(08)真理的足迹-第8部分
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断，如圣马丁回加拿大去结婚和暂时更换工作等。1883年，博蒙特指出：“在
最近四个月，圣马丁虽然不断接受一系列胃消化实验，但他仍保持着旺盛的
精力。”
实验研究工作分两部分进行，一部分是研究各种食物在胃内的自然消化
过程，称为体内实验；另一部分是将胃液抽出，研究它对各种食物的作用情
况，称为试管或容器实验。圣马丁和博蒙特配合进行的全部工作，可以看成
是个大实验，有系统地改变消化条件，以便发现正常消化功能的决定因素。
但也可看成是一系列独立的小实验，由这些小实验的结果共同组成一个完整
概念。
抽取胃液并不费事，只要让被实验者左侧躺下，压开伤口“阀门”，通
入一根橡皮管，然后转身使导管向下，胃液就会自动流出来。十二指肠液也
能进行体外研究，只要用手压一压十二指肠区，油黄的胆汁就可通过导管流
出。如果胃里尚残存有正在消化的食物，用手托起胃的下部，也可以挤出来。
主要是研究消化的速度、温度以及有利于消化的化学条件。在实验过程
中，博蒙特发现，由于胃壁受伤，稍有饮食不当，就会出现病状，他指出：
“饮食不当很容易显示出胃壁受伤的病状，但很少有其他症状或特殊感觉。”
圣马丁有时比较放纵自己，饮食不当，引起胃内温度少许波动。博蒙特为便
于比较胃的自然消化和相应温度下的试管消化，把实验结果汇集成表。
人为消化时，胃液和被消化物的比例一般按一盎斯胃液对一特拉姆被消
化物计算。放试管的水槽要经常搅动，使尽可能保持温度均匀，使接近于100
°F。
在体外进行的一次典型的消化实验，其记录如下：“二月七日上午8点
30分，将20喱煮熟的鳍鱼肉放入了特拉姆胃液之中浸泡；到下午1点30
分，胃液中浸泡的鳕鱼肉几乎全部溶解，尚未溶解的仅4喱。溶液不透明，
白色，近乎牛奶。到下午2点，鳕鱼肉全部溶解。”
在体内也进行了上百次实验，一次典型实验的记录如下：“9点钟吃早
饭，吃的食品为面包、香肠和咖啡，坚持锻炼，11点30分，胃已排空2／3，
天气情况与往常相似，气温 29°F；检查时发现胃在作明显的收缩—扩张运
动；12点30分，胃已全部排空。”
虽然这些实验的结果是直接对各种食物的消化时间和条件提供了很好的
说明，但博蒙特本人及其同时代的人都认为，这些实验还与自古以来的一场
重要的理论争论有关，主要争论问题就是：“胃液是否是一种化学溶剂？”
有一种理论认为，在生物器官中存在着某种特殊生命力，消化过程就是靠它
才有别于腐烂变质过程。而博蒙特却利用圣马丁的胃穿孔，以实验表明消化
是一个独立过程。不管是在体内胃里，还是在体外的玻璃容器里，只要保证
一定的胃液和相应的温度就行。博蒙特还把胃液密封保存在一个罐子里，经
过数年后，再拿出来进行实验，结果表明它仍然具有消化食物的能力。所以
胃液不仅是一种浸泡食物的辅助剂，而且也像范赫尔蒙特曾经说过的一样，
它是具有特殊能力的消化液。
博蒙特在总结对病人进行多年研究的结果时说：“我想，整个实验结果
可以证明，胃液不像至今某些人还以为的那样，是一种“惰性水”，其实它
是一种最普通的天然溶剂，它能溶解各种食物，即使是坚硬的骨头也经不住
它溶解。它在胃外具有在胃里完全一样的消化作用，这只要慢慢搅动恒温水
槽，保证试管具有和胃里相应的平均温度，即大约100°F，就可以得到证明。
足够的证据使我得出结论：胃液对食物的作用纯粹是一个化学变化过程”。
虽然是偶然的机会为博蒙特提供了一个到处活动的“实验设备”，但他
仍然使实验深入细致地说明了所研究问题的各个要点。这个实验是系统地研
究问题的典范。虽然实验用的只是一个人的胃，但科学家们从不怀疑博蒙特
