賽先生 | 不對稱的晶體和微觀世界的戰爭 ：路易·巴斯德的科學人生

路易·巴斯德（Louis Pasteur）是19世紀法國著名的化學家和微生物學家，因其在疾病病因與預防領域的歷史性突破而被世人稱為“微生物學之父”。他的一生充滿深刻改變人類社會的科學成就：早年間，他通過觀察酒石酸鹽晶體發現了分子的“手性”，成為了立體化學的先驅；隨后，為了解決葡萄酒變質的問題，他提出了至今仍被廣泛應用于食品工業的“巴氏消毒法”。廣為流傳的是，巴斯德通過精妙的“鵝頸瓶實驗”擊碎了“自然發生說”，確立了疾病的細菌學說，證明傳染病是由特定微生物病原體引起的，這直接為現代醫學、無菌外科手術奠定了基石。他進一步開創了現代免疫學與疫苗研發，成功研制出霍亂、炭疽病以及最著名的狂犬病疫苗，并于1885年首次成功拯救了一名被瘋狗咬傷的男童。巴斯德不僅創立了至今仍引領全球傳染病研究的巴斯德研究所，更留下了“科學無國界，但科學家有祖國”的箴言。他的研究徹底重塑了現代醫學與公共衛生體系，其貢獻至今仍在拯救無數人的生命。

1881年由瓦勒里拍攝的路易·巴斯德照片

（巴斯德博物館藏）

現在，如果在大街上隨機拉住一個人，問他：“路易·巴斯德是誰？”你可能會得到五花八門的答案。有人可能會說他是一位化學家，有人可能會信誓旦旦地說他是現代醫學的奠基人，還有人可能會猜測“巴氏殺菌法”的“巴氏”是否就是巴斯德。而熟知他的人也難用幾個簡單的身份或者詞匯來概括巴斯德的貢獻和成就。在十九世紀的科學星空中，路易·巴斯德擁有一個極其“跨界”且復雜的身份。作為一名從未接受過正規醫學訓練的化學家和物理學博士，他卻一手締造了現代微生物學，并引發了人類醫學史上的一場革命。他不僅解開了晶體不對稱性的謎團，駁斥了盛行兩千年的“自然發生說”，還提出了挽救無數生命和產業的“巴氏滅菌法”以及針對炭疽和狂犬病的減毒疫苗等。不管怎樣，即使巴斯德既沒有正規的醫學學位，起初也對治病救人毫無涉獵，但他卻成為了人類歷史上拯救生命最多的人之一。

要理解巴斯德，必須將他置于19世紀法國動蕩的政治與社會洪流中。1822年12月27日，巴斯德出生在法國東部汝拉省的多勒（Dole），不久后舉家遷往阿爾布瓦（Arbois）。他的父親讓-約瑟夫·巴斯德（Jean-Joseph Pasteur）是一名制革匠，靠著一個作坊維持著全家的生計。讓-約瑟夫·巴斯德更重要的身份是拿破侖第三步兵團中榮獲“榮譽軍團勛章”的退伍士官。父親的軍旅生涯給家庭打下了深深的烙印。在這樣的家庭中成長，巴斯德從小就浸染在對拿破侖時代無限向往的氛圍中，父親的言傳身教賦予了他極度強烈的愛國主義情懷和堅韌的“弗朗什孔泰人”（Franc-Comtois）性格。彼時的法國正處于波旁復辟與多次社會革命的動蕩時期，這種宏大的時代背景與樸素的家庭教育，共同鑄就了巴斯德終其一生試圖用科學勝利來重塑法國民族榮光的底色。在隨后的歲月里，無論是面對法蘭西第二帝國的崩潰，還是普法戰爭（1870-1871）的慘痛戰敗，巴斯德始終認為科學并不是孤立的象牙塔。他堅信“科學沒有國界，但科學家有祖國”。這位制革匠的兒子，在未來幾十年中，將把實驗室視為新的戰場，用顯微鏡和試管，誓為法蘭西贏回在色當戰役中失去的尊嚴。

