石路遙

摘 ?要 ? 李約瑟是一位對中國科學(xué)史和世界文明史研究影響至深的人物。但他在跨入科學(xué)文明史研究之前，首先是劍橋大學(xué)的生物化學(xué)家，曾在胚胎生物化學(xué)研究領(lǐng)域做出過開創(chuàng)性的工作并被遴選為皇家學(xué)會會員。中國讀者對他前半生的科研經(jīng)歷和科學(xué)創(chuàng)見知之甚少。分析李約瑟童少年時(shí)代接受的科學(xué)教育，在劍橋大學(xué)的科研歲月，以及他與理論生物學(xué)小組的交往。期望通過他的經(jīng)歷一窺20世紀(jì)前半期生物學(xué)思想發(fā)展的一個(gè)側(cè)影，并由此豐富對李約瑟的認(rèn)識。

關(guān)鍵詞 ? 李約瑟 ?生物化學(xué) ?化學(xué)胚胎學(xué) ?理論生物小組

中圖分類號 ? N09

文獻(xiàn)標(biāo)識碼 ? A

作為一位享譽(yù)世界的著名學(xué)者，李約瑟窮盡半世之力，將中國科學(xué)文明史研究帶入世界學(xué)術(shù)的舞臺。他主持編纂的《中國科學(xué)技術(shù)史》研究范圍涵蓋天文、歷算、理工、農(nóng)醫(yī)諸多方向。他對科學(xué)文明的比較和追問廣為流傳，與幾代中國學(xué)人對自身文明的思考交互啟發(fā)，以致于“李約瑟問題”論爭眾多，成為一時(shí)之顯學(xué)。但李約瑟自身的學(xué)術(shù)思想發(fā)生史研究卻乏人問津。

多數(shù)國人將李約瑟視作一位漢學(xué)家、一位著名的科學(xué)史家，事實(shí)上年近半百之時(shí)他才全身心轉(zhuǎn)入科學(xué)史的研究中來。在此之前，李約瑟首先是一位職業(yè)科學(xué)家、一名生物化學(xué)家，在胚胎生物化學(xué)領(lǐng)域做出過開創(chuàng)性工作，與妻子李大斐（Dorothy Needham，1896—1987）同屬英國皇家學(xué)會會員。國內(nèi)的李約瑟研究專家王錢國忠在《李約瑟研究的回顧與瞻望》里略微討論過李約瑟的生物化學(xué)研究時(shí)期，也坦言由于資料所限，其對李約瑟前半生的科學(xué)研究著墨不多[1]。海外的李約瑟傳記作家文思淼（Simon Winchester）撰寫的《李約瑟——揭開中國神秘面紗的人》將筆墨主要集中在他的后半生與中國文明的不解之緣[2]。這樣一位百科全書式的著名學(xué)者，我們絕無理由對他前半生的科學(xué)經(jīng)歷和思想歷程不加了解。這位科學(xué)史家所經(jīng)歷的科學(xué)研究歷程本就是一段值得關(guān)注的科學(xué)史。借助李約瑟的自傳[3]和相關(guān)文集、檔案等資料以及傳記，本文考察了他的學(xué)術(shù)和思想發(fā)展歷程，并嘗試將其科研生涯放到所處的時(shí)代背景中思考，以有益于我們從不同側(cè)面理解他對科學(xué)文明作出的論斷。

一 ? 科學(xué)啟蒙

李約瑟本名約瑟夫·尼達(dá)姆（Noel Joseph Terence Montgomery Needham，1900—1995），出生于1900年，正屬于英國維多利亞時(shí)代末期，是父母唯一的兒子。其父老約瑟夫·尼達(dá)姆（Joseph Needham. Sr，1853—1920）學(xué)醫(yī)，畢業(yè)于阿伯丁大學(xué)（University of Aberdeen），主攻外科麻醉術(shù)，曾任阿伯丁大學(xué)解剖學(xué)助教，在倫敦女子醫(yī)學(xué)院（London School of Medicine for Women）和倫敦醫(yī)院（London Hospital）講授病理學(xué)課程，后單獨(dú)執(zhí)業(yè)行醫(yī)[4]。李約瑟的母親從事作曲和音樂事業(yè)。父親重視并引導(dǎo)李約瑟走上科學(xué)之路，對唯一的兒子寄予厚望，總是不厭其煩培養(yǎng)他的讀寫能力，帶他參觀博物館，給他講解科學(xué)知識、笛卡爾精神等等。老約瑟夫特別期待兒子未來可以和自己一樣從事醫(yī)藥和外科行業(yè)。李約瑟大約14歲便以助手身份參與過父親同事主刀的一場闌尾切除術(shù)，稍年長則為父親的診所承擔(dān)許多配藥的工作。老年李約瑟曾在自傳中回憶并正面肯定父親對自己的影響，認(rèn)為自己擁有的“科學(xué)的頭腦和全力以赴的工作熱情”（[3]，頁3）承之于父。

