方舟子的Blog

                             （上）

    45亿4千万年，误差1％，这是今天科学界测定的地球年龄。这个年龄漫长得超出人们的想像能力。“人生不满百，常怀千岁忧。”几千年的岁月已是人类能够想像的最漫长的历史时间。难怪直到今天，仍有许多所谓“年轻地球论者”无视科学证据，坚信地球的年龄只有几千年。
    对古希腊自然哲学家来说，这不是一个问题。他们普遍认为世界是极其古老的，或无始无终永恒存在着，处于循环往复的变化之中。亚里斯多德在《气象学》一书中，阐述了这一观点：
    “地球的相同部分并非总是潮湿或干燥的，而是随着河流的出现和干涸而发生变化。而且，陆地和海洋之间的关系也发生了变化，一个地方并非总是陆地或海洋，以前是陆地的，变成了海洋，而现在是海洋的，有一天将变成陆地。……但是地球的整个有机过程是逐渐发生的，与我们的寿命相比，其时间间隔是极其漫长的，因此这些变化没有被观察到，在能够对这个过程从头到尾加以纪录之前，所有的民族都已衰亡、毁灭了。”
    基督教在西方占据统治地位之后，这种世界观就成了异端。基督教《圣经》详细地记载了从亚当开始的人类的家谱。理论上，回溯这些家谱，即可以推算出神创造世界的时间。事实上，《圣经》对家谱的记载有的很含糊甚至自相矛盾，要推算出准确的日期是不可能的。因此在推算时还要参考其他资料，估计一代人的平均时间（通常按一个世纪三代计算）和君王平均在位的时间（通常按20～25年计算），当然还免不了臆想。
    最早这么做的是叙利亚安提俄克的主教西奥菲勒斯（约115～180）。169年，为了反击异教徒对基督教的批评，他通过研究《圣经》推算出世界是在公元前5529年创造出来的。他承认这个数据未必很精确，但是即使有50年甚至200年的误差，也足以反驳异教徒认为世界历史很漫长的观点。后来的神学家也如法炮制，虽然推算的结果各不相同，但是都认为世界历史只有几千年，不超过1万年。例如在基督教神学史上地位崇高的古罗马神学家奥古斯丁（354～430）曾推算出世界历史为6321年。
    这些推算中，以爱尔兰首席主教詹姆斯·乌瑟（1581～1656）的最为出名。他在1650和1654年发表两部著作，推算出上帝在罗马儒略历710年10月22日傍晚时创造天地，相当于公元前4004年10月22日傍晚。奇怪的是，乌瑟认为上帝创造世界的年份是儒略历710年而不是儒略历1年，那么在太阳被创造出来之前的710年没有太阳，怎么纪年呢？乌瑟和当时的人们都没有注意到这个矛盾，乌瑟的推算被普遍接受，自1701年起被印在了英国出版的《圣经》上。
    就在乌瑟发表其推算的时候，启蒙时代已经开始了。启蒙先驱们至少在私下里对《圣经》不以为然，不再相信地球是上帝直接创造出来的，而是自然形成的。在1644年出版的《哲学原理》一书中，法国哲学家笛卡儿（1596～1650）设想地球可能源自一颗炽热的恒星，这颗恒星冷却后，掉进了环绕太阳的以太“旋涡”中，变成了地球。另一个法国人德梅耶（1656～1738）进而试图根据自然现象来推算地球的年龄。推算的结果要比根据《圣经》推算出的古老得多。德梅耶深知这么做要冒着受到教会迫害的风险，因此他把这个观点写成了文学作品，虚构了一位法国传教士与一位印度哲学家的对话，由后者表述出来。这位印度哲学家显然是德梅耶的化身，他的名字特里梅德（Telliamed）是德梅耶特（de Maillet）的倒写。即便如此，德梅耶也不敢出版这部著作，只供朋友们传抄，在他死去10年后，《特里梅德》才出版。
    德梅耶认为地球曾经完全被水淹没，其证据就是在内陆高山上发现的海贝化石。之后，地球的水慢慢掉进了以太“旋涡”中，导致海平面逐渐下降。德梅耶指出，在迦太基、亚历山大城、艾可等地，有一些建筑原先是建在海平面的，现在都远离海平面了。根据这些建筑的位置和建造时间，可以算得海平面每100年大约下降3英寸。那么，从世界最高峰的海拔高度，可以推算出地球的年龄大约有20亿年。
    在今天看来，德梅耶的推算当然经不起推敲。地球从来没有完全被水覆盖。高山上的海贝化石不是由于海平面下降留下的，而是由于高山从海平面以下隆起带来的。他也忽视了，同样在地中海一带，还有很多地方的地面反而下陷到海平面底下，沉入了海底。德梅耶试图根据海平面下降来推算地球年龄，是站不住脚的。但是德梅耶第一个猜测到地球的年龄可能长达几十亿年，而不是只有几千年。世界要比《圣经》所记载的古老得多。更重要的是德梅耶采用的研究方法：不是把《圣经》或某部宗教著作当作依据，而是去研究自然现象，试图找到能用以测定地球年龄的规律。
    德梅耶的宇宙观深受笛卡儿的影响。但是这种旋涡宇宙观在当时已经过时。取而代之的是牛顿（1642～1727）的宇宙观。在1687年出版的《数学原理》一书中，牛顿提出物体散热的速率和物体的大小成反比。他认为，一个烧得通红的直径1英寸的铁球会在1小时后失去所有的热量，那么，一个和地球一样大的炽热铁球（直径大约4千万英尺。1英尺＝12英寸），就要花上5万多年的时间才能冷却下来。
    牛顿并不是在计算地球的年龄，但是他为后人计算地球年龄指示了一个重要方向：通过计算地球从最初的炽热状态冷却到现在的温度所需要的时间，就可以知道地球的年龄。法国博物学家布封（1707～1788）是沿着牛顿指示的方向前进的众多学者中的第一个。他认为太阳系是一颗彗星撞击太阳形成的，在撞击下，太阳抛出的气体和液体形成了各个行星和卫星。其中的一个就是地球。接下来布封要计算地球从一个熔球到冷却到现在的温度所需要的时间。为此他首先需要知道熔球冷却的速度。他用10个直径相差半英寸的铁球做实验，把它们加热到通红，然后测量冷却到室温所需要的时间。他发现冷却时间和球的直径大致成正比，由此外推到地球大小，算出地球从熔球冷却到现在的温度需要96670年。
    但是地球毕竟不是铁球。布封重复实验，这回用的不是铁球，而是组成和地球的组成相近的球。根据实验结果算出地球的年龄是74832年。虽然这是布封印在书上的结果，但是他私下承认这可能大大低估了地球的年龄。他注意到，暴露在阿尔卑斯山的沉积岩层非常深，而岩石沉积的速度又极其缓慢，这些都说明地球年龄远远不只几万年。在一份没有发表的手稿中，布封对地球年龄重新做了几次估计，结果都比他发表出来的长得多。其中的一个估计是，地球有近30亿年的历史。
    布封不敢发表这些估算，显然是担心激怒宗教势力。说地球只有几万年的历史也许还能被教会容忍，说地球有几十亿年的历史，就会被认为是在和教会作对了。在布封小心翼翼的文字背后，隐藏着更具革命性的力量。他是第一个用实验方法研究地球年龄的，也是第一个认识到地球的面貌是在自然力量持续而均一的作用下形成的，今天我们所观察到的地质过程，与过去的相同——这种思想后来被称为均变论。因此通过观察地球漫长的历史过程中在自然力的作用下发生的缓慢变化，可以推算出地球的年龄。布封采用的具体推算方法是错误的，思想观念却是正确的。