拋開后世為其加冕的“天才”光環，早年的巴斯德展現出的更多是出奇的執拗與驚人的勤奮，而非那種毫不費力的聰慧。

在阿爾布瓦（Arbois）和貝桑松（Besan?on）的早期求學歲月里，巴斯德的成績并不拔尖。他的化學成績在理學業士的考核中僅僅只是“及格”。當時的他有一個看似與科學毫無交集的愛好——畫畫。他為父母、鄉鄰和市長畫的肖像惟妙惟肖。這段短暫的“藝術生涯”極具隱喻色彩：作畫訓練了他對空間結構極其敏銳的觀察力以及對細節錙銖必較的死磕精神。正是這種視覺上的極度敏感，為他日后在顯微鏡下分辨微小晶體埋下了伏筆。

為了進入法國最高學術殿堂——巴黎高等師范學校（école Normale Supérieure），巴斯德付出了艱辛的努力。1842年，他首次參加入學考試，在22名錄取者中僅排第15名。對于這個成績，驕傲且固執的巴斯德無法接受，他毅然選擇放棄資格，回到寄宿學校苦讀一年。1843年，他以第四名的優異成績如愿考入巴黎高師。

在巴黎，巴斯德遇到了影響他一生的導師：著名化學家讓-巴蒂斯特·杜馬（Jean-Baptiste Dumas）和安托萬·巴拉爾（Antoine Balard）。真正點燃巴斯德研究熱情的是讓-巴蒂斯特·杜馬的講座。杜馬不僅傳授知識，更展現了科學作為社會力量的威嚴。1847年，巴斯德獲得理學博士學位，隨后在斯特拉斯堡大學開啟了職業生涯。正是在那里，他遇到了妻子瑪麗·洛朗（Marie Laurent）。瑪麗不僅是他家庭的支柱，更是他科研事業的忠實記錄者。

在巴拉爾的實驗室擔任助教期間，巴斯德展現出了他性格中最本真的一面。他可以連續幾個星期泡在充滿刺鼻氣味、條件簡陋的實驗室里，只為了純化一種化合物。他對當時巴黎文人墨客的沙龍毫無興趣，生活猶如鐘表般精準而單調。在同時代人的眼中，這是一個嚴肅、拘謹、甚至有些乏味的年輕人，但他那股不達目的誓不罷休的蠻勁，已經預示了這具平凡軀殼下即將爆發的驚人能量。也正是在巴拉爾的實驗室中，巴斯德展現出了對晶體學（Cristallographie）的興趣，并開展了實驗和探究。

可以放大400倍的納謝顯微鏡（Microscope Nachet），約1860年由路易·巴斯德用于其發酵和自然發生相關的研究（巴斯德博物館藏）

如果說巴斯德的科學人生是一部交響樂，那么“不對稱”或者說“反常”就是貫穿其中的主旋律。這是他一切科學直覺的源頭。

1844年，當時的化學界被一個著名的難題困擾。德國化學家艾爾哈德·米切利希（Eilhard Mitscherlich）向巴黎科學院提交了一份報告：從釀酒木桶底部的葡萄酒渣中提取的酒石酸（Tartaric acid, 化學式C4H6O6），與在實驗室里通過化學合成得到的消旋酒石酸，其化學成分、結晶形狀都一模一樣。但是，在偏振光儀器下，天然的酒石酸溶液能讓光平面向右旋轉；而人工合成的消旋酒石酸卻對偏振光毫無反應。為什么同樣的物質，光學性質卻大相徑庭？

