第八章 尤裏卡經驗
無論在藝術界還是科學界,人們都會偶爾將天才與一種能夠實現突破的驚人頓悟聯係起來,這種頓悟即“尤裏卡經驗”。它促成了DNA指紋技術的發明。亞曆克·傑弗裏斯(Alec Jeffreys)是一位經驗豐富的遺傳學家,他開展實驗,以探究囊腫性纖維化等遺傳疾病如何在家族中傳播,卻意外發現DNA指紋技術的潛在原理。為追蹤家族世係基因,傑弗裏斯在男女試驗者細胞的不同染色體中找出一個重複的DNA片段。接著,他用一個放射性分子標記選中的DNA片段,以便在X光膠片上數清不同個人及其親屬的重複部分數量。實驗在周末進行,當他周一(1984年9月10日)早晨再次回到實驗室時,發現膠片上出現了排列怪異的斑點和線條。傑弗裏斯的第一反應是:“天哪,真是亂七八糟。”但他又盯了一會兒,突然“靈光一閃”。膠片上的每個條形序列代表著不同數量的DNA重複片段,這意味著,每個人都擁有獨特的條形碼,而且這個條形碼還是其父母DNA的合成物。“那絕對是個尤裏卡瞬間。”傑弗裏斯後來說道。
眼前一亮,在那金子般的五分鍾之內,我的研究事業開啟了一個全新的方向。在那個瞬間到來前,我正盤算著,這一發現是否能運用於DNA鑒定或生父確認訴訟。不過,要是沒想到指紋技術,我就是個十足的傻瓜了。
當然,尤裏卡經驗應追溯到阿基米德身上。傳說兩千多年前,阿基米德在洗澡時明白了排水量與浮力的原理,他跳出浴盆,赤身**地跑上街頭,大喊“尤裏卡!”(大致可以譯為:我懂了!)在科技界,15世紀的約翰·古騰堡(Johannes Gutenberg)提供了另一個實例。據說在一個豐收季,他無所事事地看著葡萄壓榨機,就萌發了製造印刷機的念頭。17世紀,艾薩克·牛頓見到一顆蘋果從樹上掉落,便想出了萬有引力法則。1869年,傳聞德米特裏·門捷列夫在撰寫一本化學教科書時打了個盹兒,他做了一個夢,夢醒之後就寫下了元素周期表。1953年,詹姆斯·沃森在擺弄硬板紙做的生物分子模型時,突然察覺到DNA結構中兩個半部的組合方式,隨即揭示了生物分子的遺傳機製。“我感到士氣大振。”沃森在《雙螺旋》中寫道。
在藝術界,尤裏卡經驗的形式更加多樣,但同樣使人茅塞頓開。豪斯曼(A. E. Housman)在演講集《詩歌的名義和本質》(The Name and Nature of Poetry)中描述了自己的創作過程。“午餐時喝下一品脫啤酒,”他寫道:
我會出門散步兩三個小時。漫無目的地走著,我不過是環顧身邊的事物,跟隨季節變換的腳步,伴著驟然而至、毫無緣由的情感,一兩個詩句、一整個詩節就浮上心頭,它們注定匯成一首詩歌,而眼下隻是與一個模糊的概念並肩前行。接著,通常有一個小時左右,我的思緒歸於平
靜,而後再次文思泉湧。
柯勒律治的經曆則更富有戲劇性。1816年,他宣稱自己在18世紀後期翻開一本關於忽必烈汗的書,讀了一段之後,因服用鴉片酊陷入睡眠中,醒來後立即寫下了《忽必烈汗:夢中的幻象》(“忽必烈汗建立‘上都’,修起富麗的逍遙宮……”[1])。離我們更近一些的1932年,亨利·卡蒂埃-布列鬆在巴黎碰巧看見了一張照片,上麵是幾個奔跑的非洲男孩,出自體育攝影師馬丁·芒卡西之手,他便決定從事攝影業。“我忽然明白了,攝影能將永恒固定在一個瞬間中。這是唯一影響了我的照片。”卡蒂埃-布列鬆在20世紀70年代回憶道,“就像有人在我身後推了一把,說:去吧,試試無妨!”1950年,薩蒂亞吉特·雷伊在倫敦觀看剛上映的意大利電影《偷自行車的人》(Bicycle Thieves)時,即刻弄懂了怎麽在印度拍攝他的第一部電影《大地之歌》(Pather Panchali)。“那個念頭就這麽刺穿了我。”雷伊在1982年寫道。
