學習的方法 · 事實與理論之爭

無論是誰，在培育組織學或者與之相關的分支學科、細菌學和胚胎學方面取得或大或小的成功之後，有時候都會聽到他解說的熱情遭遇下面令人尷尬的評論。 偉大的研究！但如此美麗的圖畫怎麼可能是真的！今天的組織學證實了那些事物，但明天的組織學還會保留那些事物嗎？隨著生物學的發展，一個世紀以後，誰還會認可現在的組織學理論呢？ 我會坦率地做出回復。那個發表此等言論的人，除了表現出對顯微科學客觀的本質特徵不可饒恕的無知，還可悲地把觀察到的事實跟理論上的解釋混為一談。觀察到的事實是一種固定不變的永久性印象，理論上的解釋則主要具有易變性和適應性。 不相信組織學家觀察到的事實，就等同於假設由自然學家發現的新物種會有立即消失的風險，等同於假設由解剖學家檢測出的神經節、腺體或血管處於蒸發的危險之中，或者等同於假設由天文學家發現的星星會受到突然消失的威脅。觀察工具的性質能改變事實存在的狀況嗎？ 大概會有人爭論說，儘管如此種種，有時對組織方面的科學事實也會有分歧。誠然，那種修正完善、略帶懷疑的態度在五六十年前是完全合理的，當時顯微解剖學仍處於萌芽時期，缺乏精準確定的染色方法。但是現在，幸運的是，情況已經有了根本性的改善。科學批評已經變得更加嚴格和謹慎，不會輕易地蓋上批准通過的印章，除非是對那些由非常不同的技術共同揭示且結論一致的結構特徵。除了這個事實，現今的染色方法，即所謂的選擇性方法，提供的圖像特別清晰、整潔，並跟無色背景形成鮮明的對比。因此，即使是對其歷史抱有絲毫的懷疑，也將是荒謬無比的。 自然，隨著時間的推移，評價這些染色方法的觀點可能會發生改變，依附於這些染色方法的生理學解釋也可能會發生改變，但是這些染色方法的客觀性不會受到損傷。目前，人們更喜歡討論普通生理學假說和生物學理論（遺傳機制、適應與變異機制、性交機制、器官和組織的生理學作用機制等等）。而且，只要生命科學還沒有達到其數據上的理想完整性，還沒有攀登上終極原因的頂峰，這些假說和理論就會被討論下去。但是，我要重複的是，一手的組織學數據，如果能很好地被描述並呈現出來，就會構成固定並且絕對牢固的重要檔案，時間和人都沒有能力去對抗、改變。 為了便於大家充分理解這種思想，我將引用一個具體的事例，該事例摘自我本人的樸素的神經學研究生活。我要提一提現在絕大多數組織學家都同意的神經元概念。 讓我們想像一下，當我們發現了一種精細的選擇性染色方法，並且通過這種方法揭示了一套極其精緻的吻合纖維系統，用現有的觀察程序絕對觀察不到。這些纖維，一方面在神經細胞核之間蔓延，在攀緣纖維或苔蘚纖維之間蔓延；另一方面在神經元的主體和樹突之間蔓延。在這種情況下，樹葉將不能體現樹木的終極進程，我已經描述過的軸突與樹突棘的喬木化將是終端前奏，而不是終端。 有什麼東西會隨著這項驚人的進步而丟失嗎？神經細胞核、終板和萼葉、軸突分支、樹突棘以及其他很多互相有接觸的布局安排，將由此轉化為智人的虛構事物嗎？絕對不會。這些形式將它們的客觀價值與特徵作為普通解剖學方面的事實，完好無損地保存下來。只有一件事情需要修正，即生理學方面的解釋。從實用的角度來看，這些布局安排不能再以需要通過倍增接觸表面以保證脈衝通過為理由來解釋了。因此，通過接觸來傳導的假說將不得不被另一個假說代替，即通過串聯來傳播的假說。同時，很有必要以其他方式確定上述結構的動態意義。