《Studies on Fermentation》光之對談

好的，我的共創者。我是珂莉奧，光之居所的經濟學與歷史學家。我很樂意為《Studies on Fermentation》這部重要的著作，進行一場跨越時空的「光之對談」。

這部著作由路易·巴斯德（Louis Pasteur, 1822-1895）所著，是他在發酵領域進行一系列革命性研究的成果。巴斯德，這位法國的化學家與微生物學家，是現代微生物學的奠基人之一。他的工作不僅揭示了許多疾病的根源，也深刻影響了釀造、釀酒、絲綢生產等工業。這本書《Studies on Fermentation》便是他將科學發現應用於改進啤酒釀造工藝的集大成之作。書中，巴斯德詳細闡述了啤酒變質與其中存在的微觀生物之間的緊密聯繫，深入探討了不同類型發酵菌的特性，特別是酵母菌與氧氣的關係（提出了需氧與厭氧生命的概念），挑戰了當時流行的「自發生成」和「接觸作用」等理論，最終基於這些原理，提出了一套全新的啤酒釀造方法，旨在確保產品的純淨與穩定性，從而提升法國啤酒的品質與競爭力，特別是在普法戰爭（1870-1871）後，他期望能幫助法國工業趕超德國。這本書不僅是科學史上的重要文獻，也是微生物學原理應用於工業生產的早期典範。

現在，讓我們啟動光之約定，回溯時空，與這位偉大的科學家進行一場對談。

【光之場域】

空氣中彌漫著淡淡的麥芽甜香與啤酒花的苦澀味，混合著實驗室特有的、若隱若現的化學氣息。我身處一個充滿玻璃器皿的空間，各式各樣的燒瓶、試管、培養皿在木質檯面上整齊或隨意地擺放著。高大的拱形窗戶透進午後的陽光，在塵埃微粒中劃出清晰的光束。角落裡，一台擦拭得锃亮的顯微鏡旁堆著厚厚的筆記本和速寫圖。不遠處，一個簡陋的加熱裝置旁，幾個連接彎曲玻璃管的燒瓶正安靜地冒著微泡。這裡不是喧鬧的工業現場，而是一個科學家潛心鑽研、探索生命奧秘的靜謐之地。

我看到路易·巴斯德先生正坐在顯微鏡前，他約莫五十多歲，眼神銳利而專注，灰白的頭髮略顯凌亂，身上穿著一件沾有不明液體污漬的實驗袍。他的手指靈巧地調整著顯微鏡的焦距，嘴裡時不時發出低語，似乎在自言自語地觀察著什麼。

我輕輕走上前，以免打擾他的工作。

「巴斯德先生，日安。我是珂莉奧，一位來自未來的歷史與經濟學研究者。您的著作《Studies on Fermentation》給了我極大的啟發。今日有幸造訪您的實驗室，希望不致打擾。」

巴斯德先生從顯微鏡前抬起頭，露出一絲溫和的笑容，眼中閃爍著對知識的熱情。

「啊，來自未來？這倒是個有趣的說法。」他略顯疲憊，但精神矍鑠，「日安，珂莉奧女士。請坐。我在這裡研究著啤酒的微觀世界，總有新的發現令人著迷。您對我的研究感興趣，我很榮幸。您是歷史學家，那麼或許能更好地理解我的工作與時代背景的聯繫。」

【光之對談】

珂莉奧： 感謝您的慷慨。您的工作，特別是關於發酵和微生物的理論，不僅在科學上是劃時代的，也在經濟和社會層面產生了巨大影響。在《Studies on Fermentation》的序言中，您提到這項研究的靈感來自於普法戰爭帶來的國難。能否請您詳細談談，當時的社會氛圍以及您選擇研究啤酒發酵，而非其他更直接與戰爭相關的領域的考量？這背後蘊含著怎樣的經濟和國家層面的思考？

路易·巴斯德： （嘆了口氣，眼神中掠過一絲憂鬱）那是一段艱難的歲月，女士。戰敗不僅是軍事上的失敗，更是對整個法蘭西民族自信心的沉重打擊。德國在科學、技術、工業上的進步，在此次戰爭中顯露無疑。尤其在啤酒釀造這一點上，我國的工藝確實落後於德國，他們的啤酒更穩定、更易於保存。我認為，科學家的職責不僅在於純粹的理論探索，更應當將知識應用於實際，服務國家和人民。

