【元07】自然发生说（三）
文：尼伯龙根·蜗藤
17世纪的西欧的科学之风已经开始卷起，一批批的科学爱好者正在转变为科学家。科学家之间的沟通越来越频密，第一个科学家组织英国伦敦皇家学会在1660年建立。早期的科学家，即便是象雷迪那样的兼职科学家大都有着一个共同特点，那就是他们出身优越，衣食无忧，受过良好教育，博览群书。这些似乎是成为科学家的最重要条件，特别是考虑到当时书籍还是一项稀缺资源，搞科学还没有人为你发工资的情况下。
可是谁又能想到，一个最不符合以上条件的人竟然能成就堪称史上划时代的发现呢？在这个发现之下，人类把自己的视野扩大到了随处可见却又无人得知的领域。
这个人就是荷兰科学家列文虎克（Antony van Leeuwenhoek，1632-1723）。有人可能会被这个中间的van字迷惑了，van不是贵族才能用的字眼吗？可是在列文虎克出世时，家境早已中落，他的父亲不过是一个卖篮子的商人。列文虎克16岁开始就在一间布店当学徒。这种条件下，当然谈不上什么教育，他只会荷兰语。鉴于当时绝大部分科学著作都是用拉丁文写成的，他也不可能有任何接触科学著作的机会。
列文虎克
然而，成为科学家，最重要的不是高深的学识，而是好奇心和求知欲。在20岁的时候，列文虎克第一次见到了放大镜，那个镜子能把物体放大3倍。他一下子就被这个镜子迷住了，那种能够放大物体的神奇令他对放大镜爱不释手。如果他对科学界的事情有所了解的话，他就会知道早在50多年前就有人发明了显微镜，科学家也已经把显微镜运用在科学研究上。比如我前文提过的列文虎克的同胞斯旺梅丹已经用显微镜观察昆虫的结构了。他所用的显微镜还是结构更为复杂的由几块玻璃片构成的复镜。
大约在30岁之后，列文虎克开了一件买窗帘布的小店，做起了小商人，终于有一定的空闲了。一般人可能娱乐休闲一下就过去了，可是列文虎克一直念念不忘神奇的镜子，于是用业余时间跑去玻璃厂学磨镜。列文虎克有天生的巧手，他的磨镜技术很快就连老师傅也比不上了。学会磨镜之后，他就开始制造自己的第一台显微镜。在往后的岁月里，这个磨镜老人总共磨了500多块镜片。
列文虎克的显微镜在现在看来非常简单，只是一个原始的单镜。他把镜片装在一块铁板上，镜片前面有一个针型平台，那是用来放样品的（他的样品通常就是一滴水）。和这个针形平台相连的就是一些螺纹轨道，以调节针形平台的位置和镜片和样品之间的距离。要能看到放大的样品，眼睛必须紧贴着镜片。长时间这么看，眼睛和脖子都会很累。
列文虎克的显微镜
若是列文虎克懂得更多的光学知识，他就很可能知道理论上说来如果用复镜的话，放大倍数会比单镜高，造型也会更加符合人体工程学。但是世事其妙之处就在于此，尽管理论上复镜比单镜好，但是由于列文虎克的磨镜技术高超，加上当时复镜的制造技术还不成熟，他造出来的单镜竟然比斯旺梅丹他们的复镜放大倍数更高。列文虎克的最高纪录是制造出放大超过200倍的单镜，而当时复镜的放大倍数只有20到30倍。
与其他科学家相比，列文虎克有着更胜人一筹的先天优势，那就是他非凡的视力。在观察主要靠眼的时代，有一双好眼力的眼睛是科学家宝贵的财富。天文学家丹第就是靠一双有过人视力的好眼睛，积累了大量普通人观察不到的星象，从而为他视力不好的徒弟开普勒留下大量宝贵的第一手资料，使他能够从中推敲出开普勒天体运行三定律。除了好眼力之外，列文虎克还有过人的耐心和实验技巧，比如他能长时间地不厌其烦地调节样品的位置，比如他能很好地掌控光源的强度等等，这些都为他的成功打下基础。
当然，列文虎克最大的优点就是他有一般人不具备的无穷无尽的好奇心。在制造了自己的显微镜之后，他几乎把一切自己能弄到的东西都放到显微镜下观察，水塘、泥巴、食物残渣、皮屑乃至人体分泌物等等，一个也不能少。在显微镜下，他发现了无数新鲜的生物，寄生虫、细菌、草履虫、鞭毛虫、绿藻以及精子等等。他把自己发现的会动的微生物通称“小动物” （animalcules）。可以说，列文虎克为人类展示了一个前所未知的新世界，这在科学界中的意义并不亚于哥伦布的远航发现新大陆。
这时列文虎克发觉了自己的不足——缺乏画画的技巧。幸亏列文虎克请到了一位好助手，能够根据列文虎克的描述把他看到的东西画出来，这些图画加上列文虎克自己的文字描述，把一个原本不为人知的世界展现在世人面前。
列文虎克观察到的“小动物”
