最戲劇的探險(xiǎn),最重要的發(fā)現(xiàn)
不久以前,世界上大部分地區(qū)還是一片未經(jīng)探索的荒野,至少對(duì)西方世界而言,歐洲以外的動(dòng)物、植物和人都是未知的。亞馬孫的河流和叢林、巴塔哥尼亞(Patagonia)和美洲西部的荒原、印度尼西亞的熱帶雨林、非洲的大草原和中部地帶、中亞廣闊的內(nèi)陸以及極地地區(qū)和散布在海洋上的許多島嶼都是完全神秘的存在。
當(dāng)時(shí),人們除了對(duì)地球上存活的生命知之甚少,對(duì)地球過去的了解,更是根本談不上。人們幾千年前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了化石,但只是把它們當(dāng)作神話中的龍或其他想象中的生物,而不是依據(jù)自然科學(xué)對(duì)它們展開研究。
那時(shí)的人們對(duì)地球上生命進(jìn)化歷程的認(rèn)知是模糊不清,甚至是離譜的。而我們對(duì)自身歷史的描述也只是一系列荒誕的神話或美好的童話。
對(duì)世界未知領(lǐng)域和生命歷史及人類起源的探索,是人類歷史上最偉大的成就之一。本書講述了兩個(gè)世紀(jì)以來自然科學(xué)史中的一些最戲劇的探險(xiǎn)和最重要的發(fā)現(xiàn),從博物學(xué)開拓者史詩(shī)般的旅程,到今天仍是頭條新聞的探險(xiǎn),以及探險(xiǎn)家是如何得到靈感并將其拓展成為現(xiàn)代科學(xué)最偉大的思想之一:進(jìn)化論。
在這本書中,我們將遇到許多過去曾經(jīng)存在的和現(xiàn)在仍然存在的神奇生物,但故事中最非凡的生物還是這些先驅(qū)者、探險(xiǎn)家。無一例外,他們都是杰出的人,他們擁有神奇的經(jīng)歷并取得了卓越的成就。他們都過著馬克·吐溫所稱頌的那種生活去人所未至之地、見人所未見之物、想人所未有之念。
這些故事中的人們追隨著自己的夢(mèng)想,去遙遠(yuǎn)的地方探險(xiǎn),在充滿野性和異域風(fēng)情的地方觀察探究,搜集美麗、稀有且奇特的動(dòng)物標(biāo)本,尋找早已滅絕的動(dòng)物或人類祖先的遺骸。幾乎沒人從一開始就抱有獲取偉大成就或卓越名聲的想法,有些人甚至沒有接受過常規(guī)的教育或培訓(xùn)。然而,他們?yōu)樘剿髯匀坏臒崆樗?qū)使,他們?cè)敢,有時(shí)甚至是渴望冒著巨大的風(fēng)險(xiǎn)去追尋自己的夢(mèng)想。許多人面臨著海上長(zhǎng)途航行的危險(xiǎn),有些人遭遇沙漠、叢林或北極的極端天氣,大多數(shù)人都離開了充滿懷疑和焦慮的親人,更有一些人忍受了難以想象的多年孤獨(dú)。
他們的成功不僅僅源于從艱險(xiǎn)的探索中幸存下來,還因?yàn)閺氖澜绺鞯厮鸭搅烁鞣N標(biāo)本。少數(shù)先驅(qū)者受到了他們?cè)倦y以想象的生物多樣性的啟發(fā),從搜集者變成了科學(xué)家。他們提出并思考有關(guān)自然的最基本的問題,他們對(duì)這些問題的回答則引發(fā)了一場(chǎng)革命,深刻而永久地改變了人們對(duì)世界的看法和對(duì)人類在其中的地位的認(rèn)知。
在歐洲的大學(xué)、教堂和宴會(huì)廳里,那些擁有發(fā)言權(quán)的人,大多數(shù)都認(rèn)為生物的起源是自然科學(xué)領(lǐng)域之外的事情,但這些博物學(xué)家不僅在追問哪些生物存在過,而且想知道這些生物是如何和為什么產(chǎn)生的;他們的老師都在追求自然神學(xué),將自然界中的一切解釋為造物主設(shè)計(jì)的一部分,認(rèn)為自然界平靜、和諧、穩(wěn)定、從不改變。這些博物學(xué)家中的新骨干發(fā)現(xiàn),自然界實(shí)際上是一個(gè)動(dòng)態(tài)發(fā)展的、無休無止的戰(zhàn)場(chǎng),生物在其中相互競(jìng)爭(zhēng)以求生存,要么去適應(yīng)并改變,否則就會(huì)被淘汰;他們的前輩解釋世界上現(xiàn)存物種的分布,就像解釋棋盤上棋子的當(dāng)前位置和事先策劃的位置一樣,而這些博物學(xué)家發(fā)現(xiàn)地球及其包含的生命有著悠久的歷史,造就了遍布全球的多樣的植物和動(dòng)物;與他們同時(shí)代的大多數(shù)人都認(rèn)為自然界中的一切都是為了人類的利益和統(tǒng)治而被特意創(chuàng)造出來的,而他們拒絕了這種自以為是,將人類放回到動(dòng)物王國(guó),追溯人類自身的起源。
