科學史上最銳利的激情

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·量子貓·
　　

　　引子


　　每個人似乎都可以問一下自己，23、24歲的時候我在做些什麼？那些年齡還
小的，也可以估計一下，自己23、24歲的時候會做些什麼。

　　這裡介紹一個人23、24歲兩年的經歷。

　　從心智的發展來看，他只是一個普通人，普普通通的高智商、優秀、有才華
的人，但不是天才，不是像牛頓、愛因斯坦那樣的少年天才。那種天才，少年的
時候就對世界或人自身的基本問題開始質疑，圍繞問題吮吸了哲學和科學充分的
營養，把人類的認識推進到了一個全新的台階。那種天才是獨立特行的世外高人，
絕頂高手，功力深厚，他們做什麼事情，甚至沒有什麼人能插上手幫忙。舉手抬
足，稍有不慎，功力的餘威就可能傷及好人。和他們，不用去比較什麼，也沒有
競爭的餘地可言。雖然那種天才也只是一粒生命的普通種子，但是他們遇到了合
適的土壤、水分、空氣和陽光，自己長成了參天大樹，為人類留下了永恆的福蔭。
那樣的天才，即便對於人類漫長的歷史，也只是可遇而不可強求的。

　　這個人不是這樣的天才。他和許多中國時下優秀的大學高年級或剛畢業的學
生沒什麼兩樣。

　　像幾乎所有聰明、才華出眾的男生一樣，他執著、投入、充滿激情，而又自
命不凡、愛慕虛榮、甚至懶惰、貪玩。而且，不管是從50年前還是現在人們的觀
念中，有一點都可能會招人非議，他還是一個花花公子，很多的激情用來追逐漂
亮女性，他自己也對此直言不諱！

　　就是這樣一個人，在他23、24歲的兩年裡，他不安心踏踏實實、按部就班地
做自己的實驗，從美國跑到丹麥的哥本哈根，然後是英國的劍橋，沒人清楚他到
底要幹些什麼，看起來很有些「不務正業」，甚至「偷偷摸摸」，就這樣「玩」
了兩年。當然，也沒有人給他發工資，他靠原來在美國的獎學金維持生活。但這
兩年的時間，讓他的名字，永遠地寫在了科學的史冊中，而且排名很靠前。在我
看來，應該是前幾名或前十幾名吧。除去亞里斯多德、牛頓、愛因斯坦等為數不
多的在第一排的幾位，那麼在第二排中，他處在最顯眼的位置。當然，實在要有
人讓他坐在第一排，他自己可能會心虛，但他作為科學一個歷史性的重要里程碑
的代表，還是當之無愧的。中國本土的科學家，除去老子、孔子（如果也可以算
「科學家」的話）可以大大方方地坐在第一排，那麼，在第二排、第三排中現在
還找不到影子，恐怕到第四、第五、或更後排中，才有極零星的幾個位置。而且，
也主要是在中國的過去年代里。

　　但是，在這之前，沒有任何跡象，也沒有任何人能夠預見這一點，也包括他
的實驗室老闆,甚至也包括他自己。當然，他的老闆還是非常欣賞他的，否則不
會給他一路開綠燈，並不遺餘力地幫助他申請獎學金，托朋友熟人幫他聯繫學習、
「打工」的地方。

　　他是誰呢？他這兩年到底都做了什麼驚天動地的事情？了解清楚了，可能也
會覺得沒有什麼，甚至沒有玩一場高水平的電子遊戲更精彩、刺激。所有的理論
都是玩具，偉人、天才都是些貪玩的孩子。他們只是玩了一些比較有意義的遊戲
而已。僅此而已！


　　背景


　　既然我們說的是科學史中為數不多的最重要的一頁，那就讓我們從科學的歷
史說起吧。

　　生物進化出現了感覺器官和神經系統，才能對周圍事物的信息進行收集並支
配肌體的活動，這種功能在環境因素的影響下仍然不斷進化而強大，經過億萬年
的積累，出現了可以直立行走並使用工具的人類。對周圍事物及其變化的感覺經
驗的積累，產生了時間、空間的概念。在清醒、睡眠、做夢、譫妄時感覺經驗的
顯著不同，產生了「自我」或「意識」、「靈魂」的概念。古希臘時期的亞里斯
多德和中國春秋戰國的諸子百家，關於周圍事物、人自身以及事物數量和空間關
系（幾何）的學說已經逐步建立了起來。但之後中國的研究基本停滯了。西方在
第谷的天體觀察數據、開普勒繼續的觀察和分析的基礎上，經過伽利略的實驗，
到牛頓，已經可以把地上的事物和天地運行的規律通過物理公式來描述，並可以
根據某一個時刻的位置信息預測其一段時間之後的位置了。麥克斯韋也把閃電、
生物電、地磁場等關於電磁的認識通過一組微分方程統一了起來。人類的認識進
入了嚴格意義上的科學時代，或者說經典物理學時代。人類的整個工業文明，從
電器到汽車，從電話到電視，從愛迪生的通用公司到日本的松下等等，都是在這
樣一個基礎上發展起來的。

