博物 地球

博物学:达尔文与地质学的故事

我先是学习,而后是环球旅行,然后又是学习,这就是我的自传。

我第一次朦朦胧胧感觉到或许可以写一本地质学的书,记录沿途考察的诸多国家的地质状况,这让我觉得既紧张又兴奋。——达尔文(Charles Darwin,1832年1月)

一、博物学

【图】自然博物馆-人类进化

“我生来就是一个博物学家”,达尔文非常准确地这样评价自己。他从小就对大自然痴迷,经常逃课跑到野外,观察和采集他最感兴趣的动物和植物。他最喜欢的昆虫是甲虫,有一次因为双手不够用,就把一只没见过的甲虫放到嘴巴里“寄存”,后来那只甲虫出名了,被人们称为“达尔文甲虫”。和许多不爱上课的孩子一样,达尔文的学习成绩很不出色,他深受打击以至于沮丧地认为研究甲虫才是他最好的归宿。

博物学,就是这么一门好玩的学科。除了去野外采集生物(动物、植物)标本外,还需要背着铁锤登到没有人烟的山头敲打石头。这一切,只为兴趣而生!

博物学的领域非常广,几乎涵盖了大自然的一切:天文、地理、地质、气象、动物、植物,等等。在科学尚未细化的古代,亚里士多德、布丰、林奈、法布尔、华莱士等人都是著名的博物学家,当然,还有达尔文。中国的博物学家凤毛麟角,因为老祖宗们对自然研究并不热衷,因为那是一门无用的科学,既不能用来考取功名,也不能用来赚钱,相反还要往里面贴很多钱以支持自己的“游手好闲”。如果非要选出一位代表,我认为沈括堪任。沈括的笔记《梦溪笔谈》被英国的自然科学史专家李约瑟称为“中国科学史上的坐标”,在天文地理、物理数学、地质生物等各个领域均有精彩的描述。在地质学领域,沈括最著名的发现就是他很早就提出了海陆变迁(“沧海桑田”)的科学思想,这是他在山上发现海洋生物化石后的猜测,这比随后谈到的地质学家莱伊尔的思想早得多。

到了20世纪之后,博物学落寞了。因为这个时候,科学向着越来越细化的方向发展,而博物学最感兴趣的动植物分类工作也基本做得差不多了,再加上分子生物学等新兴学科的兴起,博物学除了增长见识外,还能用来干什么呢?

二、博物学的目的

喜欢博物学,通常是因为热爱大自然。博物学对我而言,真实目的已经不再是为了广博,成为“博学之士”(试问:“博”能“博”得过互联网谷歌吗?),而是更好地热爱生活、理解和关心身边的自然。有时候,我觉得在户外旅行,是否叫得上花草的名字、动物的名字并不是很重要,重要的是我已经观察并注意到了他们的存在,而我也试图在了解他们。当然,最好有点更高的要求,达尔文在航行后若就此罢手,也就不会为科学做出重大贡献。带着问题去“博物”也许是种好的学习方式,非常有意义但需要持之以恒的毅力。在我看来,博物学是让自己变得更有好奇心,是为了脱离俗世、回归自然。

三、博物学中的地质学

我一直以来有几个疑问:为什么博物学家通常是动植物学家,而不是地质学家?不熟悉地质学的动植物学家算不算博物学家?地质学在博物学中的分量为什么这么小?