高中時(shí)期李約瑟被父親送到北安普頓郡（Northamptonshire）的昂德爾公學(xué)（Oundle School）就讀。這所公學(xué)的校長桑德森（Frederick Sanderson，1857—1922）是一位獨(dú)特的社會改良主義者和教育實(shí)踐家，有著豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，強(qiáng)烈期許通過教育踐行社會改良。他執(zhí)掌昂德爾公學(xué)后尤其主張革新學(xué)校課程、增加實(shí)踐課和科學(xué)課。在桑德森治下，昂德爾公學(xué)成為北部工業(yè)地帶非常著名的中學(xué)，吸引了許多中產(chǎn)及富裕階層的子弟入學(xué)。著名科幻小說家威爾斯（Herbert George Wells，1866—1946）是桑德森的朋友，他將自己的子女送入昂德爾讀書，還為桑德森做傳并將他作為男主角寫進(jìn)自己創(chuàng)作的一部科幻故事之中[5]。在昂德爾公學(xué)，桑德森主張學(xué)生無論主修文科或理科都要去車間或工廠進(jìn)行一段時(shí)間的實(shí)踐，鼓勵他們從事科學(xué)實(shí)驗(yàn)。李約瑟便是在這樣一種濃厚的人文和科學(xué)氛圍中接受了自己的高中教育。盡管多年后他評價(jià)高中時(shí)代過得并不快活，但在昂德爾公學(xué)他確實(shí)學(xué)到許多有價(jià)值而且受益終身的東西。他受到校長的鼓勵整理過一份“生化和生理學(xué)史圖解”在學(xué)校的“未來博物館”展出，這份習(xí)作可以說令他受到了最初的科學(xué)史訓(xùn)練。在學(xué)校的實(shí)踐車間里李約瑟也接觸到大量機(jī)械構(gòu)造和基本工具，積累了最初的機(jī)械學(xué)知識（[3]，頁4）。彼時(shí)李約瑟因?yàn)楦赣H的訓(xùn)練，在醫(yī)學(xué)知識方面已有相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)。在一次典禮日活動中，校長鼓勵他作一場關(guān)于不同動物紅血球的報(bào)告。李約瑟便是在這場報(bào)告會上結(jié)識了著名生化學(xué)家弗雷德里克·霍普金斯①。霍普金斯當(dāng)時(shí)已是劍橋大學(xué)生化專家，尤精于血球細(xì)胞的研究，多年后成為李約瑟研究生涯中最重要的領(lǐng)路人。

第一次世界大戰(zhàn)最后兩年，陣地傷亡病員激增，醫(yī)務(wù)人員嚴(yán)重短缺，李約瑟父親在倫敦三大軍醫(yī)院承擔(dān)大量麻醉工作，從早忙到晚，李約瑟時(shí)常協(xié)助父親在手術(shù)中擔(dān)任助理工作。因在外科手術(shù)中表現(xiàn)出色，1918年李約瑟被任命為皇家海軍少尉軍醫(yī)，本來他極有可能被派往戰(zhàn)地服役[6]。但很快一戰(zhàn)宣告結(jié)束，李約瑟便進(jìn)入劍橋大學(xué)岡維爾-凱思學(xué)院（Gonville and Caius College）開始了他的大學(xué)生涯。在正式入讀之前，他在國王學(xué)院（Kings College）從事過幾個(gè)月的解剖學(xué)和實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)備工作，擔(dān)任生化和生理學(xué)科學(xué)家奧托·羅森海姆（Otto Rosenheim，1871—1955）的實(shí)驗(yàn)助手[7]，練習(xí)如何制備大量的卵磷脂、腦磷脂、鞘磷脂等類脂化合物，這為他日后從事生物化學(xué)研究奠定了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)（[6]，頁28）。

岡維爾-凱思學(xué)院具有優(yōu)良的醫(yī)學(xué)研究傳統(tǒng)，培養(yǎng)了不少醫(yī)生。在科學(xué)史上以發(fā)現(xiàn)血液循環(huán)而著稱的威廉·哈維（William Harvey，1578—1657）曾在此學(xué)院任教，后來李約瑟的胚胎學(xué)研究還與之有直接的學(xué)術(shù)淵源。受父親的影響，李約瑟最初志向是外科醫(yī)生，所以校內(nèi)選修課程都是按照醫(yī)生職業(yè)設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)科目，如生理學(xué)、解剖學(xué)和動物學(xué)等等。但他同時(shí)又隱約感覺外科醫(yī)生的工作過于機(jī)械化，一戰(zhàn)期間治療傷兵的工作令他對外科手術(shù)感到厭倦，他甚至將其比喻為從事“木工活”，內(nèi)心希望做一些更富有挑戰(zhàn)性的研究工作（[8]，頁18）。

另一方面，李約瑟在學(xué)術(shù)轉(zhuǎn)向上受到著名生物學(xué)家威廉·哈代爵士①高屋建瓴的指點(diǎn)。20世紀(jì)20年代前后，生物學(xué)界正在邁向一場新的變革。站在學(xué)術(shù)前沿的大師們已逐漸窺見科學(xué)界對生命科學(xué)本質(zhì)的探討將要發(fā)生重大變化。更進(jìn)一步則是大約在19世紀(jì)中后期到一戰(zhàn)結(jié)束后這半個(gè)世紀(jì)里，酶反應(yīng)化學(xué)、生理化學(xué)等學(xué)科的發(fā)展也為學(xué)界對生命本質(zhì)的研究走向新的交叉與融合奠定了基礎(chǔ)。哈代爵士敏銳察覺到未來生物學(xué)研究必然需要和化學(xué)及物理學(xué)合流，走向一個(gè)新的時(shí)代。因而他告誡李約瑟，未來的科研方向必將重視原子、分子的層面的理論探討，如果僅僅研習(xí)傳統(tǒng)的宏觀的生理學(xué)和解剖學(xué)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。在大師的建議下，李約瑟逐漸確定了研究興趣和方向的變化。

