转载：巴斯德（1）：旋光的酒石酸

向大家介绍这一系列文章。虽然算是科普读物，但让我读的津津有味。每次读罢一篇，就期待着见到下一篇。我想各位也会从中读有所得的。

仅此向人类社会发展史上的伟大先驱者们致敬！没有他们，无法想象我们的今天会是什么样子。

作者：苦丁山

我们现在觉得细菌能让人生病似乎是路人皆知的大道理。但是即使在欧洲，在“西医”（就是现代医学）的发源地，一直到19世纪中叶，医学界主流看法仍然是说疾病是一些看不见摸不着的因素导致的，比如瘴气，或是“自然发生论”，就是说某些小生命可以从无形中产生，比如虱子可以从尘土里变出来，或是蛆虫可以从腐肉里变出来。这些学说跟我们中华老祖先的“风邪热毒”致病或是“腐草生萤”差不多，虽然“听起来很有道理”，但没能真正指出疾病的起源。

证明导致人体诸多疾病的元凶是细菌，并且导致一套完整的细菌致病学说产生的，说起来很逗，不是一位医生，而是一位化学家。

这个化学家的名字叫巴斯德。路易·巴斯德。

喜欢写励志文学的同学应该好好注意巴斯德的故事。理由如下：巴斯德出身贫寒，早期学业平平，可是他后来的成绩，如果匀给六个人分着用，这六个人全都可以成为本行大牛，华罗庚那样的。

先说出身吧。巴斯德的老爸是个硝皮匠，就是用药物把动物皮革给弄软了，好让鞋匠做成皮鞋（那时候没有驴包）。这行业不说是社会最底层，至少得说是最低层之一吧。老爷子有五个孩子，只有巴斯德是男孩。老爷子深深懂得书中自有黄金屋的道理，于是使劲赚钱，在巴斯德9岁那年把他送进了小学（那时女孩不能念书）。

可惜幼年的巴斯德表现没怎么让老爷子舒心。虽然人不调皮，可是看着有点偏傻。巴斯德小学成绩只能算中不溜，而且似乎比较热衷于绘画，而不是研究什么大学问。他另外还有一个兴趣就是钓鱼，不过那更不让老爷子觉得有啥远大前途。

虽然老爷子不赞成巴斯德的绘画爱好，如今巴黎的巴斯德博物馆里还是收藏了几幅巴斯德给亲友画的肖像画。客观地说，巴斯德的绘画水平其实当真不赖。假如他真的走上艺术道路，或许也能成为一个“知名画家”。

不过，从他后来的业绩看，我们应该庆幸他没有去当画家。他如果当了画家，就算他能技压毕加索，也就是让高端美学爱好者们赏心悦目一番。可是他当了化学家，他的研究成果却是使千百万人可以安享天年而不是死于传染病。

老爷子不赞成巴斯德学画，而是鼓励追求高等教育。不过巴斯德在这方面的早期经历也不是特别闪光。16岁离开家乡到巴黎求学，呆了两个月就因为想家而弃学业回家。第二年咬牙重返巴黎，这回花两年拿到一个文科中专文凭。但是接下来他想拿一个理科中专文凭，考试却是不及格。换了个学校复读一年，勉强拿到这个中专文凭，其中化学成绩相当难看。

或许因为老爷子的鼓励支持，他接着去报考巴黎高等师范学院，结果没能录取。巴斯德矢志不移，第二年重考，终于入学，两年之后拿到一个大学文凭。

毕业之后他在法国阿尔代什省的一个中专学校找到一个物理学老师的工作。这让老爷子很高兴，觉得儿子终于成才了。

老爷子没想到他儿子这时候还根本没有开始发功，而且，他这个儿子后来的业绩，跟物理学没多大关系，跟教书更没啥关系。巴斯德后来一个不小心，就在一个完全不同的领域成为了大牛。

事情的转机十分蹊跷。各家说书人都没有给出原因，但不管怎样，后来发生的就是，巴黎高级师范学院的安东尼·巴拉德教授亲自邀请巴斯德回到巴黎高等师范学院，而且是请他做化学研究助理！

巴斯德成名之后曾经很谦虚地说他从来不觉得自己有什么天赋，如果能有什么成绩，大概主要是因为自己是个工作狂。

如果他成名之后还这么谦虚，那么他接到巴拉德的邀请的时候，心里肯定是在嘀咕：你知不知道我化学成绩很烂啊？！

当然，就像爱因斯坦小学数学成绩差不说明他智商低一样，巴斯德读中专的时候化学成绩烂也不能做判断他化学天赋的根据。巴拉德是溴元素的发现者之一，作为化学大牛，别人是不是有化学方面的潜质，他应该是有识别能力的。或许巴斯德在中专水平的成绩不好，正是因为他化学方面悟性太高，思考能力早已走到某个高端境界，所以在大众水平的学习模式里找不到感觉呢？巴拉德招揽巴斯德，或许就是因为他在巴斯德身上看到了这种悟性？

