神之選民——巴斯德（上）

來自專欄天下無雙21 人贊了文章

在 18 世紀時，歐洲已經在文藝復興和工業革命的浪潮中崛起，歷史上第一次全面超過了東方的古老帝國，成為人類文明的引領者。無數理性的星辰在這一時期湧現出來，匯聚成耀眼的星河，將知識的蒼穹妝點的一片璀璨。

這是一個爆發的年代。每時每刻，都有新的想法迸發出來，新的元素被發現，新的定律被提出，新的機械被發明。如果一個合格的理科生穿越到這個年代，他很可能會感到如同身在天堂一樣：可以和那些耳熟能詳的名人們做同事，將自己的大名鐫刻在科學殿堂之上，還有什麼可抱怨的呢？

等等，這麼說似乎太不負責任了。大家一定要記住，如果你穿越到這個年代，一定要注意保護身體，不要生病！

因為這個年代雖然充滿活力和機遇，但在醫療技術方面……真的難以恭維。自打文藝復興那些先賢們偷偷摸摸干起死靈法師的勾當開始，歐洲的醫學基礎知識就開始快速進步，尤其是在解剖學、病理學等方面。在中醫還繼續討論著「心屬火、腎屬水」的時候，歐洲的學者們已經基本搞清楚了人體的內部構造，以及每個器官所起到的作用。

這些知識雖然是更高級醫學的必要基礎，但還不能一下子轉換成包治百病的神技。如果你很不幸的落到當時歐洲大夫的手裡，那等待你的很可能是一系列現在看起來和刑罰差不多的「醫療手段」——放血、灌腸、催吐、泡冷水，或者給你灌下去一瓶重金屬混合鴉片的詭異液體。如果你的身體夠強壯運氣夠好，說不定還能從疾病和大夫的合擊之下硬抗下來，逃出一條生路……

其實也不能全怪這些歐洲大夫。在西方當時的醫學理論中，疾病是由於人體自身活力的失調引起的——要麼是你的身體太熱、要麼是血太旺盛、要麼是有髒東西等等。那調節人體活力的手段，自然就是血多了放血，人熱了降溫，或者把身體里的髒東西洗乾淨——這很科學嘛！

可惜的是，人體的疾病並不是單純由自身的失調導致的。在那個衛生條件還很落後的時代，絕大部分的病痛都是外部的細菌和病毒所引發的。至於現在大家談之色變的健康殺手三高、癌症之類，大部分人還沒活到得這些病的時候，就已經被各種病菌感染和一次又一次的瘟疫幹掉了。

人體的病痛，竟然是由這些微小到無法看見的小東西引起，這確實是一個極其大膽的想法。雖然中醫很久以來就有各種「瘴氣」「毒邪」的說法，印度哲人喬達摩悉達多也說「佛觀一滴水，四萬八千蟲」，但這些畢竟都是設想，並沒有誰真實的看到了瘴氣究竟是什麼、一滴水裡面的蟲都長什麼樣子。既然看不到，那針對性的預防和治療更是難以說起了。

幸運的是，終於有一位棒（ kai ）棒（ gua ）噠（ de ）學霸站了出來，幾乎以一己之力，將整個醫學從原始落後的醫學（物理）直接推上了微生物醫學的正確道路——這就是我們今天的主角，路易·巴斯德！

作為人類歷史上最偉大的學者之一，巴斯德在醫學（包括化學、生理學、微生物學等）方面的地位，是完全不亞於牛逼頓在物理學上的地位的。而且，巴斯德的整個人生，就宛如遊戲中熟讀了攻略還開了掛的主角一樣，從頭到尾都閃耀著高大上偉光正的光輝。

巴斯德出生於 1822 年的法國。他的父親老巴斯德不是什麼名門貴族，而是光榮的拿破崙陛下麾下的一位老兵，退伍後娶了鄉下自己喜歡的女孩，搞起了葡萄酒庄等營生。雖然沒有大富大貴，但也是過得去的小康之家。很快，他們就生了好幾個孩子。其中唯一的一個男孩，取名叫路易。