刘华杰是从北京大学地质系毕业的,现在主要从事科学哲学领域的研究,但他对博物学情有独钟,并认为“博物学应当在高等教育中站稳脚跟”。但是,从他目前的博客内容看,他已经完全把兴趣点转移到了生物学:一开始他觉得动物有腿会跑不好研究,所以先对没有腿的植物兴致盎然,自从他买了用于拍摄动物的远焦镜头后,他也开始研究动物了。喜欢博物学的他为什么放弃了地质学?这一点,我没想明白。

伟大的博物学家都是细致入微的自然的观察家和记录者,达尔文是真正伟大的博物学家:他除了以生物学家的身份,写下针对生物进化的科学巨著《物种起源》外,还出版过很多关于地质学的书与论文,并且被伦敦地质学会授予沃拉顿斯奖章(Wollaston Medal),这是英国地质学界的最高奖励。因此,他也是一名地质学家。

四、达尔文与地质学

2009年是达尔文诞辰200周年,同时也是《物种起源》发表150周年。北京自然博物馆与美国自然历史博物馆在年底联合举办了“走近达尔文”大型展览,这个活动将一直持续到2010年3月底,有兴趣的朋友需要抓紧时间了。受马二之邀,我们一同观看了丰富的展览,了解到了更多达尔文作为地质学家的一面。

达尔文受地质学的影响最早可能来源于他在剑桥大学期间读过的一本书——德国地理学家洪堡所著的《南美旅行记》。而他的老师兼朋友——剑桥大学植物学家亨斯洛(John Henslow)教授也鼓励达尔文努力钻研地质学,并经常带着达尔文在剑桥周围考察,教给他很多地质知识。

1831年,亨斯洛介绍达尔文跟随剑桥大学的地质学家亚当·塞治威克(Adam Sedgwick)一起进行穿越威尔士之旅。塞治威客能轻易解读岩石和地貌,就像看书一样轻松,达尔文相当佩服他能从零散线索中找到规律的能力。这次旅行,达尔文做了20页的笔记,笔记一直保存在剑桥大学图书馆中。应该说,这次地质之旅不仅让达尔文学会了发掘和鉴定化石,而且对达尔文科学思想的形成具有重要的意义,达尔文回忆道:“过去我了解地还不够透彻……科学就是汇集事实,然后从中获取定律或结论”。

当达尔文从威尔士回到家中的时候,他收到了亨斯洛写来的一封信,让他赶快申请当贝格尔号的博物学家进行环球航行。虽然希望达尔文长大成为“尊贵的牧师”的老达尔文非常反对,但经过达尔文和舅舅的努力,最后达尔文终于收到了菲茨·罗伊(Fitz Roy)船长的邀请,以船长随伴的身份参加了这次影响深远的贝尔格号(Beagle)环球航行(1831~1836)。那些年,道光皇帝统治下的中国,鸦片已经成为社会的毒瘤,企图用船舰征服世界的英帝国主义在中国的国门外虎视眈眈,第一次鸦片战争的阴云笼罩神州。

贝尔格号是英国皇家海军的一艘勘探船,英文名的意思是“小猎犬”,因此也有人把这次航行称为“小猎犬号环球航行”。这是达尔文的一次转折点,也是人类自然史的一次转折点。本来要做神父的达尔文在5年环球之旅中,写下了满满数十册详细的观察记录,搜集了大量动物、植物和地质方面的材料(1383页地质学笔记、368页动物学笔记),并将数千种标本装箱寄回家乡以备后续研究。航行归来后,达尔文对资料进行归纳整理和综合分析,渐渐的,一个伟大的革命性理论在他的脑海中形成,这就是“物竞天择,适者生存”的生物进化理论。

达尔文在环球航行中做了大量关于动植物和地质地理的笔记,这些笔记出版后立刻成为畅销书:

1842年,出版贝格尔号航行考察的地质部分第一册:《珊瑚礁的结构和分布》。书中认为,现代珊瑚只生活在温暖、平静和水质清洁的浅海环境里,如果我们在现代的岩层中发现了珊瑚化石,那么可以判断这些岩石当时所处的环境是温暖的浅海。这是达尔文借鉴莱伊尔“将今论古”的一个典型的例子。

1844年,出版第二册:《火山列岛的地质考察》。描述到了火山岛的地质情况,并提到了澳大利亚和南非好望角的地质情况。火山岩是火山喷发后的岩石,如果在现代某个地区发现了火山岩,那么就可以判断这个地方过去曾发生过火山喷发。这也属于“将今论古”思想。

