前 言

在傳統(tǒng)領(lǐng)域的交叉地帶，一些最令人著迷的問(wèn)題仍然只有模糊的科學(xué)答案。這些學(xué)科本來(lái)不存在，它們只是人類后來(lái)劃分出的概念。從知識(shí)管理的角度而言，將科學(xué)問(wèn)題分門(mén)別類地劃入不同的學(xué)科領(lǐng)域是有益的，但這種行為有時(shí)也會(huì)適得其反。宇宙中的不受控過(guò)程無(wú)法與這些整齊的分類一一對(duì)應(yīng)。宇宙就是宇宙，只有文明才可以對(duì)它提出質(zhì)疑。

本書(shū)試圖去理解橫跨生物界及非生物界的不同科學(xué)領(lǐng)域，探索物理學(xué)和演化生物學(xué)之間不可分割的聯(lián)系。這些聯(lián)系反映出：生命只是宇宙中存在的許多有趣而獨(dú)特的物質(zhì)類型中的一種可以進(jìn)行復(fù)制和演化的形式。

讀者首先應(yīng)明白，這本書(shū)并不是徒勞地想要證明演化是一種完全可預(yù)測(cè)的物理學(xué)產(chǎn)物。歷史巧合和機(jī)遇確實(shí)從中發(fā)揮了作用，這一點(diǎn)是無(wú)可爭(zhēng)辯的。我們從地球上發(fā)生的大型演化實(shí)驗(yàn)中觀察到的大量細(xì)節(jié)與繁多形式正是由此而誕生的。如果去印度尼西亞的龍目島和巴厘島旅行，你會(huì)發(fā)現(xiàn)盡管這兩座島嶼在規(guī)模和位置上非常相似，而且僅僅相距35千米，但島嶼上的動(dòng)物群卻截然不同。兩座島嶼上的生命以華萊士線（Wallace Line）為界各自演化而來(lái)，這條無(wú)形的華萊士線穿過(guò)龍目島海峽的深水，將巴厘島置于東南亞獨(dú)特演化旅程的歷史軌跡中。巴厘島的森林中回蕩著亞洲啄木鳥(niǎo)和巨嘴鳥(niǎo)的聲音，然而坐落于澳大拉西亞演化樹(shù)范圍內(nèi)的龍目島卻充斥著鳳頭鸚鵡和食蜜鳥(niǎo)的尖銳叫聲。但是，這場(chǎng)混亂的演化實(shí)驗(yàn)背后仍然存在著不可動(dòng)搖的物理學(xué)原理。我在這本書(shū)中所討論的正是這些原理，從亞原子尺度到種群規(guī)模，它們?cè)絹?lái)越能解釋生物學(xué)的方方面面，而人們此前一直認(rèn)為這些生物學(xué)現(xiàn)象只是不可預(yù)測(cè)的偶然歷史結(jié)果。

生命的哪些特征是由物理學(xué)定律決定的，又有哪些特征只是由擲色子般的偶然事件決定的呢？在提及生命及其演化時(shí)，這仍然是最有力且最有趣的謎題之一。我并不打算對(duì)這個(gè)問(wèn)題做出明確的答復(fù)，我相信現(xiàn)在也沒(méi)人能回答這樣的問(wèn)題。不過(guò)，我確實(shí)想要向讀者深入闡釋對(duì)在生命結(jié)構(gòu)的各個(gè)層次都起到引導(dǎo)作用的物理學(xué)原則，以及這些不斷擴(kuò)充的知識(shí)體系是如何證明生命根植于塑造宇宙萬(wàn)物的基本定律的，這可能要比粗略地瞥一眼地球上的動(dòng)物群落有用得多。

從這種生命觀中得出的結(jié)論，有些人可能會(huì)覺(jué)得發(fā)人深省，有些人可能會(huì)覺(jué)得毛骨悚然，還有一些人或許會(huì)感到振奮與欣慰。對(duì)于那些和我一樣對(duì)地球生命著迷的人來(lái)說(shuō)，我們?cè)絹?lái)越能確定，地球生物看似極為豐富多樣，但背后都遵循著適用于所有物質(zhì)的簡(jiǎn)單原則。喜歡猜測(cè)其他星球上的生命（如果確實(shí)存在的話）的人可能會(huì)得出這樣一個(gè)結(jié)論：外星生命的所有結(jié)構(gòu)層次，看起來(lái)可能都與我們所熟知的地球生命出奇地相似。

人類的古老傳統(tǒng)認(rèn)為生命與無(wú)生命物質(zhì)是涇渭分明的，因此我們總是擔(dān)心，把人類及其他生命交付給決定宇宙中大多數(shù)物質(zhì)命運(yùn)的平淡乏味的物理學(xué)是一件危險(xiǎn)的事情。然而，如果我們將這種傳統(tǒng)觀念拋之腦后，我們可能會(huì)發(fā)現(xiàn)這種擔(dān)心是毫無(wú)事實(shí)根據(jù)的。相反，進(jìn)化論和物理學(xué)的統(tǒng)一豐富了我們的生命觀，我們從掌控與限制生命形式的簡(jiǎn)單規(guī)則中學(xué)會(huì)了欣賞非凡之美。