在那個年代的法國，出身高貴並不見得是什麼幸運的事，倒是更有可能會被送上斷頭台。反而是巴斯德家這種清白的家室更容易培養孩子堅韌、純樸、卓越的性格。作為跟隨皇帝南征北戰的老兵，老巴斯德有自己的一番見識。他沒有讓家族裡唯一的男繼承人接管葡萄園，而是將他送進了學校，讓他享受到合格的教育，希望將來有一天兒子能成為一個更加體面、更加優秀的人。

不得不再次強調一下，每一個大科學家從小開始就都是學霸。小巴斯德在鄉下橫掃了一切學校獎項，以至於本來沒打算將他培養成學者的老巴斯德都開始猶豫——是不是應該咬咬牙，掏出一大筆錢，把這個看起來超有天賦的孩子送去巴黎，讓他享受當時世界上最好的教育呢？

雖然老巴斯德還有所猶豫，但是年輕的巴斯德已經逐漸樹立起了自己的志向，形成了自己的規劃。就像那些真正天賦超凡脫俗的人一樣，他不需要別人的指導和引領，而是自己就很清楚自己該做什麼、要做什麼、要達到什麼樣的目標。他非常明了自己的弱點所在，並且有著嚴格精密的計劃來彌補它們。一個天賦拔群、性格堅韌、行動力出眾的孩子，前途是不可限量的。

1843 年，巴斯德 20 歲的時候，他高分考進了巴黎高等師範專科學校，成了一名光榮的……大專生……

巴黎高師——或者叫巴黎師專——和國內現在這些名字越叫越響亮的大學相比，聽起來簡直 low 爆了，以至於常常被人拿來和沃頓商學院、伯克利分校等並列，號稱野雞三雄（偽），釣起魚來好用得很。但事實上，巴黎高師是整個法蘭西教育的最精華所在，是法國學界最閃亮的明珠，沒有之一。這所學校也是現在全世界最難入學的學校，每年只招收二三百名學生，留給外國學生的名額更是少到可憐。

在巴斯德的年代，雖然巴黎高師的校友名錄上還沒出現那一串串的諾貝爾獎菲爾茨獎得主，但也已經集合了當時法國最出色的人物，像拉普拉斯、蒙日等人都是這裡的授課講師。來到這樣一個天才匯聚的環境中，巴斯德感到，自己原來所設定的，成為一名學者、一名受人尊敬的老師的目標似乎有些低了。這個世界上還有如此多的未知，有如此多的問題需要解決，我為什麼不能成為一名科學殿堂的建造者，甚至是設計師呢？

巴斯德希望能成為一名化學家。順利畢業後，他推掉了中學教師的任命，努力在學校的化學實驗室中謀求到一個短期的助手職位。他的導師建議他研究結晶學，這在當時是一個橫跨了物理、化學、礦物等諸多學科的時髦研究方向。在巴黎最為混亂的那幾年裡，巴斯德沒有和其他年輕人一樣走上街壘和政府軍激情對射，而是埋頭在實驗室中，仔細觀察著那些形狀各異而又蘊含著某種規律的晶體。

說起結晶學，其實也很好理解。如果你是一名合格的吃貨，那一定見過無數次的冰糖——現在閉上眼睛回想一下，最常見的、各大超市八塊五一包的單晶冰糖長什麼樣子？

沒錯，冰糖就是一種典型的結晶。正常的單晶冰糖，都是稍扁的六稜柱樣子，無一例外。雖然這些冰糖晶體看似平平無奇，但我們不妨用科學研究的思路來科一下：為什麼冰糖的晶體都是這種規則的樣子，而不是像普通的泥巴土塊那樣，形狀完全沒有規律呢？