越往早先回溯,尤裏卡經驗的實在證據就越少。阿基米德的故事沒有任何證據,有的隻有道聽途說;古騰堡的經曆隻出現在一封疑點重重的信件中;牛頓和蘋果的奇聞沒有書麵記錄,僅僅來自幾位老人的敘述;門捷列夫的夢也玄而又玄,由一位同事公之於世。至於柯勒律治,他於1797年就已完成《忽必烈汗》, 1816年才出版麵世,時光荏苒近20年,不禁讓人懷疑,詩人對當年創作經曆的再回首到底真實與否。學者伊麗莎白·施耐德(Elisabeth Schneider)通讀了柯勒律治所有現存的手稿和信件,做出以下總結:柯勒律治寫《忽必烈汗》時,非常循規蹈矩,並非靠一場夢就能創作,而是有意識地打了多次草稿後才完成的。同是研究柯勒律治的學者,理查德·霍姆斯(Richard Holmes)雖然沒有完全否認夢的作用,但指出:“《忽必烈汗》的語言抑揚頓挫、似夢似真、精於雕琢,要說其中每字每句都是柯勒律治夢到的,人們很難接受。”
然而,我們不能將此類逸事簡單地視為謠傳,因為關於靈光一現的時刻,有不少科學家、藝術家都提供了可靠的描述。此外,這與我們自己的經曆也有異曲同工之妙:所有人都明白,好主意會毫無征兆地蹦出來,不經意間的對話、偶然的交際、誇張的想象和做夢等非理性輸入都是靈感源泉。
另外,尤裏卡經驗絕非實現突破的唯一因素。一個偉大的想法可能會從天而降,但在此之前,人們似乎得用長時間的學習研究武裝好頭腦。體驗過尤裏卡經驗、最終做出突破的人,多年以來都在為各自領域中的難題絞盡腦汁。發明DNA指紋技術的傑弗裏斯就是一個典型的例子。1928年,亞曆山大·弗萊明(Alexander Fleming)無意中發現青黴菌具有殺菌功效,最終將青黴素用作藥物,那時他已經在倫敦一所醫院的細菌室裏工作了20多年。第一次世界大戰期間,弗萊明致力於為軍人受傷引發的敗血症尋找抗生素。戰後,他便按計劃進行研究探索。1922年,他在鼻涕、眼淚和唾液中發現抗生素溶菌酶。路易斯·巴斯德有句名言:“在觀察的領域裏,機遇隻偏愛有準備的頭腦。”弗萊明發現青黴素就是一個教科書般的典例。
有一個尤裏卡經驗享譽科學界,我們不妨仔細考察一番。那是19世紀60年代,德國化學家F. A. 凱庫勒發現,苯分子中的6個碳原子呈正六邊形的環狀結構,為有機化學打下堅實的基礎。通過這個例子,我們便能知道,真正的尤裏卡經驗是複雜的。
12.德意誌民主共和國的一張郵票上印著F. A. 凱庫勒,1979年。左邊是由碳原子組成、呈正六邊形的苯環,這位化學家聲稱在夢中首次見到這一結構
1890年,自凱庫勒發現苯的結構起,已過去了二十多年,他在一次公開演講中回憶當初的經過。第一次靈感閃光發生在1855年左右,那是一個夏夜,凱庫勒與一個朋友做完學術探討後,坐雙層巴士回家,他坐在巴士上層,陷入沉思——腦海中不斷浮現出舞動的原子,它們有大有小、三兩成隊,還有四價原子,連接成鏈——直到售票員喊出“克拉珀姆路”。然而,突破在7年後才得以實現,彼時的凱庫勒正在壁爐前打盹兒,他說:
那時我在比利時的根特市(Ghent),住進了主幹道上一間典雅的單身公寓裏。但是,我的研究室位於一條狹窄的小巷中,白天曬不到陽光。對一個整天埋頭做實驗的化學家來說,這沒什麽大不了。(一天晚上,)我坐在那裏編寫教科書,但進展並不順利,我在想些其他事情。我把椅子轉向壁爐,半睡半醒間,那些原子又在我眼前跳動了。這一次較小的組合退居幕後。這類幻象我見過不止一次,所以心裏知道,目前要在各種組合中看清那些較大的。密密匝匝的原子組合成長鏈,一切都運動著,像蛇一樣左右扭動。但是,看哪,那是什麽?!其中一條蛇銜住了自己的尾巴,嘲諷般地在我眼前打轉。我一下子醒了。這次也一樣,我一刻不停地工作到天亮,嚐試證明這個假設。
凱庫勒總結道:
先生們,讓我們學會做夢吧,也許這樣就將找到真理……但是也得注意,隻有經過清醒的頭腦審視的夢才能公之於眾。
不愧是科學史上最著名的夢,的確耐人尋味,而實情果真如此嗎?有不少化學史學者懷疑,這種白日做夢的好事根本沒發生過。然而有證據證明,在1890年正式發表之前,凱庫勒就曾多次對親友講起此事。他的兒子為此做證。1886年,一個受它啟發的諷刺作品聞名於世,意味著此事早前已得到廣泛傳播。另外,凱庫勒在學術上謹言慎行,而不像他的一些同代人,所以如果這麽一個古怪的夢是子虛烏有的,凱庫勒也不會公開了。假定它確實發生了,我們在多大程度上能稱之為一種尤裏卡經驗?