初出茅廬的巴斯德決定挑戰這個謎題。巴斯德在顯微鏡下對這些晶體進行了極為枯燥且細致的觀察。他驚奇地發現，米切利希錯了——消旋酒石酸的晶體并非完全對稱！它實際上是由兩種微小的、互為鏡像的不對稱晶體混合而成的，這兩種晶體的形狀就像人的左手和右手一樣，互為鏡像卻無法重合。巴斯德運用鑷子，以極大的耐心將這些微小的右旋晶體和左旋晶體手工分揀成兩堆。當他分別測試這兩種晶體的溶液時，發現它們分別使偏振光向右和向左旋轉；而當把它們等量混合時，旋光性便相互抵消了。這便是科學史上著名的“手性”（Chiralité）發現。如此，巴斯德不僅解釋了兩種酒石酸的差異，還是建立起了分析類似晶體的理論方法。

路易·巴斯德在研究發酵過程中觀察到的微生物顯微照片（巴斯德研究所藏）

當年輕的巴斯德將這個發現展示給當時法國科學界泰斗、74歲的物理學家讓-巴蒂斯特·畢奧（Jean-Baptiste Biot）時，畢奧親自拿來試劑，要求巴斯德在他面前重做實驗。當看到偏振光果然如巴斯德所言發生偏轉時，畢奧激動地抓住巴斯德的手，熱淚盈眶地說：“孩子，我一生都如此熱愛科學，你今天讓我聽到的，讓我的心都為之顫抖！”

巴斯德的研究受到了巴黎科學院的廣泛關注，并受邀參加由路易·雅克·泰納爾（Louis Jacques Thénard）組織的科學院的晚宴，作為榮譽院士的米切利希以及國內一眾化學專家都表示了對巴斯德研究的稱贊和鼓勵。

為了進一步探究工業生產消旋酒石酸的方法并探究“不對稱”更深層的原理，巴斯德開始走訪德國、法國多地的酒廠，并與許多學者建立了通信聯系。在這一過程中，巴斯德不斷思考對酒石酸的研究能否歸納出更加普遍的原理。他將其運用于對食物和生命的思考之上，并得出結論：“任何化學物體，不管是天然的還是人工的，可根據空間形狀特征分為兩大類：具有對稱平面的一類和不具有對稱平面的一類。一類屬于礦物,另一類屬于生物。”“不對稱性”是生命界與無機界之間的根本界限。

安托萬·巴拉爾在高等師范學院的實驗室。正是在這個實驗室里，路易·巴斯德于1847年前后首次發現了分子不對稱性。照片拍攝于1890年左右。

（巴斯德研究所）

按常理來說，巴斯德本該在晶體學的領域持續地深耕。但研究上的瓶頸以及現實工業的迫切需求使得他轉向了一個全新的研究領域——發酵學。轉折點發生在里爾（Lille）。作為新成立的里爾理學院院長，巴斯德被要求將科學應用于當地蓬勃發展的工業。當地釀酒商比戈（Bigo）先生遇到了甜菜酒精發酵變酸的難題。當時的學界泰斗（如德國的李比希）普遍認為發酵僅僅是分子級的化學降解和腐敗過程。但巴斯德帶著顯微鏡進入工廠，他發現正常的酒精發酵液中充滿了圓球狀的酵母，而變酸的酒液中則充滿了桿狀的乳酸菌。他由此提出：發酵根本不是純粹的化學死亡過程，而是活體微生物的生理活動。“每一種發酵都有其特定的微生物”。

緊接著，他向自古流傳的“自然發生論”（認為生命可以憑空產生）開戰。在與博物學家、巴黎科學院通訊院士普歇（Pouchet）長達數年的激辯中，巴斯德設計了極其精妙且富有美感的“鵝頸瓶實驗”。

他將肉湯煮沸殺菌，肉湯所在的玻璃瓶頸部被拉長并彎曲成天鵝頸狀。彎曲的玻璃管允許氧氣自由進出，卻將空氣中攜帶微生物的灰塵死死阻擋在彎管的底部Ｕ型槽中。結果，只要不傾斜瓶身，肉湯可以放置幾年而不腐敗。這一實驗以最直觀的方式徹底擊碎了自然發生論，證明了空氣中確實存在著微生物的“胚種”。

