夫耳闻之，不如目见之；目见之，不如足践之。——刘向
时光倒回1822年12月27日，在法国米拉省多尔镇一座临近山区的旧房子里，一个小生命诞生了。小巴斯德的童年生活在贫困肮脏、满街垃圾的农村，老鼠成灾，疫病蔓延，很多孩子夭折。巴斯德9岁那年，父母决心要让儿子接受教育，培养他成为一个有知识的人。他们节衣缩食甚至不惜举债让巴斯德上学。亚波斯镇小学是当地唯一的学校，校舍破烂不堪，师资条件很差。巴斯德刚上学时因贪玩，成绩不好；老师对他的评价是“班上年龄最小，身体最弱，很难有出息。”但在父母耐心的教诲下，他很快对学习产生了兴趣。他擅长绘画，同学们都称他“小画家”。上中学后，校长感觉巴斯德非常有潜力，经常跟巴斯德讲述人生的哲理。中学时代的巴斯德在给家人的信中说：“立志是一件很重要的事情，因为行动和工作总是紧随着意志，而工作差不多总是和成功做伴。” 19岁时，巴斯德放弃绘画，投入科学事业。也许是绘画锻炼了观察入微的能力，年仅26岁的巴斯德因酒石酸镜像同分异构体研究，一跃跨入著名化学家的行列。21世纪初，美国化学会旗下周刊《化学化工新闻》邀请读者和专家投票选出化学史上的最美实验，结果150年前巴斯德的酒石酸盐旋光异构体分离实验获此殊荣。实验是这样开始的。
1847年，刚获得博士学位的巴斯德成为巴黎高等师范学院的一名青年教师，主要从事化学结晶体形态和结构的研究。当时，人们发现酒桶底部的酒石结晶酸化后形成的酒石酸会在偏光镜中呈现旋光现象，后来又有人从这种结晶的母液中制备出另一种酒石酸，在偏光镜下无旋光现象，人们将其称为葡萄酸。酒石酸和葡萄酸除了旋光性不同以外，组成与化学性质完全一样，这成了当时化学界的不解之谜。巴斯德试图破解这个谜题。
1848年，在用显微镜观察酒石酸铵钠盐时，巴斯德发现酒石酸铵钠盐结晶是不对称的。于是巴斯德推测，酒石酸铵钠盐之所以呈现旋光现象，应该与其不对称的晶体结构有关，而无旋光性的葡萄酸铵钠盐则有可能具有完全对称的晶体结构。但观察结果却完全出乎其意料，因为他发现葡萄酸铵钠盐结晶与酒石酸铵钠盐结晶一样都是不对称的。虽然不符合预期想法，但巴斯德注意到，酒石酸铵钠盐晶体的半面晶面都是向右的，而葡萄酸铵钠盐的半面晶面有不同的方向：一种向左，一种向右。在显微镜下，巴斯德耐心细致地把葡萄酸铵钠盐中两种晶体用镊子分别挑选出来并配成溶液，然后用偏光镜进行观察。结果发现，凡是半面晶面向右的，都呈现右旋光；凡是半面晶面向左的，都呈现左旋光。巴斯德又把等量的右旋光晶体和左旋光晶体混合后配成溶液，结果旋光性消失了。由于这种旋光性的差异是在溶液中观察到的，巴斯德推断这不是晶体的特性而是分子的特性。他提出构成葡萄酸铵钠盐晶体的两种分子互为镜像，正像这两种晶体本身一样。巴斯德的这个发现证实了旋光异构现象，是立体化学发展的里程碑。该实验选为化学史上最美实验的原因，一位参与投票的教授是这样解释的：第一，实验开拓了化学结构的新领域。第二，实验不仅概念简洁，而且融合了决心和幸运。决心体现在单调乏味的手工分离上。事后发现适用于巴斯德分离策略的酒石酸盐晶体其实是极少的，巴斯德受到幸运女神的眷顾。美国化学会的解释是该实验优雅简洁，意义重大，充分体现了科学的美学意义。当然，化学家们在立体化学问题上大打笔墨官司那都是后话了。
19世纪50年代，法国酿酒业享誉世界。但是，存在一个棘手问题：葡萄酒容易变酸，不易保存。这时，32岁的巴斯德携眷来到里尔。里尔位于法国的北部。北面是比利时的瓦隆地区，西侧经加莱海峡连接英国，有“西欧十字路口”之称。在里尔，随处可见比利时弗莱芒风格和法国巴罗克风格建筑比邻交错，融为一体。弗莱芒风格多红砖白饰，风格低调优雅。巴洛克风格多用白色、灰色和米色的石材，建筑的顶部和底部多有柱头、雕塑和夸张的纹样等装饰，风格张扬雄奇。市中心的戴高乐广场，两种风格的建筑窗连着窗、门挨着门，更有趣的是有家教堂谁都不得罪，正面是巴洛克风格，侧面是弗莱芒风格。
巴斯德被委任为里尔工学院院长兼化学系主任，第一次闯入了奥秘无穷的微生物世界。当时，里尔以酿酒业闻名于法国。但在1857年，却有好几家葡萄酒作坊发生了怪事，本来味道甘醇的葡萄酒变酸了，难以下咽。酒厂老板们在堆满葡萄酒的酒窖里，心急如焚。
健客：葡萄酒怎么会变酸呢？
云飞：六神无主的酒厂老板们决定向巴斯德求助。
