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科学研究与神创论信仰：Henri Devaux

这两天在查阅关于蛋白质分子在液液界面吸附的历史文献。关于最早做这个实验的人，很多文献都指向了Henri Devaux，界面物理化学的先驱。

一、Devaux研究单分子膜

Devaux原本是植物学家，但是后来对当时主要由物理学家关心的表面科学产生了兴趣，并做了重要的工作。但他同时也是个虔诚的福音派基督徒。

我想查阅的是他在1903年发表的第一篇关于清蛋白界面吸附的工作，但是这个工作发表的地方现在网上已经找不到了，甚至找不到这个期刊的介绍。我能找到的只有他在1931年对自己在表面科学方面的研分工作的总结，发表在Journal de Physique et Le Radium上[1]。由于是法语文献，我只把大标题小标题、图题、摘要和结论等部分用谷歌翻译DeepL翻译粗略读了一下。我发现他在最后总结里阐述了自己的研究工作与荣誉主的关系。

在此我补充一些背景知识。Devaux在这篇1931年的论文里报道的是表面活性剂分子在液体表面成形成单分子膜的实验。他特别研究了这种单分子膜的力学响应，发同这类单分子膜也可以显示出液体或固体的特征。因此这也可以视为界面流变学的开山之作。这种表面化学实验可以在厨房做，例如其中一个在这篇论文里报道了的实验：你在水面上撒上一层胡椒粉，然后滴一滴风油精，你会看到原本分散在水表面的胡椒粉突然被这滴风油精推开，形成一个空白的圆形区域。

在总结完一切现象之后，Devaux在论文中感叹道：

原文：Qu’on les examine dans le monde inanimé ou dans les êtres vivants, ces lames nous montrent un ensemble merveilleux et insoupçonné encore il y a quelques années. La mise en surface se révèle comme une mise en action d’énergies qui arrangent partout les molécules et les forces moléculaires, avec une précision et une ampleur qui nous rempliraient d’étonnement si nous pouvions les distinguer. L’aspect d’un millimètre carré d’une lame monomoléculaire de cire, avec ses 1 000 milliards de molécules, mieux rangées que la plus splendide mosaïque, ou celui d’un fragment de membrane nucléoplasmique dans une cellule végétale ou animale, avec son activité prodigieuse, nous saisirait d’admiration.

“Qui a créé ces choses et qui dispose en ordre leur armée ?….” pourrions-nous dire en paraphrasant un Prophète qui parlait des étoiles (Esaïe, 40, 26). Mais une telle question dépasse ce que peut dire la Science humaine [la science faite par les hommes]. Le moindre atome de matière, comme la moindre cellule vivante est et restera toujours un mystère ; nous devons nous prosterner devant la souveraine Puissance qui a créé les mondes, les molécules et les êtres vivants.

DeepL翻译（我作了修改）：无论我们是在无机的世界中还是在有机体中研究它们，这些单分子层都向我们展示了一个奇妙的、却直到几年前才被发现的整体：液体的表面显示出一种能量，这种能量处处安排着分子和它们之间的作用力，其精确性和规模——如果我们进行分析——会使我们充满惊奇。一平方毫米的单分子蜡片，有一万亿个分子，却排列得比最华丽的马赛克、或者植物或动物细胞的一块核膜还要好，再加上其惊人的活性，都让我们赞叹不已。

“你们向上举目，看谁创造这万象，按数目领出，他一一称其名。……”我们可以套用一位谈到星星的先知的话来发问（《以赛亚书》，40:26）。但这个问题已经超出了人类科学[人造科学]的范围。最小的物质原子，就像最小的活细胞一样，现在和将来都是一个谜；我们必须在创造世界、分子和生命体的主宰力量面前跪下。

p. 268, H.E. Devaux. Les lames très minces et leurs propriétés physiques. J. Phys. Radium, 1931, 2 (8)

二、Le Roux研究Devaux

Devaux的思想确实引起了学者的注意。我找到一篇相关的论文专门探讨了Devaux在思想中是如何统一宗教与科学的[2]，作者是Benjamin Le Roux，研究领域是20世纪的表面科学史。以下的内容主要参考了这篇以Devaux为研究对象的科学史论文。

Devaux留下了大量的书信和实验记录，在这些资料里Devaux更加自由地透露了他对科学与宗教的关系的认识。Devaux生在一个虔诚的新教家庭，并从小延续了相的宗教信仰。但是父亲的去世削弱了他的信仰。学习和从事生物学研究的他明白了所有的有机生物一旦死亡就会腐烂，他的父亲也不例外。但是在他参加了一个美国福音派基督徒会议之后，重新恢复了信仰。从他会后的感想中可以看到“您必须先相信才能理解”的认识。这使得他在生物学研究当中原本造成信仰削弱的一些困惑反而成了他更坚定信仰基础。这也同时使他更勤奋地进行研究工作。因为只要他坚定了信仰，那么他的科学研究最终将导致对信仰的更深刻理解。

