科学家这样做 | 舒德干：达尔文——改变世界的伟大科学思想家

1809年，正值拉马克发表《动物学哲学》、为早期进化思想摇旗呐喊之际，查尔斯·达尔文呱呱坠地。1831年，从剑桥大学基督学院主修神学毕业，达尔文参加了为期五年的环球航行考察，从此他决心改弦易辙，放弃神学，献身科学。在尔后的人生中，他潜心实践，刻苦研究，笔耕不辍，以等身著作，先后成为当时十分有影响的地质学家和生物学家。更重要的是，《物种起源》和《人类的由来》两部划时代巨著使达尔文成为改变全人类自然观和世界观的伟大科学思想家和哲学家。《物种起源》提出所有生命在自然选择持续驱动下共同构建了一棵“生命谱系树”，首次科学地解释了地球生物多样性的根本缘由：物种变异加选择，不断繁衍。这便契合了一句我国的古语“道生一，一生二，二生三，三生万物”。《人类的由来》则断言人类只不过是生命大树上的一片小叶，人类的起源问世与上帝并无关联。威廉·李卜克内西认为，达尔文与马克思不约而同地发动了掀翻神创论千年传统的彻底革命，前者领衔于自然科学思想界革命，后者高擎人文社会科学领域里的造反大旗：他们分别构成推动社会进步的“杠杆应用的两端”。2009年，全球隆重纪念达尔文诞辰200周年，美国著名进化论学者科因在《为什么要相信达尔文》一书中指出，达尔文为人类社会贡献了最伟大的科学思想。近五百年来，科学发现和技术发明不计其数，然而颠覆性的科学思想革命只有两次：一次由16世纪的哥白尼发端，他首次用数学推动地球环绕太阳旋转，结束了数千年来“地球中心论”的神学传说；另一次革命则更伟大，影响更深远，那就是达尔文创立了生物进化论，它颠覆了人类社会数千年的传统理念，将科学思维从神创论的桎梏下彻底解放出来。

01

青葱岁月：陶醉自然，人生彷徨

1809年2月12日在科学史上是一个极不寻常的日子。这一天，查尔斯·达尔文在英国斯茹兹伯利降生，历史性地宣告一个新的伟大天才的诞生。

达尔文并非牛顿、爱因斯坦那样的数理奇才，他是另一类天才，是博物学天才，是悟性极高的科学思想天才。他从小便活泼好动，颇为顽皮。起初与小他一岁的妹妹凯瑟琳同校学习，成绩却远不如她。然而，他有一种不同于其他兄弟姐妹的秉性，就是对自然历史的强烈求知欲，在搜集贝壳、印鉴、邮票、矿物标本等方面兴趣尤浓。他从不满足于一般性的采集，而是沉醉于对自己观察到的各种现象并进行思索，以寻求现象背后的机理。一次，他走在沿旧城墙从家到小学的路上，由于陷于对一件事情的沉思，不慎跌下城墙，幸亏城墙只有两米多高，才未造成严重后果。

▲少年达尔文与妹妹

对于旧式学校一些古板的教学，少年达尔文毫无兴趣，因为学校除了教古代语言之外，也就只再教一些古代历史和地理知识而已。在别人眼中，他是一个十分平庸的孩子。甚至有一次，父亲批评小达尔文，说了一句令他十分难堪的话：“你对正经事从不专心，只知道打猎、玩狗、逮老鼠，这样下去，你将来不仅要丢自己的脸，也要丢全家的脸。”常言说“兴趣是最好的老师”，这是对达尔文秉性最好的描述。达尔文在自己的回忆录中曾说，在学校生活阶段，对他后来影响最大的是他广泛而浓烈的探索兴趣。凡自己感兴趣的东西，便如痴如醉；对一些复杂的问题和事物，他总有穷根究底的强烈愿望。他对小时候从私人教师那里学到的欧氏几何的严密逻辑推理和他的舅父给他讲解的晴雨表上游标的原理，始终记忆犹新。达尔文小时候读到一本《世界奇观》的书，便萌发了周游世界的愿望。大学毕业后，达尔文作为博物学家，参加了为期五年的贝格尔号环球航行，终于实现了儿时的梦想。

1825年10月，达尔文只有16岁，中学课程尚未结业，父亲便将他送进苏格兰的爱丁堡大学学医，以承祖业。由于课程枯燥无味，加上无法忍受当时无麻醉外科手术的恐惧，他决心中断学医。无奈，父亲便依从了他想成为一名乡村牧师的意愿。于是，1828年新春伊始，达尔文便迈进了剑桥大学基督学院的大门。尽管课程设置没能引起他的兴趣，但达尔文最终还是获得了并不丢脸的成绩。这期间，他仍然不改初衷，继续爱好狩猎、郊游；他钟爱搜集甲虫标本，甚至达到痴迷的程度。有一天，他剥开一片老树皮，发现两只稀有甲虫，欣喜至极，便用两只手各抓住一只。接着，又发现第三只新种类，他便不顾一切地将右手里的一只放进嘴里。不料，调皮的甲虫分泌出令人难以忍受的辛辣汁液，使达尔文舌头发烫，只得将它吐掉了，结果第三只也逃掉了。

