·弗里斯与贝特森到1900年已经对于这个问题进行了不少的科学研究,足以证明大而不连续的突变绝非罕见,而且至少有一部分突变完整地传给后代。所以,新的品种可以很容易地迅速地确立起来,即令新的种还不能这样。当时还没有证据可以说明变异的原因;人们只是把变异的存在当做冷酷的事实接受下来。但是如果承认变异的存在的话,它们的不连续的现象,似乎很可以减少达尔文进化论的困难。而且就在同年(1900)又有一些新的事实(或者说久已遗忘的旧事实)被人发现出来。

孟德尔与遗传

    与达尔文后期的工作同时(1865年),有人在布吕恩(Brunn)修道院进行了一系列研究。假使达尔文当初知道这件事,他的假说的历史可能就大不一样了。奥地利的西里西亚人、奥古斯丁教派的僧侣、最后担任康尼格克洛斯特(Konigskloster)修道院院长的孟德尔(G.J.Mendel),不相信单单达尔文自然选择的理论就足以说明新种的形成。他进行了一系列的豌豆杂交实验。他的研究成果在当地科学学会的丛书中发表,湮没无闻至四十年之久,1900年经德·弗里斯、科伦斯(Correns)与切玛克(Tschermak)等重新发现,并由这些生物学家以及贝特森等加以证实和扩充,才开始了现代遗传学的研究,使这门学问发展为精确的实验和实用科学。

    孟德尔的发现的本质在于它揭示出,在遗传里,有某些特征可以看做是不可分割的和显然不变的单元,这样就把原子或量子的概念带到生物学中来。一个机体总是要么具有,要么不具有这些单元之一。具有或不具有这些单元构成一对相反的特征。例如以高茎或矮茎的豌豆和同类交配,则其后代也保存其特征。但如果使它们互相杂交,其后代杂种仍具高茎,貌似具有高茎的亲体。于是高茎称为“显性”特征,而矮茎称为“隐性”特征。但如果使这些高茎杂种以通常方式互相交配,它们的遗传情况却和它们所貌似的亲体有所不同。它们后代不是纯种,而是互相不同,3/4有高茎,1/4有矮茎。矮茎的仍产纯种,但高茎的只有1/3产高茎纯种,其余2/3,在下一代中重演第一代杂种的现象,又再产生具有纯的矮茎、纯的高茎与混种高茎三类。

    如果我们假定原祖植物的生殖细胞各具有高茎和矮茎两相反特征之一,则上面所说的关系不难解释。高的与矮的杂交以后,所有的杂种虽外貌与高的亲休、即具有显性特征的亲体相似,但其生殖细胞有一半具有高茎特征,另一半具有潜伏的矮茎特征。每一个生殖细胞只有高或矮一种特征,而不能同时有两种特征。因此,当这些杂种的雄雌二细胞偶然配合产生新个体时,就高与矮两个特征而言,同类或异类细胞相配合的机遇相等;若为同类,则具有高茎特征的细胞互相配合的机遇和具有矮茎特征的细胞互相配合的机遇也是相等的。故第二代当有1/4为高的纯种,1/4为矮的纯种,其余一半则为杂种。但因高茎特征是显性,这些杂种在外貌上都和高的纯种相似,效就外貌而言,3/4是高茎的。

    从物理学近来的趋势来看,这是饶富兴趣的事,因为这一理论把生物的特性简化为原子式的单元,而且这些单元的出现与组合又为概率定律所支配。单个机体内孟德尔单元的出现,正如单个原子或电子的运动,是我们不能预测的。但我们可以计算其所具的概率,因此,按大数目平均来说,我们的预言可以得到证实的。

    我们以后还要说明在显性特征的情况下和在隐性特征的情况下,遗传方法有所不同。虽然某一个体在它本身具有某一显性特征时只能把这一显性特征传给它的后代,但在其世系里,可以料想不到地有一隐性特征出现。如果交配的两个个体在它们的生殖细胞内各具有表面上看不见的隐性特征,通常在它们的后代中大约有1/4表现这个特征。可是在多数情形下,遗传的条件,远比以上所说的豌豆里两个简单对照的特征复杂得多。例如特征之为显性或隐性,可因性别而异;特征也可相连成对,有的必须联袂出现,有的互不相容,从不同时出现。

    在动植物中,有许多孟德尔式的特征已经发现出来;同时,人们运用这种方法来实际指导育种也收到很大成效,既可以设法把某些符合需要的特性聚集在一个新品种内,又可以把具有有害倾向的特性淘汰掉。动植物的育种者采用这些原理,已经用科学部分地代替了纯经验方法。例如比芬(Biffen)就以选种法得到一个优良的小麦新种,既能不患锈病,又能有很高的产量,而且还具有某些烘烤特性,这几种优点所以同具于一个新种之内,是根据孟德尔的遗传定律,经过长期实验得来的结果。

    在孟德尔的研究成果重新发现的时候,人们在研究细胞构造的时候已经发现每一细胞核内有一定数目的丝状体,称为“染色体”。两个生殖细胞结合时,在最简单的情况下,受精的孕卵所含的染色体数目加倍,每种染色体都成双数,各从父母的细胞而来。孕卵分裂时,每个染色体复分为二,两个子细胞各有其一半。即每个新细胞从原来的每个染色体接收一个染色体。这种情形在每次分裂时都照样进行,所以植物或动物的每一细胞,各具有一组成双的染色体,相等地从父母两方而来。

    生殖细胞起初也有一组成双的染色体,但在其变化为精子细胞或卵细胞的后期,染色体相联成对。那时的分殖法不同:染色体不分裂,而是每对的两成员互相分开,每一成员进入一个子细胞之中。因此每一成熟的生殖细胞接受每对染色体的一个成员,染色体数目减少一半。

    细胞现象与孟德尔式的遗传事实之间的相似性引起好些人的注意。但最先对这个关系给予明确表述,而为人接受的是萨顿(Sutton)。他指出染色体与遗传因子都在分裂,在每一情况下,都是由各对遗传因子或染色体自行分裂,不与他对相干。

    但由于遗传因子的数目比染色体的对数要多得多,按理应该有几个遗传因子与一个染色体相联系,从而结合在一起。1906年,贝特森与庞尼特(Punnett)在豌豆内发现这种相联的现象,例如颜色与花粉的形态等某些因子总是在一道遗传。洛克(Lock)说明了这一发现对于染色体理论的关系。

    自1910年以来,摩尔根(T.H.Morgan)与其纽约同事,用繁殖迅速每十天一代的果蝇,对这些关系作了更详尽的研究。他们发现可遗传的特性的群数与染色体的对数,两者之间实在有数上的对应,即都是4。在通常的情况下,这个数字较大;豌豆为7,小麦8,鼠20,人24。

就是在有20对染色体的情况下,也可能有一百万种以上的生殖细胞,这样的两套可能的组合数目当更为巨大。由此我们很容易明白为什么在混种中没有两个个体完全相同。

遗传的统计研究

    与孟德尔的研究同时,还有人按大数字进行统计,来研究遗传问题。奎特勒与高尔顿将概率理论与误差的统计定律应用于人体的变异。在二十世纪仍然有人继续进行这样的研究,特别是毕尔生和他的伦敦同事。

    通常,只要对大数目进行一次统计就可以求得误差的常态曲线,或诸如此类的曲线,但德·弗里斯关于月见草的研究说明使用这种曲线有某些危险性。图10表示三个品种的果实长度的变化。横标代表长度,纵标代表具有某长度的个体的数目。A与C两品种具有特有的平均大小,其曲线与常态分配密切相似。但B曲线说明至少可以分为两群。如果将三个品种的种子放在一道测量,这三个曲线重合为一,而接近于常态形式。根据粗略数据常常很难判断材料究竟属于一类还是象在这个例子中一样由两群或多群所合成。

    约翰森(Johannsen)发现:如果以一个单颗豆种作为一个自交世系的始祖,则这一“纯种”个体的变异(如种子的重量),准确地遵循误差定律。但这种变异不能遗传;如果将重的种子选出加以培植,后代的种子并不比平均值重。

    除去这种同祖的纯系以外,通常的混种都有由于祖先特性混合而产生的变异,这种变异是可以遗传的。选择双方都具有某种特性的亲体,如快速的跑马,常能得到一种品种,使所需要的性质高于平均值。高尔顿指出,身材高的父母所生的子女平均来说,即使不象父母那样高,常常也比种族内的平均高度要高一些。毕尔生等对这现象作了更详密的研究。如一个种族的男人平均身材为5呎8时,则6呎的人较平均值高4时。按大数目平均来说,6呎高的人的儿子,其平均身材约为5呎10时,即较平均值高2时,而较其父矮2时。这一结果可以用统计术语即所谓“相关系数”来表达,为一半,或0.5。如果子与父身材同高,则此系数为1;如果儿子的身材回到其种族的一般高度,则无所谓关系,此系数为0。再如儿子的身材反较其种族的一般高度为矮,则此系数为负。植物与动物的他种特性都有与此相似的关系,而且就任一特性而言,亲子间的相关系数常在0.4与0.6之间。法国一位世代选种者德·维莫兰(R.L.de Vilmorin)继续进行了变异和遗传的研究。他的工作像孟德尔的工作一样,当时并没有引起生物学家的注意。他证明,在育种时,要想得到最好的结果,并不在于选择个别的单体作为亲体,而在于选择平均表现良好的一种植物世系。这个结果不能证明达尔文关于微小变异的遗传的看法。

有一时期,孟德尔派与根据达尔文的概念、使用了统计方法的“生物测量派”之间,颇有争执。其实在关于遗传的任何完备的研究中,这两派似乎都是需要的。

人们后来对进化的看法

    随着古生物学上的证据愈积愈多,进化论作为对地上生命过程的一般说明,也愈巩固。例如,事实证明石碳纪并无被子植物,新种与新类的生物是后来才在地球上出现的。

    有些生物学家仍然以为对小的变异起作用的自然选择如果时间延续很久,足可以解释进化。另一些生物学家以为在孟德尔的变异中肯定可以产生新的品种,所以新的物种是在孟德尔的变异中形成的。更有一些学者,其中还有一些现代思想界的领袖半信半疑,甚至抱怀疑的态度。例如贝特森在1922年说:

    就其大体的轮廓而言,进化是很明显的。就事实而言,是必然的结论。但进化论中同物种的起源和本性有关的那一具体的根本的部分,仍然十分神秘。

    系统论者仍然承认有界限分明的物种,无论达尔文的变异还是在遗传学的实验中所应用的孟德尔的突变,好象都不能说明物种的根本差异。也许早期的生物机体的可塑性较大,现在已经固定下来,因此仅仅有发生表面上的变化的可能。我们有证据表明就是在眼前,物种偶尔也有可能进入突变的阶段;人们认为,德·弗里斯所研究的月见草就发生了这种情况。

    第七章所叙述的后天获得性能否遗传的问题,仍在争论之中,人们还没有普遍承认为了证明这种遗传而引证的事例是确凿无疑的。在动物身上发现的那种体细胞分裂而为生殖细胞的过程,在植物体内不能发生在那样早的阶段,所以后天性质的遗传,在植物内比较可能。关于最新的证据,我们可以提到鲍尔(F.O Bower)所搜集的一些证据。这些证据似乎说明长久连续存在的不同的环境可以在羊齿植物身上造成能够遗传的特性。

    这里又产生了另外一个困难。变异的发生好象是由于失去一些因子而不是由于增加一些因子。贝特森说:

    就是在果蝇身上,在数百个遗传因子中,很少发现新的显性特征,即新增加的正的因子,而且我相信这些特征没有一个属于在自然情况下可以存在下去的一类。……但我们并不是怀疑进化的实在性或真实性,而是怀疑物种的起源,这是一个技术的,甚至可以说是驯化的问题。这个秘密随时都可以解快。近二十五年的发现,使我们第一次有可能合理地在事实的基础上来讨论这个问题。综合将随分析而来,这是我们不怀疑、也不能怀疑的事。

