喜歡自然科學(xué)
斯帕拉捷于1729年1月12日出生于意大利斯坎迪亞諾鎮(zhèn),他的父親是一位律師,母親出身富裕之家。斯帕拉捷15歲中學(xué)畢業(yè)后進(jìn)入勒佐——艾米里亞耶穌神學(xué)院,在那里他學(xué)習(xí)了五年,受到很好的語言學(xué)和哲學(xué)等方面的教育。1749年,他轉(zhuǎn)入著名的波倫亞大學(xué)學(xué)習(xí)法律。他的堂姐芭西是一位杰出的婦女,在波倫亞大學(xué)任物理學(xué)和數(shù)學(xué)教授,在她的引導(dǎo)下,斯帕拉捷對(duì)自然科學(xué)發(fā)生了濃厚興趣,從而轉(zhuǎn)學(xué)自然科學(xué),1753年取得博士學(xué)位。此后不久,教會(huì)任命他為牧師,1760年成為神父。教會(huì)的經(jīng)濟(jì)支持,保證了他科學(xué)事業(yè)的順利進(jìn)行。
1761年,他首次外出進(jìn)行科學(xué)考察。他通過研究多重相互聯(lián)系的因素證明,山間泉水不像笛卡兒所說的那樣是由海水變來的,而是如瓦里斯納里所指出的那樣,是雨(雪)水滲入地下后流出來的。這充分展示了斯帕拉捷嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和邏輯思維能力。就在這一年,瓦里斯納里把布豐和尼達(dá)姆關(guān)于自然發(fā)生的思想和著作介紹給他,引起了他極大的注意。從1762年開始,他對(duì)自然發(fā)生問題進(jìn)行了深入研究,并取得很大的成功。
自然發(fā)生說是一種從古代就已流傳的關(guān)于生物起源的假說,認(rèn)為生物是由非生命物質(zhì)發(fā)展起來的。從人類文明的最早期直到17世紀(jì),自然發(fā)生學(xué)說在人們的心目中幾乎是普遍存在且又是毫無疑問的信念。亞里士多德是自然發(fā)生說的代表人物,他認(rèn)為晨露同粘液或糞土相結(jié)合就會(huì)產(chǎn)生螢火蟲、蠕蟲、蜂類等的幼蟲……赫爾蒙特甚至還提出產(chǎn)生老鼠的方法。1668年意大利醫(yī)生雷迪(Redi)證明,腐肉所生的蛆蟲是由蒼蠅產(chǎn)下的卵孵化而來的,從而駁倒了上述荒唐的認(rèn)識(shí)。斯帕拉捷通過上百次對(duì)比實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)將浸液放在密封的長(zhǎng)頸瓶中煮1小時(shí),就不會(huì)再有微生物發(fā)生。他指出,浸液中的微生物是由于消毒不徹底或由于來自空氣的污染造成的。
斯帕拉捷對(duì)自然發(fā)生問題的研究具有雙重意義:首先,他早于巴斯德近一個(gè)世紀(jì),用科學(xué)實(shí)驗(yàn)批駁微生物自然發(fā)生說,并且實(shí)驗(yàn)構(gòu)思相當(dāng)巧妙,對(duì)此巴斯德極為欽佩,他特地請(qǐng)人畫了一幅斯帕拉捷的畫像,懸掛在餐廳中,以便天天瞻仰。他由此發(fā)明了高溫消毒法。第一罐罐頭食品就是依據(jù)這種方法制成的。當(dāng)然,由于歷史條件,他沒能徹底駁倒微生物的自然發(fā)生說,也沒有回答生命最初的起源問題。斯帕拉捷于1765年發(fā)表了《用顯微鏡進(jìn)行觀察的實(shí)驗(yàn)》論文,總結(jié)了他關(guān)于自然發(fā)生問題的研究。瑞士博物學(xué)家博內(nèi)特(C.Bonnet)看到該論文后非常高興,開始同斯帕拉捷建立友誼,并很快成為好朋友。
