施旺在少年时代具有良好的品行,介绍施旺早期的生活情况,对于每个天真纯洁的少年都具有一定的启发作用。在小学时期,施旺在老师和小同学的眼中是一个善良的孩子,他勤奋而谦虚。由于他对外部世界缺乏兴趣,又由于他的性格懦弱而缺乏自信,便醉心于学习,并对宗教事业产生强烈兴趣。正因为如此,他的各门功课的成绩常常名列前茅,尤其在数学和物理方面更显示出他的天才。人们认为施旺今后肯定会成为一个神职人员。果然在1826年,施旺告别了故乡,进入了科隆著名的耶稣教会学院。在那里,施旺受到一位卓越的宗教老师威廉 · 斯麦特(W. Smets)的影响,从而理解了严格的虔诚行为的意义,使其富有更多的聪明才智,培养了接受新事特的能力。斯麦特在宗教方面揭示了上帝另一全新的面貌,特别是斯麦特关于人与自然的奇特现象的描述和论说,使施旺认识到人类发展的规律正是通过自身完美的过程来体现的。施旺为了论证这一规律而放弃了神学的深造,转而从事医学方面的研究。这也说明,施旺在哲学上是一个基督教徒的唯理性主义者,他的人生哲学继承了笛卡儿和莱布尼兹的衣钵。
1829年10月,施旺进入波恩大学学习。在那里,他读完了医学预科的全部课程。1831年,他获得了医学士学位。就在这段时间里,施旺不仅聆听了著名科学家弥勒的生理学课程,而且有幸在弥勒实验室暂当助手。1831年秋)施旺到了维尔茨堡,学了三个学期的临床课。1833年4月,他离开维尔茨堡回到了柏林,专门听弥勒讲授解剖生理学 · 这时,施旺不仅参加临床示范,并在弥勒的亲自指导下准备撰写有关“鸡蛋发育中对空气的需要”的学位论文,1837年5月31日,施旺荣获医学博士学位,并在同年7月26日通过国家级考试,正式成为弥勒的助手。从此,施旺把他所有的时间和精力都投入到弥勒实验研究中去。
尽管施旺仍然是个天主教徒,但他浸心于实验工作。特别是在他母亲不幸去世以后,即在1835 ~ 1839年间,施旺在弥勒实验室里出色地完成了任务,并获得了巨大成就。这时,施旺对上帝的认识开始富于哲理性,而这一时期的弥勒开始撰写《人体生理学手册》。弥勒的这本名著引用了德国医学研究的迈根特实验法。对弥勒来说,求助于实验方法是研究生命力的影响和生命力对各种器官影响的一种方法。由于受到化学和物理学基础的限制,他只能首先从生理学中解脱出来,全身心地投入到比较形态学上并获得了很大声望。然而,施旺则在一开始就以开创了数量生理学时期,而使研究工作臻于完善的地步。
弥勒的《人体往理手册》批判地继承了前人的概念,几乎把别人的实验重做了一遍并加以验证,同时,提出了新的研究方法。《手册》观点新颖,方法独特。施旺的大量工作及其成果,极大地丰富了弥勒这本名著的内容。他不仅提出了许多新的概念,甚至在这本著作中有施旺的整段的阐述,充分显示了施旺的创造性。在施旺的实验手册上曾这样记载着:1835年4月16日,施旺分析器官组织的生理特征及其在物理测量上的关系,并探讨腺体的分泌作用。但是,测量肌肉可能为他提供了最有力的证据。他计划测量肌肉在不同负载下,给以同样的刺激,然吞测量其在收缩时的长度,从而得出肌肉在收缩时的强度,在某种意义上说,施旺在这次实验中已制成了第一幅张力长度图解。
这次简单的实验对生理学方面的影响却是深远的。正如杜博斯 · 雷孟德所强调的那样:“这是人类第一次把生命现象中的力,运用物理测量方法加以分析检验,并定量地揭示了运动规律。”
在进行上述“量肌”实验的同时,施旺还从事胃蛋白酶的探索与研究。1835年,盖 · 吕萨克的观察资料和尼古拉斯 · 阿珀特(Nicolas Appert)的实验,使人们接受了这样一个概念:氧是发酵和腐烂的原因。这一资料使得关于自然起源及其发展的理论再次回到尼达姆的观点上。他的观点表明,加热作用致使空气中失去氧,这是微生物生存的必要条件。
