1962年9月20日人民日报 第5版

第5版()
专栏:

一百年前的一场学术争论 大可
整整一百年前,法国杰出的科学家路易·巴斯德(1822—1895年)发表了一篇著名的论文,题目是:《论空气中所含的微小粒子》(1862年)。在这篇论文中,巴斯德以他一系列的实验,提出了这样一个结论:活的微生物是不可能自然发生的。巴斯德的研究不仅对于科学作出了非凡的贡献,而且也给予我们很大的教益。 一
许多世纪以来,生命起源问题始终是一个激动人心和引起争论的问题。在古时,由于有关生物生命活动的正确知识的缺乏,由于物种不变的概念起着支配的作用,人们认为新的生物是只能由其他物质分解而产生或由非生物而产生的。因此,自然发生说(即无生源说或化生说)是当时的普遍观念。古代希腊、罗马、犹太和阿拉伯的学者,都发表过这种见解。在古代的我国,也有“腐草化萤”、“腐肉生蛆”和“雀入大水为蛤”等说法。
如同其他方面一样,唯物主义和唯心主义也围绕这个问题进行着尖锐的斗争。在当时,无论是唯物主义学派还是唯心主义学派都承认生物的自生是一个无可怀疑的“事实”,但是他们对于这个“事实”却给予了迥然不同的解释。在西方,从米利都主义者到伊壁鸠鲁和斯多葛主义者,都把自生现象看作是一个没有任何精神力量参与的自然过程。但是在以后的历史进程中,关于自生现象的理论基本上却是属于唯心主义的。柏拉图断言,动物和植物之所以能够活动,仅仅是因为在其体内移植入不死的灵魂——“精神”的缘故。这种唯心主义的思想在亚里士多德的学说中得到了反映和发展。按照亚里士多德的观点,生物本来是没有生命的,但是由于“隐得来希”——灵魂的作用,生物才成为活生生的东西。亚里士多德以他自己的威望,给予自然发生说的发展以极其重大的影响。后来,新柏拉图主义者更宣称,生物自生的唯一原因在于“富有生气的”灵魂赋予物质以元气。到了中世纪,即基督教经院哲学和教会精神统治的时代,古时学者关于生物起源的观点仍然得到完整的保留,并进一步地同《圣经》的原则结合起来。正如列宁所指出的,“经院哲学和僧侣主义抓住了亚里士多德学说中僵死的东西,而不是活生生的东西”;中世纪的神学者抓住了亚里士多德关于自然发生的学说,并杜撰了他们自己关于生命起源的神秘主义的概念。他们硬说,“富有生气的灵魂”赋予生命物质以灵性,生物是根据神的意志自然发生的;自古至今神的意志以其永不减弱的力量,对于生物的自生起着作用。但是同这种说法相对立,先进的哲学家如佛兰西斯·培根和笛卡儿等,则力图从唯物主义的观点出发来说明自生的现象。
科学的发展积累了许多新的事实,这些事实终于逐渐地修正了陈旧的“理论”。就在十七世纪,莱蒂医生第一次给予自然发生说以沉重的打击。他以他自己的观察证明了蛆在腐败的牛肉中自生这样一种广泛流传的信念是不符实际的,因为当牛肉被细纱遮盖起来的时候,这些蛆不是出现于牛肉上而是出现于细纱上,而且它们只是家蝇发育的一定阶段。但是,莱蒂没有彻底摒弃自然发生的思想,他在另外一些场合仍然相信生物是能够自生的。后来,许多人也进行了关于其他生物发育的观察。由于这些观察的纷纷出现,特别是生物具有高度组织这一点为人们所认识,关于生物自生的信念发生动摇了。
但是,这种情况维持不了多久。在十七世纪末和十八世纪初,列文虎克发现了当时还不知道的微生物世界,又使自然发生说几乎重新得到了公认。按照当时的人们看来,尽管具有高度组织的生物不可能自生,而微生物却必然是自生的,因为微生物在各种有机浸液、甚至煮沸过的浸液中都能够大量地出现。