研究動(dòng)物再生能力
1765年,斯帕拉捷開始了動(dòng)物再生能力的研究。他用蚯蚓做了數(shù)千次實(shí)驗(yàn),認(rèn)識(shí)到有利于蚯蚓再生的一些切口的準(zhǔn)確位置。他在研究了蛞蝓的觸角,蝸牛的頭、觸角和足,蠑螈的尾巴、四肢和上顎,以及青蛙、蟾蜍的四肢的再生后發(fā)現(xiàn):動(dòng)物的再生能力,低等動(dòng)物比高等動(dòng)物強(qiáng)、年幼動(dòng)物比成年動(dòng)物強(qiáng)、體表組織比內(nèi)部器官?gòu)?qiáng)等事實(shí)。此外,他還用蝸牛作過異體頭部的移植實(shí)驗(yàn)獲得成功。他將研究成果收集在《略論動(dòng)物的再生》和《關(guān)于陸生蝸牛頭部再生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果》兩部著作中。
血液循環(huán)在這一時(shí)期,斯帕拉捷還對(duì)動(dòng)物的血液循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)研究。關(guān)于血液循環(huán),哈維已將血液循環(huán)途徑基本研究清楚了。斯帕拉捷觀察了心臟有節(jié)律的跳動(dòng),從而推動(dòng)血液流動(dòng),他發(fā)現(xiàn),血液在大的動(dòng)脈血管中同樣有節(jié)律的跳動(dòng)式流動(dòng),到了小動(dòng)脈,才開始變得均勻。他還觀察到單個(gè)紅細(xì)胞有時(shí)會(huì)變形,以便通過卷曲的毛細(xì)血管。他還首先發(fā)現(xiàn),在恒溫動(dòng)物中,存在著動(dòng)靜脈交織在一起的結(jié)構(gòu)。提出動(dòng)脈的跳動(dòng)除心臟產(chǎn)生的壓力外,還有血管壁的彈性作用。1768年,他發(fā)表了《論心臟的運(yùn)動(dòng)》一文,總結(jié)了這方面的成果。同年,斯帕拉捷當(dāng)選為英國(guó)倫敦皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。
1777年,斯帕拉捷開始研究動(dòng)物的消化生理。當(dāng)時(shí)人們普遍認(rèn)為動(dòng)物的胃只能將食物磨碎,不能將食物中的有機(jī)物分解,也就是說動(dòng)物的胃只有物理性消化,沒有化學(xué)性消化。
1783年,斯帕拉捷將食物裝在打有小孔的金屬管或小球中,并讓動(dòng)物吞下裝有肉塊的小球,這樣食物就不受物理性消化的影響,而胃中的液體卻可以進(jìn)入小球中。過一段時(shí)間,他把小球取出來,發(fā)現(xiàn)球內(nèi)的肉塊消失了,所以,他推斷胃中的液體一定有某種物質(zhì)可以消化食物。他首先引入“消化液”一詞,認(rèn)為消化液中含有某種能分解食物的化學(xué)成分,所謂消化就是消化液對(duì)食物的分解過程。這同腐敗現(xiàn)象有本質(zhì)區(qū)別,他指出消化液是強(qiáng)烈防腐的。他用實(shí)驗(yàn)證明消化速度不但同食物的性質(zhì)和消化液的多少有關(guān),而且還與溫度的高低有關(guān),而體溫是最適宜的溫度。他還指出,小腸的分泌物或許能完成全部消化過程。由于當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)方法較落后,斯帕拉捷并沒有弄清楚胃液中究竟是什么物質(zhì)將食物消化了。
