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2020-06-13

【王道还科普专栏】灵魂的神祕蝴蝶

【王道还科普专栏】灵魂的神祕蝴蝶

王道还科普专栏〈灵魂的神祕蝴蝶〉全文朗读

王道还科普专栏〈灵魂的神祕蝴蝶〉全文朗读

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我还记得几篇大一英文课本里的选文,印象尤其深刻的,是塞伯回忆大学生活的名篇。塞伯(James Thurber, 1894-1961)是美国作家、插画家,在大学不主修科学,可是必须选修一门生物课才能毕业。他选了植物学,显然失算,因为植物学有实验单元,其中之一是以显微镜观察花瓣的细胞,而塞伯用显微镜看不到任何东西,不是一片漆黑,就是一团乳状糊。老师用尽一切校準伎俩都无济于事。有一次,塞伯居然看见了有模有样的东西,立即动手将它们画下来,好交作业。老师却气急败坏地告诉他,他看见的是自己的眼睛。原来显微镜底座附近有一面小镜子,将光反射到视野里,生物组织切片的细节才看得清楚。塞伯到底怎幺搞的,我至今仍想不透。

 

不过我对塞伯的叙事细节记忆犹新,并不是因为那个谜团;他教我想起高中生物课本里提到的德国动物学者魏斯曼(August Weismann, 1834-1914)。魏斯曼在1880年代发表「生殖质」理论,主张生物胚胎中的生殖组织与身体组织已经分化,因此在生物一生,改变身体的力量不会波及生殖组织。换言之,父母遗传给子女的特质,在父母出生前就注定了,不因他们的后天遭遇而改变。魏斯曼做了一个着名的实验:从小就切除尾巴的小鼠,生的子女仍有正常尾巴;连续五代,以人工切除尾巴的小鼠,子女一直有正常尾巴。这个实验结果成为否定拉马克机制──用进废退──的重要证据。有趣吧?

但是课本的叙事并不止于铺陈科学事实,而是继续告诉我们,魏斯曼本来是依赖显微镜做研究的学者,30岁因为视网膜过度敏感,被迫改变研究方向。1886年他妻子过世,眼疾加剧,更依赖学生的观察,连阅读都要请人代劳,包括科学论文与消闲作品。他苦思观察资料的意义,「生殖质」理论才逐渐形成。后来我发现他40岁那年对友人说过这幺一句话:「许多人以『事实不足』为藉口,不去构思理论。可是,没有理论的话,怎幺知道寻找哪些事实?」眼疾使他专注于理论,才能在数据(data)丛林中找到出路。

 

因此我读到塞伯的故事,不免期盼他也能绝处逢生,没想到植物学那门课他因而当掉两次,拿不到毕业证书。至于塞伯也有眼疾──小时候玩「威廉泰尔」游戏,被哥哥射中一只眼睛──是我毕业以后才知道的。

其实我对观察(或事实、数据)与理论的关係,一开始不甚了了。塞伯让我想起魏斯曼,只因为情境太相似了。而我们从小的科学教育,一向强调观察,在日常生活中,「数字会说话」是强有力的套语,政客批判对手、我们参加辩论比赛,都用得上。很少人敢反呛:数字不说话,说话的是人!只有台电拿出的数字例外,总有人指控台电说谎。

岂止数字不会说话,众目睽睽的耀眼事实,同样理未易明。前些日子热闹了一阵子的日全食便是好例子。全世界不同的社会对于日月食都有不同的想像,无非怪力乱神,亚里斯多德却能在2300年前根据月食推论大地是球体。他的证据古代智者都见过:月食食影的边缘总是圆弧形。他的推理透露他对月食成因的理解与现代科学家无异──大地的影子投射在月面上。亚里斯多德还进一步推论:地球必然很小。因为在地面上的不同地点仰望星空,会看见不同的星象。那是地球很小、地面曲度很大的结果。

 

不只天象,我们对自己的想像甚至影响了我们观察自己的方式。话说西元二世纪,也就是华佗、张仲景的时代,西方的人体解剖学研究出现了重大突破,希腊医师盖伦(Galen, 129-199)以动物实验证明:全身的神经都发源于脑子。可是西方的神经科学并没有因此突飞猛晋,因为自盖伦以降,学者解剖人脑,关心的都是脑子中间的小空洞──脑室,认为那是灵魂的居所。灵魂难以捉摸,以解剖刀揭露脑室供人凭弔,聊胜于无。18世纪末,临床观察与解剖学结合之后,我们熟悉的大脑「话语」才诞生。

达文西画的「脑室」图。左边为示意简图,右边是解剖图。它们的对照令人深思。(图片

19世纪中,医师已有坚强的证据,显示大脑皮层前额叶是人格中枢。1860年代,法国医师发现大脑左侧前额叶的语言区;1870年代,德国医师发现位于左侧耳孔正上方的颞叶有另一个语言区。那两个语言区要是受伤,产生的失语症症状迥然不同。整个19世纪,学者以简陋的工具在大脑皮层上找到了一个又一个功能区,分别控制身体的肌肉与感官。可是到了19世纪末20世纪初,关于脑子构造的细节学者仍有重大歧见。

原来脑子是由緻密的细胞构成的,一般的染色法使密密麻麻的细胞全都现形,反而令人看不清细胞与细胞的关係。关于脑子的构造,当时流行两种理论,一是脑子里的细胞彼此联通,不再有个性;另一种主张神经系统与其他系统一样,以细胞为单位,只是细胞之间的互动机制不同。而学界在18世纪末就发现神经冲动是以电流传导的,因此「联通说」是主流。

 

最后义大利病理医师高尔基(Golgi, 1843-1926)意外发明了新的染色法,使神经组织中只有一小部分细胞染上色,终于让人见识到其中的细緻结构。西班牙医师卡霍尔(Cajal, 1852-1934)再接再厉,改良了高尔基染色法,使染上色的细胞纤毫毕现。他们一齐获得1906年诺贝尔生医奖。有趣的是,高尔基在诺贝尔奖演说中继续支持「联通说」,而卡霍尔以同一染色法获得的证据鼓吹神经元学说──神经元是神经系统的构造、功能单位。(案,神经系统中有两种细胞,除了神经元,还有神经胶,它们的功能是辅助、支援神经元。)

卡霍尔手绘的神经元图(图片:Wellcome Images)卡霍尔手绘,鸽子小脑的神经元(图片:Wikimedia Commons)

1930年代,电子显微镜问世,证实了神经元学说。可最近几年,卡霍尔手绘的神经元图片选辑再度问世,英语世界就有三本新书。那些百年前的观察、描绘,对新世纪的好奇者还有什幺价值或意义吗?以卡霍尔的话来说,他的研究

百年前第一流的科学家必须利用想像鼓舞他揭露的解剖学事实,以解说灵魂、心灵生活。今日的科学家呢?

 

王道还(王道还提供)

作者小传─王道还

台北市出生,从小喜欢阅读,但是从未想过写作,因为小学五年级投稿国语日报两次皆遭退稿。大学三年级起意外接到翻译稿约,以后写作亦以翻译为起点(意思是抄袭)。在思想上,对于「思考」产生全新的认识,是在高二暑假读了《西洋哲学史话》(台北:协志工业出版)、《相对论入门》(香港:今日世界出版社)两本书。从高一起就对演化生物学发生兴趣,后来以生物人类学为专业可能并非偶然,可是对科学史、科学哲学的兴趣从未间断。