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我们先看一张老照片，这是中国民俗学会现任会长叶涛提供的，是他和钟敬文先生的一张合影。现在我们来研究一下这张照片，解决三个问题：（1）哪位是钟敬文先生？（2）哪位是叶涛老师？（3）谁是中心人物？谁是打酱油的路人？
相信大家仅凭上述介绍信息，就能一眼看出谁是钟先生，不仅因为他最年长，而且居于照片最中间，身体站位最正，无疑是这张照片的中心人物。即使我们不认识叶涛老师，也能猜到钟先生右边这位戴着变色镜、意气风发的年轻人就是叶涛，因为照片是叶涛提供的，他当然不会提供一张他和钟先生之间隔着其他人的照片。另外，最右边这位学者只出现半个身子，显然不是主角，不可能是叶涛；最左边的这位学者根本没有看镜头，他可能正在等着下一个与钟先生合影的机会，更不可能是叶涛。左二的女老师并没有和叶涛望向同一个方向，说明对面至少有两个摄影师在同时拍照。叶涛后面那个只露半脸的，本是个打酱油的，顺便蹭了一张与钟先生的合影。以上完全是从照片（形态）本身出发的分析，没有植入任何时间因素，就事论事，不做历史延伸。这就是形态分析。
图3 叶涛与钟敬文先生的合影
所谓形态研究，也即完全根据对象的结构、类别、形状、要素、部件、排列、分布等可观测、可描述、可识别的形式特征，对各要素在结构中的具体功能所展开的研究。形态研究是以形态描述为基础，以功能研究为落脚点，以揭示规律、建立秩序为指归的一种认识论的研究方法。
规律往往是从大量的现象观测和比较中发现的，形态描述可以为普遍性规律的呈现提供原始资料，所以说，形态研究的首要任务是确立形态描述的目的和要素。比如关于猫的研究，是以（a）牙和爪等要素来描述，还是以（b）毛色和性情等要素来描述，取决于我们的研究目的。如果以其野外生存能力为研究目的，我们会侧重于a类要素的描述；如果以其作为宠物的受欢迎程度为研究目的，我们会侧重于b类要素的描述。
形态研究旨在揭示事物存在的结构方式及其运作规律，在方法上多使用归纳推理，由一定量的具体事例推导出同类事物的一般性结构法则，讨论不同要素之间相互依存、相互制约的价值关系，以及从简单到复杂、从不稳定到稳定、从不平衡到平衡的动力机制。
究其思想根源，形态学的先驱可以上推到亚里士多德的“方案一致”（unity of plan）原则。比如，亚里士多德注意到所有温血陆栖的四足类动物都是有毛的，而且都具有相同功能的心、肺、肝、肾等内部器官，凡是长着犬齿的动物都没有角，有角的动物基本都是食草动物，诸如此类，他认为动物的类群都遵循着生理结构上的方案一致原则。
形态学的直接起源是博物学。18世纪，新的生物不断被发现，博物学家意识到在无限多样性生物变体的表面之下，具有一些相对固定的结构模式。他们试图找到描述这些模式的方法，为生命世界建立秩序。诗人歌德也加入了这个行列，“为了寻求潜在本质，促使歌德提出植物的一切器官只不过是变形了的叶子。歌德对他的研究工作非常认真并于1807年创用了形态学这个词”。虽然歌德的理论是错误的，但是，伟大诗人所创造的“形态学”概念却被广泛使用了。
形态学在法国古生物学家居维叶（Georges Cuvier，1769—1832）手上发展成为一门显学。居维叶于1805年在《比较解剖学》中提出的“器官相关法则”，后来被认为是最重要的形态学理论。居维叶认为：“身体的每个器官在功能上是和其他的每个器官互相关联着的，生物有机体的和谐协调与运转正常是由于各个器官合作的结果。正是由于功能之间的互相依赖和彼此互相提供的支援才能确立这种决定器官之间关系的规律。这些规律具有和形而上学规律、数学定律一样的必然性。”
由于器官是相互关联的，据此还可以推出性状从属规律，也即根据生物体部分器官的形态特征，就可以知道它归属于哪个类别。传说曾有几个学生恶作剧，他们脚穿假蹄子，头上安着一对犄角，戴着长长獠牙的假面具，趁着居维叶午睡的时候，围着他一阵怪叫。居维叶睁开眼扫了一眼，说：“凡是有蹄子和长角的动物，都是食草动物。”翻了个身继续睡。