理論解釋具有的臨時性特徵以及不可避免地根據新發現對其進行修訂和完善的需要，將再次證明是顯而易見的。 準確來說，因為害怕這些可能出現的錯誤（生物學歷史充滿了錯誤），我狂熱地推崇事實。我已經說過無數次了，而且這句話本身我也重複過了：「事實仍存，理論已去。」每一位對普通概念的牢固性和正確性過分相信，而對現實的直接研究不屑一顧的研究者，都冒著不能留下永久活動蹤跡的風險。事實是我們唯一的有益財產，是我們的不動產，是讓我們卓越的最好憑證。總而言之，在萬物永不停歇的變化之中，只有事實能倖免於時間的侵蝕和人類的冷漠與不公，最終得以保存下來。與事實一起保存下來的，或許還有我們那最好的一部分個人品質。 所有這一切都顯而易見，但還有值得肯定的一點是，沒有理論和假說，我們的這個正面事實的故事將會毫無意義，並且會進展得非常緩慢。假說和客觀數據由一種病因學關係聯繫在一起。除了概念價值或解釋價值，理論還包含一種工具價值。不加思考的觀察跟不加觀察的思考一樣危險。理論是我們最好的智力工具，就像其他工具一樣，它容易「開口」「生鏽」，需要持續不斷地修理和替換，但是沒有了它，在現實這個「大理石塊」上鑿出一個「深洞」就幾乎會變成不可能的事。 對解剖學家、組織學家和胚胎學家來說，建立普遍原則註定要面對分析這個硬板凳，還要遵循邏輯傾向性以及幾乎不能訓練的衝動。對普遍原則的建立置之不理卻大聲宣稱該做事情了，這時候去檢驗想像的衝動是極其困難的。而且，普遍原則的建立正是通過以實用性和目的性為主的思想機制這種行動模式，被強加在我們身上，同時每天都把機械性原因和功利性動機這樣的問題擺在我們面前。觀察到一種結構布局或形態布局之後，我們的腦海里總是會浮現出這個問題：「它給這個有機體帶來了什麼生理服務和心理服務？」在想方設法地獲取所有不可或缺的數據之前的很久一段時間，與這些邏輯傾向性做鬥爭的常識在檢驗我們的好奇心時都會徒勞無功，提醒我們這個問題提出得太早了。這種謹慎的反思可能會讓我們的考慮更加周密，卻不會讓理論化的進程癱瘓不動。無拘無束的想像，就像在沙地上建造的房子，如果沒有堅實的根基，那就容易倒塌。 而且，通過歌德和許多現代思想家來證實「對最終原因的搜尋是沒有意義的」和「我們的任務是確定『如何』的問題，而不是『為何』的問題」是毫無用處的。我們的頭腦，幾千年甚至可能幾百萬年來，為了功利和自私的目的而對大自然提出質疑，不可能突然改變其看待世界的模式。 我們也一定不能忘記，在生物科學中，要達到了解「如何」這個問題，即對有機體的安排布局進行鑄模塑型的生化進程，有必要先解決「到達什麼終點」這個不專業、不知足的好奇心提出的初步問題。 這一切都明顯自相矛盾，但人類命中注定就是這樣。理智和情感從來就不是好朋友。那些感覺到這種臆測衝動的人只是太了解這一點了，即在生物學界能夠進行系統化思考的偉大決賽的選手，他們的工作通常是多麼的短暫！ 所有上述語言（我為此請求讀者的原諒）都是在儘可能地為我那因猜測臆想帶來的歡呼雀躍（幸虧數量不多）尋找理由，並解釋一個信奉事實派宗教的堅不可摧的狂熱分子，如何一次又一次地跌入獻祭令人眼花繚亂、神魂顛倒的理論偶像這個弱點的深淵。儘管在內心深處深信其無可挽回的短暫無常，儘管已經多次宣稱「如果不受限制的衝動帶來的結果是我們形成了一些假說，那我們就應該儘量至少不要太堅定地相信這些假說」。我們一定不要陶醉於自己的美酒或者別人的美酒。 