新陈代谢：马克思恩格斯时代与物理学的关联

根据系统分析的要求，不论研究对象是社会系统、认识系统还是自然系统，只有把研究对象放在一定的环境中，才能更清楚地认识到它与环境的关系。马克思从《1844手稿》开始研究经济学，到1859年首个正式出版的经济学成果《政治经济学批判》，其间有过中断。《政治经济学批判》只展示了《1857—58手稿》的部分成果，而从《1857—58手稿》里开始直到《资本论》第三卷，新陈代谢一直都是一个关键的术语。因此，这里有必要简要回顾一下从《1844手稿》到恩格斯去世时的1895年这一时期自然科学关于新陈代谢的主要认识进展，其中主要回顾与新陈代谢有关的物理学的进展，作为参照对比的理论环境。

直到20世纪中叶，作为生命系统的整体现象和本质现象，新陈代谢才为现代系统科学比较充分地揭示，在19世纪新陈代谢的概念虽广为应用，但新陈代谢还只是一种综合性质的自然现象，关于它的认识是分散在各门传统自然科学里的。

代谢概念在13世纪已经出现。阿拉伯医学家伊本·纳菲斯提出“身体和它的各个部分是处于一个分解和接受营养的连续状态，因此它们不可避免地一直发生着变化”。早在1614年意大利的桑托里奥·桑托里奥完成了首个关于人体代谢的实验。在此基础上，进入19世纪后，1828年德国化学家、李比希的好友维勒人工合成了尿素，打破了生物现象与化学现象的界限，开创了有机化学，有机物只能来自生命体的“生命力”学说受到冲击。但即便如此，生物学和有机化学相互间的联系还是不紧密的，还在分头并进和发展之中。1839年细胞学说的提出，在生物学内部建立了动物与植物相联系的微观理论，但不同动物物种之间由低级到高级的演化过程还没有被揭示。达尔文的《物种起源》揭示了这个过程，而它比在柏林出版的《政治经济学批判》晚了半年时间。^[20]从有机化学来看，1842年化学之父、德国化学家李比希明确界定了“stoffwechsel”一词，这就是生物学、生理学、化学沿用至今的“新陈代谢”。

今天我们知道，新陈代谢包括能量代谢和物质代谢，而当时物理学对能量的概念和能量的内涵的认识都还不成熟，能量与活力之间的区分是不明确的，两者没有完全分开。从概念上看，德语的能量（energie）一词、英语的能量（energy）概念由两个希腊词组合而成：εν的意思是“在……之中”，εργοs的意思是“功、劳动”，能量最初的内涵是“加进去的功、加进去的劳动”。就在李比希提出新陈代谢概念的这一年，德国医生罗伯特·迈尔提出了能量守恒（energieerhaltung）原理，相应地产生了能量（energie）与守恒（erhaltung）组合的新术语，成果就发表在李比希创办的《年鉴》上。随后的1843年，英国曼彻斯特啤酒酿造商焦耳测定出热功当量值，既定量也定性地把热与做功联系起来。加上此前关于“能量是加到自然物里的功”的认识，焦耳的测定工作提示了能量、做功、热三种物理现象的联系。1847年德国医生、物理学家亥姆霍兹发表了“Erhaltung der Kraft”，社会科学把“kraft”理解为“力”，中文译作《论力的守恒》，这里“活力”的意思是一种使物体活泼起来（动起来、热起来）的力，但实际上与能量（energy）讲的是同一个东西，^[21]因此，亥姆霍兹所说的活力守恒就是后来被广泛采用的能量守恒。

这一时期的自然科学与社会科学相互启发、相互影响，新的现象与新的术语不断产生，马克思、恩格斯不断在从中汲取自己所需要的营养。但术业有专攻，马克思、恩格斯对物理学掌握到何种程度了呢？

从1870年起直到去世，恩格斯退出商业经营移到伦敦与马克思毗邻而居后，两人分工，恩格斯说自己“如李比希所说那样的脱毛”，开始大量补充自然科学知识。一部分内容反映在正式发表的著作《反杜林论》中。在这部书1885年的“序言”中恩格斯说：“我的这种阐述不可能在他不了解的情况下进行……在付印之前，我曾把全部原稿念给他（马克思）听。”^[22]因此，《反杜林论》里的内容和观点也可以说代表了马克思。而恩格斯另外掌握的相当多的自然科学内容，反映在他的遗著《自然辩证法》中。(https://www.xing528.com)