1846年,出版第三册:《南美考察》。对南美大陆的地质概况做了阐述。

除了三卷本著作《贝格尔号航行期内的地质学》外,达尔文还撰写了很多地质学论著,例如:

1836年发表了关于“南美洲东西海岸的地质笔记”;1838年发表了关于“山链、火山岛的形成和火山现象之间的联系”;1841年描绘了南美的不规则漂砾的分布和同时代非成层的沉积现象;1844年,他对Ascension岛、St. Helen岛、Galapagos岛的主要地质特征做了描述,特别在Ascension岛上,他发现了令其着迷的黑曜石。在Galapagos岛上,他细致地描绘了岩浆的流动特征;1846年的文章中还涉及了 Falkland岛的地质。(这段文字参考了:格致,《地球》2010年第一期)

而下面这些拍摄自展厅的照片,所展示的也只是他和地质学的冰山一角。

【图】自然博物馆-达尔文的地质锤

达尔文在多次地质考察中,均使用这类锤子。地质学是一门需要体力的户外科学,研究者必须远足,登山并敲打石头。因此,地质锤是不可或缺的工具。

【图】自然博物馆-达尔文的办公桌

也许喜欢自然的人都不喜欢城市的喧哗,达尔文离开伦敦闹市,搬进了位于乡村的达温宅,在这里,他完成了巨著《物种起源》。这是达温宅的一张办公桌,上面陈列着达尔文的放大镜,各种试瓶,岩石矿物标本以及三叶虫化石。

【图】自然博物馆-达尔文与智利地震

智利是个多地震的国家。1960年发生了有地震记录以来,最大的一次地震(震级达到了创纪录的9.5级)。2010年2月27日,智利8.8级大地震再次引起了世界瞩目。1835年2月,达尔文乘贝格尔号做环球旅行时,正好途径智利,他亲眼目睹了那年智利大地震所产生的海啸。达尔文的日记记录了智利大地震引发海啸的情形:“紧接地震后的巨浪和海啸,以迅雷不及掩耳之势席卷了港口。从三四公里的海上可以看到一层层涌动的巨大如山的波浪,以一种缓和的速度慢慢逼近港口,到近处时则变得非常有力、快速,一下子就扫平了岸上的房屋和树木。巨浪的力量如此惊人,就连四吨重的大炮也被移走了十五英尺。”达尔文感慨道:“人类无数时间和劳动所创造的成果,只在一分钟内就被毁灭了。”

【图】自然博物馆-达尔文-贝格尔号上所读的书

达尔文在环球航行途中阅读了众多自然科学著作,其中就有地质学的奠基之作——莱伊尔(赖尔)的《地质学原理》,这本书后来被翻译成中文(又名《地学浅释》)引进中国,和1915年魏格纳关于大陆漂移的《海陆的起源》一样,引起了巨大的轰动。当时对地质学深感兴趣,差点投身地质学的鲁迅,在南京读书时就曾手抄此书。

【图】自然博物馆-达尔文-珊瑚礁形成

在达尔文之前,珊瑚礁的形成原因一直是个谜。莱伊尔认为陆地可以在数百万年的时间中慢慢升起或下降。受启发,达尔文从安第斯山脉上才找到了珊瑚形成的答案。

【图】自然博物馆-菊石标本-古生物

要研究生物进化,必然要研究古代的生物遗骸——化石。化石属于地质学中的古生物学分支,因此地质学其实是一本非常有趣的学问,研究者就像福尔摩斯一样,利用化石来推断生物从古至今的进化之路,利用岩石来重建地球的演化历程。

五、推荐书目和延伸阅读

达尔文.2004.乘小猎犬号环球航行.北京:中国人民大学出版社.