大學(xué)期間，冶金化學(xué)專家查爾斯·?？瓶耍–harles Thomas Heycock，1858—1931）、生理學(xué)家約瑟夫·巴克羅夫特（Joseph Barcroft，1872—1947）的課程也給李約瑟留下深刻的印象。在課堂之外，李約瑟同時(shí)是劍橋?qū)W生俱樂部——套管俱樂部（Cannula Club）的成員，在俱樂部中他結(jié)識了一批志同道合醉心科研的青年學(xué)者。例如后來成為物理化學(xué)教授、專研血球性能的拉夫頓（F. J. W. Roughton，1899—1972）、研究酶反應(yīng)化學(xué)的專家馬爾科姆·迪克遜（Malcolm Dixon），還有后來與李約瑟同時(shí)入選凱思學(xué)院院士并多年共事的杰出生物化學(xué)講師滕尼克利夫（H. E. Tunnicliffe）等等。套管俱樂部一般定期舉行餐會，飯后有一位會員做一場演講或宣讀論文，會員聚在一起討論各自的研究進(jìn)展或彼此感興趣的問題。特別是當(dāng)時(shí)弗洛伊德和榮格心理學(xué)著作正在流行，聚會成員也熱切地閱讀這些著作并將心理學(xué)的討論同神經(jīng)生理學(xué)和化學(xué)等專業(yè)結(jié)合起來。這些學(xué)術(shù)討論促使李約瑟開始了最初的研究工作。他在劍橋附近的富爾本精神病院（Fulbourn Mental Hospital）修習(xí)精神病學(xué)的課程，并進(jìn)行過一些關(guān)于神經(jīng)生理學(xué)和神經(jīng)心理學(xué)的生物化學(xué)本質(zhì)的研究。這是他第一次嘗試跨學(xué)科思考和建立關(guān)聯(lián)，這方面的研究雖然還不是十分成功，但在當(dāng)時(shí)相當(dāng)超前（[6]，頁29）。

李約瑟接受的教育和指導(dǎo)，都與20世紀(jì)以來生物科學(xué)內(nèi)部的前沿變化緊密相連。他的本科課業(yè)導(dǎo)師魯?shù)婪蚓羰浚⊿ir Rudolph Peters）出身于醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域，在一戰(zhàn)期間為英國皇家陸軍軍醫(yī)，個(gè)人研究方法偏向于生理化學(xué)等方向，在戰(zhàn)時(shí)成功開發(fā)出化學(xué)武器路易斯制劑的解毒劑。魯?shù)婪驊?zhàn)后返回凱思學(xué)院任教，作為李約瑟的課業(yè)導(dǎo)師，對他悉心指導(dǎo);魯?shù)婪蚣s在李約瑟本科畢業(yè)之際離開劍橋轉(zhuǎn)往牛津大學(xué)組建生物化學(xué)系[9]。最終直接引發(fā)李約瑟進(jìn)入生物化學(xué)研究領(lǐng)域的是霍普金斯?；羝战鹚乖诠プx博士期間發(fā)現(xiàn)了色氨酸①，此后對谷胱甘肽、肌肉收縮引發(fā)的乳酸積累，以及在維生素（當(dāng)時(shí)被稱為一種食物輔助因子）的研究等方面皆有建樹。李約瑟于1921年本科畢業(yè)，他選擇了繼續(xù)基礎(chǔ)科研的道路。此時(shí)恰逢霍普金斯著手組建劍橋大學(xué)生物化學(xué)系，于是他接受霍普金斯的建議，先赴德國短期訪學(xué)一年，以后回國加入霍普金斯實(shí)驗(yàn)室。

在德國這一年，李約瑟于弗萊堡大學(xué)（University of Freiburg）跟隨生理化學(xué)教授弗朗茲·克魯普（Franz Knoop，1875—1946）從事生理化學(xué)研究?？唆斊帐且晃坏聡鴿h堡商人的兒子，出生于中國上海，回德國接受教育并獲得醫(yī)學(xué)博士學(xué)位?？唆斊障群笕谓逃诟トR堡、圖賓根等大學(xué)，因發(fā)現(xiàn)脂肪酸的β氧化路徑而成為引領(lǐng)酶反應(yīng)化學(xué)研究之先驅(qū)[10]。李約瑟在德國的這一段時(shí)間刻苦學(xué)習(xí)生理化學(xué)并練習(xí)德語，這為他后來能通曉多種語言，尤其是將德語科研圈的學(xué)術(shù)資源引入英語世界奠定了基礎(chǔ)。

