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1609年培根出版了一本寓言集《论古人的智慧》,献给自己的表弟罗伯特·塞西尔(当朝的权臣英格兰财政大臣兼剑桥大学校长索尔兹伯里伯爵),也献给他的母校剑桥大学。伊丽莎白女王统治时,培根的姨父威廉·塞西尔担心他会对自己的儿子罗伯特·塞西尔的地位构成威胁,一直阻挠他获得任用和升迁。1603年詹姆士一世继位后,培根的仕途有了轉机。1605年他将《论学术的进展》一书献给詹姆士一世,在献词中他竭尽了阿谀奉承之能事。书中论述了建立科学的图景和构想,提出一条从征服自然到统治人类的知识路径。他强调,历史表明每一次帝国的强盛必然伴随着学术的繁荣,二者之间是相互依托、彼此支持的,英格兰的强盛也必须以学术的进步为条件,发展新知识是与哥伦布寻找新大陆同样伟大的业绩。以学者自诩的詹姆士一世对这本书的兴趣不大,不过培根开始飞黄腾达,官运亨通。1607年培根被委任为副检察长,这是他渴望多年的职位。诡谲、谎言和谄媚,是相貌平平的培根攀附权贵,升到高位的手段。他将《论古人的智慧》一书献给罗伯特·塞西尔,向他的“天才和功劳”致敬,表白对他的“爱戴、尊敬和忠心”。他还担心“这本书是不是配得上”他,谦卑地表示“作者在书中的才智,一钱不值”。
《论古人的智慧》在培根的诸多著作中一直默默无闻,甚至很少引起研究者的注意。思考人生、颂扬美德、充满格言警句的《培根论说文集》自出版之日起即畅销不衰。哲学著作《论学术的进展》和《新工具》,科学乌托邦幻想小说《新大西岛》,在学者眼中都是为科学奠基的经典。《论古人的智慧》讲述了三十一则古老的寓言故事。寓言或童话是写给成年人读的,故事背后总隐含着某些与文化传统相联系的意义,有了人生阅历之后,更能体会其中的意味。该书的新颖之处不在于培根转述的寓言故事,而是他像一名小学教员那样,不厌其烦地阐明其中的寓意。培根用自己的学说重新解释了这些寓言,揭示那些被隐藏起来的古人的智慧。他把自己的观点与前希腊时代联系起来,为之杜撰古老的权威和尊贵的出身,从而为它们赢得支持和荣誉。培根写作《论古人的智慧》的目的就是要欺骗读者,“让他们相信,早在希腊人之前,某种自然科学已在古代的贤人那里繁荣起来,这种科学比他们的更有效,却被人们深深遗忘了”。借助于编造与古代的联系,他企图让自己的思想变得神圣、可信和易于接受。《论古人的智慧》毫无理由地被人们忽视了,但是谎言最真实地揭示了他的意图。
以斯芬克斯的故事来说吧。在古希腊神话里,斯芬克斯是一个狮身女妖,她有着少女的面孔和声音,狮子的身躯,背上还长着一对翅膀。她蹲在忒拜城外的悬崖上,拦住过往的路人,用缪斯给她的谜语问他们:“什么动物生下来四只脚,接着变成两只脚,后来变成三只脚,最后又成了四只脚?”猜不中谜底的人会被她撕碎吃掉。为了消除灾难,忒拜的国王宣布谁能够猜出谜语,就让他接任王位。俄狄浦斯揭示了谜底,回答说这个动物是人。他杀死了斯芬克斯(一说是跳崖自杀),当上了忒拜的国王。培根解释说,斯芬克斯寓意的是科学。她的少女的面孔和声音象征着科学的美丽动人,翅膀表明科学知识会像飞一般迅速传播,爪子暗示科学论证能牢牢地抓住人的思想。只有对科学感到不可思议的傻瓜才会把她称作怪物。斯芬克斯的难题有两种:关于自然的和关于人性的。答对前者可以征服自然王国,答对后者能够统治人类王国。俄狄浦斯解开了关于人生的谜语,所以他当上了忒拜的国王。能洞察人性的人是天生的统治者,因此之故,奥古斯都用斯芬克斯的图像作印章。故事的意义很明确:科学的根本目标就是权力。培根还讨论了故事的几个细节。