長(cháng)年的疑問(wèn)
作者：湯川秀樹(shù)
我在上高中三年級的時(shí)候，就明確地下定決心要成為物理學(xué)家。其原因之一，是我認為自己欠缺成為動(dòng)物或植物研究工作者的素質(zhì)。從幼年時(shí)代到少年時(shí)代，我也像一般人一樣對昆蟲(chóng)有興趣。那時(shí)，我住在京都市內，和今天不一樣，身邊就有昆蟲(chóng)。有樹(shù)叢的庭院就是各種各樣昆蟲(chóng)的棲息之所。我還在附近的皇宮樹(shù)林里捉過(guò)獨角仙，拿回家來(lái)放在點(diǎn)心盒里飼養。但是，同動(dòng)物打交道沒(méi)有更大的進(jìn)展。對植物的關(guān)心就更淡薄了。草木的名字聽(tīng)了過(guò)后，很快就忘得一干二凈。很久以后，我寫(xiě)起和歌來(lái)。但是不知道植物和鳥(niǎo)兒的名字，常常感到傷腦筋。
因此，我沒(méi)有成為生物學(xué)家。但是，有一個(gè)關(guān)于生物的疑問(wèn)，從少年時(shí)代起直到今天，始終留在我的心中不曾消失，盡管在這過(guò)程中，它的表現形式有所變化。從我上中學(xué)四年級的時(shí)候，它就開(kāi)始產(chǎn)生了。上生物課的時(shí)候，老師給我們作了關(guān)于進(jìn)化論的初步講解。首先介紹了拉馬克（J．B．Lamarck）的器官用進(jìn)廢退說(shuō)。他認為，生物如果經(jīng)常使用各種器官，它們就逐漸發(fā)達，生物則因此而進(jìn)化下去。這種觀(guān)點(diǎn)，對于中學(xué)生的我，是容易理解的。但是老師卻認為這種說(shuō)法要不得。他認為，生物出生以后，后天獲得的能力是不遺傳的，對于進(jìn)化不起作用。于是，他接著(zhù)開(kāi)始講解達爾文的進(jìn)化論，說(shuō)：同類(lèi)的生物之間進(jìn)行著(zhù)生存競爭，在這過(guò)程中，能夠更好地適應環(huán)境者，其子孫也將繁衍增殖；生物是靠這種自然淘汰而進(jìn)化的。這對我說(shuō)來(lái)，難于理解得多?；丶乙院?，我仍然拼命地思考，但還是不能理解。
很久以后，我更多地懂得了物理學(xué)之后，試去重新思考這個(gè)問(wèn)題，我注意到：大概是因為在達爾文的進(jìn)化論中包含著(zhù)統計上的考察，所以才難于理解的吧。拉馬克那樣的思維方法是根據以下情況得出物種進(jìn)化結論的，即：生物的一個(gè)個(gè)的個(gè)體在生存期間是遵循著(zhù)因果法則在變化的。該個(gè)體又遵循著(zhù)某種因果法則將那變化遺傳給它下一代的一個(gè)個(gè)的個(gè)體。這正是古典物理學(xué)家的思維方法。當然在這里，不言而喻的大前提是存在著(zhù)個(gè)別因果律。在這一點(diǎn)上，達爾文那樣的思維方法——作為多數個(gè)體集團的物種總體的變化傾向就成問(wèn)題了。在物理學(xué)方面，作為與此相對應的思維方法，是在達爾文的《物種起源》發(fā)表后大約20年后才建立了被稱(chēng)作古典統計力學(xué)這一學(xué)科。在這里，中心問(wèn)題是：以建立了個(gè)別因果律的古典力學(xué)為基礎，而從統計上去解釋熱力學(xué)的各種現象。但是，拉馬克那樣的進(jìn)化論，和物理學(xué)的情況不同，它無(wú)論如何也不能完成古典力學(xué)的任務(wù)，這是很顯然的。取而代之的究竟是什么呢？那時(shí)，我這個(gè)中學(xué)生并不很了解物理學(xué)和生理學(xué)，當然不可能那樣明確地意識到這個(gè)問(wèn)題。但是當時(shí)的樸素的疑問(wèn)，不久不是就面臨了應該發(fā)展成為上述那種形式的命運了嗎！后來(lái)，我仍然在思考那個(gè)問(wèn)題。
20世紀初，在生物領(lǐng)域出現了突然變異說(shuō)。令人驚奇的是，它同物理領(lǐng)域量子論的提出幾乎是同時(shí)。盡管后者意味著(zhù)發(fā)現了微觀(guān)過(guò)程的不連續性，但是對于這樣的過(guò)程，當時(shí)我仍然認為存在著(zhù)個(gè)別因果律的吧。直到20多年后建立起了量子力學(xué)，對于一個(gè)個(gè)的微觀(guān)過(guò)程，我才終于不得不放棄因果律的想法。這是因為我明白了；由于同樣原因開(kāi)始的微觀(guān)過(guò)程，結果卻各不相同，因此只有承認根據非常多的過(guò)程所獲得的結果而歸納出的關(guān)于分布情況的規律。這意味著(zhù)用統計因果律置換了個(gè)別因果律。這是一種非決定論。在我了解了量子力學(xué)及其統計解釋后不久，就是說(shuō)在1930年，我甚至在想象：在生物領(lǐng)域難道也有與此相類(lèi)似的情況嗎？不過(guò)，所謂突然變異是罕見(jiàn)的現象。在一般條件下，非如此的情況則是壓倒多數。正因為如此，生物的種才得以存續下來(lái)。和量子力學(xué)的情況不同，遺傳現象具有強烈的決定論性質(zhì)。