Frederick Gowland Hopkins - Wikipedia
《自然:第一卷》
达尔文学说与国民生活
在野生动物中，自然选择的过程必然是十分缓慢的。
我们从一个假设（现在已经不仅仅是一个假设了）开始论述这个问题，
假设最适应当地环境的生物必定在生存斗争中胜过其他生物，那么，
一种高等生物最终确立的每一步都是依赖于以下三个事件：
第一，出现了一个新种类的个体或变异体，比当时占优势的物种更适应周围环境；
第二，这个更高等的个体在死亡之前有足够的时间能够产生后代以传递自己的特性；
第三，这个个体与其他足够优良的个体交配来繁殖后代，以保证它的优等生物性状不会被中和掉。
对于家养动物来说，进化的速度无比之快，
因为在实际应用中为了促进改良品种的产生首先会改变动物的生活环境；
其次，会照料并保护出现的改良品种使其免受灾害；
最后，还会给它指定配偶以保证其优良性状的延续。人类的进化速度则介于两者之间。
人类中出现的优良性状不能通过明智的交配保证其延续，因为在达尔文提出进化论的观点之前，
人类本能地在婚配问题上表现得十分任性，通常不会提出任何婚配的理由。
企图通过法律或者惯例给那些在体能和智力两方面
都是我们种族的精英的个体提供特别的保护既不容易，
甚至也不被允许。尽管如此，我们仍然可以做这样两件事情：
我们也许可以通过明智的立法来改变生活的环境，不过可能通过明智的非立法手段会更容易些，
这样一来就能提供更多适合于更高等个体出现和发展所需要的环境；
我们也可以通过同样的办法来促进，
或者至少不去妨碍由那些在当时能找到的最好的个体所组成的物种的绵延不绝。
国会尚未有意识地从提高英国人素质的角度来进行立法，因为国会就是这样的一个群体，
它缺乏一批有素养的人可能具备的科学的洞察力。然而，由于不理解这一观点，
立法机构有时会在正确的问题上犹豫，而更经常的则是犯下愚蠢的错误。
我们的自由贸易政策为那些富有强烈进取心的人们提供了特殊的机会和特别有利的条件，
迄今为止，此政策也使得已经让不大的英格兰在世界范围内获得荣耀的那种特质类型得以存续和加强。
另一方面，由于从事科学研究的人们在成就一番事业上还存在很大的阻力，
使得我们这些智力最高的人中的大多数无法在合适的领域从事相关的工作，
而其余的人也由于没有良好的发展环境而备受挫折。
我们的法律和习俗在很大程度上发展了富有活力的商业投机特质，
但反过来实际上也同样多地限制了科学思维的发展。
回顾一下进化论在过去所起的作用会让我们对它在未来将有多大的潜力看得更加清楚。
看看英国人取得的进步和英国人的特质，并从这个角度来考虑一下我们应该把这一切归因于什么。
这里本来就有适合我们的商业和制造业发展的一些自然条件。
我们拥有广阔的海岸线和大量的港口。我们也拥有丰富的与可经营煤矿相邻的铁矿。
其他国家要么没有这样的便利，要么还不知道他们拥有这样的便利。
这些有利条件造就了许多个体在商业活动方面的特殊适应能力。
这些特质迅速地扩散并且持续提高，直至英格兰在商业领域几乎是独一无二地屹立于世界民族之林。
如今，又要靠什么来维持我们的这种卓越呢？除了这种历史造就的民族特质，
我们没有或者说几乎没有别的任何东西可以依赖。无论是在内陆还是沿海，
蒸汽的应用都已经大大地降低了我们从海岸线得到的优越性，
煤和钢铁如今在其他许多国家也被大量发现和使用。我们在商业领域的优势，
就好比我们在艺术领域的弱势一样，现在几乎只能完全依赖于我们从历史演化中得来的民族特质了。
再举另外一个例子，其中一部分人们的特质是由于自然条件造成的，
而更多的则是遭受了那些有害的立法的影响。是什么造就了现在典型的爱尔兰人呢？
达尔文的进化理论提供了答案。爱尔兰很大程度上是一个农业国家，矿藏资源总量比英格兰少，
即便他们真的发展起来也还是如此，这决不是轻视他们的看法。
这对他们来说是一个天然的不足，而这个不足与我们自以为是地创造出的东西相比就显得微不足道了。
长期以来，我们带着迫害和偏见的原则统治着爱尔兰，
结果只留下了两种巨大的力量影响着这里人民特质的形成。
一方面，吝啬和自私到了如此地步，为了达到使他们接受奴役并放弃信仰的目的，
谎言得到鼓励和使用，以至于谎言自身竟然因此而大行其道。
另一方面，高尚和英勇却被引入另一个不同的循环，
在这里唯一得到繁荣和发展的特性就是对于压迫者无可调和的憎恨以及坚定而无尽的忍耐。
这两种类型的特质迅速地自我复制着，并且只要外部环境保持不变，
它们就会年复一年地同化越来越多的人；如果达尔文的进化论是正确的，
那么他们本不该如此，但却确实如此。那么，现在的结果是什么呢？
从我们废除了那些肮脏的刑律算起，已经过去大半个世纪了，然而在爱尔兰，
没有人不会发现由我们的祖先人为导致的这两种主流特质。
唯一的变化是，这两种特质在一定程度上混杂在一起，交叉体现着各自的特性。
是否未来的立法能在一定程度上改变爱尔兰的生存环境，从而使得这个民族的特质慢慢有所变化，
这个问题是十分有意义的，但它太大了，不是现在就能讨论的。
不管怎样，我们都难以期待短短几代人的时间就能使几个世纪以来形成的民族特质得到改变。
我还是把眼光放在过去吧，让我再来说一下由美国人自身的生存环境造就的美国人的显著的特质。
一开始，他们身上就携带着大量的英国人所具有的根深蒂固的特质，
而数百万超出各个种族平均水平的移民可能使这种特质得到了进一步加强，促进了这种趋势的增强。
另外，因殖民而占据的几乎无限的土地极大地激励着美国人。
也只有坚定的、自力更生的移民者有希望能在他们民族生存的早期获得成功；
自力更生以至无畏进取，这种特殊的特质，
正是我们根据达尔文的理论预期会得到发展、传承和提高的。
这与实际的经历究竟有多一致，大概没有人会说不出来。可能对于世界上任何一个民族的特质，
都能够按照相同的普遍原则轻易地追溯其来源。研究的意义应当是这样的：
如果一个法则能充分确定地为过去在这个范围内的现象提供充分解释的话，
那么用它来预测未来应该就是可行的。如果确实如此，那么为我们子孙后代的利益和安康着想，
就应该用它来引导我们目前的行为。从达尔文的进化论来看，
通过研究我们过去的历史应该可以解决很多复杂的问题，
如关于将来哪个民族在商业领域可能占据至高无上的地位的问题，
关于出入境移民致使民族特质元素丧失或新增，从而影响民族特质最终发展方向的问题，
以及其他许多对我们自身和人类的利益来说都相当重要的问题。达尔文理论的一个推论
我认为达尔文观点的一个必然结论是，没有任何一种生命形式是固定不变的；
所有的生物，包括人类，都是处于不断调整改变自己以适应生存环境的过程之中。
如果的确如此，那么一个必然的结论是，任何一个种族在给定的环境中生活的时间越长，
他们就越适应这种环境。相反，一个种族迁移后，很有可能迁入他们不适应的气候环境，
因而不利于他们最大能力的发展。例如，黑人能忍受热带的高温，
只不过是因为他们在热带生活了更长时间而更加习惯热带的环境，相反，
欧洲人虽然在身体和智力上的确都更有优势，但他们并不习惯热带的环境，
因而很快就会生病，并且无法繁衍和他们一样优良的后代。
人类的智慧使他们比其他大部分动物都更具迁移性，当我们纵观历史时，
我们可以看出人类一直在赤道和终年积雪的区域之间不断徘徊着。
这样就可以得出一个必然的结论，即人类作为一个整体应该更适应于温和的气候而不是极端的气候。
不但同一个种族可能交替地经历较冷和较热的气候，而且很明显温带地区将出现混居或通婚的部落，
一部分是来自较热地区，而另一部分可能来自较寒冷地区。
融合后的种族因此也正好可以适应温和的气候。
相反，如果北极地区的居民一定是全部来自较温暖气候的，
而热带地区的居民全部是来自较寒冷气候带，那么许多年后他们才能重新适应他们的新环境。
如果说有历史证据在某些方面与该理论不相吻合，
那便是人类从温带地区向极端气候区的迁移要比相反方向的迁移多很多。
但是可能还没有多到可以表明，
旧大陆温带地区就是那些在偏远且气候极端的地区中很快分散并渐渐消失了的后继种族的发祥地。
但是，如果通过历史学的研究发现果真如此的话，
那只能认为在温带地区的人类在史前就已经获得一种非凡的体质，从而展示出他们强大的生命力。
无疑，世界上可能还有一些无人居住的地方，那么某些劣等的种族，比如非洲热带地区的黑人，
将逐渐移居进去；但是在目前的状况下，他们就无法做到了，
因为他们正在与更具智慧和力量的优等种族发生冲突。
最后，我还要再补充一点，假设前面的论述都是正确的话，
那么最可能的推论结果将体现为一种普遍趋势的建立，
那就是来自温带而不是其他地区的文明将有更大的机会得到展示。
我一直认为，单靠各种常见的物质因素，如土壤、气候、矿藏或地理位置，
或是这些因素的各种组合，是不能解释亚述、埃及、希腊、
意大利或英格兰等地区文明的出现和发展的。如果没有利用物质资源的意识，
物质本身就是完全无用的。如果没有原生质基础上的生理机能，
现在或将来都不会有一门能够对智力进化的整个无穷的发展过程作出说明的科学学科。
实证主义哲学家们自夸地认为他们的哲学可以解释世间万物，可以解释历史的演变。
但是从事科学的人们清醒地认识到，尽管复杂的事物可以简化到已有的科学规律中，
但毋庸置疑，总有更复杂的事物没法简化处理。科学会不断进步，
但正如天文学家手中不断改进的望远镜一样，
它揭示的只是那些未知的问题和尚未简化成科学规律的疑难现象。思考的速度
M. Foster
这篇文章的作者迈克尔·福斯特是剑桥生理学领域的先驱。
他描述的实验很容易让我们想到路易吉·伽伐尼用电流引起死蛙腿肌肉运动的著名研究。
福斯特的目标是测量神经信号在诱导肌肉收缩时传递得有多快。
他使用了一个精巧的杠杆装置，利用该装置可以通过旋转圆筒和调整叉子来测量过程中
所涉及的极短的时间间隔。通过测量他得到的速度是大约每秒28米，
这与德国生理学家赫尔曼·冯·亥姆霍兹测得的结果很接近。
不过，福斯特指出精神活动同样需要一些处理时间。通过对反应时间的测量，
福斯特提出人的“思考”大约需要1/26秒。
一个典型的身体动作需要大脑的帮助，可能包括三个步骤：首先感觉信息向大脑传输，
然后在大脑中建立动作过程，最后大脑再将产生的运动脉冲传递给相关的肌肉。
我们的首要任务是确定每个步骤花费的时间，
然后测定每个步骤可能再被细分成的不同阶段和部分的速率。
目前，运动脉冲的传输速率是三个速率中最容易测定的，现在已经得到了满意的结果。
例如，我们可以确定，运动脉冲（即由大脑向肌肉传输的信息）
的传输速率对于蛙来说是每秒28米，而对于人则是每秒33米。
将蛙小腿的肌肉制成带有大约2英寸长固有神经的样品。如果给临近肌肉的神经通电，
神经内部就会产生运动脉冲，进而导致随后的肌肉收缩。
从给神经通电到肌肉开始收缩需要经过一段时间。而这段时间是这样测定的：
将两根细杆连到一个快速旋转的涂黑的玻璃圆柱上，让它们的末端彼此分开一段微小的距离，
并分别与圆柱黑色表面接触。只要两根细杆保持完全静止，那么当圆柱体旋转时，
它们就会在圆柱黑色表面上画出两条平行的水平实线。而如果任何一根细杆有一丁点的运动，
水平线就会立即发生向上（或向下）的偏移。进一步对这些细杆作出如下安排
（实施起来很容易）：一根细杆的运动由在神经中引起运动脉冲的特定电流控制，
以此来标记运动脉冲的产生；另一根细杆的运动由产生收缩的肌肉控制，
以此来标记肌肉收缩的开始。记录下玻璃圆柱的旋转方向，
我们发现运动脉冲产生的标记总是比肌肉收缩开始的标记靠前一小段距离。
现在我们只需要确定圆柱上这段距离所对应的时间间隔。如果知道圆柱旋转的准确速度，
那么就可以计算出这段时间的间隔，然而我们还有更简单的方法：
在两根细杆之间或上面放置一个已知音调的振动音叉，轻轻贴在圆柱两侧。
随着圆柱的旋转和音叉的振动，音叉会在圆柱表面标记出一条水平线，
这条水平线由与振动相对应的微小而又均一的波组成。对于任何给定的距离，
比如细杆画出的两个标记之间的距离，我们都能数出其中的波数。
这就给出了在上述时间间隔内音叉的振动次数。我们知道了一秒内音叉振动的次数，
就能很容易地算出相应音叉振动次数对应的时间间隔。因此，假设音叉在一秒内振动100次，
在两个细杆画出的标记之间我们数出了10个波，那么我们就可以算出这两个标记之间的时间间隔，
也就是说，从产生运动脉冲到肌肉开始收缩的时间间隔是1/10秒。
通过这样的研究已经确定了蛙神经中运动脉冲传递的速率是每秒28米。
亥姆霍兹和巴克斯特将该方法非常巧妙地应用在活人的胳膊上，
测定出我们人类神经中运动脉冲的传递速度是每秒33米。粗略来说这个速度大约为每秒100英尺，
这超过了许多鸟的飞行速度，几乎接近四足动物的奔跑速度，甚至接近人挥动手臂的速度，
但远比电流的传输速度慢得多。这可能就是神经行为的复杂性所在。
在由动作意识或其他方式激发的神经脉冲沿神经传递的过程中，每一步都发生许多分子变化，
不仅有电学的还有化学的变化。神经脉冲的传递，与其说是类似于简单的电流传递，
不如说是类似于含有多个重复信号站的电话线中电信号的传递。
此外，研究发现，神经脉冲的传递速度，在某种程度上取决于其强度。
轻度兴奋导致的弱神经脉冲比强神经脉冲传递得要慢一些。天空的颜色
E. R. Lankester
吸烟的人都会注意到，从烟斗或雪茄的末端冒出的烟比直接从嘴里吐出的烟更蓝。
可能很多人想知道为什么会这样，对这个问题我也想了很长时间。
这种对比在阳光明媚的晴天可能更容易被观察到。事实上，这是水蒸气凝结实验最简单的形式，
水蒸气凝结使它们从深蓝色变成白色，廷德尔教授两年前就展示过这个实验，
并且据此解释了天空的蓝色以及光的奇异偏振现象。
刚刚形成的烟雾的细分状态使它呈现为明亮的蓝色，这就类似于细分的水蒸气使天空显现为蓝色；
只不过从烟斗管和嘴中喷出的烟雾凝结得更厉害，因此看起来就更泛白了。
黑色、棕色和黄色的出现都是由于水里溶解了植物中的物质；某些情况下，
红棕色是因为铁；绿色有时是因为铜或海藻，但是在海洋、湖泊以及河流中经常见到的，
类似冰川裂缝中颜色的那种绿，则很可能具有和蓝色相似的成因。
我相信，一些物理学家可能会被吸引而开始研究本文所述的问题。
日落时产生的一系列色彩中会不会就包含着能够解释蓝色和绿色的水会呈现出各种色彩的原理呢？
我发现，在1867年11月的《哲学杂志》上索比先生就将天空的蓝色
以及日落时相继出现的橙黄和红色解释为：
高层大气中细小的水蒸气颗粒对红光的吸收多于对蓝光的吸收，
而地面附近像雾这样比较粗大的水蒸气颗粒对蓝光的吸收多于对红光的吸收。托马斯·亨利·赫胥黎的致词
T. H. Huxley
通过日常经验我们知道，很难阻止许多食物表面上长出霉菌；
外观十分完整的水果却经常在果核里生了虫；放在空气中的肉很容易腐烂、生满蛆虫。
即使是普通的水，如果将其放在敞口的容器里，迟早会变得浑浊，并充满各种生物。
古代的哲学家们询问起这些现象的成因时，得到的是经过精心准备的、貌似合理的答案。
他们甚至不想去质疑这些低级的生物是否是从那些它们所出现的物质中产生的。
卢克莱修是一位比其他任何古代以及现代诗人（除了歌德）都更充分地领会了科学精神的人。
当他写下“万物都是由地球而生，所以地球具有充分的理由获得母亲这一称呼。
即便现在，也有许多生物从地球涌出，然后在雨水的滋润和阳光的照耀下成长”的诗句时，
他是试图以一位哲学家而非诗人的口吻说话。“一种事物的灭亡意味着另一种事物的诞生”，
这一古代科学的公理自有其能够为大家广泛接受的具体化身，即种子会在幼苗萌发之前死掉。
这一观念传播得如此广泛并且根深蒂固，以至于圣保罗在一篇极具爆发力的狂热雄辩中呐喊道：
“无知的人啊！除非你播种的植物死掉，否则它不会长出新的生命。”
生命可能并且确实由无生命之物产生，这一命题与1,800年前那些最开明国家的哲学家、
诗人以及平民所持的观点相同；并且，整个中世纪，甚至直到17世纪，
这一主张依然是整个欧洲不管是博学的人还是平民都接受的信条。
所有生命物质都是从已存在的生命物质中产生而来的，
第一次清楚阐明这一假说的是与哈维同时代的一个年轻人。
这个年轻人所在的国家在人类活动的各个方面都涌现出了非常伟大的人物，
16世纪和17世纪时这个国家对于开明的欧洲而言，就像是19世纪的德国。
这个国家就是意大利，哈维就是在意大利师从意大利的教师，
接受了他科学教育培养中最重要的部分。弗朗切斯科·雷迪也是同一所学校培育出来的学生。
他是一个具有非常渊博的知识和极其多样的才能的人，以学者、诗人、内科医师和博物学家著称。
他恰于202年前出版了《关于昆虫世代的实验》一书，向世人展示了他的观点，
该观点的发展历程也是我决定要探寻的。雷迪的书在20年间出了5版；
他的实验极其简单易懂，并且论证清晰，这为他的观点以及实验结果几乎赢得了普遍的认同。
雷迪并没有使自己过于被推理性因素羁绊，
而是通过实验攻克了那些被认为是“自然发生”的几个特殊的案例。
他说，这些案例中有死亡的动物或者碎肉块；在炎热的天气里，我把它们暴露在空气中，
几天后它们就会长满蛆虫。你们告诉我这些蛆虫是在死肉中产生的；
但是如果我把类似的只是非常新鲜的死肉放进一个坛子里，
然后将坛子的顶部用干净的纱布扎起来，那么就不会有任何蛆虫出现，
尽管死肉仍会以一种与暴露在空气中时同样的方式腐烂掉。
因此很明显，蛆虫不是由肉的腐烂产生的；它们产生的原因肯定是某种被纱布隔离掉的东西。
但是，纱布不能隔离掉气体和液体。因此，这里的某种东西肯定是以固体颗粒形式存在的，
并且由于太大而不能通过纱布。那么，这些固体颗粒是什么？
这个长久以来一直困扰着我们的问题，已经得到了解决。
答案是：绿头苍蝇被肉的臭味吸引，云集在容器周围，
受一种强大的但在本例中却是产生误导的本能驱使，将卵产在纱布之外，
于是这些卵立刻在纱布之上被孵化成蛆虫。因此，必然的结论就是，
蛆虫并非由肉产生，而是那些苍蝇通过空气带来的卵产生的。
这些实验好像简单得近乎幼稚，有人会好奇为什么以前没有人想到过这些。
然而，尽管这些实验很简单，但是却值得对它们进行最认真的研究，
因为从那时开始针对这一问题所做的每项实验工作，都被这位意大利哲学家设计的模型定型了。
不管他使用的材料的性质如何变化，他的实验结果都一样，因此，
雷迪的脑海中出现如下设想并不奇怪，他认为在所有这些好像是从死物质产生了生命的例子中，
其真正的原因是将有生命的微生物引入了原本没有这些微生物的死物质当中。
因此生命物质总是借助于已存在的生命物质而产生这一假说就明确成形了；
于是，从此以后，在每一个特殊具体的例子中，
在通过谨慎的推理能够确认有任何其他方式产生生命物质之前，
大家都有权进行考虑并拒绝接受某种假说。我必须频繁提到以上的假说，
为了节省迂回累赘的陈述，我称之为生源论假说；
并且将与此相反的学说——即认为生命物质可以由非生命物质产生，称为无生源论假说。
秋天时，苍蝇落在玻璃窗上一动不动，同时还有一种白色的幻圈围绕着它们，这种现象很常见。
镜检时，发现该幻圈是由无数的孢子构成的，
它们是由被称为蝇单枝虫霉的一种微小的真菌向四面八方散发出来的，
这种霉菌的孢子形成的长纤丝就像从苍蝇身体上长出的一堆天鹅绒一样竖立着。
这些孢子形成的长纤丝互相连接在一起，就像很多细羊绒一样充满了苍蝇的身体内部，
吞食并破坏着苍蝇的内脏。这是蝇疫霉菌发育完成时的状态。
如果追溯到其早期生长阶段，在尚且活跃、外观看起来完全健康的苍蝇体内，
可以看到它们以微粒子形式漂浮在苍蝇的血液中。
这些微粒子靠消耗苍蝇的体质成分来繁殖并延伸成长纤丝；当最终杀死宿主后，
它们从宿主的身体中长出来并释放出孢子。
健康的苍蝇如果患上这一致命疾病就会像其他有病的苍蝇一样死亡。
一位非常杰出的观察者——科恩非常认真地研究了苍蝇中的蝇疫霉菌，
却全然没有发现蝇疫霉菌的最小菌体是以何种方式进入到苍蝇体内的。
通过培养孢子并不能产生这种细菌，在空气以及苍蝇的食物中也都没有发现这种细菌。
这看起来太像是无生源论的例子了，即使不是无生源论，至少也算是异源发生的例子；
直到最近才弄清楚这些事件的真正过程。已经确认的是当一个孢子落到苍蝇的身体上时，
它就开始萌芽，并在苍蝇皮肤上钻孔而进入到苍蝇体内；到达苍蝇内腔后，
排出微小的悬浮粒子，这些粒子就是蝇疫霉菌的最早期阶段。
这种疾病是“接触传染性的”，这是因为如果健康的苍蝇与一只
伸出含有孢子的长纤丝的患病苍蝇接触的话，那么这只健康的苍蝇肯定也会带走一两个孢子。
这种疾病也是“间接传染性的”，这是因为孢子会在被杀死的苍蝇附近散布得到处都是。
没有理由怀疑，昆虫界极具毒害性的接触传染性疾病和间接传染性疾病都是
由先前存在的微生物产生的微小生命体引起的，或者由同源生殖引起的；
我也知道没有理由去相信昆虫中发生的这些疾病并不会发生在高等动物中。
事实上，已经有有力的证据表明人类所遭受的极具危害性和致命性的一些疾病正如微粒子病一样，
也是由微生物的作用引起的。我这里提到这个证据是想引出利斯特教授在其
论述杀菌处理方法的几篇知名的著作中援引的一些非常令人震惊的事例。