在十八世纪,关于自然发生的问题,科学界进行着激烈的争论。一方面也同过去一样,争论的不是微生物能不能自生,而只是对于自生现象的理论解释。法国学者布丰是相信自生现象的。根据他的见解,自然界充满着无数的微粒——生命单位或胚种。这些微粒具有互相结合的能力,由它们能够产生低等植物和动物。并且,死亡就是组成有机体的微粒的分解,由它们又能够重新产生更简单的生命形态——微生物。但是布丰认为,生命单位或胚种是具有物质特性的。布丰的这种观点得到英国学者尼根翰的支持和发挥。但是,尼根翰是站在唯心主义的立场上的。尼根翰宣称,用显微镜看到的微小粒子(其实是最小的滴虫)就是组成动物的微粒,它们因受到某些神秘的“生活力”的影响而形成动物。
另一方面,意大利学者斯帕兰察尼以他自己的实验驳斥了这种说法。斯帕兰察尼用显微镜检验了尼根翰所记述的微小粒子(其实也是滴虫),发现它们具有生物的一切性质,能够独立繁殖。尼根翰断言,他把易腐的物质封闭在瓶子中加热,仍然从显微镜中看到动物。但是斯帕兰察尼认为,这是因为他的实验是不可靠的,即加热不够、消毒不良或封闭不严。其他一些科学家的实验也得到了这样的结果。虽然如此,自然发生说的拥护者还不屈服。他们反驳说,这只是因为液体、特别是空气经过长时间的加热,失去了引起自生的可能。当时,由于双方都提不出更有力的证据,问题仍然没有得到解决。 二
几乎整整过了一个世纪,关于自然发生问题争论的一个最有意义的阶段终于到来了。法国卢昂自然博物馆馆长普舍在1858年向法国科学院提出一篇题为《原始动植物的自然发生在人造的空气和氧气中》的论文,自负他已经确切地证明微生物是“发生在同普通空气隔绝的溶液中”的。普舍的解释很像尼根翰的观点,他认为有机体是只有在预先存有某种“生命力”的条件下才能够产生的。这篇论文在当时的科学界引起了很大的反应。有许多人赞同,而有些人、特别是巴斯德却很怀疑。
在科学界正在热烈地辩论这个问题的时候,巴斯德花了四年的工夫,专心致志地进行他的精密的观察和严格的实验。巴斯德在他的观察和实验中贯彻了求实的精神,他批判地研究了反对者的错误根据,并合理地解释了有关实验方法的全部过程。
为了证明空气中含有微生物及其种子,巴斯德使空气通过多层的棉絮,发现棉絮上有着许多黑色的尘埃,其中有着许多微生物及其种子。为了证明空气中的微生物及其种子是所谓自然发生的根本原因,以及所谓长时间的煮沸会改变浸液性质的说法是无稽的,巴斯德又把这些滤过空气的棉絮投入经过加热消毒的浸液中,不久就引起了微生物的发生。但是,他的反对者、特别是普舍反驳说,这是因为棉絮本身就是有机物,可以自然发生微生物。于是,巴斯德改用矿物质的石棉来代替棉絮,结果浸液还是很快地发生腐败。为了进一步证明他自己的论点,巴斯德还特制了一种烧瓶。瓶颈是一根S形的细管,管口是敞开着的。他把易腐的浸液放在烧瓶中煮沸。当浸液冷却时,空气通过曲管进入烧瓶中,而微生物及其种子却因重于空气而沉积在管壁上。因此,烧瓶中的浸液在相当长的时间内还是无菌的。但是,如果使浸液同管壁相接触,那末过了几天,浸液就开始腐败了。
巴斯德的发现虽然很明显,但是他的反对者还不肯承认。因此,巴斯德继续进行了大量的研究,并找到了许多新的证据。他把易腐的浸液煮沸消毒,严密地封闭在二十个瓶子里。他把这些瓶子携往阿尔卑斯山的冰川地带,打开瓶口又立刻封好,拿回来加以检验。由于那里的空气非常清洁,二十瓶浸液只有一瓶腐败生菌。但是,在平原上打开的二十瓶则有八瓶发生微生物,在城市中打开的十一瓶则全部都腐败了。这时,普舍也去平原、海滨和高山进行实验。但是他仍然硬说,他得到的结果是无论哪里的空气,都“能够生出无数的微生物”。巴斯德在1860年就向法国科学院报告他的实验说,他“可以断定:空气中那些浮荡着的尘埃,一定含有使浸液腐败的微生物种子”。巴斯德在后来又作了许多不同的实验,结果都证明他的观点是完全正确的。
