Physics 版 (精华区)

发信人: PeterWang (PW), 信区: Physics
标  题: 别闹了，费曼先生（9）
发信站: 哈工大紫丁香 (2002年02月20日12:19:17 星期三), 站内信件



　　　　第二部　误闯普林斯顿

有没有猫体构造图？

　　在普林斯顿研究院的餐厅里吃饭、聊天时，大家总喜
欢物以类聚地坐在一块。开始时我也跟物理学家坐在一起，
但不久我就想：看看世界其他人在做些什么，一定也很好
玩。因此，我轮流和其他小组的人一起用餐，每一二星期
转移阵地一次。
　　当我转到哲学家的小组时，听到他们很严肃地在讨论
怀海德（Alfred North Whitehead）所著《过程与实相》
（Process and Reality）一书。他们的用语很奇怪，我
不大听得懂他们在说些什么，但我不想打断他们的谈话，
唠唠叨叨地要他们为我说明。其实有几次当我真的问问题，
而他们也试着解释，我还是摸不着头绪。最后他们干脆邀
请我去参加他们的研讨会。
　　他们的研讨会很像在上课，每周固定一次，讨论《过
程与实相》的其中一章，方式是由某些人报告读后心得，
之后再进行讨论。在参加这个研讨会之前，我拼命提醒自
己，我只不过是去旁听，千万别开口乱说话；因为我对他
们的题目一无所知。
　　研讨会上所发生的事，却是很典型的——难以置信的
典型，但千真万确地发生了。首先，我安安静静地坐在那
里一句话也没说，这也是很难置信的事，但也是真的发生
了。接着一位同学就讨论的一个章节发表报告。在这一章
内，怀海德不停使用“本质物体”这个名词，用法很专门，
也许他曾在书中对这个词下过定义，但我完全搞不懂那是
什么东西。
　　略为讨论过“本质物体”的意义之后，主持研讨会的
指导教授讲了一些话，意图澄清观念，又在黑板上画了些
像是闪电的东西。“费曼先生，”他说，“电子是不是一
种‘本质物体’呢？”
　　于是，我又惹上麻烦了。我解释说，由于我没有读过
那本书，因此我压根儿不晓得怀海德所指为何，而且我只
是来旁听的。“不过，”我说，“如果你们先回答我一个
问题，让我多了解‘本质物体’这个概念，我就可试试回
答教授的问题了。请问砖块算不算是一种‘本质物体’呢？”
　　我想弄明白的，是他们会不会将理论上的构想归为本
质物体。其实电子只不过是我们使用的一种理论，但对于
帮助我们了解宇宙运作十分有用，有用到我们简直认为电
子是真实无讹的。而我当时是想用对比的方法，来说明“
理论”这个概念。在砖块的例子中，接下来我要问的是：
“砖块的内部又如何呢？”然后我会指出，从来没有人看
过砖的内部！每当你劈开一块砖，你看到的只是另一个表
面，“砖块有内部”只不过是个可以协助我们了解事物的
简单理论。电子理论也有类似之处。因此我问：“砖块算
不算是一种‘本质物体？’”
　　答案倾巢而出。有人站起来说：“一块砖就是单独的、
特别的砖。这就是怀海德所说的本质物体的意思。”
　　可是又有人说：“不，本质物体的意思并不是指个别
的砖块，而是指所有砖块共有的普遍特性，换句话说，‘
砖性’才是‘本质物体。’”
　　另一个家伙站起来说：“不对，重点不在砖的本身。
‘本质物体’指的是，当你想到砖块时，内心形成的概念。”
　　他们一个接一个地起立发言，我发现这是我出生以来，
第一次听到那么多关于砖的天才说法。后来，就像所有典
型的哲学家一般，场面一片混乱。好笑的是，在先前那么
多次的讨论中，他们从来没有问过自己，究竟像砖块这类
简单物体是不是“本质物体”？更不要说电子了！