直到1836年,德國(guó)的生理學(xué)家施旺從胃液中提取出了消化蛋白質(zhì)的物質(zhì),后來稱為“胃蛋白酶”,從而才解開了胃的消化之謎。
研究受精問題
1771—1780年,斯帕拉捷還進(jìn)行了受精問題的研究。有性繁殖的生物,其子代個(gè)體是通過精子和卵細(xì)胞的結(jié)合,即受精作用,產(chǎn)生受精卵,而后由受精卵發(fā)育形成的。但在18世紀(jì),對(duì)于受精過程的認(rèn)識(shí)還相當(dāng)模糊。
1677年,人們發(fā)現(xiàn)了精子,而卵子則是人們?cè)缫咽熘,但在受精過程中,兩者有何關(guān)系存在兩種觀點(diǎn):一種觀點(diǎn)認(rèn)為精子在受精時(shí)起重要作用,忽視卵細(xì)胞的作用。1677年8月,哈姆(J.Ham)第一個(gè)觀察到了精子,并得到列文·虎克的認(rèn)同。后來有的學(xué)者認(rèn)為,在人的精子中包含有非常小的人,在其他的動(dòng)物的精子中也有極度縮小的該動(dòng)物,這是精源論者的觀點(diǎn)。
另一種是卵源論者的觀點(diǎn),他們輕視精子的作用。布豐等人認(rèn)為精子只不過是精液中的寄生物,即使有的學(xué)者承認(rèn)精液作用,但當(dāng)時(shí)也不清楚到底是精液中的哪一部分起作用。斯帕拉捷是一名卵源論者,他認(rèn)為卵中含有極度縮小的該生物個(gè)體,如青蛙的卵中已存在著蛙,這樣,在卵還沒有排出體外時(shí),蝌蚪就已存在于卵中——以某種方式蜷曲和緊密地集聚著,只要有雄性的能使之受精的液體的存在,隨時(shí)準(zhǔn)備展開自身。
盡管斯帕拉捷的有些觀點(diǎn)不正確,但他在受精問題的研究上成績(jī)不斐,他設(shè)計(jì)了許多精彩的實(shí)驗(yàn),否定了一些錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。他在觀察青蛙、蠑螈等兩棲動(dòng)物的繁殖時(shí)發(fā)現(xiàn)了它們是體外受精,從而否認(rèn)了動(dòng)物只能體內(nèi)受精,不可能進(jìn)行體外受精的錯(cuò)誤觀點(diǎn)。
具體的做法是:他為雄蛙設(shè)計(jì)了一種特殊的緊緊貼身的塔夫綢“褲子”,穿著這些獨(dú)特服裝的蛙像平時(shí)一樣企圖交配,交配后,雖然雌蛙產(chǎn)下許多卵,但沒有一個(gè)卵能發(fā)育。而當(dāng)一些卵與保留在褲子上的精液接觸后,正常的發(fā)育便開始了。后來,他直接從精囊中收集精液并把它小心地“涂”在卵上,這些處理過的卵都能正常地發(fā)育成蝌蚪,而沒有與精液接觸過的卵則解體。這樣,斯帕拉捷就發(fā)明了一種人工授精方法。
斯帕拉捷還利用人工受精的方法,進(jìn)一步探究了精液中哪些部分具有受精功能,非精液物質(zhì)到底有沒有受精作用問題。他又設(shè)計(jì)了一系列精巧的實(shí)驗(yàn),他用血液、血液提取物、電流、醋、酒、尿、檸檬汁、油等物質(zhì)與青蛙卵接觸,結(jié)果都不能使卵受精和發(fā)育,而青蛙精液,即使稀釋到原濃度的1/8000,仍然具有受精能力。那么究竟精液中哪種成分具有受精能力呢?有人說是氣味,為了檢驗(yàn)這個(gè)觀點(diǎn),他先把幾滴青蛙精液放在一片玻璃上,再將面筋粘在另一片玻璃罩上,面筋上粘著26枚青蛙卵,而后將玻璃罩倒扣在精液上面,使精子和卵細(xì)胞不接觸。