二 ? 開啟化學(xué)胚胎學(xué)研究

李約瑟回到英國很快進(jìn)入新的研究項(xiàng)目。最開始他在霍普金斯研究組進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)胞質(zhì)環(huán)流的新陳代謝的研究，重點(diǎn)研究肌醇。肌醇是一種水溶性維生素，由于最初這種化合物被發(fā)現(xiàn)和提取于肌肉之中，故而得名。此前在德國的一年訪學(xué)經(jīng)歷使得德語世界的學(xué)術(shù)信息能夠順利進(jìn)入李約瑟的閱讀范圍，在尋找研究方向的過程中，他讀到一位德國青年科學(xué)家克萊因（Klein）于一戰(zhàn)之前發(fā)表的論文，這篇文章描述了雞蛋最初不含肌醇，但到孵化階段卻含有大量肌醇的現(xiàn)象[11]?？巳R因的前期工作大大激發(fā)了李約瑟的靈感，促使他思考在一個(gè)封閉的系統(tǒng)之中，有機(jī)體從單細(xì)胞受精卵發(fā)育為復(fù)雜成體的過程中可能存在的那些連鎖化學(xué)反應(yīng)。李約瑟認(rèn)為在這個(gè)過程中物質(zhì)從無到有、從卵到胚胎發(fā)育完成，從單細(xì)胞到多細(xì)胞，此中必定存在影響胚胎發(fā)育和分化的大量還不為人知的化學(xué)反應(yīng)過程[12]。因此他很快向?qū)熁羝战鹚箙R報(bào)了研究設(shè)想?；羝战鹚箤λ乃伎己苁琴澷p，并與他分享自己的研究思路?；羝战鹚瓜蛩毖源蠹s30年前自己剛剛?cè)肼殑虼髮W(xué)時(shí)，當(dāng)時(shí)的生理學(xué)教授邁克爾·福斯特爵士②曾建議他關(guān)注雞蛋胚胎發(fā)育過程中血紅蛋白從無到有的過程。當(dāng)時(shí)霍普金斯已經(jīng)對紅細(xì)胞頗有研究，后來因?yàn)檠芯宽?xiàng)目轉(zhuǎn)向其它課題而未著手展開這項(xiàng)研究。所以當(dāng)李約瑟要開啟生物胚胎發(fā)育過程的化學(xué)機(jī)制研究時(shí)，霍普金斯從理念和研究資金上都對他提供全力支持。

李約瑟主要追問的是生物體形態(tài)發(fā)育變化過程中有著怎樣精細(xì)的化學(xué)反應(yīng)。他選擇雞蛋作為主要的目標(biāo)模式物，這一系列研究需要成千上萬次對孵化中的雞蛋進(jìn)行各種染料注射、純化、滴定分析測定化學(xué)元素的實(shí)驗(yàn)，以此確定胚胎組織發(fā)育所需的能量來源和細(xì)胞內(nèi)部的pH和呼吸商數(shù)的測定等等[13]。除了以雞蛋作為主要模式實(shí)驗(yàn)物，也需要廣泛觀察其它物種的胚胎和卵的發(fā)育分化，測定其中的化學(xué)指標(biāo)變化。這些工作主要是他和妻子李大斐在蘇格蘭克萊德的米爾波特海洋生物實(shí)驗(yàn)站（Millport Marine Biological Station，Clyde）、美國麻省的伍茲霍爾海洋生物學(xué)實(shí)驗(yàn)所（Woods Hole Institue，Massachusetts）、加利福利亞的蒙特瑞里（Monterey）和法國的羅斯科夫（Roscoff）等地的實(shí)驗(yàn)室完成的。

對于當(dāng)時(shí)的生物胚胎學(xué)領(lǐng)域，如何在生物細(xì)胞保持活性的情況下同時(shí)進(jìn)行外加操作條件一直是制約研究發(fā)展的瓶頸。特別是受限于實(shí)驗(yàn)技術(shù)，很難在顯微鏡下一邊觀察一邊進(jìn)行有生物活性的細(xì)胞內(nèi)操作。一旦進(jìn)行外加條件實(shí)驗(yàn)，就有可能大面積破碎實(shí)驗(yàn)細(xì)胞，很快生化反應(yīng)也會因細(xì)胞失去活性而改變。大約1907年美國堪薩斯大學(xué)的馬歇爾·巴伯（Marshall A. Barber）發(fā)明了直接可以在顯微鏡載物臺上操作的機(jī)械移液架，結(jié)合他之前推出的一種放置在載物臺上的玻璃小室，就可以在顯微鏡下保持樣品新鮮活性的時(shí)刻內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作[14]。但這仍然不能保證實(shí)操的精準(zhǔn)度，特別是在進(jìn)行操作時(shí)往往破壞細(xì)胞膜而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)中的生物材料失去活性。十多年后伍茲霍爾海洋生物學(xué)實(shí)驗(yàn)所的羅伯特·錢伯斯①等在此基礎(chǔ)上改進(jìn)了相關(guān)實(shí)驗(yàn)技術(shù)，推出了一種更為精準(zhǔn)的顯微操作儀。這種顯微操作儀可以在保持細(xì)胞活性的狀態(tài)下對單個(gè)細(xì)胞進(jìn)行胞內(nèi)實(shí)驗(yàn)操作，極大地提高了細(xì)微實(shí)驗(yàn)的精確度和細(xì)胞活性[15]。李約瑟和妻子李大斐把在美國學(xué)習(xí)并了解到的錢伯斯顯微法迅速引入自己的研究中，李約瑟又進(jìn)一步發(fā)展了細(xì)胞體內(nèi)染色法，在那之前科學(xué)家主要采用把細(xì)胞培養(yǎng)在染液當(dāng)中等待緩慢滲入的方式，而李約瑟采用錢伯斯顯微注射法，直接注射染料到活的細(xì)胞或卵當(dāng)中，以便更好地控制實(shí)驗(yàn)條件[16]。1930年李約瑟還專程前往比利時(shí)布魯塞爾的阿爾波特·布萊切特（Albert Brachet）實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)胚胎學(xué)顯微手術(shù)（[13]，p.370）。

