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对扎鲍廷斯基的汤及其非凡的螺旋波的发现是一段教条、失望，但最终得到证实的故事。当然，扎鲍廷斯基的汤不是真名——它只是温弗里平时对它的称呼。今天它被称为B-Z振荡反应，得名于发明并改进它的两位苏联科学家鲍里斯·别洛索夫和安诺托里·扎鲍廷斯基（Anatol Zhabotinsky）。
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在20世纪50年代早期，别洛索夫尝试用试管实验描述克雷伯氏循环，克雷伯氏循环是一种发生在活细胞中的代谢过程。当别洛索夫将柠檬酸和溴酸根离子混合在含有铈催化剂的硫酸溶液中时，他惊讶地观察到，混合物变成了黄色，约一分钟后褪成无色，再一分钟后又回到黄色，然后又变成无色，这样交替振荡了数十次，直到约一小时后最终达到平衡。
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现在，化学反应可以自发振荡已经不足为奇，这种反应已成为化学课堂上的一个标准演示实验。但在别洛索夫的时代，他的发现太过于激进，以至于没有人会相信。人们都认为，由于热力学定律，所有化学试剂溶液都会单调地走向平衡。各种期刊都拒绝刊登别洛索夫的论文。一名编辑甚至在退稿信中讽刺地写道“据说是发现的发现”。
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别洛索夫万分沮丧，决心永不与化学界的同事分享他的技术突破。他在一次苏联医学会议中发表了一个简短的摘要，但没有人注意他，直到多年以后那篇摘要才唤起人们的注意。然而，关于这一惊人反应的谣言却于20世纪50年代末在莫斯科的化学界中广为流传，1961年，一位名叫安诺托里·扎鲍廷斯基的研究生被他的导师派去深入调查别洛索夫的发现。扎鲍廷斯基证实，别洛索夫始终都是正确的。1968年，扎鲍廷斯基在布拉格国际会议上公开了这一发现，这个会议是一个只允许西方科学家和苏联科学家参加的罕见场合，当时，参会的科学家们对生物振荡和生物化学振荡抱有浓厚兴趣，B-Z反应被视为更复杂的系统的一个可处理的模型。
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结果证明，生物学的类比是惊人接近的。在20世纪70年代初，扎伊金（A.N. Zaikin）和扎鲍廷斯基在B-Z反应的薄薄的未受刺激层中发现了激发波的传播。波类似于同心圆，在相遇时湮灭，就像神经或心脏组织中的电波。它们的波源似乎是一些类似于心脏起搏器的东西，随机的散点自发喷出波。
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温弗里在学习了这项成果后，写信给扎鲍廷斯基（二人在两年前的布拉格会议上相遇，后者当时还是一名研究生），询问他是否见过除了同心环之外的其他波形。温弗里在自己的某次真菌实验研究中观察到了螺旋波，但那是有生物钟的生物组成的更复杂的系统。温弗里好奇螺旋形是否会在扎鲍廷斯基更简单的化学系统中出现。在数学上，温弗里对此表示怀疑，他认为自己可以证明波是封闭的环。但他的信尚未得到扎鲍廷斯基的答复。在那个时代，来自苏联的信件慢得让人抓狂，特别是科学家之间的信件（两边的国家安全机构大概正忙着用蒸汽开启信封）。温弗里无法忍受这种悬而未决的状态。他自己调制了扎伊金和扎鲍廷斯基的配方，果不其然，螺旋波四下里弹出。温弗里无法理解这种现象，但扎鲍廷斯基在1970年的论文研究中见到过同样的现象，而且生活在普希诺的瓦伦丁·克里斯基（Valentin Krinsky）曾经预测，螺旋波会在任意应激介质中出现，包括心肌中。如今，大家公认，螺旋波是所有化学、生物、物理应激介质的一个普遍特征。假如鲍里斯·别洛索夫看到自己开启的新科学，大概会很高兴吧。
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1980年，别洛索夫、扎鲍廷斯基以及其他三位科学家被授予苏联最高奖章——列宁奖，以表彰他们对振荡反应的开创性工作。但令人惋惜的是，别洛索夫在10年前就已与世长辞。
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螺旋波最惊人之处是，它们似乎是有生命的。它们可以自维持，不需要起搏器：螺旋波本身就是起搏器。如果你在激活的B-Z反应的薄层中观察到了螺旋波，它看上去就像一座旋转的风车，永不停歇地追逐自己的尾巴并自我再生。
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在某种程度上，旋转只是偶然而已。更根本的问题是，波正在传播，传播方向垂直于波前的每一个点。我们的困惑是，因为螺旋线的几何形状中存在突然弯曲：波的传播看上去酷似旋转。请想象老理发店的旋转杆的幻觉。旋转杆上画的螺旋线似乎是向上传播的。但很显然它根本没动，它仅仅是随着杆子旋转而已。这里，旋转伪装成了传播，与螺旋波中相同的效应相反。