我的良心因這種自發的懺悔寬慰了一點兒，我要繼續簡要敘述這3年期間因想像而成的潛心之作。首先，我要聲明一點，在我自己提出的猜想和假設當中，有一些猜想和假設，在經過25年的不斷發展之後，直到現在我仍然覺得很有價值，也能經得起推敲；其次，坦率地講，也有一些不可能實現的、大膽魯莽的且不能讓人接受的猜想和假設。自然而然，我將更多地關注前者，而不是後者。後者只應被遺忘。根據我的判斷，一些屬於第一類的猜想和假設位於根基牢固的經驗法則之列。 我的第一篇具有理論性質的作品是《對神經細胞形態學的總體思考》（General Considerations on the Morphology of the Nerve Cell），被選送到1894年在羅馬舉辦的國際醫學大會（International Medical Congress）。 這篇通訊論文主要內容涉及對支配動物類神經系統進化法則的審查，並儘可能地說明在無數的發展變化中，哪些神經中樞保持了其潛在的原始可塑性，能夠在結構上適應宇宙日益多變複雜的環境；哪些神經中樞（主要是動物）好像被一種古老的無意識僵化，並且因反對任何適應而幾乎徹底結束自己物種的歷史。 為了簡潔，我會快速列舉這篇通訊論文的主要結論。 （1）神經組織的胚胎髮育過程重演了一遍其種族歷史，中間發生了一些簡化和遺漏，無論是在神經膠質方面還是在神經細胞方面。（2）從種族發展的角度來看，所有的脊椎動物都同時擁有兩套神經系統：已經通過分化完成發育並且只有通過延伸才能發展的感覺神經系統（外周神經節、視網膜、嗅球、脊髓、小腦、丘腦、紋狀體等）；在動物系列中通過延伸和對其元素進行結構及形態分化來繼續完善自身的大腦皮層神經系統（灰色大腦皮層及其卷積）。（3）隨著功能方面適應能力的增加，形態上的進化法則在神經元中通過新過程的形成和延長，進而通過細胞間連接的增殖和多樣表達出來。（4）在大量比較觀察的基礎上，證實了神經細胞體的大小和軸突的直徑與生理上的功能化無關，而是與末端分枝的豐富和長度成正比，進而與連接的幅度和多樣成正比。（5）通過比較脊椎動物範圍內大腦金字塔的軸突側枝和樹突側枝的形態及相對豐度，得出如下結論：智力及其最崇高的表達方式——天賦和才能，並不取決於大腦神經元的大小或數量，而是取決於它們連接過程的豐富程度，換句話說，取決於長、短距離連接通路的複雜性。白質的充裕表明了連接的豐富。因此，優越的智力等級是梅內特（Meynert）和弗萊克西希（Flechsig）先前已經辯護過的一個觀點，但由於缺乏對細胞過程進行選擇的方法，他們只能在灰質和白質的總體結構上找到白質，正如低效的方法[如胭脂紅、蘇木精、威格特（Weigert）的技術等]所證明的那樣。（6）適應性和專業性的熟練，或者通過運動（體育、演講、寫作、鋼琴演奏、擊劍和其他活動）來達到功能上的完善，其原因，要麼是由於脈衝經過而受到刺激的神經通路逐漸增厚[由坦齊（Tanzi）和盧加羅（Lugaro）給出的提示]，要麼是新細胞的形成過程（新樹突的非先天性生長和軸突側枝的延伸及分支）能夠改善接觸的適宜性和延伸性，甚至在初始獨立的神經元之間建立新的連接。 最後一個假說正確的機率極大，可以應用於有趣的語言發展和心理發展。同年，我在倫敦講座上也提到過，並且配以示例和比較進行闡釋說明。 隨著時間的流逝，為了從組織學的角度解釋習慣、天賦和才能，人們認為神經原生質最微妙的變化在部分程度上促成了細胞形態方面的特徵。