达尔文生平及对科学的贡献
达尔文生平及对科学的贡献 方陵生/编译 200年前,现代生物学之父查尔斯• R •达尔文(Charles R. Darwin)诞生,并成为那个时代最有名望的 科学家。达尔文深入研究了已灭绝的和活着的生物,从中破解了生命进化史,由此解释了生命多样化的起 源奥秘。直至今天,达尔文提出的“自然选择”进化论仍然是生命科学研究的核心,其方法论影响着生命 科学的各分支领域,并渗透到其他多个领域中,如量子物理学和计算机科学等。达尔文留给人类的并不仅 仅是一些教科书上的遗产,达尔文主义还为生物学研究的许多前沿领域注入活力,激励人们对生命科学以 及生命本身进行更深刻地思考。 伟大与平凡书写人生 达尔文生活在一个和当今大相径庭的年代。他于1809年2月12日出生时,现代科学正处于萌芽时期。 1808年,英国化学家、物理学家约翰•道尔顿(John Dalton)提出了现代化学的原子理论,但是没有人知 道原子究竟是什么样的。当时的物理学家还都不了解能量守恒定律和热力学定律,发现电磁感应并提出相 应理论(1831年)的英国物理学家、化学家迈克尔•法拉第(Michael Faraday)当时还不明白电磁原理,也 没有人了解光的电磁特性。地质学研究还局囿于上古洪水的模式中,心理学还未诞生,而生物学在几个关 键问题上仍然与宗教混淆在一起,阻碍了生物实验和理论研究。 直至1882年达尔文辞世之时,热力学拥有了两个颠扑不破的定律,俄国化学家德米特里•门德列夫 (Dmitri Mendeleyev)发现了化学元素周期表,英国物理学家詹姆斯•麦克斯韦(James Maxwell)建立了电 磁学理论的数学模型,并用来解释闪电现象,英国地质学家查尔斯•莱尔(Charles Lyell)提出了 “均变论”, 奠定了现代地质学的基础,德国心理学家威廉•冯特(WilhelmWundt)创办了世界上第一个实验心理学实验 室。其时,现代科学已经拥有了坚实的基础,人类探索各种奥秘的时机也已到来;而人类起源之谜的揭开 则要感谢达尔文敏锐的洞察力、孜孜以求的好奇心、严谨的科学态度以及坚定不移的探索精神。 达尔文的生平可用伟大与平凡两个词来概括。英国著名作家奥尔德斯• L •赫胥黎(Aldous L. Huxley) 的祖父托马斯•亨利•赫胥黎是当时颇有争议的达尔文进化论的坚定拥护者,他曾称赞达尔文“高尚的人 格比他的智慧更为可贵。” 即便达尔文没有写下关于进化论的只言片语,他也仍然是19世纪杰出的植物学家、昆虫学家和地质学 家。在肉食植物、珊瑚礁、鸽子、蜜蜂、蚯蚓、兰花、甲虫和藤壶的研究方面,达尔文都是无可置疑的权 威人士,他奉献给科学的是其卓越的大脑。 “小猎犬”号传奇探险 小学时,达尔文学习成绩中等,但酷爱阅读,从小就对观察和收集植物感兴趣,特别是甲虫和蝴蝶。 在达尔文开始有名的海上探险之前,一位朋友曾开玩笑称这是“所有南美洲甲虫的厄运,所有热带蝴蝶的 悲哀”。高中毕业后,达尔文到离家数百公里的爱丁堡大学学医,不久因晕血而中途放弃,父亲又将他送 到剑桥大学改学神学,希望他将来成为牧师。 然而达尔文的心思却不在宗教神学上,在剑桥求学的儿年里,他将大部分时间都花在了其他学科上。 例如,他经常去听植物学讲座,和地质学家亚当•塞奇威克(Adam Sedgwick)到野外调查,并与约翰♦ S •亨 斯洛(John S. Hens low)等一些生物学家建立起了深厚的友谊。