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然而，我们会感到螺旋波的旋转是真实的。周围介质中的每个点周期性地振荡；每当波穿过时，它都被重新激发。因此培养皿中的每个点都会循环经过激发态、耐火态和静止态，然后再回到激发态这几个熟悉的阶段。这里的新奇之处是，螺旋波创造了同时构建于空间和时间上的振荡。此时不是步调一致的同步（别洛索夫在他最早的实验中看到的空间均匀性，烧杯中的溶液立即改变颜色），现在的振荡好似足球场观众席球迷发起的“人浪”，随着球迷在恰当的时刻起立和落座，“人浪”围绕着球场循环。
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我们再作一个更形象的比喻，请想象1 000张多米诺骨牌在地板上整齐地摆了一圈。假设我们拥有一名动作敏捷的助手，他会在每张骨牌倒下后立即将它重新立起来。我们推倒第一张骨牌，骨牌翻倒的波浪开始沿着圆环传递。助手紧随其后，疯狂地将骨牌重新立起。此时，正在翻倒的骨牌对应于激发态，已经倒下的骨牌对应于耐火态，直立的骨牌对应于静止态。这样的波会不停地循环，直到动作敏捷的助手崩溃。
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相同实验的生物学版本已由生物学家迈耶（A.G.Mayer）在水母的帮助下于1906年完成。他用水母伞形圆顶的边缘塑造了一个神经肌肉组织环，然后在一个点上用电刺激它，注意，他只允许波沿一个方向传播。神经冲动循环了6天，大约传播了50万圈。
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很明显，波可以围绕着应激介质的一维环持续循环。但是，将相同的思想扩展到二维上则存在问题，这是螺旋波的特殊之处。在上面的讨论中，我们含蓄地假设，到了波返回时，介质已经从耐火阶段恢复。如果循环足够大或波速足够慢，那么这个假设就是有效的。但在螺旋波的中心附近，这个假设不再成立，因为激励所经历的循环变得太小了。
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其结果是，螺旋线的中心并不像介质的其余部分那样振荡。它并不显示出颜色有节奏的变化，或光强的波峰和波谷以及任何振荡的迹象。此处的循环振幅下降到零。这一点被称为相位奇点，意味着周围振荡的相位在此处无法被合理地定义。相位在此处变得模糊。这个令人费解的情况类似于发生在北极和南极的事情。在地球表面的那些奇点上，所有的时区都汇聚于此，白天和黑夜的循环被瓦解。太阳既不升起也不落下；它只是沿着地平线循环。在地球两极，时刻是没有意义的。它既是所有的时刻，又不是任何时刻。
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但对于螺旋波而言，相位奇点远超过了一个遥远而又奇特的地理位置。它是驱动波的引擎。令人惊讶的是，只要核心完好无损，整个螺旋波可以自己再生，无论它的外围旋臂受到了怎样的损害都无妨。螺旋波很难根除还有另一个原因：它们发射波的速度几乎与介质允许的速度一样快。所以它们能够挡住其他侵入波，例如遥远的起搏器射来的同心圆。侵入波在与旋臂的碰撞中湮灭，它们无法取得任何进展。相反，较快的波无情地朝着较慢的起搏器前进，霸占它们的领土，最终扼杀它们。因此，从长远来看，培养皿中的B-Z反应看起来总像是充满螺旋线的佩斯利花纹(20)，看不到圆形波，只有螺旋线才可以相互抵挡（见图8-1）。
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图8-1 佩斯利花纹
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这里，我们看到了自发秩序一个纯粹而简洁的例子。我们开始于一盘恰好容易受激的化学汤。然后用一个银线接触它，晃动它，建立一种随机激励模式。它没有结构，只是一团糟，但从中出现了佩斯利花纹。这没有什么神秘的。这种模式遵循应激介质的规律，这些规律同样来自非线性动力学。
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通过在温弗里的实验室里研究了一段时间的B-Z反应，我理解了螺旋波的基本事实。为了完成我的下一项任务，温弗里建议我再现他提交给《自然》的一种新类型的螺旋波实验。在经历了数周的失败后，温弗里显然已经认识到我是个实验白痴。当然，这对我而言早已不是新闻，因为这种能力需要多年的锤炼。
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幸运的是，温弗里这个暑假最主要的目标是一个完全不同的方向。正如他在信中提到的，他想要进行“三维扭曲难题+扎鲍廷斯基的汤中振荡的化学波”。问题是：在三维中的螺旋波是什么样的？我们能想象它们吗？支配它们形状的数学规则又是什么？
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温弗里已经开了个好头。1970年，就在他发现了二维的螺旋波不久后，他设想，如果将B-Z反应螺旋线的薄层取出，然后逐渐让层变厚，会发生什么现象。就像浮雕一样，螺旋线会上升到第三维度，显现出连续叠加的螺旋线——一个形状如同卷轴一般的表面（见图8-2）。
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