                             （中）

    到了19世纪，科学家已无需担心由于发表离经叛道的观点而受到宗教界的迫害。科学界实际上已无人相信地球如《圣经》所记载的只有几千年的历史。各种证据都表明地球的年龄必定非常古老。但是究竟老到什么程度，物理学家和地质学家（以及生物学家）却有不同的看法，发生了一场持续几十年的大争论。
    物理学家延续牛顿、布封的传统，试图根据地球的冷却来估算地球的年龄。牛顿、布封的估算未免过于粗陋，要做较为精确的计算，需要用到热力学的方法。创建热力学的关键人物英国物理学家威廉·汤姆逊（后来成为开尔文勋爵）（1824～1907）成了最佳人选。
    汤姆逊在1852年写了一篇简短的论文，指出在能量转化过程中，总会有一部分能量变成热量耗散掉。这意味着地球、太阳系乃至整个宇宙也都在逐渐散热，持续冷却下去。当时已知的化学反应能够补充一些热量，但是远远不足以补偿散发的热量。换言之，地球在过去必定比现在热，曾经热得生命无法生存，在将来则会比现在冷，会冷得不适合人类居住。假定地球一开始是完全熔化的，之后热量从地球内部传导到地球表面耗散掉，地表逐渐冷却到现在的温度，那么如果知道了地球的初始温度、岩石的热导率和现在地表的温度梯度，就可以算出地球的年龄了。
    汤姆逊在1862年的一篇论文中就是这么算的。但是他所需要的三个数据在当时都不确定，只能先做一番估计。汤姆逊把地球的初始温度设为3870摄氏度。他认为这是岩石熔化的温度，但是当时并没有这方面的实验，其实也就是瞎猜的。对岩石热导率，汤姆逊倒是自己做了测量，分别测了沙、沙岩和辉绿岩的热导率，把它们的平均值做为地球岩石的热导率。至于现在地表的温度梯度，有一些数据，但是彼此差别很大，汤姆逊挑了其中的一个。据此，汤姆逊计算出在9千8百万年前地球从熔化状态开始凝固下来。考虑到数据可能有错，汤姆逊给出一个比较大的估算范围，下限是2千万年前，上限是4亿年前。
    尽管汤姆逊的估算所用的假设很成问题，数据也很不确定，但是在此后的几十年内却被认为非常权威。毕竟，汤姆逊是当时首屈一指的大物理学家，身上笼罩着无数的光环：连续6年当选王家学会会长，被授予爵士和男爵爵位，成为第一个入选英国上议院的科学家……不相信这样的权威还相信谁呢？
    地质学家们却不以为然。一亿年的历史听上去已极为漫长，但是在地质学家看来却过于短暂，与他们观察到的地质现象不符。汤姆逊的估算也让达尔文深感苦恼。达尔文的自然选择学说认为生物进化是一个逐渐改变的过程，需要无比漫长的时间才能进化出现在我们见到的如此众多、如此丰富多彩的生物物种。但是按照汤姆逊的估算，只有最近的2～4千万年地球才冷却到能够让生命生存，这个时间框架显然远远少于达尔文所需要的时间。实际上，汤姆逊之所以选择在《物种起源》出版3年后挑起有关地球年龄的论战，就是针对达尔文的自然选择学说而来的。汤姆逊做为一位虔诚的基督徒，是广义的神创论者，虽然接受进化论，但是相信生物进化是在上帝的指导下进行的。
    地质学家有自己的办法估算地球的年龄，例如根据岩层的厚度。当时的地质学家已经知道沉积岩是水中的物质沉积而成的。那么，如果知道沉积的速度和一组沉积岩的厚度，就可以计算花了多长时间形成这组沉积岩。如果知道了所有沉积岩的总厚度，就可以知道花了多长时间形成所有的沉积岩，那么就可以知道地球的年龄的下限。但是这样的估算很难做到精确，最主要的缺陷在于物质沉积的速度并不是均一的，根据情况变化很大。而且沉积岩的总厚度也难以知道，特别是寒武纪之前的岩层很不完全，而那段时期占了地球历史的大部分。
    因此达尔文无法具体地估算地球的历史究竟有多长，但是他有理由相信它必定是非常古老的。例如，当时英国地区沉积岩的已知总厚度是77584英尺，美国密西西比河的泥沙沉积速度据估计是10万年600英尺，即每166.67年沉积一尺。按这个沉积速度，英国沉积岩花了1千2百万年才形成，而实际的沉积速度可能比那慢得多，因此所用的时间也就长得多。在另一个例子中，达尔文估计要用大约3亿年的时间才能把一个高度为500英尺的悬崖侵蚀成现在的韦尔德平原（假定侵蚀速度是每百年1英寸）。
    但是物理学家用别的方法估算出的地球年龄却都比较接近汤姆逊的估算。当时的物理学家认为，太阳最初从星云凝聚，达到现在的大小和亮度，只用了大约2千万年的时间，地球的年龄当然不可能比这老。当时太阳核聚变还未被发现，他们计算的时候，错误地假定了太阳能够发光是引力收缩释放出的能量导致的。物理学家采用的另一种估算方法是海洋中盐分的累积。海洋中的盐来自水土的流失，据此估算出海洋的年龄大约是8千万到1亿年。就连达尔文的二儿子、剑桥大学的天文学家乔治·达尔文也独立地验证了汤姆逊的估算。乔治·达尔文假定地球和月球是在熔化状态下分离形成的。在月球引力作用下，地球的海洋出现潮汐。潮汐摩擦会让地球自转速度变慢。乔治·达尔文估算出自月球从地球分离出去，到潮汐摩擦让地球自转减慢到现在的速度，大约用了5千6百万年的时间，与汤姆逊的估算相当。
    这些根据物理定律所做的计算，看上去要比达尔文本人的估算准确得多。在地球年龄的问题上，物理学家似乎更有发言权。达尔文无法反击，只能说“我确信有一天世界将被发现比汤姆逊所计算而得的还要古老”。“达尔文的斗犬”托马斯·赫胥黎则抨击说，汤姆逊的计算貌似精确，其实是基于错误的假设。达尔文相信地球的年龄至少有几十亿年老，生物才有足够的进化时间。我们今天知道达尔文、赫胥黎是对的，而物理学家们算错了。在地球年龄问题上生物学家比物理学家更靠谱，这很有讽刺意味，不过，后来证明物理学家算错的，也是物理学家。
    1895年，汤姆逊以前的助手约翰·佩利（1850～1920）发现了汤姆逊估算的一个漏洞。汤姆逊把地球当成了固体。但是如果地球内部是液体，地球内部的导热率就要比汤姆逊估计的高得多，地球的年龄相应地要比汤姆逊计算的大得多（地球内部导热率高使得地表温度增高，冷却时间变长）。佩利算出地球的年龄大约有20～30亿年。但是佩利的观点在当时没有造成什么影响。
    放射性现象被发现以后，汤姆逊计算的另一个大缺陷也暴露了出来。汤姆逊假定地球内部没有热源，地球形成以后就一直在冷却。1903年，法国物理学家居里（1859～1906）发现放射性同位素镭能够释放出热量，乔治·达尔文和几个物理学家几乎同时指出，这表明汤姆逊的假定是错的，地球内部放射性同位素产生的热量足以平衡汤姆逊假设的冷却效应。1904年，核物理之父卢瑟福（1871～1937）在汤姆逊出席的一次报告会上，指出了这一点。卢瑟福以后也将由于他的物理学上的重大贡献被授予爵士、男爵，获得诺贝尔奖，学术地位不亚于汤姆逊。不过在当时，他还只是个崭露头角的年轻物理学家，要当面挑战德高望重的权威，不免战战兢兢。卢瑟福在回忆录中生动地描述了这一幕：
    “我进了昏暗的房间，很快发现开尔文勋爵就在观众中，并意识到我有麻烦了，我的报告的最后部分是关于地球年龄的，而我的观点和他的观点相抵触。开尔文很快睡着了，这让我松了一口气，但是在我讲到关键部分时，我看到老家伙坐直了，张开眼睛，恶狠狠地盯着我！我突然灵机一动，说：‘开尔文勋爵已限定了地球的年龄，条件是没有发现新的热源。这个高瞻远瞩的观点指的就是我们今晚讨论的东西，镭！’瞧！老家伙对我发出了微笑。”

                                （下）

    放射性现象的发现不仅推翻了此前物理学家对地球年龄的低估，而且让准确测定地球年龄成为可能。
    放射性现象的发现纯属意外。1896年，法国物理学家贝克勒尔（1852～1908）在准备实验时，惊讶地发现铀盐已让包在厚黑纸里的底片感光，表明铀盐发射出能穿透黑纸的射线。两年后，皮埃尔·居里（1859～1906）和玛丽·居里（1867～1934）夫妇发现钍元素也能发出类似的射线，把这种现象命名为“放射性”。之后，居里夫妇发现了两种具有放射性的新元素——钋和镭。
    卢瑟福和索迪（1877～1956）一起为放射性年龄测定奠定了理论基础。他们发现放射性现象是由于元素的自发衰变造成的。在衰变过程中，一种元素变成了另一种较轻的元素，同时发射出射线。一种放射性元素的衰变速率是固定的。这样，如果知道了某种放射性元素的衰变速率和衰变产物，就可以根据衰变产物的量计算出用了多长的时间产生这些产物。
    卢瑟福在1905年首先想到了可以用这种办法来测定岩石的年龄。当时，他已经知道铀、镭发射出的阿尔法射线其实就是氦，那么，通过测量岩石中铀和氦的比例，以及铀产生氦的速率，就可以知道岩石的年龄。用这个办法，他测定两块岩石的年龄大约是5亿年。卢瑟福谨慎地指出，这只是下限，因为有一部分氦可能从岩石中逃逸了，导致测定的氦含量比实际的要少，测定的岩石年龄也就偏小。
    在同一年，美国化学家波尔特伍德（1870～1927）注意到铅总是出现在含铀和钍的矿石中，推测铅是铀和钍衰变的最终产物。在卢瑟福的建议下，波尔特伍德开始通过测量铀矿石中的铅含量来计算岩石的年龄。他测了26份岩石样本，发现它们的年龄在4亿到22亿年之间。这表明地球的年龄至少是22亿年。
    波尔特伍德的结果于1907年发表在地质学杂志上。尽管这个测定结果符合地质学家的预想，他们却对此没有什么兴趣。地质学家对物理学家、化学家闯入他们的领域的举动仍保持戒心。波尔特伍德没有做进一步的研究，后来患了抑郁症，自杀身亡。卢瑟福的兴趣也转移到其他方面。
    在其他人都放弃的时候，只有英国地质学家霍姆斯（1890～1965）坚持了下来。早在1911年霍姆斯还是一名本科生时，就开始用铀－铅法测定岩石的年龄，并测出最古老岩石的年龄是16亿年。此后，随着对放射性现象、放射性同位素的研究的深入，霍姆斯一直在改进其测量结果。但是直到进入20年代，霍姆斯的工作才逐渐受到重视。此时，地质学家已发现地层的沉积速度并不是恒定的，因此想根据现在地质变化的速率来精确地算出地球的年龄是不可能的，只能借助放射性方法。1931年，美国科学院指定一个委员会专门研究地球年龄的测定问题，由霍姆斯执笔的委员会报告认定放射性年龄测定法是测定地球年龄的唯一可靠的方法。
    有关放射性测定法的争议消失了，接下来就是如何尽可能准确地测定地球的年龄。岩石越古老，当然就越接近地球的年龄。目前测定的最古老的岩石年龄大约是38～39亿年，其中有的是沉积岩，含有更古老的矿物晶体。已知最古老的矿物晶体是在澳大利亚发现的锆石小晶体，年龄至少为44亿年。但是用地球岩石无法直接测定地球形成的年龄。这是因为地球由地壳、地幔、地心几部分组成，由于板块运动，新的地壳持续地产生，然后又被循环，岩石始终处于变化之中，其结果是，地球最早形成的岩石已不存在。
    整个太阳系是由同一片星云形成的，形成太阳系各个天体的过程所花的时间相对来说比较短，可能不到1亿年。太阳系其他天体的年龄也就基本等于地球的年龄。因此，有关地球年龄的最好证据反而不是来自地球，而是来自月球和降落到地球上的天外来客——陨石。月球上不存在板块运动，可以在上面找到月球刚形成时就有的岩石。对阿波罗号带回来的月球岩石的测定结果表明，最古老的月球岩石大约是44～45亿年。对许多陨石的测定结果，年龄也都在45亿年左右。现在被普遍接受的地球年龄45.4亿年（1％误差），根据的是美国地球化学家帕特森（1922～1995）在1956年发表的测定结果，测的是一块在美国亚利桑那州恶魔谷发现的陨石。
    地球年龄大约45亿年，科学界对此已无疑义，它做为一个科学事实已有50多年的历史。但是在科学界之外，仍然有许多人不能接受这一事实。这主要是基督教原教旨主义者，他们坚信地球的年龄只有大约1万年。这些“年轻地球论者”的依据是基督教《圣经》，但是却给自己披上科学的外衣，试图动摇放射性测定法的科学基础。
    简单的放射性测定法有两个假设：一、在岩石刚刚形成时，只有母元素（例如铀），子元素（例如铅）都是后来由母元素衰变形成的。二、自岩石形成以后，没有母元素、子元素逃逸出去，也没有母元素、子元素从外界渗透进来。显然，这两条假设如果有一条不成立，就会影响到测定结果，因此就受到了“年轻地球论”的质疑。
    但是存在这两个假设并不会让放射性测定法变得毫无价值。在许多情形下，有足够的依据可以认定这样的假设是完全合理的，而且也可以通过对同一个样本用不同的同位素、不同的测定方法进行核对。实际上，现代放射性测定法普遍采用的是等时线法，通过测量同一种元素的不同同位素的量，以及通过测量在同一时间形成的不同物体（例如岩石中的不同矿石晶体），取消了这两个假设。因此“年轻地球论者”对此的质疑是没有道理的。
    放射性测定法还有一个基本假设，某种放射性元素的衰变速率是恒定不变的。如果这个假设不成立，测定的结果当然就靠不住。因此“年轻地球论者”最喜欢攻击这一假设。但是这一假设有充分的量子力学理论依据，攻击它也就是在攻击量子力学。这个假设也被实验所证实：物理学家做了很多试图改变衰变率的实验，对放射性同位素施加不同的温度（高达2000摄氏度，低达零下186摄氏度），不同的气压（从真空到几千个大气压），不同的引力场和磁场，都未能显著改变衰变率。
    而且放射性测定法的结果已被别的方法所独立验证，例如日震年龄测定法。上个世纪60年代，天文学家发现太阳表面在有规律地振荡，称为日震。日震波的传播与太阳的组成，特别是太阳中心的氦和氢的相对含量有关。自太阳诞生以来，其内部就一直在进行着把氢聚合成氦的核聚变。因此，通过日震测定太阳中心氦的含量，就可以计算出太阳的年龄。用这个方法测出的太阳年龄大约为45.7亿年，与用放射性测定法测出的吻合得很好。
    当代“年轻地球论者”对地球年龄的质疑没有任何科学含量，不能算是科学争论，也无法通过学术争论获得解决。这是宗教与科学的冲突，这些偏执的信徒还生活在17世纪乌瑟主教的时代。

2009.12.23.
2010.1.6.
2010.1.13.

（《经济观察报》2010.1.4,11,18）

    提起庞然大物，我们往往会想到象。象是现存最大的陆地动物，最大的非洲丛林象的身高能超过4米，体重能达到12吨。象刚生下来时的体重通常就有120千克。它们是如此庞大，以至我们习惯充满敬畏地称之为“大象”。
    但是有一种象的形象很难让人将它冠以“大”字，它们成年时身高还不到1米，体重只有大约100千克，和猪的大小差不多——猪鼻子插葱有时的确是可以装象的。这样的矮象一定很可爱，可惜它们只生活在更新世，已在大约1万年前全部灭绝。
    矮象并不是大象的祖先，在它们之前大象早已进化出来。相反地，矮象是从大象进化来的。这些矮象的化石是在地中海的西西里岛和马耳他岛发现的。在地中海的其他岛屿，也有类似的矮象化石出土。大约600万年前，地中海的海水被部分或全部蒸发了，生活在大陆的大象得以迁移到这些岛屿。后来随着海平面的上升，这些大象的后代与世隔绝，在岛上进化成了猪一般的矮象。
    为什么大象的后代变成了“猪”了呢？在回答这个问题之前，我们需要先问一下，为什么大象要把身体弄得那么庞大呢？原因很简单，身体庞大是它们保护自己的法宝。当大象的身体大到连老虎、狮子也望而生畏时，大象就没了天敌，可以自由自在地吃草。但是身体庞大也意味着要消耗大量的食物。一头成年大象每天要吃上一、两百千克的植物。而一个大象群体为了避免近亲繁殖，通常有几百头大象，它们消耗的食物量大得惊人。
    在地中海的岛屿上，没有大型的肉食动物需要抵御，大象身体庞大的优势消失了，劣势暴露了出来。在岛上，资源非常有限，没有足够的食物来维持一个大象群体，身体大的象饿死，身体小的象由于需要的食物量也少，反而容易生存下来。要维持一个500头大象的群体，可能至少需要几千平方千米的空间，但是要维持一个同等数量的矮象群体，有几十平方千米的地盘可能就足够了。这样，在自然选择的作用下，大象的身体就变得越来越小。
    不仅大象如此，其他大型食草动物到岛上繁衍后，由于没有天敌，也由于缺乏食物，它们后代的身体也会逐渐地变小。甚至人类也是如此。2003年在印度尼西亚的弗洛里斯岛发现的史前“矮人”（已在大约12000年前灭绝），身高只有大约1米。
    但是对俗称老鼠的啮齿动物来说，情形却正好相反。老鼠体型小的原因，也是为了避免被天敌吃掉，因为身体小容易躲藏。到了岛上以后，没有那么多天敌，甚至根本就没了天敌，没有必要再躲躲藏藏，身体小的劣势就暴露出来了，因为身体太小，热量容易散失，而且能吃的食物种类有限，比如粗一点的植物就咬不动。对老鼠来说，身体大一些反而更有优势。在岛上生活的啮齿动物的身体通常要比在大陆生活的大很多。例如在弗洛里斯岛上原来生活着一种窟山鼠（已灭绝），和猫一样大。
    不过，和在乌拉圭发现的一种豚鼠相比，窟山鼠就是小巫了：这种乌拉圭豚鼠比牛还大，体长3米，高1.5米，重达1吨，比矮象还要大得多。幸运的是这种可怕的硕鼠生活在200～400万年前。在当时，巴拿马地峡还未出现，南美洲和北美洲是分离的，南美洲实际上是一个大岛，北美洲的剑齿虎等天敌还过不去享用这些硕鼠。现在还生活在南美洲的花背豚鼠是硕鼠的近亲，而花背豚鼠的体长只有80厘米，体重只有15千克，这在现在啮齿动物中已经算是大的了。
    当大型的哺乳动物迁移到岛屿，它们的身体通常会逐渐矮化，而小型的哺乳动物则相反，它们的身体会逐渐巨化。这种现象被称为“岛屿法则”。这个进化速度会非常快。对88种岛屿哺乳动物（其中一半是啮齿动物）的调查表明，它们的进化速度要比大陆哺乳动物快两倍。
    人类的文化进化其实也存在类似的“岛屿法则”。对人类社会来说，“岛屿”并不一定是地理意义上的。开放的岛国可以包容世界，自我封闭的大陆国家却是文化的岛屿。一个国家如果闭关锁国成了世界的孤岛，那么由于缺乏来自外部的竞争压力和文化交流，也会很快地让伟人矮化，鼠辈巨化。这样的国家，会一时成为“矮象”和“硕鼠”的天堂。但是不论是可爱的矮象还是可怕的硕鼠，终究还是都灭绝了。

2010.1.18.

（《中国青年报》2010.1.20）

【按：在《中国青年报》登出的版本写错了花背豚鼠的体重，误把“15千克”写成“75千克”，重得离谱了。若有转载，请更正一下，以此为准。】

    幼儿开始会说话后，最爱问的是“这是什么？”。等到再大一点，他们就会不停地改问“为什么”了。儿童虽然很有探索精神，喜欢刨根问底，但是也很轻信，不管多么刁钻古怪的问题，大人用一两句话随便给一个答案，他们也就满足了。
    等儿童再长大一些，有了怀疑的态度，学会了做思考，就不容易打发了。于是解答“为什么”的科普读物应运而生。我们这一代人，基本上小时候都受过《十万个为什么》的熏陶。那是知识读物极度缺乏的时代，难得有一套科普书能稍稍满足少年儿童的求知欲。用今天的眼光看来，这套富有时代色彩的书籍的内容和写法都乏善可陈，没能经得起历史的考验，倒是那个学自苏联、不符合汉语表达习惯的书名成了名牌，衍生出众多模仿、跟风之作，国内各家出版社出版的以“十万个为什么”为名的图书，据说至少有一百多种。
    这些图书其实是以问答方式编写的百科知识入门读本，问题大多很抽象，解答也像考题标准答案一样的呆板、枯燥。它们被归为少儿读物，似乎人一旦长大，就没有了探究“为什么”的兴趣。只有少数成年人还继续保持童心，享受探索的乐趣。在古代他们是思想家，在现代他们是科学家。科学研究的目的，简单地说也是为了回答儿童喜欢问的那两个问题：“是什么”（对事实的描述）和“为什么”（事实背后的机理或因素）。
    在科学出现之前，人们对“为什么”的解答都是出于臆想。中国学者的解答依据是神话传说和阴阳五行之类的玄学。西方学者则多了一个神学解答，而且人们从小就被灌输。有一首传统英语儿歌《告诉我为什么》如此唱道：

    告诉我为什么星辰闪耀，
    告诉我为什么常春藤缠绕，
    告诉我为什么天空如此蔚蓝，
    那么我将告诉你为什么我爱你。

    如果你以为这是在激励儿童去做科学探索，那就错了。这首歌的第二段马上就给出了简单得不能再简单的回答，要对儿童做所谓“终极关怀”：

    因为上帝创造星辰闪耀，
    因为上帝创造常春藤缠绕，
    因为上帝创造天空如此蔚蓝，
    因为上帝创造了你，那就是为什么我爱你。

    把想不明白的问题，都归为上帝（或神仙、外星人），从此不去做进一步的探索，是一种非常煽情然而也非常懒惰的做法。何况这些问题都已有了并不复杂的科学解答，并不需要抬出“上帝”来吓人。恒星会发光是由于它们有巨大的质量，在引力作用下恒星内部有很高的温度，引起核聚变，释放出大量的能量。常春藤缠绕而上是为了获得阳光进行的向性运动（植物的叶子有朝着阳光生长的向光性，而茎有朝与重力相反方向生长的负向重力性）。晴朗的天空之所以呈蔚蓝色是由于空气分子对阳光的散射引起的，阳光中的蓝光波长短，散射比较强。这种现象是英国物理学家瑞利发现的，称为瑞利散射。至于男女之爱，则离不开激素的影响。美国著名科普作家阿西莫夫曾经据此给上面的儿歌改了歌词：

    核聚变让星辰闪耀，
    向性运动让常春藤缠绕，
    瑞利散射让天空如此蔚蓝，
    我之所以爱你是由于睾丸激素。

    对这些解答当然可以继续追问为什么。比如，植物为什么会产生向性运动？我们可以从生物化学、细胞生物学和分子生物学的角度解释向性运动的机理（和植物生长素或生长抑制物质的不均匀分布有关）。为什么会出现这样的机理？我们可以从进化生物学的角度解释这是自然选择的结果。
    一步一步地追问下去，可以让我们更深入地研究某种自然现象，对它有更透彻的了解。现在回答不了的，也可以留待以后的研究结果。但是这种追问不可能无限地继续下去，总有必须叫停的时候。这个时候，我们就会说这个问题没有科学意义，是个伪问题。比如，如果有人继续问，为什么会有自然选择？我们只能告诉他，这是在满足一定的条件后必然会出现的最基本的自然规律，去追究为什么会出现自然规律，没有科学意义。
    有些人可能会兴奋地说，原来科学并不是什么问题都能回答的啊，科学回答不了的，就交给我们哲学家、神学家来进行“终极关怀”。对上面的问题，有人会说，自然规律是上帝创造的。但是这既无法让人信服，也不增加任何知识量，纯属多余。否则，我们也可以学着继续追问：为什么上帝要创造自然规律？为什么会有上帝？……如果你要说上帝是“第一因”，到了上帝这里就不能再追问了，那么我们也可以把自然规律做为“第一因”，没有必要再加一个子虚乌有的“上帝”。科学回答不了的，哲学、神学的回答也只是自作聪明。

2010.1.11

（《中国青年报》2010.1.13）

    前一阵子美国号称有男人怀孕生子，轰动一时。其实那是一个通过吃雄性激素让自己长得像男人的女人。现在的医学技术还没办法让男人也怀孕。但是的确有的雄性动物能够怀孕，那就是海马。这个趣闻，我们从小就听说了。比如有一本给0～3岁婴儿看的画册为海马配的儿歌说：“说马不是马，海里面长大，妈妈生宝宝，爸爸来孵化。”对生育毫无概念的婴儿大概不会觉得这有什么稀奇的，大人才会认为这事确实很怪异。
    海马的样子长得就非常怪异。它是鱼，用鳃呼吸，用鳍游泳，但是它的样子却一点也不像鱼，倒像是国际象棋的马，所以中外不约而同地称之为海马。只不过这是很微型的“马”，现存52种海马，小的不到3厘米长，大的也只有35厘米长。但是，如果把海马和明显是鱼的尖海龙放在一起，还是很容易看出海马的身体就是以海龙为模板做了改造。化石和分子生物学的证据也都表明海马是从某种海龙进化来的。
    最怪异的还是海马的生育行为。在生育季节开始后，海马成双成对地翩翩起舞，连跳几天求偶舞蹈，然后雌海马的肚皮紧贴雄海马的肚皮，把像阴茎的产卵器插进雄海马肚皮上的育儿袋中，排出卵后就离开了。雄海马不仅要给育儿袋中的卵授精，还要给它们提供氧气和养料。卵和育儿袋的壁结合在一起，后者就像胎盘，有丰富的血管供应氧气和养料。在卵孵化后，小海马还要继续在爸爸的育儿袋中待上一段时间，靠育儿袋分泌的养料为生。在雄海马怀孕期间，雌海马除了每天早晨来探望一次，共舞6分钟之外，就不干别的了。大约一个月后，雄海马收缩育儿袋，把小海马排到海中。一旦小海马生产出来，雄海马就不再管它们了，而是马上准备再次怀孕。
    整个怀孕过程和哺乳动物的很相似，甚至它们的化学基础也有相似之处：都受催乳素的控制。只看这个过程，我们完全可以把怀孕的海马当成是雌性的，如果它们制造的不是比卵小的、会游动的精子的话。
    没有别的动物有这样的超级爸爸。在所有动物中，只有海马的近亲海龙有类似的现象，但也没有到海马那样的程度。和其他鱼类相比，海马显得尤其特别。大多数鱼类是只管生不管养的，雌鱼排出卵，雄鱼授精，就完成了生育使命，它们对受精卵的命运毫不关心。这些在水中飘荡的鱼卵，绝大多数都将成为其他动物的食物。它们只能是靠增加卵的数量来提高后代生存的机会，有的一次就能产下几百万个卵。
    但是制造卵非常耗费能量。对海马来说，这是负担不起的开支。它们躲在海藻中，几乎不做运动，伸出长嘴吸食漂浮来的小鱼小虾和浮游生物，这种守株待兔式的觅食方式使得它们只能摄入很少的能量，无法制造大量的卵。雌海马少的一次只制造几个卵，多的也不过制造一千多个，这已经让卵的重量占了其体重的三分之一了。
    所以海马只能通过提高卵的存活率来增加后代生存的机会，那么就不能对卵的死活漠不关心，要照看它们。卵子比精子“贵重”得多，也就是说，雌性动物对后代的投资要比雄性的大得多，她们更在乎后代的死活，通常也由她们来承担养育的责任。不过，如果雄性能够确信后代是他的，他们也能分享甚至独占养育的责任。鱼是体外授精的，先由雌鱼产卵，然后雄鱼立即授精，在这种情况下，雄鱼可以确信受精卵是他的，所以有些物种的雄鱼会留下来守在受精卵旁边加以保护。
    海马非常弱小，它们保护自己的唯一办法就是靠伪装躲在海藻中，对天敌没有任何抵御能力，不可能去保卫卵，那样做等于自杀。那么，对海马来说，保护受精卵的最好办法就是把它们藏在体内，带着它们一起躲起来。怀孕要耗费许多能量。雌海马为了制造卵，已几乎把能量耗尽了，当不成孕妇，雄海马只好承担怀孕的责任。在雄海马怀孕的时候，雌海马开始制造新一批的卵。等雄海马生下小海马，雌海马的卵也成熟了，马上又可以让雄海马怀孕。海马通常会找原配继续生育，它们通过怀孕期间每天的探视培养感情，不用浪费时间去寻找新配偶。一夫一妻制在鱼类中也是非常独特的。所有这些貌似怪异的生育行为，其实都是为了在严酷的条件下既尽可能地多产卵又尽可能地保证卵的存活，是在特殊的生存环境中为了追求后代利益最大化，在自然选择作用下形成的最“合理”的生存策略。
    这种奇妙动物的生存现在面临着新的挑战，正在成为濒危物种。威胁它们生存的，除了栖息地的丧失和环境污染，主要的因素是被大量地捕杀晒干了做中药。中国传统医学把海马当成治女人难产和为男人壮阳的良药。按《本草纲目》的说法，孕妇临产时把海马烧末吃了，再手握一只海马，就能保证顺产。现在应该没有人用这么古怪的方法治难产了，但是对海马能“壮阳”的迷信却是被发扬光大了。每年世界各地有大约2千万只海马被捕杀，卖到中国和其他华人居住地区用来做“补肾壮阳”的中药。
    中国传统医学根据“取象比类”来认定药效。一种东西被认为能壮阳，或是因为样子像阴茎（例如肉苁蓉），或是因为样子很威风（例如虎鞭），而海马按李时珍的说法，则是因为“海马雌雄成对，其性温暖，有交感之义”。雌雄成对的动物多了，不知为何惟独看上了海马？如果李时珍知道雄海马居然会怀孕，“雌性化”到了极点，是否会反过来认为其功效是“缩阳”呢？

2010.1.4.

（《中国青年报》2010.1.6.）

    在中国农村推行计划生育的一大阻力是重男轻女的观念，生了女孩的家庭总想要再生男孩，有许多地方为此做了让步，在农村实行“一胎半”政策，第一胎是男孩的不能再生，是女孩的可以再生一个。有一位“中国问题专家”曾撰文抨击说，这样下去，岂不是女孩越来越多，男孩越来越少，会造成性别比例严重失衡？
    其实，由于生男生女的概率相同，只要不用人工流产或溺婴的方式人为地选择婴儿的性别，那么不管采用什么生育策略，都不会改变男女比例。即使生男孩只能生一个，生女孩可以一直生到生下男孩为止，也不会使女孩多于男孩。
    这个结论违反了人的直觉，会有许多人无法接受。不相信的人可以具体算一算进行验证：1000对夫妇生育，500对生了500个男孩，停止生育；500对生了500个女孩，继续生育；后者又得250个男孩，250个女孩；后者再得125个男孩，125个女孩……加起来男女孩总数相同。现在中国男女比例的确严重失衡了，不过是女孩少于男孩，这是由于女孩被流产或溺杀引起的。
    许多貌似简单的数学题，其答案往往与人们的直觉不符。请看这三道数学题：
    一、球拍和球的总价是1.1元，球拍比球贵1元，那么球的价格是多少？
    二、如果5台机器用了5分钟生产5个零件，那么100台机器生产100个零件需要多少分钟？
    三、在一个湖里有一片睡莲，睡莲的面积每天扩大一倍。如果睡莲覆盖整个湖需要48天，那么它覆盖半个湖需要多少天？
    直觉告诉我们，答案分别是：0.1元、100分钟和24天。美国研究人员把这三道题混杂在问卷中让10所大学的3000多名本科生解答，发现大部分人都凭直觉回答。但是直觉是错的。正确的答案分别是：0.05元、5分钟和47天。按答对1题得1分计算，这些学生的平均得分只有1.24分。即使是那些给出正确答案的人，往往也是首先想到直觉的答案，然后意识到这个答案是错的，才去找违反直觉的正确答案。
    直觉其实是一种无意识的本能反应，不经思考快速地自发产生，不受人的心理状态的影响。理性思维则需要做有意识的思考，反应要慢得多。直觉对我们的生存至关重要。我们看到一张脸，不可能要经过思考才辨认出是熟人；看到一块石头迎面砸来，不可能等到想起会被砸伤才躲开。这些都要靠直觉做出快速的自发反应。但是在面临更复杂的问题时，就需要用到理性思维才能解决。
    在生活中我们在交替使用这两套思维系统。例如，我们讲母语时，用的是直觉思维，而讲外语时用的是理性思维，所以不可能像讲母语那么流利。我们听到气象员用摄氏报出气温时，会直觉地感到气温的高低，但是如果听到的是华氏温度，就要用到理性思维了——美国人则相反。通过反复的训练，有可能让理性思维转化成直觉。例如，人们在学开车时，要靠理性思维进行判断，反应比较慢，开车时间长了，在某种程度上就成了一种本能，具有迅速的应变能力。
    但是有时对同一个问题，直觉和理性思维会给出相互冲突的答案，而直觉往往能战胜理性，从而让人产生烦恼。虽然统计表明飞机是最安全的旅行方式，但是许多人仍然害怕乘飞机，直觉地认为飞机不安全。这些人乘车时并不担心会出事，虽然出车祸的概率要比飞机失事高得多。
    有时统计数据反而激发人们本能的恐惧，出现严重的后果。1995年10月，英国医药安全委员会警告说，第三代避孕药与第二代避孕药相比会让静脉血栓症的风险增加100％。这听上去很吓人，许多人因此不敢再用避孕药避孕，导致第二年英国人工流产增加了9％。其实血栓的风险本来就低，风险增加100％，不过意味着每7000多人中会多1例而已。英国医药安全委员会现在的说法是，第三代避孕药只是略微增加了血栓的风险，除非你有患血栓的危险，否则无需停用第三代避孕药。
    人们在进入陌生的领域时，会本能地感到恐惧，做出过分谨慎的直觉反应。许多人对转基因食品、疫苗接种的疑虑和反对，就是一种由于缺乏科学知识，未经理性思考做出的本能反应，并被某些组织和人士利用来制造社会恐慌。本能反应一旦做出，就很难通过出示科学证据来说服，因为说理诉诸的是理性思维系统，不容易影响人们的直觉。
    让理性战胜直觉，并非不可能。毕竟，对那三道数学题，还是有人给出了违反直觉的正确答案。在回答它们时，名校学生与一般学校的学生表现出较大的差距。在10所学校中，得分最高的是麻省理工学院的学生，平均2.18分，最低的是托莱多大学的学生，平均只有0.57。也许麻省理工学院的学生天生就对数学有更好的直觉，但是也可能是长期进行数学训练的结果，让他们有更好的答题能力。对从小就在“奥数班”磨练过的中国大学生来说，更不容易被这类数学题误导。
    当然，善于解答数学难题不等于善于应用理性思维。习惯于理性思维特别是科学思维的人，在人群中只是极少数。要让人们了解科学知识还比较容易，但是科学知识往往与人们的直觉不符，要让人们利用科学知识、应用科学思维做出正确的判断，则困难得多，因为那是在抗拒人们的本能。也许科学思维也要“从娃娃抓起”。人们如果从小学习外语，就能让讲外语成为一种直觉；从小训练下围棋，就能对局势有很好的直觉。如果从小进行科学思维训练，是否也能让科学思维战胜直觉反应？

2009.12.28

（《中国青年报》2009.12.30.）

这是网友“会飞的藏红花”为《金合欢的关系网》画的插图。

    “梧桐相待老，鸳鸯会双死。贞女贵徇夫，舍生亦如此。波澜誓不起，妾心井中水。”（唐·孟郊《列女操》）自古以来，鸳鸯就被中国人视为忠贞爱情的象征。这源于至迟在晋朝就已有记载的一个传说：鸳鸯雌雄一刻也不分离，如果有一只被抓走，另一只就会相思而死。
    可惜现代鸟类学家的观察破坏了人们美好的想像。事实上，鸳鸯雌雄只在交配的季节才在一起，而在雌鸟孵蛋、抚养幼鸟期间，雄鸟并不承担责任，跑到别的地方去了。在下一个交配季节，雄鸳鸯通常还会回来找原配，这也许让人感到一丝欣慰，但是和那些雌雄终身不分离的鸟类相比，这又不算什么了。鸳鸯的忠贞只是文人看到鸳鸯成双成对戏水时的异想天开而已。
    至于说鸳鸯夫妇如果被拆散，就会相思而死，更是无稽之谈。生物的本能是繁衍后代、传播自己的基因，除了人类，没有其他生物能抗拒这种本能。所以，再忠贞的鸟也不太可能为亡夫亡妇守节或殉情，放弃继续传播自己的基因的权利。它们将会另觅新欢。如果突变出一只殉情的鸳鸯，它的“殉情”基因将难以传播，很快会被淘汰掉。
    如果要在鸟类中寻找忠贞爱情的象征，许多奉行严格的一夫一妻制的鸟类都比鸳鸯够格。生活在南冰洋岛屿上的漂泊信天翁（以下简称信天翁）是其中最忠贞的一种。信天翁的雌雄一旦结为“夫妻”，就会从此生活在一起，“婚姻”关系通常会一直持续到有一方死亡为止，“离婚率”只有大约0.3％。有一对信天翁夫妇被发现一起生活了40年——这个纪录还得归功于信天翁的长寿，它是寿命最长的鸟类之一，能活60多岁。
    信天翁还是能飞行的现存鸟类中最大的一种，翼展能达到3.5米。如此巨大的翅膀让它能不拍动翅膀在空中翱翔几个小时，特别适于长途飞行。每次出去觅食，信天翁要花上几天时间，飞行几千公里——已知的纪录是12天飞行了6000公里。信天翁在荒凉的小岛上筑巢，附近没有食物，必须远行到外海才有可能找到食物，主要是乌贼和鱼。要在南冰洋找到足够的食物填饱肚子可不是一件容易的事，所以要用这么长的时间跑这么远觅食。一旦发现了食物，信天翁就会拼命地吃，有时候吃得太饱飞不起来，只好先在海面上歇息。
    在如此严酷的条件下，要养活自己已不容易，何况养育后代？但是后代是不能不要的，否则我们今天就见不到信天翁了。只能是尽可能地减轻养育后代的负担。信天翁每两年才生育一次，每次只生一个蛋。在12月10日到1月5日这段时间，雌鸟产下一个蛋，然后开始孵它，但是雄鸟也热心地想要参与，有时会强行把雌鸟推开，抢着孵蛋。此后雌雄轮流孵蛋两个多月，幼鸟才破壳而出。
    幼鸟出世后，父母还要轮流出海觅食，回来从胃里吐出液体食物喂养幼鸟。父母必须喂养幼鸟9～10个月，每天喂给幼鸟1.5千克的食物，才能让它有可能成为世界上最大的会飞的鸟。刚出生的幼鸟体重只有80克，到它们会飞时，体重达到8千克，增加了100倍，可见父母喂养负担之重。而实际负担比这还重，因为在幼鸟会飞时，体重其实还有所减轻了。在会飞之前，为了完全过冬，幼鸟体内必须储存大量的脂肪，要把自己吃成一个肉球。这时的幼鸟站起来能有1米高，体重达35千克，是它父亲的3倍重！
    有的动物，例如许多种昆虫，产下的卵能自己孵化，孵出的幼虫能自己觅食，虽然大部分的卵和幼虫都会成为其他动物的食物，但是毕竟还有长大的机会，所以它的父母只管生不管养，只是通过增加产卵量来增加后代存活数量。但是对鸟类来说，对生下的蛋不能不管，否则幼鸟不会孵出，蛋百分之百会成为食物。幼鸟孵出后，通常也不能置之不理，还必须喂养它、保护它，否则它的生存几率会是零。
    因此父母至少必须有一个要承担孵蛋、喂养幼鸟的责任。虽然父母对后代贡献了等量的遗传物质，但是在其他方面却不平等：母亲花费了大量的能量生产营养物质供后代食用，她提供的蛋要比父亲提供的精子大得多，也贵重得多。也就是说，母亲对后代的投资要大得多，如果蛋被吃掉或幼鸟夭折了，母亲的损失也大得多。这就是为什么多数鸟和鸳鸯一样，通常是雌鸟留下来孵蛋、养育后代，而雄鸟只管交配，完了一走了之。
    但是对信天翁来说，虽然已把一窝蛋的数量减少到了无法再少的一个，要孵化、养育这种巨鸟仍然是一大挑战，只靠母亲一人无法完成，父亲不得不共同承担责任，否则他自己的基因无法传播，交配成了无用功。在幼鸟长大后，母亲或父亲为什么不另觅新欢呢？这是因为寻找中意的配偶相当费时间，平均要花上2～3年才能确定关系，相当于少生了一窝，显然不如回到知根知底的老夫老妻身边更合算。可见，信天翁白头偕老的浪漫，其实是在特殊的环境下为了保证自己的基因能够传播下去而不得不做出的选择。
    即使是这种从一而终的爱情鸟，雄鸟有机会也会搞婚外恋甚至强奸，让其他雄鸟替他养儿育女，因为这能更多地传播他的基因。夫妻一方死亡，活着的一方绝不会守节或殉情。这些鳏夫寡妇由于有育儿经验，能增加后代存活率，它们会成为抢手货，挑来挑去，往往就是鳏夫配上了寡妇。这一切，都是传播基因的游戏。

2009.12.21.

（《中国青年报》2009.12.23.）

    化石是保存在岩石中的古生物遗骸或遗迹，这在今天是众所周知的事实，即使是最顽固的神创论者，对此也不会有什么争论。但是对古人来说，这个事实却不是那么显而易见的，直到18世纪，科学界对化石是不是源自生物体，还充满了争议。
    国内有的文章称，北宋沈括（1031～1095）最先揭示化石成因，比达·芬奇早了400多年云。沈括在《梦溪笔谈》中的确提到，在太行山崖间有螺蚌壳，据此认为这一地带过去乃是海滨。此前唐朝书法家颜真卿（709～785）在《麻姑仙坛记》已有“高石中犹有螺蚌壳，或以为桑田所变”的说法。比沈括稍后的朱熹（1130～1200）也提到：“常见高山有螺蚌壳，或生石中，此石即旧日之土，螺蚌即水中之物。”他们说的螺蚌壳，实际上是贝壳化石，但是他们显然是把它们当成了真正的贝壳，并不能据此说明他们对化石的来源已有正确的认识。
    贝壳化石与现在的贝壳非常相似，并不难推测它们的来源。古希腊人比中国古人早了一千多年就已有类似的说法。第一个较为准确地指出化石的来源的是古希腊哲学家色诺芬尼（公元前570～480）。他在内陆和山上发现了贝壳，在意大利西西里岛的采石场发现了鱼和海草的化石，又在马耳他岛发现了各种海洋动物的化石，据此得出了一个在当时相当超前的结论：山脉必定曾经位于海中，地球在历史上多次交替出现世界性大洪水和干涸。此后几位古希腊哲学家也都表示了类似的观点。
    要接受这种观点，首先必须相信世界是非常古老的。这对古希腊哲学家来说不是个问题。但是到基督教在西方世界占据统治地位后，人们的世界观就完全不同了。在基督教看来，世界是在几千年前由上帝在六天内创造出来的，这样的世界观让人们对化石感到疑惑不解。既然世界历史这么短，显然不能认为化石是生物体经历了长期的历史过程而遗留下的遗迹。何况化石的种类、形态是如此繁多，它们的成因似乎也应该是多种多样的。
    比如恐龙、大型古哺乳动物的骨骼化石，很容易看出它们是骨头，但是在现存生物中又找不到对应的部分，因此它们就被认为是古代巨人或神话动物的遗骨。类似的，中国古人也把这类化石当成“龙骨”，要么是龙死去后的遗骨，要么是龙脱胎换骨时蜕下的。
    大多数化石并不像贝壳或鱼化石那么好辨认。许多化石与当时人们已知的生物都没有相似之处，因此很难让人把它们与生物体联系起来。例如尖锥状的箭石（乌贼等头足纲动物的内壳化石）和海百合化石。某些海百合化石有星状图案，这类化石就被认为是流星陨落后的产物，称为“星石”。当时人们说的“化石”指从地下挖出来的所有东西，岩石、矿石、宝石也包括在内。这种分类的混乱也导致了认识上的混乱，看上去不像生物体的化石理所当然地被归为了某种矿石。
    有些化石看上去与现存的动物很像，但是当时流行的观点却认为它们是和生物体没有任何关系的自然形成的石头图像，是由存在于石头中的神秘“塑造力”形成的。有些人相信它们是生物体的遗迹，但是是被诺亚大洪水淹死的动物遗留下来的。离奇一点的观点则认为它们是动物交配时精液溅到岩石上长出来的类似生命的东西。还有人认为它们也许是魔鬼的恶作剧，是为了破坏人们对上帝的信仰。
    想要对化石有正确的认识，首先必须冲破基督教世界观的束缚，而这只有到了文艺复兴时期才有可能。在1500年左右，达·芬奇（1452～1519）试图复活古希腊哲学家对化石的看法。他注意到在意大利北部亚平宁山脉的岩石里有贝壳和珊瑚化石，那里离海岸很远，这些海洋生物化石是怎么来的呢？有人认为是诺亚大洪水把它们从海里冲到山上来的。达·芬奇认为这是不可能的，因为据说诺亚大洪水是下暴雨引起的，雨水会携带着东西流向大海，而不是相反地把海里的东西冲到陆地。而且许多贝壳化石太脆，经不起长途跋涉。贝壳分布在不同的岩层，也不像是一次大洪水造成的。
    达·芬奇在其笔记中提出这样一个设想来解释岩石中的贝壳化石是怎么来的：河水流到大海时，浑浊河水中的泥沙沉淀下来，也把贝壳埋在了泥土中。由于缺少养料，这些贝壳死去了。随着时间的推移，海平面降低，海水消退，泥土变成了岩石，贝壳跟着变成了化石。达·芬奇不是最早想到化石与地质变化的关系的人，但是最早对此做了系统的论述。可惜，他生前没有发表这些离经叛道的说法，没有造成任何影响。
    1565年，瑞士医生和博物学家格斯勒（1516～1565）出版了一本小册子《论化石物体》。这并不是历史上第一部化石专著，但是有两点让它显得很突出。它包括了大量的化石插图，是根据格斯勒本人和同事的化石收藏绘制的。以前有关化石的著作很少有插图。其次，格斯勒尝试对化石进行较为合理的分类。此时“化石”仍然包括岩石、矿石、宝石等在内。格斯勒将它们分成15类。这些分类在今天看来有的当然显得很奇怪，例如他把棘皮动物化石、新石器时代的石斧、矿石归为一类，把名称与鸟有关的石头都归为另一类。但是有的分类是根据化石与现存生物的相似性来划分的，例如“外观像珊瑚”、“外观像海草”、“外观像昆虫和蛇”的分类。
    尽管格斯勒并没有意识到化石是生物体的遗迹，但是他通过插图以及把化石与生物体比较进行分类，突出了化石与生物体的相似性，促使人们去思考这些问题：化石是不是生物体的遗迹？它们是怎么进入岩石的？它们是什么时候进入岩石的？生物体是怎么变成化石的？但是还要再过100年，才有人开始通过科学研究来回答这些问题。

                             （中）

    直到17世纪下半叶，化石才真正成为了科学研究的对象。几名博物学家先后令人信服地证明了化石必定是生物体的遗迹。其中最早发表其研究成果的是英国博物学家、物理学家罗伯特·胡克（1635－1703）。在1665年出版的《显微图谱》一书中，胡克描述了他用显微镜观察一块腐朽的橡木和木炭，并将它们和石化木做对比。他指出，石化木不仅有木头的形状、构造，而且它上面的微孔与几种木头的微孔十分相似。
    当然，石化木和木头也存在着一些差异，一名合格的科学家不应对此视而不见，不仅要报告对自己有利的证据，也要能解释不利的事实。胡克详细地列出了7个不同之处：一、石化木比木头重；二、石化木像燧石一样硬；三、石化木的微孔显得比其他部分黑；四、石化木无法燃烧；五、滴几滴醋到石化木上，会产生许多泡沫；六、石化木像燧石一样易碎；七、石化木摸上去和木头非常不同，感觉比木头冷，更像矿石。
    这7条差异中，除了第3条，都是石化木做为一种石头所应该有的属性。对第3条，胡克也给出了合理的解释：石化木的微孔不是空的，而是由更暗淡的物质填满了。这样，胡克不仅指出了石化木与石头的相似之处，也解释了它们之间的差异之处，说明了石化木就是石化了的木头。
    由于石化木与木头很像，并不难猜测它们之间的关系。沈括的《梦溪笔谈》就有河岸崩塌，发现地下有一片竹笋，“凡数百茎，根干相连，悉化为石”的说法。但是胡克并不是只简单地下断言，而是做出了正反两方面的详细论证。他进而推广到了其他化石，得出结论说，化石的形成不是由于土地中的“塑造力”，而是来自生物体。这些生物体被洪水、地震或其他自然力量带到了某个地方，被填上了泥浆、粘土、带泥沙的水或其他物质，随着时间的推移逐渐变硬，“浇铸”出了“有图像的石头”。
    与此同时，在欧洲大陆也有人做类似的研究。1666年，意大利托斯卡纳的渔民抓到了一条大鲨鱼，托斯卡纳大公命令将它的头送给正在当地行医的丹麦博物学家尼古拉斯·斯蒂诺（1638～1687）研究。斯蒂诺解剖后发现这种鲨鱼的牙齿与一种被称为“舌石”的石头非常相似。人们很早以前就在马耳他岛发现有奇怪的类似舌头的石头，古罗马博物学家老普利尼认为它们是在月亏的时候从天上掉下来的。也有人认为它是在岩石中自然而然地形成的。斯蒂诺注意到这些石头的形态与鲨鱼的牙齿相同，只是要大得多。因此他推断“舌石”是古代大型鲨鱼的牙齿化石。第二年斯蒂诺向伦敦的王家学会提交了论文公布其发现。这是第一篇研究化石的科学论文。
    那么鲨鱼的牙齿是怎么跑到了岩石或岩层里头去了呢？斯蒂诺推断包含化石的岩石必定曾经是沙，所以生物体能被埋在里头，以后沙才石化成了岩石。斯蒂诺进而推断，最先沉淀形成的岩石位于最底层，后来沉淀的岩石位于上面，越往上的岩层越年轻，岩层的分布反应了地球的历史事件。斯蒂诺在1669年发表的一篇“论文序论”概括了这些原则，被认为是地质学的奠基之作。但是在这篇序论发表后不久，斯蒂诺就皈依天主教，不再从事科学研究，论文没了下文，有待后人进一步的阐述。
    在今天看来，胡克、斯蒂诺的论证非常有说服力，应该很快被普遍接受才对。实际上却并非如此。他们只是孤独的先驱，大多数学者仍然相信化石是自然形成的石头，否则怎么解释多数化石找不到与之对应的生物？又怎么解释海贝化石会出现在山顶上呢？这些问题的答案将会严重地动摇他们的基督教世界观，在当时是无法想象的。
    在1677年，英国牛津大学第一任化学教授普洛特（1640～1696）出版《牛津郡的自然史》，反驳胡克、斯蒂诺等人的看法。他认为贝壳化石其实与贝壳没有关系，而是矿物质结晶形成的。化石看上去和生物很像，纯属巧合，就像钟乳石或雪花也会长得看上去像生物一样。只有个别的化石他承认是生物体的残余，这主要是恐龙的骨化石。当然，普洛特不知道什么恐龙，而这些骨头对现存生物来说又太大了，因此他把它们当成是《圣经》所记载的巨人的骨头。这些巨人被诺亚大洪水淹死了。
    即使到了18世纪初期，对化石的研究仍然深受《圣经》记载的影响。1726年，瑞士博物学家余赫泽（1672～1733）出版研究化石的著作，还把化石当成要么是“大自然的恶作剧”，要么是诺亚大洪水的遗物。他把一个特别大的化石描述成在大洪水中丧生的巨人的骨头，证明着《圣经》记载的真实性，因此把它命名为“大洪水的见证人”。它实际上是一种史前大蝾螈的化石。
    更可笑的事件发生在德国。乌兹堡大学医学院院长柏林格（1667～1740）坚信化石不过是“一种大自然的作者（上帝）自得其乐地埋藏起来的特殊石头”，不仅喜欢收藏化石，而且爱炫耀其藏品和做有关演讲。1725年，他的两名同事对柏林格的傲慢很不满，想让他出出丑。他们雕刻了一些假化石，收买了一名被柏林格雇佣替他挖化石的男孩，叫他把它们挖出来献给柏林格。
    这些“化石”和其他地方发现的化石大不相同，更像是一幅幅画像：有眼睛的鸟、在结网的蜘蛛、在交配的青蛙、在采蜜的蜜蜂、光芒四射的太阳、带尾巴的彗星、星星，更进一步证实了化石的确是“上帝制作的艺术品”。后来挖出的化石甚至有上帝的签名：用希伯莱文写的“耶和华”！
    柏林格很快地写成一本著作，准备公布这个重大发现。这时候，那两名同事觉得自己做得太过分了，告诉柏林格真相，但是柏林格不为所动，认为他们是出于嫉妒，阴谋埋没他的重大发现。柏林格在1726年出版了其著作。几个月后，柏林格才醒悟过来，据说是因为挖到了一个用希伯莱文写着他的名字的“化石”，才让他明白的确被捉弄了。传说柏林格羞愧难当，花巨资试图把其著作都收购回来销毁，并很快郁郁死去——这最后一条显然不符合事实，因为柏林格此后还活了14年。
    此时，化石是生物体的遗迹的观点已开始在学术界占据主流。瑞典博物学家林奈（1707～1778）在1735年出版《自然系统》，试图为所有的生物进行分类，其中就包括化石，并用和生物一样的命名法进行命名。妨碍人们相信化石源自生物体的，主要是宗教信仰。伯林格的悲剧不过反映了思想僵化的学者为了其信仰会偏执到何等程度。

                               （下）

    在17世纪的西方世界，妨碍人们接受化石是生物体的遗迹的，主要是基督教的信仰。反过来，一旦化石的生物起源被确认，宗教信仰也就不得不发生动摇。首先面临的一个难题，是如何解释遗留在山上的海洋生物化石。与基督教《圣经》的记载调和的唯一希望，是认为化石是在诺亚大洪水中灭亡的动物的遗迹。但是正如达芬奇和胡克先后指出的，这种说法似是而非。与《圣经》调和的希望，在发现化石是分层分布的之后，就被彻底地粉碎了：仅仅一次的大灾难，如何能使化石形成分层分布，而且每一层都有独特的动物和植物的化石？世界肯定要比《圣经》所说的古老得多。
    另一个难题更加令人难堪：化石所代表的生物，有许多在现在似乎不存在了。例如斯蒂诺研究的“舌石”是古代大型鲨鱼的牙齿化石，而这种大鲨鱼在今天并没有发现。胡克在其死后出版的《关于地震的对话》一书中描述了许多奇怪的化石。例如有些化石是巨大的螺旋体，能重达400磅，看上去就像盘起来的蛇，因此被称为“蛇石”（现在称为菊石）。这些化石并没有现存的生物与之对应。胡克将它们和鹦鹉螺进行比较，认定它们属于某种已不存在的软体动物（我们现在知道菊石是已灭绝的头足纲动物的化石）。因此他猜测生物物种也许有一个固定的“寿命”。这意味着物种会灭绝，同时也会产生新的物种。胡克是这么说的：“在以前的年代里有许多其他物种在现在我们不能找到；而且，在现在也许有种种当初没有的新物种，这也并非不可能。”
    在今天，物种会灭绝，是尽人皆知的事，我们人类的活动就造成了许多物种的灭绝。但是对19世纪以前的西方人来说，物种灭绝是难以想像的。这首先也是由于基督教信仰。全能、全知、全善的上帝怎么可能会让物种灭绝？即使在上帝决定要让大洪水淹没整个世界的时候，也记得让诺亚把所有动物都一对一对地带上方舟，以保证所有的物种都能延续下去。何况，所有的生物都是上帝设计、创造出来的，如果认为物种会灭绝，就是在认为上帝的创造物会是不完美的，是上帝在设计生物时出了差错，这种想法简直是在亵渎神灵。一名虔诚的基督徒必须相信，所有的生物都是在六天之内由上帝创造出来的，而且一样不缺地一直繁衍下来。
    西方传统的自然哲学思想也让人难以接受物种灭绝的观念。亚里斯多德在对生物进行分类、比较时，认识到可以对不同的生物按从简单到复杂的次序进行排列，构成一个等级系统。在他看来，自然界存在着从非生物、植物、动物到人的连续序列，组成了一个从最不完善的事物上升到最完善的事物的线性链条，每个事物都是这个链条中的一环。他把这称为自然界等级。这个看法后来被发展为“自然界阶梯”或“事物大链条”的观念。这种等级排列是上帝为世界制定的理性蓝图的一部分，它代表着大自然永恒而和谐的秩序，从神创之日起到现在都是一直如此，没有变化。如果某个物种灭绝了，就意味着“自然界阶梯”少掉了一级，“事物大链条”被打断了，世界不再是完美的了。
    因此许多人认为，虽然有些化石在现存生物中找不到对应的物种，并不能说明这些物种已经灭绝。没有在地中海发现斯蒂诺说的大鲨鱼，或没有在英国海域发现胡克说的巨型软体动物，并不等于它们就灭绝了。也许它们数量过于稀少，因此没有被采集到。也许它们还躲在某个偏僻的地方有待发现，例如生活在遥远的海域或者海洋深处。寻找这类未知的生物，在当时成了科学探险的一部分。例如，在1803年，路易斯和克拉克开始穿越美国大陆的探险时，当时的美国总统杰菲逊要他们寻找一种巨大的草原狮子。杰菲逊认为他见到的一个大爪子化石是这种未知的大狮子留下的。其实那块化石是属于一种已灭绝的大型树懒的。但是杰菲逊相信“事物大链条”的观念，不相信物种会灭绝。
    要证明某种东西存在，很容易，只要找到它就行，而要证明某种东西不存在，是非常困难的，找不到它并不等于它不存在。而且某些原先被认为灭绝的物种，后来的确被找到了，最著名的是1939年在东非发现的矛尾鱼，在那之前这种鱼被认为已在7千5百万年前灭绝。
    不过，到了19世纪初，法国古生物学家居维叶（1769－1832）还是能够令人信服地举例说明，至少有某些物种已经灭绝了。他不以海洋生物为例，因为海洋的绝大部分区域都还未被人类探索过，很难证明某种现在没有发现的海洋生物不会藏在某处的深海；的确，直到今天我们还在不断地发现海洋生物新物种。居维叶选择了陆地生物，而且是最能引起人们注意的大型哺乳动物。他指出，有许多种大型哺乳动物的化石与现存的哺乳动物类似，然而又不相同，例如在西伯利亚发现的猛犸象化石和在美洲发现的乳齿象化石，显然都是某种象，但是和现存的亚洲象和非洲象的骨架并不相同。如果这些化石所代表着的大型哺乳动物还生存着，那么是很容易发现的。既然它们在世界各地都未发现，那么可以认定它们已经灭绝了。当时还有非洲和南美洲内陆未被完全探测过，不过居维叶认为他所说的几十种大型哺乳动物不太可能全都被隔离在那两块地方，如果以后能在其中发现几种，已经是很难得的了。
    那么是什么原因导致了这些物种的灭绝呢？居维叶和他的同事通过研究巴黎盆地众多的采石场，发现那里的地层可分为五层，每一层都有独特的化石群：第一层（最上层）是生活于淡水湖和沼泽地的动植物，第二层主要是海洋贝壳类动物，第三层又是淡水生物，第四层主要是海洋生物，少数是淡水生物，最下一层是淡水贝壳类动物和木头。这些海洋生物化石表明巴黎盆地在历史上曾经几次被海水淹没过。居维叶据此提出了灾变论，认为在地球历史上，周期性地出现大灾难，海洋淹没了陆地，灭绝了那里所有的生物。在海水退下之后，在未被淹没的地区的陆地生物迁移到新出现的土地。居维叶相信，这样的大灾变至少出现过三次。
    居维叶还注意到，化石不仅是分层分布的，而且呈现出从简单到复杂的顺序，在他所知道的最古老的岩层中，只有腔肠动物等海洋无脊椎动物的化石，可能还有鱼化石，第二古老的岩层含有蕨类和棕榈树化石，但是没有陆地脊椎动物化石。在第三层出现了独特的陆地爬行动物和某些已灭绝的鱼，再往上一层的化石中有许多种巨大的爬行动物和单子叶植物，晚近的一层才出现哺乳动物。居维叶相信物种是固定不变的，因此他不认为从简单到复杂的化石顺序表明了生物的进化。相反地，他认为这种化石顺序不过表明每一次灾变都是在为幸存的更高级的生物创造繁衍的机会而已。他发现有证据显示在5～6千年前在世界范围内出现过大洪水（实际上是1万年前更新世冰川融化的痕迹），他认为这最后一次灾变自然是在为“造物主最后和最完美的作品”——人类——清理舞台了。这最后一次灾变很容易让人联想到诺亚大洪水，因此灾变论就成了神创论者的一根救命稻草。
    但是一根稻草并不能真正救命。虽然居维叶仍然想要挽救神创论，但是他的这些观点都与基督教世界观格格不入：地球并不年轻，而是极为古老；世界并非一成不变，而是处于变化之中。一旦知道地球的历史极为古老，而且物种会灭绝，进化论也就呼之欲出了。虽然居维叶对物种灭绝的解释是错误的，但是他的一系列发现已为进化论扫清了道路。当达尔文的《物种起源》在1859年发表时，人们已普遍接受化石能显示地球和生命发生的历史变化，古生物化石成了生物进化最直观的证据。

2009.11.18
2009.11.25.
2009.12.9.

（《经济观察报》2009.11.23, 12.7, 12.21.）

    顾名思义，哺乳动物最主要的特征是哺乳。人类做为哺乳动物的一员，女人有乳头的原因非常明显。但是男人为什么也有乳头？不仅男人，其他雄性哺乳动物也大多有乳头。在18世纪的欧洲，这是一个让自然神学家非常难堪的问题。自然神学家相信生物体的构造是上帝巧妙地设计出来的，体现了上帝的智慧。但是上帝为什么要在男人身上安两个显然没用的乳头？
    达尔文在创建进化论时，也深入思考过这个问题。他猜测，在哺乳动物的祖先中，雄性和雌性一样承担着哺乳的功能，当时雄性的乳房也是很发达的。后来由于某种原因（例如每窝幼仔的数量减少了），不再需要雄性当“奶妈”了，雄性乳房才慢慢退化了。
    达尔文的推测虽然富有想象力，却没有什么依据。在达尔文的时代，人们对生物遗传的机制一无所知。如果达尔文具有现代遗传学知识，也许能做出更合理的回答。我们知道，人类的基因被储存在46个称为染色体的小包裹里，其中一半是父亲给的，一半是母亲给的，配成了23对。其中的22对，男、女没有差别，叫做常染色体。和性别有关的是第23对染色体，叫性染色体。男人的性染色体其实并不配对，一条大（叫X染色体）一条小（叫Y染色体）。女人则有两条配对的X染色体。
    和乳头、乳腺有关的基因都在常染色体上，男女都一样。在胚胎发育的第3～4周，乳头就开始出现了。这时候的胚胎甚至连性腺都没有。在第5周，性腺出现了，不过这个时候的性腺是中性的，它会发育成睾丸还是卵巢，完全取决于有没有Y染色体。在Y染色体上有一个决定睾丸发育的基因。如果存在Y染色体，在第7周时性腺将开始发育成睾丸。如果不存在Y染色体，胚胎的性腺一直等到第13周再发育成卵巢。
    你也许觉得X染色体和女性的发育有什么关系。其实不然。有些人多了一条X染色体，是XXY。猜猜看，他们会是什么性别？男性。多出的X染色体并不起作用。可见Y染色体才是决定性别的染色体，有Y，就发育成男性，没有Y，就发育成女性。所以性染色体是X或XXX的发育成女性。如果没有性染色体或者只有Y染色体呢？这些胚胎没法发育，因为X染色体上有很多重要的基因，不能没有它，不像Y染色体是可有可无的。
    带Y染色体的胚胎性腺发育成睾丸后不久（第8周），睾丸开始制造雄激素，在雄激素的影响下，胎儿的生殖器官逐渐向男性分化。如果没有雄激素，胎儿的生殖器官将长成女性。女胎的卵巢虽然也制造雌激素，但是对性别分化没有影响。胎儿不管是男是女，体内本来就都有来自母亲的雌激素。
    有一些人，他们的性染色体是XY，他们有睾丸，睾丸也能制造雄激素，但是编码雄激素受体的基因发生了突变，雄激素没法和细胞上的雄激素受体结合。结果，这些人体内虽然有雄激素，雄激素却发挥不了作用。这些人不仅外生殖器像女人，第二性征也像女人，甚至比正常女人还更有女人魅力——因为正常女人体内有能发挥作用的少量雄激素，就像正常男人体内有能发挥作用的少量雌激素，而这些人体内只有雌激素在起作用，当然女性化十足。这些人从小被当成女人抚养，有的由于相貌漂亮、身材性感而成为服装女模特。他们往往是在等不来月经初潮去就医时，才被发现其实是男人，体内并无女性生殖器官，暗藏在阴部皮肤内的睾丸制造着正常含量的雄激素。
    所以人类（以及其他哺乳动物）发育的默认状态是女人。男人的身体是在女人身体蓝图的基础上，在雄激素的作用下改造而来的。男性化的器官在女人身上都能找到对应部分，反之亦然。男人的乳头相当于没有发育的女人的乳头。当然，如果男人乳头有害无益，自然选择会让它完全消失。男人乳头虽然没有什么用处，但也没有什么害处。有些男人会得乳腺癌，这有时是致命的，不过，当乳腺癌发作时，往往已过了生育期，自然选择不会因此把它淘汰掉。所以，这个问题的答案很显然：男人为什么也有乳头？因为女人需要乳头。男人的乳头乃是为了满足女人乳房发育需要的无用也无害的副产物。
    男人乳头并不是退化器官，而是没有发育的器官，它有血管、神经、乳腺和其他能让它发挥哺乳作用的构造。如果男人体内的雄、雌激素的分泌失调，例如在老年时雄激素分泌量减少，就会让男人的乳房也发育。在某些特殊的情况下，例如服用了影响激素分泌的药物，有的男人甚至能分泌乳汁。既然男人具有分泌乳汁的潜能，为什么大自然不让它也充分发育，分担哺乳的责任呢？
    现存的哺乳动物有4000多种，其中大约有90％其雄性只管交配不管抚养，交配完就一走了之，这些“坏男人”当然不可能去哺乳。剩下的10％其雄性会和雌性组成家庭，共同承担抚养后代的责任。但是既然母亲的乳汁已经够吃，让父亲也一起哺乳就没有什么必要，让他们外出觅食把食物带回家，或捍卫领地，作用更大。在所有哺乳动物中，只有一种（马来西亚的迪雅克果蝠）的雄性在自然状态下会泌乳，我们并不知道这些雄性乳汁是否也用来哺育后代，有可能只是因为它们吃的食物中含有高浓度的植物雌激素，所以刺激了乳汁的分泌，并没有什么用途。
    男人不哺乳，因为没必要，这是两性采取不同的进化策略的结果。当然我们人类可以通过现代医学技术改变进化的宿命。如果哪一天社会上出现了“奶爸”，也不是不可想像的。

2009.12.14.

（《中国青年报》2009.12.16）

    求生是写入基因的最深刻的本能。只有思想能够抗拒本能，所以只有人类能够自杀，其他动物自杀的传说，例如旅鼠奔赴“死亡之约”，也仅仅是传说。但是飞蛾扑火并非传说，而是每个人都见过的事实，如果这不是自取灭亡，又是什么呢？
    飞蛾扑的其实是火光。灯光同样能吸引它们飞扑过来，除非是专门用来捕杀它们的诱蛾灯，否则灯光对它们来说一般并不致命。所以它们被光吸引不是为了寻死。蛾是夜行动物，选择在夜间出来活动，就是为了能在黑暗中躲避天敌，趋光等于暴露自己的行踪，似乎不应该是它们的习性。它们为何会有如此反常的举动？
    蛾的历史要比人类久远得多，它们的趋光性不会是因为人类的灯火而出现的。在人类诞生之前，夜晚最明亮的光源只有月亮。也许飞蛾的趋光性与月亮有关？最早这么想的是德国昆虫学家冯·布登布洛克，他在上个世纪30年代提出假说称，蛾在夜间飞行时，很可能利用月亮做为导航工具。由于月亮距离地球非常遥远，在蛾飞行时，月亮和它的相对距离没有变化，在空中的位置看上去是不动的。因此蛾可以利用月亮进行定位，例如在飞行时让月亮始终位于右前方45度的位置，就可以让自己的飞行轨迹保持一条直线。
    对蛾来说，月亮就等于夜晚里最强的光。如果它们见到某盏灯比月亮还亮，就会把它当成月亮用来定位。但是灯与蛾离得很近，在蛾飞行时，它们之间的距离不断地发生变化。蛾试图让灯的方位保持不变（例如让灯始终位于右前方45度的位置），其结果就不再是沿直线飞行，而是一条围绕着灯的螺线，盘旋而来，逐渐接近光源，最后“砰”地撞上灯，或“哧”地被火烧着。
    这个解释听上去很有道理，很快成为标准答案被广泛采用。但是听上去有道理的答案并不等于是事实。它假定了蛾靠月亮来定位，这个假定本身就没有依据。月亮做为晚上显著的标志，夜行动物能够进化出用它定位的本能，有些动物也的确能借助日、月、星辰来定位，但是蛾是不是也有这方面的能力呢？要在夜间追踪蛾的行踪，用观察或实验来回答这个问题，并不是一件容易的事。
    过了40多年，到了上个世纪七、八十年代，英国曼彻斯特大学罗宾·贝克等人才设计了一系列实验要解决这个问题。他们在户外立了一个支架，支架的顶端伸出悬臂，上面吊着一根线，线的另一头粘在一种能长途飞行的蛾——模夜蛾的背上。蛾能够自由地飞向任一方向，当它飞行时，触动了电流开关，记录下它的运动。
    不出所料，在月圆之夜，蛾试图沿着直线飞行。但是如果遮住月亮，或者用颜料遮盖蛾的眼睛，它们的飞行轨迹就变得有些杂乱。在月亮被树林挡住后，实验人员在距离蛾大约2米的地方放一盏125瓦的灯，蛾就对着灯改变飞行方向，保持与月亮相同的相对方位。出乎意料的是，对蛾来说，灯的亮度并不是很重要，更重要的是灯的高度和大小。如果灯只距离地面0.6米高，蛾要在距离灯大约3米以内才会被吸引。如果同一盏灯被放在大约9米高的位置，那么蛾在15～17米外就会被吸引。在这个距离，灯的影像大小看上去和月亮的影像大小一样。
    在没有月光只有星光的夜晚，蛾似乎是用距离北极星大约95度的星星来定位的。如果是连星光也没有的阴天呢？蛾也并不乱飞，而是靠地球磁场来定位，如果逆转周围的磁场，它们的飞行方向也跟着逆转。
    这一系列实验看来已证实了飞蛾扑火是因为把灯火误当成了月亮。是不是从此可以把这当成定论了呢？有的人并不这么认为。与贝克等人差不多同时，美国北卡罗莱纳大学亨利·萧也在研究飞蛾扑火的问题。他用的材料是美洲棉铃虫。他把蛾粘在塑料泡沫碎片上，放在水池里，记录蛾是怎么驾驶泡沫小船的。没有灯光时，小船在水面上没有目的地漂荡。在水面上点一盏灯，小船将向灯漂去，但是并不是像标准答案预测的那样呈螺线逼近，而是呈直线冲过去，少数直直地撞上灯，多数则是朝向灯的两旁，好像一开始是被灯吸引，但最后一刻却又试图逃离。萧认为这个实验结果难以用流行的理论来解释。他提出，蛾是把灯光当成了晨曦。蛾夜间飞行白天躲藏，当凌晨的阳光刚刚出现时，蛾向阳光飞去，以便能发现最佳藏匿地点，然后赶快藏起来。
    法布尔早在《昆虫记》中记载的一个现象同样令人困惑。如果把雌蛾和灯火放在同一个房间，大多数雄蛾仍然会被灯火吸引，无视雌蛾的存在。雄蛾的使命就是寻找雌蛾交配，为何灯火能够战胜性外激素的强烈诱惑，让雄蛾上演了一幕“生命诚可贵，爱情价更高。若为光明故，二者皆可抛”？有人猜测雌蛾释放的性外激素能吸引雄蛾，是因为性外激素能发射某种红外线，而灯火也能发射这种红外线，而且更加强烈，因此雄蛾把灯火当成了超级雌蛾。但是这种猜测并没有实验基础。
    飞蛾扑火这个自古以来就让人感到神奇的现象在今天仍然是个未能完全破解的谜。不管你是嘲笑飞蛾自取灭亡的愚蠢，还是赞美飞蛾追求光明的勇气，有一点是肯定的，飞蛾并非是在寻死，而是误把灯火当成了某种对它的生存或繁衍至关重要的东西，是我们人类的发明操纵了飞蛾早已进化而来的某种本能。

2009.11.30

（《中国青年报》2009.12.2）