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分类： 自然科学

  • Chunyuan Li. Multimodal Foundation Models: From Specialists to General-Purpose Assistants

    Chunyuan Li,Zhe Gan,Zhengyuan Yang,Jianwei Yang,Linjie Li,Lijuan Wang,Jianfeng Gao

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  • F.P.拉姆齐：事实和命题

    弗兰克·普伦普顿·拉姆齐(Frank Plumpton Ramsey，1903－1930)，哲学家、逻辑学家、数学家和经济学家。

    提要：为了分析信念、判断等概念，需要找到一种不以“真”这个概念为前提的方法。根据关于普遍对象的看法以及世界中的对象是什么、命题的逻辑构造是什么等问题的看法，真之冗余论题得以提出，并从自然语言转移到准形式化语言，引入命题量词以期解决所讨论的哲学问题，且吸收皮尔士的实用主义思想回答否定问题，使理解部分信念成为可能，并讨论必然性、普遍命题和同一性等量化模态逻辑和模态形而上学的核心问题。

    我要处理的问题是对判断、信念或断言的逻辑分析。假设我现在判断凯撒是被谋杀的。那么很自然地，在这个事实中，一方面是我的思想（mind）、我目前的精神状态、或我思想中的词句或图像，我们称之为精神因素，另一方面是凯撒、凯撒的谋杀、凯撒和谋杀、凯撒是被谋杀的这个命题，或者凯撒是被谋杀的这个事实，我们称之为客观因素。之所以假设我判断凯撒是被谋杀的这个事实，是因为我认为这些精神因素和客观因素之间存在着某种联系。所产生的问题是关于这两组因素的性质和它们之间的关系的问题，这些因素之间的根本区别则是不容置疑的。

    让我们从客观因素开始；最简单的观点是，只存在一个这样的因素，即命题，它或为真或为假，而真和假是不可分析的属性。这曾是罗素先生的观点，在他的论文《论真假的本性》1中，他解释了导致他放弃这一观点的原因。简单地说，这些原因主要有，诸如“凯撒死在他的床上”这种对象的存在的难以置信——可以说这种对象在客观上是假的，以及真假之间的差别在这个理论看来所呈现出来的神秘本性。所以，他得出结论说，判断没有单一的对象，而只是思想或精神因素与许多对象的多重关系，这些对象就是我们通常称为被判断的命题的组成部分；这个结论在我看来是正确的。

    但是，认为判断只有一个对象，还有另外一种说法，在我们继续之前，最好还是考虑一下。在前述论文中，罗素先生断言，与判断不同的是，知觉（perception）只有一个对象，例如复杂对象“书左边的刀（knife-to-left-of-book）”。我认为，这个复杂对象可以和许多人（包括现在的罗素先生）所说的事实相一致：这把刀在书的左边；例如，我们可以说，我们觉知（perceive）到了这个事实。如果我们任取一个真命题，比如凯撒没有死在他的床上，我们就可以用“……这个事实”作为结尾，形成一个相应的短语2，谈论他没有死在他的床上这个事实，所以，罗素先生假设，任何真命题都对应着一个复杂对象。

    然后，罗素先生认为，知觉的对象是一个事实，不过对于一个判断来说，出错的可能性又使得这个观点站不住脚，原因在于，凯撒死在他的床上这个判断的对象，不可能是他死在他的床上这个事实，因为不存在这样的事实。但很明显的是，对于判断来说，假定精神因素和事实之间有两种不同的关系，一种发生在真的判断之中，另一种发生在假的判断之中，这种与出错有关的困难是可以消除的。因此，凯撒是被谋杀的和凯撒不是被谋杀的，这两个判断的对象是相同的，即凯撒是被谋杀的这个事实，但在精神因素和这个对象之间的关系则是不同的。因此，罗素先生在《心的分析》中3把信念说成是要么指向事实，要么背离事实。然而，在我看来，对于一个如果有效则非常重要的理由来说，任何这样的判断观点或知觉观点都是不充分的。为了简便起见，让我们以知觉为例，假设它是绝对可靠的，考虑“他觉知到刀在书的左边”是否真的能够断定一个人和一个事实之间的二元关系。假设做出这个断言的我自己看不到刀和书，而且假设刀真的是在书的右边；但是，由于某种错误，我认为刀在左边，而他觉知到刀在左边，所以我错误地断言：“他觉知到刀在书的左边。”那么，我的陈述尽管是假的，却是有意义的，具有与它是真的时所有的那种相同意义；因此，这个意义不可能是指人和以“刀在书的左边”为名字的东西（一个事实）之间存在二元关系，因为根本没有这样的东西。这种情况与叙述词（description)4的情况是一样的；“法国国王是聪明的”并不是没有意义，因此，正如罗素先生指出的那样，“法国国王”不是一个名字，而是一个不完整的符号，“意大利国王”也是如此。同样，“刀在书的左边”，无论它是真是假，都不能成为一个事实的名字。

    但是，有人会问，为什么它不应该是事实的一个叙述呢？如果我说，“他觉知到刀在书的左边”，我的意思是，他觉知到一个事实，这个事实没有被命名，但被叙述成某种类型，当我的断言根据罗素先生的叙述词理论进行分析时，困难就会消失。同样，也有人会说，“凯撒之死”是对一件事体（event）的叙述，而“凯撒死了这个事实”只是“凯撒之死”的另一种表达方式。

    这样的反对是有道理的，但在我看来却是不合理的。事实上，像“凯撒之死”这样的短语可以有两种不同的用法；通常，我们用它来叙述一件事体，我们可以说“凯撒之死”和“凯撒被谋杀”是同一事体的两种不同的叙述。但是，在“他知道凯撒之死”、意思是“他知道凯撒已经死了”这样的语境中，我们可以使用“凯撒之死”：在这里（这是在讨论认识的时候所出现的情形），我们不能把“凯撒之死”看作是对某件事体的叙述；如果是的话，那么，整个命题就是“存在某件事体E，使得他知道E”，我们如若替换成对同一事体的另一种叙述，例如“凯撒被谋杀”，那么这个命题仍然成立。这就是说，如果他的觉知对象是“凯撒之死”所叙述的一件事体，那么，如果他知道了凯撒之死，那么他也一定知道凯撒被谋杀，因为二者是等同的。但是，事实上，他完全可以知道凯撒已经死了，却不知道是被谋杀的，因此，他的觉知对象一定不仅仅是一件事体，而是一件事体和一个特征。

    在我看来，凯撒之死这件事体和凯撒死了这个事实之间的联系是这样的：“凯撒死了”实际上是一个存在命题，它断言某件事体的存在，因此类似于“意大利有一个国王”，后者断言某种人的存在。那种事体被称为凯撒之死，它绝不能与凯撒死了这个事实相混淆，正如意大利国王绝不能与意大利有一个国王这个事实相混淆一样。

    由此，我们已经看到，以“……这个事实”结尾的短语不是一个名字，也不是一个叙述词；所以，它既不是一个命题的任何真正组成部分的名字，也不是一个叙述词，由此，一个关于“a Rb这个事实”的命题必须被分析成：（1）命题a Rb,(2）关于a、R、b和其他东西的另外一个命题；从与事实的关系这个角度对认识所做的分析，不能被接受为最终的分析。所以，我们只能得出罗素先生的结论：判断5的对象不是一个而是多个，精神因素与判断的对象是多重相关的；但是，就这样了事，正如他那样，是不能令人满意的。我们没有理由认为这是一个简单的多重关系，例如，这种多重关系可能是精神因素的各部分与独立对象之间二元关系的组合，我们有必要进一步了解它，而且当所相信的命题的形式发生变化时，它又是如何变化的。同样，一个关于叙述词的理论如果满足于看到“法国国王是聪明的”可以被认为是断言了王位、法国和聪明的之间一种可能复杂的多重关系，那么这样的理论就远不如罗素先生的理论，因为罗素先生的理论确切地解释了这种关系。

    但在对判断做进一步分析之前，我们有必要对真和假说点什么，目的在于说明，其实并没有这样一个关于真的单独问题，这样的问题只是语言上的一种混乱。真和假主要归属于命题。它们所归属的命题可以被明确地给出或叙述。第一种情况，假设它是被明显地给出的；那么，“凯撒是被谋杀的是真的”6，意思无非是说，凯撒是被谋杀的，而“凯撒是被谋杀的是假的”，意思则是，凯撒不是被谋杀的。我们使用这些短语，有时候是为了强调或出于风格原因，或者是为了表明这个陈述在我们论证中所占的位置。所以，我们也可以说“他是被谋杀的是事实”或者“他是被谋杀的与事实相反”。

    第二种情况，命题被叙述，而没有被明确地给出，此时我们可能会遇到更多的问题，因为我们得到的陈述在普通语言中无法消除“真的”和“假的”这两个词。所以，如果我说“他总是对的”，我的意思是，他所断言的命题总是真的，并且似乎没有办法不使用“真的”这个词来表达这一点。但是，假设我们这样说：“对于所有的p，如果他断言p，那么p是真的”，那么，我们就会看到，命题函项p是真的，这与p没有两样，例如，它的值“凯撒是被谋杀的是真的”，就与“凯撒是被谋杀的”是相同的。在英语中，我们添加“is true”（是真的），就是给了这个句子一个动词，而忘记了“p”已经包含了一个（变形的）动词7。如果我们暂且假设，我们所讨论的命题只有一种形式，例如关系形式“a Rb”，那么这一点也许就会更清楚了；这样一来，“他总是对的”可以表达成“对于所有的a、R、b，如果他断言a Rb，那么a Rb”，而“是真的”显然是多余的附加。当命题的所有形式被考虑到的时候，这个分析会更为复杂，不过本质并无不同；很明显，问题不在于真和假的本性，而在于判断或断言的本性，因为在上述表述中，难以分析的是“他断言a Rb”。

    也许同样明显的是，如果我们分析了判断，我们就解决了真这个问题；因为考虑一个判断中的精神因素（其本身也常常称为一个判断），它的真假只取决于被判断的是什么命题，而且，说这个判断是a与b具有R的判断，也就是说，如果a Rb那么它就为真，否则它就为假，我们必须解释这是什么意思。如果我们愿意，我们可以说，如果存在a与b具有R的相应事实，它就为真，但是，这本质上不是一个分析，而是一个冗长的迂回说法，因为“a与b具有R这个事实存在”与“a与b具有R”没有区别。

    为更进一步，我们现在必须考虑信念中的精神因素。它们的性质将取决于我们在什么意义上使用信念这个模棱两可的词：例如，有可能说一只小鸡相信某种毛毛虫是有毒的，而这仅仅意味着它有过与此相关的不愉快经历而不再吃这种毛毛虫了。这种信念中的精神因素可能是这只小鸡的行为的一部分，这与客观因素（如毛毛虫的种类和毒性）有一定的关系。对这种关系的精确分析是非常困难的，但是，我们很可能认为，就这种信念而言，实用主义者的观点是正确的，即小鸡的行为和客观因素之间的关系是，当且仅当这些毛毛虫真的有毒时，这些行为是有用的。因此，任何以效用p为充分必要条件的行为都可以被称为对p的信念，而且，如果p，即如果它们是有用的，那么它们就为真。8

    但它不是我想在这里讨论的，虽然毫无贬低这种信念的重要性的意思。我更喜欢处理那些用语言、或者可能用图像或其他符号表达出来的、有意识地断定或否定的信念；因为在我看来，这种信念才是最适合进行逻辑批评的主题。

    这种信念的精神因素，我认为是言语，大声说出、自言自语、或仅存在于想象中的言语，它们以某种方式与相信或不相信的感觉相连并伴随着这样的感觉，而至于这种关联方式，我就不在这里讨论了。9为了简便起见，我假定，我们所关心的这个思考者使用的是一种并非无规则的系统语言，并且使用了像《数学原理》中那样精确的逻辑符号。这种语言中的基本符号可以分为名字、逻辑常项和变项。我们从名字开始；每个名字都表示一个对象，意思是它们二者之间的一个二元关系。显然，名字、意义、关系和对象可能都的确是复杂的，所以，名字表示对象这个事实，最终不是二元关系形式，而是要复杂得多。10不过，正如在研究国际象棋时，琢磨组成棋子的原子是没有任何收获的，同样，在研究逻辑时，对名字及其所指的对象进行彻底分析也会毫无所获。构成这个思考者信念的，就是这些要素，依据它们，一个信念与另一个信念之间的各种逻辑关系就可以陈述出来，而它们的内在构成是非实质的。

    仅凭名字，这个思考者就能构造出我们所说的原子句，从我们的形式观点来看，这并没有什么严重的问题。如果a、R和b是与他的语言相关的简单东西，也就是说，是他有名字的实例的那类东西，那么，他会相信a Rb，因为他在头脑中会把a、R和b的名字联系起来并伴以一种相信感。但是，这个说法太简单了，因为名字必须以一种适合于a Rb而不是b Ra的方式统一起来；这一点可以这样解释：R的名字并不是语词“R”，而是我们通过写出“a Rb”而在“a”和“b”之间建立的关系。于是，这种关系把“a”和“b”统一在一起的意义决定了它是信念a Rb还是b Ra。还有其他许多类似的困难，但是我打算把话题转到更有趣的问题上，这些问题是在我们考虑更复杂的信念时出现的，这些信念的表达不仅需要名字而且需要逻辑常项，所以，我们必须解释“非（not）”和“或（or）”这类词的意义模式。

    一种可能的解释11是，它们，或者它们的一部分，例如可以用来定义其他逻辑常项的“非”与“且（and）”，都是关系的名字，因此它们出现于其中的句子与原子句相似，只是它们断言的关系是逻辑关系而不是实质（material）关系。按照这个观点，每个命题最终都是肯定命题，断言简单词项之间的一个简单关系，或者断言简单词项的一个简单性质。因此，“这是非红的（This is not-red）”断言了这与红之间的一种否定关系，而“这不是非红的（This is not not-red）”则断言了这、红与前一种否定关系之间的另外一种否定关系。

    这个观点要求一种与我截然不同的逻辑态度，以至于我很难找到一个共同的基础来讨论它。不过，还是有一两件事情我想从批判的角度来说一下：第一，我发现对形式逻辑没有任何解释，只知道它是“必然事实”的集合，这是令人非常不满意的。我认为，形式推论的结论在某种意义上必须包含在前提之中，而不是新的东西；我无法相信，从一个事实，比如一个东西是红的，就可能推论出无数个不同的事实，例如，它不是非红的、它既是红的又不是非红的。我想说的是，这些都只是用其他语词所表达的同一个事实；同样的事情也不一定会有这么多不同的表达方式。例如，我们可能不会插入一个词“非”来表达否定，而是把我们所否定的东西上下颠倒写出来。这样的符号系统是不方便的，因为我们没有被训练去感知关于水平轴的复杂对称，如果我们采用了这样一种符号系统，我们就应该去掉这多余的“非非”，因为对句子“p”否定两次的结果将只是这个句子“p”本身。

    所以，在我看来，“非”不能是一个名字（否则的话，“非非p”就必须是关于对象非的，由此在意义上与“p”截然不同），而必须以一种根本不同的方式发挥作用。由此可见，我们必须允许否定式和析取式完全不同于肯定性断言，而不仅仅是不同但同样肯定的那些关系的断言。所以，我们必须放弃“每个命题都断言词项之间的一个关系”的想法，这种想法似乎和旧观点“命题总是断言一个主词的谓词”一样难以抛弃。

    假设我们的思考者正在考虑一个原子句，他的沉思过程导致他要么相信这个句子要么不相信这个句子。可以假设，二者最初是由与原子句有关的两种不同的感觉构成的，而且存在于一种相互排斥的关系之中；由此，断言和否定之间的区别在于感觉的不同，而不在于像“非”这样的词是否存在。但是，为了交流的目的，这样一个词几乎是必不可少的，相信原子句就通过大声说出来进行交流、不相信它就和“不（非，not）”一起说出来。通过某种联想，这个词将会成为我们思考者内心语言的一部分，有时候，他会对“非p”感到相信，而不是对“p”感到不相信。

    如果发生这种情况，我们就可以说，不相信“p”和相信“非p”是等价的出现，但是在我看来，确定我们所说的“等价”的意思，是这个主题的最困难之处。这个困难存在于任何理论之中，但在我的理论中尤其重要，我认为，“非”的含义并不在于与对象的意义关系，而在于不相信“p”和相信“非p”之间的等价。

    在我看来，相信“非p”和不相信“p”之间的等价性，应该依据因果关系来定义，因为这两个出现有许多共同的原因和结果。在许多情况下，我们应该预料到其中的一个或另一个会发生，但并不知道究竟是哪一个，不管哪个发生，我们都应该预料到结果是同样的。我们可以说，要等价就是要具有某些共同的因果属性，我希望我能更精确地定义这些属性。很明显，它们一点也不简单；相信“p”不会总是产生一致的行为。除了在特殊情况下，很有可能的是，根本就不会产生任何行为，因此，它的因果属性只会表达其他某些条件被满足时它所产生的结果。再说一次，只有某些种类的原因和结果才是必须承认的；例如，我们并不关心决定单词韵律的因素和由单词的韵律所决定的结果。

    由此，对“非p”这个词的相信感和对“p”这个词的相信感具有某些共同的因果属性。为了表达这个事实，我认为，这两个出现表达了同一个态度，即不相信p或相信非p。另一方面，对“p”的相信感具有不同的因果属性，因此表达了不同的态度，即相信p这个态度。很明显的是，相信和不相信的重要性并不在于它们的内在本性，而在于它们的因果属性，即它们的原因，尤其是它们的结果。因为，当a Rb的时候，我为什么要对名字a、R和b有一种相信感，而当非a Rb的时候，我为什么要对它们有一种不相信感，除非是因为这些感觉的效果往往比其他感觉更令人满意。12

    这样，对于我不了解其语言的人，如果我谈到他的时候，说“他相信非a Rb”，我的意思是说，在他的头脑中出现了一个感觉和语词的结合，表达着他相信非a Rb这一态度，也就是说，这个组合具有一定的因果属性，在这个简单的情形之中13，这些属性可以被指定为那些属于由不相信感和a、R与b的名字的组合，在使用英语的人那里，则属于由相信感和a、R与b的名字，以及单数个“not”（非）的组合。除此之外，我们可以说，这些因果属性以如下方式与a、R和b联系在一起：只有由a、R和b的名字组成的东西才能具有这些属性。（这就是句子的意义必须由句子中语词的意义来决定的学说。）

    当我们只处理一个原子命题的时候，我们习惯于把部分信念的中间态度留给概率论，而只考虑完全相信和完全不相信的极端情况。但是，当我们的思考者同时考虑几个原子命题的时候，事情就复杂多了，因为我们不仅要考虑完全确定的态度，比如相信p且不相信q，还要考虑相对不确定的态度，比如相信或者p或者q为真但不知道究竟哪个为真。但是，任何这样的态度都可以用它所认同或不认同的原子命题的真值可能性来定义。所以，如果我们有n个原子命题，那么，关于它们的真和假就有2n种相互排斥的可能性，一个可能的态度是，取其中的任何一个集合，并且说它是这个被实现的集合中而不是其余集合中的一个态度。所以，相信p或q就表示认同p为真且q为真、p为假且q为真、p为真且q为假等等可能性，但不认同p为假且q为假这一剩下的可能性。说对一个句子的相信感表达了这样一种态度，就是说，它具有某些随这个态度而变化的因果属性，也就是说，哪些可能性被排除了，哪些可能性被保留了。大致来说，我们的思考者会不顾被拒绝的这些可能性而有所行为，但是，我不知道该如何准确地解释这一点。

    在任何普通的语言中，这种态度都可以表现为对原子句利用逻辑联结词所构成的复杂句的一种相信感；它究竟是何种态度，这要取决于这个句子的形式而非这个感觉。所以，我们可以简要地说，句子表达的是态度，一个句子的意思是认同或不认同这样或那样的真值可能性，由此，意味着断言或相信这个句子的人确是如此认同或不认同的。

    在大多数逻辑记法中，句子的意义是由出现于其中的逻辑运算指号决定的，如“非”和“且”。它们的意思如下：“非p”，不管p是否为原子句，都表达了对p所不认同的可能性的认同，反之亦然；“p并且q”表达的是对“p”“q”二者都认同的可能性的认同，而不认同所有其他可能性。根据这些规则，任何从原子句利用“非”和“且”构造出来的句子的意思都是完全确定的，因此，“非”的意义就成了一条依据“p”所表达的态度来确定由“非p”所表达的态度的法则。

    当然，这只能在直接以真值可能性为基础的符号系统中才被用作“非”的定义。所以，在维特根斯坦先生的《逻辑哲学论》第95页上解释的记法中，我们可以把“非p”定义为将“p”的最后一列中的T与空格互换而得到的符号。但是，一般来讲，我们总是使用一种不同的符号系统，其中“非”作为初始符号出现，不能被没有循环地加以定义；然而，即使在这种符号系统之中，我们也可以问，“‘nicht’的意思是不”该如何加以分析，而上述评论就是要回答这个问题。在我们通常的符号系统之中，这些真值可能性最方便地表达为原子命题及其否定的合取命题，而任何命题都可以表达为一个它所认同的真值可能性的析取命题。

    如果我们不加区别地对原子句进行逻辑运算，有时候会得到并不表达信念态度的复合句。所以，“p或者非p”没有排除任何可能性，因此根本就没有表达任何信念态度。它不应该被视为一个有意义的（significant）句子，而应该被视为一种退化14的情形，维特根斯坦称之为一个重言式。它可以被添加到任何其他句子中而不改变其含义，因为“q:p或者非p”与“q”具有同样的可能性。形式逻辑和纯数学的命题正是在这种意义上被称为重言式，而这也正是它们被称为“必然真命题”之所在。

    同样，“p且非p”排除了所有可能性，也不表达任何可能的态度：它被称为矛盾式。

    根据这些观点，我们就可以解释逻辑的、数学的或者形式的推论或蕴涵是什么意思了。当“如果p那么q”是一个重言式的时候，或者当“p”所认同的真值可能性包含在“q”所认同的那些真值可能性之中的时候，从“p”到“q”的推论就在形式上得到了保证。在这种情况发生的时候，总是可以用“q且r”的形式来表达“p”，所以，可以说结论“q”已经包含在前提之中了。

    在讨论普遍命题之前，我必须对一个明显的困难稍加说明。我们之前已经假定，在我们的思考者的语言中，名字的含义可能非常复杂，因此，在他看来是一个原子句的东西，翻译成一种更精细的语言之后，可能就不再是这样了。如果真是这样，那么他的原子命题的真假组合实际上很有可能是自相矛盾的。事实上，“蓝”和“红”的例子应该就是这种情形，莱布尼茨和维特根斯坦都认为，“这既是蓝的又是红的”是真正自相矛盾的，只是这种矛盾被有缺陷的分析所掩盖了。不管如何看待这个假设，我认为，形式逻辑并不会关心它，而是预设了原子句的所有真值可能性实际上都是可能的，或者至少是这样来处理它们的。从“这是红的”推论出“这不是蓝的”，谁也不能说是像三段论那样得到了形式上的保证。如果我回到刚才国际象棋的类比那里，这个假设也许可以与如下假设进行比较：棋子还没有被磁化到在机械上不可能到达棋盘上某些位置的程度，因此我们只需要考虑象棋规则的限制，而忽略由棋子的物理结构可能带来的任何其他限制。

    到目前为止，我们只讨论了原子命题以及由原子命题通过有限次真值运算所得到的命题，除非我们的解释是完全不完整的，否则的话，我们现在就必须谈谈普遍命题，例如英语中用“所有”和“有的”等语词来表达的命题，或者在《数学原理》的记法中用表面变元（apparent variable)15来表达的命题。对此我采用维特根斯坦的观点16，即“对于所有的x,fx”应该被视为等价于“fx”所有的值的逻辑积，即等值于组合fx1且fx2且fx3且……，而“有的x,fx”则是它们的逻辑和。就这些符号而言，首先，由于在明确说明真值主目的时候，真值主目不再像以前那样是被枚举出来的，而是被确定为某个真值函项的所有的值，由此我们可以区分出普遍性成分；其次，我们可以区分出真值函项成分，在第一种情形中，它是逻辑积，而在第二种情形中，它是逻辑和。

    关于普遍命题的新颖之处，仅仅在于用命题函项而非枚举来说明真值主目。因此，普遍命题就像分子命题一样，表达了与原子命题的真值可能性的一致或不一致，只是它们以一种不同的、更为复杂的方式来表达。对“所有的x,fx”的相信感具有某些因果属性，我们称它仅仅表示了与fx所有的值都为真这种可能性相一致。一个符号要具有这些因果属性，并不一定要像之前那样包含所有相关对象的名字并组合成适当的原子句，而是根据一种特殊的心理学定律，用命题函项的方法按照上述方式构造它就足够了。

    和以前一样，这不能被看作试图对“所有的”和“有的”所做的定义，而只是对“我相信，所有的（或有的）……”17所做分析的贡献。

    这种关于普遍命题的观点具有非常大的优势，它使我们能够把维特根斯坦先生关于逻辑推论的解释以及他关于形式逻辑由重言式组成的观点推广到这些命题。这也是解释如何从“所有的x,fx”推论出“fa”、如何从“fa”推论出“存在x，使得fx”的唯一观点。把“存在x，使得fx”看作是形如“F(f）”(f具有应用）的原子命题的另外一种理论就完全模糊了这一点；在a是红的和红的具有应用之间，它并没有给出可以理解的联系，而只是放弃解释这种关系的任何希望，仅仅满足于给它贴上标签“必然的”。

    但是，我预计反对意见会从以下几个方面提出：首先，有人会说，a不能进入“所有的x,fx”的意义之中，因为我可以在从未听说过a的情况下就断言这个命题。对此，我的回答是，这是关于普遍性的符号系统的效用的一个根本部分，它使我们能够对我们从未听说过、因此也不知道其名字的东西做出断言。除此之外，a是包含在“所有的x,fx”的含义之中的，这一点可以从以下事实中看出来：如果我说“所有的x,fx”，有人回答说“并非fa”，那么，即使我之前没有听说过a，他也毫无疑问是在反驳我。

    第二个反对意见更为严重；有人会说，这种关于普遍命题的观点，使得世界上有什么东西不像它真正那样是偶然的事实，而是被逻辑所预设，或者充其量是一个逻辑命题。因此，它会敦促说，即使我对世界上所有东西有一个清单“a”、“b”、……、“z”，“所有的x,fx”也仍然不会等值于“fa、fb、…、fz”，而是等值于“fa、fb、…、fz并且a、b、…、z是所有东西”。对此，维特根斯坦会回答说：“a、b、…、z是所有东西”是无意义的，在他改进的同一性符号系统中根本就不能写出来。对这个回答的适当讨论，将涉及他的整个哲学，因此，也就超出了这里的讨论范围；我所要做的，就是用“你也如此（tu quoque）！”来进行反驳。如果“a、b、…、z是所有东西”是一个重言式，而我认为通过恰当的定义可以做到这一点，那么，这个反对显然是没有力量的；因为这样的话，它就可以在不改变意思的情况下被去掉。所以，反对者会声称它不是一个重言式，或者用他们的术语来说，不是一个必然命题；他们大概会认为，这一点适用于任何这样一类命题，也就是说，他们会认为，断言一组东西是或不是所有东西，不能必然地为真或者必然地为假。但是我想，他们会承认，数值上的同一性和差异性都是必然关系、“存在一个x，使得fx”可以从“fa”必然地得出、从必然真命题必然地得出的任何东西本身都是必然的。如果是这样，那么他们的立场就无法维持；原因在于，假设a、b、c实际上并不是所有东西，而是另外还有一个东西d。那么，d并不等同于a、b或c就是一个必然的事实；因此，必然地，存在一个x使得x并不等同于a、b或c，或者a、b、c并不是世界上仅有的东西。所以，即使在反对者看来，这也是一个必然的而非偶然的真命题。

    最后，我必须强调我对维特根斯坦先生的感激之情，我的逻辑学观点是从他那里得来的。我所说的一切都归功于他，除了那些有实用主义倾向的部分18，在我看来，这些部分是为了弥补他体系中的一个缺口而需要的。但是，不管怎样看待我的这些补充，也不管这个缺口应该如何来弥补，在我看来，他的形式逻辑观念无疑比任何前人都有巨大的进步。

    我的实用主义观点源自罗素先生；当然，这个观点是非常模糊的和不成熟的。我认为，实用主义的本质就是，句子的意义应该由断言它将导致的行为来定义，或者更模糊地说，由它可能的原因与结果来定义。对于这一点，我是确定的，但没有更确切的了。

    【注释】

    1载罗素的《哲学论文》（Philosophical Essays），首次出版于1910年。参见Bertrand Russell, Philosophical Essays, London: Routledge, 2009。
    2这里的原文为“we can form a corresponding phrase beginning with ‘the fact that’”。翻译本文的过程中，原文中以“the fact that”开头的短语都统一且唯一地译成了“……这个事实”，所以这里也就相应译成了“‘……这个事实’结尾”，后面同此。–译者注
    3参见Bertrand Russell, The Analysis of Mind, London: George Allen&Unwin, Ltd.,1921。需要注意的是，在《心的分析》（The Analysis of Mind）中，一个“信念”是我们所说的一个精神因素，并不是精神因素-关系-客观因素的整个复合物。
    4 用“叙述（词）”而非目前流行的“摹状词”译“description(s）”，来自金岳霖的《逻辑》：“P.M.的作者对于‘美国皇帝是胖子’这样的话，很费了一番解析的功夫。这样的话一方面有存在的问题，另一方面又有所谓叙述词的问题。所谓叙述词者在原书中为‘Description’。‘叙述词’这一名词很不好，可是如果我们改用‘形容词’或‘摹状词’结果恐怕更坏。……P.M.曾举‘Author of Waverly’以为叙述词的例。从这个例看来，原书中的‘Description’不便称之为摹状词，或形容词。”他在《论道》中也采用“叙述词”；《知识论》中不再出现这些词，只是说，“摹状是description of特殊的”，也就是说，“所摹状的是特殊的呈现，或类似特殊的意像。我们所比较习惯的说法，是说所形容的是特殊”。下文中用“事体”译“event”，来自金岳霖的《知识论》：“所与中有性质与关系上的统一性，而又以时间位置为终始的是事体。……‘今天的早饭’表示一件事体。”–译者注
    5 在我们看来，包括表达“有的东西就是这样”（that something is the case）的任何其他形式的知识或观点。
    6 这句话的原文为“It is true that Caesar was murdered”，与前文“the fact that”的翻译类似，我们把顺序倒过来，译为“凯撒是被谋杀的是真的”。“……是假的”则译自“It is false that”。在本段和下一段，拉姆齐提出了关于真的冗余论题；在下一段中，拉姆齐引入了命题量词这种技术，从而在准形式化语言中来试图解决哲学问题。对于拉姆齐冗余论题的发展，参见Arthur Prior, Objects of Thought, Oxford: Clarendon Press,1971。–译者注
    7 这里要按照原文即英文来理解：添加了动词“is true”的“p”是“凯撒是被谋杀的”（Caesar was murdered），后者包含一个变形的动词“was”。–译者注
    8 相信aRb是有用的，意思是：做那些有用的事情是有用的，当且仅当aRb；这显然等价于aRb。
    9 自始至终我都在说，相信、不相信和单纯的考虑之间的区别似乎在于“感觉”的存在与否；但是，读者喜欢的任何其他词都可以代替“感觉”，例如，“特定品质”或者“断言行为”和“否认行为”等等。
    10 这在名字的情形中最为明显，因为名字通常由字母组成，所以它们的复杂性是显而易见的。
    11 尤其是参见J.A.Chadwick，“Logical Constants”, Mind, Vol. XXXVI, Iss.141,1927, pp.1-11。
    12 拉姆齐在很大程度上从维特根斯坦那里得到了逻辑工具，但是最后的结论却带有实用主义倾向，这一点可以在对否定的分析中最为清楚地看出：拉姆齐同意维特根斯坦，非非p与p是同一命题，因此这里的“非”不是一个名字；“非”这个词表示一种感觉上的区别、即肯定与否定的区别，所以，“不相信p”等价于“相信非p”。所以，拉姆齐用一种典型的实用主义方式，即通过把这两种显然不同的精神状态的原因和结果的等价性去证实非非p与p是同一命题。–译者注
    13 在后面处理的更为复杂的情况中，除了提到特定的语言，在我看来，类似的说明是不可能的。显然，有一些方式可以做到这一点，但我认为它们都是虚幻的。
    14 在两条直线或两个点构成一个退化的圆锥曲线这个数学意义上。
    15 “表面变元”即标准教材中的“约束变元”，例如，在全称命题?xφx（或特称命题?xφx）中，“x”的两个出现都是约束出现，被全称量词“所有”（?）（相应地，被特称量词）所约束。–译者注
    16 很明显也是约翰逊先生的观点。参见其《逻辑》第二部分，第59页。
    17 即“I believe that all(or some）”。–译者注
    18 以及原子命题这个概念可能与语言有关的这个建议。

    【刘新文 译】

  • DeepMind研究所：GraphCast：在全球范围内的中期天气预报

    GraphCast是来自谷歌公司DeepMind研究所的天气预报大模型。Graph指的是用的神经网络模型是Graph Neural Network，即图神经网络；Cast指的是任务是ForeCast，是预报。结合起来说就是使用GNN来做天气预报。然后这个预报是中尺度的，中尺度的概念引入的意思是，原来用AI来做天气预报一般是小尺度的，即预报几个小时后的天气状态；而中尺度的天气预报则是面向10天半个月这种时间尺度量级的。最后是针对全球的，GraphCast面对的是一个全球天气预报的任务。

    GraphCast是一种基于机器学习的天气模拟器，它超过了世界上最准确的中期确定性业务天气预报系统，以及所有先前的机器学习先进方法。它是一个自回归模型，基于图神经网络和新颖的高分辨率多尺度网格表示，我们在欧洲中期天气预报中心（ECMWF）的ERA5再分析档案中的历史天气数据上训练。它可以以6小时的时间间隔产生10天的预报，包含五个地面变量和六个大气变量，每个变量有37个垂直压力层级，0.25°纬度-经度分辨率的网格上，对应于赤道附近约25×25千米的分辨率。我们的结果显示，在我们评估的2760个变量和时间节点的组合数据上，90.0%的数据结果表明，GraphCast比ECMWF的确定性业务预报系统HRES更准确。GraphCast也超过了最准确的机器学习天气预报模型在其报告的252个目标中的99.2%。GraphCast可以在Cloud TPU v4硬件上60秒内生成10天的预报（35 GB字节的数据）。与传统的预报方法不同，机器学习的预报方法与数据规模良好匹配：通过在更大、质量更高和更新的数据上训练，预报技能可以提高。这些结果总体上代表了我们前进了一大步，利用机器学习补充和改进天气模型，开辟了快速准确预报的新机会，并实现了机器学习模拟在物理科学中的应用前景。

    1. 背景介绍

    每天人们在计划自己的行程时都会考虑接下来的天气，从决定穿哪件外套到决定是否逃离飓风。当这些决定涉及预计未来十天的天气时，人们依靠“中期”天气预报，天气局每天最多四次提供这些预报，例如欧洲中期天气预报中心（ECMWF）、美国国家海洋和大气管理局和英国气象局。在这里，我们显示基于机器学习的天气预报可以与这些气象局传统上使用的方法相媲美。

    中期天气预报是在大型高性能计算集群上运行的模拟生成的，主要包括两个组成部分。第一个组成部分是“数据同化”，这是根据最近和过去从卫星、天气站、船只等获得的观测推断和跟踪天气的过程。数据同化的结果是最近一系列天气状态的估计，称为“分析”。第二个是预报模型，传统上基于“数值天气预报“（NWP），它预测代表天气状态的变量的未来时间演化。这两个组成部分是密切相关的：数据同化在其推理和跟踪过程中使用NWP模型，之前的预报用于提示同化估计，分析结果用于作为预报模型的输入。本工作重点改进第二个组成部分：预报模型。

    地球天气的控制方程式没有已知的封闭形式解，因此基于NWP的预报模型以数值方式近似解决它们。NWP方法可以很好地扩展计算量：精度通常随着增加的计算资源而提高，因为额外的计算量可以分配给更高分辨率的模拟，以及更复杂的参数方案。几十年来，NWP系统投入了大量投资，世界上一些最大的超级计算机用于做出准确的天气预报。

    然而，NWP方法不适合处理越来越多可用数据。今天有大量的天气和气候观测数据存档，但传统上很少有直接改进预报模型质量的数据。改进NWP方法的主要方式是高度训练的专家手动创新更好的模型、算法和近似值，这是一个耗时且昂贵的过程。

    相比之下，机器学习方法通常可以很好地处理数据。在广泛的科学领域，基于机器学习的方法在更低的计算预算下可以随着更高质量数据的增加而提高精度。在天气预报中，机器学习系统开始改进基于NWP的预报模型，特别是在传统方法相对较差的情况下。例子包括亚季节热浪预测和降水现场预报。

    然而，在中期天气预报中，基于机器学习的方法只是最近开始与传统的NWP相竞争。世界上最准确的中期业务预报系统基于NWP，是欧洲的ECMWF的综合预报系统（IFS），其仍被认为是优于基于机器学习的方法。IFS主要由两个组成部分组成：HRES是一个确定性模型，它每天几次产生单一的10天预报，分辨率为0.1°纬度-经度；ENS是一个集合模型，它每天几次产生一组50个随机扰动的15天预报，分辨率为0.2°。基于机器学习的天气预报最广为人知和具有挑战性的目标之一是超过HRES和ENS。在过去一年中，在这方面有许多令人兴奋的进展。基于图神经网络（GNN）的模型报告了在1°纬度-经度分辨率和6天预报的结果上，在几个变量和压力层上接近HRES的技能，甚至在几个变量上超过HRES的粗分辨率。FourCastNet（FCN）基于Fourier神经算子报告了0.25°纬度-经度分辨率和7天预报的有前景的结果，这是第一个在全球范围内以该分辨率运行的模型。最近又有华为的Pangu-Weather，基于Vision Transformers报告了0.25°纬度-经度分辨率和7天预报的最准确的基于机器学习的天气预报，在九个变量和压力层中的许多变量上超过HRES。虽然这些进展令人鼓舞，但他们的结果通常仅报告少数几个变量，没有全面比较业务预报系统，这引起一个疑问：基于机器学习的天气模型有多高的技能？本工作的目的是提供这个问题的答案，并提供一个强大的框架来与业务系统竞争，甚至可能超过业务系统。

    GraphCast使用GNN在“编码-处理-解码”架构中自动回归地生成预测轨迹。编码器将两个连续的输入帧（每个网格点有数百个变量）的纬度-经度输入网格映射到多尺度内部网格表示。处理器在此“多网格”表示上执行多轮消息传递，其中的边缘可以跨越短或长距离，允许在不需要显式层次结构的情况下进行节点间有效通信。解码器将多网格表示映射回纬度-经度网格，作为下一时间步骤的预测。GraphCast 在39年的历史天气数据ECMWF的ERA5再分析数据集上训练,以6小时时间步长在0.25°纬度-经度分辨率上进行10天预测，针对5个地面变量和6大气变量中的每个变量在37个垂直压力层。给定时间的完整状态由2.35亿个数字表示，以float32精度将近900兆字节，这给我们模型的实现和训练带来了独特的挑战。我们的GraphCast架构遵循基于GNN的学习模拟器的长期传统。

    比较不同模型的预报技能本身就是一个具有挑战性的问题，因为这些模型预测许多变量和时间范围。ECMWF改进其基于NWP的HRES模型的方式是通过使用HRES得分评估HRES新候选版本与以前版本的技能。HRES得分将两个版本相互比较每天，针对约27个地面和大气变量及压力层次进行10天预报。

    我们采用ECMWF的方法，通过引入一个类似的得分，以全面比较HRES的技能与GraphCast的技能之间的许多关键变量。我们评估我们模型在得分中的所有变量和层次（除海洋波浪变量外）以及大多数天气评价变量和层次上的性能，共69个变量和层次。我们使用0.25°纬度-经度分辨率的10天预报，时间步长为6小时。

    我们的主要发现是，在这2760个评估变量和层次以及提前时间的组合中，对于2018年留出的测试集，GraphCast在其中90.0%的组合上具有比HRES更高的预报技能。GraphCast能超过HRES性能的一个关键原因是它直接从数据中训练，因此在原理上可以捕获NWP系统中未明确表示的天气现象，如气团、前线和风暴等。我们还发现GraphCast具有比Pangu-Weather更高的预报技能。本工作的关键进展包括：

    • 用于学习天气模拟的新颖多网格GNN体系结构。
    • 一个可以训练以0.25°纬度-经度分辨率和37个垂直分辨率层生成40个或更多步骤的预报的自动回归模型。
    • 评估中期预报变量的全面覆盖的实验协议。
    • 一种技能超过最佳NWP确定性模型的基于机器学习的预报模型。
    • 最准确的机器学习天气预报模型。

    总之，我们的工作表明机器学习方法可以产生中期天气预报，这些预报在许多关键变量和时间范围上超过目前最先进的NWP系统。我们的GraphCast模型证明机器学习对天气预报的运用前景，并为如何利用机器学习改进中期天气预报提供了一个框架。

    2. ERA5数据集

    对于GraphCast的训练和评估，我们从ECMWF的ERA5在2020年再分析存档的子集中构建了我们的数据集，时间段为1979-2018年，时间间隔为6小时（对应每天的00z、06z、12z和18z），水平分辨率为0.25°纬度-经度，37个垂直大气压力层。“再分析”意味着对历史天气观测进行数据同化，以估计全球天气状况随时间的变化，ERA5被认为是世界上最全面和最准确的再分析存档。
    我们的模型预测总共227个目标变量，其中包括5个地面变量，以及在37个压力层中的每个层次的6个大气变量（我们的模型还提供了其他静态和/或外部变量作为输入上下文）。这些变量由其简短名称（对于大气变量，还包括压力层级）唯一标识。大气变量在37个压力层中的每个层次表示，分别是：位势高度（z）、比湿（q）、温度（t）、风速u分量（u）、风速v分量（v）和垂直速度（w）。静态/外部变量包括诸如网格/网状结构的形状、地形以及大气顶层的辐射等信息。
    环绕地球的网格对应于每个纬度、经度和压力层的变量。地面和大气变量分别由放大视图中的黄色和蓝色框图表示。

    3. GraphCast模型

    3.1. 生成一个预报结果

    GraphCast把两个邻近历史天气状态作为输入，并且预测下一步的天气状态。为了产生一个遥远的时刻的预报结果，模型迭代地把输出作为输入，以自回归的方式预报到未来某个时刻的天气状态。

    3.2. 架构

    GraphCast的核心体系结构使用GNN在“编码-处理-解码”配置中如图d、e和f所示。基于GNN的学习模拟器在学习流体和其他材料的复杂物理动力学方面非常有效，因为它们的表征和计算的结构类似于学习有限元求解器。GNN的一个关键优点是输入图的结构决定通过学习信息传递相互作用的表征部分，允许任意空间范围内的任意相互作用模式。相比之下,卷积神经网络（CNN）的计算局限于局部补丁内（或者在扩张卷积的情况下，定期跨越更长范围）。虽然Transformer也可以计算任意长范围的计算，但由于计算所有到所有的相互作用导致的二次内存复杂性，它们无法很好地扩展到非常大的输入（例如GraphCast的全球输入中的100多万个网格点）。Transformer的扩展通常稀释可能的相互作用以减少复杂性，这实际上使它们类似于GNN。

    我们利用GNN模拟任意稀疏相互作用的能力的方式是引入GraphCast的内部多网格表示，该表示在全球范围内具有均匀的空间分辨率，并允许几步消息传递内的长程相互作用。多网格首先通过反复6次细分常规二十面体（12个节点和20个面）来构建，以获得总共40,962个节点和81,920个面的二十面体网格层次。我们利用粗网格节点是细网格节点的子集这一事实，这使我们能够将网格层次结构的所有层次的边缘叠加到分辨率最高的网格上。此过程产生一组多尺度网格，其中粗边缘在多个尺度上跨越长距离，细边缘捕获局部相互作用。g显示每个单独的细分网格，e显示完整的多网格。

    GraphCast的编码器d首先使用GNN将输入数据从原始纬度-经度网格映射到多网格上的学习特征，其中从网格点到多网格的有向边。处理器然后使用16层深度GNN在多网格上执行学习信息传递，这得益于长程边缘可以有效地在空间传播信息。解码器然后使用具有有向边的GNN将最终的多网格表示映射回纬度-经度网格，并将这个网格表示与输入状态结合起来形成输出预测。

    编码器和解码器不要求原始数据排列在规则的直线网格中，也可以应用于任意网状状态离散化。该通用体系结构基于各种成功应用于许多复杂流体系统和其他物理领域的基于GNN的学习模拟器在天气预报中使用了类似的方法，并取得了令人鼓舞的结果。

    在单个Cloud TPU v4设备上4，GraphCast可以在60秒内生成0.25°分辨率的10天预报（每6小时一个步骤）。相比之下，ECMWF的IFS系统在11,664核群集上运行，并在约1小时内生成0.1°分辨率的10天预报（前90个小时每小时发布一次，93-144小时每3小时发布一次，150-240小时每6小时发布一次）。

    3.3. 训练过程

    GraphCast经过训练以最小化针对ERA5目标的12步预报（3天）的目标函数，使用梯度下降法。衡量的目标包括在预报日期时间、提前时间、空间位置、变量和层次的平均平方误差。

    我们发现使用自回归的多步损失可以有效地使模型在长期预报中最小化误差累积。目标函数相对于网络权重的梯度通过整个自回归预测序列进行反向传播计算。

    在模型开发和训练过程中，我们仅使用1979-2017年的ERA5数据，而2018年的ERA5数据仅保留用于测试。我们遵循严格的协议，在最终GraphCast冻结和评估阶段开始之前，我们的研究团队或培训程序从未观察2018年及以后的数据。作为我们初步实验的一部分，我们训练了通过2015年的模型，在2016-2017年对其进行验证以选择最佳模型，重新训练通过2017年的该模型，并在2018年对其进行测试。我们还测试了通过2015年训练的模型在2018年测试数据上的性能，发现其在2018年数据上的性能不如重新训练通过2017年数据的模型。在其他初步实验中，我们发现通过较早测试期间（2015年)训练的模型在测试性能方面较之训练数据不包括紧接测试期间之前的几年的模型有类似的改进。这可能是由于多年数据的非定常（例如，由于ENSO周期、气候变化或其他多年天气模式）或者额外训练数据的结果。原则上，GraphCast可以定期重新训练（或微调），使用最新的天气数据，以潜在地获得这些好处。

    我们在32个Cloud TPU v4设备上使用批处理并行训练GraphCast约需要3周时间。为了减少内存占用，我们使用复杂的梯度检查点策略和低精度数值。我们还对训练时间的减少做了工作。

    4.模型评估

    我们使用根均方误差（RMSE）和异常相关系数（ACC）来量化GraphCast、其他ML模型和HRES的技能。这两个指标都与真实数据进行计算。RMSE测量预报和真实值之间的差异的大小；ACC并测量模型预测的气候学差异（即某个位置和日期的平均天气）与同一量计算的真实值之间的相关性。

    GraphCast经过训练以预测ERA5数据，因此我们报告的错误是针对ERA5作为真实数据计算的。然而，HRES模型使用HRES分析作为输入。因此，我们构建了一个单独的数据集，称为“HRES-fc0“，用于计算HRES误差的真实数据。

    对于每个变量，我们选择了位于或接近地面而不是500 hPa水平的气压层。在下面的结果中，我们还展示了GraphCast与HRES在我们评估集中的所有69个变量层次组合中的性能评分。我们评估的气压层是WeatherBench使用的13个层次：50、100、150、200、250、300、400、500、600、700、850、925和1000 hPa。我们评估的变量是上述列出的变量，除了垂直速度（w）和总降水量（tp），这些是ERA5和HRES中的诊断变量。这总共留下69个评估变量(4个地面变量加上13个气压层的5个大气变量)，在40个未来时刻，总共2760个。
    我们显示了来自ERA5、HRES预报和GraphCast预报的状态序列。线图显示了预报与其各自真实数据之间的RMSE，虚线表示与预报图像对应的提前时间。该图说明了GraphCast预报的质量，并为如何使用预报来计算技能指标提供了直觉。

    5. 实验结果

    5.1. GraphCast versus HRES技巧

    我们的结果显示，GraphCast在10天预报中全面超过HRES的天气预报技能，水平分辨率为0.25°。
    GraphCast（蓝线）明显超过HRES（黑线），我们的10个重要地面和大气变量，从ECMWF评分中选择接近地面的气压层。每个子图对应一个变量（对于大气变量也对应一个气压层），技能（y轴）在10天预测期（x轴）内每6小时绘制一次。GraphCast几乎总是具有更高的技能。在评估ACC时，我们也得到了类似的结果，我们还进行了区域分析，该分析表明这些结果在全球范围内都是一致的。

    我们总结了所有变量和气压层在10天预报中的归一化差异。GraphCast在我们评估集中的2760个变量、层次和提前时间中的90.0%上超过了HRES(4个地面变量加上5个大气变量×13个层次,在10天内每天4步)。我们注意到，HRES的性能在上层大气层次上往往优于GraphCast,特别是50 hPa气压层次。这并不令人惊讶，因为应用于50 hPa或以下气压层次的总训练损失权重仅占所有变量和层次的总损失权重的0.66%。当排除50 hPa层次时，GraphCast超过HRES的2240个目标的百分比为96.6%。当排除50和100 hPa层次时，1720个目标的百分比为99.2%。

    总之，这些结果显示GraphCast在我们测试的变量、层次和提前时间上具有明显超过HRES的技能。我们显示了GraphCast和HRES之间的均值和中值RMSE技能得分，在关键的1天、3天和5天提前时间上平均所有69个变量和层次。为了提供上下文，GraphCast提供的技能改进似乎明显大于HRES发布循环之间的典型改进，大致对应于几年的技能改进。

    5.2. 自回归训练如何影响性能

    这里显示了预测性能与用于训练我们模型的自回归步骤数的变化。当用较少的自回归步骤训练时，该模型在短期提前时间的性能更好，在较长的提前时间内性能较差。随着自回归步骤数的增加，短期提前时间的性能变差，但较长期间的性能变好。这些结果表明可以结合使用不同自回归步数的多个模型(例如，短期、中期和长期未来时间)，利用它们在整个预测期内的各自优势。

    5.3. GraphCast与顶级机器学习预测模型的性能比较

    在过去一年中，Keisler的模型、FCN和Pangu-Weather中的三个最新ML为基础的预测模型，Pangu- Weather的最新报告结果在质量上明显优于前两个。因此，我们将GraphCast的评估重点放在Pangu-Weather上，因为它代表着基于机器学习的天气预报的最新技术。Pangu-Weather基于Vision Transformers，与GNN具有相似的计算模式。
    GraphCast报告的目标的99.2%上超过Pangu-Weather。Pangu-Weather仅优于GraphCast的2个（总共252个）度量指标。ERA5的HRES在早期提前时间明显变差，在某些情况下，特别是对温度，针对HRES-fc0的HRES技能优于Pangu-Weather。

    6. 讨论

    我们显示,我们的GraphCast模型在10天预报中超过了最准确的定性操作系统ECMWF的HRES。GraphCast也在报告的252个指标中的99.2%上超过了先前最好的机器学习基准Pangu-Weather。GraphCast的一个关键创新是它的新颖的“多网格”表示，它可以捕捉到比传统数值天气预报方法更长范围的空间相互作用，从而支持更粗的本机时间步长。这部分原因是GraphCast可以在60秒内在单个Cloud TPU v4设备上生成准确的10天天气预报，每6小时一步。

    我们工作的一个重要点，我们专注于确定性预报，并仅比较GraphCast的技术与HRES。虽然HRES是ECMWF最高保真度的单一预报，但IFS的另一个ensemble预测系统ENS，在5-15天的预测范围内同样重要，尤其是对较长的预测期限。因为天气动力学是高度非线性的，并且提供给天气模式的分析本身具有不确定性，所以随着预报提前时间的增加，准确地预测天气轨迹的点状预测变得越来越困难，因此建模不确定性变得越来越重要。在更长的时间范围内,我们注意到GraphCast的预报在一定程度上比HRES的预报更模糊。这是可以理解的，因为它被训练为优化加权均方误差。因此，它在较长的提前时间内表达不确定性的方式是产生更接近平均值的预报。这与传统的确定性数值天气预报不同，后者将做出高分辨率但有时不正确的预测。然而，这些预测对某些目的可能很有用，例如预测温度极端值或暴风雨的机会。它也与集合预报模型不同，后者从一组初始条件的样本中产生多个预报，以近似真实初始条件的不确定性。使用集合预报的统计度量来量化不确定性。集合预报提供了重要优势，例如更明确地估计分布，但是它需要生成许多昂贵的预报，这也需要付出代价。建立可以全面评估与集合系统相比的不确定性建模模型是下一步的关键。

    另一个点是，我们专注于0.25°纬度经度分辨率，而HRES操作在0.1°上。这种选择是基于ERA5只能在0.25°上获得，并且在使用大0.25°状态表示上存在实质性工程挑战。然而，如果有足够的数据和工程进展，我们的方法原理上没有理由不会扩展到更高的分辨率。

    我们也邀请气象学界与我们一起定义新的、更广泛的技能指标，超越ECMWF评分。例如风暴跟踪，为极端天气做准备等都是天气预报的重要应用，这将受益于ML方法可以训练和评估的具体指标和基准。

    我们的贡献代表机器学习气象模型的重大进步，可以应用于更广泛的环境和其他地理空间临时预测问题。关键应用领域包括对其他天气变量的建模、季节性和气候预测、森林火灾、砍伐森林、动植物活动等。然而，我们的方法不应被视为传统天气预报方法的替代，后者已开发了几十年，在许多实际环境中经过严格测试，并提供概率预测。相反，我们的工作应被解释为机器学习仿真能够有效地扩展到实际预测问题的挑战，并有潜力补充和改变目前最佳的方法。更广泛地，通过在复杂的实际数据上训练，并超过传统的数值方法，这项工作有助于实现机器学习仿真在物理科学中的光明未来。

    总之，GraphCast是第一个能够产生高保真度10天天气预报的机器学习模型，与业界领先的数值天气预报模式相比，具有明显更高的技能和更快的运行速度。我们展示了GraphCast如何通过学习复杂的气象动力学来推理和预测未来的大气状态，而不是简单地学习从历史数据中识别模式。我们的结果为机器学习在环境建模和预测中发挥越来越大作用提供了有力证据。尽管GraphCast代表了该领域的重大进展，但传统方法在许多方面仍具有价值，我们相信未来最成功的方法将融合机器学习和物理建模的各个方面。本文展示了这种融合的巨大潜力，并为其中许多开放挑战提供了有益见解。

  • F.P.拉姆齐：普遍命题和因果性

    文章来自：《世界哲学》2023年第2期
    译自：Frank Plumpton Ramsey, “General Propositions and Causality”,in Foundations of Mathematics and other Logical Essays,R.B. Braithwaite ed.,Kegan Paul, 1931,pp.237-255.

    　　 哲学问题的解决首先是问题的分解，因为作为整体根本无从置喙。
    　　 让我们首先在一个明确定义的世界(尤其是常识意义上的物质世界)中来考察普遍命题的意义。这里涉及到普通的因果性问题。
    　　 正如每个人(我们（拉姆齐和布雷斯韦特）除外)所说的那样，这种命题分为两类。首先是合取式：例如，“每个剑桥人都投票了”;当然，这里的变量不是剑桥人，而是一个限定的空间区域，根据说话者对“剑桥”的定义而变化，指的是“这座城镇”或者“英格兰一个叫剑桥的城镇”抑或其他什么地方。
    　　 说这些命题是合取式的时候，老式逻辑学家们是对的，在分析它们是什么合取式的时候，他们却错了。不过，在根本上把它们与我们称之为变形假言陈述(variable hypotheticals)的其他种类(例如：砷是有毒的；所有人都是会死的)区分开来的时候，他们也是对的。
    　　 为什么这些命题不是合取式?
    　　 我们先这样来问：它们与合取式有哪些共同之处?又有哪些不同之处?大致来说，当我们主观地看待它们的时候，它们是完全不同的，但是，当我们客观地看待它们的时候，即看待它们的真假条件的时候，它们似乎又是相同的。
    　　 (x)φx不同于合取式（“(x)φx”是一阶逻辑的全称公式,现在一般记成?x φx,意思是“对于所有的x,x都是φ”。“合取式”指的是诸如“a是φ并且b是φ并且c是φ”等公式），
    　　 乃是因为
    　　 (a)它不能作为一个合取式而写出来。
    　　 (b)它的作为合取式的成分从来没有被使用过；除了应用到有穷的类，我们从来没有以类-思考方式(class-thinking)使用过它，也就是说，我们只使用可应用的规则。
    　　 (c)[与(b)相同的另外一种说法。]它总是超出了我们的所知或所需；参见密尔关于“所有人都是会死的”和“惠灵顿公爵是会死的”所做的论述。它表达的是一种我们随时准备做出的推论，而不是基本信念。
    　　 基本信念是一幅附近区域的地图，我们通过它来导航。不管我们如何复杂化或者填充细节，它仍然是这样一幅地图。但是，如果我们声称要无限延伸它，那它就不再是地图；我们既不能接受它，也无法用它导航。在我们需要它的更遥远部分之前，我们的旅程就已经结束了。
    　　 (d)确定性的相关度是特殊情形的确定性，或者特殊情形的有穷集合的确定性，而不是我们从未用过、也根本无法确定的无穷情形的确定性。
    　　 (x)φx类似于合取式，
    　　 在于
    　　 (a)它包含所有较小的(这里指所有有穷的)合取式，并且看起来像是一个无穷乘积。
    　　 (b)当我们问是什么使得它为真的时候，我们必定会回答说，它为真当且仅当每个x都具有φ这种属性；也就是说，当我们把它当作是一个能够表明真假的命题时，我们就不得不使它成为一个合取式，并且不得不需要有一个合取式理论，但是由于缺乏符号力量，我们又无法表示这个理论。
    　　 [但是，我们不能说的，我们就不能说，我们甚至也不能用口哨声把它吹出来。]（如果允许合取式是无穷的(无穷合取式指的是“a是φ并且b是φ并且c是φ并且……”这样的表达式),我们就失去了认识它们的任何手段,因此很难看出它们在我们的知识中扮演什么角色;根据维特根斯坦的观点,它们甚至无法被表达出来。拉姆齐模仿《逻辑哲学论》最后一个命题“对于不可说的东西我们必须保持沉默”的这句俏皮话,似乎在警告人们,不要为了说我们不能说的话而试图寻找一种不同的表达方式。毕竟,如果我们成功了,那就不是要表达不能表达的东西,而只是要证明我们所讨论的思想并不是不能表达的。维特根斯坦过去常常吹着口哨在剑桥四处走动,口哨内容是复杂的歌剧。[Cf.Margaret Paul,Frank Ramsey (1903-1930):A Sister’s Memoir,Smith-Gordon,2012,p.212]）
    　　 这样的话，如果它不是合取式，那么它根本就不是命题；然后，它按照什么方式是对的或错的，这个问题就出现了。
    　　 对于命题来说，对和错，即真或假，会双重地出现。当提出命题的人为这个命题做出一个真值函项，以析取方式讨论这个命题的真假情形的时候，真假对错就是他需要考虑的东西。现在，除了在数学中之外，我们从来没有利用过这些变形假言陈述，而即使在数学中，现在也已经知道这样做是错误的。当我们对通过组合不同的自然定律而得到的不同理论进行讨论的时候，我们似乎就是这样做的。但这个时候，如果P是这样一条定律，那么，我们不考虑P[即(x)φx]和?P[即?(x)φx]这两种选择，而是考虑有P或没有P(不把它当作定律绝不意味着这条定律为假，即?x?φx),要不然的话就是有P=(x)φx或者有Q=(x)?φx。
    　　 另外一种与命题有关的对错方式，是相对于旁观者的，他会说，某某人对这个命题的信念是对的还是错的。当然，这仅仅取决于这个旁观者自己的看法，受其观点与其所批评者的观点是否相左的影响。如果A认为p,并且认为B也认为是p,那么他说B认为的是对的；如果他认为p,并且认为B认为的却是?p,那么他说B认为的是错的。但是，批评往往没有这样简单；也有这样的可能，当B认为的是p的时候，而A认为的既不是p也不是?p,而是认为问题尚未解决。他可能认为B是傻瓜，因为B认为的是p,而不是他自己认为的?p。这种情况几乎总是发生在假言陈述的情况下。如果B说，“如果我吃了这个肉馅饼，我就会胃疼”,而A说“不，你不会的”,他并没有真正地反驳B的主张——至少在其被视为实质蕴涵的时候。他也没有反驳一个被认为是B的断言，即有证据证明了如此如此。B可能没做这样的断言，事实上，即使他是对的，他也不能总是合理的。因为他可能是对的，但没有证明。
    　　 事实上，对于一个人观点的任何方面，同意和不同意都是可能的，而不必以“p”“?p”这种简单形式出现。
    　　 许多句子表达的是认知态度，而不是命题；对命题态度说“是”或“否”的区别，有别于对命题说“是”或“否”的区别。这也同样适用于通常的假言陈述[从上面的例子可以看出，当其条件从句成立的时候，它就断言了某些东西：我们只把排中律应用于结论从句，而不是应用于整个假言陈述];变形假言陈述则更是如此。
    　　 因此，为了理解变形假言陈述及其对错，我们必须考虑对它可能的不同态度；如果我们知道这些态度是什么和涉及到什么，我们就可以很容易地解释，说这样的态度是对是错的时候，究竟是什么意思，因为这只是自已有这种态度，并且认为自己邻近的人有相同的或不同的态度。
    　　 那么，对于“所有人都是会死的吗?”这个问题，可能的态度有哪些呢?
    　　 (1)程度不同地相信。
    　　 (2)没有考虑过。
    　　 (3)不相信，因为它没有得到证明。
    　　 (4)不相信，因为深信某种可能存在的人是不死的。
    　　 (5)不相信，因为深信有人是不死的。
    　　 我们必须分析这些态度；显然，在第一种情况下，我们的分析必须根据单称命题所表达的信念来进行，而且这样的分析就足以满足我们当前的目的。
    　　 相信所有人都会死——这是什么意思?在某种意义上是说，有一部分人相信，对于任何的x,如果他是人，那么他是会死的。普遍信念的组成成分是：
    　　 (a)一个普遍性说明；
    　　 (b)一个关于单一信念的习惯。
    　　 当然，这些都相互联系，习惯根据心理定律从说明得到，而这种心理定律决定了“所有”的意义。
    　　 由此，我们根据“习惯”这个概念来解释上面的(1);而上面的(2)没有问题；如果我们问，思考者考虑的东西是什么?那么上面的(3)似乎会出现问题。但其实也不会有问题：它既非考虑一个东西是否如此，也非考虑要做某事与否，而只是一种中间状态。普遍陈述这个概念已经出现了，证据也得以考虑，只是它依旧没有成立。
    　　 在上面的(4)和(5)中，由于以下原因，更加确定了这个普遍陈述是不成立的：也就是说，在(4)中，我们有另一个普遍陈述，它与提到的那个陈述结合起来，就会得出一个我们不愿意得出的结论(它本身是第三个普遍陈述，即“并非所有人都是那种类型的”);在(5)中，我们有一个单称陈述，与提到的陈述完全矛盾。
    　　 变形假言陈述或因果律构成了说话者用以迎接未来的系统；因此，它们在如下意义上不是主观的：如果你和我说的都不同，那么我们都在说关于我们自己的一些东西，这些东西彼此擦肩而过，比如，“我去过格兰切斯特”、“我没有去过”。原因在于，如果我们用不同的系统来迎接未来，即使实际的未来对双方来说都一致，只要它(在逻辑上)可能与一方一致而与另一方不一致，也就是说，只要我们不相信同样的东西，那么我们就不会有一致意见。(参考：如果甲持肯定态度，乙持怀疑态度，那么他们仍然可以争论起来。)
    　　 变形假言陈述不是判断，而是判断“如果我遇到?,我会把它当作ψ”的规则。这一点不能否认，但不采纳它的人可能会不同意它。
    　　 因此，除了习惯之外，这些态度似乎不包含任何令人费解的想法；显然，任何关于习惯的命题都是普遍的，因此，对一个人的普遍判断的批评本身也是一种普遍的判断。但是，既然所有的信念都涉及习惯，那么，对任何判断的批评也会涉及习惯，我在这一点上并没有看到任何会引起异议的地方。它有一种循环的感觉，但我认为这是错觉。无论如何，我们还是在下面对它进行讨论。
    　　 对因果律的这种解释与布雷斯韦特的解释有一定的相似之处（Cf.R.B.Braithwaite,“The Idea of Necessary Connexion”,Mind(1927)& Mind(1928).）,我们必须仔细地比较它们，看看这种解释是否避免了布雷斯韦特所易遭受的反对意见。他说过，关于定律的普遍命题是一种基于非证明性理由的信念，而我认为（拉姆齐的《关于定律的普遍命题和关于事实的普遍命题》(F.P.Ramsey,“Universals of Law and of Fact”,in Philosophical Papers,D.H.Mellor eds.,Cambridge University Press,1990,pp.140-144)）并非如此，理由有三个：
    　　 (a)有些关于定律的普遍命题根本不被相信，例如未知的因果律。
    　　 (b)有些关于事实的普遍命题基于不可证明的理由而被相信。
    　　 (c)一些(派生的和局部的)关于定律的普遍命题基于可证明的理由而被相信。
    　　 所以，我提出了一个不同的理论，根据这个理论，如果我们知道一切事情并且尽可能简单地将其组织在一个演绎系统之中，那么，我们就应该把一些命题当作公理，而因果律是这些命题的推论。
    　　 上面所说的，当然完全否定了这种观点(因为不可能知道一切事情并把它组织在一个演绎系统之中),并且回到更接近布雷斯韦特的观点。因果普遍命题并不是像我当时7所想的那样是简单命题，而是我们所相信的普遍命题。我们可能因为它简单而相信它，但这是另外一回事。当我这样说的时候，千万不要误解了我的意思；变形假言陈述与合取式的区别并不在于我们相信它们，它们本来就是截然不同的。但是，一个变形假言陈述的证据(通常至少)是一个合取式，这样的合取式与其他合取式的区别在于，我们相信，它能指导我们得到一个新的实例，也就是说，从它推导出一个变形假言陈述。
    　　 这就解释了布雷斯韦特怎么会说，定律就是人们相信的那些东西；但是，像他说成的那样，因为易遭受上面所给的反对，所以是错误的。布雷斯韦特的问题是解释“P是自然定律”的含义。我们的解决方案是，做出这样的断言，就是以一种变形假言陈述的方式断言P。[当然，我们也可以将自然定律延伸到从上述意义的自然定律得出的任何合取式。]但这个解决方案是不完整的。原因在于，当我们谈到未知的自然定律，或者一条被描述但没有被陈述的定律，例如人在某种程度上依赖于染色体特征的定律(但是没人知道如何依赖),或者他已经发现了一条控制弹簧伸展的定律(但我不知道是什么定律),当此之时，它根本没有解释我们的意思是什么。在第二个实例中，我说他相信一个变形假言陈述，并进一步暗示这是真的，但我既然不知道那是什么，我自己也就不能对它采取他那种态度。
    　　 因此，在这里的每一种情况之下，我们似乎都把未知的定律当作真命题，而我们的理论认为这是不可能的。
    　　 当我们在有穷主义数学理论中谈论一个未知的数学真命题时，同样的困难也会出现。在这个更为清晰的领域中，解决方案应该更为容易，然后可以扩展到其他领域。
    　　 在数论中，一个未知的真命题不能被解释为对所有的数都真的(未知)命题，而是解释为已证的或可证的命题。接着，可证的意味着可以在任何数量的步骤中来证明，并且根据有穷主义原则，这个数量必须以某种方式加以限制，例如，限制在人力所能及的范围之内。所以，“某某人发现了一个新定理”,就是说他构造了一个有限大小的证明。
    　　 当我们转向一条未知的因果律时，与上述解决方案所依赖的证明过程相对应的是什么呢?显然，正是为这条因果律收集证据的那个过程，而且，说有这样一条定律——尽管我们还不知道它——就必然意味着，在某个受限制的范围(一个析取式)之内，存在这样一些单个事实，一旦我们知道了它们，就会引导我们去断定一个变形假言陈述。但这是不够的，因为必要的不仅是可以得出这一普遍命题的那些事实，还需要在作出断言时必须不致于误导我们。(否则的话我们就不能称它为真的因果律。)因此，还必须断定的是，它只限于在某个有限范围内成立，而这个范围就是我们可能经验的范围。
    　　 在数学中没有与之对应的东西，因为数学的普遍命题一旦得到证明，就必须在任何特殊情况下都成立，但是经验的普遍命题却不能被证明；得到它的证据与它在其他情况下成立所指的，是不同的事实。
    　　 因为循环性，这个解释有两种可能的反对意见。我们正在试图解释，断定存在着未知的因果律是什么意思，而我们又可被说成是根据这样的定律断言来解释，而且该解释有两种不同的方式。这里的意思是说，存在一些会引导我们去断定一个变形假言陈述的事实；也许有人会说，这意味着它们会引导我们根据一条可能未知的因果律来形成一个习惯，而这个习惯又由另一条未知的因果律构成。
    　　 对于这个问题，我们首先要回答的是，这一因果律是事实凭借它而把我们引导到这个普遍命题的原因，它一定不是什么未知的定律(例如不是这样的定律，根据它，对事实的认识将首先使我们糊里糊涂，然后使我们得到这个糊涂的普遍命题),而是表达我们归纳推理方法的已知定律；其次，此处未知的变形假言陈述必须被理解成一个未知的陈述(它的句法当然是已知的，但它的词项或这些词项的含义是未知的),这当然会因为一条已知的心理定律而导致一个习惯。
    　　 我认为，我们所说的已经充分概述了对相关分析问题所做的回答，但是对于主要问题仍然容易使我们感到困惑和不满意——这个问题是形而上学方面而非心理分析方面的问题，也就是说，“因果关系是实在的还是虚构的?如果是虚构的，那么它是有用的还是起误导作用的、是随意的还是不可或缺的?”
    　　 我们现在来考虑这些变形假言陈述在我们的思想中是否起重要作用；例如，我们可以认为，它们能简单地被消除并被作为它们证据的基本命题所替换。我认为这是密尔的观点；密尔认为，与其说“所有人都会死，所以威灵顿公爵也会死”,不如说“某某人死了（我们也许会倾向于说,证据不仅仅是A、B、C已经死亡,而是A、B、C已经死亡,并且就我们所知,至今还没有人没有死亡;也就是说,“我们所知道的都已经死了”。但这个额外的部分并不是证据的一部分,而是对它的描述,说“并且这就是所有的证据”）,所以这位公爵也会死”。这一观点的理由是，思想的最终目的是指导我们的行动，在任何情况下，我们的行动只取决于信念或者对某些单称命题的信念度。既然可以不用变形中介来组织我们的单称信念，我们就得出结论说，它们纯粹是多余的。

    　　 但我认为这是错误的；除了在简化我们的思想方面具有价值之外，它们还构成我们心灵的重要组成部分。我们概括而明确地思考，是所有赞扬、指责和详尽讨论的根源。我们不能责怪一个人，除非考虑到如果他当时不这样做的话那么就已经发生了什么（原文是“what would have happened if he had acted otherwise”,是典型的反事实表达式）,而且这种未实现的条件句不能被解释成实质蕴涵，而是在本质上取决于变形假言陈述。我们来更加仔细地考虑这个问题。
    　　 当我们考虑一个可能的行动时，我们会问自己，如果我们这样做或那样做会发生什么。如果我们给出明确的答案，例如，“如果我做了p,那么q将会发生”,这可以被恰当地看作是一个实质蕴涵，或者是一个析取命题“或者非p或者q”。当然，它不同于任何一个普通的析取命题，因为它的一个支命题不是我们试图发现它为真的东西，而是在我们能力范围内使其为真或为假的东西。（我们可以把一个人未来的自愿行为当做一个知识问题:“我能坚持下去吗?”但方法只能是通过区分出未来的他自己。）如果我们继续进行到“并且，如果q那么r”,我们就会得到一种更普通的更实质的蕴涵。

    　　 除了“如果p,那么q将会发生”这样明确的回答之外，我们还经常会得到“如果p,那么q可能会发生”或者“q大概率会发生”等回答。这里的概率度显然不是对“非p或q”的信念度，而是在给定p之后对q的信念度，这个信念度，即使在没有对p的明确信念度的情况下，也明显是可能有的，因为p不是一个知识问题。我们的行为在很大程度上是由这些假言信念的度所决定的。

    　　 现在假设一个人处于这样一种情况之中：例如，假设他有一块蛋糕，但他决定不吃它，因为他认为这会让他肠胃不适；然后，假设我们考虑他的行为并认为他是错的。现在，这个人的行为所依据的信念是，如果他吃了蛋糕，他就会生病，根据我们上面的解释，这是一个实质蕴涵。无论事前还是事后，我们都不能反驳这个命题，因为只要那个人不吃蛋糕，这个命题就是成立的；在事前，我们没有理由认为他会吃蛋糕，而在事后，我们知道他不会吃。既然他认为的并不为假，我们为什么还要与他争论或谴责他呢?

    　　 在事前，我们确实与他有很明显的不同：并不是他相信p而我们却相信?p,而是在给定p的情况下，他对q的信念度与我们不同；显然，我们可以试着让他接受我们的观点。（如果两个人在争论“如果p,那么将会q吗?”,并且都对p持怀疑态度,那么,他们是在把p假设性地添加到自己的知识储备中,并在此基础上对q进行讨论;所以,在某种意义上,“如果p,那么q”和“如果p,那么非q”是相互矛盾的。我们可以说,他们在校正给定p的情况下对q的信念度。如果p被证明是假的,那么这些信念度就成为是无效的(void)。如果有一方确实相信非p,那么,这个问题对他来说就没有任何意义了,除非是作为一个从某些定律或假设得出什么的问题。）但是在事后，我们双方都知道，他没有吃蛋糕，也没有生病；我们之间的区别是，他认为如果他已经吃了它的话，他就已经生病了（原文为“if he had eaten it,he would have been ill”）,而我们认为他不会生病。但显而易见的是，这不是对任何命题的信念度的不同，因为我们双方对所有这些事实的看法都是一致的。

    　　 这些关于未实现条件的断言的意义，以及这些条件是否实现的事实，对于我们之间的差异并不会造成什么影响，因为我们可以说，这种争论的共同基础就在于这样一个事实，即我们总是笼统地考虑事情。每个人都有变形假言陈述(或者在不确定的情况下，都有几率),我们把这些假设应用于任何此类问题；我们之间的差异就是关于这些变形假言陈述的差异。无论何时何地可能发生的事态，对于其结果我们都有不同程度的期望，不管是模糊的还是清晰的。容易产生歧义的，是对事态的定义；例如，考虑一个人如果当时采取了不同的行动那么已经发生了什么（原文为“what would have happened if a man had acted differently”）的时候，我们往往会引入我们所知道的事实，不管他已经知道还是可能知道，比方说，桥牌上所有牌的实际位置，而不是从他的角度来看它们的位置概率。但有一点很清楚，我们的预期值是普遍的；当分类得以明确定义时，我们期望在任何情况下这种分类都具有相同的概率。如果不是这样，我们在每一种真实情况下的期望都是不同的，那么在假想情况下的期望就没有意义了。

    　　 当然，所有这些都同样适用于任何假设事件的推论，而不仅仅是人类行为。我之所以选择参照后者来阐述它，乃是因为我认为它们在解释因果律所具有的特殊地位方面特别重要，因果律是变形假言陈述的重要类型，但不是唯的一类型。为了解决这个问题，我们从一般的假言陈述开始。

    　　 除非实质蕴涵p?q为真，否则，“如果p,那么q”决不可能为真；但是，这通常意味着p?q不仅为真，而且通过某些没有明确陈述的特定方式是可推演的或可发现的（“如果p,那么q”也可以指pr?q,其中r不是事实或定律,或者不仅由事实或定律组成,而且由一个次级系统中的命题组成。例如,从唯我论的观点来看,“如果我睁开眼睛,我将会看到红色”。密尔关于外部世界的理论中的假言陈述就具有这种本质,不能用来定义外部世界。所有可用的都是定律,结合我过去的经验,由此可以得出这样的结论:如果我睁开眼睛,我将会看到红色。但这不能涵盖关于外部世界的猜想,除非我们认为,足够的定律知识能使我们确信所有这些猜想都成立。我确实猜想了某些东西;而这只能是假设性的,如果这个假设可以适用于一个次级系统的话。密尔的观点必须被这样的说法所取代:外部世界是一个次级系统,任何关于外部世界的命题都只是让人否认所有与外部世界不一致的经验过程。）——当“如果p那么q”或“因为p,所以q”(当p已知为真时，因为只是如果的变体)被认为值得陈述时，这一点总是显而易见的，即使已经知道p是假的或者q是真的。一般地，我们可以赞同密尔，说，“如果p那么q”意味着q是从p可推论的，当然，也就是说，加上某些没有明确陈述但由上下文以某种方式表明的事实和定律，可以从p推论出来。这意味着p?q从这些事实和定律得出，如果真是如此，那就绝不是一个假设性事实；因此，尽管听起来是可推论的，但密尔的解释并不像布拉德雷所认为的那样是循环的。当然，从事实中得出p?q并不是逻辑命题，而是对事实的描述：“这些事实包含着p?q”。与意欲表达的定律或事实相对应，我们会得到句法上微妙的各种变体。例如，“如果他在那里，那他一定已经投了赞成票(因为它已经一致地通过了),但是，如果他当时在那里，那他就会投反对票(这是他的本性)”（原文:“If he was there,he must have voted for it (for it was passed unanimously),but if he had been there,he would have voted against it (such being his nature)”，这段话涉及到了后来被反复提及的反事实条件句的和指示条件句的语义差别）。[在这方面，定律=变形假言陈述。]
    　　 有一类情况特别重要，也就是我们所说的，“如果”不仅给了我们一个认识根据(ratio cognoscendi),而且给了我们一个存在根据(ratio essendi)。在这种情形下，例如，通常当我们说“如果p已经发生了，那么q也已经发生”（原文:“If p had happened,q would have happened”）的时候，p?q一定可以从假言陈述(x)(φx?ψx)和事实r推出，其中pr?q是φx?ψx的实例，q所描述的事件不早于pr中描述的任何事件。这种变形假言陈述我们称之为因果律。
    　　 我们现在必须解释因果律的特殊重要性和客观性；举例来说，从原因到结果的推演如何被认为完全不同于从结果到原因的推演。(没有人会说原因是由于结果而存在。)一个基本的事实似乎是，未来是由现在决定的，或者更委婉地说，是受现在影响的，但过去并非如此。这是什么意思?并不清楚。如果我们试图弄清楚，它会变成一句废话或者一个定义：“如果条件从句(protasis)早于结论从句(apodasis),我们说的是存在根据(这是定义)”。我们觉得这是不对的；我们认为，我们理解的之前和之后是有某种区别的；但这种区别可能是什么呢?从原因推导出结果的定律和从结果推导出原因的定律，二者之间是有区别的；但它们真的是像我们所说的那样吗?不会；因为它们是后天的(a posteriori),但我们所说的是先天的(a priori),[热力学第二定律是后天的；特别的是，它似乎只是由于缺少定律(即几率)而得到的结果，但可能有关于洗牌的定律。]
    　　 那么，关于未来我们所相信而关于过去我们所不相信的，究竟是什么呢?我们认为，过去已经确定；如果这不仅意味着它已经成为过去，那么还可能意味着，它对我们来说已经确定，现在没有什么能改变我们对它的看法，现在的任何事情都与我们对过去事件的概率无关。但这显然是不对的。真实的是，我们任何可能的当前意愿(对我们来说)都与过去的任何事情无关。对另外一个人(或未来的我们自己)来说，它可以作为过去的标志，但对我们现在，我们所做的只是影响未来的概率。
    　　 在我看来，这就是问题的根源；我不能影响过去，这是一种方式——表达了有关我的信念度的并且显然为真的东西。在我看来，从我们所研究的情形中，又产生了原因和结果的一般差别。因此，我们并不是在探求(与这种差别完全不相干的)无关的知识或者分类，而是在追踪我们可能的行动的不同后果，我们自然而然地按照时间顺序，从原因推进到结果，而不是从结果推进到原因。我们可以给出A或A′,然后给出B或B′,如此等等；A和B的概率是相互依赖的，但根据我们当前的意愿，我们首先达成的是A。
    　　 我们说，其他人只能影响未来而不能影响过去，原因有二：首先，通过类比我们自己，我们知道，他们从自己的角度可以去影响未来而非过去；第二，如果我们把他们的行动归入原因和结果的一般范畴，那么这一行为只能是晚于它的东西的原因。
    　　 这最终意味着，通过影响它，我们只能(在我们的预测中)间接地影响晚于它的事件。从某种意义上说，我现在的行动是最终的、也是唯一的最终偶然性。
    　　 [当然，我们知道我们无法影响自己的过去；我们知道我们可以影响自己的未来。经验告诉我们，这种影响至多以光速散发出去。]
    　　 显而易见，因果律的概念和使用并不预设“因果律”,即每件事都有原因。我们有一些形如“如果φx,那么ψx”的变形假言陈述，其中ψ晚于φ,可以称之为因果律：我们也有形如“如果φx,那么ψx的概率为α”的其他变形假言陈述，这就是所谓的几率。如果我们知道足够多的事实，并且看不到用定律来取代几率的希望，我们就会认为几率是最终的。没有理由认为它不是最终的。定律是几率统一体；当然，正如我在关于几率的文章（F.P.Ramsey,“Chance”,in Philosophical Papers,D.H.Mellor ed.,Cambridge University Press,1990,pp.104-109）中所显示的那样，几率并没有给出实际的信念度，而是给出了与实际信念度接近的、更简单的系统。所以，我们也不能确信这些定律。
    　　 根据我们一直在解释的观点，因果必然性不是事实；当我们断定一条因果律时，我们所断定的既不是一个事实，也不是一个无穷的合取式，也不是普遍对象(universals)的一个连接，而是一个变形假言陈述，严格地说，它根本就不是命题，而是我们推导出命题的公式。
    　　 对这一观点最明显的批评是：它是循环的，因为它试图通过变形假言陈述概念来解释因果性，而这个概念本身就包含了因果性。因为变形假言陈述的存在取决于我们如此对它的使用，也就是说，根据我们意义上的因果律，我们从它得到具体的信念。我们必须清楚地回应这一批评，因为它肯定是站不住脚的。
    　　 首先或许可以提出一个次要的观点：变形假言陈述和普通信念所涉及的因果性是一样多的；因为因果性属于我们从它推演出来的任何一个信念的本质，而且以某种方式作用于这一信念，所以，信念的本质这个概念涉及的因果关系与变形假言陈述所涉及的是一样多的。与变形假言陈述相联系的因果律更加复杂，但没有本质上的区别。例如，因果律的类型不存在层次，而只是像(x)…,(x)(y)…,(x)(y)(z)…这样越来越复杂的同种类型。
    　　 现在说重点。这个世界，或者更确切地说，我们所熟悉的这个世界的一部分，正如我们大家都一致同意的那样，显示出许多系列的更迭规律性。我认为，除此之外，它并没有表现出所谓因果必然性的特征，而是我们造出了称为因果律的句子，从这些句子(即已经造出的因果律)出发，我们得到以某种方式与它们相联系的行动和命题，并且认为，被作为因果律实例的命题所断定的事实是因果必然性的实例。这是我们行为的一个规律，是事物普遍规律的一部分；在这种情况下，除了规律性之外，再没什么可以被称之为因果性的了，但我们还是可以对我们的这种行为做出一个变形假言陈述，并且把它当做是因果性的一个实例。

    　　 但是，难道就没有什么东西可以被称为普遍对象的真正联系吗?我不能否认这一点，因为由这样的短语我不能明白任何东西；我发现，我们称之为因果律的东西根本不是这样的。
    　　 所以，也可能存在着一个无穷的整体，但是，关于它的那些命题似乎又都是变形假言陈述，而且“无穷集合”实际上是无稽之谈。
    　　 变形假言陈述与其他命题有形式上类似的地方，所以，我们有时候就把它们当作关于普遍对象的事实，有时候也当作无穷合取式。这些类比具有误导性，虽然很难摆脱，而且它们在显示给不同类型的头脑时，情感上是令人满意的。“实在论”的这两种形式都必须被实在论精神所拒绝。
    　　 让人想要对因果性采取实在论观点的事情是这样的。假设人类总是无缘无故地认为草莓会让他们胃疼，所以从不吃草莓；那么，他们所有的信念，严格意义上的信念，例如，如果我吃草莓我就会痛苦，都将为真；但是真的不会有什么问题吗?如果他们吃了它们，他们也不会疼痛，这难道不是事实吗?
    　　 不，这不是事实；这是我的规则的推论。事实是，我吃过它们了，而且一点也不疼。如果我们把未实现的条件视为事实，我们就必须假定，任何诸如“如果他洗牌，他会给自己发王牌”这样的陈述都有明确的真假意义，而这是荒谬的。只有当它或它的矛盾可以从我们的系统中推演出来的时候，我们才把它看做是有意义的。否则，我们会说“你不能说本应该发生了什么”,这听起来像是在承认无知，而且确实也是如此，因为这意味着我们不能预测在类似情况下将会发生什么，但不是因为“本应该发生了什么”是我们所不知道的现实。
    　　 但是你会说，他们的系统符合他们所知道的一切事实；如果两个系统都符合事实，这种选择难道不就是随心所欲的吗?然而，我们确实相信，这个系统是唯一确定的，经过足够长时间的考察，我们大家都会找到它。这就是皮尔士关于真——即每个人最终都会相信的东西——的观念；它并不适用于对事实的真实陈述，而是适用于“真正的科学系统”。
    　　 我们的朋友，那些不吃草莓的人，他们的问题在于他们没有试验。为什么需要试验呢?是为了增加一个人的概率的权重：如果q与p相关，那么在采取涉及到p的行动之前最好先找出q。但是，如果q是已知的，那就不值得了；所以他们认为，他们知道这个试验的问题是什么，所以很自然地，他们不愿意去做。
    　　 从根本上说，困难来自于把每个句子都当成是命题；如果从巧合的立场看得出来，几率并不是命题，那么很明显的是，除了其他理由之外，定律也不是命题。

    　　 注记

    　　 (一)人们构造出所有的理论、几率和定律，期待发现进一步的事实来补充它们；这些事实总是被认为是确定无疑的。当对它们不确定的时候，我们应该做些什么呢?这是相当模糊的，就像容许这个理论本身的不确定性一样。
    　　 (二)几率和定律在理论系统和基本系统中的运用方式是一样的；如果这个理论系统是暂时的，那么原因的运用方式也是一样的。当然，这个理论系统就像是一个变形假言陈述，只是被推演出来的；而理论系统中的定律离推演远多了。
    　　 (三)如果一个定律或一个理论的推论是不明确的，即，如果某些东西可否从它推演出来是缺乏测试的，那么它必须被形式地采用；每当看到φ的时候，我们就相信ψ,这不是习惯；相信由这些记号推演出的任何符号的意义，这才是习惯。
    　　 (四)这一理论与休谟理论之间的关系应该有所说明。休谟和我们一样，也说万事万物都有规律，但是，他似乎是自相矛盾的，因为他说心灵的确定性和确定性的感觉给出了必然性概念。我们被不公正地指责为同样的循环：因为他把必然性的“意像”(idea)（把“idea”译为“意像”参考了金岳霖在《知识论》(1983年)中的意见:“意像是类似具体的,前此我们已说过。休谟既只承认意像,当然不能承认有抽象的意念。他既不承认有抽象的意念,他所提出的一些问题,在他毫无办法(例如无量小),而他底哲学说不通。”）拿来寻找“印象”(impression),结果陷入一片混乱。我不清楚是否有这样的意像和印象，但也可能有。当我们因经验而不得不以一种特殊方式进行思考的时候，我们可能确实会有一种不同于刚下定决心时的感觉。但是我们不应该说我们感到自己是有必然性的，在我们的思想中只有规律性：必然性总是一种修辞手法。我认为他非常理解这一点，并相信他的读者们比他们在字面上的解释显示出更多的智慧。
    　　 (五)与纯粹的描述性科学理论相反，我的理论可以称为一种预测理论。在我看来，把一个定律视为对某些事实的概括，这是不够的；这也是一种对未来的期待态度。就几率而言，这种差别是最明显的；总结出来的事实并不能排除均等的巧合几率，而这种几率会被总结出来，并最终得到一个完全不同的理论。

  • 黎曼 (Riemann) ：关于几何基础中的假设

    研究大纲
    I. n 元量的概念
    II. 能适用于 n 元量的度量关系（假设线的长度独立于其形状，每一条线都可以拿另一条线来量度）
    III. 物理空间中的应用

    研究大纲

           大家知道，几何学事先设定了空间的概念，并假设了空间中各种建构的基本原则。关于这些概念，只有叙述性的定义，重要的特性则以公设的形态出现。这些假设（诸如空间的概念及其基本性质）彼此间的关系尚属一片空白；我们看不出这些概念之间是否需要有某种程度的关联，相关到什么地步，甚至不知是否能导出任何的相关性。

    从欧几里德（Euclid）到几何学最著名的改革家雷建德（Legendre），无论是数学家或研究此问题的哲学家都无法打破这个僵局。这无疑是因为大家对于「多元延伸量」（multiply extended quantities）（包括空间量）的概念仍一无所知。因此我首先要从一般「量」（quantity）的概念中建立「多元延伸量」的概念。我将指出，「多元延伸量」是可以容纳若干度量关系的。所以我们所处的空间也不过是三元延伸量的一种特例。然而在此必然会发觉，几何学中的定理并不能由「量」的一般概念中导出，而是要源自经验和能够将空间从其它易知的三元量属性区分出来。因而有了一个问题，即如何找出一组最简单的数据关系来决定空间的度量关系。这个问题的本质尚有争议且可能有好几套简单的数据关系均符合要求。单就眼前的问题看，最重要的一套是欧几里得做为几何学原本的公设。一如所有数据关系的定义，它们并没有逻辑上的必然性。只是由经验认可，是一个假说。因此，我们能够做的是研究这类数据关系的可靠性（在我们的观察范围内当然相当可靠）。然后考虑是否能够延伸到观察范围之外，亦即朝向测量不能及的大范围和小范围来推广。

    I. n 元量的概念          

    在尝试解决第一个问题── n 元延伸量概念的建立之前，我恳求大家多批评指教，因为在这种哲学性质的工作上，观念比理论建构还难，而我在这方面所受的训练甚少。过去所学，除了枢密顾问高斯谈双二次剩余的第二篇论文中的少许提示，他的五十周年纪念册及哥廷根学术杂志中的点滴及赫巴特 (Herbart) 的一些哲学研究外，也少能派上用场。

    1.   