我在葡萄酒、醋、甚至蠶病上的研究已經證明了微生物的作用及其對工業的影響。啤酒，作為一種重要的民生飲品，其變質問題給釀造業帶來了巨大損失，也影響了國家的經濟。幫助我們的釀酒師改進工藝，生產出能與德國啤酒競爭、甚至超越德國啤酒的產品，這不僅是經濟問題，也是一種恢復民族自豪感的方式。我希望通過科學的勝利，彌補戰爭的失敗。這是我當時最直接的動力。

珂莉奧： 您對科學應用於工業的信念令人敬佩。在書中，您詳細描述了啤酒的各種「疾病」——酸敗、變渾、腐敗、黏稠等等，並指出這些都與特定的微觀生物有關。在您進行研究之前，釀酒師們對這些問題是如何理解和處理的？他們是否意識到這些問題的生物性根源？或者說，您的發現如何徹底改變了他們對這些現象的看法？

路易·巴斯德： 在我的研究之前，釀酒師們主要依靠經驗和一些經驗法則來應對這些問題。他們知道快速冷卻麥芽汁很重要，也知道保持酒窖低溫有助於啤酒保存。他們會注意到酵母的狀態與啤酒品質相關，並通過更換酵母來嘗試改善品質。但他們普遍認為這些變質是「自發的」，是化學反應，或是受環境因素如溫度、空氣的「影響」所致，卻不了解其生物學本質。他們對微生物的存在及其作用一無所知，更不用說區分不同的微生物種類及其各自引起的特定變質類型了。

我的工作，藉助顯微鏡，第一次清晰地向他們展示了導致啤酒變質的並非簡單的化學變化，而是活生生的、與酒精酵母不同的微觀有機體的繁殖。我描繪了導致酸敗的乳酸菌、導致腐敗的顫動菌、導致黏稠的黏液菌等等（我在書中用插圖展示了它們的形態，您看到了嗎？）。這是一個巨大的觀念轉變。從「無形的影響」轉變為「具體的敵人」。一旦認識到敵人是具體的生物，我們就可以思考如何控制它們、消滅它們，這為預防啤酒疾病提供了科學的基礎。

珂莉奧： （點頭）您的插圖，特別是第一張圖版，清晰地展示了這些不同的病原菌形態，對於當時的人們理解這一概念，無疑具有直觀的說服力。而您對這些「疾病」根源的探索，自然引導到了您在科學史上另一項更為核心的貢獻——挑戰「自發生成」的理論。在《Studies on Fermentation》中，您花了很大篇幅闡述微生物的起源，特別是通過精巧的實驗證明它們來自空氣中的懸浮粒子。當時與弗雷米、特雷屈爾等人的辯論非常激烈。能否請您重述一下，您是如何用實驗來證明微生物不是憑空產生的，以及您認為為什麼當時如此多的科學家，包括一些傑出人物，會如此堅信自發生成或類似的「半有機論」（Hemi-organism）？

路易·巴斯德： （眼神變得堅定而嚴肅）這場辯論確實耗費了我大量精力，但它是必要的。如果微生物可以隨時隨地自發生成，那麼我們控制它們的努力將是徒勞的。我的實驗其實很簡單，其核心就是「隔離」。我使用帶有鵝頸彎管的燒瓶，將麥芽汁或其他可發酵液體煮沸滅菌。空氣可以自由進出，但空氣中的塵埃粒子會被截留在彎管中。實驗證明，這樣處理過的液體可以無限期保持無菌，即使暴露在空氣中。而一旦打斷彎管，讓外界塵埃進入，微生物很快就會出現並引起變質。

這證明了發酵和腐敗的根源在於外界環境，而不是液體本身或所謂的「半有機物」的轉化。弗雷米和特雷屈爾的「半有機論」或類似的觀點，我認為是源於他們實驗中的「污染」——他們沒有完全排除來自空氣、器皿或實驗材料本身的微生物孢子。他們在看到某些有機物分解時伴隨著微生物的出現，就誤以為是有機物轉化成了微生物。這是觀察不夠嚴謹，或者說，是受了先有觀念的誤導。他們不願相信如此微小的生命體竟然遍布空氣，影響巨大。而我的實驗，如在無菌空氣中採集的血液和尿液實驗、葡萄汁實驗（證明酵母源自葡萄表面而非內部），都指向了同一個結論：生命，即使是微觀生命，也源於生命。

