第二部　误闯普林斯顿-8

草履虫·蜻蜓·蚁

我很小的时候就有自己的“实验室”。当然，如果说要测量什么或做重要的实验，那就算不上实验室了。其实，我只是待在那里玩而已：我自己做马达，或者利用光电管做些小玩意——比方设计一个小电子玩意儿，有东西在光电管前晃过时，会启动另一组零件等；我也找来一些硅片玩。总之，我在那里天马行空地率性而为。只有在做灯座时，我做过一些计算，看如何利用开关及灯泡来控制电压；但这些都只能算是应用而已，我还没真正做过什么伟大实验。

我还有一座显微镜，经常沉迷于镜下的世界；这也需要很大的耐性。我把东西放到显微镜下，看个没完没了。跟其他人一样，我看到许多有趣的事物，像硅藻慢慢地从玻璃片这一头游到另一头……等。

一天，我在观察草履虫，无意中看到一些在中学、甚至大学课本里都没有提到的现象。我经常觉得，这些课本都自以为是地把世界简化了。他们说：“草履虫是种极端简单的生物，行为更是如此。当它们碰到其他东西时会退后，转个角度重新出发。”

但其实不对。首先，许多人也知道，草履虫有时互相触碰，交换核细胞。我感到有趣的是：到底它们怎样决定在什么时候交换核细胞？（不过这跟我观察到的事情无关。）我确实看到草履虫碰到东西之后反弹回来，转个角度再继续前进；可是它们的动作一点都不机械化——不像课本形容的那样。它们移动的距离不一，反弹回来的距离也不一样，在不同情况下，转的角度也大小不一；它们更不一定都向右转或左转——一切看起来都是不规律的。事实上，我们并不清楚它们碰到什么，更不知道它们嗅到什么化学物品。

我想观察的一个现象是，草履虫周围的水干掉以后，它会怎样？据说，草履虫会变干、变硬，像颗种子一样。于是我在玻璃片上滴了一滴水，放到显微镜下。我看见一只草履虫和一些“小草”——对草履虫来说，这些小草已经像一张巨大的麦杆网了。过了10多分钟之后，水滴逐渐蒸发，草履虫的处境愈来愈艰困了。它前后游动，愈来愈快，直到不能再动，最后，它被卡在“草棒”之间，无法动弹。

然后，我看到一些从未看过、也从没听说过的事：草履虫的样子变了，居然可以像变形虫一样改变形状！它紧挨着一根草棒，开始分叉，好像螃蟹的两根钳子一般。分到它身体的一半长度左右，突然它大概觉得这样下去没什么好处，于是又回复原状。

因此我的印象是，课本对这些小动物的描述太简略了。

事实上它们的行为都不是那样机械化或没变化的，这些书真应该正确地描述它们才对。而假如我们连单细胞动物的多姿多采都不大了解，我们就不要奢望能够明白更复杂的动物行为了。

长脚针来了！

我也很喜欢观察小昆虫。大约１３岁时，我读过一本谈昆虫的书——它说蜻蜓是无害的，也不会叮人。但从小我们就称蜻蜓为“长脚针”，邻居都认为被它们叮到是很危险的。

因此，如果我们在外头打棒球或玩耍时，一有蜻蜓飞近，大家便四散飞奔找地方躲藏，同时挥手尖叫：“长脚针来了！

长脚针来了！”

有一天，我们在海滩上玩耍，一只长脚针飞过来，大家都在尖叫乱跑，我却在那里不动如山。“不用怕！”我说，“书上说长脚针不会叮人的！”

它飞到我脚上，每个人都拼命喊，现场一团糟，只因为这只长脚针“站”在我的脚上。但我这个神奇的科学小子，却固执地相信它不会叮我。

也许很多人以为，最后我被叮了——不！这次书上说对了。但我可真的吓出一身冷汗。

那时候，我还有一个小小的玩具显微镜。我把里面的放大镜拿下来，利用它来观察周围的事物。在普林斯顿当研究生时，我还经常把这片放大镜放在口袋里。有一次无意中拿出来，观看正在常春藤旁爬来爬去的蚂蚁，一看之下，不禁兴奋得大叫起来。那里有一只蚂蚁和一只蚜虫。蚜虫是一种害虫，可是蚂蚁都会来照顾它们。如果蚜虫寄生的植物开始枯萎，蚂蚁便把蚜虫搬到别的植物上。在这个过程中，蚂蚁也有好处，就是从蚜虫身上取得称为“蜜露水”的蚜虫汁。