巴斯德首先研究了酒的发酵过程，他发现发酵是酵母菌增长造成的。酒变酸和发酵类似，不过是由不同的微生物引起的。巴斯德花了很长时间，把发酸的葡萄酒和不发酸的葡萄酒在显微镜下作对照观察，详细记录。经过几百次的核对，终于弄清楚了，酒变酸是一根根细棍似的乳酸杆菌在作怪。于是巴斯德宣布：只用眼睛就可以辨别酒是否变酸。酒厂老板们全惊了。真的假的，闻所未闻啊！接下来的场面，足以令饮者热血沸腾。酒厂老板们把各种各样的葡萄酒都抱来了，打开了。巴斯德把酒滴在玻璃片上，放在显微镜下，根据乳酸杆菌判定。每当巴斯德说出一种酒的性质，立刻就由一个精于品酒的老手来品尝，做出鉴定。结果，每瓶酒都被巴斯德说中了。同年，巴斯德把实验过程和自己的见解写成了《关于乳酸发酵的记录》。科学史家认为，该文为现代微生物学奠定了基础，它使微生物学由推测、观察时期发展到培养时期。
健客：酵母菌和乳酸杆菌差别大吗？
云飞：它们都属于微生物，酵母菌属真菌界，乳酸杆菌属细菌界，这个以后慢慢说。可以说对微生物发酵的研究，使巴斯德卷入关于自然产生论的激烈辩论。因为如果自然产生论是正确的，那么细菌就会在酒、牛奶、肉汤之类的有机液体中自然产生。
1860年，巴斯德准备“打假”。他的老朋友、著名科学家比奥认为古老的自然产生论争论已久，相持不下，陷入其中将无休无止，白白耗费时间和精力，所以他劝告巴斯德说：“你永远也不能找到这个问题的答案。”但巴斯德认为只有自然产生论被彻底击败，微生物学和医学才能得到发展。因此，他回答比奥说：“我要试试看。”根据以往微生物发酵的研究成果，巴斯德不相信微生物可以自然产生，认为微生物必有母体。他到处宣传这一思想，激怒了自然产生论者。他们质问巴斯德：“细菌怎样到地球的每一个角落里，在每一世纪的每一年里，不知道从什么地方出现，把葡萄汁酿成酒？这些从天南地北，处处把每个罐里的牛奶变酸，每个瓶里的牛油变坏的小动物，来自什么地方？”
为了回答这些挑战，巴斯德重复了18世纪意大利的斯帕兰扎尼的实验。然而，这一实验并不能最终驳倒自然产生论者。他们对这巴斯德大嚷大叫：“你在煮沸肉汤时，把瓶里的空气加热了，而肉汤产生小动物需要天然的新鲜空气！”面对指责，巴斯德苦思冥想，决心设计一种只让空气进入，而不许其中的微生物进入的仪器。在老教授巴拉的协助下，巴斯德终于设计制作出了满足这一要求的仪器，即著名的曲颈烧瓶。巴斯德将曲颈烧瓶在火上拉成一个弯曲的长颈，然后煮沸盛在烧瓶中的肉汤，但不密封烧瓶的颈部，颈端瓶口敞开着。巴斯德推论，天然的新鲜空气能到达烧瓶内，而微生物漂入瓶内时，将沉淀于曲颈的底部而进不了瓶子。果然，瓶内的肉汤没有变质。但是如果把曲颈烧瓶倾斜一下，让肉汤通过弯曲部或者把长颈打断，那么微生物很快就在肉汤里生长，肉汤就变质了。此后，巴斯德又创造性地做了一次大规模的，半公开的实验。他和助手们将煮过的装有肉汤的烧瓶分别放在喧闹的市区、巴黎天文台的地下室和其他环境中，并把他们一一打开。结果发现，空气越是不洁净，肉汤变质就越快、越严重。这说明使肉汤变质的细菌不是自生的，而是来自空气。他推断，海拔越高，空气一定越洁净，肉汤受细菌的污染也越轻微。可是这个结论也立刻受到了自然产生论者的嘲笑。他们讥讽道：“难道空气也和土壤一样，有的肥沃，有的贫瘠，所以有的长细菌多，有的长细菌少？”为了用实验事实说话，巴斯德和助手们带60瓶密封煮过的肉汤，沿山间小路上山。他们在山下、山腰和山顶分别对20瓶作了同样的处理：把瓶子都举过头顶，放入天然的新鲜空气，并迅速封死瓶口。
健客：为什么要举过头顶呢？
云飞：为了避免口中呼出的气体进入瓶子。
实验结果：山下、山腰和山顶分别有8瓶、5瓶和1瓶滋生了微生物，腐败变质。实验表明，高山上空气比较纯净，打开烧瓶虽然混进了“自然产生”所必须的天然的新鲜空气，但微生物却较少生长出来。空气中的微生物引起了肉汤的腐败，而微生物的密度有多有少，因地而异。
1862年，巴斯德利用一系列实验有力驳斥了自然产生论，从而获得了法国科学院的奖金。但是，他的结论受到鲁昂自然博物馆主任普歇的挑战。因此，科学院制定了一个专门委员会来解决这场争论。1864年，委员会在巴黎举行了一次关于生命产生问题的公开辩论，请巴斯德和普歇出席，并当场进行各自的实验，证明自己的观点。观众中不仅有教授、大学生，还有当时的社会名流，如大仲马、乔治桑和马蒂尔德公爵夫人等。大家像去大戏院看重大演出那样兴致勃勃地来听这场辩论。
欲知后事如何，且听下回分解。
往期回顾：
欢迎加入健客群，了解更多运动健康知识
网家家APP下载
