从科学发展趋势看自然观的演变

从科学发展趋势看自然观的演变
从科学发展趋势看自然观的演变

从科学发展趋势看自然观的演变
从科学发展趋势看自然观发展趋势
进化论（evolution）在19世纪后用于生物学,专指生物由简单到复杂、由低级到高级的变化发展.又称演化论.evolution一词来自拉丁文evolutio,表示展开或把一个卷紧的卷松开的意思.参见进化.
历史
达尔文以前生物变化思想的发展 关于万物互相转化和演变的自然观可以追溯到人类文明的早期.例如,中国《易经》中的阴阳、八卦说,把自然界还原为天、地、雷、风、水、火、山、泽八种基本 现象,并试图用“阴阳”、“八卦”来解释物质世界复杂变化的规律.古希腊阿那克西曼德（约公元前6世纪）认为生命最初由海中软泥产生,原始的水生生物经过 蜕变（类似昆虫幼虫的蜕皮）而变为陆地生物.
中世纪的西方,基督教圣经把世界万物描写成上帝的特殊创造物.这就是所谓特创论.与特创论相伴随的目的论则认为自然界的安排是有目的性的,“猫被 创造出来是为了吃老鼠,老鼠被创造出来是为了给猫吃,而整个自然界创造出来是为了证明造物主的智慧”.从15世纪后半叶的文艺复兴到18世纪,是近代自然 科学形成和发展的时期.这个时期在科学界占统治地位的观点是不变论.当时这种观点被I.牛顿和C.v林奈表达为科学的规律：地球由于所谓第一推动力而运转 起来,以后就永远不变地运动下去on,生物种原来是这样,现在和将来也是这样.到了18世纪下半叶,I.康德的天体论首先在不变论自然观上打开了第一个缺 口；随后,转变论的自然观就在自然科学各领域中逐渐形成.这个时期的一些生物学家,往往在两种思想观点中入门旁徨.例如林奈晚年在其《自然系统》一书中删 去了物种不变的词句；法国生物学家G.-L.de布丰虽然把转变论带进了生物学 ,但他一生都在转变论和不变论之间徘徊.J.-B.de拉马克在1809年出版的《动物哲学》一书中详细阐述了他的生物转变论观点,并且始终没有动摇.
18世纪末～19世纪后期,大多数动植物学家都没有认真地研究生物进化,而且偏离了古希腊唯物主义传统,坠入唯心主义.“活力论”虽然承认生物种 可以转变,但把进化原因归于非物质的内在力量,认为是生物的“内部的力量”即活力驱动着生物的进化,使之越来越复杂完善.但活力论缺乏实际的证据,是一种 唯心的臆测.最有名的活力论者就是法国生物学家拉马克.19世纪后期出现的终极目的论或直生论,认为生物进化有一个既定的路线和方向而不论外界环境如何变 化.
后人把拉马克对生物进化的看法称为拉马克学说或拉马克主义,其主要观点是：①物种是可变的,物种是由变异的个体组成的群体.②在自然界的生物中存 在着由简单到复杂的一系列等级（阶梯）,生物本身存在着一种内在的“意志力量”驱动着生物由低的等级向较高的等级发展变化.③生物对环境有巨大的适应能 力；环境的变化会引起生物的变化,生物会由此改进其适应；环境的多样化是生物多样化的根本原因.④环境的改变会引起动物习性的改变,习性的改变会使某些器 官经常使用而得到发展,另一些器官不使用而退化；在环境影响下所发生的定向变异,即后天获得的性状,能够遗传.如果环境朝一定的方向改变,由于器官的用进 废退和获得性遗传,微小的变异逐渐积累,终于使生物发生了进化.拉马克学说中的内在意志带有唯心论色彩；后天获得性则多属于表型变异,现代遗传学已证明它 是不能遗传的.