这些我都知道，因为父亲告诉过我，但我从来没亲眼看过。

我看到的情形是，一只蚂蚁走到蚜虫旁边，用脚拍它——在蚜虫全身上下拍、拍、拍，真是有趣极了！接着，蜜汁便从蚜虫背部分泌出来。在放大镜之下，蜜汁看起来像一个很大、很漂亮、闪闪发光的七彩大汽球。之所以成为球状，是因为表面张力作用的关系。至于它会发出各种光芒，却是因为我那玩具显微镜并不很好，放大镜有色差——但总之，那看来真是美极了！

小蚂蚁用它的两只前脚，将蜜汁球从蚜虫背上挪下、举起来！在它们这样微小的世界里，连水都可以一颗一颗地举起来！我猜蚂蚁脚上可能有些油腻的物质，因此当它把水球举起来时，也不会把球弄破。然后，它用嘴巴把蜜汁球的表面咬破，表面张力便崩溃，整滴汁就一股脑儿流到它的肚子内。整个过程实在太有趣了！

蚂蚁如何认路？

我住的宿舍里有一个凸到外面的窗，窗槛是Ｕ字形的。

一天，有些蚂蚁爬到窗槛上逛来逛去。我突然好奇起来，很想知道：它们是怎样找到东西的？到底它们怎样知道该往哪里去呢？它们能不能互相通报食物在哪里，就像蜜蜂那样？它们对事物的外表有没有任何知觉？

当然，这些都是外行人才会问的问题；大家都知道答案，只有我不知道，因此我要做些实验。首先我把一条绳子拉开绑在窗子的Ｕ字形上，把一张硬纸片折起来，在上面沾满糖，然后挂在绳子的中央。这样做的用意，是要把糖和蚂蚁分隔开，使蚂蚁不能碰巧地找到糖，我要好好控制这个实验。

接下来我折了很多小纸片，这是用来运蚂蚁的。纸片放在两个地方，一些挂在绳上，在糖的旁边；另一些放在蚂蚁出没的地点，整个下午我就坐在那里，一边看书一边监视，直到有蚂蚁跑到我的纸片上，我便把它搬到糖那儿。

搬了几只蚂蚁过去之后，其中一只偶然跑到旁边的纸片上，我又把它搬回来。

我想看的是，要过多久其他蚂蚁才知道这个找食物的通道。结果是一开始时很慢，后来却愈来愈快，我运蚂蚁运得应接不暇，简直快发疯了。

当这一切正在热烈进行之际，我突然开始把蚂蚁从糖那里送到别的地方去。现在的问题是，它们到底会爬回最初的地方，还是会跑到它刚刚待过的地方？

过了一会儿，我放纸片等蚂蚁的地方清闲得很，一只蚂蚁也没有（如果爬到这些纸片上，经由我的运送，它们便可以再回到糖那里）；但在第二个地方，却有许多蚂蚁徘徊找它们的糖。因此我结论：它们都跑回刚刚待过的地方。

另一次，在通往窗槛的糖的通道上，我放了很多显微镜玻璃片，让蚂蚁走在上面。然后，我改变玻璃片的排列顺序，或者是用新的玻璃片把其中一些旧的替换掉。我证明了蚂蚁对物件的外表，是没有知觉的，因为它们搞不清楚东西在哪儿。如果它们循着一条路而找到糖，但同时有更短的路可以回来，它们也永远找不到这条较短的路。

而重新排列玻璃片，也清楚显示了蚂蚁会留下一些痕迹。接下来，我很容易便安排了许多简单的实验，看看这些痕迹多久会干掉、是否容易被抹掉等。我也发现痕迹是没有方向性的。如果我捡起一只蚂蚁，转几个圈，再把它放回去，它往往不知道现在走的方向跟刚刚不一样，直到它碰上另一只蚂蚁，它才晓得走错了方向。后来在巴西时，我碰到一些樵蚁（leaf-cutting ant，能将叶片咬下来的蚂蚁），于是做了同样的实验，发现它们在短距离内分得出自己是向着食物走抑或走离食物。我猜它们留下的痕迹藏有玄机，可能是一连串的气味系列：气味Ａ、气味Ｂ、空档、气味Ａ……等等。

又有一次，我想让蚂蚁走圆圈，但我没足够耐心完成这个实验；我想这应该不难做到。

嗅着同伴气味回家

这些实验的困难之一是，我的呼吸会吓到蚂蚁。这一定是从远古时候，为了逃避某些喜欢吃它们或骚扰它们的天敌，而遗留下来的本能反应。我不确定是由于呼吸的温暖、湿度还是气味干扰了它们；总之在运送蚂蚁时，我得暂时停止呼吸，偏过头去，以免把它们搞胡涂或吓坏了。