           要了解「量」必须先有一个关于「量」的普遍观念和一些能体现它的特殊事例 (instance)。这些事例形成了所谓的流形：任两事例若可以连续地渐次转移成为彼此，是连续流形，否则为离散流形。个别事例在前者中称为「点」(point)，在后者称为「元素」(element)。构成离散流形的例子很多，至少在较高等的语言中一定可以找得到──只要能够理解一堆东西摆在一起的观念就够了（在离散量的研究中，数学家可以毫不迟疑地假设所有的「东西」都是同类的）。反过来说，连续流形的例子在日常生活中很少，大概只有颜色以及实际物体的所有位置可以算是多元量的几个简单实例。这种概念的创造与发展最先并屡屡出现于高等数学。

           利用标记或圈围取出流形的某些部分，称为「量」。对「量」的定量比较工作，在离散的情形可以用数的，在连续的情况下则需靠测量。测量需将两个被比较的量叠合；因此必须选出一个量，充当其它量的测量标准。否则，我们只能在一个量包含于另一个量时才能作比较，只能谈「较多」(more)、「较少」(less)，而不知绝对的「大小」(how much)。以这种的方式进行，形成了对「量」研究的一个部门。其中「量」的观念独立于测距 (measurement)，而相依于位置；不以单位表示，而是必须视为流形上的区域。这项研究对数学许多部门而言是必要的（例如多变量解析函数的处理），而这种研究的缺乏，正是阿贝尔 (Abel) 的著名定理及拉格郎吉 (Lagrange)、发府 (Phaff) 和亚各比 (Jacobi) 等人的贡献之所以未能在微分方程一般理论中有所发挥的主要原因。从「延伸量」的科学的这个部门出发，不需借助任何其它的假设，我们首需强调两点，以澄清「n 元延伸量」的基本性质。第一点是关于「多元延伸量」这种概念的建立，而第二点则提到如何将流形中定位置的问题转化为决定数值的问题。

    2.   

           在一个概念下的事例如果构成连续流形，则从其中的一个事例以确定的方式移动到另一个事例时，中间所经过的所有事例会构成一个一元延伸的流形。它的特色是，从其中任一点出发，则只有两个方向可供连续移动：亦即非往前则往后。现在，我们想象这个一元流形以确定的方式移向另一个完全不同的一元流形，以至于旧流形上每一点都确定的走向新流形上的对应点，则仿前述，这样的例子便构成了一个二元延伸流形。以此类推，我们可以想象一个二元延伸流形。以此类推，我们可以想象一个二元延伸流形确定地移向一个完全不同的二元流形而得到一个三元延伸流形，不难看出如何继续这个建构。如果我们把这个过程中的参与者看成是变动的，而非固定的概念，则这种建构可以看成是融合n维和一维的变动度(variability)而得到n+1维的变动度。

    3.

           反之，我现在要说明怎样将一个具已知边界的变动度分解为一个一维变动度及一个较低维的变动度。考虑流形上沿一个一维向度的分解，固定其中之一，使其分解上的点得以相互比较。沿这个向度上的每一点都给定一个值，值随着点的不同而连续变化。换句话说，我们可以在这个给定的流形上定出一个连续的位置函数，使在流形上的任一区，函数的值绝非常数。则当此函数的值固定时，共享此值的所有原流形上的点，便形成了一个较低维的连续流形。函数值改变时，这些流形便分解而连续地从一个变为另一个；我们因而可以假定它们全部都是同一个子流形的变换，而这种变换会使得第一个子流形上的每一点规律地对应到第二个子流形上的每一点。也有些例外的情形，它们相当重要，在此略过。这样，流形上点的位置，便可化简为一个数字以及一个较低维的子流形上的点的位置。我们不难发现，原流形若是n维，则分解后所得到的子流形必有n-1维，这个过程重覆n次以后，一个n元流形上的位置关系便可化为n个数字；任一个流形若可依此法予以化简，则化简的结果必然是有限个数字。不过也有些较特殊的流形，其位置最后化简的结果是无穷列或连续体。这流形的例子有：某一区域上的所有函数、一个实体的所有形状等等。

    II.能适用于n元量的度量关系
    （假设线的长度独立于其形状，每一条线都可以拿另一条线来量度）

    在建立了n元流形的观念，并将其中位置决定问题转化成为数值决定问题的基本性质确立之后，我们接着要讨论第二个问题，亦即研究能适用于流形的度量关系，及决定这些关系的条件。这些度量关系只能以抽象方式表示，而它们之间的关连只能藉公式表达。然而在某些假设之下，我们可以把它们化成能独立地以几何方式表现的关系，也因而可以将数量运算的结果以几何表示。因此，虽然无法完全避免抽象公式化的研究，但其结果可用几何方式表出。这两个部分的基础见于枢密顾问高斯谈曲面的著名论文中。

    1.

    测量，需要先让量独立于位置而存在；有很多方法可以办到这一点。这正是我在此所要提出的假说，亦即线的长度与其形状无关，每条线都能以另一条线测距。位置化简为数量，则n元流形中的点的位置可用x1,x2,x3直到xn等n个变量表示；如此，则只要X（X=x1,x2…xn）能表为参数t的函数，便能定出直线。所以我们的主题是，为线的长度定出一个数学式；为此，所有的X要有共同的单位。我要在某些特定条件的限制下处理这个问题。首先我要规定我所讨论的线，其dxi（xi的微变化量）间的比值呈连续变化。如此，我们可以把线分割成许多小段的「线元素」（line element），使得「线元素」上dx（即dx1,dx2,dx3,,dxn间）的比为定值，我们的问题则是，如何为每一点找出一个ds的一般式，其中ds必须以x和dx表示。再则，我要假设，当「线元素」上每一点都产生相同的微量移动时，「线元素」的长度ds一阶不变；也就是说，如果所有的dx都以同一比例放大，则「线元素」亦以该比例放大。在这些假设之下，「线元素」可以是dxi的一个一次齐次函数，其中dxi全变号时「线元素」不变，且一次齐次式的系数都是x的函数。举一个最简单的例子：先找一个式子来代表与这个「线元素」的起点等距的所有点所形成的n-1维流形；亦即找到一个位置的连续函数，使得上述各等距n-1维流形代入之值都不同。则向各个方向远离起点时，函数的值必须越来越大，或越来越小。我要假设在其往各方向远离起点时，函数值越来越大，而在起点产生最小值。因此函数的一次与二次微分系数如为有限，则一次项系数须为零，而二次项系数为非负；在此假设二次项系数恒正。当ds固定时，这个二次微分式亦固定；当ds以同一比例放大时（dx亦然），它以平方的关系放大。因此，它等于ds2乘以一个常数，而ds也因而等于一个以x的连续函数为系数的dx的正二次齐次式的方根。在物理空间中，如用直角坐标，则ds=（Σ（dx）2）1/2；物理空间是我们这个「最简单的例子」中的特例。下一个次简单的例子应该算是以四次微分式的四次方根来表示线元的流形了。研究这种更一般的情形并不需要新的原理，然而非常费事，且对物理空间的研究帮助不多，特别是因为其结果无法以几何形式呈现。我因此只打算研究「线元素」能表为二次微分式方根的这种流形。若以n个新的独立变量的n个函数，代替原有的n个函数，则可将原来的式子转换成一个类似的式子。然而我们并不能这样任意地用此法把一式变成另一式，因为这样的式子有n(n+1)/2个系数是独立变量的任意函数。引进新变量时只能满足n个条件，因此只能将n个系数的值求出。还剩下n(n-1)/2个系数，完全取决于所代表的流形，而需要n(n-1)/2个位置函数来定出它的度量关系。因此，像平面和物理空间这样子，线元素可写成(Σ(dx)2)1/2的流形，构成了一种特殊情形，是我们正要探讨的。他们需要一个名称；因此我想把这种线元素平方能以全微分平方和之式子表示的流形叫做「平」（flat）的流形。为了分析上述流形的主要差别，必须除去依赖于表现方式的那些特性。为了达到这一点，我们要依据一定的原理来选择变量。

    2.  

    基于以上的目的，我们要建立一个自一原点出发的测地线或最短曲线系统。如此，任意点可经由两个条件而确定其位置：连接该点与原点的最短曲线长度，以及此线在原点的初始方向。也就是说，找出dx0（起始点上沿最短曲线的dx）的比值，及此线的长度s，就可得所求点的位置了。我们现在引进一组线性表示da来代替dx0，使得在原点线元素的平方等于这些dai的平方和，因此独立变量便成了s，以及诸da的比。最后，找x1,x2,x3,…，xn，使其与dai成正比，且平方和等于s2。引入这个量之后，对于微量的x，线元素的平方会等于Σdxi2。但它的展式中的下一级则是一个有n(n-1)/2项的二次齐次式：(x1dx2-x2dx1),(x1dx3-x3dx1)……,形成了一个四次的微量；我们若将它除以（0,0,0，……），（xi,x2,x3,……），（dx1,dx2,dx3,……）三点为顶点的三角形的平方，将得到一个有限值。此值在x和dx同属一个二元线性式时，或当由原点到x及由原点到dx这两条线属同一面元素时，是不会变的，因此视面元素的位置和方向而定。很显然，若我们的流行是「平」的，它会等于0；此时线元素的平方可以化为Σdxi2：因而可以将该值视为在此面元素的方向上与「平」之偏差的一个指标。将它乘以3/4；则便成了枢密顾问高斯所称的面曲率。先前提过，需要有n(n-1)/2个位置函数才能确定上述n元流形的度量关系。因此，每点若给定n(n-1)/2个面方向的曲率，便可以定出流形的度量关系；但有个条件：这些曲率值之间不能有恒等式的关系，而确实如此，一般不会发生这种情形。这样一来，这种能以微分平方式的方根表线元素的这种流形，其度量关系因此以完全独立于变量的选择表示。我们也可以用同样的方法处理一种线元素表现的稍微复杂的情形──线元素表成微分的四次方根。在这种更一般的情形下，线元素无法化成微分式的平方和的根号，因此线元素平方与「平」的偏差度将会是二阶的微量，而非如其他流形是四阶微量。这种特性，不妨叫做最小部份的平面性。然而就目前而言，这些流形最主要的特性，也是我们之所以要加以研究的原因，是二维流形的度量关系可以用几何上的「曲面」来代表，而多元流形的度量关系可以化为自身所包含的「曲面」。我们将再做讨论。

    3.

    在曲面的了解上，内在的度量关系，虽然只和曲面上路径的长度相关，却往往和曲面与其外部点之相对位置扯上关系。然而我们可以自外在关系中把曲面抽出，方法适用一种不改变面上曲线长度的弯曲；亦即曲面只能加以弯曲，而不能伸缩，因弯曲而产生的各种曲面都视为相同。因此，任何的圆柱面和圆锥面和平面是相同的，因为只要将平面弯曲便可形成锥和柱，而内在度量关系不变，所有关于平面的定理──整个平面几何学，都仍然有效。反过来说，球和上述的三种面则根本上不同，因为由球面变成平面势必要伸缩。根据前面的研究，二元量的线元素若能表为微分平方式的方根，如曲面，则其每一点的内在度量关系决定于（面）曲率。就曲面而言，这个量可以想象成曲面在这点的两个曲率积；或者由另一角度看：这个量乘以一个由测地线形成的无限小三角形（随着其直径的缩小），会等于内角和减去两直角（用弪度量表示即内角和减π）的一半。第一个定义预设了两个曲率积在曲面弯曲下不变的定理。第二个定义则假定一个无限小三角形，其内角和减去两直角会正比于面积。为了在n元流形中给定点的一个面方向（surface direction）上，替曲率下一个可以理解的定义，我们先提过，发自一点的最短曲线决定于其初始方向。同理，如果将所有起自一点而处在面元上的矢量延长成最短曲线，则可定出曲面；而这曲面在这定点上有一定的面曲率，此面曲率等于此点的n元流形沿曲面方向的曲率。

    4.

    把这些结果应用到空间几何上之前，我们还需要对「平」的流形（亦即，线元素平方可以表为全微分的平方和的流形）做一些通盘的考虑。

    在一个「平」的n元流形上，每一点，每一方向的曲率皆为0；然根据前面的研究，如果要决定其度量关系，必须知道每一点上有n(n+1)/2个独立曲面方向，其曲率为0。曲率处处为0的流形，可以看成是曲率处处为定值的流形的一种特例。曲率为定数的流形，其共同特征如下：其上的图形可移动而不必伸缩。很显然，每一点为每一方向的曲率如果不全相同，图形便无法自由地平移、旋转。反过来说，流形度量的性质完全由曲率决定；因此在任一点的每个方向上的值与在另一点每个方向上的值完全相同，因此可以从任何一点开始。所以在曲率固定的流形上，图形可以摆在任何位置。这些流形的度量关系仅决定于曲率之值；顺便由解析的观点看，此值若记为a，则线元素可表为(Σdx2)1/2/(1+(a/4)Σx2)。

    5.

    常曲率的曲面可用来做几何的例证。我们不难看出，常曲率为正的曲面，必可滚贴到半径为该曲率倒数的球上。为了了解这种曲面的各种变化，我们取一个球，以及在赤道与球相切的旋转面。

    常曲率比球大的这类曲面，会从球的内部与赤道相切，类似轮胎面的外侧；它们也可以滚贴上半径较小的球带，但可能不止一层。曲率比球小，而仍为正的曲面，可由下面的方法得到：用两个大半圆切割较大半径的球面，再把切割线贴合起来。曲率为0的曲面，是一个在赤道与球相切的圆柱；若曲率为负，则类似轮胎面的内侧，在赤道与球外切。如果把这些曲面看成面块（pieces of surface）在其中移动的所有可能位置，正如空间是物体的位置一般，则小面块可在曲面上自由移动而不必伸缩。曲率为正的曲面可以让面块自由移动而不必弯曲，如球面，但曲率为负就不行了。除了这种小面块对位置的独立性之外，在曲率为0的曲面中，有一种其他曲面没有的特性，即方向独立于位置。

    III.物理空间中的应用

    1.

    研究了n元量的度量关系的决定方式之后，我们可以给出决定物理空间的度量关系的充要条件；但大前提是，先假设线长是独立于其形状，且线元素可表成微分平方式的方根──因此极微小的状态可视为「平」的。

    首先，这些条件可以表成为在每一点有三个面方向，它们的曲率为0；因此，只要三角形三内角和等于两直角，物理空间的度量关系便确立了。

    但其次，如果我们跟欧几里德一样，假设不止线独立于形状，而体亦然，则结果将是曲率处处为定数；而知道一个三角形的内角和，便知道所有三角形的内角和。

    第三，也是最后，与其假设线的长度独立于位置、方向，亦可假设长度与方向独立于位置。基于这个观念，位置的差或变化，是用三个独立单位表示的复数。

    2.

    在前述讨论中，我们先将延展性（extension）或区域性（regionality）的观念和度量关系分开，然后发现同一个延展关系下可以容许不同的度量关系；我们选择了一套特殊的度量，使得物理空间的度量关系得以由此确定，而所有相关的定理可由此推得。接下来要讨论的是，这些假设的产生，是如何依赖经验。在这里，延展关系和度量关系差别就大了：前述第一种情形的可能状态是离散的，其得自经验的理解虽未必完全确定，却是准确的；而第二种可能状态是连续的，经验的取决准确率再高，仍是不准的。这种分别，在将经验扩充到观察所不能及的大范围和小范围时，会特别重要，后者会在观察能力之外越来越模糊，但前者不会。物理空间的建构推广到超乎量度之大时，注意「无界」与「无限」之别，一个是延展关系的，一个是度量关系的。空间是一个无界的三元流形这件事，是一个被用于所有的对外在世界的理解的一个假设。扩充感官认知时要用到它，探索物体的可能位置时也要用到它；从这些用途中不断肯定这个假设。空闲无界的性质，其确切性比任何一种外在的经验都强，但无限性却无法由此得到；恰恰相反的是，如果假设物体独立于位置，因而给定一个固定的正曲率（不管多小都可以），则物理空间必属有限。如果在一个曲面方向把初始矢量沿长成最短曲线，可以得到一个正常曲率的无界曲面，因而该曲面若在平的三元流形内，必为一球面，因而是有限的。

    3.

    超测度之大的问题，对处理自然界现象是没有用的。但超测度之小的问题则不同。我们对于微观现象的因果关系的知识，有赖于我们处理无限小问题的精确度。近几个世纪，人类对于自然界运作方式的理解几乎全来自建构的精确性，这种精确性来自无限量分析的发明，以及现代物理所借助的阿基米德、牛顿、伽利略等人的原理。相对的，在尚无法运用这种原理的自然科学中，它的因果关系仍有赖于微量的分析，但只能做到显微镜的放大极限为止。因此，物理空间的度量关系中，无限小的问题并非无用。

    我们若假设物体独立于位置而存在，则曲率必处处为常数，而由天文观测中可知，这个常数不能非0；至少，其倒数必大到使望远镜的观测范围变得微不足道。但如果物体不独立于位置而存在，则无限小的度量关系便不能由无限大的来下结论；每一点的曲率都可以在三个方向自由变动，只要满足空间中每一个可测量的部分的总曲率显然是0。若线元素无法如先前所述，表为微分式平方和的方根，关系会变得更复杂。物理空间度量关系的基本认知来自刚体和光束的概念，而它们似在无限小的世界中并不适用；因此可以相当肯定的认为，物理空间中的度量关系，在无限小的时侯并不合乎几何学的假说。事实上，只要这点能够更方便我们解释现象，就应立即接受这个假设。

    几何学的假说在无限小时是否适用的问题，牵涉到空间度量关系的基础。关于此问题（仍属物理空间的研究），上述的脚注是适用的；在离散流形中，度量关系的原理已经包含在流形的概念中；但在连续的情形，则必须来自别处。因此，要就是物理空间的深层结构是离散流形，要不就是其度量关系的基础必须自外界寻找，如作用其上的束缚力。

    要回答这些问题，必须从现象的理解出发，理解这些经验所认可的现象；牛顿打下了它的基础，并一步步用其所无法解释的现象加以修正。像前面这种，从一般概念出发的研究，只能保证我们的工作并未受狭隘的观念所限，传统的偏见并未阻碍我们理解事物的关联性。这就把我们带进了另一个领域──物理学，我想我们就此打住吧!

    这篇论文是黎曼在一八五四年六月十日于哥廷根大学的就职演讲。

  • Ashish Vaswani & . ：Attention Is All You Need

    本篇论文为GPT运行原理的基础之作。

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  • 数学的各个研究领域

    数学大致可以分为五大部分：数学基础、代数学、分析学、几何学和应用数学。

    一文概括数学的各个研究领域

    1.数学基础

    数学基础研究的是逻辑或集合论中的问题，它们是数学的语言。逻辑与集合论领域思考的是数学本身的执行框架。在某种程度上，它研究的是证明与数学现实的本质，与哲学接近。

    一文概括数学的各个研究领域

    数理逻辑和基础（Mathematical logic and foundations）

    数理逻辑是这一部分的核心，但是对逻辑法则的良好理解产生于它们第一次被使用之后。除了在计算机科学、哲学和数学中正式地使用了基础的命题逻辑之外，这一领域还涵盖了普通逻辑和证明论，最终形成了模型论。在此，一些著名的结果包括哥德尔不完全性定理以及与递归论相关的丘奇论题。

    2.代数学

    代数是对计数、算术、代数运算和对称性的一些关键的概念进行提炼而发展的。通常来说，这些领域仅通过几个公理就可定义它们的研究对象，然后再考虑这些对象的示例、结构和应用。其他非常偏代数的领域包括代数拓扑、信息与通信，以及数值分析。

    一文概括数学的各个研究领域

    数论（Number theory）

    数论是纯数学中最古老、也是最庞大的分支之一。显然，它关心的是与数字有关的问题，这通常是整数或有理数（分数）。除了涉及到全等性、可除性、素数等基本主题之外，数论现在还包括对环与数域的非常偏代数的研究；还有用于渐近估计和特殊函数的分析方法和几何主题；除此之外，它与密码学、数学逻辑甚至是实验科学之间都存在着重要的联系。

    群论（Group theory）

    群论研究的是那些定义了可逆结合的“乘积”运算的集合。这包括了其他数学对象的对称集合，使群论在所有其他数学中占有一席之地。有限群也许是最容易被理解的，但矩阵群和几何图形的对称性同样也是群的中心示例。

    李群（Lie Group）

    李群是群论中的一个重要的特殊分支。它们具有代数结构，但同时也是空间的子集，并且还包含几何学；此外，它们的某些部分看起来就像欧几里德空间，这使得我们可以对它们进行解析（例如求解微分方程）。因此李群和其他拓扑群位于纯数学的不同领域的收敛处。

    交换环和交换代数（Commutative rings and algebra）

    交换环是与整数集类似的集合，它允许加法和乘法。尤其有趣的是数论、域论和相关领域中的环。

    结合环和结合代数（Associative rings and algebra）

    结合环论可被看作是交换环的非交换类比。它包括对矩阵环、可除环（如四元数），以及在群论中重要的环的研究。数学家开发了各种工具，以便能够研究一般化的环。

    非结合环和非结合代数（Nonassociative rings and algebras）

    非结合环论进一步地拓宽了研究范围。这里的通用理论较弱，但这种环的特殊情况是至关重要的：尤其是李代数，以及约当代数和其他类型。

    域论与多项式 （Field theory and polynomials）

    域论研究的是集合（如实数直线），所有一般的算术性质都包含在实直线上，包括除法性质。研究多场对多项式方程具有重要意义，因而它在数论和群论中也都具有应用意义。

    一般代数系统（General algebraic system）

    一般代数系统包括那些具有非常简单的公理构成，以及那些不容易被包含在群、环、域或其他代数系统中的结构。

    代数几何（Algebraic geometry）

    代数几何将代数与几何相结合，使二者彼此互利。例如，于1995年被证明的“费马大定理”，表面上看是关于数论的陈述，但其实是通过几何工具才得以证明。反过来，由方程定义的集合的几何性质，是用复杂的代数机制来研究的。这是一个魅力非常的领域，许多重要的课题都非常深奥，椭圆曲线就数其中之一。

    线性代数（Linear algebra）

    线性代数，有时会被“乔装”成矩阵论，它考虑的是能维持线性结构的集合与函数。它涵盖的数学范围非常广，包括公理处理、计算问题、代数结构，甚至几何的一些部分；此外，它还为分析微分方程、统计过程甚至许多物理现象提供了重要的工具。

    范畴论（Category theory）

    范畴论是一个相对较新的数学领域，它为讨论代数与几何的各个领域提供了一个通用的框架。

    K理论（K theory）

    K理论是代数与几何的有趣结合。最初是为了拓扑空间（向量丛）定义，现在也为环（模）定义，它为这些物体提供了额外的代数信息。

    组合数学（Combinatorics）

    组合数学（或称为离散数学）则着眼于集合的结构，其中某些子集是可区分的。例如，一副图是许多点的集合，其中一些边（两个点的集合）是给定的。其他的组合问题要求对具有给定属性的集合的子集进行计数。这是一个很庞大的领域，计算机科学家和其他数学以外的人对此都非常感兴趣。

    序集合（Ordered sets）

    序集合（格）可以为例如一个域的子域集合，给出一个统一的结构。各种特殊类型的格都具有异常完好的结构，并且应用在群论和代数拓扑等多个领域中。

    3.几何学

    几何学是数学中最古老的领域之一，几个世纪以来，它经历了数次重生。从一个极端来看，几何学包括对首次在欧几里得的《几何原本》中出现的刚性结构的精确研究；从另一个极端来看，一般拓扑学关注的是形状之间最基本的亲缘关系。代数几何中也隐含着一个非常微妙的“几何”概念，但如上文所注，它其实更偏向于代数。其他的一些也能算得上是几何的领域有K理论、李群、多复变函数、变分算、整体分析与流行上的分析。

    一文概括数学的各个研究领域

    几何学（Geometry）

    几何学是一门从多方面研究的学科。这一大块区域包括经典的欧几里德几何和非欧几何、解析几何、重合几何（包括射影平面）、度规性质（长度与角度），还有组合几何学——如从有限群论中出现的几何。

    流形（Manifolds）

    流形是像球体一样的空间，从局部来看它像是欧几里德空间。在这些空间里，我们可以讨论（局部的）线性映射，还能讨论函数的光滑性。它们还包括许多常见的表面。多面复形是由许多块的欧几里德空间的部分组成的空间。这些空间类型认可关于映射与嵌入问题的精确答案，它们尤其适用于代数拓扑中的计算，能细致的区分等价的各种不同概念。

    凸几何与离散几何（Convex and discrete geometry）

    凸几何与离散几何包括对在欧几里得空间中的凸子集的研究。它们包括对多边形和多面体的研究，并经常与离散数学和群论重合；分段线性流形让它们与拓扑学交叉。除此之外，这一领域也包括欧几里得空间中的镶嵌与堆积问题。

    微分几何（Differential geometry）

    微分几何是现代物理学的语言，也是数学领域的一片乐土。通常，我们考虑的集合是流形（也就是说，局部类似于欧几里德空间），并且配备了距离度量。它包括对曲线和曲面的曲率研究。局域型问题既适用又有助于微分方程的研究；整体型问题会经常调用代数拓扑。

    一般拓扑学（General topology）

    一般拓扑学研究的是只含有不精确定义的“闭合”（足以决定哪些函数是连续的）的空间。通常会研究一些带有附加结构的空间（比如度量空间，或者紧致豪斯多夫空间），并观察一些属性（如紧致）是如何与子空间、积空间等共享的。拓扑学广泛应用于几何学与分析学，也使得出现一些奇异的例子和集论难题。

    代数拓扑（Algebraic topology）

    代数拓扑是研究附属于拓扑空间的代数对象，代数不变量说明了空间的某些刚度。这包括各种（上）同调论、同伦群，以及一些更偏几何的工具，例如纤维丛。其代数机制（主要来自同调代数）非常强大，使人生畏。

    4.分析学

    分析学研究的是从微积分和相关领域中获得的结果。我们可以将它进一步划分为5个小部分：
    微积分与实分析
    复变量
    微分方程与积分方程
    泛函分析
    数值分析与最优化

    一文概括数学的各个研究领域

    【微积分与实分析】

    实函数（Real functions）

    实函数是微积分课堂会介绍的内容，其中的重点在于它们的导数和积分，以及一般的不等式。这一领域包括常见的函数，如有理函数，是最适合讨论与初等微积分学的相关问题的领域。

    测度与积分（Measure and integration）

    测度论与积分研究的是一般空间的长度、表面积和体积，是积分理论全面发展的一个关键特征，并且，它还为概率论提供了基本框架。

    特殊函数（Special functions）

    特殊函数就是超出常见的三角函数或指数函数的特定函数。被研究的那些领域（例如超几何函数、正交多项式等等）会很自然的出现于分析、数论、李群和组合数学领域。

    差分方程与函数方程（Difference and functional equations）

    差分方程和函数方程都像微分方程一样涉及到函数的推导，但它们的前提却不尽相同：差分方程的定义关系不是微分方程，而是函数值的差。函数方程（通常）在几个点上有函数值之间的代数关系作为前提。

    序列与级数（Sequences and series）

    序列与级数实际上只是极限法中最常见的例子；收敛性判别准则和收敛速度与找到“答案”同样重要。（对于函数序列来说，找到“问题”也同样重要。）一些特殊的级数（如已知函数的泰勒级数）以及用于快速求和的一般方法可引来很大的兴趣。积分可被用来求级数，分析可用来求级数的稳定性。级数的运算（如乘法或逆运算）也同样是重要的课题。

    【复变量】

    复变函数（Functions of a complex variable）

    复变函数研究的是假设在复数上定义函数的可微性的影响。有趣的是，这种效应与实函数有明显不同，它们受到的约束要严格得多，特别是我们可以对它们的整体行为、收敛性等作出非常明确的评论。这一领域包括黎曼曲面，它们在局部看起来像复平面，但却并不是同一个空间。复变量技术在多个领域（例如电磁学）都具有很大的应用。

    位势论（Potential theory）

    位势论研究的是调和函数。从数学的角度上看，它们都是拉普拉斯方程Del(u)=0的解；从物理学的角度上看，它们是给整个空间提供（由质量或电荷所产生的）势能的函数。

    多复变函数与解析空间（Several complex variable and analytic spaces）

    多复变函数研究的是一个以上的复变量的函数。由复可微性所赋予的严格约束意味着，至少在局部上，这些函数的行为与多项式几乎一样。对于相关空间的研究也趋向于与代数几何类似，除了在代数结构之外还使用了分析工具。在这些空间上的微分方程和它们的自同构（automorphism）为其提供了与其他领域的有用连接。

    【微分方程与积分方程】

    常微分方程（Ordinary differential equation）

    常微分方程（ODE）是求解的未知数是一个函数、而非一个数值的方程，其中的已知信息会将这个未知函数与其导数联系起来。这类方程很少有明确的答案，但会有大量的信息来定性地描述它们的解。微分方程有许多重要的类别，它们在工程与科学领域的应用非常广泛。

    偏微分方程（Partial differential equations ）

    偏微分方程（PDE）的形式与常微分方程大体相同，只是偏微分方程试图求解的函数含有的变量不止一个。在求解过程中，我们也同样需要能定性描述它的解的信息。例如在许多情况下，只有当某些参数属于特定的集合（比如整数集）时，解才存在。它们与自然科学，尤其是物理、热力学和量子力学有着非常密切的关系。

    动力系统与遍历论（Dynamical systems and ergodic theory）

    动力系统研究的是函数从空间到自身的迭代。理论上来说这一领域与流形上的微分方程密切相关，但在实践中，它的重点在于基础的集合（例如不变集或极限集）以及极限系统的混沌行为。

    积分方程（Integral equations）

    积分方程自然是要寻找满足其积分关系的函数。例如，每一次的函数值都可能与之前所有时间的平均值有关。这一领域中包括混合了积分与微分的方程。微分方程的许多方面会反复出现，比如定性问题、近似法，以及有助于简化问题的变换与算子等。

    变分法与最优化（Calculus of variations and optimization）

    变分法与最优化寻找的是可以优化目标函数的函数或几何对象。当然，这还包括对寻找最优结果所需d技术的探讨，例如逐次逼近法或是线性规划。除此之外，还存在大量用来建立与描述最优解的研究。在许多情况下，最优函数或最优曲线可以表示为微分方程的解。常见的应用包括寻找在某种意义上的最短曲线和最小曲面。该领域也适用于经济学或控制理论中的优化问题。

    整体分析（Global analysis）

    整体分析（或流形分析）研究的是流形的微分方程的整体性质。除了常微分方程理论中的一些适用于局部的工具之外，整体技术还包括使用映射的拓扑空间。这一领域还与流形理论、无限维流形和奇点流形有关，因此也与突变理论相关。除此之外，它还涉及到优化问题，从而与变分法重叠。

    【泛函分析】

    泛函分析（Functional analysis）

    泛函分析研究的是微分方程的全局，例如它会将一个微分算子看作为一组函数的线性映射。因此，这个领域就变成了对（无限维的）向量空间的研究，这种向量空间具有某种度规或其他结构，包括环结构（例如巴拿赫代数和C*-代数）。度量、导数和对偶性的适当一般化也属于这一领域。

    傅里叶分析（Fourier analysis）

    傅里叶分析利用三角多项式研究函数的近似与分解。这一领域在许多分析应用中都具有不可估量的价值，它拥有许多具体而又强大的结果，包括收敛性判别准则、估计和不等式以及存在唯一性结果。它的扩展包括对奇异积分理论、傅里叶变换和适当的函数空间的研究。这一领域还包括其他的正交函数族的近似，包括正交多项式和小波。

    抽象调和分析（Abstract harmonic analysis）

    抽象调和分析：如果说傅里叶级数研究的是周期性的实函数，即在整数变换群下能维持不变的实函数，那么抽象调和分析研究的就是在一个子群下维持不变的一般群上的函数。它包括的主题涉及到特异性的不同等级，这又涉及到对李群或局部紧致阿贝尔群的分析。这一领域也与拓扑群的表示论有重合之处。

    积分变换（Integral transforms）

    积分变换包括傅里叶变换以及拉普拉斯变换、Radon变换等其他变换。除此之外它还包括卷积运算与算子演算。

    算子理论（Operator theory）

    算子理论研究泛函分析中的向量空间之间的变换，例如微分算子或自伴算子。分析可以研究单个算子的谱，也可以研究多个算子的半群结构。

    【数值分析与最优化】

    数值分析（Numerical analysis）

    数值分析涉及到数值数据的计算方法的研究。这在许多问题中意味着要制造一系列的近似；因此，这些问题涉及到收敛的速度、答案的准确性（甚至是有效性）以及回应的完整性（有很多问题，我们很难从程序的终端中判断它是否还存在其他解决方案）。数学上的许多问题都可以归结为线性代数问题——一个需要用数值方法来研究的领域；与之相关的重大问题是处理初始数据所需的时间。微分方程的数值解需要确定的不仅是几个数值，而是整个函数；尤其是收敛性必须由某种整体准则来加以判断。这一领域中还包括数值模拟、最优化、图形分析，以及开发文件的工作代码等课题。

    逼近与展开（Approximations and expansions）

    逼近与展开主要考虑的是用特殊类型的函数来逼近实函数。这包括使用线性函数、多项式（不仅仅是泰勒多项式）、有理函数的逼近；其中三角多项式的近似被划分在傅里叶分析中。这一领域包括拟合优度的判别标准、误差范围、逼近族的变化的稳定性、以及在近似情况下保留的函数特性（如可微性）。有效的技术对于特定种类的逼近也是很有价值的。这一领域也同样覆盖了插值与样条。

    运筹学/数学规划（Operations research, mathematical programming）

    运筹学被喻为是研究最佳资源分配的领域。根据设置中的选项和约束，它可以涉及到线性规划、二次规划、凸规划、整数规划或布尔规划。这一类别中也包括博弈论，博弈论实际上并不是关于博弈的课题，而是关于最优化，它研究的是哪一种策略组合能产出最佳结果。这一领域还包括数学经济学。

    5.应用数学

    这是运用到数学领域之外的数学工具。

    一文概括数学的各个研究领域

    概率与统计领域考虑的是用数字信息来量化对事件的观察，显然，它们所使用的工具与发展是数学性的，是一个与分析学高度重叠的领域。但另一方面，在这一领域发展的思想，主要被用于非数学领域。

    概率论与随机过程（Probability theory and stochastic processes）

    概率论应用于有限集合时就是简单的计数组合分析，因此其技术与结果都与离散数学类似。当考虑无穷的可能结果集时，这个理论就得以体现它的价值。它涉及到大量的测度论以及对结果详细严谨的解释。更多的分析是随着对分布函数的研究而进入到这一领域的，极限定理则暗示着集中趋势。应用于重复的转移或随时间的转移会导致马尔科夫过程和随机过程。在考虑随机结构时，概率的概念会应用到数学中，尤其是在某些情况下，它可以产生甚至对纯数学都非常好的算法。

    统计学（Statistics）

    统计学是一门从数据中获取、合成、预测并作出推论的科学。对平均值与标准偏差的基本计算足以概括一个大的、有限的、正态分布的数据集；之所以有统计领域的存在，是因为数据通常并不会被很好地呈现。如果我们不知道数据集中的所有元素，我们就必须讨论采样和实验设计；如果数据有不正常之处，就需要我们用其他参数或者采用非参数方法对它们进行汇总；当涉及到多个数据时，我们需研究不同变量之间的交互的度量。其他的研究课题包括对时间相关数据的研究，以及避免歧义或悖论的必要基础。它的计算方法（例如曲线拟合）对科学、工程以及金融和精算等领域的工作都具有特别重要的应用意义。

    计算机科学（Computer science）

    计算机科学，如今它更是一门独立的学科，它研究很多数学方面的问题。在这一领域中，除了从离散数学里的许多问题中所产生的可计算性问题，以及与递归论相关的逻辑问题之外，它还考虑调度问题、随机模型等等。

    信息与通信（Information and communication）

    信息与通信包括一些代数学家特别感兴趣的问题，尤其是编码理论（与线性代数和有限群有关）和加密（与数论和组合数学有关）。许多适合这个领域的主题都可以用图论的术语来表达，例如网络流和电路设计。数据压缩和可视化都与统计有重叠部分。

    质点力学和系统力学（Mechanics of particles and systems）

    质点力学和系统力学研究的是粒子或固体的动力学，它包括旋转与振动的物体。会用到变分原理（能量最小化）和微分方程。

    固体力学（Mechanics of solids）

    固体力学考虑的是弹性与塑性、波传播、工程，以及土壤和晶体等特定固体的问题。

    流体力学（Fluid mechanics）

    流体力学研究的是空气、水和其他流体的运动问题：压缩、湍流、扩散、波传播等等。从数学的角度来看，这包括对微分方程解的研究，这就涉及到大规模的数值计算方法（例如有限元法）。

    光学/电磁理论（Optics, electromagnetic theory）

    光学、电磁理论是研究电磁波的传播与演化的理论，它包括的主题有干涉和衍射。除了分析的一些普通分支，这一领域还涉及到一些与几何相关的主题，比如光线的传播路径。

    经典热力学/热传导（Classical thermodynamics, heat transfer ）

    经典热力学和热传导研究的是热量在物质中的流动，这包括相变和燃烧。从历史的角度来看，它是傅里叶级数的起源。

    量子理论（Quantum Theory）

    量子理论研究的是薛定谔（微分）方程的解，与此同时它还包括大量的李群理论和量子群论、分布理论，以及与泛函分析、杨-米尔斯问题、费曼图等有关的问题。

    统计力学/物质结构（Statistical mechanics, structure of matter）

    统计力学和物质结构研究的是粒子的大尺度系统，它包括随机系统和运动或进化系统。研究的具体物质类型包括液体、晶体、金属和其他固体。

    相对论与引力理论（Relativity and gravitational theory）

    相对论与引力理论将微分几何、分析和群论应用于一些大尺度或极端情况下的物理学（例如黑洞和宇宙学）。

    天文学和天体物理学（Astronomy and astrophysics）

    天文学和天体物理学：由于天体力学在数学上是质点力学的一部分，因此这一领域的主要应用大多与恒星和星系的结构、演化以及相互作用有关。

    地球物理（Geophysics）

    地球物理学的应用通常涉及到力学和流体力学，但它是在大尺度上研究问题。

    系统论/控制论（Systems theory; control）

    系统论以及控制论研究的是复杂系统（如工程系统）随着时间发生的演化。特别是，人们可能会试图对系统进行识别（即确定主导系统发展的方程或参数），或对系统进行控制（即通过选择某些参数以达到期望的状态）。特别令人感兴趣的是稳定性问题，以及随机变化和噪声对系统的影响。虽然这通常属于“控制论”或“机器人学”领域，但在实践中，这是微分（或差分）方程、泛函分析、数值分析和整体分析（或微分几何）的应用领域。

    生物学与其他科学（Biology and other sciences）

    数学还与许多学科（包括化学、生物学、遗传学、医学、心理学、社会学和其他社会科学）具有明确的联系。在化学和生物化学中，图论、微分几何和微分方程的作用是显而易见的。医学技术必须用到信息传递和可视化的技术。生物学（包括分类学和考古生物学）会使用统计推断和其他工具。经济学和金融学也大量使用到统计学工具，尤其是时间序列分析；有一些主题更具有组合性，例如投票理论。（出于某些原因，数学经济学被归在运筹学的范畴内。）更多的行为科学（包括语言学）都会用到大量的统计技术，其中会涉及到实验设计和其他偏组合类的主题。

    以上罗列的便是数学家所从事的研究，但并不是唯一的分类标准，也没完整地罗列出所有的领域，如数学家还研究量子代数（quantum algebra）、分形学（Fractal）、数学史以及数学教育等等。诺奖得主尤金·维格纳认为：“数学语言在表述自然规律时的适当性是一项奇迹，它是我们既不理解也不配拥有的奇妙天赐。我们应当感激，也希望它在未来的研究中仍然有效。而且不论是好是坏，当我们尽情拓展知识领域时，即使会令我们困惑，也依旧成立。”

  • 张益唐：Discrete mean estimates and the Landau-Siegel zero

    Discrete-mean-estimates-and-the-Landau-Siegel-zero下载

  • 贾雷德·戴蒙德《枪炮、细菌和钢铁》

    目录
    前言 耶利的问题
    第一部分 从伊甸园到卡哈马卡
    第一章 走上起跑线 第二章 历史的自然实验 第三章 卡哈马卡的冲突
    第二部分 粮食生产的出现和传播第
    四章 农民的力量 第五章 历史上的穷与富 第六章 种田还是不种田 第七章 怎样识别杏仁 第八章 问题在苹果还是在印第安人 第九章 斑马、不幸的婚姻和安娜·卡列尼娜原则 第十章 辽阔的天空与偏斜的轴线
    第三部分 从粮食到枪炮、病菌与钢铁
    第十一章 牲畜的致命礼物 第十二章 蓝图和借用字母 第十三章 需要之母 第十四章 从平等主义到盗贼统治
    第四部分 在五章中环游世界
    第十五章 耶利的族人 第十六章 中国是怎样成为中国人的中国的 第十七章 驶向波利尼西亚的快艇 第十八章 两个半球的碰撞 第十九章 非洲是怎样成为黑人的非洲的
    尾声 人类史作为一门科学的未来
    日本人乃何许人也
    附录 2003后记：《枪炮、病菌与钢铁》今日谈

    前言 耶利的问题

    我们都知道，对于世界上不同地区的各个民族来说，历史的发展进程是很不相同的。在上一次冰期结束后的13000年间，世界上的某些地区发展成为使用金属工具的、有文字的工业社会，另一些地区仅仅发展成为没有文字的农业社会，还有一些地区则仍然保留着使用石器的狩猎采集社会。这种历史上的差异对现代世界投上了持久的阴影，因为使用金属工具的、有文字的社会征服了或消灭了其他类型的社会。虽然这些差异构成了世界史的最基本的事实，但产生这些差异的原因始终是不确定的和有争议的。关于这些差异的由来这个令人困惑的问题，是在25年前以一种简单的个人形式向我提出来的。

    1972年7月，我在新几内亚这个热带岛屿的沙滩上散步，当时我正在那里研究鸟类的演化。在这之前我已听说过有一个叫做耶利的当地知名政治家，这时候他正在这个地区旅游。那一天，耶利和我碰巧沿同一个方向散步，而且他追上了我。我们在一起走了一个小时，始终在交谈着。

    耶利身上焕发着领袖的气质和活力。他的眼睛闪耀着迷人的光芒。他充满自信地谈论自己，但他也问了许多尖锐的问题，并且全神贯注地听我说话。我们的谈话从当时每个新几内亚人都关心的问题，即政治事态的迅速发展开始。耶利的国家现在叫做巴布亚新几内亚，那时仍然是联合国的一块托管地，由澳大利亚管理，但独立已是迟早的事。耶利对我说，他的任务就是使本地人作好自治的准备。

    过了一会，耶利话锋一转，开始考问起我来。他从来没有去过新几内亚以外的地方，他的最高学历是中学，但他却有着一种无法满足的好奇心。首先，他想要了解我对新几内亚鸟类的研究工作（包括我做这工作拿多少报酬）。我就告诉他，在几百万年的过程中，不同种群的鸟是如何移居新几内亚的。接着，他又问我，在过去的几万年中，他的人民的祖先是怎样到达新几内亚的，以及在过去200年中，欧洲的白人是如何开拓新几内亚的。

    谈话始终是友好的，虽然我们俩都了解耶利和我所代表的两个社会之间的关系是紧张的。两个世纪前，所有的新几内亚人仍然“生活在石器时代”。就是说，他们仍然使用着几千年前即已在欧洲为金属工具所取代的类似的石器，而他们所居住的也不是在集中统一的政治权威下组织起来的村庄。白人来了，他们建立了中央集权的政府，带来了各种物资，从钢斧、火柴和药品到服装、软饮料和雨伞，应有尽有，而新几内亚人立刻认识到这些东西的价值。在新几内亚，所有这些物品被一概称之为“货物”。

    许多白人移民公开蔑视新几内亚人，说他们是“原始人”。在新几内亚人的白人“主子”（他们直到1972年还被这样称呼）中，甚至是最无能的人，他们的生活水准也远远高于新几内亚人，甚至高于像耶利这样的极有性格魅力的政治家。然而，耶利就像当时考问我那样考问过许多白人，而我也曾考问过许多新几内亚人。

    他和我都十分清楚地知道，新几内亚人通常至少和欧洲人一样聪明。耶利想必考虑过所有这些问题，因为他又一次用他那炯炯有神的眼睛洞察一切似的瞥了我一眼，问我道，“为什么你们白人制造了那么多的货物并将它们运到新几内亚来，而我们黑人却几乎没有属于我们自己的货物呢？”

    正像耶利所体会的那样，这是一个虽然简单但却切中要害的问题。是的，在普通新几内亚人的生活方式和普通欧洲人或美国人的生活方式之间仍然存在着巨大的差异。类似的差异同样把世界上其他民族的生活方式区别了开来。这些巨大的差异必定具有人们可能认为显而易见的重要原因。

    然而，耶利的看似简单的问题，却是一个难以回答的问题。我当时就回答不出来。

    关于这个问题的解决办法，专业的历史学家们仍然意见不一：大多数人甚至不再问这样的问题了。在耶利和我进行那次谈话后的许多年里，我研究并用文字说明了关于人类进化、历史和语言的其他方面的问题。在25年后撰写的这本书就是试图对耶利的问题作出回答。

    虽然耶利的问题只涉及新几内亚人和欧洲白人的生活方式的差异，但它可以推而广之，联系到现代世界上更大规模的一系列悬殊差异。来自欧亚大陆的民族，尤其是仍然生活在欧洲和东亚的民族，以及移居到北美的民族，控制着世界的财富和权力。其他民族，包括大多数非洲人，已经摆脱了欧洲人的殖民统治，但在财富和权力方面仍然远远落在后面。还有一些民族，如澳大利亚、美洲以及非洲最南端的土著居民，甚至已不再是自己土地的主人，而是遭到欧洲殖民主义者大批杀害、征服，有时甚至被斩尽杀绝。

    因此，关于现代世界的差异问题可以再次系统地阐述如下。为什么财富和权力的分配会是现在这个样子，而不是某种别的方式呢？例如，为什么不是印第安人、非洲人和澳大利亚土著杀害、征服或消灭欧洲人和亚洲人呢？

    对于这个问题，我们可以毫不费力地回顾一下历史。从公元1500年开始，当欧洲在全世界的殖民扩张刚刚兴起时，不同大陆上的民族业已在技术和政治组织方面存在着巨大的差异。欧洲、亚洲和北美洲的许多地区成了一些用金属装备起来的国家或

    帝国的基地，其中有些已经呈现工业化的端倪。两个印第安民族—阿兹特克人和印加人，统治着一些使用石器的帝国。撒哈拉沙漠以南的一些地区被划分为一些使用

    铁器的小国或由酋长管辖的部落。其他大多数民族—包括澳大利亚和新几内亚、许

    多太平洋岛屿、美洲的许多地区以及撒哈拉沙漠以南小部分地区的所有那些民族—都是一些农业部落，甚至仍然是一些使用石器的靠狩猎采集为生的族群。

    当然，从公元1500年开始的这种技术和政治上的差异，是现代世界不平等的直接原

    因。使用钢铁武器的帝国能够征服或消灭使用石制和木制武器的部落。然而，这个世界又是如何成了公元1500年时的那种模样呢？

    对于这个问题，我们可以根据历史记载和考古发现，再一次毫不费力地回顾一下更早的历史。直到大约公元前11000年上一次冰期结束时，各个大陆上的各个族群仍然

    都是靠狩猎采集为生的人。从公元前11000年到公元1500年，不同大陆的不同发展

    速度，成了导致公元1500年时技术和政治差异的原因。虽然澳大利亚土著和美洲印

    第安人仍然靠狩猎采集为生，但欧亚大陆的大部分地区、美洲和非洲撒哈拉沙漠以

    南的许多地区，已逐步地发展起农业、畜牧、冶金技术和复杂的政治组织。欧亚大

    陆的一些地区和美洲的一个地区，还独立地发明了文字。然而，这些新的发展中每

    一个发展，在欧亚大陆比在其他任何地方都出现得更早。例如，青铜器的大规模生

    产于公元1500年前的几个世纪在南美洲安第斯山脉一带还刚刚开始，而在4000多年

    前已经在欧亚大陆的一些地区开展起来。欧洲探险家是在公元1642年首次接触到塔斯马尼亚人的，那时他们的石器制作技术比几万年前欧洲旧石器时代晚期普遍使用的制作技术还要来得简单。

    这样，我们最后就能用别的措辞把现代世界的差异重新表述如下：为什么在不同的大陆上人类以如此不同的速度发展呢？这种速度上的差异就构成了历史的最广泛的模式，也是我这本书的主题。

    虽然这本书归根到底是要讨论历史和史前史问题，但其主题不光是具有学术性，而

    且在实践上和政治上也是具有压倒一切的重要性的。不同民族之间相互作用的历

    史，就是通过征服、流行病和灭绝种族的大屠杀来形成现代世界的。这些冲突产生

    了回响，而这些回响在经过许多世纪后仍然没有消失，并且在今天世界上的某些最混乱的地区仍在活跃地继续。

    例如，非洲的广大地区仍在与近代殖民主义留给它的余孽进行斗争。在其他地区—

    包括中美洲、墨西哥、秘鲁、新喀里多尼亚和苏联的许多地区，以及印度尼西亚的

    一些地区—社会动荡或游击战争，甚至使更多的本地居民起来反对由外来征服者的

    后代所控制的政府。其他的许多本地居民—如夏威夷的本地人、澳大利亚土著、西

    伯利亚本地人，以及美国、加拿大、巴西、阿根廷和智利的印第安人—由于灭绝种

    族的大屠杀和疾病，他们的人数已经锐减，现在在人数上已被入侵者的后代大大超

    过了。虽然他们因此而不能发动内战，但他们仍然日益坚持维护自己的权利。

    除了各民族之间由于过去的冲突而引发的当前这些政治和经济反响外，当前还存在着语言方面的反响—尤其是现代世界上现存的6000种语言中的大多数语言即将消亡，而由英语、汉语、俄语和近几个世纪以来使用人数大大增加的其他几种语言所取代。现代世界的所有这些问题，都是由于耶利问题中所暗含的不同历史轨迹造成的。

    在为耶利的问题寻找答案之前，我们应该先停下来考虑一下根本就反对讨论这个问题的某些意见。有些人见到别人仅仅提出这个问题就会生气，这有几方面的原因。

    一种反对意见如下。如果我们成功地说明了某个民族怎么会统治另一民族的，那么

    这会不会就是为这种统治辩护呢？这会不会就是说这种结果是无可避免的，因此在

    今天试图改变这种结果可能是徒劳无益的呢？这种反对意见的根据是一种把对原因

    的说明同为结果辩护或承认结果混为一谈的普遍倾向。怎样利用历史的阐述是一个

    和阐述本身完全不同的问题。为了努力改变某个结果，了解是比再现或保持这种结

    果更经常使用的方法。这就是为什么心理学家要努力去了解杀人犯和强奸犯的心

    理，为什么社会历史学家要努力去了解灭绝种族的大屠杀，为什么精神病学家要努

    力去了解人类疾病的起因。这些人之所以去调查研究，并不是想要为谋杀、强奸、

    灭绝种族的大屠杀以及疾病进行辩护，相反，他们是想要利用他们对因果链的了解来打断这个锁链。

    其次，回答耶利的问题是否就必然涉及以欧洲为中心的历史方法，涉及对西欧人的美化，并念念不忘于西欧和欧化了的美国在现代世界中的突出地位呢？这种突出地位是否就是过去几个世纪的一种短暂现象，而现在正由于日本和东南亚的兴起而变得暗淡下来呢？事实上，本书大部分篇幅将要讨论的是某些民族，而不是欧洲人。

    我们不只是把重点放在欧洲人和非欧洲人之间的相互影响上，而是还要研究不同的非欧洲民族之间的相互影响—尤其是发生在非洲撒哈拉沙漠以南地区、东南亚、印度尼西亚和新几内亚内部的和发生在这些地区的土著人之间的相互影响。我们绝不是要美化来自西欧的民族，而是要看到，他们的文明的最基本因素是由生活在别的地方的其他民族发展起来并在以后输入西欧的。

    第三，诸如“文明”之类的字眼和“文明的兴起”之类的词语是不是传达了虚假的

    印象，即文明是好的，以狩猎采集为生的部落人是悲惨的，而过去13000年的历史已

    经朝着人类更大的福祉前进了？事实上，我并不想当然地认为工业化国家就一定比

    狩猎采集部落“好”，不认为放弃狩猎采集的生活方式来换取以使用铁器为基础的

    国家地位就是代表“进步”，也不认为就是这种进步为人类带来了越来越多的幸

    福。根据我在美国城市和新几内亚村庄不同的生活体验，我的印象是：所谓的文明

    的福祉是由正反两方面的因素构成的。例如，同狩猎采集部落相比，现代工业化国

    家的公民享有更好的医疗照顾，他们被人杀害的风险较低，他们的寿命也较长，但

    他们从朋友和大家庭那里得到的社会支持却要少得多。我对人类社会的这种地理差

    异进行调查研究的动机，不是为了赞美一种类型的社会和贬低另一种类型的社会，而完全是为了了解历史上到底发生过什么事。

    耶利的问题是不是真的需要用另一本书来回答？我们是不是已经知道答案了呢？如

    果已经知道了，那么答案是什么呢？

    大概最普通的解释就含蓄地或者明确地假定民族之间在生物学上的差异。在公元

    1500年后的几个世纪中，由于欧洲探险者们认识到世界各民族在技术和政治组织方

    面的广泛差异，他们就想当然地认为，这些差异来自天生能力的差异。随着达尔文

    理论的出现，原来的一些解释就按照自然选择和演化遗传有了新的含义。在技术上

    原始的种族被认为是人类从与猿相类似的祖先那里遗传而来的演化遗存。由来自工

    业化社会的移民来取代这些种族，正是适者生存的例证。随着后来遗传学的兴起，

    这些解释就按照遗传学的字眼又一次被重新叙述。从遗传学的角度看，欧洲人被认

    为比非洲人聪明，而比起澳大利亚的土著就尤其如此。

    今天，西方社会的某些人在公开地批判种族主义。然而，许多（也许是大多数！）

    西方人私下里或下意识地在继续接受种族主义的解释。在日本和其他许多国家里，

    仍然有人在公开提出这种解释，而且是毫无愧疚之感。甚至是受过教育的美国白

    人、欧洲人和澳大利亚人，每当提起澳大利亚土著这个话题时，总是认为澳大利亚

    土著的身上有着某种原始的东西。他们看上去肯定与白人不同。在这些土著的仍然

    健在的后裔中，有许多人虽然在欧洲殖民时代活了下来，但现在却发现在澳大利亚

    白人社会中难以在经济上取得成功。

    一个看似有理的论据是这样的：到澳大利亚来的白人移民建立了一个以金属工具和

    食品生产为基础的、有文字的、工业化的、在政治上集中的民主国家，这一切都是

    在对一个大陆进行拓殖的100年中完成的，而生活在这个大陆上的土著至少有4万年

    之久一直是一些没有金属工具的狩猎采集部落。这是对人类发展的两个连续实验，

    实验的环境相同，唯一的变量是居住在这环境中的人。澳大利亚土著与欧洲人社会

    之间的差异是由民族本身的差异产生的，这一点难道还需要进一步来证明吗？

    对这种种族主义解释的反对意见，不仅仅是因为这种解释令人生厌，而且也因为它

    们是错误的。人类在智力上存在着差异，但并没有可靠的证据足以证明这种差异是

    与技术上的差异平行发生的。事实上，我马上还将说明，现代的“石器时代”的部

    落通常可能比工业化的民族更加聪明，或至少一样聪明。虽然这听起来可能有点荒

    谬，但我们将会在第十五章看到，对于建立一个具有上述其他优点的、有文字的工

    业化社会来说，来到澳大利亚的白人移民对于通常给予他们的荣誉是受之有愧的。

    此外，直到最近在技术上仍很原始的部族—如澳大利亚的土著和新几内亚人—只要

    给他们机会，一般是都能掌握工业技术的。

    一些认知心理学家以巨大的努力研究了生活在同一国家的来自不同地理区域的民族

    之间在智商方面的差异。尤其是，有许多美国白人心理学家在过去几十年中一直试

    图证明，非洲裔美国黑人在智力上天生地就低于欧洲裔美国白人。然而，众所周

    知，用作比较的这两个民族在社会环境和教育机会方面是大不相同的。这个事实使

    检验智力差异引起技术差异这种假设遇到了双重的困难。首先，甚至我们成人的认

    知能力也要受到社会环境的严重影响，而我们在孩提时代就已经历了这样的环境，

    因而难以觉察先天遗传差异的任何影响。其次，认知能力的测验（和智商测验一

    样）往往都是测量文化学习，而不是测量纯粹的天生智力，不管这种天生智力究竟

    是什么东西。由于童年环境和所学得的知识对智商测验结果所产生的无庸置疑的影

    响，这些心理学家迄今为止所作的努力，都未能找到令人信服的证据来证明非白人民族的智商中被视为当然的遗传缺陷。

    我对这一争议的观点，是我和新几内亚人在他们的未受外界影响的社会里一起工作

    了33年的结果。从我刚开始和新几内亚人一起工作的时候，他们给我的印象是，他

    们通常都要比一般欧洲人或美国人更聪明，更机敏，更富表现力，对周围的事和人

    也更关心。对有些工作，人们完全可以认为是反映了脑功能的某些方面的，例如在

    脑子里对陌生环境勾画出一幅图像的能力。在做这样的工作时，新几内亚人在很大

    程度上显得比西方人更加出色在行。当然，对于那些西方人从小就训练去做而新几

    内亚人从来没有做过的工作，新几内亚人也常常做得不好。因此，来自偏远村庄的

    未上过学的新几内亚人在进城时，在西方人看来就会显得呆头呆脑；反之，当我和

    新几内亚人一起在丛林中时，我表现得连做一些简单的工作（如沿着丛林小路行走

    或搭建一个遮蔽物）都不能胜任。在这种时候，我始终明白，我在新几内亚人看来

    又是多么地呆头呆脑。对这些工作，新几内亚人从小就接受了训练，而我则从来没有。

    为什么我觉得新几内亚人比西方人聪明这种印象可能是正确的，有两个理由容易得

    到认可。首先，几千年来，西方人一直生活在有中央政府、警察和法制的、人口稠

    密的社会里。在这些社会里，稠密人口中传染性的流行疾病（如天花）在历史上是

    导致死亡的主因，而谋杀则比较罕见，至于战争状态则是例外，而不是普遍情况。

    大多数逃脱了致命的传染病的欧洲人，也逃脱了其他一些潜在的死因，并把他们的

    基因传给后代。今天，西方大多数存活的婴儿同样逃过了致命的传染疾病，而且不

    管他们的智力和携带的基因如何，一样地传宗接代。相比之下，新几内亚人所生活

    的社会，由于人口稀少，稠密人口中发生的那些流行疾病无法形成。相反，造成新

    几内亚人传统的高死亡率的，是谋杀、长期的部落战争、意外事故和在获取食物中出现的问题。

    在传统的新几内亚社会中，聪明人比不那么聪明的人更有可能逃脱导致高死亡率的

    死因。然而，在传统的欧洲社会中，流行性疾病造成的死亡率的差异与智力几乎没

    有任何关系，而是与取决于人体化学细节的遗传抵抗力有关。例如，血型为B或O的

    人比血型为A的人对天花有更强的抵抗力。就是说，促进智力基因的自然选择，在新

    几内亚比在人口稠密、政治上复杂的社会可能要无情得多，因为在这样的社会里，

    对人体化学组成的自然选择反而更有效力。

    关于为什么新几内亚人可能会比西方人聪明这一点，除了这种遗传上的原因，还有

    第二个原因。现代欧洲和美国的儿童花费大量的时间，被动地接受电视、广播和电

    影所提供的娱乐。在一般的美国家庭中，电视机每天开7个小时。相比之下，传统的

    新几内亚儿童几乎没有机会去接受这种被动的娱乐，而是把他们醒着的时间几乎全

    部用来从事积极的活动，如和其他儿童或成年人谈话或游戏。几乎所有的对儿童发

    展的研究全都强调童年刺激和活动在促进智力发展中的作用，同时着重指出了与童

    年刺激减少相联系的不可逆转的智力障碍。对于新几内亚人表现出来的这种较优越

    的一般智力作用，这种影响无疑提供了一种非遗传成分。

    这就是说，就智力而言，新几内亚人可能在遗传方面优于西方人，他们在逃避对成

    长极其不利的条件时也肯定优于西方人，而工业化社会的大多数儿童如今就是在这

    种条件下长大的。当然，关于新几内亚人在智力方面的任何不利条件，没有丝毫可

    以用来回答耶利的问题。遗传和童年成长这两个因素，可能不仅区别了新几内亚人

    同西方人，而且也区别了以狩猎采集为生的人以及技术上原始的社会成员同一般说

    来在技术上先进的社会成员。因此，必须把种族主义素来的那种臆断颠倒过来。欧

    洲人尽管在遗传方面存在着不利条件，而且（在现代）他们在成长中也毫无疑问存

    在着不利条件，那么为什么他们最后却能生产出很多货物？而对于新几内亚人，尽管我相信他们具有较高的智力，但为什么他们最后在技术上还是那样原始呢？

    遗传学上的解释不是对耶利问题的唯一可能的答案。另一种受到北欧人欢迎的解释

    是求助于想象中的气候作用，说什么他们家乡的寒冷气候对人的创造力和精力具有

    刺激作用，而炎热、潮湿的热带气候则对人的创造力和精力具有抑制作用。也许，

    高纬度的这种季节性的多变气候比不随季节变化的恒定的热带气候提出了更多的各式各样的挑战。也许，寒冷的气候要求人们为了生存必须具有更多的创造才能，因

    为人们必须建造保暖的住宅和缝制保暖的衣裳，而在热带人们只要有较简陋的住房

    并且不穿衣服就能生存下去。或者，可以把这种论点颠倒过来以得出同样的结论：

    高纬度地区漫长的冬季使人们有大量时间可以坐在家里搞发明创造。

    虽然这种解释以前曾流行一时，但它同样经不起推敲。我们将要看到，直到最近的

    1000年前，北欧各民族对欧亚大陆文明没有作出过任何极其重要的贡献；他们只是

    由于运气好才生活在某一个地理位置上，使他们有可能接受在欧亚大陆较温暖地区

    发展起来的一些先进的东西（如农业、轮子、文字和冶金）。在新大陆，高纬度的

    寒冷地区甚至更是人类的一个落后地区。唯一的发明了文字的印第安人社会出现在

    北回归线以南的墨西哥；新大陆最古老的陶器来自位于热带的南美洲赤道附近；而

    通常被认为在艺术、天文学和其他方面最先进的新大陆社会是在公元第一个一千年中位于热带的尤卡坦半岛和危地马拉的历史上有名的玛雅社会。

    对耶利的问题的第三个答案提出了所谓干燥气候下低地河谷的重要性问题，因为这

    种地方的高产农业依赖于大规模的灌溉系统，而这又需要有权力集中的政府机构。

    之所以提出这种解释，是因为有一个事实是无庸置疑的，即已知的最早帝国和书写

    系统出现在新月沃地的底格里斯河和幼发拉底河流域以及埃及的尼罗河流域。在世

    界上的其他一些地区，包括印度次大陆的印度河流域、中国的黄河和长江流域、中美洲的玛雅人居住的低地和秘鲁的沿海沙漠，水利系统也似乎与中央集权的政治组织密切有关。

    然而，详尽的考古研究表明，复杂的灌溉系统并不是同权力集中的政府机构一起出

    现，而是在过了相当一段时间之后才到来的。就是说，先是由于某种原因出现了政

    治集权，然后才有可能建设复杂的灌溉系统。在世界上的这些地区，在政治集权之

    前发生的至关重要的发展，没有一个同江河流域或复杂的灌溉系统有联系。例如，

    新月沃地的粮食生产和乡村生活源于丘陵和山地，而不是源于低地河谷。在乡村粮

    食生产开始在新月沃地的丘陵地带兴旺发达之后3000年左右，尼罗河流域仍然是一

    个文化落后的地区。美国西南部的江河流域最后还是对灌溉农业和复杂社会起了支

    撑作用，但只是在有了许多为社会所依赖的发展成果之后才做到这一点的，而这些

    发展成果却是从墨西哥引进的。澳大利亚东南部的河谷仍然为没有农业的部落社会所占有。

    然而，还有一种解释列举了使欧洲人能够屠杀或征服其他民族的直接因素—尤其是

    欧洲的枪炮、传染病、钢铁工具和工业制成品。这种解释是正确的，因为显而易

    见，这些因素都是造成欧洲人征服的直接原因。然而，这种假设是不全面的，因为

    它仍然只提供了确定直接原因的一种近似的（初级阶段的）解释。它使人不由得想

    去寻找终极原因：为什么最后带来枪炮、凶恶的病菌和钢铁的竟是欧洲人，而不是非洲人或印第安人？

    至于在确定欧洲征服新大陆的终极原因方面，虽然已经取得了某些进展，但非洲仍然是一大难题。在非洲这个大陆上，原人进化的时间最长，解剖学上的现代人可能也起源于那里，那里的地方病如疟疾或黄热病使欧洲的探险者失去了生命。如果长期的领先优势有什么价值的话，那么为什么枪炮和钢铁不是首先出现在非洲，从而使非洲人和他们的病菌得以征服欧洲？同时，又用什么来说明何以澳大利亚土著未能超越使用石器的狩猎采集阶段呢？

    在世界范围内对人类社会进行比较所出现的问题，曾经引起历史学家和地理学家们

    的极大关注。说明这方面的努力的最著名的现代例证，就是阿诺德·汤因比的十二卷

    本的《历史研究》。汤因比对23个先进的文明民族尤感兴趣，这23个民族中有22个

    是有文字的，19个是欧亚大陆民族。他对史前史和比较单纯的没有文字的社会兴趣

    较少。然而，现代世界不平等的根源却要追溯到史前阶段。因此，汤因比没有提出

    耶利的那种问题，也没有去认真讨论我所认为的最广泛的历史模式。其他一些研究

    世界史的可资利用的书，同样会把重点放在以往5000年中先进的、有文字的欧亚大

    陆文明民族身上；这些书都是十分简略地提到哥伦布以前的印第安人文明，除了谈

    到最近与欧亚大陆文明民族的相互影响外，它们对世界其余地区的讨论甚至更加简

    略。在汤因比的尝试后，全世界对历史因果关系的综合研究已经受到大多数历史学

    家的冷遇，被认为提出了一个显然难以解决的问题。

    来自几个学科的专家对他们的问题提供了全球性的综合研究。尤其是一些生态地理

    学家、文化人类学家、研究动植物驯化的生物学家和研究传染病对历史的影响的学

    者们在这方面已经作出了有益的贡献。这些研究已经引起了人们对这个难题的某些

    部分的注意，但它们所提供的只是那一直阙如的必要而广泛的综合研究的零碎片断而已。

    因此，对于耶利的问题不存在可以普遍接受的答案。一方面，这种近似的解释是清

    楚的：有些民族在其他民族之前就已有了枪炮、病菌、钢铁和带来政治与经济影响

    力的其他因素；而有些民族则根本没有过这些带来影响力的因素。另一方面，这种

    终极解释—例如，为什么青铜器很早就在欧亚大陆的一些地区出现，在新大陆是很

    晚才在局部地区出现，而在土著人的澳大利亚则从来没有出现过—仍然是不清楚的。

    我们目前缺乏这种终极解释，留下了一个巨大的知识缺口，因为最广泛的历史模式

    仍然是这样原因不明。然而，更为严重的是道德缺口没有得到充填。对每个人来

    说，不管他是不是明目张胆的种族主义者，至为明显的是，历史上不同民族的情况

    是不同的。现代美国是一个按照欧洲模式创建的社会，它占有从印第安人那里掠夺

    来的土地，吸纳了数以百万计的作为奴隶运到美洲来的非洲撒哈拉沙漠以南地区黑

    人的后裔。现代欧洲却不是一个由非洲撒哈拉沙漠以南地区黑人塑造的社会，他们

    并没有把数以百万计的印第安人作为奴隶运入欧洲。

    这种结果完全是一边倒的：这里的情况不是51%的美洲、澳洲和非洲被欧洲人征服，

    而49%的欧洲被印第安人、澳大利亚土著或非洲人征服。整个现代世界都是由一边倒

    的结果来塑造的。这些结果必须得到不容变更的解释，这些解释应该比几千年前谁碰巧打赢了某个战役或谁在某一次发明了什么东西这些细节更为基本。

    假定历史模式反映了民族之间的天生差异，这似乎是合乎逻辑的。当然，我们得到

    的教导是，公开地这样说是不礼貌的。我们读到了一些声称证明了天生差异的专门

    性研究成果；我们也读到了声称这些研究具有专门性谬误的反驳意见。我们在日常

    生活中看到，在发生征服和奴隶贩运的几百年之后，有些被征服民族仍然构成了下

    层社会。我们听说，这一点同样不应归咎于任何生物学上的缺陷，而应归咎于社会

    不利条件和有限的机会。

    尽管如此，我们还是不得不感到疑惑。我们始终看到的是所有那些引人注目的持久

    不变的民族地位差异。有人向我们保证说，这种对公元1500年以来世界上的不平等

    所作的貌似清晰的解释是错误的，但却没有人告诉我们正确的解释是什么。在我们

    对历史的广泛模式有了某种令人信服的、详尽的、得到一致同意的解释之前，大多

    数人将继续认为，种族主义的生物学解释终究是正确的。对我来说，这似乎就是写

    这本书的最强有力的论点。

    新闻记者总是要求作者用一句话把篇幅很长的书加以概括。对本书来说，这样的一

    句话就是：“不同民族的历史遵循不同的道路前进，其原因是民族环境的差异，而

    不是民族自身在生物学上的差异。”

    当然，环境地理和生物地理影响社会发展，这并不是什么新的观念。然而在今天，

    这种观点已得不到历史学家们的青睐；它被认为是错误的或过分简单化的，或者被

    讽刺为环境决定论而遭到忽视，或者把企图了解世界范围内的差异这整个问题看得

    太难而束之高阁。然而，地理显然对历史产生了某种影响；有待回答的问题是这种

    影响的程度如何，以及地理是否能够说明历史的广泛模式。

    由于有几门从表面上看似乎与人类历史毫不相干的科学学科所提供的新的知识，以

    新的眼光来看待这些问题的时机已经成熟了。这些学科首先包括遗传学、分子生物

    学和涉及农作物及其原始野种的生物地理学；这些学科再加上涉及家畜及其原始野

    种的行为生态学；研究人类病菌及有关动物病菌的分子生物学；研究人类疾病的流

    行病学；人类遗传学；语言学；对所有大陆和主要岛屿进行的考古研究；以及对技

    术、文字和政治组织的历史研究。

    这种学科的多样性向想要写一本书来回答耶利的问题的未来作者提出了一些问题。

    这样的作者必须具有包括以上各学科的广博的专业知识，这样才能把相关的各种先

    进知识加以综合。每个大陆的历史和史前史都必须同样地加以综合。这本书的主要

    内容是历史，但所用的方法则是科学的—尤其是诸如演化生物学和地质学之类历史

    科学的方法。这样的作者必须根据直接体验来了解一系列人类社会，从狩猎采集社

    会到现代的太空时代文明，都要有所了解。

    这些条件初看起来似乎是要求多个作者协同工作。然而，这种办法从一开始就注定

    要失败，因为这个问题的实质是要建立一种统一的综合体系。这种考虑就规定了只

    能有一个作者，尽管这样做会引起种种困难。不可避免的是，这个作者为了从许多

    学科吸收材料将不得不浑身冒汗，并且将会需要许多同事对他进行指导。

    甚至在耶利于1972年向我提出他的问题之前，我的经历已经使我涉足这些学科中的

    几门。我的母亲是教师兼语言学家；我的父亲是儿童遗传疾病专科医师。由于有了

    我的父亲做榜样，我怀着当医生的志向完成了我的小学和中学学业。在7岁时，我还

    成了一个狂热的观察和研究野鸟的人。因此，在我大学本科的最后一年，我很容易

    地就从起初想要从事医务工作这个目标转向生物研究这个目标。然而，从小学一直

    到大学，我的训练主要在语言、历史和写作方面。甚至在决定要取得生理学博士学

    位之后，我在研究院的第一年还差点放弃科学而去做一个语言学家。

    1961年我完成了博士学业后，就把我的科学研究分成两个领域去进行：一个是分子

    生理学，一个是演化生物学和生物地理学。演化生物学是一门历史科学，只能使用

    一些不同于实验科学的方法，这对于我写作本书却带来了意想不到的帮助。要设计

    出一种研究人类历史的方法会有许多困难，但我在这方面的经验使我对这些困难了

    然于胸。从1958年到1962年，我在欧洲生活，我的一些欧洲朋友的生活曾经遭到20

    世纪历史的严重伤害，生活在他们中间使我开始更加认真地思考在历史的展开中因

    果链是在如何起作用的。

    在过去的33年中，我作为演化生物学家的现场调查工作，使我同范围广泛的人类社

    会产生了密切的接触。我的专业是鸟类演化，我在南美、南部非洲、印度尼西亚、

    澳大利亚，特别是新几内亚，曾经做过这方面的研究。通过同这些地区的土著人在

    一起生活，我熟悉了许多技术上原始的社会，从狩猎采集社会到不久前还依靠石器

    的部落农民和渔民们的社会。因此，大多数有文化的人认为不可思议的、遥远的史

    前期生活方式，却是我的生活中最鲜明生动的部分。新几内亚尽管只占世界陆地面

    积的很小一部分，但它所包含的人类多样性却大得不成比例。在现代世界上的6000

    种语言中，有1000种只在新几内亚使用。在我研究新几内亚鸟类的过程中，由于需

    要用近100种新几内亚语言列出一些鸟类的俗名，我对语言的兴趣被重新激发出来了。

    所有这些兴趣产生了我最近的一本书，这是对人类进化的一种非技术性的描述，书

    名叫做《第三种黑猩猩》。这本书的第十四章叫做《意外的征服者》，是试图了解

    欧洲人同印第安人接触所产生的后果。在我完成了这本书之后，我认识到无论是史

    前时代还是现代，民族之间的接触产生了同样的问题。我明白，我在那本书的第十

    四章中努力解决的问题，实质上就是1972年耶利问我的那个问题，只不过把问题搬

    到世界上的一个不同的地方罢了。就这样，在许多朋友的帮助下，我终于可以试一

    试去满足耶利的—也是我自己的好奇心。

    本书分为4个部分。第一部分题为《从伊甸园到卡哈马卡》，它由3章组成。第一章

    提供了一次关于人类进化和历史的旋风式的旅行，从大约700万年前我们刚从类人猿

    分化出来时开始，一直延续到大约13000年前上一次冰期结束为止。我们将追踪人类

    的祖先从我们在非洲的发祥地散布到其他大陆，以便弄清楚在那些常常用“文明的

    兴起”一语来加以概括的事件开始前世界是什么情形。结果表明，某些大陆上的人

    类发展经过一段时间后取得了对其他大陆上的人类发展的领先优势。

    第二章简要地考察了岛屿环境在较小的时空范围内对历史的影响，从而使我们为探

    究过去13000年中大陆环境对历史的影响作好准备。当大约3200年前波利尼西亚人

    祖先向太平洋迁移的时候，他们碰到了一些和他们原来的环境大不相同的岛屿。在

    几千年之内，波利尼西亚人祖先建立的这个社会在这些形形色色的岛屿上产生了一

    系列子社会，从狩猎采集部落到原始帝国，形形色色，应有尽有。这种辐射性进化

    可以起到模式的作用，用来说明自上次冰期结束以来，在不同的大陆上时间更长、

    规模更大、但更少为人所了解的社会辐射性进化，为什么有的成了狩猎采集部落，

    有的却成了帝国。

    第三章通过同时代目击者的描述，再讲一讲历史上最具戏剧性的诸如此类的遭遇，

    从而向我们介绍来自不同大陆的各民族之间的冲突。历史上的这次遭遇是：独立的

    印加帝国的末代皇帝阿塔瓦尔帕在自己的整个军队的护卫下，在秘鲁城市卡哈马卡

    被弗兰西斯科·皮萨罗和他率领的一小撮西班牙入侵者俘虏。我们可以确定近似因素

    的链条，正是这些因素使皮萨罗得以俘虏阿塔瓦尔帕，并在欧洲人对美洲印第安人

    的征服中发生了作用。这些因素包括西班牙的病菌、马匹、文化、政治组织和技术

    （尤其是造船和武器制造）。这种对近似原因的分析是本书中容易做到的部分；困

    难的部分是确定终极原因，因为正是终极原因产生了近似原因，产生了实际结果，

    而不是产生可能相反的结果，即阿塔瓦尔帕到马德里俘虏了西班牙国王查理一世。

    第二部分题为《粮食生产的出现和传播》，包括第四章到第十章。这一部分专门讨

    论我认为是最重要的一组终极原因。第四章概述了粮食生产—即通过农业种植和畜

    牧来生产食物，而不是靠狩猎和采集野生食物—是如何最终产生了使皮萨罗取得胜

    利的直接因素。但是粮食生产的出现情况在全世界是不同的。我们将要在第五章看

    到，世界上某些地区的民族靠自己来发展粮食生产；另一些族群在史前期从这些独

    立的粮食生产中心学会了粮食生产；还有一些族群在史前期既不发展粮食生产也不

    从别处学会粮食生产，而是直到现在仍然过着狩猎采集生活。第六章研究了只是在

    某些地区促使狩猎采集的生活方式向粮食生产转变的诸多因素。

    接着，第七、八、九章说明在史前时代农作物和牲畜是如何从原来的野生植物和动

    物经过驯化而来的，而做这种驯化工作的早期农民和牧人连做梦也没有想到会有这

    样的结果。可以用作驯化的当地一批批动植物在地理上的差异，有助于说明为什么

    只有几个地区成为独立的粮食生产中心，为什么粮食生产在某些地区比在另一些地

    区出现得早。从原来的这几个中心，粮食生产向某些地区的传播比向另一些地区的

    传播要迅速得多。造成粮食生产传播速度差异的一个重大因素原来竟是大陆的轴线

    方向：欧亚大陆主要是东西向，而美洲和非洲则主要是南北向（第十章）。

    因此，第三章概述了欧洲征服美洲印第安人的直接因素，第四章则概述了这些因素

    从粮食生产这个终极原因发展而来。第三部分（《从粮食到枪炮、病菌与钢铁》，

    第十一章到第十四章）从密集人口所特有的病菌的演化开始，对从终极原因到近似

    原因的联系进行了考察（第十一章）。欧亚大陆的病菌杀死的印第安人和其他非欧

    亚大陆民族，比欧亚大陆的枪炮或钢铁武器所杀死的要多得多。相反，在新大陆，

    很少有或根本没有任何危险的病菌在等待未来的欧洲征服者。为什么病菌的交流这

    样不相等？在这里，近来分子生物学的研究成果在把病菌和粮食生产的出现相联系

    方面是富于启发性的，而这两者的联系在欧亚大陆要远远超过美洲。

    另一条因果链是从粮食生产到文字，文字可能是过去几千年中最重要的一项发明

    （第十二章）。在人类历史上，文字只经历过少数几次进化，而发明文字的地区又

    是各自区域中粮食生产出现最早的地方。所有其他有文字的社会也都经历了同样的

    进化，或者是由于文字的传播，或者是由于文化的传播，而这种文化又是来自最初

    的少数几个中心之一。因此，对于研究世界史的人来说，文字这一现象对研究另一组重要的因果关系尤其有用，即地理对思想和发明的传播的方便程度所具有的影响。

    适用于文字的情况也适用于技术（第十三章）。一个关键的问题是：技术创新是不

    是完全依赖于少数发明家—天才，依赖于许多具有特质的文化因素，以致不可能去

    了解技术的世界模式。事实上，我们将会看到，奇怪的是，大量的这类文化因素使

    了解技术的世界模式变得更容易了，而不是变得更困难了。粮食生产使农民能够生

    产出多余的粮食，从而使农业社会得以养活专职的从事手工艺的专门人材，因为这

    些人的工作不是种植他们自己吃的粮食，而是发展技术。

    除了养活抄写员和发明家外，粮食生产还使农民能够养活政治家（第十四章）。以

    狩猎和采集为生的流动人群相对而言都是平等主义者，他们的政治活动范围局限于

    自己的地区以及与邻近人群结盟关系的改变。随着稠密的、定居的、从事粮食生产

    的人口的出现，酋长、国王和官员也出现了。这种行政体系不但对管理幅员广阔、

    人口众多的领地是至关重要的，而且对维持常备军、派遣探险舰队和组织征服战争

    也是至关重要的。

    第四部分（《在五章中环游世界》，第十五章至第十九章）把第二部分和第三部分

    所讲的内容应用于每个大陆和一些重要的岛屿。第十五章研究了澳大利亚本身的历

    史，以及原来和澳大利亚相连、属于同一大陆的新几内亚这个大岛的历史。澳大利

    亚是近代技术最简陋的人类社会的所在地，也是其自身没有发展粮食生产的唯一大

    陆。澳大利亚的情况是对关于人类社会的洲际差异理论的一次决定性检验。我们将

    会看到，甚至在邻近的新几内亚的大多数族群成了粮食生产者的时候，为什么澳大

    利亚的土著却仍然以狩猎采集为生。

    第十六章和第十七章把澳大利亚和新几内亚的发展结合成整个地区的一幅画面，这

    个地区包括东亚大陆和太平洋诸岛。中国粮食生产的出现，引起了史前期的人口或

    文化特征的几次大迁移，或两者的同时迁移。其中有一次迁移发生在中国本土，造

    成了我们今天所知道的中国这个政治和文化现象。另一次迁移在几乎整个热带东南

    亚地区导致了最后来自中国南部的中国农民取代了以狩猎采集为生的本地人。还有

    一次迁移是南岛人的扩张，这次迁移同样取代了菲律宾和印度尼西亚的以狩猎采集

    为生的本地人，并扩大到最遥远的波利尼西亚诸岛，但未能在澳大利亚和新几内亚

    大部分地区殖民。对研究世界史的人来说，东亚和太平洋各民族之间发生的所有这

    些冲突具有双重的重要性：这些冲突形成了现代世界三分之一人口生存的国家，在

    这些国家中，经济权力正日益集中；这些冲突还为了解世界其他地方一些民族的历

    史提供了特别清晰的模式。

    第十八章又回到第三章里提出的问题，即欧洲民族和美洲印第安人之间的冲突。总

    结一下新大陆和欧亚大陆西部地区过去13000年的历史，可以弄清楚欧洲对美洲的征

    服只不过是两条漫长的通常互不相干的历史轨迹的顶点。这两条轨迹的差异表现在

    这两个大陆在可驯化的动植物、病菌、定居年代、大陆轴线走向以及生态障碍方面

    的差异。

    最后，非洲撒哈拉沙漠以南地区的历史（第十九章）与新大陆的历史不但存在着悬

    殊的差异，而且也具有显著的相似之处。造成欧洲人与非洲人的冲突的那些因素，

    同样造成了欧洲人与印第安人的冲突。结果，欧洲人的征服并没有在非洲撒哈拉沙

    漠以南地区建立大片的或长期的殖民地，只有非洲的南端是例外。具有更持久意义

    的是非洲内部大规模的人口转移，即班图人的扩张。这都是由许多同样的原因引发

    的，也就是在卡哈马卡、在东亚、在太平洋诸岛以及在澳大利亚和新几内亚自始至

    终都在发生作用的那些原因。

    我不抱任何幻想，以为本书已成功地说明了各大洲过去13000年的历史。显然，要想

    在一本书里做到这一点是不可能的，即使我们真正地了解所有这些答案，我们也不

    可能做到，何况我们并不了解呢。至多，本书确定了几组环境因素，我认为这些因

    素提供了对耶利的问题的大部分答案。承认这些因素也就是突出了原因不明的剩下

    来的几个问题，而了解这些问题则是将来要做的事。

    尾声题为《人类史作为一门科学的未来》，列出了剩下来的几个问题，包括欧亚大

    陆不同地区之间的差异问题，与环境无关的文化因素的作用，以及个人的作用。也

    许，这些未解决的问题中最大问题是确立人类史作为一门历史科学的地位，就像演

    化生物学、地质学和气候学这类已经得到承认的历史科学一样。对人类历史的研究

    的确会碰到一些真正的困难，但这些已经得到承认的历史科学也碰到一些同样的挑

    战。因此，在这些不同领域中发展起来的方法在人类史这个领域中也可能证明是有用的。

    然而，我希望我已经使读者相信，历史并不“就是一个又一个讨厌的事实”，就像一个愤世嫉俗者说的那样。的确存在着适用于历史的广泛模式，而寻找对这些模式的解释不但令人陶醉，也是大有裨益的。