以能量与力的关系为例，恩格斯说：“‘能’这个名词确实没有把运动的全部关系正确地表现出来，因为它只包含了这种关系的一个方面，即作用，但没有包括反作用。而且它还会造成这样一种假象：‘能’是物质以外的某种东西，是加到物质里面去的某种东西。但是和‘力’这个名词比起来，无论如何还是宁愿要‘能’这个名词。”^[23]恩格斯在《反杜林论》中对19世纪自然科学三大发现的总结，物理学方面只涉及了引力。物理学目前已知的四种力或四种基本相互作用中，马克思、恩格斯所处的19世纪只发现了引力和电磁力。弱相互作用和强相互作用在恩格斯去世后逐步被认识到的。恩格斯去世一年后的1896年，法国物理学家贝可勒尔发现天然放射性，初步打开了原子结构，从而开启了人们对核的认识，1897年英国人发现电子从而发现原子结构，英国物理学家查德威克发现中子进一步开启对原子结构的认识是1932年的事了，对于能量与四种力或相互基本作用的关系，即能量演化出物质和力的认识则是几十年来的事。因此，恩格斯对能量与力的关系认识既是天才的，也是笼统的。

万物生长靠太阳，新陈代谢的关键在光合作用。在有机化学提出新陈代谢概念、物理学提出能量守恒、生物学提出细胞学说后不久，1845年德国的梅耶根据能量转化与守恒定律明确指出，植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来。而物理学内部关于光与电、磁、能量的联系的认识还在深化之中。1819年丹麦物理学家奥斯特所做的电流磁效应实验首次发现了电与磁的联系，在1820至1867年间，1826年欧姆定律精确定义了电流、电阻、电压之间的关系，1831年法拉第总结因磁通量变化产生感应电动势的现象提出了法拉第定律，1834年海因里希·楞次总结出判断感应电流方向的楞次定律。直到1859年《政治经济学批判》和1867年《资本论》第一卷出版后，1873年，随着麦克斯韦理论的建立，光、电、磁的统一性、光的电磁波本性才从理论上被揭示，马克思去世四年后的1887年德国物理学家赫兹做实验证实了光的电磁场本质、能量本质，直到恩格斯去世两年后，1897年光合作用才作为一个成熟的科学术语首次被教科书使用。

在恩格斯对电磁学发展的认识中，他没有提到奥斯特的实验、安培法则，虽然他敏锐地注意到了法拉第，也称他为“迄今为止最伟大的电学家”，^[24]但没有认识到法拉第与麦克斯韦理论之间的内在联系。麦克斯韦理论是物理学继牛顿理论之后第二次伟大的综合，而恩格斯在《自然辩证法》关于电的笔记一节中对电磁学的发展做的判断却是：“的确，在电学领域中，一个像道尔顿那样的能给整个学科提供一个中心点并为研究工作打下稳固基础的发现，现在还有待完成。电学还处于支离破碎的状态，暂时还不能建立一种无所不包的理论。”^[25]考虑到这一节笔记的写作时间比较晚，已经在1882后了，对照麦克斯韦理论提出的时间，可以看到，恩格斯对电磁学的认识是有局限的，相应地，他对光、光合作用、新陈代谢的理解也受到限制。

“新陈代谢”这个自然科学的新概念、新名词的诞生，不仅为自然科学所关注和引用，也引起了社会科学的关注。这个新概念、新名词出现不久，法国经济学家欧仁·比雷就做了引用，建立了劳动与生命的关联。身居巴黎的马克思在《1844手稿》中直接以法文的形式摘引了他的著作，中文译作，“劳动就是生命，而生命如果不是每天用食物进行新陈代谢，就会衰弱并很快死亡”。^[26]我们知道，1844年后，马克思、恩格斯于1848年参加了欧洲革命，马克思重新开始经济学研究是在移居伦敦之后。从目前有关的文献看，马克思于1850至1853年读了李比希的著作，《1857—58手稿》里开始引用新陈代谢概念作为自己经济学的术语，而在1867年出版的《资本论》里，马克思引用的是1862年版的李比希著作，^[27]这个版本介于1859年和1867年之间，这说明马克思非常注意自然科学关于新陈代谢认识的最新进展。对照前述19世纪自然科学的理论内容和时间节点，我们可以看到，从《1844手稿》前后至1859年《政治经济学批判》出版这一时期，自然科学一系列带有革命性质的发现，虽然有的已经发生，有的即将发生，不同学科内部与新陈代谢有关的研究和认识还在不断深入、细化，如物理学、化学、生物学关于能量、能量守恒、热与功的认识正齐头并进，但是由于它们的目的并不是直接为了解决新陈代谢和生命现象问题，因此，关于新陈代谢现象或者说生命现象的认识还是留下了大量的空白，相应地，人的生物属性、物理属性、化学属性等基本属性以及生物物理、生物化学等综合属性也就没有得到充分的揭示。关于光的能量本质、生物学、生理学、化学对光合作用的认识并不彻底和完整，植物从而农产品的生物、化学、物理属性、新陈代谢与能量之间的关系揭示得也不充分与完整。因此，异化劳动和对象化劳动虽然提示了劳动的自然属性，可是自然科学限制了马克思沿着自然科学的路径去认识光合作用，并进而揭示劳动的新陈代谢特征。

既然如此，那么，从《1844手稿》到1859年建立劳动与新陈代谢之间的关系，马克思的路径是什么呢？