凱庫勒早在1858年就發表了結構理論的文章,闡釋四價碳原子如何連接形成開鏈分子(脂肪族),接著,他在1859年到1861年間出版了第一卷教科書,但那時他並未在任何出版物中提及苯等閉鏈分子(芳香族)的結構,隻在一處十分隱晦地表示自己正在思考這個問題。凱庫勒應該在1862年上半年做了那個夢,至少是在6月結婚之前(因為演講中提到了“單身公寓”)。1865年至1866年間,也就是約3年後,他才發表了苯環結構理論。
19世紀50年代晚期、60年代早期,恰逢焦油染料工業、石油工業繁榮興盛。大量的實驗使有機化學知識迅速擴張,最新發現中有不少芳香化合物顯然與苯相似(法拉第於1825年在壓縮油氣中發現苯)。但是能夠囊括新發現的結構理論仍未應運而生。除去凱庫勒,還有不少化學家嚐試解開苯分子結構的難題。例如,約瑟夫·勞施密特(Josef Loschmidt)1861年提出苯的三種分子式,其中雖沒有環狀結構,但他選擇用一個大圈代表苯,以表明其結構仍未確定。1858年,阿奇博爾德·庫珀(Archibald Couper)猜想兩種其他化合物為環狀結構,但沒有涉及苯。對此,凱庫勒並不認同,但無論在出版物還是在私人信件中,他幾乎沒有透露個中緣由,似乎有意保密自己對苯分子結構的思考,同時又緊跟學界動態,關注各種矛盾的觀點。也許,當凱庫勒試圖撰寫第二卷有機化學教科書時,勞施密特、庫珀等人的推論和其他許多觀點在他頭腦裏互相碰撞著,於是在1862年的一個晚上,他在壁爐旁打起了瞌睡。
凱庫勒之所以延遲發表理論,有一部分個人原因。1863年,妻子難產去世,留下繈褓中的小兒,他不免感到沮喪和迷茫。不過,他還在盼著學界出現實驗數據,證明從苯環結構基礎上推測出的新化合物確實存在。到了1864年,兩位化學家合成了乙基苯和戊基苯,這些苯類化合物擁有凱庫勒期望的結構和性質,可支撐他未發表的理論。新的實驗結果讓凱庫勒行動起來,論文最終在1865年1月麵世。
奇怪的是,凱庫勒在這篇突破性論文的開頭指出,閉鏈理論在1858年就已“完全成形”——遠早於根特公寓的那個夢——另外,他也並未突出強調苯環及其潛在衍生物的結構。但是,文中確實提及了苯環。後來,凱庫勒越想越覺得,這一理論典雅極了。1865年4月,他告訴一名學生,它是個“取之不盡的知識寶庫”。經過幾個月的實驗,他和學生們合成了更多新的化合物(多溴苯和多碘苯),驗證了理論的正確性。1866年,他發表了苯的三維透視圖。很快,幾乎每個有機化學家都大體接受了苯環結構,因其理論猜想有了大量實驗數據做支撐。
凱庫勒對苯分子結構的探索長達五年多,不舍晝夜,所以他的夢隻是其中一部分,而非一個孤立的洞見。凱庫勒顯然大受此夢鼓舞,但它不是他暗示的那種尤裏卡經驗(他沒有用“尤裏卡”這個詞)。事情很可能是這樣:早在這個夢發生前的19世紀50年代,他就開始思考環狀結構;1862年以後,他用“清醒的頭腦”嚐試給以證明;但是由於信心不足,沒有公之於眾,直到1864年見到有能支撐其理論的實驗數據,才最終發表。艾倫·J. 洛克(Alan J. Rocke)對史料進行詳盡考慮後寫道:“事實與大多數解釋相反,也與脫離具體語境的揣測相反,現在真相大白了:凱庫勒在半夢半醒中見到的,不是完全成形的苯環理論,甚至也不是部分成形的。”
在這種半意識或無意識狀態中產生的,充其量是環的概念,這種概念不是沒有先例。理論本身的發展很慢,甚至可以說很折磨人,曆經多年,1866年才上升至公認地位。
我們仔細考察創造性突破的曆史,就會發現滴水穿石才是常態。一個創造性突破的實現,無論是否得益於明顯的尤裏卡經驗,往往都需要長期思考勞作、反複檢驗、不斷改進。以下是兩個例子,第一個來自遠古,第二個來自20世紀後期。