外行人问内行话

　　之后，在吃晚餐时，我转移到生物学家那一组去。我
一向对生物学深感兴趣，而他们的话题也十分有趣。其中
一些人还邀我去旁听即将开讲的“细胞生理学”。虽然我
学过一点生物学，这却是研究院程度的课呢！“你们觉得
我听得懂吗？教授会让我旁听吗？”我问。
　　他们替我问主讲教授哈维（E. Newton Harvey），他
曾经做过很多关于“发光细菌”的研究。哈维答应了，条
件是我必须跟班上其他同学一样，完成所有的作业及论文
报告。
　　上第一堂课之前，邀我听讲的几位同学要我看一些植
物细胞。透过显微镜，我看到许多不停在移动的绿色斑点，
那是在光照之下制造出糖的叶绿素。我抬起头问：“它们
如何运行？是什么力量在推动它们？”
　　没有人晓得答案。后来我才知道，这在当时还是个未
解之谜。就这样，我学到一点关于生物学的特性：你可以
很轻易便提出一个非常有趣的问题，而没有人知道答案。
但在物理学，你必须先稍微深入学习，才有能力问一些大
家都无法回答的问题。
　　上第一课时，哈维教授首先在黑板上画了一个很大很
大的细胞图，并且标示出它的内部结构，然后逐一讲解。
他说的我大部分都听得懂。
　　下课之后，邀我旁听的同学问：“怎么样？你喜欢这
堂课吗？”
　　“还不错，”我说，“唯一没听懂是有关卵磷脂（lecithin）
的部分，什么是卵磷脂？”
　　那家伙就用他那单调无味的声音说：“所有生物无论
是动物或植物，都是由小小砖块一样的东西，叫做‘细胞’
所组成的……”
　　“听着，”我不耐烦地说，“你说的那些我统统知道，
否则我也不会来听课。卵磷脂到底是什么？”
　　“我不知道。”
　　我跟其他人一样读论文、做报告。第一篇指定给我读
的是压力对细胞的影响，哈维教授特别挑了这篇论文给我，
因为其中牵涉到一点物理。我完全理解这份论文的内容，
可是当我在班上宣读我的读后心得时，却把所有的专有名
词都念错了；当我心中想的是“分裂球”（blastomere），
口中却念出“胚球”（blastosphere）时，班上同学简
直是笑得人仰马翻，直不起腰来。
　　第二篇指定给我的是艾吉瑞恩（Edgar Adrian）和布
朗克（Detlev Bronk）的论文。他们证实了神经冲动是尖
锐的单脉冲波现象。以猫为实验对象，他们测量了神经间
的电压。
　　我开始研读这篇论文。它不停地提到伸肌、屈肌或排
肠肌等等。这个肌、那个肌我都念得出口，可是我完全不
晓得它们位于猫的什么部位，或者跟其他神经线的相关位
置。因此，我跑到图书馆放生物图书的部分，随便抓着一
个馆员，请她替我找一幅猫体构造图。
　　“猫体构造图？”馆员花容失色地说，“你指的是生
物分类表吧？”从那时候开始，话就传开了，说有一个生
物系的笨蛋研究生，跑到图书馆去找“猫体构造图”。
　　轮到我做报告时，我先在黑板上画了一只猫，并开始
将各部分肌肉标示出来。很多同学打断我的动作：“那些
我们都知道了。”
　　“哦，”我说，“你们都知道？难怪你们念了四年的
生物，我却还是一下子便追上你们的程度了。”他们把所
有时间都浪费在死背名词上了，而这些东西只要花个15分
钟便全部可以查出来。