斯蒂芬·杰·古尔德.2003.自达尔文以来(自然史沉思录).北京:三联书店.

莱伊尔著,徐韦曼译.2008.地质学原理.北京:北京大学出版社.

刘华杰.2007.看得见的风景——博物学生存.北京:科学出版社.

刘念龙 – 性格的力量:达尔文

附录:达尔文生平大事(来源于互联网)】

1809年
2月12日,查尔斯·达尔文出生在英国施鲁斯伯里镇

1817年
妈妈去世。

1817年~1825年
在施鲁斯伯里私立中学就读。

1825年~1827年
在苏格兰爱丁堡大学攻读医学。

1828年~1831年
在英国剑桥大学就读。

1831年~1836年
随贝格尔号(Beagle)军舰环球考察。

1837年
开始写作第一本物种演变笔记。

1838年
阅读托马斯·马尔萨斯的著作《人口论》

1839年
1月,与爱玛·韦奇伍德结婚;12月,儿子威廉出生;严重疾病的第一阶段。

1839年~1843年
编纂五卷本巨著《贝格尔号航行期内的动物志》

1842年
移居到伦敦郊外的达温宅。

1842~1846年
撰写三卷本著作《贝格尔号航行期内的地质学》。

1844年
撰写未发表的阐述进化论的论文。

1846年~1855年
就藤壶问题进行研究写作。

1848年
父亲去世;健康状况不佳并持续很长时间。女儿安妮去世。

1855年
开始撰写关于进化论的主要著作。

1858年
伦敦林奈学会宣读达尔文和华莱士合作的关于进化论的论文。

1859年
发表《物种起源》。

1860年
英国科学促进会年会在牛津大学关于进化问题的大辩论。

1863年~1865年
病情延续。

1868年
发表《家养动物和培育植物的变异》。

19世纪70年代
发表五部关于植物的著作。

1871年
发表《人类起源和性选择》。

1872年
发表《人类和动物情感的表达》

1881年
发表关于蚯蚓的著作。

1882年
4月19日,达尔文在达温宅逝世;厚葬于威斯敏斯特大教堂。

7 thoughts on “博物学:达尔文与地质学的故事”

  1. 好文章!正触动了我心中多年的疑惑。

    我小时候即有对大自然进行观察的浓厚兴趣,高中的时候就已开始搜集植物和岩石标本;到大学时进了生物学院,更加痴迷于植物分类学,记得当时会整天在图书馆里详读植物志。遗憾得是,考研时屈从世俗的观点,将自己的兴趣放下,转向更“有利可图”的专业。那时心情有些灰暗,走在图书馆里,看到各位博物学家的画像,在灰尘和阴影下黯淡无光,仿佛在告诉我,博物学已经是可有可无的兴趣了。。。

    往事久已,今天我仍工作在自然科学研究的行当中,我也一直保留对博物学的热情,在匆匆行进中偶尔停下来,观察身边的一草一木,一石一鸟。

    1. @zx:保持一颗热爱自然的心、一双善于发现的眼睛和勤于思考的习惯。人生就不会被一些琐碎的、芝麻蒜皮的小事而羁绊。坚持到后来,就会会巨大的回报!
      愿所有热爱博物学的朋友,一起交流和共勉!

  2. 你好!
    你觉得对于一个想学习地质的人来说(作为业余爱好)。
    开始读那本书好呢。
    有好的推荐吗?
    谢谢!

    1. @toona:可以看看国产的金性春的《漂移的大陆》或许靖华的《搏击沧海——地学革命风云录》,可以通过它们对地质学有所了解。

  3. 谢谢! 好的,买来好好看看。
    达尔文旅行时随身带的《地质学原理》,现在书店在推荐,
    是不是这本书已不太适合现在读了。

    1. @toona:北京大学的《地质学原理》是徐韦曼几十年前翻译的,我还没有读过。你可以买来看,对于理解地质学思想发展史会有帮助。

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