施旺观察到在煮过的肉汤中纤毛虫和腐臭味并未出现,然而在同时未煮过的肉汤中则发现了纤毛虫并有恶臭。施旺认为,这是因为在煮过的肉汤中微生物的死亡,阻止了纤毛虫和霉菌的产生,也就是说阻止了肉汤的腐烂变质,后来施旺试图加以反证,即在加热空气的条件下,并不阻止氧化反应的进行,也不阻止细菌的产生。施旺又论证了蛙能在缺氧情况下,亦即在加热后的空气中正常地呼吸,他还观察了酒精发酵的全过程,并从中惊异地发现,当加热的气体注入煮过的甜溶液的酵母悬浮液后,竟阻止了发酵。在1836年2月16日施旺的实验记录中记有对酵母细胞增殖情况的描述。施旺在1836年2月16日的实验记录中详细描述了酵母细胞的增殖。他第一次公开宣布酒的发酵同酵母生活周期之间有着密切的关系。他在1836年11月25日发行的《(L'Institut)学报》上描述了有关酵母的繁殖情况,1837年施旺在一篇论文中很有主见地论证了关于发酵动因的生命性质问题,并提出了新型的观点。
施旺把生物体的腐烂作用和有关新陈代谢的概念与酒的发酵同酵母的新陈代谢的关系作了论证。这是一种新的思想。当时在弥勒实验室中盛行的学说都是从Paracelsus派生出的“生机论”。施旺的机械论和宗教的唯理性论,在他研究动物肌肉、酶和酒精发酵中已经充分显示出来。这是他试图创造一种更能解释当时盛行观点的一种方法。当时盛行的观点是关于“生命力”的思考方法,这在施旺的细胞理论的公式中得到了最充分的体现。
在哲学领域里,细胞理论延伸到自然界有关连续性和间断性的问题进行了长久的争论。其中,排斥像布丰(Buffon)的“分子”的理论和设想,研究有生命的生物体的一般结构原理,吸引了许多科学家。在微耳和(Virchow)的传记中,记述了E. H. 阿克尔克纳克特(Ackerknecht)鉴别一些有关生命体的一般原理的研究,19世纪,这原理称为“纤维”,并认为纤维的发展开始于小泡。阿克尔克纳克特称此为“第一细胞学说”。不久,J. R. 贝克尔(Baker)将这原理说成“小泡论者”,阿克尔克纳克特称此为“第二细胞学说”。这理论的拥护者还包括:洛伦兹(Lorenz)、米尔贝(Mirbel)、麦克尔(Meckel)、达特罗特(Dutrocht)、布尔卡尼(Purkyne)、瓦伦丁(Valentin)和罗斯佩尔(Rospail)。关于“小泡”概念包含了粒子和核子等多种基本单元。“小泡论者”常把某些类型的细胞都概括在他们的“小泡”中,但是它们没有一个能被当作是已具有单独细胞、变形细胞或细胞产物所形成的生物体。直到1830年,显微镜的运用及其不断完善,才真正认识“细胞核”的存在是植物细胞的基本特征。
1839年,施旺的《显微研究》系统地阐述了阿克尔克纳克特的所谓“第三细胞学说”。这理论主张每种有生命的物体(动植物)的共同起源是细胞。施旺把“细胞”解释为细胞本身分化的核外的一层,即以膜的形式加以包围。然后在一种较坚硬的物质沉积的地方,渐渐变空,像一只液泡,或者本身同其他细胞的“层”融合。他也错误地想到,细胞绕“芽基”里面的细胞周围形成一种无定形的物质。这物质可以是细胞内的,也可以是细胞外的。
阿克尔克纳克特的“第四细胞学说”就是由雷马克(Remak)和微耳和坚持的“细胞是基本的生命单位”,这一理论的第一部分是承继了施旺关于生物体由细胞构成的学说,即以细胞作为生命的要素;第二部分则否认了施旺关于在“芽基”内部形成细胞的错误观点,并提出了“一切细胞来自细胞”、“动物个体是单个细胞的机械的总和”。《显微研究》(即《关于动植物的结构和生长的二致性的显微研究》)由三部分组成:
第一部分致力于蛙的幼体背部神经索的显微研究。施旺在进行脊索结构研究时发现它的细胞壁的里外层都有一个如同植物细胞结构的多面细胞,并在母体细胞内部形成新的细胞。同时,他发现了动物的软骨结构同植物组织一样,因而使他确信自己已经观察到软骨中的细胞核,以此为中心,环绕细胞核周围而发展形成新细胞。因此,施旺确信脊索和软骨细胞都是由像具细胞核、细胞膜和液胞的植物细胞结构一样的同类细胞中衍生出来的。
第二部分介绍了“基本部分”相同的专用概念的证明。他发现了各种不同的“基本部分”的组织形式,如它们的上皮、蹄、羽毛、晶状体软骨、骨、齿、肌肉、脂肪和神经等组织都是由细胞分化生成的产物。从这里观察到的就是“基本部分”。尽管在生理学概念上相当独特,但根据相同规律还可以发展这一“基本部分”。但如果追溯到它的最初状态及其整个发展的情况,那么许多组织的基本部分仅仅是细胞发展的结果。
施旺阐明了两类现象都伴随着细胞的形成。这些同分子形成细胞的组合有关(形成活组织现象),这些由化学变化导致细胞的组成粒子(新陈代谢现象),细胞从它的媒质中吸引粒子,这媒质不仅是细胞的溶液,它含有这细胞的其他组织,并在这些粒子中发生化学变化。此外,细胞“新陈代谢的机能”生长过程中可以化学更换所有的细胞本身部分。“新陈代谢的机能”就是细胞本身的属性。酒精发酵证明了这一点,它再现了生物体所有细胞的过程。新陈代谢的变化不仅发生在细胞含物内,而且也发生在细胞密集部分。例如在细胞核和细胞膜上。新陈代谢的过程只能在一定温度的情况下发生,所有的细胞被证明是有呼吸作用的,这是新陈代谢的基本条件,每个细胞在特定的有机物质中都会发生化学变化。
施旺了解了细胞形成的现象和结晶现象之间的关系,前者是他的一种设想。施旺所下的定义是接近“生命力”的,由于这一设想能被弥勒所接受,因此他建议用专门的组织能量的概念:
“生命力是与物质不同的一种创造力,正如人们所相信的:生命力能够形成有机体,所采周的方式就像建筑师依据他们自己也未能意识到的设计图来建造建筑物一样。此外,生命力还赋予我们所有的细胞组织以固有能量。固有能是区别细胞组织死活的特征:肌肉的收缩、神经的感应性和腺体的分泌功能都必须付出固有能量。总之,这是生机论派的学说,从来不可想象有这样一种力存在,它为实现某一目的而能改变它自己的行为方式,然而它并不具有智力的人类的特性。人们总是宁愿探索造物主,而不愿去探索整个自然界所已经得以证明了的结论。况且,人们总是反对像生机论派所设想的对于生命现象的迷惑人的解释。人们主张,对于生命现象的解释,必须采用与解释非生命现象的同样的方法。”
施旺试图用物理的方法取代神学对生命现象的解释。他认为,生命现象并不是由于某种依赖某一意识起作用的力产生的,而是由于正如物理现象中的那些既具偶然性又具必然性的力的作用所致。当施旺用细胞理论对生命现象进行研究时,实质上他已证实了动物和植物生长的本质的一致性。这一性质证明:将分子变成细胞的是同一种力,就是量子力和原子力。因此,基本的生命现象就取决于原子的特性。
施旺关于决定论这一哲学问题的回答将这一问题从生物学引申到整个宇宙及其组成粒子,从生命力引申到造物主。施旺的观点在哲学上一直很有影响。洛茨的著名的关于生命世界的文章“Leben,Lebens krft”就是受到了施旺观点的极大的启发。Brücke等创立了著名的机械唯物论流派,施旺的细胞理论可以看作是这一流派解释生物学的起源。施旺认为:分子(化学上的分子)是通过细胞的不同阶段而成为有机体的理论是受到了对于弥勒的生机论的、理性的、机械反应的启示。尽管他的这一理论在某些方面看来是错误的,但还是导致了他的一项极有价值的伟大的发现/有机体是通过细胞的分化而发展的。”