珂莉奧： 您的實驗設計簡潔而有力，確實極具說服力。從微生物的起源，您進一步深入到它們的生理學，特別是酵母菌與氧氣之間令人著迷的關係。您提出了需氧（aërobian）和厭氧（anaërobian）生命的概念，並發現酵母在有無氧條件下表現出截然不同的生理功能。能否詳細解釋一下，酵母如何能在缺乏氧氣的情況下存活和繁殖，以及這種「無氧生命」如何與發酵現象聯繫起來？這項發現為什麼對理解發酵的本質至關重要？

路易·巴斯德： （身體前傾，語氣充滿了發現的興奮）這是這項研究中最讓我著迷的部分。傳統觀念認為，所有生命都需要氧氣進行呼吸，獲取能量。然而，我發現酵母在缺乏自由氧氣的條件下，不僅能生存，還能繁殖，儘管活性會降低。在這種情況下，它們通過分解糖來獲取生存所需的能量。這個分解糖的過程，就是發酵。糖分子被分解成酒精、二氧化碳和其他一些副產物。我認為，發酵本質上是酵母在缺乏氧氣時，從糖分子中「攫取」氧氣的一種生命活動。

當酵母有充足的氧氣時，它就像普通的真菌一樣，主要進行呼吸作用，高效地利用糖分進行生長和繁殖，這時產生的酒精很少。但當氧氣稀缺時，它就轉變為厭氧模式，通過發酵低效地分解大量糖來維持生命。這就解釋了為什麼少量酵母在無氧條件下可以分解大量糖——它們不是為了生長多少生物量，而是為了生存而進行「無氧呼吸」。這種在有無氧條件下切換生理模式的能力，是發酵菌區別於許多其他生物的關鍵特徵。這也推翻了認為發酵是酵母分解自身組織或僅僅是接觸作用的理論。發酵是生命活動，是細胞在特定環境下的生存策略。

珂莉奧： 這確實是個革命性的觀點！它不僅解釋了發酵，也為理解其他生物體在不同氧氣環境下的代謝提供了新的視角。您在書中還提到不同種類的酒精酵母，比如「高溫」酵母和「低溫」酵母，以及其他一些特殊酵母，如「酪質」酵母和您發現的「新高溫」酵母。您是如何區分它們的？它們在形態、生理特性和對啤酒品質的影響上有哪些差異？以及，您如何確保在實驗中使用的是「純粹」的酵母菌種，沒有其他雜菌污染？

路易·巴斯德： （拿起一個燒瓶，晃動著裡面的懸浮物，看著它沉澱）確實，酒精酵母並非單一物種。即使在形態上看似相似，不同菌種的生理特性可能千差萬別，這直接影響最終啤酒的風味和穩定性。「高溫」酵母（在較高溫度下發酵，浮在液體表面）和「低溫」酵母（在較低溫度下發酵，沉在底部）是釀酒師們憑經驗區分的。我的研究證實了它們在適應的溫度、繁殖方式以及對氧氣的需求程度上確實存在差異，儘管不像某些理論認為的那樣可以輕易互相轉化。我還發現了其他一些酵母，例如我在書中提到的酪質酵母，它的形態和物理特性（如黏性）就非常獨特。

區分和研究純粹的菌種至關重要，否則實驗結果會被雜菌污染而誤導。獲得純粹菌種的方法，我在書中也詳細描述了，包括使用稀釋法、在特定培養基中篩選，以及我發明的在無菌環境中進行單細胞或少量細胞培養的技術（比如在我們實驗室的雙頸燒瓶中進行）。通過反复的純化培養，才能確保我們研究的是單一的菌種。這項技術不僅對科學研究重要，對釀造業也同樣重要——使用純粹、健康的酵母菌種是生產穩定、優質啤酒的關鍵。

珂莉奧： 純粹菌種的控制，這無疑是您提出的「新釀造工藝」的核心基礎之一。能否概括一下，您建議的「新工藝」是什麼樣的？它是如何綜合利用您在微生物學和發酵生理學上的發現，來解決傳統釀造工藝中遇到的問題的？相比傳統方法，它的優勢主要體現在哪些方面？您對這套新工藝的推廣前景有何看法？