隨后，巴斯德將微生物理論推向了人類社會的核心痛點：傳染病。在19世紀上半葉，養蠶業是法國的一個興旺產業。但在1850年，人們顯然遇到了一種新的傳染病——蠶房里的蠶大批死去，這種蠶病看來是可遺傳的，因為它傳給了蠶。商人、農民們都對此束手無策。

1865年，巴斯德被政府派往阿萊斯（Alès）拯救瀕臨崩潰的法國蠶絲業。他在顯微鏡下找出了導致蠶生病（微粒子病和軟化病）的病原體，并發明了隔離病蛾的方法。在這個過程中，他也遭遇了人生最大的打擊——幾年內，他的三個女兒（Jeanne, Cécile, Camille）先后死于傷寒。這種刻骨銘心的喪女之痛，成為他日后偏執地尋求傳染病救治方案最隱秘、最深沉的動力。

在19世紀末期，微生物學的焦點變成了法德兩國民族競爭的縮影。巴斯德與發現結核桿菌的德國科學家羅伯特·科赫（Robert Koch）展開了極其激烈的較量。面對肆虐農業的炭疽病，巴斯德首創了“減毒疫苗”的概念。

1881年，他在普儀堡（Pouilly-le-Fort）農場進行了一場極具戲劇性的公開接種實驗。他在眾目睽睽之下為25只羊接種了炭疽疫苗，隨后給所有羊注射了致命的炭疽桿菌。幾天后，未接種的羊全部死亡，而接種了疫苗的羊安然無恙，此舉震驚世界。

在路易·巴斯德在場的情況下接種狂犬病疫苗。“巴斯德先生的接種——狂犬病疫苗”。由勒·里弗倫德和F. 多希繪制，刊載于1886年4月3日《圖說共和國》第299期。（巴斯德研究所藏）

他職業生涯的高潮，是研制狂犬病疫苗。與炭疽桿菌不同，狂犬病是由病毒引起的，這種病原體微小到當時的顯微鏡根本無法觀察到。巴斯德陷入了“盲人摸象”的境地。但他憑借驚人的直覺，通過在兔子脊髓中連續傳代、并利用干燥法來減弱病毒毒性。1885年，當被瘋狗嚴重咬傷的9歲阿爾薩斯男孩約瑟夫·邁斯特（Joseph Meister）被送到他面前時，巴斯德冒著身敗名裂甚至被控謀殺的風險，跨越了動物到人的界限，為男孩連續注射了14針毒性依次遞增的疫苗。這不僅是科學的挑戰，更是倫理的博弈——巴斯德并非執業醫生，他在人類身上接種未完全驗證的疫苗，在法律上屬于非法行醫。但“老兵精神”再次占據了上風，接種成功了。這一勝利不僅挽救了男孩，更在全球范圍內催生了捐贈狂潮，促成了1888年巴斯德研究所（Institut Pasteur）的成立。

如果僅僅將巴斯德視為一位純粹的、毫無瑕疵的科學圣人，那我們就錯失了科學史中最深刻、也最迷人的部分。要真正理解巴斯德，我們必須摘下英雄史觀的濾鏡，借助科學史的嚴密考證，還原一個遠比神話更復雜、更具政治手腕的人。