這項(xiàng)研究最終結(jié)集為1931年發(fā)表的三巨冊、幾乎全景式收集和俯瞰整個(gè)學(xué)科研究成果的浩大工程——《化學(xué)胚胎學(xué)》（Chemical Embryology）[17]。在整項(xiàng)工作中，李約瑟試圖追溯生物體形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的同時(shí)經(jīng)歷的化學(xué)反應(yīng)，以及這些形態(tài)變化和生化反應(yīng)之間的關(guān)聯(lián)。從相關(guān)回憶錄和報(bào)道中可以看出當(dāng)時(shí)科學(xué)界對此工作的評價(jià)，例如英國優(yōu)生學(xué)家、進(jìn)化生物學(xué)家朱利安·赫胥黎①評論此書是能開啟新研究方向的奠基性著作，具有劃時(shí)代的意義，可以和林奈《自然系統(tǒng)》、孟德爾的豌豆遺傳特性研究等論文相提并論。這自然是贊譽(yù)之辭，要仔細(xì)考量這項(xiàng)工作還需要對生物學(xué)發(fā)展的特定時(shí)段做一番了解。首先是考量“科學(xué)”的本質(zhì)，其次是需要知悉生命科學(xué)在相應(yīng)時(shí)段內(nèi)的思想發(fā)展和實(shí)踐歷程。

長久以來胚胎學(xué)都是解剖學(xué)和生理學(xué)的研究領(lǐng)域，和物理學(xué)、化學(xué)等學(xué)科各有分野。在進(jìn)入20世紀(jì)以前，盡管經(jīng)過幾百年的發(fā)展，解剖學(xué)和其后的生理學(xué)、病理學(xué)的勃興，讓人類擁有了關(guān)于人體結(jié)構(gòu)和器官組織功能的相當(dāng)精細(xì)的知識。動植物分類學(xué)及地質(zhì)學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域的繁榮，極大擴(kuò)充了博物學(xué)的知識圖景。但傳統(tǒng)的博物學(xué)仍然被視為與嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓砘目茖W(xué)有差別。在李約瑟之前，已有一批學(xué)者嘗試調(diào)和傳統(tǒng)生命科學(xué)和數(shù)理知識這兩個(gè)在當(dāng)時(shí)看似各有壁壘的領(lǐng)域。例如德國實(shí)驗(yàn)胚胎學(xué)家德里施②較早主張將力學(xué)和數(shù)學(xué)方法引入描述動物發(fā)育。另如達(dá)西·湯普森③先嘗試以數(shù)學(xué)和物理語匯解釋生物學(xué)的生長和形態(tài)變化，但他對于化學(xué)在生物學(xué)之中的作用則未涉及，生物形態(tài)及其變化與化學(xué)物質(zhì)的活性密切相關(guān)性不在他的主要關(guān)注范圍內(nèi)。李約瑟的科研工作主要是探索生物形態(tài)發(fā)生過程中經(jīng)歷的化學(xué)變化過程，并嘗試將生物胚胎學(xué)研究從傳統(tǒng)領(lǐng)域里脫離出來同化學(xué)相結(jié)合。

李約瑟在本書中也顯示出他的鮮明特色，即不論思索任何題目都對其學(xué)科史較為關(guān)注，或者更確切地說他總是善于更深邃地從科學(xué)思想發(fā)展史的層面上切入研究課題?！痘瘜W(xué)胚胎學(xué)》第一卷耗費(fèi)大量筆墨詳細(xì)梳理了上至古埃及時(shí)代下迄19世紀(jì)末整個(gè)胚胎學(xué)的發(fā)展史，將當(dāng)時(shí)所能觸及的凡是涉及這段話題的所有文獻(xiàn)幾乎一網(wǎng)打盡。這些資料涉及多門歐洲語言，光是搜集和閱讀已非易事。在書中他將公元1400年前的古埃及關(guān)于“胎座”的記載視作最早的胚胎記錄，認(rèn)為希波克拉底關(guān)于婦產(chǎn)醫(yī)學(xué)的討論應(yīng)被視作比亞里士多德更早的胚胎學(xué)研究（[17]， Vol 1， p.41—90）。數(shù)千年以來，人類對于生命胚胎到底是預(yù)先就有的還是在胚胎發(fā)育過程中逐漸形成的爭論不休，從亞里士多德時(shí)代就存在胚胎“預(yù)成論”和“漸成論”的爭議，亞里士多德支持后者。蓋倫通過解剖實(shí)踐也描述過胎兒逐漸發(fā)育的過程。李約瑟又將哈維視作現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)胚胎學(xué)的開創(chuàng)者。在《化學(xué)胚胎學(xué)》第一卷，他以哈維畫像作為扉頁插圖，以哈維1651年著作《動物的繁殖》的原版扉頁插圖——一副宙斯從雞蛋里釋放生命的古希臘神話故事圖片——作為《化學(xué)胚胎學(xué)》第二卷的扉頁插圖，以示致敬①。哈維曾經(jīng)以宙斯之舉借喻自己的著名論斷“omne vivum ex ovo”（一切生命來自于卵），而李約瑟又以此借喻自己的主要工作。因?yàn)樵谀瞧陂g他的主要實(shí)驗(yàn)材料和關(guān)于生命活動研究的全部靈感的源頭，以及自己思考的生化反應(yīng)過程都來自于“雞卵”或別的動物卵。另外一層學(xué)術(shù)上的傳承淵源則是哈維曾經(jīng)求學(xué)并任職于凱思學(xué)院。就在李約瑟入讀時(shí)，院內(nèi)的遺傳學(xué)教授龐內(nèi)特（R. C. Punnett）還曾將出版于1653年的珍稀原版書籍，即哈維的著作《論動物的生殖》（De Generatione Animalium）贈送給他（[6]，頁36）。李約瑟在書中也回顧了德國胚胎學(xué)家的馮·貝爾②、恩斯特·?？藸枹?、威罕·儒斯④等人的研究工作。毫不夸張地說，與胚胎學(xué)相關(guān)的學(xué)科知識編纂和學(xué)科史匯集方面的工作當(dāng)首推李約瑟這份出版物，整本著作超過2000頁、上百萬字，光是書后的參考書目就占據(jù)240多頁，多達(dá)7000多條征引條目。盡管追溯了整個(gè)胚胎學(xué)領(lǐng)域的歷史全貌，李約瑟并沒有陷入簡單地將歷史上的胚胎學(xué)發(fā)現(xiàn)線性歸類或者輕率地將自己的學(xué)科歷史地位任意延長。在開卷前言，他便清晰地指出化學(xué)胚胎學(xué)，事實(shí)上是一門尚無前人的新興學(xué)科。