這場(chǎng)革命的火炬在一代又一代科學(xué)家的手中傳遞著,他們一直努力地沿著這些先驅(qū)者的足跡前行。
精神與行動(dòng)的結(jié)合
我寫這本書,意在將對(duì)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的追求及其樂趣帶入生活,同時(shí)捕捉自然界進(jìn)化歷程中每一個(gè)進(jìn)步的意義。我認(rèn)為,若我們重走科學(xué)家最終取得成就的崎嶇道路,就能更好地理解科學(xué)、享受科學(xué),并且久久沉浸其中。這不算是一個(gè)原創(chuàng)的想法。正如那些跟隨前人腳步的博物學(xué)家一樣,我正追隨著像《微生物獵人傳》(Microbe Hunters)的作者保羅·德·克魯伊夫(Paul de Kruif)和《神祇、陵墓與學(xué)者》(Gods, Graves, and Scholars)的作者 C. W. 策拉姆(C. W. Ceram)等人的腳步,他們的作品分別讓讀者領(lǐng)略了微生物學(xué)和考古學(xué)輝煌時(shí)代的魅力。我之所以選這些故事來講,既是因?yàn)樗鼈兙哂袘騽⌒缘膬?nèi)容,也是因?yàn)樗鼈儗?duì)于科學(xué)研究至關(guān)重要。我從豐富的自然歷史知識(shí)中將最精彩的那部分擇優(yōu)挑選了出來。
策拉姆將冒險(xiǎn)描述為精神與行動(dòng)的結(jié)合。這些故事則旨在以短小精悍的形式捕捉精神與行動(dòng)這兩個(gè)元素,是為了閱讀的樂趣精心創(chuàng)作而成,而不適合作為學(xué)術(shù)傳記或科學(xué)史。我還沒有將那些故事研究到足以撰寫完整傳記的深度,只是提供了一些背景資料,但這足以讓讀者了解是誰或是什么激發(fā)了這些博物學(xué)家和科學(xué)家的冒險(xiǎn)精神。
在可能的情況下,我盡量參考現(xiàn)場(chǎng)筆記、日志、考察報(bào)告和其他第一手資料,因?yàn)樗鼈兺嗽陉P(guān)鍵時(shí)刻的真實(shí)想法和第一反應(yīng)。我還查閱了原始的科學(xué)論文,因?yàn)樗鼈冇涗浿?jīng)最真實(shí)的研究發(fā)現(xiàn)、結(jié)論和觀點(diǎn)。這里描述的許多人或研究發(fā)現(xiàn),也曾是一本、幾本或許多本優(yōu)秀著作的主題,這些優(yōu)秀著作中一些是以第一人稱寫就,另一些則是由傳記作家撰寫。在書后面的資料來源與拓展閱讀部分,你可以找到很多我所依據(jù)的資料,希望你們有興趣繼續(xù)探索,我也曾對(duì)這些故事進(jìn)行了一番研究。
這本書不是對(duì)最偉大的進(jìn)化論科學(xué)家及其發(fā)現(xiàn)的匯編(雖然書里的許多人名副其實(shí)),講述的也不是該領(lǐng)域的歷史。但這些人確實(shí)很好地代表了這個(gè)領(lǐng)域的精神,包括我在內(nèi)的許多科學(xué)家都從其中一位或是多位先驅(qū)者的身上獲得了靈感與啟發(fā)。因此,如果你察覺到書中存在客觀性的缺失或信徒般的偏愛,我對(duì)此并不否認(rèn)。這些故事的主人公有許多值得欽佩的地方。我沒有去注意他們是不是一位好公民、是否善于理財(cái),或者是不是一位好的配偶。這些人都過著非常有意義和令人羨慕的生活,因?yàn)樗麄儚淖约核鶑氖碌氖聵I(yè)中獲得了很多的樂趣。我可不想寫一本關(guān)于可憐的混蛋的書,盡管這也可能會(huì)很有趣,而且書名會(huì)很博人眼球。
物種起源的探索