普林斯頓大學科學史家杰拉德·蓋森（Gerald L. Geison）在《巴斯德的私人科學》（The Private Science of Louis Pasteur, 1995）中，通過對巴斯德生前嚴密鎖藏的100多本實驗室筆記的系統研讀，揭開了一段“學術修飾”的秘史。在震驚世界的普儀堡炭疽疫苗公開實驗中，筆記顯示，巴斯德當時對自己的氧氣減毒法并無完全把握。為了確保公開實驗不失敗，他私下使用了競爭對手圖森特（Toussaint）提出的“化學防腐劑（重鉻酸鉀）減毒法”。而在狂犬病疫苗首次應用于約瑟夫·邁斯特身上時，其私人筆記也暴露出：此時動物實驗的有效性數據遠未達到他后來在論文中宣稱的“完美無缺”，提前在人體上實驗，是一次極其冒險的倫理跨越。他的成功在很大程度上源于對這種可怕疾病的科學“豪賭”。通過蓋森的研究，巴斯德的形象變得立體、復雜且充滿人性：極度好戰且雄心勃勃的競爭者、善于社交與政治籌劃的活動家、受宗教與政治偏見影響的科學家、嚴謹卻又偏執的實驗室管理者都是巴斯德的縮影。

不僅如此，法國著名科學社會學家布魯諾·拉圖爾（Bruno Latour）在其名著《巴斯德的實驗室：細菌的戰爭與和平》（The Pasteurization of France, 1993）中，更是重構了對“科學發現”的傳統認知。拉圖爾指出，巴斯德的偉大之處，不僅僅在于他在顯微鏡下“看見”了細菌，更在于他是一位無與倫比的“轉譯者”（Translator）和戰略家。

拉圖爾以19世紀中葉法國的衛生運動作為背景展開，衛生學家們旨在解決工業化帶來的城市擁擠和疾病對財富和健康的影響，但他們面臨著巨大的知識困境——在當時，疾病的來源可能是光線、空氣、土壤乃至道德、貧困等無數種因素的混合，任何事物都可能是病因。因此，衛生學家往往都各自為戰，且所相信的理論往往千差萬別。而巴斯德及其追隨者（Pasteurians）對微生物的研究和宣稱，給衛生學家提供了一個完美的戰略支點。轉譯便在此發生，衛生學家并不是被動地接受巴斯德派的理論，而是主動地轉譯了它。他們找到了具體的敵人——“微生物”，進而他們的衛生工程有了不可辯駁的科學依據。相應地，巴斯德派也變得更強，因為他們的實驗室研究獲得了巨大的社會相關性和資源支持。正如拉圖爾所說的：“衛生專家把巴派學者推廣為微生物的揭示人，與此同時，他們也能自我推廣，把他們成是健康的立法人。轉譯到最后，也就等于，在到處同時推廣巴派學者和衛生專家的時候，求富的意志是通行無阻的。”（拉圖爾，第96頁）

巴黎巴斯德博物館的科學物品陳列室，

桌上陳列著巴斯德使用過的物品。

拉圖爾還將巴斯德派的實驗室操作稱為“巴斯德派學者的彈簧跳”（Le saut de ressort）。巴斯德并非對一個實驗或者一種現象持續不斷地研究，而是在建立其基礎的認知方式之后便馬上位移（déplacement）到其他相關的領域或者場所。巴斯德并未將自己局限在烏爾姆街（Rue d'Ulm）的實驗室里。相反，他深入農場、釀酒廠和絲綢產地的現場，專注于提取特定的“樣本”——受感染的血液或是發酵的酒液等，并帶回到“安全地帶”（即實驗室）中去研究。他將宏觀的、復雜的社會問題轉化為可以帶回實驗室研究的微觀樣本。如此并形成了拉圖爾所說的“彈簧跳”——用原文的話來說就是：“將實驗室調動到另一個地方，在那里‘現象’被重新發現”，然后“將轉變后的‘現象’帶回安全地帶”，最后“改變出發的條件，使第二階段完成的工作得以應用”（拉圖爾，第168頁）。

這樣的跳轉凸顯出了實驗室的巨大力量（Forces）：在田野中，微生物是強大的、不可見的，人類對其束手無策。但在實驗室里，通過培養皿、顯微鏡、滅菌器等技術，力量關系被徹底顛倒。拉圖爾強調，實驗室是一個“證據劇場”（Theater of Proof），在這里，現象被簡化、放大并展示給公眾。在技術細節上，巴斯德所做的最關鍵的技術進步不是殺菌技術，而是能夠人為地增強或減弱微生物的毒性，這也構成了上文所說的力量的一環。更加獨特，或者用拉圖爾自己的話說，更具戲劇性的是巴斯德派所進行的第三階段的“彈跳”。