在這之后李約瑟與胚胎學(xué)家康拉德·沃丁頓⑤開展合作。他們的工作主要受到漢斯·施珮曼①的啟發(fā)，施珮曼學(xué)派從兩棲動物和鳥類胚胎中分離到一種化學(xué)物質(zhì)，在胚胎發(fā)育過程中起到誘發(fā)神經(jīng)管發(fā)育的作用，并且這種物質(zhì)在沸水下也呈現(xiàn)穩(wěn)定的性質(zhì)，當(dāng)時(shí)科學(xué)界將這種物質(zhì)命名為“形態(tài)發(fā)生激素”。這個(gè)重大發(fā)現(xiàn)使得實(shí)驗(yàn)胚胎學(xué)界確信很有可能找到誘發(fā)胚胎形態(tài)發(fā)育變化過程中的某種單一化學(xué)因素，因此吸引著李約瑟和同事們開啟新的研究方向。在這十年里李約瑟和妻子李大斐及沃丁頓有時(shí)在柏林開展具體實(shí)驗(yàn)工作，有時(shí)候也有另外一位杰出的實(shí)驗(yàn)胚胎學(xué)家讓·布拉歇（Jean Brachet）參與部分合作。李約瑟側(cè)重于研究胚胎分化中的化學(xué)誘導(dǎo)因素，沃丁頓則偏重研究胚胎分化中基本結(jié)構(gòu)的差異導(dǎo)致分化的結(jié)果差異，主要研究了鳥類胚胎內(nèi)胚層結(jié)構(gòu)和原始條紋在分化發(fā)育過程中的不同發(fā)育特征。這一時(shí)期他們合作發(fā)表了數(shù)篇論文，十年后寫出重要出版物《生物化學(xué)與形態(tài)發(fā)生》一書。但學(xué)術(shù)界從事這一相關(guān)工作的實(shí)驗(yàn)室前后耗費(fèi)約30年而沒有進(jìn)展。主要原因是當(dāng)時(shí)的胚胎實(shí)驗(yàn)使用的主要模式生物為水螈，而水螈的外胚層發(fā)育為神經(jīng)組織的過程極為穩(wěn)定，外加誘導(dǎo)條件總是無效;而且受當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)條件和方法所限，無法從正常導(dǎo)體組織中分離純化天然的組織誘導(dǎo)體，研究者傾向于分離提純沉淀結(jié)晶物而忽略了這種誘導(dǎo)物濃度極低遠(yuǎn)遠(yuǎn)還未析出沉淀[18]。

總括而言，1920—1942年這二十多年的時(shí)間里，李約瑟在劍橋大學(xué)，從本科學(xué)生到獲得博士學(xué)位、從助教和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)到升任高級講座教師②，這是他一生中全力從事一線科研工作的時(shí)期。

三 ? 在理論生物學(xué)小組

在胚胎化學(xué)實(shí)驗(yàn)之外，還可以從另一個(gè)側(cè)面體會李約瑟在20世紀(jì)30年代初期創(chuàng)建理論生物學(xué)俱樂部時(shí)的一些科學(xué)研究主張。李約瑟曾經(jīng)和伍德格③等人創(chuàng)建過理論生物學(xué)（Theoretical Biology Club）討論小組，這個(gè)組織成員包括他的合作伙伴胚胎學(xué)家康拉德·沃丁頓、著名晶體結(jié)構(gòu)化學(xué)家J. D. 貝爾納④、細(xì)胞生物學(xué)家威爾莫①和后來獲得諾貝爾獎的生理免疫學(xué)家彼得·梅達(dá)沃②，以及李大斐等一批科學(xué)家[19]。

從哲學(xué)層面看，這批學(xué)人受數(shù)理哲學(xué)家懷特海理論影響甚多。懷特海認(rèn)為自牛頓以來的經(jīng)典物理學(xué)哲學(xué)觀導(dǎo)致過度的機(jī)械論和還原論，孤立而片面地看待世界進(jìn)而帶來了現(xiàn)代世界的諸多問題。他提出人類感知自然的方式總是存在于具體的“事件”當(dāng)中，受制于語言表述的局限性，孤立地看待事件而忽略了宇宙的有機(jī)聯(lián)系。因此他主張一種有機(jī)的宇宙觀，強(qiáng)調(diào)“事件”是“關(guān)系者”、是一系列過程，這又被學(xué)界稱為“過程哲學(xué)”或者有機(jī)哲學(xué)。理論生物學(xué)討論小組極大地受到他的哲學(xué)影響，尤其是伍德格的《生物原理》一書。理論生物學(xué)俱樂部旨在促進(jìn)和容納生命學(xué)科的各項(xiàng)研究，期許將生物學(xué)發(fā)展為一門多維的、結(jié)合“生物化學(xué)”和“生物形態(tài)學(xué)”、能夠囊括從分子到細(xì)胞再到器官層面、最后發(fā)展到分析生命有機(jī)體組織關(guān)系的一門學(xué)科。學(xué)會內(nèi)部的討論范疇則涵蓋科學(xué)認(rèn)識論、科學(xué)哲學(xué)等問題[20]。