谜语是由缪斯传授给斯芬克斯,当它们还在缪斯手中,可以允许人自由的沉思,并享受思考的乐趣。一旦传到斯芬克斯那里,就从沉思到了实践的领域,必须尽快付诸行动。如果得不到解答,将会带来痛苦和灾难。借助对这个细节的讨论,培根把实践提升到比沉思更为重要的位置。这一点在古希腊罗马文化或者任何其它强调沉思比劳动更为重要的文化中都是难以想象的。科学即实验哲学,它建立在观察和实验之上,最终要应用于实际生活。培根还指出斯芬克斯死后,尸体由驴子驮着四处游行。这表明知识一旦被发现和公开,就不再那么深奥复杂,即使像驴子那么蠢的普通人也能够理解。考虑到斯芬克斯的翅膀和驮着她的尸体的驴子这两种不同的意象,培根对科学传播抱着一种矛盾的心态,他希望科学能够迅速传播,却对民众掌握知识感到不安。
1843年,卡莱尔在《过去与未来》一书中重新运用了关于斯芬克斯的古老神话。该书批评当时英国的社会问题:失业工人的贫穷和苦难、贵族的游手好闲、拜金主义的盛行、功利主义和自由放任主义的冷漠,指出如果不解决这些问题,大英帝国必将走向衰落。书中斯芬克斯是自然的化身。“自然就像斯芬克斯那样,充满了女性的神圣之爱与温柔。她有着女神的面孔及胸膛,下半身却是雌狮的爪子和躯体。……解开她的谜语,你就会一切顺心如意;如果猜不出来,或者对此置之不理,她将会用爪牙来教训你。正如一只沉默的雌狮,自然对你的哀求不闻不问,反而还会将你生吞活剥。……事情本应如此,而且必须如此”。斯芬克斯象征着自然的残酷与公正,违背自然的规则必将受到惩罚,了解自然的真理则能获得自由。英国的社会问题就是斯芬克斯的谜语,“英国人民或者解答它们,或者放弃进而彻底衰落——然而谁会希望是后一种结果呢?!”卡莱尔认为问题只能在行动中解决,他向英国人民大声疾呼:工作!生产!尽责!从对斯芬克斯寓言的不同解读中可以看出近代英国思想所发生的某种变化。随着工业革命的发展、工商业中产阶级的兴起和新教道德观的盛行,劳动变得崇高而神圣,沉思则需要为自己辩解。卡莱尔宣称人不需要去“认识你自己”,而应该去了解他的工作,并认真地投入到工作中。“在这个时候,他才真正地成为一个‘人’”。他认为科学解答了斯芬克斯的谜语:征服和限制自然。它是一种真正的工作,也许是最重要的一种。科学“是从额头流下的汗水里得来的,直到人们称它为神圣的‘血汗的痛苦’”!只有努力工作,才能彻底清除英国的社会弊端,让一个仁慈宽厚的天堂拱起在“制作精巧的机械设备和高耸的烟囱尖之上”。卡莱尔在科学技术、工业生产和工作崇拜的基础上建立起他对未来的愿景。 卡莱尔影响了维多利亚中期一批重要的科学人,如托马斯·赫胥黎和约翰·廷德尔等,卡莱尔对他们的社会倾向和文化想象的形成是至关重要的。1868年,赫胥黎在南伦敦工人学院发表《在哪里能找到一种自由教育》的演讲,提出科学教育是自由教育中最重要的一部分。他将斯芬克斯的神话加以变形,将其隐寓解读为人与自然之间的棋赛。不论男女老少,人生都是和自然的一场棋赛。“棋盘是世界,棋子是宇宙现象,比赛规则是自然规律。对手向我们隐藏自己。我们知道他一直玩得公平、公正和耐心。但是在我们付出代价之后,才知道他从不忽略失误,也绝不原谅无知。他对玩得好的人慷慨大方,给予最高奖励,让他们欣喜万分。玩得差的人将被缓慢而无情地将死”。赫胥黎认为自由教育是学习这场比赛的游戏规则,接受在自然规律方面的思想训练。因此自由教育的核心是科学教育,“它不仅使人避免违反自然规律带来的巨大不幸,而且训练他去欣赏和抓住自然给予的那些奖赏”。从小接受科学教育的人,他的思想是一台清晰冷静的“逻辑机器”,他的身体像一台万能的“蒸汽机”,他会像一架“机械装置”那样轻松愉快地进行工作。一个人只有接受了科学教育,“他才完全与自然和谐相处。