過一段時(shí)間,裝置中已有一半精液蒸發(fā)掉了,此時(shí)卵也濕潤(rùn)了,但把卵放入水中后,它們并未發(fā)育。為了檢查剩余的精液是否有效,他把一些卵與此精液接觸,這些卵受精了,并且能發(fā)育。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn),斯帕拉捷證明了精液的氣味不能使卵受精。后來,他又將精液進(jìn)行過濾,通過過濾把精液分成兩部分,沒有精子的粘液和含有精子的粘稠物,然后分別用來進(jìn)行人工授精實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)前者沒有受精能力,而后者用水稀釋后仍有受精能力。事實(shí)是顯而易見的,但由于斯帕拉捷原有的知識(shí)和信仰,使他認(rèn)為完成受精作用的是殘留在過濾紙上的液體,而不是精子。
另外,斯帕拉捷還對(duì)電鰻的放電現(xiàn)象,蝙蝠飛翔時(shí)的定向問題等進(jìn)行研究。同時(shí),他還是一位不知疲倦的旅行家和無畏的探險(xiǎn)者,他使帕維亞自然博物館成為意大利最著名的博物館。
斯帕拉捷患有前列腺肥大癥和慢性膀胱炎,最后導(dǎo)致無尿癥。1799年2月11日與世長(zhǎng)辭,終年70歲。斯帕拉捷把他的一生連同一部分遺體都獻(xiàn)給了科學(xué)事業(yè),根據(jù)他的遺囑,他有病的膀胱獻(xiàn)給了帕維亞自然博物館。
蝙蝠實(shí)驗(yàn)
拉扎羅·斯帕拉捷
1793年夏季的一個(gè)夜晚,意大利科學(xué)家斯帕拉捷放飛試驗(yàn)用的幾只蝙蝠,他要揭開瞎了失去視覺的蝙蝠如何飛行的迷團(tuán)。
在進(jìn)行這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)之前,斯帕拉捷一直認(rèn)為:蝙蝠之所以能在夜空中自由自在地飛翔,能在非常黑暗的條件下靈巧地躲過各種障礙物去捕捉飛蟲,一定是長(zhǎng)了一雙非常敏銳的眼睛。他之所以要刺瞎蝙蝠的雙眼,正是想證明這一點(diǎn)。
事實(shí)卻完全出乎他的意料之外。 蝙蝠們抖動(dòng)著帶有薄膜的肢翼,飛向夜空,并發(fā)出自由自在的“吱吱”叫聲。 “不用眼睛,那蝙蝠又是依靠什么來辨別障礙物,捕捉食物的呢?”于是,他又把蝙蝠的鼻子堵住,放了出去,結(jié)果,蝙蝠還是照樣飛得輕松自如。
“奧秘會(huì)不會(huì)在翅膀上呢?”斯帕拉捷這次在蝙蝠的翅膀上涂了一層油漆。然而,這也絲毫沒有影響到它們的飛行。
最后,斯帕拉捷塞住蝙蝠的耳朵,這次,蝙蝠在東碰西撞后,很快喪失了飛行能力。原來,蝙蝠是靠聽覺來確定方向,捕捉目標(biāo)的。
斯帕拉捷的新發(fā)現(xiàn)引起了人們的震動(dòng)。此后,許多科學(xué)家進(jìn)一步研究了這個(gè)課題。最后,人們終于弄清楚:蝙蝠是利用“超聲波”在夜間導(dǎo)航的。它的喉頭發(fā)出一種超過人的耳朵所能聽到的高頻聲波,這種聲波沿著直線傳播,一碰到物體就迅速返回來,它們用耳朵接收了這種返回來的超聲波,使它門能作出準(zhǔn)確的判斷,引導(dǎo)它們飛行!俺暡ā钡目茖W(xué)原理,現(xiàn)已廣泛地運(yùn)用到航海探測(cè)、導(dǎo)航和醫(yī)學(xué)中去了。
參考資料
《斯帕拉捷》http://www.910cn.cn/student/24282/26757/165177.shtml
課文:《夜晚的實(shí)驗(yàn)》