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“改变世界的科学”丛书编撰委员会

主 编

王 元 中国科学院数学与系统科学研究院

副主编 以汉语拼音为序

凌 玲 上海科技教育出版社

王世平 上海科技教育出版社

委 员 以汉语拼音为序

卞毓麟 上海科技教育出版社

陈运泰 中国地震局地球物理研究所

邓小丽 上海师范大学化学系

胡亚东 中国科学院化学研究所

李 难 华东师范大学生命科学学院

李文林 中国科学院数学与系统科学研究院

陆继宗 上海师范大学物理系

汪品先 同济大学海洋地质与地球物理系

王恒山 上海理工大学管理学院

王思明 南京农业大学中华农业文明研究院

徐士进 南京大学地球科学与工程学院

徐泽林 东华大学人文学院

杨雄里 复旦大学神经生物学研究所

姚子鹏 复旦大学化学系

张大庆 北京大学医学史研究中心

郑志鹏 中国科学院高能物理研究所

钟 扬 复旦大学生命科学学院

周龙骧 中国科学院数学与系统科学研究院

邹振隆 中国科学院国家天文台

从20000年前的古老陶片到20世纪末的神奇碳纳米管,

从5000年前美索不达米亚的早期天文观测到21世纪的星际探索,

从3000年前记录的动植物学知识到2000年人类基因组草图完成,

……

一项项意义深远的科学发现,

就像人类留下的一个个深深的足迹。

当我们串起这些足迹时,

科学发现过程的精彩奇妙,

科学探索征途的蜿蜒壮丽,

将一览无余地呈现在我们面前! oFSC8DK/b4e0Adkz6/NIeIwDZIYp6UY29Kc2VxXcefZxi8BJbzbQyNXNI+hsT7H2



公元前14—前3世纪
中国早期文字和典籍记述动植物知识

中华民族的先民很早就繁衍、生活在中国的土地上,在生产和生活中积累了丰富的动植物方面的知识。它们成了后世生物学知识的源头。这些知识,既反映在代表殷商文化的甲骨文中、也反映在代表从西周到春秋战国的先秦文化的《诗经》、《楚辞》等典籍中。

在公元前14世纪的殷商时代,文字已经诞生了。那时的人们把文字刻在龟甲或兽骨上,所以我们今天把这种文字称为甲骨文。从甲骨文中可以看到,先人已经具有相当丰富的植物、动物学的知识。

甲骨文中有许多表示植物、动物的文字,它们是植物、动物的象形。例如,禾字就像一个成熟下垂的禾穗,是禾本科作物形象的反映;木字代表树木,刻成树木的形状。甲骨文中也有许多代表动物的文字,例如龟、牛、羊等,它们被分别刻成了这些动物的形象。

甲骨文(1)Ⓨ

从甲骨文的资料看,当时的人们已经有了初步的生物分类的概念。例如,禾是对谷类作物的统称。甲骨文中还有许多从“禾”的字,如麦、黍等。这表明,当时人们已经把这些植物看作同一类植物,这与后世的分类相契合。从“木”的字还有桑、柳、杏等。这表明当时人们已经将这些树木视为同一类了。

甲骨文(2)Ⓢ

对动物分类也表现在甲骨文中鹿类动物的象形文字中,它们是鹿、麝、麇、麋、麞等。这些动物形象不同,有的有角,有的无角;有的短角,有的长角,有的叉角;有的有香腺,有的没有。但甲骨文中把它们的文字都刻成以鹿字的象形为基础,表明人们已经认识到了这些动物的相似性,把它们归为同一类。

从甲骨文的资料看,古人还注意到了动物与生活环境的关系。例如,鹿生活在有坡地的山林中,因此,甲骨文中用“麓”来表示鹿生活的山坡林地。麓字中有鹿的象形,有林地的象形,它指代的是鹿生活的环境,说明当时人们已经认识到每一种动物都有其特定的生活环境。

一对鸳鸯Ⓨ

《诗经》是我国从西周至春秋时期流传的诗歌的总集。它虽然是诗歌集,却包含着丰富的生物学知识,反映着当时人们对生物的认识。《诗经》中记载的植物被后世加以注释的有:谷类24种、蔬菜38种、药物17种、草37种、花果15种、木43种。从这些数字来看,先民认识的植物数量多,种类也多。《诗经》也描绘了许多动物,有昆虫、哺乳动物、鸟类、鱼类等。其中,昆虫有螽斯、蟋蟀、蝗虫等,鸟类有鸳鸯、燕子、雉、鸠、鸥、雁、鸡等,哺乳动物有羊、牛、鼠、鹿等。

先秦时代先民对生物的认识,还反映在诗人屈原的作品《楚辞》中。《楚辞》中描写的动植物有222种(类),它是诗,也是关于生物的博物学作品。它用幽兰、香桔来比喻道德高尚的君子,用秽草来比喻小人。它还非常形象地描绘了动物的形态和习性。屈原还曾写道:“若有人兮山之阿,被薛荔兮带女萝;既含睇兮又宜笑,子慕予兮善窈窕。”这里描写了一位少女,身上披戴着薛荔、女萝等花草以作装饰,更增加了她的美丽。