他将充分利用她,她也是。他们将难得地携手同行,她将永远作他的慈母,他将作她的喉舌,她的有意识的自我,她的执行者和解释者”。赫胥黎用行动去贯彻卡莱尔的教诲。他和廷德尔等人组建了X俱乐部,发起英国科学界的改革运动。他们将宗教的干预清除出科学的领域,建立起科学自然主义的世界观。他们推进科学的职业化和专业化,把它从绅士的业余爱好活动变成付薪的和专门的工作。他们在中小学和大学中引入科学课程,用科学教育取代古典人文教育。他们造就了一个世俗的、科学的世界,其中科学人是工作、责任和诚实的化身。大英帝国达到强盛的顶峰,科学迎来了自己的世纪,培根的预言终于变成现实。
随着19世紀末科学职业化的实现,科学工作者一词迅速流行开来。科学工作者取代了科学人的角色,成为科学活动的主要承担者。当科学成为一种职业,或者说一项工作,常规科学有了制度上的保障。20世纪以后又发生过科学革命,但是常规科学才是科学活动的主体。库恩说,“常规科学即是解谜”。研究常规科学中的问题,就是要去解决各种复杂的仪器方面、概念方面和数学方面的谜。当一个问题被看作是一个谜,那么它必定有一个以上确定的解。此外还存在着一些规则,它们限定了解的性质和求解的步骤。科学工作者需要学习世界的各种规则,了解他的世界是什么样的,他的科学又是什么样的,然后去解决由这些规则和现有知识所界定的问题。科学工作者面临的挑战就是为未解之谜寻找答案。在这个意义上,斯芬克斯的寓言揭示了科学活动的主要特征。用实验来探索自然的奥秘就像科学工作者在与自然玩一场解谜的游戏,自然往往如培根所说的那样,它喜欢隐藏自身,但偶尔又很调皮,它会突然显现一下自己,看是否能引起科学工作者的注意,或者它会故意留下一些线索,看科学工作者能不能揭示谜底。成功的科学工作者将证明自己是一位解谜专家,谜所提出的挑战是驱使他前进的动力。解开斯芬克斯的谜语成为现代科学的乐趣的源泉。
在科学史上类似解谜的例子中,凯库勒关于有机分子结构的研究带有梦幻的色彩,它以一种奇特的方式说明了解谜中的机遇、灵感和欢乐。19世纪的化学家发现许多有机化合物具有相同的分子式却是不同的物质,他们对此感到非常困惑。凯库勒也一直在思考着这个问题,以致沉思在梦中延续,直到他找到答案。他后来回忆说:“当我在伦敦的时候,我住的地方位于邻近克拉彭地区的一条也叫做克拉彭的街道上。在那儿,我住了很长的一段时间。我和朋友常常去街对面的另一个地区消磨夜晚。通常我们会谈起很多的事情,但谈得最多的还是我们挚爱的化学。在一个美好的夏夜,喧嚣的街道上已经悄无人声,我坐最后一班公车回家。在车上我陷入了淡淡的幻梦中。一群原子突然在我的眼前雀跃嬉戏。无论何时,即使在今天,当那些小东西浮现在我眼前时,它们都在不停地跳跃着。但是,我最初并没有明白它们跳的是什么样的舞蹈。我慢慢地看清楚了两个小原子如何手拉着手组成一对,一个大一点的原子如何拥抱着两个小原子,一些大一点的原子如何抓着三个甚至四个小原子,它们在一起转呀转呀,跳着一种令人眼花缭乱的舞蹈。我看见了那些大一点的原子组成了一条链,把那些小原子拖在后面,在那条链的最后面……列车员叫道‘克拉彭街道’,把我从梦中惊醒。剩下的那个夜晚我一直都忙于把梦中所看到的一切画成草图。这就是‘结构式理论’的起源。”