到加州理工洗碟子

　　二次大战后，每年暑假我都会开车到美国各地旅行。到
加州理工学院任教之后，有一年我跟自己说：“这个暑假我
不要换另一个地方玩了，不如试试换另一门的学问来玩玩。”
　　那时候刚好是华森（James Dewey Watson）和克里克
（Francis Crick）发现去氧核糖核酸（DNA）之后不久，而
由于戴尔布鲁克（Max Delbruck，著名的物理兼生物学家）
的实验室就在加州理工学院，许多极为优秀的生物学家都
聚集在那里。华森也应邀到加州理工演讲，讨论DNA的密
码系统；他的演讲我都去听了，也参加了生物系的许多研
讨会，对生物充满浓厚兴趣。对生物学而言，那是个很令
人兴奋的年代，而加州理工则是做生物研究的极佳所在。
　　我不认为自己有足够能力应付真正的生物研究，因此，
当我计划将那个暑假花在生物学上时，我只不过打算在生
物实验室内走动走动，帮他们“洗洗碟子”，在一旁看看
他们做些什么，可是，等我跑到生物实验室向他们说明意
愿时，一位年轻的博士后研究员、同时也是实验室的主管
艾德加（Robert Edgar），说他不会让我那样游手好闲。
他说：“你应该跟其他研究生一样，做些实实在在的研究
工作，我们也会给你一个题目去研究。”这样的建议，我
当然乐于接受！
　　我选了一门讨论噬菌（phage）的课。噬茵是一种含
有DNA的滤过性病原体，它会攻击细菌。而在这门课中，
我们学习如何做有关噬菌体（bacteriophage）的研究。
很快我就发现，由于懂得物理和数学，学习生物时轻松多
了。例如，我知道液体中的原子如何运动，因此离心机的
工作原理对我而言，不算高深莫测。又由于具备了统计学
上的知识，我很清楚在盘点培养皿上的斑点时，所牵涉的
统计误差。换句话说，正当其他生物系的同学努力了解这
些“新”观念时，我却可以专心学习真正跟生物有关的学
问。
　　在实验室里，我学会了一项很有用的技巧，到今天还
经常用到。他们教我们如何单手拿着试管，而同时用中指
和食指把管盖打开，让另一手自由活动，做其他事情——
像拿着吸量管，小心翼翼地把氰化物溶液吸进管中……等。
现在，我能够一手拿着牙刷，用另一手拿着牙膏，并把盖
打开、挤牙膏，再把它旋紧。


实验毫无所获

　　当时，生物学家已经发现，噬菌可能发生突变，以致
影响到它们攻击细菌的能力；我们的任务就是研究这些突
变。不过，部分噬菌会发生二次突变，重新恢复攻击细菌
的能力，其中一些经历两次突变的噬菌跟突变前一模一样，
好像什么突变都没发生过一样。另外一些却有不同的变化：
它们攻击细菌的速度比正常时较快或较慢，因此细菌的繁
殖也较正常速度稍快或略慢。换句话说，“负负得正”的
“反突变”（back mutation）会发生，但噬菌恢复正常
的情形不一定很完美，有时候它们只能恢复一部分的能力。
　　艾德加建议我做个实验，看看反突变是不是在DNA螺
旋结构中的同一位置上发生。我非常小心地做了很多繁复
实验之后，找到了三个反突变的例子，发生的位置都很接
近——事实上，比大家曾经观测过的例子都更为接近——
噬菌原有功能也回复部分。这是一项冗长的研究工作，整
件事情也要靠点运气，因为你必须耐心等待二次突变的出
现——而那是十分罕见的。
　　我不断思考如何使噬菌更常发生突变，以及怎样能够
更迅速地观测到它们，但还没有想到方法，暑假已经过完
了，我也逐渐对这个研究题材失掉兴趣。
　　这时，我的休假年快到了（注：美国的大学教授每授
课若干年——一般是6年——便可休假一年。在这一年间，
他们可随意进行自己喜欢的活动），我决定把这一年花在
同一个生物实验室上，但选择不同的研究题材。我跟梅索
森（Matt Meselson）做了一些研究，再和一位来自英国、
人很随和的史密斯（J．D. Smith）合作。我们的研究题
目跟核糖体（ribosome）有关，那是一种在细胞内的双
球体，含有大约50个蛋白质，能够从“信使核糖核酸”
（mRNA，messenger ribonucleic acid）制成蛋白质。
利用放射性追踪剂，我们证实了RNA可以从核糖体分离出
来，也可以被放回去。
　　我很小心地进行每个步骤、测量数据，尽力控制所有
可能影响实验结果的因素；可是过了８个月之后，我才想
到其中一个步骤做得太不周密了。在那个年代，从细菌取
得核糖体的方法，是将培养好的细菌跟铝氧土（alumina，
又称矾土）放在研钵内研磨。其余的步骤都是跟化学作用
有关的，全都在控制之下；但重点是我们研磨细菌时，推
动研杵的动作是无法重复的，因此我的实验什么成果也没
有。


