原载《中华读书报》

 

 

专题阅读

瞧,这是一个人

——《生长和形态》序(节录)

达西·汤普森


  关于经典名著《生长和形态》的作者达西·汤普森,北京大学的刘华杰副教授有一评论,认为“在达西那里,难以分清什么是科学什么是人文”,“他还试图沟通科学界内部的两大传统,即数理传统与博物传统”。对数学与生物学何种程度上可以融合,当然不易置评,但有一点可以明了,无论是科学与人文的沟通,还是各个学科之间的交叉融合,都不能只靠目光仅及于狭窄领域的专家们,而要依赖于通才博识式人物的涌现——达西·汤普森和斯图尔特都是极好的例子。——编者

  从福斯塔夫到《尼贝龙根指环》,但凡伟大的艺术形象和文学巨作,无不需要作者超凡的智慧。达西·汤普森(Darcy Thompson,1860-1948),也许是20世纪最博学的人。达西·汤普森不朽(事实上与日俱增)的声名还是因为他的巨著——《生长和形态》。

  传闻言之凿凿,达西·汤普森曾有三个风马牛不相及的教席可供选择:古典文学、数学和动物学。《生长和形态》的伟大正是因为它是这三个方面的完美组合。

  1.古典文学和人文学科。《生长和形态》是20世纪科学著作中最伟大的散文作品。两位杰出的科学人文学者曾对该书有如下论述:梅达沃(P.B.Medawar)称之为“有史以来英语科学典籍中无与伦比的文学作品”;哈钦森(G.E.Hutchinson)视之为“20世纪极少数传世科学著作之—,毋庸置疑,只要人类文明一息尚存,它就将与之同在。”达西·汤普森的文章和瓦格纳的歌剧有异曲同工之处:在华美的乐音中娓娓道来,在高潮时刻来一点抑扬顿挫。

  2.数学。达西·汤普森在后记中表明了自己的初衷:“揭示形态学的某些数学侧面……对于正确地研究与理解生长与形态问题不仅有所帮助,甚至还是不可或缺的。”乍听之下,将数学方法引入生物的形态问题似乎是一种非常摩登的创意,但达西·汤普森的例证很少采用类似研究中经常采用的方法:用微分方程构建理论模型或者用复杂的统计做逻辑实证论述。达西·汤普森不是不懂这些手段,但他是作为一个古典主义学者、特别是装备了牛顿力学知识的毕达哥拉斯学派几何学家来创作本书的。书中强调的是米拉尔迪角(Miraldi Angle)、斐波那契数列、对数螺线以及黄金比例。

  3.动物学。达西·汤普森最初选择了成为一名无脊椎动物学家。他运用自己的古典文学和数学素养充实了本书,但是究其本质,这本伟大的著作提出的还是—个生物学理论。这个理论很容易迷失在达西·温特沃思·汤普森详尽的阐述和简明的例证中,而且还极易被读者所忽视。因为它实在惊世骇俗,以至我们无法相信他真的讲过这么一件事。我曾经非常好奇,想知道有多少人会读到这本书、享受它优美的文笔、拥抱它精妙的例证、然后彻彻底底地忽视了这个同样重要的理论。

  我不知道达西·汤普森的宗教观,但我们有理由相信他的上帝是一个几何学家,正如爱因斯坦的上帝不会掷骰子。达西·汤普森在后记中告诉大家:

  世界的和声表现为形态和数字,自然哲学的灵魂和所有的诗篇都在数学美的概念中得到展现……一个比弥尔顿还要杰出的伟人阐发了这一主旨,称颂神“坐在地球大圆之上”,赞美:他曾用手心量诸水,用手的虎口量苍天,用升斗盛大地的尘土。

  章节的安排和全书的逻辑都围绕着这个主旨。读者见到的首先是对那些应用于形态的数学方法的介绍,然后是关键的章节“关于大小”:其中心论点是面积/体积比随生物体变大而下降。因此大动物和小动物生存在不同的作用力的领域。如果说物理力直接塑造了生物,那么小动物应当是表面力的产物,大动物则是重(体积)力的作品。接下去的几个章节一脉相承:小动物由表面力塑形(例如原生动物的普拉托间转曲面);大小介乎中间的动物体现了一种均衡(像黏滴状的水母,表面有张力维持,但又受到重力吸引往下渗滑);大动物则在重力的主宰之下。

  达西·汤普森用两种方式阐明复杂的形态事实上遵循了普遍的原理。(1)即使没有受到物理力的直接塑形,部分或者整体仍采用了理想几何学的最优形态来解决形态学的问题。(2)即使因为遗传所赐,生物体必须接受复杂的原始型,但最起码它们向相关形态的转化仍然表现为整个系统的简单物理变形——变换坐标理论。

  但是达西·汤普森不可能脱离他所生活的那个时代,我却未能意识到这一点。他对达尔文学说的质疑(与对进化事实的深信不疑并存)反映了19l7年(本书第一版的那年)世人的普遍观点,但到了第二版1942年时,这些怀疑已经变得非常落伍可笑了。达西·汤普森对达尔文主义的两个主要批评,实际上就是比他更守旧的同时代人威廉·贝特森强调的那两个,当然,达西·汤普森对每一个标准的怀疑都加上了自己的花样:(1)不要仅仅因为观察到了某种渐进转换,就编造一些关于自然选择的推测性的故事;(2)有些变化是突变而不是渐进的。

  那么,真实的达西·汤普森是怎样—个人呢?可以用莎士比亚的话作为结束语:“……他的身上混合了各种要素,以至造物主站出来对全世界说,‘这是一个人!’”

  (著名的已故生物学家和科学作家斯蒂芬·杰伊·古尔德写于1992年)

  (《生长和形态》,(英)达西·汤普森著,(英)泰勒·邦纳改编,袁丽琴译,“KJ书屋·生命旋梯书系”之一,上海科学技术出版社2003年1月第1版,32.00元)

 

  


稿件来源:中华读书报

《中华读书报》编辑部电话:(010) 63082332 63048176