　　愛因斯坦從小對指南針、鐘錶一類的東東為什麼那樣動很好奇，學生時候自
學了當時集經典物理學、數理邏輯、心理學等科學之大成的康德哲學和幾何的很
多知識，開始繼續對時間、運動的概念刨根問底。舉一個例子，我們現在都知道，
閃電和打雷是同時發生的同一個事件，但我們總是先看到閃電、過一會兒才能聽
到雷聲。我們坐在火車、輪船、電梯里，相對於站在地球上的人來說，是運動的，
但相對於身邊的人，是不動的。所以觀察結果嚴格依賴於我們感受到的信息，而
傳遞信息速度最快的是光。據此，26歲的時候，愛因斯坦在業餘時間建立了狹義
相對論，幾年以後，在黎曼幾何的基礎上，推廣到系統相對之間處於加速運動的
情況，建立了廣義相對論，把時間空間表述為質量的分佈，而運動正是這樣的空
間的一種必然特性，定量地回答了為什麼牛頓定律可以描述千姿百態的物體的運
動。而電磁場方面，黑體輻射現象給理論帶來了災難，比如白熾燈絲溫度越高，
發的光越明亮，即發出的光波的能量越高，會無限高下去嗎？事實上不可能，但
理論上卻不能解釋。普朗克提出光的量子說，即能量是一份一份的不連續的，經
歷了愛因斯坦的光電效應、波爾的軌道能級理論，經過幾個剛畢業沒多久的毛頭
小夥子海森伯、薛定諤、狄拉克、泡利等等的傑出貢獻，量子理論建立了起來，
成為對原子、分子運動描述的基本工具。愛因斯坦更是創造性地提出，相對論描
述的引力場和量子理論描述的電磁場，是可以統一在一起的。這樣的一種理念，
後來發展成了規範場理論，目前物質的幾種基本相互作用如弱相互作用和強相互
作用與電磁理論已經大致統一在了一起，我們對物質世界有了一個基本上統一的
圖景。半導體晶元、激光、超導、原子能等新的高科技產業，我們今天很多人都
不能離開的計算機、互聯網，便在相對論和量子理論的基礎上快速發展了起來。

　　不同於上面提到的嚴謹、內斂、具有紳士風度的歐洲科學家，完全美國風格
的科學家，富於冒險精神、直率、進取，也是美國本土有史以來最偉大的科學家
之一，科學史上為數不多的兩次諾貝爾獎獲得者之一，化學家鮑林，把量子理論
應用到經典化學中，並在通過X射線對225種分子結構的確定的經驗之中，創建了
結構化學，在用X射線研究蛋白結構方面，走到了25歲就獲諾貝爾獎、創立X射線
衍射研究晶體結構技術的大物理學家布拉格領導的英國劍橋大學卡文迪許實驗室
小組的前面。他的《化學鍵的本質》一書，他關於鍵長、鍵角的概念，他通過引
進實際原子模型以確定在複雜的蛋白質立體結構中原子排列組合的可能性的方法，
為科學對生命本質研究的偉大突破性進展，奠定了直接的基礎。直到現在，還是
研究蛋白結構的最有效的工具。中國這兩三年才在著名的生命科學期刊Cell上有
幾篇文章發表，其中一篇就是利用X射線晶體衍射研究蛋白的結構。

　　有了這樣的背景基礎，我們要敘述的故事就可以比較容易的進行下去了，那
就是關於生命自身內在機制的科學認識的重大突破。

　　首先還是需要說明一下，對生命認識的一個重大的觀念性的突破，首先要歸
功於達爾文。他出生於富裕之家，父親要他學神學，將來當牧師，當時是很體面
的職業。但他沒有興趣，因為很熱愛收集各種動植物標本，後來就免費搭上了一
艘海船，開始他的酷「驢」游天下，通過對收集的各個地方不同地質時期的標本
的共同特徵及其變化的分析、歸納，提出了進化論。所有的物種，不管是人還是
猴子，都是從低等生物甚至更早的細菌進化過來了。但決定進化的力量和機制到
底是怎麼回事呢？1865年，孟德爾通過觀察分析若干代雜交豌豆的種子性狀和開
花的顏色的變化規律，提出了生物性狀信息（如漂亮的眼睛、高高的鼻子、白晰
的皮膚等等）由基因攜帶並在一代又一代之間傳遞。摩爾根和助手的試驗進一步
揭示出，基因在染色體上呈線狀排列，並在細胞分裂前複製為兩份，平均分配在
後代中傳遞性狀信息。基因可能發生突然的永久性的變化，並導致後代性狀的變
化。如開紅花的，可能開白花。

　　上個世紀二三十年代以後，對生命本質問題研究的接力棒開始傳到物理學家
手裡。如果說起量子理論，波爾的名字不會不被提起。他不僅自己提出了能級和
原子軌道理論，對量子理論的建立做出了重要貢獻，還支持那些年輕的物理學家，
像梁山好漢一樣，他差不多是早期量子理論學家如海森伯、泡利等等一群小夥子
的首領，更是特別能從各個渠道搞錢，人緣極好。他父親是著名的生理學教授，
所以從小就對生命的基本問題感興趣，並從物理學的角度，發表了「光與生命」
的一系列演講。他的一個學生叫德爾布呂克，在哥本哈根學習量子理論，但在這
個領域似乎有點看不到機會了，那時候量子理論已經造就了普朗克、海森伯、薛
定諤、愛因斯坦、波爾、波恩、德布羅意、泡利、狄拉克等十數位諾貝爾獎獲得
者了。德爾布呂克是一個學生的時候，就對病毒顆粒的快速複製很著迷，他最初
的想法很簡單，病毒在很短時間就可以通過複製從一個變成幾百個，只要改變實
驗條件，如溫度、培養基、光照等，就可以通過可控制的試驗，來研究基因複製
的機制了。一個實驗只需要幾個小時，所以頂多幾個月，問題就可能被解決。受
波爾的影響，德爾布呂克對新的研究領域躍躍欲試。