因此,巴斯德在1862年发表了《论空气中所含的微小粒子》一文。在这篇著名的论文中,巴斯德彻底地打破了自然发生说这个根深蒂固的见解,令人信服地证明了微生物的自然发生是不可能的。法国科学院曾经为解决自然发生问题而悬赏,这项奖金为巴斯德所获得。又过了两年,在法国科学院召开的一个会议上,巴斯德重复了他的实验。微生物自然发生的观念就这样被最后地否定了。 三
 巴斯德以他的实验平息了一场持续许多世纪的纷争。这些实验受到了恩格斯很大的重视,他指出:“这些试验是很重要的,因为这些试验把所有这些有机体、它们的生命、它们的胚种等等都弄得相当清楚了。”由于这些精确的实验,巴斯德对于发酵工业和传染病学作出了史无前例的贡献,从而奠定了现代微生物学的基础。
自然科学的每一个进展和成就,都为辩证唯物主义提供了新的证据。巴斯德的实验也具有很大的哲学意义。马克思主义经典作家曾经指出,达尔文的进化论是辩证唯物主义的自然科学基础。按照达尔文的观点,物种的多样性和有机体构造的合理化的形成是由于发展的结果。但是在过去很长的时期中,关于有机体的发展问题都被一些人从宗教的角度出发加以解释,他们硬说动植物的多种形态是造物主创造的。现在,巴斯德的实验证明任何一种生物必须由同它自己相似的生物而产生,这就使进化论的基础越加稳固了。
巴斯德的实验使唯物主义和唯心主义的斗争在生命起源问题上发生了重大的变化。如前所述,许多世纪以来,这个问题一直是唯物主义和唯心主义的思想斗争场所。不过,他们所争论的主要不是关于自生现象的本身,而是关于自生现象的理论说明,即生命的自然发生是超物质的“精神因素”的作用,还是循着自然途径进行的。现在,巴斯德的实验证明自生现象根本是不存在的,它只是由于方法论上的错误以及不正确的观察和实验的结果。这就使得争论的双方都失去了依据。于是,在这里产生了一个新的问题:既然微生物的自然发生是不可能的,那末原始的生命又来自何处呢?当然,巴斯德的实验没有解决这个问题。巴斯德是根据发酵过程来进行研究的。其目的只是为了证明发酵是由于来自外界的微生物,而并不是为了证明一般的不能自然发生。“巴斯德在这方面的实验是没有结果的”(恩格斯)。
自然发生说的垮台引起了科学家的思想的困惑和混乱。看来,似乎巴斯德的实验反而成为科学的负担了。其实,不能把这归咎于巴斯德的实验。巴斯德并没有认为自然发生在过去一直都是不可能的。但是,一些人抓住了巴斯德的实验,并对它作了绝对化的歪曲。他们大声疾呼生命的本质是不可能从唯物主义出发来认识的。按照他们的观点,生物同非生物之间是有着不可逾越的界限的。生命本身同物质一样地古老、一样地永存,并且生命的胚种来自其他天体。这种说法无论在科学上还在哲学上都是错误的。现代的天文物理学证明,任何生命物质在宇宙空间的条件下都会迅速地死亡。恩格斯写道:“关于‘永恒生命’和生命胚种自外面输入的假说是以下列两点为前提:(一)蛋白质的永恒性;(二)一切有机物都能从之发展出来的原始形态的永恒性。两者都是不可允许的。”辩证唯物主义认为,在宇宙中除了那些永远变化和永远运动的物质及其规律以外,是没有永恒不灭的东西的。因此,坚持生命永恒的说法,就是把生命置于物质发展的一般规律之外,从而必不可免地要承认一种特殊的生命力的存在。这种立场当然是同辩证唯物主义背道而驰的。与此相反,另一些人则确信有机生命的自然起源。但是,当时很多人还持有机械论的观点。他们认为自生是解决生命起源问题最方便的、甚至唯一科学的方法,企图重新使自然发生说得到复活。有的人还企图简单地在物理和化学规律中找到生命现象的完全解说。这种庸俗的观点也遭到了恩格斯严厉的批判。恩格斯写道:“在我们已知道无构造的无核原生生物之后,如果还想说明哪怕一个单细胞是直接从无生命的物质产生出来而不是从无结构的活的蛋白质产生出来,如果还想用少许臭水来强迫自然界在二十四小时内产生出它费了多少万年才产生的东西,那真是愚蠢的事情。”恩格斯在原则上并不反对有机生命自然起源的理论,但是他反对对于这种理论的庸俗解释。