機智的小明可能會回答：因為冰糖是純的嘛！冰糖裡面都是糖，不像泥巴一樣混合了各種雜質，所以才這麼透明又規則。

很好，小明同學這個回答是對的，加五分，請坐。那我們再進一步：為什麼冰糖會形成這種扁六稜柱的形狀，而不是圓的、方的、三角的呢？

這就逐漸涉及到問題的本質了。我們都知道，物質是由極微小的分子、原子組成的。假如我們把分子原子想像成不同形狀的積木，那在理想情況下，大量同一形狀的積木（同類分子，比如蔗糖分子）按規律緊密堆積起來，所形成的宏觀形狀必然也是有限的幾種——就好像你用正方形的俄羅斯方塊無論如何都拼不成三角形、圓形一樣。

這就是晶體學最初、也是最重要的研究意義：通過晶體的宏觀性質來探索物質的微觀結構。在巴斯德之前，科學家們主要是通過外形、光學等方法，針對石英、寶石等礦物晶體進行研究，初步發現了不同礦物晶體的神奇光學特性——比如偏振。簡單來說，偏振是一種有趣的光學現象，寶石那種流光溢彩的多色性，就是光線的偏振而引起的。而化學家巴斯德的加入，給這個學科帶來了一股嶄新的活力。

巴斯德的切入點是他看到的一篇論文：化學家們發現了兩種酒石酸——這玩意就是葡萄酒裡面酸溜溜味道的來源，常常會凝結在葡萄酒桶底部，變成鹽粒狀的結晶。看起來貌似很普通，但化學家們收集了各種葡萄酒桶里的樣本後卻發現，本來應該一樣的酒石酸，竟然有兩種！這兩種酒石酸其他的特性似乎都一模一樣，但一種的溶液會使光線發生偏振，另一種卻不能。化學家們很撓頭，這究竟算是一種化學物質，還是兩種呢？

看到這裡，巴斯德想起來一個很類似的例子。礦物學家們曾經發現，石英晶體其實有兩種，這兩種石英晶體其他的特性完全一致，但形狀卻是鏡面對稱的——就像你的左右雙手一樣。正是這個細微的差別，使得這兩種石英晶體所引發的光偏振也完全不同，一種向左偏，一種向右偏。

巴斯德敏銳的感覺到，發生在酒石酸上的現象，很可能和發生在礦物晶體上的現象本質是共通的。他二話不說，就掏出了自己的寶貝——顯微鏡，開始研究這兩種酒石酸結晶後的區別。

果不其然，在仔細觀察了那些細小的酒石酸晶體後，巴斯德真的發現了極細微的不同。能產生偏振的酒石酸形成的結晶，形狀全是一致的。而不能產生偏振的酒石酸形成的結晶，居然是兩種——一種和前者一致，一種和前者恰好對稱，和石英晶體的現象一模一樣！

那，應該怎麼樣去驗證這兩種不同的酒石酸結晶就是導致不同偏振現象的原因呢？這些結晶都很細小，不像水晶或者冰糖那樣大塊，而是更像咱們現在常見的白砂糖一樣，沒法直接拿結晶體來做偏振實驗。

考慮了幾秒鐘以後，巴斯德做了一件很牛逼的事。

他坐在自己的寶貝顯微鏡前面，拿起小鑷子，在顯微鏡下一顆顆的辨認這些結晶，並且把它們分成兩堆。一直到分揀出兩堆足夠數量的不同晶體後，他再把這兩種結晶分別配製成溶液，放到了偏光計下。

果然，這兩種不同結晶配製的溶液，一種使光線偏向左邊，一種偏向右邊！

這就是化學史上赫赫有名的酒石酸分離實驗，人類所做過最贊的化學實驗之一。這個實驗的意義非常重要，代表人類對化學的理解從此脫離了二次元的分子式，進入了三次元空間化學的領域。人類第一次想明白，相同的分子式也可以產生不同的空間構造，而這種不同的空間構造竟然可以在分子層面對光產生影響，使光線發生偏振。同時，人們也意識到，分子的形狀，是化學和生物學中一個極其重要的關鍵。就像鑰匙和鎖一樣，很多化學和生物學的反應機理，其實就隱藏在這些特定的形狀之中。在這個瞬間，幾何學、物理學、化學、生物學如此和諧的結合在一起，完美無瑕，燦燦生光。

