溫斯頓·丘吉爾關於進化論的思考

本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點

2016 年，我有幸收到溫斯頓·丘吉爾一篇之前未發表的題為《宇宙中只有我們嗎？》的文章。這份意想不到的榮譽發生在我訪問密蘇里州富爾頓市的美國國家丘吉爾博物館期間。博物館館長蒂莫西·萊利請我檢查這篇文章並提供評論。這次經歷促成了 2017 年 2 月 15 日發表在《自然》雜誌上的一篇文章。

當時，萊利確實告訴我，博物館的檔案館還藏有第二篇文章，據他所知，這篇文章之前也未曾發表過。出於純粹的好奇心，我在 2019 年詢問是否有人在此期間仔細研究過第二篇文章，在發現尚未有人研究後，我詢問是否允許我也檢查一下。萊利欣然同意了。

這份 14 頁的打字手稿題為《生命之河》，專門討論地球上生命的進化。與第一篇文章一樣，這篇文章最初寫於 1939 年，然後在 1950 年代被丘吉爾略作修改。鑑於進化論這個話題即使在今天在某些圈子裡仍然會引起爭議，不用說我非常好奇閱讀丘吉爾對這個科學主題的看法。

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然而，與他關於外星生命的論文一樣，我很快發現，雖然某些細節是錯誤的或不準確的（特別是那些與所涉及的時間尺度相關的細節——這並不奇怪，因為這篇文章是在一些相關資訊仍然未知的時候寫的），但丘吉爾對大局有極好的把握，而且他的觀點完全沒有受到任何非科學論據或情感的影響。

我們今天可能會想，是什麼讓丘吉爾成為如此獨特的政治家（例如，沒有其他首相為科學、技術和創新做出更多貢獻）。在我看來，這可能是因為他在科學，甚至在他的藝術中，都能夠在日常紛爭之外找到生活。

早期生命形式

丘吉爾對生命歷史的簡要描述始於對地球本身如何形成、冷卻並穩定到相對靜止狀態的敘述，這種狀態使生命得以紮根。與他關於外星生命的論文一樣，他提到了關於行星形成的舊理論，根據該理論，行星是由一顆路過的流浪恆星施加的潮汐力從其宿主恆星邊緣撕裂下來的氣體形成的。他還認為海洋是從環繞原始地球的蒸汽大氣中凝結出來的。

今天，普遍的理論是，像地球這樣的岩石行星是透過年輕恆星（地球的情況中是太陽）周圍的星盤中塵埃粒子的聚結形成的，然後形成星子，星子進一步合併在一起。有強有力的觀測證據表明，地球表面的大部分水是透過小行星（或許還有彗星）撞擊輸送到地球的。

接下來，丘吉爾展示了他對板塊構造（大陸漂移）導致山脈產生的觀點的熟悉程度。我發現這本身就非常引人注目，因為即使是地球物理學界也是在 1950 年代後期才接受板塊構造理論的（大陸漂移最初是在 1912 年提出的）。

在這些初步內容之後，丘吉爾談到了地球生命的主要主題。在這裡，他首先提出了正確且重要的觀察結果，“生命是如何產生的仍然是一個完全的謎。” 確實，即使在今天，儘管在益生元化學合成方面取得了令人印象深刻的進展（有關最新進展，請參閱傑克·索斯塔克在“更多探索”中的演講），但對於生命的起源仍然沒有普遍接受的理論。丘吉爾提到了泛種論的可能性——生命起源於外太空存在的某些生命前體的觀點。

事實上，這個理論受到了天體物理學家弗雷德·霍伊爾和錢德拉·維克拉瑪辛格的青睞（例如，在維克拉瑪辛格在“更多探索”中的文章中進行了總結，如下）。然而，丘吉爾確實承認，這“僅僅是將問題向後推了一步”。然後，他接著指出，“無論過程如何，顯然最早的形式必須是能夠從非生物物質中汲取養分的型別。” 因為，他解釋說，“以我們所有的化學知識，我們無法用幾杯粉筆和鹽做出一頓飯。”

他意識到，這一切都離不開可靠的能源。因此，對於最基本的成分，他很快補充了“最重要的成分——陽光”。在簡要描述了光合作用，強調了葉綠素在這個過程中的重要性之後，丘吉爾因此用他精彩的語言總結道，“植物的生存鬥爭簡化為對光照的鬥爭，在任何森林中，我們都可以看到它們為了獲得最佳位置而相互推擠。”

在下一階段，丘吉爾開始討論真正的進化，特別是在那裡，他表現出對所涉及的所有概念的現代理解。

達爾文主義者丘吉爾

達爾文進化論基於並以四個支柱為特徵，這些支柱由一個宏大的機制支撐（例如，在“更多探索”中，請參閱帶註釋的達爾文著作以及傑裡·科因的書，以獲得清晰的解釋）。這四個支柱是：進化、漸變論、共同祖先和物種形成。進化概括了物種不是一成不變的觀點。我們今天看到的物種並非一直存在。事實上，過去存在的大多數物種都已經滅絕。今天我們看到的只是從這些物種進化而來的物種。