我研读这些著作后深信，经常与技术最好的外科医生形影相随的令人惋惜的死亡，
以及那些萦绕在各大医院的围墙之内的创伤和损伤造成的致命后果，即使现在，
都在摧毁着很多人，其杀伤力超过子弹和刺刀，这些都是由于微小的生物进入了创口，
而后不断增加、繁殖引起的；
拯救了众生的外科医生将是最能够搞清楚雷迪假说的实践结果的人。
因此人类还有一个训诫，即“人类因知识的贫乏而灭亡”；
人类痛苦的减轻和福利的提高都要由那些愿意不辞辛劳的人来努力达成，因为他们勤奋、
耐心且忠诚地研究大自然各个方面而得到的结果构成了真正的知识或者叫科学。数学和物理科学
J. C. Maxwell
在很多物理推导和数学计算中，我们习惯地认为诸如空气、水或金属这些给我们均匀、
连续的感觉的物质在数学上是严格均匀和连续的。我们知道，我们可以将一品脱水分成数百万份，
每一份水都具有这一品脱水作为一个整体时所具有的所有性质，很自然地我们会得出这样的结论：
我们可以无限细分这些水，就如同我们可以无限细分盛有这些水的空间一样。
我们已经听说法拉第是如何将一粒金子分成不计其数的分离颗粒，
而且我们可能会看到廷德尔博士用少量的丁基硝酸盐生成了一个巨大的云团，
这个大云团的可见的微小部分仍是云团，因此一定包含很多丁基硝酸盐分子。
然而，从各个独立的渠道所获得的证据正朝我们涌来，这迫使我们承认如果将细分过程继续推进，
我们将会遇到一个极限，因为这时每一部分只包含一个分子，
这是一种不能被任何自然界的力量分割或改变的独立个体。
即使是在平时关于分得很细的物质的实验中，
我们也会发现这些物质已经开始失去作为大块材料时所具有的一些性质，
产生这一结果的原因是分子的个别作用开始变得显著。
目前，研究这种现象是分子科学发展的一种途径。
被称为毛细引力的液体表面张力就是这种现象中的一个。
另一类重要的现象是那些由激发运动产生的现象，由于激发运动，
液态或气态分子不断从一个地方运动到另一个地方，并且不断变化它们的航向，
就如同人群中奔忙的人那样。这种运动决定了气体和液体相互扩散的速度，
对此类现象的研究正是永不停歇地探寻自然之谜的分子科学的关键点之一，
已故的格雷姆教授为此付出了非常艰辛的努力。
根据维德曼的理论，电解导电速率也受到相同原因的影响；
流体中的热传导可能也取决于同类作用。气体分子理论已经由克劳修斯和其他研究者发展成熟，
可以用数学方法处理，并且与实验研究结果相符。应用这个理论，
气体的几乎所有已知的力学性质都可以用动力学原理解释，因此，
单个气体分子的性质就理所当然地成了科学研究的目标。
现在，威廉·汤姆孙爵士通过一些各自独立的现象，例如金属的接触带电、
肥皂泡的张力和空气的摩擦力，从不同角度证明了在普通的固体和流体中近邻分子之间的
平均距离在5×10–10~1×10–8厘米之间。当然这是一个非常粗略的估算，
因为导出这个估算值的测量中包含着一些仍旧被公认为非常粗略的结果，但是如果到目前为止，
可以建立一套能够获得这类结果的哪怕只是粗略的计划，
我们可能就会希望随着实验研究手段的越来越精确和多样化，我们对单个分子的概念会越来越清晰，
这样，在不远的将来，我们就能够估算它的质量。基于亥姆霍兹精妙的流体动力学定理，
汤姆孙爵士建立了一个研究分子在均匀、无摩擦且不可压缩的液体环形漩涡中的性质的理论。
当一个有经验的吸烟者向静止的空气中吐出一个烟圈时就能够看到这样的涡流环，
但是这是一个非常短暂的现象，很难去想象。这种短暂性是空气的粘性造成的；
但是，亥姆霍兹认为在完全流体中，这样的涡流环一旦产生就会永远涡旋下去，
而且一直是由开始成为涡旋的那部分流体组成，决不会被任何自然力分成两半。
当然，环形漩涡的产生也同样不是出于自然原因，但是一旦产生，它就具有个体特征、
量的恒定和不可摧毁性。我们能够断言的仅仅是漩涡，也就是冲量和能量的接受者，
可以认为是一种物质；这些环形漩涡具有如此多样的关系和自卷结，
以至于不同的涡流结一定像不同的分子一样属于不同的类型。
在人类的工作中我们时常会发现一定程度的一致性。
比如，同一模子中铸造出的不同子弹具有一致性，同一版次印刷出的书籍的不同副本具有一致性。
如果我们观察一个文明国家的货币和度量衡，也会发现一致性，
一种产生于按国家规定的标准仔细调节的一致性。
这些国家标准的一致程度是对这个制定了法律来规范各种标准并且委派了官员
来检测各种标准的国家的公平意识程度的衡量。作为科学个体来说，
这个主题是我们很感兴趣的问题，并且大家都意识到大量科学工作已经投入并且有利地
投入到为商业或科学目的提供度量衡之中。地球作为长度的永久基准已经得到了测量，
同时金属的每一个性质都已经得到了研究，目的是为了在制造过程中避免材料标准的任何改变。
以现在的精度去称量或测量任何东西，都需要经过一个实验和计算的过程，
这个过程几乎会用到物理和数学的所有分支。
虽然地球的尺寸及其自转的时间相对于我们现有的比较方法来说是永恒不变的，
但毕竟不是任何情况下都是这样。地球可能会因为冷却而收缩，
可能会因为落在其表面的陨石层而增大，它的公转速度可能会逐渐变缓，
尽管这样地球仍然和以前一样是一个星球。
但是，如果一个分子（如氢分子）的质量或者振动周期发生轻微的变化，那么它将不再是氢分子。
因此，如果我们想要得到绝对永恒的长度、时间和质量基准，就不能在行星的尺寸、
运动和质量中寻找答案，而只能在这些不灭、不变，并且完全相同的分子的波长、
振动周期和绝对质量中寻求。
当我们发现在地球上和星空中存在无数质量完全相同的小物体以及无数周期完全相同的振动，
并且到目前为止，没有任何自然力可以使它们之中任何一个的质量或者周期发生丝毫的改变，
我们似乎是沿着自然知识的道路向那些观点中的一点前进的。
从这种观点来看，我们必须接受这种信仰的指引，
通过这个信仰我们明白了“我们看见的事物并不是由可见的事物组成的。”
分子科学进程中最显著的成就之一就是对不可逆过程
（一种一直向特定最终状态发展，从不偏离的过程）本质的解释。
因此，如果将两种气体装入同一个容器中，它们会混合在一起，并且混合得越来越均匀。
如果将两部分温度不同的同种气体装入这个容器中，类似的过程将会发生，
容器中的气体将趋于相同的温度。如果两块温度不同的固体相互接触，
它们的温度将会向着一个中间的温度转变。在有两种气体的例子中，
可以通过化学方法将混合在一起的两种气体再次分开，但是在另外两种情况中，
不可能通过任何自然方法将系统再恢复到初始状态。热传导或热扩散过程不仅是不可逆的，
而且还伴随着可以转变为机械能的储热的不可逆减少。这就是汤姆孙的能量不可逆损耗理论，
它等价于克劳修斯的熵增加理论。这一过程的不可逆性显著地体现在傅立叶的热传导理论中，
其方程本身就表明了热扩散达到均匀状态所需时间的所有可能的正值解。
然而，如果我们试图通过给符号赋予不断减小的值来增大时间的流动，
便会得到事物的一个状态，在这个状态中，公式具有所谓的临界值。
而如果我们研究这个状态之前的一个状态，就会发现这个公式变得很荒谬。
因此，我们得出这样的观点：事物的状态并不能看作是前一状态的物理结果。
我们还发现临界状态实际上并不存在于过去的一个时期，
而是被一个有限的间隔与现在的时间分开。这个新起点的观念是最近物理研究带给我们的，
是任何之前的具有科学思维的观察者所不能想象的。但是人类的思维并不像傅立叶的热体那样，
一直向着完全均匀的最终状态发展，而我们已经可以预测这个状态的性质。
这就好像一棵树伸展枝杈，去适应一片新的生长天空，而根则在陌生的地层中委屈自身，
因为那才是它们钻研的目标。对于我们这些只呼吸同龄人的精神、只知道当代思维特征的人，
是不可能预言未来科学的普遍状况和特别发现的。物理研究不断向我们揭示自然过程的新性质，
这也迫使我们寻求可以适应这些性质的新的思维方式。
因此，对数学和物理学之间关系的细致研究的重要性在于可以决定从物理的一个
领域推导出的观点被安全地用于将在新领域中使用而形成的观点。
通过演讲或者思考中的符号，
我们可以将一门熟悉的科学中的语言和观点迁移到我们认识较少的科学中，
这些符号可以称为科学比喻。因此，速度、动量、力这些词在基础动力学中获得了特定的精确含义。
它们也被用在连通系统的动力学中，虽然与其基本含义完全类似，但却有了更加广泛和普遍的意义。
这些基本概念的推广形式可以称之为比喻性的词汇，因为其中每一个抽象词汇都是比喻的。
比喻这个真正科学系统的特征就是比喻时所用到的每一个词都保留着自己在最初
被使用的时候与系统中其他词汇之间的形式关系。这样，这种方法是真正科学的，
即，不仅是科学合法的产物，而且能够继续产生科学。
一些电现象之间的相互联系和动力学现象之间的相互联系具有相同的形式。
在作出恰当区分和提出临时条件后，将这些动力学词汇应用到电现象中就是一个大胆的比喻的例子，
但是如果能够向受过动力学方面培训的人传达真正的电学关系，这就是一个合理的比喻。
假设我们通过比喻的方式，成功地将某些属于一门基础科学的观点引入到某类新现象，
那么旧观点在新课题上的应用能在多大程度上被当作新现象在物理上与旧观点相似的证据，
这就成了一个重要的哲学问题。解决这一问题的最好例子就是，对于同种事物存在两种不同的解释。
最著名的当属光的粒子理论和波动理论了。在某些情况下，光现象可以用两种理论很好地解释，
而在这些情况之外，其中一种理论就会失效。为了理解两种理论在它们同样适用的领域中的真正关系，
我们必须看到哈密顿对它们作出的解释，他发现任何瞬时问题都相应于一个自由运动问题，
虽然这个自由运动问题会涉及到不同的速度和时间，但是会导致相同的几何路径。
泰特教授曾经写了一篇关于这个主题的有趣的论文。根据一个在德国取得重大进步的电学理论，
两个带电粒子会相隔一定距离直接相互作用，但是据韦伯所说，相互作用力取决于它们的相对速度，
而根据高斯提出并由黎曼、洛伦茨和纽曼发展的理论，相互作用不是即时的，
而是发生在由距离决定的一段时间之后。为了得到认同，
这些杰出的研究者所支持的这一理论解释每一种电学现象的能力必须得到验证。
另一种我更喜欢的电学理论，否认相隔一定距离的相互作用，
它将电作用归因于扩散介质中的张力和压力，这些应力与工程师所熟悉的力属于相同的类型，
而其中的介质与光传播的介质一样。这两种理论不仅能够解释那些它们最初建立时要解释的现象，
还能够解释一些没有想到或者现在还不知道的现象，
并且这些理论都各自独立地根据电学量得到了相同的光的绝对速度的数值结果。
其实这些看上去完全相反的理论，在很大程度上都是真实的，
我们只有在达到可以看清不同假说之间的真实关系的科学高度时，才能理解其中的哲学价值。
我应该再次强调数学和物理学之间的关系。就它们本身而言，
一个是大脑的运算，另一个是分子的舞蹈。分子有其自身的法则，
我们只是选择其中一些最容易的去理解和计算。我们根据这些片面的数据建立理论，
还将任何偏离这个理论的实际现象归因于干扰因素。
同时，我们也承认所谓的干扰因素只是真实环境中我们不知道或者已经忽略的那部分，
并且在将来我们会努力对这些因素进行全面考虑。因此，我们认识到，
所谓的干扰仅仅是大脑的虚构，而不是自然事实，在自然作用中不存在干扰。
然而，这并不是大脑运算中物质受干扰的唯一途径。数学家的大脑受到很多干扰因素的支配，
如疲劳、失忆和犹豫，并且人们发现数学家会因为这些或其他因素犯错。
我并不准备否认，对于那些比我们高级的大脑，这些错误都会被归咎于实际思维法则的规则运算。
实际上，我们自身也会经常发现，不只是计算的错误，还有导致这些错误发生的原因。
然而，这决不会改变我们的判断：它们是错误，一种思维过程是正确的，而另一种则是错误的。
我们这个时代最深奥的数学家和思想家——已故的乔治·布尔，当他考虑到正确思维
（相对于极其复杂的，虽然可能是同等正确的，真实的且易错的思维来说），
其法则的精确性和近乎数学性时，也被引向了另一种观点，
这种观点中科学似乎寻求一个不属于她的区域。“我们必须承认，”
他说，“确实存在（思维的）法则，即使是它们严格的数学形式也没能免于被破坏。
我们必须把它们归因于权威，这个原因的本质并不在于力量，
神圣不可破坏的自然界秩序的类比不会帮助我们理解至高法则。”1870年的科学发展状况
J. P. E.
下面要把尽可能多的不同门类的学科分别列出，我们将从天文学入手。
目前天文学的研究方向和若干年前一样，重点是对太阳的研究。
因为目前人们普遍认为，一旦了解了太阳这个巨大发光体的特征，
许多困扰我们的令人难以理解的现象就会变得更加明朗。
分子物理学已经引起了大部分人的关注，化学学会正在就原子或分子是否存在的问题进行讨论，
讨论充分显示出学者们在观点上的重大分歧，而且一部分人认为非常基本的学科基础
却被另一部分人彻底否定。威廉·汤姆孙爵士通过一系列专栏发表了一篇关于原子尺寸的著名论文
（《自然》，第1卷，第551页），
在论文中他提出了4个不同系列的理由作为原子有绝对尺寸的证据。
自然发生学说是最近10年内科学界面临的突出问题。
去年，该学说一方面遭到了赫胥黎教授的极力反对，另一方面又为巴斯蒂安博士和蔡尔德博士所支持。
在利物浦举行的英国科学促进会会议上，赫胥黎教授在致开幕辞时对长期以来
有关这一主题的所有研究作了一个回顾，从斯帕兰扎尼和尼达姆的时代一直到现在，
在仔细衡量了双方的论据之后，他宣布了自己的观点，
认为所有生物都源于先前就已出现的某种生物，因此，自然发生学说，
或他所称的“无生源论”，现在已被证明不能成立。
至于地质学，政府在过去的一年中继续提供资金援助深海挖掘工作，
现在我们正期待最近一次探险的报告。1869年秋季考察的结果是由卡彭特博士、
怀韦尔·汤姆森教授和格温·杰弗里斯先生于去年向公众展示的，
这篇报告也许是最为重要且最具价值的。他们发现，在深海底部的同一高度，
两个紧挨着的不同的沉积层正在形成，每个沉积层都有自己独特的动物群，
尽管它们显然是在非常相似的陆海环境、地域和水深等条件下形成的。
不过，人们在研究这一奇特现象时发现，这两个区域的水温差异很大，
说明仅由温度的差别就能够完全改变同时期形成的沉积层中的动物区系特征。
既然在同一时间，地层中可能积累完全不同的有机体残遗物，
那么就可以在地质学的研究体系中引入一个全新的要素。
除此之外，他们还指出我们所熟知的石灰质沉积物，如白垩，
现在分散沉积在大西洋底的各个地方，我们有足够的理由确信，
在地球上白垩纪岩石从形成到终结的这段时间内，这种沉积物在稳步地增加。
许多之前认为已完全绝迹的生物体在这次的深海挖掘中又被重新发现。
简而言之，很多已完成的工作都表明我们之前确立的地质学理论还需要全面细致的修订。
冈贝尔教授发现，在不同深度、不同地质年代的海洋中都有深水鱼类以及类似的生物存在，
这一发现对该学科具有重大意义。阿加西斯教授在大西洋的另一端
发表了有关佛罗里达沿岸深海挖掘物的报告，并表示，
他的研究结果以及其他英国人和斯堪的纳维亚人的研究结果使他确信海底各处都是有生命存在的，
在那些没有发现海洋生物的地方，我们有必要提请海事机构来解释某些模糊的事实。
在植物学方面，人们进行了许多植物生理学领域的细致观察，
其中最重要的应属法国普利略和迪沙尔特的研究成果，该成果已被我国的蒙纳布博士证实，
即认为植物通过叶片吸收的水蒸气微不足道，这与之前公认的假说正好相反，
也与德埃兰的理论相反。德埃兰先前提出，水从植物叶片上蒸发的过程取决于阳光而不是受热，
并与大气的饱和度无关。德国、意大利和英国的科学家还对生殖学领域的受精现象给予了许多关注，
该问题是由达尔文先生的观察引发的。人类的由来
P. H. Pye-Smith
作者理所当然地认为，自然选择的总法则得到了除一些“长者和受人尊敬的领导们”
之外的所有分析过自然选择论据的人的承认，因此，他只讨论人类起源的直接证据，
而没有谈论对所有动物都有影响的共同因素。第一组用来说明人类与其他动物关系的
亲缘证据与人类和其他哺乳动物在身体结构上的严格对应有关，认为功能相同从而结构也相同，
这种看法是不正确的，因为这些结构中有很多并没有实际的功能，而且我们也经常能在动物中发现，
相同的结构实现不同的功能，而相同的功能又可以由不同的结构来完成。
人类的身体结构与动物相似是因为他们是由同一方案设计形成的，
或者说是按照造物主的同一个想法实现出来的，这种说法有足够的理由，但无法得到检验，
因为自然科学要弄清楚的是生物如何或者说通过什么步骤变成现在的样子，
而不是为何这样以及最初的起因。如果看到两个人长得非常相像，很自然就会认为他们是兄弟；
如果不是特别相像，则可能是堂（表）兄弟；如果只是一般特征相似，
则认为他们至少属于同一种族或民族。因此，一旦要说明的事物得到证实，
只有在我们承认真正起源时出现的偏见或嫌恶才能解释为何过了那么久自然学家才承认
人类与其他动物具有共同起源的假说。达尔文理论解释了多样性是如何产生的，
并将显而易见的假说转化为证据充分的理论。在详细说明人类与动物的相似性时，
作者并没有将自己局限于解剖结构方面，而是充分阐述了在疾病、
寄生虫的分布及其他细节方面同样具有的相似之处。
性选择是现代动物养殖的重要依据，这一理论早在《物种起源》中就提到过，
之后海克尔教授对其进行了详细研究并作为理论提出。该理论包括两个不同的假说。
假说一是雄性间的竞争。失败的弱者将被直接杀死，或者至少得不到交配机会，
从而不能将性状传递给下一代。性选择可以看作自然选择的一个特例，
可以与拟态保护理论相比，后者是由贝茨提出并与华莱士共同完成的。
尽管在爱的竞技场上，胜利经常属于强者，但更多时候是美丽者获胜。
这里涉及一个新过程，拟态无论是简单形式还是复杂形式，
其影响都不如自然选择和通过争斗进行的性选择明显。
许多情况必须结合起来以便最成功的求爱者拥有更多更强壮的后代。
首先，所有的雌雄同体动物和固着动物可以被排除，
性别差异受不同生活习性影响的动物也被排除在外。
达尔文先生随后指出第二性征的变化是非常明显的，从物种的标准来看，
雄性比雌性发生的变化更多，这种标准由幼体和联姻形式决定，
当雄性功能是周期性的或者被人为阻止时，则由雄性的自身特点决定。
此外，在交配中主动的一方通常是雄性，它们不仅要进行战斗来争夺配偶，
还要展示它们的颜色、声音或者其他有独特魅力的方面来吸引异性。
这一规律得到了食火鸡和一些其他物种的实例的证实：雌性食火鸡互相打斗以追求雄鸟，
因此雌鸟也拥有更鲜艳的色彩和更迷人的体型，而这些通常是雄性的特征。
在这些例子中，不仅双亲本能和孵育本能在两性中是相反的，就连一般的品行也是相反的，
“雌性野蛮、爱争吵、聒噪，而雄性则绅士而友好。”但是有必要进一步说明的是，
雌性对雄性有选择权，而它们实行一妻多夫制；或者像一些鸟类那样，
雄性先到达交配地点，或者至少在两性成熟时数量更多。
在这一点上，一系列与人类、家养哺乳动物及昆虫有关的观察已经被记录下来。
雄性特征向两种性别的后代传递的法则应该是，
出现在生命后期的变异通常只会传递给下一代中的同性，
尽管这些变异肯定是在某种潜在的条件下传递给两种性别的子代；
另一方面，父母亲成熟前产生的变异可以平等地传递给两种性别的子代。
在资源丰富而又公平分配的条件下，也观察到了大量并不符合遗传和性选择法则的明显例外。
我要特别提到关于鸟类中两种性别的幼鸟和成鸟之间不同点的讨论。
许多蝴蝶幼虫具有明丽的颜色，当然用性选择理论是无法解释的，
这成为该研究面临的困难之一，而作者凭借华莱士先生所称的
“先天就具有的解决困难的天赋”对该现象作出了解释，认为这是自然选择的结果。
蝴蝶幼虫明丽的颜色意在警告天敌它们不适合作为食物，从而对后者也是有益的，
“与此同理，药剂师将某些毒药染上颜色以利于人们识别。”
伪装使许多情况变得复杂，具有伪装本领的、
美味可口的毛毛虫把自己伪装成看起来味道很差的样子从而避免被吃掉，同样，
药剂师可能在盛有甜食的瓶子上贴上“毒药”的标签，以免被店里的男孩吃掉。
人们可能会认为，性选择在脊椎动物的几个低等冷血的纲中几乎没有作用，
然而达尔文先生给出了鱼、两栖动物和爬行动物的例子，
它们的雄性特有的武器或装饰结构都是通过性选择作用获得的。
最完整的例子是在鸟类中发现的，由于我们对鸟的习性了解得比较多，
使得鸟类最可能成为揭示整个理论的领域。当在低级动物中探索这一理论的运作机制时，
作者屡屡避开在讨论鸟类性选择时所采用的举证环节，
在解释哺乳动物更不明显的性选择作用时也采用了同样的方式。
尽管有些反常情况，但我们必须承认，
总体上鸟类和其他动物喜好的形式和颜色也是我们人类所欣赏的，
这或许可以作为支持它们与我们具有亲缘关系的佐证。
有些丑陋的生物（如河马）好像并未受到性选择的影响，但是雉和极乐鸟具有的华丽羽毛，
肯定是性选择的作用。有时品味怪异的鸟类和猴子也会令人不快，
但这并不比并非所有的野人都像新西兰土著居民那样擅长雕刻粉饰、
许多英国人喜欢丑陋的建筑和粗俗的图画更奇怪。自然的主流是美丽，
人类的主流品位也是追求美丽。达到自然美的途径是多种多样的。