所有這些故事中科學(xué)探索的推動(dòng)力,都來自對(duì)物種起源的探索,這是早期的科學(xué)家和哲學(xué)家口中的謎中之謎、題中之題或生物學(xué)的終極問題。我將從一次有史以來最大膽、最重要的科學(xué)航行開始講述,并以此為本書的主體部分搭建起舞臺(tái)。我指的不是達(dá)爾文的小獵犬號(hào)之旅,而是比之早 30 多年的亞歷山大·馮·洪堡(Alexander von Humboldt)對(duì)南美洲和中美洲的探險(xiǎn)之旅(詳見引言)。甚至有人認(rèn)為,所有的科學(xué)家都是洪堡的后繼者,因?yàn)楹楸ぴ谒奶剿髀贸讨袑?duì)幾乎所有的科學(xué)分支發(fā)展都做出了貢獻(xiàn)。然而,我們將看到,這位偉大的探險(xiǎn)家對(duì)于壯觀的植物群、動(dòng)物群和化石的看法與追隨他的人截然不同。盡管才華橫溢,洪堡以及與他志同道合的朋友仍然屬于那個(gè)信奉宗教自然觀的時(shí)代。洪堡提供了一種屬于他們那個(gè)時(shí)代的世界觀,盡管他并沒有找到謎中之謎的答案,甚至沒有認(rèn)識(shí)到物種起源問題能夠得到解決,但他的探險(xiǎn)旅程仍然為后來的博物學(xué)家指明了道路,并直接激發(fā)了他們的靈感。
本書包括三個(gè)部分,分別聚焦于尋找物種起源的某個(gè)主要方面總體物種的起源(第一部分)、特定動(dòng)物種類的起源(第二部分)和人類的起源(第三部分)。每一部分的前面都有一個(gè)簡(jiǎn)短的導(dǎo)言,為其中的故事提供一些背景資料。我對(duì)章節(jié)的安排以突出科學(xué)家、科學(xué)發(fā)現(xiàn)和構(gòu)想之間的關(guān)系為著眼點(diǎn)。在第一部分,我們講述了達(dá)爾文和阿爾弗雷德·華萊士(Alfred Wallace)探索起源問題的史詩(shī)般的航行,以及亨利·沃爾特·貝茨(Henry Walter Bates)發(fā)現(xiàn)自然選擇過程有力證據(jù)的探險(xiǎn)。在第二部分,我們回顧了古生物學(xué)中幾次最偉大的探險(xiǎn)和最驚人的發(fā)現(xiàn),這些發(fā)現(xiàn)揭示了動(dòng)物王國(guó)及其各個(gè)主要種群的起源。在第三部分,我們追蹤了考古和化石記錄中的一些發(fā)現(xiàn),并從 DNA 記錄中探索人類的起源。這本書的英文版在自然史和進(jìn)化科學(xué)的幾個(gè)里程碑事件紀(jì)念日首次亮相,其實(shí)并非巧合。2009 年,我們紀(jì)念達(dá)爾文的 200 歲誕辰和他的《物種起源》出版 150 周年。頌揚(yáng)我們最偉大的博物學(xué)家和那場(chǎng)科學(xué)革命的領(lǐng)袖的思想和成就是理所應(yīng)當(dāng)?shù),這本書算是我獻(xiàn)禮的一部分。我們還紀(jì)念了查爾斯·沃爾科特(Charles Walcott)發(fā)現(xiàn)伯吉斯頁巖(Burgess Shale)中的非凡動(dòng)物 100 周年,這些動(dòng)物記錄了寒武紀(jì)的生命大爆發(fā)(詳見第 5 章);紀(jì)念了瑪麗和路易斯·利基夫婦(Mary and Louis Leakey)首次發(fā)現(xiàn)古人類 50 周年,這將人類起源的研究重新帶回了非洲(詳見第 10 章)。但我的目的遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止于講述這些著名的故事。例如,還有一個(gè)不太為人所知的紀(jì)念日理應(yīng)被人們銘記,它的不為人知是一個(gè)令人擔(dān)憂的問題,我希望以自己的方式來糾正。1858 年 7 月 1 日,達(dá)爾文和華萊士偉大探險(xiǎn)的成果自然選擇理論,首次在倫敦林奈學(xué)會(huì)的一小群觀眾面前公開發(fā)布,隨后發(fā)表在該學(xué)會(huì)主辦的期刊上。由于一些不明原因,學(xué)術(shù)界對(duì)此也未達(dá)成共識(shí),這一事件以及華萊士對(duì)它的貢獻(xiàn)往往被忽視了。事實(shí)上,最廣泛使用的大學(xué)生物學(xué)教科書通常會(huì)用很多的篇幅講述達(dá)爾文的旅行和工作,而關(guān)于華萊士,就只剩下幾句模糊的話,如一位在東印度群島工作的年輕的英國(guó)博物學(xué)家,他提出了一種類似達(dá)爾文自然選擇的理論。我認(rèn)為,華萊士有從教科書中完全消失的危險(xiǎn)。若真如此,那將是一種遺憾,我希望讀者在閱讀了第 2 章后會(huì)認(rèn)同這一點(diǎn)。
