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tianlangTianlang  2022-01-15 10:00 天浪书屋 隐藏边栏 |   抢沙发  0 
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伽利略的手指pdf-epub-mobi-txt-azw3
书名:伽利略的手指
作者:[英] 彼得·阿特金斯
格式:EPUB/MOBI/AZW3
标签:科普
ISBN:

内容简介:


在这本杰出的阐释当代科学核心思想的著作中,彼得•阿特金斯盛赞了伽利略极具象征意义的手指在揭示宇宙、地球及人的本质时所具有的强大力量。作者通过深入浅出的讲解,带领我们逐步领略科学的全貌与本质,深入了解当今十个核心科学思想。无论是你身处其中而不自知的能量,还是一切变化之源——熵,从宇宙学到时空,从 DNA到对称,你能接触或想到的相关知识。

作者简介:


彼得•阿特金斯(Peter Atkins),英国牛津大学化学系教授,并且也是该校林肯学院的特别会员。他是世界著名的多产科普作家,已撰写了20多部书,其中包括影响甚广、知名度颇高的Moiecules和在世界范围内广被采用的教科书Physlcal Chemistry。

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部分摘录:


进化 复杂性的萌芽
伟大的思想

进化源于自然选择

没有进化之光的照耀,生物学毫无道理可言。

——西奥多修斯·杜布赞斯基

生命是如此精致,以至于在很长一段时间内人们都认为它需要经过特殊的创造过程才能产生,因为人们难以想象如此非同寻常的事物又怎能从毫无生气的黏土中自发形成,况且,事物的哪些重要组成部分能够赋予其生命的特征?对类似于这类重大问题的解释先后掀起过两次浪潮。第一次浪潮是19世纪的经验性解释。那个时候,其中大多数是博物学家和地质学家的观测者们通过审视自然界的外在形式,进而得出了一些影响深远的结论。第二次浪潮出现在20世纪,此时人类的认识已经不只局限于对事物特征的描述,而是像鼹鼠挖地洞一样深入到事物内部,并揭示出了构成生命网络的分子基础。第一次浪潮所产生的认识是本章所要探讨的主题;第二次浪潮所产生的认识是下一章的主题,它极大地拓展了我们对于“生命是什么”这个命题的理解。

古希腊的哲学家们对于生命的本质也有他们各自的观点,但是就他们的大多数善意的言论而言,他们错得彻底但也错得可爱。例如,就拿为了证明他的神性而糊涂地跳进爱特拿火山口的自命为神的恩培多克勒(约公元前490—前430年)来说,之前他就猜测动物是由通用的各种成套的零部件组装而成,不同的组合会产生不同的动物,由此得来大象、昆虫、角蟾和人类。至于为什么世界上充斥着这些我们所熟悉的动物而不是另外一些组合所形成的动物,比如可以飞行的猪和长着尾巴的鱼?他认为只有特定的组合是可以存活并繁衍后代的。自然界可能早已试验过其他林林总总的组合方式,以期实现类似于《人类复制岛》中的景象,但是经过短暂的蹒跚、摇晃或打滚之后,这些在试验过程中创造的生物最终栽倒在地,从而淡出历史舞台。

大约2000年过后,恩培多克勒的上述观点得到了乔治·路易斯·勒克莱尔,即进化生物学家布丰(1707-1788)的响应。但布丰的想法是建立在分子规模上的,他认为生命体起源于我们现在所称的有机分子的聚集:有多少种可以成立的有机分子的组合,就有多少个物种存在。布丰应该对自然的内理有自己的见解:他的巨著《自然史》(首见于1749年)原本打算扩展到55卷[1],其中由他自己完成的36卷中,有9卷专门探讨鸟类,5卷探讨无机物,以及8卷(布丰去世后出版)专注于探讨鲸类、爬行类和鱼类。

但是所有的这些活蹦乱跳的生物究竟从何而来?世上的生物多得令人咋舌,对应于有记录的一定种类的物种,你可能会发现10倍于(甚至更多)该种类数量的生物个体。作为大百科全书式人物,亚里士多德也经常提出有严重错误的理论:他认为动物是从恒星降落到地球上的,或是由某种完备的形式(无需组装)自发产生的。在亚马孙盆地居住的雅胡那(Yahuna)印第安人则持新亚里士多德式观点,他们认为树薯源自那些被谋杀并火葬的麦洛马基人的骨灰。加利福尼亚的卡辉拉(Cahuilla)印第安人有着类似的信奉,他们认为葡萄树起源于火葬后的胃,西瓜源自眼睛的瞳孔,玉米源自牙齿,而有点不登大雅之堂的是,小麦源自虱子卵燃烧后的灰烬,豌豆源自人的精子。

其他的宗教则提供了一些看似简单的关于生命起源的解释,那就是:所有生物,无论大小,一律由上帝创造,就这样,无可辩驳。但是,即便是一些教堂的神父也发现他们无法完全认可《圣经》中的所有教旨。例如,博学的拿先素斯教皇格利高里(约330-389,拿先素斯位于现今小亚细亚的加柏多西亚地区)就认为上帝肯定在挪亚大洪水之后又进行了一些造物工作,因为小小的挪亚方舟根本不足以容纳所有物种的代表(一个物种雌雄各一只)。[2]作为教会执事长的卡莱尔·威廉姆·帕利(1743-1805)则认为在他出版于1802年的书中他已毫无争议地确定了生物的起源,其书美其名曰《自然神学》,或称为《存在的证据及自然表象之神学特质》。在书中他以类推方式提出了著名的论证,比如当一个旅行者偶遇一个钟表,他往往会惊叹于钟表复杂的设计,并由此认定肯定有人创造了这个钟表。因此,任何人当其遇到自然界的复杂事物时,会自然而然地认定上帝肯定在设计和制造过程中起了重要作用。米利都学派的阿那克西曼德(约公元前610—前545年),这位对当时处于萌芽期的西方哲学作出过贡献的古希腊哲学家事实上已经瞥见了真理的一角,他猜测到动物物种之间可以相互转变,尽管他靠的是纯粹的猜想来解释事物的存在特性及其一般本质。这种猜想方法也是阿那克西曼德、泰勒斯、阿那克西美尼哲学体系的一部分。