從心理學的角度解釋細胞形態方面的特徵時，我自然沒有把這部分排除出去。我們在神經原生質的複雜性方面不斷增長的知識那時尚未達到現在的最高峰。當時，神經原纖維和細胞內高爾基體不為人知，尼氏顆粒仍然是相當新的發現。 受同種精神的啟發，我在1897年發表了另一部合著作品，旨在探討功利主義特徵的原則，這些原則似乎支配著神經元和導電纖維在形式、大小、位置和方向上的無窮變化。順便說一句，我很榮幸在馬德里大學的圖書館就同一主題發表了演講。 從目的論的角度來看，所有這些在形勢和形態方面的波動，甚至軸向極化本身的公式，似乎都是由這3個經濟原則決定的。（1）節省材料（兩個相關區域之間的最短路徑的發展）；（2）節省傳導時間（上一個原則的動態結果）；（3）節省空間。 在上述研究中，猜想方面的發展緊跟在觀察到的事實之後，所提到的普遍概念（神經元形態的進展規律、關於功能適應的假設、調節細胞體配置的經濟標準等）就是合法的推論或合理的假說。通過跟神經元形式的無限種類進行比較，所有推論或假說都很容易被證明，即後驗。 遺憾的是，在另一篇發表於1895年的文章中，這種與實驗數據嚴格且完美的一致並沒有揭示聯想、意念和注意力的組織學機制，因為忽略了一些我認為能夠達到目的的概念，毫無根基的想像在這整個冒險式的潛心研究中引起了混亂。 有益的想法是，「印象統一性」的想法以及神經雪崩法則。神經雪崩是這樣形成的，單個細胞的樹突（感覺）接收到的每一個外圍印象都以雪崩的方式向中心傳播。或者，換句話說，傳導中涉及的神經元的數量從外圍到大腦逐漸增加，大腦里的卷積（三級感覺區）是錐形總入口的底部，是新連接通路的發源地。根據這個解剖生理學法則，坦齊和盧加羅對幻覺、聯想及其他重要的心理過程的可能機製做出解釋時受益匪淺。該法則建立的基礎是圍繞視覺、聲學、嗅覺以及其他路徑的組織安排進行的大量研究。 其他被闡述的概念，理所當然地應該被迅速遺忘，因為科學只關心那些可以用實驗進行驗證並且能促進未來研究的想法。 在結尾之際，我要提兩件對我科學研究的激勵與開展產生豐碩成果的事情。 第一件事情是，1897年3月，我用大量資金創建了季刊《顯微圖像》（Trimestral Micrografica）。目的是及時出版醫學部實驗室顯微方面的著作，而不必等待國內外期刊編輯的答覆，同時激勵我的學生付出努力。這個期刊出版了本章列舉的許多通訊論文以及此後直到1901年幾乎所有的通訊論文。1901年，在官方支持下創辦了年刊《生物研究實驗室工作》（Trabajos del Laboratorio de investigaciones biologicas）。 剛才所說的季刊，前幾期的內容幾乎都是編輯撰寫的。不久之後，當開始創建一所學校時，我得到了很多熱心追隨者的大力支持，其中包括我的兄弟佩德羅·拉蒙·卡哈爾（Pedro Ramón Cajal）。他當時是加的斯（Cadiz）大學的組織學教授，他貢獻了不少於8部內容廣泛的專著，涵蓋了各種比較神經學科（魚類、爬行動物、鳥類和兩棲動物）；R.