在皇家学会看来，列文虎克是一个不折不扣的“民科”。尽管开始他寄来的有关昆虫的观察文章得以顺利发表，但是在他声称自己发现了“小动物”的时候，这些成名的科学家都不相信。而列文虎克也对自己的磨镜技术严加保密，无论如何不肯说出自己如何能把镜子磨得如此好的秘密，以致他的观测长期无人能够重复。也因为如此列文虎克的文章一再被封杀。最后，经不起列文虎克的一再要求，皇家学会派了由三个科学家组成的特遣队，去亲眼验证列文虎克到底有没有说谎。由于列文虎克的实验重复性极高（只要有好镜子和列文虎克的实验技术，这个是必然的），所以特遣队一下子就被说服了。列文虎克的发现这才公诸于世，而列文虎克也从民科转正成为皇家学会的正式会员。
列文虎克的实验结果震惊了欧洲科学界，而一度死寂的自然发生说获得了转机。
在列文虎克显微镜下面的小动物到底是怎么来的呢？这是很多人的疑问。列文虎克认为它们也有交配的过程，和我们常见的动物一样。因为他观察到了两只小动物凑在一起的现象。但是也有人提出相反意见，认为列文虎克所观察到的不过是一个动物分裂成两个动物的现象。在“大”动物中，这种现象也存在，比如水螅也会如此分裂。还有人提出，所谓的小动物“交配“其实不过是动物在外力作用下被震断，但是还没有完全脱离而已。在“大”动物中，被弄断的动物变成新的动物也不是没有，蚯蚓就是大家熟悉的例子。这样显然不能算是“正常”的生育方式。
由于科学家们对于小动物的成因莫衷一是，在自然发生说影响力尚未消退之际，有人重提就不足为奇了。支持者认为，尽管大动物不能自然发生，但是“小动物”却是可以自然发生的。列文虎克自己并不相信自然发生说，便决定向雷迪学习，用实验的办法去反驳自然发生说支持者们的论调。
他的实验是这样的：他用瓶子装着捣碎的辣椒和新鲜的干净雨水，然后用火加热，他相信这样就可以杀死里面的小动物。然后他把瓶子用火封口。而在对照实验中，瓶子则开口。在实验之前，他检查了两个瓶子里面的水，确信都没有活的小动物。而在两天之后，他观察了开口瓶子里面的水，发现有很多小动物。这是对的，一切进行得合符预期。他相信这些小动物是外面空气带来的。
他多等了两天再打开封口的瓶子。他惊讶地发现，里面同样有很多小动物，他们也是形态各异，活动自如。即便他重复该实验，加长了加热时间，结果仍然如此。
列文虎克沮丧却又如实地向皇家协会报道了自己的实验结果。在报告中，他懊恼地承认，自己一向反对的自然发生说也不是没有可能的。
应该说，列文虎克实验的所设定的条件比雷迪的更为苛刻。首先，列文虎克的实验采用了预先加热的步骤，这个可以保证（或者试图保证）杀死所有的活的生物。其次雷迪的瓶子是通风的，而列文虎克的瓶子是用火烧玻璃完全封闭的，保证了完全的隔离（当然也没有空气流通）。可见在如此苛刻的条件下，如果还能发现小动物，那么这些小动物必然是自然产生的了。
可是列文虎克的观察对象远比雷迪的陌生。他虽然观察到很多小动物，但是当时科学界对这些小动物的认识几乎为零。我们现在把这些小动物都通称微生物。如果用现在的知识来回顾列文虎克的实验的话，他很可能这样几个问题：首先可能是加热的时间不够，没能杀死所有的微生物。其次是没有在压力下加热，即便把活动的微生物杀死了，也不能杀死孢子。至于在为什么在隔绝空气中微生物也能生长，一个可能是瓶子里的空气还足够，还有一个可能就是列文虎克发现的“小动物”实际上是厌氧细菌。当然，当时的科学家对此一无所知。
列文虎克的结果虽然不合自己的预期，令他痛苦不已，但是这却对生物起源问题有极大的意义。首先，列文虎克的实验结果大大支持了自然发生说，被认为是自然发生说的直接性证据，促使了自然发生说的复兴。其次，尽管雷迪的实验甚为经典，但是在对付微生物这样的小东西却不适用。而列文虎克的实验改进了雷迪的实验，成为了验证微生物起源问题的标准性实验。以后的实验基本模式都是如此，不过是在如何加热和隔离上再做文章。第三，从列文虎克开始，关于自然发生的问题都在科学的框架中进行，科学家虽然各执一词，但是都采用实验和推理的方法验证，这无疑是科学的胜利。
而与列文虎克证明自然发生说的同时，另一条战线上也传来了令自然发生说支持者感到鼓舞的消息。这就是在上一篇提到的关于胚胎的渐成说和先成说之争。前面我们说过，简单地说来，渐成说有利于自然发生说，先成说不利于自然发生说。
哈维的先成说虽然凭借着他巨大的威望得到了不少的支持。但是反对派很快就搜集了反驳的证据。最好的反驳例子就是再生（regeneration）的现象。比如上文提到的蚯蚓，被割断了之后，两断都可以生成完整的蚯蚓。如果先成说是对的，那么被割断的蚯蚓根据什么来生成被割去的部分呢？为了解决这样的问题，先成说只好认为那些在卵子中已经存在的微型动物先天性拥有面对这种情况的能力。而这种说法又显然不令人信服。于是渐成说又慢慢地和先成说拉成了均势。
既然直接和间接性的证据都支持自然发生说，自然发生说终于在18世纪初期重现复兴。但是反对自然发生说的学者也不示弱。于是在列文虎克实验的基础上，一场横跨两个世纪扩日持久的实验拉锯战揭开大幕。