即使撇開這些意義不談，這個實驗本身也極為美妙。簡潔優美的思路，徒手分晶體的意志，以及天選之人的好運氣——在後來許多年的研究中，人們才逐漸發現，能結晶出兩種對稱晶體的酒石酸其實非常少見，而結晶的條件要求更是苛刻。巴斯德竟然能一次成功，簡直可以說是神（ kai ）跡（gua ）了。

1848 年，巴斯德第一次正式發論文，這篇《論結晶形狀、化學構成和旋光方向之間可能存在的關係》從此載入科學史冊。如果這時候已經有了諾獎，那巴斯德很可能就會創下第一篇論文拿諾獎的記錄了。

不過，不管在哪個年代，一個剛畢業的年輕學者都很難謀求到稱心如意的研究職位。從巴黎高師畢業的巴斯德經過各種努力，終於不用去做中小學老師了，而是在拉特拉斯堡的學院中找到了一個化學老師的空缺，正式開始了他的學（ kai ）術（ gua ）生涯。

一個人成長需要什麼？充足的資源、家庭的支持、再加上幾分好運氣，就足以讓人走上人生巔峰了。酒石酸實驗已經充分證明了巴斯德那逆天的運氣屬性，那前兩項從哪裡來呢？

來到拉特拉斯堡以後，巴斯德寫了兩封信。一封信寫給的是法國的大工業家開斯特納，請求這位工業家能夠為他的研究提供必要的材料資助，開斯特納很快就同意了。另一封信則是寫給拉特拉斯堡學院的院長洛朗，請求院長把女兒瑪麗·洛朗嫁給他。

需要注意的是，巴斯德此前從沒有見過這位姑娘。就像他那些不可思議的實驗直覺一樣，他就是覺得，這位只聽過名字的姑娘，將成為自己科研人生中最好的伴侶，最好的後盾。他在這封信中直白的寫到，自己無意於繼承家庭的財產，可以說是一無所有。他唯一擁有的，只是「健康的身體、善良的心靈、以及要為了科學研究而獻身的決心」。

那，先生，您願意把女兒嫁給我嗎？

四個月以後，巴斯德和瑪麗成婚了。就像巴斯德所堅信的那樣，瑪麗——這個名字總是讓人想起瑪麗居里——表現出了一名科學家妻子的最完美境界，獨自承擔起了一切家庭瑣事，甘願將自己的地位放在實驗室之下。同時，她還是巴斯德的最佳助手、秘書、甚至是合作者，和他白頭偕老。可以說，巴斯德後來在科研領域巨大而持久的成功，和瑪麗的理解支持是密不可分的。只這一條，就足以羨煞後世的科研狗們了吧……

此後，巴斯德在晶體化學方面的研究突飛猛進，為這個年輕學者贏得了很高的聲譽。法國政府和學術界注意到了這位聲名鵲起的學者，並給了他一項新的任命：法國科學院下屬里爾理學院的院長，一名真正的教授。

於是，巴斯德告別了自己越來越理論化的晶體化學研究，來到了里爾，這個生機勃勃的工業城市。很快，他就發現在這個城市裡，有更多更有意義、更有實際價值的東西在等著他。巴斯德一直堅信，科學最大的價值就在於可以應用。剛一來到里爾，他就鼓勵學生們走出校園，多去附近大大小小的工廠走動，去用實際的應用需求來喚起自己的科研熱情。