达尔文学说 1858年7月1日C.R.达尔文与A.R.华莱士在伦敦林奈学会上宣读了关于物种起源的论文.后人称他们的自然选择学说为达尔文-华莱士学说.达尔文在 1859年出版的《物种起源》一书中系统地阐述了他的进化学说.其核心自然选择原理的大意如下：生物都有繁殖过剩的倾向,而生存空间和食物是有限的,所以 生物必须“为生存而斗争”.在同一种群中的个体存在着变异,那些具有能适应环境的有利变异的个体将存活下来,并繁殖后代,不具有有利变异的个体就被淘汰. 如果自然条件的变化是有方向的,则在历史过程中,经过长期的自然选择,微小的变异就得到积累而成为显著的变异.由此可能导致亚种和新种的形成.
达尔文的进化理论,从生物与环境相互作用的观点出发,认为生物的变异、遗传和自然选择作用能导致生物的适应性改变.它由于有充分的科学事实作根 据,所以能经受住时间的考验,百余年来在学术界产生了深远的影响.但达尔文的进化理论还存在着若干明显的弱点：①他的自然选择原理是建立在当时流行的“融 合遗传”假说之上的.按照融合遗传的概念 ,父、母亲体的遗传物质可以像血液那样发生融合；这样任何新产生的变异经过若干世代的融合就会消失,变异又怎能积累、自然选择又怎能发挥作用呢?②达尔文 过分强调了生物进化的渐变性；他深信“自然界无跳跃”,用“中间类型绝灭”和“化石记录不全”来解释古生物资料所显示的跳跃性进化.他的这种观点近年正越 来越受到间断平衡论者和新灾变论者的猛烈批评.
达尔文以后进化论的发展 1865年奥地利植物学家G.J.孟德尔从豌豆的杂交实验中得出了颗粒遗传的正确结论.他证明遗传物质不融合,在繁殖传代的过程中,可以发生分离和重新组 合.20世纪初遗传学建立,T.H.摩尔根等人进而建立了染色体遗传学说,全面揭示了遗传的基本规律.这本应弥补达尔文学说的缺陷,有助于进化论的发展； 但当时大多数遗传学家（包括摩尔根在内）,都反对达尔文的自然选择学说.人们对达尔文进化论的信仰,发生了严重的危机.
①新拉马克主义与新达尔文主义.在19世纪末到20世纪初这个时期出现过一些新的进化学说.荷兰植物学家H.德·弗里斯在20世纪初根据月见草属 的变异情况提出“物种通过突变而产生”的突变论,而反对渐变论.这个理论得到当时许多遗传学家的支持.某些拉马克学说的追随者们虽然抛弃了拉马克的内在意 志概念,但仍强调后天获得性遗传,并认为这是进化的主要因素.50年代在苏联由T.D.李森科所标榜的米丘林学说,强调生物在环境的直接影响下能够定向变 异、获得性能够遗传.所有这些观点被称为新拉马克主义.A.F.L.魏斯曼在1883年用实验来证明获得性遗传的错误,强调自然选择是推动生物进化的动 力,他的看法被后人称为新达尔文主义.
②现代综合进化学说.20世纪20～30年代首先由R.A.费希尔、S.赖特和J.B.S.霍尔丹等人将生物统计学与孟德尔的颗粒遗传理论相结 合,重新解释了达尔文的自然选择学说,形成了群体遗传学.以后C.C.切特韦里科夫、T.多布然斯基、J.赫胥黎、E.迈尔、F.J.阿亚拉、G.L.斯 特宾斯、G.G.辛普森和J.W.瓦伦丁等人又根据染色体遗传学说、群体遗传学、物种的概念以及古生物学和分子生物学的许多学科知识,发展了达尔文学说, 建立了现代综合进化论.现代综合进化论彻底否定获得性状的遗传,强调进化的渐进性,认为进化是群体而不是个体的现象,并重新肯定了自然选择的压倒一切的重 要性,继承和发展了达尔文进化学说.
③中性学说和间断平衡论.1968年,日本学者木村资生根据分子生物学的材料提出了分子进化中性学说（简称中性学说）.认为在分子水平上,大多数 进化改变和物种内的大多数变异,不是由自然选择引起的,而是通过那些选择上中性或近乎中性的突变等位基因的随机漂变引起的,反对现代综合进化论的自然选择 万能论观点（见分子进化的中性学说）.
1972年N.埃尔德雷奇和S.J.古尔德共同提出“间断平衡”的进化模式来解释古生物进化中的明显的不连续性和跳跃性,认为基于自然选择作用的 种以下的渐进进化模式,即线系渐变模式,不能解释种以上的分类单元的起源,反对现代达尔文主义的唯渐进进化观点.争论仍在继续中（见间断平衡论）.
小进化与大进化
美国遗传学家R.B.戈德施米特认为,通常的自然选择,只能在物种的范围内,作用于基因而产生小的进化改变,即小进化；而由一个种变为另一个种的 进化步骤则需要另一种进化方式,即大进化.他认为大进化就是通过他所假设的系统突变（涉及整个染色体组的遗传突变）而实现的.这样就可以一下子产生出一个 新种甚至一个新属或新科.美国古生物学家辛普森同意把进化的研究分成两大领域：研究种以下的进化改变的小进化和研究种以上层次的进化的大进化,但并不同意 戈氏的观点,他并不认为小进化与大进化是各自不同的或彼此无关的进化方式.
小进化研究种以下的进化改变,包括：①小进化的因素和机制,研究遗传突变、自然选择、随机现象（如遗传漂变）等因素如何引起群体的遗传组成的改变 等.②种形成,研究新种的形成方式和过程,研究小进化因素如何导致同种的群体之间的隔离的形成和发展,研究种内分化和由亚种、半种到完全的种的发展过程 等.
大进化研究种以上的分类单元在地质时间尺度上的进化改变,其对象主要是化石,最小研究单位是种.主要研究内容包括：①种及种以上分类单元的起源和 大进化的因素.②进化型式,在时间向度上进化的线系的变化和形态.③进化速度,形态改变的速度和分类单元的产生或绝灭速度,种的寿命等.④进化的方向和趋 势.⑤绝灭的规律、原因及其与进化趋势、速度的关系等.
小进化与大进化在物种这一层次上相互衔接,事实上小进化与大进化都研究物种形成.关于小进化与大进化的关系问题,近年学术界展开了激烈的争论.间 断平衡学派认为不能以小进化的机制来解释大进化的事实；而现代综合进化论则认为小进化是大进化的基础,小进化的机制在一定程度上是可以说明大进化的现象 的.
进化型式 从进化的观点看,同时生存的不同生物种在时间的向度上可以回溯到一个共同祖先.因此,按照祖裔关系可以将现时生存的和曾经生存过的生物相互联结起来,这种 表示祖裔关系的生物进化系统称为种系发生.生物的种系发生可以形象地表示为一棵树：如果从树根到树顶代表时间向度,主干代表共同祖先,大小分枝代表相互关 联的进化线系,这就构成所谓种系发生树或进化树.所谓进化型式就是进化在时间与空间上的特征,也就是种系发生的特征,具体表现在进化树的形态上：枝干的延 续和分枝方式、树干的倾斜方向和在空间上的配置、树干的中断等等,它代表着种系发生中线系进化、种形成、绝灭等方面的特征.
在谱系进化中有两种性质不同的进化改变.一是形态结构及其功能由简单、相对不完善到复杂和相对完善的前进性（进步的）改变,称之为前进进化；前进 进化的结果是造成生物的等级从低级到高级.另一种进化改变是线系分枝,叫做分枝进化；分枝进化的结果是产生新的分类单元和生物歧异度的增长.广义的前进进 化包括除分枝进化以外的各种进化改变,既包括前进的（进步的）进化改变,也包括非前进的甚至退化的改变.既无前进进化,又无分枝进化的情况称为停滞进化, 如活化石之类的情况.