    第一部分 从伊甸园到卡哈马卡

    第一章 走上起跑线

    用以比较不同大陆的历史发展的合适起点是公元前11000年左右。这个年代大致相当于世界上一些地区村社生活的开始。这时，美洲毫无疑问已经出现了首批定居者，更新世和上一次冰期已经结束，地质学家所说的全新世已经开始。在那个年代的几千年内，动植物的驯化至少在世界上的一个地方开始了。从那时起，某些大陆上的族群是否已经比其他大陆上的族群领先一步或处于明显优势呢？

    如果回答是肯定的，那么这种领先优势经过13000年的扩大，也许可以为耶利的问题

    提供答案。因此，这一章将要就各大陆的人类历史进行一次旋风式的旅行，从我们

    作为一个物种的起源开始，经过几百万年，直到13000年前。这一切现在将要浓缩在

    不到20页的篇幅里。当然，我对细节忽略不计，只谈谈在我看来与本书最相关的一些趋势。

    我们活着的近亲是现存的3种类人猿：大猩猩、普通黑猩猩和矮脚黑猩猩（也叫倭黑

    猩猩）。这3种猩猩只生活在非洲，那里又有丰富的化石证据，这就表明人类初始阶

    段的演化是在非洲进行的。人类的历史与动物的历史分道扬镳，大约在700万年前开

    始于非洲（据估计在500万至900万年之前）。约当此时，非洲猿的一个种群分成了

    几个种群，其中一支继续演化成现代大猩猩，一支演化成两种现代黑猩猩，还有一

    支则演化成人类。大猩猩这一支的分化显然稍早于黑猩猩与人类之间的分化。

    一些化石表明，我们的直系祖先到了大约400万年前基本上已能直立，然后在大约

    250万年前身体开始长高，相对脑容量开始增大。这些猿人通常叫做非洲南方古猿、

    能人和直立人，他们显然是按照这个顺序进行演化的。虽然大约在170万年前即已达

    到了直立人这个阶段，但直立人也只是在身材方面和现代人接近，他的脑容量几乎

    仍然不到我们的一半。石器在大约250万年前已很普遍，但它们仍然不过是最粗糙的

    石片和石头砍凿器。就动物学上的含意和鉴别来说，直立人已不再是猿了，但与现

    代人仍相去甚远。

    人类在这方面的全部历史，在人类于大约700万年前起源后的最初500万或600万年

    中，仍然局限于非洲。首先走出非洲的人类祖先是直立人，这已从东南亚爪哇岛上

    发现的化石得到证明，这些化石通常称之为爪哇人（见图1.1）。年代最久远的爪

    哇“人”化石—当然，它们实际上可能是爪哇女人的化石—其年代通常被认为约

    100万年前。然而，最近有人认为，其年代实际上是180万年前。（严格地说，直立

    人这个名称属于这些爪哇化石，而归入直立人一类的非洲化石也许应该有一个不同

    的名称。）目前，对于欧洲人类公认的最早证据产生在大约50万年前，但也有人认为时间可能更早。人们当然可以假设，人类既然可以移居亚洲，自然也可以移居欧洲，因为欧亚大陆是一个大陆板块，没有什么重大屏障把它分隔开。

    图1.1 人类在全世界的扩张

    这说明了一个将在本书中反复出现的问题。每当某个科学家宣布发现了“最早的Ⅹ”—不管这个Ⅹ是欧洲最早的人类化石，是墨西哥引种归化的玉米的最早证据，或是任何地方最早的任何东西—这一宣布又刺激了其他科学家去发现更早的东西以便更胜一筹。事实上，必定有某个真正“最早的Ⅹ”，而所有宣布的更早的Ⅹ都是假的。然而，我们将会看到，几乎对于任何Ⅹ来说，对所谓更早的Ⅹ每年都会有新的发现和宣布，并驳斥了前几年所宣布的某些或全部更早的Ⅹ。对这类问题，常常要花几十年时间去仔细探究，考古学家们才能达成共识。

    到了大约50万年前，人类化石的头骨变得较大、较圆也较少棱角，这已和较早的直

    立人的骨骼有所不同。50万年前的非洲人和欧洲人的头骨与我们现代人的头骨已相

    当近似，所以被归入我们智人这一类，而不是归入直立人一类。这种区别是带有任

    意性的，因为智人是从直立人演化而来的。然而，这些初期的智人在头骨的细节上

    仍和我们不同，他们的脑容量比我们的小得多，他们的制造物和行为更是明显地和

    我们不同。现代的制造石器的民族，如耶利的曾祖父这一辈人，会对50万年前的石

    器嗤之以鼻，认为极其粗糙。对于如今可以有把握证明的我们祖先当时的文化业

    绩，唯一可以用浓墨重彩加上一笔的是火的使用。

    最初的智人除了他们的残骸和那些粗糙的石器外，没有给我们留下艺术品、骨器或

    其他任何东西。澳大利亚仍然没有人类，这原因显而易见：从东南亚到达那里必须

    乘船。在美洲也没有人类，因为可能要等到占据欧亚大陆最靠近美洲的地方（西伯

    利亚）先有人烟，可能还需要造船技术。（现在分隔西伯利亚和阿拉斯加的白令海

    峡，随着冰期海平面的不断升降，有时是一片海峡，有时是一座洲际陆桥。）然而，无论是造船或是在寒冷的西伯利亚生存，对最初的智人来说仍然是力所不及的。

    从50万年前往后，非洲和亚欧大陆西部的人类彼此之间以及和东南亚人类之间，从

    骨骼的细节来看在继续分化。从13万到40万年前，欧洲和亚洲西部人口的集中体现

    是特别众多的骨骼化石，他们被认为是尼安德特人，有时被归入一个单独的人种—

    尼安德特人。尽管尼安德特人在许多漫画里被描绘成住在洞穴里像猿一样的野蛮

    人，但他们的脑却比我们的还要稍大一些。有强有力的证据表明，他们还是第一批

    懂得埋葬死者、照顾病人的人。然而，同现代新几内亚人的磨光石斧相比较，他们

    的石器仍显得粗糙，他们还不曾造出形制标准、形状多样、每件都有其明确功用的工具来。

    现在保存下来的、与尼安德特人同时的少数几个非洲人的骨骼残片，与其说像尼安

    德特人的骨骼，不如说更像我们现代人的骨骼。我们知道，甚至更少的东亚人的骨

    骼残片被保存了下来，但他们似乎与非洲人和尼安德特人也不相同。至于当时的生

    活方式，保存得最好的证据是非洲南部一些遗址上堆积的石头制品和被捕食动物的

    残骨。虽然这些10万年前的非洲人和与他们同时代的尼安德特人相比，他们的骨骼

    更像现代人的骨骼，但他们所制造的石器基本上和尼安德特人的石器同样粗糙，仍

    然缺乏标准的形制。他们也没有任何保存下来的艺术品。从他们捕食的各种动物的

    骨头这个证据来看，他们的狩猎技巧平常，他们主要捕杀那些易于捕杀、毫无危险

    的动物。他们还不曾干过猎杀野牛、野猪和其他危险猎物的事。他们甚至不会捕

    鱼：在他们的紧靠海岸的遗址中没有发现鱼骨和鱼钩。他们和同时代的尼安德特人

    仍然不能算作完全的人。

    人类历史终于在大约5万年前开始了，也就是在我所说的“大跃进”时期。这种大跃

    进的最早的明确迹象是在东非遗址出土的标准石器和第一件保存完好的首饰（鸵鸟

    蛋壳做的珠子项链）。同样的情况不久又出现在近东和东南欧，然后（约4万年前）

    又出现在西南欧，那里大量的人工制品与称作克罗马努人的完全现代人的骨骼一起

    被发现了。此后，保留在考古遗址中的人类遗物变得越来越令人关注，使人毫不怀

    疑我们正在与之打交道的是在生物学上和行为上的现代人。

    在克罗马努人的遗物堆积中不仅有石器，而且还有骨器。骨器易于成形（如做成鱼

    钩）这一点显然是以前的人所没有认识到的。有些工具做成了各种不同的特殊形

    状，就像现代的工具一样，有针，有锥子，有雕刻工具，还有其他等等，对它们的

    功用我们全都一目了然。出土的不仅仅是单件工具，如手持的刮削器，出土的还有

    多件复合工具。在克罗马努人遗址上可以认出来的复合武器包括鱼叉、梭镖投掷

    器，最后还有弓箭，这些都是步枪和其他现代复合武器的前身。这些能在安全距离

    内进行捕杀的有效手段可以用来猎取犀牛、大象之类的危险猎物，而发明了用来结

    网、做钓鱼线和陷阱的绳子，就使我们的饮食又增加了鱼和鸟这样的美味。房屋和

    缝制服装的残迹，证明了人类在寒冷气候下生存的能力大大提高了，而残留的首饰

    和仔细埋葬的骸骨，则表明了革命性的审美观和精神层次上的发展。

    在一直保存完好的克罗马努人的物品中，最著名的是他们的艺术作品：壮丽的洞穴

    壁画、雕像和乐器，这些东西我们今天仍然当作艺术品来欣赏。任何人只要到法国

    西南部拉斯考洞穴去一趟，看看那里画的和实物一样大小的野牛和野马，直接体验

    一下壁画所产生的那种难以抗拒的力量，他立刻就会了解，壁画的创作者不仅在形

    骸上而且在心灵上必定都已现代化了。

    显然，从大约10万年到5万年前，我们祖先的能力发生了某种重大的变化。那次大跃

    进提出了两个未解决的主要问题，即其触发原因及发生地点问题。至于原因问题，

    我曾在《第三种黑猩猩》一书中主张，是喉的完善为现代语言提供了解剖学的基

    础，而发挥人的创造力是要大大依靠语言的。而另外一些人则提出，在当时脑容量

    不变的情况下脑组织发生的变化，使现代语言成为可能。

    至于这个大跃进发生的地点问题，它是不是发生在某一个地理区域，发生在某一群

    人当中，因而使他们能够扩张自己的势力范围，并取代了世界上其他地方以前的那

    些人？或者，它是不是在不同地区同时发生，而今天生活在这每一个地区的人可能

    就是大跃进前生活在该地区的人的后代？在非洲出土的、看上去相当现代的、大约

    10万年前人的头骨，一直被用来支持前一种观点，认为大跃进明确地发生在非洲。

    （对所谓线粒体DNA的）分子研究起初也是用现代人发源于非洲这种说法来解释的，

    虽然这些分子发现的含义目前仍然值得怀疑。另一方面，千百万年前生活在中国和

    印度尼西亚的人的头骨，则被一些体质人类学家认为分别显示了仍可在现代中国人

    和澳大利亚土著居民身上发现的一些特征。果真如此，那么这一发现可能表明现代

    人的平行演化和发源于多个地区，而不是发源于一个伊甸园，这个问题仍然没有解决。

    主张现代人发源于一个局部地区，接着向外扩散，到后来又取代了其他地方的人，

    这方面最强有力的证据似乎是在欧洲。大约4万年前，克罗马努人带着他们现代人的

    体格、优良的武器和其他先进的文化特征进入欧洲。不出几千年，尼安德特人不复

    存在，虽然几千年来，他们作为欧洲唯一的居民，一直在这块土地上繁衍生息。这

    个结果有力地表明了，现代的克罗马努人以某种方式利用他们的远为优良的技术和

    他们的语言技能或智慧，用病菌传染、杀害或取代了尼安德特人，而又很少或根本

    没有任何证据可以证明尼安德特人和克罗马努人之间的混合现象。

    这种大跃进同我们的祖先在欧亚大陆定居以来第一次被证实的人类地理的重大扩

    张，在时间上不谋而合。这次扩张包括占据澳大利亚和新几内亚，这两个地方在当

    时还连在一起成为一个大陆。许多用碳—14测定的遗址证明，从4万年到3万年前

    （还有那照例必有的对正确性提出质疑而认为时间多少要早一些的主张），人类已

    在澳大利亚／新几内亚出现了。从开始有人居住的很短时间内，人类已扩散到整个

    大陆，并对那里形形色色的栖息地，从新几内亚的热带雨林和高山地区，到澳大利

    亚干燥的内陆和潮湿的东南角，都已能适应。

    在冰川时代，海洋中大量的水被锁闭在冰川中，因此全世界海平面要比现在低几百

    英尺。结果，现在亚洲和印度尼西亚的苏门答腊、婆罗洲、爪哇和巴厘这些岛屿之

    间的浅海当时成了干燥的陆地。（其他一些水浅的海峡如白令海峡和英吉利海峡情

    况也是如此。）东南亚大陆边缘比现在的位置要往东700英里。然而，在巴厘岛和澳

    大利亚之间的印度尼西亚中部诸岛仍然为一些深水海峡所包围和分隔。那时候，要

    从亚洲大陆到达澳大利亚／新几内亚，仍然需要渡过至少8个海峡，其中最宽的一个

    海峡至少有50英里宽。被大多数这样的海峡分隔开的岛屿彼此隔海相望，但从澳大

    利亚看不见印度尼西亚，即使最近的岛屿—帝汶岛和塔宁巴岛。因此，对澳大利亚

    ／新几内亚的占有是一个重大事件，因为那需要有水运工具，因此这一点显然提供

    了关于历史上使用水运工具的最早证据。直到大约3万年后（13000年前）才有了除

    地中海外世界上任何其他地方出现了水运工具的有力证据。

    起先，一些考古学家认为，向澳大利亚／新几内亚移居可能是意外的结果：有几个

    人在印度尼西亚的一个岛屿旁的木筏上捕鱼时被卷入海中。有一个极端的设想把首

    批移民描绘为其中有一个怀有男性胎儿的年轻孕妇。但是，相信这种偶然移民论的

    人却由于最近的一些发现而大吃一惊，这些发现表明，到了大约35000年前，在新几

    内亚东面还有一些岛屿紧接在新几内亚本土之后也有人移居了。这些岛屿是俾斯麦

    群岛中的新不列颠岛和新爱尔兰岛，以及所罗门群岛中的布喀岛。布喀岛即使从西

    边最近的岛屿也无法看到，因此到达这个岛屿的唯一办法就是渡过大约100英里宽的

    水面。因此，早期的澳大利亚人和新几内亚人可能是有意识地渡水前往一些看得见

    的岛屿，同时由于经常使用水运工具，他们不断地在无意中抵达了甚至看不见的、

    遥远的岛屿。

    除了人类自到达欧亚大陆以来第一次使用水运工具和扩大活动范围外，对澳大利亚

    ／新几内亚移民还与另一个重大的第一次联系在一起：人类第一次大规模灭绝大型

    动物物种。今天，我们把非洲看作是大型哺乳动物的大陆。现代欧亚大陆也有许多

    种大型哺乳动物（虽然数量显然没有非洲塞伦格蒂大平原上的那样多），如亚洲

    犀、大象和老虎，以及欧洲的驼鹿、熊和（在古典时期前的）狮子。今天的澳大利

    亚／新几内亚没有同样的大型哺乳动物，事实上连大于100磅重的袋鼠的哺乳动物也

    没有了。但澳大利亚／新几内亚以前也曾有过它自己的一批多种多样的大型哺乳动

    物，包括大袋鼠，和其状如犀、其大如牛、叫做古草食有袋动物的有袋类动物，以

    及有袋类的“豹”。它以前还有一种体重400磅状如鸵鸟的不会飞的鸟，以及一些大

    得吓人的爬虫，包括一种一吨重的蜥蜴、一种巨蟒和陆栖鳄鱼。

    澳大利亚／新几内亚的所有这些巨型动物在人类到达后全都消失了。虽然对于这些

    动物灭亡的确切时间一直存在争议，但有几个澳大利亚考古遗址，其年代绵延几万

    年之久，动物遗骨沉积惊人地丰富，在经过仔细地发掘之后，竟没有发现有关过去

    35000年中现已灭绝的巨型动物的一丝痕迹。因此，这种巨型动物大概在人类到达澳

    大利亚不久后就灭绝了。

    如此众多的大型动物几乎同时消失这一点引出了一个显而易见的问题：是什么造成

    了这种情况？一个显而易见的可能答案是：它们被首批到达的人类杀光了或间接消

    灭了。请记住：澳大利亚／新几内亚的动物曾经在没有人类猎杀的情况下演化了几

    百万年。我们知道，加拉帕戈斯群岛南极的鸟类和哺乳动物同样也是在没有人类的

    情况下演化的，并且直到现代才看见了人，所以今天仍然温顺得不可救药。如果不

    是环境保护主义者采取了保护性措施，它们可能已经很快灭绝了。在其他一些最近

    才发现的岛上，由于保护措施没有很快实施，消灭动物的事的确发生了：一个这样

    的受害者就是毛里求斯岛的渡渡鸟，渡渡鸟实际上已成了一种绝种的象征。我们现

    在还知道，在史前时代已有人移居的、如今得到详细研究的每一个海洋岛屿上，人

    类的移居都导致了一阵灭绝动物的行动，这个行动的受害者包括新西兰的恐鸟、马

    达加斯加岛的大狐猴和夏威夷的不能飞翔的巨型野鹅。正像现代人向不知害怕的渡

    渡鸟和海岛海豹走过去并把它们杀死一样，史前人大概也是向不知害怕的恐鸟和大

    狐猴走过去并把它们杀死的。

    因此，关于澳大利亚和新几内亚的巨型动物消失的一个假设是，它们在大约4万年前

    遭到了同样的命运。相形之下，倒是非洲和欧亚大陆的大多数大型哺乳动物活到了

    现代，因为它们已和猿人一起共同进化了几万年或几百万年。因此，由于我们祖先

    开始时并不高明的狩猎技巧提高得很慢，它们就有了充裕的时间来逐步形成对人类

    的恐惧。对渡渡鸟、恐鸟，也许还有澳大利亚／新几内亚的巨型动物来说，它们的

    不幸是在毫无演化准备的情况下，突然遭遇了狩猎技巧已经充分发展起来的现代人

    的入侵。

    然而，就澳大利亚／新几内亚的情况而言，对这种所谓过度猎杀的假设也并非没有

    人提出异议。一些持批评意见的人强调指出，迄今还不曾有人用文献证明这是澳大

    利亚／新几内亚某种绝种的巨型动物的遗骨，也没有令人信服的证据表明它是被人

    杀死的，或甚至曾经同人类生活在一起。为过度猎杀的假设进行辩护的人则回答

    说：如果这种灭绝行动完成得十分迅速，而且是在很久以前，例如大约4万年前的几

    千年内就完成了，那么你几乎不可能找到猎杀的遗址。那些持批评意见的人则回敬

    以一种相反的理论：这些巨型动物是死于气候的变化，例如在本已长期干旱的澳洲

    大陆发生了严重的旱灾。这方面的争论仍在继续。

    就我个人来说，我无法理解的是，澳大利亚巨型动物在其澳大利亚的几千万年的历

    史中何以历经无数的干旱而不死绝，后来却决定几乎同时倒毙（至少在几百万年这

    个时间范围内），而时间又正好和第一批人类到达的时间碰巧一致。这些巨型动物

    灭绝的地方不仅有澳大利亚中部的干旱地区，而且还有潮湿的新几内亚/澳大利亚东

    南部地区。它们灭绝于一个个栖息地，从沙漠地带到冷雨林和热带雨林，无一例

    外。因此，在我看来，极有可能的是，这些巨型动物确实是被人消灭的，直接地

    （被杀来当食物）和间接地（由于人为引起的火灾和栖息地的改变）。但是，过度

    猎杀的假设也好，气候变化的假设也好，不管哪一个假设证明是正确的，我们将会

    看到，澳大利亚／新几内亚所有大型动物的消失对其后的人类历史带来了严重的后

    果。这些动物绝种了，本来可以用来驯化的所有大型野生动物也就被消灭了，这就

    使澳大利亚土著和新几内亚人再也没有一种属于本地的家畜了。

    因此，人类移居澳大利亚／新几内亚差不多到大跃进的时候才实现。随后接着发生

    的人类活动范围的又一次扩张，是进入欧亚大陆的最寒冷地区。虽然尼安德特人生

    活在冰川时代，对寒冷的气候已经适应，但他们再没有向北进一步深入，只到德意

    志北部和基辅为止。这并不奇怪，因为尼安德特人显然没有针，没有缝制的衣服、

    温暖的住房以及其他为在最寒冷气候中生存所必不可少的技术。从解剖学看，确实

    掌握了这种技术的现代民族，在大约2万年前进入西伯利亚（对此通常都有一些认为时间还要早得多的说法）。这一扩张可能就是欧亚大陆长毛象和长毛犀绝种的原因。

    随着人类在澳大利亚／新几内亚的定居，现在人类已占据了可以居住的5个大陆中的3个。（在本书中，我始终把欧亚大陆算作一个大陆，我没有把南极大陆计算在内，

    因为南极大陆直到19世纪才有人到达，而且从来没有任何自给自足的居民。）这样

    就只剩下两个大陆：北美洲和南美洲。它们无疑是最后两个有人定居的大陆，这原

    因很明显，因为从旧世界到达美洲要么用船（甚至在印度尼西亚直到4万年前才有证

    据表明已有了船，而欧洲要晚得多才有船）去渡海，要么得先占有西伯利亚（直到

    大约2万年前才有人居住）以便通过白令陆桥。

    然而，不能肯定的是，在大约35000年前到14000年前这段时间里，美洲究竟于何时

    第一次有人移居。美洲最古老的没有争议的人类遗存是公元前12000年左右的阿拉斯

    加遗址，随后是加拿大边界以南的美国和墨西哥的大量遗址，时间是公元前11000年

    以前的几百年。后一种遗址称为克罗维遗址，是按照新墨西哥州克罗维城附近的那

    种类型的遗址命名的。这些遗址上具有代表性的巨大的石制矛头第一次得到确认。

    现在已知有数以百计的克罗维遗址散布在北美南部的美国本土全部48个州，往南直

    到墨西哥。在那以后不久，关于存在人类的没有争议的证据出现在亚马孙河地区和

    巴塔哥尼亚高原。这些事实提供了这样的解释，即克罗维遗址用实际材料证明了美

    洲第一次有人移居，这些人迅速繁衍、扩张，布满了这两个洲。

    人们开始时会感到惊讶：克罗维的子孙们竟能在不到1000年的时间里到达美加边界

    以南8000英里处的巴塔哥尼亚高原。然而，说得简单一点，就是平均每年只向前推

    进8英里，这对于那些以狩猎和采集为生的人来说简直是小事一桩，因为他们平常在

    寻找食物时，在一天之内也可能走这么远的距离。

    人们开始时同样会感到惊讶：美洲显然很快就布满了人，所以他们就有目的地不断

    往南朝巴塔哥尼亚高原推进。如果人们停下来考虑一下实际人数，这种人口增长也

    就不足为奇了。如果美洲最终容纳以狩猎采集为生者的人数，达到平均人口密度稍

    低于每平方英里一个人（对于现代的以狩猎采集为生的人来说，这是一个很高的

    值），那么整个美洲地区最终就能容纳1000万以狩猎采集为生的人。但是，即使最

    初的移民只有100个人，而他们的人数以每年1.1％增加，那么，不出1000年，人口

    最高可达1000万人。每年1.1％的人口增长率又是小事一桩：在现代，当人们向处

    女地移民，就像英国皇家海军“邦蒂”号上的反叛者和他们的塔希提妻子向皮特凯

    恩岛移民那样，曾经观察到的人口增长率高达每年4.3%。

    克罗维猎人在到达后的开头几百年内留下的大量遗址，类似于得到考古证明的有关

    毛利人祖先在较晚近时期发现新西兰后所留下的大量遗址。解剖学上的现代人在更

    早得多的时候已经向欧洲移民以及在澳大利亚/新几内亚定居，有关这方面的大量遗

    址也已得到了证明。这就是说，关于克罗维现象及其在美洲扩展的每一件事，都是

    和对历史上其他一些没有争议的向处女地移民的发现一致的。

    克罗维遗址突然出现在公元前11000年前的几百年中，而不是出现在公元前16000或

    21000年前的几百年中，这可能会有什么意义呢？请记住：西伯利亚终年严寒，在更

    新世冰期的很大一部分时间里，连绵不断的冰原在整个加拿大成了无法通行的障

    碍。我们已经看到，对付严寒所需要的技术，要到解剖学上的现代人在大约4万年前

    大批进入欧洲之后才出现，而人类向西伯利亚移民还要晚2万年。最后，这些早期的

    西伯利亚人到了对面的阿拉斯加，或是由海路渡过白令海峡（甚至在今天也只有50

    英里宽），或是在白令海峡还是干燥陆地的冰川时代徒步走过去的。白令陆桥在其

    几千年的间歇存在期间可能宽达1000英里，覆盖着一望无际的苔原，适应了寒冷条

    件的人是容易越过的。最近一次，当大约公元前14000年后海平面上升时，陆桥被水

    淹没，又一次成了海峡。不管这些早期的西伯利亚人是徒步走到阿拉斯加的还是划

    船过去的，阿拉斯加有了人迹的最早的可靠证据可以追溯到公元前12000年左右。

    在那以后不久，加拿大的冰原上出现了一条由北向南的没有冰雪的走廊，使首批阿

    拉斯加人得以从中通过，来到了现代加拿大城市埃德蒙顿周围的北美大平原。这就

    为现代人消除了阿拉斯加和巴塔哥尼亚高原之间最后的严重障碍。埃德蒙顿的这些

    开路先锋们可能发现大平原上到处都是猎物。他们就在这里繁衍生息，他们的人数

    增加了，于是逐步地向南扩散，最后占据了整个西半球。

    克罗维现象的另一个特征和我们关于加拿大冰原以南首次出现了人类这一推测不谋

    而合。和澳大利亚/新几内亚一样，美洲原来也是到处都有大型哺乳动物。大约在

    15000年前，美洲西部的情形很像今天非洲塞伦格蒂大平原，有成群的大象和被狮子

    及猎豹追逐的野马，还有许多诸如骆驼和巨型地懒之类的奇异动物。正和在澳大利

    亚/新几内亚一样，在美洲大多数这样的大型哺乳动物也灭绝了。这些动物的灭绝在

    澳大利亚大概发生于3万年前，而在美洲则发生在大约17000年到12000年前。这些

    已经灭绝的美洲哺乳动物留有大量的骨骼，其年代也已得到精确的测定，因此可以

    确认它们的灭绝发生在公元前11000年左右。也许，灭绝时间测定得最精确的两种动

    物是沙斯塔的地懒和大峡谷地区哈林顿的石山羊；这两种动物的种群在公元前11100

    年前后的一两百年内就消失了。不管是否是由于巧合，这个年代同克罗维的猎人到

    达大峡谷的年代是一致的，即使有误差，也是在实验的许可范围之内。

    在许多毛象骨骼的肋骨之间都嵌着克罗维人的矛头，这一发现表明，上述年代的一

    致并非巧合。克罗维的猎人们在美洲向南推进，遇到了以前从未见过人的大型动

    物。他们可能发现这些美洲动物很容易杀死，于是就把它们消灭了。一种相反的理

    论说，美洲的大型动物之所以灭绝，是由于上一次冰期结束时发生的气候变化，而

    这一气候变化（对现代古人类学家来说，是解释混乱）也是发生在公元前11000年左右。

    关于美洲大型动物灭绝的气候理论和关于澳大利亚/新几内亚大型动物灭绝的气候理

    论，就我个人而言，是同一个问题。美洲的这些大型动物已经熬过了前面的22次冰

    期。为什么它们中的大多数却要在面对所有这些可能无害的人类时，选定第23次冰

    期一齐死去呢？为什么它们在所有栖息地都消失了，不仅在那些缩小了的栖息地消

    失了，而且在上一次冰期结束时大大扩大了的栖息地也消失了？因此，我推测这是

    克罗维猎人干的，但这一争论仍然没有解决。不管哪种理论证明是正确的，本来可

    以由美洲土著驯养的大多数种类的大型野生哺乳动物从此被消灭了。

    同样没有解决的问题是：克罗维猎人是否真是最早的美洲人。事情总是这样：每当

    有人宣布发现了什么最早的东西时，就会不断地有人作出新的宣布，说是在美洲发

    现了克罗维人以前的人类遗址。每一年，这些新的宣布中总有几项在当初作出时的

    确显得令人信服而又激动人心。接着，关于如何去解释这些发现，这个不可避免的

    问题产生了。所报道的在遗址中发现的石器真的是人工打造的，或者不过是天然的

    特定形状的石块？所报道的用碳—14测定法测定的年代是否真的很正确，且不会由

    于可能困扰碳—14测定法的许多难题中的任何一个难题而变得毫无价值呢？如果这

    些年代是正确的，那么它们是不是真的和人类的制品有关，而不恰好是一块15000年

    的木炭落在了实际上是在9000年前打造的一块石器旁边？

    为了说明这些问题，请考虑以下这个常被引用的所谓比克罗维更早的发现的典型例

    子。在巴西的一个叫做佩德罗弗拉达的岩棚上，一些考古学家发现了一些无疑是人

    画出来的洞穴壁画。他们还发现，在一处悬崖的底下有一堆堆石头，其中有些石头

    的形状表明它们可能是一些粗糙的石器。此外，他们还在无意中发现了一些被认为

    是炉灶的东西，里面烧过的木炭用碳—14测定法测得的年代是大约35000年前。关

    于佩德罗弗拉达的论文被发表在权威的有高度选择性的国际科学杂志《自然》上。

    但是，在那悬崖底下的那些石头中，没有一块石头像克罗维人的矛头和克罗马努人

    的石器那样一眼就可看出是人类制造的工具。如果几十万块石头在几万年的过程中

    从高高的悬崖上落下，其中有许多在撞击下面的石头时变成了屑片和碎裂开来，有

    些会碰巧像人工削凿成的粗糙的石器。在西欧和亚马孙河地区的其他地方，考古学

    家们用碳—14测定法测定了当时在洞穴壁画上所使用的颜料，但在佩德罗弗拉达没

    有这样做。在周围地区经常发生森林火灾，大火把木头烧成了木炭，而木炭又经常

    被风和溪水卷进洞穴。没有任何证据可以把35000年前的木炭同佩德罗弗拉达的无庸

    置疑的洞穴壁画联系起来。尽管原来的发掘者们仍然深信不疑，但一群虽未参加发

    掘但能迅速接受比克罗维人更早这种说法的考古学家不久前访问了这个遗址，又带

    着满腹狐疑走了。

    当前北美有一处最可信的被认为可能是克罗维人之前的遗址，这就是美国宾夕法尼

    亚州的梅多克罗夫特岩棚。据报道，这里的人类遗址用碳—14测定法测定的年代为

    大约16000年前。在梅多克罗夫特，没有一个考古学家否认确实在许多仔细发掘的堆

    积层中发现了许多人类制品。但是，这些用碳—14测定法测定的最早的年代是讲不

    通的，因为与这些年代相联系的动植物是最近生活在气候温和的宾夕法尼亚的一些

    物种，而不是可能生活在16000年前冰川时代的那些物种。因此，人们不得不怀疑，

    被测定的为人类使用的年代最远的木炭样品可能是克罗维人之后的木炭，不过混进

    了一些时间较早的碳罢了。在南美，最有可能证明是克罗维人之前的遗址的是智利

    南部的蒙特维第遗址，年代至少在15000年以前。现在有许多考古学家也似乎认为可

    信，但鉴于以前的种种失望，还是小心为妙。

    如果美洲的确曾经存在过比克罗维人更早的人，为什么仍然这样地难以证明他们的

    存在呢？考古学家们在美洲已经发掘了数以百计的、年代明显在公元前2000年至

    11000年之间的遗址，其中包括北美西部的几十个克罗维人的遗址，阿巴拉契亚山脉

    中的一些岩棚，以及加利福尼亚州沿海的一些遗址。在许多这样的遗址中，在所有

    那些明确显示存在过人类的考古层下面，又对更深的、时间更久远的堆积层进行了

    发掘，结果仍然只发现动物的遗骸—但找不到关于存在过人类的进一步证据。在美

    洲找到的比克罗维人更早的证据的弱点，同在欧洲找到的证据的优点形成了鲜明的

    对比，因为欧洲的数以百计的遗址证明了远在克罗维猎人于公元前11000年出现在美

    洲之前，现代人就已在欧洲存在了。甚至更加引人注目的是来自澳大利亚/新几内亚

    的证据，那里的考古学家人数几乎不到美国的十分之一，但就是很少的这几个考古

    学家却发现了散布在整个大陆上的一百多个明确属于克罗维人之前的遗址。

    早期人类当然不会乘直升机从阿拉斯加飞往梅多克罗夫特和蒙特维第，而置沿途整

    个风景于不顾。主张在克罗维人之前就已有人类定居的人提出，由于世界上其他地

    方前所未闻的原因，克罗维人以前的人类在几千年甚至几万年中人口密度一直很

    低，或在考古上始终行踪难觅。我发现，这种意见比另一种意见更加严重得不合情

    理，这后一种意见是：对蒙特维第和梅多克罗夫特的遗址最终将会予以重新解释，

    就像已经对其他一些所谓的克罗维人之前的遗址重新予以解释那样。我觉得，如果

    美洲的确在克罗维人之前就有人定居了，那么到现在可能已在许多地方找到明显的

    证据了，而我们也不必继续争论下去了。然而，对这些问题考古学家们的意见仍然

    存在分歧。

    不管哪种解释证明是正确的，都不会影响我们对美洲后期史前史的了解。要么是：

    美洲在公元前11000年左右首次有人类定居，并很快地布满各地；要么是：人类首次

    定居发生的时间要稍早一些（大多数主张在克罗维人之前就已有人类定居的人提

    出，定居的时间不迟于15000年或20000年前，可能是30000年前，几乎没有人认真

    地认为时间会更早）；但直到公元前11000年左右，这些比克罗维人更早的移民人数

    仍然很少，或者不引人注目，或者几乎没有发生过任何影响。不管是哪种情况，在

    可以住人的5个大陆中，北美洲和南美洲是人类史前史最短的两个大陆。

    随着人类在美洲的定居，各个大陆和陆边岛屿以及从印度尼西亚到新几内亚东面的

    洋中岛，凡是可居住的大多数地区都有人类在生活。在世界上其余岛屿的定居直到

    现代才完成：地中海诸岛如克里特岛、塞浦路斯岛、科西嘉岛和撒丁岛约在公元前

    8500年到前4000年之间；加勒比海诸岛从公元前4000年左右开始；波利尼西亚群岛

    和密克罗尼西亚群岛在公元前1200年到公元1000年之间；马达加斯加岛在公元300

    年到800年之间；冰岛在公元9世纪。美洲印第安人可能是现代伊努伊特人的祖先，

    他们大约在公元前2000年遍布北极附近地区。这样，在过去的700年中，唯一的无

    人居住、等待欧洲探险者光顾的地区就只剩下大西洋和印度洋中那些最偏远的岛屿

    （如亚速尔群岛和塞舌尔群岛）和南极大陆了。

    各个大陆人类定居的年代有先后之分，这对其后的历史究竟有何影响？假使有一架

    时间机器把一个考古学家送回过去，让他在公元前11000年左右来一次环游世界，考

    虑到当时世界的情况，这个考古学家是否能够预测到各个大陆上人类社会会接二连

    三地发展出枪炮、病菌和钢铁，并从而预测到今天世界的情况呢？

    我们的这位考古学家也许考虑过可能的领先优势。如果这种领先优势能够说明什么

    问题的话，那么非洲就是处于巨大的优势了：非洲大陆出现独立的猿人比任何其他

    大陆至少要早500万年。此外，如果现代人类的确是在大约10万年前出现在非洲，然

    后向其他大陆扩散，那么其他地方在这期间积累起来的优势都会被一扫而光，从而

    使非洲人取得新的领先优势。而且，人类遗传的多样性以非洲为最高；也许更多样

    的人类集体会带来更多样的发明创造。

    不过，我们的这位考古学家那时可能会想：就本书的论题来说，究竟什么是“领先

    优势”？我们切不可拘泥于这个与赛跑有关的比喻的字面意义。如果说，领先优势

    的意思就是在最初几个开路先锋的移民到达后，人类大批居住于一个大陆所需要的

    时间，那么这个时间是比较短的：例如，在不到1000年的时间里就布满了甚至整个

    新大陆。如果说，你认为领先优势的意思就是适应当地条件所需要的时间，那么我

    承认，适应极端的环境的确需要时间：例如，在人类于北美的其余地方定居后还要

    花9000年时间才在北极附近地区定居下来。但是，一旦现代人的创造力得到发展，

    人们就能探索并很快适应其他大部分地区。例如，毛利人的祖先在到达新西兰后，

    他们显然花了几乎不到100年时间就发现了各种有价值的石材资源；又花了仅仅几百

    年时间就在世界上一些最高低不平的地区把恐鸟全部杀死；又花了仅仅几百年时间

    分化成一系列形形色色的社会，从沿海狩猎采集社会到进行新型粮食贮藏的农民社会。

    因此，我们的考古学家也许会在察看了美国后作出结论说，尽管非洲人拥有巨大的

    领先优势，但他们可能会在最多1000年内被最早的美洲人迎头赶上。从那以后，美

    洲的较大面积（比非洲的面积大5%）和大得多的环境多样性可能会使美洲土著获得

    对非洲人的优势。

    这位考古学家接着可能会转向欧亚大陆并作如下的推论。欧亚大陆是世界上最大的

    大陆。除非洲外，它比任何其他大陆人类定居的时间都长。人类在100万年前才在欧

    亚大陆定居，而非洲在这之前很久就有人定居了。但这可能不说明任何问题，因为

    猿人当时还处在一种相当原始的阶段。我们的考古学家可能会看一眼旧石器晚期西

    南欧的一片繁荣景象，那里有所有那些著名的艺术品和复杂的工具，然后他也许想

    要知道，当时的欧亚大陆是否已至少局部地取得了领先的优势。

    最后，这位考古学家可能会再转向澳大利亚/新几内亚，首先注意到它的面积很小

    （它是最小的一个大陆），它的很大一部分是只能养活很少人的沙漠，这个大陆是

    与世隔绝的，人类在那里定居比在非洲和欧亚大陆都要晚。所有这一切可能会使这

    位考古学家预测到澳大利亚/新几内亚的缓慢发展。

    但是请不要忘记：澳大利亚人和新几内亚人是世界上最早发展水运工具的人。他们

    创作洞穴壁画显然至少和欧洲的克罗马努人一样早。乔纳森·金登和蒂姆·弗兰纳里指

    出，人类从亚洲大陆架岛屿到澳大利亚/新几内亚来定居，需要学会应付他们在印度

    尼西亚中部岛屿上碰到的那种新环境—具有世界上最丰富的海洋资源、珊瑚礁和红

    树林的犬牙交错的海岸线。当这些移民渡过每个印度尼西亚岛屿和它东面的另一个

    岛屿之间的海峡时，他们又一次适应并布满了这个岛，接着再向下一个岛屿移民。

    这是一个迄今为止人口连续爆炸的、史无前例的黄金时代。也许，这种周而复始的

    移民、适应性变化和人口爆炸，是专为大跃进做准备的。大跃进在这里发生后，再

    向西传播回欧亚大陆和非洲。如果这个设想是正确的，那么澳大利亚/新几内亚就是

    取得了一种巨大的领先优势，这种优势本来是可以在大跃进之后很久继续推动那里

    的人类发展的。

    因此，一个被送回到公元前11000年的观察者可能不会预测到哪个大陆上的人类社会

    会发展最快，但他可以提出充分的理由说明任何一个大陆都有这样的机会。当然，

    从事后来看，欧亚大陆就是这样的一个大陆。但结果表明，欧亚大陆社会发展较快

    的真实原因根本不是我们所虚构的公元前11000年时的考古学家所猜测的那种直截了

    当的原因。本书以下篇幅所要研究的就是去发现那些真正的原因。

    第二章 历史的自然实验

    在新西兰以东500英里处的查塔姆群岛上，莫里奥里人的长达几个世纪的独立，于

    1835年在一片腥风血雨中宣告结束。那一年的11月19日，500个毛利人带着枪支、

    棍棒和斧头，乘坐一艘船来到了。接着在12月5日，又有一艘船运来了400个毛利

    人。一群群毛利人走过莫里奥里人的一个个定居点，宣布说莫里奥里人现在是他们

    的奴隶，并杀死那些表示反对的人。当时，如果莫里奥里人进行有组织的抵抗，是

    仍然可以打败毛利人的，因为毛利人在人数上以一比二处于劣势。然而，莫里奥里

    人具有一种和平解决争端的传统。他们在议事会上决定不进行反击，而是提出和

    平、友好和分享资源的建议。

    莫里奥里人还没有来得及发出那个建议，毛利人已开始了全面进攻。在以后的几天

    中，他们杀死了数以百计的莫里奥里人，把他们的许多尸体煮来吃，并把其余所有

    的人变为奴隶，在其后的几年中又把其中大多数人随心所欲地杀死。一个莫里奥里

    的幸存者回忆说，“（毛利人）开始杀我们，就像宰羊一样……（我们）都吓坏了，

    逃到灌木丛中，躲进地洞里，逃到任何可以躲避我们敌人的地方。但这都没有用；

    我们被发现了并被杀死—男人、女人和小孩，一古脑儿地被杀死。”一个毛利人征

    服者解释说，“我们占领了……是按照我们的习俗，我们还捉住了所有的人。一个也

    没有逃掉。也有一些从我们手中逃走的，这些人我们抓住就杀，我们还杀了其他一

    些人—但那又怎么样呢？这符合我们的习俗。”

    莫里奥里人和毛利人之间这场冲突的残酷结果，本是不难预见的。莫里奥里人是一

    个很小的与世隔绝的族群，他们是以狩猎采集为生的人，所掌握的仅仅是最简单的

    技术和武器，对打仗毫无经验，也缺乏强有力的领导和组织。毛利人入侵者（来自

    新西兰的北岛）是人口稠密的农民族群，他们长期从事残酷的战争，装备有比较先

    进的技术和武器，并且在强有力的领导下进行活动。当这两个群体发生接触时，当

    然是毛利人屠杀莫里奥里人，而不是相反。

    莫里奥里人的悲剧与现代世界和古代世界的其他许多诸如此类的悲剧有相似之处，

    就是众多的装备优良的人去对付很少的装备低劣的对手。毛利人和莫里奥里人的这

    次冲突使人们了解到一个可怕事实，原来这两个群体是在不到1000年前从同一个老

    祖宗那里分化出来的。他们都是波利尼西亚人。现代毛利人是公元1000年左右移居

    新西兰的波利尼西亚农民的后代。在那以后不久，这些毛利人中又有一批移居查塔

    姆群岛，变成了莫里奥里人。在这两个群体分道扬镳后的几个世纪中，他们各自朝

    相反的方向演化，北岛毛利人发展出比较复杂的技术和政治组织，而莫里奥里人发

    展出来的技术和政治组织则比较简单。莫里奥里人回复到以前的狩猎采集生活，而

    北岛毛利人则转向更集约的农业。

    这种相反的演化道路注定了他们最后冲突的结果。如果我们能够了解这两个岛屿社

    会向截然不同的方向发展的原因，我们也许就有了一个模式，用以了解各个大陆不

    同发展的更广泛的问题。

    莫里奥里人和毛利人的历史构成了一个短暂的小规模的自然实验，用以测试环境影

    响人类社会的程度。在你阅读整整一本书来研究大范围内的环境影响—过去13000

    年中环境对全世界人类社会的影响—之前，你也许有理由希望通过较小的试验来使

    自己确信这种影响确实是意义重大的。如果你是一个研究老鼠的实验科学家，你可

    能会做这样的实验：选择一个老鼠群体，把这些祖代老鼠分成若干组，分别关在具

    有不同环境的笼子里，等这些老鼠传下许多代之后再回来看看发生了什么情况。当

    然，这种有目的的实验不可能用于人类社会。科学家只能去寻找“自然实验”，因

    为根据这种实验，人类在过去也碰到了类似情况。

    这种实验在人类定居波利尼西亚时展开了。在新几内亚和美拉尼西亚以东的太平洋

    上，有数以千计的星罗棋布的岛屿，它们在面积、孤立程度、高度、气候、生产力

    以及地质和生物资源方面都大不相同（图2.1）。在人类历史的大部分时间里，这些

    岛屿都是水运工具无法到达的地方。公元前1200年左右，一批来自新几内亚北面俾

    斯麦群岛的从事农业、捕鱼和航海的人，终于成功地到达了其中的一些岛屿。在随

    后的几百年中，他们的子孙几乎已移居到太平洋中每一小块可以住人的陆地上来。

    这个过程大都在公元500年时完成，最后几个岛大约在公元1000年或其后不久有人

    定居。

    图2.1 波利尼西亚群岛。（括弧表示某些非波利尼西亚的土地。）

    这样，就在一个不太长的时间内，存在巨大差异的各种岛屿环境中都有人定居下

    来，所有这些人都是同一群开山鼻祖的子孙后代。所有现代波利尼西亚人的最初祖

    先基本上都具有同样的文化、语言、技术和一批驯化的动植物。因此，波利尼西亚

    人的历史构成了一种自然实验，使我们能够研究人类的适应性问题，而不致由于不

    同移民的多次人口骤增所引起的常有的复杂情况而使我们无法去了解世界其他地方

    人类的适应作用。

    在这个中等规模的试验内，莫里奥里人的命运又构成了一个更小的试验。要追溯查

    塔姆群岛和新西兰的不同环境是如何不同地塑造了莫里奥里人和毛利人的，这容易

    做到。虽然最早在查塔姆群岛移民的毛利人祖先可能都是农民，但毛利人的热带作

    物不可能在查塔姆群岛的寒冷气候下生长，所以那些移民别无他法，只得重新回到

    狩猎采集生活。由于他们以狩猎采集为生，他们不能生产多余的农作物供重新分配

    和贮藏之用，所以他们无法养活不事狩猎的专门手艺人、军队、行政官员和首领。

    他们的猎物有海豹、有壳水生动物、巢居海鸟和鱼，这些猎物可以用手或棍棒来捕

    捉，不需要更复杂的技术。此外，查塔姆群岛都是一些比较小、比较偏远的岛屿，

    能够养活的总人口只有2000个左右的以狩猎采集为生的人。由于没有其他可以到达

    的岛屿用来移民，这些莫里奥里人只得留在查塔姆群岛，学会彼此和睦相处。他们

    通过宣布放弃战争来做到这一点，他们还通过阉割一些男婴来减少人口过剩的潜在

    冲突。其结果是出现了一个小小的不好战的群体，他们的技术和武器简单粗陋，他

    们也没有强有力的领导和组织。

    相比之下，新西兰的北部（比较温暖）是波利尼西亚的最大岛群，适宜于波利尼西

    亚的农业。留在新西兰的那些毛利人人数增加了，直到超过10万人。他们在局部地

    区形成了密集的人口，这些人长期从事与邻近居民的残酷战争。由于他们栽种的农

    作物有剩余并可用来贮藏，他们养活了一些专门的手艺人、首领和兼职士兵。他们

    需要并制作了各种各样的工具，有的用来栽种农作物，有的用来打仗，还有的用来

    搞艺术创作。他们建造了精致的用作举行仪式的建筑物和为数众多的城堡。

    就这样，莫里奥里人和毛利人由同一个祖先发展出来，但沿着十分不同的路线。由

    此产生的两个社会甚至不知道彼此的存在，他们在许多世纪中，也许长达500年之久

    再也没有接触过。最后，一艘海豹捕猎船在前往新西兰途中到过查塔姆群岛，它给

    新西兰带来了关于这个群岛的消息，那里“有大量的海鱼和有壳水生动物；湖里到

    处是鳗鱼；它是喀拉喀浆果之乡……那里居民众多，但他们不懂打仗，所以没有武

    器。”这个消息足以诱使900个毛利人乘船前往查塔姆群岛。这个结果清楚地表明了

    环境在很短时间内能在多大程度上影响经济、技术、政治组织和战斗技巧。

    我已经提到，毛利人和莫里奥里人的冲突代表一个中等规模的试验内的一个小试

    验。关于环境对人类社会的影响问题，我们能够从整个波利尼西亚学到些什么？关

    于波利尼西亚不同岛屿上的一些社会之间的差异，有哪些是需要予以解释的？

    从整体来看，波利尼西亚在环境状况方面显得比新西兰和查塔姆群岛范围广泛得

    多，虽然后者为波利尼西亚人的组织规定了一个极端（单纯目的）。就生存方式而

    言，波利尼西亚人有的是在查塔姆群岛上以狩猎采集为生的人，有的是刀耕火种的

    农民，还有生活在不管哪种人类社会都算得上人口密度最高的某些地区从事集约型

    粮食生产的人。波利尼西亚的粮食生产者在不同的时间里加强对猪、狗和鸡的饲

    养。他们组织劳动力去建设大型农业灌溉系统，围筑很大的池塘去养鱼。波利尼西

    亚社会的经济基础由或多或少自给自足的家庭构成，但有些岛上还扶持一些由兼职

    世袭的专门手艺人组成的行会。在社会组织方面，波利尼西亚人的社会范围很广，

    从相当平等的村落社会到某些属于世界上等级最严格的社会，无所不有。这后一种

    社会有许多按等级排列的家族，还有首领阶级和平民阶级，这些阶级的成员只在自

    己阶级的内部通婚。在政治组织方面，波利尼西亚群岛从划分为部落单位或村落单

    位的一个个地区，直到一些由多个岛屿组成的原型帝国，也无所不有。这些原型帝

    国建有常备军事机构，专门用来对付其他岛屿的入侵和用来进行征服战争。最后，

    至于波利尼西亚的物质文化，从只能生产个人用具到建造纪念性的石头建筑，情况

    也各不相同。对于所有这些差异又应怎样解释呢？

    在波利尼西亚群岛之间，至少有6种环境可变因素促成了波利尼西亚社会之间的这些

    差异：岛屿气候、地质类型、海洋资源、面积、地形的破碎和隔离程度。让我们逐

    一研究这些因素，然后再考虑它们对波利尼西亚社会的具体影响。

    波利尼西亚从靠近赤道的大多数岛屿上热带或亚热带的温暖，到新西兰大部分地区

    的不冷不热，以及查塔姆群岛和新西兰南岛南部地区的亚南极的寒冷，各种气候都

    有。夏威夷的大岛虽然地处北回归线以内，但也有高山，足以维持一些高山栖息

    地，山上偶尔也会降雪。雨量也因地而异，有些地方雨量创世界最高纪录（在新西

    兰的峡湾地和夏威夷考爱岛上阿拉凯沼泽），有些岛上雨量只有上面的十分之一，

    这些地方干旱得只能勉强发展农业。

    岛屿地质类型包括环状珊瑚岛、隆起的石灰岩、火山岛、陆地碎块，以及这些类型

    的混合类型。在一个极端，无数的小岛，如土阿莫土群岛中的那些岛屿，是一些刚

    刚露出海面的低平环状珊瑚岛。还有一些更早的环状珊瑚岛，如亨德森岛和伦纳尔

    岛，已经大大高出海面，形成了隆起的石灰岩岛。这两种类型的环状珊瑚岛使人类

    移居碰到了难题，因为它们完全由石灰岩构成，没有其他石头，只有薄薄的一层土

    壤，也没有长年不竭的淡水。在另一极端，波利尼西亚最大的岛屿是新西兰，它是

    一个从冈瓦纳大陆分离出来的古老的、具有地质多样性的陆块，上面有一系列矿物

    资源，包括可作商业开发的铁、煤、黄金和玉石。波利尼西亚的其他大多数大岛都

    是高出海面的火山，从来不是陆地的一部分，它们可能包括也可能不包括隆起的石

    灰岩地区。这些海洋火山岛虽然不具备新西兰的那种丰富多样的地质条件，但至少

    （从波利尼西亚人的观点看）要比那些环状珊瑚岛稍胜一筹，因为它们提供了多种

    多样的火山石，其中有些非常适于打制石器。

    这些火山岛本身也各不相同。较高火山岛的海拔高度给山地带来了雨水，所以这些

    岛屿受到风雨的严重侵蚀，有很厚的土壤和长年不竭的溪流。例如，社会群岛、萨

    摩亚群岛、马克萨斯群岛，尤其是夏威夷群岛，情况都是如此，因为它们在波利尼

    西亚群岛中是山势最高的。在较低的岛屿中，汤加群岛和（在较小程度上的）复活

    节岛由于火山灰的缘故土壤也很肥沃，但它们没有夏威夷群岛上的那种大溪流。

    至于海洋资源，波利尼西亚群岛中的大多数岛屿都由浅水和礁石包围着，有许多上

    面还有潟湖。这里盛产鱼和有壳水生动物。然而，复活节岛、皮特凯恩岛和马克萨

    斯群岛的多岩石海岸和陡峭直下的洋底以及周围缺少珊瑚礁，使这里的海产少得

    多。

    面积是另一个明显的可变因素，从只有100英亩的阿努塔这个有永久性居民的与世隔

    绝的波利尼西亚最小岛屿，一直到103000平方英里的新西兰这个微型大陆，各种大

    小应有尽有。有些岛上可以住人的地带被山脊分隔成一些四面围着悬崖峭壁的山

    谷，其中以马克萨斯群岛最为显著，而另一些岛，如汤加群岛和复活节岛，则是由

    起伏平缓的地形构成，对行走往来不造成任何障碍。

    最后一个需要予以考虑的环境可变因素是隔离程度。复活节岛和查塔姆群岛面积很

    小，同其他岛屿又相距甚远，一旦开始有了移民，则那里所建立的社会就只能在与

    世界其余地区完全隔绝的状态下发展。新西兰、夏威夷和马克萨斯群岛也很偏远，

    但后两者在首次有了移民后确曾与其他群岛有过某种进一步的接触，而所有这三者

    又都是由许多岛屿组成，这些岛屿相距很近，有利于同一个群岛中各个岛屿之间的

    经常接触。波利尼西亚其他岛屿中的大多数与其他岛屿保持着或多或少的经常接

    触。尤其是，汤加群岛与斐济群岛、萨摩亚群岛和瓦利斯群岛咫尺相望，使各群岛

    之间可以定期航行，并最终使汤加征服了斐济。

    在简短地考察了波利尼西亚各种不同的环境之后，现在让我们看一看这些不同是怎

    样影响波利尼西亚的社会的。生存是社会赖以产生的一个再恰当不过的方面，因为

    这个方面反过来又影响其他方面。

    波利尼西亚人赖以生存的手段五花八门：捕鱼、采集野生植物、捕捞海洋有壳动物

    和甲壳动物、猎捕陆栖鸟和繁殖季节的海鸟，以及生产粮食。波利尼西亚大多数岛

    屿原来都有一些大型的不会飞的鸟，它们是在没有食肉动物的情况下演化出来的，

    新西兰的恐鸟和夏威夷的不会飞的野鹅就是这方面最著名的例子。虽然这些鸟是最

    早移民的重要的食物来源，在新西兰的南岛上尤其如此，但其中大多数在所有岛屿

    上很快灭绝了，因为它们很容易被追捕到。繁殖季节的海鸟数目也很快减少，但在

    有些岛上，它们仍然是重要的食物来源。海洋资源对大多数岛屿来说都是意义重大

    的，但对复活节岛、皮特凯恩群岛和马克萨斯群岛来说却最不重要，因为那里的人

    主要依靠自己生产的食物为生。

    波利尼西亚人的祖先曾带来3种驯化动物（猪、鸡和狗），从那以后，在波利尼西亚

    范围内就再也没有驯养过任何其他动物。许多岛上仍然饲养着所有这3种动物，但那

    些比较孤立的波利尼西亚岛屿总要缺少一两种，这或许是由于用独木舟运送的家畜

    在移民的长时间的水上航行中没能存活下来，或许是由于家畜在岛上灭绝后无法迅

    速从外面得到补充。例如，与世隔绝的新西兰最后只剩下了狗；复活节岛和提科皮

    亚岛只剩下了鸡。由于无法到达珊瑚礁或海产丰富的浅水区，同时也由于陆栖鸟迅

    速灭绝，复活节岛上的居民转而建造鸡舍，进行集约化的家禽饲养。

    然而，这3种驯养的动物最多也只能供人们偶尔吃上几顿。波利尼西亚人的食物生产

    主要依靠农业，而在亚南极纬度地区是不可能有农业的，因为波利尼西亚的所有作

    物都是热带作物，当初在波利尼西亚以外的地方驯化，后来被移民带了进来。查塔

    姆群岛和新西兰南岛寒冷的南部地区的移民，因此不得不放弃他们的祖先在过去几

    千年中发展起来的农业遗产而再次成为以狩猎采集为生的人。

    波利尼西亚其余岛屿上的人也从事农业，主要是旱地作物（特别是芋艿、薯蓣和甘

    薯）、灌溉作物（主要是芋艿）和木本作物（如面包果、香蕉和椰子）。这几种作

    物的产量及其相对重要性在不同的岛上是相当不同的，这是由环境决定的。在亨德

    森岛、伦纳尔岛和环状珊瑚岛的人口密度是最低的，因为那里土壤贫瘠，淡水有

    限。在气候温和的新西兰，人口密度也很低，因为那里对某些波利尼西亚作物来说

    过于寒冷。这些岛上和其他一些岛上的波利尼西亚人，从事一种非集约型的、轮垦

    的、刀耕火种的农业。

    其他一些岛屿虽然土壤肥沃，但因高度不够而没有长年不竭的大溪流，因此也就没

    有灌溉之利。这些岛上的居民发展了集约型的旱地农业，这需要投入很大的劳动力

    来修筑梯田，用覆盖料覆盖地面，进行轮作，减少或取消休耕期，以及养护林场。

    旱地农业在复活节岛、小小的阿努塔岛和低平的汤加岛尤其多产，这些地方的波利

    尼西亚人把他们的大部分土地专门用来种植粮食作物。

    波利尼西亚的最多产农业是在水浇地里种植芋艿。在人口较多的热带岛屿中，汤加

    因其海拔低从而缺少河流而排除了这一选择。在夏威夷群岛最西端的考爱岛、瓦胡

    岛和莫洛凯岛，灌溉农业达到了顶峰，因为这些岛屿面积较大而又潮湿，不但有长

    年不竭的大溪流，而且还有可以用来从事建筑工程的众多人口。夏威夷用强征劳动

    力修建了浇灌芋艿田的复杂的灌溉系统，使每英亩芋艿产量达到24吨，是整个波利

    尼西亚农作物的最高产量。这些产量反过来又支援了集约型的养猪业。在利用大规

    模劳动从事水产养殖方面，夏威夷在波利尼西亚群岛中也是独一无二的，那就是它

    修建了一些大型鱼塘来放养遮目鱼和鲻鱼。

    由于在生存方面所有这些与环境有关的差异，人口密度（按每平方英里可耕地上的

    人数来测算）在整个波利尼西亚也差异很大。人口密度低的是查塔姆群岛（每平方

    英里仅5人）和新西兰南岛上以狩猎采集为生的人，还有新西兰其余地区的农民（每

    平方英里28人）。相形之下，许多从事集约型农业的岛屿的人口密度则超过每平方

    英里120人。汤加、萨摩亚和社会群岛达到每平方英里210—250人，夏威夷则达到

    每平方英里300人。阿努塔这个高地岛则达到了人口密度的另一极端，即每平方英里

    1100人，岛上的人把所有陆地都改作集约型粮食生产之用，从而在这个岛的100英

    亩土地上挤进了160个人，使自己跻身于世界上密度最大的自给自足的人口之列。阿

    努塔的人口密度超过了现代荷兰，甚至和孟加拉国不相上下。

    人口的多少是人口密度（每平方英里的人数）和面积（平方英里）的乘积。相关的

    面积并不就是一个岛的面积，而是一个行政单位的面积，这个单位可以大于也可以

    小于一个岛。一方面，一些彼此靠近的岛可以组成一个行政单位。另一方面，一个

    高低不平的大岛则分成许多个独立的行政单位。因此，行政单位的面积不但因一个

    岛的面积大小而异，而且也会因该岛的地形破碎和隔离程度而有所不同。

    对于一些孤立的小岛来说，如果不存在影响岛内交往的巨大障碍，那么整个岛就是

    一个行政单位—例如有160人的阿努塔岛。有许多较大的岛在行政上却从来没有统一

    过，这是否是因为这些岛上的人口组成或是每群只有几十人的一群群分散的以狩猎

    采集为生的人（查塔姆群岛和新西兰南岛的南部），或是相距甚远、分散居住的农

    民（新西兰的其余地区），或是生活在人口密集但无法实现行政统一的崎岖不平地

    区的农民。例如，在邻近的马克萨斯群岛上四面峭壁的山谷中生活的人要通过海路

    来互相交往；每个山谷就是一个由几千居民组成的独立的行政实体，而马克萨斯群

    岛中大多数单独的大岛仍然分成许多这样的实体。

    汤加群岛、萨摩亚群岛、社会群岛和夏威夷群岛的地形使岛内得以实现行政统一，

    产生了由1万人或更多人（在夏威夷群岛中的一些大岛上超过3万人）组成的行政单

    位。汤加群岛中各岛之间的距离，以及汤加群岛与邻近群岛之间的距离，都不算太

    大，所以能够最后建立了一个包含4万人的多岛帝国。这样，波利尼西亚的行政单位

    从几十个人到4万人，各种大小都有。

    一个行政单位人口的多少，与其影响波利尼西亚人的技术及经济、社会和政治组织

    的人口密度互相作用。一般地说，人口越多，人口密度越高，技术和组织就越复

    杂，专业程度就越高，其原因我们将在以后的几章里详细研究。简言之，人口密度

    高时，只有一部分人最后成为农民，但他们被调动起来去专门从事集约型的粮食生

    产，从而生产出剩余粮食去养活非生产者。能够调动农民的非生产者包括首领、神

    职人员、官员和战士。最大的行政单位能够调集大批劳动力来修建进一步加强粮食

    生产的灌溉系统和鱼塘。这方面的发展在汤加、萨摩亚和社会群岛尤其明显，因为

    这些地方土壤肥沃，人口稠密，而且按照波利尼西亚的标准也有适当大小的面积。

    这种趋势在夏威夷群岛发展到了顶点，这个群岛包括波利尼西亚最大的热带岛屿，

    那里人口密度高，土地面积大，这就意味着有很大一批劳动力可能供各个首领驱

    使。

    在波利尼西亚社会中，与不同的人口密度和人口多少相联系的差异有以下几个方

    面。在人口密度低（如查塔姆群岛上以狩猎采集为生的人）、人数少（小环状珊瑚

    岛）或人口密度低同时人数也少的一些岛屿上，经济仍然是最简单的。在这些社会

    中，每个家庭生产它所需要的东西；很少有或根本不存在经济的专业化。专业化在

    一些面积较大、人口密度较高的岛屿上发展起来，在萨摩亚、社会群岛、尤其是汤

    加和夏威夷达到了顶峰。汤加群岛和夏威夷群岛扶持兼职的世袭专门手艺人，包括

    独木舟建造者、航海者、石匠、捕鸟人和给人文身者。

    社会的复杂程度也同样存在着差异。查塔姆群岛和环状珊瑚岛仍然是最简单、最平

    等的社会。虽然这些岛屿保留了波利尼西亚人原来的设立首领的传统，但他们的首

    领的穿着很少有或根本看不出有什么特异之处，他们和平民一样住的是普通的茅

    屋，他们也和其他每一个人一样自己种粮食或捕捉食物来吃。在一些人口密度高、

    设有大行政单位的岛屿上，社会差别扩大了，首领的权力也增加了，这一现象在汤

    加和社会群岛尤为明显。

    社会的复杂程度在夏威夷群岛达到了极点，那里有首领血统的人被分为8个等级森严

    的家族。这些家族的成员不与平民通婚，而只在家族内部通婚，有时甚至在同胞兄

    弟姊妹之间或同父异母或同母异父兄弟姊妹之间通婚。在高高在上的首领面前，平

    民必须倒地膜拜。首领家族的所有成员、官员和一些专门手艺人则被免除生产粮食

    的劳动。

    政治组织也遵循同样的趋势。在查塔姆群岛和环状珊瑚岛，首领可以掌握的资源不

    多，决定也是通过全体讨论作出的，土地所有权属于整个社区，而不属于首领。比

    较大的、人口比较密集的行政单位把更多的权力集中在首领手中。在汤加和夏威

    夷，政治的复杂程度最高，世袭首领的权力接近于世界上其他地方国王的权力，土

    地也由首领掌握，而不是由平民掌握。首领任命官员做代理人，利用他们向平民征

    用粮食，同时征召平民从事大型建筑工程的劳动，这些工程项目因岛而异：在夏威

    夷是灌溉工程和鱼塘，在马克萨斯群岛是舞蹈和宴会中心，在汤加是首领的陵墓，

    在夏威夷、社会群岛和复活节岛是庙宇。

    当欧洲人于18世纪到达时，汤加的首领管辖部落或国家业已成了一个由各群岛组成

    的帝国。由于汤加群岛本身在地理上紧密结合在一起，而且包含几个地形完整的大

    岛，所以每一个岛都在一个首领统治下统一起来；接着，汤加的最大岛屿（汤加塔

    布岛）的世袭首领们统一了整个群岛，并最后征服了该群岛以外的一些岛屿，最远

    的达500英里。他们与斐济和萨摩亚进行远距离定期贸易，在斐济建立汤加的殖民

    地，并开始劫掠和征服斐济的一些地区。对这个海洋原型帝国的征服和管理，都是

    靠每只最多可载150人的大独木舟组成的海军来实现的。

    同汤加一样，夏威夷也是一个行政实体，它包含几个人口众多的岛屿，但由于它的

    极其孤立的地理位置，它只是一个局限在一个群岛中的行政实体。当欧洲人于1778

    年“发现”夏威夷时，行政统一已在夏威夷的每一个岛的内部产生，而岛与岛之间

    的某种行政联合也已开始。最大的4个岛—大岛（狭义的夏威夷）、毛伊岛、瓦胡岛

    和考爱岛—仍然是独立的，它们控制着（或互相耍弄手腕图谋控制）较小的岛屿

    （拉奈岛、莫洛凯岛、卡胡拉韦岛和尼豪岛）。在欧洲人到达后，大岛国王卡米哈

    米哈一世购买欧洲的枪支和船只，迅速着手那几个最大岛屿的合并工作，以便首先

    入侵和征服毛伊岛，然后是瓦胡岛。卡米哈米哈随即又准备入侵夏威夷最后一个独

    立的岛屿—考爱岛，考爱岛的首领最后通过谈判与他达成了协议，从而完成了这个

    群岛的统一。

    波利尼西亚各社会之间的其余一些需要予以考虑的差异，涉及工具与物质文化的其

    他方面。能否获得新材料的各种不同情况，对物质文化产生了明显的限制。一个极

    端是亨德森岛。这是一个高出海面的古老的珊瑚礁，除了石灰岩没有别的石头。它

    的居民竟然沦落到用巨大的蛤壳来做扁斧。在另一个极端，新西兰这个微型大陆上

    的毛利人则可以得到一系列原料，因而在利用玉石方面特别出名。处于这两个极端

    之间的是波利尼西亚的一些海洋火山岛，这些岛上虽然没有花岗岩、燧石和其他一

    些大陆岩石，但它们至少有火山岩，波利尼西亚人可以把它做成用来开荒种地的磨

    光石斧。

    至于人工制品的种类，查塔姆群岛的岛民们除了用来杀死海豹、鸟和龙虾的手持棍

    棒外，几乎再不需要其他东西。其他大多数岛民则制造了大量的形形色色的鱼钩、

    扁斧、首饰和其他物品。在环状珊瑚岛上，例如在查塔姆群岛上，这些人工制品都

    很小，也比较简单，为个人所制造，也为个人所拥有，而建筑物也只是一些简单的

    茅屋。一些面积大而又人口密度高的岛屿则供养着一些专门手艺人，他们为首领制

    作了一系列令人羡慕的物品—例如羽毛斗篷，那是专门为首领们做的，需要用成千

    上万根鸟羽。

    波利尼西亚的最大产品要算几个岛上的巨型石头建筑—复活节岛上著名的雕像、汤

    加首领的陵墓、马克萨斯群岛上的举行仪式的平台以及夏威夷和社会群岛上的庙

    宇。波利尼西亚的这种纪念性建筑的演进方向，显然与埃及、美索不达米亚、墨西

    哥和秘鲁这些地方的金字塔相同。当然，波利尼西亚的这些建筑在规模上不及那些

    金字塔，但那只是反映了这样一个事实，即埃及的法老能够从多得多的人口中征调

    劳动力，而这是波利尼西亚的任何一个岛屿上的首领所无法做到的。即便如此，复

    活节岛的岛民们仍设法竖立起一些30吨重的雕像—对于一个只有7000人的岛屿来

    说，这可是一件了不起的事，因为这些人除了自己的一身肌肉外，没有任何其他动

    力来源。

    因此，波利尼西亚的岛屿社会在其经济专业化、社会复杂程度、政治组织以及物质

    产品方面存在着巨大的差异。这些差异与人口的数量和密度的差异有关，又与岛屿

    的面积、地形破碎程度和隔离程度有关，也与维持生存和加强粮食生产的机会有

    关。波利尼西亚各社会之间的所有这些差异，都是在比较短的时间内和世界上一个

    不太大的地方逐步形成的，这些都是具有同一个祖先的社会里所发生的与环境有关

    的差异。波利尼西亚内部的这种种文化差异，基本上也就是世界上其他每一个地方

    所出现的那些差异。

    当然，在世界其余地区的差异程度，要远远超过波利尼西亚群岛内的差异程度。虽

    然现代大陆民族也包括像波利尼西亚人那样的依靠石器的族群，但南美洲也产生了

    一些熟练使用贵金属的社会，而欧亚大陆的人和非洲人又进而利用铁器。这些发展

    阶段都不可能在波利尼西亚得到实现，因为除新西兰外，波利尼西亚没有一个岛有

    重要的金属矿床。甚至在波利尼西亚有人定居前，欧亚大陆已有了一些成熟的帝

    国，南美洲和中美洲在晚些时候也出现了帝国，而波利尼西亚这时才刚刚有了两个

    原型帝国，其中的一个（夏威夷）只是在欧洲人到达后才和另一个联合起来。欧亚

    大陆和中美洲有了本地的文字，而文字却没有在波利尼西亚出现，也许复活节岛是

    个例外，然而无论如何，那里的神秘文字可能出现在岛民与欧洲人发生接触之后。

    这就是说，关于全世界人类社会的差异性问题，波利尼西亚给我们看到的只是一个

    小小的剖面，而不是全貌。这并不使我们感到意外，因为波利尼西亚给我们看到的

    只是全世界地理差异性的一个小小的剖面而已。此外，由于在人类历史上波利尼西

    亚的拓殖时间很晚，即使是历史最悠久的波利尼西亚社会，其发展时间也只有3200

    年，而即使是最后拓殖的大陆（美洲），其社会至少也有13000年的历史。如果再给

    汤加和夏威夷几千年时间，它们也会达到成熟帝国的水平，彼此为争夺对太平洋的

    控制权而战斗，用本土发展起来的文字来管理它们的帝国，而新西兰的毛利人也许

    会在他们用玉石和其他材料制作的全套作品外再加上铜器和铁器。

    总之，关于现存人类社会的与环境有关的差异性问题，波利尼西亚为我们提供了一

    个令人信服的例证。但我们只能因此而知道这种情况可能会发生，因为它在波利尼

    西亚就曾发生过。这在所有大陆上是不是也发生过呢？如果发生过，那么造成这些

    大陆的差异性的环境差异是什么？这些差异所产生的结果又是什么？

    第三章 卡哈马卡的冲突

    现代最大的人口变迁是欧洲人对新大陆的移民，以及随之发生的对美洲土著（美洲

    印第安人）的征服、土著人数的减少或完全消失。我在第一章中说过，对新大陆的

    最早移民行动是在公元前11000年左右或更早的时候，经由阿拉斯加、白令海峡和西

    伯利亚实现的。复杂的农业社会在移民进入路线以南很远的美洲逐步兴起，在与旧

    大陆的方兴未艾的复杂社会完全隔绝的情况下发展起来。在那次来自亚洲的最早的

    移民行动之后，新大陆与亚洲之间唯一得到充分证明的进一步接触，只涉及生活在

    白令海峡两岸的狩猎采集族群，再有就是臆想中的横渡太平洋的航行了，而正是这

    次航行把甘薯从南美洲引进了波利尼西亚。

    至于新大陆族群与欧洲人的接触，唯一的早期接触与古挪威人有关，从公元986年到

    1500年左右，一批人数很少的古挪威人占领了格陵兰。但这些人的到来并没有对美

    洲土著社会产生任何看得见的影响。相反，由于克里斯托弗·哥伦布“发现”了美洲

    土著居住的人烟稠密的加勒比海诸岛，先进的旧大陆与新大陆社会之间的冲突实际

    上是在公元1492年突然开始的。

    在随后发生的欧洲人与美洲土著的关系中最富戏剧性的时刻，是印加帝国皇帝阿塔

    瓦尔帕与西班牙征服者弗兰西斯科·皮萨罗于1532年11月16日在秘鲁高原城市卡哈马

    卡的第一次相遇。阿塔瓦尔帕是新大陆最大、最先进国家的专制君主，而皮萨罗则

    代表欧洲最强大国家的君主神圣罗马帝国皇帝查理五世（也叫西班牙国王查理一

    世）。皮萨罗率领一群由168名西班牙士兵组成的乌合之众，来到了一个陌生的地

    方，对当地的居民毫无了解，与距离最近的西班牙人（在北面1000英里的巴拿马）

    完全失去了联系，也根本无法得到及时的增援。阿塔瓦尔帕身处拥有数百万臣民的

    帝国的中心，他的不久前在与其他印第安人作战中取得胜利的8万之众的军队团团护

    卫着他。尽管如此，在这两位领导人见面后不到几分钟，皮萨罗就俘虏了阿塔瓦尔

    帕。皮萨罗接着把他的俘虏关押了8个月，同时勒索历史上最高的一笔赎金以换取释

    放他的承诺。这笔赎金是黄金，足够装满一间长22英尺、宽17英尺、高超过8英尺的

    房间。但在赎金交付后，皮萨罗却违背自己的诺言，把阿塔瓦尔帕处死了。

    阿塔瓦尔帕的被俘对欧洲人征服印加帝国是决定性的。虽然西班牙人的精良武器无

    论如何也会确保西班牙人的最后胜利，但俘获阿塔瓦尔帕使西班牙人的征服变得更

    快而又无比容易。阿塔瓦尔帕被印加人尊奉为太阳神，对他的臣民行使绝对的权

    威，他的臣民甚至服从他在囚禁中发出的命令。他死前的几个月使皮萨罗得以从容

    地把一些探险队不受干扰地派往印加帝国的其他地区，并派人从巴拿马调来援军。

    在阿塔瓦尔帕死后西班牙人和印加人之间的战斗终于开始时，西班牙的军队已经比

    较难以对付了。

    因此，阿塔瓦尔帕的被俘之所以引起我们的特别兴趣，是因为它标志着近代史上这

    次最大冲突的决定性的转折关头。但它也是一个引起更普遍兴趣的问题，因为导致

    皮萨罗俘获阿塔瓦尔帕的那些因素，基本上也就是决定现代世界其他地方移民与土

    著民族之间许多冲突的结果的那些因素。因此，阿塔瓦尔帕的被俘事件给我们提供

    了一个观察世界史的宽阔的窗口。

    那天在卡哈马卡展开的事件是众所周知的，因为许多参与其事的西班牙人对此都有

    文字记载。为了给这些事件增加一点兴味，我们不妨把一些目击者的第一手叙述的

    摘录编排在一起，来重温一下当时的情景，这些叙述出自皮萨罗的6名随从之手，其

    中包括他的兄弟埃尔南多和佩德罗：

    “我们西班牙人是神圣罗马帝国战无不胜的皇帝、我们的天生国王和君主的臣民。

    我们的深谋远虑、刚毅坚忍、严明军纪、辛勤努力、出没风涛、浴血沙场，使虔诚

    徒众欢欣鼓舞，使异端邪教闻风丧胆。为了这个缘故，为了上帝的荣光，也为了宣

    扬天主教皇帝陛下的威德，我觉得宜作如下记述，并敬呈陛下，俾天下之人一体知

    晓此处所述之事。荣耀应归于上帝，因为西班牙人在他的神圣指引下，征服了广大

    的不信上帝之人，并使他们皈依我们神圣的天主教信仰。荣耀应归于我们的皇帝，

    因为仰仗他的伟大力量和好运，上述事件发生在他君临天下之时。这将会使虔诚的

    徒众感到欢欣鼓舞，因为上述战斗已经取得了胜利，上述行省已被发现和征服，上

    述财富已经运回家乡由国王和他们分享；同时也因为上述惊恐之情已在异教徒中广

    为传播，上述赞赏之心也已在全人类中油然而生。

    “因为，为了制服蛮荒之地的那些化外之民，从古到今，如此伟大的业绩在何时竟

    是靠如此少的人对抗如此多的人，在如此广大的地区，渡过如此多的海洋，跨过如

    此漫长距离的陆地来取得的？还有谁的英勇事迹能和西班牙的英勇事迹相提并论

    呢？我们西班牙人人数很少，总数从来不超过200人或300人，有时候只有100人甚

    至更少，但却在我们这个时代征服了前所未闻的广大领土，比所有相信上帝和不相

    信上帝的诸侯王公们所拥有的领土还大。现在，我将只写下在征服中所发生的事，

    为了避免冗长啰嗦，我将不会写得很多。

    “皮萨罗总督希望从来自卡哈马卡的印第安人口中得到情报，于是他就叫人拷打他

    们。他们招供说，他们听人说阿塔瓦尔帕正在卡哈马卡等待总督。总督于是命令我

    们前进。在到达卡哈马卡的入口处时，我们就看见了一里格外山边上的阿塔瓦尔帕

    的营地。印第安人的营地看去像一座很美丽的城市。他们的帐篷如此之多，使我们

    全都在心里充满了莫大的疑惧。在这以前，我们在西印度群岛从来没有见到过这样

    的情景。这使我们的西班牙人全都感到害怕和不知所措。但我们不能露出任何害怕

    的样子，也不能转身回去，因为如果这些印第安人觉察到我们的任何怯懦的迹象，

    那么甚至我们带来当向导的那些印第安人也会把我们杀死的。于是，我们就装出一

    副精神抖擞的样子，并在仔细观察这座城市和这些帐篷之后，走下山谷进入卡哈马

    卡。

    “我们用不少时间来商量对策。我们心里全都充满了恐惧，因为我们人数太少，又

    深入到一个不可能指望得到援军的地方。我们全都去见总督，讨论第二天的行动方

    针。那天夜里我们很少有人睡觉，我们守候在卡哈马卡的广场上，注视着印第安军

    队的营火。这个景象看了令人害怕。大多数营火都是在山坡上，彼此又靠得很近，

    一眼看去就像天空中的点点繁星。那天晚上再也不分什么大人物和小人物，也不分

    什么步兵和骑兵了。每一个人都全副武装地站岗放哨。那位极其精明能干的总督也

    不例外，他跑来跑去给他的部下打气。总督的兄弟埃尔南多·皮萨罗估计，那儿印第

    安士兵的人数达到4万人，但他只是为了使我们宽心而撒了谎，因为实际上有8万多

    印第安人。

    “第二天早上，阿塔瓦尔帕派出的信使到来，总督对他说，‘请转告贵国君主，欢

    迎他大驾光临，至于何时来和怎样来，都可按照他的意思办，不管他以什么方式

    来，我都会把他当朋友和兄弟来接待。我求他快来，因我渴望和他见面。他将不会

    受到任何伤害或侮辱。’”

