【言必稱希臘 70】達爾文和愛因斯坦開啟的科學告別哲學之旅

【言必稱希臘還是言必稱中國】系列文章之(七十)

2009年12月12日是達爾文誕辰二百周年紀念日,世界各地紛紛舉行紀念活動,把進化論及影響又複習一遍。同時有些人基於各種非科學的原因,把對進化論的爭議及攻擊又重複一遍。

人類對自身和其他生物的來歷及繁衍一直抱有好奇心。由於愚昧和無知,各種創世說在各地都長期居於主導地位。中國是盤古開天闢地、女媧造人,歐洲是上帝工作六天、創造亞當夏娃。隨著地理大發現,歐洲人認識的生物種類越來越多,博物學得到大發展。有人讚歎萬能的上帝,工作如此細心,不過也有人質疑諾亞方舟到底有多大,如何航行,能夠在大洪水中去全世界搶救生命。化石資料的發現更令人感到疑惑,一些古生動物的化石骨骼表明它們曾經存在,但是後代已無蹤影。它們到底犯下了哪項滔天大罪,在被創造之後又被毀滅了呢?

與天文學上的地心說受到質疑相似,隨著越來越多的發現,陳舊的博物學理論幫助《聖經》打圓場愈發困難。為解決矛盾,只能不斷給上帝增加工作量,或者增加大洪水的次數。但是朽木不可雕,越雕爛得越多。如同哥白尼提出日心說,博物學的理論創新也勢在必行。法國科學家拉馬克(1744-1829)首先使用了生物學的概念,提出獲得性遺傳假說,認為生物的進化機制是用進廢退。拉馬克的學說並不正確,但是已經與神學分道揚鑣。有了林奈、布豐、拉馬克、居維葉等一批科學家的前期工作,科學史中達爾文的登場顯得一點都不突兀,儘管他的學說驚世駭俗。

年輕時的達爾文和1859年版《物種起源》的扉頁。

達爾文(1809-1882)出生於英國一個富裕的醫生家庭,從小喜好收集礦石和昆蟲標本。對父親為他設計的醫學、神學道路都不感興趣,反而是課餘時間結識的一批博物學家幫助達爾文接受了嚴格的科學訓練,成為一名沒有文憑的博物學家,並且得到業內認可。1831年貝格爾號軍艦需要一位博物學家參加環球航行,達爾文得到推薦。在說服父親後,他隨船出海,歷時五年回到英國,從一名虔誠的基督徒變成一名不相信上帝存在的人。航行途中搜集的大量標本和寫下的詳盡筆記是達爾文研究進化論的第一手資料,他開始了自己的秘密工作。1859《物種起源》在英國出版,詳細闡述在自然選擇機制的作用下,新物種替代舊物種的進化規律,而整個過程中,上帝居然被開除出局了。該書首印1250冊,被一搶而光,掀起軒然大波,得罪基督教,征服科學界。

達爾文描繪的加拉帕哥斯群島的四種燕雀,它們具有不同的頭和喙。

達爾文曾經表示他的理論深受經濟學家馬爾薩斯人口學理論的影響,是排除人類干預後在自然領域中的應用。馬爾薩斯在《人口論》中關於人類繁衍的核心論點是,由於生殖能力過剩與生活資源不足的矛盾,生命為了求得持續生存,必須不斷鬥爭,正是這一表述給了達爾文思考物種進化規律的靈感。同樣受到馬爾薩斯影響的還有另一位英國科學家華萊士(1823-1913),他與達爾文幾乎同時期提出自然選擇理論,期間發生過驚人的巧合。不過華萊士也認可,由於達爾文的研究更系統詳盡,結論更簡明準確,所以主要功勞歸於達爾文。華萊士「輸」給達爾文,除了科學稟賦、研究方式的差別,物質條件也起到一定作用。華萊士家境一般,在科學研究多是自掏腰包的年代必然受限。他在異國考察時,還要花時間去專門捉甲蟲,製成標本,送回英國售賣,貼補科研。見到大甲蟲,更是決不放棄,因為賣得價錢更高。華萊士常年奔波,造成很多研究並不紮實或欠缺深思熟慮,對自然選擇的闡述難以做到系統全面,理解也不太正確。達爾文則家境殷實,並且生財有道,家族投資美國新興行業,大賺特賺,衣食無憂。後半生因為患上一種慢性病和厭煩捲入爭端,達爾文深居簡出,閱讀、思考、寫作,留下大量文字,不斷充實進化論。另外,華萊士後來相信某種巫術,出現思想倒退,甚至質疑進化論的一些內容,留下學術污點。而達爾文則是一名堅定的無神論者,蔑視包括基督教在內的所有迷信。但是英國社會出於對賢達尊重的傳統,達爾文去世後沒能如願葬於家族墓地,而是被安葬在先賢祠威斯敏斯特教堂,旁邊就是牛頓墓。

