Science 版 (精华区)

发信人: zjliu (秋天的萝卜), 信区: Science
标  题: 各门科学间的联系
发信站: 哈工大紫丁香 (Mon May  5 16:51:25 2003) , 转信

各门科学间的联系
　　（1960年8月，在哥本哈根国际制药学会议上的演讲。）
　　 我接受盛情的邀请来在这次国际制药科学会议的开幕式上讲
话，虽然不无踌躇，但是却很高兴。作为一个物理学家，我当然没
有那种对药物学领域的深入理解，就像此次与会的来自不同国度
的很多杰出科学家们在最丰富的程度上所具有的那样。然而，在
这个场合评论评论一切科学分支中我们的知识之间的密切联系，
却可能是尚称恰当的。这种联系实在是由汉斯·克里斯蒂安·奥斯
特（Hans Christian、Orsted）很有力地和很热诚地强调过的，他在丹
麦初次建立了正规的制药检查，而且，在他的基础科学研究中以及
他在丹麦社会中的多方面的和有成果的活动中，这种联系对他来
说乃是一种经常的灵感源泉。
　　 关于出现在自然界中的实物可能有助于治疗人类疾病的经
验，可以追溯到人类文明的初期，当时人们还不知道理性的科学探
索这一概念呢。但是，回忆一下在树林中和草地上寻找草药，曾经
何等有力地刺激了植物分类学的发展，却是很有趣的。而且，药物
的制备及其疗效的研究，对化学的进步来说也已证实为具有不可
缺少的重要性了。
　　 长期以来，对实物的属性及其转变的研究，曾经显著地远离了
　
物理学处理方式所特有的那种用时间和空间以及原因和效果来说
明我们周围各物体之性能的一些努力。事实上，这种处理方式就
是牛顿力学的整个大厦的基础，甚至是以奥斯特和法拉第
（Michael Faraday）的发现为根据的电磁理论的基础；通过它们的
技术应用，这些理论已经大大地改变了我们的日常生活体制。
　　 关于物质是由原子构成的这一古代见解，在上世纪中得到了
发展；这种发展促使人们寻求化学和物理学之间的更密切的联系。
一方面，化学元素概念的澄清，引导人们理解了支配着各该元素以
何种比例出现于化学化合中的那些定律。另一方面，对于惊人简
单的气体属性的研究又导致了热的动力论的发展，这就给有着如
此有成效的应用（特别是在物理化学中的应用）的热力学普遍定律
提供了解释。
　　 然而，以电磁理论为依据的关于热辐射平衡的研究，却揭示了
原子过程中的一种和经典物理学概念不可调和的整体性特点。事
实上，普朗克普适作用量子的发现告诉我们，大块物质的性能的习
见描述，其广泛适用性是完全建筑在下述情况的基础上的：在通常
规模的现象中，所涉及的作用量是如此之大，以致量子是可以完全
忽略不计的。然而，在个体的原子过程中，我们却遇到一些足以说
明原子体系之独特稳定性的新颖规律性，而物质的一切属性归根
结底是依赖于这种稳定性的。
　　 为了整理这一新的丰富的经验领域，曾经要求从根本上修正
　
物理学处理方式所特有的那种用时间和空间以及原因和效果来说
明我们周围各物体之性能的一些努力。事实上，这种处理方式就
是牛顿力学的整个大厦的基础，甚至是以奥斯特和法拉第
（Michael Faraday）的发现为根据的电磁理论的基础；通过它们的
技术应用，这些理论已经大大地改变了我们的日常生活体制。
　　 关于物质是由原子构成的这一古代见解，在上世纪中得到了
发展；这种发展促使人们寻求化学和物理学之间的更密切的联系。
一方面，化学元素概念的澄清，引导人们理解了支配着各该元素以
何种比例出现于化学化合中的那些定律。另一方面，对于惊人简
单的气体属性的研究又导致了热的动力论的发展，这就给有着如
此有成效的应用（特别是在物理化学中的应用）的热力学普遍定律
提供了解释。
　　 然而，以电磁理论为依据的关于热辐射平衡的研究，却揭示了
原子过程中的一种和经典物理学概念不可调和的整体性特点。事
实上，普朗克普适作用量子的发现告诉我们，大块物质的性能的习
见描述，其广泛适用性是完全建筑在下述情况的基础上的：在通常
规模的现象中，所涉及的作用量是如此之大，以致量子是可以完全
忽略不计的。然而，在个体的原子过程中，我们却遇到一些足以说
明原子体系之独特稳定性的新颖规律性，而物质的一切属性归根
结底是依赖于这种稳定性的。
　　 为了整理这一新的丰富的经验领域，曾经要求从根本上修正
无歧义应用我们最基本的物理概念的基础。为了说明我们在物理
实验中实际上做了什么和学到了什么，当然就需要用普通语言来
描述实验装置和观测纪录。但是，在原子现象的研究中，我们却遇