得益于化學(xué)和相關(guān)研究手段進(jìn)步，一部分科學(xué)家逐漸傾向于以還原論觀點(diǎn)尋找生命活動的本質(zhì)可能是某種物理化學(xué)反應(yīng)的解釋依據(jù)。而剛剛起步的生物化學(xué)遭受部分傳統(tǒng)學(xué)科的科學(xué)家的反對，許多傳統(tǒng)生物學(xué)家對化學(xué)介入生命科學(xué)研究不屑一顧。物理化學(xué)家們對以化學(xué)介入生命有機(jī)體研究能否算得上是嚴(yán)密科學(xué)工作則持有懷疑。李約瑟偏重于科學(xué)史和哲學(xué)的論述，使得當(dāng)時(shí)一些科學(xué)家強(qiáng)烈反對并質(zhì)疑其工作能不能進(jìn)入一流科學(xué)家的行列（[20]，pp. 49—54）。在生物化學(xué)興起之前，對于生命活動的化學(xué)反應(yīng)特質(zhì)，多是生理學(xué)專業(yè)的研究內(nèi)容。從科學(xué)認(rèn)識論層面上存在著“機(jī)械論”和“活力論”之爭，使得生物化學(xué)這個(gè)剛剛興起的交叉學(xué)科陷入兩難。

生物化學(xué)的學(xué)術(shù)旨?xì)w意圖將對無生命事物的化學(xué)原理推廣到生命活動過程，而當(dāng)時(shí)歐洲學(xué)術(shù)圈面臨的主要問題是：如果承認(rèn)機(jī)械論的形而上學(xué)法則，那么生化學(xué)家和生物學(xué)界的關(guān)系就被質(zhì)疑，因?yàn)榍罢弑灰曌餮芯繜o生命的事物;但是如果強(qiáng)調(diào)生物化學(xué)對于有生命事物的研究適用性，傳統(tǒng)生物學(xué)界則意識到當(dāng)時(shí)機(jī)械論還不能解釋所有的生命現(xiàn)象。因此屬于學(xué)科交叉地帶的“生物化學(xué)”，它的“純科學(xué)性”被當(dāng)時(shí)的化學(xué)界所懷疑[21]。一個(gè)側(cè)面的例子是霍普金斯足足花了27年才獲得保守的學(xué)界為生物化學(xué)設(shè)立講席教授。

在從事胚胎化學(xué)研究的同時(shí)，李約瑟也在深入思考生物化學(xué)的認(rèn)識論合理性。1935年接受耶魯大學(xué)邀請所作的系列學(xué)術(shù)講座折射出當(dāng)時(shí)李約瑟思考的核心科學(xué)問題，也深刻關(guān)乎生命活動的本質(zhì)是否可以最終用物理和化學(xué)原理解析[22]。英國生物學(xué)家霍爾丹①主張生命本質(zhì)遵循某種原理，此原理不能完全等同于物理化學(xué)定理，有機(jī)論哲學(xué)可以成為過度機(jī)械化的認(rèn)識論在生命活動現(xiàn)象上的某種補(bǔ)充[23]。另外如前面提到的德國實(shí)驗(yàn)胚胎學(xué)家德里施，原本師從魏斯曼學(xué)習(xí)動物學(xué)并主張將力學(xué)和數(shù)學(xué)方法引入動物發(fā)育的描述，是一個(gè)機(jī)械論主義者。但是在研究海膽卵細(xì)胞二分裂時(shí)期的裂球?qū)嶒?yàn)中卻能得到兩個(gè)獨(dú)立發(fā)育的完整生命個(gè)體時(shí)，德里施認(rèn)為機(jī)械論斷無法解釋這種現(xiàn)象，最后研究哲學(xué)而變成一個(gè)活力論主張者，提出生命元理論“Entelechies”（隱得來希論，借自亞里士多德）。李約瑟認(rèn)為生物化學(xué)比起其它生物學(xué)科而言需要思考“生命的本質(zhì)”（the Nature of Life），這個(gè)核心問題本身亦是一個(gè)哲學(xué)問題。因此生化學(xué)家不能只孤立地研究各種酶化學(xué)反應(yīng)，生理學(xué)家也不能僅僅孤立地看到器官系統(tǒng)。如果說動植物學(xué)家樂于探索世界的分類系統(tǒng)，那么現(xiàn)在生化學(xué)家應(yīng)該追問的是系統(tǒng)和功能的精細(xì)化學(xué)聯(lián)系。唯有采用懷特海有機(jī)哲學(xué)時(shí)，才能打破生物體研究各個(gè)部分之間的分離，走向更為整體的認(rèn)識[24]。他認(rèn)為生命活動的基本原理應(yīng)該存在于物質(zhì)復(fù)合體之中，而不是各個(gè)組成部分的原理的簡單合集（[3]，頁13）。

