牛津通识读本：科学革命 [14]
显微镜、机械论和生成
关于显微镜在17世纪初的起源，我们并不很清楚，但是和它的伙伴望远镜一样，显微镜揭示了一个新世界，激发出了新的思想。伽利略曾经用一个与望远镜类似的装置把小物体放大，但第一批显微镜绘图出现在弗朗切斯科·斯泰卢蒂和费代里科·切西1625年所做的蜜蜂研究中。他们将该研究献给了教皇乌尔班八世，因为蜜蜂是教皇所属的巴尔贝里尼家族的族徽。17世纪60年代，胡克制作了一架改良的显微镜来考察各种东西，从虱子等小昆虫到霜晶，再到软木的精细结构，不一而足。他发现软木被分成了一个个腔室，并称之为“修道院单人小室”（cell），因为它们非常类似于修道院的住处。安东尼·范·列文虎克（1632—1723）是荷兰代尔夫特的一名布商和测绘员，他设计了当时最简单且最强大的放大镜。他用一个极小的玻璃珠作为单透镜，制作了500多架显微镜，发表的显微学观察之多可以说前无古人。他将各种东西置于显微镜下，观察到了人和动物精液中的“虫子”、血液中的血球（以及它们在小鳗鱼尾部毛细血管中的流动）、牙垢中的细菌，还有池水和植物浸剂中成群的“小动物”。他对精子的发现引发了关于动植物生成的本性的热烈讨论。列文虎克本人支持预成论，主张新生后代的微小版本存在于各自的精子中，或者根据一些同时代人的说法，存在于各自的卵中。与此相反的渐成论则主张，胚胎结构是在妊娠期间的各个阶段重新产生的。预成论尤其吸引机械论哲学家，因为它将生成归结为单纯的机械生长，即微小的有机体通过吸收新物质而逐渐长大。预成论由此抛弃了渐成论者大都认为不可或缺的非物质生命活力。渐成论者认为只有依靠生命活力，无形的物质——精液和/或经血或卵液——才能变成有组织的、分化的胚胎。作为渐成论者，哈维打碎了处于不同发育阶段的鸡蛋，观察到血液最先形成，他认为这证明血液是生命和一种主导幼体形成的生命灵魂（vital soul）的存在之所。然而，预成论同样引出了问题，即新有机体的微小形式位于何处以及实际上何时开始出现。少数人提出，未来所有后代都被一个套一个地包含在上帝创造的某个物种的第一个个体中。
显微镜揭示出了生命体中类似机械的结构，机械论者对此尤为兴奋，因此17世纪末的显微学家大都是机械论者。他们之所以支持哈维的血液循环理论，部分是因为它将心脏刻画成一个泵（一个机械装置，尽管哈维本人远非机械论者）；他们力图将复杂的生命系统归结为机械原则。例如，乔万尼·阿方索·博雷利（1608—1679）在佛罗伦萨用简单机械来分析动物的运动，将骨骼、肌腱和肌肉理解成杠杆、支点和绳索，将体液和血管理解成液压装置和水管，从而创立了后来所谓的生物力学。尼赫迈亚·格鲁（1641—1712）在伦敦探索了植物隐秘的解剖结构，帮助建立了植物生理学。一些机械论者甚至希望改进的显微镜能使人直接观察到原子及其形状和运动，从而展示机械论哲学的基本解释原则。
和所有其他观察一样，显微镜观察也会遇到相互冲突的解释。可以把精子的发现解释为对预成论的支持。当时的人发现，腐水中会自然产生大量生物，这强烈支持了已有的自然生成说，即生物可以从非生命物质中出现；而这又支持了一种渐成论观念，即生命结构可以从原本无组织的物质中产生。数个世纪以来，自然哲学家大都认为简单生命是在特定环境下自然出现的，比如腐烂的牛的尸体产生蜜蜂，泥浆产生蠕虫，腐肉产生蛆虫。在17世纪60年代于美第奇宫廷完成的一系列著名实验中，弗朗切斯科·雷迪（1626—1697）将几块肉放至腐烂，有的覆上网孔或布料，有的露天搁置。露天搁置的肉生了蛆，而防止苍蝇接近的肉则没有生蛆。和大多数事后认为的“决定性”实验一样，雷迪的实验并未立即消除自然生成说，因为该事实还可以作（也的确作了）其他解释。雷迪本人也承认，某些昆虫——如橡树瘿蜂——或许是从植物中直接产生的。现代人常常嘲笑自然生成说，但需要指出的是，当时任何近代科学家只要不相信第一个生命形式是通过上帝的奇迹介入而特创的，就只能相信生命是从非生命物质中自然生成的。
不论是显微镜还是对生命系统的机械论看法均未实现预期结果。受当时可资利用的材料和光学系统的制约，显微镜很快就达到了放大率和分辨率的极限。显微镜研究表明生命系统极为复杂，机械论解释越来越难以解释生命的形成或功能。然而即使在机械论最盛行之时，也出现了许多更具生机论色彩的模型。事实上在17世纪，生命与非生命的区分并不清晰，许多思想家都将机械论体系与生机论体系混合在了一起。例如，很少有机械论者会严格到否认生命系统中存在着赋予活力的灵魂。这种灵魂并不必然类似于基督教神学所说的那个非物质的、不朽的人的灵魂，而是被认为以各种形式或层次存在于各种实体中［对现代读者而言，也许用“生命精气”（vital spirit）一词能够更好地表达这个概念］。这些观念可以追溯到亚里士多德，他曾经提出灵魂的三种层次：植物中的营养灵魂，负责生长和营养吸收；动物除了营养灵魂还有一种感觉灵魂，负责感觉和运动；人除了营养灵魂和感觉灵魂之外还有一种理性灵魂，负责思维和理性。在许多人看来，虽然机械原则可以解释特定的身体功能和结构，但是整个有机体——更不要说意识和知觉——需要灵魂来组织和维持。