1858年,凯库勒出版了《分子结构式理论》一书,提出有机化合物是因为原子排列方式的不同而导致的分子结构上的差异。凯库勒用梦中看到的图景解释了碳原子如何连接在一起组成链,但是他的理论还不能涵盖整个有机化学的领域,许多重要的有机化合物,特别是那些和苯相关的芳香化合物,他还没有办法给出解释。七年后,他在梦中解决了芳香化合物的问题。他说:“相同的事情在提出苯的理论中也发生了。当时我住在根特的主街上一家优雅的单身汉公寓里。当时我的研究看起来好像走进了一条狭窄的小巷,没有一丝光亮能够透进来。对于一个整天待在实验室里的化学家来说,这也许算不了什么,但对我则不同。我坐在那儿写自己的那本书,整个工作没有一点进展,我的思绪开始漂移到别的地方。我把椅子挪向壁炉,打一个盹。原子们又一次来到我的眼前雀跃嬉戏。这一次,小家伙们像在舞台上表演,而我也就没有像上回那样感到头晕目眩。我的明锐的心灵之眼为这些景象配上相应的底色,它现在能够分辨出那些大一点的、多种多样的结构形式:长长的行列,它们相互间紧紧的缠绕、扭曲在一起,像蛇一样的爬行着。看!那是什么?有一条蛇咬着自己的尾巴,可笑地疯狂地打着转。这就好似一道闪光,唤醒了我。这一次,我同样一直忙于在剩下的夜晚中完成结构式假说的新推论。”这一次,他想到碳原子不仅能够组成链,而且还可以构成环。1866年凯库勒宣布了这一发现,并且绘制出苯环的分子结构图。从此有机化学研究进入了一个新的阶段。
柯勒律治曾写道:“如果一个人在睡梦中穿越天堂,别人给了他一朵花作为他到过那里的证明,而他醒来时发现那花在他手中……那么,会怎么样呢?”也许,他的这一想象才可以描绘出科学工作者在解谜成功时的心情。自然的现象复杂多变,很多时候超出人们的预料。科学研究中会有一些意外的情况发生,它们不是科学工作者预想的实验现象。如果科学工作者抓住这些机遇,就此展开深入的研究,会带来意想不到的进展。科学史中有许多这样的事例,其中有些是开创性的贡献,有些甚至引发了科学革命。例如,伦福德伯爵发现热的本质的实验、巴甫洛夫发现条件反射的实验、弗莱明发现青霉素的实验、黑体辐射、放射衰变和光电效应等实验、文森特·舍费尔实现人工降雨的实验、阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊发现3k背景辐射的实验、巴里·马歇尔发现幽门螺杆菌和胃溃疡关系的实验、下村修提取水母素和绿色荧光蛋白的实验等等。想抓住那些例外和疑问,解开斯芬克斯的谜语,需要很多优秀的科学品质,比如细致的观察、充分的准备、足够的敏锐、对实验的投入、大胆的尝试和多角度的思考等。当然还可以举出一系列数不清的因素,却很难说清楚究竟是什么在解谜中发挥了关键作用。在解谜的过程中,科学工作者脱离世俗世界,走进了科学世界。每一位解谜成功的人都感受到科学的乐趣,那一刻他们的手中有一朵柯勒律治之花。
(作者单位:中国科学院大学)
《论古人的智慧》在培根的诸多著作中一直默默无闻,甚至很少引起研究者的注意。思考人生、颂扬美德、充满格言警句的《培根论说文集》自出版之日起即畅销不衰。哲学著作《论学术的进展》和《新工具》,科学乌托邦幻想小说《新大西岛》,在学者眼中都是为科学奠基的经典。《论古人的智慧》讲述了三十一则古老的寓言故事。寓言或童话是写给成年人读的,故事背后总隐含着某些与文化传统相联系的意义,有了人生阅历之后,更能体会其中的意味。该书的新颖之处不在于培根转述的寓言故事,而是他像一名小学教员那样,不厌其烦地阐明其中的寓意。培根用自己的学说重新解释了这些寓言,揭示那些被隐藏起来的古人的智慧。他把自己的观点与前希腊时代联系起来,为之杜撰古老的权威和尊贵的出身,从而为它们赢得支持和荣誉。培根写作《论古人的智慧》的目的就是要欺骗读者,“让他们相信,早在希腊人之前,某种自然科学已在古代的贤人那里繁荣起来,这种科学比他们的更有效,却被人们深深遗忘了”。借助于编造与古代的联系,他企图让自己的思想变得神圣、可信和易于接受。《论古人的智慧》毫无理由地被人们忽视了,但是谎言最真实地揭示了他的意图。