特拉薩斯（R.Terrazas）——一個還是學生的實習醫生，帶來了他對小腦神經發生的有趣研究以及有關軟骨組織的研究；年輕的布拉內斯·馬洛坎（Mallorcan Blanes）——一個最優秀的學生（還沒有完成學業就因病去世了），對嗅球進行了一些認真的研究；薩拉·龐斯（Sala Pons），曾經是巴塞羅那大學的一名學生，帶來了一些關於鳥類大腦皮層和兩棲動物脊髓的研究；奧洛里斯·阿吉萊拉（Olóriz Aguilera）曾協助我對神經中樞結構的調查，這一點已經提過了；卡洛斯·卡列哈（Carlos Calleja）當時是醫學部的助理，他那篇關於嗅覺大腦皮層的通訊論文很有價值；最後，伊西多羅·拉維利亞（Isidoro Lavilla），即巴利亞多利德大學（University of Valladolid）現任教授，他對兩項重要的研究做出了貢獻，一項是關於腸道交感神經系統的研究，另一項是關於哺乳動物聲學中心的研究。 第二件事情，讓我感到非常榮幸，我出乎意料地當選為馬德里皇家科學院院士。關於這次任命，我要提一件趣事，因為它反映了這一學術機構對愛國主義和獨立性的極大尊重。 一位備受矚目的院士剛從柏林回來，告訴他的同事說，偉大的魏爾肖（當時跟他一樣有輝煌、驕人的成就）問了一個讓他既驚訝又無法回答的問題：「卡哈爾現在正在忙什麼呢？他正在繼續進行有趣的研究嗎？」 我們高貴的院士感到困惑而且有點羞愧，他的興趣竟然是在柏林被一位他從未聽說過的西班牙人的工作所激發。當他返回伊比利亞半島（Ibérica Península）後，就做了幾件事情來滿足自己的好奇心。他跟博學的天文學家、著名的常務秘書唐·米格爾·梅里諾（Don Miguel Merino）談成了一項協議，提議並支持我作為候選人參與競爭當時的一個職位。所以，當時我有一項不同尋常的特權，受魏爾肖和唐·米格爾·梅里諾的提名成為一名院士。 1897年5月，我在準備就職演說時，有機會闡述一些規則和建議，這些規則和建議旨在喚醒我們年輕教師對科學研究的興趣和熱情。為了讓實驗室工作變得令人嚮往、引人注目，我用樸實真誠的語言、富有感染力的熱情和熾熱的愛國主義情懷，使演說取得了巨大的成功，遠遠超過了我的預期。我熱情洋溢的演說受到了大學公眾和新聞界的熱烈歡迎，官方版本很快銷售一空。我的摯友盧里亞博士（Dr.Lluria）彌補了我的倦怠，認為很有必要自掏腰包重新出版，慷慨地籌劃著將新版本在學生中和各個教育中心免費分發。 既然正在談論卓越與榮譽這個主題，我也可以提一下這些事情。1897年，我當選為馬德里皇家醫學院的成員。這個著名的機構在幾個月前為表彰我出版一本教科書以及最近的《正常組織學和顯微技術的要素》而向我頒發了魯維奧（Rubio）獎。1896年，巴黎生物學會為表彰我在組織工作方面的貢獻而主動為我頒發了福維爾福韋勒（Fauvelle）獎。大約在同一時間，著名的維爾茨堡大學（University of Würzburg），聯合幾位傑出的教授，在新大樓竣工典禮上授予我榮譽博士學位。1895年，維爾茨堡市的物理醫學學會，任命我為通訊會員，大概是聽從了我的摯友A.克利克博士的建議。那一時期，我還被柏林醫學院（the Academy of M edicine of Berlin）、維也納精神病學學會（the Psychiatrical Soci ety of Vienna）、巴黎生物學學會（the Biological Society of Paris）、義大利精神病學學會（the Italian Psychiatrical Society）、里斯本醫學科學院（the Academy of Medical Sciences of Lisbon）等授予了同樣的榮譽。