《達(dá)爾文的后花園：小實(shí)驗(yàn)如何撬動(dòng)大理論》，[美]詹姆斯·T.科斯塔 著，李果 譯，國(guó)文出版社2024年10月版。
達(dá)爾文被公然貼上“屢教不改”的標(biāo)簽
查爾斯·達(dá)爾文在十一二歲時(shí)的綽號(hào)是“毒氣”。不，這個(gè)名號(hào)并非來(lái)自腸胃氣脹，達(dá)爾文的同學(xué)因其對(duì)嘈雜、難聞的化學(xué)實(shí)驗(yàn)的嗜好而給他起了這個(gè)綽號(hào)。達(dá)爾文和哥哥伊拉斯穆斯會(huì)在自家漂亮的紅墻宅院花園后的臨時(shí)“實(shí)驗(yàn)室”中做這類實(shí)驗(yàn)。正如其名“山峰”一樣，這座宅院由他們的父親羅伯特·達(dá)爾文醫(yī)生建于什魯斯伯里一處可俯瞰塞文河的山丘上，該地乃英格蘭什羅普郡西部城鎮(zhèn)中的一個(gè)繁榮集市。
按照當(dāng)時(shí)的風(fēng)俗，達(dá)爾文家的小孩應(yīng)寄宿在什魯斯伯里學(xué)校，盡管學(xué)校離家很近。伊拉斯穆斯——外號(hào)“骨頭”，卻總是兄弟中的王子——于1822年離開這所學(xué)校前往劍橋繼續(xù)深造，而時(shí)年13歲的弟弟則在家門口繼續(xù)他們那些調(diào)查研究。被他們喚作“實(shí)驗(yàn)室”的地方離學(xué)校僅有幾步之遙，達(dá)爾文很容易就能將吹管和化學(xué)制品帶回宿舍，然后在就寢時(shí)間后對(duì)著煤氣燈做“實(shí)驗(yàn)”，直至校長(zhǎng)塞繆爾·巴特勒對(duì)此有所耳聞。達(dá)爾文從未忘記自己被公然貼上“屢教不改”的標(biāo)簽（意即膚淺的涉獵者，而他認(rèn)為這并不公正）時(shí)遭到的譴責(zé)。
化學(xué)在當(dāng)時(shí)風(fēng)頭正盛，而且自18世紀(jì)后期英國(guó)的約瑟夫·普里斯特利和法國(guó)的安托萬(wàn)·拉瓦錫等人在物質(zhì)本性方面取得令人驚嘆的發(fā)現(xiàn)以來(lái)便一直如此。漢弗萊·戴維曾在倫敦的化學(xué)制品展示中讓圍觀群眾眼花繚亂，達(dá)爾文的外祖父喬賽亞·韋奇伍德則因在自己的陶器廠（伊特魯里亞作坊）中以新穎的化學(xué)方式制造出新型瓷器和釉彩而在歐洲名聲大噪。化學(xué)除了創(chuàng)造奇觀以外，溶解、熔化及燃燒物質(zhì)的變化都讓物質(zhì)本身的哲學(xué)含意、萬(wàn)物（生物和非生物）之本性成為熱度極高的話題。達(dá)爾文兄弟可能覺(jué)得什魯斯伯里學(xué)校的古典課程無(wú)聊透頂（達(dá)爾文后來(lái)說(shuō)道：“對(duì)于我心智的成長(zhǎng)來(lái)說(shuō)，沒(méi)有什么能比巴特勒博士的學(xué)校更糟糕的了?！保?，但兄弟倆通過(guò)化學(xué)探索，也算體驗(yàn)了那個(gè)科學(xué)時(shí)代給眾人帶來(lái)的興奮和驚奇。達(dá)爾文后來(lái)在自傳中寫道：“這個(gè)主題強(qiáng)烈地吸引了我，我們那時(shí)常常工作到深夜。這是我在學(xué)校所接受的教育中最好的一部分，因?yàn)樗袑?shí)地向我展示了實(shí)驗(yàn)科學(xué)的意義?！?/p>
紀(jì)錄片《天才達(dá)爾文》（2008）劇照。