业余的半吊子

　　我也必须提一提那次跟兰夫罗姆（Hildegarde Lamfrom）
一起尝试的实验。我们想研究的是，豌豆和细菌所使用的
核糖体是否相同？换句话说，细菌的核糖体是否能制造出
人体或其他生物内的蛋白质？
　　那时兰夫罗姆已经设计出一套方法，能够从豌豆分离
出核糖体，加入信使核糖核酸，让核糖体利用信使核糖核
酸制造出豌豆蛋白质。我们意识到，“把豌豆的信使核糖
核酸加到细菌核糖体中时，究竟制造出来的会是豌豆蛋白
质还是细菌蛋白质？”这将是个众所瞩目、意义重大的问
题；而我们的实验也同样会是众所瞩目，将对遗传生物学
的基础带来巨大影响。
　　兰夫罗姆说：“我需要大量的细菌核糖体。”
　　梅索森和我为了其他实验，曾经从大肠杆菌（Escherichia Coli）
提取了大量的核糖体。我说：“算了，我就把我们的核糖
体拿给你吧，我们实验室的冰箱里多的是。”
　　如果我是个真正优秀的生物学家，那将会是一项十分
惊人和重要的发现；可惜我不是一个很好的生物学家。我
们的想法很好，实验构想很好，设备也很齐全，却全让我
搞砸了；因为我给她的是受到感染的核糖体，那是在这种
实验中所可能犯的最严重错误了。我们的核糖体放在冰箱
里将近一个月，早已被其他生物所污染了。如果我重新准
备一些核糖体，很认真和小心翼翼地拿去给兰夫罗姆，严
格地控制一切，那么实验将会很成功；而我们也将成为首
先证实生命的普遍性质的人。我们将证实了在任何生物中，
制造蛋白质的机制——核糖体——都是一个模样的。当时
我们在恰当的时机做着正确的事情，可是我的做事方式和
态度完全像个业余的半吊子，愚蠢而草率。
　　你可知道这件事让我想起了什么？我想到福楼拜（Gustave Flaubert）
书中包法利夫人的丈夫，一个呆头呆脑的乡下医生。他想
出一套如何医治畸形足的方法，可是结果却只令人活受罪
罢了。我就像那位没经验的医生！
　　我始终没有动笔把噬菌的实验结果写成论文，尽管艾
德加不停催促，我却一直抽不出空来。这也是从事跨行工
作的毛病了：我不会认真地看待它。后来，我总算写了个
非正式的报告给艾德加，他一边读一边笑了起来，因为我
没有依照生物学家惯用的标准格式——先写实验程序，再
写……等等，而写了一大堆生物学家早已知道的东西。艾
德加把我写的改成较为简洁的版本，我却全看不懂。我想
他们始终没有拿去发表，我自己也从来没有直接发表那些
实验结果。


最爱的还是物理

　　另一方面，华森认为我的噬菌实验颇有价值，因此邀
请我到哈佛大学去一趟。我在哈佛生物系做了一次演讲，
讨论位置十分接近的突变及反突变。我告诉他们，我的想
法是：第一次突变使蛋白质发生变化，例如改变了某个氨
基酸的酸碱度；而第二次突变则改变了同一蛋白质内的另
一个氨基酸，但酸碱度的改变跟第一次突变时刚好相反，
因而抵消了第一次突变的部分效应——没有完全抵消，但
足以让噬菌恢复部分的功能。用另一种说法，我觉得那是
在同一蛋白质内出现的两次变化，它们的化学效应却刚好
有互补作用。
　　然而事实却不是那样。几年之后，有人发现——很显
然这些人找到了能迅速引发和观测突变的技巧——真正发
生的是，在第一次突变中，整个DNA盐基不见了，如此一
来DNA内的密码顺序与前不同，而无法“解读”了。第二
次突变则有两种可能的情况：一是一个盐基被嵌回去，否
则就是另外两个盐基又被拿走了，总之结果是密码又可以
解读了。因此，第一次和二次突变发生的位置愈是接近，
DNA内被破坏的信息便愈少，噬菌的功能就回复得更完整。
连带的，每个氨基酸的密码有三个“字母”（即三个盐基）
的事实，也获得证实了。
　　在哈佛大学的那个星期里，华森提出了些构想，我们
一起做了几天的实验。那个实验没有做完，但我已从这位
生物界的顶尖高手那里，学到了许多实验新技巧。那也是
我很得意的时刻！我居然在哈佛大学的生物系里发表演讲
呢！事实上，这可以作为我一生中的写照：我永远会一脚
踏进某件事情中，看看到底能做到什么地步。
　　在生物学这领域里，我学到了很多，得到很多宝贵经
验。我甚至连那些古怪的生物名词也会念了，更不用说写
论文或做演讲时应该避免的错误，又或者是醒悟到某项实
验技巧的缺失等等。
　　可是我真正热爱的是物理，我总是会回到物理的世界
里去！


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