以斯芬克斯的故事来说吧。在古希腊神话里,斯芬克斯是一个狮身女妖,她有着少女的面孔和声音,狮子的身躯,背上还长着一对翅膀。她蹲在忒拜城外的悬崖上,拦住过往的路人,用缪斯给她的谜语问他们:“什么动物生下来四只脚,接着变成两只脚,后来变成三只脚,最后又成了四只脚?”猜不中谜底的人会被她撕碎吃掉。为了消除灾难,忒拜的国王宣布谁能够猜出谜语,就让他接任王位。俄狄浦斯揭示了谜底,回答说这个动物是人。他杀死了斯芬克斯(一说是跳崖自杀),当上了忒拜的国王。培根解释说,斯芬克斯寓意的是科学。她的少女的面孔和声音象征着科学的美丽动人,翅膀表明科学知识会像飞一般迅速传播,爪子暗示科学论证能牢牢地抓住人的思想。只有对科学感到不可思议的傻瓜才会把她称作怪物。斯芬克斯的难题有两种:关于自然的和关于人性的。答对前者可以征服自然王国,答对后者能够统治人类王国。俄狄浦斯解开了关于人生的谜语,所以他当上了忒拜的国王。能洞察人性的人是天生的统治者,因此之故,奥古斯都用斯芬克斯的图像作印章。故事的意义很明确:科学的根本目标就是权力。培根还讨论了故事的几个细节。谜语是由缪斯传授给斯芬克斯,当它们还在缪斯手中,可以允许人自由的沉思,并享受思考的乐趣。一旦传到斯芬克斯那里,就从沉思到了实践的领域,必须尽快付诸行动。如果得不到解答,将会带来痛苦和灾难。借助对这个细节的讨论,培根把实践提升到比沉思更为重要的位置。这一点在古希腊罗马文化或者任何其它强调沉思比劳动更为重要的文化中都是难以想象的。科学即实验哲学,它建立在观察和实验之上,最终要应用于实际生活。培根还指出斯芬克斯死后,尸体由驴子驮着四处游行。这表明知识一旦被发现和公开,就不再那么深奥复杂,即使像驴子那么蠢的普通人也能够理解。考虑到斯芬克斯的翅膀和驮着她的尸体的驴子这两种不同的意象,培根对科学传播抱着一种矛盾的心态,他希望科学能够迅速传播,却对民众掌握知识感到不安。
1843年,卡莱尔在《过去与未来》一书中重新运用了关于斯芬克斯的古老神话。该书批评当时英国的社会问题:失业工人的贫穷和苦难、贵族的游手好闲、拜金主义的盛行、功利主义和自由放任主义的冷漠,指出如果不解决这些问题,大英帝国必将走向衰落。书中斯芬克斯是自然的化身。“自然就像斯芬克斯那样,充满了女性的神圣之爱与温柔。她有着女神的面孔及胸膛,下半身却是雌狮的爪子和躯体。……解开她的谜语,你就会一切顺心如意;如果猜不出来,或者对此置之不理,她将会用爪牙来教训你。正如一只沉默的雌狮,自然对你的哀求不闻不问,反而还会将你生吞活剥。……事情本应如此,而且必须如此”。斯芬克斯象征着自然的残酷与公正,违背自然的规则必将受到惩罚,了解自然的真理则能获得自由。英国的社会问题就是斯芬克斯的谜语,“英国人民或者解答它们,或者放弃进而彻底衰落——然而谁会希望是后一种结果呢?!”卡莱尔认为问题只能在行动中解决,他向英国人民大声疾呼:工作!生产!尽责!从对斯芬克斯寓言的不同解读中可以看出近代英国思想所发生的某种变化。随着工业革命的发展、工商业中产阶级的兴起和新教道德观的盛行,劳动变得崇高而神圣,沉思则需要为自己辩解。卡莱尔宣称人不需要去“认识你自己”,而应该去了解他的工作,并认真地投入到工作中。“在这个时候,他才真正地成为一个‘人’”。他认为科学解答了斯芬克斯的谜语:征服和限制自然。它是一种真正的工作,也许是最重要的一种。科学“是从额头流下的汗水里得来的,直到人们称它为神圣的‘血汗的痛苦’”!只有努力工作,才能彻底清除英国的社会弊端,让一个仁慈宽厚的天堂拱起在“制作精巧的机械设备和高耸的烟囱尖之上”。卡莱尔在科学技术、工业生产和工作崇拜的基础上建立起他对未来的愿景。 