适应辐射
在相对较短的地质时间内,从一个线系分枝出许多歧异的分类单元,叫做辐射.由于辐射分枝通常是向不同的方向适应进化的,所以又称为适应辐射.
趋同进化与平行进化 不同的线系各自独立地进化出相似的特征叫做趋同进化,简称趋同.形态结构的进化趋同往往是由于功能的相似,而功能的相似又往往是由于适应于相似的环境.
平行进化（简称平行）是指两个或多个有共同祖先的线系,在其祖先遗传的基础上分别独立进化出相似的特征.通常平行与趋同不易区分,一般说来平行进 化既涉及同功又涉及同源；假若后裔间的相似程度大于各自的祖先之间的相似程度则可称为趋同,若后裔之间的相似程度与其祖先之间的相似程度差不多则可称为平 行.
大进化的模式 ①渐变模式.认为形态进化速度多少是恒定的、匀速的,形态进化是逐渐的；形态改变主要是线系进化造成的,大多发生在种的生存期间,与种形成无关,种形成 （线系分枝）本身只是增加新的进化方向.②间断模式.认为形态进化速度是不恒定、非匀速的,快速的“跳跃”与长期的停顿相交替,即在种形成期间进化加速, 种形成后保持相对的稳定.进化的形态改变与种形成相关联,即大部分形态改变是发生在相对较短的种形成时期,在可能长达数百万年的种生存期内不会发生显著的 形态改变（图2）.两种模式各有一些有利于自己的证据,但这些证据本身还需进一步研究才能证实.
进化速率 单位时间内生物进化改变量.衡量进化速率必须确定两个尺度：时间尺度和进化改变量的尺度.时间尺度有两种,即绝对地质时间和相对地质时间,一般应使用绝对时间尺度；只在不得已时,才使用相对时间尺度.
进化趋势 从长的时间尺度来看生物进化呈某种方向性,但这并非说自然界存在着既定的进化轨道,这里说的方向性是统计学的趋向.因此,进化趋势是任何因素（包括随机的非随机的因素）所造成的进化的统计学趋势.
小进化趋势 小进化趋势是指在生物种的自然群体之内,自然选择作用所造成的表型进化改变的趋向性.这种进化趋势通常是适应局部环境的结果,进化改变发生在线系之内,所以也可称之为线系进化趋势,表现为线系在时间-进化改变坐标系内的倾斜.
大进化趋势 大进化趋势是指在种系发生中线系分枝的主体的趋向性.大进化趋势发生在种以上的分类单元的谱系进化中,所以又可以称为谱系进化趋势,表现为谱系中的偏斜.为解释大进化趋势发生的原因,不少学者提出过种种假说,但由于缺乏证据,能够成立或有说服力的还很少见.
进化是生物逐渐演变向前发展的过程.在这个过程中,生物由低级发展到高级,由简单发展到复杂.今天地球上的各种生物,极少是和远古时代的祖先一模 一样的.同样,在未来,各种生物又会和今天不同,这就是进化的结果.进化的过程是极其缓慢的,要经过长期的自然选择逐渐地演化.除了由低等进化到高等外, 生物的种类也不断地增多.今天的物种远比5亿年前的物种多得多,今后还会不断地增加.
质疑
进化论仅仅是一种理论.它既非事实,也不是科学定律.
许多人在小学时就学过,按等级划分的话,理论居於中等—它比纯粹的假说有把握,但与定律相比又略逊一筹.然而,科学家并不是以此划分这些术语的. 按照美国国家科学院(NAS)的解释,科学理论是「对自然界的某一方面所作的有充分依据的阐释,它可以包括事实、定律、推论以及经过检验的假说等.」定律 是有关自然界的概括性描述,而一种理论无论得到多少证实,都不会使它变成定律.因此当科学家们谈到进化论时(或者就这个问题而言,谈到原子理论或相对论 时),他们并没有表示对这一理论的真实性有任何异议.