“實(shí)驗(yàn)科學(xué)”對(duì)達(dá)爾文和伊拉斯穆斯意味著親自動(dòng)手的科學(xué)：操作、解剖、混合、探測(cè)、戳、刺、加熱及仔細(xì)觀察結(jié)果等，在經(jīng)過(guò)適當(dāng)調(diào)整后重復(fù)上述行為。彼時(shí)的實(shí)驗(yàn)科學(xué)被廣泛認(rèn)為包括了示范和解剖、細(xì)致觀察和搜集等環(huán)節(jié)，而不似如今的“實(shí)驗(yàn)”一般有著相當(dāng)嚴(yán)格的定義：謹(jǐn)慎提出假設(shè)，細(xì)致關(guān)注操控、再現(xiàn)和樣本大小。19世紀(jì)時(shí)，科學(xué)從業(yè)者（在英國(guó)博學(xué)家威廉·休厄爾于1840年創(chuàng)造出“科學(xué)家”一詞以前一直被稱為“自然哲學(xué)家”）對(duì)他們理解事物的程序和方法認(rèn)知更加深刻了。歸納法是達(dá)爾文時(shí)代科學(xué)探索的核心：收集足夠的實(shí)例并把它們聯(lián)系起來(lái)，然后推斷出一般原理。而從一般原理預(yù)測(cè)自然現(xiàn)象，并提出具體和可測(cè)試的問(wèn)題以改進(jìn)原理的演繹法，則主要出現(xiàn)于20世紀(jì)。
然而，現(xiàn)代科學(xué)所謂的“假設(shè)–演繹”法實(shí)屬用詞不當(dāng)：純粹的演繹從未取代早期的歸納；相反，眾人把歸納和演繹一并用于富有成效的迭代和相互加強(qiáng)的過(guò)程之中。正如我們將在本書中看到的那樣，達(dá)爾文的方法多種多樣，有時(shí)更偏向歸納法，其他時(shí)候則更像是現(xiàn)代標(biāo)準(zhǔn)下的演繹法，而且絕少符合嚴(yán)格實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的現(xiàn)代標(biāo)準(zhǔn)。盡管如此，達(dá)爾文仍設(shè)法掌握了大量世界運(yùn)行的機(jī)制。為了體會(huì)他對(duì)“實(shí)驗(yàn)”的開放態(tài)度，我們必須廣泛搜集信息，并考慮其多年在實(shí)地（庭院、田野和林地）和實(shí)驗(yàn)室（書房和溫室）中所做考察的多樣性，然后用現(xiàn)代意義上有條不紊的、可產(chǎn)生數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試、解剖、示范和比較觀察。
除了“實(shí)驗(yàn)家”達(dá)爾文，我們還會(huì)遇到身為收藏家、觀察家和理論家的達(dá)爾文。這才是達(dá)爾文的全部，因?yàn)閷?duì)他而言，即便是觀察研究也得親力親為。而這一切都始于花園后面那個(gè)散發(fā)著臭氣的孩童實(shí)驗(yàn)室。
成為一個(gè)無(wú)脊椎動(dòng)物學(xué)家，如同置身于“真正的天堂”
羅伯特·達(dá)爾文發(fā)現(xiàn)，在什魯斯伯里學(xué)校學(xué)習(xí)對(duì)兒子來(lái)說(shuō)是時(shí)間（和金錢）上的一種浪費(fèi)。1825年，伊拉斯穆斯在劍橋完成一門醫(yī)學(xué)課程后，被送到英國(guó)醫(yī)學(xué)教育的中心——愛(ài)丁堡大學(xué)，繼續(xù)為其將來(lái)的醫(yī)學(xué)生涯做準(zhǔn)備。羅伯特做出了驚人的決策，他將16歲的達(dá)爾文帶離當(dāng)?shù)貙W(xué)校，并把他送往愛(ài)丁堡大學(xué)。顯然，達(dá)爾文并不具備語(yǔ)言和古典學(xué)的天賦，學(xué)習(xí)法律是無(wú)望了，而且他也不具備學(xué)習(xí)物理學(xué)的數(shù)學(xué)頭腦。羅伯特認(rèn)為兒子會(huì)遵循家族傳統(tǒng)成為醫(yī)生，那為何不早點(diǎn)兒把達(dá)爾文送到醫(yī)學(xué)院呢？至少他和哥哥還可以互相幫助。事實(shí)證明，這樣做并不會(huì)達(dá)到預(yù)期的效果：盡管達(dá)爾文和哥哥還是像往常一樣熱情洋溢，但達(dá)爾文發(fā)現(xiàn)自己對(duì)手術(shù)室的恐怖情形毫無(wú)興趣，也沒(méi)有耐心忍受某些令人厭惡的講師。然而，羅伯特的這種做法在其他方面卻是某種更深層次教育的良好開端：蘇格蘭啟蒙運(yùn)動(dòng)的精神仍活躍在愛(ài)丁堡，與當(dāng)時(shí)英國(guó)大多數(shù)地區(qū)相比，這里都更具活力和進(jìn)取精神，其醫(yī)學(xué)職員則十分熟悉來(lái)自歐洲大陸的最新觀念。
