《達爾文的后花園：小實驗如何撬動大理論》，[美]詹姆斯·T.科斯塔 著，李果 譯，國文出版社2024年10月版。
達爾文被公然貼上“屢教不改”的標簽
查爾斯·達爾文在十一二歲時的綽號是“毒氣”。不，這個名號并非來自腸胃氣脹，達爾文的同學因其對嘈雜、難聞的化學實驗的嗜好而給他起了這個綽號。達爾文和哥哥伊拉斯穆斯會在自家漂亮的紅墻宅院花園后的臨時“實驗室”中做這類實驗。正如其名“山峰”一樣，這座宅院由他們的父親羅伯特·達爾文醫(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)中的一個繁榮集市。
按照當時的風俗，達爾文家的小孩應寄宿在什魯斯伯里學校，盡管學校離家很近。伊拉斯穆斯——外號“骨頭”，卻總是兄弟中的王子——于1822年離開這所學校前往劍橋繼續(xù)深造，而時年13歲的弟弟則在家門口繼續(xù)他們那些調查研究。被他們喚作“實驗室”的地方離學校僅有幾步之遙，達爾文很容易就能將吹管和化學制品帶回宿舍，然后在就寢時間后對著煤氣燈做“實驗”，直至校長塞繆爾·巴特勒對此有所耳聞。達爾文從未忘記自己被公然貼上“屢教不改”的標簽（意即膚淺的涉獵者，而他認為這并不公正）時遭到的譴責。
化學在當時風頭正盛，而且自18世紀后期英國的約瑟夫·普里斯特利和法國的安托萬·拉瓦錫等人在物質本性方面取得令人驚嘆的發(fā)現(xiàn)以來便一直如此。漢弗萊·戴維曾在倫敦的化學制品展示中讓圍觀群眾眼花繚亂，達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）中以新穎的化學方式制造出新型瓷器和釉彩而在歐洲名聲大噪?；瘜W除了創(chuàng)造奇觀以外，溶解、熔化及燃燒物質的變化都讓物質本身的哲學含意、萬物（生物和非生物）之本性成為熱度極高的話題。達爾文兄弟可能覺得什魯斯伯里學校的古典課程無聊透頂（達爾文后來說道：“對于我心智的成長來說，沒有什么能比巴特勒博士的學校更糟糕的了?！保值軅z通過化學探索，也算體驗了那個科學時代給眾人帶來的興奮和驚奇。達爾文后來在自傳中寫道：“這個主題強烈地吸引了我，我們那時常常工作到深夜。這是我在學校所接受的教育中最好的一部分，因為它切實地向我展示了實驗科學的意義。”
紀錄片《天才達爾文》（2008）劇照。
“實驗科學”對達爾文和伊拉斯穆斯意味著親自動手的科學：操作、解剖、混合、探測、戳、刺、加熱及仔細觀察結果等，在經過適當調整后重復上述行為。彼時的實驗科學被廣泛認為包括了示范和解剖、細致觀察和搜集等環(huán)節(jié)，而不似如今的“實驗”一般有著相當嚴格的定義：謹慎提出假設，細致關注操控、再現(xiàn)和樣本大小。19世紀時，科學從業(yè)者（在英國博學家威廉·休厄爾于1840年創(chuàng)造出“科學家”一詞以前一直被稱為“自然哲學家”）對他們理解事物的程序和方法認知更加深刻了。歸納法是達爾文時代科學探索的核心：收集足夠的實例并把它們聯(lián)系起來，然后推斷出一般原理。而從一般原理預測自然現(xiàn)象，并提出具體和可測試的問題以改進原理的演繹法，則主要出現(xiàn)于20世紀。
然而，現(xiàn)代科學所謂的“假設–演繹”法實屬用詞不當：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的過程之中。正如我們將在本書中看到的那樣，達爾文的方法多種多樣，有時更偏向歸納法，其他時候則更像是現(xiàn)代標準下的演繹法，而且絕少符合嚴格實驗設計的現(xiàn)代標準。盡管如此，達爾文仍設法掌握了大量世界運行的機制。為了體會他對“實驗”的開放態(tài)度，我們必須廣泛搜集信息，并考慮其多年在實地（庭院、田野和林地）和實驗室（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、可產生數據的實驗進行測試、解剖、示范和比較觀察。
除了“實驗家”達爾文，我們還會遇到身為收藏家、觀察家和理論家的達爾文。這才是達爾文的全部，因為對他而言，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散發(fā)著臭氣的孩童實驗室。
成為一個無脊椎動物學家，如同置身于“真正的天堂”