卡莱尔影响了维多利亚中期一批重要的科学人,如托马斯·赫胥黎和约翰·廷德尔等,卡莱尔对他们的社会倾向和文化想象的形成是至关重要的。1868年,赫胥黎在南伦敦工人学院发表《在哪里能找到一种自由教育》的演讲,提出科学教育是自由教育中最重要的一部分。他将斯芬克斯的神话加以变形,将其隐寓解读为人与自然之间的棋赛。不论男女老少,人生都是和自然的一场棋赛。“棋盘是世界,棋子是宇宙现象,比赛规则是自然规律。对手向我们隐藏自己。我们知道他一直玩得公平、公正和耐心。但是在我们付出代价之后,才知道他从不忽略失误,也绝不原谅无知。他对玩得好的人慷慨大方,给予最高奖励,让他们欣喜万分。玩得差的人将被缓慢而无情地将死”。赫胥黎认为自由教育是学习这场比赛的游戏规则,接受在自然规律方面的思想训练。因此自由教育的核心是科学教育,“它不仅使人避免违反自然规律带来的巨大不幸,而且训练他去欣赏和抓住自然给予的那些奖赏”。从小接受科学教育的人,他的思想是一台清晰冷静的“逻辑机器”,他的身体像一台万能的“蒸汽机”,他会像一架“机械装置”那样轻松愉快地进行工作。一个人只有接受了科学教育,“他才完全与自然和谐相处。他将充分利用她,她也是。他们将难得地携手同行,她将永远作他的慈母,他将作她的喉舌,她的有意识的自我,她的执行者和解释者”。赫胥黎用行动去贯彻卡莱尔的教诲。他和廷德尔等人组建了X俱乐部,发起英国科学界的改革运动。他们将宗教的干预清除出科学的领域,建立起科学自然主义的世界观。他们推进科学的职业化和专业化,把它从绅士的业余爱好活动变成付薪的和专门的工作。他们在中小学和大学中引入科学课程,用科学教育取代古典人文教育。他们造就了一个世俗的、科学的世界,其中科学人是工作、责任和诚实的化身。大英帝国达到强盛的顶峰,科学迎来了自己的世纪,培根的预言终于变成现实。
随着19世紀末科学职业化的实现,科学工作者一词迅速流行开来。科学工作者取代了科学人的角色,成为科学活动的主要承担者。当科学成为一种职业,或者说一项工作,常规科学有了制度上的保障。20世纪以后又发生过科学革命,但是常规科学才是科学活动的主体。库恩说,“常规科学即是解谜”。研究常规科学中的问题,就是要去解决各种复杂的仪器方面、概念方面和数学方面的谜。当一个问题被看作是一个谜,那么它必定有一个以上确定的解。此外还存在着一些规则,它们限定了解的性质和求解的步骤。科学工作者需要学习世界的各种规则,了解他的世界是什么样的,他的科学又是什么样的,然后去解决由这些规则和现有知识所界定的问题。科学工作者面临的挑战就是为未解之谜寻找答案。在这个意义上,斯芬克斯的寓言揭示了科学活动的主要特征。用实验来探索自然的奥秘就像科学工作者在与自然玩一场解谜的游戏,自然往往如培根所说的那样,它喜欢隐藏自身,但偶尔又很调皮,它会突然显现一下自己,看是否能引起科学工作者的注意,或者它会故意留下一些线索,看科学工作者能不能揭示谜底。成功的科学工作者将证明自己是一位解谜专家,谜所提出的挑战是驱使他前进的动力。解开斯芬克斯的谜语成为现代科学的乐趣的源泉。
在科学史上类似解谜的例子中,凯库勒关于有机分子结构的研究带有梦幻的色彩,它以一种奇特的方式说明了解谜中的机遇、灵感和欢乐。19世纪的化学家发现许多有机化合物具有相同的分子式却是不同的物质,他们对此感到非常困惑。凯库勒也一直在思考着这个问题,以致沉思在梦中延续,直到他找到答案。他后来回忆说:“当我在伦敦的时候,我住的地方位于邻近克拉彭地区的一条也叫做克拉彭的街道上。在那儿,我住了很长的一段时间。我和朋友常常去街对面的另一个地区消磨夜晚。通常我们会谈起很多的事情,但谈得最多的还是我们挚爱的化学。