前 言

在傳統(tǒng)領(lǐng)域的交叉地帶，一些最令人著迷的問題仍然只有模糊的科學答案。這些學科本來不存在，它們只是人類后來劃分出的概念。從知識管理的角度而言，將科學問題分門別類地劃入不同的學科領(lǐng)域是有益的，但這種行為有時也會適得其反。宇宙中的不受控過程無法與這些整齊的分類一一對應。宇宙就是宇宙，只有文明才可以對它提出質(zhì)疑。

本書試圖去理解橫跨生物界及非生物界的不同科學領(lǐng)域，探索物理學和演化生物學之間不可分割的聯(lián)系。這些聯(lián)系反映出：生命只是宇宙中存在的許多有趣而獨特的物質(zhì)類型中的一種可以進行復制和演化的形式。

讀者首先應明白，這本書并不是徒勞地想要證明演化是一種完全可預測的物理學產(chǎn)物。歷史巧合和機遇確實從中發(fā)揮了作用，這一點是無可爭辯的。我們從地球上發(fā)生的大型演化實驗中觀察到的大量細節(jié)與繁多形式正是由此而誕生的。如果去印度尼西亞的龍目島和巴厘島旅行，你會發(fā)現(xiàn)盡管這兩座島嶼在規(guī)模和位置上非常相似，而且僅僅相距35千米，但島嶼上的動物群卻截然不同。兩座島嶼上的生命以華萊士線（Wallace Line）為界各自演化而來，這條無形的華萊士線穿過龍目島海峽的深水，將巴厘島置于東南亞獨特演化旅程的歷史軌跡中。巴厘島的森林中回蕩著亞洲啄木鳥和巨嘴鳥的聲音，然而坐落于澳大拉西亞演化樹范圍內(nèi)的龍目島卻充斥著鳳頭鸚鵡和食蜜鳥的尖銳叫聲。但是，這場混亂的演化實驗背后仍然存在著不可動搖的物理學原理。我在這本書中所討論的正是這些原理，從亞原子尺度到種群規(guī)模，它們越來越能解釋生物學的方方面面，而人們此前一直認為這些生物學現(xiàn)象只是不可預測的偶然歷史結(jié)果。

生命的哪些特征是由物理學定律決定的，又有哪些特征只是由擲色子般的偶然事件決定的呢？在提及生命及其演化時，這仍然是最有力且最有趣的謎題之一。我并不打算對這個問題做出明確的答復，我相信現(xiàn)在也沒人能回答這樣的問題。不過，我確實想要向讀者深入闡釋對在生命結(jié)構(gòu)的各個層次都起到引導作用的物理學原則，以及這些不斷擴充的知識體系是如何證明生命根植于塑造宇宙萬物的基本定律的，這可能要比粗略地瞥一眼地球上的動物群落有用得多。

從這種生命觀中得出的結(jié)論，有些人可能會覺得發(fā)人深省，有些人可能會覺得毛骨悚然，還有一些人或許會感到振奮與欣慰。對于那些和我一樣對地球生命著迷的人來說，我們越來越能確定，地球生物看似極為豐富多樣，但背后都遵循著適用于所有物質(zhì)的簡單原則。喜歡猜測其他星球上的生命（如果確實存在的話）的人可能會得出這樣一個結(jié)論：外星生命的所有結(jié)構(gòu)層次，看起來可能都與我們所熟知的地球生命出奇地相似。

人類的古老傳統(tǒng)認為生命與無生命物質(zhì)是涇渭分明的，因此我們總是擔心，把人類及其他生命交付給決定宇宙中大多數(shù)物質(zhì)命運的平淡乏味的物理學是一件危險的事情。然而，如果我們將這種傳統(tǒng)觀念拋之腦后，我們可能會發(fā)現(xiàn)這種擔心是毫無事實根據(jù)的。相反，進化論和物理學的統(tǒng)一豐富了我們的生命觀，我們從掌控與限制生命形式的簡單規(guī)則中學會了欣賞非凡之美。