自然选择就是其中之一，它使得最健康也是最对称的类型更易于存活。
保护性的拟态是另外一种途径，它使得鱼儿呈现出珊瑚丛般明亮的色彩，
使得蝴蝶拥有树叶般精美的翅脉。在许多情况下，
花朵都因其鲜艳的花瓣和漂亮的外形而优先获得昆虫的帮助从而完成受精。
贝壳具有优雅的外形和鲜艳的色彩，货币虫具有复杂而对称的海胆棘，
它们的发生过程让人难以琢磨，甚至无法想象。
但是，高等动物中许多醒目的装饰结构，以及仅为一种性别所特有的结构，
都是通过性选择的方式发育而来，这已经成为毋庸置疑的结论。
诚然，还有许多例外的情况尚待解释，许多修饰作用的影响尚待发现，
但一个新法则已经建立起来，在它的帮助指导下，有机世界才成为现在的样子。
伴随生存竞争的是繁衍竞争，最具吸引者的成功繁衍则调和了适者生存的法则。论色觉
J. C. Maxwell
约在本世纪初，托马斯·杨在皇家研究院第一次明确地宣布了这个关于色觉的学说，
这里，我将要对它进行阐述。我们可以这样来表述：我们能够体验到三种不同的颜色感觉。
不同类型的光会以不同比例激发三种颜色感觉，
所有可见的颜色就是由这三种基本感觉经过不同的组合而形成的。
在这里，有一个词是值得我们注意的，那就是“感觉”。
说颜色是一种感觉简直就是一个起码的常识；但杨真正确认了这个基本事实，
首先建立了与之一致的关于颜色的理论。据我所知，
托马斯·杨是第一个从人类的知觉而不是从光的本质来解释众所周知的三原色的人。
即便是那些在杨以后撰写了有关颜色的著作的人们，
不是认为应该去研究颜料的特性就是认为应该去分析光线。
他们试图用人类自身之外的那些外在本质来揭示颜色的奥秘。
现在，如果说我们称之为颜色的这种感觉遵循某种规律的话，
那么一定是我们自身的本质决定了这种规律的形式。无需由我来告诉你，
我们所能获得的关于自身的唯一证据就来自于我们的意识。
没有哪一个画家会用他的红颜料和绿颜料混合在一起调出纯黄色。
这样做只能得到一种很脏的灰黄色。他自己本来就有鲜亮的黄颜料，用这个就行了。
当他混合红绿两种颜料的时候，红颜料颗粒所反射出来的红光因为被绿颜料颗粒
吸收而几乎失去了全部亮度，绿光的情况也好不了多少，
因为绿颜料颗粒反射出的绿光也会被红颜料颗粒吸收。
但是如果我们作画时所用的笔是由光线组成的，那么涂覆两种颜色得到的效果就会完全不同。
红光和绿光会形成非常漂亮的黄色，和光谱中最纯的黄光一样鲜艳。对达尔文学说的新看法
自然选择学说已经被概括表述为“强者的延续”、“强者生存”。
达尔文先生在其最近的一部著作中提出，性选择是许多装饰性的以及其他的附属部分的成因，
这些附属部分在生存斗争中的用处并不是很明显，性选择在这里只是主要结论的一个分支而已。
生存斗争理论除了意味着幸存的生命形式是最适于生存的这条完全一致的表述之外，
我对它的理解就是那五个字：强者的延续。
在提出所有这些正处于全部调查出发点的问题，
以及我所忽略但可以从达尔文先生的书中发现的问题之前，
我们要先讨论是什么原因导致了不育以及有哪些因素可以促进物种的繁殖。
毫无疑问，达尔文先生对骡子的不育和不同物种间杂交问题的探讨很有独创性，
但是我没有在该书其他部分读到更深刻、更重要的有关导致或阻碍种群数目增加的普遍原因的讨论。
我所信赖的事实其实是老生常谈的问题，这些事实可以通过花园里最细微的情节或者
仅通过饲养家畜的极为有限的经历来提供。一名园丁如果想要让自己种植的植物开花结果，
就会注意避免他的植物旺盛生长。他知道旺盛生长肯定会导致植物不育；
一旦生长过于旺盛，那么他的树要么只开出畸形的不会结种子的花朵，要么根本就不开花。
为了诱导出花和果实，园丁会通过修剪树木的根部和枝干、减少施肥等措施来阻止植物的生长和活力。
假如他有一棵很久都没有结过果实的顽固的梨树或桃树，
他会采用冒险但通常会很成功的环状剥皮措施。
园丁界流传着一条公认的规律，即认为大个的甜瓜或桔子几乎没有种子，
而缺少养分只能依靠腐坏枝叶生长的干枯植株上面的果实通常结满了种子，
园丁们认为这一法则适用于所有的栽培植物，并且认为要使各种栽培植物产生多汁的果实，
就需要阻碍或者削弱他们的生长。这一法则对处于自然状态下的植物也一样适用，
那些生长在肥沃土壤里、状态良好、生长旺盛的植物都不开花，
而那些生长在贫瘠的沙地中营养不良的垂死植物却会将它们的种子散播到各处。
再来看看动物界，我们发现这一规律同样存在。“肥鸡不下蛋”，是一句古老的哲语。
羊、猪、牛的饲养者都清楚地知道，如果不让母羊、母猪和母牛保持瘦弱的话，
它们就不会繁殖；别人告诉过我一个惊人的例子，即为了使难以繁殖的奥尼德尼母牛能够多产，
它们竟然被放血来使其身体状况变差。作为对马尔萨斯的回答，
道布尔迪先生写了一部令人敬佩的著作，这部著作也使我受益匪浅，
其中援引了大量证据来表明对动植物普遍适用的法则对人类也同样适用。
他向我们说明了，个体是如何受丰富的饮食和舒适的生活条件影响的，
以及社会阶层是如何受此影响的。据我所知，
他首次解释了为什么在以肉和高能量食物为日常饮食的国家里人口数量少并且增长幅度小，
而在以鱼或蔬菜或其他低能量食物为日常饮食的国家里，人口数量却很大并且增长迅速；
无论在何处，富有的、奢侈的、营养好的种群的数量都是处于减少的状态或保持稳定不变；
而贫穷的、营养不良的和辛苦工作的种群则往往大量繁殖。
支持这种观点的事实不计其数，如果有人对这一观点还存在异议的话，
我可以在贵刊上引述这些事实。这就是使罗马的强大力量衰退的原因，
也是令美索不达米亚城没落的原因。这些力量不是被野蛮人的异常体力打垮的，
而是被自己群体不断缩小的现实击败的，他们是由于内因而迅速灭亡，
而其中主要的内因就是其居民的不育情况在不断增加。
同样的原因使塔斯马尼亚和其他的野蛮部落灭绝了，进入奢侈的文化状态时，
尽管他们做了一切努力来保护自己，但还是衰退并最终消亡了。
只有在少数的几个例子中，弱小的部落才被强壮的部落取代，或者较弱的个体被较强的取代；
衰退起源于远古时代传承下来的内因。种族元气大伤或毁灭是由于奢侈而非欲望，
是由于他们的精力太充沛而非太少。如果这一规律在植物界和动物界都是普遍的，
它们不是只对个体起作用或者只存在于极个别的案例中，而是普遍存在的，
那么这就是支持达尔文先生提出来的自然选择学说的人应该解决的问题了，
因为这似乎已经触及到了自然选择学说体系的基础。如果这是真的，
那么远非强者生存弱者淘汰，而是强壮的、营养充足的、非常有利的群体趋向于衰退、
不育，直至灭绝，而瘦弱的、营养不良的、多病的群体却以适当的比率在逐渐增加，
并且各个地方的每个种族内个体间的战斗一直在进行着，我觉得作为一般规律而言，
自然选择理论所认为的强者的延续这一观点是错误的，这种现象只在几个有限的、
个别的例子中才存在。这篇文章旨在讨论这一疑问，如果您接受该观点，
可以继续讨论下去。
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霍沃思先生首次以非常独创的方式对达尔文学说进行了歪曲，他使用了一个论据，
该论据甚至不是建立在他自己曲解的基础上，而是建立在一个非常明显的谬论的基础上，
这些有可能会误导贵刊的读者。因此我请求贵刊允许我在此占用一点空间作几句评论。
霍沃思先生首先将生存斗争“理解”为“五个字：强者的延续”。
这是一个纯粹的曲解。达尔文没有说过任何这种意思的话。
“强”只是许多不同的有助于在生存斗争中取得成功的力量和能力中的一种。
微小的体型、晦暗的颜色、敏捷、防护具、狡猾、大量繁殖、腐臭或者不好的气味，
拥有这些特点中的任何一点都可以被当作是“延续”下来的原因。
达尔文学说的读者中竟然有人会犯这种显而易见的错误，或者已经犯了，
并且还故意地将这种错误作为一种公正的批评根据提出来，这实在太让人吃惊了。
此外，他还说自然选择理论“已经被概括表述”为“强者的延续”和“强者生存”。
是谁这样概括的？我倒是很想知道。
我从没有看到任何达尔文主义者在任何出版物中使用过这样的词语。
然而，最令人好奇和最为荒谬的事情是，
霍沃思先生在已经作出这样的谬论铺垫之后却再没有使用这些前提，
而是转到了别的毫不相关的问题上，也就是，肥胖有损于生育能力。
“肥鸡不下蛋”，“生长过度的甜瓜几乎没有种子”，“吃得太多的人往往只有很小的家庭”——
这些就是他想用来证明最强者将不能幸存并且不能留下后代的事实！
但是自然界告诉我们的又是什么？产出了最多的花朵和种子的正是那些最强壮、
最有活力的植物，而不是那些虚弱多病的植物。同样最强壮、最健康、
吃得最好的野生动物确实比那些挨饿、多病的动物繁殖得更快。
那些住在美洲大陆森林地区中的强壮且营养非常充足的人也比那片土地上
总是处于半饥饿状态的印第安人增加得更快。
因此没有任何事实可以用来说明“强者的延续”是不真实的，退一步说，
即使存在这样的例子，那也撼动不了自然选择学说所认为的“适者生存”的法则。《自然:第二卷》
维生素B
检验与维生素B1
不久之前，维生素B被分离为两个因子：抗神经炎因子和抗糙皮病因子，因此，
人们开始对这种维生素的性质给予充分的重视，结果发现它可能至少可以被分为四种截然不同的因子，
与基于“生长素”名称的分类结果相去甚远，这种“生长素”对于低等生物的生长可能是必需的。
这些因子可以由化学性质和生理学活性的差异加以区别：
而这种差异性要求我们对检测方法进行修订，
因为当一种检测方法不能检测出食品中的相应添加物质时，
人们有可能会认为此种因子并不存在，而并非实验设计有问题。
在此类研究中，预防性检测不如治疗性检测那么灵敏；同时，生长检测被认为更加粗糙：
一种单独的因子应该可以治愈由于其缺乏而引起的特定病症；预防性检测可以检测多种因子的存在，
但同时非常清楚的是，只有当每一种因子都充分给予的时候，才能够获得阳性生长的结果；
而我们对于生长所需的所有因子的了解还不全面，
最近在维生素B方面的研究工作中也体现出了这一点。
金纳斯利、彼得斯和里德[1]分析研究了维生素B1或抗神经炎因子对鸽子的治疗效果。
遵照一定的原则，这个实验可以得到相当精确的结果，
而且已经被成功地应用于随后从酵母提取液中得到的维生素浓缩液实验中。
这些禽类首先需要在实验室中用混合谷物饲料喂养一个月，然后用精制大米喂养，
只有那些在30天时间内产生相应病症的个体被用于随后的实验。
一旦头部萎缩现象出现，就应把这些鸟禽转移到温室中搁置2小时，
同时通过胃管给予50mg的葡萄糖水溶液。这个处理过程消除了鸟禽表现出假阳性治愈的可能性。
酵母提取物必须在病理症状出现后的6～12小时之内喂食，如果治疗时间超过1天，
少于10天，则可以认为出现的有效成分的数量与治疗时间的长度成正比。
当实验结束的时候，再给这些鸟禽喂食含酵母的食物，并在几天内保持温房喂养环境。
然后再用普通食物喂养大概一个月的时间，以便准备开始下一个阶段的精制大米喂养。
当开始使用实验用食物喂养后，个别鸟禽表现出了显著的周期性发病，
但周期的长短与随后的治愈时间、或者与鸟禽的颜色以及体重都没有关系。
奇克和罗斯科[2]用幼年大鼠的生长作为判断维生素B1存在的标准。
用这种动物很难进行治愈性实验研究，原因在于这种动物从急症发作到死亡只间隔很短的时间：
然而，里德获得了成功，他发现成年个体老鼠每天需要差不多一只鸽子一天的使用量
（引自彼得斯，哈本演讲稿，1929年）。奇克和罗斯科采用不含维生素B1的合成饲料进行喂养，
并以喂食高压灭菌酵母或新鲜蛋清的方式补充维生素B2。
经过两到三周之后，这些动物的体重开始减轻；如果在食物中添加彼得斯抗神经炎浓缩物质，
身体会再次开始生长。然而，添加蛋清的食物并不能维持生长到成熟阶段。
古哈和德拉蒙德[3]同时进行了鸽子治愈实验和老鼠生长实验；
在后一个实验中，补充维生素B2的方式是用碱性反应条件下的高压灭菌酵母。
奇克和罗斯科[4]采用了一种类似的方法来检验维生素B2，
他们用完全缺失这种维生素的食物来喂养幼鼠，通过彼得斯抗神经炎浓缩物质提供维生素B1因子。
结果发现所使用的酪蛋白原含有微量的维生素B2；
除非它在被加热到120℃之前曾用乙酸沉淀并用乙醇进行彻底的萃取。
采用这种类型食物喂养的动物不能生长，但在补充维生素B2后会有效果。
如果没有补充维生素B2，大概六个星期之后就会出现普遍性的皮炎，
这种病症可以通过补充维生素而得到治愈。
詹森和多纳特[5]通过以下处理过程从米糠中获得了高活性的维生素B1制备物。
这个过程包括酸水萃取、漂白土吸附、氧化钡洗脱，以及用硫酸银和氧化钡对提取物的分馏。
得到的活性物质采用磷钨酸进行沉淀，沉淀物采用氧化钡进行分解；
去除钡元素之后，浓缩溶液采用能使维生素沉淀的氯化铂处理。
进一步的纯化过程还包括采用丙酮从醇溶液中沉淀，以及采用苦酮酸或者氯化金进行处理。
每天喂食0.012 mg的这种最终提取物就足以保证鸽子在六个星期的时间内处于健康状态。
艾克曼[6]利用鸽子和公鸡进一步确定了这种生物学活性。
最终产物可以以盐酸盐、苦酮酸盐或者氯化金复盐的晶体形式获得。以数学物理的视角看宇宙的终点
A. S. Eddington
本文的内容是阿瑟·爱丁顿在数学协会上发表的一篇关于“宇宙的终点”的非正式讲话。
他说，人们肯定首先要问“宇宙的终点是时间方向上的终点还是空间方向上的终点？”
空间本身也许不存在终点：现代宇宙学认为宇宙类似于一个球体的表面，有限但无界。
至于时间，热力学第二定律预言整个宇宙最终将达到一个以完全无序为标志的热平衡状态。
然而，如果时间是无限的，那么宇宙粒子的每一次可能的涨落都会短暂地打破这种平衡。
爱丁顿在结束语中预言了宇宙终结的实际方式：
宇宙作为一个充满辐射的球不断地变大，每15亿年其大小约膨胀一倍。
宇宙或者说时空是一个四维连续区，因此我们可以从很多不同的角度来讨论它的终点。
毫无疑问“以数学物理的视角”来描述以下我试图展开讨论的内容绝非易事。
所以我必须相当仔细地考虑这个最初的问题：
宇宙的终点是时间方向上的终点还是空间方向上的终点？
球面空间
我们不再寻找宇宙在空间方向上的终点。因为我们有理由相信，宇宙的空间部分具有球面结构。
如果朝着空间中的任何一个方向一直走下去，我们不会到达空间的终点，也不会走到无穷远处；
但是，当我们走了一段距离（并不是无法想象的远）以后，我们发现自己又回到了原来的出发点，
相当于“绕了宇宙一圈”。我们把具有这种特性的连续区说成是有限但无界。
球的表面即为有限无界二维连续区的一个例子；我们生活的三维空间被认为具有同样的连通性，
但是由于比二维空间多出了一个空间维度，这使得我们很难用图形把这样的三维连续体表示出来。
如果我们试图画出一个三维球面空间的话，我们必须要记住，
只是这个三维球面对应于我们的三维空间；而这个球面的里面和外面都是我们虚构出来的，
因而并不与现实的宇宙相对应。
最近，主要通过勒迈特教授的工作，我们已经获知，
我们生活的这个三维球面空间正在快速地膨胀着。
事实上，如果我们想环绕宇宙空间一周而回到出发点的话，我们的行进速度必须要比光速还快；
这是因为我们在路上行进的同时，我们前面的路途也在变长。
就好像参加了一场终点线向前移动得比运动员跑步速度还快的赛跑一样。
想象一下恒星和星系都镶嵌在一个橡胶气球的表面，而这个气球正在持续不断地膨胀着；
这样，如果不考虑恒星和星系各自的运动以及它们之间的万有引力，
这些天体之间的距离将由于宇宙空间的膨胀而变得越来越大。
由于旋涡星云彼此相距很远，以至于它们几乎不会受到相互作用的引力影响，
因而它们的形状很可能就体现了宇宙膨胀的效果。
几年前我们就已经知道它们正在迅速地相互分散远离，
我们可以通过测量它们之间的退行速度来推算宇宙的膨胀速度。
天文学数据表明宇宙空间最初的半径大约为12亿光年。
要知道，远至几百万光年的天体实际上已经被我们观测到了，
所以12亿光年也并非是不可想象的距离。在那种尺度下，
宇宙中物质间相互作用的引力刚好可以把物质聚合在一起与宇宙空间的膨胀趋势相平衡。
但是这种平衡并不稳定。于是宇宙开始膨胀，最初膨胀得比较慢；
但随着物质之间的距离越来越远，它们之间的引力也越来越小，
以至于越来越没有办法抑制宇宙的膨胀。我们不知道宇宙现在的半径，
但我估计当今宇宙的半径应该至少是最初半径的10倍。
时间的指示牌
我不能继续讨论跟空间有关的问题，而必须开始讨论与时间有关的内容了。
宇宙在空间上是闭合的，但是在时间尺度的两个方向上却都是开放的。
从“这里”朝着空间中的任意方向出发，最后我们都会回到“这里”；
但是从“现在”出发，无论是向着未来还是向着过去前进，我们将永远不可能再回到“现在”。
于是，如果我们要找寻宇宙的终点——其实并不是终点，而是一种永无休止的持续，
那么我们就必须从时间的两个方向中选一个作为开始的方向。
但是我们如何决定应该选取哪一个时间方向呢？这是个很重要的问题。
想象一下你处在时空中的某个陌生的部分，在那里你不会受到常规标志或传统参考标准的影响。
但是那里应该有一个时间的指示牌，一边写着“通向未来”，而另一边写着“通向过去”。
我要做的第一件事情就是要先找出这个指示牌，否则一旦我弄错了方向，那么无疑，
我还是会把你们带到“宇宙的终点”，不过这个“终点”更通常地是被描述为宇宙的起点。
在日常生活中，我们的意识充当了时间的指示牌。
或者更准确地说，我们的意识根本不关心所谓的时间指示牌；
但是无论什么地方，在紧急情况下意识总是朝着某一个特定的方向行进思考，
而物理学家也温和地接受了意识的引导并把它的行进方向标记为“通向未来”的方向。
这里有一个重要的问题，意识在选择它的行进方向时是否也受到物理世界中的某种事物的影响？
如果确实如此，那么我们应该能够直接找出究竟是物理世界中的什么因素
使得有意识的人类认为时间是沿单向车道行进的。
有观点认为“时间的流逝”只是一种主观的想法而不是物理世界中真实存在的现象。
按照这个观点，物质世界中过去和未来的区别只不过相当于左和右之间的区别而已。
事实上我们的经验显示时空就像一组电影胶片，它总是按照某种特定的方向放映，
但这并不是由胶片（物理时空）本身的性质或特点所决定的，
而是与胶片插入放映机的方式（意识）有关。这种观点认为，
把事物储存到我们意识中的方式使我们认为时间具有单向性：
“大自然给我们配备了这样的意识思维方式使得我们永远不能倒退”。
如果以上的观点是对的，那么在我们关于物理世界的图像中就应该抛弃“时间的流逝”这种观点。
就像我们放弃旧的时空观以及其他对周围事物观察得到的个人看法一样，
我们必须抛弃事物是动态呈现的这种观念，
因为这并不是世界本身的性质而只是我们人类在认识物理世界时引入的一种人类特有的理解方式。
我们要特别注意的是，如果真是这样，那么我们就不能先入为主地认为“过去到未来”的
呈现比“未来到过去”的呈现更正确或更重要。当然，我们也必须放弃进化论，
或者至少要同时建立一种具有同样重要性的反进化论。
如果有谁坚持时间的行进具有单向性这种观点，我没有任何办法说他是错的。
我只能对他说：“你是一个致力于把一个真实均衡的世界观灌输给年青学生的老师。
但是你所教授的（或没有阻止你的同事去教授的）是完全片面的进化论学说。
你并没有告诉学生进化论只是单纯事实的罗列，
而是让他们认为似乎从混乱无形到完美有序的过程才是重要的，才真正会是鼓舞人心的。
你这样做其实是不诚实的；你应该把反进化论也放在同样重要的位置
并讲述从未来到过去的演化过程。你应该向他们展示：
现今自然界存在的丰富多彩的生命形态是如何反进化到越来越不适合生存，
直到古生代最原始的形态的；自然界是如何从太阳系反进化成混沌的星云；
以及，随着从未来到过去的时间进程，自然界是如何选择了一个充满问题的宇宙，
而这些问题并不是宇宙本身的构造不好，总而言之，最初的宇宙是一团糨糊。”
熵和无序度
撇开意识的引导性不谈，我们已经发现在物理世界里有可能找到一种时间的指示牌。
这个指示牌具有非常奇特的性质，当然，我还不敢说这个指示牌的发现与当年在
宇宙中发现客观的“时间流逝”有一样的重要性。但是不管怎样，
这个指示牌可以用来区别过去和未来，而空间上的左和右却没有相应的客观区分。
我们可以用某种称为熵的可测量量来标志这种时间方向上的差别。
假设有一个孤立的系统，我们在两个不同的时刻t1和t2分别测量它的熵S。
因为意识这个概念在数学物理领域里并不是可靠的证据，
所以我们想在不靠意识直觉的情况下知道t1究竟比t2早还是晚。
这里用到的规则是：熵越大，时间越晚。在数学形式中为：
dS/dt总是大于零。
这就是著名的热力学第二定律。
熵是个很特殊的概念，与经典物理学常用的概念很不一样。
我们可以把熵简单地描述为：熵是衡量系统无序性的物理量。
于是，根据熵这个时间的指示牌，我们得到了这样的规律：从过去到未来，无序性是增加的。
物理学发展的最奇妙的特点之一就是：多年来，与其他常规的分析方法一样，
我们对于熵的认知一直都在悄悄地发展着。直到最近，熵在科学研究中仍只是“居于次要位置”。
由熵可以很方便地得到实用的结果，但并不能由此表明人们对熵有了深刻的洞察力。
不过现在熵正在谋求更大的发展，并且我认为，毫无疑问，它最终会超过它的对手。
如果我们把一壶水放到火上，这壶水有可能结冰吗？
如果一个人把一壶水放到火上无限长的时间，某一天这个人可能会惊讶地发现，
他壶里的水居然结冰了。但这类事情不可能发生在我身上。
即使将来有一天这种事情真的在我眼前发生了，我也不会用上面那样的方式去解释它。
我宁愿相信这是一个魔鬼干的，而不是小概率事件发生了；而这样做的时候，
我总该更像是一个理性的科学家吧。我现在之所以不相信魔鬼会干预我的烹调事务或者其他事情，
是因为日常经验使我相信自然界会遵循一定的统一性，即物理定律。
我相信这些定律是因为它们已经被反复验证过。
当然，也有可能所有这些用来验证物理定律的实验一开始就恰好满足这些定律只是一种巧合。
这或许是个难以置信的巧合，但是我相信这种巧合不会像我壶里的水发生结冰的巧合那样难以置信。
一旦这种事件发生了，而我又找不到其他合适的解释，
那么我只能在以下两种极为难以置信的巧合之间做出选择：
（a）这个世界上并不存在物理定律，迄今为止观察到的一致性仅仅是巧合。
（b）这个事件是符合物理定律的，只不过难以置信的巧合事件发生了。
我更愿意接受前一种解释，因为数学计算的结果表明它的可能性更高一点。
相比于违反物理定律而言，我把难以置信的巧合事件的发生看成是更加糟糕的事情；
因为我之所以接受存在于自然界中的物理定律只是因为我相信难以置信的巧合事件
不会发生——至少在我有生之年不会发生。物质的湮灭
J. Jeans
在贯穿整个科学史的大部分时间里，物质都被看作是守恒的，它们既不会凭空产生，也不会凭空消失。
但是现在大量天文学的证据似乎表明，物质的湮灭是恒星辐射能量的唯一来源。
从而出现了这样一种局面：大多数天文学家认为物质湮灭可能是宇宙中的一个基本过程，
而同时，许多也可能是大部分的物理学家对这种可能性持谨慎态度，甚至干脆不相信。
我一直认为试着评述与这个问题相关的现状会是一件有意义的事情。
天文学的证据
天文学上关于物质湮灭的论证，不是以恒星辐射的强度为依据，而是基于恒星存在的时间。
尚未发现一种不如完全湮灭那么剧烈的能量转化，能够在恒星显然存在的漫长岁月里，
始终为其提供持续辐射所需要的能量。所有可以用来估算恒星寿命的方法都表明，
整体看来，恒星已经存在了万亿年，只有一个方法明显例外，我将在后面讨论它。
有些方法取决于临近恒星的引力作用速度；例如，恒星穿越空间的速度表明它的能量是近似均分的，
而要实现这样的均分必须经过数以万亿年的时间。被称为运动星团的星群中的个体成员，
由于在其旁边经过的恒星的一定程度上的引力作用，它们的路径已经出现了改变，
这再次表明活动过程已延续了数万亿年。目视双星的轨道也是如此。
在这三个例子中，我们所使用的时钟的单位时间类似于在气体理论中所称的“弛豫时间”；
在这个类比中，单个恒星被当作单原子分子处理，双星被当作双原子分子，
而运动星团的瓦解对应于气体的扩散过程。决定论
J. B. S. Haldane
阿瑟·爱丁顿的那篇关于决定论在衰落的短文引起了强烈的社会反响。
生物学家霍尔丹批驳了爱丁顿关于人类行为的观点，尤其是他认为：
如果原子的运动是不可确定的，则人类的思想也不例外。
随后霍尔丹列举了同卵双生双胞胎在行为上具有相关性的例子。
他说如果其中的一个在某段时间内触犯了法律，那么另一个会触犯法律的可能性高达0.875。
（这个数据肯定有问题。）爱丁顿指出这种说法缺少实际的证据。
但霍尔丹辩解说爱丁顿的说法纯粹是由推理得到的结果，并没有得到实践上的验证。
阿瑟·爱丁顿爵士在他的关于决定论的衰落[1]的讲话中提到了一个非比寻常的对等关系，
“如果原子具有不确定性，那么人的思维肯定也会具有同样的不确定性；
因为把思维说成比原子更机械的理论是绝大多数人都不愿意接受的。”
即便从非定量的角度上看，这种说法与事实也有一定的差距。
比如：我在试图解一个很简单的波动方程时也许会得到众多解中的任意一个；
而阿瑟·爱丁顿爵士在解同样的方程时会得到可靠性更高的解。
我不会因此而认为他的思维比我的思维更机械，不管多么地像是这回事。
事实上人们在说一个人可靠时通常是在称赞他，也就是说，他的行为具有可预见性。
然而，幸运的是，定量数据似乎表明，就道德行为而言，
某些人的思想意识确实比一些原子的辐射行为更容易确定。
对于某一个人M1，在T1与T2之间的任意时刻内，这个人付诸一个行动的几率为p，
比如说他会因违反法律而被监禁。如果我们不了解有关M1的更多情况，
则p对绝大多数人来说只是一个很小的数，小于0.01。然而，如果M1有一个同卵孪生兄弟M2，
他们在相同的环境下一直长到14岁，且已知M2在16岁至40岁之间曾因犯罪被监禁过，
那么我们就可以认为：M1的天性与M2相同，后天培养与M2相似，
所以他很有可能在相同的年龄段内也曾被监禁过或将要被监禁。
根据兰格[2]的研究结果，当我们已知以上信息时，在德国南部p约为0.875。
如果我们能了解更多的情况，例如，知道M2未曾有过头部损伤，则p的值还会更大一些。
在这类情况下，如果我们了解的信息量足够多，可以把p的值取为1，我认为，
这说明我们已经证明了某种决定论的存在，至少是在道德选择的层面上。
实际上，科学研究的主要任务就是要证明p>1–ε。如果阿瑟·爱丁顿爵士是正确的，
则不管我们掌握的信息多么全面，ε都将是一个比较大的有限数。
显然再多的观测结果也不能证明ε为零。但如果能说明ε的值小于0.01，
则在伦理学理论的一级近似中我们就可以把它忽略掉，如果能证明ε小于10–6，
我们也许可以大胆地说人类的行为不会比包含约2×1027个原子的系统更难以预测。
我认为从现有数据进行的推理是合理的，如果我们利用上述事件中的所有可用信息，
那么ε的值会小于0.05。但遗憾的是：在哲学或情感的范畴内，
对所有能够用科学方法测量的量进行预测都只是一种臆断。
从发现的角度上看，决定论的优点是它可以被证伪，当可获得的信息量越来越不确定，
ε趋于一个有限的值时，我们就应该认为该命题不成立。
从另一方面来说，非决定论是不能被证伪的，除非其支持者能够明确规定一个ε值，
而这一点正是他们一直谨慎回避的。当人类行为的真正规律性被发现时，
很可能所有学派的哲学家都没能完全预测出来，
就像他们没有预测到海森堡测不准原理的出现一样。
人类的行为是科学研究的一门学问，而不是先验的臆断。决定论
Lewis F. Richardson
新发现的量子测不准原理引发了哲学上的大讨论，
有些人甚至用它来解释人类的本性以及个人行为的不可预知性。
在这篇文章中，刘易斯·弗赖伊·理查森嘲讽了后者的观点。
他认为没有必要用科学来预知人的行为。对于一个钟摆的运动情况，科学是可以准确预测的，
但前提是在没有人干扰的情况下。月球等大型天体的动力学也可以通过数学方法精确预测，
这也是因为没有人能干涉它运动的缘故。但是当论及人类的行为本身时，
我们无法保证一个人不对自己的意识施加影响。
如果当一个学生观察单摆的时候，另一个学生撞了一下这个摆，则观测结果可能就会与公式不符。
所以可以这么说：大家普遍接受的物理定律只有在没有人干扰实验设备的情况下才能被证实。
我们无法干扰月球，因为它的质量很大，而且离我们又很远：
这就是为什么我们基本上可以预测月球运动的一部分原因；
称“基本上”是因为确实存在极小的海森堡不确定性。
但是再大的质量或再远的距离也不能阻止约翰·多伊考虑是否要从理查德·罗那里买一幢房子。光与生命
这篇文章出自尼尔斯·玻尔在哥本哈根举行的国际光疗大会上的讲话。
大会本来想邀请玻尔向大家介绍一下光对于治疗疾病的好处，
但实际上玻尔讲的是光在新量子理论中的概念对生命科学的潜在意义。
玻尔说：虽然描述光量子行为的波动理论还不够完善，
但仍可能把光看作是量子力学中的一个“粒子”。
他指出：任何想精确测量光子轨迹的尝试都必然会破坏波的干涉现象。
他说这一问题使人们不得不放弃对光现象的纯因果描述。
玻尔在第二部分中指出，量子理论的拓展远远超过了原子物理的范畴。
植物的碳同化作用肯定包含着光与物质之间发生相互作用的量子本质，
人眼只能看到几个光子说明它的结构反映了光学上的量子极限。
玻尔将物理学和生物学中的不确定性进行了类比。
对生物体过于精密的研究可能会对它们的重要器官产生干扰，
就像物理学家为了研究粒子必须干扰它们一样。也许生命和意识是永远不能被解释清楚的，
只能把它们当成不言自明的公理，物理中的量子现象也是如此。
第一部分
当从一个光源发出的光沿着两条不同的路径投射到一个屏幕上时，就会出现干涉条纹。
在这种情况下，我们发现在屏幕上两列波位相一致时，也就是说两束光的电磁振动方向相同时，
分开的两个光束将在这些点上产生增强，而在电磁振荡方向相反也就是说两列波彼此异相时，
光强将减弱甚至有可能消失。这些干涉条纹使人们能够精确地检测光传播的波动性，
因而波动概念不再是一种通常意义上的假设，
而有可能被认为是描述所观察到的现象中不可或缺的要素。
尽管如此，大家都知道，近几年人们又开始讨论光的本质这个问题了，
这是因为人们发现在能量传输中有一个特殊的原子性质，这个特殊性质无法用电磁理论来解释。
事实上，所有的光效应都可以被看作是一个单独的过程，在每一个这样的过程中，
发生了所谓的一个光量子交换，光量子的能量等于电磁振荡频率与基本作用量子
（或称普朗克常数）的乘积。这个光的原子性与电磁理论所要求的能量传输连续性之间
的明显对立使我们陷入了一个有关迄今为止在物理学中仍不清楚的性质的困境。
因为尽管波动理论还明显不够完善，但是毫无疑问，
我们仍可以用在经典力学思想框架下的任何其他的光传播理论来取代它。
第二部分
原子过程所特有的规律性不能用因果机制表示，只能借助互补模式描述，
这种规律性至少在对生物体行为的描述和对无机物特性的解释上具有同等的重要性。
因此，在植物的碳同化、同时也是动物养分的主要来源的生成过程中，
我们正在研究的是一个现象，为了理解这个现象，
必须确确实实地去考虑参与光化学反应的个体特性。
另外，像在植物同化与动物呼吸作用中扮演重要角色的叶绿素和血红蛋白，
它们所具有的复杂程度如此高的化合物的特性，也明显地表现出原子结构独特的稳定性。
然而，由化学知识类推解释生命体，诚然会比在古代将生命比作火更贴切，
却不会强于人们常说的生命体与纯机械制造物如钟表发条之间的类比。
毫无疑问，必须在特定的生物组织中探寻对生命本质特征的理解，在研究这些组织的特征时，
将用普通力学进行分析并且以与无机物不同的方式交织着一些典型的原子特性。
通过研究眼睛的构造与功能，我们得到了有关这个已经发展得十分精细的组织的有用信息,
也再一次地显示光现象的简单特性是非常有用的。我无需在这里详述细节，
但想回顾一下眼科学是如何向我们揭示作为一种光学装置的人眼的理想特征的。
实际上，由于光的波动性，干涉图像的尺寸规定了眼成像的限度，
而干涉图像的尺寸与视网膜的分区相符，其中每个分区都有单独的神经与脑相连。
此外，因为在这样的视网膜分区中，只要吸收几个光量子，
或者也许只要吸收一个光量子就足以产生视感，
有人甚至说眼睛的敏感程度已经达到了光效应的原子特性所设置的极限。
在两个方面，眼睛的效能同那些连有合适放大器的高性能望远镜或显微镜一样，
可以观测到单个过程。利用这样的仪器确实能从根本上提高我们的观察能力，
但由于光的性质所设置的极限，在人们可以想象得出的仪器中，
没有一种可以与眼睛的灵敏度相比。
现在，眼睛这种只有借助物理学的最新发展才能被深刻认识的理想化结构也说明了其他的器官，
不管它们的作用是接收来自周围环境的信息，还是对感觉印象做出反应，
都同样会表现出与自身功能相适应的特点，在这类情况下，
由作用量子所代表的个性特征以及一些放大机制起着关键性的作用。
目前，我们尚无法知道除眼睛外其他器官的极限，
而眼睛只取决于比其他物理现象简单得多的光现象。
然而，仅仅认识到运用原子论基本原理来说明生物体功能的必要性还不足以全面解释生物学现象。
因此，我们要讨论的问题是，在我们能够用物理学观点解释生命现象之前，
是否还缺少一些分析自然现象所需的基本特征。如果不去考证我们通过物理学解释而理解的内容，
就很难得到这个问题的答案，更何况现实中生物现象的类别多得无法列举，
这要比发现作用量子对我们的推动意义更深远。
一方面，通过生理学研究不断揭示出的神奇特征与无机物的特征有着显著的差别，
这使许多生物学者怀疑用纯物理学的方法是否可以真正理解生命的本质。
另一方面，人们通常称为活力论的观点，
不能正确地解释有一种特殊的生命力掌控着所有有机体的古老假设，
在物理学中也不存在这样的力。我认为我们都赞同牛顿的观点，
即科学的真正基础在于确信自然界在相同条件下会表现出同样的规律性。
因此，如果我们能够把对生命体机理的分析推进到原子现象的层面，
我们就不应该期待会发现任何有别于无机物的特点。
然而，当我们面临进退两难的困境时，我们必须记住，
生物学和物理学的研究条件并不完全对应，因为前者要受到研究对象必须是活体的限制，
而在后者中则不存在这样的限制。
因此，如果我们试图对动物的器官展开研究以便描述单个原子在生命活动中的功能时，
我们无疑会杀死一只动物。在对活体进行的每一次实验中，
都肯定会存在因个体生理条件不同而导致的不确定性，这个观点本身说明，在这方面，
即使我们允许生物体具有最低的自由度，也足以让生命体可以对我们隐藏其最根本的秘密。
根据这个观点，我们应该把生命的存在看作是不能被解释的基本事实，
而以此作为生物学研究的起点，这与作用量子类似，在经典机械物理学中，
作用量子被看作是一种非理性的成分，而它与基本粒子一起构成了原子物理学的基础。
从这个意义上说，宣称用物理或化学方法不可能解释生命体的功能
就类似于用经典力学不能理解原子的稳定性。
然而，在进一步研究这个类比时，
我们一定不要忘记物理学中的问题和生物学中的问题存在着本质上的不同。
在原子物理学中，我们是从形式最简单的物质的性质入手的，
而在生物学研究中具有根本性意义的是物质系统的复杂性，
因为即便是最原始的生物也包含大量的原子。的确，经典力学的应用范围广泛，
其中包括我们在研究原子物理时使用的测量仪器，
要想在描述由大量原子组成的物体中应用经典力学就必须在很大程度上忽略伴随着作用量子的互补性。
然而，在生物学研究中，人们通常不能像在原子物理学基础实验中那样控制单个原子所处的外部条件。
实际上，我们甚至不知道哪些原子是真正属于生物体的，
因为任何生命活动都伴随着物质的交换，原子不断地被构成这个生物体的组织吸入和排出。
当人们认为也许可以利用特定原子过程的规律来研究在有机体中的意志及其作用域时，
原子理论只能为其建立概率的计算，我们正在谈论的这个观点与刚才提到的身心
并行说水火不相容。确实，依据我们的观点，
意志对自由的感受必须被看成是意识生活所特有的性质，
人们必须在器官的功能中寻找与其对应的物质，
既不允许力学因果描述也不能允许充分彻底地运用原子力学中的统计规律来进行物理学研究。
除了形而上学的思索以外，我也许可以补充说，
所有对一个解释的概念的分析都以放弃对我们自身意识行为的解释开始，
也以放弃对意识行为的解释而结束。一种新型合金——“不生锈的因瓦合金”
K. Honda
像手表这样的精密机械要求所用的金属材料在受热时不会明显膨胀，否则就会出现故障。
这种热膨胀系数极低的金属非常少见，
但在1896年查尔斯·爱德华·纪尧姆发现了一种膨胀率很低的铁镍合金，
由于它非常恒定所以被正式命名为因瓦合金。这一发现使纪尧姆赢得了1920年的诺贝尔物理奖。
本多光太郎利用纪尧姆的因瓦合金理论研制出了几个改进后的新配方：
其中一个具有非常低的热膨胀系数；另一个在加热时反而会出现很小的收缩，
他在本文中记录了这些在因瓦合金方面的初次尝试。
后来本多光太郎成为日本最著名的冶金学家之一，他发明了一种被称为KS钢的永磁钢。
因瓦合金是纪尧姆于1896年发明的，它的热膨胀系数很小，大约为1.2×10-6。
此后人们再也没有得到过比它更好的因瓦合金。在过去的6年里，
我一直致力于研究小膨胀系数的合金，并于1929年6月得到了一种约含63.5%的铁、
31.5%的镍和0.5%的钴的合金[1]，它的热膨胀系数比熔融石英还要小。
对于因瓦合金的小膨胀性人们已经提出了若干种解释，但都不尽如人意。
我也曾试着解释过这种现象，并建立了一种新理论[1]，
该理论认为可以利用磁学数据合理地解释因瓦合金的小膨胀性。
根据这一理论，我开始研究铁–钴–铬三元合金的热膨胀性，
并发现向钴含量超过50%的铁–钴合金中添加少量的铬会使它们的膨胀性显著降低。
1931年7月，我得到了一种膨胀系数比熔融石英小很多的合金。
比如在常温下，一种约含36.5%的铁、54.5%的钴和9%的铬的合金在退火状态下
的线性膨胀系数会小于10-7，而另一种组成与之非常类似的合金的线性膨胀系数甚至为负数，
达到–1.2×10-6。这些合金都是高度耐腐蚀的，其抛光表面可以在潮气、水、
海水等环境下放置几个月而不出现任何锈斑；
它们已经被人们称为“不生锈的因瓦合金”（Hakar Masumoto）。生命的某些化学面貌
F. G. Hopkins
人们对生命起源的探索可以一直追溯到查尔斯·达尔文时代。
当因在维生素方面的研究而荣获1929年诺贝尔奖的弗雷德里克·霍普金斯发表这篇演说的时候，
世人已经开始认真考虑生命起源的问题了，但也许只是尝试性的。
然而霍普金斯指出：多数生物学家都认为生命起源问题非常重要也非常难以想象，
在几十年后的今天仍然如此。霍普金斯这次演讲的目的不是为了总结任何一种
能够清晰阐述生命如何起源的理论，而是为了引导大家去探讨生命过程的化学本质，
例如，从酶催化和新陈代谢的角度上进行分析。生物学研究在后来的一大段时间内转向了遗传学，
而如今生物化学能量学作为生命系统的基本特征又一次得到了复兴。
然而，我们必须承认，生命有一种根本性的属性。无论它出现于何时何地，
宇宙中所有其余地方所呈现的熵的稳定增长都在此时此地被终止。
没有可靠的证据能表明，生命的任何一种表现形式会最终超越热力学第二定律，
但是它在能量流向下流动的过程中设置了一道势垒用于截流以储存能量，
为自己的非凡活动提供势能。实际上以这种方式停止能量的消耗是一个基本的生物学概念。
与之相关联并且具有同等重要性的是组织的概念。
要回避以这种抽象方式对生命进行思考和讨论几乎是不可能的，但是，显然，
我们只有在有组织的物质系统中才能明确地感受到这一点，而且，
我们必须要在这些系统中寻找遏止能量降低的机制。这里，进化导致了劳动的分化。
我们都知道，早在很久以前，
含叶绿素结构的极为有效的机能就已经为截留和转化辐射能提供了一个势阱——
否则它便注定要消耗掉——从而为几乎整个生物世界供应了动力。
但是，令人无法相信的是，这样一种复杂的机制竟与生命的最早期阶段相关联。
现存有机体表现出一种可能是早期的方法。
通常所称的自养型细菌通过将完全属于无机世界的原料催化氧化来获取生长所需的能量；
例如硫、铁或者氨，甚至还有游离态氢。这些有机体不需要太阳能，
但是它们在进化中被淘汰了，因为它们的方法缺乏效率。其他现存有机体，如某些紫色细菌，
看来是向提高效率的方向前进了一步，但没有达到绿色细胞所拥有的程度。
它们不需要游离态氧，但从无机世界获取能量。
它们控制一个还原二氧化碳并同时将硫化氢氧化的过程。
前者的分子靠太阳能来活化，它们的色素系统使这些有机体能够吸收太阳能。
我们是否应该相信，在那些由比任何细菌细胞简单得多的方式组织起来的系统中仍然存在生命呢？
极为微小的滤过性病毒强烈地唤起了人们对于这一问题的好奇心，
由于它们与疾病之间的因果关系，这些病毒如今已成为深入研究的主题。
我们还不能确定地知道它们是否就是活的有机体。但是，我们现在可以断言：
从某种意义上说，它们只有在寄生于活细胞中时才会进行生长和复制。
如果这样它们也算是活的，那么这就意味着它们没有独立获取能量的能力，
因而也就无法为我们展示出生命出现时的最初形式。
但是，目前对它们生物学意义的判断必定还是悬而未决的。
关于对生命过程赖以获得能量的所有方法的最完整理解，是我们极为渴望获得的。
无论如何，每个活着的个体都是一个能量转换器——不管它是怎样做到的，
而生物化学这门科学就是要深入考察这些转化过程。我将要讨论的就是科学的这些方面，
而如果我的讲演过多地集中在这里的话，我的解释是，
自从生物化学成为一个主要的研究分支以来，还没有一个像我这样有幸占据主席位置的人来阐释过。
II
从血液进入肌肉的氧并不参与直接氧化，而是转变成肌肉物质。
它消失在某些原生质复合物之中，以自己的出现为原生质带来了不稳定性。
如同所有活体物质一样，这种复合物应该被看作是在持续地经历着一种
具有合成和分解双重特性的转变。运动时分解是主要的，而在肌肉中，
我们所讨论的复合物发生分解以产生收缩所需的能量。“我们还不能描绘——”福斯特谈道，
“氧从血液进入肌肉物质直到与碳结合生成碳酸排出之间所经历的各个步骤。