的实验结果适用于整个人类。为什么呢？因为人们并不怀疑人和人的胃是大
致相同的，是可以用一个人的胃代替其他人的胃进行实验的。
博蒙特开始和结束的人类生理学的这一章，并没有达到尽善尽美的程
度。其中包含的化学反应，在当时还不可能进行详细的研究。即使在19世纪
技术范围内可能解决的，有关认识消化过程的一个重要问题，博蒙特也尚未
触及到。这就是关于消化发酵剂是如何产生的？是因为食物出现在胃里而促
使它流出来的吗？ 1889年，巴甫洛夫终于证明胃分泌的刺激是通过神经系
统进行的。他把一支狗的胃切一个口子，通入一根漏管，接到胃的入口，这
样使狗吞下的食物全都能过漏管漏掉，而不进到胃里。可是事实表明，当狗
开始吃东西后，胃就开始进行分泌，继续吃，就继续分泌。既然食物没有进
到胃里，那么引起分泌的刺激就必然是神经系统的作用。
但后来又逐渐明白，这种机制还未考虑到消化道和与胃相连的其他器官
的分泌。1902年，乌·姆·贝利斯和埃·赫·斯塔林首先明确指出了荷尔蒙
激素的作用。他们用狗作了实验，把狗的一段小肠和消化道其他部分切开，
以便对这段小肠单独作刺激实验。切开时，只切断神经系统，仍保留动脉流
通。当他们把稀盐酸点滴到和消化系统保持完全联系的十二指肠时，立即出
现了胰腺的分泌。当他们对切断了神经联系的一段小肠进行同样的实验时，
也出现同样的反应。可是这段小肠，除了有血管与整个血液循环系统联系外，
与其他部分并无联系，所以必然有一种化学物质，在肠壁受到稀盐酸刺激时
便分泌出来，通过血液循环系统带到胰脏，促使胰腺分泌。他们把这种化学
物质称为分泌物。后来他们还从肠壁提取出了这种物质样品，注射到血液中，
这样，虽然没有稀盐酸刺激，胰腺也照样产生分泌。
磁场概念的诞生
罗伯特·诺尔曼大约生于1550年。关于他的早年生活和家庭境遇，情况
不明，只知道他当过领航员，在海上漂泊了18～20年，那时，他可能是住在
塞维尔。对于他的了解，主要是通过他的工作。他曾经在巴勒斯那里当过仪
器制造工。诺尔曼是一个有经验的领航员，对当时导航仪器和技术的缺点十
分清楚。罗盘是当时最重要的导航仪器，诺尔曼的发明创造也就是围绕罗盘
的航海应用进行的。人们早已知道，磁针所指示的北极和实际的北极有偏差，
并认为这是一种有规律性的反应，可用来确定经度。但是从多年的海上生活，
特别在穆斯科维航线上的商船航行考验中，诺尔曼认识到比例偏差理论是错
误的。后来他发现了磁倾角，磁针不仅指向北极，而且还有规律地向下倾斜。
他把这种现象称为“下倾”。诺尔曼认为倾斜度可能与测量位置的纬度成比
例，可利用这种比例关系设计一种测量仪器。结果他发明了把磁针装在水平
转轴L沿垂直刻度盘转动的磁倾角测定圆，诺尔曼把关于磁倾角的发现发表
在自己的著作《新引力》一书中，该书于1581年，由巴拉德在伦敦出版。
有人给诺尔曼献过赞美诗，他的书也就以几行磁石赞美诗开头，其形式
是磁石向装饰用的宝石发出挑战：
我虽是磁石但能导航，
你虽是宝石但难过印度洋；
你若没有我帮忙，
你的光彩再好，也只能在地下埋藏。
除此外，书中还有其他几节这样的赞美诗。
1590年出版了从德文翻译成英文的《海员的安全哨兵》，这是一本从欧
洲大陆渡海的导航手册，是第一本印有木刻版海岸图的英文书，其开头也有
一首诗，评论领航员的辛勤工作：
领航员在桅杆顶上辛勤院望，
凝视着指南针指引的前进方向；
这不是对世人的不朽教诲？
这下是对发明者的最高奖赏？
诺尔曼曾经在离伦敦不远的拉德克的一所房子住过，他在那里出售过他
制造的航海仪。但详细情况无从知道，根据推测，他大约逝世于1600年。正
是在这一年，吉尔伯特《论磁》一书出版，大大发展了诺尔曼的发明和发现。