　　我們現在看到的歷史事實，是德爾布呂克移民到美國后，在加州理工學院，
以噬菌體為研究對象，通過用放射性同位素照射后對噬菌體後代的定量的突變分
析，來有控制地研究基因的複製和變異的問題，這些研究開創的方法極大地促進
了美國生物遺傳學的發展。放射性的劑量不同，噬菌體變異（突變）的程度不同，
甚至高劑量會全部殺死噬菌體。兩年後，另一個學者盧利亞因戰爭避難從歐洲來
到美國，還有一個學者，聖路易斯華盛頓大學的赫爾希，也加入了這項研究。
1938年，德爾布呂克發表了基因突變與複製方面的研究報告。但這時的他還沒有
什麼名氣，影響力不是很大。

　　這時，已很著名的物理學家薛定諤在德國受納粹迫害，輾轉來到愛爾蘭的都
柏林。薛定諤和德爾布呂克在哥本哈根就是莫逆之交，自然很關心老朋友的研究。
薛定諤在德爾布呂克基因突變研究基礎上，以量子理論為基礎，從物質都是由原
子、分子構造的角度，思考了基因的可能構造，並提出了密碼子的概念，以此為
基礎，思考了生命的本質問題。因薛定諤方程的緣故，薛定諤的名氣在科學的圈
子里已經是太大的了，那個時代前幾位的吧，（順便說一下，「量子貓」也來自
于波爾、海森伯等與愛因斯坦關於量子理論和猜不準原理本質的爭論，與基於薛
定諤方程的一個思想試驗有關，「量子貓」也叫「薛定諤貓」），他以這個主題
在各個大學和研究所的演講大受歡迎，他的演講和後來編寫成的一本薄薄的小冊
子《生命是什麼》，不僅影響了很多大牌物理學家和實驗室開始關注生命的基本
構造和本質問題，也影響了一代年輕學生，如我們這篇文章要講的主人公沃森，
他的合作者克里克，威爾金斯，等等。這個時候，1944年，我們的主人公還只是
個高智商的孩子，16歲吧，但已經是美國芝加哥大學二年級的學生了。這也不太
能說明什麼，中國這個年齡進入大學的孩子，一度也很多。我大學時的一個同班
同學，就是14歲進的大學。

　　在我們的主人公出場之前，還有一個重要的背景需要介紹一下。研究生命遺
傳問題的，除了德爾布呂克小組之外，另一個有重大貢獻的是洛克菲勒研究所的
艾弗里。經過多年的研究，也是在1944年，他把正常肺炎菌的DNA提取出來，加
入有異常肺炎菌的培養液之中，結果也出現了正常肺炎菌，這證明DNA就是遺傳
物質。但太出乎意料，因為那時化學家萊文等的研究分析已發現，DNA僅由簡單
的4種核苷分子、糖和磷酸構成，要承載那麼豐富的遺傳信息，簡直無法想象。
科學家們更能接受的觀念，遺傳信息可能由二十多種氨基酸組成、結構也更複雜
的蛋白質傳遞。因為很難排除微量蛋白質的污染問題，所以這項至關重要的研究
結果，沒有被普遍接受。因為是相關主題的研究，德爾布呂克小組1941年就開始
關注艾弗里的實驗進展了。


　　揭秘


　　現在，是我們的主人公沃森出場的時候了。

　　和現在的絕大部分學生一樣，儘管他也崇拜偉大的科學家如薛定諤、德爾布
呂克，也想發現基因的奧秘，但對自己腳下的路，仍然很模糊。在學校，一度喜
歡鳥類學，甚至把將來成為一個博物館館長作為自己的人生目標。為了拿到學位，
還多讀了一年動物學，到19歲大學畢業時，也不是事事如意。申請到哈佛大學、
加州理工學院做研究生，也均被拒絕。後來到了名氣不是很大的印第安那大學，
這個學校的研究生院院長還給他寫了個很不客氣的字條，如果他想繼續學鳥類學，
最好到別的學校去。但這個學校的遺傳學還是不錯，有名氣很大通過X射線研究
基因突變剛獲諾貝爾獎不久的繆勒，還有到這裡任教的德爾布呂克的合作者盧里
亞。沃森申請到這裡讀研究生，基因奧秘的潛意識仍在起作用。他雖然學動物學，
卻成了盧里亞的學生，通過放射性研究噬菌體突變和複製。

　　使盧里亞大為讚賞的是，這個平時亂七八糟、衣冠不整、聰明而又古怪的學
生，實驗卻處理得簡潔漂亮。3年以後，一個不太複雜的研究項目完成，他博士
畢業。

　　直到這時，還看不到他和「偉大」兩個字有任何關係。繼續沿著突變和複製
的思路下去，不再會有實質性的突破了。解決生命本質問題的思路必須回到物理
學那裡，也就是薛定諤《生命是什麼》一書的偉大啟示：必須從基因的原子、分
子等基本組成來考慮問題。