生命的全部奥秘就隐藏在这个过程之中，而目前我们必须满足于只知道开始和结束的情况。”
众所周知，催化剂是一种只暂时性地参与化学反应却对化学反应起着决定和控制作用的试剂。
反应完成后，它又恢复了原状。尽管催化现象早在上个世纪就已经被首先认识到，
但很少有人对它进行化学上的研究和探索，直到几年前人们发现催化对于工业的重要意义之后。
催化是自然界最重要的机制之一，因为它把能量转换者这一基本特征赋予了生命体系，
而且所有的证据都表明，它从进化的最早阶段起到现在一直在生命体系中起着不可或缺的作用。
活细胞的催化剂是酶结构，它在胶体颗粒表面或在细胞中的其他表面上发挥着自己的作用。
当前的研究使我们可以从活细胞和组织中分离出来的酶或者可以在其中识别
出来的酶的庞大数目继续增加，同时还增加了我们对单个酶的功能的认识。
我要提请大家特别注意的是，在生物催化中的这种高度专一性有一个重要后果。
一个活细胞是很多反应的发生地，
而为了使它在给定的环境之中保持作为一个有机体的个体性特征，这些反应必须是高度有组织的。
它们必须具有确定的性质而且要能够针对速率、反应次序以及所有其他关系进行相互调整。
它们必须作为一个整体处于动力学平衡之中，并且必须在受到干扰后恢复平衡。
那么，如果现在有任何一组催化剂，比如在一个细胞的器件中所发现的催化剂，
其中的每一个都发挥着有限的并且是高度专一性的作用，
这种特别的专一性必定是导致组织化的有利因素。
无论是在高等动物组织细胞中的内环境，还是在单细胞生物中的外环境，
都应考虑与所处环境具有适当关系的任意个体的情况。维持细胞所需的原料从环境中进入细胞。
对这些物质的分辨主要是靠渗透性的不同，
但是在这个选择的过程中更为重要的是细胞催化剂的专一性。
人们经常说，活细胞与所有无生命系统的不同在于它有从异质环境中选取正确
的物质以维持自身结构与活性的能力。不过，不是生命行为而是它的专属催化剂的
性质决定了它将有效“选取”的对象。如果一个分子获准进入细胞，
并且没有受到能活化它的催化过程的影响，那么除了对某些离子和渗透进行调节之外，
不会发生什么。当遇到一个适当的酶时，任何分子都不能免于变化，
从而进入到某一条新陈代谢的路径之中。
这里必须还要记得，酶作为专属催化剂不仅促进了反应的发生，还决定了反应进行的方向。
例如葡萄糖分子，尽管其固有的化学反应能力通常应该是一样的，
但是它通过肌肉中的酶系统就会转化成乳酸，
而通过酵母细胞中的另一个酶系统则会转化成酒精和二氧化碳。
重要的是要认识到不同的酶可以依次起作用，并且专属催化性不仅具有选择性还具有导向性。
即使是对于最难用这些路线来描述的细胞内的合成，我们也要记得，
生物合成可以并且事实上也是由酶促进的，而且有充分的事实可以证明下述观点，
即由专属酶构成的一条链能够沿着由酶自身性质所预先决定的路线引导一个复杂的合成过程。
我还想更进一步谈谈本主题的这个方面，但是这样做可能会让你们的耐心经受很大的考验。
我要补充的是，尽管酶控制是如此重要，但它并不是细胞内化学组织化的唯一决定因素。
细胞胶体结构中的其他方面也各有其作用。
III
可以确定，在基于细胞内诸多化学反应精确协作的组织水平之上，
一个活细胞对从外部进入自身的具有特定性质的分子表现出独特的敏感性。
而很多有机分子所具有的属性使它们可以进入一个细胞却不产生任何影响。
那些专属于新陈代谢过程的分子当然会遵循正常的变化路径。
另一方面，还有少数分子则以极为特殊的方式影响细胞。
如果这种影响是高度专属性的，那就意味着新进入的分子中的某些结构特征发生了
调整并与细胞自身某处的分子结构的某一特点相适应。
我们可以很容易理解，在这样小的一个体系中，即便是少量这种分子的侵入也能改变现有的平衡，
从而在很大程度上影响了我们所观测到的细胞的行为。
下面的情况是常见的：当一个脉冲通过迷走神经纤维到达心脏时，心跳减慢，
或者因更强的脉冲而停止。当然，这是心脏动作正常控制的一部分。
现在发现，只要心脏接收到迷走神经脉冲，乙酰胆碱这种物质就会在器官中被释放出来。
进一步的事实对此给出了佐证，在没有迷走神经影响时，
人工注射分级的小剂量乙酰胆碱也能对心脏起作用，
以至于在每个细节上都能重现对神经进行分级刺激的效果。
此外，逐渐累积的证据表明，在与迷走神经属于相同形态族但供应其他组织的其他神经的情况下，
活动时也同样会释放出乙酰胆碱，而且这种物质对于那些组织的化学作用会产生
与神经在接受刺激时所观测到的效应相同的结果。还有一些可以说明的是，
另外一组神经的功能与迷走神经族相对立；例如，通过某些纤维的脉冲加快了心脏跳动。
也有一种化学物质在这些神经的末端被释放出来，而且该物质自身具有加速心跳的性质。
接着我们发现，这些器官和组织对于凡是能到达神经末端的非专属性物理变化只有间接的反应。
它们会在侵入者进入其化学系统时对具有基本结构的特定分子所造成的影响作出直接的反应。
由此可知，一种给定的神经刺激的作用可以不限于它最先到达的组织。
它可能会传到肩部，因为释放出来的物质进入了淋巴和血液。
这也会有利于组织内各种反应的协作。
我们很久以前就知道，甲状腺对于保持机体内激素数量以及控制机体新陈代谢速率
有着多么重要而深刻的影响。三年前，一项出色的研究揭示了甲状腺素的精确分子结构，
该物质是出现这种效应的直接原因。这是一种并不怎么复杂的物质。
我们在更早以前就已了解到肾上腺素的组成以及它对于维持多种重要生理调节过程的显著影响。
但是它也是一种相当简单的物质。我只需再提醒你们注意的是分泌素，
它是第一种获得激素之名的物质，还有胰岛素，
我们现在对它如此熟悉是因为它在碳水化合物代谢过程中的重要性以
及随之产生的在糖尿病治疗中的价值。
关于这个领域的最新研究进展体现在对与协调性别现象密切相关的激素的研究上。
激素是机体自身产生的，而维生素则必须要靠饮食来供应。这种区分方式在通常情况下是合理的。
不过，偶尔我们也会遇到某种动物能够不需要外部供应这种或那种维生素。
但是有证据表明，与大多数动物不同，这类物种的个体能够在新陈代谢过程中为自己合成该维生素。
合成的维生素随即变成一种激素。在实践中这种区分可能是有重要意义的，
但是从理解新陈代谢的角度来看，这些物质的功能比它们的来源更要紧。
人们开始关注一种维生素（被称为B1）的存在，这是因为东方人习惯于吃去壳的而不是整粒的米；
证明另一种维生素（D）的生理学活性与太阳辐射对机体的影响有关联的证据逐渐增多，
这些证据说明它们之间确实是相关的，
因为特定波长的射线可以将一种惰性前体转化成活性的维生素，
作用于食物就如同作用于生物体表面一样；还有最近对维生素C的分离，
人们从观察到肾上腺皮层呈现出强烈的还原性质开始不断积累有关维生素C性质方面的证据；
或者还有下面的证据，有一种广泛分布于植物之中的黄色色素，
虽然自身不是维生素，却能在体内转化成维生素A；
维生素研究中的这些和那些方面将会构成科学探索故事中趣味十足的篇章。
以上是我对激素和维生素的简短评述，到目前为止我只谈到了它们在动物体内所表现出来的功能。
但是，能实施类似功能的同类物质是很多的，而且可能具有更为普遍的生物学价值。
可以肯定，很多种微生物需要类似于维生素的物质以促进其生长发育，
最近，有一类极为有趣的研究表明，
高等植物中存在着某些由特殊细胞产生的能刺激其他细胞的生长，
从而也能促进植物作为一个整体的生长的特殊物质。这种物质被称为生长素，本质上就是激素。
接下来考虑另一个刺激发育的例子，不同之处在于它的本质是病理学的。
众所周知，长期与焦油接触会导致皮肤癌变的扩大。最近有一些极为重要的研究表明，
焦油中的特定组分能独立地产生这种效果。进一步的结果显示，
致癌能力与这些组分中的一种特殊类型的分子结构有关。这种结构与甾醇的结构相似，
是一种稠环结构，其根本差别在于（用化学语言来说）甾醇环是氢化了的，
而致癌分子中的环结构则不是。氢化作用实际上破坏了后者的活性。
但是，回忆一下卵巢激素，雌激素。虽然雌激素的分子结构中含有甾醇的基本环结构，
但是其结构中的一个环是没有氢化的。因此，在某种意义上，
雌激素的化学本质将维生素D与致癌物质的化学本质联系起来。
此外，目前已发现，具有显著致癌能力的物质在体内可以产生与雌激素相似的效果。
只有当具有适当结构的少量物质为活细胞和组织带来很大的影响时，
我们才能在完好无损的人或动物体内观测到最终的结果。
毫无疑问，由于每个组织细胞内的化学反应具有精细且敏感的组织性，
所以效果相应地也会非常显著。
IV
通过从早期关注死的生物产物过渡到当前关注活有机体内的活动过程，
生物化学已经真正成为前进中的生物学的一个分支。
它开启了在一代人以前还根本无法想象的关于生命具有物理基础的新型思维模式。
这样的数据和它现在所提供的这种思维模式是渗透性的，
而且必定会在生物学研究的所有方面都呈现。当然，目前这些方面中还只有部分受到了影响。
生物学的所有方面都显示出快速的发展趋势，而且它对于人类福利的意义也越来越明显。
遗憾的是，这些生物学新进展的本质及其真正意义只为一小部分一般公众所认识。
很少有人会怀疑，大众对科学的兴趣日益增长，
但却主要局限于现代天文学与物理学中更为浪漫的方面。
生物学进展的影响较小，这可能是由多种原因造成的，
其中最主要的原因无疑是我们的教育系统对于生物学的漠视。
现代天文学和物理学为未受教育的人了解它们的惊人成就找到了一条更为省力的方式，
尽管肯定只能限于最表层的一些方面，但这也是新兴实验生物学所望尘莫及的。
与之相互矛盾的是，现代天文学和物理学中涉及到的主要概念却不那么令人熟悉。
此外，作家们一直在以极为美妙的方式将现代物理学介绍给受过教育的公众，
他们的书籍起到了很大的启蒙作用。
VI
然而，由于生物学对于社会发展极其重要，所以公众对它的漠视就更加令人感到遗憾。
亨利·戴尔爵士曾经谈到“今天值得考虑的是：就普通人的思维方式和关注点以及对技术
和工业发展的意义而言，物理科学的卓越成就是否并未在我们的教育与公共政策中
掩盖了生物学的成果，以至于达到了科学自身以及我们希望建筑在科学基础之上的
文明有可能出现片面发展的程度。”
沃尔特·弗莱彻爵士在去年的离世使这个国家失去了一位贤明的导师，
他生前曾在一次面向全国的广播中讲了一句在我看来几乎使公众震惊的话，
他说“只有我们越来越将生物学真理的指导引入治国方法时，才能找到安全与进步”。
高高在上的治国之术会与生物学理论有关系，这对于很多听众来说是一种新观念。
之前我对于维生素的讨论多少有点偏重于其他方面，
我知道它们对于强调维生素的营养价值来说并不是必要的。
由于有大量各种各样的广告，维生素会在客厅和饭厅之中被人们谈起，
尽管不是那么经常但有时在托儿所中也会听到这种讨论，不过到目前为止，
可能在厨房中还是讨论得不够。遗憾的是，在未受教育的人那里，
它们在营养中的重要作用并不总是能分辨明晰。现在似乎还有一些人认为，
如果保证了维生素的供应，那么食谱中的其他成分就可以听之任之了，
而另外一些人则认为，它们是那种我们无论吃多少都不过分的好东西。
毋庸赘言，这两种想法都不是正确的。就第二点来说，
由于市场上有维生素提取物出售而且做了很多广告，所以确实需要提醒大家，
维生素过量可能是有害的。至少对于标记为D的维生素来说，我们有关于这一点的明确证据。
不过，越来越多的证据证明：每种已知的维生素都有极为重要的营养功能。
有可能但也许还不能完全确定的是，人体需要所有已知的维生素。
在考虑到机体对一定矿物质的需求时，细节的重要性也是明显的。
最重要的是，被大量消耗的各种盐分之间的适当平衡，
但是对于在普通食物中只含微量的某些元素，它们的数量也是必不可少的，
这一点逐渐得到了确认。只举一个例子——痕量铜元素的必要性，
它在机体中的某处行使对于新陈代谢过程不可或缺的催化功能，
与需要量更大的钙、镁、钾或铁的一样，它们都是必不可少的。
那些与实验研究有密切接触的人不断地得到这样的暗示，即，
仍有某些未知因素会影响正常的营养；而那些从科学角度考虑人类食谱的人则知道，
目前还不能界定出一种理想的饮食。
请允许我最后一次谈及营养学研究的另一个领域。
它们在畜牧业中的巨大经济价值还有待于全面的了解。
农业专家在不久之前开始敏锐地认识到有必要对动物疾病进行更好的控制。
动物染病会给农场主带来巨大的经济损失，也会给国家带来损失。
无疑地，尽管不该夸大它的影响，根据阿伯丁郡洛维特研究所以及在其他地方所进行的研究，
不合理的食物对于引发某些疾病起着不小的作用。
还有更多能带来巨大效益的工作有待于进行。
VII
很久以前，有人写下了这样的话，“智慧与知识将成为你所处时代的稳定因素。”
尽管政治家们可能会具有足够的智慧以解决他们注定要去处理的紧迫问题，
但还应有一个可供他们利用的综合而明确的知识库。尤其是引领政府机构去与科学接触的方法，
尽管近来已大幅改进，但还不够完善。无论如何，政治家都必然会去考虑当前而不是未来。
最近我重读了培根的《新大西岛》，并且一直在思考他所说的所罗门宫。
我们知道，所罗门宫的运作规程是错误的，因为哲学家是在陷入一位大法官的状态时完成它的；
但是就一位哲学家能想象出一个由最出色的智者组成的致力于为未来发展收集知识的机构而言，
他的想法是了不起的。当文明陷入危机而社会处于转型阶段时，
是否可以有一座招收国家中最出色的智者而组成的宫殿，
使其具有与培根所设想的宫殿相似（在细节上需要作必要的改动）的功能呢？
一座没有政治的宫殿，更愿意致力于对现有知识的综合，致力于对知识进步的持续性评估，
以及始终坚持考虑它对于社会改良的意义。不该把它设想为只由科学权威所构成。
它更可能是一个交流智慧的场所，在这里思想会超前于当前的问题。
我相信，这样一座宫殿的功能在我们这样的时代中很可能会是真实的。
现在我必须把它们留在你们的想象中，我很清楚，在很多人的头脑中，
我可能由于这个直言不讳的提议而丧失了作为一个现实主义者的全部名誉！
现在我会尽快进入结尾部分。过去，我们中的很多人都有一种害怕把闲暇留给大多数人的倾向。
要使人们相信闲暇可以是一种巨大的社会福利，就需要在思想上进行矫正，
并且要抱有普通人可以被教化的信念。但是，如果国家的政治目标逐渐趋于理智，
而且人为的世界经济问题得到了解决，那么确保同时得到健康、
富足和休息就可以最终证明应用科学是正确的。在一个受益于上述因素的社会中，
每个个体都将能够自由地表现自身特有的能力，而且由于变得更加个性化，
所以更难于被群聚本能所驱动，后者常常是对世界的主要威胁。神经细胞的活性
E. D. Adrian
神经系统从整体上控制着机体的行为：事实上是它构筑了有机体。
当青蛙的脑和脊髓被破坏时，它就会死亡：虽然青蛙的心脏还在跳动，肌肉仍能收缩，
除脑和脊髓之外的所有其他细胞都和以前一样充满活力；但青蛙死了，
只剩下一大堆活组织而不能构成一个活的生物。按照谢林顿的经典说法，
我们也许可以通过组成神经系统的神经细胞的反应活动来解释其整体功能。
我们至少能从生理学家的角度讨论这个问题。但人类除了具有躯体之外还具有精神。
或许最好的方法是沿着巴甫洛夫的脚步看看如果不考虑精神层面我们能够发现多少东西，
如果用神经细胞的活动既解释思想又解释行为，
那么我们就不得不面临同时成为心理学家和精神疗法家的可能。
幸运的是，我们现在还不需要走这样的极端。
神经系统，即脑、脊髓和外周神经，是由大量活细胞组成的，
这些活细胞利用食物代谢进行生长发育并维持活性，还要完成生物体的所有复杂行为。
这里有太多的问题需要解决；然而我们关心的不是活细胞所具有的一般特性，
而是那些使神经细胞发挥自身功能的特殊性质。
神经细胞的功能是使生物体迅速而有效地对环境的改变作出反应，为了实现这个功能，
它们形成了自己的特殊结构并在有机体内部形成了复杂的组织方式。
它们发出长长的细胞质突起，用于快速传递信号，
在脑和脊髓中它们通过精细的分支相互连接在一起。
神经系统的发育
许多年前人们就开始描绘这个复杂的网络，这是分析过程的第一步。
如果没有这方面知识就无法开展下一步的工作，
而且这项工作的研究成果对于神经病学也具有至关重要的意义。
目前我们对中枢神经系统布局的研究进入了一个有趣的新阶段，
不过问题不在于神经细胞及它们的纤维是如何分布的，而在于为什么它们会这样分布。
最近，哈里森在英国皇家学会主办的克鲁尼安讲座上回顾了他第一次在体外培养活神经细胞的经历。
这项在23年以前进行的实验在开创新纪元方面超越了其他实验，
因为除了引进组织培养法外，它还平息了人们对神经纤维起源问题的长期激战。
如今，胚胎学家们可以在两栖动物幼体中进行最精细的移植实验。
人们可以制造出具有多余肢体、眼睛、鼻子甚至脊髓的动物。
发育中的神经系统要面对这些不正常的身体构造，
而通过研究其中发生的改变我们就能认识到一些决定其正常结构的因素。
神经元的反应
我们也许可以从作用于感觉器官的外部刺激入手，
神经纤维的感觉末梢在感觉器官中是一个非常重要的部分。
该末梢受到刺激后兴奋，其膜表面的微妙平衡被打破，而且这种扰动会沿着纤维传播下去。
这种传播是一个主动的过程：它之所以能够发生是因为神经纤维提前储备好了能量以便在瞬间释放，
而且因为在一个点上由能量释放引发的变化打破了下一个点的平衡并在那里产生了相同的变化。
我们常用火苗沿导火线的传播来进行类比。
然而神经纤维的结构如此完善以至于在任意点的扰动都可以马上被打断。
变化以瞬时波的形式沿神经纤维传播——在一个短暂的冲动后必然紧接着短暂的休息恢复期。
如果感觉器官仍处在兴奋状态，第二个冲动就又会沿着纤维传过来，
只要存在有效的刺激，冲动就会不断地传过来。
特定神经纤维中的冲动在幅度和传播速度等方面都是相似的，
但冲动产生的频率取决于刺激的强度，有时在每个纤维中可以达到300/秒，
有时低至10/秒。所有由神经传播的信息都采用这种模式。
导电线或神经纤维对于周围环境的变化是非常不敏感的：但它们在感觉器官中的末梢却很敏感。
末梢的唯一功能就是作为冲动的触发器，而神经纤维的唯一功能是准确无误地传递信息。
两者都是神经元的特殊部分，具备特殊的反应，但值得一提的是这些反应并非神经系统所独有。
从中胚层发育而来专门用来收缩的肌纤维也能传递冲动，
与神经纤维传递的冲动仅存在时间关系上的差别，
在各种盐溶液的作用下它们也能像感觉末梢那样工作。
比如，在氯化钠溶液中，当肌肉受到牵拉时就会产生一系列的冲动，
这些冲动就好像发生在一个唯一功能是充当“牵张感受器”的感觉器官之中。
肌纤维并不是神经纤维的良好复制品，
因为它只能间断性地作出反应而且冲动经常在传导过程中被损毁，但两者的基本作用机制是相同的。
因此在有关快速传递和冲动规律性形成的行为中，
神经系统的细胞所具有的性质看上去与其他组织没有什么不同。
到目前为止我们只考虑了神经纤维中的情况。
尽管我们能够从连接前线与指挥部之间的这段线路中截取传递的信息，
但我们并不知道它们是怎样被制造出来的。人们在对反射的分析中已经取得了很大的进展——
即通过发送一组已知信号并监测哪些信号会传递到肌肉中；
实际上，谢林顿在脊髓反射方面的大部分工作和巴甫洛夫对脑的研究都是用这种方法进行的。
不过他们取得的成果已经众所周知，我在这里要讲的是一种完全不同的新方法。
这种新方法基于一个事实，即无论是中枢灰质还是外周神经的活动都伴随着电位的改变。
它们似乎是反映神经活动的可靠指标，通过记录它们，我们就又向解决主要问题迈进了一步。
主要的困难在于对记录结果的解释。比如在大脑皮层，非常大的电振荡一直存在，
除非处于最深度的麻醉之下，不过电振荡会随着时间和空间的不同不断发生变化，
视觉皮层是唯一一个能让它们在一定程度下受到实验控制的地方。
用光线照射眼睛（费希尔、科恩米勒和滕尼斯）或刺激视神经（巴特利和毕肖普）
可以产生电振荡，这种分析方式是很有希望取得成功的。
但是现在，对于从大脑中获得的记录来说，波形是它们最重要的特征。
只要一组神经细胞处于活动状态，我们就会得到大体类似的波，无论是在大脑皮层、
脑干或者视网膜，也无论这些神经细胞是来自脊椎动物还是来自昆虫。
与当一组冲动经过神经纤维时记录下来的尖峰不同，我们看到的多数是电位的逐渐变化，
因而形成了一系列平滑的波。在大多数神经元同时起作用的简单结构中，
波也许会有一个统一的节律（每秒5～90或者更多），周期性随刺激强度的变化有升有降。
我们通常能辨认出突发的神经纤维冲动和平缓的神经细胞波，并且可以说明它们是同时发生的。
在被麻醉动物的大脑皮层中，多为变化大且重复性不高的波；
这些波出现的间隔通常是不规则的；它们的大小和持续时间不尽相同，
有些可持续半秒或更长时间。
神经细胞波也许是一种错误的叫法，因为它们可能源自树突分枝而非神经元细胞体本身；
但毫无疑问这些波代表了灰质结构的本质性活动。它们说明：
神经元的这部分也和神经纤维一样发生着周期性相同的膜表面裂解和修复，
但最大的不同在于变化的发生和消失更为平稳。这些膜表面并非仅能进行快速传导；
膜表面保持静息平衡的力量不够强大，因而有自发裂解和进行长期不间断活动的趋势。