這種遺憾不僅僅在于歷史認(rèn)可的缺失,還在于我們由此錯(cuò)過了一個(gè)關(guān)于精神與行動(dòng)的偉大故事。華萊士歷經(jīng)兩次長(zhǎng)途探險(xiǎn),其間還遭遇了一次海難,他在亞馬孫和印度尼西亞的叢林里度過了 10 多年的漫長(zhǎng)歲月,他在地球另一邊的辛勤勞作使他產(chǎn)生了與達(dá)爾文相似的偉大構(gòu)想。這是一個(gè)鼓舞人心的故事,它與澎湃的激情、無私的奉獻(xiàn)、體能與忍耐的極限、不屈不撓的毅力以及發(fā)現(xiàn)的巨大樂趣有關(guān)。從他的奮斗和勝利中我們可以學(xué)到很多東西,也越發(fā)欽佩他的品格。
本書中的所有博物學(xué)家和科學(xué)家都是如此。事實(shí)上,在這些故事中,幾乎每個(gè)人都有一個(gè)共同的最重要的經(jīng)歷,那就是他們的發(fā)現(xiàn)和想法最初都曾遭到拒絕或懷疑。有人可能會(huì)認(rèn)為,發(fā)現(xiàn)第一個(gè)猿人或一種新的恐龍,抑或破譯 DNA 中的某些關(guān)鍵歷史片段,將會(huì)帶來立竿見影的榮耀,而事實(shí)是,他們中的許多人奮斗了幾十年才得到廣泛的接受和認(rèn)可,這才是科學(xué)突破和革命的現(xiàn)實(shí)際遇。
將這些博物學(xué)家凝聚在一起的探索的沖動(dòng),也將把全部人類凝聚在一起。關(guān)于人類起源的新發(fā)現(xiàn)表明,我們大多數(shù)人都是探險(xiǎn)者的后代,這些探險(xiǎn)者中一部分大約在 6 萬年前從非洲移民出來并最終定居在地球的 6 大洲(詳見第 12 章)。即使現(xiàn)在可能只是坐在安全的扶手椅或劇院座椅上,我們也都十分需要了解周圍的世界。
1976 年 7 月,在維京一號(hào)飛船歷史性地登陸火星的前夕,美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)召開了一個(gè)專家會(huì)議,其中的專家包括作家羅伊·布拉德伯里(Roy Bradbury)和詹姆斯·米切納(James Michener),物理學(xué)家菲利普·莫里森(Philip Morrison)和海底探險(xiǎn)家雅克·庫(kù)斯托(Jacques Cousteau),共同討論探險(xiǎn)的動(dòng)力來源。他們中的大多數(shù)人認(rèn)為,這就是人類的本能。
庫(kù)斯托提出:是什么驅(qū)使人們獻(xiàn)出自己的生命、健康、名譽(yù)、財(cái)富,只為對(duì)我們的機(jī)體、情感或是智力領(lǐng)域多一點(diǎn)點(diǎn)了解?我越是花時(shí)間觀察大自然,就越發(fā)相信人類探索的動(dòng)機(jī)只不過是一種世間萬物共有的、根深蒂固的、普遍的本能沖動(dòng)的高級(jí)版本罷了。莫里森同意這就是人類的天性,并且認(rèn)為從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看,人類的探索無論是因?yàn)榛蜻是因?yàn)槲幕,都是無法阻擋的。
因此,通過講述這些故事,我想說的并不是科學(xué)探索的最佳時(shí)期已經(jīng)過去了。書里的一些故事就發(fā)生在剛剛過去的十幾年中。關(guān)于原始人、動(dòng)物和植物化石的新發(fā)現(xiàn)經(jīng)常成為頭條新聞,而更多的驚喜仍然埋藏在地殼之下。挖掘生命和人類進(jìn)化 DNA 記錄的強(qiáng)大新工具,肯定會(huì)極大地拓展我們對(duì)自身自然歷史的認(rèn)識(shí),未來肯定會(huì)有更多的新的故事發(fā)生。
但是,你可能會(huì)問,我們未來是否還會(huì)找到能顛覆我們世界觀的東西,像100 多年前開始的思想革命那樣有著巨大影響力的東西?還有什么尚且未知的東西可以與謎中之謎相媲美,從而將探索推向世界的各個(gè)角落?
