第2章

打开未来之门的钥匙

图片见《“贝格尔号”航行之动物学》

第3章飞禽类（1838—1841），约翰·古尔德绘。

“我想，在所有我认识的人当中，他是唯一一个我从未听到有人说过他一句不是的人。再说，整整五年，大家都被困在这条军舰上，个个都憋不住要发火，这本身就很说明问题了。”

“贝格尔号”海军军官候补生亚瑟·梅勒什这样评价达尔文。

继旅居爱丁堡之后，达尔文又在剑桥度过了之后的几年时光。在那里，他各方面都过得更加顺畅。鉴于他不愿意继续学医，父亲就建议他去当牧师，经过一段时间的考虑，达尔文最终接受了父亲的建议。^[1]这一决定并非出于任何根深蒂固的宗教信仰，而只是因为乡村牧师的生活相当舒适，是为数不多的适合绅士的生活方式之一。最重要的是，对于这样一位衣冠楚楚的人来说，业余搞点自然史的研究完全可以为他人所接受，而且，他的主要兴趣其实正在于此，这一点也越来越清楚了。除了剑桥大学的希腊语和拉丁语必修课，达尔文现在全身心地投入对昆虫的研究中。他对收集甲虫简直走火入魔，起初他还曾抱怨说：“连个可以一块儿聊聊昆虫的人都没有，感觉（自己）在一点点地死去。”^[2]幸运的是，他很快就结识了植物学教授约翰·亨斯洛和地质学教授亚当·塞奇威克。在他们的关照下，达尔文的兴趣得到了极大的拓展。通过课外讲座、实地考察和非正式的小组学习，他逐渐在新的自然历史领域获得了重要的经验。不过，他对古籍经典和神学课程并不那么上心。然而，1831年春天，他为了能通过学士学位考试，便不得不狠下功夫。

虽然达尔文顺利毕业了，但他内心却十分犹豫，他不想就这样归隐乡野去过小日子。他想要旅行和探险，可惜他心心念念的加那利群岛探险之旅最终也未能成行，他为此感到极度失望。不过，紧接着，他就撞到一个非比寻常的好运气。有人请亨斯洛教授推荐一名博物学家，随同英国皇家海军乘“贝格尔号”军舰进行一次勘测和探险航行，亨斯洛建议由达尔文承担这一任务。这次航行，原本计划用两年时间勘测绘制南美海岸线，但后来却延长到了五年，最后成了一次环球航行。尽管没有明说，但推出这样一个位置其实主要是为当时26岁的罗伯特·菲茨罗伊舰长找一位“绅士旅伴”。在19世纪早期的军舰上，高居于舰上金字塔顶端其实是很孤独的，许多人都无法很好地应对这种情况。在菲茨罗伊之前的“贝格尔号”舰长就是在巴塔哥尼亚海岸附近开枪自杀的，而他的叔叔—— 也是一名舰长—— 则割断了自己的喉咙。

换言之，菲茨罗伊希望有人能庇护他，使他免受自己的地位所带来的那种最严重的孤独之苦。军舰上纪律森严，使得舰长不可能与其任何部下太过随便和亲近。然而，若相邻的舱室住着一位独立的博物学家，那菲茨罗伊就可以找他来聊聊天，探讨科学问题，甚至一起喝瓶红酒什么的。达尔文的作用其实就是给菲茨罗伊舰长做个伴儿，不然的话，就会碍事了。

当然，达尔文对这个机会感到异常高兴。这样一来，他就可以去探索南美洲的奇异风光，而且那里还有各种各样未曾有记载的动植物可供他收集标本。然而，达尔文的父亲对此不以为然，而且达尔文此行的费用还得他来买单，所以他写了一大堆反对的理由。其中最重要的是，他担心这样的旅行会让达尔文找到另外一个借口，从而再次改变其人生轨迹，故而他认为这次旅行纯粹就是浪费时间。我们今天回过头来看，他的担心的前半段是对的，可后半段却错了。