我们知道化学变化对灰质活性的影响要远远大于有致密脂肪鞘和结缔组织包层的神经纤维，
当兴奋从一个神经元传向另一个神经元的时候，化学性质和电位都有可能发生变化。
我们现在仍不知道这种传播是如何进行的，大家都承认这是我们不得不去面对的最重要的问题。
神经系统整体观
人们经常说我们要学习识别形状，如字母表里的字母，其实它们就在我们面前。
字母A在我们视网膜上形成的黑白图案不需要落到与特定皮层神经元相联系的特定视网膜神经末梢上。
我们已经学会识别线与角之间的关系，这是大脑皮层中的一种活动形式，
而不是某些特殊点的活动。这类反应与人类超群的智力无关。
拉什利发现大鼠也具有这一识别能力，
格式塔学派的心理学家在各种各样的动物身上都找到了类似的例子。
在运动习性的形成过程中也同样会出现忽略某些特殊神经元的情况，
因为一旦我们学会了用右手书写字母A，
我们就可以通过一定的努力让其他能够控制铅笔的肌肉群也能书写字母A。
对损伤的适应反映了这一问题的另一个方面。
一只失去一条腿的昆虫很快就会通过改变走路的姿势弥补缺腿的不足。
这样做可能会完全改变原来的方式，以前交替移动的腿现在要同时移动。
要达到的特定目标支配着神经系统的活动使动物往前移动，
采用什么方式可以自行决定而不受具体模式的限制。
在中枢神经系统受到损伤时，我们可以得到更多有关定位功能的证据，但定位并不是一成不变的。
大鼠用枕叶皮层来形成某种视觉习惯。当这部分皮层受到损坏时，这种习惯也会丢失，
但它能够利用剩余的大脑皮层和从前一样快地再次学会。
如果运动皮层区受到损坏，猴子的上肢就会瘫痪，但瘫痪的上肢会很快恢复功能，
尽管运动皮层不能再生。更神奇的是这些功能的恢复并不是因为
在大脑中形成了新的视觉区或者运动区。
虽然这些功能原先有定位，但任何一部分皮层都不是绝对必要的。
在没有定位证据的反应中（比如大鼠迷宫行为的学习），
拉什利发现关键因素在于皮层的整体而不是特定区域的存在。
一个损伤造成的影响取决于它的范围而不是位置。
损伤造成的影响还取决于被损坏的灰质（神经细胞和树突）的数量，
而与皮层不同区域之间的连接是否被破坏无关。
因此大脑形成新联系以及整体控制动物行为的能力主要取决于皮层神经细胞
和它们交错排列的树突所占的整体区域。对于某些反应来说，它在一定程度上取决于通路的排列，
但这种排列并不是不可缺少的。人的大脑要远远大于大鼠的大脑，
因而具有更多的功能定位，因为当分隔为5毫米时，不同的皮层区域可能是完全相同的，
但是当分隔为100毫米时就不相同了。不过除了这种在脑大小上的差别，
人类的皮层很可能也具有同样的整体效应和功能可塑性。
如果不考虑具体的结构，这些单独的神经元是如何组合在一起形成一个系统
来识别三角形和指挥生物体的运动的呢？如果单个的神经元或者通路不能识别三角形，
那么整体又是怎么识别的，而且为何当这个整体越大时其识别能力就越强呢？
我们的数据可能是错误的，这种整体效应只是一个错觉，
但确实有足够的证据使我们必须认真对待这个问题。
尽管现在还没有解决的方法，但我不相信将来人们找不到一个答案，
一个不会超出生理学范畴的答案。比如应该可以找到要想形成一个以
这种方式发生反应的系统需要多少个神经元，以及它们需要形成什么样的结构。
昆虫的神经系统或许能为我们提供线索，因为昆虫可能只含有几千个神经细胞，
而人脑中有100亿个。也可以通过研究中枢神经系统各独立部分的功能来考察它们
的行为在多大程度上可以用组成它们的单元来解释。视网膜是一个有趣的例子，
因为它含有由神经细胞和树突联系组成的复杂结构，
而且它的一部分行为可以用感觉末梢的嵌合体来解释，
而另一部分行为则依赖于不同神经元之间的相互作用。
然而，即使是现在，我们也能了解到灰质作为一个整体的工作方式。
皮层和灰质中发生的电振荡通常是由于大量组成单元一起振动的结果。
有时候会出现几个竞争的振荡节律，有时候集体行动完全停止，
当系统中某个部分被刺激到具有更大的兴奋性时，集体行动会再现。
当集体节奏出现的时候，这些神经元表现得像是形成了一个整体。
没有必要认为树突形成了一个连续的网络，因为电场力完全可以打通它们之间的间隙，
但树突会形成一个能使兴奋在各个方向上自由传播的系统。
这种系统中的兴奋形式就像池塘表面的涟漪，不同之处在于有些涟漪可能是自发产生的，
而另一些是由于接受了传入的信息而产生的。因此，干涉图和振动节点都非常重要。
至少它们提供了在不需要进行特定点激发的情况下识别成三角形或成正方形等的关系的基础，
而且在大池塘中可能比在小池塘中失真度更低。
我们并没有因此取得很大的进步：事实上，中枢神经系统的主要问题比以前更令人困惑。
但是每一个看到这些持续不断的电振荡的人都会认为它们提供了新的数据，
而且可能会为大脑的研究开辟新途径。这些事实仍然不是很可靠，不值得我们投入更多的精力。
但是这方面的证据越来越多，而且好几条证据都指向了同一个目标。
现在我们完全可以提出关于神经元在神经系统中的构成问题。
这仍旧是一个生理学问题，我希望能在生理学范畴内找到答案。
如果找不到，我们也非常想了解问题出在哪里；如果能找到，
我们更愿意知道它是怎样解释神经系统和思维之间的联系的。电视技术的最新进展
A. Church
1928年2月9日，贝尔德第一个实现了在大西洋两岸传送电视信号的目标。
在距离纽约几英里远的哈茨戴尔镇，一个业余操作员当着路透社代理人的面接收了电视信号，
他用实验接收设备在一个毛玻璃屏上显示出了大小约3平方英寸的图像。
贝尔德很快又将伦敦的电视信号传送到航行在大洋中央的伯伦加莉亚号船上。
该船的首席工程师说：“图像的清晰度不太稳定，但可以很清楚地看到运动变化，
图片在清晰的时候是准确无误的。”转播使用的波长为45米。
第二年，使用光点传输法和带有可实现图像重建的圆盘的阴极辉光灯，
贝尔德在英国科学促进会于开普敦召开的会议上按照工程学的模式进行了演示，
英国广播公司（BBC）同意为在伦敦BBC的发射机上使用贝氏系统进行一系列
的实验性电视转播提供设备。同时，贝尔德还研制出实时播送新闻广播节目的语音
以及用电报传输字符、语言和其他内容的方式，
类似这样的传输构成了实验性转播中的主要特征。
1930年7月，贝尔德公司在一家剧院进行了首场公开演示，
艺术家的现场表演和电影胶片从位于伦敦W.C.2区朗埃克的演播室中被传送出去，
并重现在伦敦剧院舞台上的一个多管灯屏幕上。
同一年，年轻的冯阿登爵士在德国开始了他对电视的研究，他采用自己研制的、
专用于传送和接收电视图像的阴极射线示波管，在不到一年的时间里，
他就因第一个向公众展示能与机械式接收系统性能相媲美的阴极射线接收器而声名卓著。
起初，冯阿登接收的是通过机械手段传送的图像，但是后来他利用一个速度可变、
强度不变的阴极电子流来代替速度不变、强度变化的电流，
这样就使他的阴极射线管既能传送图像又能接收图像了。
与此同时，对阴极射线电视的研究吸引了许多在美国无线电公司及其联营企业，
主要是飞歌公司和其他美国公司，以及在德国柏林电视机股份公司工作的科学工作者们的注意，
在柏林电视机股份公司中，贝尔德公司与博世公司、蔡司伊康公司以及洛伊公司的股权地位相当。
洛伊公司是冯阿登专利的主要拥有者。
柏林电视机股份公司的实验室在研制阴极射线电视时采用的是“硬”管，
即压力低于10-5mm的管子，与之相反洛伊公司使用的是“软”管，
“硬”管所具有的优势是寿命长，而寿命是人们主要考虑的因素。
然而，机械方法的支持者丝毫没有因阴极射线管所取得的成功而感到沮丧。
贝尔德公司在发送端用镜面鼓代替尼普科夫圆盘，
在接收端或者用一个直接被调制的弧光灯或者用克尔盒与一个镜面鼓联用，
这样就能把很亮的图像投射到一个大小约6英尺×2英尺的屏幕上，
并且贝尔德公司在英国科学促进会于伦敦召开的成立百周年纪念大会上的
以“机械手段辅助学习”为主题的展览中演示了他们的成果。
1931年1月，在贝尔德位于朗埃克的三段式电视实验室中，他们又演示了一次他们的成果，
用3个30线的镜面鼓得到了持续时间较长的图像。在同一月的稍晚些时候，
留声机有限公司在物理和光学学会于伦敦举办的展览上进行了类似的演示，
他们用多通道方式传送电影胶片上的信息，
并通过克尔盒和镜面鼓把重新生成的图像投射到一个半透明的屏幕上。
同一年，贝氏方法被用于转播德比马赛。
1932年发生了5件对电视业发展影响重大的事情。
德国人为了应用贝尔德的技术组建了柏林电视机股份公司，
公司为广播电台设于罗马的意大利办事处安装了一整套电视转播设备；
贝尔德公司通过电视转播把德比赛马会的现场实时地传送到了伦敦电影院的大屏幕上；
英国广播公司也安装了由贝尔德电视有限公司设计的电视转播设备，
以用于其伦敦演播室的定期转播（图2）；
贝尔德公司还设计了一种更先进的家用电视接收设备并投放到市场中，在这种新设备中，
原来用于把接收图像投射到半透明屏幕上的尼普科夫圆盘和老式氖管被镜面鼓
和克尔盒的组合体所取代；美国通用电气公司的亚历山德森博士成功地利用光束
发送和接收到了电视图像，他所用的设备和方法与马可尼公司在英国科学
促进会最近于莱斯特召开的会议上所作的演示类似。
人们在过去的两年中一直认为：为了使电视得到普及，
就必须研制出图像清晰度高于已有的30线标准、画面比例为2.4:1的电视。
事实可能是这样，也可能不是这样，但我们应该清楚现在的真实情况。
首先，很容易证明（实际上已经有人提出过）当带宽为10千赫时，
一个频道的信息–时间传输特性（为了使闪烁最小化，应达到一个合理的图像速率，
如每秒12.5次）采取这样的线数和比率最为经济。
目前，利用今年研制出的阴极射线接收设备所得到的图像的质量
明显优于机械式接收设备重组而成的30线图像。
贝尔德公司在英国科学促进会今年在莱斯特召开的会议上首次公开展示了这种质量的图像，
洛伊公司、柏林电视机股份公司等其他公司在柏林无线电展览上也展示了同样的产品，
包含120～240个扫描带，正常传输所需的边带带宽为150千赫到1,000千赫。
因为日内瓦公约中没有任何一个条款在广播波段中为电视业的合理扩张和发展
预留出一定的波长区，所以人们不得不想办法开发全新的无线电技术。
在局部地区使用超短波无线电发射机似乎是一个理想的解决办法。
然而，在实践中应用这种方法时遇到了很多困难，其中之一是许多地方因建筑物、
钢结构、树木和地平面以上的高地等导致了屏蔽效应。目前人们正在进行这方面的研究；
实际上在伦敦，人们已经开始试验用短波传输高质量的图像（即清晰度达到120线或更高的图像），
为此目的用上了水晶宫的双塔。但要在全国范围内建立这样的服务恐怕还需要一两年。
与此同时又出现了许多与放大器失真有关的问题，
虽然奥利弗·赫维赛德对通信工程中的基础电学失真原理进行了可靠的研究，
但他的研究成果在实践中的可信度太低，因而对解决这个问题无能为力。
如果扩大一个放大器的带通，那么特纳在电气工程师学会的就职演说中
提到的“温度效应”就会成为决定系统受干扰程度的一个重要因素；
更因为在一幅图中扫描带数量的增加会使照射到光敏元件上的光以幂函数的形式迅速下降。
与胶片播放不同，我们需要对实际场景的转播定向进行更加细致的研究。
为了给电影院或其他场所的广大观众放映电视图像，
柏林电视机股份公司最近展示了“中间胶片”的使用方法（图3）。
在这个过程中，电视图像被传送到一个电影胶片上，
然后被冲洗并通过一个普通的电影放映机播放出来，如果使用的是普通胶卷，
则接收和放映过程大约需要6秒，如果使用循环胶卷，则所需的时间约为20秒，
“片基”首先被乳化和干燥，接着进入接收端的扫描设备，然后冲洗、放映和去乳化。
尽管这种方法具有广阔的前景，但仍有很多更进一步的工作需要做。恒星的内部温度
G. Gamow and L. Landau
20世纪30年代早期的天文学家们仍然不能理解恒星内部的温度为什么会那么高，
因为他们那时还没有完全了解核聚变反应。乔治·伽莫夫本是一位俄罗斯的物理学家，
他于30年代后期移居美国，并在美国首先明确地阐明了关于宇宙起源的“大爆炸”理论。
在这篇文章中，伽莫夫和他的同胞，苏联时代最有名的科学家之一列夫·朗道一起提出：
如果恒星的内部温度超过了几百万度，那么锂就应该因不断与氢发生核反应
而在到达恒星表面前被完全消耗掉，所以恒星的温度不可能有那么高。《自然:第三卷》
思维的进化
G. Elliot Smith
他强调了新大脑皮质（新皮层）的重要性，
高等哺乳动物新大脑皮层的进化使得它们能够有意识地指导运动。
新大脑皮层与其他互相连接的区域（包括皮层和丘脑以及下丘脑）互相作用。
然后，皮层影响肌肉的行为，通过对运动的控制来塑造我们对世界的体验。
埃利奥特·史密斯说，“经验在很大程度上是通过做事建立起来的。”
他认为，其他感觉，例如视觉和味觉，在思维的进化中具有同等的重要性。
视觉引导的意义
例如，精神全面麻痹所表现出来的症状，其特征最初为夸大妄想症，
随后精神过程完全紊乱而发展为严重痴呆。
视觉能力的不断发展导致了灵长类动物的出现，对视觉不断增加的依赖性带来了运动能力的增强
（以及运动区域的显著扩张）以及触觉与听觉分辨能力的增强。
这是比较解剖学能够以某种方式有助于阐明思维进化过程、眼睛和大脑的结构改变的一个实例，
其中眼睛和大脑的结构改变不仅使视觉分辨能力的提高成为可能，
还使视觉感知在意识支配的生活中以及在对肌肉技能部件（例如双手）
的指挥中的参与程度逐渐增加。对于眼睛和大脑的结构改变的考虑具有根本的重要性。
因为，对于神经系统的进化的研究使我们深切地感受到这样的事实：
进化的本质目的之一就是对动物所处环境的变化或者其自身内部条件的变化的反应
尽可能变得更快、更复杂、更果决。
因此，尤为重要的是，感官感知能力与分辨能力的每一次进步都应该与寻找有效
表达这一生物学本质需求建立关联。脊椎动物进化过程中的每一个重要进展
都与移动力和肌肉能力的差异有很明显的关系。当两栖动物从与鱼类相似的祖先中演变而来时，
最突出的改变就是不再将游泳作为主要的移动方式，而是使用新生的“结构”——
这可以被看作四足陆生动物肢体的原型。两栖动物在四肢的控制方面获得了更强的能力和灵敏性，
这导致了爬行动物的出现，随着时间的推移，鸟类和哺乳动物又从爬行动物进化而来；
前者是通过飞行引起的前肢的高度特化，后者则是通过一种大脑结构——新大脑皮质获得的，
新大脑皮质不但使生物能够通过学习技能而获得无限的能力，也赋予了他们从经验中受益的能力。
更强的视觉指导能力的进化使生物具有最高能力的技能成为可能。
人类的精神优越性在很大程度上是手与眼在获得操作技能和灵活性的合作中完善的结果，
这明显是真实的。在用手来表达技能的过程中，手指的皮肤获得了增强的触觉分辨能力，
从而变成了触觉专用器官和在重要性上仅次于眼睛的知觉认识的结构。
丘脑-皮质循环的假说
在1932年的《英国医学心理学期刊》中，乔治·坎皮恩先生讨论了黑德的临床研究结果的心理学含义。
通过强调将情感因素——它一直作用于我们的思维过程——从感知中分离的不可能性，
坎皮恩先生表达了以下观点：给经验赋予意义的生物学目的是对感觉本质的基本理解。
坎皮恩先生还强调了更进一步的事实，即概念——我们通常所说的认知倾向的最终组成要素
——并不是固定不变的，而是“一种受机体成长过程影响的、鲜活的、可塑的精神象征，
它的发展可归因于情感因素，情感因素始终有效地决定着从连续的数据流中
选取新的有意义的数据的过程，贯穿我们思维的概念性内容，
并且将所有这些不同的变化的组分整合成缓慢成熟的倾向，它们构成了有组织的知识。
这个过程中涉及的情感因素一直以来被冠以不同的名称：
‘感情冲动’、‘爱’、‘兴趣’、‘情感’、‘欲望’、‘嗜好’等等。”
坎皮恩进一步认为：从丘脑到皮质以及从皮质到丘脑之间都存在持续的神经脉冲流，
这可以保持思维成长过程的活性——由个人经历造成的概念的丰富，
尝试去做某些事情的成功或失败的结果。
上述预言出现之后，勒格罗·克拉克教授在对丘脑进行比较解剖学研究和生理学研究时
（《脑》，第55卷）将注意力转向以下事实：在高等哺乳动物的丘脑中确实发现了上述要素。
细胞团块（外侧核，图3）从丘脑的主要感觉部位（腹侧核）获得脉冲，
这些部位将不同类型的感觉脉冲综合起来并与连接皮层感觉区的各皮层联系区之间建立直接联系。
这一引人关注的对坎皮恩先生假说的确证推动了以下观点的产生，
即丘脑中相关性的机制远比此前所假定的要复杂得多，而且还指出，
追随着亨利·黑德爵士的指引，也许可以假设这样一种机制：
情感过程的整合与皮层达成经验的识别方面或认知方面的整合是以相同的方式进行的。
在获得知识和构建这些至关重要的思维基础即概念的过程中（我们已经谈论过它），
很明显，必定存在一个像坎皮恩先生假定的那样的神经脉冲循环，
以保持思维重要过程的内聚性和完整性。这种脉冲循环甚至必然要比他所假定的更为复杂，
因为下丘脑无疑要参与到该过程之中，并且影响丘脑和皮质的活动，依其作用增加本能要素，
这种要素给经验赋予了一个情感因素——后者超过了丘脑所能提供的情感兴趣。
考虑到与整个复杂系统——下丘脑、丘脑以及皮质中的感觉区与联系区——的密切交缠，
我们用一种复杂的机制来解释它们在体现着整个过程的生物学效果的活动中的协同行为。
以语言为代表的强大的思想工具提供了一个极好的例证：
肌肉技能与认知能力密切相关而保证思维的实质性流通。
几乎大脑皮层的每个部位都直接或间接地与中枢神经系统中控制肌肉活动的机构有密切的关联，
这些肌肉活动要么直接影响运动，要么在更大的尺度上预备和协调全身肌肉的状态
从而为发出迅速而有效的动作做好准备。在离开大脑半球的纤维中，
有2/3以上是以与小脑建立联系为直接目的，
而其功能则是为诸如躺倒等灵巧动作做准备时对机体中肌肉紧张的快速传送，
这是脑效率的根本。丘脑与皮质的脉冲流的循环维持着这种准备式的恒定状态，
而且这种循环是意识与思维的一个至关重要和本质的部分。
概念在脑中的建立不仅仅依靠于由来自感觉器官的传入脉冲产生的情感和认知体验，
而且还取决于肌肉活动的结果，用双手所做之事，对运动的逐渐熟练，
这些努力的成功或失败的结果，以及从记录特定肌肉活动的成功或失败的各关节、
肌肉和皮肤区域注入脑的传入脉冲。经验在很大程度上是通过做事建立起来的。
因此下面的认识是重要的，即这种意动活动在概念建立的过程中起了非常大的作用。
它们不仅仅归因于情感和认知倾向的相互作用，
还源于通过试图有效地表达皮质识别活动的结果而赋予这些过程的动力学因素。
作为基本精神结构的新皮层
大脑皮层的最初形态不可避免地要同时履行情感和认知的功能。
它使得自己的拥有者能够评价一种特定气味的诱人之处或者不吸引人之处，
并且除了对它的感知识别之外还体验到一种兴趣。
脑中负责传输来自皮肤、双眼和两耳的脉冲的纤维束，
主要负责将无意识地影响和指导反射运动的脉冲传输到各种运动核，
但是它们都将自己的一些脉冲发送给前脑中的大量灰质——它紧挨于纹状体之后，
二者通过很多神经纤维紧密相连。这就是丘脑。
它给所有非嗅觉的感觉脉冲赋予了一种情感属性，
这使它们获得了一种意义和对于行为进行调整的影响力。
换言之，这种感觉经验的效应一旦传输到纹状体，就会改变动物对于气味的反应。
思维中的情绪因素
在受到大脑半球和丘脑的刺激时，纹状体的活动就会表现为脉冲，
并且从这里传输到下丘脑——位于丘脑之下的大量灰质。
这种令人惊奇的排布方式似乎使下丘脑在将位于大脑皮层之中的动作发端
转变为行动时具有决定性的影响。下丘脑是脑的一部分，
它通过交感神经系统和副交感神经系统控制机体自身最重要的活动，包括它的内脏功能、
生长与新陈代谢乃至像性欲这样的各种欲望。它是情感表达的基本结构。
由于行动的发生受到饥饿、口渴、性欲以及其他种种欲望与渴求的深刻影响，
在大多数原始脊椎动物体内，负责动物的植物性需求的结构应该在塑造
其行为方面具有至关重要的作用，这可能也就不足为奇了。
对脑这部分来说，脉冲从嗅觉纤维束直行而来，以便直接地控制消化系统和生殖系统的活动，
使种种欲望的满足得以实现。
哺乳动物所特有的高级类型的脑，开启了获得真正概念性知识和这些知识
在越来越复杂的技能与思考过程中的生物学应用的可能性，其不同之处在于丘脑的发育，
以及有更多数量的纤维从这里传向大脑皮层。
思维倾向的整合
心理学家的常见做法是分离认知、情感和意动这三种思维倾向并企图把它们作为独立单元加以研究，
这些都是缺乏论证的。所有这三者在思维的运行过程中都是不能分解地结合在一起的。
要使它们结合，就必须假定存在一个从丘脑到皮层的神经脉冲循环，
以及与肌肉活动有关的一套普遍而复杂的机制。
在概念的产生过程中，意动起到了极为基础性的作用。人类从经验中学习。
通过练习手的灵活性，人类获得了关于事物性质、力的本质和解释（在某种程度上是理解）
其所处世界之方法的知识。大脑皮层中有大得令人惊讶的一部分来负责对肌肉功能的调节，
而且它那些与小脑相连的大量纤维为思维发生行为的非凡重要性提供了令人瞩目的证据，