薛荔Ⓦ wsd5UImh1qro6kJXsEypwK9YWuSYF6JOmAUnDNw2rkdqbg7kbMX9qe/kdYFnAdX+



公元前4世纪中后期
亚里士多德撰写《动物志》等著作

亚里士多德公元前384年出生于爱琴海北岸的斯塔基拉,在少年时期曾当过医师的学徒,后来师从柏拉图,继承了柏拉图哲学的思想遗产,成为柏拉图学院派最杰出的代表。

生物学研究的各个方面几乎都是从亚里士多德开始的。他是将生物学分门别类的第一人。他首先发现了比较法的启发意义,并理所当然地被尊称为比较法的创始人。他也是详细叙述很多种动物生活史的第一人。他特别注意生物多样性现象,以及动植物之间的区别的意义。虽然他没有提出正式的分类法,但是他按一定的标准对动物进行了分类。亚里士多德认为生命是有“阶梯”的,所有的生物在这一阶梯上都有自己的位置,人类位居阶梯的顶端,其他生物根据其复杂程度依次排列其后。亚里士多德的生命阶梯是一个连续的系列,所有的生命都排列其中,但他从没有想过生物会发生进化。

身为生物学家,亚里士多德不惜动手,他曾花费多年的时间去耐心地观察与解剖动物。他对500多种不同的动植物进行了分类,至少解剖了50多种动物。他总共描述了将近600个物种,包括昆虫、甲壳类、鱼类、两栖动物、爬行动物、哺乳动物与鸟类。他曾经进行了许多精细的观察,例如,他发现鼹鼠有一双隐蔽的眼睛;雌土狼尽管有类似雄性性器的生殖器,但土狼并不是雌雄同体;鲶鱼是雌性产卵、由雄性照顾幼鱼。他非常细心地研究蜜蜂,试图了解它们如何繁殖。在这个过程中,他成为第一个注意到蜜蜂舞蹈语言的人。他指出鲸是胎生的,还考察了鸡胚胎的发育过程。

亚里士多德Ⓦ

亚里士多德的一系列著作,为生物学奠定了基础。其中最重要的一本是《动物志》,在这本书中他谈到数百种动物的身体结构及生活方式,包括它们生长繁殖的方式、栖息地及活动方式。其他还有关于比较动物解剖学与功能生理学的《论动物解剖》,关于动物如何运动的《论动物行为》与《论动物生态》,追踪动物生长发育的《论动物生成》,以及探索生物与非生物之间差异的《论灵魂》。亚里士多德在著作中清楚地将观察置于理论之上,他明确写道:“然而事实尚未完全确定,若真能确定的话,则应先信任观察而非理论,唯有与观察结果一致的理论方可信任。”

亚里士多德一生勤奋治学,不仅在生物学方面贡献巨大,还在逻辑学、修辞学、物理学、宇宙学、教育学、心理学、政治学、经济学和美学等领域建立了重要的理论,令他之前的学者望尘莫及。亚里士多德写下了大量的著作,据说有1000部,可谓古代的百科全书。公元前335年,他还在雅典创办吕克昂学园,亲自在那里讲授许多科目,他的吕克昂学园被称为逍遥学派的乐园。

亚里士多德在教授动物学知识Ⓢ

虽然后来人们发现,亚里士多德的理论错误不少,但他通过观察和演绎奠定了科学方法的基础,决定了以后科学和科学思想发展的多种途径,对人类的科学探索产生了深远的影响。亚里士多德被马克思称为古希腊最博学的人,被人们尊为世界古代史上最伟大的哲学家、科学家和教育家,故而在西方出现了只要与科学有关,“言必称希腊”,提及希腊又“言必称亚里士多德”的有趣现象。

关于亚里士多德有许多著名的故事,其中之一是关于他与导师柏拉图的分歧。柏拉图是古希腊著名的哲学家,也是整个西方哲学乃至西方文化最伟大的哲学家和思想家之一。他最著名的论著是《理想国》。柏拉图与其老师苏格拉底、其学生亚里士多德并称古希腊三大哲学家。

亚里士多德(右)向柏拉图(左)求教Ⓖ

柏拉图创立了名为阿卡德米的学校(那时称为“学园”),原本希望自己最出色的弟子、有“学园的智慧”之称的亚里士多德来接掌学园,谁知在认识世界的方式上,亚里士多德不同意他的理念:柏拉图强调数学,亚里士多德强调观察,认为通过观察去探究自然原因,是人所能从事的最美好的事情。亚里士多德总是试图用观察到的事实和经验支持自己的观点,这种方法称为经验式研究。

亚里士多德的坚持遭到许多人的非议,认为这是不尊师的表现。但亚里士多德说:“吾爱吾师,吾尤爱真理。”之后,他远走他乡,四处求学。柏拉图也将学园另交他人执掌。 wsd5UImh1qro6kJXsEypwK9YWuSYF6JOmAUnDNw2rkdqbg7kbMX9qe/kdYFnAdX+

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