同时古生物学家,特别是美国的古生物学家,搜集了许多成套的有机体的化石遗迹,数目远远超过以前,而且包括许多地质时期,证明生命以各种生命形态连绵不断;有几种生命的形态,似乎表明进化是遵循着一定路线进行的。这个问题的复杂与困难远远超过五十年前想象的程度。进化的大体趋势已经明瞭,但是要对进化的详细情况加以新的描述,还有待于更多的知识。

遗传与社会

    遗传与变异的知识在人类身上的应用由于孟德尔的研究而大大扩大。许多缺乏病与疾病,如色盲,内特尔希普(Nettleship)所研究的先天白内障以及血友病,都是按孟德尔定律遗传的。有一种常态特性(眼中的棕色素),经赫斯特(C.C.Hurst)研究,肯定证明遵循孟德尔定律,但也有不少迹象说明,人身的许多其他可遗传的特征,也蒙许多植物与动物的可遗传的特征一样是孟德尔单元。事实上,男孩与女孩的出生数目几乎完全相等极其有力地说明性别也是这种单元特性。如果所有的雌性细胞都具雌性,而雄性细胞中半具雌性半具雄性,这一现象便可解释。

    我们知道在动物与植物身上,常有成对的单元特性相连出现,不可分离;或彼此相斥,不能同时出现。在人类身上,实验既不可能,而观察所及,也仅限于数代。但研究的能力若能扩大,我们无疑地会发现人类也是许多单元特性的结合体;这些单元特性由双亲而来,互相有关,而且与内分泌腺体倾注于血浆内的各种分泌物的化学性质有关。这些孟德尔特性,究竟是构成人的基本结构呢,还是仅只是建筑在更深入的非孟德尔下层结构上面的表面型式,那就是一个有待将来研究的问题了。

    1909年,有人企图使高尔顿的意见与1869年高尔顿发表他的著作以后积累的知识相适应。高尔顿本来十分重视遗传,孟德尔派的研究者,如赫斯特、内特尔希普等人的研究以及毕尔生与其门人的数学工作也都说明遗传十分重要,毕尔生和他的门生还把高尔顿的生物测量方法大加扩充。当时所有的证据似乎说明这样一个假定是值得研究的:现代国家里的混杂居民必然包含有一些具有各种不同先天特性的混合世系,它们受到了法律、社会、经济因素与变革所控制的自然选择的不断作用。因而居民里的各种世系的相对数目常在变化之中。虽然环境、训练与教育能使先天性格发展,并给予表现的机会,但却不能创造这种性格。有才能的人或天才是生就的,而不是造就的,一个民族所蓄的能力实在为自然所限制。

    既然适者生存,如果适者的子孙不占很大的数目,则适者对于种族并无多大好处。因此人们就想到应该研究一下一个社会中各阶级的家庭的大小。根据有人对档案进行的统计研究,英国两代以上的世袭贵族,每一对可以生育的夫妇,自1830至1841年,平均生产7.1个子女,但自1881至1890年,这个数字已经降为3.13。其他能在《名人录》占,位置的有声望的人在1870年以前,每一对可生育的夫妇平均有5.2子女,但1870年以后,这个数字仪为3.08。在教士的家庭里与此相当的数字为4.99与4.2。就大尉以上的军人而言,这个数字为4.98与2.07。至于其他职业的人,详情虽有差别,但都有同样的趋势,有地产的阶级,自由职业者阶级,以及高等商人阶级的子女的生产数减少一半以上。根据技术工人所组织的友谊会的统计,他们所生育的子女数目的减少也大略相等。事实上每对可生育的配偶,平均须有子女四人始能维持人口的数目,可见就是在1909年,社会中最有效的部分,已经相对地与绝对地减少了。另一方面,信奉天主教的家庭、矿工、无技术的工人(更可惊的)低能的人们,仍维持其子女的出生数,而没有减少。

    这种差别的后果的严重性,只要计算一下就可以看出。如果勤俭的家庭,每对可生育的配偶仅有子女3人,而1,000人中的死亡率为15,则在100年后原有的1,000人将变为687个后裔。另一方面,在奢惰的1,000人中,如果他们的出生率为33,而死亡率为20,则100年后将有3,600个后裔。假使在1870年出生率开始有显著差异时,双方人数相同,则到1970年,勤俭者仅存其原数的1/6,到了2070年,仅存1/30。这样,勤俭者就淹没在大量繁殖的奢惰者的大海中了。

    在人们进行了这一研究以后的二十年间,出现两个较有希望的征象:“制裁低能的立法”,对于精神不健全者的出生,已稍加以控制(虽然还不够)。其次,伍兹(F.A.Woods)指出英美的上等社会中对社会作出贡献的人士,比较“隋富”有更多的子女,其平均数字的比率为2.44与1.95。这一结果也许说明了节制生育的好效果。凡是想要躲避生育几个孩子的责任、花费与烦恼的人,是自绝于其种族之外。1909年,英国政府宣告,生育许多子女是健

康、贤良公民的责任,希望人人能够履行。

      可是目前,展望仍然令人不安。在现今世界上,不断的进步,事实上还有一般生活标准的维持全靠了知识分子的工作。从事这种工作的一向只有少数人。他们大部分都出身于子孙日益减少的阶级,虽然他们的子女现在还没有减少到最低的水平。奖学金与其他、从各阶级选拔贤能的方法也许能暂时弥补这一缺陷,但一国的才智有限,而且愈到下层社会愈稀少。这些人既变为知识分子,其生育率又再降低,最后遗留的只是无知识的无产阶级而已。这样,国家的优秀分子将逐渐被淘汰,文明前途亦日益危险。由国家控制大部分生产工具的社会主义的政府,在一个独裁或官僚统治的帝国里,也许能行之有效,即令不能给人民带来幸福,但在民主主义的国家则将失败。社会主义与民主主义在流行的政治术语方面虽然比较接近,但在实践上却难相容。近来某些国家里所实行的独裁制共产主义,证明这一种看法是正确的。

    出生率的不同,不是现时起作用的唯一选择因素,我们还可以找出许多别的因素。疾病大概仍然可以消灭易感染者,而保留免疫者。有些法律,虽然是为了他种目的而制订的,却也常常产生选择的效果:如遗产税就使有产的旧家族迅速地被淘汰,而这些家族却是国家赖以维持地方公益事业以及教会、海陆军中的公益事业的。英奇(Inge)认为近来的立法有毁灭中等知识阶级的趋势。由于纺织工厂有雇用女工的习惯,纺织工人的出生率总是很低,而矿工都是男子,其出生率仍高。至少在1925年不景气以前是这样的。我们必须放弃十九世纪的观念,以为国家是许许多多有同等潜在能力的个人,只等待受教育,只等待机会。我们应该把国家看做是具有各种天赋遗传特性的家系的交织网,这些家系在性格和价值上有很深刻的差别,它们的出现或消失决定于自然的选择或人为的选择。任何行动,不论是社会的、经济的或立法的,都要有利于其中某些家系而不利于其他家系,因而改变国家的平均生物特性。

    这些一般的观念得到有名生物学家贝特森在1812与1919年所发表的论文的有力的证实。如果旧的出生率与新的死亡率同时并存,则数百年后地球上将充塞人口而无立足之地。因此,限制出生数是必要的,但是更重要的是限制一国内的低劣的家系,而不是限制优秀的家系。不但如此,竞争不但存在于个人之间,也存在于社会之间。既有劣等的家族,也有劣等的种族。贝特森说:

    哲学家宣布人人生而平等。生物学家都知道这句话是不正确的。无论测量人的体力或智力,我们都发现有极端的差别。而且我们知道文明进步纯出于少数杰出者的工作,其余的人只不过是摹仿与劳动而已。这里所说的文明,不一定指社会的理想,而是指人类在控制自然方面的进步。国家之间也如个人之间,有同样的差别。……各国间名人分配的不均,是生物学上的一个事实。法、英、意、德与其他几个小国,自文艺复兴以来产生了许多学术界的闻人。在特殊的艺术与科学,如绘画、音乐、文学、天文、物理、化学、生物学或工程方面,他们各有千秋;但从大处看,这些国家并无优劣之分。

    贝特森指出另外一些国家产生的大人物比较少;他把这一事实归因于它们的生物学特征。可是这个困难问题不能看做业已解决。有些国家所以貌似劣等可能是由于它们还没有工业化;它们之所以贫穷可能是因为没有得到历史发展的机会,目前又没有机会使有才能的人出现。环境不能创造才能,而却可以很容易地摧残才能。总之,迄今为止,生物学的因素,社会学家研究得过少,而政治家简直不予过问。

    遗传学研究的结果说明,人类社会,如果愿意的话,是可以控制自己的成分的。这件事做起来并不象从前所想象的那样困难。我们可以采取措施来除去那些属于人口中不良成分的家系。

将来的希望在于种族中优秀分子的责任感。如果他们能多生子女(伍兹的研究结果告诉我们的,这正是眼前的趋势),则世界各国可以挽回近七十年来的不良选择的趋势,而逐渐提高他们的健康、美丽与才能的平均水平。

生物物理学与生物化学

    二十世纪初的生理学的最显著的特色,是运用物理与化学的方法来研究生理的问题。事实上,差不多可以说生理学已经分成为生物物理学与生物化学两个分支。

    胶体的物理学与化学对于生物学异常重要,因为组成生活细胞的内容的原形质是胶体,其核心较其他部分略为坚实。胶体对于农业科学也变得重要起来,因为过去以为土壤是岩石风化出来的固体粒子和腐败的动植物质料混合而成的,今天则认为土壤是有机体与无机胶体的复杂结构,其中的微生物也起了重要的作用。我们脚下的土地是活的,而不是死的;土壤与其中众多生物的功能在于分解其中所含的或从外界得来的原料,使之变为土壤上面的植物的食料。

    格雷厄姆在1850年已经认识到晶体与胶体的区别,后来又认识到二者性质上的差异,至少有一个原因是胶体的分子比晶体的分子更大。晶体如糖或盐的溶液是均匀体,但胶体的溶液是双相系,在二相间有一个确定的分界面,而且有足够大的面积,显示出表面张力的现象。

    有些胶体分子颇大,在显微镜里也可以看见。这些分子的奇异而不规则的振动,在1828年经布朗(Robert Brown)观测过,1908年贝兰(Perrin)证明这种布朗运动是邻近分子的碰撞造成的。如果是这样,胶体粒子应该和这些分子具有相同的功能。根据这些粒子的分布与运动,用三种方法求得的数字,同根据贝兰的假设所得的推论完全相合。

    1903年西登托夫(Siedentopf)与席格蒙迪(Zsigmondy)发明“超显微镜”以后,就促进了对小的胶体粒子的性质的研究。可见光的波长在400与700毫微米(一毫微米即百万分之一毫米)之间,比这一波长更小的粒子无法清晰地看见。但是如果将一束强光射在这些粒子上,使发生散射现象,在观测者通过镜轴与光线正交的显微镜来看这些粒子时,粒子的大小和波长大致相等,粒子就在布朗运动中形成一些明亮的光轮;如果粒子大小比波长小得多,粒子就呈现一片朦胧不清的现象。先进的电子显微镜将在后面再加叙述。

    胶体理论,由于研究了胶体的电荷性质而大有进步。胶体粒子在电力场里东奔西驰,说明这些粒子带有正的电荷或负的电荷,大概是由于对离子的选择吸附的缘故。哈迪(W.B Hardy)爵士发现当周围的液体慢慢变化,由略带酸性而至略带硷性时,某些肢体的电荷发生逆转。在电荷为中性的“等电点”上,体系便不稳定,胶体即由溶液中沉淀而出。