到这样一种情况：用相同的装置重复进行实验，可以导致不同的纪
录，而用不同装置来做的实验又可以得出～些初看起来仿佛是相
互矛盾的结果。
　　 这些表现佯谬的阐明已由下述认识结出：被研究客体和我们
的观察工具之间的相互作用，在普通经验中是可以忽略或单独考
虑的，而在量子物理学领域中它却形成现象的一个不可分割的部
分。事实上，在这样的条件下，经验不能按习见方式被结合起来，
而是必须认为各种现象是彼此互补的，其意义是：它们的全体就详
尽无遗地概括了可以无歧义地表达出来的关于原子客体的一切知
识。
　　 对于沿互补路线的概括描述，已由所谓量子力学表述形式创
造了适用的数学工具；利用这种表述形式，我们已经能够在很大的
程度上说明物质的物理属性和化学属性。物理学家和化学家之间
的幽默争论，阐明了这一进步的性质和范围；争论的问题在于：是
化学已经被物理学并吞了呢，还是物理学已经变成了化学？
　　 详细谈论今天的原子科学的巨大发展将使我们离题太远，从
而我将只是简单地提到：在电子和原子核的键合中，以及在各电子
将各原子键合成化合物分子时所起的作用中，我们都遇到典型的
量子效应，对于这些效应，习见的形象表示法是不适用的。但是，
无歧义应用我们最基本的物理概念的基础。为了说明我们在物理
实验中实际上做了什么和学到了什么，当然就需要用普通语言来
描述实验装置和观测纪录。但是，在原子现象的研究中，我们却遇
到这样一种情况：用相同的装置重复进行实验，可以导致不同的纪
录，而用不同装置来做的实验又可以得出～些初看起来仿佛是相
互矛盾的结果。
　　 这些表现佯谬的阐明已由下述认识结出：被研究客体和我们
的观察工具之间的相互作用，在普通经验中是可以忽略或单独考
虑的，而在量子物理学领域中它却形成现象的一个不可分割的部
分。事实上，在这样的条件下，经验不能按习见方式被结合起来，
而是必须认为各种现象是彼此互补的，其意义是：它们的全体就详
尽无遗地概括了可以无歧义地表达出来的关于原子客体的一切知
识。
　　 对于沿互补路线的概括描述，已由所谓量子力学表述形式创
造了适用的数学工具；利用这种表述形式，我们已经能够在很大的
程度上说明物质的物理属性和化学属性。物理学家和化学家之间
的幽默争论，阐明了这一进步的性质和范围；争论的问题在于：是
化学已经被物理学并吞了呢，还是物理学已经变成了化学？
　　 详细谈论今天的原子科学的巨大发展将使我们离题太远，从
而我将只是简单地提到：在电子和原子核的键合中，以及在各电子
将各原子键合成化合物分子时所起的作用中，我们都遇到典型的
量子效应，对于这些效应，习见的形象表示法是不适用的。但是，
由于原子核的质量比电子的质量大得多，因此就有可能高度近似
地说明分子中的原子组态，该组态对应于知道得很清楚的、在整理
化学资料时证实为如此不可缺少的化学结构式。
　　 整个处理方式不但和普通的化学动力学相一致，而且甚至还
加强了化学动力学所依据的那些简单假设。例如，在导致化学化
合的任何过程中，新分子的属性并不会根本地依赖于发生相互作
用而形成新分子的那些分子的组成，而是只依赖于组成新分子的
各个原子的相对定位。这种分子的状态的任何次级特征（对应于
从分子形成过程中遗留下来的振动），确实不会在本质上影响各分
子的化学属性，而且，由于媒质中普遍的热骚动，这些特征将很快
地和分子的以往历史不再有任何联系。
　　 作用量子给物质特有属性的普遍理解提供了线索；这种普遍
理解已经开始了一个自然科学迅速成长的时期，它使人在很多方
面回想起十六世纪和十七世纪中的科学革命。在这些最能给人以
深刻印象的发展中，生物化学的现代兴起就是一例；对于生理学和
药物学来说，生物化学曾经是同等有益的。特别说来，有机化学和
无机化学之间的界限的大大消减，就重新提出了一个古老问题：物
理科学究竟可以在多大程度上说明生命的表现？
　　 通过解剖学和生理学的发展，人们逐渐认识了生物机体结构
的巨大复杂性和形形色色的控制机体机能的精致调节机制；这种
认识经常导致一些疑问：机体中的秩序的保持，是否能够和热力学
普遍定律相容呢？但是，从现代的化学动力学的观点看来＃但是，
期望存在任何这样的分歧的，而且，当彻底地考察伴随着机体的新
陈代谢和运动的能量交换及搞交换时，事实上从来没有发现过热
力学原理的任何局限性。
　　 近年来，在生物细胞的复杂分子结构的知识方面，特别是在将
遗传信息一代一代传递下去的特定分子链的知识方面，已经频得
了巨大的进步。而且，我们对于一些酶过程的理解也在稳步增长
中；通过这些酶过程，遗传信息完成着指导蛋白质之类的其他特定
