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(xué)答案。這些學(xué)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(xué)問題分門別類地劃入不同的學(xué)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(yīng)。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(xué)領(lǐng)域，探索物理學(xué)和演化生物學(xué)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(jìn)行復(fù)制和演化的形式。

讀者首先應(yīng)明白，這本書并不是徒勞地想要證明演化是一種完全可預(yù)測的物理學(xué)產(chǎn)物。歷史巧合和機(jī)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(xì)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(xué)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(xué)的方方面面，而人們此前一直認(rèn)為這些生物學(xué)現(xiàn)象只是不可預(yù)測的偶然歷史結(jié)果。

生命的哪些特征是由物理學(xué)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(fù)，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(dǎo)作用的物理學(xué)原則，以及這些不斷擴(kuò)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(rèn)為生命與無生命物質(zhì)是涇渭分明的，因此我們總是擔(dān)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(xué)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(dān)心是毫無事實根據(jù)的。相反，進(jìn)化論和物理學(xué)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(xué)會了欣賞非凡之美。