    由是可见粒子所带的电荷在胶体粒子的溶解中起了某种重要作用。试举一个大家所知道的例子:当牛乳变酸时,其中的乳酪即凝结。法拉第早已发现盐可以使胶体黄金的溶液凝结,格雷厄姆也研究过这个现象。1882年舒尔茨(Schultze)注意到凝结力随盐的离子的化学价而不同。1895年林德(Linder)与皮克顿(Picton)发现一、二、三价离子的平均凝结力之比,约为1:35:1023。1900年哈迪证明活跃的离子所具的电性与肢体粒子所具的电性相反。1899年,本书作者根据概率的理论研究了这个问题,当时是根据这样的假定:要中和胶体粒子所带的异性电荷,使其凝结,需要把最低限度数目的单位电荷同时带到一定空间之内。离子所带的电荷与其化学价成正比,所以必须使两个三份的、或三个两价的、或六个单价的离子结合起来,而后才能具相同的电荷。根据数学计算,凝结力之比应为1:x:x2,这里x是一未知数,视系统的性质而不同。设x=32,则得1:32:1024,与上面说的观测的数值接近。这只是一个近似的理论,因为它把反号离子的稳定作用及其他扰乱因素都略而未论。但所用的方法似乎可以扩大应用于相似的现象,事实上还可以扩大应用于化学化合本身,类似的概率的考虑,现在也应用于化学的热力学,成为量子物理学的基础。

    粘土内胶体的集合状况,决定重土壤的物理性质;当土壤的柔软成份凝聚时,这种土壤才能变得多孔而肥沃。而且由于原形厨具有胶体的结构,胶体的带电性与其他性质,对于生物学也有很大的关系。例如,化学价关系在生理学上的重要性,可以从迈因斯(Mines)在1912年所发现的一个例子中看出来:角鲛的心脏对于各种三价离子的作用的敏感度比对于二价离子(如镁)的作用的敏感度约强万倍。胶体凝结时通常会把包含这种胶体的组织毁坏,幸又可以设法保护这些胶体不受电解质的作用。

    法拉第已经知道加入一点“胶冻”就可以防止盐类对于胶体黄金的沉淀效应。目那时以后,迈因斯(1912)与其他生理学家研究过许多这类自身形成乳胶的保护性的肢体。这种乳胶质似乎形成一种薄膜,覆蔽着胶状质点,不让它们与活动离子接触。

    水的纯度经过反复蒸馏而增加,其导电度降落到一个极限值与每公升内大约10[-7]克分子的氢(H+)与羟(OH-)离子的浓度相当。如果在水里加酸,氢离子浓度自然增加,测量一种介质的酸度,常用这个量,不但在物理化学中常用,在土壤科学与生理学中尤其常用。例如在物理化学上,蔗糖的反转率(由葡萄糖变为果糖的变率)就与氢离子的浓度有关。在农业上,土壤的酸性程度乃是土壤是否需要用石灰处理的尺度。在生理学上,人血内适合于生命的氢离子浓度的最大范围似乎在10[-7.8]与10-[7.9]之间,常态界限为10[-7.5]与10[-7.3]。由常态反应改变到包含最大可能度的酸,只不过等于在五千万份水中加入一份盐酸而已。

    动物体内包含有复杂的机制,以保持生命所必需的确切的调整。例如,霍尔丹(Haldane)与普利斯特列证明 (1905年),呼吸神经中枢对于血内二氧化碳的稀微增加,感觉异常锐敏,这时呼吸作用骤然迅速,而排出多余的二氧化碳。后来更证明起控制作用的因素是受溶解的碳酸影响的血内氢离子浓度。此外还有直接的化学控制。血液与细胞组织内各种物质,如重碳酸盐、磷酸盐、氨基酸及蛋白质等与各种酸反应,而成中性的盐。这样,这些物质就保护细胞组织,免受酸的作用,而维持近似的中性,所以这些物质叫做“缓冲剂”。

    营养问题的研究,在二十世纪头二十五年大有进步,特别是发现有一种饮食虽然足以供给所需要的全部能量却不能使发育保持下去。1902年,霍普金斯(Frederick Gowland Hopkins)爵士进行了他的标准的实验。他证明,如果饲以化学上纯净的食物,幼鼠停止发育,但如果加入少许新鲜牛奶,则发育又复开始。所以新鲜牛奶包含有霍普金斯所谓的“附属的食物因素”。这种因素是发育与健康所必需的。后来的研究者把这些物体分为几类,通常称为维生素。维生素A与D主要包含在动物脂肪,如乳酪与鱼肝油及绿色植物之内,但两者的分布略有不同。维生素A能防止感染,并能防止一种眼病,后来知道它与维生素D是两种东西。维生素D是正在成长的动物骨骼的钙化所必需的。以后又发现一种惊人的结果,证明:将紫外线照射于儿童身体或其食物之上,在避免佝偻病方面,效果与维生素D相同。1927年,有几个独立的研究者从食物中提取出可以造成这种效果的化合物,并研究了它怎样在紫外线的影响下变成维生素。这是一种复杂的醇类,叫做麦角醇,很快就从酵母中制造出来,能发光,从而提供一种“盛在瓶内的日光”。维生素B存在于各种谷类的外皮与酵母之内,可以防治神经炎和一种脚气病。东方吃精米的人多患这种病。维生素C存在于新鲜绿邑植物的组织和几种水果(特别是柠檬)内,可以防治坏血症。在美国近来还发现有第五种维生素,与维持生殖有关。差不多所有的维生素,只要有极少量,就可以产生特殊效果。这些维生素中有几种已经再分为两种或多种,因而增加了已知的维生素的总数。

    内分泌器官对于动物机体的重要性,已经证明远远超出前人想象之上。除分泌肉眼可见的分泌物的腺体,如唾液腺之外,还有多种腺体倾注其分泌物于血液之内,向人体各部供应它们的健康与生长所必需的物质。

    这些内分泌腺的机制与功能,一向视为神秘。1902年,贝利斯(Bayliss)与斯塔林(Starling)发现前人以为是神经反射作用造成的胰脏分泌是肠内酸质作用所产生、又由血液输送到胰脏的一种化合物诱导出来的。这种物质被他们命名为内分泌刺激物,平常是当胃内的酸性物进入肠内,需要胰液的作用时,才在消化过程中产生出来的。这一内分泌刺激物的发现,引起人们对于其他类似的内分泌物的注意。每一种内分泌物都在一个器官内产生,由血液输送至其它部分以显其功效。哈迪提议给予这些物质以“激素”的总名称。这个名称后来为贝利斯与斯塔林所采用,现在已经成为生理学上常用的名词了。

    1922年初,班廷(Banting)与贝斯特(Best)从羊的胰脏中提取出一种物质,注射到割掉胰脏而患糖尿病的狗身上,可使其血液中糖的浓度减少,而恢复对于糖的消化能力。这种提取物是一种激素,名叫胰岛素。现时大量制造,用来减轻糖尿病,很有成效。

    甲状腺激素对于身体与精神的健康都是必需的。幼年人缺少这种激素,发育便迟缓下来,而且可以形成一种叫做克汀病的白痴。患者的面貌呈特殊的形象。成年人缺少甲状腺激素,则发生所谓粘液性水肿。这种病可用甲状腺提取物医治,第七章内已经讲过了。另一方面,如果激素过多,则发生所谓格雷夫斯病,即突眼性甲状腺肿。甲状腺内的有效成分,叫做甲状腺素,1919年经肯德尔(Kendall)分析出来,其化学构造则在1926年经哈林顿(Ha-rington)测定。他还在实验室中把甲状腺素合成出来。甲状腺素含有大量的碘,食物中缺乏碘质可使人患病,只需服用碘盐,其效果有时与甲状腺提取物相同。饲养牛羊和其他牲畜的实验已经证明,动物的机体也需要碘和食物中的其他矿物质。

    几百年来,人们已经知道割去性腺的某些效果,但直到近年才有人对这个问题进行精密的研究。这种工作可以说开始于1910年斯坦纳赫(Steinach)的实验。他证明阉割后的蛙所缺乏的特征,可以用注射别的青蛙睾丸物质的办法加以恢复。其后更有实验证明把生殖腺移植到阉割或衰老的动物身上,至少可暂时恢复青春的力量。

    我们还可以举出一些别的例子来说明内分泌的作用。大脑垂体虽小,在过分活跃时,却可以使身体异常高大,容貌反常,称为肢端肥大病;另一方面,如果缺乏这种内分泌物,则身材矮小,而患侏儒症。还有一种激素名肾上腺素,藏于肾上腺中,当惊悸及失却知觉之时,便会分泌,注入血液,刺激所谓内脏神经。反之,如果注射肾上腺素,就会引起通常在激动或恐惧时发生的那些生理现象。这种激素已经分离出来,其化学构造也于1901年经日本人高峰(Takamine)测定。

    过去生理学多研究生物化学方面的问题而少研究生物物理学方面的问题,今天物理学方法的使用则日益广泛。例如有人用测量渗透压和沉淀率的方法,来估算蛋白质的分子量(参看256与431页)。

    布拉格爵士父子(Sir William and Sir Lawrence Bragg)研究晶体结构的方法(这个问题将在后一章内叙述),已经应用于纤维素、丝蛋白、发角质与肌凝蛋白等丝状体。阿斯特伯里(Astbury)等人发现,根据X射线的照相图,可以用分子来解释这些东西的丝状性质以及在延伸时肌蛋白与角质的可逆变化。兰格缪尔(Lang-muir)用有机物的结构式去说明它们的物理性质。这一方法又由亚当(N. K.Adam)加以发展。他发现原子在空间的排列足以说明表皮膜的各种分子的情况。

    唐南(F.G.Donnan)在1911年发表了关于平衡膜的理论。他用薄膜将一个电解溶液系统分开,而这薄膜是离子中的一种——通常是一种胶体——渗透不过去的。根据这一理论,薄膜两边常有可扩散的离子作不均匀的分布,因而在两边的溶液之间,产生电位与渗透压的差异。这一理论在生物学上有许多应用。1924年,洛布(Loeb)用这一理论成功地说明了蛋白质的胶体性行,此后范·斯莱克(Van Slyke)与其合作者解释了血流里的离子事实。

    血液的化学过程与物理过程近来更加明白。血红蛋白分子中的非蛋白部分(或血红素)经证明具有四个吡咯环,为一个铁原子联接,是许多生物的呼吸物质中所共有的。在许多脊椎动物和某些其他动物的血液里,它与血球蛋白相合,成为运载氧气的血红蛋白质。差不多在所有的活细胞里,它都出现在所谓细胞色素的呼吸酶系里。维尔斯塔特(Willstatter)证明,在植物里,叶绿素分子的核基本上与血红素相似,只是以镁原子代替了铁。他发现了两种成份稍微不同的叶绿素,1934年他写出其结构式。其他金属也可进入呼吸物质中;例如多肽类的铜化合物存在于软体动物与甲壳动物之内,而钒蛋白化合物存在于被囊类海生动物体内。

    在研究血液里氧运输问题的同时,人们还研究了组织里氧化问题。这些变化的复杂程度各不相同,但每一变化部包合酶对于底物分子的作用,使氢分子可以脱离出来。维兰德(Wieland)查明这个过程受到许多存在于一切活组织中的特殊酶,即脱氢酶的影响。最简单的情形是一个分子受到一个脱氢酶的作用,放出氢,与氧直接化合。在这一过程里,通常有一个或多个氢载体参加进来。这些物质可以还原,又可以氧化,因而它们可以接收并传递氢

原子。这些物质里有瓦尔堡(Otto Warburg)的组织氧化酶,与“黄酶”(这是维生素B2与蛋白质的化合物),还有辅脱氢酶,森特-乔尔吉(Szent-Gyorgyi)的琥珀酸(丁二酸),霍普金斯的谷胱甘肽与抗坏血酸(维生素C)等。

    呼吸酶研究方面的主要进展,通常是在发现某种特殊毒物对于某种酶的作用的时候取得的。例如氰化物使氧化酶不起作用,麻醉剂使脱氢酶失效,而玻珀酸的氧化遇胡萝卜酸(丙二酸)则受到阻遏。

    除了食物分子由于不断地脱氧而氧化之外,组织里还发生水解作用,这就要求分解时增加水分并要求氨基分裂。克雷布斯(Krehs)近来对这些化合物经过怎样的过程成为尿素被排除出去的问题,进行了研究。一向认为尿素是氨和二氧化碳简单凝结而成的。他发现这里实际存在着一个复杂的化学反应循环。至于经过这些过程剩下来的小碎块怎样氧化而产生其余可用的能量,还不明白。细胞里二氧化碳的产生好象是由于羧化酶把它们从-C-COOH群里释放出来的缘故;它们的活动需要有辅羧化酶(维生素B1的磷酸盐)在场。二氧化碳在血液里是作为重碳酸盐输送的。梅尔德伦(Meldrum)与拉夫顿(Rouzhton)从血红蛋白里分出碳酸酐酶,这种酶使肺内含重碳酸盐的血迅速地放出二氧化碳。