达尔文只好向他舅舅乔赛亚·韦奇伍德寻求支持。幸运的是，韦奇伍德立即认可了外甥的理由，并说服罗伯特·达尔文相信，这次航行对他的儿子绝对大有裨益。因此，在父亲的祝福和财力支持下，达尔文全身心地投入出发前的准备工作中。他需要添置绳子、书籍、工具和手枪，当然还要有一台显微镜和好几箱子储存罐，用来保存他计划收集的所有标本。“贝格尔号”是一艘小型军舰，全长不足100英尺^[3]，舰上载员70多人，根本没有多余的空间。在整个航程中，达尔文将与两名年少的海军军官预备生约翰·斯托克斯和菲利普·金同住一间舱室。当该舰启程离开英国时，这两位分别只有19岁和14岁。

达尔文以“贝格尔号”舰长的名字将这种海豚命名为“菲茨罗伊海豚”。后来，人们发现这种海豚已经被命名了，今天我们称之为“暗色斑纹海豚”

见《“贝格尔号”航行之动物学》第2章哺乳类（1838—1839），乔治·R.沃特豪斯绘。

后人总是会将“贝格尔号”的此次航行与达尔文及其发现紧密地联系起来，其实，该舰远航的实际目的仅仅是勘测南美洲的海岸线，以便为英国皇家海军和商船队提供准确的海图。

“贝格尔号”结构图，达尔文和另外两个人共用的舱室在船尾

当达尔文首次登上“贝格尔号”，看到那间他随后五年一直以之为家的舱室时，他完全惊呆了。在这个仅10英尺长、11英尺宽的狭小舱室内，大部分空间都被中间的那张绘图桌占据了，约翰·斯托克斯会在这里绘制地图和处理测得的数据。他们为达尔文在桌子转角上画出一块地方，他可以在这里进行自然史的研究，但每天晚上他都不得不爬到挂在制图桌上方的吊床里去睡觉，第二天早上还得将吊床收起来。

不过，这个年轻的博物学家很快就适应了“贝格尔号”上的环境。也许正是在这里，他培养了一种秩序感和一丝不苟的精神，这也成为伴随了他一生的性格特质。达尔文待人友好谦和，深受其他舰员的赞赏。“我可以自信地说，我相信，在‘贝格尔号’上的五年里，他从来没有对人发过脾气，也从来没有当面或在背后说过关于其他人的任何一句不友善或欠考虑的话。”一名舰员回忆道。^[4]另一位则补充说：“我想，在所有我认识的人当中，他是唯一一个我从未听到有人说过他一句不是的人。再说，整整五年，大家都被困在这条军舰上，个个都憋不住要发火，这本身就很说明问题了。”^[5]

菲茨罗伊却截然相反，这位舰长可没有那么容易相处。他脾气十分火暴，经常会极不耐烦。“今天的咖啡热吗？”舰员们用这句话作为暗语来询问舰长当天的情绪状况。如果答案是“烫得要死”，那么大家最好还是离他远点儿。然而，有好长一段时间，达尔文对菲茨罗伊却相当有好感，称赞菲茨罗伊不但很客气，还非常通情达理。这种尊重的感觉是相互的。后来，他们之间渐渐出现了各种分歧，其中最严重的就产生于关于奴隶制的争论中，达尔文憎恶奴隶制，也反对奴隶制，而菲茨罗伊则极力为奴隶制辩护。这场争论剑拔弩张，菲茨罗伊一气之下便把达尔文赶出了他的舰长室。不过，他很快就为自己的臭脾气感到后悔，并派了一名军官去向达尔文道歉，达尔文也欣然接受了。

贝格尔号的船尾

出自罗伯特·泰勒·普里切特(1828—1907)的版画，后期着色。

舰上带着《地质学原理》

亨斯洛曾建议他的门生去买一本当时新近出版的苏格兰地质学家查尔斯·莱尔所著《地质学原理》第一卷。然而，同他那个时代的所有地质学家一样，这位笃信灾变论的教授也警告达尔文：“千万不要接受该书所主张的观点。”^[6]他指的就是莱尔提出的如今的地质是经过漫长地质时期逐渐演变的与亨斯洛的观点相反的理论。