1881年的普儀堡實驗（Pouilly-le-Fort）是巴斯德生涯的巔峰。他公開預測接種疫苗的綿羊將存活，而未接種的將死亡。這不僅是科學實驗，更是一場精心編排的政治表演。而為了讓疫苗在農場有效，農場必須變得像實驗室一樣：動物必須被標記、隔離、定期接種、嚴格消毒——“農場轉變成部分符合實驗室的條件”。巴斯德將整個世界“實驗室化”了——他沒有簡單地將知識應用于社會，而是迫使社會進行改造，以符合實驗室的條件。

于是，實驗室不再僅僅是一個擺放著燒瓶和顯微鏡的房間，它變成了一個撬動整個法國社會的“支點”（Fulcrum）。巴斯德及其追隨者形成了一股強大的政治與科學結盟力量。他們走出實驗室，進入農場、醫院、城市下水道和殖民地，用一套標準化的衛生程序重新規范了社會秩序。在這個意義上，巴斯德與其說是在“發現”自然規律，不如說是在“構建”一個新的社會網絡。他讓整個社會都變成了他實驗室的延伸。

理解真實的巴斯德，就是理解科學運作的真正模式。他的專斷、野心、公關手腕以及對實驗數據的修飾，恰恰與他無與倫比的科學直覺、嚴謹的操作能力共生共存。他向我們證明，改變世界的偉大科學，從來不是在真空的象牙塔中由不聞世事的學者獨自完成的；它混合著實驗室的酸味、民族主義的狂熱、利益群體的博弈以及人性的極其復雜。科學與社會、權力與利益、天才與凡人的深度糾纏，才構成了路易·巴斯德波瀾壯闊的科學人生。

[ 參考文獻 ] .

布魯諾·拉圖爾. 2016. 巴斯德的實驗室：細菌的戰爭與和平. 翻譯 伍啟鴻和陳榮泰. 群學.

帕特里斯·德布雷（Patrice Debre）. 2000. 巴斯德傳. 翻譯 姜志輝. 商務印書館.

Geison, Gerald L. 1995. The Private Science of Louis Pasteur. American Council of Learned Societies. Princeton University Press.

Latour, Bruno. 1993. The Pasteurization of France. Translated by Alan Sheridan and John Law. Harvard University. Press.

Wikipedia. 2026. "Louis Pasteur." Accessed March 4, 2026.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Louis_Pasteur

路易·巴斯德（Louis Pasteur，1822年12月27日-1895年9月28日），法國微生物學家、化學家，近代微生物學的奠基人。曾任里爾大學和巴黎高等師范學校教授，巴斯德研究所所長。在微生物發酵和病原微生物方面的研究，奠定了工業微生物學和醫學微生物學的基礎，并開創了微生物生理學。早年研究酒石酸的光學性質，揭示了酒石酸的“同分異構”現象；并發現微生物對同分異構體的選擇作用。在研究釀酒生產中酒質變酸的問題時，指出發酵是微生物的作用，不同微生物引起不同的發酵；并應用加熱滅菌（即巴氏消毒法）解決了酒的變質問題。在研究蠶病、雞霍亂和牛羊炭疽病中，證實傳染病由病原微生物所引起，并發現被減毒的雞霍亂和炭疽病病原菌能誘發免疫性。晚年在狂犬病疫苗的研究上卓有貢獻。曾用肉湯做滅菌實驗，證明生物“自然發生”之不可能，主張生命只能來自生命的“生源論”。主要著作有《乳酸發酵》、《酒精發酵》、《蠶病學》等。

策劃｜尹菱

撰文｜楊明繁

審核 | 范愛紅

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