康德去世１８年後，微生物學的開創者路易·巴斯德（ Louis pasteur）于法國東部裘拉省山清水秀的洛爾小鎮出生。１９世紀後半葉，人類在這位滿臉絡腮胡的大學者的帶領下，第一次将視野從大型生物拓展至微觀群落，第一次試着與細菌、病毒等單細胞甚或無細胞個體對話，地球文明對生命的定義亦從此改寫。不過，在１８４６年，福澤天下的“巴氏消毒法”尚未誕生，“疫苗”的概念在巴斯德那靈感奔湧的頭腦中也還未見雛形。此時，年方２３歲的他才剛獲得巴黎高等師範學校頒發的物理教師資格證書，機緣巧合下，進入了化學家安托萬·巴萊（ Antoine balard）的實驗室，繼續自己摯愛的研究工作。年輕的巴斯德透過顯微鏡接觸的第一個對象，正是不久前才剛在世人面前展露姿容的有機晶體。這群表面上形态各異，暗地裡卻遵循着特定排布規律的分子陣列立刻激起了他的探索欲望。兩年後，巴斯德向法國科學院提交了一篇别具一格的論文，文章從前人聞所未聞的切入點，将生物學帶到了新一層的迷宮岔道口。

在考察葡萄酒的發酵機制時，巴斯德注意到，葡萄酒中産生的天然酒石酸在偏振光的照射下會顯現出一種特殊的“旋光性”，令光源朝着順時針方向旋轉。但是，若把工業合成的同一物質放在偏振光下，卻不會引起任何變化。二者都是酒石酸，經檢測，它們的各項化學性質也都一緻，為什麼偏偏在偏振光下表現得如此迥異？經過細心地觀察，巴斯德發現，原來天然酒石酸晶體與人造晶體在形狀上确有極其細微的差别，前者隻有一種構型，而後者卻由兩種互為鏡像的品體顆粒混合而成。

這其中一定包藏着不為人知的大秘密！于是，巴斯德耐着性子，用解剖針将人造酒石酸中的兩種晶體一粒一粒地分離開來。完工之後，他将兩撥晶粒的水溶液分别置于偏振光下，果如其所料：兩撥樣品中的一組能令光源順時針旋轉，另一組則正好相反。此時，若從兩邊各取等量顆粒溶入水中，旋光性立刻就消失了。就好像光在液體之中左轉一圈、右轉一圈，便又回到了原初的軌迹上來。巴斯德将該現象命名為“外消旋”，因此，人工合成的酒石酸又叫外消旋酸。而從葡萄自然發酵生成的酒石酸身上，卻總能檢測到同一種旋光性，故我們把它稱為右旋（D－）酒石酸。這一奇特現象說明了什麼呢？化學反應對分子式相同、形态互為鏡像的兩類分子并不厚此薄彼，所以在人工合成的酒石酸中，兩種晶體正好一樣多。可作為生命體的葡萄君似乎并不以“公平”為意，它們口味極端挑剔，故意打破平衡，将産物統統集中在鏡子的某一面。至此，左與右的裂痕初露端倪。

多年以後，當巴斯德終于知曉了微生物的存在，便迫不及待地将其引入到左與右謎題，結果卻帶來了更大的困感。他發現，把細菌放入右旋（D－）酒石酸，它們可以自由自在地生息繁衍；但将同一種群放入左旋（L－）酒石酸，不久它們卻因代謝受阻面全都活活餓死。難道說，葡萄酒所透露的并不僅僅是它自身的某種特質，而是整個生物圈莫不尊崇的普遍規律——大自然對左或右确實有所偏好？

一生一滅，這組驚人的對照在物理、化學、生物等各個領域同時掀起了實驗狂潮。随着檢測範圍不斷擴大，科學家終于不得不承認：這顆星球上幾乎所有物種，大到哺乳動物、魚類，鳥類，小到單細胞真菌以及連細胞核都不具備的細菌，對左與右皆是愛憎分明。具體來說，生命體不可或缺的氨基酸一律都是左旋（L－）型的，而糖類則都是右旋（D－）型的。又過了３０年，當顯微術更進一步把鏡頭探入晶體内部時，順着以上線索，化學家不費吹灰之力便找到了造成旋光性的最根本原因——兩種互為鏡像的同分異構分子。

仍以酒石酸為例，左邊部分即為天然的右旋産物，左右混合即是工業上的外消旋酸。若在二者之間擱一面鏡子，它倆就像我們的左右手一樣，每一點都一一對應，但就是無法在三維空間内相互重合。１８８３年，開爾文勳爵（ Lord kelvin）在一次科學演講中，率性地把分子的此類性質描述為“手性”，這一頗為傳神的外号很快便在學術圈中流傳了開來。

左與右，一鏡相隔的竟是生命與非生命兩個世界！但同時，我們從人工化合的角度卻可以肯定，物理法則并不偏愛其中任何一方。籠罩在正反物質上空的疑雲再一次滾壓将下來：漫長的進化之路上，究竟是什麼原因讓鏡子的一邊掌握了絕對性優勢？比較輕松的回答依舊可以說是偶然性在作崇。太古之初，遊離的單細胞原本“左手”、“右手”各半，但在随機的漲落中，某一方在數量上出現了微弱的優勢。以氨基酸為例，如果某片區域内搭建蛋白質的氨基酸全部是左旋構型，那麼不幸降生于該區的右旋個體都将被環境自然淘汰。漸漸地，左旋氨基酸聲勢越來越浩大，而唯有适應此等口味，族群才能蓬勃發展。此時，不論原先殘留的，抑或通過變異新生的右旋物種都極難再找到立錐之地。就這樣，慘烈的生存競争中，以右旋為食的物種一輪輪潰敗、逃亡，地盤一再收縮，最終在這顆星球徹底銷聲匿迹。

不過，與正反物質之謎一樣，該解釋亦面臨着同一個問題：既然左右之争中，勝利一方的優勢完全源于偶然，那就意味着外太空中必定存在嗜好右旋氨基酸的生命體喽？限于目前的探測技術，人類還沒有能力給出肯定或否定的證據。但有一點：與正反物質相遇所面臨的災難性後果不同，左與右完全可以相安無事地生活于同一片星空下。那麼，自然為什麼不設計一種“左右通吃”的生物呢？相對于口味單一的“右旋愛好者”或“左旋愛好者”來說，這種生物豈不更有生存優勢？可進化終究沒有走上這“第三條坦途”，難道設計之神是想通過生命的不對稱結構，透露其非左即右的小小偏執一一如果自然并不像我們想象中的那麼“公正”，那到底是哪一環節出現了偏頗？

作者簡介

棽棽，雲南昆明人。山東大學應用化學學士，複旦大學物理化學碩士。喜好神遊四海，偶爾亦會逃離地球，卻怎麼也逃不開對宇宙設計的好奇。探索其間的樂趣，願與你一同分享。

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《時與光：一場從古典力學到量子力學的思維盛宴》

清華大學出版社2015年10月出版

作者：棽棽

《時與光：一場從古典力學到量子力學的思維盛宴》是一本相對論與量子力學的零基礎入門書，同時也是一套描繪人類思維發展曆程的精彩畫卷。跟随書中的一個個智者，你将從古典力學走向經典體系，最終跨入理論物理的前沿陣地——量子迷域。

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