02

环球航行：命运转折，步入正轨

在剑桥求学期间，对他日后影响最大的是他与指导教师亨斯洛教授的友谊。亨斯洛主讲植物学，同时还精通昆虫学、化学、矿物学和地质学。本来达尔文对地质学并无兴趣，可在亨斯洛的建议下，他在剑桥的最后一年却出人意料地选修了地质学，并随当时剑桥的地质学大师赛德威克（他还是“寒武纪”这个术语的命名者）到威尔士进行了一次卓有成效的野外地质实习。实习刚结束，亨斯洛便推荐达尔文以船长的高级陪侍和兼职博物学者的身份自费参加贝格尔号环球航行，由此改变了达尔文一生的事业和命运。历史就这样给他开了个善意的玩笑。达尔文原本研修神学，献身上帝，要做个虔诚的牧师，以抚慰芸芸众生苦涩的灵魂。不曾想，一次历时五年的环球航行，却让他窥见了大自然不断演化的真谛，从而铸就了一个无神论的先锋斗士，并由此从根本上改变了整个人类千百年来拥有的“上帝创造一切、主宰一切”的思想观念。在这漫长的五年中，他不仅仔细观察和研究了南美洲的地质和火山现象，解决了珊瑚岛的成因问题，成为当时一位著名的地质学家，更重要的是他还搜集到大量生物变异发展和古生物演变的事实。无数活生生的物种可变的事实，二十多年后终于成为他建造进化学说的基石。好奇心、科学探秘的浓厚兴趣和成就快感常常成为科学家从事研究的巨大动力。用达尔文自己的话说，那时不遗余力地工作，渴望在浩瀚的自然科学领域有所发现、有所贡献。正是在此次环球航行途中，达尔文已萌发野心，渴望将来能成为一名伟大的科学家。

环球航行中的一个特殊站点，对达尔文而言至关重要，那就是加拉帕戈斯群岛，他在那里待了35天，考察了4个岛。他目睹了各个岛上的巨龟由于彼此地理隔离和生态环境的不同而演变成形态各异的类群。令达尔文念念不忘的还有丑陋的海鬣蜥与陆鬣蜥的奇特生活故事，以及对它们物种分异的猜测。更令他印象深刻的是，不同岛上的嘲鸫由于长期彼此隔离，已经分别演变成三个明显不同的物种。情况类似的还有来自南美大陆的芬雀，即大名鼎鼎的达尔文雀，它原本只吃地上的种子，后来由于食物竞争，被迫分别适应采食大小不同的种子、果实、仙人掌和肉虫，其喙部发生明显的分异而形成不同物种。受这些事实的启发，两年后达尔文在《物种起源》笔记中“偷偷地”草绘了第一张生命谱系演化树概念图。由此，他已经清楚地感悟到地球物种多样性的来龙去脉。此时，基督学院神学课程教给他的“万能上帝创造物种”和“物种一经创造便不再改变”教条已经开始动摇。所以，在后来的回忆录中，达尔文写道，加拉帕戈斯群岛关于物种可变的所见所闻是他进化论思想的源头。今天，该群岛已经建立起达尔文基金会和达尔文研究站，供有兴趣的学者和青年人参观和研学。笔者十分幸运地获得一个免费机会，于2015年春节期间环绕群岛考察了8天，感触良多，收获颇丰。

▲加拉帕戈斯群岛得名于巨龟

▲笔者访问加拉帕戈斯群岛的达尔文基金会

03

从“而立”到“不惑”：成家立业，学术始成

1836到1839年，从成家和立业这两件人生基业上看，这几年正是达尔文同时奠定人生幸福和事业辉煌基础的关键时期。1837年3月，英国鸟类学家古尔德指出，达尔文从加拉帕戈斯群岛采回的众多嘲鸫标本中，不同岛的标本差异很大，应该属于不同的物种。这对达尔文启发很大，使他对物种固定不变论进一步产生了根本性怀疑，并着手系统搜集物种演变的证据。至1837年7月，他便完成了第一本物种演变笔记；七个月后，他又完成了第二本，并形成了“生命演化树”思想，这也构成了进化论的核心理念。至此，他已基本上完成了由自然神学观到进化论自然观的转变。接着，在1838年10月，当达尔文读到马尔萨斯《人口论》时，激发他形成了“在激烈的生存斗争中有利变异必然有得以保留的趋势，并最终形成新物种”的想法。于是，以生存斗争为核心的自然选择学说思想就此萌生。又经过四年的缜密思考，他于1842年6月用铅笔将这一学说写成35页的概要，两年后再将它扩充成230页的完整理论。