    “总督把他的部队埋伏在卡哈马卡的广场周围，把骑兵一分为二，一支交由他的兄

    弟埃尔南多·皮萨罗指挥，另一支交由埃尔南多·德索托指挥。他把步兵也一分为二，

    他本人率领一部分，另一部分则交给他的兄弟胡安·皮萨罗。同时，他命令佩德罗·德·

    坎迪亚和两三个步兵带着喇叭到广场上的一个小堡垒去，并携带一尊小炮驻守那

    里。当所有的印第安人和率领他们的阿塔瓦尔帕进入广场时，总督会向坎迪亚和他

    的士兵发出信号，同时喇叭也要吹响，骑兵听到喇叭声要从他们埋伏等待的大院子

    里冲出来。

    “中午，阿塔瓦尔帕开始集合队伍并向前接近。很快我们就看到整个平原上都是密

    密麻麻的印第安人，他们不时地停下来，等待不断地从他们身后营地里列队而出的

    另一些印第安人。到了下午，他们分成一个个小分队，不断地列队而出。走在前面

    的几个小分队这时已靠近我们的营地，同时仍有更多的部队不断地从印第安人的营

    地出发。在阿塔瓦尔帕前面的是2000个清扫道路的印第安人，他们的后面是一些战

    士，其中一半人在他一边的田野里行进，另一半人在他另一边的田野里行进。

    “首先来到的是一群身穿五颜六色、棋盘格似服装的印第安人。他们一边前进，一

    边拾起地上的稻草并清扫道路。其次来到的是3群身着不同服装、载歌载舞的印第安

    人。接着又来了一批人，他们抬着盔甲、巨大的金属盘子和金银打就的皇冠。他们

    抬着的用金银制成的全套行头数量众多，在阳光照射下闪闪发光，令人叹为观止。

    在这些人当中出现了阿塔瓦尔帕的身影，他坐在华美的轿子里，轿子木支架的末端

    用银子包着，由80个身着鲜蓝色号衣的领主扛在肩上。阿塔瓦尔帕本人锦衣绣服，

    头戴皇冠，脖子上套着一个绿宝石大颈圈。他坐在轿子里的一个放着华丽鞍形坐垫

    的小凳子上。轿子的四周插着五颜六色的鹦鹉毛，并用金银盘子装饰起来。

    “在阿塔瓦尔帕后面是另外两顶轿子和两只吊床，里面坐着几个高级酋长，随后又

    是几群抬着金冠银冠的印第安人。这几群印第安人合着响亮歌声的节拍开始进入广

    场，他们就这样不断进来，占领了广场的每个地方。在这期间，我们全体西班牙人

    一切准备就绪，埋伏在院子里等着，心里充满了恐惧。我们有许多人完全是因为惊

    恐而在不知不觉中尿了裤子。阿塔瓦尔帕在到达广场中心后仍然高高地坐在他的轿

    子里，而他的部队在他的身后继续列队而入。

    “皮萨罗总督这时派托钵修会修士维森特·德巴尔维德过去和阿塔瓦尔帕搭话，并以

    上帝和西班牙国王的名义，要求阿塔瓦尔帕服从耶稣基督的权威和效忠西班牙国王

    陛下。修士一手拿着十字架，一手拿着《圣经》，举步向前，穿过重重的印第安人

    部队，来到阿塔瓦尔帕跟前，开口对他说：‘我是上帝派来的仆人，我把上帝的福

    音教给基督徒，现在我也同样来教你。我教的就是上帝在这本书里对我们所说的

    话。因此，我代表上帝和基督徒，请求你做他们的朋友，因为这是上帝的意志，也

    是为了你的福祉。’”

    “阿塔瓦尔帕把书要过去，他想看一看。于是修士就把书合着递给了他。阿塔瓦尔

    帕不知道怎样把书打开，修士就把手伸过去帮忙。这时，阿塔瓦尔帕勃然大怒，对

    修士的手臂打了一拳，他不愿别人帮这个忙。于是，他亲自把书打开，他发现书上

    的字和纸并没有任何令人惊异之处，就把书扔出去五六步远，满脸涨得通红。

    “修士回到皮萨罗身边，大叫：‘出来吧！出来吧，基督徒们！向这些拒绝上帝福

    音的狗敌人冲过去！那个暴君竟敢把我的《圣经》扔在地上！你们难道没有看见刚

    才发生的事？在平原上全是印第安人的时候，我们干吗还要对这个过分傲慢自大的狗杂种讲究谦恭礼貌呢？向他们冲过去，我会宽恕你们的罪孽的！’”

    “于是，总督向坎迪亚发出信号，坎迪亚开始开炮。与此同时，喇叭也吹响了，全副武装的西班牙部队，有骑兵有步兵，从他们埋伏的地方向在广场上挤成一团的手无寸铁的印第安人冲去，一边喊着西班牙的战斗口号：‘圣地亚哥！’我们已经在马身上缚了响器来吓唬印第安人。枪声、喇叭声和响器声使印第安人陷入一片惊慌。西班牙人向他们攻击，动手把他们砍成几段。印第安人吓得互相践踏，形成一个个人堆，彼此都因窒息而死。因为他们手无寸铁，任何一个基督徒都可毫无危险地攻击他们。骑兵策马把他们撞倒，把他们杀死的杀死，打伤的打伤，对逃跑的就穷追不舍。步兵对剩下的人发动狠狠的攻击，其中大多数人很快就都成了刀下之鬼。

    “总督本人一手拿剑一手拿匕首，带着身边的几个西班牙人冲进密集的印第安人群，并且非常勇敢地来到阿塔瓦尔帕的轿子旁。他大胆地一把抓住阿塔瓦尔帕的左

    臂，口中大喊一声‘圣地亚哥！’，但他无法把阿塔瓦尔帕从轿子里扯出来，因为

    轿子被举得很高。虽然他杀死了举着轿子的几个印第安人，但别的印第安人立刻接

    上来把轿子举得高高的，就这样我们花了很长时间去制服和杀死印第安人。最后，

    七八个西班牙骑兵策马赶来，从一边向轿子猛冲，用很大力气把轿子推得侧倒在

    地。阿塔瓦尔帕就这样被捉住了。总督把阿塔瓦尔帕带到他的住所。抬轿子的那些

    印第安人和护卫阿塔瓦尔帕的那些印第安人没有丢弃他：全都在他的身旁死了。

    “留在广场上的那些惊慌失措的印第安人被枪炮的射击和马匹吓坏了—这是他们以前从来没有看见过的东西—他们设法推倒一段围墙，逃离广场，跑到外面的平原上去。我们的骑兵从围墙的缺口一跃而出，冲进平原，一边大声喊叫：‘追那些穿花衣服的！一个也不要让他逃走！用矛刺他们！’阿塔瓦尔帕带来的其他印第安士兵全都在距离卡哈马卡一英里的地方严阵以待，但没有一个人移动一步，在发生所有这一切期间，没有一个印第安人拿起武器来对付一个西班牙人。当留在城外平原上的一队队印第安人看见别的印第安人喊叫着逃跑时，他们中的大多数人也惊慌起来，拔脚就逃。这是一个令人惊叹的奇观，因为整个山谷在15或20英里范围内完全塞满了印第安人。夜色已经降临，而我们的骑兵仍在田野里用长矛刺杀印第安人，这时我们听到了要求我们回营集合的号声。

    “要不是夜色降临，这4万多人的印第安人部队中能够活下来的人不会有几个。6000—7000个印第安人死了，更多的印第安人被斩去了手臂或受了别的伤。阿塔瓦尔帕本人也承认说，那一仗他的部下被我们杀死了7000人。在一顶轿子里被杀死的那个人是他的大臣—钦查的领主，那是一个深得他的宠信的人。给阿塔瓦尔帕抬轿子的那些印第安人似乎都是一些高级首领和顾问。他们全都被杀死了，还有坐在别的轿子和吊床上的那些印第安人也都被杀死了。卡哈马卡的领主和其他一些人也被杀死了，但他们人数多得数不过来，因为来侍候阿塔瓦尔帕的人全都是大领主。如此强大的一个统治者，来时率领了如此强大的一支军队，却在如此短的时间内被俘，这实在令人惊异。的确，这不是靠我们自己的力量做到的，因为我们的人数是如此之少。这是上帝的恩泽，而上帝是伟大的。

    “当西班牙人把阿塔瓦尔帕从轿子里拖下来时，他身上的袍子也被扯落了。总督命人给他拿来衣服，阿塔瓦尔帕穿好衣服后，总督命令他坐在自己的身旁，劝他不要因为自己从高高在上的地位迅速跌落下来而生气和焦躁不安。总督对阿塔瓦尔帕说，‘不要把你被打败和被俘这件事看作是一种侮辱，因为我手下的这些基督徒人数虽少，但我和他们一起征服过比你们更强大的王国，打败过其他一些比你更强大的君主，把皇帝的统治强加给他们。我是皇帝的臣民，他也是西班牙和全世界的国王。我们是奉他的命令来征服这块土地的，这样就可以使所有的人认识上帝，认识他的神圣的天主教；而由于我们肩负的光荣使命，上帝—天地万物的创造者才允许让这一切发生，以便使你们认识他，从而脱离你们所过的那种野蛮而邪恶的生活。

    正是由于这个缘故，我们才能以少胜多。如果你们明白你们生活在种种谬误之中，你们就会了解我们奉西班牙国王陛下之命来到此地给你们所带来的福祉。上帝的意思就是打掉你们的傲气，不让一个印第安人对基督徒有冒犯行为。’”

    现在，让我们从几个直接的事件开始，把这个非同一般的冲突中的因果关系链找出

    来。当皮萨罗和阿塔瓦尔帕在卡哈马卡相见时，为什么会是皮萨罗俘虏阿塔瓦尔帕

    并杀死他那么多的追随者，而不是阿塔瓦尔帕的人数多得多的军队俘虏并杀死皮萨

    罗？毕竟，皮萨罗只有62名骑兵和106名步兵，而阿塔瓦尔帕则统率着一支大约8万

    人的军队。至于在这些事件之前发生的事，阿塔瓦尔帕是怎么会到卡哈马卡来的？

    皮萨罗怎么会到这里来俘虏他，而不是阿塔瓦尔帕到西班牙去俘虏查理国王？为什

    么阿塔瓦尔帕会走进用我们天生的事后聪明来看竟是如此明显的圈套？在阿塔瓦尔

    帕和皮萨罗相遇中起作用的那些因素，是否也在旧大陆和新大陆民族之间以及其他

    民族之间起着某种更广泛的作用呢？

    为什么皮萨罗会俘虏阿塔瓦尔帕？皮萨罗的军事优势在于西班牙人的钢刀和其他武

    器、钢制盔甲、枪炮和马匹。阿塔瓦尔帕的部队没有可以骑着冲锋陷阵的牲口，他

    们在对付西班牙人的武器时，只能用石头、青铜棍或木棍、狼牙棒、短柄斧头，再

    加上弹弓和护身软垫。这种装备上的悬殊在欧洲人与印第安人以及其他民族的无数次其他冲突中起了决定性作用。

    许多世纪以来唯一能够抵抗欧洲人征服的美洲土著，是那些得到并掌握马匹和枪炮

    从而缩小兵力差距的部落。对一般的美国白人来说，一提起“印第安人”这个词，

    他们的脑海里立即浮现出一个骑在马上挥舞步枪的大平原印第安人的形象，就像

    1876年在著名的小比格霍恩河战役中消灭了乔治·卡斯特将军部队的苏族印第安人战

    士那样。我们很容易忘记，美洲土著对马和步枪本来是一无所知的。它们是欧洲人

    带进来的，接着就开始改变获得它们的印第安人社会。由于掌握了马和步枪，北美

    的大平原印第安人、智利南部的阿劳干印第安人和阿根廷的无树大草原印第安人都

    击退过入侵的白人，其时间之长不是任何其他印第安人所能企及，只是在19世纪70

    年代和80年代被白人政府的大规模军事行动所打垮。

    今天，我们很难理解西班牙人凭借军事装备竟能如此以少胜多。在上面详细叙述的

    卡哈马卡战役中，168个西班牙人粉碎了在人数上500倍于己的一支美洲土著军队，

    杀死了数以千计的土人，而自己却未损一兵一卒。关于皮萨罗随后与印加人的几次

    战役、科尔特斯对阿兹特克人的征服以及欧洲人对美洲土著的其他一些早期军事行

    动的记述，一再描绘了一些关于几十个欧洲骑兵大肆杀戮，击溃了数以千计的印第

    安人的战斗。在阿塔瓦尔帕死后皮萨罗从卡哈马卡向印加帝国首都库斯科进军期

    间，有过4次这样的战役，它们发生在豪哈、比尔卡苏阿曼、比尔卡康加和库斯科。

    参加这4个战役的西班牙骑兵分别只有80人、30人、110人和40人，而每次所要对付

    的敌人或则数以千计，或则数以万计。

    西班牙人的这些胜利不能轻易地仅仅归之于美洲土著盟友的帮助，归之于西班牙人

    的武器和马匹这种新奇事物所产生的心理作用，也不能（像有人经常宣称的那样）

    归之于印加人误把西班牙人当作是他们的神灵比拉科查降世。皮萨罗和科尔特斯的

    初期胜利，的确吸引了一些土著盟友。然而，孤立无援的西班牙人早期的破坏性极

    大的胜利，已使这些土著盟友相信，抵抗是无济于事的，他们应该同很有希望的胜

    利者站在一起。如果不是这样，其中许多人是不会成为盟友的。毫无疑问，马匹、

    钢铁武器和枪炮这些新奇的玩意儿，在卡哈马卡使印加人不知所措，但卡哈马卡战

    役后的那几次战役，却遇到了已经见识过西班牙人的武器和马匹的印加军队的坚决

    抵抗。在初期征服的六七年内，印加人发动了反对西班牙人的两次拼死的、大规模

    的、准备充分的叛乱。所有这些努力都由于西班牙人的远为精良的武器装备而失败

    了。

    到18世纪开始时，枪炮取代刀剑而成为主要武器，帮助入侵的欧洲人取得对美洲土

    著和其他土著族群的优势。例如，1808年，一个携带火枪并且枪法百发百中的名叫

    查利·萨维奇的英国水手来到斐济群岛。这个名如其人的萨维奇接着单枪匹马破坏了

    斐济的权力平衡。他干过许多胆大妄为的事，有一次划着独木舟沿河逆流而上，到

    了一个叫做卡萨武的斐济村庄，他在村庄篱笆外手枪射程之内停下脚步，向毫无防

    备的居民开火。被他打死的人很多，没有被打死的人就把死人的尸体堆起来躲在后

    面，村旁小河里的水都被血染红了。这种用枪炮对没有枪炮的人滥施淫威的例子多

    得不可胜数。

    在西班牙人对印加人的征服中，枪炮只起了一种次要的作用。当时的枪（所谓的火

    绳枪）既难装填，又难发射，皮萨罗也只有十来支这样的枪。在它们能够凑合着发

    射出去的那些场合，它们的确产生了巨大的心理作用。重要得多的倒是西班牙人的

    钢刀、长矛和匕首，这些都是用来屠杀身体甚少防护的印第安人的强有力的锐利武

    器。相比之下，印第安人的无棱无锋的棍棒虽然也能打伤西班牙人和他们的马匹，

    但很少能将其杀死。西班牙人的铁甲或锁子甲，尤其是他们的钢盔，通常都能有效

    地对付棍棒的打击，而印第安人的护身软垫则无法防御钢铁武器的进攻。

    西班牙人因其战马而取得的巨大优势，在目击者的记述中跃然纸上。骑兵可以很容

    易地超越印第安哨兵，使他们来不及向后面的印第安部队发出警报，骑兵还可以用

    马把印第安人撞倒，让马蹄把他们踏死。一匹战马在冲锋时的冲击力量、它的机动

    性、它可能有的进攻速度以及它所提供的居高临下并且得到保护的战斗位置，使得

    空旷地带的步兵几乎无招架之力。马的作用并不是仅仅由于它们在第一次与它们交

    锋的士兵心里产生恐怖的感觉。到1536年印加人大反叛时，印加人已经学会如何在

    狭窄的通道上伏击和消灭西班牙骑手，在抵抗骑兵部队时最有效地保卫自己。但印

    加人和所有其他步兵一样，从来没有能够在空旷地带打败骑兵部队。继阿塔瓦尔帕

    之后为印加帝国皇帝的是曼科，曼科的最优秀的将军是基佐·尤潘基。1536年，当基

    佐在利马围困西班牙人，并打算向该城发动猛攻时，两个中队的西班牙骑兵向一支

    比自己大得多的印第安军队发起了冲锋，在第一次冲锋中就杀死了基佐和他的所有

    指挥官，从而击溃了他的军队。一次由26名骑手组成的骑兵队的类似冲锋击溃了曼

    科皇帝亲自率领的最精锐的部队，他当时正在库斯科围攻西班牙人。

    马匹改变战争是从公元前4000年左右在黑海北面的大草原上对马的驯化开始的。马

    匹使得骑马的人能够通过比步行远得多的距离，去进行奇袭，并在防御部队集合前

    逃之夭夭。马因其在卡哈马卡所起的作用而为一种军用武器提供了例证，这种武器

    6000年来直到20世纪初一直是举足轻重的，并最终在所有大陆得到运用。直到第一

    次世界大战，骑兵在军事上的支配地位才最后宣告结束。如果我们考虑一下西班牙

    人因为有了马匹、钢铁武器和盔甲而取得了对手无寸铁的步兵的优势，那么西班牙

    人总是能够以寡敌众，所向披靡，就没有什么可以使我们感到奇怪的了。

    阿塔瓦尔帕是怎么会到卡哈马卡来的？阿塔瓦尔帕和他的军队来到卡哈马卡，是因

    为他们刚刚在一场使印加人四分五裂、大伤元气的内战中取得了决定性的胜利。皮

    萨罗很快觉察到这种分裂的形势，并加以利用。这次内战的起因竟是一场天花流

    行。天花由西班牙移民带到巴拿马和哥伦比亚后，经由陆路传播到南美的印第安人

    中去，在1526年左右杀死了印加皇帝瓦伊纳·卡帕克和他的大多数朝臣，随后又迅即

    杀死了他的指定继承人尼南·库尤奇。这些死亡事故导致了阿塔瓦尔帕与他的同父异

    母兄弟瓦斯卡尔之间的皇位之争。如果不是因为天花流行，西班牙面对的可能就是

    一个团结一致的帝国。

    因此，阿塔瓦尔帕在卡哈马卡的出现突出了世界史上的一个关键因素：具有相当免

    疫力的入侵民族把疾病传染给没有免疫力的民族。天花、麻疹、流行性感冒、斑疹

    伤寒、腺鼠疫以及其他一些在欧洲流行的传染病，毁灭了其他大陆的许多民族，从

    而在欧洲人的征服中起了一种决定性的作用。例如，一次天花流行在1520年西班牙

    人第一次进攻失败后蹂躏了阿兹特克人，并杀死了刚刚继承蒙特朱马为阿兹特克皇

    帝的奎特拉瓦克。在整个美洲，随欧洲人传进来的疾病从一个部落传播到另一个部

    落，远远走在欧洲人之前，据估计把哥伦布来到前的美洲土著人杀死了95%。北美人

    口最多并高度组织起来的土著人社会是密西西比河流域的酋长管辖的部落，它们在

    1492年至17世纪初这一段时间里也以同样的方式消失了，时间甚至比欧洲人在密西

    西比河地区建立第一个殖民地时还要早。1713年的一次天花流行是欧洲移民毁灭南

    非土著桑族人的最严重的一步。在英国人于1788年移民悉尼后不久，一场大批毁灭

    澳大利亚土著的流行病开始了。来自太平洋岛屿的有详尽文献证明的例子是1806年

    在斐济迅速蔓延的流行病，这种病是几个欧洲船员在“阿尔戈”号船只失事后挣扎

    着爬上岸时带来的。类似的流行病也在汤加、夏威夷和其他太平洋岛屿的历史上留

    下了痕迹。

    然而，我并不是要暗示历史上疾病的作用只限于为欧洲人的扩张铺平道路。疟疾、

    黄热病以及热带非洲、印度、东南亚和新几内亚的一些其他疾病，是欧洲在这些热

    带地区进行殖民的最大障碍。

    皮萨罗是怎么到卡哈马卡来的？为什么不是阿塔瓦尔帕去征服西班牙？皮萨罗到卡

    哈马卡来，靠的是航海技术，是这种技术建造了船只，使他们从西班牙横渡大西洋

    来到巴拿马，然后又沿着太平洋从巴拿马来到秘鲁。阿塔瓦尔帕没有这种技术，所

    以不能从海上扩张到南美以外的地方。

    除了船只本身，皮萨罗的出现还依赖于集中统一的行政组织。有了这种组织，西班

    牙才能为这些船只提供资金、建造技术、人员和装备。印加帝国也有一个集中统一

    的行政组织，但这个组织实际上起了对帝国不利的作用，因为皮萨罗俘虏了阿塔瓦

    尔帕也就是夺取了印加帝国整个的指挥系统。因为印加帝国的行政系统和神圣的专

    制君主完全是同一回事，所以阿塔瓦尔帕一死，帝国也就分崩离析。航海技术配合

    行政组织，不但对许多其他民族的扩张至关重要，对欧洲人的扩张同样至关重要。

    使西班牙人来到秘鲁的一个相关因素是文字。西班牙人有文字，而印加帝国没有。

    用文字来传播信息，要比用口头传播来得广泛、准确和详细。从哥伦布航行和科尔

    特斯征服墨西哥传回西班牙的信息，使西班牙人大量涌入了新大陆。信件和小册子

    激发了人们的兴趣，也提供了必要而详尽的航海指导。皮萨罗的同事克里斯托瓦尔·

    德梅纳上尉为皮萨罗的业绩撰写了第一份公开发表的报告，这份报告于1534年4月，

    亦即阿塔瓦尔帕被处死后仅仅9个月，在塞维利亚出版发行。这份报告成了畅销书，

    迅速被译成欧洲其他语言，从而把又一批西班牙移民送去加强皮萨罗对秘鲁的控

    制。

    为什么阿塔瓦尔帕会走进这个圈套？事后想来，阿塔瓦尔帕竟会在卡哈马卡走进皮

    萨罗设下的明显圈套，真使我们感到惊奇。俘虏了阿塔瓦尔帕的西班牙人对他们的

    成功也同样感到惊奇。人的文化程度的影响在终极解释中占有突出的地位。

    直接的解释是：阿塔瓦尔帕对西班牙人、他们的兵力和意图几乎没有得到什么情

    报。他那一点少得可怜的情报是通过口头得来的，主要是从一个使者那里得来的，

    这个使者在皮萨罗的军队从海岸向内陆的行军途中曾在军中访问过两天。这个使者

    看到西班牙人军容不整，于是就对阿塔瓦尔帕说，他们不是战斗人员，只要给他200

    个印第安人，就能把他们全都缚来帐下。阿塔瓦尔帕绝没有想到那些西班牙人竟是

    如此难以对付而且会毫无缘由地向他进攻，这是可以理解的。

    在新大陆，只有现代墨西哥和在印加帝国北方很远的一些毗邻地区的几个民族中的

    少数精英分子有书写能力。巴拿马距离印加帝国北部边界不过600英里。虽然西班牙

    人对巴拿马的征服在1510年就已经开始，但在皮萨罗于1527年首次登上秘鲁海岸之

    前，似乎没有任何关于西班牙人出现的消息到达过印加帝国。对于西班牙征服了中

    美洲大多数强大而人口众多的印第安人社会，阿塔瓦尔帕始终是一无所知。

    在我们今天看来，阿塔瓦尔帕被俘后的行为和导致他被俘的行为同样令人惊异。他

    交纳了他那笔著名的赎金，因为他天真地相信，只要付了赎金，西班牙人就会释放

    他并且远走高飞。他不可能了解皮萨罗的部下只是一支决心实现永久征服的军队的

    开路先锋，而不是单单为了一次孤立的袭击。

    犯这种致命的判断错误的，并非只有阿塔瓦尔帕一人。甚至在阿塔瓦尔帕被俘后，

    弗兰西斯科·皮萨罗的兄弟埃尔南多·皮萨罗也哄骗得阿塔瓦尔帕的第一流将军、指挥

    着一支庞大军队的查尔库奇马自投罗网，落入西班牙人的手中。查尔库奇马的判断

    错误，标志着印加人抵抗失败的转折点，是几乎同阿塔瓦尔帕本人被俘一样的重大

    事件。当阿兹特克皇帝蒙特朱马把科尔特斯看作是神灵降世，并允许他和他的小小

    军队进入阿兹特克首都特诺奇提特兰时，他的判断错误甚至更加显而易见。结果是

    科尔特斯俘虏了蒙特朱马，然后又进一步征服了特诺奇提特兰和阿兹特克帝国。

    从世俗的观点来看，阿塔瓦尔帕、查尔库奇马、蒙特朱马以及其他无数的被欧洲人

    欺骗的美洲土著领袖之所以判断错误，是由于当时新大陆没有任何居民去过旧大

    陆，因此他们当然不可能对西班牙人有任何具体的认识。即使如此，我们仍然觉得

    难以避免得出这样的结论：如果阿塔瓦尔帕的社会对人类的行为有更多的经验，

    他“本来”是会产生更大的怀疑的。皮萨罗在到达卡哈马卡时，除了对他在1527年

    和1531年碰到的几个印加臣民进行的审问中所了解到的情况外，他对印加人也是一

    无所知的。然而，虽然皮萨罗本人碰巧也是一个文盲，但他属于一个有文化修养的

    传统。西班牙人从书本上知道了同时代的许多与欧洲差别很大的文明国度，也知道

    了几千年的欧洲历史。皮萨罗伏击阿塔瓦尔帕显然是以科尔特斯的成功谋略为样板

    的。

    总之，文化修养使西班牙人继承了关于人类行为和历史的大量知识。相形之下，阿

    塔瓦尔帕不但对西班牙人本身毫不了解，对来自海外的其他任何入侵者毫无个人经

    验，而且他甚至也没有听人说过（或在书本上读到过）之前在何时、何地，何人也

    曾遭受过类似威胁。这种在经验方面的巨大差距，促使皮萨罗去设下圈套而阿塔瓦

    尔帕走进了圈套。

    因此，皮萨罗俘虏阿塔瓦尔帕这件事，表明了导致欧洲人向新大陆移民而不是美洲

    土著向欧洲移民的那组近似的因素。皮萨罗成功的直接原因包括：以枪炮、钢铁武

    器和马匹为基础的军事技术；欧亚大陆的传染性流行病；欧洲的航海技术；欧洲国

    家集中统一的行政组织和文字。本书的书名是这些近似因素的简略的表达，这些因

    素也使现代欧洲人能够去征服其他大陆的民族。在有人开始制造枪炮和钢铁之前很

    久，这些因素中的其他因素便已导致了某些非欧洲民族的扩张，这我们将会在以后

    的几章中看到。

    但是，我们仍然有一个根本的问题没有解决，这就是：为什么这种直接优势总是在

    欧洲一边，而不是在新大陆一边。为什么不是印加人发明枪炮和钢刀，骑上像战马

    一样的令人生畏的牲口，携带对欧洲人来说没有抵抗力的疾病，修造远洋船只和建

    立先进的行政组织，并能从几千年有文字记载的历史吸取经验？这些不再是本章已

    经讨论过的那些关于近似因果关系的问题，而是将要占去本书下面两部分篇幅的关

    于终极因果关系的问题。

    第二部分 粮食生产的出现和传播

    第四章 农民的力量

    我十几岁时在蒙大拿度过了1956年的夏天，为一个名叫弗雷德·赫希奇的上了年纪的

    农民打工。弗雷德出生在瑞士，在19世纪90年代他十几岁时来到了蒙大拿的西南

    部，接着便办起了一家农场，是该地区首批农场之一。在他来到时，原来的以狩猎

    采集为生的美洲土著有许多仍然生活在那里。

    和我在一起干活的农场工人多半是体格健壮的白人，他们经常满口粗话，他们除周

    末外每天劳动，这样他们就可以在周末整天泡在当地的酒馆里花光一周的工资。然

    而，就在这些农场工人中，有一个名叫利瓦伊的黑脚族印第安人。此人的行为举止

    和粗野的矿工大不相同—他彬彬有礼，温文尔雅，做事负责，头脑清醒，善于辞

    令。他是第一个我与之一起度过许多时光的印第安人，我不由对他钦佩起来。

    一个星期日的早晨，利瓦伊在经过星期六夜晚的一番狂欢作乐之后，竟也醉步踉

    跄，满口脏话。因此，我感到震惊和失望。在他的那些骂人话中，有一句我一直记

    得非常清楚：“你他妈的弗雷德·赫希奇，他妈的那艘把你从瑞士带来的船！”过

    去，和其他白人小学生一样，我所受的教育是把对美洲的开发看作是英勇的征服行

    为，现在我深切感受到印第安人对这种行为的看法了。弗雷德·赫希奇的一家都以他

    为荣，因为他是在困难条件下取得成功的最早的农民。但是，利瓦伊的狩猎部落和

    著名战士的土地都被迁移来的白人农民抢走了。这些农民又是怎样战胜这些著名的

    战士的呢？

    自从现代人的祖先在大约700万年前从现在的类人猿的祖先分化出来后，地球上的所

    有人类大部分时间都是靠猎捕野兽和采集野生植物为生，就像19世纪黑脚族印第安

    人仍然在做的那样。只是在过去的11000年中，有些民族才转向所谓的粮食生产：就

    是说，驯化野生动植物，以因此而产生的牲畜和农作物为食。今天，地球上的大多

    数人吃他们自己生产的粮食或别人为他们生产的粮食。按照当前的变化速度，在今

    后10年内，剩下来的少数以狩猎采集为生的人群将会放弃他们的生活方式，发生解

    体或逐渐消失，从而结束我们几百万年来专以狩猎采集为生的生活方式。

    不同部族在史前的不同时期学会了粮食生产。有些部族，如澳大利亚土著，却从来

    没有学会粮食生产。在那些学会粮食生产的部族中，有些（例如古代的中国人）是

    靠自己独立发展粮食生产的，而另一些（包括古代埃及人）则是从邻近部族学会粮

    食生产的。但是，我们将会看到，从间接的意义说，粮食生产是枪炮、病菌和钢铁

    发展的一个先决条件。因此，在不同大陆的族群是否或何时变成农民和牧人方面的

    地理差异，在很大程度上说明了他们以后截然不同的命运。在我们把下面6章专门用

    来弄清楚粮食生产方面的地理差异是怎样产生的之前，本章将查考一些主要的因果

    关系，因为粮食生产正是通过这种关系带来了所有使皮萨罗俘虏阿塔瓦尔帕和弗雷

    德·赫希奇的族人剥夺利瓦伊的族人的有利条件。

    第一个因果关系是最直接的因果关系：能够获得更多的可消耗的卡路里就意味着会

    有更多的人。在野生的动植物物种中，只有很少一部分可供人类食用，或值得猎捕

    或采集。多数动植物是不能用作我们的食物的，这有以下的一些原因：它们有的不

    能消化（如树皮），有的有毒（黑脉金斑蝶和鬼笔鹅膏—一种有毒蘑菇），有的营

    养价值低（水母），有的吃起来麻烦（很小的干果），有的采集起来困难（大多数

    昆虫的幼虫），有的猎捕起来危险（犀牛）。陆地上大多数生物量（活的生物物

    质）都是以木头和叶子的形态而存在的，而这些东西大多数我们都不能消化。

    通过对我们能够吃的那几种动植物的选择、饲养和种植，使它们构成每英亩土地上

    的生物量的90%而不是0.1%，我们就能从每英亩土地获得多得多的来自食物的卡路

    里。结果，每英亩土地就能养活多得多的牧人和农民—一般要比以狩猎采集为生的

    人多10倍到100倍。这些没有感情的数字所产生的力量，就是生产粮食的部落取得对

    狩猎采集部落的许多军事优势中的第一个优势。

    在饲养驯化动物的人类社会中，牲畜在4个不同的方面养活了更多的人：提供肉类、

    奶脂、肥料以及拉犁。最直接的是，家畜代替野生猎物而成为社会主要的动物蛋白

    来源。例如，今天的美国人通常从奶牛、猪、羊和鸡那里得到他们的大多数动物蛋

    白，而像鹿肉这样的野味则成了难得的美味佳肴。此外，一些驯化的大型哺乳动物

    则成了奶和诸如黄油、奶酪和酸奶之类奶制品的来源。产奶的哺乳动物包括母牛、

    绵羊、山羊、马、驯鹿、水牛、牦牛、阿拉伯单峰骆驼和中亚双峰骆驼，这些哺乳

    动物由此而产生的卡路里比它们被杀来吃肉所产生的卡路里要多几倍。

    驯化的大型哺乳动物还在两个方面和驯化的植物相互作用，以增加农作物的产量。

    首先，现代的园林工人或农民仍然根据经验知道，用动物的粪便做肥料可以提高作

    物的产量。即使在现代可以利用化工厂生产的合成肥料，今天大多数社会里作物肥

    料的主要来源仍然是动物的粪便—尤其是牛的粪便，但也有牦牛和羊的粪便。作为

    传统社会中的一个燃料来源，动物粪便也有其价值。

    图4.1 略图概述从终极因素（如大陆轴线走向）通往使某些民族能够征服另一些民

    族的近似因素（如枪炮、马匹和疾病）的因果关系链。例如，人类的各种各样疾病

    是在有许多适于驯化的动植物物种的地区演化的，这一部分是由于生产出的农作物

    和饲养的牲畜帮助养活了使流行疾病得以保持的人口稠密的社会；一部分是由于这

    些疾病是从驯化的动物身上的病菌演化而来。

    此外，最大的驯化哺乳动物与驯化植物相互作用，以增加粮食产量，这表现在它们

    可以用来拉犁，从而使人们可以去耕种以前如用来耕种则代价太高的土地。这些用

    来犁地的牲口有牛、马、水牛、巴厘牛以及牦牛和牛的杂交种。这里有一个例子可

    以用来说明这些牲口的价值：中欧史前期最早的农民，即稍早于公元前5000年兴起

    的利尼尔班克拉米克文化，起初都局限于使用手持尖棍来耕作松土。仅仅过了1000

    年，由于采用了牛拉犁，这些农民能够把耕种扩大到范围大得多的硬实土壤和难以

    对付的长满了蔓草的土地上去。同样，北美大平原上的美洲土著农民在河谷种植庄

    稼，但在广阔高地的难以对付的长满了蔓草的土地上耕种，则要等到19世纪欧洲人

    和他们的畜拉犁的出现。

    所有这些都是由于动植物驯化比狩猎采集的生活方式能生产出更多的食物从而导致

    更稠密人口的直接因素。另一个比较间接的因素涉及粮食生产所带来的定居生活方

    式。许多狩猎采集社会里的人经常跑来跑去寻找野生食物，但农民必须留在他们的

    田地和果园附近。因此而产生的固定居所由于缩短了生育间隔期而促使人口变得更

    稠密起来。一个经常变换营地、以狩猎采集为生的母亲只能带一个孩子和很少几件

    随身物品。在前一个蹒跚学步的孩子能够快步行走，赶上大伙儿而不致成为累赘之

    前，她是不能生第二个孩子的。事实上，到处流浪的以狩猎采集为生的人通过哺乳

    期无月经、禁欲、杀婴和堕胎等办法，把孩子出生的间隔安排为大约每4年一个。相

    比之下，定居的部族由于没有在迁移途中携带小孩这种问题的限制，他们可以多生

    多养，只要养得活就行。许多农业部族的生育间隔期是两年左右，为狩猎采集部族

    的一半。粮食生产者的这种较高的出生率，加上他们按每英亩计算养活更多的人的

    能力，使他们达到了比狩猎采集部族更大的人口密度。

    定居生活的另一个结果是人们可以把多余的粮食贮藏起来，因为如果人们不能留在

    附近看管贮藏的粮食，那么贮藏就是毫无意义的。虽然有些到处流浪的狩猎采集部

    族可能偶尔也把几天吃不完的食品收藏起来，但这种富余对他们几乎毫无用处，因

    为他们不能保护它。但贮藏的粮食对于养活不生产粮食的专门人材是必不可少的，

    而对于养活全村社的人肯定是必不可少的。因此，到处流浪的狩猎采集社会几乎没

    有或完全没有这类专职的专门人材，这种人材首先出现在定居社会中。

    这种专门人材有两类：国王和官员。狩猎采集社会往往比较平等，它们没有专职的

    官员和世袭的首领，只有在族群和部落层次上的小规模的行政组织。这是因为所有

    的身强力壮的从事狩猎采集的人不得不把他们很大一部分时间专门用来获取食物。

    而一旦有了粮食储备，行政上层人物就可以控制别人生产的粮食，维护征税的权

    利，无需去养活自己，而以全部时间从事行政活动。因此，中等规模的农业社会通

    常按酋长辖地来组织，而王国只限于规模很大的农业社会。这些复杂的行政单位比

    平等主义的猎人群体能更好地发动持久的征服战争。有些狩猎采集部族由于生活在

    特别富足的环境里，如北美洲太平洋西北海岸和厄瓜多尔海岸，也逐渐形成了定居

    社会，有了粮食储备和新生的酋长辖地，但他们没有在通往王国的道路上更进一

    步。

    通过税收建立剩余粮食储备，除了养活国王和官员外，还能养活其他专职的专门人

    材。与征服战争关系最直接的是，剩余粮食储备可以用来养活职业军人。这是不列

    颠帝国最终打败新西兰武装精良的本土毛利人的决定性因素。虽然毛利人取得了几

    次惊人的暂时胜利，但他们不能在战场上保持一支常备军，所以到头来还是被18000

    人的英国专职军队拖垮了。粮食储备还可以养活为征服战争提供宗教理由的神职人

    员，养活像制造刀剑、枪炮和发展其他技术的金属加工工人之类的手艺人，以及养

    活能够保存信息的抄写员，因为他们所记录的信息比人们能够准确记住的信息要多

    得多。

    至此，我已着重指出了作为粮食的农作物和家畜的直接和间接的价值。然而，它们

    还有其他用途，例如帮我们保暖和向我们提供有价值的材料。农作物和家畜生产出

    的天然纤维，可以用来做衣服、毯子、网和绳子。大多数重要的植物驯化中心不但

    培育粮食作物，也培育纤维作物—主要有棉花、亚麻（亚麻布的原料）和大麻。有

    几种驯化动物则出产动物纤维—特别是绵羊、山羊、美洲驼和羊驼的毛以及蚕丝。

    驯化动物的骨头是冶金术发明前新石器时代各部族用作人工制品的重要原料。牛皮

    被用来制革。在美洲许多地方栽培最早的植物之一是为非食用目的而种植的，这就

    是用作容器的葫芦。

    驯化的大型哺乳动物在19世纪铁路发展起来之前成为我们主要的陆路运输手段，从

    而进一步使人类社会发生了革命性的剧变。在动物驯化之前，由陆路运输货物和人

    的唯一手段就是用人来背。大型哺乳动物改变了这种情况：在人类历史上第一次有

    可能迅速地不但把人而且也把大量沉重的货物从陆路运到很远的地方去。供人骑乘

    的驯化动物有马、驴、牦牛、驯鹿、阿拉伯单峰驼和中亚双峰驼。这5种动物和羊驼

    一样，都被用来背负行囊包裹。牛和马被套上大车，而驯鹿和狗则在北极地区拉雪

    橇。在欧亚大陆大部分地区，马成了长距离运输的主要手段。3种驯化骆驼（阿拉伯

    单峰驼、中亚双峰驼和羊驼）分别在北非地区和阿拉伯半岛、中亚和安第斯山脉地

    区起着类似的作用。

    动植物驯化对征服战争的最直接的贡献是由欧亚大陆的马作出的，它们在军事上的

    作用，使它成了那个大陆上古代战争中的吉普车和谢尔曼坦克。我在第三章中提

    到，马使得仅仅率领一小群冒险家的科尔特斯和皮萨罗能够推翻阿兹特克帝国和印

    加帝国。甚至在早得多的时候（公元前4000年左右），尽管那时人们还仍然骑在光

    马背上，但马可能已成为促使操印欧语的人从乌克兰向西扩张的必不可少的军事要

    素。这些语言最终取代了除巴斯克语外的所有早期的欧洲语言。当马在后来被套上

    马车和其他车辆时，马拉战车（公元前1800年左右发明）开始在近东、地中海地区

    和中国使战争发生了革命性的剧变。例如，在公元前1674年，马甚至使外来的希克

    索斯民族得以征服当时没有马的埃及并短暂地自立为法老。

    再往后，在马鞍和马镫发明后，马使来自亚洲大草原的匈奴人和一波接一波的其他

    民族对罗马帝国和后继国家造成了威胁，最后以蒙古人于公元13世纪和14世纪征服

    亚洲和俄罗斯的许多地方而达到高潮。只是由于在第一次世界大战中采用了卡车和

    坦克，马的作用才最后被取代，而不再是战争中主要的突击手段和快速运输的工

    具。阿拉伯骆驼和中亚骆驼也在各自的地理范围内起到了类似的军事作用。在所有

    这些例子中，驯养马匹（或骆驼）或改进使用方法的民族，在军事上拥有了对没有

    这些牲口的民族的巨大优势。

    在征服战争中同样重要的是在驯养动物的社会中演化的病菌。像天花、麻疹和流行

    性感冒这类传染病作为人类的专化病菌出现了，它们原是动物所感染的十分类似的

    祖代病菌由于突变而衍生出来的（第十一章）。驯养动物的人成了这些新演化出来

    的病菌的第一个受害者，而这些人接着又逐步形成了对这些新的疾病的强大的抵抗

    力。当这些有部分免疫力的人与以前从来没有接触过这种病菌的人接触时，流行病

    于是产生了，99％的以前没有接触过这种病菌的人因之而丧命。从驯养的动物那里

    最后获得的病菌，在欧洲人对美洲、澳大利亚、南非和太平洋诸岛的土著的征服中

    起了决定性的作用。

    总之，动植物的驯化意味着人类的粮食越来越多，因而也就意味着人口越来越稠

    密。因此而带来的粮食剩余和（在某些地区）利用畜力运输剩余粮食，成了定居

    的、行政上集中统一的、社会等级分明的、经济上复杂的、技术上富有革新精神的

    社会的发展的先决条件。因此，能否利用驯化的动植物，最终说明了为什么帝国、

    知书识字和钢铁武器在欧亚大陆最早发展起来，而在其他大陆则发展较晚，或根本

    没有发展起来。在军事上使用马和骆驼以及来自动物的病菌的致命力量，最后就把

    粮食生产和征服之间的许多重要环节连接了起来，这我将在下文予以考察。

    第五章 历史上的穷与富

    很大一部分人类历史充满了穷富之间不平等的斗争：具有农民力量的民族与不具有

    农民力量的民族之间的斗争，或不同时期获得农民力量的民族之间的斗争。粮食生

    产在地球上的广大地区不曾出现过，这并不令人奇怪，由于生态原因，粮食生产在

    这些地区现在仍然难以出现或不可能出现。例如，在史前期的北美洲北极地区，无

    论农业或畜牧业都没有出现过，而在欧亚大陆北极地区出现的唯一粮食生产要素是

    放牧驯鹿。在远离灌溉水源的沙漠地区也不可能自发地出现粮食生产，如澳大利亚

    中部和美国西部的一些地方。

    迫切需要说明的，反倒是何以在某些生态条件十分适宜的地区在现代以前一直未能

    出现粮食生产，而在今天却成了世界上一些最富足的农牧中心。最为令人费解的一

    些地区，是加利福尼亚和美国太平洋沿岸其他一些州、阿根廷的无树大草原、澳大

    利亚西南部和东南部以及南非好望角地区的很大一部分。这些地区的土著族群在欧

    洲移民来到时仍然过着狩猎采集生活。如果我们考察一下公元前4000年的世界，即

    粮食生产在其最早发源地出现后几千年的世界，我们可能也会对其他几个现代粮仓

    当时竟未出现粮食生产而感到惊异。这些盛产谷物的地区包括：美国其余所有的地

    区、英国、法国很大一部分地区、印度尼西亚以及非洲赤道以南的整个地区。如果

    我们对粮食生产追本溯源，它的最早发源地会再次使我们感到惊异。这些地方已完

    全不是现代粮仓，它们包括一些在今天被列为有点干旱或生态退化的地区：伊拉克

    和伊朗、墨西哥、安第斯山脉、中国的部分地区以及非洲的萨赫勒地带。为什么粮

    食生产首先在看似相当贫瘠的土地上形成，只是到后来才在今天最肥沃的农田和牧

    场发展起来？

    关于粮食生产赖以出现的方式方面的地理差异也同样令人费解。在有些地方，它是

    独立发展起来的，这是当地人驯化当地动植物的结果。而在其他大多数地方，则是

    把别的地方已经驯化的作物和牲口加以引进。既然这些原来不是独立发展粮食生产

    的地区在引进驯化动植物后立刻变得适宜于史前的粮食生产，那么这些地区的各个

    族群为什么没能在没有外来帮助的情况下，通过驯化当地的动植物而成为农民和牧

    人呢？

    在的确独立出现粮食生产的这些地区中，为什么出现的时间差别如此之大—例如，

    在东亚要比在美国东部早几千年，而在澳大利亚东部却又从来没有出现过？在史前

    时代引进粮食生产的这些地区中，为什么引进的时间差别也如此之大—例如，在欧

    洲西南部要比在美国西南部早几千年？另外，在引进粮食生产的这些地区中，为什

    么在有些地区（如美国西南部）当地的狩猎采集族群采纳了邻近族群的作物和牲口

    而最后成为农民，而在另一些地区（如印度尼西亚和非洲赤道以南的许多地方）引

    进粮食生产却引起了一场灾难，使外来的粮食生产者取代了该地区原来的狩猎采集

    族群呢？所有这些问题都涉及不同的发展阶段，而正是这些不同的发展阶段决定了

    哪些民族成了历史上的贫穷民族，哪些民族成了历史上的富有民族。

    在我们能够指望回答这些问题之前，我们需要弄清楚怎样去确定粮食生产的发源地

    及其出现的时间，以及某一特定作物或动物最早得到驯化的地点和时间。最明确的

    证据来自对一些考古遗址中出土的动植物残骸所作的鉴定。大多数驯化的动植物物

    种在形态上同它们的野生祖先是不同的：例如，驯化的牛和羊形体较小，驯化的鸡

    和苹果形体较大，驯化的豌豆种皮较薄也较光滑，驯化的山羊角长成螺旋形而不是

    短弯刀状。因此，如果能在一处有年代可考的考古遗址认出驯化动植物的残骸，那

    就是有了强有力的证据，说明彼时彼地已有了粮食生产，而如果在某个遗址仅仅发

    现了野生物种，那就不能证明已有了粮食生产，而只能证明与狩猎采集生活相吻

    合。当然，粮食生产者，尤其是初期的粮食生产者，在继续采集某些野生植物和猎

    捕野兽，这样，他们遗址中的残余食物常常不但包括驯化的物种，而且也包括野生

    的物种。

    考古学家们用碳—14年代测定法来测定遗址中的含碳物质，从而确定粮食生产的年

    代。这种测定法所依据的原理是这样的：碳是生命的无所不在的基础材料，它的成

    分中含有很少量的放射性碳—14，而碳—14会衰变为非放射性同位素氮—14。宇宙

    射线不断地在大气中生成碳—14。植物吸收大气中的碳，其中碳—14和普遍存在的

    同位素碳—12保持着一种已知的几乎不变的比例（约1与100万之比）。植物中的碳

    接下去构成了吃这些植物的食草动物的躯体，也构成了吃这些食草动物的食肉动物

    的躯体。不过，这些植物或动物一旦死去，它们体内碳—14含量的一半每隔5700年

    衰变为碳—12，直到大约4万年后，碳—14含量变得很低而很难测出，也很难把它

    同受到少量的含有碳—14的现代材料的污染区别开来。因此，从考古遗址出土的材

    料的年代可以根据该材料内的碳—14与碳—12的比例计算出来。

    放射性碳受到许多技术问题的困扰，其中两个问题值得在这里提一提。一个问题

    是：碳—14年代测定法在20世纪80年代前需要比较多的碳（几克），比小小的种子

    或骨头里碳的含量多得多。因此，科学家们常常不得不依靠测定在同一遗址附近找

    到的材料的年代，而这个材料被认为是与残存的食物“有联系”的—就是说，是被

    留下食物的人同时弃置的。通常选择的“有联系”的材料是烧过的木炭。

    但是，考古遗址并不总是把所有同日弃置的材料巧妙密封起来的时间容器。在不同

    时间弃置的材料可能会混杂在一起，因为蠕虫、啮齿目动物和其他作用力把地层给

    搅乱了。燃烧过的木炭碎屑最后可能因此而靠近了某个死去的并在几千年中或早或

    晚被吃掉的植物或动物。今天，考古学家们越来越多地用一种叫做加速质谱分析法

    的新技术来解决这个问题，这种新技术可以使碳—14年代测定法测得极小的样本的

    年代，从而使人们可以直接地测得一粒小小的种子、一块小小的骨片或其他食物残

    渣的年代。近年来用碳—14年代测定法测得的年代，有的是根据这种新的直接方法

    （它们也有其自身的问题），有的是根据旧的间接方法。但在有些情况下，人们发

    现用这两种方法测得的年代存在着巨大的差异。在由此而产生的仍未解决的争论

    中，就本书的论题而言，最重要的也许是有关粮食生产在美洲出现的年代问题：20

    世纪60年代和70年代的间接方法测得的年代是远在公元前7万年，而较近的直接方法

    测得的年代则不早于公元前3500年。

    碳—14年代测定法的第二个问题是：大气中碳—14与碳—12的比例事实上并不是严

    格不变的，而是随着时间上下波动的，因此，从某种不变的比例这种假定出发去计

    算碳—14年代测定法测得的年代经常会产生一些小小的错误。确定关于过去每个年

    代错误的程度，原则上可以借助古老树木记录下的年轮，因为只要数一数这些年

    轮，就可得到每个年轮在过去的绝对日历年代，然后再对用这种方法测定年代的木

    炭样本加以分析，来确定其中碳—14与碳—12的比例。这样，就可以对用碳—14年

    代测定法实测到的年代加以校正，来估计大气中碳比例的波动情况。这样校正的结

    果是：对从表面上看（即未经校正的）其年代介于公元前约6000年至约前1000年之

    间的一些材料来说，精确的（经过校正的）年代要早几百年或1000年。近来又有人

    用一种替代的方法开始对一些年代稍早的样本进行校正，这种方法所依据的是另一

    种放射性衰变法，它所得出的结论是，表面上看年代约为公元前9000年的样本的实

    际年代是公元前11000年左右。

    考古学家们常常把经过校正的和未经过校正的年代加以区分，其方法就是对前者用

    大写英文字母来写，对后者用小写英文字母来写（例如，分别为3000B. C. 和

    3000b. c. ）。然而，考古文献在这方面可能很混乱，因为许多书和论文在报告未

    经校正的年代时都写作B.C.，而未能提到这些年代实际上是未经校正的。我在本书

    中所报道的关于过去15000年中一些事件的年代都是经过校正的年代。这就是为什么

    读者会注意到关于早期粮食生产问题本书中的一些年代与从某些标准参考书引用的

    年代存在着差异的原因。

    一旦人们辨认出驯化动植物的古代遗存并确定其年代，那么人们怎样来确定这个植

    物或动物是否实际上就是在这遗址附近驯化的，而不是在别处驯化，后来才传到这

    个遗址来的？一个方法就是研究这个作物或动物的野生祖先的地理分布图，并推断

    出驯化势必发生在野生祖先出现的地方。例如，从地中海和埃塞俄比亚往东到印

    度，传统的农民普遍种植鹰嘴豆，今天世界上鹰嘴豆的80%都是印度生产的。因此，

    人们可能会误以为鹰嘴豆是在印度驯化的。但结果表明，鹰嘴豆的野生祖先只出现

    在土耳其的东南部。鹰嘴豆实际上是在那里驯化的，这个解释得到了这样一个事实

    的证明，即在新石器遗址中有关可能是驯化的鹰嘴豆的最古老的发现来自土耳其东

    南部和叙利亚北部邻近地区，其年代为公元前8000年左右；直到5000多年后，关于

    鹰嘴豆的考古证据才在印度次大陆出现。

    图1 克罗维猎人使用过的大石矛的尖头。大约13000年前，克罗维猎人生活在北

    美。

    图2 帕伦—新几内亚福雷族高地人。第2—5幅是我的4个新几内亚朋友，我谨以此

    书献给他们。

    图3 伊萨—新几内亚福雷族高地人

    图4 卡里尼加—新几内亚南部图达辉族低地人

    图5 索阿卡里—新几内亚北部沿海低地人

    图6 两名新几内亚低地人在弗莱河支流的独木舟里。

    图7 一名新几内亚低地猎手和他的弓、箭和网袋。

    图8 一名新几内亚低地妇女正在砍西谷椰子树用它来提取淀粉。

    图9 塔斯马尼亚土著妇女，欧洲人到达前出生的最后一批幸存者之一。

    图10 哈维尔·马丁·莫雷诺，一名现代西班牙骑手，展示了16世纪西班牙骑手放牧公

    牛和打败印加人时的高超马术。

    图11 西班牙士兵打败为数众多的印加人时所使用的钢刀样式。

    图12 15世纪欧洲张着满帆的航海船只，船只后部有为了掌舵而设的艉柱舵（中国人

    的发明）。

    图13 秘鲁高地的4位盖丘亚妇女和儿童。

    图14 和羊驼在一起的秘鲁盖丘亚男孩，羊驼是新大陆唯一驯化的可用来负重的动物

    或牲畜。

    图15 钦切罗，阶梯式石头建筑，位于秘鲁印加人举行宗教仪式的山谷里。

    图16 1532年卡哈马卡战役的情景再现，169名西班牙人打败了印加帝国8万军队，

    俘虏了印加皇帝阿塔瓦尔帕。

    确定某个作物或动物的驯化地点的第二个方法，是在地图上标出每个地区驯化物种

    首次出现的年代。出现年代最早的地点也许就是驯化最早的地点—而如果野生物种

    的祖先也在那里出现，且如果它们在其他地点首次出现的年代随着与推定的最早驯

    化地点距离的增加而渐次推后，从而表明驯化物种在向其他那些地点传播，情况就

    尤为如此。例如，已知最早的人工栽培的二粒小麦在公元前8500年左右出现在新月

    沃地。其后不久，这个作物逐步向西传播，在公元前6500年左右到达希腊，在公元

    前5000年左右到达德国。这些年代表明二粒小麦是在新月沃地驯化的，这一结论可

    以用以下事实来证明：二粒小麦的野生祖先的分布只限于从以色列到伊朗西部和土

    耳其这一地区。

    然而，在许多情况下，如果同样的植物或动物是在不同的地点独立驯化的，那么就

    会出现一些复杂的情况。只要分析一下由此产生的不同地区的相同作物或动物标本

    在形态、遗传或染色体方面的差异，就常常可以发现这些情况。例如，印度驯化牛

    中的瘤牛品种具有欧亚大陆西部牛的品种所没有的肉峰。遗传分析表明，现代印度

    牛的品种和欧亚大陆西部牛的品种在几十万年前就已分化了，比任何地方任何动物

    驯化的时间都早得多。就是说，在过去1万年中，牛就已在印度和欧亚大陆西部独立

    地驯化了，而它们原来都是在几十万年以前就已分化的印度和欧亚大陆西部野牛的

    亚种。

    现在，让我们再回到我们原先的关于粮食生产的出现这个问题上来。在世界上的不

    同地区，粮食生产是在何处、何时和如何发展起来的呢？

    一个极端情况是：有些地区的粮食生产完全是独立出现的，在其他地区的任何作物

    或动物来到之前，许多本土作物（在有些情况下还有动物）就已驯化了。目前能够

    举出详细而又令人信服的证据的这样的地区只有5个：西南亚，亦称近东或新月沃

    地；中国；中美洲（该词用来指墨西哥的中部和南部以及中美洲的毗连地区）；南

    美洲的安第斯山脉地区，可能还有亚马孙河流域的毗连地区；以及美国东部（图

    5.1）。在这些粮食生产中心中，有些中心或所有中心可能实际上包含了附近的几个

    或多或少独立出现粮食生产的中心，如中国北方的黄河流域和中国南部的长江流

    域。

    除了这5个确然无疑出现粮食生产的地区外，另外还有4个地区—非洲的萨赫勒地

    带、热带西非、埃塞俄比亚和新几内亚—是争取这一荣誉称号的候补地区。然而，

    每一个地区都有某种不确定之处。虽然在非洲撒哈拉沙漠南沿的萨赫勒地带毫无疑

    问已有本地野生植物的驯化，但那里牛的放牧可能在农业出现前就已开始了，目前

    尚不能肯定的是：这些牛是独立驯化的萨赫勒牛，或者本来就是新月沃地饲养的

    牛，它们的引进引发了当地植物的驯化。同样仍然不能肯定的是，这些萨赫勒作物

    的引进是否接着又在热带西非引发了当地人对本地野生植物的无庸置疑的驯化，而

    西南亚作物的引进是否就是在埃塞俄比亚引发当地人驯化本地野生植物的原因。至

    于新几内亚，那里的考古研究提供的证据表明，在任何毗连地区出现粮食生产之前

    很久，那里就已有了早期的农业，但种植什么作物却一直没有得到明确的认定。

    图5.1 粮食生产发源中心。问号表示不十分肯定粮食生产在该中心出现是否确实不

    是由于受到其他中心粮食生产传播的影响，或（就新几内亚来说）最早的作物是什

    么。

    表5.1为在本地驯化的那些地区和其他地区扼要地列出了一些最著名的作物或动物以

    及已知的最早的驯化年代。在9个独立发展粮食生产的候补地区中，西南亚是植物驯

    化（公元前8500年左右）和动物驯化（公元前8000年左右）有最早的明确年代的地

    区；同时对于早期的粮食生产来说，它显然也是具有最多的用碳—14测定的准确年

    代的地区。中国发展粮食生产的年代几乎同西南亚一样早，而在美国东部则显然晚

    了差不多6000年。就其他6个候补地区而言，最早的得到充分证明的年代没有超过西

    南亚的年代，但在这其他的6个地区由于能够有把握确定其年代的遗址太少，我们无

    法肯定它们真的落后于西南亚以及（如果真的落后的话）落后多少。

    下一批地区包括一些至少驯化了两三种本地植物或动物的地区，但这些地区的粮食

    生产主要依靠在别处驯化的作物和动物。可以把这些引进的驯化动植物看作是“祖

    代”作物和动物，因为它们创立了本地的粮食生产。祖代驯化动植物的引进使本地

    人过着定居的生活，从而增加了野生植物演化为本地作物的可能性，这些野生植物

    本来是他们采集后带回家偶然种下的，而到后来就是有意种植了。

    在三四个这样的地区，引进的祖代动植物来自西南亚。其中一个地区是欧洲的西部

    和中部，那里的粮食生产是在公元前6000年和前3500年之间随着西南亚作物和动物

    的引进而出现的，但至少有一种植物（罂粟，可能还有燕麦和其他植物）当时是在

    本地驯化的。野生罂粟只生长在地中海西部沿岸地区。欧洲东部和西南亚最早的农

    业社会的发掘遗址中没有发现罂粟的种子；它们的首次出现是在欧洲西部的一些早

    期农村遗址。与此形成对照的是，在欧洲西部却没有发现西南亚大多数作物和动物

    的野生祖先。因此，粮食生产不是在欧洲西部独立发展起来的，这看来是很清楚

    的。相反，那里的粮食生产是由于引进了西南亚的驯化动植物而引发的。由此而产

    生的欧洲西部农业社会驯化了罂粟，随后罂粟就作为一种作物向东传播。

    表5.1 每一地区驯化物种举例

    还有一个地区，那里由本地对动植物进行驯化，似乎是在引进西南亚的祖代作物后

    开始的。这个地区就是印度次大陆的印度河河谷地区。那里的农业社会出现在公元

    前的第七个千年中，它们利用的小麦、大麦和其他作物，是先前在新月沃地驯化

    的，然后显然再通过伊朗传播到印度河河谷。只是到了后来，由印度次大陆土生物

    种驯化的动植物，如瘤牛和芝麻，才在印度河河谷的农业社会出现。同样，在埃

    及，粮食生产也是在公元前6000年随着西南亚作物的引进而开始的。埃及人当时驯

    化了西克莫无花果和一种叫做铁荸荠的植物。

    同样的模式大概也适用于埃塞俄比亚，那里种植小麦、大麦和其他西南亚作物已有

    很长的历史。为了得到作物，埃塞俄比亚人也驯化了许多可在本地得到的物种，这

    些作物中的大多数仍然只有埃塞俄比亚才有，但其中的一种（咖啡豆）现在已传播

    到全世界。然而，埃塞俄比亚人驯化这些本地植物是在西南亚驯化物种引进之前还

    是在引进之后，这仍然无从知晓。

    在依靠从别处引进祖代作物来发展粮食生产的这些地区和其他地区，当地的狩猎采

    集族群是否从邻近的农业族群那里采纳了那些祖代作物，从而使他们自己也成了农

    民？或者，这一揽子祖代作物竟是由入侵的农民带来，从而使他们能够在当地以更

    快的速度繁衍，并杀死、赶走或在人数上超过本地的猎人？

    在埃及，似乎有可能发生前一种情况：本地的狩猎采集族群原来都是以野生动植物

    为食，现在又有了西南亚的驯化动植物和农牧技术，于是就逐步停止吃野生食物。

    这就是说，使粮食生产得以在埃及开始的是外来的作物和动物，而不是外来族群。

    在欧洲大西洋沿岸地区，情况也可能如此，因为那里的狩猎采集族群在许多世纪中

    显然采纳了西南亚的绵羊和谷物。在南非的好望角地区，以狩猎采集为生的科伊族

    人，由于从遥远的非洲北部（归根到底还是从西南亚）得到了绵羊和牛而成为牧人

    （而不是农民）。同样，美国西南部的以狩猎采集为生的印第安人，由于获得了墨

    西哥的作物而成为农民。在这4个地区，粮食生产的开始几乎没有或根本没有提供任

    何说明当地动植物驯化的证据，也几乎没有或根本没有提供任何说明人口更替的证

    据。

    另一个极端情况是：有些地区的粮食生产毫无疑问不但是从外来作物和动物的引进

    开始的，而且也是从外来人的突然到来开始的。我们之所以能如此肯定，是因为外

    来人的到来在现代也发生过，而且也与有文化的欧洲人直接有关，这些欧洲人在许

    多书中对所发生的事都有过描述。上面说的这些地区包括加利福尼亚、北美洲西北

    部太平洋沿岸、阿根廷的无树大草原、澳大利亚和西伯利亚。直到最近几个世纪，

    这些地区仍然为狩猎采集族群所占有—在前3个地区是美洲土著，在后2个地区是澳

    大利亚土著或西伯利亚土著。这些以狩猎采集为生的人遭到了陆续来到的欧洲农民

    和牧人的杀害、疾病的感染、驱逐、或大规模的更替。这些农民和牧人带来了他们

    自己的作物，所以在来到后没有对当地的任何野生物种进行驯化（澳大利亚的坚果

    树例外）。在南非的好望角地区，陆续来到的欧洲人不但发现了科伊族中以狩猎采

    集为生的人，也发现了科伊族中只有驯化动物而没有作物的牧人。结果仍然是：靠

    外来作物来开始农业，不驯化本地动物，以及现代人口的大规模更替。

    最后，依靠外来作物来突然开始粮食生产和突然发生大规模的人口更替，这同一模

    式在史前时代的许多地区似乎多次出现过。由于缺乏文字记载，关于史前人口更替

    的证据必须从考古记录中去寻找，或者根据语言学的证据来加以推断。得到最充分

    证明的一些事例表明，人口更替现象毫无疑问是存在的，因为新来乍到的粮食生产

    者在骨骼方面同被他们更替的以狩猎采集为生的人有着显著的差异，同时也因为这

    些粮食生产者不但引进了作物和动物，也引进了陶器。以后的几章将对两个最明显

    的例子加以描述：南岛人从华南向菲律宾和印度尼西亚的扩张（第十七章）和班图

    人在非洲赤道以南地区的扩张（第十九章）。

    东南欧和中欧使我们看到了一幅类似的图景，即粮食生产（依靠西南亚的作物和动

    物）和制陶的突然开始。这种突然的开始大概也与古希腊人和日耳曼人被现代希腊

    人和日耳曼人所更替直接有关，就像在菲律宾、印度尼西亚和非洲赤道以南地区旧

    有的人让位于新来的人一样。然而，原来的以狩猎采集为生的人和更替他们的农民

    在骨骼方面的差异，在欧洲不像在菲律宾、印度尼西亚和非洲赤道以南地区那样显

    著。因此，在欧洲人口更替的例子也就不那么有说服力或不那么直接了。

    总之，世界上只有几个地区发展了粮食生产，而且这些地区发展粮食生产的时间也

    差异甚大。一些邻近地区的狩猎采集族群从这些核心地区学会了粮食生产，而其他

    一些邻近地区的族群则被来自这些核心地区的粮食生产者所更替了—更替的时间仍

    然差异甚大。最后，有些族群虽然生活在一些生态条件适于粮食生产的地区，但他

    们在史前期既没有发展出农业，也没有学会农业；他们始终以狩猎采集为生，直到

    现代世界最后将他们淘汰。在粮食生产上具有领先优势的那些地区里的族群，因而

    在通往枪炮、病菌和钢铁的道路上也取得了领先的优势。其结果就是富有社会与贫

    穷社会之间一系列的长期冲突。

    我们怎样来解释粮食生产的开始在时间和模式上的地理差异呢？这个问题是关于史

    前史的最重要的问题之一，它将成为下面五章讨论的主题。

    第六章 种田还是不种田

    以前，地球上所有的人都以狩猎采集为生。为什么他们中竟有人会选定粮食生产

    呢？如果说他们这样做必定有其理由，那么他们为什么只是在公元前8500年左右在

    新月沃地的地中海栖息地这样做，后来仅仅过了3000年又在气候和地质构造方面相

    类似的西南欧的地中海栖息地这样做，而从来没有在加利福尼亚、澳大利亚西南部

    和南非好望角这些类似地中海栖息地的地方这样做呢？为什么新月沃地的居民不是

    在公元前18500年或前28500年左右即已成为粮食生产者，而是要一直等到公元前

    8500年呢？

    从我们现代的观点来看，所有这些问题初看起来似乎有点愚蠢，因为作为狩猎采集

    族群的不利条件似乎是显而易见的。科学家们经常引用托马斯·霍布斯的话来形容狩

    猎采集族群的生活方式：“凶险、粗野、短命。”他们似乎不得不努力工作，每天

    为寻找食物而四处奔波，常常难免饥馁，他们没有诸如柔软的床铺和足够的衣裳之

    类的基本物质享受，而且年纪轻轻就死了。

    事实上，由于富裕的第一世界公民实际上用不着亲自去做种植粮食的工作，所以对

    他们来说，粮食生产（通过远处的大农场经营）意味着较少的体力劳动，更多的享

    受，使人免于饥饿并获得较长的期望寿命。虽然农民和牧人构成了世界上实际粮食

    生产者的大多数，但其中大部分人的境况不一定就比以狩猎采集为生的人来得优

    越。对时间安排的研究表明，他们每天花在工作上的小时和以狩猎采集为生的人相

    比可能只多不少。一些考古学家已经证实，许多地区最早的农民同被他们取代的以

    狩猎采集为生的人相比，身材较矮小，营养较差，患严重疾病的较多，死时平均年

    龄也较轻。如果这些最早的农民能够预见到选定粮食生产的后果，他们也许不会决

    定那样去做。既然他们不能预见到这个结果，那么他们为什么还要作出这样的选择

    呢？

    有许多实际情况表明，狩猎采集族群的确看见过他们的邻居在进行粮食生产，不过

    他们还是拒绝接受想象中的粮食生产的好处，而仍然过着狩猎采集生活。例如，澳

    大利亚东北部的狩猎采集族群几千年来一直同澳大利亚与新几内亚之间托雷斯海峡

    诸岛上的农民交换物品。加利福尼亚的以狩猎采集为生的印第安人同科罗拉多河河

    谷的印第安农民交换物品。另外，南非菲什河以西的科伊族牧人同菲什河以东的班

    图族牧人交换物品，并继续摈弃农业。为什么？

    还有一些与农民接触的狩猎采集族群最后的确成了农民，但那也只是在我们看来可

    能是经过极其漫长的拖延之后。例如，德国北部的近海族群，直到利尼尔班克拉米

    克文化时期，即一些族群把粮食生产引进距离南部仅仅125英里的德国内陆地区后的

    1300年，才采纳了粮食生产。为什么这些近海的德国人要等待这么长的时间，又是

    什么使他们最后改变了主意呢？

    在我们能够回答这些问题之前，我们必须消除关于粮食生产起源的几个错误观念，

    然后重新系统地阐述这个问题。我们可能首先会理所当然地认为，粮食生产是发现

    的，或发明的，但实际情况并非如此。从事粮食生产还是狩猎采集，这中间甚至不

    存在有意识的选择。具体地说，在地球上每一个地区，最早的选定粮食生产的族群

    显然不可能作出有意识的选择，也不可能有意识地把农业作为他们的奋斗目标，因

    为他们从来没有见过农业，根本不知道农业是怎么一回事。相反，正如我们将要看

    到的那样，粮食生产是逐步形成的，是在不知道会有什么结果的情况下所作出的决

    定的副产品。因此，我们不得不提出的问题是：为什么粮食生产竟会发展起来，为

    什么它是在某些地方而不是在另一些地方发展起来，为什么它是在不同的时间和不

    同的地方发展起来，为什么它发展的时间不是更早一些或更晚一些？

    另一个错误观念是：在到处流浪的狩猎采集族群与定居的粮食生产者之间必定是界

    线分明。事实上，虽然我们经常把他们分为两种截然不同的人群，但在某些物产丰

    富的地区，包括北美洲的西北太平洋沿岸以及可能还有澳大利亚东南部，狩猎采集

    族群已经定居下来，但从未成为粮食生产者。在巴勒斯坦、秘鲁近海地区和日本的

    其他一些狩猎采集族群先是过起了定居生活，直到过了很久才采纳了粮食生产。在

    15000年前的狩猎采集族群中，定居群体的比例比现在要高得多，因为那时世界上所

    有住人的地方（包括一些最富饶的地区）仍然为狩猎采集族群所居住，而今天剩下

    来的狩猎采集族群只生活在一些贫瘠的地区，在那里游牧生活是唯一的选择。

    相反，粮食生产者中也有流动的群体。新几内亚湖泊平原的一些现代游牧民族在丛

    林中开垦土地，种植香蕉和番木瓜树，再离开几个月重新过狩猎采集生活，然后回

    来看看他们的作物，如果他们发现作物在生长，就给他们的园地除草，接着再出发

    去打猎，几个月后再回来看看，如果他们的园地有了出产，他们就定居一阵子来收

    获和食用他们的产品。美国西南部的阿帕切族印第安人沿着季节性的固定路线变换

    营地，以利用牧场上可以预料的季节性变化。因此，从狩猎采集向粮食生产的转

    变，并不总是与从游牧生活到定居生活的转变同时发生。

    另一个实际上已变得模糊不清的想象中的区别，是粮食生产者积极经营土地而狩猎

    采集族群采集土地上的野生物产这两者之间的差异。实际上，有些狩猎采集族群集

    中力量经营他们的土地。例如，新几内亚的从未驯化过西谷椰子和山露兜树的土

    著，却知道怎样来增加这些可食用的野生植物的产量，他们使用的办法是清除掉与

    这些植物争夺地盘的树木，使生长西谷椰子的沼泽地里的沟渠中的水保持清澈，以

    及砍掉成熟的西谷椰子树以促进新苗的生长。还没有达到种植薯蓣和种子植物阶段

    的澳大利亚土著，却能预先考虑到有关耕作的一些原理。他们用畬田的方法来处理

    地面上的蔓枝杂草，以促进在烧荒后长出来的可供食用的种子植物的生长。在采集

    野生薯蓣时，他们把可食用块根的大部分切下来，但把茎连同块根的上端重新埋入

    土中，这样块根就又可以重新生长了。他们挖掘块根疏松了土壤，并使土壤通气，

    从而有利于块根的重新生长。如果他们想要成为名副其实的农民，他们只需把茎连

    同剩下的块根一起带回家，重新栽在自己的营地里就行了。

    粮食生产就是这样由狩猎采集族群发端于前，然后一步步发展起来的。并不是所有

    必要的技术都是在短时间内发展起来的，并不是所有在某一地区最后驯化的野生动

    植物都是同时驯化的。即使是在粮食生产以最快的速度从狩猎采集的生活方式独立

    发展起来的情况下，也要花上几千年时间才能从完全依赖野生食物转变为依赖很少

    几种野生食物。在粮食生产的早期阶段，人们采集野生食物和培育非野生食物是同

    时进行的，而随着对作物的依赖的增加，各种采集活动在各个时期的重要性减少

    了。

    这种转变是逐步实现的，其根本原因是，粮食生产制度的渐次形成乃是许多关于时

    间和劳力分配的不同决定积累的结果。觅食的人同觅食的动物一样，只有有限的时

    间和精力，但他们花费时间和精力的方式却可以是多种多样的。我们可以设想一

    下，有这么一个早期的农民，他在早晨醒来时自问：我今天是不是应该用锄头给我

    的菜园子除草（预计从现在起几个月后可以出产出许多蔬菜），或是去摸点虾或蟹

    什么的（预计今天就可以吃到一点河鲜），或是去捕猎鹿（今天可能会得到许多

    肉，但更可能什么都得不到）？觅食的人和觅食的动物一样，都在不断地按优先顺

    序来作出分配劳力的决定，哪怕是无意识地也是一样。他们首先集中注意力于最喜

    欢的食物，或者能够产生最高报偿的食物。如果这些食物无法得到，他们就转向不

    太喜欢的食物。

    在作出这些决定时要考虑许多问题。人们寻找食物是为了充饥果腹。他们也渴望得

    到一些特别的食物，如富有蛋白质的食物、脂肪、盐、甜水果以及只要吃起来味道

    好的食物。如果所有其他情况都相同，人们就用一种以最少的时间、最小的努力和

    最大的把握产生最大的回报的方法去寻找食物，从而追求在卡路里、蛋白质或其他

    特别的食物品种方面得到最大限度的回报。同时，他们也追求最小限度的风险：同

    按平均时间计算回报率很高但也很可能饿死的一种变化不定的生活方式相比，适中

    的然而可靠的回报显得更为可取。差不多11000年前最早的菜园的一个可想而知的作

    用是，万一在野生食物供应短缺时提供一个作为预防的食物储备地。

    相反，男性猎人的行动往往要受到声望这类考虑的影响。例如，他们可能宁愿每天

    去猎捕长颈鹿，每月猎获一头长颈鹿，从而赢得伟大猎人的身份，而不是降低身

    份，每天确保采集到坚果，一个月背回家两倍于一头长颈鹿重量的食物。人们也受

    到看似随心所欲的文化偏好的影响，例如把鱼或者看作是美味，或者看作是禁忌。

    最后，他们的优先考虑还要受到他们所喜爱的生活方式的相对价值的严重影响，就

    像我们今天所能看到的那样。例如，在19世纪的美国西部，养牛人、牧羊人和农民

    全都彼此鄙视。同样，在整个人类历史上，农民总是看不起以狩猎采集为生的人，

    说他们粗野原始，以狩猎采集为生的人也看不起农民，说他们愚昧无知，而牧人则

    对这两种人都看不起。所有这些因素在人们关于如何得到食物所作出的不同决定中

    都发生了作用。

    我们已经注意到，每个大陆上最早一批的农民是不可能有意识地去选择农业的，因

    为他们没有看到过他们的附近有任何别的农民。然而，粮食生产一旦在某个大陆的

    某个部分出现，邻近的狩猎采集族群就能看到粮食生产的结果，从而作出有意识的

    决定。在某些情况下，这些狩猎采集族群几乎是全盘接受了邻近的粮食生产制度；

    在另一些情况下，他们只选择其中的某些成分；在还有一些情况下，他们则是完全

    拒绝粮食生产，而继续做以狩猎采集为生的人。

    例如，在欧洲东南部一些地区的狩猎采集族群，在公元前6000年左右迅速接受了西

    南亚的谷类作物、豆类作物和牲口，而且是同时全盘接受的。所有这3个成分在公元

    前5000年前的几百年中也迅速地传播到整个中欧。采纳粮食生产在东南欧和中欧可

    能非常迅速而且是大规模的，因为那里的狩猎采集生活方式所获较小，也不太有竞

    争力。相形之下，粮食生产在西南欧（法国西南部、西班牙和意大利）则是逐渐被

    采纳的，那里最先引进的是绵羊，后来引进的是谷物。日本从亚洲大陆采纳集约型

    粮食生产非常缓慢，而且是逐步实现的，这大概是因为那里的以海产和本地植物为

    基础的狩猎采集生活方式十分丰足的缘故吧。

    正如狩猎采集的生活方式可以逐渐转换为粮食生产的生活方式一样，一种粮食生产

    制度也可逐渐转换为另一种粮食生产制度。例如，美国东部的印第安人在公元前

    2500年左右已开始驯化本地的植物，但也和墨西哥的印第安人发生贸易往来，这些

    墨西哥印第安人在谷物、南瓜属植物和豆类三合一的基础上发展出一种更多产的作

    物体系。美国东部的印第安人采纳了墨西哥的作物，他们中许多人逐步抛弃了本地

    的驯化植物；南瓜属植物是独立驯化的，玉米在公元200年左右从墨西哥引进，但直

    到公元900年始终是一种次要的作物，而豆类则是在一二百年之后引进的。甚至偶然

    也有放弃粮食生产制度、复归狩猎采集生活的例子。例如，在公元前3000年左右，

    瑞典南部的狩猎采集族群采纳了以西南亚作物为基础的农业，但在公元前2700年时

    放弃了，重新回归狩猎采集生活，又过了400年才又一次恢复了农业生活。

    所有这些考虑清楚地表明，我们不应该认为采纳农业的决定是在封闭状态下作出

    的，就好像那些人在这以前没有养活自己的手段似的。相反，我们必须把粮食生产

    同狩猎采集看作是相互竞争的供选择的办法。在狩猎采集外再种植某些作物或饲养

    某些牲口的混合经济，不但在和这两种“纯粹”经济竞争，而且也在和粮食生产比

    例或高或低的混合经济竞争。尽管如此，在过去的10000年间，普遍的结果一直是从

    狩猎采集转变为粮食生产。因此，我们必须问一问：是什么因素使竞争优势不属于

    前者而属于后者？

    考古学家和人类学家仍在争论这个问题。这个问题之所以仍未解决，一个原因就是

    不同的因素可能在世界上的不同地区起着决定性的作用。另一个原因是怎样理清粮

    食生产出现过程中的因果关系问题。然而，我们仍然可以找出4个起作用的主要因

    素；而争论也主要是围绕这些因素的相对重要性而展开的。

    一个因素是获得野生食物的可能性减少了。狩猎采集族群的生活方式在过去的13000

    年中变得好处越来越少了，因为他们所依赖的资源（尤其是动物资源）已不再那么

    丰富或者甚至消失了。我们在第一章中已经看到，大多数大型哺乳动物在更新世结

    束时已在南美洲和北美洲灭绝了，还有些在欧亚大陆和非洲灭绝了，这或者是因为

    气候发生了变化，或者是因打猎的人的技巧提高了和人数增加了。虽然动物的灭绝

    在最终（在长期延迟之后）推动古代的印第安人、欧亚大陆居民和非洲人走上粮食

    生产道路方面所起的作用仍然可以争论，但在较晚近时期的一些海岛上却存在这方

    面的许多不容置疑的例证。最早的波利尼西亚移民在新西兰消灭了恐鸟和大批杀死

    海豹，并在其他波利尼西亚岛屿上消灭或大批杀死海鸟和陆鸟。只有在那之后，他

    们才加强了他们的粮食生产。例如，虽然在公元500年移居复活节岛的波利尼西亚人

    带去了鸡，但直到野鸟和海豚不再容易捉来充当食物时鸡才成了主要的食物。同

    样，促成新月沃地出现动物驯化的一个想得到的因素是野瞪羚的个体密度减少了，

    而在这之前野瞪羚一直是这一地区狩猎采集族群的主要的肉食来源。

    第二个因素是：正如野生鸟兽资源的枯竭往往使狩猎采集活动好处减少，由于获得

    可驯化野生植物的可能性增加了，对植物进行驯化的做法可以得到较大的好处。例

    如，更新世结束时新月沃地的气候变化大大增加了野生谷物的产地面积，从而可以

    在很短的时间内收获大量的庄稼。这些野生谷物的收获就是新月沃地最早的作物—

    小麦和大麦—驯化的先声。

    还有一个不利于狩猎采集生活的因素，是粮食生产将要最终依赖的一些技术—对野

    生粮食的收集、加工和贮藏的技术在日积月累地发展。如果未来的农民不是首先弄

    清楚怎样对小麦进行收割、脱粒和贮藏，那么长在麦秆上的麦粒即使有一吨重，他

    们又能怎样去加以利用呢？公元前11000年后，各种必要的方法、工具和设备在新月

    沃地迅速出现，这些都是为处理当时新出现的大量野生谷物而发明出来的。

    这些发明包括用来收割野生谷物的、装在木柄或骨柄上的燧石镰刀；从生长谷物的

    山坡把谷物运回家的篮子；给谷物去壳的石臼、杵或磨板；烘焙谷粒以免在贮藏时

    发芽的技术；以及贮藏谷物的地窖，有些地窖还抹上灰泥防水。在公元前11000年后

    新月沃地的狩猎采集族群的遗址中，关于所有这些技术的证据非常丰富。所有这些

    技术虽然都是为利用野生谷物而发展起来的，但也是种植粮食作物的必备条件。这

    方面的长期发展构成了植物驯化的无意识的第一步。

    第四个因素是人口密度增加和粮食生产出现这两者之间的相互关系。在世界各地，

    凡是可以得到充分证据的地方，考古学家们都发现了人口密度增加与粮食生产之间

    出现相互联系的证据。哪个是因？哪个是果？这是一个长期争论不休的先有鸡还是

    先有蛋的问题：是人口密度增加迫使人们求助于粮食生产，还是粮食生产促使人口

    密度增加？

    原则上，人们认为因果链条起着双向作用。正如我已探讨过的，由于粮食生产较狩

    猎采集有更高的每英亩可摄入卡路里数，人口密度也倾向于更高。而在另一方面，

    整个更新世后期的人口密度本来就在持续上升，归因于人类采集加工野生食物的技

    术进步。随着人口增长，粮食生产越来越受青睐，因为它提供了给养所有人所必需

    的粮食增产。

    这就是说，采纳粮食生产为所谓的自身催化过程提供了例证—这是一个在正反馈循

    环中自身催化的过程，这个过程一旦开始，速度就越来越快。人口密度的逐步增

    加，迫使人们去奖励那些无意中增加了粮食产量的人，以获得更多的粮食。一旦人

    们开始生产粮食并过定居的生活，他们就能够缩短生育间隔期，生出更多的人来，

    从而也就需要更多的粮食。粮食生产与人口密度之间的这种双向关系，说明了一种

    矛盾的现象，即粮食生产一方面增加了每英亩可摄入的卡路里的数量，一方面却又

    使这些粮食生产者的营养不及他们所承继的那些以狩猎采集为生的人。这种矛盾之

    所以产生，是因为人口密度的增加速度要稍高于粮食的增加速度。

    以上4种因素综合起来，就能帮助我们了解为什么新月沃地向粮食生产的过渡开始于

    公元前8500年左右，而不是公元前18500年左右或前28500年左右。在这后两个年

    代，狩猎采集活动所得到的报酬要比当时刚开始的粮食生产大得多，因为那时野生

    哺乳动物的数量仍然非常丰富；野生谷物的数量很少；人们还没有发明有效地收

    集、加工和贮藏谷物的必要技术；同时人口密度也没有高到需要十分重视从每英亩

    土地设法得到更多的卡路里。

    结果，在地球上大多数适于粮食生产的地区，狩猎采集族群只能有两种命运：要么

    他们被邻近的粮食生产者所取代，要么他们为了生存只有采纳粮食生产的办法。在

    有些地方，因为那里的狩猎采集族群的人数本来已经很多，或者因为地理条件妨碍

    了粮食生产者从外面移入，所以他们有时间在史前时期采纳了农业，从而作为农民

    而生存了下来。这种情况可能发生在美国西南部、地中海以西地区、欧洲的大西洋

    沿岸以及日本的一些地方。然而，在印度尼西亚、热带东南亚、非洲赤道以南的大

    部分地区，可能还有欧洲的一些地方，狩猎采集族群在史前时代就已被农民取而代

    之了，而在现代的澳大利亚和美国西部的许多地方也发生了类似的更替现象。

    在有些地方，由于存在着强大的地理或生态障碍，粮食生产者很难从外面移入，适

    合本地的粮食生产技术也很难传播进来。只有在这些地方，狩猎采集族群才能在一

    些适合粮食生产的地区一直生存到现代。这方面的三个突出的例子是：加利福尼亚

    的以狩猎采集为生的印第安人，由于被沙漠把他们同亚利桑那的印第安农民隔开而

    继续生存下来；南非好望角地区的以狩猎采集为生的科伊桑族，由于那里的地中海

    型气候带不适于附近班图族农民的赤道作物而继续生存下来；以及整个澳洲大陆的

    以狩猎采集为生的族群，由于被一片片狭窄的海域把他们同印度尼西亚和新几内亚

    的粮食生产者隔开而继续生存了下来。有几个直到20世纪仍然以狩猎采集为生的族

    群，之所以能逃脱被粮食生产者取代的命运，是因为他们局处一隅，生活在一些不

    适于粮食生产的地区，尤其是在沙漠和北极地区。在当前的10年之内，即便是他们

    也会受到文明的诱惑，在政府官员或传教士的压力下定居下来，或听任病菌的摆

    布。

    第七章 怎样识别杏仁

    如果你是一个徒步旅行者，吃腻了农场上种植的瓜果蔬菜，那么试一试吃一点野生

    食物，就是一件有趣的事。你知道，有些野生植物，如野草莓和乌饭树的蓝色浆

    果，不但味道好，而且吃起来安全。它们的样子同我们所熟悉的农家品种相当类

    似，所以我们能够很容易地把这些野生浆果认出来，虽然它们比我们种植的那些品

    种要小得多。爱冒险的徒步旅行者在吃蘑菇时小心翼翼，因为他们知道蘑菇中有许

    多品种吃了会致人死命。但即使是最爱吃干果的人也不会去吃野生的杏仁，因为其

    中有几十种含有足以致人死命的氰化物（即纳粹毒气室中使用的那种毒物）。森林

    中到处都有其他许多被认为不能吃的植物。

    然而，所有的作物都来自野生植物。某些野生植物是怎样变成作物的呢？这是一个

    特别令人困惑的问题，因为许多作物（如巴旦杏）的祖先不是吃了叫人送命就是味

    道糟得难以入口，而其他一些作物（如玉米）在外观上同它们的野生祖先又差别太

    大。住在岩洞里的那些男女是些什么样的人，竟会想出“驯化”植物这个主意来？

    而这又是如何做到的呢？

    植物驯化可以定义为：栽种某一植物并由此有意或无意地使其发生不同于其野生祖

    先的、更有利于人类消费的遗传变化。对作物的培育在今天是一种由专业科学家去

    做的、自觉的、高度专业化的工作。他们已经了解现存的数以百计的作物，并着手

    开发新的品种。为了实现这一目标，他们种下了许多种子或根，选出最好的后代，

    再种下它们的种子，把遗传学知识用来培育能够繁殖纯种的优良品种，也许甚至会

    利用最新的遗传工程技术来转移某些有用的基因。加利福尼亚大学戴维斯分校有一

    个系（果树栽培学系），全系专门研究苹果，还有一个系（葡萄栽培与葡萄酒工艺

    学系），专门研究葡萄和葡萄酒。

    但是，植物驯化的历史可以追溯到10000多年前。最早的农民当然不会利用分子遗传

    技术来得到这种结果。这些最早的农民甚至没有任何现存的作物可以作为样品来启

    发他们去培育新的作物品种。因此，他们不可能知道，不管他们做什么，他们最终

    都能一饱口福。

    那么，最初的农民是怎样在不知不觉中驯化了植物的呢？比方说，他们是怎样在不

    知道自己在做什么的情况下把有毒的杏仁变成了无毒的杏仁的呢？除了使某些野生

    植物变得更大或毒性更少外，他们实际上还使它们产生了哪些变化呢？即使是一些

    重要的作物，驯化的时间也大不相同：例如，豌豆驯化的时间不迟于公元前8000

    年，橄榄在公元前4000年左右，草莓要等到中世纪，美洲山核桃则更迟至1846年。

    许多能出产食物的重要的野生植物为千百万人所珍视，例如在世界上的许多地方，

    人们为了得到可吃的橡实而寻找橡树，但橡树甚至在今天也仍然没有驯化。是什么

    使得某些植物比其他植物更容易驯化，或更吸引人去对其驯化？为什么橄榄树向石

    器时代的农民屈服了，而橡树则仍然使我们最聪明的农艺师一筹莫展呢？

    让我们首先从植物的观点来看一看驯化的问题。就植物来说，我们不过是无意

    间“驯化”了植物的成千上万种的动物之一。

    和其他所有动物（包括人）一样，植物必须将其子代向它们能够茁壮生长的地区扩

    散，并传递其亲代的基因。小动物的扩散靠行走或飞翔，但植物没有这样的选择自

    由，因此它们必须以某种方式沿途搭便车旅行。有几种植物的种子生得便于被风吹

    走或在水上漂流，而其他许多植物则把种子包在好吃的果子里并用颜色和气味来宣

    告果子的成熟，从而哄骗动物把种子带走。饥饿的动物把这果子扯下来吃掉，或者

    走开，或者飞走，然后在远离亲代树的某个地方把种子吐出或随粪便排出。种子可

    以用这种办法被带到几千英里之外。

    植物的种子连你的肠胃都无法消化，而且仍然能够从你的排泄物中发出芽来，了解

    到这一点，你也许会感到惊奇。但任何爱冒险的而又不太容易呕吐的读者不妨做一

    做这方面的试验，亲自来验证一下。许多野生植物的种子实际上必须通过动物的肠

    胃，然后才能发芽。例如，非洲有一种瓜很容易被一种形似鬣狗的叫做土狼的动物

    吃掉，结果这种瓜大多数都生长在土狼排泄的地方。

    关于想要沿途搭便车旅行的植物是怎样吸引动物的这个问题，可以考虑一下野草莓

    的例子。当草莓的种子还没有成熟、不能马上播种时，周围的果实是又青又酸又

    硬。当种子最后成熟时，果实就变得又红又甜又嫩。果实颜色的变化成了一种信

    号，把鸫一类的鸟儿吸引来啄食果实然后飞走，最后吐出或随粪便排泄出种子。

    当然，草莓并不是有意要在种子准备好撒播的时候去招引鸟儿。鸫也不是有意要去

    驯化草莓。相反，草莓是通过自然选择来演化的。未成熟草莓的颜色越青和味道越

    酸，在种子成熟前来吃草莓从而使种子遭到破坏的鸟儿就越少；成熟草莓的味道越

    甜和颜色越红，来撒播成熟种子的鸟儿就越多。

    其他无数的植物都有适合于让某些种类的动物吃并撒播的果实。正如草莓适合于鸟

    儿一样，橡实适合于松鼠，芒果适合于蝙蝠，某些莎草适合于蚂蚁。这符合我们关

    于植物驯化的部分定义，因为祖代植物在遗传方面的变化使它更有利于人类消费。

    但没有人会一本正经地把这种演化过程称为驯化，因为鸟儿、蝙蝠和其他动物不符

    合那个定义的另一部分：它们不是有意去栽种植物的。同样，作物从野生植物开始

    演化的早期无意识阶段包括这样的一些演化方式，即植物吸引人类去采食并撒播它

    们的果实，但还不是有意去栽种它们。人类的排泄处所和土狼的一样，也许就是最

    早的无意识的作物培育者的一个试验场。

    我们在许多地方偶然地播下了我们所吃的植物的种子，我们的排泄处仅仅是其中之

    一。当我们采集到可吃的野生植物并把它们带回家的时候，有些在路上或家里散落

    了。有些水果在种子还仍然十分完好的时候就腐烂了，于是就被扔进了垃圾堆，不

    再吃它。草莓的种子是果实的一部分，实际上也被我们送入口中，但由于种子太

    小，最后还是被吞了下去，并随粪便排了出来。但还有些水果的种子相当大，就被

    吐了出来。因此，我们的茅坑加上我们的痰盂和垃圾堆一起构成了最好的农业研究

    实验室。

    不管这些种子最后到了哪个“实验室”，它们都是来自某种可吃的植物—即我们出

    于某种原因喜欢吃的植物。从你采摘浆果的那些日子起，你就知道挑选某些浆果或

    浆果灌木。最后，当最初的农民开始有意识地去播种时，他们播下的必然是他们存

    心采集的那些植物的种子，虽然他们还不懂大浆果的种子有望长成能够结出更多大

    浆果的灌木这一遗传原则。

    因此，当你在一个炎热、潮湿的日子里艰难地走进到处都是蚊子的多刺的灌木丛中

    时，你并非只是为了任何一丛草莓才这样去做的。即使是无意识的，你还是决定了

    哪一丛草莓看上去最有希望，以及它是否值得你来这一趟。你的潜意识中的判断标

    准是什么？

    一个判断标准当然就是大小。你喜欢大的浆果，因为你不值得为几颗难看的小浆果

    去被太阳晒烤和蚊子叮咬。这就是许多作物的果实比它们野生祖先的果实大得多的

    部分原因。超市里的草莓和乌饭树的蓝色浆果同野生的品种相比显得硕大肥壮，这

    情形是我们特别熟悉的；这方面的差异也只是最近几百年才出现的。

    在其他植物方面的这种大小差异，可以追溯到农业出现的初期，那时人工栽培的豌

    豆经过筛选和演化，其重量超过野生豌豆的10倍。狩猎采集族群在几千年里采集的

    就是这种小小的野生豌豆，就像我们今天采集乌饭树的蓝色浆果一样。然后，他们

    才有选择地去收获和种植那些最吸引人的最大的野生豌豆—这就是我们所说的农业

    —它开始自动地促使豌豆的平均大小每一代都有增加。同样，超市里的苹果的直径

    一般在3英寸左右，而野生苹果的直径只有1英寸。最早的玉米棒子的长度几乎不超

    过半英寸，但公元1500年墨西哥印第安农民已经培育出长达6英寸的玉米棒子，而现

    代的玉米棒子则可长达一英尺半。

    我们所栽种的植物的种子和它们的许多野生祖先的种子的另一个明显的差异是在苦

    味。许多野生植物的种子为防动物把它们吃掉，在演化过程中味道变苦而难以入

    口，或竟然有毒。因此，自然选择对种子和果实所起的作用正好相反。果实好吃的植物让动物来撒播它们的种子，但果实里的种子必须很难吃。否则，动物就会把种子嚼碎，种子也就发不出芽来了。