    细胞可以不经过氧化,而靠了发酵——即分子的无氧分解——获得能量。巴斯德发现在酵母细胞里这两个过程是互相对抗的:发酵在无氧时发生,氧化出现时就停止。肌肉内糖原分解为乳酸的过程也是这一类型的反应。肌肉的收缩就是由这一过程造成的。这一情况是1907年霍普金斯与弗莱彻(Fletcher)两位爵士发现的。近年来这个过程被分析为八个化学阶段,需要有两种物质在场作为磷酸盐的载体,而且至少为十种酶所催化。迈耶霍夫(Meyerhof)、埃姆登(Embden)与帕纳斯(Parnas)是这一领域中的主要研究者。人们还研究了淀粉通过酵母的作用变为酒精的同样复杂的发酵过程,发现其中某些阶段与肌肉反应是一致的。

    在呼吸载体与细胞酶当中;我们已经提到过维生素。这些物质当中某些物质的化学结构以及它们在细胞代谢的复杂过程中所起的作用,在1939年的战争以前,由于许多国家的许多研究者的辛勤工作,已经逐渐明白了。不过在发现这些维生素以后,有一个时期,只查明一种维生素的化学结构,那就是抗佝偻病的维生素D;至于这种维生素怎样发挥调节钙和磷的代谢的功能,仍然弄不清楚。冯·欧勒在1929年发现维生素A与植物里的葫萝卜色素有密切的关系。这是一种复杂的不饱和醇类,是维持某些组织,如中枢神经系、视网膜与皮肤的健康所必需的。夜盲是维生素A缺乏病的早期症状。瓦耳德(Wald)已经阐明了这种维生素通过怎样的化学反应造成视网膜的感光色蛋白。同哺乳动物的繁殖有关的维生素E的化学结构以及可以使血液凝结,防止出血的维生素K的化学结构也查明了;它们都是醌的衍生物。

    “维生素B”已经证明是许多物质的混合体。维生素B1,也称抗神经炎素,存在于酵母和植物种子之内,许多研究者都分离出它的结晶,而认为它是嘧啶-噻唑类的化合物。上面讲过,它是脱羧酶的一部分,可以分解部分氧化了的碳水化合物。正是由于这些化合物在缺乏这种维生素的情况下累积起来,才产生多发性神经炎和脚气病的特有症状。有些病人需要纯化的B1,才能治愈。维生素B2在化学上叫做核黄素,对于细胞的氧化很有关系。复式维生素B的另外一个成分是烟草酸,很多年来即知其存在于烟草之内,是辅脱氢酶的一个组成部分,可以防治吃玉蜀黍的人常患的一种名叫陪拉格拉病(pellagra,亦名糙皮病)的缺乏症。一种吡啶化合物,维生素B6可以防治老鼠常患的类似陪拉格拉病的皮炎。还有B3、B4和B5尚在研究之中,一件有趣的物种差别是:雀鸟需要B3而哺乳动物却需要B4。

    B1对于动物与植物同属必需之物,尤其储藏于植物种子之内。植物能自己制造B1,有些细菌、酵母与真菌,和动物一样,需从外面吸取B1。维生素C即抗坏血酸,好象在大多数动物体内都能合成。据现在所知,只有人、猴和豚鼠缺少了这种维生素才会患环血病。就化学结构论,C是最简单的一种维生素,极不稳定,具有高度还原能力的化合物,在结构上与精相关,结构式为C6H8O6(见253页),在细胞代谢里中大概充当氢递体。它在叶绿素和发芽种子里的胡萝卜素形成以前便形成了,因而维生素C可能是综合这些基本物质的机制的一个部分。在动物体内它大量存在于两种内分泌腺里,即垂体与肾上腺皮质里。

    人们一向把维生素叫做是必需的微量食物。我们也可以把它们看做是机体不能自己制造的激素,因为激素与维生素相同,也是人体各部分健康与发育必需的微量物质。关于内分泌腺所制造的分泌物或激素的研究已经成为一种专门的学科,叫做内分泌学,是界于生理学与病理学之间的一种边沿学科。

    我们对于性激素的了解近年来进步很快。在早期关于睾丸激素的研究(337页)之后,阿伦(Alien)与多伊西(Doisy)又发现了一些新方法,证明对割掉卵巢的老鼠注射卵巢提取物可以恢复其雌性周期。1927年,阿舍姆(Aschheim)与宗德克(Zondek)发现怀孕动物的尿是雌性激素的一种方便来源。人们已经把四种密切关联的雌激素分离出来,而且定出它们的化学的结构,还从卵巢提出第五种最活跃的雌二醇。在黄体内发现一种相关的物质,名叫孕酮,排卵后就在卵巢之内形成与妊娠的准备和维持有关。人们还定出四种化学性质类似的雄激素的结构。1930年,马里安(Marrian)指出,不论在雄性动物体内或雌性动物体内,雄雌两种激素都有,而且这种激素还存在于植物内;一种物质既可以充当雌性的激素,也可以充当雄性的激素,观条件而定。这些性激素都是甾醇,即菲的碳氢化合物的衍生物,与略带雌激素性质的维生素D有密切的关系,而且与肯纳韦(Kennaway)等人从煤焦油提出的致癌物质有关。但是甾醇结构并不是增进雌性性欲的活动所必需的,因为多兹(Dodds)和他的同事已经从一种简单得多的碳氢化合物合成了一些能够大大增进雌性性欲的物质。

    性激素和脑垂体分泌的研究使我们了解到雌性周期的复杂的激素模式,因而开辟了有价值的治疗方法。有很大用处的妊娠试验就是靠在尿中寻找胎盘释放到血液里去的激素物质。

    肾上腺皮质的激素近来被人制成很有效的药物,肯德尔发现这种药物是若干类似甾醇的物质混合而成的,皮质好象是这些物质的工厂与储蓄库。肾上腺皮质缺乏病叫做爱迪生病,如果在实验中将皮质割掉,几天后就会有死亡现象。

    1924年,科利普(Collip)首先提出副甲状腺激素的有效成分,并发现它表面上具有蛋白质的性质。它调节钙与磷的代谢。如果缺少这种激素,血钙就会降低,而出现手足搐搦的现象,即神经系统的过度兴奋,肌肉痉挛的发作;在施行手术割除生病的甲状腺时,由于同时割掉了不认识的副甲状腺,常常发生这种痉挛现象。

    激素研究方面最有兴趣的一件事也许就是人们认识到垂体具有控制与统一调节作用。垂体激素负责刺激性激素的分泌和黄体的形成,这样就决定了青春期的开始,女性的月经周期的维持和妊娠的过程。垂体主宰授乳的开始,我们可以在没有卵巢的雌性动物(甚至雄性动物)的乳腺上来证明它的作用。垂体分泌物还影响甲状腺与肾上腺皮质。垂体提取物(垂体素),往往能促进身体的代谢,增长脂肪的氧化,而降低碳水化合物的消耗。垂体激素的化学结构还不明白,但它们似乎具有蛋白的性质。

    有些作者把激素类扩大到另一类所谓“神经分泌”的物质。它们以化学反应方式把刺激从神经末梢传到起反应的细胞。1867年便发现一种这样的物质,名叫乙酰胆碱。1906年更发现乙酰胆碱注入血循环内,能暂时扩张小动脉,所以有显著而短暂的降低血压作用。乙酰胆碱的这一和其他反应,与刺激迷走神经或副交感系统其他神经所引起的反应相仿。因此,洛伊(Loewi)与纳夫腊迪耳(Navratil)断定乙酰胆碱可能是神经冲动的化学传导物。由于一种特殊水解酶的作用,乙酰胆碱在组织里的时间异常短暂,长期不能从动物身上提取出来,到1929年,戴尔(Dale)与达德利(Dudley)才从脾内取得。正如乙酰胆碱似乎是从副交感神经系的末梢释放出来一样,刺激交感神经系统也能产生一种传导物质。对这方面的研究成果有很大贡献的坎农(Cannon)把这种物质命名为“交感素”。许多方面,它和肾上腺素(即肾上腺的髓质所分泌的激素)相象,例如升高血压与心率,但是人们以为这两种物质并不是一种物质,只不过彼此协作而已。

    现代生理学和生物化学正在慢慢地闯入医学中。临床医学也不但提出问题,而且还为基础科学提供情报。我们可以以消化现象为例。现在我们对消化现象的了解,实在应归功于博蒙特(Willam Beaumont)对于一位胃上受了枪伤的人的消化过程所作的观察(1833),伯纳德(Bernard)关于消化道的研究以及巴甫洛夫后来关于消化腺的实验,这样就把生理学、病理学和治疗学结合在一起。由于放射学的出现,由于1897年坎农使用一种含钡的不透光食物,临床医学家现在已经能够观察消化道,这是从前所不能办到的事。

哈佛的迈诺特(Minot)的研究成果说明饮食具有治疗作用。他发现让病人食肝或注射肝提取物就可以洽愈从前认为不治的贫血症或阻止其继续发展。1928年,卡斯尔(Castle)发现用正常的胃制成的肉类产品也有类似的作用。1935年梅伦格拉奇(Melen-gracht)证明猪胃的幽门腺也包含有这种防治贫血的物质,这种物质在正常情况下是在胃里形成,从肠里吸收,而储蓄在肝内的。实践医学与理论生理学相互促进的另一个例子,是矿工痉挛病。在高温下从事沉重劳动的人出汗过多,由汗里失去过多的盐;如果他们只喝淡水,体液过度稀释,便发生痉挛而不能工作。矿工、火夫与冶炼工人自然爱吃重盐食物。近来根据生理学家的建议,发现让这些人饮用盐水,代替淡水,就可以避免这种痉挛病。

病毒

    本书前几版发行以来,超显微镜的病毒研究大有进展。许多疾病如天花、麻疹、黄热病、流行性感冒和普通感冒经过长期研究,现在已经认识到都是由于病毒所致。牲畜的口蹄疫,大瘟热,植物的郁金香折断病,马铃薯卷叶病,烟草斑纹病等就是现在发现起因于病毒的感染的几个尽人皆知的例子。

    用未涂釉的磁器或压实的浸溃的泥土过滤有细菌存在的液体,可以把细菌过滤出来,但病毒却能随液体通过这些滤器。1892年伊凡诺夫斯基(Ivanovski)用烟草斑纹病证明了这个事实,七年后贝兹林克(Beizerinck)又重新发现了这个事实。莱夫勒(Loeffler)与弗罗施(Frosch)证明口蹄疫也有同样的现象。不过,现在我们可以用火棉胶片制成特种滤器。这种胶片是用硝化纤维经过戊醇和丙酮处理后制成的,胶片上面有大小规律的微孔;微孔的 大小可由水流穿过胶片上的一定面积的流速测定。

    利用这种胶片我们就可以估计病毒粒子的大小,可是由于病毒形状不同,如有的是棒形,有的是球形,仍然有困难。别的几种方法是照相、紫外显微镜、高速离心机或让磁场对真空里的电子射线起作用的电子显微镜。用这些方法所得的结果大致相合。病毒的大小不等,大的接近小的细菌(300毫微米),小的如口蹄疫病毒仅10毫微米,而一毫微米是一毫米的百万分之一。

    我们所面临的主要问题是病毒的本质。它是微小的生物抑或较大的化学分子?美国普林斯顿(Princeton)的斯坦利(Stanley用化学方法从烟草斑纹病病毒的悬浮液中得到一种高分子量的蛋白质,具有病毒的一切性质。这种蛋白质有晶体的亲合力,而有些病毒是有规则的晶体。同时它们又具有生物的某些性质;病毒所造成的病有传染性。病毒粒子可以在新寄主身上繁殖。戈特纳(Gortner)与莱德劳(Laidlaw)都主张病毒是寄生物的一种高度分化的形态。我们或许可以把病毒看做是一种利用寄主的原形质的无包被之核。