我想,會(huì)有的。我將在后記中探討這種可能性。
前言 最戲劇的探險(xiǎn),最重要的發(fā)現(xiàn)
引言 追隨洪堡探險(xiǎn)的腳步
第 1 章達(dá)爾文的物種起源探索之路
遠(yuǎn)離醫(yī)學(xué),接近自然
準(zhǔn)備加那利群島的旅行
小獵犬號(hào)起航了
航行中的標(biāo)本采集
發(fā)現(xiàn)古生物的遺跡
達(dá)爾文海峽
發(fā)現(xiàn)陸地上升的證據(jù)
爬行動(dòng)物的天堂
新物種的起源
變化的物種
達(dá)爾文的物種理論
親愛的老哲學(xué)家
第 2 章華萊士的探險(xiǎn)之路
下一站:馬來群島
最美麗的珍寶
華萊士的物種理論
華萊士線
適者生存
與達(dá)爾文的友誼
第3章 貝茨的亞馬孫探險(xiǎn)
埃加的蝴蝶
擬態(tài),動(dòng)物的偽裝術(shù)
亞馬孫河上的博物學(xué)家
第二部分古生物學(xué)的驚人發(fā)現(xiàn)動(dòng)物王國(guó)種群的起源
第 4 章在爪哇尋找直立猿人
找回對(duì)古生物學(xué)的興趣
前往蘇門答臘島
尋找缺失的環(huán)節(jié)
爪哇的直立猿人
缺失的環(huán)節(jié)找到了
直立猿人,猿與人類的中間物種
直立人
第 5 章從伯吉斯頁巖發(fā)現(xiàn)的寒武紀(jì)大爆發(fā)
從三葉蟲開始
寒武紀(jì)巖石下方的化石缺失
生命并不是從寒武紀(jì)才突然出現(xiàn)的
美國(guó)地質(zhì)勘探局的工作
寒武紀(jì)大爆發(fā)時(shí)期
廣泛的貢獻(xiàn)
第 6 章第一次發(fā)現(xiàn)恐龍蛋的地方
了不起的開始
探索亞洲夢(mèng)
開啟偉大的計(jì)劃
為地球生命史譜寫新的篇章
第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的恐龍蛋化石
在遠(yuǎn)古哺乳動(dòng)物的足跡上
平原上的蛇
一生的冒險(xiǎn)
第 7 章中生代結(jié)束的那一天
K-T 界線
從原子彈到宇宙射線
巖石樣本中的太空塵埃
撞擊地球的小行星
中生代世界的末日
小行星撞擊留下的隕石坑
新生代的開始
其他影響地球生命史的撞擊
第 8 章鳥類,還是長(zhǎng)著羽毛的恐龍
缺失的過渡形態(tài)
印石板始祖鳥
達(dá)爾文的斗犬
回到始祖鳥的化石
另一只始祖鳥
鳥類來自恐龍,鳥類就是恐龍
鳥類和羽毛,哪個(gè)先出現(xiàn)
侏羅紀(jì)公園
第9章 提塔利克魚,一種魚足動(dòng)物
即將登上世界之巔
正確的地圖
前往梅爾維爾島
在埃爾斯米爾島發(fā)現(xiàn)化石
發(fā)現(xiàn)提塔利克魚化石
3.75 億年前的生物
第三部分從古 DNA 中解讀人類起源的故事
第 10 章石器時(shí)代之旅
短暫的偉大冒險(xiǎn)
回到石器時(shí)代
可以用一生去挖掘的寶庫(kù)
瑪麗·利基的故事
石器時(shí)代的工廠
尋找猿類化石
親愛的男孩
重繪人類的家譜圖
開啟古人類學(xué)的新篇章
第 11 章分子人類學(xué)的革命
有良知的化學(xué)家
成長(zhǎng)為生物學(xué)家
進(jìn)化的分子鐘
對(duì)分子鐘的質(zhì)疑
獲得諾貝爾和平獎(jiǎng)
新的進(jìn)化圖景
撼動(dòng)原始人類的進(jìn)化樹
第12章 尼安德特人的犯罪現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查
祖先還是表親
用 DNA 揭示現(xiàn)代人類的起源
從化石中提取 DNA,讓死去的基因復(fù)活
揭秘尼安德特人
消失的尼安德特人
后 記人類新的開端
致 謝
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