　　他的導師盧里亞，包括因薛定諤的影響力而名氣大增的德爾布魯克，很容易
地幫他聯繫到丹麥的哥本哈根，除繼續噬菌體的研究之外，同時把研究範圍擴展
到核酸（DNA）的化學研究。但由於合作者的一些個人問題，沃森並沒有如願，
只是做了一些用放射性跟蹤DNA的研究工作。他在盧里亞那裡三年研究噬菌體突
變與複製、與艾弗里小組的交流、現在的工作，都使他傾向於認為，基因是DNA
而不是蛋白。這是至關重要的，這使得是沃森而不是其他更有資格和實力的研究
者主導了科學這一偉大的進程。

　　但也只有在決定了下一步的何去何從之後，沃森才終於開始與科學歷史上一
項最偉大的突破直接聯繫了起來。

　　這時的歐洲仍是科學的中心，鮑林對蛋白質結構研究的突破是科學界最興奮
的主題。作為一個著名導師的博士后，一個聰明、自信、雄心勃勃的年輕人，不
關注這些東西是不可能。他雖然此時對X射線晶體學一竅不通，但他很容易知道，
在歐洲，布拉格領導下的劍橋大學卡文迪許實驗室是X射線晶體學研究分子結構
的發源地和中心。在德爾布呂克的幫助下，他成了卡文迪許實驗室從事血紅蛋白
結構研究的佩魯茨（後來因這項研究獲諾貝爾獎）的博士后，並認識了同樣讀過
《生命是什麼》的克里克。克里克從軍隊退役后已經31歲了，跟著佩魯茨在這裡
讀博士。學術交流也使他知道了只有兩小時車程的倫敦國王學院的威爾金斯在做
DNA的X射線晶體結構研究，而能拍得最好DNA照片的是威爾金斯實驗室的羅瑟琳
德·富蘭克林。

　　至此，所有的要素都具備了。但是能把所有這些要素組合在一起變成一個科
學的偉大發現，仍然並不是一件容易的事情。詳細敘述這個偉大歷史過程即使幾
百頁厚度的書也無能為力，我們在這裡跳過細節直奔主題。

　　在沃森、克里克、威爾金斯、富蘭克林這四個與DNA結構闡明直接相關的人
中間，沃森對晶體結構方面的知識一無所知，但他清楚DNA結構對闡明突變和復
制機理的意義，而這將帶來對生命的認識的革命性突破。克里克是學物理出身，
對遺傳問題和思維問題曾經都有很大的興趣，在X射線晶體學方面的理論上也不
時有一些小突破，但不清除DNA就是遺傳物質。沃森使他認識到了這一點后，他
的激情立刻就被點燃了。當然，這種激情來自於薛定諤那本小冊子，來自於人類
對生命自身到底是怎麼回事的歷史性疑問。威爾金斯是個典型的英國紳士，大好
人，但不是很進取很敏銳的那種個性。富蘭克林是富家大小姐，心高氣傲，十足
的女權主義者，是當時為數不多的處處敢與男性科學家爭鋒的大齡未婚女強人。
她這樣高傲的資本是她很清楚自己的勤奮、嚴謹和優秀，在英國以至歐洲只有她
而不是別的男性科學家可以給出最清晰的X射線照片。當沃森試探提出與她合作
進行DNA結構的研究時，她斷然拒絕。在她看來，沃森根本沒有與她合作的資格。
但因為沒有認識到DNA結構的歷史性意義，同時也缺乏一些理論分析方面的功底，
倫敦國王學院的研究在按部就班的進行著。而沃森和克里克，他們熾烈的熱情仿
佛已可以熔化冰山。

　　沃森和克里克名義上的工作是跟佩魯茨研究蛋白質結構，但他們很快把正事
兒扔在了一邊，開始了DNA結構解析的嘗試。克里克買了鮑林最有影響力的書
《化學鍵的本質》，簽了名，送給沃森，給他掃盲。他們也學著鮑林使用原子、
分子模型的方法，讓工人製作了磷酸分子、核苷分子、糖分子的塑料模型，雄心
勃勃地在鐵架台上去組裝DNA的結構。這是這個偉大實驗室的傳統，從卡文迪許
的經典物理學扭矩實驗，到盧瑟福開始的原子核研究，到布拉格創立X射線晶體
結構技術，在歷史上最偉大的幾代科學家的管理下，這裡形成了最鼓勵創造性的
氣氛。你只要有好的主意，不管你資歷如何，或者甚至是學生，所有的資源你都
可以支配，只要給出好的結果就可以。這個實驗室在科學的歷史上功勛卓著，獲
諾貝爾獎次數也最多。這個奠定了經典物理學基礎的傳統深厚的實驗室，後來僅
在生命科學領域，獲諾貝爾獎就有12次之多。可以設想，天天和一幫子諾貝爾獎
獲得者一起玩兒，你不獲個獎，恐怕也有點難為情！沃森，這個美國青年，比歐
洲文化傳統成長起來的英國青年克里克要激進得多，他彷彿已經看到了諾貝爾獎
章在熠熠生輝！

　　1951年底，他們的第一個結構出爐，但在有經驗的富蘭克林看來是荒唐可笑
的，他們失敗了。布拉格和佩魯茨知道了這件事，也警告他們不可以再做DNA結
構的研究，因為DNA結構是倫敦國王學院正在進行的項目。在當時的英國還是很
講究這一點的，布拉格的身份，也使他不能容許下面的人出現科學道德方面的爭
議，克里克和沃森的工作應該是老老實實地去做蛋白質結構的研究。