达尔文对科学的浓厚兴趣在很大程度上受 到了德国自然科学家亚历山大♦ V •洪堡(Alexander V. Humboldt)和英国天文学家约翰•赫舍尔(John Herschel)的影响,几十年后达尔文曾写道,这些科学界的前辈激发了自己“想要为崇高的自然科学贡献绵 薄之力的激情”。 达尔文的导师、生物学家亨斯洛教授也许是第…个发现达尔文具有成为杰出科学家潜质的人,于是推 荐达尔文作为一名博物学者参加了 “小猎犬”号的海上探险活动。在“小猎犬”号周游世界途中,达尔文 花了5年时间,观察全球各地的生物乏样性特征、地质构成以及丰富的生物化石记录。达尔文善于通过表 面发现本质,他记录了动植物化石与现有生物的差异、相距很远的物种之间的相似性、南美大陆及附近加 拉帕戈斯群岛有机物之间微妙的差异和联系等。“小猎犬”号探险于1836年结束时,达尔文已经对地球生 命多样性和奇妙之处有了大量的了解,这给了他极大的思考探索空间。 病魔中研究“物种起源” 达尔文随“小猎犬”号出海探险,返回时造就了一位科学界名人。但达尔文不久因健康原因回到伦敦 东南部的乡村老家。 在这之后的一生中,达尔文几乎每天都受到一种神秘疾病的折磨,症状类似于食物中毒。当时的医学 无法根治,病痛让达尔文十分受罪,但这也许促使了达尔文科学研究的成功。由于身体原因,他被迫居于 乡间,没有工作,也几乎没有什么消遣活动。他可以用自己的方式观察自然,例如,他曾花了整整8年时 间研究不同种类的藤壶(一种附着海边岩石上的长有石灰质外壳的小生物)。在那些日子里,他也大量的阅 读书籍和编辑资料,对所阅读过的书籍做了详尽的索引笔记,每一期《自然》他几乎都看过,一些物理学 和数学方面的文章他也非常感兴趣,虽然他坦承有些也看不懂。他的阅读面极广,自然科学、哲学、历史 等都有涉猎,甚至有时他还看一些没什么价值的小说。 正因如此,达尔文博闻广记,知道了许多别人所不知道的事情,一些无法通过观察确认的事情,他也 会通过推理去猜测事情的本质。他知道哪些是前人已经观察过的,如果觉得有不足之处,他就亲自去实践, 为此他还种兰花、养鸽子、观察蚯蚓等。 达尔文对奠足了生物学基础的“物种起源”问题进行了系统的调查研究。传统的观点认为,物种是各 自独立创造出来的,并且是永恒不变的,就像当时的天文学家认为宇宙是永恒静止的一样。但也有一些思 想家,其中包括达尔文的祖父伊拉兹马斯(Erasmus)却并不这么认为。跟随“小猎犬”号探险时,达尔文就 开始怀疑所谓物种“永恒不变”的观点可能是不正确的(虽然他一直对其祖父的著述并不十分赞同,认为其 猜测成份多于事实),但当时达尔文大脑里还没有产生自然选择的概念。 英国经济学家托马斯•马尔萨斯(Thomas Malthus) 1798年发表的人口论对达尔文学说的形成起到很大 的帮助。马尔萨斯理论认为,人口如果不加以控制,将导致粮食短缺和生存条件恶化。根据这…理论,达 尔文对各种动植物进行了大量观察,揭示了大自然中的“生存竞争”法则。他在自传中写道,在大自然严 酷的环境下,“能够适应环境的物种保存了下来,而那些无法适应环境的物种便被淘汰,这种竞争的结果 就是新物种的诞生。” 小插曲中诞生进化理论 1842年,达尔文已经写了大约35页的进化论大纲(是用铅笔写的),1844年扩充为230页的手稿。在 给妻子的一封信中,他毫不讳言道,如果他的理论能被人们接受的话(即使能得到一位有识之士的认可), 将有可能成为“科学发展道路上相当重要的…步”。他还在信中写道,如果他在有生之年没来得及将书稿 出版,请求妻子务必将这份手稿想办法出版。期间,他曾将手稿给儿位同行看过,但是这…生物科学史最 具震撼力的观点却久久没有