Devaux在1903年发表的界面科学先驱工作，在他本人的理解完全是受主的启示和恩典，不是偶然发现。因此他才要发表，以便使更多的人看到主的全能。为什么他这么在乎这一研究呢？因为两亲分子在界面的自组织是导向理解生命现象的一扇门（哪怕从纯科学视角来看）。因为这种现象至少说明，无机世界并不总是自发导向混乱，有时竟也能自发导向有序。如此大量的分子，每一个都不例外地排成有序结构，这是很吸引人的。

Devaux这篇1931年的论文，恰好成了Le Roux的重点研究对象，花了专门的一节来讨论。像Devaux这样在自然科学论文里直接荣誉主，是很少见的，尤其是在J. de Phys.这个期刊里。在Devaux发表时候J. de Phys. Radium的编辑是朗之万（Paul Langevin）。他当时刚刚建立了Union Rationaliste（暂译为“理性主义者联盟”）。按照其法语的Wikipedia词条介绍，

原文：Elle lutte contre les différentes formes de dogmatisme ainsi que contre le recours au surnaturel, et promeut une éducation laïque et républicaine.

DeepL：它反对各种形式的教条主义以及对超自然现象的追捧，并提倡世俗和共和的教育。

Wikipedia

因此，这个组织的宗旨是与神创论相悖的，也相当程度上代表了朗之万本人的思想。Le Roux还检索了同一个期刊在1918到1939的所有论文中与宗教有关的词汇，发现只有Devaux的这篇使用。一个反对神创论的期刊编辑，竟然允许了包含宣扬神创论文字的论文得以不加修改地发表，也是一个值得注意的现象。

Le Roux从Devaux留下的资料分析说明，后者在“地球年龄”和“进化论”这两个主要议题上的取向。简单地说，Devaux通过当时最新的生物学考古和遗传学知识分析，认为圣经里关于神创造世界的七天，并非现在认为的一天24小时，而很可能所谓的一天实际上对应着上千年，也就是说它是一日千年论者（Day-Age creationist），不支持年轻地球论。但是同样的知识让他坚定认为物种的不变性，反对进化论。

更详细的可见Le Roux论文的结论（谷歌翻译）：

Devaux所做的研究倾向于表明，在20世纪初，对上帝的信仰，即使表现出来，也不一定是科学事业的制度或概念障碍。因此，尽管公开宣讲了宗教话语，并且在福音派基督教徒联盟内部做出了积极承诺，但 Devaux 能够在其原始学科——生理学——以及其他领域（例如分子物理学）中作出贡献。然而，他作为科学家的方法以其力图与信仰和解的辩护为特征的。在他那里，信仰是一切的源泉，甚至似乎是日常科学研究工作的动力。无论是在发现还是在辩护的背景下，Devaux都为宗教事实留下了空间。

他是一日千年论的支持者，同时拒绝任何形式的进化。因此，他的神创论思想显然受到对圣经的坚定信仰的影响，但似乎也建立在遗传学，地质学和分子物理学的先进科学知识之上。尽管我们不应用当前科学认识水平去分析当年的科学研究者的思想——这无疑会使我们陷入对历史学家来说危险的回顾性幻想中——但是不可否认的是，Devaux的信仰形成了一个限制性的框架，他无法超越这个框架。

在法国，Devaux同时是表面物理化学和“正统福音派”的领导者。在不改变我们对科学与宗教之间的关系的观念的前提下，他的生活倾向于表明，谈论二十世纪时，当下经典的“对立”或“排斥”话语可能是过于简单的描述。在1930年，保罗·朗之万（Paul Langevin）作为一位最热衷于理性和世俗主义的捍卫者，在他编辑的科学杂志上容忍了一项宗教言论，留出了空间让著名科学家自由表达观点。这一事实在此提及并无任何规范性暗示。

在Devaux的实验室笔记本中，我们发现在他一生的思想当中宗教和科学之间经常对话。除了了解这种辩证关系在那个年代是否受欢迎之外，这种形式的存在以及它作为一种表达的方式也值得科学史学者关注。

Devaux的论文[1]中展示的一个小实验：小船尾部粘了一小块樟脑，推动小船在水面上游行。1890年，瑞利利用这一现象估算了分子直径[3]。瑞利在水上滴油，直至小船不再运动，并视此刻为油分子完整铺满水面。根据所滴加的油体积与水面面积，瑞利估计了分子的直径约为1.63 nm。这种实验方法在后来的20多年里没有大的改变，被包括Devaux在内的后续研究者重复。