在这里要介绍的实验是认识磁场的第一步。但是正如我们的许多研究一
样，最有说服力的重要实验也只是一系列发现的一个组成部分，也只是对一
组类似现象的多次考察的一次考察。所以，研究计划有可能来自于研究过程
中一个意外的小小事件的结果。
诺尔曼生动地叙述了他偶然发现磁倾角的过程。早先他就注意到，即使
是他自己精心设计制作的罗盘，其平滑转动的磁针也不单是指向北极，而巨
还向下倾，如我们现在所说的还具有磁倾角。这种效应需要在结构上加以补
偿，所以他不得不在南端放一些小铁片，消除北端的下倾，以达到平衡。但
是除了这种表面现象外，他并没有考虑作进一步的深入研究。然而有一天，
当他装配好一套精心制成的磁针和转轴后，他发现磁针倾斜得特别厉害。于
是他开始把磁针指北一端切短，他写道：“到最后，我切得太短了，以致于
毁坏了我苦心制作的磁针。因此，我生气了，决心全力以赴，研究这种效应。”
第一步是要设计一个倾角测量装置，以便能够系统测量这种效应。于是
他把磁针装在水平转动轴上，使其转动，使倾斜效应充分显露出来，并测出
强弱程度。
但是，这种效应是磁化还是磁石的其他作用引起的呢？显然，最大可能
是磁针指北一端在磁化时从磁石上吸附了“灰尘或增重物质”。诺尔曼为这
个想法，设计了一个简单的实验，把一些铁屑放在天平称盘里，用不带磁性
的铅码加以平衡。然后把铁屑磁化，结果很明显，他说：“你将发现，它们
并不比磁化前重。至于说，如果磁针北端从磁石上吸附了增重物质，那么南
端也一样，也应该从磁石另一端吸附了增重物质，所以这不会是引起倾斜效
应的原因。”这里有两个问题要解决。“用什么方法能产生这种效应？”“是
哪一极（南极或北极）产生这种效应？”
在诺尔曼之前，人们以为，磁针指向北极是由于有一个“吸力点”存在
一端。但是，如果能证明没有吸引力或拉力存在，它吸引磁针的指北一端。
但是，如果能证明那么吸力点也就随之不存在。可是磁针明明是指向一点，
于是就只好把这一点叫做“吸力点”。人们可以说，这只不过是个名称问题，
但名称的选取却带来一定的理论意义。如果这一点是代表吸引力原点，那么
就可以预料，吸引磁针的吸引力原点和磁针之间必然存在着相应的作用力；
如果这一点代表的是某种介质的结构特性，那么就没有什么吸引力存在。
为了解决这个问题，诺尔曼设计的实验十分别致，饶有情趣 （下面会看
到，从现代观点看，并没有解决问题），他写道：“现在为了证明吸力点不
存在，可以取二英寸多长的一小段铁丝或钢丝，穿上一小块瓶塞用软木。软
木大小，估计要能使铁丝或钢丝浮在水面上，也就是要用这块软木把铁丝或
钢悬浮在水中。
然后把一个酒杯，或汤碗、或茶杯、或其他容器，装满清水，放在平稳
而且避风的地方。接着仔细把铁丝上的软木一点一点地削去，直至能使铁丝
保持在水面之下2～3英寸的位置为止，让铁丝与水面平行，两头不高不低，
如同平衡的天平横梁一样。
然后再把铁丝从水中拿出来，不必去掉软木，将其一端接触磁石的南极，
另一端接触磁石的北极，接着再重新放入水中，于是你将立刻看到，它自动
绕其中心旋转，表现出前面所说的倾斜效应，悬浮在水中，不下沉到水底。
按理说，如果存在着吸引力，那么因为水的下部比上部离吸引力原点要近，
磁针就应该在吸引力作用下沉到水底。”
这样看来，地球或者说天体并没有从自己的北极散发出吸引力来吸引磁
针北端或整个磁针。诺尔曼认为，应该把磁针指北的能力完全归于“磁石及
磁石所赋予磁针的特性”。诺尔曼和吉尔伯特都没有想到的另一种假说，即
认为存在着吸引力和排斥力，其强弱随着原点的距离变化而变化；磁针为了
保持和地球两极发出的吸引力和排斥力的平衡，就不得不指向地球的北极。
这种更复杂的力学理论，大约在250年以后才发现，并成为安培和法�
