无论在艺术界还是科学界,人们都会偶尔将天才与一种能够实现突破的惊人顿悟联系起来,这种顿悟即“尤里卡经验”。它促成了DNA指纹技术的发明。亚历克·杰弗里斯(Alec Jeffreys)是一位经验丰富的遗传学家,他开展实验,以探究囊肿性纤维化等遗传疾病如何在家族中传播,却意外发现DNA指纹技术的潜在原理。为追踪家族世系基因,杰弗里斯在男女试验者细胞的不同染色体中找出一个重复的DNA片段。接着,他用一个放射性分子标记选中的DNA片段,以便在X光胶片上数清不同个人及其亲属的重复部分数量。实验在周末进行,当他周一(1984年9月10日)早晨再次回到实验室时,发现胶片上出现了排列怪异的斑点和线条。杰弗里斯的第一反应是:“天哪,真是乱七八糟。”但他又盯了一会儿,突然“灵光一闪”。胶片上的每个条形序列代表着不同数量的DNA重复片段,这意味着,每个人都拥有独特的条形码,而且这个条形码还是其父母DNA的合成物。“那绝对是个尤里卡瞬间。”杰弗里斯后来说道。
眼前一亮,在那金子般的五分钟之内,我的研究事业开启了一个全新的方向。在那个瞬间到来前,我正盘算着,这一发现是否能运用于DNA鉴定或生父确认诉讼。不过,要是没想到指纹技术,我就是个十足的傻瓜了。
当然,尤里卡经验应追溯到阿基米德身上。传说两千多年前,阿基米德在洗澡时明白了排水量与浮力的原理,他跳出浴盆,赤身**地跑上街头,大喊“尤里卡!”(大致可以译为:我懂了!)在科技界,15世纪的约翰·古腾堡(Johannes Gutenberg)提供了另一个实例。据说在一个丰收季,他无所事事地看着葡萄压榨机,就萌发了制造印刷机的念头。17世纪,艾萨克·牛顿见到一颗苹果从树上掉落,便想出了万有引力法则。1869年,传闻德米特里·门捷列夫在撰写一本化学教科书时打了个盹儿,他做了一个梦,梦醒之后就写下了元素周期表。1953年,詹姆斯·沃森在摆弄硬板纸做的生物分子模型时,突然察觉到DNA结构中两个半部的组合方式,随即揭示了生物分子的遗传机制。“我感到士气大振。”沃森在《双螺旋》中写道。
在艺术界,尤里卡经验的形式更加多样,但同样使人茅塞顿开。豪斯曼(A. E. Housman)在演讲集《诗歌的名义和本质》(The Name and Nature of Poetry)中描述了自己的创作过程。“午餐时喝下一品脱啤酒,”他写道:
我会出门散步两三个小时。漫无目的地走着,我不过是环顾身边的事物,跟随季节变换的脚步,伴着骤然而至、毫无缘由的情感,一两个诗句、一整个诗节就浮上心头,它们注定汇成一首诗歌,而眼下只是与一个模糊的概念并肩前行。接着,通常有一个小时左右,我的思绪归于平
静,而后再次文思泉涌。
柯勒律治的经历则更富有戏剧性。1816年,他宣称自己在18世纪后期翻开一本关于忽必烈汗的书,读了一段之后,因服用鸦片酊陷入睡眠中,醒来后立即写下了《忽必烈汗:梦中的幻象》(“忽必烈汗建立‘上都’,修起富丽的逍遥宫……”[1])。离我们更近一些的1932年,亨利·卡蒂埃-布列松在巴黎碰巧看见了一张照片,上面是几个奔跑的非洲男孩,出自体育摄影师马丁·芒卡西之手,他便决定从事摄影业。“我忽然明白了,摄影能将永恒固定在一个瞬间中。这是唯一影响了我的照片。”卡蒂埃-布列松在20世纪70年代回忆道,“就像有人在我身后推了一把,说:去吧,试试无妨!”1950年,萨蒂亚吉特·雷伊在伦敦观看刚上映的意大利电影《偷自行车的人》(Bicycle Thieves)时,即刻弄懂了怎么在印度拍摄他的第一部电影《大地之歌》(Pather Panchali)。“那个念头就这么刺穿了我。”雷伊在1982年写道。
越往早先回溯,尤里卡经验的实在证据就越少。阿基米德的故事没有任何证据,有的只有道听途说;古腾堡的经历只出现在一封疑点重重的信件中;牛顿和苹果的奇闻没有书面记录,仅仅来自几位老人的叙述;门捷列夫的梦也玄而又玄,由一位同事公之于世。至于柯勒律治,他于1797年就已完成《忽必烈汗》, 1816年才出版面世,时光荏苒近20年,不禁让人怀疑,诗人对当年创作经历的再回首到底真实与否。学者伊丽莎白·施耐德(Elisabeth Schneider)通读了柯勒律治所有现存的手稿和信件,做出以下总结:柯勒律治写《忽必烈汗》时,非常循规蹈矩,并非靠一场梦就能创作,而是有意识地打了多次草稿后才完成的。同是研究柯勒律治的学者,理查德·霍姆斯(Richard Holmes)虽然没有完全否认梦的作用,但指出:“《忽必烈汗》的语言抑扬顿挫、似梦似真、精于雕琢,要说其中每字每句都是柯勒律治梦到的,人们很难接受。”
然而,我们不能将此类逸事简单地视为谣传,因为关于灵光一现的时刻,有不少科学家、艺术家都提供了可靠的描述。此外,这与我们自己的经历也有异曲同工之妙:所有人都明白,好主意会毫无征兆地蹦出来,不经意间的对话、偶然的交际、夸张的想象和做梦等非理性输入都是灵感源泉。
另外,尤里卡经验绝非实现突破的唯一因素。一个伟大的想法可能会从天而降,但在此之前,人们似乎得用长时间的学习研究武装好头脑。体验过尤里卡经验、最终做出突破的人,多年以来都在为各自领域中的难题绞尽脑汁。发明DNA指纹技术的杰弗里斯就是一个典型的例子。1928年,亚历山大·弗莱明(Alexander Fleming)无意中发现青霉菌具有杀菌功效,最终将青霉素用作药物,那时他已经在伦敦一所医院的细菌室里工作了20多年。第一次世界大战期间,弗莱明致力于为军人受伤引发的败血症寻找抗生素。战后,他便按计划进行研究探索。1922年,他在鼻涕、眼泪和唾液中发现抗生素溶菌酶。路易斯·巴斯德有句名言:“在观察的领域里,机遇只偏爱有准备的头脑。”弗莱明发现青霉素就是一个教科书般的典例。
有一个尤里卡经验享誉科学界,我们不妨仔细考察一番。那是19世纪60年代,德国化学家F. A. 凯库勒发现,苯分子中的6个碳原子呈正六边形的环状结构,为有机化学打下坚实的基础。通过这个例子,我们便能知道,真正的尤里卡经验是复杂的。
12.德意志民主共和国的一张邮票上印着F. A. 凯库勒,1979年。左边是由碳原子组成、呈正六边形的苯环,这位化学家声称在梦中首次见到这一结构
1890年,自凯库勒发现苯的结构起,已过去了二十多年,他在一次公开演讲中回忆当初的经过。第一次灵感闪光发生在1855年左右,那是一个夏夜,凯库勒与一个朋友做完学术探讨后,坐双层巴士回家,他坐在巴士上层,陷入沉思——脑海中不断浮现出舞动的原子,它们有大有小、三两成队,还有四价原子,连接成链——直到售票员喊出“克拉珀姆路”。然而,突破在7年后才得以实现,彼时的凯库勒正在壁炉前打盹儿,他说:
那时我在比利时的根特市(Ghent),住进了主干道上一间典雅的单身公寓里。但是,我的研究室位于一条狭窄的小巷中,白天晒不到阳光。对一个整天埋头做实验的化学家来说,这没什么大不了。(一天晚上,)我坐在那里编写教科书,但进展并不顺利,我在想些其他事情。我把椅子转向壁炉,半睡半醒间,那些原子又在我眼前跳动了。这一次较小的组合退居幕后。这类幻象我见过不止一次,所以心里知道,目前要在各种组合中看清那些较大的。密密匝匝的原子组合成长链,一切都运动着,像蛇一样左右扭动。但是,看哪,那是什么?!其中一条蛇衔住了自己的尾巴,嘲讽般地在我眼前打转。我一下子醒了。这次也一样,我一刻不停地工作到天亮,尝试证明这个假设。
凯库勒总结道:
先生们,让我们学会做梦吧,也许这样就将找到真理……但是也得注意,只有经过清醒的头脑审视的梦才能公之于众。
不愧是科学史上最著名的梦,的确耐人寻味,而实情果真如此吗?有不少化学史学者怀疑,这种白日做梦的好事根本没发生过。然而有证据证明,在1890年正式发表之前,凯库勒就曾多次对亲友讲起此事。他的儿子为此做证。1886年,一个受它启发的讽刺作品闻名于世,意味着此事早前已得到广泛传播。另外,凯库勒在学术上谨言慎行,而不像他的一些同代人,所以如果这么一个古怪的梦是子虚乌有的,凯库勒也不会公开了。假定它确实发生了,我们在多大程度上能称之为一种尤里卡经验?
凯库勒早在1858年就发表了结构理论的文章,阐释四价碳原子如何连接形成开链分子(脂肪族),接着,他在1859年到1861年间出版了第一卷教科书,但那时他并未在任何出版物中提及苯等闭链分子(芳香族)的结构,只在一处十分隐晦地表示自己正在思考这个问题。凯库勒应该在1862年上半年做了那个梦,至少是在6月结婚之前(因为演讲中提到了“单身公寓”)。1865年至1866年间,也就是约3年后,他才发表了苯环结构理论。
19世纪50年代晚期、60年代早期,恰逢焦油染料工业、石油工业繁荣兴盛。大量的实验使有机化学知识迅速扩张,最新发现中有不少芳香化合物显然与苯相似(法拉第于1825年在压缩油气中发现苯)。但是能够囊括新发现的结构理论仍未应运而生。除去凯库勒,还有不少化学家尝试解开苯分子结构的难题。例如,约瑟夫·劳施密特(Josef Loschmidt)1861年提出苯的三种分子式,其中虽没有环状结构,但他选择用一个大圈代表苯,以表明其结构仍未确定。1858年,阿奇博尔德·库珀(Archibald Couper)猜想两种其他化合物为环状结构,但没有涉及苯。对此,凯库勒并不认同,但无论在出版物还是在私人信件中,他几乎没有透露个中缘由,似乎有意保密自己对苯分子结构的思考,同时又紧跟学界动态,关注各种矛盾的观点。也许,当凯库勒试图撰写第二卷有机化学教科书时,劳施密特、库珀等人的推论和其他许多观点在他头脑里互相碰撞着,于是在1862年的一个晚上,他在壁炉旁打起了瞌睡。
凯库勒之所以延迟发表理论,有一部分个人原因。1863年,妻子难产去世,留下襁褓中的小儿,他不免感到沮丧和迷茫。不过,他还在盼着学界出现实验数据,证明从苯环结构基础上推测出的新化合物确实存在。到了1864年,两位化学家合成了乙基苯和戊基苯,这些苯类化合物拥有凯库勒期望的结构和性质,可支撑他未发表的理论。新的实验结果让凯库勒行动起来,论文最终在1865年1月面世。
奇怪的是,凯库勒在这篇突破性论文的开头指出,闭链理论在1858年就已“完全成形”——远早于根特公寓的那个梦——另外,他也并未突出强调苯环及其潜在衍生物的结构。但是,文中确实提及了苯环。后来,凯库勒越想越觉得,这一理论典雅极了。1865年4月,他告诉一名学生,它是个“取之不尽的知识宝库”。经过几个月的实验,他和学生们合成了更多新的化合物(多溴苯和多碘苯),验证了理论的正确性。1866年,他发表了苯的三维透视图。很快,几乎每个有机化学家都大体接受了苯环结构,因其理论猜想有了大量实验数据做支撑。
凯库勒对苯分子结构的探索长达五年多,不舍昼夜,所以他的梦只是其中一部分,而非一个孤立的洞见。凯库勒显然大受此梦鼓舞,但它不是他暗示的那种尤里卡经验(他没有用“尤里卡”这个词)。事情很可能是这样:早在这个梦发生前的19世纪50年代,他就开始思考环状结构;1862年以后,他用“清醒的头脑”尝试给以证明;但是由于信心不足,没有公之于众,直到1864年见到有能支撑其理论的实验数据,才最终发表。艾伦·J. 洛克(Alan J. Rocke)对史料进行详尽考虑后写道:“事实与大多数解释相反,也与脱离具体语境的揣测相反,现在真相大白了:凯库勒在半梦半醒中见到的,不是完全成形的苯环理论,甚至也不是部分成形的。”
在这种半意识或无意识状态中产生的,充其量是环的概念,这种概念不是没有先例。理论本身的发展很慢,甚至可以说很折磨人,历经多年,1866年才上升至公认地位。
我们仔细考察创造性突破的历史,就会发现滴水穿石才是常态。一个创造性突破的实现,无论是否得益于明显的尤里卡经验,往往都需要长期思考劳作、反复检验、不断改进。以下是两个例子,第一个来自远古,第二个来自20世纪后期。
文字的出现可谓人类最早的突破,而谁发明了文字,我们不得而知。如果没有文字,只靠口口相传,就不会有今天的历史、科学、文学。如此关键的发明是怎样诞生的?距今约两万年前,在上一个冰河期内,神秘的壁画、石刻画、骨刻画等“前文字”存留下来,“前文字”能表达有限范围内的意义,却不囊括全部口语。(至今仍到处可见,如:机场中的国际交通标志、数学符号、五线谱音符。)约5000年前,在美索不达米亚不断扩张的城市中,能表达任何思想的符号系统——“成熟文字”问世,并很快从象形符号演化为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现后不久,埃及象形文字也随之面世,可能因为埃及毗邻美索不达米亚,但两者关系仍未得到证实。
前文字转型为成熟文字的重大突破要归功于谜画文字。英文“rebus”一词源自拉丁语,意为“通过事物”(by things)。元音、辅音、音节等口语词汇的组成部分无法通过象形手段描绘,却可以由谜画文字书写。借助谜画文字的法则,人们能够以系统的方式将一门语言的声音视觉化,将声音的抽象概念象征化。如今,我们仍能在画图猜谜和短信中看到谜画文字的痕迹:由一只蜜蜂(bee)和一个托盘(tray)组成的画谜,谜底是“背叛”(betray);短信中的缩写“b4”代表“之前”(before)。埃及象形文字中充满了谜画字,“太阳”一词原是象形字(一个圈中一个点),读作r(a)或r(e),指太阳神拉(Ra),同时也是法老名字中的第一个符号,这位法老就是我们熟知的拉美西斯大帝(Ramesses the Great)。
谜画文字是怎么来的?有学者指出,在公元前3300年的乌鲁克〔Uruk,《圣经》中的埃雷克(Erech)〕,一个无名的苏美尔“天才”通过有意识的探索,最终创造出谜画文字——与最早记录成熟文字的泥版出现的地点和时间一致。也有人假设,谜画文字是由一些聪明的官吏和商人发明的。更有人认为谜画文字是个意外的发现,而非人为的发明。不少学者将其视作前文字长期演进的结果,而非诞生于某个发明家的尤里卡经验。上述假设均是合理的,因为相关证据极其有限,我们也许永远无法断定哪一个是历史真相。
从考古证据看来,可以确定的是:前文字存在了很长时间,才转型为成熟文字;楔形文字经历几千年的发展,才能记录诗歌等先进思想。世界上最古老的现存文献是苏美尔人的楔形文字,可追溯到公元前2600年,但由于这些早期泥版文字仍未完全成形,其破译工作极为艰难。换句话说,五千多年前必定发生过一次重大突破,即谜画文字诞生,而从现代视角看去,文字在公元前3000年到公元前2000年间逐渐发展,不存在任何尤里卡瞬间。
时间来到20世纪后期。1980年,蒂姆·伯纳斯-李(Tim Berners-Lee)写了一个实验性的网状计算机程序,取名为探询,为欧洲核子研究组织(CERN)的物理学家组建“内部网络”。经过十年研究,万维网在1990年至1991年面世。1999年,伯纳斯-李回忆道:“发明网络,我受到许多影响,包括尚未成形的想法、不同主题的谈话、看似毫无关联的实验。”他有意避开了“尤里卡”一词。“记者总是问我,让网络诞生的那个关键理念、那个独一无二的事件是怎样的。他们大失所望,因为我告诉他们,网络的发明并不存在‘尤里卡’瞬间。”伯纳斯-李在回忆录《织网》(Weaving the Web)中写道。
尽管如此,仍有许多突破包含尤里卡经验。诺贝尔物理学奖获得者利昂·莱德曼(Leon Lederman)爱用另一个称号:“顿悟”。1665年至1666年牛顿发现万有引力时,1822年9月商博良破译埃及象形文字时,1838年9月达尔文发现自然选择时,1905年5月爱因斯坦发现狭义相对论时,1953年2月沃森发现遗传的生物分子机制时,尤里卡经验确实降临在他们身上。无论人们把它称作什么,这些天才经过长期深入的研究后,都体验到了一种突然的洞见。
[1] 此句采用了飞白先生的译法。——译者注