达尔文用不着去买《地质学原理》，因为菲茨罗伊送给他的登舰礼物正是这本书。这本书对达尔文及其关于地球上生命发展的思想，都具有非常重大的意义，而正是基于这个原因，菲茨罗伊日后将会为这份赠礼而懊恼不已。因为尽管达尔文越来越质疑《圣经》对创世故事和生命起源的解释，菲茨罗伊却越来越恪守他的宗教信仰。许多年之后，当达尔文出版《物种起源》一书时，他在“贝格尔号”上的那位同行者，已然成了他最激烈的反对者之一。

在“贝格尔号”上的头几个星期里，达尔文如饥似渴地读完了《地质学原理》，这或许跟他大部分时间晕船而只能待在吊床上不无关系。这本书的谦虚而又低调的副标题——“以目前仍起作用的原因试析地球表面以前的变化”——其实暗含着革命性的思想，即那些曾经塑造和改变了地球表面的各种力量并没有停止，相反，时至今日，它们仍然可以被观察到。换言之，对现在的观察是理解过去的关键。这一原理是莱尔关于地质进程和地球历史概念的关键思想之一，它常被描述为“过程的统一性”。

莱尔的均变论包括三个进一步的原则，一是法则的统一性，即自然法则在时间和空间上是相同的；二是速率的均匀性（后来被称为“渐进主义”），即假定地球地质的变化是缓慢的、有规律的且逐渐发生的，而并非什么突如其来的灾难事件导致的；三是状态的一致性，即假定地球的外观和表现一直和今天的差不多。换言之，虽然地球存在变化，但这种变化并未导致任何特别的结果，地球一直处于活跃但稳定的状态。

查尔斯·莱尔。其所著《地质学原理》对达尔文产生过巨大的影响，两人后来成为挚友

因此，莱尔认为，地球今天的模样，并不是居维叶在解释动物物种灭绝时提到的那种灾难性剧变的结果，而是地质力量逐渐发生作用的结果，这种作用至今仍可被观察到。我们所看到的自然地貌是由风及天气变化的侵蚀、沉积，以及海洋和河流对海岸及河岸的不断冲刷而形成的。在高山上发现的海洋贝壳化石，可以被解释为相继发生的一次次地震将海床逐渐抬升数千米的结果。

莱尔还发现，地球必须有已存在好几百万年的历史，才能给他所描述的渐进的地质形成过程留出足够的时间。

达尔文从莱尔的地质学理论中吸取了一个观点，即在一个漫长的时期内，缓慢而渐进地出现的微小改变最终可造成巨大的变化，这将是他要用25年才能完成的其理论拼图中的第一块。莱尔用这个概念来解释地貌的形成，而达尔文则用它来解释物种的进化。

陆地上的发现

“贝格尔号”的第一个停靠港是西非海岸佛得角群岛上的圣地亚哥。达尔文迫不及待地想要离舰上岸。他发现，圣地亚哥的地质结构非常有趣，正如他后来所描述的：“一进港，就看到海崖的正面有一条完全水平的白带，沿着海岸绵延几英里^[7]，高出海面大约45英尺。仔细一看，这片白色的地层是由石灰质构成的，里面嵌有许多贝壳，就像现在邻近的海岸上存在的贝壳一样。”^[8]莱尔书中所述清晰地浮现在达尔文的脑海，这正是明显的证据，表明陆地上升与海洋关系密切。达尔文在回忆录中评论道，他的第一次探索就显示出“莱尔处理地质学的方法具有惊人的优势”。^[9]

三年后，“贝格尔号”抵达智利，达尔文组织了一次深入科迪勒拉山系的徒步探险。在海拔6 000英尺高的地方，他发现有好多很厚的海洋化石叠层和一大片已经石化的树干嵌在海底熔岩流和火山砂岩的互层^[10]当中。^[11] 这些树在某个遥远的时间点被埋在了水下，自那之后，陆地缓慢又确定无疑地上升了数千米。