    关于苦味的种子及其在驯化过程中的变化，杏仁提供了一个引人注目的例子。大多数野巴旦杏的种子都含有一种叫做苦杏仁苷的其苦无比的化学物质，这种物质（前面已提到过）在分解时产生了有毒的氰化物。如果有人竟会蠢到不顾野生杏仁苦味

    的警告而去吃它，那他就会因此而丧命。既然无意识驯化的第一阶段是采集可以吃

    的种子，那么对野生杏仁的驯化又是怎样达到这第一阶段的呢？

    对此的解释是：偶然有几棵巴旦杏树在一个基因上产生了突变，使它们不能合成苦

    味的苦杏仁苷。这些树在荒野里灭绝了，没有留下任何后代，因为鸟儿发现了它们

    的种子，把种子吃个精光。但最初的农民的孩子们由于好奇或饥饿，把他们周围的

    野生植物每一种都弄一点来尝尝，最后竟品尝到并发现了这些没有苦味的巴旦杏

    树。（同样，如果今天的欧洲农民偶然发现了几棵橡实甜而不苦的橡树，他们仍然

    会感到庆幸。）这些不苦的巴旦杏的种子就是古代农民可能会去种的种子，开头是

    无心地任其生长在垃圾堆上，后来则是有意地种在自己的果园里了。

    不迟于公元前8000年的野生杏仁，已在发掘出来的希腊考古遗址中出现。到公元前

    3000年，在地中海以东的土地上已有野生杏仁在驯化。埃及国王图坦卡蒙于公元前

    1325年左右去世后，放在他的著名陵墓里供他死后享用的食品中就有杏仁。在其他

    许多为人们所熟悉的作物中有利马豆、西瓜、马铃薯、茄子和卷心菜。这些作物的

    野生祖先，有的味苦，有的有毒，其中偶然也有几个味道甘美的品种，但那必定是

    从古代旅行者的排泄处长出来的。

    如果说大小和味道是狩猎采集族群选择野生植物的最明显的标准，那么其他标准则

    包括果实肉多或无子、种子含油多以及纤维长。野南瓜种子外面的果肉很少，或根

    本没有果肉，但早期的农民喜欢选择果肉比种子多得多的南瓜。很久以前，人们在

    栽培香蕉时就选择了全是肉而没有种子的品种，从而启发了现代农业科学家去培育

    无籽柑橘、无籽葡萄和无籽西瓜。水果无籽是一个很好的例子，说明人类的选择是

    怎样把野生水果原来的演化作用完全颠倒了过来，因为原来的演化作用实际上只是

    撒播种子的一种手段。

    在古代，有许多植物同样是因为含油的果实或种子而被选择的。在地中海地区最早

    得到驯化的果树有油橄榄，栽培的时间大约在公元前4000年以后，栽培的目的就是

    为了得到它的油。人工栽培的油橄榄比野生的油橄榄不但果实大，而且含油率也

    高。古代农民为了得到含油的种子而选择了芝麻、芥菜、罂粟和亚麻，而现代的植

    物学家为了同样的目的而选择了向日葵、红花和棉花。

    为了油而培育棉花，这还是近代的事。在这之前，当然是为了纺织用的纤维而选择

    棉花。棉花的纤维（或称棉绒）是棉花种子上的茸毛，美洲和旧大陆的早期农民为

    了得到长的棉绒独立地选择了不同品种的棉花。另外还有两种作为古代纺织品原料

    而栽种的植物是亚麻和大麻，它们的纤维来自茎，因此对它们的选择标准是又长又

    直的茎。虽然我们把大多数作物看作是为吃而种植的，但亚麻也是我们最早的作物

    之一（驯化时间不迟于公元前7000年）。它是亚麻布的原料，它一直是欧洲主要的

    纺织原料，直到工业革命后为棉花和合成纤维所代替。

    迄今为止，我们对野生植物演化为作物所描述的种种变化，与早期农民实际上可能

    已注意到的一些特征直接有关—如果实的大小、苦味、多肉、含油和纤维的长度。

    通过收获这些具有特别可取的品质的野生植物，古代人在无意识中传播了这些植

    物，使它们走上了驯化之路。

    然而，除此以外，至少还有其他4种主要变化未能引起采摘浆果的人去作出引人注目

    的选择。在这些情况下，如果采摘浆果的人的确引起了什么变化，那或是由于其他

    植物因某些不明原因始终无法得到而收获了可以得到的植物，或是由于改变了对植

    物起作用的选择条件。

    第一个这样的改变影响了种子传播的野生机制。许多植物都有其传播种子的专门机

    制（从而使人类无法对它们进行有效的采集）。只有由突变产生的缺乏这种结构的

    种子才会被人收获而成为作物的祖先。

    一个明显的例子就是豌豆。豌豆的种子（我们吃的豌豆）封闭在豆荚里。野豌豆要

    发芽生长，就必须破荚而出。为了做到这一点，豌豆就演化出一种基因，能使豆荚

    突然破裂，把豌豆弹射到地上。偶然产生突变的豌豆的豆荚不会爆裂。在野外，这

    种产生突变的豌豆一直到死都是包裹在亲株上的豆荚里面，而只有这种能爆裂的豆

    荚才把它们的基因传递给后代。但与此相反的是，人类能够收获到的唯一豆荚可能

    就是留在植株上的那些不爆裂的豆荚。因此，一旦人类开始把野豌豆带回家去吃，

    立刻就产生了对这种单基因突变的选择。对同样不爆裂突变进行选择的例子还有兵

    豆、亚麻和罂粟。

    野生的小麦和大麦不是封闭在能够爆裂的荚子里，而是长在麦秆的顶端，麦秆能自

    动脱落，使种子落到能够发芽生长的地面上。一种单基因突变使麦秆不会脱落。在

    野生状态下，这种突变对植物来说可能是毁灭性的，因为种子不能落地，就无法发

    芽生根。但这些产生突变的种子省力地留在秆子上可能是在等待人类来收获它们并

    把它们带回家。当人类接着种下了这些收获来的产生突变的种子后，农民又一次可

    以从这些种子的后代中得到所有产生突变的种子，收获它们，播种它们，而后代中

    未产生突变的那些种子就落到地上，而无法得到了。这样，农民就180度地改变了自

    然选择的方向：原来成功的基因突然变得具有毁灭性了，而毁灭性的突变却变得成

    功了。10000多年前，这种对不脱落的小麦和大麦麦秆的无意识的选择，显然是人类

    对植物的第一个重大的“改良”。这个变化标志着新月沃地农业的开始。

    第二个改变甚至是古代旅行者更难以觉察的。对于在气候变化无常的地区生长的一

    年生植物来说，如果所有的种子都迅速地同时发芽，那可能是毁灭性的。如果发生

    了这种情况，那么只要一次干旱或霜冻就可能把幼苗全都杀死，连传种接代的种子

    都没有了。因此，许多一年生植物演化的结果是通过发芽抑制剂来减少损失，使种

    子在开始阶段休眠，然后在几年里分批发芽。这样，即使大多数幼苗由于一次恶劣

    的天气而死光，剩下的一些种子还会在以后发芽。

    野生植物赖以减少损失的一种普遍的适应性变化，是把它们的种子裹在一层厚厚的

    皮壳或保护层中。产生这种适应性变化的这许多植物包括小麦、大麦、亚麻或向日

    葵。虽然这些后发芽的种子仍然有机会在野外发芽，但请考虑一下随着农业的发展

    而必然发生的情况。早期的农民可能在反复试验中发现，他们可以通过松土、浇水

    然后播种的办法来获得更高的产量。如果是这样，种子就会立即发芽并长成植物，

    它们的种子又可以收获下来在来年种下。但许多野生植物的种子不会立即发芽，因

    此种下去也不会有任何收成。

    野生植物中偶然产生突变的个体没有厚厚的种皮，也没有其他的发芽抑制剂。所有

    这些突变体迅速发芽，最后产生了突变的种子。早期的农民可能没有注意到这种差

    异，他们只知道去注意和有选择地收获大的浆果。但播种—生长—收获—播种这种

    循环会立即无意识地选择了那些突变体。和种子传播方面的变化一样，发芽抑制方

    面的这些变化是小麦、大麦、豌豆以及其他许多作物的共同特点，而这是它们的野

    生祖先所没有的。

    早期农民觉察不到的另一个重要变化与植物的繁殖直接有关。植物培育的一个普遍

    问题是：偶然产生突变的植物个体比正常的个体更有益于人类（例如，由于种子较

    大和苦味较少）。如果这些可取的突变体接下去同正常的植物进行品种间的杂交，

    这种突变就会立刻被淡化或完全失去。那么，对早期农民来说，在什么情况下这种

    突变会继续保留下来？

    对自我繁殖的植物来说，突变体会自动地保留下来。对无性繁殖（用亲代植物的块

    茎或根来繁殖）的植物或能够自花受精的雌雄同株的植物来说，情况也是如此。但

    大多数野生植物都不是用这种方法来繁殖的。它们或者是雌雄同株，但不能自花受

    精，必须同其他雌雄同株的个体进行品种间的杂交（我的雄蕊使你的雌蕊受精，你

    的雄蕊使我的雌蕊受精），或者像所有正常的哺乳动物一样，是雌雄异体。前一种

    植物叫做自交不亲和雌雄同株，后一种植物叫做雌雄异株。这两种情况对古代农民

    来说都不是好消息，因为他们可能因此而糊里糊涂地失去所有对他们有利的突变

    体。

    解决办法涉及另一种难以觉察的变化。许多植物的突变影响到其自身的繁殖系统。

    有些产生突变的个体甚至不需要授粉就可以结出果实来，其结果就使我们有了无籽

    的香蕉、葡萄、柑橘和菠萝。有些产生突变的雌雄同株植物失去了它们的自交不亲

    和性，而变得能够自花受精—许多果树，如李、桃、苹果、杏和樱桃就是这一过程

    的例证。有些产生突变的葡萄通常都是雌雄异体，但也会变成自花受精的雌雄同

    株。古代的农民虽然还不懂得植物繁殖生物学，但仍然用所有这些办法最后得到了

    一些有用的作物，这些作物能够繁殖纯种，因而值得去重新种植，而不是那些本来

    被看好的突变体，它们的后代则因为毫无价值而湮没无闻。

    因此，农民就是从一些特有的植物中进行选择，他们选择所根据的标准，不但有大

    小和味道这些看得见的品质，而且还有诸如种子传播机制、发芽抑制和繁殖生物学

    这些看不见的特点。结果，不同的植物由于十分不同的或甚至相反的特点而得到选

    择。有些植物（如向日葵）由于大得多的种子而得到选择，而另一些植物（如香

    蕉）则由于种子小或没有种子而得到选择。选择生菜则取其茂盛的叶子而舍其种子

    或果实；选择小麦和向日葵则取其种子而舍其叶；选择南瓜则取其果实而舍其叶。

    特别有意思的是，由于不同的目的，对于一种野生植物可以有不同的选择，从而产

    生了外观十分不同的作物。甜菜在巴比伦时代即已有种植，不过那时种植甜菜是为

    了它们的叶（如叫做牛皮菜的现代甜菜品种），后来再种植则是为了它们可吃的

    根，最后（在18世纪）则是为了它们所含的糖分（糖用甜菜）。最早的卷心菜可能

    原本是为了它们的含油种子而被种植的，后来经过甚至更大的分化，对它们也就有

    了不同的选择：有的选择了叶（现代的卷心菜和羽衣甘蓝），有的选择了茎（撇

    蓝），有的选择了芽（抱子甘蓝），有的选择了花芽（花椰菜和花茎甘蓝）。

    迄今为止，我们已经讨论了野生植物由于农民有意无意的选择而变成了作物的问

    题。就是说，农民开始时选择了某些植物个体的种子，带回来种在自家的园子里，

    然后每年都挑选一些后代的种子，再在下一年种在园子里。但这种变化的很大一部

    分也由于植物的自我选择而受到了影响。达尔文所说的“自然选择”指的是一个物

    种的某些个体在自然条件下比同一物种中与之竞争的个体可以生存得更好与（或）

    繁殖得更成功。实际上，是差别生存状况和繁殖状况的自然过程作出了这种选择。

    如果条件改变了，不同种类的个体有可能生存或繁殖得更好，从而“被自然所选

    择”，其结果就是这个种群经历了演化改变。一个典型的例子是英国飞蛾工业黑化

    现象的发展：在19世纪，随着环境变得更脏，颜色深的飞蛾比颜色浅的飞蛾更为普

    通，因为栖息在深暗肮脏的树上的深色飞蛾，相形之下比浅色飞蛾更有可能逃脱捕

    食者的注意。

    与工业革命改变了飞蛾的环境几乎一样，农业耕作也改变了植物的环境。经过松

    土、施肥、浇水和除草的园地所提供的生长环境，完全不同于山坡上干燥、未施肥

    的园地。植物在驯化中所产生的许多变化都来自此类条件的变化，因此也就有了那

    些处于有利条件的植物品种的变化。例如，如果农民在园子里播下的种子密密麻

    麻，那么在种子之间就会产生剧烈的竞争。大的种子可以利用良好的条件迅速生

    长，此时它们所处的地位就比小的种子有利，因为小的种子先前是长在干燥、未施

    肥的山坡上的，而那里种子比较稀少，竞争也不那么激剧，所以只有生长在那样的

    地方才对它们有利。植物本身之间这种持续的竞争，对于获得较大的种子和野生植

    物变成古代作物期间逐步形成的其他许多变化，起到了重要的促进作用。

    就植物的驯化来说，有些植物在很久以前就驯化了，有些直到中世纪才驯化，而还

    有一些野生植物竟然不受我们所有活动的影响。这方面的巨大差异的原因是什么？

    我们可以考察一下不同作物在西南亚新月沃地发展的固定顺序来推断出许多答案。

    事情原来是这样的：新月沃地最早的作物，如小麦、大麦和豌豆，大约是在10000年

    前驯化的，它们都起源于呈现许多优势的野生祖先。它们已经可以食用，而且在野

    生状态下产量很高。它们很容易生长，只要播种或栽植就行了。它们生长迅速，播

    种后不消几个月就可收获了。对于仍然处于流浪的猎人和定居的村民之间的早期农

    民来说，这是一个巨大的优点。它们很容易贮藏，这和后来的许多作物如草莓和生

    菜不同。它们大都是自花传粉：就是说，各种作物都是自己给自己传授花粉，把它

    们自己的合意的基因毫无改变地传递下去，而不必同其他的对人类不大有用的品种

    进行杂交。最后，为了转化为作物，它们的野生祖先很少需要在基因方面产生什么

    变化—例如，就小麦来说，只要产生使麦粒不脱落和迅速而均匀的发芽的突变就行

    了。

    作物培育的下一阶段包括在公元前4000年左右驯化的最早的果树和坚果树，其中有

    橄榄树、无花果树、枣树、石榴树和葡萄藤。同谷物和豆科植物相比，它们的缺点

    是种植后至少要3年才开始结实，而达到盛产期则要等到10年之后。因此，只有那些

    已完全过上了定居的乡村生活的人，才有可能种植这些作物。然而，这些早期的果

    树和坚果树仍然是最容易栽种的作物。和后来驯化的树木不同，它们可以用插枝甚

    或播种的办法来直接栽种。插枝还有一个好处：一旦古代农民发现或培育了一棵多

    产的果树，他们可以确信，这棵树的所有后代可以长得和它一模一样。

    第三阶段涉及一些栽培起来难得多的果树，包括苹果、梨、李和樱桃。这些树不能

    靠插枝来种植。用种子来种也是白费力气，因为即使是其中优秀品种的后代也十分

    易变，所结的果实也多半没有价值。这些树要靠困难的嫁接技术来种植，而这个技

    术在中国农业开始后很久才发展起来。即使你懂得嫁接的原理，嫁接也仍然是一项

    困难的工作。不仅如此，这原理本身也只有通过有意识的实验才能发现。发明嫁接

    这种事情，大概不再是什么一个流浪者在某个排泄处方便，后来在返回时惊喜地发

    现那里竟因此而长出了结有甘甜水果的树来。

    许多在晚近阶段发展起来的果树提出了另外一个问题，因为它们的野生祖先完全不

    是自花传粉。它们必须由属于同一品种但产生遗传变异的另一植物进行异花传粉。

    因此，早期的农民要么必须去找到不需要异花传粉的果树，要么必须有意识地去种

    植不同的遗传品种或同一果园中附近的雄性和雌性个体。所有这些问题把苹果、

    梨、李和樱桃的驯化时间一直推迟到古典时期前后。然而，大约与此同时，还有一

    批在晚近出现的驯化植物却得来全不费工夫，它们本来都是长在有意栽培的作物地

    里的杂草之类的野生植物。原本是杂草的作物包括黑麦、燕麦、芜菁、萝卜、甜

    菜、韭葱和生菜。

    虽然我刚才详细介绍的一系列作物适用于新月沃地，但部分类似的一系列作物也出

    现在世界其他地方。尤其是，新月沃地的小麦和大麦是被称之为谷物（属禾本科）

    的那类作物的代表，而新月沃地的豌豆和兵豆则是豆类（属豆科，包括大豆）的代

    表。谷类作物的优点是生长快，碳水化合物含量高，每公顷耕地可产1吨食物。因

    此，今天的谷物占人类消耗的全部卡路里的半数以上，并包括现代世界上12种主要

    作物中的5种（小麦、玉米、稻米、大麦和高粱）。许多谷类作物蛋白质含量低，但

    这一缺陷可以由豆类来弥补，因为豆类的蛋白质通常达25%（大豆为38%）。因此，

    谷物和豆类一起为均衡饮食提供了许多必不可少的成分。

    正如表7.1扼要说明的那样，当地谷物和豆类组合的驯化，标志着许多地区粮食生产

    的开始。最为人熟知的例子，是新月沃地的小麦和大麦与豌豆和兵豆的组合，中美

    洲的玉米与几种豆类的组合，以及中国的稻米和小米与大豆和其他豆类的组合。不

    大为人所知的是非洲高粱、非洲稻米和珍珠稗与豇豆和野豆的组合，以及安第斯山

    脉的非谷类的昆诺阿藜与几种豆类的组合。

    表7.1同时表明，为获得纤维在新月沃地曾对亚麻进行过早期驯化，在其他地方也有

    类似情况。大麻、4种棉花、丝兰和龙舌兰在不同时期为中国、中美洲、印度、埃塞

    俄比亚、非洲撒哈拉沙漠以南地区和南美洲提供了制绳和织布的纤维，在这些地区

    的几个地方，还用驯化动物的绒毛作为补充。在早期粮食生产的这些中心中，只有

    美国东部和新几内亚仍然没有纤维作物。

    同这些类似之处相比，全世界的粮食生产体系中也存在着某些重大的差异。其中的

    一个差异是：在世界上的许多地方，农业开始涉及种子撒播和农田单作以及最后用

    牲畜犁地等问题。就是说，用手把种子一把把撒下去，从而使整块田因而只种一种

    作物。一旦牛、马和其他大型哺乳动物得到驯化，它们就被套上了犁，于是农田就

    由畜力来耕作。然而，在新大陆还没有驯化过任何可以套上犁头的动物。相反，在

    那里耕地始终是用手持的棍棒或锄头，而种子也是用手一颗颗种下去，而不是满把

    的撒播。因此，新大陆的大部分园地都是许多作物混种在一起，而不是单作。

    表7.1 古代世界各地早期主要作物类型举例

    续表

    本表所引作物共5类，来自世界不同地区的早期农业遗址。方括号中为最早在其他地

    方驯化的作物名称。未放入括号中的名称指当地驯化的作物。从外地引进的或只是

    在后来才变得重要的作物从略，如非洲的香蕉，美国东部的玉米和豆类作物，以及

    新几内亚的甘薯。棉花为棉花属中的4个种，每一个种均为世界特定地区的当地土生

    植物；南瓜属植物为葫芦属中的5个种。请注意：谷物、豆类和纤维作物标志着大多

    数地区农业的开始，但根用作物、块茎作物在开始阶段只在某些地区才具有重要

    性。

    农业体系中的另一个重大差异涉及卡路里和碳水化合物的主要来源问题。我们已经

    看到，在许多地区，这方面的主要来源是谷物。不过，在另一些地区，谷物的这一

    任务被根和块茎接管了或分担了，虽然根和块茎在古代的新月沃地和中国是无关紧

    要的。在赤道南美洲主食是木薯和甘薯，在安第斯山脉是马铃薯和圆齿酢浆草的块

    茎，在非洲是非洲薯蓣，在东南亚和新几内亚是印度洋—太平洋地区的薯蓣和芋

    艿。树生作物主要的有香蕉和面包果，它们也是东南亚和新几内亚的富含碳水化合

    物的主食。

    因此，到了罗马时代，今天的几乎所有作物都已在世界上的某个地方得到驯化。正

    如我们还将在家畜方面看到的那样（第九章），古代的狩猎采集族群非常熟悉当地

    的野生植物，而古代的农民显然也已发现并驯化了几乎所有值得驯化的动物。当

    然，中古的僧侣确已开始栽培草莓和树莓，而现代的培育植物的人仍在改良古代的

    作物，并已增加了一些新的次要作物，主要是一些浆果（如乌饭树的蓝色浆果、越

    橘和猕猴桃）和坚果（澳洲坚果、美洲山核桃和腰果）。但和古代的一些主食如小

    麦、玉米和稻米相比，这些新添的现代作物始终只具有不太大的重要性。

    不过，在我们所列举的关于驯化成功的例子中仍然缺乏许多野生植物。尽管它们具

    有食用价值，但我们却不曾成功地驯化它们。在我们驯化失败的这些例子中，引人

    注目的是橡树。橡实不但是欧洲农民在荒年作物歉收时的应急食物，而且也是加利

    福尼亚和美国东部的印第安人的主食。橡实具有营养价值，含有丰富的淀粉和油。

    和许多在其他方面可以食用的野生食物一样，大多数橡实含有味苦的丹宁酸，但爱

    吃橡实的人学会了用处理杏仁和其他野生植物中味苦的化学物质的同样办法来处理

    丹宁酸：或者用研磨和过滤来去掉丹宁酸，或者只从丹宁酸含量低的偶然产生突变

    的橡树上收获橡实。

    为什么我们不能驯化像橡实这样宝贵的粮食来源呢？为什么我们花了那么长的时间

    去驯化草莓和树莓？而有些植物的驯化，即使是掌握了像嫁接这样困难的技术的古

    代农民也会束手无策，这又是怎么一回事呢？

    事情原来是这样的：橡树有3个不利因素。首先，它们生长缓慢，可能使大多数农民

    失去耐心。小麦种下去不消几个月就可得到收成；杏仁种下去三四年后就可长成能

    够结果实的树；但种下一颗橡实可能在10年或更长的时间里不会有什么收益。其

    次，橡树所结的坚果无论是大小还是味道都适于松鼠，而我们都见到过松鼠埋藏、

    挖掘和吃橡实的情景。如果偶尔有一颗橡实松鼠忘记把它挖出，那么这颗橡实就可

    长出橡树来。有数以10亿计的松鼠，每一只松鼠每一年把数以百计的橡实传播到几

    乎任何一个适于橡树生长的地方。这样，我们人类就不可能为我们所需要的橡实去

    选择橡树。橡树生长缓慢和松鼠行动迅速这些问题大概也说明了为什么山毛榉和山

    核桃树同样未能驯化的原因，虽然欧洲人和美洲土著分别对这两种树种大量地加以

    利用以获得它们的坚果。

    最后，杏仁和橡实的最重要差异也许是：杏仁的苦味由单一的优势基因所控制，而

    橡实的苦味似乎由许多基因所控制。如果古代农民栽种了偶然产生不苦的突变的杏

    仁或橡实，那么根据遗传规律，如果是巴旦杏树，那么，长成的树上的杏仁有一半

    可能也是不苦的，而如果是橡树，则几乎所有橡实可能仍然是苦的。仅仅这一点就

    足以使任何想要种橡实的农民的热情荡然无存，尽管他们已经赶走了松鼠并且保持

    耐心。

    至于草莓和树莓，我们在与鸫和其他喜吃浆果的鸟儿的竞争中遇到了同样的困难。

    是的，罗马人的确在他们的园子里照料过野草莓。但是，由于千百万只欧洲鸫把野

    草莓的种子排泄在每一个可能的地方（包括罗马人的园子里），所以草莓始终是鸫

    想要吃的小浆果，而不是人想要吃的大浆果。由于近来保护网和温室的发展，我们

    才终于能够把鸫打败，并根据我们自己的标准来重新设计草莓和树莓。

    因此，我们已经看到，超市上的大草莓和野生的小草莓之间的差异只是一个例子，

    用来说明把人工培育的植物与其野生祖先区别开来的许多特征。这些差异首先来自

    野生植物本身之间的自然变异。有些变异，如浆果的大小和坚果的苦味方面的变

    异，可能很快就被古代的农民注意到了。其他变异，如种子传播机制或种子休眠方

    面的变异，在现代植物学兴起之前，可能并未被人类认出来。但是，不管古代旅行

    者对可食用的野生植物的选择是否依赖于自觉的或不自觉的选择标准，由此而产生

    的野生植物向作物的演化起先总是一种无意识的过程。这是我们对野生植物个体进

    行选择的必然结果，是园子里各植物个体之间竞争的结果，而这种竞争所偏爱的个

    体和在野外得天独厚的个体是不同的。

    这就是为什么达尔文在他的伟大著作《物种起源》中并不是一开始就解释自然选择

    问题的原因。他的第一章反而详细说明了我们的驯化动植物是如何通过人类的人为

    选择而出现的。达尔文不是讨论我们通常认为和他联系在一起的加拉帕戈斯群岛上

    的鸟类，而是一上来就讨论—农民是怎样培育出不同品种的醋栗的！他写道，“我

    已经看到园艺学著作中，对园丁们化腐朽为神奇的令人叹为观止的技术表现出了巨

    大的惊奇；但这种技术是简单的，就其最后结果来说，对这一技术的采用也几乎是

    无意识的。它在于总是去培育最出名的品种，播下它的种子，然后当碰巧出现了一

    个稍好一点的品种时，再去选择它，就这样地进行下去。”通过人为选择来培育作

    物的这些原则，仍然可以成为我们的关于物种起源通过自然选择的最可理解的模

    式。

    第八章 问题在苹果还是在印第安人

    我们刚才已经看到，某些地区的人是怎样开始培育野生植物的。对于这些人的生活

    方式和他们的子孙后代在历史上的地位来说，这是重大的、难以预见其后果的一

    步。现在，让我们再回到我们原来的问题：为什么农业没有在一些肥沃的十分合适

    的地区，如加利福尼亚、欧洲、气候温和的澳大利亚以及非洲赤道以南地区独立地

    出现？而在农业独立出现的那些地区中，为什么有些地区的农业发展会比另一些地

    区早得多？

    这使我们想到了两个形成对比的解释：当地人的问题，或当地可以得到的野生植物

    的问题。一方面，也许地球上几乎任何水分充足、气候温和的地区或热带地区，都

    有足够的适于驯化的野生植物物种。在这种情况下，对农业未能在其中某些地区发

    展起来的解释，可能在于这些地区的人的民族文化特点。另一方面，也许在地球上

    任何一个广大的地区，至少有某些人可能已迅速接受了导致驯化的实验。因此，只

    有缺乏适当的野生植物，可以解释为什么粮食生产没有在某些地区发展起来。

    我们将在下一章看到，与此相对应的对大型野生哺乳动物的驯化问题，却证明比较

    容易解决，因为它们的种类比植物少得多。世界上只有大约148种大型野生哺乳类陆

    生食草动物或杂食动物，它们可以被认为是驯化的候选对象。只有不多的因素能够

    决定某种哺乳动物是否适于驯化。因此，直截了当的办法就是去考察某一地区的大

    型哺乳动物，并分析一下某些地区缺乏对哺乳动物的驯化是否是由于不能得到合适

    的野生品种，而不是由于当地的人。

    把这种办法应用于植物可能要困难得多，因为植物的数量太大，光是会开花的野生

    植物就有20万种，它们在陆地植物中占据首要地位，并成为我们几乎全部作物的来

    源。甚至在像加利福尼亚这样的限定地区内，我们也不可能指望把所有野生动物考

    察一遍，并评估一下其中有多少是可驯化的。不过，我们现在可以来看一看这个问

    题是怎样解决的。

    如果有人听说竟有那么多种开花植物，他的第一个反应可能就是这样：地球上既然

    有那么多种的野生植物，那么任何地区只要有足够好的气候，野生植物就必定十分

    丰富，足以为培育作物提供大量具有候选资格的植物品种。

    但是，且慢，请考虑一下大多数野生植物都是不合适的，原因很明显：它们是木本

    植物，它们不出产任何可吃的果实，它的叶和根也是不能吃的。在这20万种野生植

    物中，只有几千种可供人类食用，只有几百种得到或多或少的驯化。即使在这几百

    种作物中，大多数作物只是对我们的饮食的次要补充，光靠它们还不足以支持文明

    的兴起。仅仅十几种作物的产量，就占去了现代世界全部作物年产量总吨数的80%以

    上。这十几种了不起的作物是谷类中的小麦、玉米、稻米、大麦和高粱；豆类中的

    大豆；根或块茎中的马铃薯、木薯和甘薯；糖料作物中的甘蔗和糖用甜菜；以及水

    果中的香蕉。光是谷类作物现在就占去了全世界人口所消费的卡路里的一半以上。

    由于世界上的主要作物如此之少，它们又都是在几千年前驯化的，所以世界上的许

    多地区根本就不曾有过任何具有显著潜力的本地野生植物，也就不足为奇了。我们

    在现代甚至没有能驯化出一种新的重要的粮食植物，这种情况表明，古代人也许真

    的探究了差不多所有有用的野生植物，并且驯化了所有值得驯化的野生植物。

    然而，世界上有些地方何以未能驯化野生植物，这个问题仍然难以解释。这方面最

    明显的例子是，有些植物在一个地区驯化了，却没有在另一地区驯化。因此，我们

    能够确信，的确有可能把野生植物培育成有用的作物，但同时也必须问一问：那个

    野生植物为什么在某些地区不能驯化？

    一个令人困惑的典型例子来自非洲。重要的谷物高粱在非洲撒哈拉沙漠南沿的萨赫

    勒地带驯化了。南至非洲南部也有野生高粱存在，但无论是高粱还是任何其他植

    物，在非洲南部都没有人栽种，直到2000年前班图族农民才从赤道以北的非洲地区

    引进了一整批作物。为什么非洲南部的土著没有为自己去驯化高粱呢？

    同样令人困惑的是，人们未能驯化欧洲西部和北非的野生亚麻，也未能驯化巴尔干

    半岛南部的野生单粒小麦。既然这两种植物同属新月沃地最早的8大作物，它们也应

    该是所有野生植物中最容易驯化的两种植物。在它们随同整个粮食生产从新月沃地

    引进后，它们立即在新月沃地以外的这些野生产地被用来栽培。那么，那些边远地

    区的族群之前为何未能自行种植它们呢？

    同样，新月沃地最早驯化的4种水果在远至东地中海以外地区都有野生产地，它们似

    乎最早在那里得到驯化：橄榄、葡萄和无花果往西出现在意大利、西班牙和西北

    非，而枣椰树则扩散到整个北非和阿拉伯半岛。这4种水果显然是所有野生水果中最

    容易驯化的。那么，为什么新月沃地的一些族群未能驯化它们，而只是在它们已在

    东地中海地区得到驯化并从那里作为作物引进之后才开始种植它们呢？

    其他一些引人注目的例子涉及这样一些野生植物：它们并没有在那些从未自发地出

    现粮食生产的地区得到驯化，虽然它们也有在其他地方得到驯化的近亲。例如，欧

    洲橄榄就是在东地中海地区驯化的。在热带非洲、非洲南部、亚洲南部和澳大利亚

    东部还有大约40种橄榄，其中有些还是欧洲橄榄的近亲，但没有一种得到驯化。同

    样，虽然有一种野苹果和野葡萄在欧亚大陆得到了驯化，但在北美洲还有许多有亲

    缘关系的野苹果和野葡萄，其中有些在现代已和来自欧亚大陆的野苹果和野葡萄进

    行了杂交，以改良这些作物的品种。那么，为什么美洲土著自己没有去驯化这些显

    然有用的苹果和葡萄呢？

    这种例子可以说是不胜枚举。但这种推论有一个致命的缺点：植物驯化不是什么要

    么狩猎采集族群去驯化一种植物，要么就继续过他们原来那种流浪生活的问题。假

    定只要以狩猎采集为生的印第安人定居下来并栽培野苹果，那么北美洲的野苹果就

    的确会演化成为一种了不起的作物。但是，到处流浪的狩猎采集族群是不会抛弃他

    们传统的生活方式，在村子里定居下来并开始照料苹果园的，除非还有其他许多可

    以驯化的动植物可以利用，使定居的从事粮食生产的生存方式能够与狩猎采集的生

    存方式一争高下。

    总之，我们怎样去评估某一地区整个植物群驯化的可能性？对于这些未能驯化北美

    洲苹果的印第安人来说，问题实际上是在印第安人还是在苹果？

    为了回答这个问题，我们可以比较一下在独立的驯化中心中处于两个极端的3个地

    区。我们已经看到，其中一个地区就是新月沃地，它也许是世界上最早的粮食生产

    中心，也是现代世界主要作物中的若干品种以及几乎所有的主要驯化动物的发源

    地。另外两个地区是新几内亚和美国东部。这两个地区的确驯化过当地的作物，但

    这些作物品种很少，只有一种成为世界上的重要作物，而且由此产生的整个粮食也

    未能像在新月沃地那样帮助人类技术和行政组织的广泛发展。根据这个比较，我们

    不妨问一问：新月沃地的植物群和环境是否具有对新几内亚和美国东部的植物群和

    环境的明显优势？

    ————

    人类历史的主要事实之一，是西南亚的那个叫做新月沃地的地区（因其在地图上的

    新月状高地而得名，见图8.1）在人类发展早期的重要性。那个地区似乎是包括城

    市、文字、帝国以及我们所说的文明（不论是福是祸）在内的一连串新情况发生的

    地方。而所有这些新情况之所以发生，都是由于有了稠密的人口，有了剩余粮食的

    贮存，以及可以养活不从事农业的专门人材，凡此种种之所以可能又都是由于出现

    了以作物栽培和牲口饲养为形式的粮食生产。粮食生产是新月沃地出现的那些重要

    新事物中的第一个新事物。因此，如果想要了解现代世界的由来，就必须认真对待

    这样的问题，即为什么新月沃地的驯化动植物使它获得了如此强大的领先优势。

    图8.1 新月沃地，包含有公元前7000年的一些粮食生产地。

    幸运的是，就农业的兴起而论，新月沃地显然是地球上研究得最为详尽和了解得最

    为透彻的地区。对在新月沃地或其邻近地区驯化的大多数作物来说，其野生祖先已

    经得到认定；野生祖先与作物的密切关系已经通过遗传和染色体的研究而得到证

    明；野生祖先的地理分布已经确知；野生祖先在驯化条件下所产生的种种变化已经

    得到确定并经常被人从单一基因角度去认识；这些变化可以从考古记录的连续堆积

    层中看到；而且驯化的大致地点和时间也已清楚。我不否认其他一些地区，主要是

    中国，也具有作为早期驯化地点的有利条件，但对新月沃地来说，这些有利条件和

    由此而来的作物的发展却可以得到更详细得多的说明。

    新月沃地的一个有利条件是：它地处所谓的地中海气候带内，这种气候的特点是冬

    季温和而湿润，夏季漫长、炎热而干燥。在这种气候下生长的植物必须能够熬过漫

    长的干燥季节，并在雨季来临时迅速恢复生长。新月沃地的许多植物，尤其是谷类

    和豆类植物，已经适应了当地的环境，从而变得对人类有用：它们是一年生植物，

    就是说这种植物本身会在干旱季节逐渐枯萎死去。

    由于只有一年的生命，一年生植物必然是矮小的草本植物。其中有许多把自己的很

    大一部分气力用来生产大籽粒的种子，种子在旱季休眠，并准备好在雨季到来时发

    芽。因此，一年生植物不会浪费气力去生长不可食用的木质部或纤维梗茎，就像乔

    木和灌木的枝干那样。但是许多大籽粒的种子，主要是一年生谷物和豆类的种子，

    是可以供人类食用的。它们构成了现代世界的12种主要作物中的6种。相比之下，如

    果你住在森林旁边并凭窗远眺，那么你所看到的植物往往都是乔木和灌木，其中大

    多数植物的枝干都是不能食用的，它们也很少把气力花在生产可供食用的种子上。

    当然，在气候湿润地区的森林里，有些树木的确产生了可供食用的大种子，但这些

    种子的适应能力还不能使它们度过漫长的旱季，因而不适合人类的长期贮藏。

    新月沃地植物群的另一个有利条件是：新月沃地许多作物的野生祖先本就繁茂而高

    产，它们大片大片地出现，对于狩猎采集族群来说，其价值必定是显而易见的。植

    物学家们进行了一些试验性的研究，从天然的大片野生谷物中采集种子，就像1万多

    年前狩猎采集族群所做的那样。这些研究表明，每年每公顷可以收获近一吨的种

    子，只要花费一个大卡的劳力就可产生50个大卡的食物能量。新月沃地的有些狩猎

    采集族群在种子成熟的短暂时间里采集大量的野生植物，并把它们作为粮食贮存起

    来以备一年中其余时间之需，这样，他们甚至在开始栽培植物之前就已在永久性的

    村庄里定居了下来。

    由于新月沃地的谷物在野生状态中即已如此多产，人工栽培几乎没有给它们带来别

    的什么变化。我们在前一章里已经讨论过，主要的变化—种子传播和发芽抑制方面

    自然机制的破坏—在人类开始把种子种到田里之后立即自动而迅速地形成了。我们

    现在的小麦和大麦作物的野生祖先，同这些作物本身在外观上如此相似，使我们对

    野生祖先的身份从来不会有任何怀疑。由于驯化如此容易，大籽粒的一年生植物就

    成为不仅在新月沃地而且也在中国和萨赫勒地带培育出来的最早的作物或最早的作

    物之一。

    请把小麦和大麦的这种迅速的演化同新大陆的首要谷类作物玉米的情况作一对比。

    玉米的可能祖先是一种叫做墨西哥类蜀黍的野生植物，它的种子和花的结构都和玉

    米不同，以致植物学家们长期以来一直在激烈争论它是否就是玉米的祖先。墨西哥

    类蜀黍作为食物的价值，可能没有给狩猎采集族群留下什么印象：它在野生状态下

    的产量不及野生小麦，它的种子也比最终从它演化出来的玉米少得多，而且它的种

    子外面还包着不能食用的硬壳。墨西哥类蜀黍要想成为一种有用的作物，就必须经

    历其生殖生物学的剧变，以大大增加种子的数量，并去掉种子外面的那些像石头一

    样的硬壳。考古学家们仍在激烈地争论，在美洲的作物发展过程中，古代的玉米棒

    究竟经过了多少个百年或千年才从一丁点儿大小发展到人的拇指那么大小，但有一

    点似乎是清楚的，那就是后来又经过了几千年它们才达到现代这么大小。一边是小

    麦和大麦的直接价值，一边是墨西哥类蜀黍所引起的种种困难，这两者之间的悬殊

    差别也许就是新大陆人类社会和欧亚大陆人类社会的发展差异的一个重要因素。

    新月沃地植物群的第三个有利条件是：雌雄同株自花传粉的植物比例很高—就是

    说，它们通常是自花传粉，但偶尔也有异花传粉的。请回想一下，大多数野生植物

    或者是定期进行异花传粉的雌雄同株，或是包含单独的雌雄个体，从而无可避免地

    依赖其他个体来进行授粉。生殖生物学的这些事实使早期农民感到困惑，因为他们

    刚刚找到了一种由突变产生的高产植物，它的后代可能因与其他植物杂交而失去其

    遗传优势。因此，大部分作物都来自少数野生植物。这些野生植物或者是通常自花

    传粉的雌雄同株，或者是靠无性繁殖来繁殖自己（例如，靠在遗传上复制亲代植物

    的根）。这样，新月沃地植物群中众多的雌雄同株自花传粉的植物就帮助了早期的

    农民，因为这意味着众多的野生植物群有了一种给人类带来方便的繁殖生物学。

    自花传粉植物也给早期的农民带来了方便，因为这些植物偶尔也会异花传粉，从而

    产生了可供选择的新的植物品种。这种偶尔的异花传粉现象不仅发生在同种的一些

    个体之间，而且也发生在有亲缘关系的品种之间以产生种间杂种。新月沃地的自花

    传粉植物中的一个这样的杂种—面包小麦已经成为现代世界最有价值的作物。

    已在新月沃地驯化的最早的8种重要的作物，全都是自花传粉植物。其中3种是自花

    传粉的谷类作物—单粒小麦、二粒小麦和大麦，小麦具有额外的优势，即蛋白质含

    量高达8%—14%。相形之下，东亚和新大陆的最重要的谷类作物—分别为稻米和玉

    米—蛋白质含量较低，从而造成了重大的营养问题。

    ————

    这些就是新月沃地的植物群向最早的农民提供的一些有利条件：它包括适于驯化的

    数量多得出奇的野生植物。然而，新月沃地的地中海气候带向西延伸，经过南欧和

    西北非的广大地区。世界上还有4个类似地中海气候带的地区：加利福尼亚、智利、

    澳大利亚西南部和南非（图8.2）。然而，这些另外的地中海气候带不但无法赶上新

    月沃地而成为早期的出现粮食生产的地方；它们也根本没有产生过本地的农业。欧

    亚大陆西部的这种特有的地中海气候带究竟具有什么样的有利条件呢？

    原来地中海气候带，尤其是在新月沃地那个地区，具有胜过其他地中海气候带的5个

    有利条件。第一，欧亚大陆西部显然是世界上属于地中海气候带的最大地区。因

    此，那里的野生动植物品种繁多，超过了澳大利亚西南部和智利这些比较小的地中

    海气候带。第二，在地中海气候带中，欧亚大陆西部的地中海气候带的气候变化最

    大，每一季、每一年气候都有不同。这种气候变化有利于植物群中数量特别众多的

    一年生植物的演化。物种多和一年生植物多这两个因素结合起来，就意味着欧亚大

    陆西部的地中海气候带显然是一年生植物品种最繁多的地区。

    图8.2 世界上的地中海气候带。

    关于这种植物财富对人类的意义，地理学家马克·布卢姆勒对野生禾本科植物分布的

    研究对此作出了说明。在世界上几千种野生禾本科植物中，布卢姆勒把其中种子最

    大的56种—自然的精华—列成表格：这些禾本科植物种子比中等的禾本科植物种子

    至少要重10倍（见表8.1）。几乎所有这些植物都是在地中海气候带或其他干旱环境

    中土生土长的。此外，它们又都以压倒优势集中在新月沃地和欧亚大陆西部地中海

    气候带的其他一些地区，从而使最初的农民有了巨大的选择余地：全世界56种最有

    价值的野生禾本科植物中的大约32种！特别是，在居首位的这56种作物中，新月沃

    地最早的2种作物二粒小麦和大麦在种子大小方面分别列第三位和第十三位。相比之

    下，智利的地中海型气候带只有2种，加利福尼亚和非洲南部各有1种，而澳大利亚

    西南部连一种都没有。仅仅这一事实就很有助于说明人类历史的进程。

    表8.1 大种子禾本科植物的世界分布

    马克·布卢姆勒的哲学博士论文《加利福尼亚和以色列的地中海型草场的种子重量和

    环境》（加利福尼亚大学伯克利分校，1992年）中的表12.1列出了有案可查的全世

    界56种种子最重的野生禾本科植物（不包括竹子）。这些植物的粒重从10毫克到40

    多毫克不等，比世界上所有禾本科植物种子的中值大10倍左右。这56种禾本科植物

    占全世界禾本科植物不到百分之一。本表表明，这些最有价值的禾本科植物以压倒

    优势集中在欧亚大陆西部的地中海气候带。

    新月沃地的地中海气候带的第三个有利条件，是它在短距离内高度和地形的富于变

    化。它的高度从地球上的最低点（死海）到18000英尺的高山（在德黑兰附近），应

    有尽有，从而保证了环境的相应变化，也因此保证品种繁多的野生植物可供成为作

    物的祖先。这些高山的近傍是河流纵横的地势平缓的低地、泛滥平原和适于灌溉农

    业的沙漠。相比之下，澳大利亚西南部以及在较小程度上南非和欧洲西部的地中海

    型气候带，无论是高度、动植物栖息地还是地形都变化较少。

    新月沃地的高度变化意味着可以把收获季节错开：高地植物结籽比低地植物多少要

    晚一些。因此，狩猎采集族群可以在谷物种子成熟时沿着山坡逐步向上去收获它

    们，而不是在一个高度上由于收获季节集中而无法应付，因为在那里所有谷物都是

    同时成熟的。作物栽培开始后，对最早的农民来说，采下野生谷物的种子，并把它

    们种在潮湿的谷底，是一件再容易不过的事。这些野生谷物本来都是长在山坡上，

    依赖不知何时才会来到的雨水，而把它们种在潮湿的谷底，它们就能可靠地生长，

    也不再那么依赖雨水了。

    新月沃地在很小距离内的生物多样性，帮助形成了第四个有利条件—那里不仅有大

    量的重要作物的野生祖先，而且也有大量的得到驯化的大型哺乳动物的野生祖先。

    我们将会看到，在其他一些地中海型气候带，如加利福尼亚、智利、澳大利亚西南

    部和南非，很少有或根本没有适于驯化的野生哺乳动物。相比之下，有4种大型哺乳

    动物—山羊、绵羊、猪和牛—很早就在新月沃地驯化了，可能比世界上其他任何地

    方除狗以外的其他任何动物都要早。这些动物今天仍然是世界上5种最重要的已驯化

    的哺乳动物中的4种（第九章）。但它们的野生祖先在新月沃地的一些大同小异的地

    区最为常见，但结果却是这4种动物在不同的地方驯化了：绵羊可能是在中部地区，

    山羊或者是在东部高地（伊朗的扎格罗斯山脉），或者是在西南部（黎凡特），猪

    在中北部，牛在西部，包括安纳托利亚。然而，尽管这4种动物的野生祖先数量众多

    的地区是如此不同，但由于它们生活的地方相当靠近，所以一经驯化，它们就很容

    易地从新月沃地的一个地方转移到另一个地方，于是这整个地区最后就到处都有这4

    种动物了。

    新月沃地的农业开始于对所谓8大“始祖作物”的早期驯化（因为是这些作物开创了

    这一地区的、可能还有全世界的农业）。这8大始祖作物是谷类中的二粒小麦、单粒

    小麦和大麦；豆类中的兵豆、豌豆、鹰嘴豆和苦巢菜；以及纤维作物亚麻。在这8种

    作物中，只有亚麻和大麦这2种在新月沃地和安纳托利亚以外地区有广泛的野外分

    布。还有2种始祖作物只有很小的野外分布，一种是鹰嘴豆，只限于土耳其东南部，

    还有一种是二粒小麦，只限于新月沃地本身。因此，农业在新月沃地可以从驯化当

    地现成的野生植物开始，而不用等到引进在别处由驯化野生植物而得到的作物。相

    反，这8大始祖作物中有2种除新月沃地外不可能在世界上的任何地方得到驯化，因

    为它们在其他地方没有野生分布。

    由于能够得到合适的野生哺乳动物和植物，新月沃地的先民们能够为集约型粮食生

    产迅速装配起一个有效而平衡的生物组合。这个组合包括作为碳水化合物主要来源

    的3种谷物，作为蛋白质主要来源的4种豆类（含蛋白质20%至25%）和4种家畜，再

    以小麦的丰富蛋白质为补充；以及作为纤维和油（叫做亚麻籽油：亚麻籽含有约

    40％的油）的来源之一的亚麻。最后，在动物驯化和粮食生产出现的几千年后，这

    些动物也开始被用来产奶和剪毛，并帮助人类犁田和运输。因此，新月沃地最早的

    农民的这些作物和牲畜开始满足人类的基本经济需要：碳水化合物、蛋白质、脂

    肪、衣着、牵引和运输。

    新月沃地早期粮食生产的最后一个有利条件是：同包括西地中海沿岸在内的一些地

    区相比，那里所面临的来自狩猎采集生活方式的竞争可能要少一些。西南亚很少有

    大江大河，只有很短的海岸线，所以那里较少水产资源（如江河和近海鱼类及有壳

    水生动物）。在那里，为了肉食而被人猎杀的哺乳动物之一是瞪羚。瞪羚本来是群

    居动物，但因人口增加而被过度利用，数目已大大减少。因此，粮食生产的组合很

    快就超过了狩猎采集的组合。以谷物为基础的定居村庄在粮食生产前就已存在，并

    使那些狩猎采集族群容易接受农业和放牧生活。在新月沃地，从狩猎采集向粮食生

    产的转变是比较快的：迟至公元前9000年，人们还没有任何作物和家畜而完全依赖

    野生的食物，但到公元前6000年，有些社会已几乎完全依赖作物和家畜了。

    中美洲的情况则与此形成了强烈的对比：那个地区只有2种可以驯化的动物（火鸡和

    狗），它们所提供的肉远远少于牛、绵羊、山羊和猪；而且我已解释过，中美洲的

    主要谷物玉米难以驯化，或许培育起来也很缓慢。因此，中美洲动植物的驯化可能

    直到公元前3500年左右才开始（这个年代仍然很不确定）；这方面的最早发展应归

    功于仍然四处流浪的狩猎采集族群；而定居的村庄直到公元前1500年左右才宣告出

    现。

    在所有这些关于促使新月沃地很早出现粮食生产的诸多有利条件的讨论中，我一直

    不曾提出过任何想象中的关于新月沃地各族群本身所具有的有利条件。事实上，我

    不知道是否有人认真提出过那一地区的族群具有任何想象中的与众不同的生物学上

    的特点，以致竟会帮助实现了该地区粮食生产的巨大力量。相反，我倒是看到了新

    月沃地的气候、环境和野生动植物的许多与众不同的特点一起提供了一个令人信服

    的解释。既然在新几内亚和美国东部当地发展起来的整个粮食生产的力量要小得

    多，那么解释也许与那些地区的族群有关？然而，在我们转而讨论那些地区之前，

    我们必须考虑一下两个相关的问题。世界上任何地区，只要那里不是独立发展出粮

    食生产，或者最后整个粮食生产的力量不是那么大，就都会产生这两个问题。第一

    个问题是：狩猎采集族群以及最早的农民真的十分了解当地现有的各种野生物种和

    它们的用途，或者他们可能忽略了一些主要作物的潜在祖先？第二个问题是：如果

    他们真的了解当地的动植物，那么他们是否利用这种知识来驯化现有的最有用的物

    种，或者是否有某些文化因素使他们没有能那样去做？

    关于第一个问题，有一门叫做人种生物学的学科专门研究人对其环境中的动植物的

    了解程度。这门学科的研究对象主要是世界上幸存的为数很少的狩猎采集族群以及

    仍然严重依赖野生食物和自然产品的农业部族。这些研究普遍表明，这些族群是博

    物学的活的百科全书，他们叫得出（用当地语言）多达1000种或更多的动植物的名

    称，他们对这些物种的生物学特点、地理分布和潜在用途具有详尽的知识。随着人

    们越来越依赖已经驯化的动植物，这种传统知识逐渐失去了价值，甚至已经失传，

    直到人们成了连野草和野豆也分不清的现代超市上的购物者。

    这里有一个典型的例子。过去33年中，我在新几内亚进行生物调查，在野外度过我

    的时光，我的身边始终有一批仍然广泛利用野生动植物的新几内亚人陪伴着我。有

    一天，我和我的福雷部落的朋友在丛林中饿得发慌，因为另一个部落挡住了我们返

    回补给基地的路。这时，一个福雷部落的男子回到营地，带来了一个大帆布背包，

    里面装满了他找到的蘑菇。他开始烤起蘑菇来。终于可以大吃一顿了！但我在这时

    产生了一个令人不安的想法：如果这些蘑菇有毒，怎么办？

    我耐心地向我的福雷部落的朋友们解释说，我在书上读到过有些蘑菇是有毒的，我

    还听说过由于有毒蘑菇和无毒蘑菇难以区别，甚至美国的一些采集蘑菇的专家也因

    中毒而死，虽然我们大家都很饿，但完全不值得去冒这个险。这时，我的朋友们生

    气了，他们叫我闭嘴，好好听他们说。多少年来，我向他们查问了几百种树木和鸟

    类的名字，现在我怎么可以侮辱他们，认为他们连不同的蘑菇都不认识呢？只有美

    国人才会愚蠢到分不清有毒蘑菇和无毒蘑菇。他们接着给我上课，告诉我29种可以

    食用的蘑菇，每一种蘑菇在福雷语中的名字，以及森林里什么地方可以找到它。这

    一种蘑菇叫做坦蒂，是长在树上的，它鲜美可口，绝对可吃。

    每次我带着新几内亚人到岛上的其他地方时，他们总要和他们遇见的其他新几内亚

    人谈起当地的动植物，并把可能有用的植物采集下来，带回他们住的村子里试种。

    我与新几内亚人在一起时所获得的经验，比得上研究其他地方传统族群的人种生物

    学家的经验。然而，所有这些族群或是至少在从事某种粮食生产，或是成了世界上

    部分被同化了的以往狩猎采集社会的最后残余。在粮食生产出现前，关于野生物种

    的知识大概要丰富得多，因为那时地球上的每一个人仍然完全依靠食用野生物种为

    生。最早的农民继承了这方面的知识，这是以密切依赖自然界为生的生物学上的现

    代人类经过几万年对自然界的观察而积累起来的知识。因此，具有潜在价值的野生

    物种竟会逃过最早的农民的注意，这看来是极不可能的。

    另一个相关的问题是：古代的狩猎采集族群以及农民在为了采集并最终栽培的目的

    而选择野生植物时，是否同样地很好利用了他们的人种生物学知识。一个可以用来

    验证的例子来自叙利亚境内幼发拉底河河谷边缘的一个叫做特勒阿布胡瑞拉的考古

    遗址。从公元前1万年到公元前9000年，生活在那里的人可能已终年定居在村庄里，

    但他们仍然以狩猎采集为生；作物栽培只是在接下来的1000年中才开始的。考古学

    家戈登·希尔曼、苏珊·科利奇和大卫·哈里斯从这个遗址找到了大量烧焦了的植物残

    烬，它们可能是遗址上的居民在别处采集后带回来又被抛弃的成堆无用的野生植

    物。这些科学家分析了700多个样本，每个样本平均含有属于70多种植物的500多颗

    可识别的种子。结果证明，村民们采集了种类繁多（157种！）的植物，这些都是从

    已烧焦的种子辨认出来的，更别提现在还无法确认的其他植物了。

    是不是这些无知的村民把他们发现的每一种种子植物采集下来，带回家去，因吃了

    其中的大多数而中毒，而只靠吃很少几种来维持生存？不，他们不会那样愚蠢。虽

    然这157种植物听起来好像是不加区别地采集的结果，但还有更多的生长在附近野地

    里的植物没有在这些烧焦的残烬中发现。被选中的这157种植物分为3类。其中有许

    多植物，它们的种子没有毒，因而立即可吃。其他一些植物，如豆类和芥科植物，

    它们的种子有毒，但毒素很容易去掉，种子仍然可吃。有些种子属于传统上用作染

    料和药材来源的植物。不在被选中的这157种中的许多野生植物，有的可能没有什么

    用处，有的可能对人有害，其中也包括当地生长的毒性最强的一些野草。

    因此，特勒阿布胡瑞拉的狩猎采集族群并没有把时间浪费在不加区别地去采集可能

    危及自己生命的野生植物。相反，他们同现代的新几内亚人一样，显然对当地的野

    生植物有深刻的了解，所以他们就利用这种知识只去选择现有的最有用的种子植物

    并把它们带回家。但是，这些被收集来的种子竟构成了促使植物驯化迈出无意识的

    第一步的材料。

    关于古代族群如何明显地充分利用他们的人种生物学知识这个问题，我的另一个例

    子来自公元前9000年的约旦河谷，最早的作物栽培就是在这一时期在那里开始的。

    约旦河谷最早驯化的谷物是大麦和二粒小麦，它们在今天仍是世界上最高产的作

    物。但和在特勒阿布胡瑞拉一样，另外数百种结籽的野生植物必定就生长在这附

    近，其中100种或更多可能是可以食用的，因此在植物驯化出现前就已被人采集。对

    于大麦和二粒小麦，是什么使它们成为最早的作物？约旦河谷的那些最早的农民难

    道对植物学一窍不通，竟然不知道自己在干什么？或者，难道大麦和二粒小麦竟是

    他们所能选择的当地最好的野生谷物？

    有两个以色列科学家奥弗·巴尔—约瑟夫和莫迪凯·基斯列夫通过研究今天仍在约旦河

    谷生长的野生禾本科植物来着手解决这个问题。他们舍弃了那些种子小或种子不好

    吃的品种，挑选出23种种子最好吃的也是最大的野生禾本科植物。大麦和二粒小麦

    在被选之列，这是毫不奇怪的。

    但如认为其他21种候补的禾本科植物可能同样有用，那是不正确的。在那23种禾本

    科植物中，大麦和二粒小麦从许多标准看都是最好的。二粒小麦的种子最大，大麦

    的种子次大。在野生状态中，大麦是产量最高的4种之一，而二粒小麦的产量属于中

    等。大麦还有一个优点：它的遗传性和形态使它能够迅速形成我们在前一章所讨论

    的种子传播和发芽抑制方面的变化。然而，二粒小麦也有补偿性的优点：它比大麦

    容易采集，而且它还有一个不同于其他谷物的独特之处，因为它的种子容易和外壳

    分离。至于其他21种禾本科植物的缺点包括：种子较小，在许多情况下产量较低，

    在有些情况下它们是多年生植物，而不是一年生植物，结果它们在驯化过程中的演

    化反而会变得很慢。

    因此，约旦河谷最早的农民从他们能够得到的23种最好的野生禾本科植物中选择了

    这两种最好的。当然，在栽培之后产生的演化，如种子传播和发芽抑制方面的改

    变，可能是这些最早的农民的所作所为的意想不到的结果。但是，他们在把谷物采

    集下来带回家去栽培时，一开始就选择了大麦和二粒小麦而不是其他谷物，这可能

    是有意识的行动，是以种子大小、好吃和产量高这些容易发现的标准为基础的。

    约旦河谷的这个例子同特勒阿布胡瑞拉的例子一样，说明最早的农民为了自己的利

    益利用了他们对当地植物的丰富知识。除了少数几个现代的专业植物学家外，他们

    对当地植物的了解远远超过了其他所有的人，因此他们几乎不可能不去培育任何有

    用的比较适合驯化的野生植物。

    同新月沃地的粮食生产相比，世界上有两个地方（新几内亚和美国东部）虽然也有

    本地的粮食生产系统，但显然是有缺陷的。现在我们可以来考察一下，当更多产的

    作物从别处引进这两个地方后，当地的农民究竟在做些什么。如果结果证明没有采

    纳这些作物是由于文化原因或其他原因，那么我们就会产生无法摆脱的怀疑。尽管