并且强调了皮尔教授所称的“肌肉技能的智力品德”。我们通过做事而学习这是不言而喻的。
对于人类而言，思考是行为的先决条件，而行为则可以修正思考。
关于高程度的视觉辨别能力——人类藉此了解其生活的世界和社会——的进化的生物学依据，
是由于进化而获得可能性的动作效率。获得性习性的遗传
E. W. MacBride
到20世纪中叶，拉马克学说——
认为生物体能够传递为适应自身环境而发展来的性状——已经不再受到关注。
威廉·麦克布赖德在此引用了保罗·卡默勒的工作。
1926年，保罗·卡默勒在他的关于产婆蟾的拉马克式遗传的研究被指证为造假后不久便自杀了。
麦克布赖德直到1940年去世时仍然坚信卡默勒的观点，不过他对此并不狂热。
获得性特征的遗传现在被称为表观遗传。人们对它在进化方面的重要性仍有争议，
但是有些实验研究已经表明环境影响能够导致生物体产生某些性状，
通过DNA的化学修饰——例如，改变基因的活性——而并不改变DNA本身的序列，
生物体可以将这些性状传递给他们的后代。
斑点蝾螈有两个不同的种类，一种东方的和一种西方的。后者生活于侏罗山脉和孚日山脉，
其通身为黑色，背上的黄色素呈两排纵向条带排列。斯莱登小姐将各个不同阶段
（从出生直至3岁）的这种动物分别饲养在内壁涂成亮黄色和深黑色的盒子中。
结果我们在两种颜色背景的盒子里都没有检测到黄色素的量有任何变化。
然而，东方种类，即卡默勒的研究对象，其黄色素呈一系列点状排布在黑色的体色背景上；
通过1919～1924年布朗热先生进行的实验和动物园爬行动物馆的馆长
随后进行的实验以及我自己的实验，我们能够证明，如果将这种动物长期暴露于黑色环境中，
那么他们确实可以表现出黄色素的明显减少。
但是，即使斯莱登小姐已经可以成功地使她饲养的动物进行繁殖，
所需的时间长度也不能允许她进行实验，因为这种动物要经过4年才能达到成年状态。
因此，我们要寻找一种方便的可以更加快速地完成传代过程的实验动物。
多年前（1912～1915年），我与另外一个学生（杰克逊小姐，后来成为迈纳茨哈根太太）
合作进行了饲养竹节虫的实验。
我发现，这种在英国通常以女贞为食的昆虫迫于饥饿会以常春藤为食，
因此我建议斯莱登小姐研究这种常春藤食性的发展过程。
作为一种实验动物，这种昆虫具有很大的优势。它们是孤雌生殖的：
每五六代中仅出现少量的雄性昆虫，并且一旦出现雄性，
我们立刻就可以通过它们较小的体型和不同的颜色将它们辨别出来。
孤雌生殖的昆虫每年大概产150个卵，这些卵的发育需要大约3个月的时间：
发育不经过变态过程，而且因为没有翅膀所以蛹虫与成虫在形态上很相似。
采用的实验设计是：隔离刚孵化的幼虫，将其分别饲养在不同的盒子里。
这些盒子是用金属制成的圆形盒子，并且有一个玻璃盖子。
在每个盒子中放置一小片常春藤叶子。在第二天快结束时，
约有10%的昆虫已经开始吃常春藤了，其他的昆虫一直没有碰过常春藤叶子。
如果我们当时再将这些已经食用常春藤的昆虫单独喂养，那么可能就会有人指责我们引入了选择：
不过，我们采用了另一种不同的方案（根据我的同事休尔先生的建议）。
我们给90%的那些拒绝食用常春藤的昆虫提供少许女贞叶子以使它们不至于饿死。
一天后将女贞叶子取出，再给它们提供常春藤。常春藤的第二次供应被称为“第二次给食”。
如果两天之后昆虫仍拒绝吃常春藤，就再喂它们一天女贞叶子。
实验发现，大部分昆虫在第二次给食时就接受了常春藤，有些则一直坚持到第三次、
第四次、甚至第五次给食时才接受，有一只顽抗的虫子直到第十次才屈服。
我们开始实验时使用了125只雌性昆虫。所有在同一次给食时接受常春藤的幼虫，
不论它们是不是来自同一个母亲，都被归为一类。当它们变成成虫时，
将每种类型的卵混合在一起。从每类混合中选出100个卵来繁殖下一代。
第二代中，至少有80%而不是只有10%的昆虫在第一次喂食常春藤（即第一次给食）
时就接受了常春藤：我们总共检测了800只第二代的昆虫。
到第三代时，我们检测了2,000只昆虫，95%的昆虫在第一次给食时就接受了常春藤。
因此我们通过这些昆虫得到的结论与麦克杜格尔教授
从对大鼠的诱导习性的研究中得到的结论完全一致，
即，当一代成员被迫接受一种新习性时，这种习性的残余效应会延续至下一代，
因此幼虫会比它们的父母更快地接受这种新习性。
然而我们要说明的是，对竹节虫进行实验得到的结果比大鼠更具说服力，
因为尽管我们认为麦克杜格尔教授已经克服了他所遇到的所有困难，
但大鼠实验仍面临着非常严重的缺陷，例如可能存在集体暗示及亲代训练等，
而昆虫显然不存在这些情况。
然而许多人没有意识到的是，这种习性残余效应的传递是拉马克学说的中心原则，
拉马克本人对此进行了清晰而又明确的表述。他说“环境并不会对动物产生直接的影响”，
而是通过创造新的需求（例如，食用常春藤或者挨饿的必需性）
来迫使它们作出新的努力以适应这些新的需求，“如果这些需求持续很长一段时间，
那么动物的努力就会变成习性”，这些习性通过更多地使用某些器官和更少地
使用另外一些器官而使得前一种器官体积变大而后一种器官体积缩小；
这些变化通过繁殖得以保留下来。
写这篇文章是希望其他研究者能够去研究这一问题并使用其他动物（特别是用其他昆虫）
作为研究对象来重复这一实验；因为只有通过这样的实验才能确定这一基本原则。
实际上，多年前剑桥的索普博士就开始用蛾的幼虫进行实验。
这种实验吸引人的特征是死亡率很低，因此“偶然”或“自然选择”的影响可以被排除。
著有重要书籍《普通生物学概述》（1932年12月17日《自然》上有对此书的评论）
的沃尔特雷克教授，将大型蚤从意大利的北部湖泊迁移到内米湖。
20年之后当他检查这一迁移蚤群时，他发现它们的形状发生了很大改变：
当他把其中一部分再次转运回原来它们祖先生活的冰后期湖泊时，
它们又恢复了原始的形状——不过是经历了几代的时间逐渐恢复的。
林奈学会最近有幸聆听了沃尔特雷克教授所作的关于陆地上新形成湖泊中的动物群的演讲。
通过总结证据，沃尔特雷克教授推断，自从冰河时代最后一个冰期的冰川消退以来
的大约10,000年的时间只够产生新的种系：对于新物种的产生，
我们必须回溯到大约500,000年前的前冰河时代。
正如我在对此演讲的评论中所写的，如果实验者希望通过实验产生新的可遗传的结构，
那么他必须生活且实验10,000年，这对实验者来说是极其困难的，
但是如果用能够快速繁殖的小型动物作为实验对象，
那么经过持续5～10年的实验之后这些小型动物的习性的可遗传改变也许就可以被观察到了。大陆的形成、漂移及节律
W. W. Watts
这篇文章中沃茨概括了当时已知的陆地与海洋在地质历史期间的位置变迁。
根据一些特征（如被淹没并石化的森林和升高并石化的海滩）可以推断，
现在是陆地的地方可能曾经是一片汪洋，反之亦然。是什么最终驱动了地球上的这种变迁？
这是否是由这个行星内部的放射性衰变导致的一个周期性的热膨胀过程呢？
这一当时流行的观点是错误的，但是其中包含着的将大陆运动与热驱动的对流
联系起来的思想是正确理论的萌芽。
沃茨也提到了当时阿尔弗雷德·魏格纳刚刚创立的大陆漂移学说，
这个学说是基于两侧海岸线形态吻合性而提出的。
沃茨指出，魏格纳的批评者对缺乏可靠的机制来解释这种漂移感到惋惜，
但实际上所有的要素都已经摆在这里了：现在我们知道大陆漂移是地幔热对流造成的。
大家应该记得，胡克就是当时达尔文分别从植物学、
动物学和地质学界选出的鉴定其物种起源理论可靠性的三位科学家之一。
另外两位分别是赫胥黎和赖尔。而这三人之中最难说服的就是赖尔，
这主要是因为当时由岩石提供的古生物记录显然是不完整并且无法令人满意的，
以致没有足够的证据来获得明确的结论。
均变论
赖尔已经着手“论述现存大自然生态系统中的种种特征，不管是有生命的还是无生命的，
都可以看作地质学上的证据”，并且研究了“当今正在作用的过程所产生的永久性效应，
这些效应许多年以后可能会成为现今地球及其寄居生物条件状况的地质记录。”
根据其他学者的实验研究及他本人的广泛游历和调查，
赖尔阐明了适用于无机世界的均变论原理，当然该理论的雏形最早是由赫顿提出的。
该原理认为：地壳岩石所揭示的历史应当看成是缓慢连续的地质作用的结果，
其中绝大多数的地质作用都很微弱，正如今天我们在地球上某些地方所看到的
正在发生的那些作用一样。这与前辈地质学家们的观点正好相反，
他们认为应该存在一系列的灾难，包括洪水、火灾、地震等，
周期性地破坏地球并毁灭生物；而当时人们认为每次灾难都促使新生物的诞生，
以使地球上的生命得以延续。
但在有机世界，赖尔同赫顿一样，也没能探索出类似的原理。
而且，由于他摒弃了所有当时流行的关于物种变化的理论，所以只好接受其绝对不变性；
并假设随着物种的逐渐灭绝，会有后继的专门物种来替代。
然而今天阅读赖尔那部伟大著作的早期版本时，其中关于该问题的章节部分
总是让人觉得一种更好的解释曾与他擦肩而过。
达尔文告诉我们，在赖尔的著作中已经揭示出了一个新的观念，
即地球存在的时间已经长达数十亿年了，并指出有证据表明动植物一直遍布整个地球，
且随时间的推移稳步地发展变化着。所有这些让达尔文觉得需要为生命的进化发展寻找一种新的解释，
而这也为他的理论提供了最初的灵感。
当达尔文阐明了这一点时，他也终于能够以生物进化论来报答他的老师，
而这一理论将有生命与无生命的物质的变化和谐地统一了起来。
虽然相对于达尔文创作《物种起源》时来说，地质记录已经丰富很多，
但仅从自然遗迹来看仍不完整。除脊椎动物以外，
所有主要动物种群都能在寒武纪动物中找到代表，
然而从更早期的岩石中获得的那些少量的遗迹却无法解释从前到底发生了什么，
也未发现任何有关生命起源的证据。不过，自寒武纪以来，生物链一直是连续的，
并且从未间断。不同种类的生物前赴后继地出现、繁盛，进而占据统治地位。
其中有的在其发展的全盛时期遭到了灭绝，有的则缓慢衰退消亡，
还有的正走在衰退的路上，有的则正在向着繁盛的顶点前进。
在各种情形下，岩石及其内部包含的有机体都蕴藏着丰富的证据，
特别是在地质历史的最近一个阶段，脊椎动物尤其丰富。
通过研究岩石及其内部包含的有机体的连续性，
发现绝大多数物种与其之前和之后的物种都有着密切的关系，实际上也就是说，
它们是由其之前的物种进化而来，随后又进化为它们的继任物种。
现在我们可以公正地说，古生物学利用一个完整的生物链将现在的动植物
与其远古时期的祖先联系到了一起，从而将生物进化论从假说变成了事实。
此外，岩石本身也可以作为记录自然历史时期地球上发生的各种地理变化的证据；
并且这些证据清楚地表明，每次地理变化都与生命形式的变化以
及新物种的出现存在着密切关系，这种因果关系是无法否认的。
一切生命形式都会根据其周围的空气、水、土壤和火这四个基本要素做出微妙的调整；
即根据这些要素的组成、相互间的影响和相互间的转化进行一定的调整；
实际上，当我们意识到这些的时候，一个可能是极为重要的地质学事实便得到证实：
尽管已经发生过这些已知的自然变化，但是在我们所追溯的几亿年的历史中，
生物链还从未间断过。
海洋和陆地的节律
赖尔及其后继者们最关心的自然变化包括：
第一，形成于平坦海底的层状岩石常出现在今天的内陆地区，远离现在的大洋，
这说明海陆位置曾发生过重大且反复的变化；
第二，这些平坦的沉积层发生变形，直到褶皱并隆起形成山脉。
无论是在赖尔时代之前还是之后，地质学家们一直致力于找出这些层状岩石确切详细的演替过程，
从而根据其演替次序揭示地球历史，根据其特征探索地理变化；
并弄清它们形成时主要自然条件的演替。此外，虽然动植物不断从一个地方迁移到另一个地方，
但特定种类的迁移时间相对于悠久的地质历史来说甚至可以忽略不计，
所以其化石仍是证明宽广的地表上地层之间相互联系的最好证据。
局部地区的地质历史片段被这种相互关系联系起来，
据此至少可以描绘出全球地质历史发展的梗概。
然而直到1885年，伟大的地质学家——出生于英国的奥地利人修斯，
才将这些不断丰富的数据收集并联系起来，由此进一步推引出一些原理，
这些原理现已成为这个学科的基础并指引着他的后继者。
赫莎·索拉斯与父亲共同将《地球的面貌》这部伟大著作翻译成了英文，
而伊曼纽尔·德马尔热里与其同事们则译出了法语版本，并补充了大量的地图和章节，
其内容之丰富，恐怕只有最富有文献学知识的人才能将这些内容整合在一起，
因此是一部名副其实的修订本。
因为液体会始终保持在一个水平面，即等位面。海水撤离陆地，
之后再重新覆盖陆地会需要大量的海水，因此很明显是不可能的；
尽管极地冰盖的融化、陆块再分配对局部重力的影响、
地球自转速率的变化以及其他一些影响深远的原因都有可能造成水平面变化或者水面相对于陆地变化，
但所有这些都无法解释所有的事实。修斯理论的基本假设是：
在整个地质历史上大洋盆地在缓慢下沉，如果这一假设成立，便能在一定程度上解释海退现象。
但是这样一来，沉积物沉积导致海平面上升的说法就显得更加苍白无力了，
而这种说法几乎是他所能找到的可以解释海进现象的唯一一个有现实依据的理由。
此外，海洋的律动与侧向应力或者剪应力所导致的山脉隆起之间存在着一定的关系，
这点是不容忽视的。当剪应力消失时，
海洋的正向运动期即海进期的时间是海洋相对平静期的几倍。
而海洋的负向运动期又称海退期，则总是以强烈的应力作用为标志，
在这种应力作用下，地球表面在山脉诞生的阵痛中发生隆起和褶皱。
山脉
认为地球内部的不断降温和收缩可以为山脉以及地球表面其他褶皱的形成提供
一种解释的理论是星云假说遗留的产物。
只是，除了将地球表面比喻为干皱苹果的朴实笑脸这一点外，
这一解释还从未受到地质学家们的热烈欢迎，但是由于没有其他选择，他们也不得不使用它。
然而随着知识的积累，使用这一理论时所面临的困难开始变得无法克服了。
首先，上述理论不足以解释大规模的水平运动，而这种运动导致了较大的山脉的形成；
形成山脉的那些岩石原本广泛散布在一个很大的区域内，它们受到褶皱、挤压，
聚集在一个狭窄的范围内从而最终形成了山脉。地壳收缩就是这样实现的，
这已经在许多山脉中得到验证，包括落基山脉（地壳收缩了29英里）、
喜马拉雅山脉（62英里）、阿尔卑斯山脉（76英里）以及阿巴拉契亚山脉（足有200英里）等。
其次是山脉的周期性生长。强烈的造山运动期均与大规模的陆地活动有关，
比如加里东期形成了苏格兰和威尔士的主要山脉，海西期形成了奔宁山脉、
南威尔士的山脉，阿尔卑斯期则形成了“威尔德地区树木繁茂、朦胧阴郁的美丽景象”；
而这些造山运动之间则都有一个持续上千万年相对平静的过渡期。
再者，还有一个事实就是，无论是造山运动、火山爆发还是其他形式的动荡等等，
它们在气势上都没有表现出任何衰弱或者缺乏能量的迹象。
从地质年代上看，最近形成的阿尔卑斯–喜马拉雅山系在规模、高度、
构造的复杂性方面都不逊于早期形成的山系。无论是活火山，如基拉韦厄、
喀拉喀托、圣皮埃尔，还是北爱尔兰和苏格兰岛上那些新近形成的死火山，
都与古生代的那些火山同样的猛烈和高效。地球是“一位半老徐娘”，
但她仍在想方设法保持其青春活力以及美貌。
地球的年龄
在计算地质时间这一重要的地质学参数时，开尔文勋爵的推断与现实相去甚远，
这时就有必要重新检验这一计算方法。开尔文认为，如果地球是以现在的速度持续变冷的，
那么，在仅仅几百万年前，其表面的炎热程度就已无法适宜生命的存在了。
赫顿首先阐释了地质年代的概念，他在那句著名的格言中说：在这个问题上，
“我们既找不出起始的痕迹，也看不到结束的迹象”，来自世界各地的许多出色的、
富有奉献精神的学者经过艰苦的研究积累了大量数据，这些都进一步证实了这一观点的正确性。
寒武纪以来，无论是有机世界还是无机世界都发生了巨大的变化，熟知这些的地质学家都知道，
根本不可能将地球的生命或者地球上生物的发展史压缩到微不足道的两千万或三千万年。
山脉一个接一个地不断缓慢地生长、衰退，新的山脉在旧的山脉中孕育而生，
甚至就在旧的山脉的废墟上拔地而起；有机体的演化链持续缓慢地发展，
数量巨大，种类繁多；这一切都清楚地表明了地质年代的漫长。
回顾人类的发展史，我们可以对地质年代的持续时间有一个大概的认识，
人类产生于最近的一个地质年代的最近一小段时间，
却已从仅拥有最原始的生产资料和最初级的文化，成功发展到遍及地球的每一个角落，
并且创造出了无数的语言和文明。
赫胥黎在1869年地质学会上的演讲中挑战了这一难题，他一针见血地指出：
“难道地球仅仅是一个在不断变冷的物体，‘就像马车上用的热水罐’或者‘一块球形砂岩’么？”
同时他还认为，至少存在一些作用可以使地球的热量再生或延缓其衰减。
地球的脉动
乔利认为，地球能量的消耗虽然是一个连续的过程，
但可以通过放射性活动的介入转化为一系列的循环，每个循环期间，海陆的相对运动必定出现；
陆块的下沉运动对应着海侵；陆块的上升对应海退，形成了宽广的陆地，地层脊状隆起形成了山脉。
由此，他成功地将大陆的运动或造陆作用与山脉的运动或造山运动关联起来。
山脉与陆地的可见部分及其下部的隐藏部分，即“根部”，都是由相对较轻的岩石构成的。
而为了能够保持它们今天的屹立不倒，其根部必须嵌在密度大一些的物质中，
就像冰山浮在水中一样。下部质量要远远大于上部的可见部分，
并且外部直立的部分越大埋没的根部也就越大。而另一方面，在广阔的大洋底部，
低密度物质的厚度必然会很小，而密度较大的层也必然会离地表很近。
热循环
英国科学促进会地震学委员会为地震研究作出了卓越贡献，他们通过研究振动穿过地球的时间，
得到了最好的关于地球内部性质和状态的信息。已经证实地球的高密度层目前处于固体状态。
而地球目前可能刚从有史以来最大规模的一次海退中恢复过来，
还有可能是刚从最长周期的造山运动中恢复过来，关于这一点学界可能还没有达成一致。
不过，固体状态并非是地层下部的永久状态。因为根据这一假说，
由于其上覆盖的陆地岩石中具有较高的温度，
所以地层下部因其本身的放射性而产生的热量便无法逃逸。
这些热量会一直保留在地层下部中，并成为潜在的液化热量，
这样经过一段时间以后，据推算约为几百万年，地壳下部就会被完全融化了。
对于我们来说，因地层液化导致的膨胀至少会在两方面造成重大的影响。
首先，未发生膨胀的最表层会由于太小而无法适应内部的胀大。
因此，最表层将受到张力作用，这种作用在洋底要比在陆地上更强烈，
并进而产生裂缝和断陷，同时伴随着熔岩的侵入和喷出。
其次，地层下部成为液体且密度减小，这时真正漂浮在地层下部中的陆块会向更深处下陷，
并沿断开的裂缝或其他断层面发生位移。
这导致海水在体积不变的情况下向陆地边缘侵入，并沿陆表不断向内陆蔓延。
这样我们便获得了修斯费尽心思探寻而未果的海洋正向运动的产生机制，
海水漫过曾经是陆地的广袤区域，并将海洋中的层状岩石沉积于陆地上，
而这正是我们判定节律性海进运动的主要证据。
但是这种状态不会永远持续下去，因为流体状态的基性的地层下部的对流作用，
再加上海洋内部潮汐作用的影响，以及缓慢的西向引潮力拖拽着陆块向着或者越过曾经的洋底运动，
都会导致热量消散，消散的热量主要被海水吸收，而这种消散的速率要比热量累积的速率快得多。
随后发生再次固化，同样会造成两个主要结果。第一，嵌入到根部的地层的密度此时已经变大，
陆块上升，因此海水由陆地边缘和陆缘海向后退却，先前被淹没的陆地又重新浮出水面，
光秃秃的一片就像是新的陆地一样，其上覆盖着新沉积下来的沉积物。
第二，膨大的地壳不足以被收缩的地层下部所支撑，还将受到强烈的剪应力作用，
从而导致地壳表层如干瘪的苹果皮一样布满褶皱。这些褶皱会在薄弱地带，
例如沿着大陆的边缘形成山系；山系不断地堆积和升高，
而裸露出来的被抬高的岩石则面临着水作用带来的强烈侵蚀。
大西洋和太平洋
太平洋的边界布满了陡坡，这些陡坡由大洋深处陡峭地上升至被山系环绕着的高高的陆地上，
平行于海岸线并环绕着整个太平洋。其中在美洲一侧，海岸山脉与安第斯山脉相连。
而在亚洲一侧，则是一连串多山的半岛和岛屿，浅水内陆海将其与大陆分开，
它们从堪察加半岛到日本，一直延伸到东印度群岛、澳大利亚东部和新西兰。
如查尔斯·拉普沃思所说，该环太平洋山系“喷发着火山、孕育着地震”，
这证明，这里刚刚形成并且这个过程尚未结束。
大西洋的边界则没有连着连续的山系，而是将下列山系和地区分割开来：
苏格兰和威尔士山系、阿莫里凯山系、比利牛斯山脉以及阿特拉斯山脉的延伸等等；
在美洲一侧为拉布拉多高地、纽芬兰岛与美国东部地区以及圭亚那与巴西的丘陵。
大西洋与陆地呈假整合状态，而太平洋与陆地之间则表现为整合状态。
太平洋边界的山脉发育有岩层的褶皱，就像海水朝着它冲击，
仿佛陆地正在压力作用下向着它运动，而大西洋则在张力作用下发生断裂。
大陆漂移
这个前人总结出的观点，后来得到魏格纳的特别强调，
并在其著作《海陆起源》一书中做了详细分析，
现在这一观点已成为魏格纳大陆漂移学说的最核心部分。
该学说得到了许多证据的广泛支持，包括：
欧洲西部和大不列颠岛与北美东部多个地质时期的化石和岩石极为相似；
