三、尿素的人工合成：有机与无鸿沟的消融

引 言

维勒的尿素合成实验，是科学史上动摇活力论根基的重大事件，它消融了有机与无机之间的鸿沟。就当时而言，维勒的实验不仅仅是一个化学发现，更是对当时化学理论基础的直接挑战（表1），是一场化学革命和思想革命。

尿素的人工合成，是科学史上用一次明确的实验，永久性地拆除了分隔有机界与无机界的哲学高墙。它不仅是化学的胜利，更是机械论世界观在理解生命物质方面对活力论的致命一击。

为了快速把握其核心事实与意义，以下是维勒实验的关键信息总览：

表1  尿素合成实验的关键信息

1. 一场静默的化学革命

这一发现的颠覆性在于其实验的纯粹性和结论的直接性：

（1）原料与产物的纯粹性：氰酸铵是明确的无机盐，可从氰酸和氨气（均非生命产物）制得。尿素则是脊椎动物尿液中的明确有机物。

（2）过程的非生命性：整个反应在玻璃器皿中通过简单加热完成，没有任何动植物组织、细胞或假想的“生命力”参与。这就像用砖石（无机物）直接搭建出了一座精妙的宫殿（有机物），而此前人们坚信只有“生命之神”才能建造宫殿。

2. “鸿沟”如何被消融？

维勒的实验并非立即被欢呼为胜利，但其逻辑力量不可抗拒，它从三个层面消融了这条鸿沟：

表2  尿素合成实验的思想史价值

3. 深远的思想史回响

这一发现的革命性，在思想史上产生了持续的回响：

（1）有机化学的诞生：它使“有机化学”摆脱了“生命化学”的束缚，定义为一门研究含碳化合物的科学，无论其来源，从而获得了独立发展的基石。

（2）活力论的战略性撤退：面对这一铁证，活力论被迫放弃了“有机物合成”这一坚固阵地。从此，它退守到解释胚胎发育、意识、自组织等更复杂、当时科学尚未完全征服的领域。每一次类似的科学突破（如酶的纯化、DNA结构的解析），都迫使活力论继续后退，直至其作为一种科学假说被彻底淘汰。

（3）还原论范式的确立：它为“生命现象可以在物理化学层面得到解释”这一还原论纲领，提供了第一个也是最直观的胜利案例。它极大地鼓舞了后来的科学家，让他们有信心用化学方法去攻克蛋白质、核酸乃至整个代谢网络。

因此，维勒的尿素合成远不止于一次“偶然发现”。它是人类理性用实验手段，首次成功地将一片属于“生命”的领地，划归“自然普遍定律”管辖的标志性事件。它宣告了：理解生命，可以从理解构成生命的物质开始，而无需预设一个超自然的指挥者。

这一事件完美地衔接了前面探讨的“机械论与活力论的早期交锋”，并为其提供了第一个决定性的实证答案：在物质的制造与转化层面，生命完全可以被还原为物理化学过程。这为后续生物化学和分子生物学的辉煌成就，打开了思想与实验的大门。

四、新陈代谢概念的初步形成：生命被视作一系列化学反应的总和

新陈代谢概念的初步形成，标志着生命科学思想的一个决定性转折：生命不再被“活力”或“灵魂”等模糊原理驱动，而是开始被理解为一系列遵循物理化学定律、可被定量研究的化学反应的总和。这一概念的形成，主要归功于18世纪末至19世纪化学与生理学的革命性进步。

1. 形成背景：两大科学革命的推动

（1）化学革命：拉瓦锡等人确立了质量守恒定律，并证明呼吸是一种缓慢的燃烧（氧化）过程。这首次将生命活动（呼吸）与无机界的化学原理（燃烧）统一起来。

（2）生理学革命：科学家开始用实验和定量方法研究消化、呼吸、产热等生理过程，将它们视为可测量的物质与能量转换。

2. 关键人物与核心观念的确立

在科学革命的背景下，几位关键人物逐步构建了新陈代谢的现代概念框架：

表3  构建新陈代谢现代观念的科学家及其贡献

3. “化学反应总和”观念的具体内涵

这一新观念包含几个核心层面，彻底改变了人们对生命的理解：

（1）物质转换层面：生命被看作一个持续的化学转化系统。食物（蛋白质、脂肪、碳水化合物）被分解为简单分子，同时身体成分被不断合成与更新。

（2）能量转换层面：拉瓦锡的工作奠定了基础，但“能量”概念的清晰化要等到19世纪中叶热力学定律确立后。此时，新陈代谢也被明确理解为有机体捕获、转换和利用化学能（及光能）的过程，以维持生命、做功和产热。

（3）“工厂”与“引擎”的比喻：李比希的“化学工厂”比喻影响深远。生物体被看作一个输入原料、输出废物、内部进行精密化学合成的场所。后来，随着热力学的介入，这个比喻又叠加了“热机”的色彩，强调其能量转换效率。

4. 思想史意义：对活力论的“釜底抽薪”

这一概念的初步形成，从根本上动摇了活力论的生存土壤：

（1）解释权的转移：曾经需要“生命力”来解释的生长、运动、产热等现象，现在可以用物质与能量的化学转换来更精确、更定量地描述。

（2）研究范式的转变：生命的奥秘，从一个哲学思辨问题，转变为一个个可以放在烧瓶、量热器中进行分离、测量和分析的化学问题。这直接催生了生物化学这门学科的诞生。

（3）为现代生物能学铺路：将生命视为“化学反应总和”的观念，自然地引向对其中能量流的追问。这为20世纪ATP的发现、代谢通路的阐明、以及化学渗透理论的提出，铺平了概念上的道路。

因此，新陈代谢概念的初步形成，是机械论和还原论在解释生命现象上取得的一场关键胜利。它成功地将生命“还原”为一系列化学反应，但这并非贬低生命，而是为了在更坚实、更普遍的物理化学定律基础上，重新理解生命的独特与精妙。

这一概念与之前探讨的“尿素合成”事件完美衔接。尿素合成打破了有机物神圣不可制造的神话，而新陈代谢概念的形成则系统地提出，整个生命体就是这部宏大化学合成与分解剧的舞台。两者共同标志着，对生命的理解从“活力”的时代，正式迈入了“化学反应”的时代。