    我们迄今进行了各种各样的推理，我们可能仍然不得不怀疑，在当地的野生植物群

    中隐藏着一种潜在的重要作物的真正祖先，只是由于同样的文化因素，当地农民未

    能加以利用罢了。这两个例子同样会详细地说明一个对历史至关重要的事实：地球

    上不同地区的当地作物并不是同样多产的。

    新几内亚是仅次于格陵兰的世界第二大岛，它在澳大利亚北面，靠近赤道。由于地

    处热带，加上十分多样化的地形和生境，新几内亚的动植物品种非常丰富，虽然在

    这方面它因是一个海岛，比起大陆热带地区来有所不及。人类在新几内亚至少已生

    活了40000年之久—比在美洲长得多，比解剖学上的现代人类在欧洲西部生活的时

    间也稍长一些。因此，新几内亚人有充分的机会去了解当地的植物群和动物群。他

    们是否积极地把这种知识用来发展粮食生产呢？

    我已经提到，采纳粮食生产涉及粮食生产的生活方式与狩猎采集的生活方式之间的

    竞争。在新几内亚，狩猎采集的回报还没有丰厚到可以打消发展粮食生产的积极

    性。尤其是，现代新几内亚的猎人由于野生猎物的不足而处于受到严重损害的不利

    地位：除了100磅重的不会飞的鸟（鹤鸵）和50磅重的袋鼠外，没有更大的本土陆地

    动物。沿海低地的新几内亚人的确获得了大量的鱼和有壳水生动物，而内地的有些

    低地人今天仍然过着狩猎采集生活，尤其要靠西谷椰子维持生存。但在新几内亚高

    原地区，没有任何居民仍然过着狩猎采集生活；相反，所有现代高原居民都是农

    民，他们只是为了补充日常饮食才利用野生食物。当高原居民进入森林去打猎时，

    他们带去路上吃的是园子里种的蔬菜。如果他们不幸断了粮，他们甚至会饿死，尽

    管他们熟知当地可以得到野生食物。既然狩猎采集的生活方式在现代新几内亚的很

    大一部分地区是这样地行不通，那么今天新几内亚所有的高原居民和大多数低地居

    民成了具有复杂的粮食生产系统的定居农民，这就没有什么奇怪的了。广阔的、昔

    日覆盖着森林的高原地区，被传统的新几内亚农民改造成围上了篱笆、修建起排水

    系统、精耕细作的、能够养活稠密人口的农田系统。

    考古学的证据表明，新几内亚农业起源很早，可以追溯到约公元前7000年。在这早

    期年代里，新几内亚周围的所有陆块仍然只有狩猎采集族群居住，因此这一古老的

    农业必定是在新几内亚独立发展起来的。虽然从这些早期农田里还没有发现明确的

    作物残骸，但其中可能包含了欧洲人殖民时期在新几内亚种植的那几种作物，而且

    现在已经知道，这些作物都是从它们的新几内亚野生祖先在当地驯化出来的。在本

    地驯化的这些植物中位居最前列的是现代世界的主要作物甘蔗。今天甘蔗年产量的

    总吨数几乎等于第二号作物和第三号作物（小麦和玉米）产量的总和。其他一些肯

    定原产新几内亚的作物是香蕉、坚果树、巨大的沼泽芋以及各种各样可吃的草茎、

    根和绿叶蔬菜。面包果树和根用作物薯蓣及（普通）芋艿可能也是在新几内亚驯化

    的，虽然这种结论仍然不能确定，因为它们的野生祖先并不限于新几内亚，而是从

    新几内亚到西南亚都有分布。至于它们究竟像传统所认为的那样是在西南亚驯化

    的，还是在新几内亚或甚至只是在新几内亚独立驯化的，目前我们还缺乏能够解决

    这个问题的证据。

    然而，结果证明，新几内亚的生物区系受到3个方面的严重限制。首先，在新几内亚

    没有任何驯化的谷类作物，而在新月沃地、萨赫勒地带和中国都有几种极其重要的

    谷类作物。新几内亚重视根用作物和树生作物，但它却把我们在其他湿润的热带地

    区（亚马孙河流域、热带西非和东南亚）的农业体系中所看到的一种倾向推向极

    端，因为那些地区的农民虽也重视根用作物，但却设法培育了至少两种谷物（亚洲

    稻米和一种叫做薏的大籽粒亚洲谷物）。新几内亚未能出现谷物农业的一个可能的

    原因，是那里的野生起始物种具有一种引人注目的缺点：世界上56种种子最大的野

    生禾本科植物没有一种是生长在那里的。

    其次，新几内亚的动物群中没有任何可以驯化的大型哺乳动物。现代新几内亚驯养

    的动物只有猪、鸡和狗，它们也都是在过去几千年中经由印度尼西亚从东南亚引进

    的。因此，虽然新几内亚的低地居民从他们捕捉到的鱼类获得了蛋白质，但新几内

    亚的高原地区的居民在获得蛋白质方面受到严重的限制，因为给他们提供大部分卡

    路里的主要作物（芋艿和甘薯）的蛋白质含量很低。例如，芋艿的蛋白质含量几乎

    不到1%，甚至比白米差得多，更远在新月沃地的小麦和豆类（蛋白质含量分别为8%

    —14%和20%—25%）之下。

    新几内亚高原地区的儿童患有膨胀病，这是饮食量多但蛋白质缺乏所引起的典型的

    疾病。新几内亚人无分老幼，常常吃老鼠、蜘蛛、青蛙和其他小动物，而在别的地

    方，由于能够得到大型家畜或大型野生猎物，人们对那些东西是不屑一顾的。蛋白

    质缺乏可能也是新几内亚高原社会流行吃人肉的根本原因。

    最后，以往新几内亚能够得到的根用作物不但蛋白质少，而且卡路里也不高，因为

    这些作物在如今生活着许多新几内亚人的高地上生长不好。然而，许多世纪前，一

    种原产于南美洲的新的根用作物传到了新几内亚，它先由西班牙人引进菲律宾，后

    来大概再由菲律宾传到新几内亚的。同芋艿和其他可能历史更悠久的根用作物相

    比，甘薯能够在地势更高的地方生长，长得更快，按每英亩耕地和每小时所花的劳

    力计算，产量也更高。甘薯引进的结果是高原人口激增。就是说，虽然在甘薯引进

    前人们在新几内亚高原地区从事农业已有数千年之久，但当地现有的作物一直限制

    着他们在宜居高原地区所能达到的人口密度。

    总之，新几内亚提供了一个和新月沃地截然不同的富于启发性的对比。同新月沃地

    的狩猎采集族群一样，新几内亚的狩猎采集族群也是独立地逐步形成粮食生产的。

    然而，由于当地没有可以驯化的谷物、豆类植物和动物，由于因此而带来的高原地

    区蛋白质的缺乏，同时也由于高原地区当地现有根用作物的局限，他们的土生土长

    的粮食生产受到了限制。不过，新几内亚人对他们现有的野生动植物的了解，一点

    也不比今天地球上的任何民族差。他们同样能够发现并检验任何值得驯化的野生植

    物。他们完全能够认出在他们现有的作物之外的其他一些有用的作物，他们在甘薯

    引进时兴高采烈地接受了它就是证明。今天，这个教训在新几内亚正在又一次被人

    们所接受，因为那些具有优先获得引进的新作物和新牲畜的机会（或具有采纳它们

    的文化意愿）的部落发展壮大了自己，而受到损害的则是那些没有这种机会或意愿

    的部落。因此，新几内亚土生土长的粮食生产所受到的限制与新几内亚的族群没有

    任何关系，而是与新几内亚的生物区系和环境有着最密切的关系。

    关于本地农业显然受到当地植物群的限制这个问题，我们的另一个例子来自美国东

    部。同新几内亚一样，那个地区也为独立驯化当地的野生植物提供了条件。然而，

    人们对美国东部早期发展的了解，要比对新几内亚早期发展的了解多得多：美国东

    部最早的农民所种植的作物已经得到确认，当地植物驯化的年代和作物序列也已为

    人们所知。在其他作物开始从别处引进之前很久，美洲土著便已在美国东部的河谷

    地区定居下来，并在当地作物的基础上发展了集约型的粮食生产。因此，他们有能

    力去利用那些最有希望的野生植物。他们实际上栽培了哪些野生植物，以及怎样把

    由此而产生的当地一系列作物去和新月沃地的一系列始祖作物作一比较呢？

    原来美国东部的始祖作物是4种植物，它们在公元前2500年至前1500年这一时期得

    到驯化，比新月沃地的小麦和大麦的驯化时间晚了整整6000年。当地的一种南瓜属

    植物不但能产生可吃的种子，而且还可用作小型容器。其余3种始祖作物完全是因为

    它们可吃的种子才被人栽种的（向日葵、一种叫做菊草的雏菊亲缘植物和一种叫做

    藜的菠菜远亲植物）。

    但4种种子作物和一种容器远远够不上完全的粮食生产组合。这些始祖作物在20000

    年中不过是饮食的小小补充，美国东部的印第安人仍然主要地依赖野生食物，尤其

    是野生的哺乳动物和水鸟、鱼、有壳水生动物和坚果。直到公元前500年至前200年

    这一时期，在又有3种种子作物（萹蓄、五月草和小大麦）得到栽培之后，农业才成

    为他们食品的主要部分的来源。

    现代的营养学家可能会对美国东部的这7种作物大加赞赏。它们的蛋白质含量都很高

    —达17%—32%，而小麦是8%—14%，玉米是9%，大麦和白米甚至更低。其中两种—

    向日葵和菊草含油量也很高（45%—47%）。尤其是菊草，由于含有32%的蛋白质和

    45%的油，可能成为营养学家梦寐以求的最佳作物。我们今天为什么仍然没有吃上这

    些理想的粮食呢？

    唉，美国东部的这些作物的大多数虽然在营养方面有其优点，但它们在其他方面也

    存在严重的缺点。藜属植物、萹蓄、小大麦和五月草的种子很小，体积只有小麦和

    大麦种子的1/10。更糟的是，菊草是靠风媒传粉的豚草的亲缘植物，而豚草是众所

    周知的引起花粉病的植物。同豚草的花粉一样，凡是在菊草长得茂盛的地方，菊草

    的花粉都会引起花粉病。如果这一点还不能使你想要做一个种植菊草的农民的热情

    完全消失的话，那就请你注意它有一种令某些人讨厌的强烈气味，而且接触到它会

    引起皮肤过敏。

    公元元年后，墨西哥的一些作物最后经由贸易路线开始到达美国东部。玉米是在公

    元200年左右引进的，但在许多世纪中，它所起的作用始终较小。最后，在公元900

    年左右，一个适应北美洲短暂夏季的新品种的玉米出现了，而在公元1100年左右随

    着豆类的引进，墨西哥的玉米、豆类和南瓜属这三位一体的作物体系便齐全了。美

    国东部的农业大大地集约化了，人口稠密的酋长管辖的部落沿密西西比河及其支流

    发展了起来。在某些地区，原来在当地驯化的作物同远为多产的墨西哥三位一体的

    作物体系一起保留了下来，但在另一些地区，这三位一体的作物体系则完全取代了

    它们。没有一个欧洲人见到过生长在印第安人园子里的菊草，因为到欧洲人于公元

    1492年开始在美洲殖民时，菊草作为一种作物已经消失了。在美国东部所有这些古

    代特有作物中，只有2种（向日葵和东部南瓜）能够同在其他地方驯化的作物相媲

    美，并且至今仍在种植。我们现代的橡实形南瓜和密生西葫芦就是从几千年前驯化

    的美洲南瓜属植物演化而来的。

    因此，像新几内亚的情形一样，美国东部的情形也是富于启发性的。按照推理，这

    个地区看来可能具有促进当地多产农业的条件。它有肥沃的土壤，可靠而适中的雨

    量，以及保持今天丰产农业的合适的气候。该地的植物群品种繁多，包括多产的野

    生坚果树（橡树和山核桃树）。当地的印第安人发展了以当地驯化植物为基础的农

    业，从而在村庄里过着自给自足的定居生活，他们甚至在公元前200年至公元400年

    期间带来了文化的繁荣（以今天俄亥俄州为中心的霍普韦尔文化）。这样，他们在

    几千年中就能够把最有用的可以得到的任何野生植物当作潜在的作物来加以利用。

    尽管如此，霍普韦尔文化繁荣的出现，还是比新月沃地乡村生活的出现晚了差不多

    9000年。不过，直到公元900年之后，墨西哥三位一体的作物组合才引发了人口的

    较大增长，即所谓的密西西比文化的繁荣。人口的增长使墨西哥以北的印第安人得

    以建设最大的城镇和最复杂的社会。但这种人口的增长毕竟来得太晚，没有能使美

    国的印第安人为迫在眉睫的欧洲人殖民灾难作好准备。仅仅以美国东部的作物为基

    础的粮食生产，还不足以引发人口的增长，这原因是不难说明的。这一地区现有的

    野生谷物，远远不如小麦和大麦那样有用。美国东部的印第安人没有驯化过任何可

    在当地得到的豆类、纤维作物、水果树或坚果树。除了狗，他们没有任何家畜，而

    狗大概也是在美洲的其他地方驯化的。

    有一点也是很清楚的：美国东部的印第安人对他们周围的野生植物中潜在的主要作

    物并未视而不见。即使是用现代科学知识武装起来的20世纪植物育种专家，在利用

    北美的野生植物方面也很少取得成功。诚然，我们现在已把美洲山核桃驯化成一种

    坚果树并把乌饭树的蓝色浆果驯化成一种水果，而且我们也已把欧亚大陆的一些水

    果作物（苹果、李、葡萄、树莓、黑刺莓、草莓）同北美的野生亲缘植物进行杂交

    来改良品种。然而，这几项成就对我们饮食习惯的改变，远远不及公元900年后墨西

    哥的玉米对美国东部印第安人饮食习惯的改变那样深刻。

    对美国东部驯化植物最了解的农民，就是这个地区的印第安人自己。他们在墨西哥

    三位一体的作物体系引进后宣判了当地驯化植物的命运：或者把它们完全抛弃，或

    者把它们的重要性降低。这个结果也表明了印第安人没有受到文化保守主义的束

    缚，而是在看到一种优良的植物时完全能够认识到它的价值。因此，同在新几内亚

    一样，美国东部土生土长的粮食生产所受到的限制，不是由于印第安人本身，而是

    完全决定于美洲的生物区系和环境。

    现在，我们已经考虑了3个对照地区的例子，在这3个例子中，粮食生产都是土生土

    长的。新月沃地处于一个极端；新几内亚和美国东部处于另一个极端。新月沃地的

    族群对当地植物的驯化在时间上要早得多。他们驯化了多得多的植物品种，驯化了

    产量多得多或价值大得多的植物品种，驯化了范围广泛得多的各种类型的作物，更

    快地发展了集约型粮食生产和稠密的人口，因此，他们是带着更先进的技术、更复

    杂的行政组织和用以传染其他族群的更流行的疾病进入现代世界的。

    我们发现，新月沃地、新几内亚和美国东部的这些差异，直接来自可以用来驯化的

    野生动植物的不同系列，而不是来自这些族群本身的局限性。当更多产的作物从别

    处引进时（新几内亚的甘薯，美国东部的墨西哥三位一体的作物体系），当地族群

    迅即利用了它们，加强了粮食生产，从而大大地增加了人口。如果把范围加以扩

    大，依我看在地球上的一些根本没有在当地发展出粮食生产的地区—加利福尼亚、

    澳大利亚、阿根廷无树大草原、欧洲西部等等—适合驯化的野动植物可能比新几内

    亚和美国东部还要少，因为在新几内亚和美国东部至少还出现了有限的粮食生产。

    事实上，无论是本章中提到的马克·布卢姆勒在世界范围内对当地现有的大籽粒野生

    禾本科植物的调查，还是下一章中将要述及的在世界范围内对当地现有的大型哺乳

    动物的调查，都一致表明，所有这些不存在本地粮食生产或只有有限的本地粮食生

    产的地区，都缺少可驯化的牲畜和谷物的野生祖先。

    请回忆一下：粮食生产的出现涉及粮食生产与狩猎采集之间的竞争问题。因此，人

    们也许想要知道，粮食生产出现缓慢或没有出现粮食生产这种种情况，可能是由于

    当地可以猎取和采集的资源特别丰富，而不是由于适合驯化的物种特别容易获得。

    事实上，当地粮食生产出现很晚或根本没有出现粮食生产的大多数地区，向狩猎采

    集族群所提供的资源特别贫乏而不是特别丰富，因为澳大利亚和美洲（而不是欧亚

    大陆和非洲）的大多数大型哺乳动物，到冰期快结束时已经灭绝。粮食生产所面临

    的来自狩猎采集的竞争，在这些地区甚至比在新月沃地少。因此，在当地未能出现

    粮食生产或粮食生产受到限制这些情况，决不能归咎于来自大量狩猎机会的竞争。

    为了不使这些结论被人误解，我们在结束这一章时应该提出防止夸大两个问题的告

    诫：一些族群接受更好的作物和牲畜的意愿，和当地现有的野生动植物所带来的限

    制。这种意愿和限制都不是绝对的。

    我们已经讨论了许多关于当地族群采纳在别处驯化的更多产的作物的例子。我们的

    一般结论是：人们能够认识有用的植物，因此大概也会认识当地适合驯化的更好的

    植物，如果这种植物存在的话，而且他们也不会由于文化保守主义和禁忌而不去那

    样做。但是，必须对这句话加上一个重要的限定语：“从长远观点看和在广大地区

    内”。任何一个了解人类社会的人都能举出无数的例子，来说明一些社会拒绝接受

    可能会带来利益的作物、牲畜和其他新事物。

    当然，我并不赞成那种明显的谬论，即认为每一个社会都会迅速地采纳每一个可能

    对它有益的新事物。事实上，在整个大陆和其他一些包含数以百计的互相竞争的广

    大地区，有些社会对新事物可能比较开放，有些社会对新事物可能比较抵制。那些

    接受新作物、新牲畜或新技术的社会因而可能吃得更好，繁殖得更快，从而取代、

    征服或杀光那些抵制新事物的社会。这是一个重要的现象，它的表现远远超过了采

    纳新作物的范围，我们将在第十三章再回头讨论这个问题。

    我们的另一个告诫涉及当地现有的野生物种使粮食生产的出现所受到的限制。我不

    是说，在所有那些在现代以前实际上未曾出现粮食生产的地区，不管经过多少时间

    也不可能出现粮食生产。今天的欧洲人因为看到澳大利亚土著进入现代世界时的身

    份是石器时代的狩猎采集族群，便常常想当然地认为这些土著将永远如此。

    为了正确认识这种谬误，请考虑一下有一个天外来客在公元前3000年访问了地球。

    这个外星人在美国东部可能没有看到粮食生产，因为直到公元前2500年左右粮食生

    产才在那里开始出现。如果这个公元前3000年的外星人得出结论说，美国东部野生

    动植物所造成的限制永远排除了那里的粮食生产，那么在随后1000年中发生的事情

    可能证明这个外星人错了。就算外星人去的是新月沃地，如果造访发生在公元前

    9500年而不是公元前8500年，也可能会误以为新月沃地永远不适合粮食生产。

    换言之，我的论点不是说加利福尼亚、澳大利亚、欧洲西部以及没有本地粮食生产

    的所有其他地区没有可驯化的物种，而且如果不是外来的驯化动植物或族群的到

    来，那些地方可能仍然为狩猎采集族群无限期地占有。相反，我注意到地区之间在

    现有的可驯化物种的储备方面差异甚大，这些地区的本地粮食生产出现的年代也相

    应地有所不同，而且在某些肥沃地区直到现代仍没有独立出现过粮食生产。

    澳大利亚这个据称最“落后的”大陆很好地说明了这个问题。澳大利亚东南部是这

    个大陆上水源充足、最适合粮食生产的地方。那里的土著社会在最近的几千年里似

    乎一直在按照一种可能最终导致本地粮食生产的发展轨迹在演化。它们已经建立了

    过冬的村庄。它们已经开始加强利用它们的环境，建造渔栅、编织渔网，甚至挖掘

    长长的水渠来从事渔业生产。如果欧洲人没有在1788年向澳大利亚殖民，从而中途

    破坏了那个独立的发展轨迹，那么澳大利亚土著也许不消几千年就可成为粮食生产

    者，照料一池池驯化了的鱼，种植驯化了的澳大利亚薯蓣和小籽粒的禾本科植物。

    根据这一点，我现在就能够回答包含在本章标题里的那个问题。我提出的那个问题

    是：北美印第安人未能驯化北美苹果的原因是在印第安人还是在苹果。

    我并非因此就暗示说苹果不可能在北美驯化。请记住：苹果在历史上是最难栽培的

    果树之一，也是在欧亚大陆驯化的最后一批主要的果树之一，因为苹果的繁殖需要

    复杂的嫁接技术。直到希腊古典时期，即欧亚大陆粮食生产开始出现后8000年，即

    使在新月沃地和欧洲也没有关于大规模驯化苹果的证据。如果美洲印第安人开始以

    同样的速度发明或学会嫁接技术，并终于也驯化了苹果，那也要在公元5500年左

    右，即北美在公元前2500年左右出现植物驯化后大约8000年。

    因此，在欧洲人到达时印第安人仍未能驯化北美的苹果，其原因不在印第安人，也

    不在苹果。就苹果驯化必要的生物条件而言，北美印第安农民和欧亚大陆农民一

    样，北美的野生苹果也和欧亚大陆的野生苹果一样。事实上，本章读者现在正在津

    津有味地吃着的从超市上买来的苹果，有些品种就是不久前将欧亚大陆的苹果同北

    美的野生苹果进行杂交而培育出来的。印第安人未能驯化苹果的原因却是在于印第

    安人所能得到的整个野生动植物组合。这个组合的微弱的驯化潜力，就是北美粮食

    生产很晚才开始的主要原因。

    第九章 斑马、不幸的婚姻和安娜·卡列尼娜原则

    可驯化的动物都是可以驯化的；不可驯化的动物各有各的不可驯化之处。

    如要你认为你以前读到过和这差不多的字句，那你就说对了。只要稍稍改动一下，

    那就成了托尔斯泰伟大的小说《安娜·卡列尼娜》著名的第一句话：“幸福的家庭都

    是幸福的；不幸的家庭各有各的不幸。”托尔斯泰这句话的意思是，为了得到幸

    福，婚姻必须在许多不同方面都是成功的：两性的吸引、对金钱的共识、对孩子的

    管教、宗教信仰、三亲六眷，以及其他重大问题。在所有这些基本方面只要有一个

    方面出了问题，就可使婚姻毁掉，即使这婚姻所有其他必要的幸福因素一样不少。

    这个原则推而广之，可以用来了解婚姻以外的生活的其他许多方面。对于成功，我

    们往往是寻求容易的、单一因素的解释。然而，对于大多数重大的事情来说，成功

    实际上需要避免许多个别的可能的失败原因。安娜·卡列尼娜原则说明了动物驯化的

    一个特点，这个特点对人类历史产生了严重的后果—那就是，许多看似合适的大型

    野生哺乳动物，如斑马和西貒，从来没有被驯化过，而成功驯化的动物几乎清一色

    地出产在欧亚大陆。在前两章里我们讨论了为什么许多看似适于驯化的野生植物没

    有得到驯化，现在我们可以着手解决与驯养的哺乳动物有联系的问题。我们前面的

    关于苹果或印第安人的问题现在变成了关于斑马或非洲人的问题。

    ————

    在第四章中，我们曾提醒自己驯养的大型哺乳动物对那些拥有它们的人类社会产生

    重大影响的那许多方面。最显著的是，这些动物提供了肉食、奶制品、肥料、陆上

    运输、皮革、军事突击手段、犁具牵引、毛绒以及使先前没有抵抗力的民族失去生

    命的病菌。

    当然，除此以外，驯养的小型哺乳动物、驯养的鸟类和昆虫对人类也是有益的。有

    许多鸟是因为它们的肉、蛋和羽毛而被驯化的：中国的鸡、欧亚大陆某些地区的各

    种鸭和鹅、中美洲的火鸡、非洲的珍珠鸡和南美洲的美洲家鸭。狼在欧亚大陆和北

    美经过驯化变成了我们的狗，用来打猎、看门、做宠物，以及在某些社会里充当食

    物。为充当食物而被驯化的啮齿目动物和其他小型哺乳动物包括欧洲的兔、安第斯

    山脉的豚鼠、西非的一种巨鼠，可能还有加勒比海诸岛上的一种叫做硬毛鼠的啮齿

    目动物。白鼬在欧洲被驯化来猎兔，猫在北非和西南亚被驯化来猎捕啮齿目有害动

    物。近至19世纪和20世纪驯化的小型哺乳动物包括为毛皮而饲养的狐、水貂和绒鼠

    以及当宠物饲养的仓鼠。甚至有些昆虫也被驯化了，主要的有蜜蜂和中国的蚕蛾，

    饲养它们是分别为了得到蜂蜜和蚕丝。

    许多这样的小动物就是这样为人类提供食物、衣着和温暖。但它们没有一种可以拉

    犁或拉车，没有一种可以供人骑乘，除狗外没有一种可以拉雪橇或成为战争机器，

    在用作食物方面它们也没有一种像驯养的大型哺乳动物那样重要。因此，这一章的

    剩余部分将只限于讨论大型哺乳动物。

    驯化的哺乳动物的重要性全靠数量惊人之少的几种大型陆生食草动物。（只有陆生

    哺乳动物得到了驯化，其原因显而易见，在现代海洋世界的设施发展起来以前，水

    生哺乳动物是很难饲养和繁殖的。）如果我们把“大型”规定为“重量超过100

    磅”，那么只有14种这样的哺乳动物在20世纪前得到驯化（见表9.1所列）。在这

    14种古代哺乳动物中，9种（表9.1中的“次要的9种”）仅对地球上某些有限地区

    的人来说是重要的牲畜：阿拉伯单峰骆驼、中亚双峰骆驼、美洲驼／羊驼（源于同

    一祖先的不同品种）、驴、驯鹿、水牛、牦牛、爪哇野牛和印度野牛。只有5种遍布

    全世界而且重要。这5种驯化的主要哺乳动物是牛、绵羊、山羊、猪和马。

    这里所列举的初看起来似乎有明显的遗漏。曾帮助汉尼拔的大军越过阿尔卑斯山的

    非洲象怎么样？今天在东南亚仍被用作役畜的亚洲象怎么样？是的，我没有忘记它

    们，但这里有一个重要的区别。象被驯服了，但绝不是驯化。过去汉尼拔的象和今

    天亚洲的役用象只是捕捉后被驯服的野象；它们在圈养中是不交配的。相比之下，

    驯化动物则可定义为：使某种动物在圈养中通过有选择的交配，使其与野生祖先有

    所不同，以便为控制其繁殖与饲养的人类所利用。

    换句话说，驯化就是把野生动物改变成对人类更有用的东西。真正驯化的动物在许

    多方面不同于它们的野生祖先。这方面的差异是由两个过程产生的：人类对那些比

    同种中其他动物个体更有益于人类的动物个体所作出的选择，和动物对在不同于野

    生环境的人类环境中起作用的自然选择变异力量所作出的自动演化反应。我们已在

    第七章中看到，所有这些说法也适用于植物驯化。

    驯化的动物产生了不同于它们的野生祖先的演变，有以下几个方面。许多动物的形

    体大小改变了：牛、猪和绵羊在驯化中形体变小了，而豚鼠在驯化中则形体变大

    了。绵羊和羊驼因保留了毛绒并减少或失去了硬毛而得到选择，而母牛则因产奶量

    高而得到选择。有几种驯养的动物同它们的野生祖先相比，脑袋较小，感觉器官也

    较不发达，因为它们不再需要它们的祖先赖以逃脱野外捕食者的那种比较大的脑袋

    和比较发达的感觉器官了。

    表9.1 古代14种大型食草类驯化哺乳动物

    为了正确认识在驯化中产生的变化，可以把家犬的野生祖先狼同许多不同品种的狗

    加以比较。有些狗比狼大得多（丹麦大狗），而另一些狗则又小得多（哈巴狗）。

    有的生得体型修长，可用于赛跑（灵），有的天生腿短，如用于赛跑则毫无价值

    （达克斯猎狗）。它们在毛形和颜色方面差异很大，有些甚至连毛都没有。波利尼

    西亚人和阿兹特克人培育出来的狗，是为了充当粮食而特地饲养的品种。把达克斯

    猎狗拿来和狼比较一下，而如果你并不知道它们之间的关系，你也会毫不怀疑前者

    是从后者演化而来的。

    这14种古代大型食草类驯化哺乳动物的野生祖先，在地球上的分布是不均匀的。这

    样的野生祖先在南美只有1种，它产生了美洲驼和羊驼。北美、澳大利亚和非洲撒哈

    拉沙漠以南地区连1种都没有。非洲撒哈拉沙漠以南地区没有本地的驯化哺乳动物，

    这尤其令人惊讶，因为今天旅游者去非洲旅游的一个主要理由就是去看那里丰富多

    样的野生哺乳动物。相比之下，这14种古代动物中有13种（包括主要的5种中的全

    部）的野生祖先只有欧亚大陆才有。（和在本书中的其他地方一样，我使用的“欧

    亚大陆”这个词在几种情况下把北非也包括在内，因为从生物地理学和人类文化的

    许多方面来看，北非与欧亚大陆的关系比它与非洲撒哈拉沙漠以南地区的关系更加

    密切。）

    当然，这13种的野生祖先并非全都同时出现在整个欧亚大陆。没有一个地区拥有这

    全部13种，有几种的野生祖先完全是地方性的，例如野生牦牛只限于西藏和邻近的

    高原地区。然而，在欧亚大陆的许多地方，这13种中的确有好几种同时生活在同一

    地区：例如，野生祖先中有7种出现在西南亚。

    各大陆之间野生祖先的这种十分不均匀的分布，成了欧亚大陆人而不是其他大陆的

    人最后得以拥有枪炮、病菌和钢铁的一个重要原因。我们怎样来解释这14种古代哺

    乳动物集中出现在欧亚大陆的现象呢？

    有一个原因很简单。欧亚大陆拥有数量最多的陆生大型野生哺乳动物，无论它们是

    否都是驯化动物的祖先。我们不妨把某个“驯化的候补者”定义为平均重量超过100

    磅（45公斤）的任何陆生草食的或杂食的哺乳动物（不是以肉食为主的哺乳动

    物）。表9.2表明，欧亚大陆拥有最多的可供驯化的候补哺乳动物，达72种，正如它

    在其他许多植物群和动物群方面拥有最多的品种一样。这是因为欧亚大陆是世界上

    最大的陆块，它的生态环境也是千变万化的，动植物的生存环境从广阔的热带雨

    林、温带雨林、沙漠和沼泽到同样广阔的冻原，应有尽有。非洲撒哈拉沙漠以南地

    区可供驯化的候补哺乳动物较少，共51种，正如它在其他大多数植物群和动物群方

    面品种较少一样—因为同欧亚大陆相比，它的面积较小，生态环境的变化也较少。

    非洲热带雨林的面积比东南亚的小，在北纬37°以北没有任何温带的动植物生存环

    境。我在第一章中讨论过，美洲以前的可供驯化的候补动物几乎和非洲的一样多，

    但美洲的大多数大型野生哺乳动物（包括那里的马、那里的大多数骆驼以及其他一

    些如果生存下来也可能得到驯化的动物）在13000年前就已灭绝了。澳大利亚是最小

    的也最孤立的大陆，那里的大型野生哺乳动物的种类始终比欧亚大陆、非洲或美洲

    少得多。正如在美洲一样，在澳大利亚除红袋鼠外所有这少数几种可供驯化的候补

    动物，大约在这个大陆第一次有人移居时就已灭绝了。

    表9.2 可供驯化的候补哺乳动物

    “候补动物”的定义为平均重量超过100磅的陆生的草食或杂食的野生哺乳动物。

    因此，欧亚大陆何以一直是大型哺乳动物驯化的主要场所，对这个问题的部分解释

    是：它是一个一开始就拥有最多的可供驯化的野生哺乳动物的大陆，在过去的40000

    年中，那里这样的动物因绝种而消失的也最少。但表9.2中的数字提醒我们，那不是

    全部的解释。有一点也是确然无疑的：在那些候补的哺乳动物中，实际得到驯化的

    比例在欧亚大陆最高（18%），而在非洲撒哈拉沙漠以南地区特别低（在51种候补动

    物中竟没有一种得到驯化！）尤其令人惊讶的是，大量的非洲和美洲哺乳动物没有

    得到驯化，尽管它们在欧亚大陆有得到驯化的近亲或和它们极相似的动物。为什么

    欧亚大陆的马能够驯化，而非洲的斑马却不能呢？为什么欧亚大陆的猪能够驯化，

    而美洲的西貒或非洲的3种真正野猪却不能？为什么欧亚大陆的5种野牛（松毛长角

    野牛、水牛、牦牛、印度野牛和爪哇野牛）能够驯化，而非洲野牛或美洲野牛却不

    能？为什么亚洲的摩弗伦羊（我们饲养的绵羊的祖先）能够驯化，而北美洲的加拿

    大盘羊却不能？

    虽然非洲、美洲和澳大利亚的所有那些族群存在着巨大的差异，但他们在动物驯化

    方面是否都有欧亚大陆族群所没有的某些文化障碍？例如，非洲的大型野生动物数

    量很多，可以通过猎杀来得到，从而使非洲人特意去饲养家畜成为多余之举？

    对这个问题的回答是毫不含糊的：否！有5个方面的证据可以驳倒上面的解释：非欧

    亚大陆族群迅速接受了欧亚大陆驯化的动物，人类有豢养宠畜的普遍爱好，古代的

    那14种哺乳动物迅速得到驯化，其中有几种还屡次独立地得到驯化，以及现代人所

    作的进一步驯化的努力只取得了有限的成功。

    首先，当欧亚大陆的主要5种驯化的哺乳动物到达非洲撒哈拉沙漠以南地区时，凡是

    条件许可的地方，它们都被迥然不同的一些族群所接受。这些非洲牧人因此取得了

    对非洲狩猎采集族群的巨大优势，并迅速取代了他们。尤其是班图族农民，由于获

    得了牛和绵羊，从他们的家园向西非扩展，并在很短的时间内，在非洲撒哈拉沙漠

    以南的其余大多数地区打垮了先前的狩猎采集族群。甚至在没有获得作物的情况

    下，一些科伊桑族群由于在约2000年前获得了牛和绵羊而在非洲南部的广大地区取

    代了科伊桑的狩猎采集族群。驯养的马匹引进西非后改变了那里的战争情况，把那

    个地区变成了一批依靠骑兵的王国。使马匹未能向西非以外地区扩散的唯一因素是

    采采蝇传播的锥虫病。

    在世界上的其他地方，只要缺少适于驯化的本地野生哺乳动物的当地族群终于有机

    会获得欧亚大陆的家畜，这种模式就会反复出现。无论是在北美还是在南美，在马

    从欧洲人的定居点逃逸出来后不到一代人时间，欧洲马就被印第安人热切地接受

    了。例如，到19世纪，北美大平原印第安人已经成了骑术精良的战士和猎捕野牛的

    能手，但他们却是在17世纪晚些时候才得到马匹的。从西班牙人那里获得的绵羊，

    同样改变了纳瓦霍族印第安人的社会，尤其是使纳瓦霍人得以织出他们因之而出名

    的美丽的羊毛毯。在带狗的欧洲人于塔斯马尼亚岛定居后不到10年，以前从未见过

    狗的塔斯马尼亚岛土著就开始为狩猎之用而饲养了很多的狗。因此，在澳大利亚、

    美洲和非洲的数以千计的文化各异的土著中，没有任何普遍的文化禁忌在妨碍动物

    驯化。

    毫无疑问，如果这些大陆上的某些本地野生哺乳动物是可驯化的，那么澳大利亚、

    美洲和非洲的某些族群可能已驯化了它们，并从它们身上得到巨大的利益，就像他

    们从欧亚大陆的家畜得到利益一样，因为当年在能够得到这些家畜时，他们曾立即

    予以采纳。例如，想想非洲撒哈拉沙漠以南地区的各个族群，他们生活的地方和野

    斑马和野牛近在咫尺。为什么非洲没有至少一个狩猎采集部落驯化这些斑马和野

    牛，从而获得对其他非洲人的支配力量，而不必等到欧亚大陆的马和牛的到来？所

    有这些事实表明，对于欧亚大陆以外没有当地哺乳动物的驯化这个问题的解释，在

    于当地现有的野生哺乳动物本身，而不是在于当地的人。

    支持这一解释的第二个证据来自宠物。把野生动物当宠物来饲养并加以调教，是动

    物驯化的第一阶段。各个大陆的几乎所有传统的人类社会都有关于宠物的记述。这

    样调教出来的野生动物的种类，远远多于最后得到驯化的野生动物的种类，并且包

    括了几种我们几乎不曾料想会成为宠物的野生动物。

    例如，在我工作的那些新几内亚的村庄里，我常常看到人们带着宠物袋鼠、袋貂和

    从鹟到鹗无所不有的鸟。这些被捕捉到的动物虽然有些被当作宠物来饲养，但大多

    数最后还是被吃掉了。新几内亚人甚至还经常去捕捉鹤鸵（一种形似鸵鸟的不会飞

    的大型鸟类）的幼鸟，并把它们喂养大当美味来吃—虽然捕捉到的成年鹤鸵极其危

    险，不时地把村民来个开膛剖肚。有些亚洲族群调教雕用于打猎，虽然偶尔也有关

    于这些凶猛的宠物杀死训练它们的人的传闻。古埃及人和亚述人以及现代的印度人

    训练猎豹用于打猎。古埃及人的绘画表明，他们甚至还驯养（并不令人惊奇）有蹄

    类哺乳动物如瞪羚和麋羚，鸟类如鹤，比较令人惊奇的是驯养长颈鹿（可能有危

    险），最令人惊奇的是驯养鬣狗。非洲象尽管明显有危险，但在罗马时代已有人驯

    养，而亚洲象在今天仍然在被人驯养。也许最不可能成为宠物的动物是欧洲棕熊

    （与美洲的灰熊是同种），但日本的阿伊努人经常把熊崽抓来驯养，待养大后在宗

    教仪式上杀来吃。

    因此，许多野生动物在导致驯化的动物与人的关系的连续序列中都达到了第一阶

    段，但只有几种出现在序列的另一端而成为家畜。一个多世纪前，英国科学家弗朗

    西斯·高尔顿简明地概述了这方面的差异：“每一种野生动物都有可能得到驯化，有

    几种……在很久以前就驯化了，但其余的大部分有时仅仅由于在一个小小的细节上出

    了问题，就注定永远野生了。”

    动物驯化的年代，为证实高尔顿的观点提供了第三个证据。高尔顿认为，早期牧民

    很快就驯化了所有适于驯化的大型哺乳动物。关于有些动物的驯化年代，我们已有

    了考古证据。这些动物全都是在公元前8000年至前2500年这一段时间驯化的—就是

    说，是在上次冰期结束后出现的定居的农牧社会开头的几千年内驯化的。正如表9.3

    所概述的那样，大型哺乳动物驯化的年代从绵羊、山羊和猪开始，到骆驼结束。公

    元前2500年后，就再也没有出现过任何有重大意义的动物驯化了。

    当然，在公元前2500年的很久之后，确实有些小型哺乳动物首次得到了驯化。例

    如，直到中世纪兔子由于可以充当食物才得到驯化，实验室研究用的老鼠直到20世

    纪才得到驯化，作为宠物饲养的仓鼠直到20世纪30年代才得到驯化。小型哺乳动物

    驯化的继续发展并不令人感到惊奇，因为确实有数以千计的野生动物可以用作驯化

    的候补者，同时也因为对传统社会来说它们的价值太小，不值得花气力去饲养。但

    大型哺乳动物的驯化实际上在4500年前就结束了。到那时，世界上全部148种可以

    用来驯化的候补大型动物必定已被试验过无数次，结果只有几种通过了试验，剩下

    的就再也没有适合驯化的了。

    表9.3 大型哺乳动物驯化得到证明的最早的大致年代

    对于其他4种已驯化的大型哺乳动物—驯鹿、牦牛、印度野牛和爪哇野牛—至今几乎

    没有关于它们驯化年代的证据。表中的年代和地点只是迄今为止得到证明的最早的

    年代和地点；驯化实际上可能是在更早的时间在某个不同的地点开始的。

    还有第四个证据可以用来说明某些哺乳动物适合驯化的程度比另一些哺乳动物大得

    多。这个证据来自对同一种动物所进行的反复的独立的驯化。以我们称之为线粒体

    DNA的遗传物质的各个部分为基础的遗传学证据最近证实了，有隆肉的印度牛和没有

    隆肉的欧洲牛的野生祖先是在几万年前即已分化的两个不同的野牛种群，而这在过

    去长期以来是一直遭到怀疑的。换句话说，印度人驯化了本地的亚种松毛长角野

    牛，西南亚人独立地驯化了他们自己的西南亚亚种松毛长角野牛，而北非人可能也

    是独立地驯化了北非的松毛长角野牛。

    同样，在美洲以及可能还有包括中国和西南亚在内的欧亚大陆的几个不同地区，狼

    被独立地驯化成狗。现代猪的驯化地点按先后顺序有中国、欧亚大陆西部以及可能

    还有其他一些地区。这些例子又一次着重表明了：相同的几种适于驯化的野生动物

    吸引了许多不同的人类社会的注意。

    在驯化动物方面现代尝试的失败，提供了最后一个证据，表明过去在驯化剩下的大

    批候补野生动物方面的失败是由于这些动物本身的缺点，而不是由于古代人的缺

    点。今天的欧洲人继承了地球上最悠久的动物驯化传统之一—这个传统是大约一万

    年前在西南亚开始的。自15世纪以来，欧洲人的足迹遍布全球，他们见到了欧洲没

    有的野生哺乳动物。欧洲的移民，如我在新几内亚遇到的带着宠物袋鼠和袋貂的那

    些人，和土著一样，驯养了许多当地的哺乳动物，或把它们当作宠物。迁往其他大

    陆的欧洲牧人和农民也认真努力地去驯化当地的一些哺乳动物。

    在19世纪和20世纪，至少有6种大型哺乳动物—大角斑羚、驼鹿、麋鹿、麝牛、斑

    马和美洲野牛—成了一些安排得特别井井有条的计划的研究对象，这些计划由现代

    的动物育种专家和遗传学家执行，目的就是对这些动物进行驯化。例如，非洲最大

    的羚羊大角斑羚因其肉质肥美和奶量丰富而在乌克兰的新阿斯卡尼亚动物园以及英

    国、肯尼亚、津巴布韦和南非等地一直成为被选中的研究对象；苏格兰阿伯丁的罗

    威特研究所经营了一家驼鹿（用英国的术语说就是马鹿）实验农场；在俄罗斯的佩

    切罗—伊利奇国家公园也开办了一家麋鹿实验农场。然而，这些现代的努力只取得

    了有限的成功。虽然美洲野牛肉偶尔也出现在美国的一些超级市场上，虽然麋鹿已

    在瑞典和俄罗斯被用来骑乘、挤奶和拉雪橇，但这些努力没有一项产生具有足够经

    济价值的成果来吸引许多大牧场主。尤其引人注目的是，同欧亚大陆的那些容易感

    染非洲疾病的家畜相比，非洲大角斑羚对疾病的抵抗能力和对气候的适应能力使它

    获得了一种巨大的优势，但近来在非洲范围内进行的驯化大角斑羚的努力始终未能

    得到普及。

    因此，无论是几千年中一直能够得到用于驯化的候补动物的本地牧人，还是现代的

    遗传学家，都一直未能成功地使古代那14种以外的大型哺乳动物成为有用的驯化动

    物，而那14种动物至少在4500年前就已驯化了。然而，今天的科学家们只要愿意，

    无疑能够为许多种动物去实现关于驯化的那一部分的定义，即关于控制交配和食物

    的规定。例如，圣迭戈和洛杉矶的动物园现在正使最后幸存的加利福尼亚兀鹰受到

    超过任何其他驯化动物的严格的交配控制。对每一只兀鹰都要进行遗传鉴定，并由

    计算机程序来决定哪一只雄鹰同哪一只雌鹰进行交配，以便达到人类的目的（在这

    种情况下就是为了产生最大限度的遗传差异，从而使这种濒临灭绝的鸟得以保

    存）。一些动物园正在执行用于其他许多有灭绝之虞的动物的繁殖计划，这些动物

    包括大猩猩和犀牛。但这些动物园严格挑选加利福尼亚兀鹰，不可能带来经济上有

    益的结果。动物园对犀牛所作的努力也是如此，虽然活犀牛的肉重达3吨以上。我们

    马上就会看到，驯化犀牛（以及其他大多数大型哺乳动物）有着不可逾越的障碍。

    总之，在全世界作为驯化候补者的148种陆生食草类大型野生哺乳动物中，只有14种

    通过了试验。为什么其余的134种没有能通过试验呢？弗朗西斯·高尔顿在把其余那

    些动物说成是“注定要永远野生”时指的是哪些情况呢？

    答案来自安娜·卡列尼娜原则。要能得到驯化，每一种候补的野生动物都必须具有许

    多不同的特点。缺少了哪一个必不可少的特点，都会使驯化的努力失败，就像使建

    立幸福婚姻的努力失败一样。我们在担任斑马和人类这一对的婚姻问题咨询指导

    时，至少可以找出驯化失败的6组原因。

    日常食物。每一次某种动物在吃某种植物或另一种动物时，食物生物量转换为取食

    者生物量的效率远远低于100%：通常在10%左右。就是说，要花费10000磅左右的玉

    米才能喂养出一头1000磅重的牛。如果你想要养一只1000磅重的食肉动物，你就得

    用10000磅重的食草动物去喂它，而这10000磅重的食草动物又需要用100000磅的玉

    米来饲养。即使在食草动物和杂食动物中，也有许多像树袋熊这样的动物在偏爱植

    物方面过分挑剔，要想成为饲养场里的牲畜实在不敢恭维。

    由于这种根本性的缺乏效率，没有一种食肉的哺乳动物为了充当食物而被驯化。

    （其所以未能得到驯化，不是因为其肉硬或无味：我们一直在吃食肉的野生鱼类，

    而我本人也能证明狮肉馅饼的美味。）最最勉强的例外是狗。狗本来是被驯化来看

    门和做打猎的伙伴的，但不同品种的狗被培育出来，在阿兹特克时代的墨西哥、波

    利尼西亚和古代中国，狗还被饲养来充当食物。然而，经常吃狗肉是缺乏肉食的人

    类社会的万不得已的事：阿兹特克人没有任何其他家畜，波利尼西亚人和古代中国

    人只有猪和狗。有了驯养的食草哺乳动物的人类社会也不会费心思去吃狗肉的，除

    非把它当作一种少有的美味佳肴（就像在今天西南亚的某些地区那样）。此外，狗

    不是严格的食肉动物，而是杂食动物：如果你天真地认为你的爱犬其实是吃肉的，

    那就请你读一读你家狗食袋上的原料配方一览表。阿兹特克人和波利尼西亚人养来

    吃的狗即使靠吃蔬菜和食物下脚也一样能长得膘肥体壮。

    生长速度。为了值得饲养，驯化动物也必须生长迅速。这个要求把大猩猩和大象给

    排除了，虽然它们都吃素，绝对不挑食，而且身上的肉也多。有哪一个想要成为饲

    养大猩猩或大象的大牧场主会花上15年时间去等待他的牧群长到成年那么大？需要

    役用象的现代亚洲人发现把大象从野外捉来加以调教要省钱得多。

    圈养中的繁殖问题。我们人类不喜欢在众目睽睽之下性交；有些具有潜在价值的动

    物也不喜欢这样做。这就是对陆地上跑得最快的动物猎豹的驯化尝试中途夭折的原

    因，虽然几千年来我们一直怀有驯化它的强烈兴趣。

    我在前面提到过，驯养的猎豹作为比狗不知强多少倍的猎兽，曾受到古埃及人、古

    亚述人和现代印度人的重视。印度莫卧儿帝国的一个皇帝圈养了1000头猎豹。尽管

    许多富有的王公贵族为此投入了大量人力和物力，但他们所有的猎豹都是从野外捉

    来后驯养的。这些王公贵族想要使猎豹在圈养中繁殖的努力都落空了，直到1960年

    现代动物园的生物学家才成功地使第一头猎豹在动物园里出生。在野外，几个雄性

    猎豹兄弟对一头雌性猎豹要追逐好几天，而所以需要用这种粗鲁的长距离的求爱方

    式，似乎是为了使雌性猎豹排卵或愿意接受交配。关在笼子里的猎豹通常拒绝按照

    那种精心策划的求爱程式办事。

    类似的问题也使繁殖南美小羊驼的计划受挫。南美小羊驼是安第斯山脉的一种野骆

    驼，它的毛是兽毛中最细最轻的，因而为人们所珍视。古代印加人把野生小羊驼赶

    进围栏，剪下它们的毛，然后再把它们放走。需要这种名贵驼毛的现代商人要么用

    印加人的老办法，要么干脆把野生的小羊驼杀死。尽管有金钱和名声的强烈刺激，

    为了获得驼毛而在圈养中繁殖小羊驼的所有尝试都失败了，其原因包括：小羊驼在

    交配前要经过长时间的复杂的求偶程式，一种在圈养中无法做到的程式；雄性小羊

    驼彼此之间水火不能相容；以及它们需要一个终年使用的觅食区和一个分开的终年

    使用的睡眠区。

    凶险的性情。当然，几乎任何一种体形够大的哺乳动物都能杀人。猪、马、骆驼和

    牛都杀死过人。然而，有些大型动物性情还要凶险得多，比其他动物也危险得多。

    动辄杀人的倾向使许多本来似乎理想的动物失去了驯化的候补资格。

    一个明显的例子是灰熊。熊肉是昂贵的美食，灰熊体重可达1700磅，它们主要吃素

    （虽然也是可怕的猎手），它们素食的范围很广，它们靠吃人的食物下脚而茁壮生

    长（从而在黄石公园和冰川国家公园造成了巨大的问题），它们生长的速度也比较

    快。如果灰熊能在圈养中表现良好，它们就会成为绝妙的产肉动物。日本的阿伊努

    人做过试验，习惯上把饲养灰熊的幼崽作为一种宗教仪式的一部分。然而，由于可

    以理解的原因，阿伊努人觉得还是小心为妙，在灰熊的幼崽长到一岁大时便把它们

    杀来吃掉。较长时间地饲养灰熊可能是自杀行为；我不知道有谁驯养过成年灰熊。

    另一种本来合适但由于同样明显的原因而被自己取消了驯化候补资格的动物是非洲

    野牛。它很快就长到一吨重。它过着群居生活。野牛群中具有完善的优势等级，这

    是野牛群的一个特点，关于这个特点的好处我们将在以后讨论。但非洲野牛被认为

    是非洲最危险、脾气最难预料的大型哺乳动物。任何一个蠢到想去驯化非洲野牛的

    人要么因此而送命，要么不得不在它长得太大太凶险之前把它杀死。同样，河马这

    个4吨重的素食动物，如果不是因为它们那样危险，可能会成为农家的大牲口。河马

    每年杀死的人比非洲的任何其他哺乳动物（甚至包括狮子）杀死的人都要多。

    对于这些臭名昭著的凶猛的动物失去了驯化的候补资格这一点，很少人会感到惊

    奇。但还有一些候补动物，它们的危险却鲜为人知。例如，8种野生的马科动物（马

    及其亲缘动物）在性情方面差异很大，虽然这8种在遗传上彼此非常接近，所以彼此

    可以交配并生出健康的（虽然通常不育的）后代。其中的两种—马和北非驴（现代

    驴的祖先）成功地得到驯化。同北非驴关系密切的是亚洲驴，也叫中亚野驴。由于

    中亚野驴的家乡包括西方文明和动物驯化的摇篮新月沃地，古代人必定用中亚野驴

    进行过广泛的试验。我们根据苏美尔人和后人的描绘得知，中亚野驴经常被人猎

    杀，也经常被人捉来同驴和马杂交。古人描绘过一种形状像马的动物，用来骑乘或

    拉车，可能就是指中亚野驴。然而，所有描绘过它们的人，从罗马人到现代动物园

    饲养员，对它们的暴躁脾气和咬人恶习都没有好评。因此，虽然中亚野驴在其他方

    面和驴的祖先有相似之处，但却从未被驯化过。

    非洲的4种斑马情况甚至更糟。驯化它们的努力已经到了让它们拉车的地步：在19世

    纪的南非，有人试过把它们当役畜，怪人沃尔特·罗特希尔德勋爵坐着斑马拉的马车

    在伦敦街上驶过。可惜的是，斑马长大后变得难以对付。（我们并不否认有许多马

    有时脾气也很暴躁，但斑马和中亚野驴的脾气要暴躁得多，而且一律如此。）斑马

    有咬了人不松口的讨厌习惯。它们因此而咬伤的美国动物园饲养员甚至比老虎咬伤

    的还多！斑马实际上也不可能用套索去套—即使是在牧马骑术表演中获得套马冠军

    的牛仔也无法做到—因为斑马有一种万无一失的本领，在看着绳圈向它飞来时把头

    一低就躲开了。

    因此，给斑马装上鞍子或骑上它是很少有的事（如果曾经有过的话），于是南非人

    想要驯化它们的热情减少了。具有潜在危险的大型哺乳动物的难以预测的攻击行

    为，也是在驯化麋鹿和大角斑羚方面开始时颇有希望的现代实验没有取得更大成功

    的部分原因。

    容易受惊的倾向。大型食草类哺乳动物以不同的方式对来自捕食者或人类的危险作

    出反应。有几种在觉察到危险时会变得神经紧张，动作敏捷，并且照例立即逃走。

    还有几种则动作迟缓，不那么紧张，在群集中寻求保护，在受到威胁时站在原地不

    动，不到必要时不会逃跑。大多数鹿和羚羊（驯鹿是显著的例外）属于前一种，绵

    羊和山羊则属于后一种。

    自然，容易紧张的那几种难以圈养。如果把它们关在围栏里，它们也可能惊恐不

    安，不是被吓死，就是为了逃生在围栏上撞死。例如，瞪羚的情况就是如此。几千

    年来，在新月沃地的一些地区，瞪羚是最经常被猎捕的动物。在该地区最早定居的

    人除了瞪羚再没有更多机会去驯化别的哺乳动物。但没有任何瞪羚得到驯化。想象

    一下放牧这样一种动物的情景吧：它飞速逃走，盲目地向围墙一头撞去，它一跳就

    能达到差不多30英尺远，奔跑的速度能够达到每小时50英里！

    群居结构。几乎所有驯化的大型哺乳动物都证明它们的野生祖先具有3个共同的群居

    特点：它们生活在群体里；它们在群体成员中维持着一种完善的优势等级；这些群

    体占据重叠的生活范围，而不是相互排斥的领域。例如，一个野马群包括一匹公

    马、多达半打的母马和一些小马驹。母马A支配着母马B、C、D和E；母马B顺从母马

    A，但支配母马C、D和E；母马C顺从母马B和A，但支配母马D和E；以此类推。马群

    在行进时，其成员保持着一种固定不变的次序：公马殿后；级别最高的母马居前，

    后面跟随着它的小马驹，次序按年龄排列，最小的排在最前面；其他母马按级别排

    列，每匹母马后面跟随着它的按年龄排列的小马驹。这样，许多成年马就可以在这

    个马群中共处，用不着经常打架，而且每匹马都知道自己在马群中的地位。

    这种群居结构对驯化是很理想的，因为人类事实上把这种优势等级照搬了过来。在

    驮运东西的马队中，驯养的马跟在带路人的后面，就像通常跟在级别最高的母马后

    面一样。绵羊、山羊、牛和狗的祖先（狼）的群体中也有类似的等级。随着幼兽在

    这个群体中长大，它们就牢牢记住了它们经常看到的身旁的那些动物。在野生环境

    中，它们看到的是同种的成员，但在圈养状态下，群体中的幼兽看到的还有身旁的

    人，于是也就把人牢牢地记住了。

    这种群居动物适合于放牧。既然它们彼此相安无事，所以就能把它们集中在一起。

    既然它们本能地跟随一个起支配作用的领袖，而且把人当作那个领袖而牢牢记住，

    所以它们就乐于接受牧人或牧羊狗的驱赶。群居动物在拥挤的圈养条件下也能生长

    良好，因为它们在野生时就已习惯于生活在密集的群体中了。

    相形之下，独居的地盘性的动物就不能把它集中起来放牧。它们彼此不能相容，它

    们没有把人牢牢地记在心上，它们也不会本能地顺从。谁见过一群猫（野生时是独

    居的和地盘性的）跟在一个人的后面或者让一个人把它们集中起来照管？每一个喜

    欢猫的人都知道，猫不像狗那样对人出于本能地顺从。猫和雪貂是唯一的得到驯化

    的地盘性哺乳动物，我们驯化它们的目的不是为了把它们当作肉食来源而大群地放

    牧，而是把它们当作独居的猎兽或宠物来饲养。

    虽然大多数独居的地盘性动物因此而未能得到驯化，但不能反过来说大多数群居的

    动物都能得到驯化。下面的另外几个原因中只要有一个原因，它们中的大多数就不

    能驯化。

    首先，有许多动物的群体并不拥有重叠的生活范围，而是保持排斥其他群体的独占

    领域。把这两群动物圈养在一起，就如同把两只独居的雄性动物圈养在一起一样是

    不可能的。

    其次，有许多动物在一年的部分时间里是群居的，到了交配季节就变成地盘性的

    了，这时它们见面就争斗，彼此不能相容。大多数的鹿和羚羊都是如此（驯鹿又一

    次例外），这也是所有群居的羚羊不适合驯化的主要因素之一，虽然非洲以这些羚

    羊而著名。虽然人们对非洲羚羊的第一个联想是“沿地平线密密麻麻的羊群”，但

    事实上这些羊群中的雄性羚羊在交配期间都划分了地盘，彼此凶猛地争斗。因此，

    这些羚羊不能像绵羊、山羊或牛那样圈养在拥挤的围栏里。争夺地盘的行为加上性

    情凶猛和生长缓慢，同样使犀牛不能成为农家场院里的牲口。

    最后，许多群居动物，再一次包括大多数鹿和羚羊，并没有界限分明的优势等级，

    因此在本能上并没有准备把任何占支配地位的领袖牢记在心（因而也不会把人记在

    心上）。结果，虽然许多鹿和羚羊给驯服了（请想一想班比的所有那些真实的故

    事），但人们从来没有见过那种像绵羊一样成群放牧的驯养的鹿和羚羊。这个问题

    也使对北美加拿大盘羊的驯化半途而废，虽然这种羊和亚洲的摩弗伦羊同属，是我

    们驯养的绵羊的祖先。加拿大盘羊适合我们的需要，在大多数方面与摩弗伦羊相

    似，只是在一个关键方面例外：它们缺乏摩弗伦羊的那种固定不变的行为，即某些

    个体对另一些它们承认其优势的个体表现顺从。

    现在，让我们再回到我在本章开始时提出的那个问题。从一开始，动物驯化的最令

    人困惑的特征之一是那种表面上的随意性：有些动物驯化了，而它们的近亲却没有

    得到驯化。除少数几种外，所有可以作为驯化候补者的动物都被安娜·卡列尼娜原则

    排除了。人类同大多数动物缔结了一种不幸的婚姻，这是由于许多可能的原因中的

    一个或多个原因造成的：动物的日常食物、生长速度、交配习惯、性情、容易受惊

    的倾向以及群居组织的几个不同的特点。只有很少一部分野生哺乳动物由于在上述

    所有这些方面都能协调一致而最终得以和人类结成美满的婚姻。

    欧亚大陆的民族碰巧比其他大陆的民族继承了多得多的可驯化的大型野生的哺乳类

    食草动物。这一结果及其为欧亚大陆社会带来的全部利益，来自哺乳动物地理学、

    历史和生物学这3个基本事实。首先，欧亚大陆由于其广大面积和生态的多样性，一

    开始就拥有最多的可供驯化的候补动物。其次，澳大利亚和美洲，而不是欧亚大陆

    或非洲，在更新世晚期动物灭绝的大规模浪潮中失去了它们大多数可供驯化的候补

    动物—这可能是因为前两个大陆的哺乳动物不幸首先突然接触到人类，而且这时已

    是我们的进化史的后期阶段，我们的狩猎技巧已经得到了高度的发展。最后，证明

    适合驯化的幸存的候补动物，在欧亚大陆要多于其他大陆。只要研究一下那些不曾

    驯化的候补动物，就可以看出使其中每一种失去驯化资格的一些特有原因。因此，

    托尔斯泰可能会赞同一位前辈作家圣马太的真知灼见：“被传唤者众，而被选中者

    少。”

