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·On the Educational Value of the Natural History Sciences·
对于一个没有学习过博物学的人来说，在乡村或海边散步犹如漫步在一个充满了奇妙作品的画廊中，十有八九都会将头转向挂满作品的墙壁。教给他一些博物学的知识就等于递给他们一份值得关注的作品目录。确实，生活中少有纯真的快乐，所以我们不该轻视种种快乐的源泉。我们应该害怕陷入无知的地狱中去，在那里的人们活着时“该高兴时却流泪”————伟大的佛罗伦萨人如是说。
一个善于联想的哲学家又会告诉我们，生物学是以观察，而不是以实验闻名的！（见p160）图为电子显微镜下的硅藻图片，现代科技让观察日愈深入和细致。
请大家注意，下面我要讲的主题是：“生理学与其他学科的关系”。
从严格的逻辑来讲，包括本次在内的我的一系列演讲，原本应该排在我的朋友和同事韩福瑞（Arthur Henfrey, 1819——1859）先生上周一那场演讲之前。然而，由于次序的缘故，我希望各位假定这次讨论普通生物学教育意义的讲座，就是在专门的动物学和植物学讨论之前。在此，我很高兴能利用那个讲座中生理学在研究内容和方法上取得的新进展来展开讨论。
从最广泛的意义讲，生理学与生物学是等同的，都是关于生命个体的科学。我们必须依次考虑下面几点内容：
1．作为一门学科，它的地位和范畴。
2．作为智力训练的一种方式，它有何价值。
3．作为实用知识，它有何价值。
4．把生理学作为学校教育的一门课程的最佳时机是在什么时候。
当然，对于上述第一条，我们的结论必须取决于所关注的是生物学的哪个领域。我认为有几点必须考虑，以便认清生理学所研究的生物体和宇宙其他事物间存在的巨大差异。后者有关数目和空间现象、物理力和化学力现象，前者则有关生命现象。
数学家、物理学家和化学家研究处于静止状态的事物，他们认为所有的事物通常都趋向于一种平衡状态。
数学家不会假设一个量会自动发生变化，也不会假设空间中的一个点会自动相对于另一个点改变方向。物理学家也是如此。当牛顿看到苹果落地，他立即得出结论，下落这一行动不是苹果内在力量发生作用的结果，而是其他物体对苹果起作用的结果。同样，所有的物理力都被看做是对平衡态的干扰，在外力起作用之前，事物倾向于保持平衡态，在外力停止之后事物倾向于回到平衡态。
化学家同样认为体内的化学变化是体外某些行为的结果。如果周围的环境条件不发生改变，一种化合物一旦形成就将永远不变。
但对于研究生物的人而言，自然却是反其道而行之的。在这一点上如我们所知，持续的自发变化是常态，而静止则是需要解释的例外。生物体没有惯性，不会倾向于某个平衡点。
无论如何，请允许我通过一两个例子来更有力、更清楚地说明这些有点抽象的问题。
想象一下，有一个盛满水的容器，在常温下，空气中充满了饱和的水蒸气。就我们所知，在这种情况下，水的数量和形态（figure）将永远不会发生改变。
假设向容器中投入一块金块，由于金块的原因，水的形态受到了扰动和干扰。但是一段时间之后，干扰的影响将会消失，再次恢复平衡，水也将回到它原来的状态。
将水暴露在冷空气中，它将固结成冰，水分子有规律地排列成晶体。而且这些晶体一成不变。
此外，用一些能与水发生反应的物质代替金块，比方说一块称之为“蛋白质”的物质————一块肉。其平衡将受到巨大的干扰————所有的化学成分都会发生变化，开始分解，但如同以前一样，最终又将恢复到静止状态。
然而，也可用有生命力的蛋白质代替这种无生命力的蛋白质。比如，将那些聚生在池塘中的微小生物，如纤毛虫（Infusoria），类似于眼虫（Euglena）那样的生物，放置在盛水的容器中。它是一种具有一根长长细丝（filament）的圆形聚集体，除了这种特殊的形状外，在物理或化学方面并没有表现出与死蛋白粒子明显的不同。
但有所不同的是它们所产生的大量现象，首先是大量的物理力，通过长丝状纤毛的颤动以极快的速度将水向各个方向分开。
其次，这些小生物所具有的化学能量十分惊人。它本身就是一个完美的实验室，水与体内所含的物质反复起作用，将这些物质转化成与其自身物质相似的新化合物，同时排出体内一部分毫无用处的物质。
此外，眼虫的个体还会增长，但这种增长绝对不是像晶体生长那样没有限制。当增长到一定的程度，将会发生分裂，每一个部分都与原型一样，如此重复地生长、分裂。
但这并非全部。经过一系列的分裂和再分裂之后，这些小不点呈现出一种全新的形态，它们的尾巴不见了，变成了圆形，分泌出一种包膜或外套，它们会在里面待上一段时间，最终直接或间接地呈现出它们原初的形态。
就我们所知，对眼虫的生存不存在任何的自然限制，其他任何现存的微生物（germ）也是如此。一个物种一旦形成就倾向于永远的存活下去。
考虑一下这些有生命活力的粒子与物理学家和化学家关注的无生命活力的原子之间存在多么大的差异啊！
金子颗粒掉到水底就不动了，死蛋白颗粒分解了、消失了，同样也静止不动了。活蛋白质团既不会耗尽它们的力量，也不会永远维持同样的形式。从力的角度讲，活蛋白质团的本质就在于它是平衡态的干扰者，就形状而言，在持续发生变化。
倾向于维持力的平衡和形式的稳定，它们归属于化学家和物理学家的研究领域，是宇宙中无生命物质的特征。
倾向于打破现有的平衡，以一定的循环从一种形式演变到另一种形式，则是生命世界的特征。
无生命的粒子与有生命的粒子在很多方面看起来是完全相同的，但又是什么导致了它们之间存在这样奇妙的差异呢？这种差异就是我们所说的生命吗？
我无法回答这些问题。也许在不久之后，哲学家很可能将发现一些更高级别的规律，而生命只是特例。很可能他们将发现物理、化学现象与生命现象之间的联系。然而，确切地来说，现在我们对此还一无所知。至少对于我们来说，我想应该明智、谦卑地承认这一系列的不同状态（外部条件保持一致）。这种行为的自发性（这一名词暗示它超出了我的认识能力范围）形成了生命体和非生命体间巨大和明确的实际区别。作为一个终极事实，它表明生物学和其他所有学科的对象间存在明显的区别。
我要各位明白，只要思考生命与无生命物质间的区别，简单的眼虫就是所有生物体的模型。眼虫的变化周期可能仅由两步或三步构成，但其表现出的变化周期与多阶段发育的生物一样清晰，如橡树或人那样，都要经历从生殖细胞到成体的变化。无论是何种类型的生物，无论是简单还是复杂，生产、生长和繁殖是与无生命物体相区别的现象。
如果这是真的，那么研究者在从物理学、化学转入生理科学（physiological sciences）时，显然就是进入了一个全新的领域。我们自然会想到，新领域所采用的新方法与他已经学到的相距甚远，或需要对已经学过的东西进行修正。如今人们已经对通常的科学方法的特性和不同学科所采用的不同方法作了很多论述。据说数学具有一种特殊的方法，物理学又有另外的方法，生物学则又不同，如此等等。对我而言，我必须承认我对这些术语不甚了解。就我的理解，科学并非像很多人认为的那样，是符合19世纪的氛围、主要因宗教裁判所的解体而繁荣起来的巫术的变种。
我相信，科学只不过是经过训练和体系化的常识（trained and organized common sense），科学与常识的区别只是像老兵与新兵的差别而已。科学方法与常识方法之间的区别仅相当于卫兵的肉搏战与野蛮人挥动木棒的方式的差异。对于任何人而言，其基本的能力都是相同的，并且很有可能未受教育的野蛮人的两只胳膊更粗壮有力。真正的优越之处在于，军人的武器既尖锐又锋利，经过训练的眼睛能很快地发现对方的弱点，准备充分的手脚能够迅速跟进。但是说到底，剑术只不过是花花公子们发展和完善起来的刺杀把戏而已。
因此，科学所获得的巨大结果绝不是通过直观的能力和心理过程，而是通过我们每个人在生活中处理最粗浅和最平凡的事情时所用的方法而取得的。一个侦探通过鞋印发现了盗贼的心理过程，与居维叶用骨骼碎片制作巴黎蒙马特尔（Montmartre）已绝种动物的模型的心理过程是相同的。通过同样的归纳和演绎，一个妇女发现在她的衣服上有一种特别的污渍，于是她得出结论某人打翻了墨水瓶，这一过程与亚当斯和勒威烈发现新行星的过程没有任何不同。［1］
事实上，科学家只不过是仔细、准确地采用了我们所有人平时不够严谨的方法。就像一个真正的科学家，商人以及我们这些痴迷的读书虫必定也有自己的科学方法。尽管我从来没有怀疑过商人将会惊奇地发现他实际上也是一个哲学家，就如同儒尔丹先生（M. Jourdain）发现他毕生都在讨论散文时一样。既然在科学方法和日常生活的方法间没有真正的区别，那么仅从表面看来，不同学科之间似乎也不可能在方法上存在很大的差异。然而，人们一直认为生物学和其他学科在方法上存在很大的差别。
首先要强调的是，我之所以将此列为第一点，是因为生物学家常常妄自菲薄地认为，生物学与物理学、化学和数学的区别在于其不精确性。
现在，“不精确”一词不是指生物学的方法就是指其结果。
我过会儿将展示不能用这个词来描述生物学的方法。既然所有科学的方法都是一样的，所有关于生物学的方法也就同样适用于物理学和数学。
那么，生物学的结果是“不精确的”吗？我并不这样认为。如果我说肺完成呼吸作用，胃完成消化作用，眼睛是视觉器官，脊椎动物的颌都是上下开合，绝没有左右开合的，而环节动物的颌都是侧开的，没有上下开合的，以上我所做的陈述都像欧几里得几何中的命题一样精确。那么关于生物学不精确的观念来自何方呢？我认为主要有两点原因：第一，生物学具有极大的复杂性和大量的干扰条件，以致我们只能大体上预测在一定的条件下将要发生什么；第二，生理学还比较年轻，还有很多原理有待发现。但是，从教育的角度来讲，最重要的是区分科学的本质和周围的偶然事件。本质上讲，生物学的结果和方法与物理学或数学的方法和结果一样精确。
据说生理学格外倾向于使用比较方法，［2］这也与很多人心目中的看法不谋而合。我要遗憾地指出，从事科学分类的思想家碰巧被生物学一个主要分支的名字所误导了，这就是比较解剖学。但我要问，难道比较及由此得出的分类不是所有学科的本质吗？假若不对单独或相伴发生的一系列实例进行比较的话，可能发现任何因果关系吗？比较非但不是生物学所特有，我认为它反而是所有学科的本质。
一个善于思辨的哲学家又会告诉我们，生物科学是以观察，而不是以实验闻名的！［3］
令人不可思议的是，这种奇谈怪论居然出自于对一门学科的思辨而不是实际认识，这就是说，生理学竟然不是实验科学！哪一个器官的哪一项功能不是完完全全通过实验发现的呢？哈维是如何发现循环的本质的，不正是实验吗？贝尔爵士（Sir Charles Bell）是如何发现脊神经根（roots of the spinal nerve）的功能的，不也是实验吗？我们是如何知道神经的功能的，除了实验之外还有其他方法吗？不仅如此，如果我们不闭上眼睛（这就是一个实验），我们怎么会知道眼睛是视觉器官；如果你不掩上耳朵，你又怎么会知耳朵是听觉器官，从而发现你是否是聋子呢？
可以毫不夸张地说，生理学是所有科学中最卓越的实验科学，纯粹依靠观察所能获得的知识非常少，它为实验哲学家提供了施展其特有才能的最广阔的舞台。我承认，如果任何人让我举一个逻辑实验典型应用的例子，我会毫不犹豫地告诉他伯纳德关于肝功能的最新研究。［4］
然而，为了避免给这场演讲带来太多的争论，我不得不转到另一个我国当代学者所持有的学说上来，这种观点值得重视。这就是，生物学与其他学科的差别在于它的分类是根据模式标本（type）进行的，而不是根据定义。［5］
简而言之，一个博物学类群是难以定义的。例如，蔷薇类或鱼类是很难进行精确和严格的定义的，因为对于每一种可能的定义来说，都会存在一些例外的成员。每一类的成员是通过满足下面的条件而聚在一起的：它们均与想象中的一般的玫瑰或鱼相似，而不相似于其他生物。
如前所述，我认为这种不同理解完全是由于混淆了本质特征和偶然缺陷所致。只要我们获得的信息不够完全，就会根据我们感到的相似性将它们归在一起，而不能准确定义。简而言之，我们围绕一个模式标本将它们归在一起。因此，如果你问一个普通人，世界上存在多少类型的动物，他可能会说，兽、鸟、爬虫、鱼、昆虫等等。如果问他如何定义兽和爬虫，他就办不到了，但他会说长得像母牛或马的是兽，长得像青蛙或蜥蜴的是爬虫。你看他这就是在根据模式标本进行分类，而不是根据定义。这种分类与动物学家所进行的科学分类有何不同呢？科学上的“哺乳纲”（Mammalia）与非科学的“兽”在含义上有何区别？
对了，前者是根据定义分类，而后者是根据模式标本分类。哺乳纲的科学定义是“所有具有脊椎骨和能对幼仔进行哺乳的动物”。这儿没有涉及模式标本，而是根据一个与几何学同样严谨的定义。这是每一个博物学家所能识别的特征。这就是他们所追求的境界，他们知道依照模式标本进行分类等于承认无知，这只是暂时的方案而已。
关于生物学和其他学科方法间的显著差异的反面论点，就谈这么多了。我相信，这些差别并不真正存在。生物学与其他学科在对象上有所不同，但是方法都是一样的，这些方法是：
1．对事实的观察————其中包括被称之为实验的人工观察。
2．将相似事实归类以备用，这被称之为比较和分类，其目的就是给一堆事实标上名称，被称为一般命题（General Propositions）。
3．演绎（Deduction），这一过程使我们从一般命题再次回到个别事实。它教我们通过这一命题去预测内在的事实。
4．最后是验证（Verification），实际上这是一个确认我们的预测是否正确的过程。
这是所有学科都采用的方法，也许你会让我举例说明它在生物学中的应用。在此我将引用一个特别的例子————血液循环（Circulation of the Blood）学说的建立来予以说明。
在这个例子中，我们通过对意外流血（haemorrhage）的简单观察就可以得出血液存在的知识。我们设想，从一些意外的刀伤或类似事件中，外伤会告诉我们血液在某一脉管、心脏等中的位置。它还告诉我们在身体的各个部分存在着脉搏，让我们知晓心脏和血管的结构。
然而，到此为止简单观察已经极尽所能了，再要前进我们就不得不求助于实验了。
如果将一条静脉扎紧，你就会发现血液在结扎处背离心脏的一侧聚集。打开胸腔，你会看到心脏有强劲的收缩。将主要的腔室（principal cavities）切开，你会发现所有的血液都流了出来，于是在动脉或静脉结扎处的任何一侧都不再有压力。
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