    病毒的化学说和生物说都满有道理,因此,我们或许可以跟着肯尼思·斯密斯(Kenneth Smith)说:“现在还没有生物的确切定义或生命的确切衡量标准。在这里我们也只能引证一下亚里斯多德在二千多年前说过的一句话:‘从无生命王国到有生命王国,大自然是逐渐过渡的,其间的界限是不清晰的和暧昧的。’”现在让我们暂时放下这个未解决的问题,至少在还没有得到更多的证据以前,把病毒看做是介乎生命与无生命之间的模棱两可的实体吧。

    病毒转移的方法有多种。在动物寄主身上病毒可以通过血液、神经或淋巴转移,视病毒的种类而定。至于由一个寄主身上转移到他一个寄主身上的方式,那常常是一个复杂的过程。要研究这个问题,可能就得进行大量实验,有时还会毫无结果。有些病毒在水中生活,有些在空气中生活。流行性感冒病毒浮悬在空气中的水滴里的时候,还可以保持其传染性达一小时之久。烟草斑纹病的病毒就是在空气内生活的一个例子。有时新寄主身上要有伤口,如动物身上的抓伤,植物根毛上的裂缝,病毒才能进去。有些病毒以昆虫为媒介,如靠吃玫瑰生活的蚜虫。大多数带病毒的昆虫都是在吸取花液时通过它们长长的吸嘴感染毒素的。番茄与观赏植物的病毒是靠牧草虫传播的,绵羊的狂跃病病毒和牲畜的红孢子病病毒,是由蜱传播的。斯密斯发现一种植物病,要有两种病毒才能引起这种疾病,其中一种由昆虫传播,另一种用别的方式传播。这里只举了几个例子说明其间的关系是怎样复杂而多样。

有许多动植物的疾病的传染方式还不清楚。口蹄疫向我们提出的问题尤其困难。某些传染病的一次流行与另一次流行之间似乎没有什么机械的联系。普通昆虫似乎不是媒介。病毒可以逆风传染,因此,病毒大概不是由风媒传染的。某些动物,如兔、鼠或猬有时可能是祸患的根源。也有人认为病毒是一种名叫欧椋的候鸟群,由大陆带到英国去的。有一事实是为佐证,那就是,这种候鸟不去的苏格兰,很少发生那些突如其来的流行病。

免疫

    有关病毒的性质与其传播方式的实验,使人们能够更有效地防治和控制它们的危害,虽然某些早期的经验方法也是有成效的。本书第七章内已经讲过,天花病毒的移植和以后的牛痘的接种,是首先由杰斯提加以试验,后来又由詹纳加以更充分的研究的。人们常常发现病人得过一种传染病以后,就可以不再感染这种疾病。詹纳所用的牛痘或疫苗是一种微弱的天花病毒,可以引起一种和缓的局部病害,其所以能帮助身体抵抗病毒的感染,大概是由于形成了保护性的“抗体”(或“免疫体”),这种抗体和得过天花以后体内所产生的抗体一样。同样地,巴斯德利用感染狂犬病的家兔的脊髓制出了狂犬病的弱化病毒。如果将这些弱化病毒注射在刚得病的病人身上,在有毒的病毒还来不及分生的时候,病人身上就产生了防护性的抗体。

    这种名叫“免疫”的复杂过程的性质还不很明白。1890年贝林(Behring),北里柴三郎(Kitasato)在打破伤风有免疫性的动物血清里发现了“抗毒素”,不久又通过观察了解到动物有制造抗毒素的能力,而且这是一个极普遍的现象。

    化学家兼细菌学家欧立希(P.Ehrlich)对早期的免疫学有很多贡献。他在1891年证明植物蛋白,如蓖麻子和相思豆,注射在动物体内以后,都会促成特殊的抗毒素的产生。

    十九世纪末,人们才认识到在细菌和许多蛋白性的物质注射体内后,身体的反应是产生一些新化合物,去中和注入体内的物质。这些出现在血液或组织里的新物质叫做“抗体”,而激发产生抗体的物质叫做“抗原”。

    近来,兰德斯太纳(Landsteiner)又阐明了抗原的特殊性质的化学基础。他把重氮化的芳香胺与蛋白配合起来,制成了人造抗原,并且证明,这一特异性是重氮化胺造成的,而不是分子的蛋白部分造成的(1917)。1923年海德尔伯格(Heidelberger)与艾弗里(Avery)又前进一步。他们发现肺炎球菌的“可溶物”有抗原作用,按其化学结构来说是无氮的多糖。

    抗原与抗体之间的反应还难于说明;至于免疫反应,有人说这是带相反电荷的胶体质点的组合,也有人说这是一种吸附现象。欧立希认为抗原与抗体按一定的比例而生化学变化。以后海德尔伯格与肯德尔的研究(1935)提供了有力的证据,说明抗原与抗体按倍数比例化合,因而海德尔伯格说这些化学反应很可能遵照经典的化学定律。

    有些病毒疾病,如牲畜的口蹄疫,人的流行性感冒,可能是好几种不同品种的病毒造成的。对某一品种的病毒具有免疫性,也许并不能抵抗其他品种的病毒。在哥本哈根近来已经制出一种疫苗,人们希望它能够防治三种主要品种的口蹄疫病毒。

邓金(Dunkin)与莱德劳发现用甲醛使之弱化的犬瘟热的病毒仍然可以给人一些防疫能力,以后再注射活性病毒就可以证实这一点。另外还有一种双重注射法,即在动物体上,一迈注射活性病毒,另一边注射免疫血清。

海洋学

    第七章内所讲的海洋学的研究有继续的发展,特别是鱼类的生态学。鱼类的环游在生物学上既值得研究,对水产的捕捞更有实际的意义。我们常常发现鱼类到一定的区域去产卵,通常是向上游游动,然后又分散到下游去觅食。例如北海的鳕鱼与板鱼的卵和鱼苗都在深海里,而鲑鱼则产卵在江河上游,幼鱼下游到海里去生活,等到成长以后再回到原来出生处去产卵,好象它们每个都具有很好的记忆力。

    欧洲的鳗鱼,经施米特(Johannes Schmidt)证明,在淡水里度过其成年时代,然后迁居到几千英里外的马尾藻海的深水里去产卵。施米特还发现住在苏门答腊的另外四种鳗鱼,在西海岸的深海沟里产卵,因为在那里,海水具有适当的深度(五千米)与适当的盐度。

许多海鱼以硅藻和其他小生物为食物。我们在第七章讲过,这些小生物统称为浮游生物。我们研究一下浮游生物的聚集与飘荡,就可以了解食物的所在处,因而也是鱼类的所在处;自第七章写成以后,这方面的知识又积累了许多。哈尔的哈迪( A.C.Hardyof Hull)教授等人对于北海上空昆虫的飞荡也进行了不少的研究。

遗传学

    自从细胞学和染色体方面的早期发现以来,科学家做了很多工作,帮助推进了遗传学,并开始影响植物和动物育种家的实用技术。

    负载遗传因子或“基因”的染色体,在细胞里成对出现,而且在细胞分裂时每个染色体分裂为二,以便在两个新细胞核里再造成同样的对数。但是当生殖细胞形成时,每对染色体的两个成员却分离开来,各到每个新细胞去,这种过程叫做减数分裂或成熟分裂。生殖细胞里染色体的数目是基本的,被称为“单倍体”数目。在受精时,两个单倍体数目由于两个细胞核的结合而合在一起,这样造成的新个体,就染色体的数目来说,称为“二倍体”。但是,染色体也有可能倍增,即出现多倍性,因而在新的营养细胞里就可能出现两套以上的单倍体。这样,当细胞包含的染色体数目三倍于、四倍于或多倍于单倍体染色体数目时,就可能出现三倍体、四倍体或多倍体。例如多倍性就出现于小麦、燕麦与栽培的水果中。樱花是二倍体,梅是六倍体,苹果可能是稍微复杂的二倍体或三倍体。多倍体的情况对不孕的问题大有影响;如果多倍体在其营养细胞里有奇数的染色体,当生殖细胞形成时不能做均等的对分,那么,染色体分配方面的不规律现象就一定要发生,一般就要导致不孕。例如,在桃属植物中具有奇数染色体的多倍体,常不孕,因而不能结果,仅因其有观赏价值而被栽培。果实的许多

品种,如苹果的一个品种Cox’s Orange Pippin,各种桃与樱都不能自身受孕,需要附近有某种其他的品种才能结果。

    在解决牵涉两个遗传因子和发育因子的性别决定问题方面,我们已经取得相当的进步。我们前面提到的对男女出生数差不多相等的解释,现在认为是正确的。在人身上和许多动物身上,雌性生殖细胞只具有雌性,而雄性生殖细胞,一半具雄性,一半具雌性。在另外一些动物身上,这种关系反转过来,雌性动物具有两类生殖细胞。决定性别的染色体,在有些情况下,已经在显微镜下认出来了。例如在研究遗传用得很多的果蝇身上,雄细胞里的性别染色体,可以看出有不相等的对数,其中一对是钩状的。

    还有人,特别是克鲁(Crew)对性别决定方面的发育因子加以研究,他描述了家禽性别的颠倒。性激素在这里起了一定作用。我们不妨提一提同牡犊孪生而生殖器不完全的牝犊的例子——对这个未生犊的牧牛注射同胎的牡犊的性激素,就可以使它不孕。一种名叫后益(Bonellia)的海生物,其幼虫可以成长为雄性,也可以成为雌性,视它在发育时究竟是依附另一雌体还是依附海底而定。从化学上来说,和病毒一样,它们的染色体是核蛋白所构成的,而染色体内的基因,也象病毒一样,或者是自身生殖或者是劝诱细胞的其余部分生殖它们。

    受到基因影响的代谢的确切的化学阶段,在某些例子里,已经明白。例如有人在鼠身上发现一种基因,是导致矮小的原因。矮小的老鼠缺少制造两种垂体激素的细胞,如果注射了这一种激素就能得到正常的发育。蒙克里夫(S.Moncrieff)小姐从生物化学的角度说明了造成花的颜色的35个基因的作用。造成白化病的基因可以使缺乏色素的动物的细胞里缺少色素酶。已经发现若干基因,有一些对机体有害,有一些阻止发育,还有一些造成早夭。例如有些植物就继承了抑制叶绿素形成的基因。

    在这方面遗传学与生物化学相互为用。遗传学家帮助生物化学家把代谢的过程分为各种连续的阶段,生物化学家告诉遗传学家是什么基因在起作用。最后也许还能告诉他们这些基因究竟是什么。生物物理学家与生物化学家的职责在于尽量从物理学和化学的角度去描述生命现象,但是也还有许多别的领域,在那里,这些解释至少暂时仍然是不够的。例郊,谢林顿(Sherrington)就说:“在器官的功能起作用以前,身体的各种器官就开始在胚胎里发育。眼睛的复杂结构。在眼睛看东西以前已经形成。感觉与意识也是无法用物理学与化学解释的。”

    人们研究生殖时发现受精有两个过程:即卵受刺激与卵和精核的结合。1875年,赫特维希(Oscar Hertwig)首先描述了这种过  程。他观察了海胆的精子进入卵中的情况,看到两个细胞核的并合。刺激有时可以造成单性生殖,生物学家对这一过程进行了不少研究。例如施佩曼(Spemann)就进行了人工双生。如果一个正在发育的卵一分为二,便形成“同样的双生”,如果两个卵同时受精,则形成“兄弟式双生”,即可能与同双亲的两个子女一样,不一定十分相似。

    施佩曼为了进行这一研究,使用了显微镜下的外科手术来考察水蜥,因为要在哺乳动物身上进行这样的考察,技术上的困难很大。胚胎上某些特殊部分的几小块组织可以决定发育过程,施佩曼称之为“组织中心”。它们好象包含有可以提供必需刺激的活性化学物质。例如两栖类身上的一个“组织导体”,是一种象性激素,维生素D和某些致癌物质那样的甾醇。

    苏黎世的福格特(Vogt)等人考察了胚胎的进一步发育。他将原肠胚染色而观察其着色细胞的变化。至于胚胎的食物供给情况,李约瑟(Needham)在《化学胚胎学》一书里,对已经获得的事实,作了简明扼要的叙述。