这一最具戏剧性的证据表明，曾经提升这片陆地的力量仍然在发挥作用，这一点在智利也得到了充分体现。当时，达尔文在沿海小城瓦尔迪维亚经历了一场强烈地震。几天以后，“在比高水位线还高出10英尺的岩石上，残留着一片片的腐烂贻贝壳”^[12]。陆地又升高了几米！“莱尔学说的惊人优势”在这里是再清楚不过了。达尔文找到了一位导师，莱尔也有了一位新门徒。当然，莱尔对此尚一无所知，他俩此时也都不知道，在未来的岁月里，他们的关系竟会变得那么亲密无间。

阿根廷和智利之间的乌斯帕亚塔山口地质图。达尔文做了详细的地质观察，后来又在此基础上请人绘制了他所到地区的地质图

与达尔文一样，菲茨罗伊对自然科学也感兴趣，还和达尔文一起进行了许多实地考察。至少在一开始，他似乎也和达尔文一样热衷于莱尔的理论。他后来写道，曾陪一个朋友（毫无疑问是指达尔文）“穿越由遍地滚石构成的广阔平原，这些石头被夹裹在深达几百英尺的冲积层碎屑中”，并承认说过，“这绝不可能是40天的洪水造成的后果”。^[13]但之后，菲茨罗伊的热情就逐渐消散了。他后来写航海日志时，用了整整一章来解释他先前感情用事的观点。他把这些归咎于“怀疑主义思想的误导，以及对《圣经》所知甚少”^[14]。

1839年，即“贝格尔号”返回英国四年后，菲茨罗伊耗费大量精力重新解释了他在那次远航中的观察，达尔文和莱尔都读到了同年出版的这些解释，他们显然被逗乐了。“你会觉得菲茨罗伊的‘大洪水’那一章挺逗的。”达尔文在给姐姐卡洛琳的信中写道，“莱尔今天也在这儿，他刚刚读过这本书，他说这本书简直完胜他以前读到的所有这方面的胡言乱语。”^[15]

在智利，达尔文看到了地震的强大威力。这种影响是灾难性的，它使达尔文相信大自然的力量可以排山倒海

现代时期的灾变论

莱尔关于地球表面缓慢而渐进变化的观点，渐渐地在科学界站稳了脚跟。鉴于居维叶是一位专业解剖学家和古生物学家，没有人对居维叶的权威提出异议，但居维叶的灾难性巨变影响了整个地球，同时也是物种灭绝的原因的观点，却似乎越来越难以令人信服了。均变论似乎战胜了灾变论。直到20世纪80年代，也就是居维叶死后150年，他的理论又获得了某些意想不到的重新审视。大约6 600万年前，一场大灭绝事件不仅杀死了所有的恐龙^[16]，还杀死了当时地球上四分之三的生命。在1980年的一篇论文中，由美国物理学家路易斯·阿尔瓦雷斯领导的一个研究小组提出，地球曾被一颗巨大的小行星撞击，其大小足以引发全球性的烈焰风暴，并向大气中抛掷无数尘埃和碎片，使天空变暗数年。^[17]由此产生的“冬季”，将对所有依赖光合作用的植物，所有以这些植物为食的动物，当然还有以食草动物为食的食肉动物，造成灾难性的伤害。

阿尔瓦雷斯的研究小组为他们的假说找到了一些证据。首先，人们在分属于距今6 600万年之前及之后的地层中发现的化石物种类型有明显的差异。其次，地质学记录显示，这一时间界限内的黑色黏土层有一些不同寻常之处，其中含有浓度极高的铱元素。铱在地壳中极为稀有，但在小行星和陨石中则不然。阿尔瓦雷斯提出，一颗巨大的小行星撞击地球，就会将大量的铱释放到大气中，之后又以尘埃微粒的形式散落在整个地球表面，从而造成此元素的高浓度聚集，一如我们今天在被称为“K-Pg”（白垩纪-古近纪，Cretaceous-Paleogene）分界地层中所看到的那样。

阿尔瓦雷斯和他的地质学家儿子沃尔特首先在意大利的古比奥研究了这个分界带。在那里，他们发现沉积物中铱的含量是正常水平的100倍。然而，仅有一次观察是不够的，所以他们随后来到了丹麦，在斯泰温斯悬崖上发现了一个显而易见的K-Pg分界地层的例证：在一片白垩质的白色悬崖中间有一条黑线。这种黑色条纹在当地被称为“鱼泥”。