文字的出現可謂人類最早的突破,而誰發明了文字,我們不得而知。如果沒有文字,隻靠口口相傳,就不會有今天的曆史、科學、文學。如此關鍵的發明是怎樣誕生的?距今約兩萬年前,在上一個冰河期內,神秘的壁畫、石刻畫、骨刻畫等“前文字”存留下來,“前文字”能表達有限範圍內的意義,卻不囊括全部口語。(至今仍到處可見,如:機場中的國際交通標誌、數學符號、五線譜音符。)約5000年前,在美索不達米亞不斷擴張的城市中,能表達任何思想的符號係統——“成熟文字”問世,並很快從象形符號演化為篆刻在泥版上的楔形文字。公元前3000年左右,在最早的楔形文字出現後不久,埃及象形文字也隨之麵世,可能因為埃及毗鄰美索不達米亞,但兩者關係仍未得到證實。
前文字轉型為成熟文字的重大突破要歸功於謎畫文字。英文“rebus”一詞源自拉丁語,意為“通過事物”(by things)。元音、輔音、音節等口語詞匯的組成部分無法通過象形手段描繪,卻可以由謎畫文字書寫。借助謎畫文字的法則,人們能夠以係統的方式將一門語言的聲音視覺化,將聲音的抽象概念象征化。如今,我們仍能在畫圖猜謎和短信中看到謎畫文字的痕跡:由一隻蜜蜂(bee)和一個托盤(tray)組成的畫謎,謎底是“背叛”(betray);短信中的縮寫“b4”代表“之前”(before)。埃及象形文字中充滿了謎畫字,“太陽”一詞原是象形字(一個圈中一個點),讀作r(a)或r(e),指太陽神拉(Ra),同時也是法老名字中的第一個符號,這位法老就是我們熟知的拉美西斯大帝(Ramesses the Great)。
謎畫文字是怎麽來的?有學者指出,在公元前3300年的烏魯克〔Uruk,《聖經》中的埃雷克(Erech)〕,一個無名的蘇美爾“天才”通過有意識的探索,最終創造出謎畫文字——與最早記錄成熟文字的泥版出現的地點和時間一致。也有人假設,謎畫文字是由一些聰明的官吏和商人發明的。更有人認為謎畫文字是個意外的發現,而非人為的發明。不少學者將其視作前文字長期演進的結果,而非誕生於某個發明家的尤裏卡經驗。上述假設均是合理的,因為相關證據極其有限,我們也許永遠無法斷定哪一個是曆史真相。
從考古證據看來,可以確定的是:前文字存在了很長時間,才轉型為成熟文字;楔形文字經曆幾千年的發展,才能記錄詩歌等先進思想。世界上最古老的現存文獻是蘇美爾人的楔形文字,可追溯到公元前2600年,但由於這些早期泥版文字仍未完全成形,其破譯工作極為艱難。換句話說,五千多年前必定發生過一次重大突破,即謎畫文字誕生,而從現代視角看去,文字在公元前3000年到公元前2000年間逐漸發展,不存在任何尤裏卡瞬間。
時間來到20世紀後期。1980年,蒂姆·伯納斯-李(Tim Berners-Lee)寫了一個實驗性的網狀計算機程序,取名為探詢,為歐洲核子研究組織(CERN)的物理學家組建“內部網絡”。經過十年研究,萬維網在1990年至1991年麵世。1999年,伯納斯-李回憶道:“發明網絡,我受到許多影響,包括尚未成形的想法、不同主題的談話、看似毫無關聯的實驗。”他有意避開了“尤裏卡”一詞。“記者總是問我,讓網絡誕生的那個關鍵理念、那個獨一無二的事件是怎樣的。他們大失所望,因為我告訴他們,網絡的發明並不存在‘尤裏卡’瞬間。”伯納斯-李在回憶錄《織網》(Weaving the Web)中寫道。
盡管如此,仍有許多突破包含尤裏卡經驗。諾貝爾物理學獎獲得者利昂·萊德曼(Leon Lederman)愛用另一個稱號:“頓悟”。1665年至1666年牛頓發現萬有引力時,1822年9月商博良破譯埃及象形文字時,1838年9月達爾文發現自然選擇時,1905年5月愛因斯坦發現狹義相對論時,1953年2月沃森發現遺傳的生物分子機製時,尤裏卡經驗確實降臨在他們身上。無論人們把它稱作什麽,這些天才經過長期深入的研究後,都體驗到了一種突然的洞見。
[1] 此句采用了飛白先生的譯法。——譯者注