科学往往是这样,通往真知而非奇怪猜想的第一步是收集资料。对于解释自然起源来说,这就意味着首先要识别构成生物圈的所有种类的生物并且将其归类,至少在你还有耐心、能够坚持不懈并且老天照应的情况下,去统计尽可能多的生物种类。给生物种类命名便于确定个体之间的关系,就像按照惯例我们的家庭成员都保留姓氏一样。18世纪中期,伴随着国际海上贸易体系的建立,即便是足不出户的人也早已熟悉很多充斥世界的古灵精怪的生物,并意识到一些简单的名字诸如牛、狗等已不足以表达如此众多的生物,就像拉普兰(瑞典的一个地区)的居民会发现他们的语言在乌干达用不上一样。第一个被普遍接受的生物命名系统是由瑞典植物学家卡尔·冯·林尼(1707-1778)(我们也许更熟悉他的拉丁名——林奈)发明的,林奈最早在1735年出版的《自然系统》中提出了他的命名系统概念,一般认为他的植物命名系统源自他1753年出版的《植物种志》。在这部著作里,林奈引入了生物系统命名的层次概念(图1-1),比如生物“界”接近金字塔的顶端,自顶向下,金字塔逐渐拓宽至更特别的命名类型,依次为门、纲、目、科、属和种。这个命名系统中后来已加入了许多不同的中间层次,比如亚家族和超家族,从而使该命名系统更趋详尽。因此,按照林奈的命名系统,我们人类被划分为(也许有些人觉得难以理解)人种、人属、人科、类人总科,狭鼻次亚目、类人猿亚目、灵长目,真兽亚纲、哺乳动物纲、四足总纲,脊椎动物亚门、脊索动物门、动物界、真核域、有机王国。

图1-1 林奈分类法最初包括8个等级(域、界、门、纲、目、科、属、种),其组织方式有点类似于罗马军队。从那以后,分类树就吸纳了许多中间过渡等级,这里只展示了一小部分。这个分类树显示了人类的命名是怎样与扩展后的林奈命名系统相契合的。其中,一个特定分类层次只展示了其中部分分类结果,从等级较高的物种开始,这一行以分割的长方形(梯形)表格结束。这个分类图表中每个分类层次尚存在争议:比如有些人倾向于按照5个界的模式来思考问题(他们将细菌也算进了“界”层次中)

林奈命名系统的一个不足之处是,它建立在识别种属之间的外部特征的相似性基础之上,而不是建立在确定种属之间的内在血缘关系基础上的,而从科学的角度讲,后者要更合乎科学性。再者,对于诸如门、纲等概念来说,很难给出准确的定义,而且实际上它们也没有什么特别重要的意义。当前分类学中最流行的是遗传分类学(klados是希腊语,意为幼苗或嫩枝),它通过详细考察由一个共同祖先传承下来的生物世系,从而确定进化树的不同分枝,或支脉(图1-2)。德国分类学家威利·汉尼希(1913-1976)最早提出遗传分类学并在其所著的《动植物分类法》(1966)中进行了详细阐述。根据汉尼希的理论,分类法应能够反映出生物的宗谱关系,且应该严格按照“生物世系来源于共同祖先”这个基础,将生物归类。不同于那些无所顾忌的理论物理学者将日常生活中的词汇如“旋转”和“气味”信手拈来当作他们的工作用语。汉尼希在分类学中引入了希腊词语,且遗传分类学研究的是共同原始特征(多个生物共享同一祖先的原始特征)、共同派生特征(共享派生的特征)等等。幸运的是,我们无须为这些词语所累,因为我们用得最多的还是林奈命名系统。但是,遗传分类学是非常有说服力的、合乎逻辑的体系,因为它是建立在生物系谱学基础上的。而据论证,生物系谱学能够为生物的分类提供强有力的理论依据。

图1-2 在遗传分类法中,进化树往往在每个特别重要的特征出现时发生分枝。按照正式的说法,我们称这种分类法是基于共同派生特征的,即生物共享后天派生的同源性状;同源现象是指性状是由共同祖先遗传下来的。上面的进化树表明了人类是怎样契合该分类体系的

不过,我们马上又碰到了一个深刻的问题,它在我们接下来的讨论中不时出现,甚至给一些更新的生物分类命名系统也制造了麻烦,那就是:“物种”一词到底是什么意思?直到现在,对于这个词语的准确定义仍然存在诸多争论。这些争论其实并没有多少实际意义,但是由于这个概念对于有关物种起源的历史争论来说具有核心意义,所以我们还需简单地对其探讨一下。实际上,接受“创造一个放之四海而皆准的正确定义是不可能的”这一理念,将“物种”这个词看作是本来就模糊的概念,而不再紧紧咬住它的具体定义而不断争执下去,也许是一个更好的选择。

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tianlang
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这个人很懒,什么都没写

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