漸變論表達了達爾文從他的地質學家朋友那裡採納的概念。正如太陽、風、雨和地質過程緩慢地塑造地球表面一樣，進化也緩慢地進行。一個物種進化成另一個物種可能需要數千代的時間。共同祖先意味著即使我們今天看到的物種種類繁多（大約有一千萬種），也都是從一種生命形式開始的。最後，物種形成指的是分支，當一個物種分支成兩個不同的物種時。由於在每個這樣的分支節點物種數量都會翻倍，這解釋了我們今天看到的豐富多樣性。所有這一切圖景所依賴的一個基本機制是自然選擇。

丘吉爾展示了對所有這些概念的非凡理解。事實上，我們知道，早在 22 歲時，當他隨英國軍隊駐紮在印度時，他就讀過達爾文的傑作《物種起源》。

丘吉爾寫道，“毫無疑問，最早出現了最簡單細菌的變體，從中發展出能夠以植物或其腐爛殘餘物為食的初級微生物有機體”，他立即補充道，“這可能是生命之樹中最早的分叉，將植物與動物分開。” 然後，他繼續詳細描述了自然選擇的運作方式。

例如，他敏銳地注意到，“生命如何從我們傲慢地稱之為‘低階’到高階形式進化的問題，比生命最初是如何形成的問題要簡單得多。” 他解釋說，每一代都有一些成員具有與普通成員略有不同的特徵。然後他闡明，如果某個特徵為其攜帶者在適應環境和產生後代方面賦予了優勢，那麼經過許多代之後，整個種群將朝著該特徵轉變。

丘吉爾認識到，很難證明進化的早期階段確實發生了：“當然，我們沒有任何直接證據。因為只有具有堅硬的骨殼或骨骼的生物，其化石形式的痕跡才能保留下來。” 然而，他指出，間接證據可以追溯到海綿等生物（即使切成碎片也能存活），隨後可能是類似海葵的海洋生物。

在簡要討論了運動如何可能導致動物的前後差異（但沒有提及地球引力可能導致上下差異）之後，丘吉爾討論了一些可能的分支事件，其中一個重要的分支事件發生在具有外殼的蝸牛狀生物與那些發展出脊椎的物種之間。

就像一位資深科學家一樣，在整個描述中，丘吉爾反覆強調觀測和實驗證據的關鍵重要性，並指出“雖然，當然，我們無法追溯岩石記錄中的每一步……但許多發展階段都可以非常詳細地追溯到。” 他還認識到，自然選擇是變革的關鍵驅動力，並指出，隨著生命開始適應陸地，“在每一代新的微小突變和變異中，那些最能適應日益乾旱環境的物種逐漸取代了較老的物種。”

我們人類沒什麼特別的

也許丘吉爾文章中最引人入勝的部分是他對人類出現的論述。關鍵點是他完全接受這樣一個事實：像所有其他生命形式一樣，人類僅僅是達爾文進化論的自然產物。 早在他文章的開頭，他就評論說，“甚至你和我都是從那些看起來有些笨拙的海中居民進化而來的。”

在他對地球生命歷史的逐步闡述中，丘吉爾生動地描述了生物學上的冷血恐龍——“形狀奇特、外表可怕的巨大而可怕的怪物”——並暗示它們的滅絕是由地質事件造成的極端溫度變化造成的。今天，我們有令人信服的證據表明，恐龍的滅絕是尤卡坦半島附近的小行星撞擊造成的，這導致地球天空像核冬天一樣變暗。

無論具體原因如何，丘吉爾正確地推斷出，從兔子和老鼠到大象和獅子等溫血哺乳動物開始蓬勃發展。他總結道，從猴子類生物的一個分支“流出了各種支流，一些支流通向現代猴子，一些支流通向大型猿類，至少有一支通向人類。”

在這篇文章中，丘吉爾決定不詳細討論人類進化的後期階段。然而，他確實提到了“不適者，他們已經滅絕，例如尼安德特人。” 更重要的是，他欽佩地指出，法國東南部和西班牙北部洞穴牆壁上 15,000 年前的動物繪畫，是由“優秀的、正直的男人和女人”創作的，其質量並不遜色於“今天的藝術”。

丘吉爾以他獨有的風格，用幾句話結束了這篇文章，這些話語在第二次世界大戰前夕與今天一樣具有現實意義。他指出，地球生命的進化表明：“在暴風雨和壓力中，不斷湧現出新的、組織程度更高的型別，它們能夠經受住命運的衝擊。”，因此，“在懷疑和沮喪的日子裡，可以在這個想法中找到慰藉，也可以在對我們用岩石寫成的故事的研究中找到慰藉，這個故事的時間尺度以百萬年為單位，但就像夜晚的一瞥。”

偉大的思想。但如果我們想效仿丘吉爾的榜樣，這種樂觀主義也應該伴隨著正確的行動！