　　但兩個年輕人並沒有就此罷休，他們從各個方面審視問題所在，同時也在悄
悄地尋找機會。

　　劍橋大學的數學家格里菲斯應他們的要求，對鹼基之間相互作用進行了數學
計算，表明是不同鹼基而不是相同鹼基之間相互吸引。這是他們後來設想鹼基互
補配對原則的基礎。

　　1952年7月，化學家查伽夫訪問劍橋大學，他是看到艾弗里工作隱含的重大
意義的時候轉向對核酸的組成進行化學分析的，他對許多物種的核酸鹼基組成和
比例做了充分的研究。沃森和克里克從與查伽夫的交流中了解到，DNA所含四種
鹼基含量不相等，但嘌呤與嘧啶的比例總是1：1，這也為他們後來根據鹼基配對
來設想三維模型奠定了堅實的基礎。

　　從美國的鮑林那裡，也不斷傳來消息，他加快了解析DNA結構的步伐。前面
的背景介紹說過，因為鮑林，把量子理論引入經典化學，同時也引入原子分子模
型來組裝結構的分析手段，使加州理工大學的X射線晶體結構研究方法和手段已
走在了創立這項技術的劍橋大學的布拉格的前面，並且已經闡明了蛋白質的α-
螺旋結構。沃森很清楚，鮑林是這個領域的雄獅，如果鮑林全力以赴的去做DNA
結構，他和克里克就不可能會有機會。所以他們必須全力以赴、加快進度！

　　1952年冬天，鮑林還是先發表了DNA結構。兩個年輕人得到消息，所受的打
擊可想而知！不過看過鮑林的手稿后，他們又看到了一線希望，他們一年多來在
這方面的深厚的理論和知識積累以及各種嘗試，使他們一眼就看出，鮑林的結構
也是錯的。但沃森明白，如果有人告訴鮑林他的結構是錯的，或者他自己什麼時
候認識到自己錯了，馬上就會再做實驗糾正。所以他們更加瘋狂的工作，必須在
一半個月的時間內，必須趕在鮑林在會議上討論這個結構從而可能使這頭雄獅清
醒之前，得出他們自己的結構！

　　1953年2月，沃森訪問倫敦大學的威爾金斯小組，看到了弗蘭克林新拍的高
清晰的DNA晶體照片，是一種含水比較多的新的構型，他們長時間沉迷在這個問
題上的經驗，使他有了新的結構設想。他立即找到克里克，根據照片資料，重新
設計製作模型，計算、安排鹼基位置和比例關係。最終，他們搭出了完美的模型，
與X射線照片和鹼基的化學分析數據都符合，如此簡單、如此優美，最為重要的
是，這是一種雙螺旋鹼基互補的結構，恰好揭示了DNA複製的機制。

　　不管是富蘭克林，還是布拉格，所有的人都無話可說。布拉格感到由衷的高
興，不管怎麼樣，這項歷史性的發現是在他領導下的卡文迪許實驗室完成的，也
是他畢生四十年致力於X射線晶體學研究結出的碩果。

　　沃森出生於1928年4月6日，這時的沃森，離他25歲生日還有兩周時間。

　　沃森和克里克趕寫了一篇只有900多單詞的短文，布拉格很主動熱情地寫了
一封推薦信，連同這篇文章一起寄給《自然》雜誌。差不多是最快的速度，一個
月後，1953年4月25日，他們的發現隨著這期Nature雜誌，傳播到了世界各地的
科學家那裡。

　　為什麼種瓜得瓜、種豆得豆？生命為什麼可以代代相傳？生命最神秘的、最
基本的問題，終於因這個結構的發現而得以徹底的揭示。科學，可以開始深入到
分子水平的基本構造單元，來探索生命的所有活動規律。

　　科學的歷史，翻開了新的最重要的一頁。

　　革命


　　隨後，也就是五十年來，分子生物學快速發展的歷史，就不用多說了。我們
看一下這場革命帶來的新的科學和商業上的機會。像任何革命都會帶來社會形態
和人的命運的變化一樣，這場革命，讓很多人有機會進入了人類文明發展創新的
歷史，同時，也像開闢了一片充滿陽光雨露而又水土肥沃的原野，造就了商業上
新一輪的新型技術公司爆炸般誕生和成長的機會。

　　克里克仍參與了隨後從基因到蛋白的中心法則的建立。接著，基因的人工合
成和序列分析技術，蛋白質的人工合成（中國首先人工合成胰島素）和序列分析
技術，很快建立，並開發出全自動的儀器，由ABI公司實現了商業化。再以後，
酶催化基因擴增技術建立，基因重組的廣泛應用，生物晶元技術出現並大規模應
用，人和很多模式生物或經濟作物的基因組全序列測定完成，稱為生物導彈的抗
體藥物大規模上市，具有優良性狀的轉基因作物大面積推廣，各種疾病的快速准
確診斷，…… 所有的這些重大突破，都是由DNA結構的解析直接衍生的機會，就
對人類自身的認識和人類的生存狀態來說，這五十年所發生的改變比過去人類所
發生的進化積累的歷史總和都要多。