在一个美好的夏夜,喧嚣的街道上已经悄无人声,我坐最后一班公车回家。在车上我陷入了淡淡的幻梦中。一群原子突然在我的眼前雀跃嬉戏。无论何时,即使在今天,当那些小东西浮现在我眼前时,它们都在不停地跳跃着。但是,我最初并没有明白它们跳的是什么样的舞蹈。我慢慢地看清楚了两个小原子如何手拉着手组成一对,一个大一点的原子如何拥抱着两个小原子,一些大一点的原子如何抓着三个甚至四个小原子,它们在一起转呀转呀,跳着一种令人眼花缭乱的舞蹈。我看见了那些大一点的原子组成了一条链,把那些小原子拖在后面,在那条链的最后面……列车员叫道‘克拉彭街道’,把我从梦中惊醒。剩下的那个夜晚我一直都忙于把梦中所看到的一切画成草图。这就是‘结构式理论’的起源。”
1858年,凯库勒出版了《分子结构式理论》一书,提出有机化合物是因为原子排列方式的不同而导致的分子结构上的差异。凯库勒用梦中看到的图景解释了碳原子如何连接在一起组成链,但是他的理论还不能涵盖整个有机化学的领域,许多重要的有机化合物,特别是那些和苯相关的芳香化合物,他还没有办法给出解释。七年后,他在梦中解决了芳香化合物的问题。他说:“相同的事情在提出苯的理论中也发生了。当时我住在根特的主街上一家优雅的单身汉公寓里。当时我的研究看起来好像走进了一条狭窄的小巷,没有一丝光亮能够透进来。对于一个整天待在实验室里的化学家来说,这也许算不了什么,但对我则不同。我坐在那儿写自己的那本书,整个工作没有一点进展,我的思绪开始漂移到别的地方。我把椅子挪向壁炉,打一个盹。原子们又一次来到我的眼前雀跃嬉戏。这一次,小家伙们像在舞台上表演,而我也就没有像上回那样感到头晕目眩。我的明锐的心灵之眼为这些景象配上相应的底色,它现在能够分辨出那些大一点的、多种多样的结构形式:长长的行列,它们相互间紧紧的缠绕、扭曲在一起,像蛇一样的爬行着。看!那是什么?有一条蛇咬着自己的尾巴,可笑地疯狂地打着转。这就好似一道闪光,唤醒了我。这一次,我同样一直忙于在剩下的夜晚中完成结构式假说的新推论。”这一次,他想到碳原子不仅能够组成链,而且还可以构成环。1866年凯库勒宣布了这一发现,并且绘制出苯环的分子结构图。从此有机化学研究进入了一个新的阶段。
柯勒律治曾写道:“如果一个人在睡梦中穿越天堂,别人给了他一朵花作为他到过那里的证明,而他醒来时发现那花在他手中……那么,会怎么样呢?”也许,他的这一想象才可以描绘出科学工作者在解谜成功时的心情。自然的现象复杂多变,很多时候超出人们的预料。科学研究中会有一些意外的情况发生,它们不是科学工作者预想的实验现象。如果科学工作者抓住这些机遇,就此展开深入的研究,会带来意想不到的进展。科学史中有许多这样的事例,其中有些是开创性的贡献,有些甚至引发了科学革命。例如,伦福德伯爵发现热的本质的实验、巴甫洛夫发现条件反射的实验、弗莱明发现青霉素的实验、黑体辐射、放射衰变和光电效应等实验、文森特·舍费尔实现人工降雨的实验、阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊发现3k背景辐射的实验、巴里·马歇尔发现幽门螺杆菌和胃溃疡关系的实验、下村修提取水母素和绿色荧光蛋白的实验等等。想抓住那些例外和疑问,解开斯芬克斯的谜语,需要很多优秀的科学品质,比如细致的观察、充分的准备、足够的敏锐、对实验的投入、大胆的尝试和多角度的思考等。当然还可以举出一系列数不清的因素,却很难说清楚究竟是什么在解谜中发挥了关键作用。在解谜的过程中,科学工作者脱离世俗世界,走进了科学世界。每一位解谜成功的人都感受到科学的乐趣,那一刻他们的手中有一朵柯勒律治之花。
(作者单位:中国科学院大学)