至於他自己，更是以身作則地投入一線的研究。里爾地區的支柱工業之一就是釀造業，當地人釀酒、釀醋、製作酒精。很快，當地一位工廠主就來找他，向他傾訴說自己工廠的發酵槽中氣味很差，製作出的酒精也很糟，常常夾雜著可疑的酸味。工廠主懇請巴斯德能幫助自己，搞清楚問題到底出在哪裡。

發酵，可以說是人類最早認識到、並有意控制利用的奇妙化學過程。通過發酵，人類可以將干硬的死麵餅變成神奇鬆軟的麵包，還可以將水果和穀物變成香醇的美酒、醋和醬油。如果沒有這些發酵的產物，人類的食譜恐怕就剩不下多少東西了。

但的是，幾千年來，人們對發酵究竟是怎麼回事並不清楚。廚師和釀酒師們只是遵從著古老的教條，把一些神奇的粉末加到麵糰或者果汁裡面，期盼著發酵過程的順利進行。在宋朝，「酒藥」甚至成了政府用來控制民間私釀的有力手段，只有得到朝廷許可的酒商才能領到這些神奇的種子，順利將糧食釀成美酒。

到了十七世紀的時候，化學之父拉瓦錫也研究了發酵，並認為發酵是一種純粹的化學過程——糖分通過某種化學反應變成了酒精，僅此而已。後來也有人繼續了這方面的研究，但進展並不大。

巴斯德沿用了他在研究酒石酸上的成功模式。他用顯微鏡仔細觀察那些啤酒汁和甜菜汁，並發現了其中那些頻繁出現的小球。今天，任何一個小學生都知道這就是發酵反應的始作俑者：酵母菌，但是在巴斯德的年代，這些不會動的小球更多的是被認為是某種無機質、某種礦物沉澱，研究者們並沒把它們當做生命，更沒有意識到這才是進行發酵的工廠。

不過巴斯德沒有放過它們。他對比了許多樣本，並試著用清澈的、無雜質的啤酒原液來培養它們，結果發現正是這些一直被忽略的小東西在主導著整個發酵過程。更進一步的，他還分辨出了桿狀的乳酸酵母和球狀的酒精酵母，證明了工廠發酵失敗是因為發酵過程中受到乳酸酵母的污染。他指導工廠採用高溫法消滅乳酸酵母，使用純凈的酒精酵母來發酵，出色地解決了工廠遇到的問題。

而且，巴斯德並沒有就此止步。他繼續對引發發酵的各種小東西進行研究，並最終確信，這些微小的東西並不是單純的雜質或者有機分子，而是各種各樣微小的生命——有些是不會動的，有些是會動的；有些是討厭氧氣的，有些必須依靠氧氣才能生存。在合適的環境中，這些小生命會分裂繁殖，這種繁殖正是令複雜的有機物質腐爛，重新分解為水、空氣、無機物質的循環再利用過程。億萬年來，地球並沒有被死去的動植物所蓋滿，就是得益於這些小生命的努力。

得益於巴斯德和同時代其他科學家們的發現，微生物這一概念正式被建立起來，針對微生物的觀察、培養、研究等工作也逐步成型。微生物學是科技樹上的一個關鍵節點，是後續高級化學、醫學、生物學、生命科學等理論研究的前置條件，更是一系列工業和應用技術的基礎。而且，微生物的發現使得人類對生命的認識更加開闊，對這個世界的了解也更加深入。很快，一場激烈的科學論戰就將因此而展開，而巴斯德，也將成為這場論戰中最耀眼的主角。

1857 年，巴斯德因為在學術領域上的貢獻成為法蘭西科學院成員，並被政府任命為巴黎高師的行政長官，地位僅次於校長之下。他順利回到母校，從一名研究學者變成管理人員。這一年，他剛剛只有 35 歲。如果他想，他可以就此走上行政之路，未來出任帝國的教育部長，前程無比光明。