　　沃森和克里克當然一度成為了分子生物學的中心人物。沃森領導了德爾布呂
克開創的冷泉港實驗室。沃森後來更是領導了全球多個國家實驗室參與的投資40
億美元的對生命科學意義非同尋常的人類基因組計劃（重要性類似於曼哈頓計劃
和人類的登月計劃）。到現在，不僅許多對科學研究有重要意義的模式生物如線
蟲、酵母、果蠅、擬南芥等等的基因組序列都已清楚，重要的經濟作物和動物如
水稻、豬等等的基因組序列也都已經測完。人們正雄心勃勃地要把所有的蛋白
結構和相互作用都研究清楚，並把從基因到蛋白的表達和調控關係都揭示出來。
也就是說，從邏輯上，我們已經可以看到這樣的前景，從一個受精卵開始到一個
發育成熟的人，變化的每一個細節都將會從基因和蛋白水平得到清楚的描述。同
時，生命如何從非生物進化發展過來的全部細節，也將會逐步揭示清楚。

　　克里克在與其他科學家合作完成中心法測的建立后，認為生命科學有挑戰性
的問題已基本解決，轉入了神經科學的研究，從分子和細胞水平研究意識、思維
的機制問題。後來，幾個大科學家，如提出夸克理論的蓋爾曼、闡明免疫球蛋白
結構和作用機制的埃德爾曼都把大量的精力投入到複雜性問題和思維機制的研究
上。到2000年，哥倫比亞大學的坎德爾教授因在記憶的神經機制方面的研究獲諾
貝爾獎。目前中國幾個在美國的優秀華人科學家如蒲慕明、饒毅、魯白等也在從
事神經科學方面的研究。雖然我們已非常確定，神經細胞連接形成的神經網路編
碼了人所記憶的全部信息並支配著人的行為和情緒，也是人整體性格的物質基礎，
但仍然有太多的不清楚，所以這兒仍是科學上最熱也是出成果最快的地方。

　　從五十年代開始提供煙草花葉病毒（早期研究基因的一種樣本）純化用層析
填料的一對猶太夫婦的夫妻小店Bio-Rad，現在也成了生命科學排名前幾名的大
型跨國公司。80年代初把基因、蛋白的人工合成和測序等技術商業化的ABI公司，
一度成為全球排名最前的生命科學跨國公司。通過基因重組技術生產胰島素的
Genetech公司，更是創造了風險投資的神話而成為資本運作的教案。而老牌的少
年發明家愛迪生創造的通用電氣公司GE，兩年前也通過直接收購一個大型跨國集
團公司（Pharmarcia的生化部分，經過收購LKB等不斷整合發展起來的新公司，
在蛋白分離純化和生產方面全球領先）進入了生命科學和生物製藥的核心技術領
域。

　　我們可以從邏輯上看得更遠一些的，是像經典物理學和量子力學引發了一場
新的科學革命和產業革命一樣，DNA雙螺旋結構的發現，對人類自身和生存的生
態環境，更有著不同尋常的意義。徹底弄清楚發育、進化、思維等生命的本質問
題，是我們建立社會自身以及社會與生態環境的新的遊戲規則的基礎。

　　早期人類自發的群居生活，只能在大自然中勉強地安身立命。進化中形成的
發達的神經系統使得人類通過製造工具和發展農業而使一部人從直接的生存需求
中解放出來，通過發展技術和組織集體的商業生產和貿易等活動，人類的能力越
來越強大，不僅成了地球的主宰，而且對地球有限資源的掠奪性利用和對賴以生
存的生態環境的破壞，也在加速著人類在地球上徹底消亡的進程。

　　兩種新的技術，雖然並不能徹底改變人類在地球上走向滅亡的命運，但將會
遏制或減緩這一不可逆轉的加速的狀態。

　　其中之一就是生命科學和技術。生物經過億萬年進化的歷程才能發生改變的
性狀，目前在實驗室只要經過幾年或幾個月就可以做到。我過去實驗室的一個女
孩，搗鼓了幾個月，硬是讓開紫紅色花的蝴蝶蘭，開出了潔白顏色的花兒。這些
手段使我們直接改變生物性狀並進而改善生態環境成為可能，至少可以使逐步增
長的人口的生存問題不以破壞生態的前提下得到解決。

　　另外一個技術是國際互聯網。這是由量子理論為基礎發展起來的，沒有量子
理論，就不會有半導體技術，就不會有晶元和今日的高速計算機，就不可能有互
聯網。這也是一場根本性的革命。和生物進化出現了神經系統一樣，互聯網就相
當於人類社會的神經系統，社會各種信息的彙集和快速調控，因互聯網而有了物
質基礎。

　　人類文明的進步，有時候步伐是非常快的。或許今天，我們每個人還不得不
在齷齪的國家或國際政治的爛泥灘中掙扎著，但未來，人們對社會系統和人自身
更清晰的認識，社會的更加完善的調控機制的逐步建立，將會使政治一詞，永遠
成為歷史的典故，就像科學正在取代宗教成為社會的主導發展動力和規範一樣。