恩格斯坚决地主张站在唯物主义的立场上来考察生命的实质,并用发展的观点来考察有机界的历史。他概括了大量的科学材料,指出了对于生命的辩证唯物主义的了解,这就从生物学中把唯心主义和形而上学驱除出去了。从辩证唯物主义的观点来看,生命是物质的一种运动形式,是物质从低级的运动方式发展到高级的运动方式的必然结果。生命的物质基础是蛋白质,它的运动形式是新陈代谢。但是,地球的早期不可能有蛋白质,蛋白质是无机物通过一系列复杂的发展过程而产生的。原始蛋白体的产生就意味着物质运动从化学方式进到了生物学方式。最初出现的原始蛋白体是没有一定的形态的,但是它具有基本的生理机能——新陈代谢。经过了许多万年,原始的蛋白体内才出现了细胞核,于是形成了细胞。以后,生命自然界才在细胞的基础上向前发展。因此,生物和非生物是有着物质统一性的,但是二者又有着原则的区别。主张生命具有完全自主性的说法是荒谬的,因为它割断了生命同物质及其运动的联系。主张从非生物突然产生原始生物的自然发生说是不能成立的,因为它违反了物质逐渐复杂化的发展规律。
现代科学的研究完全证实了恩格斯关于生命起源问题的观点。但是,至今这个问题还没有得到最后的解决,恩格斯关于这个问题的思想也还没有得到充分的贯彻。无论是把生命现象绝对化,还是从由非生物突然生出生物中寻找生命,现今都还大有人在。事实证明,所有这些做法都是违反辩证唯物主义、违反历史观点的,因而都是注定要失败的。只有遵循恩格斯关于生命起源问题的指示,进行长期的、刻苦的和独创的研究,才能够进一步地获得新的成就。 四
一百年前关于自然发生问题的争论给予我们以极其深刻的印象,这是完全可以理解的。这个争论表明,人们对于生命起源问题的认识,是经历了一个漫长的过程的。这不是一个正确的认识简单积累和不断得到证实的直线过程,而是一个正确的意见同错误的意见激烈斗争的曲折过程。在实践、实验和观察的基础上,产生着、解决着、又重新产生着这类斗争,是一切科学发展的必由之路。由此可见在科学中贯彻“百花齐放、百家争鸣”的方针的重大意义。同时,任何重大的科学成就都是辛勤劳动的结果。要在这种斗争中取得胜利,推动科学的前进,仅有革命的热情是不够的,还必须有严肃的科学态度。巴斯德说:“没有一种预先构成的观念什么也不能做成。但需要十分慎重,甚至只有相信试验所证实的结论。”巴斯德在这场争论中取得胜利的一个重要原因,就在于他在实验中采取了极其细心和谨慎的态度。此外,科学发展中的批判的继承性在这里也得到了明显的表现。
这个争论还表明,自然科学是同哲学紧密地联系着的。唯物主义哲学促进科学的发展,而唯心主义哲学则是同科学相对立的。一个严肃的科学家在研究自然界的现象和事实时,有可能自发地达到唯物主义观点和辩证法观点,但总是有其局限性的。巴斯德在反对自然发生说方面是作过积极的贡献的,但是他仍然不能解决原始生命起源的问题。只有恩格斯自觉地运用了辩证唯物主义的观点,才为我们指出了解决这个问题的唯一正确的途径。我们必须进一步地掌握辩证唯物主义,来更好地解决自然科学中的问题。


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专栏:经济资料介绍

化学纤维的发展 张婉文 亦鸣 一