除了进化的理论之外(所谓进化指的是遗传上的一代胜过一代的概念),人们也可能举出进化的实例来.美国科学院把「事实」定义为「已经获得反覆证明 的、实际上已被大家公认为『真实』的观测结果」.化石记录和不计其数的其他证据证明了有机物是随著时间的推移而逐步进化的.虽然没有人直接看到这些变化, 但间接的证据既清楚又明确,足以令人信服.
无论哪一门科学,依靠间接证据来说明问题都是司空见惯的事情.例如,物理学家不可能直接看到亚原子粒子,因此他们通过观测粒子在云室中留下的特有轨迹来证明粒子的存在.但物理学家并没有因为无法直接观测而使所得的结论欠缺说服力.
2. 自然选择陷入了循环论证的怪圈：适者生存,存者即为适者.
「适者生存」是一种有争论的自然选择表述方式,实际上更专业的表述方式应采用「生存和繁殖分异率」(differential rate of survival and reproduction)这一术语.这种描述法不是给各个物种贴上适应或不适应的标签,而是描述各物种在既定条件下可能留下多少后代.将一对繁殖迅速的 小嘴雀科鸣鸟和一对繁殖较慢的大嘴雀科鸣鸟放到一个食物丰富的岛上.在几代之内,繁殖迅速的鸣鸟就可能把持了大部分食物源.但如果大嘴鸣鸟更容易嗑开种 子,那么优势就可能转向这些繁殖较慢的鸣鸟一边.美国普林斯顿大学的 Peter R. Grant 在对加拉帕戈斯群岛上的雀科鸣鸟所做的一项开创性研究中,观察到了野生条件下种群此消彼长的变化情况.[参看本刊 1992年 2月号上 Grant所撰的「自然选择与达尔文的鸣鸟」一文.]
关键在於,给物种的适应性下定义可以不参照其生存能力的强弱：鸟的大嘴更适合嗑开种子,不论这一特性是否在给定条件下具有增强生存能力的价值.
3. 进化是不科学的,因为它既不能验证,也无法推翻.它的种种论断所涉及的物种变化都无法观察到,也永远不可能重现.
这种全盘否定进化论的说法忽视了把进化划分为至少两大类—微观进化与宏观进化—的若干重要特点.微观进化考察的是物种内随时间的推移而发生的变 化,这类变化可能是新物种形成的前兆.宏观进化则研究物种这一层次以上的分类学族群是如何演变的.它的证据通常来自化石资料以及重构各种有机物之间的关系 而进行的 DNA比较.
如今连大多数创世说者都承认,实验室中的试验(如对细胞、植物和果蝇所作的研究)以及实地进行的考察(如 Grant对加拉帕戈斯鸣鸟嘴部形状演变所进行的考察)都证实了微观进化的存在.自然选择及其它机制(包括染色体改变、共生和杂交等)都可以促使生物群体 发生深刻的变化.
宏观进化的历史性研究所涉及的是根据化石和 DNA而不是直接观测作出的推论.但是,对於历史科学(包括天文学、地质学和考古学和进化生物学),科学家仍然可以对假说进行检验,看这些假说是否与物理 证据相符,是否能对未来的科学发现作出具有检验性的预测.例如,进化意味著在人类最早的祖先(距今大约 500万年)以及解剖结构上最早的现代人类(距今约 10万年)之间,应该存在一系列其他原始人,它们身上猿的特点越来越少,而人的特点越来越多,这恰好与化石资料完全吻合.但是我们不会(也的确没有)在侏 罗纪(距今约 6500万年)的地层中找到现代人类的化石.进化生物学的常规研究作出的预测比这精细得多、准确得多,而且研究人员也不断对这些预测进行检验.