    第十章 辽阔的天空与偏斜的轴线

    请在下页的世界地图（图10.1）上比较一下各大陆的形状和轴线走向。你会对一种

    明显的差异产生深刻的印象。美洲南北向距离（9000英里）比东西向距离大得多：

    东西最宽处只有3000英里，最窄处在巴拿马地峡，仅为40英里。就是说，美洲的主

    轴线是南北向的。非洲的情况也是一样，只是程度没有那么大。相形之下，欧亚大

    陆的主轴线则是东西向的。那么，大陆轴线走向的这些差异对人类历史有什么影响

    呢？

    图10.1 各大陆的主轴线

    本章将要讨论我所认为的轴线走向的差异所产生的巨大的、有时是悲剧性的后果。

    轴线走向影响了作物和牲口的传播速度，可能还影响文字、车轮和其他发明的传播

    速度。这种基本的地理特征在过去500年中对印第安人、非洲人和欧亚大陆人十分不

    同的经验的形成起了巨大的促进作用。

    粮食生产的传播对于了解在枪炮、病菌和钢铁的出现方面的地理差异，同粮食生产

    的起源一样证明是决定性的。关于粮食生产的起源问题，我们在前几章已经考察过

    了。正如我们在第五章中所看到的那样，这是因为地球上独立出现粮食生产的地区

    多则9个，少则5个。然而，在史前时期，除了这少数几个粮食生产的发源地外，在

    其他许多地区也已有了粮食生产。所有这些其他地区之所以出现粮食生产，是由于

    作物、牲口以及栽种作物和饲养牲口的知识的传播，在某些情况下，则是由于农民

    和牧人本身迁移的结果。

    粮食生产的这种传播的主要路线，是从西南亚到欧洲、埃及和北非、埃塞俄比亚、

    中亚和印度河河谷；从萨赫勒地带和西非到东非和南非；从中国到热带东南亚、菲

    律宾、印度尼西亚、朝鲜和日本；以及从中美洲到北美洲。此外，粮食生产甚至在

    它的发源地由于来自其他发源地的另外一些作物、牲口和技术而变得更加丰富了。

    正如某些地区证明比其他地区更适合于出现粮食生产一样，粮食生产传播的难易程

    度在全世界也是大不相同的。有些从生态上看十分适合于粮食生产的地区，在史前

    期根本没有学会粮食生产，虽然史前粮食生产的一些地区就在它们的附近。这方面

    最明显的例子，是农业和畜牧业没有能从美国西南部传入印第安人居住的加利福尼

    亚，也没有能从新几内亚和印度尼西亚传入澳大利亚；农业没有能从南非的纳塔尔

    省传入南非的好望角省。即使在所有那些在史前期传播了粮食生产的地区中，传播

    的速度和年代也有很大的差异。在一端是粮食生产沿东西轴线迅速传播：从西南亚

    向西传入欧洲和埃及，向东传入印度河河谷（平均速度为每年约0.7英里）；从菲律

    宾向东传入波利尼西亚（每年3.2英里）。在另一端是粮食生产沿南北轴线缓慢传

    播：以每年不到0.5英里的速度从墨西哥向北传入美国的西南部；玉米和豆类以每年

    不到0.3英里的速度从墨西哥向北传播，在公元900年左右成为美国东部的多产作

    物；美洲驼以每年不到0.2英里的速度从秘鲁向北传入厄瓜多尔。如果不是像我过去

    的保守估计和某些考古学家现在所假定的那样，迟至公元前3500年玉米才得到驯

    化，而是像大多数考古学家过去经常假定（其中许多人现在仍这样假定）的那样，

    玉米驯化的年代要大大提前，那么上述差异甚至可能更大。

    在全套作物和牲口是否得到完整的传播这方面也存在着巨大的差异，从而又一次意

    味着传播所碰到的障碍有强弱之分。例如，虽然西南亚的大多数始祖作物和牲口的

    确向西传入了欧洲，向东传入了印度河河谷，但在安第斯山脉驯养的哺乳动物（美

    洲驼／羊驼和豚鼠）在哥伦布以前没有一种到达过中美洲。这种未能得到传播的令

    人惊异的现象迫切需要予以解释。毕竟，中美洲已有了稠密的农业人口和复杂的社

    会，因此毫无疑问，安第斯山脉的家畜（如果有的话）大概是提供肉食、运输和毛

    绒的重要来源。然而，除狗外，中美洲完全没有土生土长的哺乳动物来满足这些需

    要。不过，有些南美洲作物还是成功地到达了中美洲，如木薯、甘薯和花生。是什

    么选择性的阻碍让这些作物通过，却筛选掉美洲驼和豚鼠？

    对于物种传播的这种地理上的难易差别，有一个比较巧妙的说法，叫做抢先驯化现

    象。大多数后来成为我们的作物的野生植物在遗传方面因地而异，因为在不同地区

    的野生祖先种群中已经确立了不同的遗传突变体。同样，把野生植物变成作物所需

    要的变化，原则上可以通过不同的新的突变或产生相同结果的不同的选择过程来予

    以实现。根据这一点，人们可以考察一下在史前期广泛传播的某种作物，并且问一

    问它的所有变种是否显示了同样的野生突变或同样的转化突变。这种考察的目的，

    是要断定这种作物是在一个地区发展起来的，还是在几个地区独立发展起来的。

    如果对新大陆的古代主要作物进行这种遗传分析，其中有许多证明是包括两个或更

    多的不同的野生变种，或两个或更多的不同的转化突变体。这表明，这个作物是在

    至少两个不同的地区独立驯化的，这个作物的某些变种经遗传而获得了一个地区特

    有的突变，而同一作物的另一些变种则通过遗传而获得了另一地区的突变。根据这

    个基本原理，一些植物学家断定说，利马豆、菜豆和辣椒全都在至少两个不同的场

    合得到驯化，一次是在中美洲，一次是在南美洲；而南瓜属植物和种子植物藜也至

    少独立驯化过两次，一次是在中美洲，一次是在美国东部。相形之下，西南亚的大

    多数古代作物显示出只有一个不同的野生变种或不同的转化突变体，从而表明了该

    作物的所有现代变种都起源于仅仅一次的驯化。

    如果这种作物是在其野生产地的几个不同地区反复地、独立地驯化的，而不是仅仅

    一次和在一个地区驯化的，那么这又意味着什么呢？我们已经看到，植物驯化就是

    把野生植物加以改变，使它们凭借较大的种子、较少的苦味或其他品质而变得对人

    类有益。因此，如果已经有了某种多产的作物，早期的农民肯定会去种植它，而不

    会从头开始去采集它的还不是那样有用的野生亲缘植物来予以重新驯化。支持仅仅

    一次驯化的证据表明，一旦某种野生植物得到了驯化，那么这种作物就在这种野生

    植物的整个产地迅速向其他地区传播，抢先满足了其他地区对同一种植物独立驯化

    的需要。然而，如果我们发现有证据表明，同一种植物的野生祖先在不同地区独立

    地得到驯化，我们就可以推断出这种作物传播得太慢，无法抢先阻止其他地方对这

    种植物的驯化。关于在西南亚主要是一次性驯化而在美洲则是频繁的多次驯化的证

    据，也许因此而提供了关于作物的传播在西南亚比在美洲容易的更巧妙的证据。

    某种作物的迅速传播可能不但抢先阻止了同一植物的野生祖先在其他某个地方的驯

    化，而且也阻止了有亲缘关系的野生植物的驯化。如果你所种的豌豆已经是优良品

    种，那么从头开始再去驯化同一种豌豆的野生祖先，当然是毫无意义的，但是去驯

    化近亲的野豌豆品种也同样是毫无意义的，因为对农民来说，这种豌豆和已经驯化

    的豌豆实际上是同一回事。西南亚所有的始祖作物抢先阻止了对欧亚大陆西部整个

    广大地区任何近亲植物的驯化。相比之下，在新大陆有许多例子表明，一些同等重

    要的、有密切亲缘关系的然而又有区别的植物，是在中美洲和南美洲驯化的。例

    如，今天全世界种植的棉花有95％属于史前时期在中美洲驯化的短绒棉。然而，史

    前期南美洲农民种植的却是巴巴多斯棉。显然，中美洲的棉花难以到达南美洲，才

    使它未能在史前时代抢先阻止那里不同品种的棉花得到驯化（反之亦然）。辣椒、

    南瓜属植物、苋属植物和藜科植物是另一些作物，它们的一些不同的然而有亲缘关

    系的品种是在中美洲和南美洲驯化的，因为没有一个品种的传播速度能够快到抢先

    阻止其他品种的驯化。

    因此，许多不同的现象归结为同一个结论：粮食生产从西南亚向外传播的速度要比

    在美洲快，而且也可能比在非洲撒哈拉沙漠以南的地区快。这些现象包括：粮食生

    产完全未能到达某些生态条件适合于粮食生产的地区；粮食生产传播的速度和选择

    性方面存在着差异；以及最早驯化的作物是否抢先阻止了对同一种植物的再次驯化

    或对近亲植物的驯化方面也存在着差异。粮食生产的传播在美洲和非洲比在欧亚大

    陆困难，这又是怎么一回事呢？

    ————

    要回答这个问题，让我们先来看一看粮食生产从西南亚（新月沃地）向外迅速传播

    的情况。在那里出现粮食生产后不久，即稍早于公元前8000年，粮食生产从中心向

    外扩散的浪潮在欧亚大陆西部和北非的其他地方出现了，它往东西两个方向传播，

    离新月沃地越来越远。在下一页我画出了遗传学家丹尼尔·左哈利和植物学家玛丽娅·

    霍普夫汇编的明细图（图10.2），他们用图来说明粮食生产的浪潮到公元前6500年

    到达希腊、塞浦路斯和印度次大陆，在公元前6000年后不久到达埃及，到公元前

    5400年到达中欧，到公元前5200年到达西班牙南部，公元前3500年左右到达英国。

    在上述的每一个地区，粮食生产都是由最早在新月沃地驯化的同一组动植物中的某

    些作物和牲口所引发的。另外，新月沃地的整套作物和牲口在某个仍然无法确定的

    年代进入非洲，向南到了埃塞俄比亚。然而，埃塞俄比亚也发展了许多本地的作

    物，目前我们还不知道是否就是这些作物或陆续从新月沃地引进的作物开创了埃塞

    俄比亚的粮食生产。

    当然，这全部作物和牲口并非全都传播到那些边远地区。例如，埃及太温暖，不利

    于单粒小麦在那里落户。在有些边远地区，是在不同时期分批引进这些作物和牲口

    的。例如，在西南欧，绵羊引进的时间早于谷物。有些边远地区也着手驯化几种本

    地的作物，如欧洲西部的罂粟，可能还有埃及的西瓜。但边远地区的大部分粮食生

    产，在开始时都依赖新月沃地驯化的动植物。紧跟在这些驯化的动植物之后传播

    的，是创始于新月沃地或其附近地区的其他发明，其中包括轮子、文字、金属加工

    技术、挤奶、果树栽培以及啤酒和葡萄酒的酿造。

    为什么这一批植物竟能使粮食生产在欧亚大陆整个西部得以开始？这是不是因为在

    许多地区都有一批这样的野生植物，它们在那里和在新月沃地一样被发现有用，从

    而独立地得到驯化？不，不是这个原因。首先，新月沃地的始祖作物有许多原来甚

    至不是在西南亚以外地区野生的。例如，在8种主要的始祖作物中，除大麦外，没有

    一种是在埃及野生的。埃及的尼罗河流域提供了一种类似于新月沃地的底格里斯河

    和幼发拉底河流域的环境。因此，在两河流域生长良好的那一批作物，在尼罗河流

    域也生长得相当良好，从而引发了埃及本土文明的引人注目的兴起。但是，促使埃

    及文明的这种令人注目的兴起的粮食，在埃及原来是没有的。建造人面狮身像和金

    字塔的人吃的是新月沃地原生的作物，而不是埃及原生的作物。

    新月沃地作物向欧亚大陆西部的传播

    图10.2 图中符号表明发现新月沃地作物残骸的用碳—14测定法测定的早期地点。□

    ＝新月沃地本身（公元前7000年前的地点）。注意：离新月沃地渐远，则年代亦渐

    晚。本图据左哈利和霍普夫的《旧大陆植物驯化图20》绘制，但以经过校正的碳—

    14测定法测定的年代代替其未经校正的年代。

    其次，即使在西南亚以外地区确曾出现过这些作物的野生祖先，我们也能够肯定欧

    洲和印度的作物大都得自西南亚，而不是在当地驯化的。例如，野生亚麻往西出现

    在英国和阿尔及利亚，往东出现在里海沿岸，而野生大麦往东甚至出现在西藏。然

    而，就新月沃地的大多数始祖作物而言，今天世界上所有人工培育的品种的染色体

    都只有一种排列，而它们野生祖先的染色体却有多种排列；要不，就是它们只产生

    一种突变（来自许多可能的突变），而由于有了这种突变，人工培育的品种和它们

    的野生祖先的区别就在于它们有了为人类所向往的一些特点。例如，所有人工培育

    的豌豆都有相同的隐性基因，这种基因使人工培育的豌豆的成熟豆荚不会像野豌豆

    的豆荚那样自然爆裂，把豌豆洒落地上。

    显然，新月沃地的大多数始祖作物在它们最初在新月沃地驯化后，就不会在其他地

    方再次驯化。如果它们是多次独立驯化的，它们的染色体的不同排列或不同的突变

    就会显示出这种多重起源所遗留的影响。因此，这些就是我们在前面讨论的关于抢

    先驯化现象的典型例子。新月沃地成批作物的迅速传播，抢先阻止了其他任何可能

    想要在新月沃地范围内或其他地方驯化同一野生祖先的企图。一旦有了这种作物，

    就再没有必要把它从野外采集来，使它再一次走上驯化之路。

    在新月沃地和其他地方，大多数始祖作物的祖先都有可能也适于驯化的野生亲缘植

    物。例如，豌豆是豌豆属植物，这个属包括两个野生品种：豌豆和黄豌豆，前者经

    过驯化而成为我们园圃里的豌豆，后者则从未得到驯化。然而，野生的黄豌豆无论

    是新鲜的还是干的，味道都很好，而且在野外随处可见。同样，小麦、大麦、兵

    豆、鹰嘴豆、菜豆和亚麻，除已经驯化的品种外，全都有许多野生的亲缘植物。在

    这些有亲缘关系的豆类和大麦类作物中，有一些事实上是在美洲或中国独立驯化

    的，离新月沃地的早期驯化地点已经很远。但在欧亚大陆西部，在几个具有潜在价

    值的野生品种中，只有一种得到了驯化—这大概是因为这一个品种传播得太快，所

    以人们停止采集其他的野生亲缘植物，而只以这种作物为食。又一次像我们前面讨

    论过的那样，这种作物的迅速传播不但抢先阻止了驯化其野生祖先的企图，而且也

    阻止了任何可能想要进一步驯化其亲缘植物的企图。

    为什么作物从新月沃地向外传播的速度如此之快？回答部分地取决于我在本章开始

    时谈到的欧亚大陆的东西向轴线。位于同一纬度的东西两地，白天的长度和季节的

    变化完全相同。在较小程度上，它们也往往具有类似的疾病、温度和雨量情势以及

    动植物生境或生物群落区（植被类型）。例如，葡萄牙、伊朗北部和日本在纬度上

    的位置大致相同，彼此东西相隔各为4000英里，但它们在气候方面都很相似，而各

    自的气候与其正南方仅仅1000英里处的气候相比反而存在差异。在各个大陆上，被

    称为热带雨林型的动植物生境都在赤道以南和赤道以北大约10度之内，而地中海型

    低矮丛林的动植物生境（如加利福尼亚的沙巴拉群落和欧洲的灌木丛林地带）则是

    在北纬大约30度至40度之间。

    但是，植物的发芽、生长和抗病能力完全适应了这些气候特点。白天长度、温度和

    雨量的季节性变化，成了促使种子发芽、幼苗生长以及成熟的植物开花、结子和结

    果的信号。每一个植物种群都通过自然选择在遗传上作好安排，对它在其中演化的

    季节性情势所发出的信号作出恰当的反应。这种季节性的情势因纬度的不同而产生

    巨大的变化。例如，在赤道白天的长度全年固定不变，但在温带地区，随着时间从

    冬至向夏至推进，白天逐步变长，然后在整个下半年又逐步变短。生长季节—即温

    度与白天长度适合植物生长的那一段时间—在高纬度地区最短，在靠近赤道地区最

    长。植物对它们所处地区的流行疾病也能适应。

    那些在遗传安排方面未能配合栽种地区纬度的植物可要遭殃了！请想象一下，一个

    加拿大农民如果愚蠢到竟会栽种一种适于在遥远的南方墨西哥生长的玉米，那会有

    什么样的结果。这种玉米按照它那适合在墨西哥生长的遗传安排，应该在三月份就

    准备好发芽，但结果却发现自己仍被埋在10英尺厚的积雪之下。如果这种玉米在遗

    传上重新安排，以便使它在一个更适合于加拿大的时间里—如六月份的晚些时候发

    芽，那么它仍会由于其他原因而碰到麻烦。它的基因会吩咐它从容不迫地生长，只

    要能在5个月之后成熟就行了。这在墨西哥的温和气候下是一种十分安全的做法，但

    在加拿大就是一种灾难性的做法了，因为这保证会使玉米在能够长出任何成熟的玉

    米棒之前就被秋霜杀死了。这种玉米也会缺少抵抗北方气候区的疾病的基因，而空

    自携带着抵抗南方气候区的疾病的基因。所有这些特点使低纬度地区的植物难以适

    应高纬度地区的条件，反之亦然。结果，新月沃地的大多数作物在法国和日本生长

    良好，但在赤道则生长很差。

    动物也一样，能够适应与纬度有关的气候特点。在这方面，我们就是典型的动物，

    这是我们通过内省知道的。我们中有些人受不了北方的寒冬，受不了那里短暂的白

    天和特有的病菌，而我们中的另一些人则受不了炎热的热带气候和那里特有的病

    菌。在近来的几个世纪中，欧洲北部凉爽地区的海外移民更喜欢迁往北美、澳大利

    亚和南非的同样凉爽的气候区，而在赤道国家肯尼亚和新几内亚，则喜欢住在凉爽

    的高原地区。被派往炎热的热带低地地区的北欧人过去常常成批地死于疟疾之类的

    疾病，而热带居民对这类疾病已经逐步形成了某种自然的抵抗力。

    这就是新月沃地驯化的动植物如此迅速地向东西两个方向传播的部分原因：它们已

    经很好地适应了它们所传播的地区的气候。例如，农业在公元前5400年左右越过匈

    牙利平原进入中欧后立即迅速传播，所以从波兰向西直到荷兰的广大地区内最早的

    农民遗址（其标志为绘有线条装饰图案的特有陶器）几乎是同时存在的。到公元元

    年，原产新月沃地的谷物已在从爱尔兰的大西洋沿岸到日本的太平洋沿岸的8000英

    里的大片地区内广为种植。东西向延展的欧亚大陆是地球上幅员最辽阔的陆地。

    因此，欧亚大陆的东西向轴线使新月沃地的作物迅速开创了从爱尔兰到印度河流域

    的温带地区的农业，并丰富了亚洲东部独立出现的农业。反过来，最早在远离新月

    沃地但处于同一纬度的地区驯化的作物也能够传回新月沃地。今天，当种子靠船只

    和飞机在全世界运来运去的时候，我们理所当然地认为我们的一日三餐是个地理大

    杂烩。美国快餐店的一顿典型的饭食可能包括鸡（最早在中国驯化）和土豆（来自

    安第斯山脉）或玉米（来自墨西哥），用黑胡椒粉（来自印度）调味，再喝上一杯

    咖啡（原产埃塞俄比亚）以帮助消化。然而，不迟于2000年前，罗马人也已用多半

    在别处出产的食物大杂烩来养活自己。在罗马人的作物中，只有燕麦和罂粟是意大

    利当地生产的。罗马人的主食是新月沃地的一批始祖作物，再加上榅桲（原产高加

    索山脉）、小米和莳萝（在中亚驯化）、黄瓜、芝麻和柑橘（来自印度），以及

    鸡、米、杏、桃和粟（原产中国）。虽然罗马的苹果算是欧亚大陆西部的土产，但

    对苹果的种植却要借助于在中国发展起来并从那里向西传播的嫁接技术。

    虽然欧亚大陆有着世界上处于同一纬度的最广阔的陆地，并由此提供了关于驯化的

    动植物迅速传播的最引人注目的例子，但还有其他一些例子。在传播速度上堪与新

    月沃地整批作物相比的是一批亚热带作物的向东传播，这些作物最初集中在华南，

    在到达热带东南亚、菲律宾、印度尼西亚和新几内亚时又增加了一些新的作物。在

    1600年内，由此而产生的那一批作物（包括香蕉、芋艿和薯蓣）向东传播了5000多

    英里，进入热带太平洋地区，最后到达波利尼西亚群岛。还有一个似乎可信的例

    子，是作物在非洲广阔的萨赫勒地带内从东向西的传播，但古植物学家仍然需要弄

    清楚这方面的详细情况。

    可以把驯化的植物在欧亚大陆东西向传播之易与沿非洲南北轴线传播之难作一对

    比。新月沃地的大多数始祖作物很快就到达了埃及，然后向南传播，直到凉爽的埃

    塞俄比亚高原地区，它们的传播也就到此为止。南非的地中海型气候对这些作物来

    说应该是理想的，但在埃塞俄比亚与南非之间的那2000英里的热带环境成了一道不

    可逾越的障碍。撒哈拉沙漠以南地区的非洲农业是从驯化萨赫勒地带和热带西非的

    当地野生植物（如高粱和非洲薯蓣）开始的，这些植物已经适应了这些低纬度地区

    的温暖气候、夏季的持续降雨和相对固定不变的白天长度。

    同样，新月沃地的家畜通过非洲向南的传播也由于气候和疾病（尤其是采采蝇传染

    的锥虫病）而停止或速度减慢。马匹所到的地方从来没有超过赤道以北的一些西非

    王国。在2000年中，牛、绵羊和山羊在塞伦格蒂大平原的北缘一直止步不前，而人

    类的新型经济和牲畜品种却仍在发展。直到公元元年至公元200年这一时期，即牲畜

    在新月沃地驯化的大约8000年之后，牛、绵羊和山羊才终于到达南非。热带非洲的

    作物在非洲向南传播时也遇到了困难，它们只是在新月沃地的那些牲畜引进之后才

    随着黑非洲农民（班图族）到达南非。然而，这些热带非洲的作物没有能够传播到

    南非的菲什河彼岸，因为它们不能适应的地中海型气候条件阻止了它们的前进。

    结果就是人们非常熟悉的过去2000年的南非历史。南非土著科伊桑人（亦称霍屯督

    人和布须曼人）有些已有了牲畜，但仍没有农业。他们在人数上不敌黑非洲农民，

    并在菲什河东北地区被黑非洲农民取而代之，但这些黑非洲农民的向南扩张也到菲

    什河为止。只有在欧洲移民于1652年由海路到达，带来新月沃地的一整批作物时，

    农业才得以在南非的地中海型气候带兴旺发达起来。所有这些民族之间的冲突，造

    成了现代南非的一些悲剧：欧洲的病菌和枪炮使科伊桑人迅速地大量死亡；欧洲人

    和黑人之间发生了长达一个世纪的一系列战争；接着又发生了一个世纪的种族压

    迫；现在，欧洲人和黑人正在作出努力，在昔日科伊桑人的土地上寻找一种新的共

    处模式。

    还可以把驯化的植物在欧亚大陆传播之易与沿美洲南北轴线传播之难作一对比。中

    美洲与南美洲之间的距离—例如墨西哥高原地区与厄瓜多尔高原地区之间的距离—

    只有1200英里，相当于欧亚大陆上巴尔干半岛与美索不达米亚之间的距离。巴尔干

    半岛为大多数美索不达米亚的作物和牲畜提供了理想的生长环境，并在不到2000年

    的时间内接受了这一批在新月沃地形成的驯化动植物。这种迅速的传播抢先剥夺了

    驯化那些动植物和亲缘物种的机会。墨西哥高原地区和安第斯山脉对彼此的许多作

    物和牲畜来说同样应该是合适的生长环境。有几种作物，特别是墨西哥玉米，确实

    在哥伦布时代以前就已传播到另一个地区。

    但其他一些作物和牲畜未能在中美洲和南美洲之间传播。凉爽的墨西哥高原地区应

    该是饲养美洲驼、豚鼠和种植马铃薯的理想环境，因为它们全都是在南美安第斯山

    脉凉爽的高原地区驯化的。然而，安第斯山脉的这些特产在向北传播时被横隔在中

    间的中美洲炎热的低地完全阻挡住了。在美洲驼于安第斯山脉驯化了5000年之后，

    奥尔梅克人的、玛雅人的、阿兹特克人的以及墨西哥其他所有土著人的社会仍然没

    有驮畜，而且除狗以外也没有任何可供食用的驯养的哺乳动物。

    反过来，墨西哥驯养的火鸡和美国东部种植的向日葵本来也是可以在安第斯山脉茁

    壮生长的，但它们在向南传播时被隔在中间的热带气候区阻挡住了。仅仅这700英里

    的南北距离就使墨西哥的玉米、南瓜属植物和豆类植物在墨西哥驯化了几千年之后

    仍然不能到达美国的西南部，而墨西哥的辣椒和藜科植物在史前时期也从未到达那

    里。在玉米于墨西哥驯化后的几千年中，它都未能向北传播到北美的东部，其原因

    是那里的气候普遍较冷和生长季节普遍较短。在公元元年到200年之间的某一个时

    期，玉米终于在美国的东部出现，但还只是一种十分次要的作物。直到公元900年左

    右，在培育出能适应北方气候的耐寒的玉米品种之后，以玉米为基础的农业才得以

    为北美最复杂的印第安人社会—密西西比文化作出贡献，不过这种繁荣只是昙花一

    现，便由于同哥伦布一起到来的和在他之后到来的欧洲人带来的病菌而寿终正寝。

    可以回想一下，根据遗传研究，新月沃地的大多数作物证明只是一次驯化过程的产

    物，这个过程所产生的作物传播很快，抢先阻止了对相同品种或亲缘品种植物的任

    何其他的早期驯化。相比之下，许多显然广为传播的印第安作物中，却包含有一些

    亲缘植物，或甚至属于同一品种但产生了遗传变异的变种，而这些作物又都是在中

    美洲、南美洲和美国东部独立驯化出来的。从地区来看，在苋属植物、豆类植物、

    藜科植物、辣椒、棉花、南瓜属植物和烟草中，近亲的品种互相接替。在四季豆、

    利马豆、中国辣椒和瓠瓜中，同一品种的不同变种互相接替。这种由多次独立驯化

    所产生的结果，也许可以提供关于作物沿美洲南北轴线缓慢传播的进一步证明。

    于是，非洲和美洲这两个最大的陆块，由于它们的轴线主要是南北走向，故而产生

    了作物传播缓慢的结果。在世界上的其他一些地区，南北之间的缓慢传播只在较小

    范围内产生重要的影响。这方面的另一些例子包括作物在巴基斯坦的印度河流域与

    南印度之间十分缓慢的交流，华南的粮食生产向西马来西亚的缓慢传播，以及热带

    印度尼西亚和新几内亚的粮食生产未能在史前时期分别抵达澳大利亚西南部和东南

    部的现代农田。澳大利亚的这两个角落现在是这个大陆的粮仓，但它们却远在赤道

    以南2000多英里之外。那里的农业得等到适应欧洲凉爽气候和较短生长季节的作物

    乘坐欧洲人的船只从遥远的欧洲到来的那个时候。

    我一直在强调只要看一眼地图就能确定的纬度，因为它是气候、生长环境和粮食生

    产传播难易的主要决定因素。然而，纬度当然不是这方面唯一的决定因素，认为同

    一纬度上的邻近地区有着同样的气候（虽然它们不一定有着同样的白天长度），这

    种说法也并不总是正确的。地形和生态方面的界线，在某些大陆比在另一些大陆要

    明显得多，从而在局部上造成了对作物传播的重大障碍。

    例如，虽然美国的东南部和西南部处在同一个纬度上，但这两个地区之间的作物传

    播却是十分缓慢而有选择性的。这是因为横隔在中间的得克萨斯和南部大平原的很

    大一部分地区干旱而不适于农业。在欧亚大陆也有一个与此相一致的例子，那就是

    新月沃地的作物向东传播的范围。这些作物很快就向西传播到大西洋，向东传播到

    印度河流域，而没有碰到任何重大的障碍。然而，在印度如要再向东去，则由于主

    要是冬季降雨转变为主要是夏季降雨而大大延缓了涉及不同作物和耕作技术的农业

    向印度东北部恒河平原的扩展。如果还要向东，则有中亚沙漠、西藏高原和喜马拉

    雅山一起把中国的温带地区同气候相似的欧亚大陆西部地区分隔开来。因此，中国

    粮食生产的早期发展独立于处在同一纬度的新月沃地的粮食生产，并产生了一些完

    全不同的作物。然而，当公元前2000年西亚的小麦、大麦和马匹到达中国时，就连

    中国与欧亚大陆西部地区之间的这些障碍也至少部分地得到了克服。

    而且，这种南北转移2000英里所产生的阻力，也因当地条件的不同而迥异。新月沃

    地的粮食生产通过这样长的距离传播到埃塞俄比亚，而班图人的粮食生产从非洲的

    大湖区向南迅速传播到纳塔尔省，因为在这两个例子中，隔在中间的地区有相似的

    降雨情势，因而适合于农业。相比之下，作物要想从印度尼西亚向南传播到澳大利

    亚的西南部地区则是完全不可能的，而通过短得多的距离从墨西哥向美国西南部和

    东南部传播也因中间隔着不利于农业的沙漠地区而速度缓慢。中美洲在危地马拉以

    南没有高原，中美洲在墨西哥以南尤其是巴拿马地形极狭，这在阻碍墨西哥高原地

    区和安第斯山脉地区之间作物和牲口的交流方面，至少同纬度的梯度一样重要。

    大陆轴线走向的差异不仅影响粮食生产的传播，而且也影响其他技术和发明的传

    播。例如，公元前3000年左右在西南亚或其附近发明的轮子，不到几百年就从东到

    西迅速传到了欧亚大陆的很大一部分地区，而在史前时代墨西哥独立发明的轮子却

    未能传到南面的安第斯山脉地区。同样，不迟于公元前1500年在新月沃地西部发展

    起来的字母文字的原理，在大约1000年之内向西传到了迦太基，向东传到了印度次

    大陆，但在史前时期即已盛行的中美洲书写系统，经过了至少2000年时间还没有到

    达安第斯山脉。

    当然，轮子和文字不像作物那样同纬度和白天长度有直接关系。相反，这种关系是

    间接的，主要是通过粮食生产系统及其影响来实现的。最早的轮子是用来运输农产

    品的牛拉大车的一部分。早期的文字只限于由生产粮食的农民养活的上层人士使

    用，是为在经济上和体制上都很复杂的粮食生产社会的目的服务的（如对王室的宣

    传、存货清单的开列和官方记录的保存）。一般说来，对作物、牲畜以及与粮食生

    产有关的技术进行频繁交流的社会，也更有可能从事其他方面的交流。

    美国的爱国歌曲《美丽的亚美利加》说到了从大海到闪光的大海，我们的辽阔的天

    空，我们的琥珀色的谷浪。其实，这首歌把地理的实际情况弄反了。和在非洲一

    样，美洲本地的作物和牲畜的传播速度由于狭窄的天空和环境的障碍而变得缓慢

    了。从北美大西洋岸到太平洋岸，从加拿大到巴塔哥尼亚高原，或者从埃及到南

    非，看不见本地绵延不断的谷浪，而琥珀色的麦浪倒是在欧亚大陆辽阔的天空下从

    大西洋一直延伸到太平洋。同美洲本地和撒哈拉沙漠以南非洲的农业传播速度相

    比，欧亚大陆农业的更快的传播速度在对欧亚大陆的文字、冶金、技术和帝国的更

    快传播方面发挥了作用。

    提出所有这些差异，并不就是说分布很广的作物是值得赞美的，也不是说这些差异

    证明了欧亚大陆早期农民具有过人的智慧。这些差异只是反映了欧亚大陆轴线走向

    与美洲或非洲大陆轴线相比较的结果。历史的命运就是围绕这些轴线旋转的。

    第三部分 从粮食到枪炮、病菌与钢铁

    第十一章 牲畜的致命礼物

    现在，我们已经考察了粮食生产是怎样在几个中心出现的，以及粮食生产是怎样以

    不同的速度从那里向其他地区传播的。这些地理上的差异就是对耶利的问题的重要

    的终极回答，而耶利的问题是：不同的民族最后何以在权力和富裕方面大相径庭。

    然而，粮食生产本身并不是直接的原因。在一对一的战斗中，赤手空拳的农民可能

    不是赤手空拳的狩猎采集者的对手。

    对于农民的力量的一部分解释，在于粮食生产所能养活的稠密得多的人口：10个赤

    手空拳的农民在战斗中肯定能胜过一个赤手空拳的狩猎采集者。另一部分解释是：

    无论是农民还是狩猎采集者都不是赤手空拳的，至少不是在比喻的意义上。农民往

    往会呼出更可怕的病菌，拥有更好的武器和盔甲，掌握一般说来更有效的技术，并

    且生活在集中统一的政府之下，而这种政府里有更懂得如何去发动征服战争的有文

    化修养的杰出人物。因此，下面的4章将探讨一下粮食生产这个终极原因是如何导致

    病菌、文化修养、技术和集中统一的政府这些直接原因的。

    我从一个医生朋友那里听说了一个医院的病例，令人难忘地向我说明了牲畜、作物

    与病菌之间的关系。当我的朋友还是初出茅庐的年轻医生时，他被叫进病房去给一

    对受到一种怪病折磨的夫妇看病。这对夫妇彼此沟通有困难，同我的朋友沟通也有

    困难，这对治病是不利的。做丈夫的是一个胆怯的瘦小男子，不知是什么病菌使他

    得了肺炎。他只能说几句英语，充当翻译的是他美丽的妻子。她为她丈夫的病忧心

    忡忡，并对陌生的医院环境感到害怕。我的朋友在医院里工作了整整一个星期，想

    弄清楚到底是什么异乎寻常的危险因素引起了这种怪病，这使他感到疲惫不堪。身

    心劳累使他忘记了关于病人秘密的所有教导：他犯了一个可怕的错误，竟要求那个

    做妻子的去问她的丈夫他是否有过可以引起这种感染的性经历。

    这位医生注意到，那个做丈夫的变得面红耳赤，把身体蜷缩起来，使原本瘦小的身

    躯似乎变得更小了。他恨不得一头钻到床单下面去，用一种几乎听不见的声音结结

    巴巴地说出几句话来。他的妻子突然怒叫一声，站直了身子，居高临下地对着他。

    医生还没有来得及阻拦，她已一把抓起了一只很沉的金属瓶，用尽全力向她丈夫的

    脑袋砸去，接着怒气冲冲地跑出了房间。医生花了一番工夫才把他弄醒过来，甚至

    花了更大的工夫才从那男人的结结巴巴的英语中探听出他究竟说了些什么竟使他的

    妻子如此暴怒。答案慢慢地出来了：原来他刚才承认不久前到家里的农场去时和母

    羊性交过几次，也许这就是使他传染上那神秘的病菌的原因。

    这件事听起来有点荒诞不经，也不可能有什么更普遍的意义。但事实上，它说明了

    一个非常重要的大问题：源自动物的人类疾病。我们爱羊很少会像那病人一样是出

    于肉欲。但我们大多数人对我们的猫、狗之类的宠物有一种柏拉图式的爱。从我们

    所饲养的羊和其他牲畜的庞大数目来看，我们的社会毫无疑问对它们似乎有一种过

    度的喜爱。例如，最近的一次人口调查表明，澳大利亚人对他们的羊非常重视，

    17085400人竟养了161600000只羊。

    我们有些成年人会从我们的宠物那里得到传染病，而儿童得这种传染病的甚至更

    多。通常，这种病只不过是一种小小的不舒服，但有些也会发展成为大病。整个近

    代史上人类的主要杀手是天花、流行性感冒、肺结核、疟疾、瘟疫、麻疹和霍乱，

    它们都是从动物的疾病演化而来的传染病，虽然奇怪的是引起我们人类的流行疾病

    的大多数病菌如今几乎只局限于在人类中流行。第二次世界大战前，战争受害者死

    于战争引起的疾病的比死于战斗创伤的要多。所有那些为伟大的将军们歌功颂德的

    军事史对一个令人泄气的事实只是轻描淡写一笔带过，这个事实就是：过去战争中

    的胜利者并不总是那些拥有最优秀的将军和最精良的武器的军队，而常常不过是那

    些携带有可以传染给敌人的最可怕病菌的军队。

    关于病菌的历史作用的最令人生畏的例子，来自随同哥伦布1492年的航行而开始的

    欧洲人对美洲的征服。虽然被那些杀人不眨眼的西班牙征服者杀死的印第安人不计

    其数，但凶恶的西班牙病菌杀死的印第安人却要多得多。为什么在欧洲和美洲之间

    这种可怕的病菌的交流是这样不对等？为什么印第安人的疾病没有大批杀死西班牙

    入侵者，并传回欧洲，消灭掉欧洲95%的人口？同样的问题也出现在被欧亚病菌大批

    杀死的其他土著身上，以及企图征服亚非热带地区的欧洲人身上。

    因此，人类疾病源自动物这一问题是构成人类历史最广泛模式的潜在原因，也是构

    成今天人类健康的某些最重要问题的潜在原因。（请想一想艾滋病吧，那是一种传

    播速度非常快的人类疾病，似乎是从非洲野猴体内一种病毒演化而来。）本章一开

    始将要考虑什么是“疾病”，为什么有些病菌演化的目的是“使我们生病”，而其

    他大多数生物物种却不会使我们生病。我们将考察一下，为什么我们最熟悉的传染

    病中有许多成为流行病而迅速传播，如当前艾滋病的流行和中世纪黑死病（腺鼠

    疫）的流行。然后，我们还将考虑现在只在我们中间传播的那些病菌的祖先，是怎

    样从它们原来的宿主动物身上转移到我们身上来的。最后，我们还要看一看，对我

    们的传染疾病源自动物的深刻见解，是如何有助于说明欧洲人与印第安人之间重大

    的、几乎是单向的病菌交流的。

    ————

    自然，我们都喜欢按照我们自己的观点来考虑疾病问题：我们怎样才能挽救自己和

    杀死病菌？让我们消灭这些坏蛋，而不必介意它们的动机是什么！然而，在一般的

    生活中，为了打败敌人，必须了解敌人，在医学中则尤其如此。

    因此，让我们首先暂时把我们人类的偏见放在一边，从病菌的角度来考虑疾病问

    题。要知道，病菌同我们一样都是自然选择的产物。病菌以各种稀奇古怪的方式使

    我们生病，如使我们得生殖器溃疡或腹泻。它这样做会得到什么样的演化利益呢？

    这似乎是特别令人费解而又自拆台脚的事，因为病菌杀死了它的宿主也就杀死了它

    自己。

    从根本上说，病菌的演化和其他物种没有什么两样。演化所选择的，是那些在繁殖

    后代和帮助后代向适于生存的地方传播方面都是最有效的个体。可以从数学上把病

    菌的传播定义为：由每一个原发病人传染的新的受害者的数目。这个数目的大小取

    决于每一个受害者能够传染给新的受害者的持续时间的长短，以及这种病菌从一个

    受害者转移到下一个受害者的效率的高低。

    病菌已演化出各种不同的方式，从一个人传播给另一个人，以及从动物传播给人。

    传播能力强的病菌繁殖的后代也多，结果就会得到自然选择的偏爱。我们的疾病的

    许多“症状”，实际上不过是某种非常聪明的病菌在改变我们的身体或行为以便使

    我们帮助传播病菌时所表现出来的一些方式而已。

    病菌传播的最不费力的方式，就是等待着被动地传染给下一个受害者。有些病菌等

    待一个宿主被下一个宿主吃掉，就是这种策略的运用：例如，沙门氏菌就是因为我

    们吃了已被感染的蛋或肉而感染上的；引起旋毛虫病的寄生虫是等我们在杀猪后吃

    了未煮熟的猪肉而从猪身上进入我们体内的；引起线虫肉芽病的寄生虫是喜吃寿司

    的日本人和美国人因为吃了生鱼片而有时感染上的。这些寄生虫都是从被吃的动物

    传递给人的，但引起新几内亚高原地区的强笑病（库鲁病）的病毒通常是从一个被

    吃的人传递给另一个人的。这种病是通过吃人肉传播的：高原地区的母亲们把死于

    库鲁病的人的脑髓挖出来等待下锅，一旁的孩子把这未煮过的脑髓用手摆弄后舔了

    舔手指，从而犯下了致命的错误。

    有些病菌不是等到旧宿主死后被吃掉，而是在昆虫的唾液中“搭便车”，这个昆虫

    咬了原来的宿主，然后赶紧离开去寻找新的宿主。提供这种“免费搭车”的可能是

    蚊子、跳蚤、虱子或采采蝇，它们分别传播疟疾、瘟疫、伤寒或昏睡病。这种被动

    传播的最卑鄙的把戏就是病菌干的，它们通过妇女传给胎儿，从而使出生后的婴儿

    受到感染。引起梅毒、风疹和现在的艾滋病的病菌就是靠玩这种把戏造成了道德的

    困境，让那些宇宙基本正义的信奉者，不得不同这种困境作殊死的斗争。

    其他一些病菌可以说是由自己来处理事情。它们改变宿主的结构和习惯，来加速自

    己的传播。从我们的角度看，得了由梅毒之类性病引起的外露的生殖器溃疡是一种

    极不光彩的事。然而，从病菌的观点看，它们只是一种有用的手段，用以获得宿主

    的帮助把病菌移入新宿主的体腔。天花造成的皮肤损伤，同样是通过直接或间接的

    身体接触来传播病菌的（有时是十分间接的，如一心想要消灭“好斗的”印第安人

    的美国白人把天花患者以前用过的毯子作为礼物送给他们）。

    流行性感冒、普通感冒和百日咳病菌所运用的策略就更厉害了，它们诱使受害者咳

    嗽或打喷嚏，把一群病菌向未来的新宿主喷射出去。同样，霍乱菌促使它的受害者

    大量腹泻，把病菌送入潜在的新受害者饮用的水源。引起朝鲜出血热的病毒通过鼠

    尿来传播。在改变宿主的行为方面，再没有什么能和狂犬病病毒相比的了，这种病

    毒不但进入了受到感染的狗的唾液中，而且还驱使这只狗疯狂地乱咬，从而使许多

    新的受害者受到感染。但就这种小虫子所作的实际努力来说，应该得奖的还是钩虫

    和血吸虫之类的寄生虫。它们的幼虫通过前一个受害者的粪便被排泄到水里或土

    里，又从那里努力地钻进新宿主的皮肤。

    因此，从我们的观点来看，生殖器溃疡、腹泻和咳嗽都是“症状”。但从病菌的观

    点看，它们就是传播病菌的聪明的演化策略。这就是为什么“使我们生病”是符合

    病菌的利益的。但是，为什么病菌会演化出杀死宿主这种明显自拆台脚的策略呢？

    从病菌的角度看，那只是宿主症状促进病菌高效传播的一个无心的附带结果（对我

    们来说真是一个莫大的安慰！）。是的，一个没有得到治疗的霍乱病人，最后可能

    因为每天拉稀达几加仑而送命。然而，至少在一段时间里，只要这病人仍然活着，

    霍乱菌就会由于大量传播进下一个受害者的饮用水源而得到好处。倘若每个受害者

    因而平均感染一个以上的新的受害者，那么即使第一个宿主碰巧死了，霍乱菌仍然

    会传播开去。

    我们对病菌利益的不带感情的考察就到此为止。现在，让我们回过头来考虑一下我

    们本身的自私的利益：活下去并保持健康，最好的办法就是杀死那些该死的病菌。

    我们受到感染的一个普遍反应是发烧。而我们又一次在习惯上把发烧看作是一

    种“症状”，好像就这样无缘无故地照例发生了。但是，体温的调节是受到基因控

    制的，并不是无缘无故发生的。有些病菌对热的反应比我们的身体更敏感。提高我

    们的体温，实际上就是要在烤死我们自己之前把病菌烤死。

    我们的另一个普遍反应就是把我们的免疫系统动员起来。我们的白血细胞和其他细

    胞积极地搜出并杀死外来病菌。我们在抵抗某种使我们受到感染的病菌的过程中逐

    步形成的特定的抗体，使我们在痊愈后不大可能再次受到感染。我们根据经验都知

    道，有些病如流行性感冒和普通感冒，我们对它们的抵抗力只是暂时的；我们最后

    还是有可能再次感染上这种病的。然而，对其他一些疾病—包括麻疹、流行性腮腺

    炎、风疹、百日咳以及现在已被战胜的天花—我们的由一次感染激发起来的抗体使

    我们获得终生免疫。这就是预防接种的原理：给我们接种一种已死的或变弱了的菌

    株，促使我们的抗体产生，而不必真的去生病。

    可是，有些聪明的病菌在我们的免疫防御面前就是不屈服。有些已学会了改变我们

    的抗体能认出来的那一细菌的某些分子结构（即所谓的抗原）来使我们上当。新品

    种的流行性感冒通过不断的演化或改造，产生了不同的抗原，这就是为什么虽然你

    在两年前得过流感，但在今年另一种流感到来时你仍不能免于感染的缘故。疟疾和

    昏睡病由于有迅速改变抗原的能耐，成了甚至更难抓住的主顾。最难抓住的是艾滋

    病，因为它甚至在一个病人的体内也能演化出新的抗原，从而破坏了这个病人的免

    疫系统。

    我们最缓慢的防御反应是通过自然选择表现出来的。自然选择改变了我们一代代的

    基因频率。对于几乎任何一种疾病来说，某些人证明比另一些人具有更强的基因抵

    抗能力。在疾病流行时，那些具有抵抗某种病菌的基因的人，比缺乏这种基因的人

    更有可能生存下来。因此，在历史的进程中，在反复接触某种病原体的人口中，具

    有那些抗病基因的个体的人数比例较高—这完全是因为没有这种基因的不幸的个体

    不大可能生存下来把他们的基因传给后代。

    你可能又一次认为，这是莫大的安慰。其实这种演化反应对基因易受感染的行将消

    失的个体没有任何好处，虽说这的确意味着整个人口有了抵抗这种病原体的更强的

    能力。关于这种基因防御的例子如：镰状红细胞基因、泰萨二氏病基因和囊性纤维

    变性基因可能使非洲黑人、德系犹太人和北欧人分别获得了保护自己（以一定的代

    价）抵抗疟疾、肺结核和细菌性腹泻的能力。

    总之，我们同大多数物种的相互作用，就像我们同蜂鸟的关系所证明的那样，不会

    使我们“生病”，也不会使蜂鸟“生病”。无论是我们还是蜂鸟，都不需演化出相

    互防范的能力。这种和平的关系能够维持下去，因为蜂鸟不指望我们为它们传播后

    代，也不指望我们把身体给它们当食物。蜂鸟演化的结果是它们以花蜜和昆虫为

    食，而这些东西是它们靠运用自己的翅膀得来的。

    但是，病菌演化的结果却是以我们体内的养料为食，一旦原来的受害者死了或者产

    生了抵抗力，它们也没有翅膀可以让它们飞到一个新的受害者的身体上去。因此，

    许多病菌不得不演化出一些花招，好让它们在潜在的受害者之间进行传播，而许多

    这样的花招也就是我们身上所体现出来的“症状”。我们也已演化出我们自己的反

    花招，对此细菌又演化出反反花招来予以回答。我们和我们的病原体现在在一场逐

    步升级的演化竞赛中难解难分，以竞赛一方的死亡为失败的代价，而自然选择就是

    这场竞赛的裁判。现在就让我考虑一下这场竞赛的形式：是闪电战还是游击战？

    假定我们计算一下某个地区某种传染病病例的数目，并注意这些数目如何随时间而

    变化。由此而产生的变化模式在各类疾病中是大不相同的。对某些疾病如疟疾或钩

    虫病来说，在一个受侵袭的地区，任何一年的任何一个月都会有新的病例出现。然

    而，所谓流行疾病在一个很长时间里可能连一例都没有，然后是一大批病例，接着

    有一阵子又没有任何病例。

    在这些流行疾病中，流行性感冒是大多数美国人因有亲身经历而非常熟悉的一种

    病，有几年对我们来说特别糟糕（但对流行性感冒病毒来说则是美好的年头）。霍

    乱这种流行病发生的间隔时间较长，1991年秘鲁的霍乱是20世纪首次到达新大陆的

    流行病。虽然今天流行性感冒和霍乱的流行成了报纸的头版新闻报道，但在现代医

    药出现前的流行病通常要可怕得多。人类历史上最大的一次流行病是在第一次世界

    大战结束时杀死2100万人的流行性感冒。黑死病（腺鼠疫）在1346年到1352年间杀

    死了欧洲四分之一的人口，在有些城市里死亡人数高达70%。19世纪80年代初，当

    加拿大太平洋铁路修经萨斯喀彻温时，该省以前很少接触过白人及其病菌的印第安

    人死于肺结核的人数每年竟达到惊人的9%。

    与偶尔来袭的小病不同的是，作为流行病有几个共同的特点。首先，它们从一个受

    感染的人迅速而高效地传给近旁健康的人，结果使整个人口在很短时间内受到感

    染。其次，它们都是“急性”病：在很短时间内，你要么死掉，要么完全康复。第

    三，我们当中的确获得康复的那些幸运的人产生了抗体，使我们在很长时间内，也

    可能是一辈子不用担心这种病会复发。最后，这些病往往只在人类中传播；引起这

    些病的病菌往往不是生活在土壤中或其他动物身上。所有这4个特点也适用于美国人

    所认为的那些习见的儿童急性传染病，其中包括麻疹、风疹、急性腮腺炎、百日咳

    和天花。

    这4个特点结合起来往往造成了某种疾病的流行，其原因不难理解。简单地说，情况

    是这样的：病菌的迅速传播和症状的迅速发展，意味着当地人口中的每一个人很快

    就受到感染，之后不久他或者死去，或者康复并获得免疫力。仍然会受到感染的人

    都不会活下来。但由于这种病菌除了在活人体内是不可能生存的，所以人死了这种

    病也就消失了，直到又一批儿童达到易受感染的年纪—直到一个受到感染的外来人

    使一场流行病重新开始。

    关于这些疾病是怎样流行起来的，有一个典型的事例是大西洋上叫做法罗群岛的与

    世隔绝的岛屿上的麻疹病史。1781年，一场严重的麻疹流行病到达法罗群岛，接着

    又消失了，其后该群岛就不再有麻疹发生，直到1846年，一个受到感染的木匠从丹

    麦坐船到来。不出3个月，法罗群岛的几乎全部人口（7782人）都得了麻疹，于是有

    的人死去，有的人康复，麻疹病毒又一次消失，直到下一次流行。一些研究表明，

    麻疹可能会在任何少于50万人的人口中消失。只有在比较多的人口中，这种病才会

    从一个地区转移到另一个地区，直到原先受感染地区里出生的婴儿达到足够的数

    目，麻疹又会卷土重来。

    适用于法罗群岛上麻疹的情况，也适用于世界上其他一些我们所熟悉的急性传染

    病。为了维持自身的存在，这些病需要有足够多的人口，足够拥挤的稠密人口，这

    样，到这种病不然就会衰退的时候，又有一大批易受感染的儿童成为感染对象。因

    此，麻疹和一些类似的疾病也叫做人群病。

    显然，人群病不可能在小群狩猎采集族群和刀耕火种的农民中存在下去。现代亚马

    孙河地区印第安人和太平洋岛民的悲惨经历表明，整个小部落可能被一个外来人带

    来的一种流行病几乎全部消灭—因为这个小部落中没有一个人有任何抵抗这种病菌

    的抗体。例如，1902年冬天，由捕鲸船“活跃”号上的一个水手带来的一场痢疾流

    行使56个萨德勒缪特爱斯基摩人中的51个人丧生，这是生活在加拿大北极地区南安

    普顿岛上的一群完全与世隔绝的人。此外，麻疹和我们的其他一些“童年”病，杀

    死受感染的成年人比杀死儿童的可能性更大，而那个小部落里的成年人又全都是易

    受感染的。（相比之下，现代的美国成年人很少有感染上麻疹的，因为他们中大多

    数在童年时或者得过麻疹，或者接受过预防接种。）那场流行病在把那个小部落中

    的大多数人杀死后接着就消失了。小部落人口少，这一点不但说明了为什么他们承

    受不住从外面带来的流行病，而且也说明了为什么他们没有能演化出自己的流行病

    去回敬外来人。

    然而，这并不是说人口少就百病不生。他们同样会得传染病，不过只限于几种传染

    病而已。有些传染病是由能在动物身上或土壤中生存的病菌引起的，结果这种病不

    会消失，而且始终可以使人受到感染。例如，黄热病病毒是由非洲野猴携带的，它

    总是能够通过野猴感染非洲的农村人口，再从这些人通过横渡大西洋的奴隶贸易带

    去感染新大陆的猴子和人。

    还有一些传染病发生在人口稀少的地方，它们是麻风和雅司病之类的慢性病。由于

    这种病可能要花很长时间才能杀死它的患者，所以患者在活着时就成了感染这个小

    部落的其他成员的病菌仓库。例如，我在60年代曾在新几内亚高原地区的卡里穆伊

    巴西姆工作过，那里的居民是几千个与世隔绝的人，他们的麻风病发生率是全世界

    最高的—约40%！人口少的群体毕竟也是容易得一些非致命的传染病的。由于我们对

    这种传染病没有形成免疫力，结果同一个人在康复之后仍会再度感染。钩虫和其他

    许多寄生虫的情况就是如此。

    所有这些为与世隔绝的很少人口所特有的疾病，谅必都是人类最古老的疾病。它们

    是我们在早期几百万年的进化史中得以形成并保持的疾病，因为那时的总人口为数

    甚少而且零星分散。这些疾病是我们与我们的野生近亲非洲类人猿所共有的，或者

    与它们的疾病相类似的。相比之下，我们前面所讨论的那种人群病只有在积聚起众

    多的稠密人口时才可能出现。这种人口的积聚，随着大约1万年前农业的开始出现而

    出现，然后又随着几千年前城市的开始出现而加速发展。事实上，许多为人们所熟

    悉的传染病的得到证实的最早出现年代，竟晚得令人惊奇：天花出现在公元前1600

    年左右（从一具埃及木乃伊身上的痘痕推断出来），流行性腮腺炎出现在公元前400

    年，麻风出现在公元前200年，流行性脊髓灰质炎出现在公元1840年，艾滋病出现

    在1959年。

    为什么农业的出现会成为我们人群传染病形成的开端？其中一个原因前面已经提

    到，那就是农业比狩猎采集的生活方式维持了高得多的人口密度—平均要高10倍到

    100倍。另外，狩猎采集族群经常变换营地，留下了一堆堆排泄物，上面聚集了大量

    病菌和寄生虫的幼虫。但农民是定居的，他们生活在自己排放出来的污水之中，从

    而为病菌从一个人的身体进入另一个人的饮用水源提供了捷径。

    有些农业人口把自己的粪便收集起来，当作肥料撒到人们劳动的田里，从而使粪便

    中的病菌和寄生虫去感染新的受害者变得甚至更加容易。灌溉农业和鱼类养殖为蜗

    牛和水蛭提供了理想的生活环境。蜗牛是吸血虫的宿主，而水蛭则在我们涉过满是

    粪便的水中时钻进我们的皮肤。定居的农民周围不但有自己的粪便，而且还有被他

    们贮藏的粮食吸引来的传播疾病的啮齿类动物。非洲农民砍伐出来的林中空地也为

    疟蚊提供了理想的滋生地。

    如果说农业的出现就这样地使我们的病菌交了好运，那么城市的出现则给它们带来

    了更大的幸运，因为在甚至更糟的卫生条件下，更加拥挤的稠密人口使情况恶化

    了。直到20世纪初，欧洲的城市人口才最后稳定下来：在那以前，来自农村的健康

    农民不断地移居城市，这对于补充城市中因人群病而死去的人是必要的。对病菌来

    说，另一件好事是世界贸易路线的发展，到罗马时代，这些贸易路线把欧洲、亚洲

    和北非有效地连接成一个巨大的病菌繁殖场。也就是在这个时候，所谓安东尼瘟疫

    的天花终于到达罗马，在公元165年到180年期间杀死了几百万罗马城镇居民。

    同样，所谓查士丁尼瘟疫的腺鼠疫也第一次在欧洲出现了（公元542—543年）。但

    直到公元1346年，所谓黑死病的鼠疫才开始全力打击欧洲，那时一条新的与中国的

    陆上贸易路线，为满是跳蚤的毛皮提供了一条沿欧亚大陆东西轴线，从到处瘟疫的

    中亚地区到欧洲的快速运输通道。今天，我们的喷气飞机使得甚至最长的洲际飞行

    都比人类任何传染病的持续时间要短暂。1991年一架停在利马（秘鲁）的阿根廷航

    空公司的飞机，就设法从利马飞越3000英里把几十个感染霍乱的人当天送到我所居

    住的城市洛杉矶。美国人周游世界和外国人移居美国的迅速增多，正在把我们变成

    另一座熔炉—这一次是病菌的熔炉，而这些病菌我们原先认为不过是在遥远的国度

    引起一些古怪的疾病而未曾予以理会。

    因此，当人口的数量和集中达到一定程度时，我们也就达到了这样的一个历史阶

    段，在这个阶段我们至少能够形成并保持只有我们人类才会有的人群病。但这个结

    论也有其矛盾之处：在那时以前这些病是不可能存在的！相反，它们必须演化成新

    的疾病。那么，这些新的疾病又是从哪里来的呢？

    最近，由于对致病病菌所进行的分子研究，证据正在不断出现。就引起我们独有的

    疾病的许多病菌来说，分子生物学家现在能够确定一些亲缘关系最为接近的病菌。

    这些病菌同样证明是人群传染病的媒介—不过只在我们的各种家畜和宠物中流行罢

    了！在动物中，流行病同样需要稠密的大种群，而不是只去折磨任何某一只动物：

    这些流行病主要发生在需要有大的种群的群居动物中。因此，当我们驯养牛和猪这

    类群居动物时，它们已经受到了一些流行病的折磨，只不过在等待着转移给我们罢

    了。

    例如，麻疹病毒同牛瘟病毒亲缘关系最为接近。牛瘟这种可怕的流行病侵袭牛和许

    多野生的反刍哺乳动物，但不侵袭人。反过来，麻疹也不侵袭牛。麻疹病毒和牛瘟

    病毒极其相似这一点表明，后者从牛转移给人，然后通过改变其特性以适应人的情

    况而演化成麻疹病毒。考虑到许多农民的生活和睡眠同牛及其粪便、呼吸、溃疡和

    血液近在咫尺，这种转移就一点也不令人奇怪了。自从我们对牛驯养以来，我们和

    牛的这种亲密关系已存在了9000年之久—这大量时间足以使牛瘟病毒发现我们就在

    它的近旁。如表11.1所示，其他一些我们所熟悉的传染病同样可以追溯到我们的动

    物朋友身上的疾病。

    表11.1 来自我们的动物朋友的致命礼物

    考虑到我们同我们所喜爱的动物的亲密关系，我们必定不断地受到它们的病菌的攻

    击。这些入侵者经过自然选择的筛选，只有少数得以成为人类的疾病。只要把当前

    的一些疾病迅速地观察一下，我们就可以看出动物原病转化为人类疾病的4个阶段。

    第一阶段可以由几十种病作为例证，这些病是我们不时从饲养的宠物和家畜那里直

    接得来的。它们包括从我们的猫那里得来的猫抓热，从我们的狗那里得来的钩端螺

    旋体病，从我们的鸡和鹦鹉那里得来的鹦鹉热，以及从我们的牛那里得来的布鲁氏

    菌病。我们同样也会从野生动物那里感染疾病，例如猎人在剥野兔皮时可能得兔热

    病。所有这些病菌仍然处在向人类病原体演化的早期阶段。它们仍然不能直接地从

    一个人传染给另一个人，甚至它们从动物身上转移给我们也仍属罕见。

    在第二阶段，原先动物的病原体已演化到可以直接在人群中传播从而引起流行病的

    地步。然而，这种流行病由于几个原因而消失了，如被现代医药治愈了，或因周围

    的每一个人都已得过病了，有的获得了免疫力，有的已经死了。例如，以前有一种

    叫做奥尼翁—尼翁热的不明热病于1959年在非洲出现，接着感染了几百万非洲人。

    它大概是猴子身上的一种病毒引起的，由蚊子传染给人。病人很快康复且不会复

    发，这一点有助于这种新出现的病很快消失。美国人家乡有种病叫做布雷格堡热，

    这是给一种新出现的钩端螺旋体病取的名字，这种病于1942年夏季在美国爆发，随

    后很快消失不见了。

    由于另一原因而消失不见的一种致命疾病是新几内亚的库鲁病。这种病因吃人肉而

    传染，是由一种作用缓慢的病毒引起的，人一旦染上这种病毒，终生都不会痊愈。

    就在库鲁病快要消灭新几内亚的2万人的福雷部落时，澳大利亚政府于1959年左右建

    立了对这一地区的管理，结束了吃人肉的习俗，从而也结束了库鲁病的传播。医学

    史连篇累牍地记载了一些我们今天闻所未闻的疾病，但这些病曾一度引起了令人恐

    怖的流行病，接着又像出现时那样神秘地消失得无影无踪。有许多流行病在现代医

    学发明出用以确定罪魁祸首的病菌的方法之前很久便已销声匿迹了，1485年到1552

    年在欧洲迅速蔓延并使欧洲一片惊慌的“英国汗热病”和18、19世纪法国的“皮卡

    迪汗热病”只是其中两例而已。

    我们主要疾病的演化的第三阶段可以原先的动物病原体为代表，这些病原体确已在

    人体内安家落户，但并没有（尚未？）消失，可能仍然是或可能仍然不是人类的主

    要杀手。拉沙热是由一种可能来自啮齿类动物的病毒引起的，它的前途仍然十分难

    以预料。拉沙热是1969年在尼日利亚观察到的，它在那里引起了一种传染性很强的

    致命疾病，即使出现一例这样的病，尼日利亚的医院就都得关闭。情况比较清楚的

    是莱姆病，它是由一种螺旋体引起的，老鼠和鹿携带的扁虱叮咬了人，这种螺旋体

    就从叮咬处进入人体。虽然人类感染莱姆病的已知首批病例晚至1962年才在美国出

    现，但在我国的许多地方，莱姆病已经达到了流行的程度。艾滋病来自猴子的病

    毒，1959年左右有了关于人类感染这种病的最早记录。这种病的前途甚至更有保障

    （从艾滋病毒的观点看）。

    这种演化的最后阶段可以只有人类才会感染的那些主要的由来已久的疾病为代表。

    这些疾病必定是多得多的病原体在演化过程中的幸存者，所有那些病原体都曾力图

    迅速转移到我们身上—但多半失败了。

    在这些阶段究竟发生了什么，使一种本来为动物所独有的疾病转化为一种为人类所

    独有的疾病？有一种转化涉及居中传病媒介的改变：如果一种依赖某种节肢动物为

    传播媒介的病菌要转移到一个新宿主身上去，这种病菌可能也不得不要去寻找一种

    新的节肢动物。例如，斑疹伤寒最初是由老鼠身上的跳蚤在老鼠之间传播的，这些

    跳蚤过不多久就能把斑疹伤寒从老鼠身上转移到人的身上。最后，斑疹伤寒菌发

    现，人身上的虱子提供了一种效率高得多的在人与人之间直接往来的方法。由于美

    国人大都消灭了身上的虱子，斑疹伤寒又发现了进入我们体内的一条新的路线：先

    是传染给北美东部的飞鼠，这些飞鼠藏在阁楼上，然后再通过这些飞鼠传染给住

    户。

    总之，疾病代表了一步步的演化，而病菌则通过自然选择适应新的宿主和传病媒

    介。但同牛的身体相比，我们的身体具有不同的免疫系统、虱子、排泄物和化学物

    质。在这种新的环境下，病菌必须演化出新的生存和传播方法。在几个富有启发性

    的病例中，医生或兽医实际上已经能够观察到演化出这种新方法的病菌。

    得到最充分研究的例子，是多发性黏液瘤病袭击澳大利亚兔子时所发生的情况。这

    种黏液病毒本来是巴西野兔携带的病毒，据观察，这种病毒在欧洲家兔中造成了一

    种致命的流行病，而欧洲家兔是另一种不同的兔子。原来，在19世纪有人愚蠢地把

    欧洲兔引进了澳大利亚，结果造成那里的兔子泛滥成灾。因此，在1950年，黏液病

    毒被有意识地引进澳大利亚，以期解决这个大陆上的欧洲兔灾。在第一年，黏液病

    毒在受到感染的兔子中造成了令人满意的（对澳大利亚农民来说）99.8%的死亡率。

    令这些农民感到失望的是，第二年兔子的死亡率下降到90%，最后下降到25%，使得

    要在澳大利亚完全消灭兔子的希望落空了。这里的问题是：这种黏液病毒是按照自

    己的利益来演化的，它的利益不但不同于那些兔子的利益，而且也不同于我们的利

    益。这种病毒之所以产生变化，是为了少杀死一些兔子，并使那些受到致命感染的

    兔子多活些时间再死。结果，不那么致命的黏液病毒就能比原先有高度毒力的黏液

    把下一代病毒传播到更多的兔子中去。

    对于发生在人类中的一个类似的例子，我们只需考虑一下梅毒的令人惊异的演化情

    况就行了。今天，一提起梅毒，我们立刻会联想到两种情况：生殖器溃疡和十分缓

    慢的病情发展，许多得不到治疗的患者要过好多年才会死去。然而，当梅毒于1495

    年首次在欧洲明确见诸记录时，它的脓疱通常从头部蔓延到膝部，使脸上的肉一块

    块脱落，不消几个月就让人一命呜呼。到1546年，梅毒已演化成具有我们今天所熟

    悉的那些症状的疾病。显然，同多发性黏液瘤病一样，为使患者活得长些而进行演

    化的那些梅毒螺旋体因此就能够把它们的螺旋体后代传染给更多的患者。

    人类历史上致命病菌的重要性，可以从欧洲人征服新大陆并使那里人口减少这件事

    得到很好的例证。印第安人在病床上死于欧亚大陆的病菌的，要比在战场上死于欧

    洲人的枪炮和刀剑下的多得多。这些病菌杀死了大多数印第安人和他们的领袖，消

    磨了幸存者的士气，从而削弱了对欧洲人的抵抗。例如，1519年科尔特斯率领600

    个西班牙人在墨西哥海岸登陆，去征服拥有好几百万人口的勇猛好战的阿兹特克帝

    国。科尔特斯到达阿兹特克的首都特诺奇提特兰城，又带着他的“仅仅”损失了三

    分之二的队伍逃走，并一路打回海岸，这既证明了西班牙人的军事优势，也证明了

    阿兹特克人开始时的幼稚。但当科尔特斯的第二次袭击来到时，阿兹特克人就不再

    幼稚，而是极其顽强地展开了巷战。使西班牙人取得决定性优势的是天花。1520

    年，天花随着一个受到感染的来自西班牙属地古巴的奴隶到达墨西哥。由此而产生

    的天花流行接着杀死了阿兹特克的近一半人口，包括奎特拉瓦克皇帝。大难不死的

    阿兹特克人也被这种怪病弄得士气低落，因为这种病专杀印第安人而竟不伤害西班

    牙人，就好像在为西班牙人的不可战胜作宣传似的。到1618年，墨西哥原来2000万

    左右的人口急剧减少到160万左右。

    皮萨罗于1531年率领168个人在秘鲁海岸登陆去征服有几百万人口的印加帝国时，

    同样带来了一场浩劫。对皮萨罗来说幸运的而对印加人来说不幸的是，天花已在

    1526年由陆路到达，杀死了印加的很大一部分人口，包括瓦伊纳·卡帕克皇帝和他的

    指定继承人。我们已在第三章中看到，皇位空缺的结果是使瓦伊纳·卡帕克的另两个

    儿子阿塔瓦尔帕和瓦斯卡尔卷入了一场内战，使皮萨罗在征服这个分裂的帝国时坐

    收渔人之利。

    当我们美国人想到1492年的新大陆人口最多的社会时，出现在我们心头的往往只有

    阿兹特克人和印加人的社会。我们忘记了北美洲也曾在那最合逻辑的地方—密西西

    比河流域养活了人口众多的印第安人社会，我们今天的一些最好的农田就在这个地

    方。然而，在这种情况下，西班牙征服者对于摧毁这些社会并未起到直接的作用；

    一切都是由事先已经传播的欧亚大陆的病菌来完成的。当埃尔南多·德索托成为第一

    个欧洲征服者于1540年在美国东南部行军时，他来到了两年前因当地居民死于流行

    病而被放弃的一些城镇旧址。这些流行病是从沿海地区印第安人那儿传来的，而这

    些印第安人又是被到沿海地区来的西班牙人感染的。西班牙人的这些病菌赶在这些

    西班牙人之前向内陆传播了。

    德索托仍然看得到密西西比河下游沿岸的一些人口稠密的印第安城镇。在这次远征

    结束后，又过了很久，欧洲人才又一次到达密西西比河河谷，但这时欧亚大陆的病

    菌已在北美洲安家落户，并不断向四处传播。到欧洲人下一次在密西西比河下游出

    现，即17世纪初法国移民出现时，所有这些印第安人的大城镇已经消失殆尽。它们

    的遗迹就是密西西比河河谷的那些大土堆。直到最近我们才知道，构筑这种大土堆

    的社会，有许多在哥伦布到达新大陆时仍然大部分完好无损，它们的瓦解（可能是

    疾病造成的结果）是从1492年到欧洲人对密西西比河进行系统勘探这一段时间里发

    生的。

    在我年轻的时候，美国小学生所受到的教育是：北美洲本来只有大约100万印第安人

    居住。把人数说得这样少，对于为白人的征服行为辩解是有用的，因为他们所征服

    的只不过是一个可以认为几乎是空无所有的大陆。然而，考古发掘和对最早的欧洲

    探险者所留下的关于我们海岸地区的详尽描写表明，印第安人原来的人数在2000万

    左右。就整个新大陆来说，据估计在哥伦布来到后的一两个世纪中，印第安人口减

    少了95%。

    主要的杀手是旧大陆来的病菌。印第安人以前从来没有接触过这些病菌，因此对它

    们既没有免疫能力，也没有遗传抵抗能力。天花、麻疹、流行性感冒和斑疹伤寒争

    先恐后地要做杀手的头把交椅。好像这些病还嫌不够似的，紧随其后的还有白喉、

    疟疾、流行性腮腺炎、百日咳、瘟疫、肺结核和黄热病。在无数情况下，白人实际

    上在当地亲眼目睹了病菌来到时所产生的破坏。例如，1837年，具有我们大平原最

    精致的文化之一的曼丹族印第安部落，从一艘自圣路易斯沿密苏里河逆流而上的轮

    船上感染了天花。某个曼丹人村庄里的人口在几个星期之内就从2000人急剧减少到

    不足40人。

    虽然有十几种来自旧大陆的主要传染病在新大陆安家落户，但也许还没有一种主要

    的致命疾病从美洲来到欧洲。唯一可能的例外是斑疹伤寒，但它的原发地区仍然是

    有争议的。如果我们还记得稠密的众多人口是我们的人群传染疾病演化的先决条件

    的话，那么病菌的这种单向交流就甚至更加引人注目。如果最近对前哥伦布时代新

    大陆人口的重新估计是正确的，它不会比同时代的欧亚大陆人口少得太多。新大陆

    的一些城市，如特诺奇提特兰城，属于当时世界上人口最多的城市。为什么特诺奇

    提特兰城没有可怕的病菌在等待着那些西班牙人呢？

    一个可能的起作用的因素是，新大陆开始出现稠密人口的时间要稍晚于旧大陆。另

    一个因素是，美洲的3个人口最稠密的中心—安第斯山脉地区、中美洲和密西西比河

    流域—并未由于经常性的快速贸易而连成一个巨大的病菌繁殖场，就像欧洲、北

    非、印度和中国在罗马时代连接起来那样。然而，这些因素仍然不能说明为什么新

    大陆最后显然完全没有任何流行的人群病。据报道，在1万年前死去的一个秘鲁印第

    安人的干尸上发现了肺结核菌的DNA，但在这方面所使用的识别方法并不能把人的肺

    结核菌同一种亲缘很近的在野生动物中广泛传播的病原体（牛科动物分支杆菌）区

    别开来。

    其实，只要我们暂停一下，问一个简单的问题，那么美洲之所以未能出现流行的致

    命的人群病的主要原因就一定会变得很清楚。这个问题就是，想象一下这些疾病可

    能会从什么病菌演化而来？我们已经看到，欧亚大陆的人群病是从欧亚大陆驯化的

    群居动物的疾病演化而来的。尽管欧亚大陆有许多这样的动物，但在美洲驯化的动

    物只有5种：墨西哥和美国西南部的火鸡、安第斯山脉地区的美洲驼／羊驼和豚鼠、

    热带南美的美洲家鸭和整个美洲的狗。

    反过来，我们也看到，新大陆驯化动物的这种极端缺乏，反映了用以启动驯化的野

    生动物的缺乏。在大约13000年前上一次冰期结束时，美洲有大约80%的大型野生哺

    乳动物便已灭绝了。同牛和猪相比，印第安人剩下的那几种驯化动物不可能成为人

    群病的来源。美洲家鸭和火鸡不是大群在一起生活的，它们也不是我们喜欢搂搂抱

    抱与我们有大量身体接触的动物（如小绵羊）。豚鼠可能制造了一种类似恰加斯病

    或利什曼病的锥虫感染，使我们的一系列痛苦雪上加霜，但这一点还不能肯定。开

    始，最令人惊奇的是，人类疾病没有一种来自美洲驼（或羊驼），这使人不由去把

    这种相当于欧亚大陆牲畜的安第斯山牲畜研究一番。然而，美洲驼有4个方面使它们

    不能成为人类病原体的来源：它们不像绵羊、山羊和猪那样大群饲养；它们的总数

    绝少会赶上欧亚大陆的家畜种群，因为它们从来没有传播到安第斯山脉以外的地

    区；人们不喝美洲驼的奶（因此不会受到它们的感染）；美洲驼不是在室内饲养，

    和人的关系不那么密切。相比之下，新几内亚高原地区居民中做母亲的妇女常常用

    自己的奶喂小猪，而猪也和牛一样经常养在农民的简陋小屋里。

    源于动物的疾病在历史上的重要性，远远超过了旧大陆与新大陆之间的冲突。欧亚

    大陆的病菌在大量消灭世界上其他许多地方的土著民族方面起了关键的作用，这些

    民族包括太平洋诸岛居民、澳大利亚土著居民、非洲南部的科伊桑民族（霍屯督人

    和布须曼人）。这些以前没有接触过欧亚大陆病菌的民族的累计死亡率在50%和

    100%之间。例如，伊斯帕尼奥拉岛的印第安人口，从哥伦布于公元1492年到达时的

    800万左右减少到1535年的零。麻疹于1875年随着一位访问澳大利亚归来的斐济酋

    长到达斐济，接着把当时仍然活着的所有斐济人杀死了四分之一（在这之前，大多

    数斐济人已在1791年死于随着第一批欧洲人的到来而开始的流行病）。梅毒、淋

    病、肺结核和流行性感冒于1779年随库克船长到来，接着于1804年又发生了一场斑

    疹伤寒大流行以及后来的许多“较小的”流行病，把夏威夷的人口从1779年的50万

    左右减少到1853年的84000人。这一年，天花终于来到了夏威夷，把剩下的人又杀

    死了1万左右。这种例子多得举不胜举。

    然而，病菌也并不是只对欧洲人有利。虽然新大陆和澳大利亚并没有本土的流行病

    在等待欧洲人，但热带亚洲、非洲、印度尼西亚和新几内亚却有。旧大陆的整个热

    带地区的疟疾、热带东南亚的霍乱和热带非洲的黄热病，过去是（现在也仍然是）

    最著名的热带致命疾病。它们是欧洲人在热带地区殖民的最严重的障碍，同时也说

    明了为什么直到欧洲人瓜分新大陆开始后将近400年，欧洲人对新几内亚和非洲大部

    分地区的殖民瓜分才宣告完成。而且，一旦疟疾和黄热病通过船只运输传播到美

    洲，它们也成了对新大陆殖民的主要障碍。一个为人们所熟知的例子是：这两种病

    使法国人修建巴拿马运河的努力中途失败，也几乎使美国人最后取得成功的修建这

    条运河的努力中途失败。

    让我们把所有这些事实牢记心中，在回答耶利的问题时努力重新全面认识病菌所起

    的作用。毫无疑问，欧洲人在武器、技术和行政组织方面拥有对他们所征服的大多

    数非欧洲民族的巨大优势。但仅仅这种优势还不能完全说明开始时那么少的欧洲移

    民是如何取代美洲和世界上其他一些地区那么多的土著的。如果没有欧洲送给其他

    大陆的不祥礼物—从欧亚大陆人与家畜的长期密切关系中演化出来的病菌，这一切

    也许是不会发生的。

    第十二章 蓝图和借用字母

    19世纪的作家往往把历史看作是从野蛮走向文明的进程。这一转变的主要标志，包

    括农业的发展、冶金、复杂的技术、集中统一的政府和文字。其中文字在传统上是

    最受地理限制的一种标志：在伊斯兰教和欧洲殖民者向外扩张之前，澳大利亚、太

    平洋诸岛、非洲赤道以南地区和除中美洲一小部分地区外的整个新大陆，都没有文

    字。由于囿于一隅，以文明自诩的民族总是把文字看作是使他们比“野蛮人”优越

    的最鲜明的特点。

    知识带来力量。因此，文字也给现代社会带来了力量，用文字来传播知识可以做到

    更准确、更大量和更详尽，在地域上可以做到传播得更远，在时间上可以做到传播

    得更久。当然，有些民族（引人注目的是印加人）竟能在没有文字的情况下掌管帝

    国，而且“文明的”民族也并不总是能打败“野蛮人”，面对匈奴人的罗马军队知

    道这一点。但欧洲人对美洲、西伯利亚和澳大利亚的征服，却为近代的典型结果提

    供了例证。

    文字同武器、病菌和集中统一的行政组织并驾齐驱，成为一种现代征服手段。组织

    开拓殖民地的舰队的君主和商人的命令是用文字传达的。舰队确定航线要靠以前历

    次探险所准备的海图和书面的航海说明。以前探险的书面记录描写了等待着征服者

    的财富和沃土，从而激起了对以后探险的兴趣。这些记录告诉后来的探险者可能会

    碰到什么情况，并帮助他们作出准备。由此产生的帝国借助文字来进行管理。虽然

    所有这些信息在文字出现以前的社会里也可以用其他手段来传播，但文字使传播变

    得更容易、更详尽、更准确、更能取信于人。

    既然文字具有这种压倒一切的价值，那么，为什么只有某些民族产生了文字，而其

    他民族则没有产生文字？例如，传统的狩猎采集族群为什么没有发明出自己的文

    字，也没有借用别人的文字？在岛屿帝国中，为什么文字出现在说弥诺斯语的克里

    特，而不是出现在说波利尼西亚语的汤加？文字在人类历史上分别产生过几次？是

    在什么情况下产生的？因何种需要而产生的？在那些发明文字的民族中，为什么有

    些民族在这方面比另一些民族早得多？例如，今天几乎所有的日本人和斯堪的纳维

    亚人都识字，而大多数伊拉克人不识字：可是为什么文字的出现在伊拉克却又早了

    几乎4000年？

    文字从其发源地向外传播，同样提出了一些重要的问题。例如，为什么文字从新月

    沃地向埃塞俄比亚和阿拉伯半岛传播，但却没有从墨西哥向安第斯山脉传播？书写

    系统是否是通过手抄来传播的？现有的书写系统是否仅仅是启发了邻近的民族去发

    明他们自己的书写系统？既然一种书写系统只适合一种语言，你又如何去为另一种

    语言设计一种书写系统呢？如果人们想要了解人类文化的其他许多方面—如技术、

    宗教和粮食生产的起源和传播，同样的问题也会产生。但对关于文字的这类问题感

    兴趣的历史学家却拥有一个有利的条件，即这些问题通常可以借助文字记载本身而

    得到无比详尽的回答。因此，我们可以对文字的发展作一番考查，这不仅是因为文

    字固有的重要性，而且也因为可以借此对文字所提供的文化史进行普遍而深入的了

    解。

    ————

    有3个基本策略构成了书写系统的基础。在由一个书写符号代表的言语单位的大小方

    面，这些策略是不同的：一个基本的音，一个完整的音节，或者一个完整的词。在

    这些书写系统中，今天大多数民族使用的系统是字母表，而字母表最好要能为语言

    的每一个基本的音（音素）提供一个独一无二的符号（称为字母）。但实际上，大

    多数字母表只有20或30个左右的字母，而大多数语言的音素又多于它们的字母表中

    的字母。因此，大多数用字母书写的语言，包括英语，不得不给同一个字母规定几

    个不同的音素，并把字母组合来代表某些音素，如英语中的两个字母的组合sh和

    th（而在俄语和希腊语字母表中，则分别由一个字母代表一个音素）。

    第二个策略就是利用所谓语标，就是说用一个书写符号来代表一个完整的词。这是

    中国文字的许多符号的功能，也是流行的日语书写系统（称为日文汉字）的功能。

    在字母文字传播以前，大量利用语标的书写系统更为普通，其中包括埃及象形文

    字、玛雅象形文字和苏美尔楔形文字。

    第三个策略是本书大多数读者最不熟悉的，也就是用一个符号代表一个音节。其实

    大多数这样的书写系统（称为音节文字）就是用不同的符号代表一个辅音和后面的

    一个元音所构成的音节（如“fa-mi-ly”这个词的音节），并采用各种不同的办法

    以便借助这些符号来书写其他类型的音节。音节文字在古代是很普通的，如迈锡尼

    时代希腊的B类线形文字。有些音节文字直到今天仍有人使用，其中最重要的就是日

    本人用于电报、银行结单和盲人读本的假名。

    我故意把这3个方法称为策略，而不是称为书写系统。现行的书写系统没有一个是只

    有一种策略的。汉语的文字不是完全由语标组成的，英语的文字也不是全用字母

    的。同所有字母书写系统一样，英语用了许多语标，如数字、＄、%和＋：就是说，

    用了许多任意符号，这些符号代表整个的词，但不是由语音要素构成的。“由音节

    组成的”B类线形文字有许多语标，而“由语标组成的”埃及象形文字不但有一个含

    有代表每一个辅音的各别字母的实际上的字母表，而且也包括了许多音节符号。

    从头开始去发明一种书写系统，其困难程度与借用和改造一个书写系统无法相比。

    最早的文字记录者必须拟定一些在我们今天看来是理所当然的基本原则。例如，他

    们必须想出办法把一连串的声音分解为一些言语单位，而不管这些单位被看作是

    词、音节或音素。他们必须通过我们说话时的音量、音高、语速、强调、词语组合

    和个人发音习惯等所有正常变化中去学会辨认相同的音或言语单位。他们必须决

    定，书写系统应该不去理会所有这些变化。然后，他们还必须设计出用符号来代表

    语音的方法。

    不知怎么的，在前面没有显示最后结果的样板来作为指导的情况下，这些最早的文

    字记录者竟解决了所有这些问题。这个任务显然非常困难，历史上只有几次是人们

    完全靠自己发明出书写系统的。两个无可争辩的独立发明文字的例子，是稍早于公

    元前3000年美索不达米亚的苏美尔人和公元前600年的墨西哥印第安人（图

    12.1）；公元前3000年的埃及文字和不迟于公元前1300年的中国文字，可能也是独

    立出现的。从那以后，所有其他民族可能是通过借用和改造其他文字，或至少受到

    现有书写系统的启发而发明了自己的文字。

    我们研究得最详尽的独立发明的文字是历史上最古老的书写系统—苏美尔楔形文字

    （图12.1）。在这种文字定形前的几千年中，新月沃地的一些农业村舍里的人用黏

    土做成的各种简单形状的记号来计数，如记下羊的头数和谷物的数量。在公元3000

    年前的最后几百年中，记账技术、格式和符号的发展迅速导致了第一个书写系统的

    产生。这方面的一个技术革新是把平平的黏土刻写板作为一种方便的书写表面。开

    始时是用尖器在黏土上刻划，后来这种尖器逐步让位于用芦苇秆做的尖笔，因为这

    种笔能在黏土板上画出整齐美观的记号。书写格式的发展包括逐步采用了今天普遍

    认为必不可少的一些惯例：应该把文字整整齐齐地安排在用直线画出来的行列中

    （苏美尔人的文字同现代欧洲人的文字一样都是横排的）；一行行文字读起来应该

    始终顺着一个方向（苏美尔人同现代欧洲人一样都是从左到右的）；以及在黏土板

    上逐行阅读应该是由上而下，而不是相反。

    文中提到的某些文字的所在地

    6.克里特（A类和B类线形文字）

    12.日本（假名）

    16.切罗基

    图12.1 中国和埃及旁边的问号表示这些地区的早期文字究竟是完全独立出现的，还

    是受到其他地区更早出现的文字的刺激而发明的，还有些疑问。“其他”所指的文

    字既非字母文字，亦非音节文字，它们可能是在更早的文字的影响下出现的。

    但是，至关重要的改变是去解决对几乎所有书写系统来说都带根本性的问题：如何

    去设计出人人同意的代表实际语言的显而易见的符号，而不仅仅是不顾发音的一些

    概念或单词。这一解决办法的早期发展阶段，在苏美尔人以前的城市乌鲁克的废墟

    上出土的几千块黏土板上得到了非同寻常的证明。乌鲁克位于幼发拉底河上，在现

    今巴格达东南大约200英里处。最早的苏美人的文字符号是一些可以认出来的所指称

    对象的图形（如鱼和鸟的图形）。当然，这些图形符号主要是由数字加上代表看得

    见的对象的名词组成的；由此而产生的文本不过是没有语法成分的简短的速记式的

    流水账。慢慢地，这些符号形式变得比较抽象起来，尤其是在尖头的书写工具被芦

    苇秆做的尖笔代替之后。把旧的符号结合起来创造出新的符号，产生了新的意义：

    例如，为了产生一个表示吃的意思的符号，就把代表头的符号和代表面包的符号结

    合在一起。

    最早的苏美尔文字是由不表音的语标构成的。就是说，它不是以苏美尔语言的特有

    发音为基础的，它可以用完全不同的发音来表示任何其他语言中的同一个意思—正

    如对4这个数字符号，说英语的、说俄语的、说芬兰语的和说印度尼西亚语的都有不

    同的发音，分别念成four、chetwire（четыре）、neljä和empat。也许整个文字

    史上最重要的一步是苏美尔人采用了语音符号，开始时是借助代表发音相同而又可

    以画出来的名词的符号来书写抽象名词。例如，要为弓画出一个可以识别的图形是

    容易的，但要为生命画出一个可以识别的图形就困难了，但这两者的发音在苏美尔

    语里都是ti，因此一张弓的图形的意思或者是弓，或者是生命。解决由此而产生的

    歧义是加上一个叫做义符的无声符号，以表示拟议中的对象所属的名词类别。语言

    学家把这种决定性的创新称之为画谜原则，也是今天构成双关语的基础。

    苏美尔人一旦偶然发现了这个语音原则，就着手把它不仅仅用来书写抽象名词，而

    且还用在其他许多方面。他们把它用来书写构成语法词尾的音节或字母。例如，要

    给英语中的常见音节-tion画出一幅图来可不那么容易，但我们却能为同音动词

    shun（避开）画出一幅示意图来。用语音来表达的符号也被用来“拼写”较长的

    词，成为一系列的画面，每一个画面描绘一个音节的发音。这就好像一个说英语的

    人在写believe（相信）这个词时先画一只蜜蜂（bee）再在后面画一片树叶

    （leaf）一样。语音符号也使造字的人能够用相同的图形符号来代表一组相关的词

    （如tooth〔牙齿〕、speech〔说话〕和speaker〔说话者〕），但要解决歧义问

    题，就得加上一个语音表达符号（如为two〔二〕、each〔每个〕和peak〔山峰〕

    选择符号）。

    因此，苏美尔文字最后成了3种符号的一种复杂的组合：语标，指称一个完整的词或

    名字；语音符号，实际上被用来拼写音节、字母、语法成分或部分的词；和义符，

    不发音，只用来解决歧义问题。尽管如此，苏美尔文字中的语言符号还远远没有达

    到一种完备的音节表或字母表的标准。苏美尔语的有些音节没有任何书写符号；同

    一个符号可能有不同的发音；同一个符号可能有各种不同的读法，可以读作一个

    词、一个音节或一个字母。

    除了苏美尔楔形文字外，人类历史上另一个独立发明文字的确然无疑的例子，来自

    中美洲（可能是墨西哥南部）的印第安社会。有人认为，中美洲文字的出现与旧大

    陆的文字没有关系，因为没有任何令人信服的证据可以证明在古挪威人之前新大陆

    的社会就已同拥有文字的旧大陆的社会有了接触。而且，从形式来看，中美洲的书

    写符号也完全不同于旧大陆的任何一种文字。已知的中美洲文字约有十几种，其中

    全部或大部分显然有亲缘关系（例如，在它们的数字系统和历法系统方面），它们

    大多数仍然只是部分得到破译。目前，中美洲保存下来的最早的文字，来自公元前

    600年左右墨西哥南部的萨波特克地区，但迄今了解得最多的则是玛雅人居住的低地

    地区的文字，那里已知最早的有文字记录的年代相当于公元292年。

    巴比伦楔形文字的实例，该文字起源于苏美尔楔形文字。

    尽管玛雅文字是独立发明出来并且具有与众不同的符号形式，但它的组成原则基本

    上类似于苏美尔文字，也类似于受苏美尔文字启发的欧亚大陆西部其他一些书写系

    统。同苏美尔文字一样，玛雅文字也利用语标和语言符号。代表抽象词的语标通常

    是根据画谜原则而发明出来的。就是说，一个抽象的词可以用代表另一个词的符号

    写出来，这个词发音相同，但具有一种不同的然而可以容易画出来的意思。同日本

    的假名符号和迈锡尼时代希腊的B类线形文字音节表一样，玛雅文的语音符号多半是

    由一个辅音和一个元音构成的音节符号（如ta，te，ti，to，tu）。同早期闪语字

    母表中的字母一样，玛雅文的音节符号来自对所指称事物所画的图像，而对这个事

    物的发音就是以那个音节开始（例如，玛雅文的音节符号“ne”像一个尾巴，而玛

    雅文中表示尾巴的词就是neh）。

    中美洲文字同欧亚大陆西部古代文字的所有这些相似之处，证明了人类创造力的根

    本普遍性。虽然在全世界的语言中，苏美尔人的语言和中美洲的语言彼此并没有什

    么特别的关系，但两者在把语言化为文字方面都提出了一些类似的基本问题。苏美

    尔人在公元前3000年前首创的解决办法，又在公元前600年前隔着半个地球被早期

    的中美洲印第安人重新创造出来。

    埃及、中国和复活节岛的文字是可能的例外，留待以后讨论。世界上任何地方任何

    时候发明出来的所有其他书写系统，似乎都是从一些书写系统派生出来的，这些书

    写系统或是把苏美尔文字或早期中美洲文字加以修改后为己所用，或至少是受到它

    们的启发而自行创造出来的。独立发明出来的文字何以如此之少，一个原因是发明

    文字极其困难，这一点我们已经讨论过了。另一个原因是独立发明文字的其他机会

    被苏美尔文字或早期中美洲文字以及它们的派生文字抢先得去了。

    17世纪初印度次大陆拉贾斯坦或古吉拉特画派的一幅画。画上文字与其他大多数现

    代印度文字一样，源自古印度的婆罗门文字。这种古印度文字可能是由于公元前7世

    纪左右阿拉姆语字母的思想传播而产生的。印度文字吸收了阿拉姆语字母的原则，

    但独立地发明了字母形式、字母顺序和对元音的处理，而没有采用蓝图复制的办

    法。

    我们知道，苏美尔文字的形成至少花去了几百年也许是几千年时间。我们还将看

    到，文字形成的先决条件是由人类社会的几个特点组成的，正是这些特点决定了一

    个社会是否会认为文字有用，以及这个社会是否能养活那些专职的文字记录者。除

    了苏美尔人的社会和早期墨西哥人的社会外，其他许多人类社会—如古代印度的社

    会、克里特岛的社会和埃塞俄比亚的社会—也有了这样的先决条件。然而，苏美尔

    人和早期墨西哥人碰巧分别是旧大陆和新大陆最早有了这些先决条件的人。一旦苏

    美尔人和早期墨西哥人发明出文字，他们的文字的细节和原则迅速传播到其他社

    会，它们可以不必再用几百年甚或几千年的时间去进行造字的实验。因此，其他一

    些独立的造字实验的可能性就被取消或中止了。

    文字是通过两种截然不同的方法中的任意一种去传播的，这两种方法在整个技术史

    和思想史中都可以找到先例。有人发明了一样东西并投入了使用。那么，你作为另

    一个未来的使用者，既然知道别人已经建造了他们自己的原型并使其发生作用，你

    又为何要为自己的使用而去设计相同的东西呢？

    此类发明的传播形式有一系列形式。形式的一端是“蓝图复制”，就是对现有的一

    幅详尽的蓝图进行复制或修改。另一端是“思想传播”，就是仅仅把基本思想接受

    过来，然后必须去重新创造细节。知道这能够做到，就会激励你自己努力去干，但

    你最终的具体解决办法可能像也可能不像第一个发明者的解决办法。

    举一个最近的例子。历史学家们仍然在争论：蓝图复制或思想传播，到底哪一个对

    俄国造成原子弹贡献更大。俄国制造原子弹的努力，是否决定性地依赖于由间谍窃

    取后送到俄国去的已经造好的美国原子弹蓝图？或者这仅仅是美国原子弹在广岛爆

    炸的启示终于使斯大林相信制造这样的炸弹是可能的，然后由俄国科学家重新创造

    出用于一项独立的应急计划的原则，而很少从此前美国的努力中得到详尽的指导？

    对于轮子、金字塔和火药的发展史也存在同样的问题。现在让我们考察一下蓝图复

    制和思想传播是怎样帮助书写系统的传播的。

    今天，一些专业语言学家用蓝图复制法为一些没有文字的语言设计书写系统。这种

    根据特定需要设计的系统，大多数是把现有字母表拿来加以修改，虽然有些也设计

    出了音节表。例如，一些身为传教士的语言学家，通过修改罗马字母为数以百计的

    新几内亚和印第安语言设计文字。政府的语言学家不但为俄罗斯的许多部落语言设

    计出经过修改的西里尔字母，而且也设计出经过修改的罗马字母，于1928年被土耳

    其采用来书写土耳其语。

    有时候，对于那些在遥远的过去依靠蓝图复制而设计出书写系统的人，我们也有所

    了解。例如，西里尔字母（今天仍在俄国使用）是公元9世纪时向斯拉夫人传教的希

    腊传教士圣西里尔通过改造希腊文和希伯来文字母而设计出来的。日耳曼语（包括

    英语在内的语族）保存完好的最早文本是用乌尔斐拉斯主教创造的哥特文字母写

    的。乌尔斐拉斯是一个传教士，于公元4世纪同西哥特人一起生活在今天的保加利

    亚。同圣西里尔的发明一样，乌尔斐拉斯的字母表是从其他来源借用的字母的大杂

    烩：有大约20个希腊字母，大约5个罗马字母，还有两个字母或是取自如尼文字母，

    或是他自己创造的。更多的时候，对于那些发明著名的古代字母的人，我们则一无

    所知。但仍有可能把新出现的古代字母同以前存在的字母加以比较，并从字母的形

    式推断出是哪些现有的字母被用作模本。由于同样的原因，我们可以肯定，迈锡尼

    时代希腊的B类线型音节文字是在公元前1400年左右从克里特岛的A类线形音节文字

    改造而来的。

    把一种语言的现有书写系统用作蓝图使之适应另一种语言，在几百次这样做的过程

    中总会出现一些问题，因为没有两种语言的发音是完全相同的。原来的字母和符号

    有些被舍弃了，如果在借出语言中的那些字母所代表的发音在借入语言中是不存在

    的，就会出现这种情况。例如，芬兰语中没有其他欧洲语言用b、c、f、g、w、x和

    z所代表的音，因此芬兰人就从他们的经过改造的罗马字母中舍弃了这些字母。还有

    一个经常出现的相反问题，即设计出一些字母来代表为借入语言所有而为借出语言

    所无的一些“新的”发音。这个问题以几种不同的方式获得了解决：如利用一个由

    两个或两个以上字母构成的任意组合（如英语中的th代表在希腊语和如尼语中只用

    一个字母代表的音）；给一个现有的字母加上一个区别性的记号（如西班牙语字母

    的腭化符号ñ，德语字母的变音符号ö，以及那些多出来的在波兰语和土耳其语字母

    周围跳舞的记号）；征用借入语言中用不着的字母（如现代捷克语把罗马字母C重新

    起用来表示捷克语中的ts音）；或者干脆创造出一个新的字母（就像我们中世纪的

    祖先在创造j、u和w这些新字母时所做的那样）。

    罗马字母本身就是长长的一系列蓝图复制的终端产品。在人类历史上，字母显然只

    产生过一次：是在公元前第二个千年中从现代叙利亚到西奈半岛这个地区内说闪语

    的人当中产生的。历史上的和现行的几百种字母，追本溯源全都来自闪语字母这个

    老祖宗，有些（如爱尔兰的欧甘字母）是思想传播的结果，但大多数则是通过对字

    母形式的实际复制和修改而产生的。

    字母的这种演化可以追溯到埃及象形文字，这种文字包含代表埃及语24个辅音的全

    套24个符号。埃及人没有采取（在我们看来）合乎逻辑的下一步，即抛弃他们所有

    的语标、义符和代表双辅音和三辅音的符号，而只使用他们的辅音字母。然而，从

    大约公元前1700年开始，一些精通埃及象形文字的闪米特人着手对这合乎逻辑的一

    步进行试验。

    规定符号只能用来代表单辅音，这是把字母同其他书写系统区别开来的3大改革中的

    第一项改革。第二项改革是把字母按照一个固定的顺序排列并给它们起一个容易记

    住的名称，从而帮助使用者来记住这些字母。我们英语字母的名称多半是没有意义

    的单音节（“a”、“bee”、“cee”、“dee”，等等）。但闪语字母的名称在闪

    语中是有意义的：它们都是代表人们所熟悉的事物的词（’aleph＝牛，beth＝房

    子，gimel＝骆驼，daleth＝门，等等）。这些闪语词通过“截头表音法”同它们

    所涉及的闪语辅音发生关系：就是说，代表该事物的词的第一个字母，也就是赋予

    该事物以名称的那个字母（’a、b、g、d，等等）。此外，闪语字母的最早形式在

    许多情况下似乎都是那些事物的图像。所有这些特点使闪语字母的形式、名称和排

    列顺序容易记住。许多现代语言的字母，包括我们英语的字母，在3000多年后仍然

    保留了原来的排列顺序，只是发生了一些小小的改变（就希腊语而言，甚至还保留

    了字母原来的名称：alpha、beta、gamma、delta，等等）。读者们可能已经注意

    到的一个小小的改变，是闪语和希腊语字母中的g变成了罗马语和英语字母中的c，

    而罗马人又在现在的位置上创造出一个新的g。

    导致现代语言的字母的第三项也是最后一项改革的，是规定了元音。在闪语字母的

    早期，已经有人着手对书写元音的方法进行实验，或是另外加上一些小字母来表示

    特定的元音，或是在辅音字母上加上点、线或钩。在公元前8世纪，希腊人成为用代

    表辅音的那些字母来系统地表示全部元音的第一个民族。希腊人通过“征用”腓尼

    基语字母中用来代表为希腊语所无的一些辅音的5个字母而得到他们的元音字母α－ε

    －η－ι－ο。

    文字演变的一条路线是对这些最早的闪语字母进行蓝图复制和逐步修改，从而发展

    成早期的阿拉伯字母，再进而发展成现代的埃塞俄比亚语的字母。还有一条重要得

    多的路线是经由用于波斯帝国官方文件的阿拉姆语字母，演变为现代的阿拉伯语、

    希伯来语、印度语和东南亚语言的字母。但欧洲和美国读者最为熟悉的一条演变路

    线到公元前8世纪初经由腓尼基人到达希腊人，在同一世纪内又从希腊人到达伊特鲁

    斯坎人，又过了一个世纪到达罗马人，罗马人的字母稍经修改就成了英文字母。由

    于精确和简洁相结合的这种潜在优点，字母如今已在现代世界的大部分地区得到采

    用。

    虽然蓝图的复制和修改是传播技术的最直接的选择，但有时候这种选择不一定能够

    得到。蓝图可能被隐藏起来，而且不是深于此道的人对蓝图也不一定能够读懂。对

    于在远处某个地方发明了某个东西，人们可能有所耳闻，但详细情况则可能无从知

    晓。也许所知道的只是这样的基本思想：某人以某种方法成功地取得了某种最后的

    成果。然而，知道了这一点，可能就是通过思想传播去启发别人设计他们自己的取

    得此种成果的途径。

    文字史上的一个引人注目的例子是：1820年左右阿肯色州的一个名叫塞阔雅的印第

    安人为了书写切罗基语而发明了音节文字。塞阔雅注意到，白人在纸上做记号，并

    且用这些记号来记录和复述长篇讲话，能得到很大方便。然而，这些记号的复杂作

    用对他来说仍是一个谜，因为（同1820年前的大多数切罗基人一样）塞阔雅是个文

    盲，对英语既不会说，也不会读。因为塞阔雅是个铁匠，他开始时发明了一种记账

    法帮助他记录顾客的欠账。他给每一个顾客画一幅画；然后他又画了一些大小不一

    的圆圈和线条来表示所欠钱款的数量。

    1810年左右，塞阔雅决定去为切罗基语设计一种书写系统。他又一次开始画图，但

    由于画图太复杂，在艺术上要求太高，就放弃了。接下去他为每一个词发明一些单

    独的符号，但在他创造了几千个符号而仍然不够用时，他又觉得不满意了。

    最后，塞阔雅认识到，词是由一些不同的声音组成的，这些声音在许多不同的词里

    反复出现—这就是我们所说的音节。他开始时设计出200个音节符号，又逐步减少到

    85个，大多数符号代表一个辅音和一个元音的组合。

    一位小学老师给了塞阔雅一本英语单词拼写课本，他于是就用这本书来练习抄写字

    母，这些字母也就成了他的符号的一个来源。他的切罗基语音节符号大约有二十几

    个直接取自英语字母，当然意义完全改变了，因为塞阔雅并不知道它们在英语中的

    含意。例如，他挑出D、R、b和h这些符号来分别代表切罗基语的音节a、e、si和

    ni，而数字4这个符号则被借用来代表音节se。他把一些英语字母加以改变从而创造

    出其他一些符号，例如他设计出符号

    、

    和

    来分别代表音节yu、sa和na。还有一些符号则完全是他自己的创造，如分别代表

    ho、li和nu的

    、

    和

    。塞阔雅的音节文字得到专业语言学家的普遍赞赏，因为它非常切合切罗基语的发

    音，同时学起来也很容易。在很短时间内，切罗基人几乎100%地学会了这种音节文

    字，他们买来了印刷机，把塞阔雅的符号铸成铅字，并开始印起书报来。

    塞阔雅发明的代表切罗基语音节的一组符号

    切罗基文字始终是关于思想传播产生文字的得到最充分证明的例子之一。我们知

    道，塞阔雅得到了纸和其他书写材料，得到了关于书写系统的思想、利用不同符号

    的思想，并得到了几十种记号形式。然而，由于他对英语既不能读，也不能写，所

    以他不能从周围现有的各种文字中得到关于造字的细节，甚至也得不到关于造字的

    原则。虽然他周围语言的字母都是他所不了解的，但他却在不知道3500年前克里特

    岛已经创造出另一种音节文字的情况下独立地重新创造出一种音节文字。

    塞阔雅的例子也可被用作说明思想传播如何可能导致古代许多书写系统的样本的产

    生。公元1446年朝鲜李朝国王世宗为朝鲜语设计的谚文字母，显然受到了中国方块

    字的启发，同时也受到了蒙古和西藏佛教经文的字母表音原则的启发。然而，世宗

    国王创造了谚文字母的形式和他的字母的几个独一无二的特点，包括用音节把字母

    组成方块，用相关的字母形状来代表相关的元音或辅音，以及用描写嘴唇和舌头位

    置的辅音字母的特有形状来发那个辅音。从公元4世纪左右起在爱尔兰和说凯尔特语

    的不列颠部分地区使用的欧甘字母，同样采用了字母表音原则（此时已有现成的欧

    洲字母可以采用），但也发明了独一无二的字母形式，而这种形式显然是以手势语

    的五指法为基础的。

    我们可以有把握地把谚文字母和欧甘字母的出现归之于思想的传播，而不是闭门造

    车式的独立创造，因为我们知道这两个社会与拥有文字的社会保持着密切的交往，

    同时也因为灵感得益于哪些外国文字也显而易见。相比之下，我们也可以有把握地

    把苏美尔的楔形文字和中美洲的最早文字归之于独立创造，因为在它们首次出现

    时，在它们各自所在的半球范围内，不存在任何可以给它们以启发的其他文字。仍

    然可以争论的是复活节岛、中国和埃及的文字起源问题。

    生活在太平洋中复活节岛上的波利尼西亚人有一种独特的文字，这种文字保存完好

    的最早样本只可追溯到公元1851年左右，也就是在欧洲人于1722年到达该岛之后很

    久。也许，在欧洲人到达之前，文字就已在复活节岛独立出现了，虽然没有任何样

    本保存下来。但是，最直截了当的解释就是不妨对一些事实信以为真，假定1770年

    一支西班牙探险队向复活节岛居民递交了书面的并吞声明，正是看了这个声明才促

    使岛上居民去发明一种文字。

    至于中国文字，最早有实物证明的是在公元前1300年左右，但也可能还有更早的。

    中国文字也具有为本地所独有的符号和某些组合原则，所以大多数学者认为，它也

    是独立发展起来的。文字于公元前3000年在中国早期城市中心以西4000英里的苏美

    尔发展起来，并在不迟于公元前2200年时在这些城市中心以西2600英里的印度河河

    谷出现，但在印度河河谷和中国之间的整个地区没有听说过存在早期的书写系统。

    因此，没有证据可以说明中国最早的文字发明者已经知道了其他任何可以给他们以

    启发的书写系统。

    显示与众不同的谚文书写系统的朝鲜文原文（诗：《山丘上的花》，金素月著）。

    每一个方块代表一个音节，而方块内的每一个组成符号代表一个字母。

    在所有古代书写系统中最有名的埃及象形文字，通常也被认为是独立创造的产物，

    但如认为埃及文字和中国文字不同是思想传播的结果，这种解释似乎更为合理。象

    形文字于公元前3000年左右以几乎完全成熟的形式相当突然地出现。埃及在苏美尔

    西面仅仅800英里，埃及和苏美尔也一直有贸易往来。使我感到可疑的是，竟然没有

    关于象形文字逐步发展的任何证据流传下来，尽管埃及的干燥气候可能会有利于保

    存更早的文字实验成果，尽管苏美尔同样干燥的气候至少在公元前3000年前的几个

    世纪中已经产生了关于苏美尔楔形文字发展的丰富证据。同样可疑的是，在苏美尔

    文字和埃及文字出现之后，又在伊朗、克里特和土耳其出现了其他几种显然独立设

    计出来的书写系统（分别为所谓原始埃兰语文字、克里特形象文字和赫梯象形文

    字）。虽然这些书写系统的每一种所使用的一套特殊的符号，都不是从埃及或苏美

    尔借用的，但发明这些书写系统的民族几乎是不可能不知道他们邻近的贸易伙伴的

    文字的。

    中国文字举例：吴历于1679年所书手卷

    如果人类在没有文字的情况下生存了几百万年之后，所有这些地中海和近东社会在

    彼此相距不过几百年的时间内，碰巧竟各自独立地偶然想到发明文字这个主意，这

    可能是一个非同一般的巧合。因此，在我看来，一个可能的解释就是思想传播，就

    像塞阔雅的情形一样。这就是说，埃及人和其他民族可能已从苏美尔人那里了解到

    发明文字的思想，可能还了解到某些造字原则，然后又为自己发明了另外一些原则

    和全部字母的特有形式。

    现在，让我们再回到本章开始时的那个主要问题：为什么文字在某些社会出现并向

    某些社会传播，但不向其他许多社会传播？我们讨论的方便的起始点是早期书写系

    统的有限容量、有限用途和有限使用者。

    早期文字不完整、不明确或复杂难懂，或三者都有。例如，最早的苏美尔楔形文字

    还不能连缀成文，而只是一种电报式的简略表达方式，它的词汇只限于一些名字、

    数字、测量单位、代表数过的物件的词以及几个形容词。这情形就好像一个现代的

    美国法院书记员由于英语里没有必要的词和语法，无法写出“我们命令约翰把欠政

    府的27头肥羊交来”这样的话，而只能写成“约翰27头肥羊”。后来，苏美尔楔形

    文字能够写出散文来，但也显得杂乱无章，正如我曾经描绘过的那样，是语标、音

    符和总数多达几百个不同符号的不发音的义符的大杂烩。迈锡尼时代的希腊的B类线

    形文字至少要简单一些，因为它根据的是一种大约有90个符号和语标的音节文字。

    和这个优点相比，B类线形文字的缺点就是很不明确。它把词尾的辅音全都省略，并

    用同一个符号来代表几个相关的辅音（例如，一个符号代表l和r，另一个符号代表

    p、b和ph，另有一个符号代表g、k和kh）。我们知道，如果土生土长的日本人连l

    和r都分不清楚就去讲英语，那会使我们感到多么莫名其妙：请想象一下，如果我们

    的字母把我刚才提到的其他一些辅音也同样类同起来，那会造成什么样的混乱。这

    就好像我们把“rap”、“lap”、“lab”和“laugh”这些词拼写成一个词一样。

    埃及象形文字举例：安提优—尼王妃葬礼用纸草卷轴。

    一个相关的限制是很少有人学会书写这些早期的文字。只有国王或寺庙雇用的专职

    文字记录者，才掌握关于文字的知识。例如，没有任何迹象表明，除了宫廷官员中

    很少几个骨干分子外，在迈锡尼时代的希腊人中还有谁使用或了解B类线形文字。由

    于B类线形文字的各个抄写员可以根据他们留在保存下来的文件上的笔迹区别开来，

    我们可以说，克诺索斯和派洛斯宫殿保存下来的用B类线形文字抄写的文件分别出自

    仅仅75个和40个文字记录者之手。

    对这些简略、笨拙、不明确的早期文字的使用，同它们的使用者的人数一样都受到

    了限制。任何人如果希望去发现公元前3000年苏美尔人的思想和感情，是注定要失

    望的。最早的苏美尔文文本只是宫廷和寺庙官员所记的一些毫无感情的账目。在已

    知最早的乌鲁克城苏美尔档案中，大约90%的刻写板上都是神职人员记下的采购货

    物、工人配给和农产品分配等事项。只是到了后来，随着苏美人从语标文字逐步过

    渡到语音文字，他们才开始写作记叙体散文，如宣传资料和神话。

    迈锡尼时代的希腊人甚至没有达到写作宣传资料和神话的阶段。在克诺索斯宫殿出

    土的全部B类线形文字刻写板中，有三分之一是关于绵羊和羊毛的账目，而在派洛斯

    宫殿发现的极大部分文字记录的都是亚麻。B类线形文字本来就不明确，所以始终只

    用来在宫廷中记账，由于有上下文和选词限制的关系，解读起来是很清楚的。关于

    这种文字用于文学创作，则无迹可寻。《伊利亚特》和《奥德赛》是不识字的行吟

    诗人为不识字的听众创作而传播开来的，直到几百年后才随着希腊字母的发展而见

    诸文字。

    同样的使用限制也是早期埃及、中美洲和中国文字的特点。早期的埃及象形文字记

    录了宗教和国家的宣传材料以及官员们的账目。保存完好的玛雅文字也同样专门用

    于宣传、记录国王的生辰、登基和战争胜利以及祭司的天象观测结果。现存最早的

    商代晚期的中国文字被用来为朝廷大事占卜吉凶，卜辞就刻写在所谓甲骨上。一个

    商代文字的样本是：“国王在识读裂纹〔骨头经火灼而产生的裂纹〕的意思后

    说：‘如果这孩子是在庚日出生的，那将非常吉利。’”