纺织纤维的生产和发展,对满足人们的物质生活的需要,加速工业的发展有相当大的作用。纺织纤维分为两大类:天然纤维和化学纤维。天然纤维如棉、毛、麻、丝等的生产和应用已有悠久的历史了。化学纤维的生产,自1891年法国建立第一个人造纤维工厂以来,还不过七十年的历史。但是,化学纤维生产的增长速度远远超过了天然纤维。目前,化学纤维在世界纺织原料中的地位仅次于棉花而居第二位。1940年—1960年,世界纺织纤维的变化情况如下表: 棉 花  羊 毛  蚕 丝   化学纤维  总 计年 度 产 量 产 量 产 量 产 量 产 量
(千吨) % (千吨) % (千吨) % (千吨) %(千吨)%1940年 6,220 72.8 1,132 13.3 590.7 1,131 13.2 8,542 1001960年10,212 68.1 1,444 9.6 30 0.2 3,317 22.1 15,003 100
化学纤维按其所用原料和制备方法的不同又分为人造纤维和合成纤维。人造纤维如粘胶纤维、铜铵纤维和醋酸纤维等是由木材、棉子短绒等的纤维素为原料制成的。合成纤维是由低分子物质经化学方法聚合成分子量很大的高分子化合物,再经纺丝、后处理等工序制成的。生产合成纤维的原料主要是苯、乙烯、丙烯、乙炔……等。这些原料可由煤、石油、天然气、焦炉气等制得。
由于人造纤维的生产方法比合成纤维简单,建厂投资少,生产成本低,因此,世界各国生产的化学纤维绝大部分是人造纤维。1960年,世界人造纤维的产量为261.3万吨,约占化学纤维总产量的80%。合成纤维是近二十年才发展起来的,但因其原料来源充沛、易得,品种多样,许多品种在性能上优于天然纤维和人造纤维,而且经济效果良好,因此,产量增长非常快。1940年,世界合成纤维的产量还只有2,300吨,1960年已达70.4万吨,二十年间,增长了三百余倍。
在人造纤维的生产中,粘胶纤维占90%以上,醋酸纤维不到10%,铜铵纤维和蛋白质纤维的产量很少。粘胶纤维在世界化学纤维生产中占有极重要的地位,1960年的产量占化学纤维总产量的70%以上。
在合成纤维各品种中,目前以聚酰胺纤维的产量最大,聚丙烯腈和聚酯纤维次之。1960年,在世界合成纤维的总产量中,聚酰胺纤维(主要是耐纶66和卡普纶)为39.2万吨,聚丙烯腈纤维为13万吨、聚酯纤维为11.4万吨,含氯纤维为4.51万吨,聚乙烯醇缩醛纤维(维尼纶)为2.29万吨。从1956年到1960年,上述几种纤维的比重起了很大的变化:聚酰胺纤维从58%下降到55.7%,聚丙烯腈纤维从17.9%上升到18.5%,聚酯纤维从11.2%上升到16.2%,含氯纤维及聚乙烯醇缩醛纤维从12.9%下降到9.6%。
短纤维生产的迅速增长是合成纤维发展的特点。1960年,短纤维在世界合成纤维中的比重已由1950年的20%增加到42%,而长纤维则从80%降为58%。
最近,在合成纤维工业的发展中,出现了一种新型的有价值的合成纤维——聚烯烃纤维(包括聚乙烯和聚丙烯纤维)。聚丙烯纤维由于原料(丙烯)来源廉价易得,而且生产过程简单,它的价格仅为其他合成纤维的二分之一到四分之一。因此,聚丙烯是一种极有发展前途的合成纤维。聚乙烯醇缩醛纤维(维尼纶)的吸湿性大,织物穿着比较舒服,耐酸性强,耐磨性比棉花强二、三倍,而且它的原料(主要是电石)很便宜,成本低。据计算,建设一个年产一万吨的维尼纶工厂,投资为二千九百万美元,这样一个工厂年产的维尼纶可以织成三亿市尺的布。因此,目前在日本、朝鲜民主主义人民共和国以及其它一些国家都注意发展维尼纶的生产。此外,近年来还出现许多具有特殊性能的新型纤维,如聚甲醛纤维、聚四氟乙烯纤维、聚氯烯、聚脲和聚碳酸酯纤维等。 二
目前,世界上能生产化学纤维的国家,已有四十多个,其产量的大部分集中在美国、日本、西德、英国、意大利和法国六个资本主义国家。1960年,这六个国家的化学纤维产量占世界产量的68%。