创世说者也可能通过其他方式来反驳进化论.如果能够找到资料证明哪怕仅仅一种复杂的生命形式是从无生命物质中自发产生的,那么我们至少在化石中看 到的几种生物可能是通过这种方式进化而来的.如果曾有超级智能外星人出现并创造了地球上的生命(甚至创造了特定的物种),那么纯粹进化论的解释将遭受怀 疑.但是迄今没人提出这类证据.
应该指出,把可伪证性当作界定科学的特性这一观点是哲学家 Karl Popper在 20世纪 30年代提出来的.因为他的思想准则中狭隘的解释将很多货真价实的科学研究分支排除在外,直到最近一些年来,他的思想观点才逐渐被广义化了.
4. 科学家越来越怀疑进化的真实性.
没有证据表明进化论的支持者在逐渐减少.随便翻开任何一期生物学的专业杂志,你都会找到支持并发展进化论研究或者赞同进化是一种根本的科学概念的文章.
与创世说的观点相反,严肃的科学杂志更没有否定进化的报导.上世纪 90年代中期,美国华盛顿大学的 George W. Gilchrist 调查了列入原始文献的数千种期刊,想要找到关於「神力设计」或创世说的文章.他查遍了数十万个的科学报告,也没有发现一篇关於创世说的报告.过去两年中, 由东南路易斯大学的 Barbara Forrest和凯斯西部保留地大学的 Lawrence M. Krauss分别独立进行了同样的调查,结果也是无功而返.
创世说者则反唇相讥,声称思想封闭、顽固排外的科学界拒不接受他们的证据.然而,据《Nature》、《Science》及其他重要杂志的编辑们 讲,他们几乎没有见过有关反对进化论的投稿.有些反对进化论的作者曾在严肃的科学杂志上发表过论文.但这些论文极少直接攻击进化论,也从不旗帜鲜明地举出 创世说的论点.它们最多不过是指出进化论存在某些未解决的问题(这一点并没有人反对).简而言之,创世说者拿不出充足的理由使科学界能够认真地对待他们的 说法.
5. 连进化生物学家彼此间都存在各种分歧,这说明进化论所依据的科学基础根本不牢靠.
进化生物学家激烈争论的焦点是各种各样的.例如,物种是如何形成的、进化的快慢、鸟类和恐龙的祖先是否有血缘关系,尼安德特人是否是不同於现代人 的独立物种等各种问题.任何一门学科都难免会存在这样那样的争论,进化论自然也不例外.但是,生物学界仍然一致接受进化论,把进化作为生物界中存在的真实 事情和一项指导原则.
遗憾的是,虚伪的创世说者总是断章取义地引用科学家的话以夸大并曲解他们之间的分歧.任何一位熟悉哈佛大学古生物学家 Stephen Jay Gould著作的人都知道,Gould除了是「间断平衡模型」(punctuated equilibrium model)的创立人之一外,还是进化论最积极的捍卫者和宣传者.(间断平衡模型认为,大多数进化都是在地质史上相对短暂的时期内发生的,这样就可以解释 我们在化石记录中所观察到的现象.不过,地质史上的短暂时期可能也有数百代之久.)然而,创世说者却总是不遗余力地从 Gould丰富的著作中断章取义,使人们以为 Gould曾对进化论表示过怀疑.更有甚者将间断平衡的理论歪曲理解,仿佛间断平衡会使新物种在一夜之间就脱颖而出,或者使鸟类从爬行动物的卵中产生出 来.
如果读者碰到引用科学权威人士的话语对进化论提出质疑时,一定要结合上下文来看看这段话究竟是甚么意思.可以肯定,所谓科学家对进化论的攻击最终被证明是凭空捏造的.
6. 如果人类从猴子演变而来的,那么为何现在还有猴子?
这种论据司空见惯,反映出提问者对进化论不同程度的无知.第一个错误是进化论并没有告诉我们人是猴子变来的；它只是说人和猴子的祖先相同.
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参考资料：http://wenda.tianya.cn/wenda/thread?tid=397e85453a5af10b&clk=wttpcts

辽工大学生吧？嘻嘻