环球航行期间，达尔文健康严重受损，之后疾病折磨了他40多年，然而学术事业却如此顺利，这与他的美满婚姻密不可分。对待婚姻，青年达尔文既十分感性又极其理性。他从小就对长他9个月的表姐艾玛颇有好感，但对于是否结婚却十分谨慎。达尔文对“结婚”和“不结婚”的优缺点，做了极为严谨的、长长的比较列表论证，结论是：“结婚，结婚，结婚！证毕！”1838年11月，达尔文向表姐求婚成功，次年1月29日大婚。他们一共生育了10个子女。很可能是由于近亲婚配，一些子女夭折了，但也有几个男孩子很有成就，3人成为英国皇家学会会员。十分重要的是，艾玛不愧是一个极好的人生伴侣，将一个大家庭照顾得有条有理，和睦有加，让达尔文终生得以心无旁骛，潜心科研。人们称艾玛是最伟大的“护士”，达尔文的盖世之功勋章应该有妻子一半！

1839到1842年,夫妇两人留居伦敦，达尔文任伦敦地质学会秘书。其间，达尔文尽管健康状况不佳，但值得称颂的是，他仍然完成了关于珊瑚堡礁和环礁形成机理的创新性研究，其新理论超越同时代地质学家，至今仍广为学术界所接受。在伦敦这个科学思想活跃的大都市，达尔文结识了许多著名科学家和知名人士，对他科学思想的发展颇有助益，尤其是与当时最伟大的地质学家莱伊尔的频繁交往，使他受益匪浅。

1842年，达尔文希望能逃离伦敦的喧嚣，一边静养病体，一边潜心享受自己的科学探秘。于是，在他父亲和岳父的慷慨资助下，达尔文在伦敦东南肯德郡一个叫党村的偏僻小村庄购买了一座很大的旧庄园党豪思。在这里，他与家人一住便是四十年，直至逝世。1998年笔者曾有幸拜访这座进化论圣殿，亲自感受伟人的心路历程。在党豪思，达尔文坚持科学实验，对家用植物和动物的人工选择进行深入观察，并在“思想之路”（后院供饭后散步的砂石路）开启激烈思考，最终令他著作等身。这期间，达尔文的健康状况没有太多改善，他一直受到剧烈颤抖和呕吐的折磨（这可能是他环球航行时不慎感染疾病所致）。尽管如此，他仍然坚持出版了三本地质学专著，即《珊瑚礁的构造与分布》（1842年）、《火山群岛的地质学研究》（1844年）、《南美洲地质学研究》（1846年）。

▲笔者拜访达尔文故居党豪思，这里现已成为英国遗产博物馆

从1846年10月起，达尔文的学术兴趣开始从地质学转向了生物学。他连续花了八年时间研究了一类结构极为复杂、形态十分特化的蔓足类甲壳动物，最后以两册巨著告终。在这项工作中，达尔文不仅描述研究了一些新类别，而且在其复杂构造中辨识出生物的同源关系。无疑，这对于他后来在《物种起源》中讨论自然分类原则颇有助益。

04

“天命年”知天命：《物种起源》改变世界

从1854年9月起，达尔文开始整理有关物种变化的笔记，继续1844年那230页理论大纲的演绎工作。1856年初，在莱伊尔的劝告下，达尔文着手详细论证他的进化理论的著述。原计划的篇幅比1859年的《物种起源》要长三四倍。然而，一件不寻常的巧合事件使他不得不放弃原有计划。那是在1858年6月18日，达尔文收到了侨居马来群岛的华莱士先生寄给他的一篇题为“论变种与原型不断歧化的趋势”的论文。令人称奇的是，这篇论文与达尔文学说思想几乎完全一致。在莱伊尔和胡克等友人的安排下，达尔文与华莱士两人联名的论文于1858年7月1日在伦敦的林奈学会公开宣读发表，但这两位作者都不在场。这是一个历史性的联合宣言，共同向神创论发起了新一轮的公开宣战。随即达尔文着手《物种起源》全书的写作。恰好在达尔文的天命之年，即1859年，第一版印1250册，发行当日便销售一空。次年初的第二版印3000册，也很快销完；1861年的第三版增加了“引言”部分，印2000册；1866年的第四版印1500册；1869年的第五版印2000册；1872年的第六版（最后一版）新增加了一章“对自然选择学说的各种异议”，勇敢而得体地回应了社会上对进化论的各种批评和质疑，因而它也是最成熟的、在世界上译本最多、流传最广的版本。