近年来,社会主义国家的化学纤维生产也有较快的发展,其占世界产量的比重已由1955年的14.3%提高到1960年的15.7%。产量较多的是苏联和德意志民主共和国,1960年的产量分别为21.1万吨和15.6万吨。近几年,苏联在化学纤维的生产增长速度和增产绝对量方面,仅次于日本而超过其他所有国家。
下面,介绍几个主要生产化学纤维的国家的一些情况。
美国:美国是世界上最早生产化学纤维的国家之一,1960年的产量达77.35万吨,居世界第一位。但其占世界产量的比重已由1950年的37.5%下降到23.3%。在美国化学纤维的生产中,人造纤维仍占主要地位。1960年,美国合成纤维的产量为30.7万吨,但其在世界合成纤维产量中的比重已由1950年的80%下降到1960年的43.6%。就其增长速度而言,也比苏联、日本等国缓慢,美国合成纤维产量的每年平均增长速度,从1950年到1957年为22.9%,而从1957年到1960年下降到9.5%。
在美国生产合成纤维的主要品种中,以聚酰胺纤维(主要是耐纶66)的产量最大,聚丙烯腈和聚酯纤维次之。按1960年的产量30.7万吨计算,其中聚酰胺纤维占60%,聚丙烯腈纤维为21%,聚酯纤维为14%,含氯纤维约占5%。
日本:1960年日本化学纤维的产量为55.19万吨,居世界第二位,其中人造纤维的产量为43.37万吨。合成纤维的产量为11.81万吨。日本化学纤维生产的发展速度在近十年中是资本主义国家中最快的,1960年的产量比1950年增加了3.8倍(其他国家增加不到一倍),其中合成纤维增长了30多倍,人造纤维增长了3倍。人造纤维在其化学纤维中的比重仍占88.7%。日本合成纤维的工业生产是在1948年以后才开始的,其发展异常迅速,1951年的产量为3,200吨,1956年已增长到2.88万吨,1960年达11.81万吨,二十年间,增长了三十六倍。1960年,日本合成纤维总产量中,聚酰胺纤维占34.1%,聚乙烯醇缩醛纤维(维尼纶)占19.1%,聚酯纤维占18.9%,聚丙烯腈纤维占18.7%,含氯纤维占18.2%,聚乙烯纤维占1%。
日本的化学纤维工业为什么获得如此迅速发展呢?主要原因是:(1)日本是一个岛国,山多地少,且气候潮湿,不宜种植棉花。这些自然条件促使日本加速发展化学纤维;(2)日本人造纤维的生产已有悠久的历史,产量很大。因此,日本大量出口人造纤维,并加速合成纤维的发展。过去日本主要以煤和电石作为合成纤维的原料,现在已逐步转向进口石油为原料了;(3)采用了向国外购买专利和设备等办法来加速合成纤维工业的发展。
苏联:苏联的化学纤维生产主要是在近二十年中发展起来的。1940年,化学纤维产量为1.1万吨,1950年增长到2.4万吨,1960年已达21.1万吨,发展速度很快。在苏联的化学纤维生产中绝大部分是人造纤维,仅粘胶纤维(包括少量铜铵纤维)就占全部产量的91%,醋酸纤维占1.5%,合成纤维占7.5%。按七年计划的规定,1965年化学纤维的产量将比1958年增加3倍,其中合成纤维将增加13倍,因而在全部化学纤维中占的比重也将提高到25%。


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专栏:

漫谈生物电流 陆晟
苏联“东方三号”和“东方四号”编队飞行的报道中说,“天上兄弟”向地面遥测站发出并记录了以下的生理指数:心动电流图(心脏生物电)、脑动电流图(脑生物电)、眼动电流图
(说明眼肌运动的眼肌生物电)、皮肤电流反应(皮肤电阻的变化)。报道还说“未发现心动电流图和脑动电流图有病理性变化。在任何一位宇宙航行员身上都未发现所谓的眼球震颤或皮肤电流反应的急剧波动”。什么是生物电流?它有什么用呢?