    1900年左右,孟德尔的研究成果重新发现以后,跟着就发生了争论,一方面是贝特森所领导的孟德尔主义者,另一方面是毕尔生和韦尔登(Weldon)所领导的生物测量派。生物测量派持有严格的达尔文主义观点,以为进化是从连续的细小变异而来的。这两派敌对的意见,以后又综合起来,主要是靠了费希尔(R.A.Fisher)的工作。他用他在数理统计学上的研究成果提供了一种新的研究工具。要测验一组事实是否合于孟德尔的规律,我们现在使用毕尔生所发明的数学的判别标准。要找人身上的孟德尔式遗传的例子,我们便参考毕尔生所搜集的数据。诺顿(Norton)、霍尔丹、费希尔与赖特(Wright)运用数学方法在达尔文主义和孟德尔主义的基础上创立了一种多少带有诡辩性的进化学说,认为主要的遗传单元是基因而不是个体。由泽维里科夫(Tsetverikov)开创的关于自然群落的遗传的研究,证明各种族里可能存在着表面上同质的大数目的隐性基因。群落中品种愈多,自然选择的速度愈大,因为不适者被淘汰得更快;根据费希尔,适者的增长率与遗传性的差异度成正比例。

    作为孟德尔式发育的基础的突变,在常态下也常出现,其中有一些可以用染色体的事实说明。但是弥勒发现,X射线对于果蝇的作用可以使突变的数目有所增加。

    近来类人猿与类猿人的化石的发现给人类进化提供了证据。在爪哇与中国掘出的化石有很多相似之点,但是中国的北京猿人在发展上处于稍高的阶段。有关人科起源的其他古生物学证据还有新生代的中新世与鲜新世地层里的森林古猿化石。这些化石的某几种在特征上已接近现代的类人猿,由此可见,向人科发展的线索和向类人猿发展的线索必定是在鲜新世的早期分道扬镳的。

    新近在南非洲发现的猿化石有力地说明森林古猿很有可能是人科的祖先,虽然中间还有一些空白有待古生物学家的发现加以填补。猿人化石的新材料足以说明猿人具有人科的身材,特别是它们的肢骨已经可以和现代人相比。猿人可能是后期各型人的发展的基础,其中一个旁支便是穆斯特期的尼安德塔型人。

在进而讨论一般化石时,我们注意到,虽然在寒武纪岩层(如在威尔士北部所发现的)里,已经有大多数主要类型的化石,但在寒武纪开始以前便寻不着化石的记录了。在寒武纪(也许在5亿年前)和最古的岩石(根据放射物证据大约在20亿年前)两个时期之间的某一个时候,地上已经出现了生物。生命起源的问题仍然没有解决。细菌与其他微生物的自然发生说已经为斯帕郎扎尼与巴斯德所否定(参看186,264页)。有人提出生命可能是由其他行星而来的。但是有生命的机体在宇宙空间的有强烈杀伤性的短波辐射里很难存活;人类为大气小的氧所蔽护,才得免于这些辐射的损害。因此生命必定起源于地球。比细菌更小而更简单的病毒——差不多和分子一样大的生物——的发现,重新提出一个老问题:“像病毒那样简单的物体需要什么样的环境?在原始的无机物里是不是也可以找着病毒?”电子显微镜或可对解答这问题有一点帮助,但是这问题现时还只好谈到这里为止。

神经系统

    生理学最重要的分支之一是神经系统的研究。机体和国家一样,须单元间动作一致,才能有效率与进步,神经就是单元间的交通机构,因而是生理综合的主要因素。在这一领域中,谢林顿爵士在1906年以后的年份中进行了现代的开路先锋的工作。亚德里安(Adrian)博士为作者写了以了一节;

    在最复杂的动物体内,神经细胞及由神经细胞延伸出来的纤细的原形质,形成一个中心团块,依靠周边的神经纤维与其他部分相互交通。这就是信息从感宫(接收器)传到中枢神经系统,再由那里传到肌肉和腺体的通道。神经纤维活动时,其表面常有电位差的微小改变。靠了研究这些改变(近年来还得到真空管放大装置的帮助),我们已经弄清纤维所传达的信息的种类。感觉信息与运动信息都是一串短促的“脉冲”,彼此差异很少,两者相距的远近,视刺激的强弱而定。但中枢神经系统里的变化情况究竟怎样,我们还是不得而知,有待解决的问题是发现进去的信息怎样在那里汇总而又怎样变成出去的信息使得动物以适当的动作去回答外界的刺激。

    要彻底解决这个问题,就意味着从心理学的角度说明动物的全部行为,但谢林顿证明,只要研究一下简单反射与其相互作用就可以弄清神经系统的许多“整体性的作用”。例如,只有当一群肌肉的收缩伴有对抗的肌肉的松弛的时候,才有可能产生有秩序的运动,而这种情况的发生则是由于进入的信息产生了双重的作用,既使某些神经细胞兴奋起来,又“抑制了”其他神经细胞。他还证明,抑制与兴奋两种状态的时间关系可以说明为什么一个反射可以顺利而准确地继另一反射而起。在谢林顿创始这方面的研究以后,大家的注意都集中于反射,认为这是了解神经组织的钥匙,加上巴甫洛夫的工作,就造成了现代心理学机械论的趋势。

    脑是中枢神经系统的最高部分,同视觉与听觉一块发展,这两个器官与远处物体相感应,谢林顿特称之为“超距接受器”。心理功能的位置在脑的一部分即大脑,而且特别是在大脑皮层。施刺激于大脑皮层的有限区域,四肢等部分便发生局部动作。弗里奇(Fritsch)与希齐格(Hitzig)在1870年首先对电刺激的效应进行了研究,后来又有些人绘出大脑皮层各区域图形并研究了各区域的反应。其中特别值得一提的有霍斯利(Horsley)、谢林顿、布朗(Graham Brown)与黑德(Head)等人。

    小脑是脑的另一部分,经人证明与身体的平衡、姿势与运动以及三者所需要的复杂调节有关。小脑接受肌肉与内耳的刺激,而作出反应。

    不随意神经系统控制身体的无意识的机能。首先对不随意神经系统进行透彻研究的是加斯克尔(Gaskell,1886-1889年)和兰利(Langley,1891年及以后),他们证明这一神经系统虽然有一定程度的补助的独立作用,本质上仍然是脑脊髓系统的支脉,并且受它的总的控制。

巴甫洛夫在1910年指出,在研究高级神经作用时,不必象通常那样,引入心理学的概念。较简单机能的确定的无条件反射,可以变为受其他因素约制的较复杂的反射,但观察刺激与反应的方法仍可使用。如果一种现象经常与食物联系在一起,单单这种现象本身就能导致食物所引起的反射动作,例如开饭的铃声可以使人垂涎。这个研究方法没有涉及居间的意识的终极本性问题。但却促成了一个心理学派的诞生:行为主义的心理学,象生理学一样;在自己的研究中,对意识是不加注意的。

心理学

    在十九世纪,韦伯(Weber)等首先把实验方法应用于心理学。由于在心理学中采用实验方法,以后的研究者就创立了一种可以明确列入自然科学之列的心理学。视、味、嗅、触等感觉的灵敏度,可以用机械的方法测量。比较复杂的同类测验,可以估计记忆、注意、联想、推理与其他心理功能;还有一套测验可以用来研究疲乏,对于刺激的反应,手眼间动作的配合。例如芝加哥凯洛尔(Kellor)女士就进行了一些实验来研究情绪对呼吸所产生的影响。结果她发现黑种女人不象白种女人那样容易受到影响。在这种研究中,心理学都使用了自然科学的客观的与分析的方法。

    纯粹生理学家研究肌肉收缩,内分泌,神经冲动的传递及神经冲动与中枢神经系统的联系的物理学与化学,心理学家从精神角度研究这些身体上的表现。例如黑德爵士对于失语症一类病症的研究就远不止具有医学上的意义。1914-1918年大战中,神经病学家由于研究局部创伤在心理上的影响,而得到许多心理学上的新事实。

    海尔巴特、穆勒父子(Mills)与贝恩等联想学派,以为自我并不象以前的正统观点所设想的那样是心理表象的预先存在的源泉,而是相异的观念的联想关系所形成的。巴甫洛夫所倡导的“条件反射”的生理学更促进了这种想法,自然要导致所谓行为主义的心理学。行为主义的心理学是沃森在1914年和以后的年份中创立的。这个学派的基本观念,在1894与1914年就已经由英国心理学家摩尔根(Lloyd Morgan)提出。动物心理学的美国学派就是他创立的。

    这些研究者摆脱了用意识去解释动物的行动的流行观点,而动物的行为和人的行为,象客观地观察物理与化学的事实那样。没有人能从外面探测到他人的意识、感觉、知觉或意志;在研究刺激与反应时必须把这些放在一边。人眼的角膜一被触及,就要眨眼,观察者对于刺激所引起的感觉,实一无所知。

    新生的婴孩不学而能的反应为数甚少,仅仅有呼吸与啼哭等基本动作。只有高声或骤失支持能引起他的畏惧。但只要某种条件几次伴随这些事件发生,小孩不久就学会对这种条件产生畏惧,而不问其间是否有真实的联系。换言之,即条件反射已经建立。这种条件反射一经建立之后,就只有通过打破自动的联想的“非条件化”的缓慢过程才能废止。

    据沃森说,思想是一种第二性的产物,它是通过语言的习惯缓慢地获得的,正象打网球与高尔夫球的技巧是通过肌肉活动得来的一样。小孩喃喃自语,是外来刺激引起的一种反射行动,心灵上的形象是以词为中心而建立起来的,以后小孩才逐渐知道不高声讲话要更好一些。但他以为,刺激总是要引起不完全或不发声的言语。如果我们真的要思想的话,实在是先说而后想。

    这一理论的确有几分真理。凡是注意倾听茶余闲话或政治辩论的人都不能加以否认;从心理学的观点看,这一理论也有不少可以学习之处。可是它的哲学意义却不应给予过高的估价。如果说按照机械学的定义,人可以看做是一架机器的话,那么,在行为主义者眼里,人就仅仅是刺激与反应的关系,因为行为主义,从它的定义与定理来说,只是一门研究刺激与反应之间的关系的学问。就行为主义的成功方面而言,它证明它的假设导致与事实不相违背的结果,但这些假设的最后实在性的证据,不管它的价值如何,是形而上学的,而不是科学的。

    现代心理学,在工业问题上有一个实际的用途。工业活动需要人来做,而人是有情绪、偏见与冲动的,大半很难服从理智或“开明的自我利益”。工业心理学家的职责就在于研究这些因素和更简单的因素,如疲乏之类,这样来调整工序活动,使工作不致引起过分的疲劳与厌倦。

    每个人在活动中都有自己的自然的节奏与一定的周期活动速度;如果要想得到最好的结果,就必须顾及这种个人的特点。工厂里体力劳动的程序,都经过精密的研究,务使工人的动作简单化,或更有节奏,以避免疲劳,而增进其生产的效率,在美国尤其是这样。

    同样,教育心理学也开始用观察和实验的方法对儿童心理进行研究。人们已经发明了测验儿童的心理活动与敏捷程度的方法,还有日益增多的迹象说明,可以想出一些办法来发现特殊才能以决定儿童的前途。

    心理学在医学上也日益重要。过去一直有人想要发现与心理变化相应的脑内的物质变化,但很少成功,就是在疯狂病人的观念和情绪完全错乱的情况下,生理与病理的测验方法也发现不了丝毫异常的状况。随着每一心境或思想的变化,的确有物质变化,这是无可怀疑的事,但在还没有确切了解以前,我们只能从心理学的角度去解释心理与其错乱。现代精神病理学所涉及的范围较其名称为广,因为变态的研究有助于常态的了解。精神病理学的兴起主要应归功于弗洛伊德(Freud)的研究成果所引起的广泛的兴趣。他研究了无意识的行动与其原因。他所用的方法后来形成一种考察心理的方法叫做“心理分析”法。弗洛伊德的研究成果在现代心理学里加强了决定论的观念。他认为自细小的过失一直到最宝贵的信念,一切的一切都是由于强有力的本能的作用所致。这些本能随身体而成长;如果它们的发展受到阻挠或歪曲,它们就可能成为精神不健康的原因。

心理学的另一种应用,就是所谓灵魂的研究,我们还不能断定这种研究是否能产生有科学价值的结果。在“唯灵论”的现象中,有许多是出于自欺或有意的诈骗。但在合格的观察者眼里,即使把一切欺骗成分除去,仍有一些现象不能解释,值得加以科学的研究。要考察这些现象,研究者必须有特殊才能,对歇斯底里和邪术家的法术都要有一些经验。灵魂研究学会的刊物中载有许多精细的研究,但唯灵论的解释是否合理,有资格的人士尚无一致的意见。在获得更多用严格的方法检验过的知识以前,我们最好不下判断。

人是机器吗?