References

  1. H. Devaux, "Les lames très minces et leurs propriétés physiques", Journal de Physique et le Radium, vol. 2, pp. 237-272, 1931. http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:0193100208023700
  2. "IV. Measurements of the amount of oil necessary iu order to check the motions of camphor upon water", Proceedings of the Royal Society of London, vol. 47, pp. 364-367, 1890. http://dx.doi.org/10.1098/rspl.1889.0099

“1019任务”中的数值计算

很久没有写博客了，主要是忙毕业的事情。很想写的东西太长太成体系太花时间，除了这个没有别的想写，导致一直没写。现在算是遇到一个想写的事情。这几天在用MATLAB做一些数值模拟的工作，想起在郝柏林院士的文集《负戟吟啸录》讲到的“1019任务”——

1969年10月19日周恩来总理和中央文化革命领导小组召开广播通信系统的会议，检查备战工作。会上反映的问题之一，是天线尺寸太大，不利隐蔽。于是会议决定组织全国性会战，解决缩小天线尺寸的问题，是为“1019任务”。

郝柏林当时提出天线可以从理论计算的，自愿组织一个计算小组参加任务，找了一些人，从学习天线理论和数值计算的基本知识开始，还补习程序设计。

1969年底和1970年初是我们最困难的时期。……我们当时在天线理论基础上下了不少功夫，一时定不下来实际计算方案。

那时1019任务在全国全军的许多单位以“大搞群众运动”的方式展开。南京军区的一位战士找了一把铜茶壶，中间焊上一根铜棍，就同北京军区通起话来。于是“以通为主”就成了群众运动的指导原则。林彪的儿子林立果拿了一批战士们创造的小天线，向林彪汇报。林彪说，看来只要方向对头，有小学、初中文化就够了。

1970年5月初，中国科学院军代表在中关村召开京区各所革命委员会领导成员参加贯彻毛主席“五七”指示的学习班。军代表在报告中说，“你们到底要走什么路线？是南京军区的铜茶壶路线，还是物理所的小天线路线：请了两个留学生算，越算越糊涂。”传达下来，我们当然受到很大压力，周围一片“理论脱离实际”的指责声。蒲富恪私下对我说，我们哪里是脱离实际？我们是脱离理论，对数值计算的理论知道得太少。

……为了保住一部分人留在所里计算，我曾经下到国营798厂去“联系实际”，每天顶着烈日在天线馈线上测量“驻波比”。……

这里还要提一下所谓“以通为主”的方针。且不说南京军区战士使用的是低功率短波对讲机，我们的任务是千瓦以上的中波广播天线。无线电信号传播受到电离层条件的直接影响，因而对天侯季节相当敏感。在“小天线热”冷却之后的反思中，我们了解到，没有一个小天线能一年四季全天侯下畅通无阻。时而通上一、两次是不难的。万里长征中的红军电台台长、中央邮电部老部长钟夫翔那时在报告中曾回忆说，长征途中一次整夜在帐篷里通信，第二天早上才发现不知什么时候天线已经被风吹倒。即使是技术性的任务，也要尊重科学规律。用看来有些道理的浅显口号指导科学技术工作，我们已民经多次受其危害。

——摘自《蒲富恪和小天线计算》。

另，2009年发表在《物理》的《“1019任务”四十年》一文详细介绍了计算细节。任务是数值求解波动方程或天线辐射的积分方程。所用到的计算机是109丙机，“两弹一星”都是靠这台机来做计算。

它采用分立的晶体管元件和磁芯存储器，内存有16384个字，字长48个二进制位。109丙机没有操作系统、编译系统、数据管理和进程管理等系统软件，所有的程序都是由用户使用基本的机器指令，一个操作一个操作地直接编写出代码，包括输入数据和打印结果在内。……我们只能使用40×40的网格来覆盖从原点到无穷远的整个空间。……有时为了上机做一次计算，就要从中关村换4次公共汽车，到达靠近南苑机场的东高地，先在招待所租两个床位，躺下睡觉。半夜闹钟响了，匆忙赶往机房，先帮助前面的用户卸纸带、磁带，收拾打印纸，再丫到总控制台前，“总清除”之后在一排开关上用手好“起始地址”，按“启动”钮开始输入程序，进行运算。

进机房时如果忘记打开电扇，以后再热也不能开电扇。反之，如果事先忘了关电扇，再冷也不敢碰开关。否则机器就可能“跳动”。……

——摘自《“1019任务”四十年》

在看六、七十年代的国外论文的时候，了解到计算机的使用还这么麻烦的时代就有人编程计算这么多步的问题，已经感到很佩服当时的人花这么大的精力只为搞清楚一个科学上的具体的小问题。相比之下，在“文革”时期中国科学家的工作就更加值得敬佩了。因为他们不仅也得这么干，而且还受到社会环境的极大干扰，说明他们干这个不是为钱或为名。