當(dāng)時(shí)的一個(gè)重要理念是“哲學(xué)解剖學(xué)”，其涉及的廣泛主題包括動(dòng)物結(jié)構(gòu)和功能的物質(zhì)基礎(chǔ)、生長(zhǎng)和衰敗、健康和疾病等。這種理念在一定程度上可算作“生命唯物主義”的產(chǎn)物，主張生命的屬性乃物質(zhì)本身所固有。生命唯物主義結(jié)合了路易吉·伽伐尼早在18世紀(jì)八九十年代對(duì)電流和生命火花二者共性的示范。伽伐尼是意大利博洛尼亞大學(xué)的外科教授，他在用青蛙腿做的著名實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了“動(dòng)物電”（如今又稱“電生理”），這表明電流可以刺激肌肉運(yùn)動(dòng)。伽伐尼1791年關(guān)于這個(gè)主題的論著《論肌肉運(yùn)動(dòng)中的電力》則成為瑪麗·雪萊的《弗蘭肯斯坦》的重要靈感來(lái)源。長(zhǎng)期以來(lái)被歸因于某些神圣精氣的動(dòng)物運(yùn)動(dòng)之謎，正逐漸被經(jīng)驗(yàn)上可檢驗(yàn)的電流現(xiàn)象所解釋。
紀(jì)錄片《天才達(dá)爾文》（2008）劇照。
讓·巴蒂斯特·德·拉馬克是這種想法的支持者。拉馬克曾是一位植物學(xué)家，后被安排到后革命時(shí)期的巴黎，在自然歷史博物館中對(duì)混亂的無(wú)脊椎動(dòng)物（invertebrates，拉馬克創(chuàng)造的術(shù)語(yǔ)）展館進(jìn)行分析和分類。館中的動(dòng)物啟發(fā)了他的進(jìn)化學(xué)說(shuō)。他于1801年寫道：“自然在連續(xù)產(chǎn)生各類物種的過(guò)程中會(huì)逐漸使它們的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，最不完美或最簡(jiǎn)單的物種是起點(diǎn)，最完美的物種則是終點(diǎn)。”
拉馬克看到了大量無(wú)處不在的“最不完美”的動(dòng)物——無(wú)脊椎動(dòng)物，因?yàn)闄C(jī)體結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度最低，所以最接近生物體的起源。他認(rèn)為，微生物會(huì)通過(guò)自發(fā)的方式不斷繁衍，憑借其生命能量或生命力，它們可在世代不斷響應(yīng)自身適應(yīng)性需求的過(guò)程中，以極其緩慢的速度完善其結(jié)構(gòu)。拉馬克認(rèn)為，無(wú)脊椎動(dòng)物代表了生命結(jié)構(gòu)漸趨完善的早期階段。憑借其龐大的數(shù)量和多樣性，它們也成為記錄生命結(jié)構(gòu)過(guò)渡的最佳群類。正如華茲華斯在其關(guān)于法國(guó)大革命的詩(shī)歌中表露出的狂熱情緒一樣，如果“生命的黎明是樂(lè)園，青春才是真正的天堂”，在那個(gè)時(shí)代成為一個(gè)無(wú)脊椎動(dòng)物學(xué)家，也如同置身于“真正的天堂”，這刺激了達(dá)爾文的祖父伊拉斯穆斯，這位啟蒙時(shí)代的杰出醫(yī)生、發(fā)明家、政治激進(jìn)主義者和詩(shī)人寫下了自己的詩(shī)篇：
無(wú)垠波濤下的有機(jī)生命
生養(yǎng)于大海珍貴的懷抱；
球面鏡片都觀察不到的微小生命會(huì)首先形成，
污泥中爬行，或者融入水中；
隨著后代的興盛，它們