    在最近三百年的生物学史上,活力论与机械论互为消长。笛卡尔的二元哲学认为,肉体与灵魂相反,纯粹是机械的,确实是唯物主义的。十八世纪中期和末期的法国百科全书派更进了一步。他们把自己的哲学建立在牛顿的动力学基础之上,以为人(肉体与灵魂)不过是一架机器。这种见解,不但受到正统派的神学家的批评,而且受到其他作家的科学上更有力的批评。十八世纪末,主要由于比夏的影响,活力论又复指头。以伯纳德为领袖的十九世纪的生理学,加上自然选择的进化论,引起一种向决定论方向发展的反动,在德国的哲学上的唯物主义学派与生物学家(如海克尔等)中,这种倾向尤为显著。

    诺登许尔德(Nordenskiold)与李约瑟对这场争论的最近历史作了扼要的叙述。实验生理学家与心理学家根据力学物理学和化学定律也适用于有生命物质的含蓄假定,不断地扩大研究范围,以为在这种范围内机械论似乎足以充分解释生命现象。但有些生物学家,感觉未知的境界还很宽广,或者对有生命的机体的表面上的目的性深有所感,因此又以为只有把有生命的物体看做有机的整体,才能解释事实。

    在这些研究者之中我们不妨试举几人:冯·于克斯屈尔(VonUexkull),1922年以为有生命的机体的特点,在于它们是时间中的单元,又是空间里的单元;霍尔丹(1913年)以为在外部和内部环境改变的当儿,动物常有守常不变的倾向;杜里舒(Driesch)以为胚胎的早期发展只能以一种非物质的导引力量去解释。他如汤姆生(J.A.Thomson)、罗素(E.S,Russell)与麦克布赖德(WMcBride)等都在生命的复杂现象中,举出了一个或几个无法给予机械解释的事例。

    至于哲学家里格纳诺(E.Rignano)认为有生命的物质的本质就是有目的性——有一定目的,力求达到一个目标。这种目的性控制了身体与心灵的生长与功用,远不是机械与化学的盲目力量所能及的。例如他说:

    有生命的物质从溶解在营养液里的极复杂的化学物质之中,丝毫不差地吸取可以重建其机体、保持其本来面貌的化合物或化学基。正因为是选择,这个过程才有显著的目的性。

    新活力论者的许多论据,建立在现今生物物理学与生物化学知识的空白上面。依赖这种暂时的无知是危险的。这些论据已有一些为新近的研究所驳倒。其他论据,如上面所引的里格纳诺的话,在发表时就已经可以加以驳斥。我们只须指出:有生命的物质除了吸取重建其机体的化合物外,也能吸收毒害它的毒物。

    洛采认为世界上的机械作用是有绝对普遍性的,也完全是附属性的。只有机械论的看法才为实验者提供了可用的工作假设。这只是“一种观点”,但在它的范围以内,它是至高无上的。物理科学从数与量度的角度去看自然,机械论的思想线索则由心灵的机杼织到它的基本结构中去。目的论的方面同科学是格格不入的,也必然是格格不入的,虽然它也可能是实在的精神方面的一部分或整个过程的意义的一部分。

    韩德逊(L.Henderson)提供另外一种解答。他指出环境也象机体一样带有目的论的痕迹。生命,至少是我们所知的生命之所以能够存在,仅仅是由于碳、氢与氧的特殊化学性质以及水的物理性质的缘故。生命也只能出现于我们这个世界上的温度、湿度等情况相宜的窄狭的条件范围内。因此,有机目的论当包含于宇宙目的论之中。

    尽管生物物理学家与生物化学家用物理学和化学的概念解释生命现象,十分成功,愈来愈成功,作为一种哲学看,机械论也还有错误。从笛卡尔以来,机械论者以为物理科学揭示了实在,其实它只是从一个角度来看实在的抽象概念。因此,人们才周期性地认识到机械论不是对于实在的完备解释,这就自然要导致活力论,而认为有一种暂时地或永久地与肉体联系着的精神或灵魂,可以控制或甚至停止物理定律,以达到某种预定的目的。

    活力论者的谬误,似乎在于他们企图把目的的概念应用于生理学上的有限度的科学问题。这些问题,按其性质,只能用物理学的分析方法去解决,至于目的(如果有所谓目的的话)只能在整个机体之中起作用,而且或许只有在用形而上学的方法研究实在时才能把这种目的揭示出来,因为只有这种研究才与存在的全体有关。

我们还必须指出:从1925年开始的物理学的最近的变化,看来很可能削弱了机械决定论的论据。哲学给科学上的决定论找到的最有力的证据,一向是从物理学中得来的,因为人们以为在物理学中,存在着具有数学必然性的体系。但如后章所述,新的波动力学好象说明测不准原理乃是物质的基本单元即电子的基础,因此要同时精密测定电子的位置与速度,是绝不可能的事。于是有人说,哲学上的决定论的科学证据已经被打破了,另外一些人则认为测不准原理不过是我们的测量系统无力处理这类实体的表现而已。

体质人类学

    正如对于化石记录的不断的研究增强了我们对于动植物进化的一般学说的确切性的信念一样,二十世纪早期的古生物学上的发现,也证实了赖尔、达尔文、赫胥黎诸人关于人在自然界的地位的一般结论的真实性。此外,关于猿人及各类人种的起源的许多新证据也出现了。我们渐渐明白猿与人可能早在第三纪的新生代中期就互相分化出来。同时他们的血液相似的新资料则提供了生理证据,说明他们目前有着密切的亲缘联系。

    1901年,安德鲁斯(C.W.Andrews)在埃及法尤姆(Fayum)发现的化石也许可以代表现今哺乳动物的祖先,他还预言早期类型的类人猿也可以在那里发现。这个预言后来在1911年为施洛塞尔(Schlosser)证实。在喜马拉雅山麓,皮耳格林(Pilgrim)寻得猿化石,其结构的特点,说明它们是人科的祖先。1912年,道森(Daw-son)与伍德沃德(Woodward)在英国苏塞克斯郡(Sussex)的辟尔唐(Piltdown)地方发现类人的遗骸,埋藏在新生代第四纪岩石之中,且有粗笨的火石工具。(见书末编者注)

    1856年,在德国尼安德塔(Neanderthal)山谷中第一次发现了尼安德塔人的骸骨。以后在其他地方又有同样的发现,因而大大增进了我们对尼安德塔人的了解。这些化石说明尼安德塔人头大而扁平,眉峰凸出,面孔粗糙,脑虽大但前部却不完全。尼安德塔人所代表的种类的年代当在包括现有一切种族的所谓智人以前,而且更为凶猛。

    尼安德塔人以后,在欧洲有身材高大,头颅椭长的克罗马努(Cro-Magnon)人,实在是智人的一种。这种人的火石工具比较完善,其洞穴壁上的图画,颇有艺术意味。其他同时或继起的人种,和克罗马努人不同,分别命名为索鲁特里安(Solutrian)人,与马格德林尼安(Magdalenian)人等。这以后出现新石器时代的各族人民。他们在游荡中,把埃及和美索不达米亚的伟大文明传播到西欧。

二十世纪初,英法两国的人都普遍地相信相似的文化可以在世界各种族里独立发生,这信念反使人对于有启发性的相似之点熟视无睹。另一方面,有一个重要的德国的学派,为拉策尔(Ratzel)1886年所创立,其后又有施米特(Schmidt,1910年)与格雷布纳(Graebner,1911年)的研究加以支持。这个学派认为相似的艺术文化起源于各民族的混合。里弗斯(W.H.R.Rivers)对太平洋岛屿民族的各种关系、社会组织和语言,进行了足资楷模的研究,也得到相同的见解。里弗斯的早死是人类学上一大损失。他在1911年促请人们注意德国人的研究成果。这一理论后来也为研究他种艺术的人所采用。斯密斯(Elliot Smith)在研究以香料保存尸体的技术时,尤其是这样。事实上,到处都有建立独石碑柱和其他石结构的风俗,它们的方位与太阳和星星既有关系,而且又和埃及的模型相似,可见即使种族不一定同出一源,文化也是同出一源的。

社会人类学

    二十世纪内,如果说体质人类学大体上遵循达尔文与赫胥黎所奠定的路线发展的话,那末社会人类学就开辟了新的途径。这有几个原因:第一,象里弗斯那样的人久居于原始民族中,对于原始民族的心理有了更亲切的认识;第二,哈里森(J.E.Harrison)与康福德(F.M Cornford)等人对希腊宗教进行了研究;第三,弗雷泽、里弗斯、马林诺夫斯基等人类学家搜集了遍及全世界的大量资料。里弗斯的工作所以重要,不仅是因为他搜集了不少关于原始生活的事实,而且因为他引起了一场方法上的革命。他发现以前探险家用来发问的概括性的话语,完全不是原始人所能了解的。例如问某人是否可以或为什么可以娶他的亡妻的妹妹,这是无用的话。你得先问;“你能娶那女人么?”然后再问:“你和她与她和你的关系怎样?”一般性的规则必须由个别的例子缓慢地综合而成。根据他在大洋洲的研究,里弗斯断言有一种敬畏和神秘的模糊感觉,一般叫做“马那”(mana),是巫术与宗教的来源,比泰罗所说的精灵崇拜更为原始。

    经过长期研究野蛮地区至今仍然存在的原始形式的宗教,人们的观点完全改变了。过去,不论是信徒还是怀疑者,都以为宗教是一组教义,如果是他们所信仰的,便叫做神学,如果是其他民族的宗教,则叫做神话。就是在人们把仪式考虑在内的时候,人们也认为仪式只不过是公开表示已经规定和固定下来的信仰的一种形式。而从一个观点来看构成宗教的本质的“内在精神祈祷”却大半受到忽视,或者与教义混为一谈。不但如此,宗教信条,还形成一套完备而不可改异的教义,一劳永逸地照示世人,由一部神圣的经典和一个神圣的教会维护。人们的义务只是接受信条和遵循教规而已。

    但哈里森女士说:

    宗教总是包含两个因素:第一,理论的因素,即人对于不可见者的看法——他的神学或神话。第二,人对于不可见者的行为——他的宗教仪式。这两个因素很少完全分离,它们是以各种不同的比例混合起来的。上一世纪的人主要是从理论角度把宗教看做是教义。例如希腊宗教,在多数有教育的人看来,就是希腊神话。但一加粗略的考察,便知希腊人与罗马人都没有任何信条与教条,没有任何硬性的信仰条目。只有在希腊的祭仪里我们才能找到所谓“忏悔式”,可是并不是表白信仰,而是表白自己所举行的仪式。我们研究原始人的宗教时,很快就看到模糊的信仰虽多,确定的信条却几乎没有。仪式占有优势而且是强制性的。

    我们是由于研究野蛮人才注意到仪式压倒信条和先于信条的现象,但这种现象马上就同现代心理学不谋而合。一般人的信念以为我思故我行;而现代科学的心理学则以为我行(或者不如说我对外界刺激有所反应)故我思。因此发生一串的循环现象:行动与思想又成为新的行动与新的思想的刺激。