▲笔者主持翻译的《物种起源》第六版汉译本

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“耳顺年代”耳聪目明：《人类的由来》惊世骇俗

1860到1882年，在获得巨大成功之后，达尔文仍然笔耕不辍。在1860年到1868年间完成《动物及植物在家养条件下的变异》巨著。在这期间，他还完成了其他一些较小但不无重要的著述，如1862年的《兰花受精》和论攀缘植物的长篇论文，以及其他六篇关于植物两形性和三形性的论文。特别值得强调的是，此后三年，达尔文已经“耳顺”了，1871年2月，他出版了另一划时代论著《人类的由来》。站在巨人肩膀上，达尔文详细比较了人类与其他动物的解剖学构造和胚胎发育学的同源特征，明确断言人类来源于低等动物，宣告与“上帝创世”假说彻底分道扬镳。

1875年，《论食虫植物》出版。1876年秋，《植物的自花受精与异花受精》面世。1877年，出版了《同种花的不同形式》。1879年，翻译了克劳斯关于他祖父生平的小传。1880年，在他儿子弗朗克的协助下，达尔文出版了《植物的运动能力》。1881年，他最后一本小册子《可耕土壤的形成与蚯蚓的运动》脱稿付梓。1882年4月19日，科学史已牢牢记住了这个日子，这位曾以自己艰苦的科学实践改变了人们千百年来旧世界观的伟大思想家与世长辞了，享年73岁。他走了，身后留下巨大的思想和知识财富。

达尔文在辞世前一年，给自己五年前的自传写了一个补记，其最后一段文字意味深长：“作为一个科学工作者，我的成功取决于我复杂的心理素质。其中最重要的是：热爱科学、善于思索、勤于观察和搜集资料、具有相当的发现能力和广博的常识。这些看起来的确令人奇怪，凭借这些极平常的能力，我居然在一些重要地方影响了科学家们的信仰。”

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循达尔文足迹前行，任重道远

达尔文进化论是解放人类思想和指引科学进步的灯塔，它不仅构成生物学的核心和灵魂，而且还助推“稳态宇宙观”接受了宇宙大爆炸理论并发展为“演化宇宙观”。达尔文著作等身，其中影响最为深远的是《物种起源》和《人类的由来》。他的学术思想博大精深，其核心贡献有三：自然选择学说、生命树思想、人类源自低等动物猜想。然而，对什么是遗传学的本质内涵，各级各类生命谱系树到底是什么样子的，生物演化的过渡类型为何缺失，寒武纪生命爆发是否真实存在，以及什么是人类由来的直接证据，达尔文都倍感困惑，他将进化实证的艰巨任务留给了后人。

幸运的是，孟德尔的豌豆实验和摩尔根的果蝇研究破译了遗传学的奥秘，极大地丰富了进化论。近代分子遗传学的快速发展，开始勾画各类生命树的面貌。一方面，一百多年来，古生物学进展迅速，各级各类演化过渡类型层出不穷。亚洲近百万年来的古人类化石，尤其是非洲近五百万年来近乎完整的人类演化序列，完美地验证了达尔文关于近代人类起源进化的猜想。另一方面，《人类的由来》一书结尾处留下另一个关于远古人类起源的大胆猜想：人体构造永远打上了源自低等生命的印记。说得直白一些，达尔文期盼古生物学家能够找到可靠的化石证据，确证到底是哪些低等生命创造了我们的身体构造。人体构造有八大系统共五十多个器官，能够完成有效新陈代谢的器官中，消化系统的口、呼吸系统的鳃裂、循环系统的心脏、运动支撑系统的脊椎、神经感官系统的头脑和眼，都是基础的基础。可喜的是，西北大学早期生命研究团队发现的5.2亿年前的“天下第一鱼”昆明鱼目创造了人类远祖的“第一头/脑/眼”“第一脊椎”和“第一心脏”；他们发现年代稍早的古虫动物门首创了“第一鳃裂”。这两项发现皆作为标志性成果被录入多国大学教材，分别被评列入1999年和2001年的“中国十大科技进展”。他们近年新发现5.35亿年前的有口无肛的微体动物皱囊虫，其形态学特征十分接近“第一口”，在国际学术界引起了广泛关注。此外，他们还基于此提出了三幕式寒武纪大爆发新假说，发现众多高阶元过渡类群。假如达尔文在天有灵，目睹这些最早创造祖先基础器官的可靠化石证据，深层次解答“我从哪里来”，使他自己的科学猜想得以实证，定当含笑九泉。

▲5.2亿年前人类远祖昆明鱼目和古虫动物门

（作者：舒德干，中国科学院院士，西北大学）

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文章节选自《科学 教师教学用书 （六年级下册）》一书，教育科学出版社出版。