毫無疑問，李約瑟在這個(gè)問題上是持懷疑論和不可知論的態(tài)度，作為一位當(dāng)時(shí)從事生物化學(xué)研究并在努力為生物化學(xué)的科學(xué)性獲得學(xué)術(shù)界認(rèn)同的科研工作者，他并不完全接受完全的機(jī)械論或新活力論（Neo-Vitalism）。李約瑟從懷特海的有機(jī)哲學(xué)中獲得了辯護(hù)的理論啟示。他放棄了機(jī)械主義和有機(jī)主義的二元對立轉(zhuǎn)而采取一種折中主義，主張機(jī)械主義應(yīng)該停留在實(shí)驗(yàn)和精準(zhǔn)生物學(xué)層面，而讓有機(jī)主義作為指導(dǎo)他思考的哲學(xué)認(rèn)識論。

四 ? 結(jié)語

以現(xiàn)在的眼光看，李約瑟在胚胎生物化學(xué)方面提出的問題其實(shí)不僅極端復(fù)雜而且可能過于錨定在宏觀形態(tài)和單一化學(xué)因素之間尋找關(guān)聯(lián)。多年以后李約瑟在自傳長文中回顧當(dāng)年的科研動態(tài)，坦言那個(gè)時(shí)期他們工作的主要思考方向仍然是“內(nèi)分泌學(xué)式”的。要從形態(tài)上最終闡明“組織作用物”的化學(xué)反應(yīng)原理，其實(shí)非常復(fù)雜。隨著二戰(zhàn)后現(xiàn)代分子生物學(xué)和生物物理學(xué)等學(xué)科的勃興，特別是到了20世紀(jì)60年代，隨著激素放射免疫測定法等實(shí)驗(yàn)手段的進(jìn)步直接推動傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)分泌學(xué)走向更為精準(zhǔn)的時(shí)代?？茖W(xué)界才更加意識到生命活動現(xiàn)象和化學(xué)反應(yīng)原理之間存在著極為復(fù)雜的動態(tài)關(guān)聯(lián)，在化學(xué)因素之外最終宏觀形態(tài)還接受物理因素的隨機(jī)影響，迄今為止科學(xué)認(rèn)識還不能完全解決宏觀的生物體形態(tài)結(jié)構(gòu)和細(xì)微的物化過程及其原理的全部關(guān)聯(lián)工作。但在1920—1942年，李約瑟在相關(guān)領(lǐng)域的工作是極具前沿開創(chuàng)性的。在李約瑟之前的胚胎學(xué)研究，多是注重比較解剖和形態(tài)觀察;有一批新人如德里施和達(dá)西·湯普森則等等逐漸分別將數(shù)理驗(yàn)證和用數(shù)學(xué)語言描述形態(tài)變化的方法引入這個(gè)領(lǐng)域;而李約瑟則是嘗試將化學(xué)原理研究引入胚胎學(xué)的定量定性描述之中。他較早注意到傳統(tǒng)胚胎學(xué)和生物化學(xué)的學(xué)術(shù)轉(zhuǎn)向，并在此連接新舊兩個(gè)研究點(diǎn)的領(lǐng)域做出了搭橋性質(zhì)的承上啟下之作。

在那之后，由于歷史的因緣際會和個(gè)人研究取向的轉(zhuǎn)變，李約瑟逐漸投入科學(xué)史研究中。二戰(zhàn)后，李約瑟向劍橋?qū)W術(shù)委員會遞交了全新的個(gè)人研修計(jì)劃，此后他不再繼續(xù)生物化學(xué)一線科研工作，轉(zhuǎn)而全身心投入對中國古代技術(shù)和文明的研究中去。我們或許熟悉了那個(gè)作為科學(xué)史家的李約瑟，卻對他這前半生的科研歷程甚少關(guān)注。如果我們需要從更加深刻的層面研讀李約瑟的科學(xué)與文明的論述，特別是他出入于東西方不同文化資源進(jìn)行“文明的滴定”時(shí)，站在“我者”文化之中的我們，是否已經(jīng)同等地了解了李約瑟所據(jù)之的“他者”文明的語境了呢？從這個(gè)視角而言，當(dāng)我們重返和再讀李約瑟的論述時(shí)，他的前半生科研經(jīng)歷及其心路歷程絕不應(yīng)輕易繞過。而且除了科學(xué)研究，李約瑟還廣泛參與過哲學(xué)、人類學(xué)、民俗學(xué)等方面的學(xué)術(shù)論爭，并深度介入社會政治和宗教運(yùn)動。

致謝 ?感謝伍茲霍爾海洋生物學(xué)實(shí)驗(yàn)所（Woods Hole Institue，Massachusetts）在坎布里奇鎮(zhèn)2017年度科學(xué)節(jié)提供公眾開放活動。

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Abstract： Joseph Needham is an influential figure in the history of Chinese science and the history of world civilization. While before he began his research on these， he was an biochemist of the University of Cambridge who has done pioneering work in the field of embryonic biochemistry and was selected as a fellow of the Royal Society. The Chinese are familiar with his side as a historian of science， but seldom know about his side as a scientist. This article makes a preliminary analysis of Josephs science education of his early years， his subsequent research life in the University of Cambridge and his association with the theoretical biology group， trying to research the development of biological thought in the first half of the 20th century and enrich the understanding of him.

Keywords： Joseph Needham， biochemistry， embryonic biology， theoretical biology group