羅伯特·達爾文發(fā)現(xiàn)，在什魯斯伯里學校學習對兒子來說是時間（和金錢）上的一種浪費。1825年，伊拉斯穆斯在劍橋完成一門醫(yī)學課程后，被送到英國醫(yī)學教育的中心——愛丁堡大學，繼續(xù)為其將來的醫(yī)學生涯做準備。羅伯特做出了驚人的決策，他將16歲的達爾文帶離當地學校，并把他送往愛丁堡大學。顯然，達爾文并不具備語言和古典學的天賦，學習法律是無望了，而且他也不具備學習物理學的數學頭腦。羅伯特認為兒子會遵循家族傳統(tǒng)成為醫(yī)生，那為何不早點兒把達爾文送到醫(yī)學院呢？至少他和哥哥還可以互相幫助。事實證明，這樣做并不會達到預期的效果：盡管達爾文和哥哥還是像往常一樣熱情洋溢，但達爾文發(fā)現(xiàn)自己對手術室的恐怖情形毫無興趣，也沒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：蘇格蘭啟蒙運動的精神仍活躍在愛丁堡，與當時英國大多數地區(qū)相比，這里都更具活力和進取精神，其醫(yī)學職員則十分熟悉來自歐洲大陸的最新觀念。
當時的一個重要理念是“哲學解剖學”，其涉及的廣泛主題包括動物結構和功能的物質基礎、生長和衰敗、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”的產物，主張生命的屬性乃物質本身所固有。生命唯物主義結合了路易吉·伽伐尼早在18世紀八九十年代對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的外科教授，他在用青蛙腿做的著名實驗中發(fā)現(xiàn)了“動物電”（如今又稱“電生理”），這表明電流可以刺激肌肉運動。伽伐尼1791年關于這個主題的論著《論肌肉運動中的電力》則成為瑪麗·雪萊的《弗蘭肯斯坦》的重要靈感來源。長期以來被歸因于某些神圣精氣的動物運動之謎，正逐漸被經驗上可檢驗的電流現(xiàn)象所解釋。
紀錄片《天才達爾文》（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家，后被安排到后革命時期的巴黎，在自然歷史博物館中對混亂的無脊椎動物（invertebrates，拉馬克創(chuàng)造的術語）展館進行分析和分類。館中的動物啟發(fā)了他的進化學說。他于1801年寫道：“自然在連續(xù)產生各類物種的過程中會逐漸使它們的結構復雜化，最不完美或最簡單的物種是起點，最完美的物種則是終點?！?/p>
拉馬克看到了大量無處不在的“最不完美”的動物——無脊椎動物，因為機體結構復雜程度最低，所以最接近生物體的起源。他認為，微生物會通過自發(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自身適應性需求的過程中，以極其緩慢的速度完善其結構。拉馬克認為，無脊椎動物代表了生命結構漸趨完善的早期階段。憑借其龐大的數量和多樣性，它們也成為記錄生命結構過渡的最佳群類。正如華茲華斯在其關于法國大革命的詩歌中表露出的狂熱情緒一樣，如果“生命的黎明是樂園，青春才是真正的天堂”，在那個時代成為一個無脊椎動物學家，也如同置身于“真正的天堂”，這刺激了達爾文的祖父伊拉斯穆斯，這位啟蒙時代的杰出醫(yī)生、發(fā)明家、政治激進主義者和詩人寫下了自己的詩篇：
無垠波濤下的有機生命
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
獲得了新的權能和更碩大的肢體；
無數植被自此勃發(fā)，
鰭、足、翅類動物的生存領域隨之產生。
這是對拉馬克式的進化論更為詩意的表達。而早在達爾文出生的1809年之前，其祖父的詩歌在英國就已不再流行，其政治觀點和對拉馬克的同情態(tài)度也遭到唾棄。但在愛丁堡則并非如此：即使是在十多年后達爾文和哥哥相會于蘇格蘭首府的1825年，激進的政治觀點和科學也仍有一席之地（雖然眾人不一定贊成）。
有關“植形動物”的經歷如影隨形
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校繼續(xù)深造，留下的弟弟也越發(fā)不開心了。達爾文開始跟著羅伯特·埃德蒙德·格蘭特學習，這位曾經的醫(yī)生當時已經是大學里聲名鵲起的無脊椎動物學家。格蘭特在巴黎生活過一段時間，他會去參加拉馬克的講座，并向其他著名的學者學習。比如，他會向埃蒂安·杰夫羅伊·圣希萊爾學習胚胎學，并向喬治·居維葉學習比較解剖學。杰夫羅伊后來成為拉馬克的朋友和捍衛(wèi)者，而居維葉卻對他倆大加嘲諷；他們的仇恨最終于1830年爆發(fā)為法國科學院門前公開的唇槍舌劍——這個情節(jié)深深地吸引了達爾文。