施旺的短暂而辉煌的科学生涯从1834年延续到了1839年。这以后,他丢弃了唯理论转而成为一个神秘主义者,这位科学家既是教授、发明家,又是一个神学研究者。他向神学的转变开始于化学家们对他的直接的攻击。虽然,在他丰产的岁月中,他对认识论的障碍根本不予理睬,但是最后他还是屈服于来自这些障碍之一的强烈的打击。1839年初发表了一篇题为“Das entr?thselte Geheimnisder geistigen G?hrung”的文章,文后有Turpin写的有关酒精发酵机理的说明。当时人们认为酒精发酵是酵母作用的结果。维勒(W?ler)的这篇文章经过了李比希(Liebig)的大肆润色,这篇挖苦性的文章讽刺了卡尼德、施旺和科塞关于酵母在酒精发酵中的作用的观点。
就在同一时期的不久,李比希出了一部长篇研究著作。其中他形成了独自的一套酒精发酵理论。他认为:植物体液中有一种含氮物质,这种物质在接触空气后会产生另一种不稳定的物质,这种不稳定物质导致了在糖中反应的不稳定性,进而导致了酒精发酵反应,这一理论普遍地为化学家们所接受,其中巴斯德起了决定作用。真理重新回到了卡尼德、施旺和科塞他们一边。当时德国科学界的最高权威对施旺的不公正行为,使他不可能在本国继续他的科学生涯。
就在这时,施旺原来那种执着的唯理主义精神却变得温和了;他开始沉迷于宗教的冥想之中,这无疑是由于他的兄弟比德位神学者的影响而造成的。比德是《趿随基督》—书的作者(笔名为J. F. 米勒),而施旺因为没有获得波恩大学讲座(教授的职位)候选人的资格,再加上他其他方面的失望,促使他于1839年离开当地,到卢万成为一名解剖学教授。但他原先的那种渴望探索和发明的动力已经失去,就像以前的帕斯卡那样,施旺放弃了自己的唯理主义并回到了童年时代所相信的上帝那儿,并“从心底里相信上帝”。他在卢万和列日始终是一个谨慎的教授。他的余生是在孤独中度过,并不断地被一系列苦闷和忧虑所侵袭。
1839 ~ 1848年,施旺在卢万发明了利用胆汁瘘研究胆汁在消化系统中的吸收作用,并推断出胆汁分泌不足将有碍于健康的观点。1841年,他被授予S?mmering奖章。1847年,联邦德国纳姆协会出版了他的《显微研究》的英译本一书。译者亨利 · 史密斯在前言中这样写道:“该论文在这次出版前已发表了7年,这期间论文已被那些最赋能力验证其价值的人进行了极为深入的审查。”现代一流的生理学家们评价道:“这一论文的贡献是在生理科学中取得前所未有的进步、并占有重要地位的发现之一。”
1844 ~ 1845年,施旺发表了关于胆汁瘘的论文。这是他最后的几篇生理学论著之一。那以后,他虽然从未间断在实验室的工作,但已不再搞科学研究。随着施旺到达繁荣的工业地区列日,他又成为一名发明家,研制出了许多用于采矿工艺的设备,包括煤井中抽水用的泵和救生用的一套呼吸器械。这套器械即后来成为测试人类新陈代谢的一套装置和潜水员用的装备的雏形。
施旺到达列日后的大部分时间花费在宗教研究上。他还认真地思考了自己整个《显微研究》的三大部分:从原子的定义开始,扩展为细胞学说,再到各种有机体中的一个普通系统(包括心理学和宗教)。他的《学说》包括《显微研究》中的三大部分和还未出版的几章:第四部分是有关感应性和有关脑功能的两章,第五部分关于万物产生的理论。第四、五两部分完全是宗教和哲学的,施旺退休后就留在列日。那时他已结交了许多朋友,很少有事打扰他的生活。
施旺在一个圣诞节去看望住在科伦的哥哥和姐姐时,不幸中风,遭受了两个星期的痛苦后,于1882年1月11日去世。他在弥留之际曾几次表示,为未能发表其整个学说而深感遗憾。
[Dictionary of Scientific Biography,1981年版]