　　啟示


　　歷史從來就是寫給今天和未來的人看的。歷史是一面鏡子，在用過去的軌跡
折射出未來的道路，不管是對整體社會的發展，還是某個個體的人生。

　　DNA結構解析引發的人類文明史的一場歷史性的革命的歷程，儘管是由為數
不多的幾個個人為主角推動的，但我們知道這是人類認識積累的一種必然結果。
相對論和量子理論使人們的認識已穿透了時間空間及其存在變化的遙遠而廣闊的
過去和未來，然而面對人自身這個系統還是一團亂麻。不是沃森和克里克，也會
是別人，來揭去籠罩在遺傳法則上面的美麗而又神秘的面紗。歷史上，每一個有
卓越建樹的科學家，最後都會把綜合了時代認識之大成的最強有力的理智和激情，
投射到人自身這個對象上。從亞里斯多德開始，到伽利略、笛卡爾、萊布尼茨、
康德、龐加萊（中國人因為丘成桐先生對龐家萊猜想的情結，應該對這位被稱為
科學史上最後一位「百科全書」式的人物有特別的了解）、愛因斯坦、皮亞傑，
無不是這樣。不是沃森和克里克，富蘭克林研究小組，或者是鮑林，都有可能在
不太久的時間裡，把DNA的雙螺旋結構解析出來。正像愛因斯坦在評價相對論的
發現時講的，「條件已經很成熟了」。事實上，洛倫茨和前面提到的龐加萊，都
走到了相對論的邊緣，已近在咫尺，然而又失之交臂。而沃森，真正把自己的理
智和激情主動地投射到這個偉大發現的努力中的時候，也才不過是22歲的年輕人
（博士剛畢業），而此刻，在涉及揭示這個偉大秘密所必需的直接知識和技術方
面，他還幾乎是零，這和愛迪生、牛頓、愛因斯坦、比爾·蓋茨等等自己親手直
接拓展了一片廣闊天地的少年天才們不同，除了敏銳地認識到目標的偉大意義而
迸發的激情之外，他幾乎一無所有。就個人的貢獻來講，他還不能和歷史上那些
功力深厚的天才人物相比，所以，才會有了我們這篇文章的標題，他兩年的努力，
清晰地呈現了一種人類心靈的最「銳利的激情」。

　　在完全未知的時候，解析DNA結構並不是一件容易的事情。首先，必須認識
到它是遺傳信息的載體，承載了人類生命的全部秘密，這是偉大激情的直接來源。
任何個人和這樣一種機會聯繫起來的時候，我想都不會無動於衷，都會激情澎湃。
雖然薛定諤已經宏觀地預言了基因是通過密碼子來承載和傳遞遺傳信息的，但那
時對它的化學組成，也就是直接的分子基礎是什麼還不知道。遺傳信息存在於染
色體上當時是清楚的，但染色體由糖、蛋白、DNA三種複雜的大分子組合而成。
艾弗里的試驗已初步表明傳遞遺傳信息的轉化因子就是DNA，沃森自己幾年對基
因複製和突變的研究以及與艾弗里小組的交流強化了這種信念。所以他看到了清
晰的道路，去解析DNA的結構。他放棄在美國、甚至在哥本哈根的研究，直奔劍
橋大學的卡文迪許實驗室這個歐洲也是人類歷史上一度的科學中心尋求問題的答
案，並輕而易舉地把有共同夢想的克里克拉了進來，對結構的理論計算和X射線
晶體照片的分析的條件具備了。他們實驗室不研究DNA，他也沒有培養晶體的經
驗，更不會拍X光衍射照片，而對他不屑一顧的富蘭克林是這方面的專家，他和
克里克通過威爾金斯總是能獲得這方面的成果。與敏銳的化學家查伽夫的交流是
不可或缺的，查伽夫從艾弗里的試驗結果已清楚DNA是關鍵，所以及時轉到分析
DNA的化學組成方面，他是當時唯一的擁有很多物種DNA鹼基組成的研究結果的化
學家。當然，作為22歲的博士后和31歲的博士生，他和克里克沒有任何理由不去
向量子理論的後起之秀、結構化學的奠基人、大化學家鮑林學習。沒有鮑林在多
種物質分子結構解析過程中建立起來的化學鍵、鍵長、鍵角、蛋白大分子的α螺
旋概念，甚至沒有鮑林通過塑料或金屬球、棒的模型組裝方法搭出結構再通過實
驗驗證的方法，他們也不大可能在實驗數據不是很充分的情況下，構造出這個雖
然簡單但又無比優美、有無限的震撼力、承載人類生命繁衍全部秘密的模型。事
實上，他們的觸角伸得更遠，他甚至請數學家格羅斯非來計算鹼基之間的相互作
用，從而得出鹼基互補吸引配對的原則，這是他們正確模型的重要依據。當然，
還有他們和鮑林的失敗的嘗試，還有不必要在這裡一一羅列的許多細節……

　　不管是社會還是科學，還是企業，現在都變得非常複雜，再用簡單的邏輯和
思維方式，已無法應對未來的挑戰，機會只垂青那些有堅韌的意志、敏銳的理智、
豐富想象力和澎湃的激情的心靈。即便是在今天，也不是沒有機會，機會很多，
關鍵是我們自己是否能主動的去接近這些機會，把握這些機會。

　　在人類基因組計劃完成之後，蛋白質組學，也就是每個基因的表達和調控，
或者說是生命從受精卵開始到發育成熟的個體的每一個細節，生命從非生命物質
進化過來的每一個細節，是科學的直接目標。但由於是數萬個基本構造單位在參
與這一過程，因而單純地了解個別的基因或蛋白的結構功能對整體功能的揭示已
無能為力。所以，現在數學已經正在走入這個領域。