獲得了新的權(quán)能和更碩大的肢體；
無(wú)數(shù)植被自此勃發(fā)，
鰭、足、翅類動(dòng)物的生存領(lǐng)域隨之產(chǎn)生。
這是對(duì)拉馬克式的進(jìn)化論更為詩(shī)意的表達(dá)。而早在達(dá)爾文出生的1809年之前，其祖父的詩(shī)歌在英國(guó)就已不再流行，其政治觀點(diǎn)和對(duì)拉馬克的同情態(tài)度也遭到唾棄。但在愛(ài)丁堡則并非如此：即使是在十多年后達(dá)爾文和哥哥相會(huì)于蘇格蘭首府的1825年，激進(jìn)的政治觀點(diǎn)和科學(xué)也仍有一席之地（雖然眾人不一定贊成）。
有關(guān)“植形動(dòng)物”的經(jīng)歷如影隨形
伊拉斯穆斯于1827年完成了自己的課程，并前往倫敦的解剖學(xué)校繼續(xù)深造，留下的弟弟也越發(fā)不開心了。達(dá)爾文開始跟著羅伯特·埃德蒙德·格蘭特學(xué)習(xí)，這位曾經(jīng)的醫(yī)生當(dāng)時(shí)已經(jīng)是大學(xué)里聲名鵲起的無(wú)脊椎動(dòng)物學(xué)家。格蘭特在巴黎生活過(guò)一段時(shí)間，他會(huì)去參加拉馬克的講座，并向其他著名的學(xué)者學(xué)習(xí)。比如，他會(huì)向埃蒂安·杰夫羅伊·圣希萊爾學(xué)習(xí)胚胎學(xué)，并向喬治·居維葉學(xué)習(xí)比較解剖學(xué)。杰夫羅伊后來(lái)成為拉馬克的朋友和捍衛(wèi)者，而居維葉卻對(duì)他倆大加嘲諷；他們的仇恨最終于1830年爆發(fā)為法國(guó)科學(xué)院門前公開的唇槍舌劍——這個(gè)情節(jié)深深地吸引了達(dá)爾文。
紀(jì)錄片《天才達(dá)爾文》（2008）劇照。
格蘭特把達(dá)爾文攬入麾下。此后，他還將達(dá)爾文介紹給普林尼學(xué)會(huì)（幾年前為熱衷于自然史的學(xué)生成立的組織），并邀請(qǐng)達(dá)爾文擔(dān)任自己在威爾納自然史學(xué)會(huì)會(huì)議上的嘉賓，大學(xué)生通常無(wú)法參加這個(gè)會(huì)議?；蛟S最重要的是，格蘭特帶達(dá)爾文一道探索了福斯灣潮汐池中的海洋無(wú)脊椎動(dòng)物。作為拉馬克和杰夫羅伊的粉絲，格蘭特研究了微小的凝膠狀海洋生物，試圖從它們中間發(fā)現(xiàn)“進(jìn)化論的證據(jù)，進(jìn)而尋求統(tǒng)一有機(jī)世界和無(wú)機(jī)世界的一致規(guī)律”7。格蘭特曾致力于研究小群體珊瑚蟲、珊瑚藻及類似的海洋生物，并確信這些生物代表了連接植物和動(dòng)物的中間生命形態(tài)。
實(shí)際上，拉馬克一直（錯(cuò)誤地）把珊瑚藻歸為植物，他拒絕了“動(dòng)物–植物”可能相互關(guān)聯(lián)的觀念。不過(guò)，格蘭特的想法更接近杰夫羅伊，他們將植物和動(dòng)物等所有生命視為一個(gè)偉大系統(tǒng)的組成部分。格蘭特稱之為“植形動(dòng)物”或“動(dòng)物–植物”（主要由現(xiàn)在被稱為苔蘚蟲門的生物及類似種群構(gòu)成，它們是群體無(wú)脊椎動(dòng)物的一種形式）。格蘭特證明了它們有著某種可自由游動(dòng)的幼蟲形態(tài)（肯定像動(dòng)物一樣），但看起來(lái)卻像是長(zhǎng)有刃狀“葉片”、隨波浪起伏的植物，并能夠通過(guò)萌芽的方式繁殖。格蘭特說(shuō)：“動(dòng)物王國(guó)和植物王國(guó)的起源是如此難分難解，以至于博物學(xué)家們目前對(duì)許多知名物質(zhì)的歸屬領(lǐng)域意見(jiàn)不一?！笔聦?shí)上，“一些有組織的生命……既無(wú)根系也無(wú)毛細(xì)血管，更沒(méi)有可用于消化的胃，看上去沒(méi)有明顯的器官，與植物或動(dòng)物相去甚遠(yuǎn)，但它們以無(wú)法察覺(jué)的漸變方式連接了植物和動(dòng)物王國(guó)”。