由於各種原因,對於進化論的爭論從未平息。一波未平一波又起,因為人也是一種生物,所以進化論學說也被引入社會領域,演繹出社會達爾文主義。這種引申很正常,就像當初馬爾薩斯影響達爾文一樣。中國晚清學者嚴復的著作《天演論》譯自「達爾文鬥犬」赫胥黎的《進化論和倫理學》,加上譯者的評論和發揮,中文「物競天擇適者生存」的表述直達當時中國很多新型學者和進步人士的內心深處。他們並不太理解物種進化,而是更關注中國人的生存競爭。所以儘管社會達爾文主義與種族主義更有淵源,但是有時要釐清它與進化論學說的界限和關係並不容易。

19世紀70年代諷刺達爾文及其學說的兩幅漫畫。

進化論對很多傳統觀念形成衝擊是必然的,而作為一種尚不完善的新學說,在科學界內部,還要受到最嚴格的審查。面對各種質疑,達爾文繼續研究,努力補充自己的理論,但還是不能解決好不遺傳的軀體變異和能真實遺傳的變異二者的區別。

進化論的完善最終得益於生物學的繼續發展。奧地利科學家孟德爾(1822-1884)種豌豆的故事現在已經被人熟知,不過作為遺傳學的奠基人,遺傳定律的發現者,在很長一段時間他的成果卻默默無聞。20世紀美國科學家摩爾根(1866-1945)養果蠅,創立基因學說,再到沃森、克里克等人解開DNA雙螺旋的奧秘,進化論在遺傳學和分子生物學的幫助下更加完善,難以撼動,儘管細節上的待解之謎越來越多。

19世紀生物學大發展的其他成就還有微生物學,挑戰了傳統的自然發生說。自然發生說源自古人對很多生物來歷不明的一種簡單認識。例如,古埃及崇拜的聖甲蟲學名蜣螂,就是中國俗稱的屎殼郎。因為人們發現它能從糞堆中誕生,而這種看似無中生有的能力人類並不具備,所以被尊為聖蟲。中國小說《紅樓夢》中有一則謎語,謎面是螢火蟲的「螢」字,謎底是「花」,邏輯是螢火蟲從草變化而來。正是因為古人不清楚昆蟲的來歷,所以給出這樣的解釋。另外人們不知道有微生物的存在,因此對肉湯為什麼會變質也不明白。歐洲許多科學家在各種條件下養昆蟲、煮肉湯,希望能破解其中的秘密,最終在顯微鏡的幫助下,將人類對生物的認識提高到細胞水平,後來又發現了微生物,據此徹底否定了自然發生說。其中最著名的人物是法國科學家巴斯德(1822-1895),他在微生物學領域開創出一片新天地,而有關發明狂犬病疫苗治病的故事最具傳奇色彩。

2009年3月14日是愛因斯坦誕辰130周年紀念日,因為不逢百,沒有舉辦大型活動。愛因斯坦一直是一位曝光率極高的科學家,不過和達爾文一樣,在非科學領域也常常被人提及。

牛頓力學誕生後,開始逐一橫掃地球上的怪力亂神。至19世紀末,以牛頓力學為代表,電磁學、光學、聲學、熱學都獲得了重大突破,以至於有人預言,物理學已近完美,不會再有大的發展了。但是隨著研究的深入,發現了越來越多牛頓力學難以解釋的新現象,令很多科學家又感到了物理學存在的新危機。解決這些危機的一個最重要人物就是愛因斯坦,他當時還不算是科學家,正式身份是一名公務員。