居维叶有一句名言，他说：“只要见到一根骨头、骨头的断片，我就能认出并重建这骨头所属的整个动物。这整个动物就在我的心目中。”
传说有人在巴黎市郊发现一具动物化石，化石的头部虽然暴露出来，但整个身子还在岩层中，他们把居维叶请来辨认，居维叶从化石头部的牙齿推断它是有袋类的负鼠。后续的挖掘完全证实了居维叶的推断，这一事件为他带来了巨大的声誉，这种负鼠也被命名为“居维叶负鼠”。
如何通过一片骨骼还原整个生物呢？泰坦蟒的发现或许是个很好的案例。2009年，一批古生物学家在哥伦比亚塞雷洪煤矿找到一些6000万年前的古生物化石，并把它们寄往佛罗里达大学自然历史博物馆。博物馆工作人员发现一个写着“鳄化石”标签的脊椎骨并不具备鳄类骨骼的特征，反而类似蟒蛇椎骨的放大版，很可能是一种史前巨蛇的椎骨，他们兴奋地将此报告给前方挖掘者。经过不断挖掘，不仅找到了更多巨蛇椎骨，甚至包括小块头骨。他们将椎骨化石与数据库中所有的蛇类椎骨进行比较，发现它与蚺蛇的椎骨形态最接近。根据生物形态理论，如此巨大体型的蛇只能生活于水中，为此，他们选择以水蚺作为类比对象，还特地捕捉了几条水蚺进行研究，因为蛇身上不同部位的功能有别，这就决定了不同部位的椎骨会有细微差别，这是判断化石属于蛇身体哪个部位的形态学依据。根据头骨碎片的复原，可以知道泰坦蟒的口型大小，从而推测其猎物的体型上限。最终，古生物学家通过数据模拟确定了椎骨在巨蛇身上的具体位置，根据古今椎骨的比例关系，复原了这种地球史上最大的巨蟒，其体长可达15米，体重超过1.1吨。
但是，关于泰坦蟒的研究并没有到此结束，古生物学家在同一地点还发现了体长接近两米的淡水龟，还有大如成人的肺鱼。根据形态学理论，由于蛇是冷血动物，体型越大，所需热能越多，这意味着环境温度决定着蛇的体型上限，巨蛇只能在炎热的环境中生存，泰坦蚺的体型证明6000万年前的地球比现在要炎热得多。从植物形态学看，植物叶子也可用于推测气温。由于叶子很容易在边缘处散发水分，叶子边缘越光滑越有利于保存水分。在炎热的气候中叶子容易失去水分，所以叶边光滑的物种比例会高一些。塞雷洪煤矿的发现恰好再次证明了这一点。根据复杂的计算，古生物学家估计6000万年前塞雷洪的年平均气温在29—34℃。这是利用古生物形态学测量古代气候变化的新方法，也可由此进一步探讨如果全球气温持续上升，全球生物链将会发生一些怎样的变化。詹森·黑德（Jason J. Head）的古生物学团队据此写成论文《新热带界古新世巨蟒揭示过去的赤道更加炎热》，发表于2009年2月5日的《自然》杂志。
形态学很早就发现，外形相似的生物，其内脏功能也相似，甚至有意见认为，对于特定的某种生物来说，外形普通的个体比外形奇特的个体更健康。那么，中国古代有没有产生过朴素的形态学？答案是：有，看相。我的老师叶春生教授绰号叶半仙，很擅长看相，他曾在一次讲座中说过这样意思的一段话：“买牛的一定会通过牙齿来看牛的力气大小，买猪的一定会通过嘴巴来看猪是否挑食，买狗的一定会通过耳朵来看狗是否机警，买猫的一定会通过爪子来看它会不会抓老鼠，猪牛猫狗均有相，这都是老百姓的生活常识，没有人会怀疑；那么，人生而有相，大家也不用怀疑。有些人一看就气宇轩昂，有些人一看就贼眉鼠眼，这没有什么奇怪的。我说特定相貌的人有特定性格，特定性格的人有特定命运，大家都觉得有道理，但我说有特定相貌的人有特定命运，大家就会觉得很神秘，其实只是隐去了中间一个环节而已。这个环节，被相师们有意地藏起来了。”
关于形态学的一个有趣案例，是2007年10月发生的“周老虎”事件。陕西省林业厅公布了一张由镇坪县农民周正龙拍到的华南虎照片，轰动了全国。中国科学院植物研究所傅德志，根据照片中植物叶子的形态特征，判断照片拍摄时间应该在8、9月份，且叶子与老虎身型比例不符，如果叶子是真的，那么老虎个头太小，如果老虎是真的，当地没这么大的植物叶子，据此断言周正龙造假。后来网友根据更广泛的形态比对，发现该老虎原型是一幅义乌商人画的年画，作者是某彩印公司老板骆光临。