幸好，他的這份工作沒有做太久。巴斯德的性格非常嚴謹，某種意義上來說更像是個德國人，而不像自由浪漫的法國人。上任伊始的巴斯德很看不慣當時巴黎高師里學生的散漫，發布了一系列嚴格的教育標準：不穿校服，警告！抱怨伙食不好，警告！敢於在校園裡抽煙，開除！不遵守作息時間，開除！

已經浪慣了的學生們哪受得了這個。隨著這些制度的推行，巴斯德和學生們之間的矛盾衝突越來越激烈。這種衝突在巴斯德開除幾名在報紙上發表批評政論的學生時達到了最高峰——巴黎高師的學生集體罷課逃亡，而盛怒之下的教育部長威脅，要將巴黎高師徹底關閉。

這場激烈的衝突最終因皇帝拿破崙三世的參與而告一段落。在多方斡旋下，巴黎高師得以保留，學生們返回學校，巴斯德辭去了行政長官的職位，被皇帝任命為索邦大學教授，同時為他專門成立了一間實驗室。在皇帝的慷慨支持下，巴斯德拿到了一筆不錯的經費用於他自己實驗室的建設。法國少了一個普通的教育官員，而科學王國迎來了自己的主角。

得到自己的實驗室後，巴斯德終於可以遠離自己並不喜歡的行政工作，專註在研究之中了。他本來想繼續從事自己在發酵方面的研究，但很快，他就捲入了當時科學界的一場大戰之中。這場戰爭不僅在當時打的如火如荼，其餘波甚至都延續到了今天，都還沒有平息——

「生命是怎樣產生的？或者更精確的說，生命究竟能不能自然發生？能不能在沒有生命的物質中誕生出來？」

不得不說，生命的自然發生論，不管在東方還是西方都很有市場。中國人一直相信「腐草化螢」，認為螢火蟲是腐草中生出來的。歐洲人則認為爛泥塘天生會變出青蛙、麥子自然能變成老鼠。通過嚴格的實驗，這些說法是容易證偽的。但隨著更細小的生命——微生物的發現，生命的自然發生論又重新佔據了優勢。的確，這些小到肉眼都看不到的微生物，到底是從哪裡來的呢？蓋在鍋子里的肉湯，幾天後就會變壞，被這些微生物們佔據，這是不是說明只要有合適的環境、有大量富集的有機物質，這些小東西就會自然產生出來？

從當時的科學研究進度來看，這個想法也並不是全然錯誤的。當時人們已經認識到了有機物和無機物的區別，知道有機物質有著更複雜、更龐大的化學結構。而有機分子和微生物的邊界在哪裡？是不是幾個有機分子搭接在一起，就構成了微生物呢？是不是在肉湯這種富含有機分子的溶液里，這種現象很容易出現呢？

很多科普著作中都輕描淡寫的描述說，巴斯德發明了曲頸瓶，證明了瓶子里的肉湯在不接觸空氣時就不會腐壞，於是大家都心悅誠服，認可了微生物才是引起有機質腐敗的原因。

但事實上，這個表述並不準確，真實的過程遠比這幾句簡單的描述要驚心動魄的多。支持自然發生論的並不是什麼愚昧的民眾，而是和巴斯德一樣專業而睿智的各國科學家。他們一樣認真地做了很多實驗，發了很多論文來論證自然發生論的科學性。其中的領軍人所做的最得意實驗，是將一個燒瓶裝滿水煮沸，待其冷卻後向其中加入氧氣和高溫處理過的乾草。一段時間後，可以觀察到燒瓶中出現大量微生物……這個要怎樣解釋呢？

巴斯德慨然接下了這個挑戰。數年來在發酵問題上的研究積累，讓他確信微生物不可能是無中生有地誕生出來的。他已經想出了一系列絕妙的實驗，做好了萬全的準備，足以堵死一切可能的詭辯。現在，只剩下一個問題了——

你們，誰先上？

PS. 部分圖片來自於網路，侵刪，謝謝！

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