海尔蒙特的学说
17世纪出现的最全面的新医学体系也许是佛兰德斯的贵族、医生、化学家和自然哲学家海尔蒙特（1579—1644）的学说。海尔蒙特将化学、医学、神学、实验和实践经验结合成一个连贯的、极有影响的体系。他的自述表达了对传统学问的不满和对追求新知的渴望，这是科学革命时期思想家的典型态度。他讲述了自己如何进入鲁汶大学，然后又因为觉得学无所成而没有接受学位。他又向一些耶稣会士学习，还是一无所获。接着他获得了医学博士学位，却发现医学的基础已经“腐烂”，而后又转向帕拉塞尔苏斯的学说，最终还是拒绝了它的大部分内容。海尔蒙特因此决心从头开始，自称“火的哲学家”，意指其训练并非来自传统学问，而是来自化学熔炉中的实验。的确，海尔蒙特是一位杰出的观察者，他描述了多种疾病的起源、症状和病情发展，如果没有他，这些疾病要几个世纪后才能得到认识。
海尔蒙特拒绝接受亚里士多德的四元素理论和帕拉塞尔苏斯所说的三要素，他宣称水是构成万物的唯一元素。这个想法不仅让人想起已知最早的希腊哲学家泰勒斯，而且（在海尔蒙特看来）更重要的是，它会让人想起《创世记》1：2所说的，神的灵“［像母鸡一样］覆在水面上”而产生了世界。这位比利时哲学家试图用实验来确证这种想法，最著名的便是柳树实验。海尔蒙特在200磅的土壤中种了一棵5磅重的柳树苗，为它浇水5年，最后柳树重164磅而土壤重量基本没有减轻。海尔蒙特由此得出结论，认为树的整个构成必定只来自于水。根据海尔蒙特的说法，创世时植入世界的种子（semina）能把水转变成任何物质。这些种子并不是像豆子那样的有形种子，而是非物质的组织原则，如同把蛋黄液组织成一只鸡的那种无形的生命本原。火和腐烂过程摧毁了种子及其组织能力，把原来的物质变成了类似空气的物质，海尔蒙特称之为“气体”［Gas，这个词来自于chaos（混乱），我们用来表示第三种物态的词便是直接来源于它］。于是，燃烧的木炭和发酵的啤酒会散发出令人窒息的林木气，燃烧的硫磺会散发出带有恶臭的硫磺气。在大气层的寒冷部分，这种气体复归为原始的水并下落成雨，从而完成了水在海尔蒙特的自然体系中的相继变化所构成的循环。
海尔蒙特主张身体过程本质上是化学的，这一观点类似于帕拉塞尔苏斯但更为精致。他认识到胃液的酸性是消化的原因，并且对体液作了分析，特别是通过分析尿液来寻找肾结石和膀胱结石的病因和治疗方案——结石曾是17世纪最令人痛苦的疾病之一。然而，单单是化学过程并不足以解释生命过程，它们还必须依靠寓于体内的一种类似于精气的东西即阿契厄斯（archeus）的引导。对海尔蒙特而言，阿契厄斯调节和管理着人体的机能。疾病缘于虚弱的阿契厄斯无法履行自身的职责，因此医学上的治疗必须着眼于增强阿契厄斯的力量。于是，海尔蒙特拒绝接受盖伦所说的体质观念、四体液和治疗方法。他认为，像瘟疫这样的疾病并非由于体液失衡，而是由于外界的疾病“种子”侵入和改变了身体。强大的阿契厄斯可以驱散这些种子，而虚弱的阿契厄斯则需要帮助。（注意，在盖伦和海尔蒙特的医学中，医生的作用都是辅助自然过程，而不是使自然过程转向或者对身体加以控制。）海尔蒙特也强调病人心理状态和情绪状态的作用，并且声称，想象力可以引起身体的生理变化。海尔蒙特的观念深刻地影响了许多医生、生理学家和化学家。
机械论和生机论的生命观并非不可调和，而是处于一个连续谱系的两端，许多医生和自然哲学家都采取了中间立场。与海尔蒙特同时代的伽桑狄也认为，种子是能够重新组织物质的强有力的本原。但海尔蒙特的种子是非物质的，而伽桑狄的种子则是机械地作用于物质的（由上帝组织的）物理原子的特殊结合。事实上，机械论和生机论的思辨在18世纪产生了混合的医学体系，例如格奥尔格·恩斯特·施塔尔（1659—1734）的体系既强调化学转变的机械性质，又要求生命力对生命系统进行组织和控制。赫尔曼·布尔哈夫（1668—1738）也许是18世纪医学尤其是教学法方面最有影响的人物，他将17世纪自然哲学的不同潮流融合在一起。作为莱顿大学医学院的化学和医学教授，布尔哈夫既大力倡导希波克拉底的治疗方法（强调环境和病人的个人特征），也强调化学对于医学教育的重要性。他研究医学和人体的进路结合了玻意耳的机械论哲学、牛顿物理学和海尔蒙特的“种子”说。布尔哈夫的医学教育改革被欧洲许多地区所采用（因此他有时被称为“欧洲之师”），并为18世