沃尔特·阿尔瓦雷斯后来写道：“很明显，当这种鱼泥沉积时，丹麦海底一定发生了某些不愉快的事情。悬崖的其余部分由白色的白垩质构成，这是一种软质石灰岩，里面充满了各种类型的化石，这表示那里曾经是诸多生命的健康海床。但是鱼泥层却是黑色的，有硫黄味，除了鱼骨，没有化石。在这条鱼泥带所代表的那一段时间里，健康的海底变成了没有生命的、水流停滞的、缺少氧气的墓地，死鱼慢慢腐烂。”^[18]斯泰温斯悬崖的鱼泥层中恰恰也含有大量超高浓度的铱，而来自100多个其他地点的K-Pg分界层样本，则证实了关于巨型小行星撞击地球的阿尔瓦雷斯假说。

在墨西哥尤卡坦半岛被发现的希克苏鲁伯陨石坑，为这一假说提供了更加引人注目的证据。在历时数百万年的沉积物下面，隐藏着一个180千米宽的陨石坑，人们认为这是由一个直径至少有10千米的外星物体造成的，其年代正好是6 600万年。

尽管阿尔瓦雷斯假说现在已被地球科学家广泛接受，但某些不同的声音却支持关于K-Pg大灭绝事件成因的另一种解释，即该事件是由一系列大规模火山爆发而非小行星撞击地球造成的。无论如何，或多或少如居维叶所提出的那样，人们一致认为，剧烈的灾难性事件影响了整个地球，还曾数次彻底毁灭了地球上的大多数动植物。

地质学家托弗·丹霍尔特用手指着丹麦斯泰温斯悬崖富含铱的地层，这是一条狭窄的黑色条纹带

生命本身影响地球的地质

地球表面的物理条件已经影响到生命在这个星球上的发展，这似乎是显而易见的。然而，对于生物反过来又会影响其周边环境甚至地球的地质条件的观点，又该如何看待呢？

事实上，几乎从地球上出现生命的那一刻开始，这种情况就一直在发生。著名的例子包括白垩悬崖和石灰岩，这些岩石由压实的微小海洋生物残骸构成，通常也含有更大一些的化石。什罗普郡温洛克边缘的石灰岩断崖，距离达尔文在什鲁斯伯里的童年故居仅13英里，它是造礁地质最好的实例之一，揭示了繁盛于4.25亿年前志留纪时期的珊瑚形成生物的遗产。毫无疑问，那是一个发现化石的好地方，达尔文年轻时肯定也去过那里。在1841年写给查尔斯·莱尔的一封信中，达尔文回忆道：“在温洛克附近，我见过你所描述的那种东西，我记得，我还匆匆地画了一幅珊瑚群的草图呢。”^[19]

当然，150年以来，为工业社会提供动力的世界上的所有煤炭、石油和天然气矿藏，全部都源自纯有机物。即使是像花岗岩这样的火成岩，如果没有能进行光合作用的微生物的存在，也是不可能形成的。能进行光合作用的微生物会产生必要的氧气，使火山玄武岩得以转化为长石、石英和云母矿物，而这些矿物质则可以构成花岗岩。^[20] 花岗岩比玄武岩轻，所以当构造板块相互碰撞时，它会浮在最上面，从而形成了我们人类及地球上的许多生命今天所栖居的巨大陆地。

一小块陨石嵌在索斯伯格采石场的石灰岩中，旁边是一种已灭绝的枪乌贼化石——直角石

因此，尽管莱尔为我们理解地球地质和生命发展历程做出了巨大的贡献，但他却忽略了一个至关重要的洞见。地球并非一直就是今天这个样子，在难以想象的长达45亿年的时间跨度中，地球发生过极其巨大的变化，而其中最剧烈的变化都是由生物体本身引起的。

智利奥索尔诺火山

见康拉德·马滕斯的速写本，剑桥大学图书馆藏。

[1] Darwin, C.R. 1958. The autobiography of Charles Darwin 1809-1882. With the original omissions restored. Edited and with appendix and notes by his grand-daughter Nora Barlow. London: Collins. Page 57

[2] Darwin Correspondence Database, https://www.darwinproject.ac.uk/entry-42 accessed on Sun Jul 26 2015. The Correspondence of Charles Darwin: 1821-1836 (vol-1). Burkhardt,F., and Smith, S. Cambridge University Press, 1985. Reproduced by permission from Cambridge University Press.