紀錄片《天才達爾文》（2008）劇照。
格蘭特把達爾文攬入麾下。此后，他還將達爾文介紹給普林尼學會（幾年前為熱衷于自然史的學生成立的組織），并邀請達爾文擔任自己在威爾納自然史學會會議上的嘉賓，大學生通常無法參加這個會議?；蛟S最重要的是，格蘭特帶達爾文一道探索了福斯灣潮汐池中的海洋無脊椎動物。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)“進化論的證據，進而尋求統(tǒng)一有機世界和無機世界的一致規(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物的中間生命形態(tài)。
實際上，拉馬克一直（錯誤地）把珊瑚藻歸為植物，他拒絕了“動物–植物”可能相互關聯(lián)的觀念。不過，格蘭特的想法更接近杰夫羅伊，他們將植物和動物等所有生命視為一個偉大系統(tǒng)的組成部分。格蘭特稱之為“植形動物”或“動物–植物”（主要由現(xiàn)在被稱為苔蘚蟲門的生物及類似種群構成，它們是群體無脊椎動物的一種形式）。格蘭特證明了它們有著某種可自由游動的幼蟲形態(tài)（肯定像動物一樣），但看起來卻像是長有刃狀“葉片”、隨波浪起伏的植物，并能夠通過萌芽的方式繁殖。格蘭特說：“動物王國和植物王國的起源是如此難分難解，以至于博物學家們目前對許多知名物質的歸屬領域意見不一?！笔聦嵣?，“一些有組織的生命……既無根系也無毛細血管，更沒有可用于消化的胃，看上去沒有明顯的器官，與植物或動物相去甚遠，但它們以無法察覺的漸變方式連接了植物和動物王國”。
達爾文驚嘆于這些黏糊糊的海洋生物的美麗和復雜程度，以及它們的搏動、微微搖曳的觸手和多彩的圖案。在格蘭特的催促下，達爾文用借來的顯微鏡對它們進行了觀測，他在這一過程中學到的東西比預想的多。當然，發(fā)現(xiàn)會帶來興奮的感覺，就像他在揭示類似海藻的草苔蟲的動物本質時一樣，達爾文證明了這種蟲類會產生大量可自由游動的“卵細胞”（幼蟲形式），并在當地的普林尼學會于1827年3月27日舉辦的會議上自豪地報告了自己的成果。這是達爾文的第一份科學出版物。但他的發(fā)現(xiàn)也帶來一個教訓，這讓他吃了苦頭：科學競爭。
格蘭特覺得海洋無脊椎動物乃自家領地，于是借鑒了達爾文的發(fā)現(xiàn)，并最終認為這項研究項目屬于自己一人所有。格蘭特在未提及達爾文的發(fā)現(xiàn)的情況下，早于達爾文數日在威爾納學會宣讀了一篇類似的論文。雪上加霜的是，他在報道草苔蟲的發(fā)現(xiàn)時并未承認自己學生所起到的作用。達爾文被深深刺痛，卻無所畏懼；他決意繼續(xù)自己的調查研究，并記錄了其他幾個物種可自由游動的幼蟲形態(tài)。但他對格蘭特已心灰意冷。數周后，格蘭特試圖聘用達爾文，但這位教授得到的回應是無情的沉默；正如達爾文后來描述的：“一天，我們正一起散步，（格蘭特）突然對拉馬克及其進化論觀點大加贊賞。我?guī)е痼@的心情默不作聲地聽著，根據我的判斷，這并未對我的想法產生影響?！彪y以置信，格蘭特的主張并未給達爾文留下任何印象，但他自此也不再與這位教授在學術上保持親密關系了。
紀錄片《天才達爾文》（2008）劇照。
未滿一年，達爾文便離開了愛丁堡；顯然，醫(yī)學并不適合他，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策。他又該拿從醫(yī)學院輟學的兒子怎么辦？為什么不送他去劍橋大學？當然不。很明顯，英國國教教會是個替代方案：憑借他開朗的言行舉止，對賽狗、自然史及鄉(xiāng)村漫步（除了在他的臨時實驗室中的涉獵以外）的愛好，達爾文肯定非常適合受人尊重又不會過于繁忙的鄉(xiāng)村教區(qū)牧師生活。英國長期有著（并且仍有）一種教區(qū)牧師–博物學家的可敬傳統(tǒng)，這一點體現(xiàn)在約翰·雷和吉爾伯特·懷特等人身上。達爾文于1828年1月抵達劍橋，盡管格蘭特和愛丁堡早已被拋諸腦后，但那些有關“植形動物”的經歷卻如影隨形。
本文選自《達爾文的后花園：小實驗如何撬動大理論》，已獲得出版社授權刊發(fā)。
原文作者/[美]詹姆斯·T.科斯塔