澄清一下。巴拉德跟巴斯德不是亲戚，所以他绝对没有任人唯亲的嫌疑。这俩名字相似，只是因为中文音素不够用，两人名字的原文是八杆子打不着的，一个是Pasteur，一个是Balard。

可能因为对自己的化学资质不是太有把握，巴斯德没有全盘接受巴拉德的邀请，而是以兼职的方式，一边在那个中专教物理，一边跟巴拉德教授做化学研究。

这也算歪打正着吧。说不定就是因为他同时从物理和化学两个角度入手研究，于是很快做出一个重要发现，就是酒石酸的分子特性跟它的立体结构有关。

怎么讲？

是这样。酒石酸是一种晶体，光线能够过这种晶体。透过就透过吧。这个不稀奇。玻璃也能透光。但是酒石酸有个有意思的地方：它能让光线穿过去的时候会发生偏转，就好象子弹穿过枪膛的时候会旋转一样。当然，必须是用偏振光来穿透，才能观察到这种旋转。

这个特性叫做旋光性。

这种现象很奇妙，刚刚参加工作的巴斯德想深入研究它。这就需要用到很多酒石酸。酒石酸在很多植物里都有，不过巴斯德既然在化学实验室做事，就想用更简单的方法：自己合成酒石酸。

这个不难做到。但是接下来发生的事就很奇怪：化学合成的酒石酸，虽然用试剂去检测，化学性状跟植物里的酒石酸完全相同，却不再有旋光性。

好在那时显微镜已经很普及，放大倍数也够高。巴斯德在显微镜下观察之后，找到了原因。

原因在于酒石酸的分子不仅讲究成分，还要讲究造型。就是说，酒石酸的分子分成两个亚种，这两种亚种，分子的成分相同，都是C4H6O，但是这些碳、氢、氧的架子怎么搭建，却不完全一样。一个是朝左歪着脖子，一个是朝右歪着脖子。就像一副手套，虽然“构成要素一样”，都是一个手掌五个手指头，但是因为拇指偏向不同的方向，就有了左右之分。

就是因为这种立体结构的区别，使光线穿过这种分子的时候会发生偏转。朝左歪脖子的能让光线逆时针旋转，叫做左旋酒石酸。朝右歪脖子的让光线顺时针旋转，叫做右旋酒石酸。

那么为什么植物里的酒石酸能让光线旋转，化学合成的却不能？

很多人说纯天然的是最平衡的。但是这里我们看到一个例外。天然存在的酒石酸，其实很不平衡，里面绝大多数是右旋酒石酸，所以从植物里取得的酒石酸就有旋光性。而人工合成的酒石酸，却是左旋和右旋的酒石酸一样多，结果两者的旋光效果互相抵消，就失去了旋光性。

旋光现象，其实之前就有人观察到了。不过当时是注意到这种现象，但是不知道具体的原因。巴斯德的贡献在于他能用分子结构的“手性”（就像一副手套分左右那样的特性）来解释旋光性。巴斯德的这个发现，在化学史上可以说是一个里程碑。那以后大家对同分异构现象的意义就重视起来。所谓同分异构就是说，研究物质的分子，光知道这个分子由哪些原子组成是不够的，你还需要知道这种原子以什么样的三维立体结构勾搭在一起。同样的原子，不同的搭建方式，产生的性状可以是天壤之别。比如蛋白质的结构就是这样。只有正确的氨基酸还不能算蛋白质，因为它们还没有需要的化学活性。必须等这些氨基酸链条折叠成某种特定形状了，才能成为有生物功能的蛋白质。

这个研究成果极大拓宽了未来化学研究的领域。巴斯德即使后来没有再做出什么发现，单单是这个成绩就已经足可以让他在科学界名垂青史。

不过巴斯德现在还没亮出看家本事。这个旋光性的发现，只能算他后来业绩的前奏曲。后来他还干了些什么，咱下回说吧。

顺便说一下，巴斯德这个分子旋光特性的研究成果，不仅为正经的科学研究打开一扇大门，也无意中为我国的忽悠营养大师们提供了一个商机，激发了他们的想象力，产生了诸如左旋肉碱或是左旋咖啡之类的炫酷减肥秘方，让商人们借助贩卖垃圾产品很赚了一些小钱。
 

转载自《新语丝月刊》2015年8月号

[苦丁山]

回复 '路边野花不採白不採' 的评论 : 这不算啥的。我自己原文都经常有错漏，有时候好几个月了才发现。你转载是替我推广，我应该感谢你才对 :-)

[路边野花不採白不採]

回复 '苦丁山' 的评论 : 谢谢你的好文章。你指正的地方已经改过来了。怪我粗心，抱歉！

[苦丁山]

朋友告知您转载我的文章。来看看果如是。很高兴。不过这么回头一看发现有个漏字。第一段的这句话：“但是即使在欧洲，在“西”（就是现代医学）的发源地”，那个“西”应该是“西医”两个字。可能您拷贝的时候赶上换行，掉了一个字？不管怎样，谢谢转载，也谢谢这么肯定的引言 :-)