[3] 1英尺约为0.3米。——编者注

[4] Darwin, Francis ed. 1887. The life and letters of Charles Darwin, including an autobiographical chapter. London: John Murray. Volume 1. Page 221

[5] Darwin, Francis ed. 1887. The life and letters of Charles Darwin, including an autobiographical chapter. London: John Murray. Volume 1. Page 222

[6] Darwin, Francis ed. 1887. The life and letters of Charles Darwin, including an autobiographical chapter. London: John Murray. Volume 1. Page 72

[7] 1英里约为1.6千米。——编者注

[8] Darwin, C.R. 1839. Narrative of the surveying voyages of His Majesty’s Ships Adventure and Beagle between the years 1826 and 1836, describing their examination of the southern shores of South America, and the Beagle’s circumnavigation of the globe. Journal and remarks. 1832–1836. London: Henry Colburn.

[9] Darwin, Francis ed. 1887. The life and letters of Charles Darwin, including an autobiographical chapter. London: John Murray. Volume 1. Page 62

[10] 互层，指两种岩层反复出现。——编者注

[11] Darwin, C.R. 1839. Narrative of the surveying voyages of His Majesty’s Ships Adventure and Beagle between the years 1826 and 1836, describing their examination of the southern shores of South America, and the Beagle’s circumnavigation of the globe. Journal and remarks. 1832–1836. London: Henry Colburn. Page 406.

[12] Darwin, C.R. 1839. Narrative of the surveying voyages of His Majesty’s Ships Adventure and Beagle between the years 1826 and 1836, describing their examination of the southern shores of South America, and the Beagle’s circumnavigation of the globe. Journal and remarks. 1832–1836. London: Henry Colburn. Page 379.

[13] Fitz Roy, R. 1839. Narrative of the surveying voyages of His Majesty’s Ships Adventure and Beagle between the years 1826 and 1836, describing their examination of the southern shores of South America, and the Beagle’s circumnavigation of the globe. Proceedings of the second expedition, 1831–36, under the command of Captain Robert Fitz Roy, R.N. London: Henry Colburn. Page 658.

[14] Fitz Roy, R. 1839. Narrative of the surveying voyages of His Majesty’s Ships Adventure and Beagle between the years 1826 and 1836, describing their examination of the southern shores of South America, and the Beagle’s circumnavigation of the globe. Proceedings of the second expedition, 1831–36, under the command of Captain Robert Fitz Roy, R.N. London: Henry Colburn. Page 658.

[15] Darwin Correspondence Database, https://www.darwinproject.ac.uk/entry-542 accessed on Sun Jul 26 2015. The Correspondence of Charles Darwin: 1837-1843 (vol-2). Burkhardt,F., and Smith, S. Cambridge University Press, 1987. Reproduced by permission from Cambridge University Press.

[16] 此说法过于绝对，恐龙灭绝延续时间很长，是一个过程。——编者注

[17] Alvarez, L.W., Alvarez, W., Asaro, F., and Michel, H.V. 1980. Extraterrestrial cause for the Cretaceous–Tertiary extinction. Science 208(4448): pages 1095–1108.

[18] Alvarez, W. 1997. T. rex and the Crater of Doom. Princeton University Press.

[19] Darwin Correspondence Database, https://www.darwinproject.ac.uk/entry-602 accessed on Sun Jul 26 2015. The Correspondence of Charles Darwin: 1837-1843 (vol-2). Burkhardt,F., and Smith, S. Cambridge University Press, 1987. Reproduced by permission from Cambridge University Press.

[20] Rosing, M., Bird, D.K., Sleep, N.H., Glassley, W., and Albarède, F. 2006. The rise of continents: An essay on the geologic consequences of photosynthesis. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, no. 232, pages 99–113.