達(dá)爾文驚嘆于這些黏糊糊的海洋生物的美麗和復(fù)雜程度，以及它們的搏動(dòng)、微微搖曳的觸手和多彩的圖案。在格蘭特的催促下，達(dá)爾文用借來(lái)的顯微鏡對(duì)它們進(jìn)行了觀測(cè)，他在這一過(guò)程中學(xué)到的東西比預(yù)想的多。當(dāng)然，發(fā)現(xiàn)會(huì)帶來(lái)興奮的感覺(jué)，就像他在揭示類似海藻的草苔蟲的動(dòng)物本質(zhì)時(shí)一樣，達(dá)爾文證明了這種蟲類會(huì)產(chǎn)生大量可自由游動(dòng)的“卵細(xì)胞”（幼蟲形式），并在當(dāng)?shù)氐钠樟帜釋W(xué)會(huì)于1827年3月27日舉辦的會(huì)議上自豪地報(bào)告了自己的成果。這是達(dá)爾文的第一份科學(xué)出版物。但他的發(fā)現(xiàn)也帶來(lái)一個(gè)教訓(xùn)，這讓他吃了苦頭：科學(xué)競(jìng)爭(zhēng)。
格蘭特覺(jué)得海洋無(wú)脊椎動(dòng)物乃自家領(lǐng)地，于是借鑒了達(dá)爾文的發(fā)現(xiàn)，并最終認(rèn)為這項(xiàng)研究項(xiàng)目屬于自己一人所有。格蘭特在未提及達(dá)爾文的發(fā)現(xiàn)的情況下，早于達(dá)爾文數(shù)日在威爾納學(xué)會(huì)宣讀了一篇類似的論文。雪上加霜的是，他在報(bào)道草苔蟲的發(fā)現(xiàn)時(shí)并未承認(rèn)自己學(xué)生所起到的作用。達(dá)爾文被深深刺痛，卻無(wú)所畏懼；他決意繼續(xù)自己的調(diào)查研究，并記錄了其他幾個(gè)物種可自由游動(dòng)的幼蟲形態(tài)。但他對(duì)格蘭特已心灰意冷。數(shù)周后，格蘭特試圖聘用達(dá)爾文，但這位教授得到的回應(yīng)是無(wú)情的沉默；正如達(dá)爾文后來(lái)描述的：“一天，我們正一起散步，（格蘭特）突然對(duì)拉馬克及其進(jìn)化論觀點(diǎn)大加贊賞。我?guī)е痼@的心情默不作聲地聽(tīng)著，根據(jù)我的判斷，這并未對(duì)我的想法產(chǎn)生影響?！彪y以置信，格蘭特的主張并未給達(dá)爾文留下任何印象，但他自此也不再與這位教授在學(xué)術(shù)上保持親密關(guān)系了。
紀(jì)錄片《天才達(dá)爾文》（2008）劇照。
未滿一年，達(dá)爾文便離開了愛(ài)丁堡；顯然，醫(yī)學(xué)并不適合他，竊取他人智力成果的小偷更與他格格不入。他的父親很可能已束手無(wú)策。他又該拿從醫(yī)學(xué)院輟學(xué)的兒子怎么辦？為什么不送他去劍橋大學(xué)？當(dāng)然不。很明顯，英國(guó)國(guó)教教會(huì)是個(gè)替代方案：憑借他開朗的言行舉止，對(duì)賽狗、自然史及鄉(xiāng)村漫步（除了在他的臨時(shí)實(shí)驗(yàn)室中的涉獵以外）的愛(ài)好，達(dá)爾文肯定非常適合受人尊重又不會(huì)過(guò)于繁忙的鄉(xiāng)村教區(qū)牧師生活。英國(guó)長(zhǎng)期有著（并且仍有）一種教區(qū)牧師–博物學(xué)家的可敬傳統(tǒng)，這一點(diǎn)體現(xiàn)在約翰·雷和吉爾伯特·懷特等人身上。達(dá)爾文于1828年1月抵達(dá)劍橋，盡管格蘭特和愛(ài)丁堡早已被拋諸腦后，但那些有關(guān)“植形動(dòng)物”的經(jīng)歷卻如影隨形。
本文選自《達(dá)爾文的后花園：小實(shí)驗(yàn)如何撬動(dòng)大理論》，已獲得出版社授權(quán)刊發(fā)。
原文作者/[美]詹姆斯·T.科斯塔