    真正“盲目的异教徒”并不向木石叩头,而只忙于施行巫术。他并不向神祈求晴天和阴雨;他跳一次“太阳舞”,或学作蛙鸣,希望大雨来临,因为他已经懂得把大雨和蛙鸣联系起来。在许多图腾信仰中,人认为自己与一种动物有密切的联系,而把它看作是神圣的。有时这种动物被看作“禁物”,而不可接触;有时野蛮人食了它的肉,就觉有勇气与有力量。有节奏的舞蹈,不论是否借助于酒力都可以引人达到狂欢的境界,使意志获得自由,使人觉得自己有一种超越平常限度的力量。野蛮人不知祷告,但有愿望。

    巫术对宗教的关系和对科学的关系如何,仍然是一个争论的问题。巫术企图迫使外界事物服从人的意志。原始形态的宗教想依靠上帝和多神的帮助来影响外界的事物。科学比巫术有更清晰的洞察力,它谦卑地学习自然的法则,通过服从这些法则而取得控制自然的能力,这正是巫术误认为自己已经获得了的能力。无论这三者的实在关系为何,巫术好象终归是宗教与科学的摇篮。

    野蛮人由于希望实现自己的意志,就创立了一种仪式,然后就利用这种仪式与他们的原始的观念形成一种神话。他们不能分别主观与客观;凡是他所经验之事:感觉、思想、梦幻或甚至记忆,他都以为是实在的、客观的,虽然实在的程度或许有差别。

    斯宾塞说野蛮人因为梦见死了的父亲,想加以解释,就创造了一个灵魂世界。可是原始人并没有斯宾塞这种复杂的推理能力。梦境对于他是实在的,也许不象他现在还活着的母亲那样实在,但却不是假的。他并不寻求解释,而把梦境当做实在加以接受,他的父亲在某种意义上还活着。他感觉自身有一种生命力,他虽然摸不到它,它却是实在的,因而他已死的父亲也必定有这种生命力。父亲死后,这种生命力不再寄寓在他的肉体内,但它又在梦中回来:这是一种气息、形象、幻影或鬼魂。这是生命本质与可以分离的幽灵的混合体。

    泰罗指出野蛮人力求把常见之物分类,以达到类的概念,因而他们深信同种之物属于一家,有一个部落守护神保护它们,并有一个名称,以某种神秘的方式,包含它们的共同的本质。在野蛮人看来,数也是超感觉世界的一部分,而且本质上是神秘的,也是宗教的。“我们能接触并看见七个苹果,但七自身是一奇异的东西,由此物移至彼物,赋予物以七的意义,因此,它应是上界的仙人。”

    仪式、巫术与有节奏的舞蹈等神秘经验,就和这种梦、鬼、名、影、数等混乱的超感觉境界揉合在一起。这些因素相互作用,野蛮人或许就凭借这种交织在一起的感觉与行动形成一种神的概念。

    弗雷泽的主要著作《金枝集》是最惊人的社会人类学资料汇编。这部书初版二卷,刊行于1890年,1900年再版,扩大成十二卷。在这部巨著中,弗雷泽描述了原始的风俗、仪式与信仰,其例证取自各种价值不等的来源,如石刻铭文,古代与中世纪的史籍,现代旅行家、传教士、人种学者与人类学家的记载。有些权威学者以为巫术是宗教与科学的共同来源,弗雷泽则认为它们是次第产生的。当巫术企图直接控制自然失败以后,人们就用崇拜与祈祷的方式,祈求神给与这种能力;在人们看到这样做也没有效力并且认识天津不变时,他们就踏入科学之门。

    另一方面,马林诺夫斯基认为原始人把可以凭借经验性观察处理、可以因袭相传的简单活动,同需要祈诸巫术、仪式和神话的、他们所无法直接控制的无法预料的事件,截然地区别开来。马林诺夫斯基说:宗教的起源应当到人对于死亡的反应中去寻找,它的基本内容在于信仰一个伦理的神灵,在于希望复活。科学是从人们在各种生活技术和手艺中获得的逐渐增多的经验中产生出来的。但也有人认为原始人的心灵不能明确辨别自然与超自然的界限。人感觉自己有控制自己的思想的能力,野蛮人把这种能力扩大,以为自己也能控制外物。在他们梦见亡故的父母时,梦境中出现的朦胧的影子就上升成为朦胧的神。这些神想必也能控制万物,比较他自己的能力还大。在酒与舞蹈的刺激下,他感觉自己的能力扩大了,他的灵魂受了这些神的感召。还有受到更大神感的人;他们的君王与祭司,简直就是神了。

    交感巫术企图用仿效自然现象或其效果的方式来复制自然现象,演变下去,就成为原始宗教的许多象征性的仪式。蔓延最广的仪式莫过于每年季节循环的戏剧:播种、生长、收获时节的毁灭、新春时节的万物复苏——这些都用无数的方式加以象征,流行于许多时代与许多地方。人们最初是举行仪式,诵念,符咒,以使雨落、日出、生物繁殖。后来,人们又感觉有某种更深刻而神秘的原因在幕后起作用,而且以为生长与凋谢必是神的力量涨落的影响。

    这些神与把神的仪式特别流行干地中海东面各地,神的名称有沃西里斯(Osiris),塔穆兹(Tammuz),阿多尼斯(Adonis)与阿提斯(Attis)。巴比伦与叙利亚人的塔穆兹变成了希腊人的阿多尼斯。塔穆兹是伊什塔尔(Ishtar)的丈夫,她是司丰产的女神。阿多尼斯是阿斯塔尔特(Astarte)或阿弗罗代特(Aphrodite)的爱入。他们的结合对于大地丰产是必要的,因而有许多仪式和神秘剧在他们的庙中表演,庆祝他们的结合。阿提斯是众神之母西伯耳(Cybele)的儿子,这位女神从前住在弗里季亚(Phrigia)国,于公元204年前被带到罗马。举例来说,从在叙利亚的喇·香拉(RasShamra)地方发掘出来的古物中,就习以看出有这样一种祭仪。巴勒斯坦好象也受到这种影响。可是《创世记》的作者认为:既然上帝在天上放虹,这样的仪式是不需要的:“他还存留的时候,稼穑、寒暑、冬夏、昼夜就永不停息了”。

    这些巫术祭仪的祀神仅节大同而小异。每年都要哀悼神的死去,杀一个人或一个牲畜,以为象征,并于次日或另一季节内欢呼其复活。在有些祭仪里,祭礼在冬至日举行,以庆祝新年、太阳或代表太阳的为处女所生的神的诞生。

    普卢塔克与希罗多德关于埃及的神爱西斯(Isis)与沃西里斯的故事更加复杂,但其根本观念与象征意义则完全相同。在希腊化时代主要的埃及神有爱西斯,安努比斯(Anubisit)(导引灵魂至永生界之神)与塞拉皮斯(Serapis),这是“埃及王托勒密一世有意识创造的,是现代人造成功的唯一的神”。塞拉皮斯就是沃西里斯,加上希腊的色彩,目的在于把希腊人与埃及人联合于共同崇拜之中。埃及人不要他,于是他就成为亚历山大里亚的希腊神;他和他的妻子在地上的化身便是托勒密皇帝和皇后。

      崇奉古波斯米思拉(Mithras)神的祭仪宗教,一方面与地中海边信奉西伯耳神的宗教极其相似,另一方面又与基督教相似;早期基督教神父很可能认为这种相似是妖魔以假乱真的诡计。当时,这个信奉米思拉的宗教是基督教的劲敌,它有隆重的仪式,又有道德的纯洁与不朽的希望。事实上,有一个时期,这两种宗教在争夺罗马世界的斗争中,似乎就旗鼓相当,不分上下。

    基督诞生的前后几个世纪之内,对于古典神话的信仰已经衰微,帮助米思拉神教填补了这种衰微所留下的空隙的是同米思拉神教相似的其他祭仪宗教。这些宗教都企图通过入教与神交的仪式而与神合为一体。这种入教和通神的仪式,显然是由更原始的祭仪而来。弗雷泽爵士详细讨论了无数神交仪式的例子以及这种神交仪式与各地原始人民的图腾主义和崇拜自然的祭仪之间的联系。然后,他写了下面一段:

    我们从这里很容易了解野蛮人为什么喜欢吃他们奉为神灵的人或兽的肉体。因为吃了神的身体,便可得到神的属性与能力。如为谷神,谷便是他的身体;如为酒神,葡萄汁便是他的血;所以信徒吃了面包与饮了酒,便取得神的真实肉体与血液。因此在把酒神〔如第沃力索斯(DionysOs)]的仪式里饮酒不是放纵行为而是严肃的圣礼。

    信仰虽有变迁,古代的仪式依然存在,而且升华为高级宗教的圣礼。以后就出现了罗马哲学家或新教改革者的批判精神。西塞罗说:

    当我们称谷为谷神,称酒为酒神的时候,我们只是使用一种譬喻手法,我们想象到会有什么人愚蠢得竟然相信他所吃的东西是神吗?

    这种批评精神的谬误在于它以为人们的宗教信仰与其仪节只靠理智便可以成立,而不知人们的本能是百万年来信奉巫术和崇拜精灵的祖先的遗传。罗马教会在实践中,从来没有犯过这个错误,虽然在理论方面,它却把自己的哲学——中世纪后半期与十九世纪的——建立在阿奎那的唯理论的基础之上。

    除公元第一世纪的正式的宗教与哲学之外,暗地里还普遍流行着这些更原始的异教仪节与信仰,而且其中还掺和着在这些信仰中和《旧约》所载的希伯来人的某些祭仪中都可以找到的那种牺牲观念。要想了解基督教发展初期一般人的心理情况,不应忽略这种原始的与东方的观念的暗流。

    弗雷泽对于基督教里所混杂的东方因素,有如下的叙述:

    被误认为是神灵附体的失神的疯癫,肢体的残毁重生的理论与流血赎罪,都起源于野蛮时代,自然能够吸引野性本能尚强的民族。……把粗暴的野蛮性和精神希冀奇妙地结合起来的崇奉大母(即地神)的宗教,只是许许多多类似的东方信仰的一种。这些信仰后来在异教盛行的时代,传播于罗马帝国,并把异教的生活理想贯注在欧洲民族心中渐渐摧毁了整个古代文明的大厦。希腊与罗马社会建立在个人服从集体、公民服从政府的概念上;国家的安全是个人行为的最高目的,远在个人安全之上,无论在现世或来世都是这样。……这一切都因为东方宗教的传播发生改变,因为这些宗教倡导灵魂与神交通与永远得救是生活的唯一目的,在这种目的的相形之下,国家的繁荣,甚至国家的存在,就变得无关紧要了……这种见解深入人心历时一千多年。直到中世纪末,罗马的法律、亚里斯多德的哲学与古代文艺复兴起来,欧洲才恢复其固有的生活与行为的理想,对于世界才有了更健全更合人性的见解。文明进展的长期停顿才告终止。东方侵略的潮流终被阻止。

    持相反见解的人,也许可以满有理由指出这节论证欠圆满。如果神秘主义者的基本假设是正确的,则人的灵魂与神的交通实较政府与民族更为重要。不管人们在这两种相反的生活理想之间作怎样的选择,象弗雷泽这样一位对这门知识有很大贡献的专家的意见一定是值得注意与尊重的。

    现代历史研究与人类学研究对基督教的起源与意义问题所产生的影响是一个更深刻而更重要的问题。这个问题至今仍在讨论之中。在这一讨论里,因袭的与先入为主的成见往往这样或那样地影响理性的运用。显然传统的基督教义有许多地方与以前或同时代的宗教的类似信仰相似,而且基督教的仪式也有许多地方与异教的祭仪相当。有人以为这些相似之点,说明基督教也应列入第一世纪祭仪宗教之内。又有人指出,近来的人类学的推论或许言过其实。祭仪宗教与早期更原始的祭礼间的关系现在肯定已更加明了,但是祭仪宗教的存在与性质,早为史学家与神学家所熟知。形式的相似并不一定表示来源与意义是相同的。

我们对于基督教,无论采取正统的见解与否,都必须承认现代人类学一方面帮助我们更好地了解到心理学与基本宗教(对于不可见的神力的直接的领悟)的联系,另一方面也帮助我们更好地了解到原始信仰与比较进步的神学的联系。

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