愛因斯坦(1879-1955)出生在德國烏爾姆的一個猶太家庭,第二年全家遷至慕尼黑,度過了14年。父親因經商失敗,全家又遷至米蘭。愛因斯坦到瑞士蘇黎世念書,畢業後在當地娶妻生子,一邊工作,一邊研究。1914年他來到柏林,1933年迫於希特勒的反猶政策,離開德國,到美國新澤西州普林斯頓大學工作,直至去世。愛因斯坦一生漂泊,自稱是「世界公民」。現在他所生活過的國家和城市均以他為榮,德國人強調他是德國人,美國人強調他是美國人,猶太人強調他是猶太人。

愛因斯坦1882年和1904年的照片。

1905年還在瑞士伯爾尼專利局當技術員的愛因斯坦,在德國物理學年鑒上連續發表了多篇論文,研究方向包括光電效應、布朗運動、狹義相對論、質量和能量,涉及物理學諸多領域,成績非凡。與1666年的牛頓奇蹟年並列,1905年被稱為愛因斯坦奇蹟年。十年後,他又發表了廣義相對論。

愛因斯坦幾乎憑一己之力建立了相對論,以全新的視角闡釋了時間和空間,證明了質量和能量的等效性。在相對論的框架下,牛頓的經典力學被視為一種特例。作為牛頓的隔時空接力跑隊友,愛因斯坦成功地拿過接力棒,開始橫掃宇宙中的怪力亂神。沒有他,短期內還真難以出現替代者。

愛因斯坦的廣義相對論手稿。

愛因斯坦還與同期的普朗克、玻爾、薛定諤、海森堡等科學家,共同創立了量子力學。相對論和量子力學的誕生,標誌著物理學取得了新的巨大成就。在此基礎上,人們開始研究宇宙大爆炸之後的奧秘,探索基本粒子微觀世界的神奇,還順帶開發利用核能,研製出原子彈和氫彈,進而改變世界。

1927年第五屆索維爾會議在布魯塞爾召開,這張照片匯聚了眾多著名的物理學家。

偉大的科學家是人類精英中的精英,達爾文和愛因斯坦與牛頓一樣,都是科學皇冠上那幾顆最璀璨的明珠。兩人作為科學家中的傑出代表,取得至高無上的成就與科學發展的內在規律有關,因為科學知識體系的建立是一個長期積累、不斷修正的過程,與非科學知識體系缺乏糾錯功能有本質不同。不過今人已經很難在理論創新上對達爾文和愛因斯坦實現重大超越,這與天賦和勤奮無關,而是難以發現與現有理論相矛盾的現象。例如,即使發現外星生命,挑戰進化論也有難度。如果發現超光速,倒是可以挑戰一下相對論,不過現在看來可能性很小。但是近百年來,挑戰進化論和相對論,在科學界以外一直是一種時髦。相信科學的人,對此可以一笑了之。

生物學的發展重新認識了生命,也重新認識了人,物理學的發展重新認識了時空和宇宙,也重新認識了世界。常說的三觀之中,人生觀和世界觀由於科學的發展,進行了重塑,進而也影響到價值觀,顛覆了以往眾多的陳舊觀念。物種起源(包括人類起源)和宇宙起源(包括地球起源)是人類提出的兩個終極問題,因為只有知道了從何處來,才能預測往哪裡去。這些本是神靈存在的最後理由,也是很多祖師爺被頂禮膜拜的資本。但是科學家們用邏輯和實證,在理性層面徹底否定了各種貌似高深玄妙、實則淺薄無知的說辭。它們的偉大、光明、正確,在科學面前逐一顯露出渺小、陰暗、錯誤。科學攻城略地的舉動招致反對科學的不僅有巫師和宗教人士,由於科學點破了哲學在實證方面的缺失,所以連哲學家也漸漸感到尷尬和無所適從,對這個曾經攬入懷中的小夥伴投去異樣的目光,開始非議科學,給科學的「狂妄」帶上了科學主義的帽子,試圖用條條框框來限定科學的研究範圍,反對科學進入非自然領域,主張保留人文領域的主觀性。

回想古希臘時期,邏輯論證的出現,令科學告別了巫學,文藝復興時期,實驗驗證的出現,令科學告別了神學。科學一路走來,在弱小的時代,曾經隱身於神學,委身於哲學。但是以現代生物學和物理學為標誌,科學取得新成就後,已經不再是那個懵懂的少年,在風風雨雨中,構建出龐大、強悍、堅實、獨立的知識體系。就像告別巫學和神學的過程一樣,科學在20世紀開始了告別哲學之旅。這註定是最後的告別。(作者:丁不二方舟)


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