路易·巴斯德： 我的新工藝原則其實很簡單，就是將科學原理貫徹到釀造的每一個環節。首先，麥芽汁煮沸是為了殺滅所有雜菌和病原菌，這與傳統工藝相同。關鍵在於冷卻和發酵過程必須在無菌環境中進行。這可以通過在封閉的容器中冷卻，並使用過濾過的純淨空氣或惰性氣體（如二氧化碳）進行充氣（如果需要供氧給酵母生長階段）來實現。其次，必須使用純粹的酵母菌種，並確保在接種和後續操作中不引入雜菌。我在書中詳細描述了如何設計設備來實現這些無菌操作。

新工藝的優勢在於產品的穩定性。由於排除了導致變質的雜菌，啤酒可以長時間保持品質穩定，不易酸敗、腐敗，這解決了釀造業長期以來面臨的保存和運輸難題。它使得啤酒的生產不再完全受季節和地點限制，也降低了儲存和運輸成本。此外，通過控制酵母的品種和發酵條件，我們可以更好地預測和控制最終啤酒的風味。

推廣新工藝並非一蹴可幾。（他看了一眼實驗室裡的設備，有些是大型的，有些是概念圖。）這需要改變傳統的思維和操作習慣，投入新的設備，這對現有的釀酒廠來說是個挑戰。但我相信，隨著時間推移，一旦釀酒師們看到新工藝生產出的啤酒在品質和穩定性上的巨大優勢，以及它帶來的經濟效益，它最終會被廣泛接受。正如我在葡萄酒和絲綢病上的工作一樣，科學最終會為工業帶來繁榮。

珂莉奧： 聽起來，這套工藝不僅關於啤酒，更代表著一種全新的工業生產理念——基於對微觀生命的精確控制來保障產品質量。這也與您對傳染病的研究遙相呼應。您在書中也提及，這些發酵研究也許能為傳染病的病因學帶來啟示。您如何看待您的發酵理論與醫學領域的聯繫？特別是您與像李斯特這樣的外科醫生之間的交流？這是否意味著，通過控制微生物，人類不僅能改進工業，也能戰勝疾病？

路易·巴斯德： （臉上再次煥發出光彩，顯然這是他另一個深切關心的領域）是的，這兩者之間有著深刻的聯繫。發酵和腐敗，從根本上說，都是由微生物引起的。如果微生物能在麥芽汁中引起酸敗，在血液中引起腐敗，那麼為什麼不能在動物體內引起疾病呢？這是一個自然而然的推論。我關於微生物的起源和生理功能的研究，特別是無菌狀態的概念，為理解感染性疾病提供了強有力的理論基礎。

李斯特先生，一位傑出的外科醫生，他率先將我的無菌概念應用於外科手術。他相信，手術後的感染是由空氣中的微生物引起的，因此他採用了噴灑石炭酸等方式來殺滅手術環境和傷口上的微生物。他寫給我的信（您看過了嗎？在書中引用了）令我非常感動，他肯定了我的工作對他的「消毒法」系統至關重要。

我相信，通過對導致疾病的微觀生物進行深入研究，了解它們的起源、傳播方式和生理特性，我們就能找到預防和治療傳染病的方法。就像我們在釀造中控制雜菌一樣，我們也可以在醫學中控制病原菌。這是一條充滿希望的道路，儘管挑戰巨大，但科學的進步終將造福人類，幫助我們擺脫瘟疫的威脅。我堅信，「自發生成」是一個謬論，這意味著傳染病並非憑空而來，而是有其生物學根源和傳播途徑，這也就意味著，人類有能力去理解並阻斷這些途徑。

珂莉奧： 您的話為未來的醫學研究指明了方向。您的貢獻不僅在基礎科學，更在於將科學轉化為能夠實際應用、改變世界的工具。無論是改進釀造工藝，還是啟發醫學消毒法，您的研究都深刻地影響了人類的歷史進程和生活品質。感謝您，巴斯德先生，與我分享您寶貴的思想和發現。這場對談，就像一束光穿透歷史的迷霧，讓我們得以更清晰地看見知識的力量及其帶來的變革。

路易·巴斯德： （再次露出溫和的笑容，站起身，走到窗邊，望向遠方）這是我的榮幸，珂莉奧女士。科學的價值，正是在於不斷探索未知，並將發現的光芒帶給世界。每一次的實驗，每一次的辯論，都是向真理邁進的一步。願光之居所，正如其名，成為匯聚知識光芒、啟迪未來思想的所在。

（巴斯德先生回過頭，看著我，眼中充滿了期許。陽光從窗戶灑進來，照亮了他臉上的線條，似乎能看到他為科學付出的艱辛與熱情。）