我很想弄明白的一件事是，为什么蚂蚁的痕迹都那么直、那么好看。它们看来很清楚自己的目的，好像很有几何概念似的；但从我的实验结果看来，它们谈不上有任何几何概念。

多年以后，我在加州理工学院教书，住在阿拉米达街上的一幢小房子内。有一天，浴盆周围有一些蚂蚁在爬。我跟自己说：“这个机会太难得了。”我在浴盆的另一头放了些糖，坐在旁边看了一下午，终于等到有一只蚂蚁找到了糖。

这部分不难，有耐性就行了。

一旦蚂蚁发现到糖的所在，我就拿起准备已久的彩色笔跟在它的后头画，这样便可知道它的痕迹是什么形状。根据以前做过的实验，我早已知道，蚂蚁是不会受到铅笔痕迹影响的，它们毫不停顿就走过去；因此我那样做不会影响到实验的可靠度。不过，由于这只蚂蚁在回家途中好像有点迷路，因此画出来的线有点曲曲折折，不像一般的蚂蚁痕迹。

当下一只蚂蚁找到糖，开始往回走时，我用另一种颜色来描下它走过的路径。值得一提的是，第二只蚂蚁跟随第一只蚂蚁的回路走，而不是沿着自己来的路回去。我的想法是，当某只蚂蚁找到食物时，它所留下的痕迹要比平常闲逛时，所留下的强烈得多。

这第二只蚂蚁走得很急，大致沿着原来的痕迹走。不过由于痕迹歪歪曲曲，而它又走得太快了，因此经常“滑”出痕迹之外。但当它到周围乱闯时，常常又找到正确的痕迹。

总之，第二只蚂蚁走回家的路线，比第一只蚂蚁走的路线直得多。随着一只只匆忙又大意的蚂蚁走过这条通道之后，痕迹得到了“改进”，愈来愈直了。

用铅笔跟踪了八到十只蚂蚁之后，痕迹已变成直直的一条线了。这跟画画有点像：首先你随便画一条线；然后沿着它再画几次，一会儿就画出一条直线了。

我记得小时候，父亲告诉过我，蚂蚁是多么奇妙、多么合群的生物。我也常常仔细观察三四只蚂蚁，如何合力把一小块巧克力搬回巢里。有趣的是，第一眼看来它们确实是效率奇高、合作得很好的小家伙。但如果仔细看，你会发现完全不是那么一回事。从它们的动作来看，巧克力好像是被什么神奇力量举起来似的，它们各自从不同的方向乱拉，而在搬运途中，其中一只蚂蚁可能还会爬到巧克力上。巧克力不断摇摇晃晃、左右移动，没有共同方向——巧克力并不是平顺快速地运抵蚁巢的。

巴西的樵蚁在某些方面很“优秀”，但它们也有些很有趣的笨习性。事实上，我很惊讶在进化过程里，这些习性还被保留下来。樵蚁要费很大力气，才在叶片上切割出一条圆弧，拿下一小片树叶，可是当它辛苦切割完毕之后，却有50％的可能性会拉错地方，使得叶片掉到地上，而不得不重新开始割另一片叶、有趣的是，它们从来不会去捡那些已经被咬下来的叶片。因此很明显，樵蚁在这方面并不怎么精明。

保卫食物柜

在普林斯顿时，蚂蚁还发现了我的食物柜，找到我的果酱、面包及其他食品。食品柜离开窗户有一段距离，于是经常有这么一长串的蚂蚁雄兵，在房间地板上横行，向我的食物进攻。这正好发生在我进行各种蚂蚁实验的期间，因此我想：有没有什么方法阻止它们侵袭我的食品柜？当然，我不是指用毒药之类的方法，因为我们对蚂蚁也必须要人道点！

最后，我采用的方法是：首先，我在离它们进入室内入口处８英寸左右的地方，放了一些糖，但它们并不晓得这些糖的存在。然后，再度使用我的搬运技术——每当有带着食物的蚂蚁跑到我的运送器上时，我就把它带到糖那里去。向食物柜前进的蚂蚁，如果爬到运送器上，我也把它捡起来送到有糖的地方。

慢慢地，蚂蚁找到了一条从放糖地方走回蚁穴的路，路上的痕迹愈来愈强；而原先通到食物柜的通路，就愈来愈少蚂蚁在用了。我很清楚，再过半小时左右，旧路上的痕迹就会全部干掉；再过一个小时，它们便不会再碰我的食物了。

好玩的是，我连地板都不必擦。事实上，我只不过把蚂蚁运来运去而已！