不僅如此，即使偶爾見(jiàn)到偶然發(fā)生的突然變異，它同量子力學(xué)的非決定性似乎也不是同種的東西。到了1940年，我讀了薛定諤（E．Schrodinger）的名著(zhù)《生命是什么？》以后，才明白了這個(gè)問(wèn)題。他是量子力學(xué)創(chuàng )始人之一，他反對以馬克斯·玻恩（Max Born）、海森堡（W．K.Heisenberg）和尼爾斯·玻爾（N．Bohr）為代表的量子力學(xué)的正統解釋即承認微觀(guān)物理現象的非決定性的統計解釋?zhuān)鲝埩⒆阌诓▌?dòng)一元論的決定論。在這場(chǎng)論爭中，正統派一方處于優(yōu)勢，絕大多數年輕的物理學(xué)家都奔向了該陣營(yíng)。在這種情況下，正如上面談到的那樣，一時(shí)我當然也認為在生物領(lǐng)域也像量子力學(xué)似地，非決定性是重要的。在正統派中，特別是玻爾，把為理解微觀(guān)物理現象而引進(jìn)的互補性概念類(lèi)推地帶入了對生命現象的解釋之中。但是這里所說(shuō)的互補性意味著(zhù)在無(wú)生物的物理現象中看不到的新的性質(zhì)。因此，受其影響而從物理學(xué)轉而研究分子生物學(xué)的德?tīng)柌紖慰耍?span lang="EN-US">Max Deforuck）期待著(zhù)能夠發(fā)現與物理法則不同的法則。但是其后的事態(tài)進(jìn)展卻與他的預想相反。就是說(shuō)，薛定諤在德?tīng)柌紖慰搜芯砍晒幕A上，已經(jīng)拓展了如上所述的決定論見(jiàn)解。擴而大之，1953年沃森（J．D．Watson）和克里克（F．H．C．Crick）建立了DNA模型以后的情況正如眾所周知的那樣，在這里可以看出180度的大改變。因為我明白了：在量子力學(xué)的解釋上曾處于劣勢的薛定諤一方，在解釋生命現象上卻較玻爾顯然有先見(jiàn)之明。不僅如此，還明白了：按照分子水平上的樸素實(shí)在論、機械論的思維方法就能夠充分理解遺傳現象。這是笛卡兒式的“動(dòng)物機械論”的現代版。當然，在它的背后確實(shí)有著(zhù)電子水平的量子力學(xué)機械論。不過(guò)，我知道，不深入到這種程度也無(wú)妨。這從物理學(xué)方面來(lái)看，甚至令人有翻了個(gè)兒之感。但是，在生命現象研究方面，還有廣闊的未知領(lǐng)域展現在前方。尤其是關(guān)于包括人類(lèi)在內的高等動(dòng)物的神經(jīng)系統，今后將會(huì )多次地迎來(lái)新局面的吧。而且，在某方面不是將會(huì )面臨不辜負玻爾和德?tīng)柌紖慰水敵醯钠诖男虑闆r的嗎！似乎也有專(zhuān)家作如是想。這是后話(huà)。
說(shuō)到這里，回顧一下便可以發(fā)現，我從中學(xué)時(shí)代以來(lái)關(guān)于進(jìn)化論的樸素的疑問(wèn)，至今仍未打消。反而又增添了其后的新的疑問(wèn)。我記得大約是在大學(xué)時(shí)代，我讀過(guò)?？藸枺?span lang="EN-US">E．H．Haeckel）的著(zhù)名的《宇宙之謎》。這本書(shū)的第一版出版于1899年。所以，關(guān)于物質(zhì)和宇宙的觀(guān)點(diǎn)都是建立在古典物理學(xué)基礎上，從今天看來(lái)，是完全過(guò)時(shí)了。但是，對我來(lái)說(shuō)，這一點(diǎn)或者他的一元論哲學(xué)卻總是好的。留給我印象最深的，是他那主張的說(shuō)服力，盡管我未能十分理解。這種主張貫穿在關(guān)于動(dòng)物發(fā)生的詳細得甚至有些煩瑣的敘述之中。用一句話(huà)來(lái)說(shuō)，它就是：個(gè)體的發(fā)生是重復系統的發(fā)生。長(cháng)年以來(lái)，我一直在想：這個(gè)問(wèn)題從達爾文那樣的進(jìn)化論中，是無(wú)論如何不能理解的。其后，我讀了各種各樣的書(shū)，奇怪的是，哪一本書(shū)也沒(méi)有觸及這個(gè)問(wèn)題。而且，盡管我試向各方面的專(zhuān)家談起過(guò)我的樸素的疑問(wèn)或者我這樣的外行想法，卻都沒(méi)有反應。近來(lái)，我仍一而再地重復這種經(jīng)驗。不過(guò)，最近我感到反應稍有不同。稿紙已經(jīng)寫(xiě)完，留待另外的機會(huì )再談這個(gè)問(wèn)題吧。在這里，我只是想坦率地承認：一個(gè)物理學(xué)家很久很久以來(lái)，關(guān)于生物的進(jìn)化一直抱有樸素的疑問(wèn)這一事實(shí)。生物學(xué)盡管取得了顯著(zhù)的進(jìn)步，但是直到今天，對于我長(cháng)年的疑問(wèn)仍未給出能夠令人滿(mǎn)意的、一語(yǔ)中的的回答，卻令人焦躁。
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