其实,生物电学现象是生物界中一种极普通的生理现象,甚至可以说,哪里有生命,哪里就有生物电流存在。不单是高等动植物有生物电学现象,低等单细胞生物也有,在正常情况下如此,在病理条件下也如此。最初被人注意的,是电鱼的放电。还在公元前三百余年,希腊大哲学家亚里士多德就谈到地中海电鳐鱼的强烈“震击”作用。此后,科学文献又陆续记载了尼罗河电鲶和美洲电鳗具有专门的发电器官。不少学者还发现,在捕蛇草、降藻、轮藻和含羞草等植物体内,也存在着电位变化。人类系统地进行生物电学现象的研究,是十八世纪末叶的事情。1780—1794年,意大利生理学家伽伐尼用青蛙来研究神经肌肉的放电现象。他观察到,当用金属导体接触蛙的腿部时,引起肌肉收缩,就像起电机的电流通过青蛙身体时一样准确。他指出,蛙腿的扯动是由于神经肌肉组织呈现瞬时电流的缘故。从此,生物电学现象就越来越引起更多人的重视。人们知道了,电鱼的电器官原来由许多肌电极单位(特殊分化的肌肉细胞)所组成,有如蓄电池里的电极。每一肌电极可产生0.14伏特的电动势。例如,电鲶的电器官总共可产生80—100伏的电压,愤怒时还要高些;电鳐产生的可高达650伏。以后的研究成果证明,在每种动物甚至植物机体内,都经常存在着微弱的电流(电鱼则很强)——生物电流。
生物电学现象是生命活动基本过程的一个方面,它反映着生命活动中发生的某些物理学的和物理—化学的变化。它同机体的生理活动状况、同组织细胞的新陈代谢水平有着密切的联系。关于生物电流电位产生的原因十分复杂,现今认为是由于机体组织结构的不对称性及通透性不同、离子浓度不同等引起的,这就产生了明显的电位差,以任意导体联接不同的部位,就会发出生物电流。
人体当然不例外地也存在着电流。1882年,著名的俄国生理学家维金斯基第一个用耳机听到了人体肌肉和神经的电流。人体所有的组织和器官中都有生物电流,人体中是存在着电位差的。伽伐尼的经典研究,奠定了一门新的学科——电生理学。
1901年,爱因多芬创造了一种弦线电流计,使得记录人的心动电流成为现实。1922年,伽塞和欧兰哥把阴极射线应用于生理学研究,将电生理学推向了一个新阶段。1929年,德国精神病学家柏格尔首次记录下人类的脑电图(或称脑波图)。由于医学和生物科学的迫切需要,由于现代无线电电子学的飞跃进展和微电极技术记录方法的运用,生物电流和电生理学的研究发展得更快了。其对象不仅遍及各类生物,不同器官和组织,并已深入到某些神经系统的精细结构。
生物电流在现代生理学和医学实践中已经获得了广泛的应用,最普通的就是脑电波及心电图的描记和分析用于临床诊断。当心脏有节奏地收缩时形成心脏电流,传播到全身。心脏电流的变化显然与神经和肌肉的兴奋过程密切相关,因而利用心电图描述器记录心脏的生物电流,便可以判断心脏的活动情况,作出病理诊断。近年来,人们还利用心脏电流来达到某种目的的控制。例如在妇产科中,把心脏电流与控制仪器相连接,给心脏进行瞬时的X射线拍摄;然后把心电波放大,测得母胎内胎儿的电波,即能察知胎儿是否健康、胎位、单胎或多胎等情况。现在,人们对心脏电流活动的认识和掌握更进了一步。有一种“心脏活动监视器”,不但通过自动接通刺激器可以监视心脏的跳动,而且通过它还可以对心跳过慢的病人,发出刺激心脏收缩的脉冲电流,维持和促进心脏的跳动。最有意思的还是大脑的电流。人脑就像一个小型发电机;一刻不停地向外辐射出电磁波。当大脑皮质的某一部位兴奋时,该部位的新陈代谢增强。