影响这些岩石的构造是一致的；此外，两岸现存动植物也表现出强烈的相似性，
由此可推断出，它们都属于同一个生物学单元和分布单元，即古北区。
所有上述地区的岩石所表现出的一个最显著的特征就是，
不同程度地存在着由经过长途搬运的漂砾所构成的漂砾，
这些漂砾被刮擦的痕迹与格陵兰岛及南极地区的现代冰盖所携带的漂砾类似，
并伴有其他一些冰川沉积物，且常常位于典型受到冰川作用的表面上。
由此可以得出结论，即现在位于热带或热带附近的这些地区曾遭受过强烈的冰川作用。
由于这块陆地的起伏较低并且离海平面也不远，应该不只是高山冰川的作用，
而是还涉及广阔的冰盖，其规模比更新世冰期的新大陆和旧大陆北部地区的冰川作用要大得多。
在所有我见过的地质学证据中，发现于金伯利附近的努伊特赫达赫的证据最具震撼力和说服力；
而戴维和豪钦所发表的在澳大利亚获得的图件和其他一些证据也同样令人惊叹。
大陆漂移学说为许多难题的解决带来了曙光，因此受到多个学科的研究者的热烈欢迎，
几乎把它看成了包治百病的灵药。地理学家们认为可以利用它来解释大陆的形成以及半岛、
岛屿和山脉位置所在；气象学家们已经利用它解决了古气候中的一些疑问以及全球气候分布的异常；
生物学家们则希望它可以有助于理解生命形式分布的极端复杂性以及许多奇特的迁移现象，
对于古生物学家们来说，它有助于解决化石遗迹所揭示的古代动、植物群落中存在的类似难题；
大地测量学家们则摆脱了地壳上升与下沉难以符合地壳均衡状态的问题；
另外，大陆漂移也是乔利的热循环理论中一个非常重要的因子。
不过，在上述各个方面也不乏批评的声音。质疑一方面针对其地理复位的细节问题，
另一方面则是针对它的模糊性。舒克特教授引用泰尔米埃的话说，
这是“一个美丽的梦想，一个伟大诗人的梦想。当你试图去拥抱它时，却发现仅仅是一缕烟雾在怀：
它迷人但又难以捉摸”。反对者们认为它“没有对大陆漂移的机制给出可靠的解释”；
如果真将大陆拼在一起，那么无论是火成岩还是沉积岩，
其构造和性质所反映出来的大陆之间的联系决不会像所宣称的那样如此吻合；
近期的地震活动、从低地变为山峰的浅海相巨厚沉积物的堆积以及珊瑚礁的生长
都可以很好地证明大规模垂直运动的存在；中美洲和地中海也是一个难以逾越的障碍；
而已知的卡鲁化石中爬行类化石的分布也与该学说完全不符。
即使大陆漂移的观点被接受，也不能把它当作是解决所有难题的终南捷径，
也不能将大陆漂移视为地球运动的唯一形式。将毕生都献给地质探索事业的已故的格雷戈里，
对大西洋和太平洋的地质历史做了详细研究，
研究对象为两者边界处的沉积岩和化石以及现今的生物分布。
他发现，根据我们现有的知识，在两个大洋中，迁移的路径是随时间而变化的，
生物的大群落周期与多样性周期交替出现。此外，一些生物之间的关联有时是在赤道以北建立的，
有时则在赤道以南；当陆地气候不同于现在时，
我们不能忽略生物有穿过极地大陆或大洋而迁移的可能性。
生物分布的实际情况非常之复杂，所以我们不能用任何最初相互关联而后以特定的方式
分离这样的单一周期来解释，即使这种过程是阶段性发生的。
里德夫人也曾指出，实际上当大西洋变宽以后，美洲和欧洲大陆上的第三纪植物越来越相似了。
除非大陆漂移比所有现已构想出的过程还要复杂，
否则将不可能摆脱前辈博物学者们提出的诸如“陆桥”等的形式：
“大洋底部的通道消失了——
很久以后，岛屿之间的空中通道也消失了——”
我们没有任何理由期望一个行星的生命过程会比一个生物的生命过程还简单。
山脉形成过程中各事件发生的一般过程已为大家所熟知，即：在相当长的一段时间内，
地壳中向下褶皱的缓慢下沉；沉积物对下沉区的填充随下沉同时进行，
并伴随着由于热量累积而导致的地壳以下部分的软化；
继之而来的侧向应力造成沉积物与其依赖的基底发生波状褶皱；
在来自上部的上部驱动力或者来自下部的下部驱动力的作用下，水波状褶皱向一起挤压，
直到发生弯曲或直接断裂；受挤压的褶皱产生断裂，
而岩石薄板或“推覆体”会向前移动很长一段距离，通常这种岩石很长很宽但比较薄，
它们会在碎裂的小石块组成的底面上滑行；火成岩的喷出和侵入，
使沉积物之间的接触松动并导致沉积物的荷载复杂化；在温度升高和压力作用的条件下，
结晶作用导致许多岩石发生变质，并形成一个经过重新定向和移动的晶面构成的新的复杂体系；
然后整体升高，这个升高要么单独完成，要么同时伴随着挤压增厚或者堆叠，
并最终达到一个新的平衡。
支持大陆漂移学说的学者指出，山脉坐落在假定的大陆漂移的路径上，
他们认为这是运动的陆块所致；实际上，
正是地壳的脊状隆起和堆叠最后阻碍并阻止了大陆的继续漂移。
他们还指出，美国西部的巨大山系出现在美洲大陆向西漂移的路径上，
而喜马拉雅山系位于印度即将要运动的线路上，东印度群岛处于澳大利亚的前缘；
此外，欧洲的阿尔卑斯山系可能也与非洲向北的挤压运动相关。
对于研究山脉形成机制的人们来说，岩石的“推覆体”脱离原来的位置并发生几十英里的滑动，
这一直是一个疑点。与其巨大的长度和宽度相比，这些岩石是如此之薄，
除非这个力能作用到“推覆体”上每一点，否则很难想象是什么力能让它运动。
而这个力就是重力，有趣的是，
一些研究阿尔卑斯山脉的地质学家以及哈罗德·杰弗里斯博士已经用重力来解释这个现象了。
戴利教授在其大陆滑动理论中，更大范围地应用了重力：
而且，人们一定会注意到研究地球运动的学者们正越来越频繁地用到“地壳蠕动”这一术语。
难道就不存在这样一种力，其作用方式与重力相当，
却能够造成地壳在某一方向上运动而不只是向下运动？
比如我们知道太阳和月球引起的潮汐作用使固体地球发生了巨大的扭曲，
从而在一定程度上降低了海洋潮汐作用，并且这种潮汐作用总是向着一个方向拖拽，
那么难道就不存在这样一种可能，即这种潮汐作用使地球的自转速度减缓，
并对固体地球造成永久性的扭曲效应？难道就不能是下面这种情况，
即存在这样一种应力，虽然不足以使大陆漂移的距离更大或形成山脉，
但却能在其他原因造成的薄弱构造上，作用形成推覆或者目前还无法解释的其他运动？
生命的进化
地球上生命的进化绝不是一成不变的；受地理、气候、生物等因素的影响，进化周期时长时短。
贯穿东西南北的大面积陆地的形成、陆表海的侵入、地中海或内陆海与海洋的隔绝、
大陆分裂为群岛以及岛屿重新联合形成整块的陆地、
山系抬高导致屏障的产生以及海峡或海湾的形成、正在形成的沙漠或冰川气候等，
所有这些因素和其他许多因素一起，共同加剧或阻止了生物的竞争，加速或延缓了生命的进化。
不过，已发生生物学变化的群落之间的相互作用可能会造成更大的影响。
我可以引用斯塔基·加德纳对禾本科植物在地球上首次出现造成的结果的评价来作为一个例子。
这一事件发生的时间似乎不会早于始新世，很有可能在始新世晚期。
到渐新世时这种植物已经成功适应了生长环境，
其生长和结构的特性使它们能够与当时存在的其他植被相互竞争；
渐渐地，它们遍布了之前被沼泽、灌木和森林所占据的地球表面的广阔区域。
正如拉斯金所说的那样，它们的叶子“并不强壮……数根纤弱的叶脉交汇于一点……
因此它们似乎生来就是被践踏进而扔进火炉的命运”；然而，就是凭着易生长性、
不怕被踩踏或被牧食，并且由于其种子上富集了营养，
因而成为一种理想而丰富的食物来源。
我们发现，随着禾本科植物的繁盛，大群原来以灌木和乔木为食的动物开始食用禾本植物，
并因此导致它们的牙齿及其他身体结构方面产生了变化和适应性。
为了追逐食物，它们必须离开过度牧食地区或者干旱地区，
因此它们需要具有灵活快速迁移的能力，
而放弃原地的防守并从可能的危险中逃脱对它们来说也是非常必要的。
像足跟、牙齿以及角这些可以作为防御工具的器官最终被保留了下来；
不过它们机体中最显著的改变是，速度逐渐成为它们至关重要的需求。
与上述进化过程同时发生的是，随着上述动物数量的增长，相应出现了体形更大、
更强壮、速度更快的食肉动物，它们以现在数量更多但更难捕获的动物为食。
食草动物所特有的蹄、齿和骨骼更适于逃跑而不是战斗，
于是它们开始以个体的数量来保障其安全性，并因此逐渐形成了群居的生活习性，
同时还发展出了必要的领导者和纪律性；
而这一点，反过来又促使它们的部分敌人也同样结群反击。
人类的食物、饮料和生活与禾本植物，包括小麦、玉米、黍子、其他谷物、甘蔗、
大米以及竹子等等之间的关系十分密切，当我们想到这点时，
我们一定会意识到人类与上述进化过程的关系是多么紧密了。
实际上，人类的所有食物都是由它们提供的，有些直接来自于农民种植的禾本植物，
有些则间接来自于牧民驯服的以禾本植物为食的动物。
我们也一定还记得，我们所驯养的动物几乎全部来自于上面提到的群居动物，
只是人类取代了它们的同类而成为其领导者。
悄然而迅速生长的“不屈不挠的小草”和由“聪明的草皮”形成的覆盖了地球上大部分陆地的草毯，
相对于这些，似乎可以毫不夸张地说，在第三纪阿尔卑斯山脉、安第斯山脉和喜马拉雅山脉形成时，
地球能量的强烈爆发对人类的出现以及人类成功占领地球所产生的影响简直是微不足道。
脑的进化
在所有进化中，脑的进化作用是一个特例，其不仅影响了骨骼与角、牙齿与爪子、
速度与力量，更对整体有非常明显的影响；
而其中最显著的影响是智力的发育以及大脑的尺寸和形状。
我们不知道，而且可能永远也不会知道化石中生物的脑是由何种性质的物质组成的，
因为我们没有任何工具可以像分光镜穿透深空那样越过时间壁垒。
不过现在我们已经知道了一些关于脑的形状和脑回的情况，
以及脑的质量与它所控制的身体大小之间的关系；涉及范围从最早的奥陶纪鱼类开始，
随后经历了两栖类、爬行类、鸟类以及哺乳类，最后发展到人类自己。
庞大的、并且有些奇怪的爬行动物——恐龙，是中生代的霸主，但它的脑相对来说却很小。
例如梁龙，长约80英尺，重达20吨，而脑却仅仅相当于一只大母鸡的蛋那么大。
虽然它还有一个较大的起辅助作用的骶骨神经节，
主要负责运动并保证其又大又长的身体的整个后半部分的协调；
但真正的脑却很小，平均每吨重的身体才只有不到1/4盎司的大脑控制着；
由此我们就会明白为什么它们最终失去了统治万物的地位。
在会飞的爬行动物中，脑相对身体的比例有了提高，由爬行类进化而来的鸟类也是如此，
前者很可能是因为它们已变为恒温动物；不过，只有在哺乳动物中这一比例才有了明显的增加。
尤因他兽是始新世时期一种庞大的像犀牛的动物，体重约两吨，其脑的大小和狗的差不多。
每吨躯体上分配的脑约为半磅，从这一比例可以看出其他动物与哺乳动物的差距了，
而这个差距还在拉大。如今，一个12英石重的人，其脑可达3.5磅之重，
这相当于每吨躯体上分配的脑将近半英担。
尽管我们对构成脑的物质仍一无所知，但几十亿年以来，大脑一直遵循这一原则稳步发育，
这无疑是地质学获得的最引人注目的结论之一。在我们现在的知识范围内，
从电子到原子，从病毒和细菌到橡树和大象，从最小的流星到壮丽的星云，
所有这些宇宙奇迹都无法超越人脑。人脑能够控制人体所有思想和活动，
完美地掌控其设计出的最复杂最有效的运行机制；它能够揭开自然的秘密，
明确自然规律；它能够记录和回忆一生中所有难忘的经历；
它能够鼓舞或者统治人类大众；它能够创造出精美的言语、歌谣、诗句和艺术，
把这个世界装点得如此精彩，它创造出所有的哲学思想和所有的非凡的想象力与洞察力：
它确实是宇宙中最伟大的奇迹。
诱发癌症的化合物
J. W. Cook
早在18世纪，人们便认识到有些物质具有致癌性，
当时发现煤烟中的某种组分与烟囱清洁工人的阴囊癌的高发病率有关，
这使人们注意到在焦油和石油中普遍存在的芳香烃物质是致癌的。
这类物质也广泛应用于染料工业，因而它们也会威胁产业工人的健康。
当格拉斯哥的著名化学家詹姆斯·库克撰写这篇论文的时候，人们就开始认识到，
致癌化合物可能不仅存在于特殊的石化产品中，也存在于人类的饮食中。
库克坦言，引发癌症的物质种类繁多，以至于难以确定它们在化学特征上的共性。
判定化合物致癌程度最重要的依据是看这种化合物是否与人类“自发”癌症的发病原因有关。
与此紧密相关的另一个十分重要但尚未解决的问题是这些化合物将正常细胞转变为
恶性细胞的作用方式。至少在这些问题得到解决之前，
致癌化合物将一直是癌症实验研究的有用材料。工业化引发的各种癌症促使人们对此展开研究，
从而带来了揭示出致癌物质诱发癌症机制的希望。
此外，在当前对这些物质进行简要描述的准备阶段，
人们已经注意到工业引发的癌症与相应致癌物之间存在关联。
早期研究致癌物的特性时，经常用小鼠的皮肤作为测试对象。这是有多种原因的。
首先，这样可以较快地得到结果，而最早使用兔子耳朵作为测试对象时这方面就不太令人满意。
另外，因为研究中必须使用的天然混合物有毒性并能引起炎症反应，
因此在实验中待检物质的给药方式受到很大程度的制约。
现在，人们已经可以提纯出具有高致癌性的单一化合物，许多这样的问题已经得到了解决。
近几年来，一些新的给药技术已经得到了发展，
因而已经可以在好几种动物的多种组织中诱导出恶性肿瘤。
这些以及其他一些相关研究的结果表明，对于某些品系的动物，
肿瘤容易在某些特定器官中自发产生。因而，一些品系的小鼠表现出很高的乳腺癌发生率；
另外一些品系表现出很高的肺癌发生率；此外，
至少有一个品系的小鼠容易自发产生肝细胞癌（肝细胞瘤）。
这些结果提示我们，当实验动物的一些器官发生了癌变，
特别是肿瘤并不是发生在施用致癌剂的部位时，对结果的解释一定要小心谨慎。
尽管如此，在用致癌物处理的动物的各种组织中，还是经常能观察到肿瘤出现在给药部位。
迄今为止，人们发现的最常见的致癌物都属于多环烃类，其中大多数与1,2–苯并蒽（I）有关，
一般是在该分子的某些特定位置上发生取代而形成的。通过施用这些化合物，
可以在小鼠或大鼠的某些组织中成功诱导出恶性肿瘤，如皮肤、皮下组织、腹腔、肝脏、
前列腺、前胃、脑、脾脏等等。还有一些其他类型的致癌物，其作用效果不是很广泛，
一般只在单一的器官中显示出致癌活性。所以，这些物质并不像多环烃类那样受到广泛的关注。
最早发现的由工业引发的癌症是烟囱清洁工们特别易患的阴囊癌，
这种癌症在18世纪后半叶才被人们认识到。它是由煤烟引起的，
对其发病原因的追踪使人们最终从煤焦油中分离出了单一的致癌化合物。
这就是3,4–苯并芘（II），它是一种芳香烃，从分子式可以很容易地看出它与1,2–苯并蒽（I）的关系。
3,4–苯并芘的确是煤焦油中主要的致癌组分。它有很高的沸点，因此只有在焦油最高沸点的馏分中，
它的含量才能达到可测量的程度。
有理由推断，某些矿物润滑油表现出的不同程度的致癌特性正是由于含有这种化合物或类似化合物。
现在人们已经认识到，长时间接触这类工业产品是危险的，
进行适当的防范即使不能完全消除至少也能够降低由这些物质诱发癌症的几率。
焦油被广泛应用于公路表面，而公布的统计数据也显示肺癌的发病率正在以惊人的速度增长，
据此我们推测，导致肺癌发病率升高的部分原因可能是焦油路面的粉尘。
人们已经通过实验检验了这种推测；让小鼠呼吸充满公路尘埃的空气，
人们发现其肺癌发病率会升高，但是尽管如此，这种升高并不完全是由尘埃中存在焦油引起的，
并且实验结果没有直接证明焦油就是导致人类肺癌病例增加的原因。
许多专家甚至认为有记录的肺癌病例的增加主要是因为诊断方法的进步。
还有一些其他的实验尝试证明肺癌病例的增加与煤烟、废气等对城市空气的污染以及吸烟有关，
但结果都不令人信服。尽管如此，以上这些物质还是有可能（或者是在某些情况下）
与致癌作用有关，因此前面的推测不能完全被舍弃。
多年来人们一直认为，在化学工业的某些部门特别是染料制造部门工作的工人
比普通人群更容易患膀胱癌。长期以来，这种癌症被认为是“苯胺癌”，
人们一直认为该病的起因是人体吸收了含氮碱基，例如联苯胺和萘胺，特别是β–萘胺。
但是直到最近仍然缺乏直接证据。人们进行了大量研究，
试图通过实验的方法用这些碱基诱导肿瘤，但都没有成功。
不过，美国的研究人员在两年多以前曾报道，
每天给狗大剂量皮下注射和口服商品化的超纯β–萘胺能够诱导出膀胱癌。
毫无疑问，染料工人中膀胱癌的盛行与人们熟知的偶氮染料R所具有的使细胞增殖的特性有关。
在此基础上，日本研究人员进一步研究发现许多相对比较简单的偶氮化合物也具有致癌活性。
这项研究发现的具有致癌活性的化合物主要是4'–氨基–2,3'–偶氮甲苯（VII），
2,3'–偶氮甲苯（VIII）和对二甲氨基偶氮苯（IX）。
4'–氨基–2,3'–偶氮甲苯能使大鼠和小鼠产生肝细胞瘤，
2,3'–偶氮甲苯（VIII）能在大鼠中诱导出膀胱恶性肿瘤，
对二甲氨基偶氮苯（IX）则主要对肝脏产生致癌作用。
日本的研究人员发现，有一种偶氮染料对二甲氨基偶氮苯（IX）对肝脏有致癌作用。
这种先前被称为“甲基黄”的物质被用作食物色素，同时也用于皮革制品染色。
幸运的是，现在这些行业已经很少使用这种物质了。
如今在英国被允许用作食物色素的物质是非常有限的。
在政府化学家的协助下，相关部门选取了一批被允许使用的染料，
并通过定期地让小鼠和大鼠在进食时大量服用这些染料的方法对它们进行了测试。
测试中选取的化合物都是与本文中讨论的化合物有一些类似结构的偶氮化合物。
它们主要以水溶性的磺酸盐形式存在，这使得它们容易快速降解。
实验中，部分小鼠出现了胃癌，但是不能完全肯定这就是由染料引起的。
目前，通过依据现有的对各种致癌化合物的结构以及产生条件的认识，
人们提出了各种推测，这些推测都提到了这些致癌物质存在于人类食物中的可能性。
一些研究者发现热油脂和加热咖啡时产生的焦油都可以诱发皮肤癌。
还有研究表明，经某种特殊提取方法制备的麦胚油可以诱发大鼠产生肉瘤样肿瘤。
这一报道迄今还没有得到确切的证实，
而且目前也没有证据表明体内器官的肿瘤是由特殊的饮食成分造成的。
不过，很明显这类研究还需要进一步深入。
目前已知的致癌物质有一个令人困惑的、在某些方面甚至是令人担忧的特点，
这就是它们的多样性以及彼此之间缺乏明显关联。值得一提的是，
不仅是本文所提到的这一系列化合物能够诱发癌症，很多其他物质也能诱发癌症。
暴露于紫外线、X射线或放射性物质后诱发的恶性肿瘤，
也可能是由于组织中正常成分产生的致癌物质引起的。
目前已知的致癌物质有一个令人困惑的、在某些方面甚至是令人担忧的特点，
这就是它们的多样性以及彼此之间缺乏明显关联。值得一提的是，
不仅是本文所提到的这一系列化合物能够诱发癌症，很多其他物质也能诱发癌症。
暴露于紫外线、X射线或放射性物质后诱发的恶性肿瘤，
也可能是由于组织中正常成分产生的致癌物质引起的。关于理论物理基础的思考
A. Einstein
爱因斯坦在他生命最后的五年中坚持认为，虽然量子力学对量子现象的描述是合理的，
但却摒弃了物理学的明确性和确定性的基础。他做出了如下的结论：
“世事无绝对，每个人都可以选择自己奋斗的方向；
而每个人也都可以从莱辛的一句精辟的名言中得到安慰：追求真理比拥有真理更为可贵。”
建立物理学统一理论基础的第一次尝试是牛顿的工作。
在他的理论中，所有的内容都可归结为如下的几个概念：
（1）具有恒定质量的质点；
（2）任何两个质点之间存在超距作用；
（3）质点的运动定律。
严格说来，这里并没有什么绝对的基础，因为这些明确的定律只有在引力的超距作用下才成立；
而对于别的超距作用，除了作用力和反作用力相等这条定律以外，我们不能先验地得到其他任何定律。
此外，牛顿自己也充分地意识到，空间和时间是他的理论体系中的根本有效因子，不过他并未明说。
牛顿的基本理论被证明是卓有成效的，并且直到19世纪末，它一直被视为是物理学的终极理论。
它不但解释了天体运动以及其中最详细的细节，而且也建立了描述离散物质和连续物质的力学理论，
对能量守恒原理给予了简单的解释且给出了一套完整而天才的热学理论。
在牛顿的理论体系中，对电动力学的事实规律的解释是比较牵强的；
而到目前为止，用牛顿的理论体系进行解释的所有理论中，
最令人难以信服的是对光的理论的解释。
牛顿不相信光的波动论，这不足为奇；因为这个理论与他的理论基础最不相容。
假定空间里充满着一种由质点组成的媒质，这些质点传递着光波但却不显示出任何力学性质，
牛顿认为这个假定人为的痕迹很明显。光具有波动性的最有力的经验论据，
如不变的传播速度、干涉、衍射、偏振等，这些在当时要么还不清楚，
要么就是还没有被整理总结出来。牛顿坚持认为他的光的粒子论是有道理的。
到了19世纪，这场争论才以波动论的胜利而告终。
但是当时人们并没有严重质疑物理学建立的力学基础，
这主要是因为没有找到另一种更好的基础。在不可抗拒的事实的压力之下，
一种新的场物理学基础才慢慢发展起来。
让我举个简单的例子来说明量子力学这些普遍的特点：
我们考查一个质点，它被有限大小的力束缚在一个有限的区域G内。
如果质点的动能小于某一极限，那么根据经典力学，质点就永远不可能离开G这个区域。
可是根据量子力学，经过一段无法直接预测的时间之后，
质点却可能沿某个不确定的方向离开区域G而跑到周围的空间里去。
按照伽莫夫的观点，这就是放射性蜕变的一个简化模型。