　　一個仍然擺在人類面前的最重要的挑戰是思維機制。很多基本的知識我們已
經非常清楚。我們的學習和記憶，在於構成信息的物理化學信號被感覺器官的一
類特定結構的感受器分子轉化為離子強度變化形成的神經脈衝，通過一系列中間
過程刺激基因表達製造出蛋白分子等基本構造單元輸送到神經元的軸突或樹突末
端，與其它神經元建立起特定結構的突觸聯繫，這種神經元相互連接成的網狀結
構編碼了一個個體的全部文化和行為信息，並通過新的信息引發的動態的活動，
支配著人的全部行為、情緒和思維活動。但是僅僅這樣不是科學的目標，你還必
須具體的準確的描述這種機制和過程。行為、情緒、思維是如何與具體的神經元
的活動一一對應起來的，顯然，這需要數學。而現在，數學家還沒有把觸覺伸入
到這個領域。

　　回到基本的問題，一百年了，量子規範場理論，已經通過標準模型把強弱電
大致統一起來了，但與描述引力場的方程還不能整合在一起，也就是愛因斯坦的
最初的統一場思想，我們現在還差最後的一步。而現在，一些數學家還在玩這種
終極的遊戲。這不僅需要數學家的努力，更需要觀念的突破。

　　數學也在發生著革命性的變化，而這可能更少為人所知。從歐幾里得幾何到
黎曼的非歐幾何，從函數到群論到建立在拓撲概念基礎上的微分幾何，數學正在
從研究單一線程的變化發展到直接面對結構的變化。「龐加萊猜想」一個世紀以
來引發眾多數學家充滿激情地把自己的心智投入到對這種美妙結構變化的預言中，
直到前不久俄國數學家佩雷斯曼最終徹底解決問題。而研究結構及其變化的數學，
將為我們面對的諸如基因調控、思維機制、社會的組織結構和調控等等多因子的
複雜調控問題提供直接或間接的工具。

　　而量子理論的基礎問題，為什麼這組數學方程就可以描述和解釋微觀現象的
規律呢？我們還不得而知。海森堡從處理光學實驗誤差提出的測不準原理，被以
波爾為首的哥本哈根學派作為一種根據，認為微觀世界就是猜不準的、以幾率的
方式存在的，這已是人類認識的終極程度了。愛因斯坦包括薛定諤等當即就提出
反對的意見，認為上帝不擲骰子，背後仍然有規則存在。這個時代的大物理學家
如提出夸克理論的蓋爾曼、提出弱電統一理論的溫伯格、進一步通過費曼圖簡化
提升量子計算的費曼，也不同意波爾和海森伯等把猜不準或不確定性原理擴大為
一基本的哲學觀念，明智的建議在條件還不具備的時候暫時存疑，把解決問題的
機會留給未來的年輕人而不是陷入不可知論的泥潭。

　　而更直接的可以看到的前景，是社會的調控問題。人的神經系統這種收集自
身和環境信息從而使自體系統實時和環境快速適應的機制，曾經是人類得以主宰
地球的直接動力源泉。而互聯網的發展終於讓人類社會進化到了有「神經系統」
的地步，這將會使對社會事物的認識和管理，與現在的科學理念和方法整合在一
起。教育的問題，或者說未來人的認識可以因心理機制的徹底揭示而通過「心理
工程」得以快速實現，而社會系統，也會因互聯網的出現而通過「社會工程」建
立直接有效快速細緻的調控，至少可以讓嚴重打擊或影響正常經濟秩序的金融危
機不再周期性地爆發。在這樣的一個可以由互聯網這種人類社會的神經系統自動
對信息進行收集和反饋的可以自我調整的社會系統中，國家或國際政治對社會生
活的影響將逐步降低，國家之間也必須進行無條件的協作。我們不得不再一次對
愛因斯坦的偉大洞察力而肅然起敬，在半個多世紀以前，他已經提出了世界政府
這一偉大而光明的理念並積極推動讓人類社會走上理性的和諧的發展的軌道。

天才

When asked by a student if he believed in God, Watson replied "Oh, no. Absolutely not... The biggest advantage to believing in God is you don't have to understand anything, no physics, no biology. I wanted to understand."

"I don't think we're here for anything, we're just products of evolution. You can say 'Gee, your life must be pretty bleak if you don't think there's a purpose' but I'm anticipating a good lunch."

James Watson (Atheist)

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"The god hypothesis is rather discredited."

Francis Crick (Agonstic or Atheist)

http://www.telegraph.co.uk/scien ... he-hand-of-God.html

合作的力量，競爭也很激烈，中國率先合成蛋白質是當時大團隊合作（家底太破，沒辦法），才領先了歐美小研究組一年多。爭取多些合作，少些不必要的競爭，我想這是科學研究的一個努力的方向。

現在的研究熱點轉到蛋白分子上了， x射線衍射仍然是不可缺的工具。當年富蘭克林的工作量一定超大，因為數據處理還沒有太好的計算機。

原帖由 傻蛋吞椰酥 於 2009-1-16 17:04 發表 [科學史上最銳利的激情 - 信仰天地 -  backchina.com]  
When asked by a student if he believed in God, Watson replied "Oh, no. Absolutely not... The biggest advantage to believing in God is you don't have to understand anything, no physics, no biology. I wanted to understand."

"I don't think we're here for anything, we're just products of evolution. You can say 'Gee, your life must be pretty bleak if you don't think there's a purpose' but I'm anticipating a good lunch."

James Watson (Atheist)

這一句我喜歡。。。