因为脑不同部位的细胞膜透性的变化引起离子的重新分配,产生电位的波动,形成脑电波。正常人脑电波的频率在每秒一次到六十次,而主要的是每秒约十次的波。由于中枢神经系统和表征其特性的生物电流间的紧密联系,所以根据脑电波的图形便能研究大脑中发生的过程,诊断该器官的几种疾病(癫癎、脑压亢进、脑外伤等)。根据脑电图的反映还能在实施外科手术时,控制麻醉药物的用量。这是因为当麻醉过深时,脑电产生的总量将要下降,易于辨别。最近,对于耳蜗电变化及视觉系统电学现象(尤其是视网膜电图及其分析)研究的开展也异常迅速,并已用于临床,成为常用的生理指标。应该指出,中医的经络学说、穴位概念,与皮肤电位高电位点是那样吻合,事情绝非偶然,它们之间到底有着什么关系,还有待于深入的研究。
过去一向认为,人体发射的全是低频率的脉冲电流。例如脑电波,频率不过一秒钟数十周而已;即使是肌肉与神经,频率也不超过一秒钟数百周。所以它们同普通的电一样,只能在导体内传导,不能产生空间电磁场的传播——无线电发射。但是,在前年举行的一次无线电工程师会议上,有人证明人体能发射频率为150千周的无线电波,并且估计还可能存在更高的频率。随着超低杂音、超放大机等现代电子学技术的利用,生物无线电现象也在人身上发现了。心理暗示,远距离思想感应(副心理现象)等实验,似乎更加证实了大脑能产生信息的论点。苏联的列宁格勒大学生物电子学实验室主任华西里耶夫通讯院士,根据自己三十年的研究,肯定了思维暗示的存在。他指出,一个人脑的思想可以使别人脑中发生感应,是由于人脑能够产生一种特殊的能。他在去年年底对塔斯社记者说,“在这里,两人之间的距离对实验结果并无重大影响”。至于大脑的能是否由一种特殊的“场”的物质产生,由哪种“场”来产生,还有待更深入的探讨。许多实验也支持人体能感受无线电波的观点。根据1960年的实验,用一个能量仅为几毫瓦的振荡器,向距离数尺外的受试者发出300—600千周的电磁波,被试者总在380—500千周的时候,发现自己有脑部搏动、耳鸣和心情烦躁的异常感觉。现在,生物物理学的另一新的学科——生物无线电学又诞生了。它研究生物机体与整个外界环境中电磁场的相互作用关系,生物机体内部相互联系的形式,以及人们最感兴趣的“脑场”问题。运用生物电流来指挥机器,已经不只是美好的理想,而且正在逐步实现。1958年夏天,在一次国际自动控制会议上,一个没有手的十五岁的男孩子,就曾利用人体生物电流控制的假手拿着粉笔在黑板上大书了“向会议的参加者致敬”几个字,博得全场的喝采。自动学和运动学的发展可谓一日千里,但从控制论的观点看,电子计算机、模拟电子计算机全可以看作神经系统生物电模拟的简单物理模型。工程师们正在计划直接利用人脑的电流来控制机器。自动化专家更有远大的抱负——制造“机器人”,让它在远方按照人的意愿工作。
我们在上面只提到了人体生物电流的几个例子。人们对动物生物电流的研究还要深广。我国对动物生物电学现象的研究已有三十年的历史,取得了相当的成绩。近年来,结合农业生产,也开展了植物电生理学工作的多方面探讨。
总之,有关生物电流的研究,可以说是一门既古老而又年轻的科学。开展这方面的研究,对于最终揭露生命活动的奥秘,查明生物电学现象的特性、规律、产生机制,以及与这些状态相联系的生理学、生物化学与生物物理学的基础,无疑地具有重大意义。


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