分子结构的形成的任务。事实上，就我们所知，我们在这里遇到的
可能是细胞结构稳定性的稳步增长过程，这种过程的自由能损耗
和普通不可逆化学过程中的摘增加相对应。
　　 在这一背景上，很自然地会出现这样的观点：在机体的全部生
活中，我们遇到一些并无直接可逆性质的过程，它们和由营养及呼
吸所维持的有利条件下的不断增长的稳定性相对应。尽管生物机
体和自动机器在规模和功能方面很不相同，我们在这里却遇到二
者之间的一种影响深远的类似性。事实上，在最近的技术进步的
基础上，已经可以设计按任何预定方式进行工作的机器，这也包括
机器本身的维修和复制在内，只要它们能够得到必要的材料和能
源。
　　 但是，在关于机体和机器之间的比较这一争论很多的问题方
面，最重要的是要记得，有机的生命是一些自然资源的表现，它们
远远超过用来制造机器的那些资源。事实上，在说明用于计算鸡学
普遍定律相容呢？但是，从现代的化学动力学的观点看来，是不能
期望存在任何这样的分歧的，而且，当彻底地考察伴随着机体的新
陈代谢和运动的能量交换及搞交换时，事实上从来没有发现过热
力学原理的任何局限性。
　　 近年来，在生物细胞的复杂分子结构的知识方面，特别是在将
遗传信息一代一代传递下去的特定分子链的知识方面，已经频得
了巨大的进步。而且，我们对于一些酶过程的理解也在稳步增长
中；通过这些酶过程，遗传信息完成着指导蛋白质之类的其他特定
分子结构的形成的任务。事实上，就我们所知，我们在这里遇到的
可能是细胞结构稳定性的稳步增长过程，这种过程的自由能损耗
和普通不可逆化学过程中的摘增加相对应。
　　 在这一背景上，很自然地会出现这样的观点：在机体的全部生
活中，我们遇到一些并无直接可逆性质的过程，它们和由营养及呼
吸所维持的有利条件下的不断增长的稳定性相对应。尽管生物机
体和自动机器在规模和功能方面很不相同，我们在这里却遇到二
者之间的一种影响深远的类似性。事实上，在最近的技术进步的
基础上，已经可以设计按任何预定方式进行工作的机器，这也包括
机器本身的维修和复制在内，只要它们能够得到必要的材料和能
源。
　　 但是，在关于机体和机器之间的比较这一争论很多的问题方
面，最重要的是要记得，有机的生命是一些自然资源的表现，它们
远远超过用来制造机器的那些资源。事实上，在说明用于计算及
用于控制的那些装置的作用过程时，我们可以根本不管物质的原
整个观念构架所曾采取的发展道路有着内在的联系，这种发展从
满足日常生活的较原始的要求，趋于适应系统科学研究所得的知
识的增长。例如，只要“生命”一词因为实用的原因或认识论的原
因而被保留下来，生物学中的二元处理方式就肯定会继续存在。
　　 在我们的讨论中，我们一直是将生物机体看成被考察的客体
的，其方式和我们在力图概括关于自然界任何其他部分的经验时
所用的方式相同。当我们处理心理学问题时，我们就进入一个新
的知识领域，在那里，分析和综合的问题多年以来就吸引着生动的
兴趣。我们在社会交往中用来传达我们的精神状态的那种语言，
确实是和物理科学中通常采用的那种语言很不相同的。例如，类
似“沉思”和“决心”之类的字眼，指示着互相排斥的但又同样是意
识生活之特征的一些状况，这些字眼从语言刚刚起源时就在一种
典型的互补方式下被应用着了。
　　 精神经验和我们身体中物理过程、化学过程之间的密切关系，
在很大程度上被药物在精神病方面的应用所证实了。一切曾经意
识到的东西都可以被记住，这种记忆的程度也清楚地反映着有关
的生理过程的不可逆性。当然，继续进行这样的讨论是很引人入
胜的，但是，每前进一步都会出现新的困难，这种困难同这种探索
所能应用的各个概念的有限适用范围有着本质的联系。
　　 在这次演讲中我曾经试图说明，原子世界中的研究怎样提供
了新的机会来寻索奥斯特所谈到的自然界的和谐性，这种和谐性
我们或许宁愿称之为人类知识的统一性。确确实实，只有意识到
这种和谐性或统一性，才能帮助我们对我们的地位保持一种均衡
的态度，并避免科学和技术的突飞猛进在几乎每一人类兴趣领域
中可能如此容易地引起的那种混乱。此次会议的议程正是下述事
实的证明：制药科学和药物科学代表着对自然奥秘的探索的一个
不可分割的部分，通过这种探索，我们力图提高人类的理解和福
利。我希望你们的集会将对这一伟大目标有所贡献，我愿意表示
我最热诚的愿望，愿此次会议对你们所有的人都成为有启发性的
经验。



--

※ 来源:．哈工大紫丁香 http://bbs.hit.edu.cn [FROM: 202.118.229.86]