    对于今天的我们来说，我们不禁要问：既然早期的书写系统是那样的不明确，使得

    文字的功能大受限制，只能为少数文字记录者所掌握，那么拥有这些文字的社会为

    什么竟会容忍这种情况？但提出这个问题正好说明了在普及文字方面古人的观点和

    我们自己的期望之间的差距。早期文字在使用方面所受到的限制乃是蓄意造成的，

    这种情况对发明不那么含糊的书写系统产生了实实在在的抑制作用。古代苏美尔的

    国王和祭司们希望文字由专职的文字记录者用来记录应完税缴纳的羊的头数，而不

    是由平民大众用来写诗和图谋不轨的。正如人类学家克洛德·列维—斯特劳斯所说的

    那样，古代文字的主要功能是“方便对别人的奴役”。非专职人员个人使用文字只

    是很久以后的事，因为那时书写系统变得比较简单同时也更富于表现力。

    例如，随着公元前1200年左右迈锡尼时代希腊文明的衰落，B类线形文字不见了，希

    腊重新回到了没有文字的时代。当文字在公元前8世纪终于又回到希腊时，这种新的

    希腊文字、它的使用者和它的用途已十分不同。这种文字不再是一种夹杂语标的含

    义不明的音节文字，而是一种借用腓尼基人的辅音字母再加上希腊人自己发明的元

    音而得到改进的字母文字。希腊的字母文字代替了那些只有文字记录者看得懂、只

    在宫中阅读的记录绵羊头数的账目，从问世那一刻起就成了可以在私人家中阅读的

    诗歌和幽默的传播媒介。例如，希腊字母文字最早保存下来的例子，是刻在大约公

    元前740年的一只雅典酒罐上的一行宣布跳舞比赛的诗句：“舞姿最曼妙者将奖以此

    瓶。”第二个例子是刻在一只酒杯上的三行扬抑抑格6步韵诗句：“我是内斯特的酒

    杯，盛满了玉液琼浆。谁只要飞快地喝上一口，头戴花冠的阿佛洛狄特会使他的爱

    欲在心中激荡。”现存最早的伊特鲁里亚和罗马字母的例子，也是酒杯和酒罐上的

    铭文。只是到了后来，字母的这种容易掌握的个人交际媒介，才被用于公共或官方

    目的。因此，字母文字使用的发展顺序，同较早的语标文字和音节文字使用的发展

    顺序正好颠倒过来。

    早期文字在使用和使用者方面的限制表明，为什么文字在人类进化中出现得如此之

    晚。所有可能的对文字的独立发明（在苏美尔、墨西哥、中国和埃及），和所有早

    期的对这些发明出来的书写系统（如克里特岛、伊朗、土耳其、印度河河谷和玛雅

    地区的书写系统）的采用，都涉及社会等级分明、具有复杂而集中统一的政治机构

    的社会，这种社会与粮食生产的必然联系，我们将留在下一章探讨。早期的文字是

    为这些政治机构的需要服务的（如记录的保存和对王室的宣传），而使用文字的人

    是由生产粮食的农民所种植的多余粮食养活的专职官员。狩猎采集社会没有发明出

    文字，甚至也没有采用过任何文字，因为它们既没有需要使用早期文字的机构，也

    没有生产为养活文字专家所必需的剩余粮食的社会机制和农业机制。

    因此，粮食生产和采用粮食后几千年的社会进化，对于文字的演进同对于引起人类

    流行疾病的病菌的演化是同样必不可少的。文字只在新月沃地、墨西哥、可能还有

    中国独立出现，完全是因为这几个地方是粮食生产在它们各自的半球范围内出现的

    最早地区。一旦文字在这几个社会发明出来，它接着就通过贸易、征服和宗教向具

    有同样经济结构和政治组织的社会传播。

    虽然粮食生产就是这样地成为文字演变或早期文字采用的必要条件，但还不是充分

    的条件。在本章开始时，我曾提到，有些粮食生产的社会虽然已有复杂的政治组

    织，但在现代之前并未能发明或借用文字。我们现代人习惯于把文字看作是一个复

    杂社会必不可少的东西，所以这些例子一开始就使我们感到迷惑不解，这些例子还

    包括到公元1520年止的世界上最大的帝国之一—南美的印加帝国。这些例子还包括

    汤加的海洋原始帝国、18世纪晚些时候出现的夏威夷王国、赤道非洲和撒哈拉沙漠

    以南西非地区在伊斯兰教来到前的各个国家和酋长管辖地，以及密西西比河及其支

    流一带北美最大的印第安人社会。尽管所有这些社会也具有有文字社会的那些必备

    条件，但为什么它们却未能获得文字呢？

    这里，我们必须提醒一下自己，大多数有文字的社会之所以获得文字，或是通过向

    邻近的社会借用，或是由于受到它们的启发而发明出文字，而不是靠自己独立创造

    出来的。我刚才提到的那些没有文字的社会在粮食生产方面比苏美尔、墨西哥和中

    国起步晚。（这种说法唯一难以确定的是印加帝国的最后领地墨西哥和安第斯山脉

    地区粮食生产开始的有关年代问题。）如果假以时日，这些没有文字的社会也可能

    最后靠自己的力量发明出文字来。如果它们离苏美尔、墨西哥和中国更近一些，它

    们也会从这些中心得到文字或关于文字的思想，就像印度、玛雅和其他大多数有文

    字的社会一样。但它们距离那些最早的文字中心太远了，所以没有能在现代之前获

    得文字。

    这种孤立状态的重要作用对夏威夷和汤加是极其明显的，这两个地方同最近的有文

    字的社会隔着重洋，相距至少有4000英里之遥。另一些社会则证明了这样一个重要

    的观点：乌鸦飞过的距离不是人类衡量孤立状态的一种恰当的尺度。安第斯山脉、

    西非的一些王国和密西西比河口与墨西哥、北非和墨西哥的有文字社会的距离，分

    别只有大约1200英里、1500英里和700英里。这些距离大大小于字母在其发明后的

    2000年中从发源地沿地中海东岸到达爱尔兰、埃塞俄比亚和东南亚所传播的距离。

    但人类前进的脚步却由于乌鸦能够飞越的生态障碍和水域阻隔而慢了下来。北非国

    家（有文字）和西非国家（没有文字）中间隔着不适于农业和城市的撒哈拉沙漠。

    墨西哥北部的沙漠同样把墨西哥南部的城市中心和密西西比河河谷的酋长管辖地分

    隔开来。墨西哥南部与安第斯山脉地区的交通需要靠海上航行，或经由狭窄的、森

    林覆盖的、从未城市化的达里安地峡的一连串陆路联系。因此，安第斯山脉地区、

    西非和密西西比河河谷实际上就同有文字的社会隔离了开来。

    这并不是说，那些没有文字的社会就是完全与世隔绝的。西非最后接受了撒哈拉沙

    漠另一边的新月沃地的家畜，后来又接受了伊斯兰教的影响，包括阿拉伯文字。玉

    米从墨西哥传播到安第斯山脉地区，又比较缓慢地从墨西哥传播到密西西比河河

    谷。但我们在第十章已经看到，非洲和美洲内的南北轴线和生态障碍阻滞了作物和

    家畜的传播。文字史引人注目地表明了类似的情况：地理和生态条件影响了人类发

    明的传播。

    第十三章 需要之母

    1908年7月3日，一些考古学家在克里特岛上对菲斯托斯的古代弥诺斯文化时期的宫

    殿进行发掘，无意中发现了技术史上最引人注目的物品之一。它乍看之下似乎貌不

    惊人，只是一个小小的、扁平的、没有彩绘的圆盘，由黏土烘制而成，直径为6.5英

    寸。再仔细观察一下，就发现这个圆盘的每一面都布满了文字，文字落在一条曲线

    上，而曲线则以顺时钟方向从圆盘边缘呈螺旋形通向圆盘中央，一共有5圈。总共

    241个字母符号由刻出来的垂直线整齐地分成若干组，每组包含几个不同的符号，可

    能就是这些符号构成了词。作者必定仔细地设计和制作了这个圆盘，这样就可以从

    圆盘的边缘写起，沿螺旋线写满全部可以利用的空间，又恰在到达圆盘中央时用足

    空间。（见下图）。

    自出土以来，这个圆盘一直成为文字史家的一个不解之谜。不同符号的数目（45

    个）表明这是一种音节文字，而不是字母文字，但它仍没有得到解释，而且符号的

    形式也不同于其他任何已知的书写系统的符号形式。在它发现后的89年中，这种奇

    怪文字连零星碎片也没有再出现过。因此，它究竟是代表了克里特岛的一种本地文

    字，还是从外地进入克里特岛的舶来品，这仍然不得而知。

    对技术史家来说，这个菲斯托斯圆盘甚至更加令人困惑；它的年代估计为公元前

    1700年，这使它成为世界上最早的印刷文件。圆盘上的符号不像克里特岛后来的A类

    线形文字和B类线形文字所有的文本那样是用手刻写的，而是用带有凸起铅字似的符

    号的印章在柔软的黏土上压印出来的（黏土随后被烘干硬化）。这位印工显然有一

    套至少45个印章，一个印章印出圆盘上的一个符号。制作这些印章必然要花费大量

    的劳动，而它们肯定不是仅仅为了印这一个文件而被制造出来的。使用这些印章的

    人大概有许多东西要写。有了这些印章，印章的主人就可以迅速得多、整齐得多地

    去进行复制，这是他或她在每一个地方写出每一个文字的复杂符号所无法比拟的。

    菲斯托斯双面圆盘的一面

    菲斯托斯圆盘开启了人类印刷业的后续努力。因为印刷也同样使用字模或印板，但

    却是直接沾墨水印在纸上，而不是不沾墨水印在黏土上。然而，这些接下去的尝试

    直到2500年后才在中国出现，在3100年后在中世纪的欧洲出现。圆盘的这种早熟的

    技术，为什么没有在古代地中海的克里特岛或其他地方得到广泛的采用？为什么它

    的印刷方法是在公元前1700年左右在克里特岛发明出来，而不是在其他某个时间在

    美索不达米亚、墨西哥或其他任何一个古代文字中心发明出来？为什么接着又花了

    几千年时间才又加上用墨水和压印机这个主意从而得到了印刷机？这个圆盘就是这

    样地成了对历史学家的咄咄逼人的挑战。如果发明创造都像这个圆盘似乎表明的那

    样独特而难以捉摸，那么想要对技术史进行概括的努力可能一开始就注定要失败

    的。

    表现为武器和运输工具的技术，提供了某些民族用来扩张自己领域和征服其他民族

    的直接手段。这就使技术成了历史最广泛模式的主要成因。但是，为什么是欧亚大

    陆人而不是印第安人或撒哈拉沙漠以南的非洲人发明了火器、远洋船只和钢铁设

    备？这种差异扩大到了从印刷机到玻璃和蒸汽机的其他大多数技术进步。为什么所

    有这些发明创造都是欧亚大陆人的？虽然世界上一些蕴藏最丰富的铜矿和铁矿分别

    在新几内亚和澳大利亚，但为什么所有新几内亚人和澳大利亚土著在公元1800年还

    在使用几千年前就已在欧亚大陆、非洲大部分地区被抛弃了的那种石器？所有这些

    事实说明，为什么有那么多的外行人想当然地认为，欧亚大陆人在创造性和智力方

    面要比其他民族高出一筹。

    另一方面，如果在人类神经生物学方面没有任何此种差异可以说明各大陆在技术发

    展方面的差异，那么用什么来说明呢？另外一种观点是以发明创造的英雄理论为基

    础的。技术进步似乎特别多地依靠少数十分稀有的天才如约翰内斯·谷登堡、詹姆士·

    瓦特、托马斯·爱迪生和莱特兄弟。他们或是欧洲人，或是移居美国的欧洲人的后

    代。阿基米德和古代的其他一些稀有天才也是欧洲人。这样的天才会不会也生在塔

    斯马尼亚岛或纳米比亚呢？难道技术史仅仅决定于几个发明家的出生地这些偶然因

    素吗？

    还有一种观点认为，这不是个人的创造性问题，而是整个社会对新事物的接受性问

    题。有些社会无可救药地保守、内向、敌视变革。许多西方人都会有这种印象，他

    们本来想要帮助第三世界人民，最后却落得灰心丧气。第三世界的人作为个人似乎

    绝对聪明；问题似乎在他们的社会。否则又怎样来解释澳大利亚东北部的土著为什

    么没有采用弓箭？而他们见过与他们进行贸易的托雷斯海峡的岛上居民在使用弓

    箭。也许整个大陆的所有社会都不接受新事物，并由此说明那里的技术发展速度缓

    慢？在本章中，我们最终将要涉及本书的一个中心问题：为什么在不同的大陆上技

    术以不同的速度演进的问题。

    我们讨论的起始点是“需要乃发明之母”这个格言所表达的普遍观点。就是说，发

    明的出现可能是由于社会有一种未得到满足的需要：人们普遍承认，某种技术是不

    能令人满意的，或是作用有限的。想要做发明家的人为金钱和名誉的前景所驱使，

    察觉到了这种需要，并努力去予以满足。某个发明家最后想出了一个比现有的不能

    令人满意的技术高明的解决办法。如果这个解决办法符合社会的价值观，与其他技

    术也能协调，社会就会予以采纳。

    相当多的发明都符合需要乃发明之母这个常识性的观点。1942年，当第二次世界大

    战仍在进行时，美国政府制定了曼哈顿计划，其显而易见的目的就是抢在纳粹之前

    发明出为制造原子弹所需要的技术。3年后，这个计划成功了，共花去20亿美元（相

    当于今天的200多亿美元）。其他的例子有，1794年伊莱·惠特尼发明了轧棉机，来

    代替把美国南部种植的棉花的棉绒剥离下来的繁重的手工劳动，还有1769年詹姆士·

    瓦特发明了蒸汽机来解决从英国煤矿里抽水的问题。

    这些人们耳熟能详的例子，使我们误以为其他的重大发明也是为了满足觉察到的需

    要。事实上，许多发明或大多数发明都是一些被好奇心驱使的人或喜欢动手修修补

    补的人搞出来的，当初并不存在对他们所想到的产品的任何需要。一旦发明了一种

    装置，发明者就得为它找到应用的地方。只有在它被使用了相当一段时间以后，消

    费者才会感到他们“需要”它。还有一些装置本来是只为一个目的而发明出来的，

    最后却为其他一些意料之外的目的找到了它们的大多数用途。寻求使用的这些发明

    包括现代大多数重大的技术突破，从飞机和汽车到内燃机和电灯泡再到留声机和晶

    体管，应有尽有。了解到这一点，也许会令人感到吃惊。因此，发明常常是需要之

    母，而不是相反。

    一个很好的例子就是托马斯·爱迪生的留声机的发明史。留声机是现代最伟大的发明

    家的最具独创性的发明。爱迪生于1877年创造出了他的第一架留声机时，发表了一

    篇文章，提出他的发明可以有10种用途。它们包括保存垂死的人的遗言，录下书的

    内容让盲人来听，为时钟报时以及教授拼写。音乐复制在他列举的用途中并不占有

    很高的优先地位。几年后，爱迪生对他的助手说，他的发明没有任何商业价值。又

    过了不到几年，他改变了主意，做起销售留声机的生意来—但作为办公室口述记录

    机使用。当其他一些企业家把留声改装成播放流行音乐的投币自动唱机时，爱迪生

    反对这种糟蹋他的发明的做法，因为那显然贬低了他的发明在办公室里的正经用

    途。只是在过了大约20年之后，爱迪生才勉勉强强地承认他的留声机的主要用途是

    录放音乐。

    机动车是另一个在今天看来用途似乎显而易见的发明。然而，它不是为满足任何需

    求而发明出来的。当尼古劳斯·奥托于1866年造出了他的第一台燃气发动机时，马在

    满足人们陆上运输需要方面已经有了将近6000年的历史，在最近的几十年里又日益

    得到蒸汽动力铁路的补充。在获得马匹方面不存在任何危机，人们对于铁路也没有

    任何不满。

    由于奥托的发动机力量小、笨重和高达7英尺，所以它并不比马匹更为可取。直到

    1885年，发动机的改进使戈特利布·戴姆勒得以在一辆自行车上安装了一台发动机从

    而制造了第一辆摩托车；他一直等到1896年才制造了第一辆卡车。

    1905年，机动车仍是有钱人的昂贵而不可靠的玩物。公众对马匹和铁路的满意程度

    始终很高，直到第一次世界大战时军方认定它的确需要卡车。战后卡车制造商和军

    队进行了大量游说，使公众相信他们对机动车辆的需要，从而使卡车得以在工业化

    国家开始取代马车。甚至在美国的最大城市里，这种改变也花了50年时间。

    发明家们常常不得不在没有公众需求的情况下长期坚持他们的修修补补的工作，因

    为他们的早期样机性能太差，派不了用场。最早的照相机、打字机和电视机同奥托

    的7英尺高的内燃发动机一样使人不敢领教。这就使发明者难以预知他们发明的可怕

    的原型最终是否可以得到使用，从而是否应该投入更多的时间和费用来对它进行开

    发。美国每年要颁发大约7万份专利证书，但只有少数专利最后达到商业性生产阶

    段。有一项大发明最终得到使用，就会有不计其数的其他发明得不到使用。甚至有

    些发明当初本来是为了满足特定的需要而设计的，后来可能在满足意外需要方面证

    明是更有价值的。虽然詹姆士·瓦特设计他的蒸汽机是为了从煤矿里抽水，但它很快

    就为棉纺厂提供动力，接着又（以大得多的利润）推动着机车和轮船前进。

    因此，被用作我们讨论的起始点的关于发明的常识性观点，把发明的通常作用和需

    要弄颠倒了。它也夸大了诸如瓦特和爱迪生之类稀有天才的重要性。所谓“发明的

    英雄理论”之所以得到专利法的鼓励，是因为申请一项专利必须证明所提交的发明

    具有新意。发明者出于财政的动机而贬低或忽视前人的成果。从专利法律师观点

    看，最佳的发明就是全无先例的发明，就像雅典娜整个地从宙斯的前额跳出来一

    样。

    实际上，即使对那些最著名的而且显然具有决定意义的现代发明来说，就是“某人

    发明某物”这种不加掩饰的说法背后有着被忽视了的先例的影子。例如，我们经常

    听到人们说，“詹姆斯·瓦特于1769年发明了蒸汽机”，据说他是由于看到蒸汽从水

    壶嘴冒出来而受到了启发。这个故事实在太妙了，但可惜的是，瓦特打算制造自己

    的蒸汽机的想法，实际上是在他修理托马斯·纽科曼的一台原型蒸汽机时产生的。这

    种蒸汽机纽科曼在57年前就已发明出来了，到瓦特修理时，英格兰已经制造出100多

    台。而纽科曼的蒸汽机又是在英国人托马斯·萨弗里于1698年获得专利权之后才有

    的，但在萨弗里获得专利权之前，法国人丹尼·帕庞已于1680年左右设计出这种蒸汽

    机（但没有制造），而帕庞的设计思想则来自他的前人荷兰科学家克里斯蒂安·惠更

    斯和其他人。所有这些并不是要否认瓦特大大改进了纽科曼的蒸汽机（把一个独立

    的蒸汽冷凝器同一个往复式汽缸合并在一起），就像纽科曼曾经大大改进了萨弗里

    的蒸汽机一样。

    对所有有足够文件证明的现代发明都可以讲出类似的发展史。习惯上认为有发明才

    能的英雄仿效以前的一些发明者，而这些发明者也具有同样的目标，并已作出了一

    些设计、造出了一些工作样机或（就像纽科曼的蒸汽机一样）可以成功地投入商业

    使用的样机。爱迪生的1879年10月21日夜间著名的白炽灯泡的“发明”，只是对从

    1841年到1878年的其他发明者获得专利权的其他许多白炽灯泡的改进。同样，在莱

    特兄弟的载人飞机之前已有了奥托·利林塔尔的载人无动力滑翔机和塞缪尔·兰利的不

    载人动力飞机；在塞缪尔·莫尔斯的电报机之前已有了约瑟夫·亨利、威廉·库克和查尔

    斯·惠斯通的电报机了；而伊莱·惠特尼的短绒（内陆）棉轧棉机不过是几千年来长绒

    （海岛）棉轧棉机的应用范围的扩大罢了。所有这些并不是要否认瓦特、爱迪生、

    莱特兄弟、莫尔斯和惠特尼作出了巨大的改进，因而增加了或开创了商业成功的机

    会。如果没有那位公认的发明者的贡献，发明物最后采用的形式可能已有所不同

    了。但我们所讨论的问题是：如果某些天才发明家不是在某个时候出生在某个地

    方，世界史的广泛模式会不会因此而产生重大的变化。答案很清楚：从来就没有这

    样的人。所有公认的著名发明家都有一些有本领的前人和后人，而且他们是在社会

    有可能使用他们的成果的时候对原来的发明作出改进的。我们将会看到，对用于菲

    斯托斯圆盘的印章作出改进的那位英雄的悲剧在于，他或她发明了当时社会不能予

    以大规模利用的东西。

    到目前为止，我所举的这些例子都来自现代技术，因为现代技术发展史是众所周知

    的。我的两个主要结论是：技术的发展是长期积累的，而不是靠孤立的英雄行为；

    技术在发明出来后大部分都得到了使用，而不是发明出来去满足某种预见到的需

    要。如果把这两个结论用于没有文件证明的古代技术发展史，那就更加有说服力得

    多。当冰期的狩猎采集族群注意到他们的炉膛里焚烧过的沙子和石灰岩的残留物

    时，他们不可能预见到这种长期的偶然积累起来的发现会导致最早的罗马的玻璃窗

    （公元元年左右），而这种积累过程则是从最早的表面有半透明薄涂层的物品（公

    元前4000年左右），到最早的埃及和美索不达米亚的独立的类似玻璃的物品（公元

    前2500年左右），再到最早的玻璃器皿（公元前1500年左右）。

    对于那些已知最早的表面半透明薄涂层本身是怎么搞出来的，我们则一无所知。不

    过，通过观察今天在技术上“原始的”族群，如我与之一起工作的那些新几内亚

    人，我们可以推知史前的发明方法。我已经提起过他们认识几百种当地的植物和动

    物，知道每一种是否可以食用、它的药用价值和其他用途。新几内亚人同样还把他

    们周围的几十种石头讲给我听，告诉我每一种的硬度、颜色、在遭到敲打或削凿时

    的情况以及各种用途。所有这方面的知识都是通过观察和反复试验而获得的。每当

    我带领新几内亚人到远离他们家乡的地方工作时，我都看到了这种“发明”过程在

    进行。他们不断地在森林里捡起一些不熟悉的东西，拿在手中摆弄，偶尔发现有用

    就带回家去。当我放弃了营地，当地人跑来在丢弃物中寻找有用的东西时，我看到

    了同样的过程。他们把玩我丢弃的东西，设法弄清楚它们在新几内亚社会里是否有

    用。丢弃的马口铁罐的用途是容易确定的：它们最后被当作容器重新使用。其他东

    西则经过试验，用于完全不同于当初制造时的目的。把那支黄色的2号铅笔插进穿孔

    的耳垂和鼻隔做装饰品，看上去会不会很漂亮？那块碎玻璃是否很锋利，很结实，

    可以当刀来使用？我发现了！

    古人能够利用的原料都是自然材料，如石头、木头、骨头、兽皮、纤维、黏土、沙

    子、灰岩和矿物，各种各样，数量众多。人们根据这些材料逐步学会了把某些种类

    的石头、木头和骨头制成工具；把某些黏土制成陶器和砖；把沙子、灰岩和其

    他“污物”混合在一起制成玻璃；对现有的纯粹的软金属如铜和金进行加工，后来

    又从矿石里提炼金属，最后又对硬金属如青铜和铁进行加工。

    有关反复试验的发展过程的一个很好的例子，是从原料产生火药和汽油。可以燃烧

    的自然产物必然会引起人们的注意，如富含树脂的圆木在营火中爆燃。到公元前

    2000年，美索不达米亚平原上的人通过加热天然沥青提炼出大量的石油。古希腊人

    发现，石油和沥青、树脂、硫磺、生石灰的各种混合物，可以用作由弩炮、弓箭、

    火焰炸弹和船只来发射的火攻武器。中世纪伊斯兰教的炼金术士为生产酒精和香水

    而发明的蒸馏技术，也使他们把石油蒸馏成馏分，其中有些证明是威力甚至更加强

    大的燃烧剂。用手榴弹、火箭和爆炸装置来发射的这些燃烧剂，在伊斯兰教最后打

    败十字军的战争中起了关键的作用。在这之前，中国人也已观察到硫磺、木炭和硝

    石的一种特殊混合物的爆炸力特别强，这种混合物就叫做火药。公元1100年左右，

    伊斯兰教的一篇化学论文介绍了火药的7种配方，而公元1280年的一篇论文则提到了

    70多种适用于不同目的的配方（一种适用于火箭，另一种适用于大炮）。

    至于中世纪以后的石油蒸馏，19世纪的化学家们发现中间馏分油可以用作油灯的燃

    料。这些化学家把最易挥发的馏分（汽油）当作一种没有用的废品而予以抛弃—直

    到后来发现那是内燃机的一种理想的燃料。今天还有谁记得汽油这种现代文明的燃

    料当初曾是又一个寻求使用的发明呢？

    一旦发明家发现了一项新技术的用途，下一步就是说服社会来采用它。仅仅有一种

    更大、更快、更有效的工作装置还不能保证人们会乐于接受。无数的此类技术要么

    根本没有被采用，要么只是在长期的抵制之后才被采用。这方面臭名昭著的例子

    有：1971年美国国会拒绝考虑为发展超音速运输提供资金；全世界继续拒绝一种高

    效打字机的键盘设计，以及英国长期不愿采用电灯照明。那么，究竟是什么促使社

    会去接受发明呢？

    让我们首先比较一下在同一个社会内对不同发明的接受能力。结果，至少有4个因素

    影响着对发明的接受。

    第一个也是最明显的因素，是与现有技术相比较的相对经济利益。虽然轮子在现代

    工业社会里非常有用，但在其他一些社会里情况就并非如此。古代墨西哥土著发明

    了带车轴和车轮的车子，但那是当玩具用的，而不是用于运输。这在我们看来似乎

    不可思议，直到我们想起了古代墨西哥人没有可以套上他们的带轮子的车子的牲

    口，因此这种车子并不比搬运工有任何优势。

    第二个考虑是社会价值和声望，这种考虑可以不顾经济利益（或没有经济利益）。

    今天千百万人去买设计师品牌牛仔裤，而这种牛仔裤的价格是同样耐穿的普通牛仔

    裤的两倍—因为设计师标名的社会声望的价值超过了额外的花费。同样，日本继续

    使用它的麻烦得吓死人的汉字书写系统，而不愿使用效率高的字母或日本自己的效

    率高的假名音节文字—因为与汉字体系连在一起的社会声望实在太大了。

    另一个因素是是否符合既得利益。本书同你读过的大概每一份别的打印文件一样，

    都是用标准打字机键盘打印出来的，这种键盘是因其上排最左面的6个字母而得名

    的。虽然现在听起来令人难以置信，打字机键盘的这种安排是在1873年作为一种反

    工程业绩而设计出来的。它使用了一系列旨在迫使打字的人尽可能放慢打字速度的

    故意作对的花招，如把最常用的字母键全都拆散而集中在左边（用惯右手的人必须

    用他们不习惯的左手）。这些似乎产生相反效果的特点的真实原因是：如果在1873

    年发明的这种打字机上连续快速敲击相邻的键，会使这些键互相卡在一起，所以制

    造打字机的人不得不使打字的人把打字的速度放慢。当打字机的改进解决卡键这个

    问题后，1932年对为提高效率而设计的键盘进行的试验表明，它可以成倍地提高我

    们的打字速度，把我们打字所花的气力减少95%。但到这时，标准打字机键盘的千百

    万个打字员、教打字的人、打字机和电脑推销员以及打字机生产厂商的既得利益，

    60多年来压制了提高打字机键盘效率的所有行动。

    虽然这个关于标准打字机键盘的故事听起来可能有点滑稽，但许多同样的例子却涉

    及重大得多的经济后果。虽然晶体管是在美国发明和取得专利权的，但为什么现在

    却是日本控制了世界晶体管化电子消费产品市场，以致破坏了美国与日本的国际收

    支平衡？因为就在美国的电子器件消费工业拼命生产真空管并且不愿与自己的产品

    竞争的时候，日本的索尼公司购买了西方电气公司的特许权。为什么英国的城市直

    到20世纪20年代，在美国和德国城市已经改用电灯为街道照明之后很久，仍在使用

    煤气为街道照明？因为英国的一些市政府已对煤气照明进行了大量投资，从而对竞

    争的电灯公司设置了行政管理方面的障碍。

    影响接受新技术的最后一种考虑，是新技术的优点能够很容易地看到。公元1340

    年，当火器还没有到达欧洲大部分地区时，英格兰的德比伯爵和索尔兹伯里伯爵碰

    巧遇上了西班牙的塔里法战役，阿拉伯人在战斗中对西班牙人使用了大炮。这两位

    伯爵对他们所看到的事印象深刻，于是把大炮引进英国军队，而英国军队热情地采

    用了大炮，并于6年后在克勒西战役中把它们用来对付法国士兵。

    因此，轮子、设计师品牌牛仔裤和标准打字机键盘说明了同一个社会对所有发明接

    受程度不一的各种原因。反过来说，对同一发明的接受力在同时代的社会中也是大

    不相同的。我们全都熟悉那个想象出来的普遍规律，即第三世界农村社会不像西方

    化了的工业社会那样容易接受新事物。即使在工业化的世界内，某些地区的接受能

    力要比另一些地区强得多。如果在整个大陆范围内存在着这种差异，那么它们也许

    能说明为什么某些大陆的技术发展要快于其他大陆。例如，如果澳大利亚的所有土

    著社会由于某种原因一律抵制变革，那也许能说明为什么当金属工具在其他每一个

    大陆出现后它们仍然在使用石器。社会之间在接受能力方面的差异是怎样产生的

    呢？

    技术史家们已经提出了一长串至少14个说明性因素。一个因素是预期寿命变长了，

    这在原则上应能使未来的发明家不仅有耐心和有把握去制订长期的、延期得益的开

    发计划，而且也使他们可以有多年时间去积累技术知识。因此，现代医药带来的大

    大延长了的期望寿命，可能加快了近来发明速度的步伐。

    其次的5个因素涉及社会的经济和组织：（1）古典时期可以得到廉价的奴隶劳动，

    这一点大概妨碍了当时的发明创造，而现在的高工资或劳动力短缺，对寻求技术解

    决办法起了刺激作用。例如，移民政策的改变，可能会切断加利福尼亚农场的廉价

    的墨西哥季节工的来源，但这种可能性鼓励了在加利福尼亚去开发可以用机器收获

    的番茄品种。（2）在现代的西方，保护发明者的所有权的专利权和其他财产法奖励

    发明，而在现代的中国，缺乏这种保护妨碍了发明。（3）现代工业社会提供了大量

    的技术培训的机会，这一点中世纪的伊斯兰教国家做到了，而现代的扎伊尔则没有

    做到。（4）和古罗马的经济不同，现代资本主义制度使投资技术开发有可能得到回

    报。（5）美国社会强烈的个人主义允许有成就的发明者为自己赚钱，而新几内亚牢

    固的家族关系则确保了一个人一旦开始赚钱就要同十几个指望搬来同吃同住的亲戚

    一起分享。

    另外4个想得到的解释是意识形态方面的，而不是经济或组织方面的：（1）为创新

    努力必不可少的冒险行为，在某些社会里比在另一些社会里普遍。（2）科学观点是

    文艺复兴后欧洲社会的独有特色，对于欧洲社会现代技术的卓越地位来说，这种特

    色确是功不可没。（3）对各种观点和异端观点的宽容促进了创新，而浓厚的传统观

    点（如中国强调中国古代的经典）则扼杀了创新。（4）宗教在其与技术创新的关系

    上差异很大：犹太教和基督教的某些教派据说与技术创新特别能够相容，而伊斯兰

    教、印度教和婆罗门教的某些教派可能与技术创新特别不能相容。

    所有这10个假设似乎都说得通。但其中没有一个与地理有任何必然的联系。如果专

    利权、资本主义和某些宗教真的对技术起了促进作用，那么又是什么决定了这些因

    素在中世纪后的欧洲出现，而不是在同时代的中国或印度出现？

    至少，这10个因素影响技术的方向似乎是清楚的。其余4个拟议中的因素—战争、集

    中统一的政府、气候和丰富的资源—所起的作用似乎是不一致的：有时候它们促进

    技术，有时候它们抑制技术。（1）在整个历史上，战争常常是促进技术革新的主要

    因素。例如，在第二次世界大战期间对核武器和第一次世界大战期间对飞机和卡车

    的巨额投资，开创了整个新的技术领域。但战争也能给技术发展带来破坏性极大的

    挫折。（2）强有力的集中统一的政府在19世纪后期的德国和日本对技术起了推动作

    用，而在公元1500年后的中国则对技术起了抑制作用。（3）许多北欧人认为，在气

    候条件严峻的地方，技术能够繁荣发展，因为在那里没有技术就不能生存，而在温

    和的气候下，技术则会枯萎凋零，因为那里不需要穿衣，而香蕉大概也会从树上掉

    下来。一种相反的观点则认为，有利的环境使人们用不着为生存进行不懈的斗争，

    而可以一门心思地去从事创新活动。（4）人们也一直在争论，促进技术发展的究竟

    是环境资源的丰富还是环境资源的短缺。丰富的资源可以促进利用这些资源的发明

    的发展，例如在有许多河流的多雨的北欧地区的水磨技术—但为什么水磨技术却没

    有在甚至更多雨的新几内亚更迅速地发展起来？有人认为英国森林遭到破坏是它很

    早就在采煤技术方面领先的原因，但为什么在中国滥伐森林却没有产生同样的结果

    呢？

    关于社会在接受新技术方面为什么会存在差异，上面的讨论并未穷尽为解释这个问

    题而提出来的各种原因。更糟的是，所有这些大致准确的解释都没有考虑这些解释

    背后的终极因素。这看起来也许就好像我们想要了解历史进程的尝试遭到了一次令

    人灰心丧气的挫折，因为技术毫无疑问一直是历史的最强大的推动力之一。然而，

    现在我要说，影响技术创新的独立因素是多种多样的，而这一点实际上使了解历史

    的广泛模式变得不是更困难，而是更容易了。

    就本书所讨论的问题而言，这一长串问题中的主要问题是：影响技术创新的这些因

    素在大陆与大陆之间是否存在着全面的差异，因而导致了各大陆在技术发展方面的

    差异。大多数外行人和许多历史学家都认为答案是肯定的，有的是明确表示，有的

    是心照不宣。例如，人们普遍认为，澳大利亚土著作为一个群体，在意识形态方面

    具有导致他们技术落后的共同特点：他们过去（或现在）大概都是保守的，生活在

    一种想象中的创造世界的黄金时代，而不去注意改善现在的实际方法。一位研究非

    洲的主要历史学家则把非洲人说成是性格内向，缺乏欧洲人的那种扩张欲望。

    但是，所有这类说法都是以纯粹的猜测为基础的。对两个大陆具有相同社会经济条

    件的许多社会，还不曾有人进行过研究，以证明这两个大陆民族之间的全面的意识

    形态差异。人们通常使用的都是循环论证：由于存在技术上的差异，因此可以推断

    出相应的意识形态上的差异。

    事实上，我经常在新几内亚观察到，那里的土著社会在流行观点上彼此差异很大。

    就像工业化的欧洲和美国一样，传统的新几内亚有抵制新生活方式的保守社会，同

    一些有选择地采纳了新生活方式的富于创造性的社会交织在一起。结果，随着西方

    技术的输入，那些比较有创新精神的社会现在正利用西方的技术来征服它们保守的

    邻居。

    例如，当欧洲人于20世纪30年代第一次到达新几内亚东部高原地区时，他们“发现

    了”几十个过去从未与外界接触过的石器时代的部落，其中钦布部落在采用西方技

    术方面特别积极。当钦布人看到白人移民种植咖啡，他们也开始把咖啡当作经济作

    物来种植。1964年，我遇见了一个50岁的钦布男子，他不识字，穿着传统的草裙。

    虽然他出生在一个仍然使用石器的社会，但却靠种咖啡发了财。他用赚来的10万美

    元现款买下了一个锯木厂，还买下了一队卡车，用来把他的咖啡和木材运往市场。

    相比之下，同我一起工作8年之久的一个毗邻的高原民族—达里比族，就特别保守，

    对新技术毫无兴趣。当第一架直升机在达里比人的地区降落时，他们只是很快地看

    了它一眼，然后回去继续干他们的活；如果是钦布人，他们就会为租用它来讨价还

    价。结果，钦布人现在正迁入达里比人的地区，把他们的土地接收过去改为种植

    园，并把达里比人变成为他们干活的劳工。

    其他每一个大陆都有这种情况，某些土著社会证明有很强的接受力，它们有选择地

    采纳外来的生活方式和技术，并成功地使之融入自己的社会。在尼日利亚，伊博族

    同新几内亚的钦布族一样，成了当地富于进取心的族群。今天美国人数最多的印第

    安部落是纳瓦霍族，在欧洲人来到时，他们不过是几百个部落中的一个。但纳瓦霍

    人的适应能力特别强，并能有选择地对待新事物。他们把西方的染料和自己的纺织

    结合起来，他们做银匠和农场工人，现在虽然仍住在传统的住宅里，但已学会了开

    卡车。

    同样，在据称保守的澳大利亚土著中，既有接受能力强的社会，也有保守的社会。

    一个极端是塔斯马尼亚人，他们仍旧在使用石器，而这种工具在几万年前的欧洲即

    已为别的工具所代替，就是在澳洲大陆的大部分地区也已不再使用。另一极端是澳

    大利亚东南部的一些以捕鱼为生的土著群体，他们发明了管理鱼群的复杂技术，包

    括修建沟渠、鱼梁和渔栅。

    因此，即使在同一个大陆上，各社会之间在发展和接受新事物方面也是大不相同

    的。即使是在同一个社会内，在时间上也会有所不同。现在，中东的伊斯兰社会相

    对而言比较保守，并不居于技术的最前列。但在中世纪，伊斯兰教社会在技术上却

    是先进的，是能够接受新事物的。它的识字率比同时代的欧洲高得多；它吸收了古

    典的希腊文明的遗产，以致许多古典的希腊书籍只是通过阿拉伯文的译本才为我们

    所知；它发明或精心制作了风车、用潮水推动的碾磨、三角学和大三角帆；它在冶

    金术、机械工程、化学工程和灌溉方法等方面取得了重大的进步；它采用了中国的

    纸和火药，又把它们传到欧洲。在中世纪，技术绝大多数是从伊斯兰世界流向欧

    洲，而不是像今天那样从欧洲流向伊斯兰世界。只是在公元1500年左右以后，技术

    的净流向才开始逆转。

    中国的发明创造也是引人注目地随着时间而起伏不定。直到公元1450年左右，中国

    在技术上比欧洲更革新，更先进，甚至也大大超过了中世纪的伊斯兰世界。中国的

    一系列发明包括运河闸门、铸铁、深钻技术、有效的牲口挽具、火药、风筝、磁罗

    盘、活字、瓷器、印刷（不算菲斯托斯圆盘）、船尾舵和独轮车。其后，中国就不

    再革新，其原因我们将在本书的后记中加以推断。相反，我们倒是把西欧及其衍生

    的北美社会看作是领导了现代世界的技术创新，但直到中世纪后期，西欧的技术仍

    然没有旧大陆任何其他“文明”地区那样先进。

    因此，认为有些大陆的社会总是富于创新精神，有些大陆的社会总是趋于保守，这

    种说法是不正确的。在任何时候，在任何大陆上都有富于创新精神的社会，也有保

    守的社会。此外，在同一个地区内，对新事物的接受能力迟早会产生波动。

    细想起来，如果一个社会的创新精神决定于许多独立的因素，那么这些结论就完全

    是人们可能期望的结论。如果对所有这些因素没有详尽的了解，创新精神就成了不

    可预测的东西。因此，一些社会科学家在继续争论：为什么在伊斯兰世界、中国和

    欧洲对新事物的接受能力会发生变化？为什么钦布人、伊博人和纳瓦霍人比他们的

    邻居更容易接受新事物？这些情况的具体原因是什么？然而，对研究广泛的历史模

    式的人来说，这些情况的具体原因是什么，这并不重要。影响创新精神的各种各样

    的因素，反而使历史学家的任务变得更加容易起来，他只要把社会之间在创新精神

    方面的差异转换为基本上一种随机变量就行了。这就是说，在任何特定时间里的一

    个相当大的区域内（如整个大陆），总会有一定数量的社会可能是富于创新精神

    的。

    创新实际上来自何方？除了过去的几个完全与世隔绝的社会外，对所有社会来说，

    许多或大多数技术都不是当地发明的，而是从其他社会借来的。当地发明与借用技

    术的相对重要性，主要决定于两个因素：发明某个技术的容易程度以及某个社会与

    其他社会的接近程度。

    有些发明是通过处理天然原料而直接产生的。这些发明在世界史上的不同地点和时

    间曾有过多次独立的发展。有一个例子我们已经仔细考虑过了，这就是至少在9个地

    方独立进行的对植物的驯化。另一个例子是陶器。陶器的产生可能来自对黏土这种

    十分普遍的天然材料在晒干或受热时的变化所作的观察。陶器在大约14000年前出现

    于日本，不迟于大约10000年前出现于新月沃地和中国，以后又出现于亚马孙河地

    区、非洲的萨赫勒地带、美国东南部和墨西哥。

    一个困难得多的发明的例子是文字。文字的发明不是通过对任何天然材料的观察。

    我们在第十二章看到，文字只有几次是独立发明出来的，而字母在世界史上显然只

    产生过一次。其他一些困难的发明包括水轮、转磨、齿轮装置、磁罗盘、风车和照

    相机暗箱，所有这些在旧大陆只发明过一次或两次，而在新大陆则从未发明过。

    这些复杂的发明通常是靠借用而得到的，因为它们的传播速度要比在当地独立发明

    的速度快。一个明显的例子是轮子。得到证明的最早的轮子于公元前3400年左右出

    现在黑海附近，接着在几个世纪内又在欧洲和亚洲的许多地区出现。所有这些旧大

    陆的早期轮子都有一种独特的设计：一个由3块厚木板拼成的实心圆盘，而不是一个

    带有辐条的轮圈。相比之下，印第安社会的唯一的一种轮子（画在墨西哥的陶器

    上）则是用一块木板做成的，由此可见，这是轮子的第二个独立的发明—就像人们

    从新大陆与旧大陆文明相隔绝的其他证据可以预料到的那样。

    没有人认为，人类史在经过了没有轮子的700万年之后，不意在旧大陆的许多独立地

    点，于相隔不到几百年的时间内，竟多次出现了旧大陆的那种独特设计的轮子。实

    际上，想必是这种轮子的功用使它在旧大陆从唯一的发明地由东向西迅速传播。旧

    大陆在古代还有其他一些复杂的技术从一个西亚发源地由东向西传播的例子，其中

    包括门锁、滑轮、转磨、风车，还有字母。新大陆的技术传播的例子是冶金术，它

    是从安第斯山脉地区经巴拿马传到中美洲的。

    一个用途广泛的发明在一个社会出现后，接着它便往往以两种方式向外传播。一种

    方式是：其他社会看到或听说了这个发明，觉得可以接受，于是便采用了。另一种

    方式是：没有这种发明的社会发现与拥有这种发明的社会相比自己处于劣势，如果

    这种劣势大到一定程度，它们就会被征服并被取而代之。一个简单的例子是火枪在

    新西兰毛利人部落之间的传播。其中有一个叫恩加普希的部落于1818年左右从欧洲

    商人那里得到了火枪。在其后的15年中，新西兰被所谓的火枪战争搞得天翻地覆，

    没有火枪的部落要么也去弄到火枪，要么被已经用火枪武装起来的部落所征服。结

    果，到1833年火枪技术传遍了整个新西兰：所有幸存的毛利人部落这时都已有了火

    枪。

    如果一些社会从发明某项新技术的社会采用了这项技术，这时技术传播的情况可能

    各不相同，其中包括和平贸易（如1954年晶体管从美国传播到日本）、间谍活动

    （公元552年家蚕从东南亚偷运进中东）、移民（1685年被从法国驱逐出去的20万

    胡格诺派教徒把法国的玻璃和服装制作技术传播到整个欧洲）和战争。最后一个至

    关重要的例子，是中国的造纸术传到了伊斯兰世界。其所以可能，是由于公元751年

    阿拉伯军队在中亚的塔拉斯河战役中打败了中国军队，在战俘中发现了一些造纸工

    匠，于是就把他们带到了撒马尔罕建立了造纸业。

    我们在第十二章看到，文化的传播可能是通过详尽的“蓝图”，也可能是通过刺激

    重新发明细节的模糊思想。虽然第十二章说明的是传播文字的办法，但这些办法对

    传播技术也同样适用。上一段举的是蓝图复制的例子，而中国的瓷器制造技术传往

    欧洲则是一个长期传播的例子。瓷器是一种纹理细密的半透明陶器，于公元7世纪左

    右在中国发明。当瓷器于14世纪开始经丝绸之路到达欧洲时（当时还不知道它的制

    造方法），人们对它赞赏不已，并为仿制它进行了多次不成功的尝试。直到1707

    年，德国的炼金术士约翰·伯特格尔在用许多制作方法和把各种矿物同黏土混合起来

    进行了长期的试验之后，才偶然发现了解决办法，从而建立了如今名闻遐迩的迈森

    瓷器工厂。后来在法国和英格兰进行的或多或少独立的试验，产生了塞夫勒陶瓷、

    韦奇伍德陶器和斯波德陶器。因此，欧洲的陶瓷工匠必须为他们自己对中国的制作

    方法进行再创造，但他们这样做是由于在他们的面前有那些完美无瑕的产品作为榜

    样从而刺激了他们的创作欲望。

    ————

    社会的地理位置决定了它们接受来自其他社会的技术的容易程度是不同的。近代史

    上地球上最孤立的族群是塔斯马尼亚岛上的土著，他们生活在一个距离澳大利亚100

    英里的岛上，没有任何远洋水运工具，而澳大利亚本身就是一个最孤立的大陆。在

    过去1万年中，塔斯马尼亚人同其他社会没有任何接触，除了他们自己的发明外，他

    们没有得到过任何技术。澳大利亚人和新几内亚人由于有印度尼西亚岛群把他们同

    亚洲大陆隔开，所以只能从亚洲得到一点零星的发明。在发明的传播中最容易接受

    发明的社会是大陆上的一些根基深厚的社会。在这些社会中技术发展最快，因为它

    们不但积累了自己的发明，而且也积累了其他社会的发明。例如，中世纪的伊斯兰

    社会，由于位居欧亚大陆的中央，既得到了印度和中国的发明，又承袭了希腊的学

    术。

    技术传播和使技术传播成为可能的地理位置，这两者的重要性得到了一些从其他方

    面看简直难以理解的事实的充分证明，即有些社会竟然放弃了强大的技术。我们往

    往想当然地认为，有用的技术一旦获得，就必然会流传下去，直到有更好的技术来

    取而代之。事实上，技术不但必须获得，而且也必须予以保持，而这也取决于许多

    不可预测的因素。任何社会都要经历一些社会运动和时尚，此时一些没有经济价值

    的东西变得有价值起来，而一些有用的东西也变得暂时失去了价值。今天，当地球

    上几乎所有社会相互联系在一起的时候，我们无法想象某种时尚会发展到使人们竟

    然抛弃一项重要的技术。一个暂时反对一项具有巨大作用的技术的社会会继续看到

    它在被毗连的社会所使用，而且也会有机会在这技术传播时重新得到它（或者，如

    果不能做到这一点，那就会被毗连的社会所征服）。但这种时尚会在孤立的社会中

    历久而不衰。

    一个著名的例子是日本放弃枪支。火器在公元1543年到达日本，当时有两个葡萄牙

    人携带火绳枪（原始的枪）乘坐一艘中国货船抵达。日本人对这种新式武器印象很

    深，于是就开始在本地制造，从而大大地改进了枪支制造技术，到公元1600年已比

    世界上任何其他国家拥有更多更好的枪支。

    但也有一些因素不利于日本接受火器。这个国家有一个人数众多的武士阶层，对他

    们来说，刀是他们这个阶层的象征，也是艺术品（同时也是征服下层阶级的工

    具）。日本的战争以前都是使刀的武士之间面对面的个人搏斗，他们站在空地上，

    说几句老一套的话，然后以能体面地进行战斗而自豪。如果碰上农民出身的士兵手

    持枪支乒乒乓乓乱放一气，这种行为就是白送性命。而且，枪是外国的发明，越来

    越受到人们的鄙视，就像1600年后其他一些事物在日本受到鄙视一样。由武士控制

    的政府开始只允许几个城市生产枪支，然后又规定生产枪支需要获得政府的特许，

    再后来把许可证只发给为政府生产的枪支，最后又减少了政府对枪支的定单，直到

    日本又一次几乎没有实际可用的枪支。

    在同时代的欧洲也有一些鄙视枪支并竭力限制枪支使用的统治者。但这些限制措施

    在欧洲并未发生多大作用，因为任何一个欧洲国家，哪怕是短暂地放弃了火器，很

    快就会被用枪支武装起来的邻国打垮。只是因为日本是一个人口众多的孤立的海

    岛，它才没有因为拒绝这种具有巨大作用的新军事技术而受到惩罚。1853年，美国

    海军准将佩里率领装备有许多大炮的舰队访问日本，使日本相信它有必要恢复枪支

    的制造，直到这时，日本因孤立而得到安全的状况才宣告结束。

    日本拒绝枪支和中国抛弃远洋船只（以及抛弃机械钟和水力驱动纺纱机），是历史

    上孤立或半孤立社会技术倒退的著名例子。其他技术倒退的事情，在史前期也发生

    过。极端的例子是塔斯马尼亚岛的土著，他们甚至放弃了骨器和捕鱼而成为现代世

    界技术最简陋的社会（第十五章）。澳大利亚土著可能采用过弓箭，后来又放弃

    了。托里斯海峡诸岛的岛民放弃了独木舟，而加瓦岛的岛民在放弃了独木舟后又重

    新采用。陶器在整个波利尼西亚都被放弃了。大多数波利尼西亚人和许多美拉尼西

    亚人在战争中放弃使用弓箭。极地爱斯基摩人失去了弓箭和单人划子，而多塞特爱

    斯基摩人则失去了弓箭、弓钻和狗。

    这些例子我们初听起来会觉得稀奇古怪，但它们却很好地证明了技术史上地理条件

    和技术传播的作用。如果没有技术的传播，得到的技术会更少，而丢失的现有技术

    会更多。

    由于技术能产生更多的技术，一项发明的传播的重要性可能会超过原有发明的重要

    性。技术史为所谓自我催化过程提供了例证：就是说，由于对自身的催化，整个过

    程以递增的方式加速。工业革命以来的技术爆炸给我们今天的人留下了深刻的印

    象，但中世纪的技术爆炸与青铜时代相比，同样会给人以深刻的印象，而青铜时代

    的技术发展又使旧石器时代晚期的技术发展相形见绌。

    技术往往会催化自身的一个原因是：技术的进步决定于在这之前对一些比较简单的

    问题的掌握。例如，石器时代的农民不会直接开始炼铁和对铁进行加工，因为那必

    须有高温的炼铁炉才行。铁矿冶金术是人类几千年经验的结晶，人类开始时只是利

    用天然显露的软质纯金属（铜和金），在不需加热的情况下把它们捶打成形。它也

    是一些简单炉窑几千年发展的结果，这些炉窑用来烧制陶器，后来又被用来提炼铜

    矿和熔炼铜合金（青铜），因为做这些事不需要炼铁那样的高温。在新月沃地和中

    国，只是在有了大约2000年的青铜冶炼的经验之后，铁器才变得普遍起来。当欧洲

    人的到来缩短了新大陆的独立发展轨迹时，新大陆社会刚刚开始制造青铜器，还不

    曾开始制造铁器。

    自我催化的另一个原因是：新技术和新材料通过重新结合可以产生更新的技术。例

    如，为什么印刷术的迅速传播发生在公元1455年谷登堡印刷了他的《圣经》之后的

    中世纪欧洲，而不是发生在公元前1700年那位无名的压印工印制了菲斯托斯圆盘之

    后？一部分原因是中世纪欧洲的印工能够把6项新技术结合起来，而这些新技术的大

    部分是菲斯托斯圆盘的制作者无法得到的。在这些技术进步—纸、活字、冶金术、

    印刷机、油墨和文字中，纸和关于活字的思想是从中国传到欧洲的。谷登堡发明的

    用金属模子铸字的办法克服了字体大小不一这种致命的问题，而他的办法又决定于

    冶金术的许多发展成果：用以冲压字母的钢、做字模用的黄铜或青铜合金（后来用

    钢代替）、做铸模用的铅和做活字用的锡锌铅合金。谷登堡的印刷机来自榨酒和橄

    榄油的螺旋压床，而他的油墨则是在现有的墨水中加油改进而成。中世纪欧洲从

    3000年的字母发展中继承的字母文字适合于用活字印刷，因为只需浇铸几十个字母

    就行了，不像中国文字那样需用几千个语言符号。

    在所有这6个方面，若要把具有巨大作用的技术结合成一个印刷系统，菲斯托斯圆盘

    制作者能够得到的机会要比谷登堡少得多。这个圆盘的书写材料是黏土，其体积和

    重量都比纸大得多。公元前1700年的克里特岛在冶金技术、油墨和印刷机方面比公

    元1455年的德国都要原始，因此菲斯托斯圆盘必须用手来压印，而不是用装在金属

    框子里的浇铸活字加上油墨来印刷。圆盘上的文字是一种音节文字，比谷登堡使用

    的罗马字母符号更多，结构也更复杂。结果，菲斯托斯圆盘的压印技术比谷登堡的

    印刷机笨拙得多，比手写也好不了多少。除了所有这些技术上的缺点外，在印制菲

    斯托斯圆盘的那个时候，掌握书写知识的只有少数几个宫廷和寺庙文字记录者。因

    此，对圆盘制作者的精美产品几乎没有什么需求，对投资制作所需要的几十个手压

    印模也几乎没有什么吸引力。相比之下，中世纪欧洲潜在的印刷品畅销市场则诱使

    许多投资者把钱借给谷登堡。

    从2500000年前使用的最早石器，到取代我用来印刷本书手稿的业已过时的1992款

    激光打印机的1996新款，人类的技术一直在发展。开始时发展的速度慢得觉察不出

    来，几十万年过去了，我们的石器看不出有任何变化，用其他材料制造的物品也没

    有留下任何证据。今天，技术的发展非常迅速，报纸上天天都有报道。

    在这漫长的加速发展的历史中，我们可以挑出两次意义特别重大的飞跃。第一次飞

    跃发生在100000年到50000年前，其所以能够发生，大概是由于我们身体的遗传变

    化，即人体的现代解剖学进化使现代语言或现代大脑功能或两者成为可能。这次飞

    跃产生了骨器、专用石器和复合工具。第二次飞跃来自我们选定的定居生活方式，

    这种生活方式在世界的不同地区发生的时间不同，在有些地区早在13000年前就发生

    了，在另一些地区即使在今天也还没有发生。就大多数情况而言，选定定居的生活

    方式是同我们采纳粮食生产联系在一起的，因为粮食生产要求我们留在我们的作

    物、果园和剩余粮食储备的近旁。

    定居生活对技术史具有决定性的意义，因为这种生活使人们能够积累不便携带的财

    产。四处流浪的狩猎采集族群只能拥有可以携带的技术。如果你经常迁移而且又没

    有车辆或役畜，那么你的财产就只能是小孩、武器和最低限度的其他一些便于携带

    的小件必需品。你在变换营地时不能有陶器和印刷机之类的累赘。这种实际困难或

    许可以说明何以有些技术出现得惊人地早，接着停了很长时间才有了进一步的发

    展。例如，得到证明的最早的陶瓷艺术品是27000年前在现代捷克斯洛伐克地区用黏

    土烧制的人像，在时间上大大早于已知最早的用黏土烧制的容器（在14000年前的日

    本发现）。捷克斯洛伐克的同一地区在同一时间还出现了关于编织的迹象，但直到

    大约13000年前才出现了已知最早的篮子，大约9000年前才出现了已知最早的布，

    这才用证据验证了编织的出现。尽管在很早的时候人们就已迈出了这几步，但在人

    们定居下来从而免去携带坛坛罐罐和织机的麻烦之前，无论是制陶还是编织都不会

    产生。

    粮食生产带来的定居生活使财产积累成为可能。不仅如此，由于另一个原因，粮食

    生产还在技术史上起了决定性的作用。它在人类进化中第一次使发展经济专业化社

    会成为可能，这种社会是由从事粮食生产的农民养活的不从事粮食生产的专门人员

    组成的。但我们在本书的第二部分中已经看到，粮食生产在不同的时间出现在不同

    的大陆。另外，我们在本章中也已看到，本地技术的发生和保持，不但要依靠本地

    的发明，而且也要依靠来自其他地方的技术传播。这个因素往往使技术在没有可能

    影响其传播的地理和生态障碍的大陆上发展得最快，而这种传播可能发生在这个大

    陆的内部，也可能发生在其他大陆。最后，一个大陆上的每一个社会都代表了发展

    技术和采用技术的进一步机会，因为各个社会在创新精神方面由于许多不同的原因

    而存在着巨大的差异。因此，在所有其他条件相同的情况下，技术发展最快的是那

    些人口众多、有许多潜在的发明家和许多互相竞争的社会的广大而富有成果的地

    区。

    现在，让我们来总结一下，粮食生产开始的时间、技术传播的障碍和人口的多寡这3

    大因素的变化，是怎样直接导致我们所看到的各大陆之间在技术发展方面的差异

    的。欧亚大陆（实际上也包括北非在内）是世界上最大的陆块，包含有数量最多的

    互相竞争的社会。它也是最早开始拥有粮食生产的两个中心的陆块，这两个中心就

    是新月沃地和中国。它的东西向的主轴线，使欧亚大陆一个地区采用的许多发明得

    以较快地传播到欧亚大陆具有相同纬度和气候的其他地区的社会。它的沿次轴线

    （南北轴线）的宽度，同美洲巴拿马地峡的狭窄形成了对照。它没有把美洲和非洲

    的主轴线切断的那种严峻的生态障碍。因此，对技术传播的地理和生态障碍，在欧

    亚大陆没有在其他大陆那样严峻。由于所有这些因素，后更新世技术的加速发展，

    在欧亚大陆开始得最早，从而导致了本地最大的技术积累。

    北美洲和南美洲在传统上被看作是两个不同的大陆，但它们连接在一起已有几百万

    年之久，有着类似的历史问题，因此可以把它们放在一起来考虑，以便和欧亚大陆

    相比较。美洲构成了世界上第二大的陆块，但比欧亚大陆小得多。不过，它们在地

    理和生态上却支离破碎：巴拿马地峡宽不过40英里，等于在地理上把美洲给腰斩

    了，就像这个地峡上的达里安雨林和墨西哥北部的沙漠在生态上所做的那样。墨西

    哥北部的沙漠把中美洲人类的先进社会同北美洲的社会分隔开了，而巴拿马地峡则

    把中美洲的先进社会同安第斯山脉地区和亚马孙河地区的社会分隔开了。此外，美

    洲的主轴线是南北走向，从而使大部分的技术传播不得不逆纬度（和气候）的梯度

    而行，而不是在同一纬度内发生。例如，轮子是在中美洲发明的，而美洲驼是不迟

    于公元前3000年在安第斯山脉中部驯化的，但过了5000年，美洲的这唯一的役畜和

    唯一的轮子仍然没有碰头，虽然中美洲玛雅社会同印加帝国北部边界之间的距离

    （1200英里）比同时享有轮子和马匹的法国同中国之间6000英里的距离要短得多。

    在我看来，这些因素足以说明美洲在技术上落后于欧亚大陆这个事实。

    非洲撒哈拉沙漠以南地区是世界上第三大的陆块，但比美洲小得多。在人类的大部

    分历史中，到欧亚大陆比到美洲容易多了，但撒哈拉沙漠仍然是一个主要的生态障

    碍，把非洲撒哈拉沙漠以南地区同欧亚大陆和北非隔开。非洲的南北轴线造成了欧

    亚大陆与非洲撒哈拉沙漠以南地区之间以及撒哈拉沙漠以南地区本身内部技术传播

    的又一障碍。作为后一障碍的例子，陶器和炼铁术出现在或到达非洲撒哈拉沙漠以

    南的萨赫勒地带（赤道以北），至少同它们到达西欧一样早。然而，陶器直到公元

    元年才到达非洲的南端，而冶金术在从欧洲由海路到达非洲南端时，还不曾由陆路

    传播到那里。

    最后，澳大利亚是最小的一个大陆。澳大利亚大部分地区雨量稀少，物产贫乏，因

    此，就其所能养活的人口来说，它实际上就显然甚至更小。它也是一个最孤立的大

    陆。加之，粮食生产也从来没有在澳大利亚本地出现过。这些因素加在一起，就使

    澳大利亚成为唯一的在现代仍然没有金属制品的大陆。

    表13.1通过对各大陆的面积和现代人口的比较，把上述因素变成数字。10000年前

    在粮食生产出现前夕的各大陆人口的多少，我们无法知道，但想必就是表中的这个

    排列顺序，因为今天生产最多粮食的许多地区，对10000年前的狩猎采集族群来说，

    可能也是物产丰富的地区。人口的差异是引人注目的：欧亚大陆（包括北非在内）

    的人口差不多是美洲人口的6倍，非洲人口的8倍，澳大利亚人口的230倍。人口多意

    味着搞发明的人和互相竞争的社会也多。表13.1本身大大有助于说明欧亚大陆的枪

    炮和钢铁的由来。

    表13.1 各大陆的人口

    各大陆之间在面积、人口、技术传播的难易程度和粮食生产的开始时间等方面存在

    着差异，而这些差异又对技术的出现产生了种种影响，但所有这些影响都被夸大

    了，因为技术可以催化自身。欧亚大陆在开始时的巨大优势因此就变成了自1492年

    起的巨大的领先优势—其原因是欧亚大陆独特的地理条件，而不是那里的人特别聪

    明。我所认识的那些新几内亚人中就有潜在的爱迪生。不过，他们把自己的聪明才

    智用于解决适合自己情况的技术问题：不靠任何进口物品而在新几内亚丛林中生存

    的问题，而不是发明留声机的问题。

    第十四章 从平等主义到盗贼统治

    1979年，我和几个传教士朋友坐飞机飞越新几内亚的一个到处是沼泽的偏远盆地

    时，我注意到一些相隔好多英里的简陋小屋。驾驶员向我解释说，在我们下面那一

    大片泥淖中的某个地方，有一群猎捕鳄鱼的印度尼西亚人不久前碰上了一群新几内

    亚的游牧民。这两群人都惊慌失措，这次意外的相遇最后以印度尼西亚人开枪打死

    几个游牧民而告终。

    我的传教士朋友们猜想，这些游牧民属于一个从未和外界接触过的叫做法尤族的群

    体，外界只是通过他们那被吓坏了的叫做基里基里族的邻居的描述才知道他们的。

    基里基里族从前也是游牧民族，后来因接受福音而改变了信仰。外人和新几内亚的

    一些群体的初次接触，始终存在着潜在的危险，但像这样的开端就尤其不吉利。尽

    管如此，我的朋友道格还是坐直升机飞了进来，他想要和法尤人建立友好关系。他

    倒是活着回来了，但却显得心有余悸，他讲了一个非同一般的故事。

    原来法尤族人通常都是独家居住，他们散布在整个沼泽地带，每年聚会一两次，谈

    判交换新娘的事。道格的访问碰巧赶上了有几十个法尤族人参加的一次这样的聚

    会。对我们来说，几十个人只是一个小小的普通聚会，但对法尤族人来说，这却是

    一个少有的令人心惊肉跳的事件。杀人凶手突然间同死者的亲属狭路相逢。例如，

    一个法尤族男子认出了杀死他父亲的人。这个做儿子的举起斧头向杀人凶手冲去，

    但被朋友们摔倒在地上；于是，那个杀人凶手也拿起斧头向倒在地上的那个做儿子

    的人走过来，但也给人摔倒在地上。这两个人都给紧紧地按住，他们大声怒喊，直

    到好像差不多筋疲力尽了才被放开。其他的人则不时地对骂，愤怒和失望使他们浑

    身发抖，他们用斧头不住狠狠地敲击地面。在聚会的几天中一直就是这样紧张，使

    道格不停地祷告这次访问不要以暴力收场。

    法尤族人过着狩猎采集生活，他们大约有400人，分为4个族群，在几百平方英里的

    范围内游荡。根据他们自己的描述，他们原来有2000人左右，但由于自相残杀，他

    们的人口大大减少了。他们没有我们认为理所当然的政治和社会机构来和平解决严

    重的争端。最后，由于道格的这次访问，法尤族人的一个群体邀请了一对勇敢的传

    教士夫妇和他们一起生活。这对夫妇如今已在那里住了十几年，并逐步说服法尤族

    人放弃暴力。这些法尤族人由此被带入了现代世界，在他们的前面是一个难以预料

    的未来。

    其他许多以前从未与外界接触过的新几内亚人和亚马孙河地区印第安人的群体，同

    样由于传教士的作用而被吸收进现代社会。跟在传教士后面到来的是教师和医生、

    政府官员和士兵。政府和宗教的扩张在整个有文字记载的历史上一直就是这样相互

    联系在一起的，不管这种扩张是以和平手段实现的（如最后对法尤族人），还是以

    暴力手段实现的。就后一种情况来说，通常都是由政府来组织征服，然后再由宗教

    来为这种征服辩护。虽然游牧民族和部落民族偶尔也打败过有组织的政府和宗教，

    但在过去的13000年中，总的趋势是：失败的还是游牧民族和部落民族。

    在上一次冰期结束时，世界上很大一部分人口生活在类似今天法尤族的社会中，没

    有人生活在更为复杂的社会中。晚至公元1500年，全世界的土地被用边界线划分成

    由官员管理和法律统治的国家的还不到20%。今天，除南极大陆外，所有的土地都被

    划分成国家了。有些社会最早实现了集中统一的政府和有组织的宗教，而这些社会

    的子孙后代最后主宰了现代世界。政府和宗教就是这样结合起来发挥了作用，它们

    是产生历史最广泛模式的4组主要的直接动力之一，另外3组动力是病菌、文字和技

    术。那么，政府和宗教又是怎样产生的呢？

    法尤族群和现代国家代表整个人类社会的两个极端。现代美国社会和法尤族人社会

    的差异，在于有或没有专门的警察、机关、城市、金钱、贫富悬殊和其他许多政

    治、经济和社会制度。所有这些制度是一起产生的，还是有先有后？我们可以推断

    出对这个问题的答案，办法是研究关于过去社会的文字记录或考古证据，以及观察

    某个社会的制度在历史上的变迁情况。

    试图描绘人类社会多样性的文化人类学家，常常把人类社会分为6、7种类型之多。

    有人试图为任何进化的或发展的统一体确定几个阶段—无论是关于音乐风格的、人

    类生活阶段的或是人类社会的，但任何此类做法都加倍注定是有缺陷的。首先，由

    于每一个阶段都是从前面的某个阶段发展来的，阶段与阶段之间的分界线不可避免

    地带有任意的性质。（例如，一个19岁的人是青少年还是年轻的成人？）其次，发

    展的顺序也不是一成不变的，因此被分在同一阶段的例子必然是五花八门的。（勃

    拉姆斯和李斯特如果知道他们现在一起被归入浪漫主义时期作曲家一类，他们在坟

    墓里也会感到不安的。）不过，如果人们牢记上面提出的告诫，任意划分的阶段却

    为讨论音乐和人类社会的多样性提供了一种有用的简便方法。本着这一精神，我们

    将要使用一种以族群、部落、酋长管辖地和国家这4种分类（见表14.1）为基础的简

    单分类法来了解人类社会。

    族群是最小的社会，一般由5到80人组成，其中大多数或全部是有血缘关系或婚姻关

    系的近亲。事实上，一个族群就是一个大家庭或几个有亲缘关系的大家庭。今天，

    仍然过着独立自主生活的族群，几乎只能在新几内亚和亚马孙河流域最偏远的地区

    找到，但在现代有许多别的族群受到了国家的控制，或者被同化，或者被消灭。他

    们包括许多或大多数的非洲俾格米人、非洲南部以狩猎采集为生的桑人（所谓布须

    曼人）、澳大利亚土著人、爱斯基摩人（伊努伊特人）以及美洲的某些资源贫乏地

    区如火地岛和北部山区森林中的印第安人。所有这些现代的族群无论现在或过去都

    是四处流浪以狩猎和采集为生的人，而不是定居的粮食生产者。直到至少40000年

    前，大概所有的人都生活在族群中，而大多数人晚至11000年前还仍然如此。

    族群没有我们在自己的社会中认为理所当然的那许多制度。他们居无定所。族群的

    地盘为整个集体共同使用，而不是划分给小集团或个人。除了年龄和性别之分，族

    群中没有任何固定的经济专门化：体格健全的人一律自己去觅食。没有诸如法律、

    警察和条约之类的正式制度来解决族群内部和族群之间的冲突。族群组织常常被人

    说成是“平等主义的”：没有上层阶级和下层阶级之分的正式化了的社会阶层，没

    有正式化了的或世袭的领导地位，也没有正式化了的对信息和决策的垄断。然而，

    不应把“平等主义的”这个词拿来表示所有族群都有同等的威望，对决策都有同等

    的权力。这个词只是表示族群中的任何“领导地位”都是非正式的，它是通过诸如

    个性、力量、智慧和战斗技巧之类的品质而获得的。

    我自己对族群的经验来自新几内亚法尤族人居住的一个叫做湖泊平原的多沼泽低地

    地区。在那里，我仍能碰到一些由几个成年人带着他们扶养的儿童和老人组成的大

    家庭，这些人住在溪流旁临时搭起来的简陋小屋里，他们出行靠独木舟和步行。在

    大多数其他新几内亚民族和全世界几乎所有其他民族都过着大规模定居生活的今

    天，为什么湖泊平原上的民族仍然在过着游牧的族群生活？对这个问题的解释是：

    这个地区没有可以使许多人生活在一起的密集资源，而且（在传教士带来农作物之

    前）它也没有使多产农业成为可能的本地植物。族群食物的主要来源是西谷椰子

    树，这种树在成熟时，它的果心就产生了一种含淀粉的木髓。这些族群之所以过着

    流浪生活，是因为他们在把一个地区成熟的西谷椰子树砍光后，他们必须迁往别的

    地方。由于疾病（尤其是疟疾），由于沼泽地带缺少原料（甚至连做工具用的石头

    都必须靠交换得来），以及由于沼泽地带为人类提供的食物数量有限，族群的数目

    一直很少。因为人类现有技术能够利用的资源的类似局限，在世界上不久前为其他

    族群所占有的地区仍很普遍。

    表14.1 社会的类型

    水平方向的箭头表示该类型的较不复杂和较复杂的社会之间属性的差异。

    与人类亲缘关系最为接近的动物—非洲的大猩猩、黑猩猩和产于刚果河以南的倭黑

    猩猩—也是生活在族群中的。所有人类大概也都是如此，直到经过改进的觅食技术

    使得某些狩猎采集族群在某些资源丰富的地区的永久性住所定居下来。这种族群就

    是我们从几百万年的演化史中继承下来的政治、经济和社会组织。超越这个阶段的

    发展则是近几万年中发生的事。

    超越族群的那些阶段中的第一个阶段是部落。部落与族群的区别是它比较大（一般

    有几百人，而不是几十人），而且通常有固定的居住地。然而，有些部落，甚至有

    些由酋长管辖的部落，却是由随季节而迁移的牧人组成的。

    新几内亚的高原居民就属于典型的部落组织。在殖民政府来到前，他们的政治单位

    是一个村落或紧密结合在一起的一批村落。因此，这种从政治上界定的“部落”，

    通常要比语言学家和文化人类学家所界定的部落小得多—即部落是一个具有共同的

    语言和文化的群体。例如，1964年，我开始在一群叫做福雷族的高原居民中工作。

    按照语言学和文化的标准，当时的福雷族有12000人，操两种互相听得懂的方言，生

    活在65个村落里，每个村落有几百人。但在属于福雷语族的一些村落中并没有任何

    政治上的统一。每个小村庄都卷入了同所有邻近小村庄一会儿战争一会儿改变结盟

    的令人眼花缭乱的纷扰之中，而不管这些邻居是福雷人还是操某种不同语言的人。

    不久前独立的并且现在纷纷隶属民族国家的一些部落，仍然占据着新几内亚、美拉

    尼西亚和亚马孙河流域的很大一部分地区。我们从一些定居点的考古证据推知，在

    过去也存在过类似的部落组织，这类定居点虽然数量不少，但都缺乏关于酋长管辖

    地的考古特征，这一点我将在下面予以说明。关于定居点的考古证据表明，部落组

    织于大约13000年前开始在新月沃地出现，后来又在其他一些地区出现。在定居点里

    生活的一个先决条件或是粮食生产，或是物产丰富的环境，具有可以在很小地区内

    进行狩猎和采集的特别集中的资源。这就是在气候变化加上技术改进使人们能够收

    获大量的野生谷物的时候，定居点和由此推知的部落开始在新月沃地数量激增的原

    因。

    部落和族群的不同点是部落有固定的住所和更多的人口，除此以外，还有一点也是

    不同的，那就是：部落是由不止一个的得到正式承认的亲属群体所组成，这些群体

    称为氏族，氏族之间互相通婚。土地属于某个氏族，不属于整个部落。然而，部落

    的人数仍然很少，每一个人都知道另外每一个人的名字和他的各种亲属关系。

    对人类其他类型的群体来说也是一样，在一个群体里如要做到彼此了解，这个群体

    的人数最多似乎以“几百人”为宜。例如，在我们的国家社会中，如果一所学校只

    有几百个小学生，校长可能叫得出他所有学生的名字，而如果这所学校里有几千个

    小学生，他就做不到了。在超过几百人的社会中，人类的政府组织往往都是由部落

    组织转换为酋长管辖地组织，这种情况的一个原因是：在不认识的人们之间解决冲

    突本来就是一个难题，而随着群体的扩大，这个难题也变得日益尖锐起来。有一个

    事实在解决部落成员之间的冲突时有助于化解可能出现的问题，这个事实就是部落

    中的每一个人和其他每一个人或是有血缘关系，或是有姻亲关系，或是两种关系都

    有。把所有部落成员维系在一起的这种亲属关系纽带，使得人数较多的社会才有的

    警察、法律和其他解决冲突的制度变得不必要了，因为任何两个发生争执的村庄都

    有许多共同的亲属，他们对双方施加压力，使争执不致演变成激烈的冲突。在新几

    内亚的传统社会里，如果一个新几内亚人碰巧和另一个陌生的新几内亚人发生冲

    突，而两人离开各自的村庄又都很远，于是两人就长时间地谈论他们的亲属，试图

    建立某种关系，从而找到某种理由使两人不会产生要杀死对方的念头。

    尽管族群和部落之间存在着这种种差异，但它们仍然有许多类似之处。部落仍然具

    有一种非正式的、“平等主义的”政府制度。信息和决策都是公共的。在新几内亚

    高原地区，我观看过一些村庄会议，村子里的成年人全都到会，他们坐在地上，大

    家轮流发言，看不出有什么人在“主持”讨论。高原地区的许多村庄的确都有一个

    叫做“大人物”的人，也就是村子里最有影响的人。但这种地位不是正式职务，而

    且也只有有限的权力。这个大人物没有独立的决策权，对外交秘密一无所知，除了

    试图影响公共决定外，他什么也做不了。大人物靠他们自己的德性获得了这种身

    份；他们的地位是不能世袭的。

    部落和族群一样，也有一种“平等主义的”社会制度，而没有分成等级的家族或阶

    级。不但身份地位不能世袭，而且在传统的部落或族群成员中，任何人都不能靠自

    己的努力而过于富有，因为每个人对其他许多人都负有义务和责任。因此，外来人

    很难从外表上猜出在村子里的所有成年人中谁是大人物，因为他和其他每一个人一

    样，住的是同样的简陋小屋，穿的是同样的衣服，佩戴的是同样的装饰品，或者和

    大家一样赤身裸体。

    和族群一样，部落也没有行政系统、警察部门和税收机关。它们的经济以个人或家

    族之间的对等交换为基础，而不是以重新分配向某个中央权威交纳的贡品为基础。

    经济专门化的程度是微不足道的：没有全职的工匠，每个体格健全的成年人（包括

    大人物）都要参加对食物的种植、采集和猎捕。我记得，有一次我在所罗门群岛走

    过一个园圃时，看见远处一个正在挖地的人向我招手，我惊讶地发现那是我的一个

    名叫法勒多的朋友。他是所罗门群岛最著名的木刻家，一个极富独创性的艺术家—

    但这并没有使他不必亲自去种甘薯。由于部落如此缺乏经济专家，它们也缺乏奴

    隶，因为没有适合奴隶去做的专门的低贱工作。

    就像古典时期作曲家，从巴赫到舒伯特，从而包括从巴罗克风格作曲家到浪漫主义

    作曲家的整个流派一样，部落也是从一个极端的族群渐变而来，又渐变而为另一极

    端的酋长管辖地。尤其是，部落在为举行盛宴而杀猪时由大人物来分配猪肉，他的

    这个角色预示了酋长在其管辖地收集和再分配食品和货物—现在被重新解释为贡品

    —中所扮演的角色。同样，有没有公共建筑物大概也是酋长管辖地和部落的区别之

    一，但新几内亚的一些大村庄也常常建有一些供举行膜拜仪式之用的屋子（以西皮

    克河畔的鼓屋闻名），它们就是酋长管辖地庙宇的前身。

    虽然在国家控制之外的偏远的生态贫瘠地区今天仍然幸存着一些族群和部落，但完

    全独立的酋长管辖地到20世纪初就已经消失了，因为它们往往占据着使国家垂涎三

    尺的最好的土地。然而，直到公元1492年，酋长管辖地仍然普遍存在于美国东部的

    广大地区，存在于南美洲、中美洲和非洲撒哈拉沙漠以南还没有被划归土邦的物产

    丰富的地区以及波利尼西亚的所有地区。下面讨论的考古证据表明，酋长管辖地出

    现在新月沃地不迟于公元前5500年左右，出现在中美洲和安第斯山脉地区不迟于公

    元前1000年左右。让我们来考虑一下酋长管辖地完全不同于现代欧美国家同时也完

    全不同于族群和简单的部落社会的显著特点。

    就人口的多少而言，酋长管辖地的人口比部落的人口多得多，从几千人到几万人不

    等。这样多的人口造成了内部冲突的严重的潜在威胁，因为对于任何一个生活在酋

    长管辖地的人来说，酋长管辖地的广大多数的其他人和他既没有密切的血缘关系或

    姻亲关系，他也叫不出他们的名字。随着大约7500年前酋长管辖地的出现，人们在

    历史上第一次不得不学会如何经常地去和陌生人打交道而又不想把他们杀死。

    对这个问题的部分解决办法，是赋予一个人即酋长以使用武力的独占权利。与部落

    的大人物不同，酋长拥有得到公认的职位，并对这个职位有世袭权。和村落会议上

    权力分散的无政府状态不同，酋长是永远的权力中心，他作出所有的重大决定，并

    垄断重要的信息（如邻近酋长管辖地的酋长个人会构成什么样的威胁，或者诸神可

    能已应允赐予什么样的收获）。和大人物不同，酋长都有醒目的标志，在远处就能

    认出来，如西南太平洋伦纳尔岛上的酋长背后插着一把大扇子。一个平民遇见了酋

    长就得按规矩做出尊敬的表示，如（在夏威夷）使自己拜倒在地。酋长的命令可以

    通过一两级官员来传达，这些官员中有许多本身就是低级酋长。然而，与国家官员

    不同的是，酋长管辖地的官员什么都干，而没有专门分工。在波利尼西亚群岛的夏

    威夷，这些官员（称为科诺希基）征收贡品和管理灌溉，并为酋长组织徭役工作，

    而国家社会则分别设有税收官、水利地区管理人和征兵局。

    酋长管辖地在小范围内的众多人口需要大量的粮食，这些粮食在大多数情况下靠粮

    食生产来获得，而在一些物产特别丰富的地区则靠狩猎和采集来获得。例如，美洲

    太平洋西北沿岸的印第安人，如夸扣特尔族印第安人、努特卡族印第安人和特林基

    特族印第安人，在酋长的领导下生活在没有农业和家畜的村落里，因为那里的河流

    和海洋盛产鲑鱼和大比目鱼。被降级为平民的一些人所生产的多余粮食被用来养活

    酋长、他们的家庭、官员和从事制造独木舟、扁斧或痰盂等工作或做捕鸟人或文身

    匠的专门人材。

    奢侈品包括那些专门的手工制品或与远方贸易换来的珍稀物品，这些东西都归酋长

    所有。例如，夏威夷的一些酋长都有羽毛斗篷，有些斗篷是由几万根羽毛经过许多

    世代人的努力才编织成的（当然是由平民斗篷编织工来完成的）。这种奢侈品的集

    中，使得在考古中能够认出酋长的身份，因为有些坟墓（酋长的坟墓）里的陪葬物

    品要比另一些坟墓（平民的坟墓）里的陪葬物品丰富得多，这一点和这以前的人类

    历史上的平等主义的墓葬是不同的。有些古老的复杂的酋长管辖地也能够同部落村

    庄区别开来，区别的根据是精心设计的公共建筑（如寺庙）遗迹和地区内定居点的

    等级，其中一处住地（至高无上的酋长的住地）显然比其他住地大，其中的办公用

    房和人工制品也较其他住地多。

    与部落一样，酋长管辖地由多个生活在一个住地的世袭家族组成。不过，部落村庄

    里的家族是地位平等的氏族，而酋长管辖地的酋长家族的所有成员都享有世袭的特

    权。事实上，这个社会被分为世袭酋长和平民阶级两种人，而夏威夷的酋长本身又

    再分为8个等级森严的家族，每一个家族只能在家族内部通婚。此外，由于酋长不但

    需要有专长的手艺人，而且也需干粗活的仆人，因此酋长管辖地和部落的又一个区

    别是前者设有许多可以由奴隶来担任的工作，而这些奴隶一般都是在对外劫掠中俘

    获来的。

    酋长管辖地在经济上的最显著特点是：它们已开始改变完全依赖那种为族群和部落

    所特有的对等交换的办法，根据这种办法，A送给B一个礼物，同时又指望B在将来某

    个未特别规定的时间把一个类似价值的礼物送给A。我们现代国家的居民只有在生日

    和假日才这样做，但我们的大多数商品流通都是按照供需规律进行金钱买卖来实现

    的。酋长管辖地在继续实行对等交换和没有市场买卖或货币的同时，发展出了另一

    种叫做再分配经济的新制度。一个简单的例子是：酋长在收获季节从他的管辖地的

    每一个农民那里收到了小麦，然后宴请大家吃面包，或者把小麦贮藏起来，再在下

    次收获之前的日子里把小麦逐步地分配给大家。如果从平民那里收到的很大一部分

    货物不是再分配给他们，而是留给酋长的家族和手艺人消费，这种再分配就变成了

    进贡，也就是首次在酋长管辖地出现的税收前身。酋长不但向平民索取财物，而且

    还要求他们提供建设公共工程的劳动力，而这又一次可能对平民有利（例如有助于

    养活每一个人的灌溉系统），要不然那就主要对酋长们有利了（例如穷奢极侈的墓

    葬）。

    我们对酋长管辖地进行了一般性的讨论，似乎它们全都是一个模式。事实上，酋长

    管辖地的差别是很大的。在较大的酋长管辖地，酋长的权力更大，酋长家族的等级

    更多，酋长和平民之间的差异更明显，酋长保留的贡物更多，官员的层次更多，公

    共建筑也更宏伟。例如，波利尼西亚的小岛上的社会实际上与有大人物的部落社会

    颇为相似，只不过酋长这个职位是世袭的罢了。酋长住的简陋小屋看上去同任何其

    他简陋的小屋一样，那里没有官员，也没有公共建筑，酋长把他收到的大多数财物

    重新分配给平民，土地则由社区来管理。但在波利尼西亚最大的岛如夏威夷岛、塔

    希提岛和汤加岛上，酋长靠他们的装饰一眼就可以认出来，公共建筑是靠大批劳动

    力来修建的，大部分贡物都被酋长留下了，并且所有土地也为他们所控制。在家族

    分成等级的社会中，政治单位就是一个自治村庄的社会，又进一步演化为由整个地

    区内一批村庄集合而成的社会，而在这一批村庄中，有一个至高无上的酋长的那个

    最大的村庄控制着只有次要酋长的较小的村庄。

    至此，有一点应该是显而易见的，这就是酋长管辖地带来了对集中管理的、非平等

    主义社会来说带有根本性质的两难处境。从最好的方面说，它们可以提供个人无法

    承办的昂贵服务。从最坏的方面说，它们公然地在起着盗贼统治的作用，把实际财

    富从平民手中转移到上层阶级手中。这种高尚和自私的双重作用难分难解地联系在

    一起，虽然有些政府强调一种作用要大大多于强调另一种作用。盗贼统治者和英明

    政治家的区别，强盗贵族和公益赞助人的区别，只是程度不同而已：这只是一个从

    生产者那里榨取来的财物有多少被上层人物留下来的问题，是平民对把重新分配的

    财物用于公共目的喜欢到什么程度的问题。我们认为扎伊尔的蒙博托总统就是一个

    盗贼统治者，因为他把太多的财物（相当于几十亿美元）据为己有，而把太少的财

    物拿来重新分配（在扎伊尔没有可以实际使用的电话系统）。我们认为乔治·华盛顿

    是一个政治家，因为他把税款用于受到广泛赞誉的计划，而不是中饱总统的私囊。

    不过，华盛顿是生而富有的，而财富的分配在美国要比在新几内亚的村庄不公平得

    多。

    对于任何等级社会，无论是酋长管辖地或是国家，人们于是不禁要问，为什么平民

    会容忍把他们艰苦劳动的成果奉送给盗贼统治者？从柏拉图到马克思的所有政治理

    论家都提出过这个问题，在现代的每一次选举中选民们又重新提出了这个问题。得

    不到公众支持的盗贼统治者有被推翻的危险，不是被受压迫的平民所推翻，就是被

    暴发的想要取而代之的盗贼统治者所推翻，这些新贵们用许诺为被窃取的果实提供

    更多服务的办法来谋求公众的支持。例如，夏威夷的历史上曾不断出现过反对压迫

    者酋长的叛乱，而这些叛乱通常又都是由许诺减轻压迫的酋长的兄弟们领导的。从

    过去夏威夷的情况来看，我们也许会觉得这听起来滑稽可笑，但只要我们考虑一下

    这种斗争在现代世界所造成的种种苦难，我们就不会有这种感觉了。一个上层人物

    在仍然保持比平民舒服的生活方式时，要怎样做才能获得群众的支持呢？从古至今

    的盗贼统治者混合使用了4种办法：

    1. 解除平民的武装，同时武装上层掌权人物。这在使用高科技武器的现代比使用长

    矛和棍棒的古代容易得多，因为现代的武器只有在工厂里才能生产，也容易被上层

    人物所垄断，而古代的武器在家里就能容易地制造出来。

    2. 用通行的方法把得到的财物的很大一部分再分配给群众来博取他们的欢心。这个

    原则对过去的夏威夷的酋长与对今天的美国政治家同样有效。

    3. 利用对武力的绝对控制来维持公共秩序和制止暴力以促进社会幸福。这可能是中

    央集权的社会对非中央集权的社会的一个巨大的、未得到正确评价的优势。人类学

    家以前把族群社会和部落社会理想化了，说它们是温和的没有暴力的社会，因为一

    些访问的人类学家对一个25人的族群经过3年的研究，竟没有发现一例谋杀事件。他

    们当然不会发现：一个由十来个成年人和十来个儿童组成的族群，由于谋杀以外的

    通常原因，还常常要碰到一些无论如何都必然发生的死亡，如果在这些死亡之外，

    在这十来个成年人中有一个每隔3年杀死另一个成年人，那么这个族群本身就不可能

    长久存在下去，这一点是很容易计算出来的。关于族群社会和部落社会的广泛得多

    的长期积累的资料表明，谋杀是死亡的首要原因。例如，当一位女人类学家在向新

    几内亚伊亚乌族妇女调查她们的生活史时，我碰巧也在访问伊亚乌人。当一个又一

    个女人被要求说一说她的丈夫时，她会说出一连几个死于非命的丈夫。典型的回答

    是这样的：“我的第一个丈夫被埃洛皮族的袭击者杀死了。我的第二个丈夫被一个

    想要我的人杀死了，这个人就成了我的第三个丈夫。这个丈夫又被我第二个丈夫的

    兄弟在为他哥哥报仇时杀死了。”此类生活遭遇对于所谓温和的部落民来说竟是家

    常便饭，因此，随着部落社会的扩大，这种情况就对接受中央权威起了促进作用。

    4. 盗贼统治者为了得到公众支持而使用的最后一个方法，是制造一种为盗贼统治辩

    护的意识形态或宗教。族群和部落本来就都相信鬼神，就像现代的国教一样。但

    是，族群和部落的相信鬼神，并不能被用来为中央权威辩护和为财富的转移辩护，

    也不能被用来维持没有亲属关系的人们之间的和平。当对鬼神的迷信获得了这些功

    能并被制度化之后，它们也就变成了我们所说的宗教。夏威夷的酋长们在宣传神

    性、神灵降世或至少与诸神沟通方面，可为其他地方酋长的代表。酋长声称，他为

    人民服务就是为他们向诸神说情和在仪式上吟诵为求得雨水、好年成和捕鱼成功所

    必需的咒语。

    酋长管辖地都有一种独特的意识形态，它是有组织的宗教的前身，维持着酋长的权

    威。酋长可以一身而兼政治领袖和祭司的两个职务，也可以支持单独一个盗贼统治

    者集团（即祭司），而这个集团的职责就是在意识形态上为酋长提供辩护。这就是

    为什么酋长管辖地要把如此大量地征收来的财物专门用来建造寺庙及其他公共工

    程，因为这些建筑可以用作官方宗教的中心和酋长权力的醒目标志。

    除了为财富转移给盗贼统治者进行辩护外，有组织的宗教还为中央集权的社会带来

    了另外两个重大的好处。第一个好处是，共同的意识形态或宗教有助于解决没有亲

    属关系的人们应如何共处而不致互相残杀这个问题—办法就是为他们规定一种不是

    以亲属关系为基础的约束。第二个好处是，它使人们产生了一种为别人而牺牲自己

    生命的动机，而不是产生利己之心。以少数社会成员战死沙场为代价，整个社会就

    会在征服其他社会或抵御外侮时变得更加有效。

    我们今天最熟悉的政治、经济和社会制度就是国家制度，这种制度如今统治着世界

    上除南极以外的所有地区。许多早期国家和所有现代国家都有有文化的精英，许多

    现代国家还有有文化的群众。消失了的国家往往留下了明显的考古标志，如有标准

    化设计的庙宇的废墟，至少有4种不同规模的定居点，以及几万英里范围内的各种风

    格的陶器。我们由此知道，国家在公元前3700年左右出现于美索不达米亚，公元前

    300年左右出现于中美洲，2000多年前出现于安第斯山脉地区、中国和东南亚，

    1000多年前出现于西非。在现代，人们不断看到由酋长管辖地形成国家的情况。因

    此，关于过去的国家及其形成，我们所掌握的知识远远多于关于过去的酋长管辖

    地、部落和族群的知识。

    原型国家发展了大型的最重要的（由多个村庄组成的）酋长管辖地的许多特点。它

    们的规模从族群到部落，再从部落到酋长管辖地，不断地扩大。酋长管辖地的人口

    少则几千，多则几万，而大多数现代国家的人口都超过100万，中国的人口则超过10

    亿。最重要的酋长居住地可能成为这个国家的首都城市。首都以外的其他人口中心

    也可能取得真正城市的资格，而这些城市是酋长管辖地所没有的。城市与村庄的区

    别是城市有重要的公共工程，有统治者居住的宫殿，有来自贡物和税收的资本积

    累，还有粮食生产者以外的集中的人口。

    早期的国家有一个资格相当于国王的世袭领袖，他很像一个超级的至高无上的酋

    长，对信息、决策和权力实行甚至更大的垄断。即使在今天的民主国家里，至关重

    要的知识也只有少数人能够获得，他们对信息流向政府的其余部门进行控制，结果

    也就是对决策进行控制。例如，在1963年的古巴导弹危机中，开始时肯尼迪总统把

    关于确定核战争是否会吞没5亿人的信息和讨论，限制在他亲自任命的国家安全委员

    会10人执行委员会的范围内；后来，他又把最后决定权限制在由他本人和他的3名内

    阁部长组成的4人小组范围内。

    中央控制在国家中比在酋长管辖地更加影响深远，而以贡物（改名为税收）形式进

    行的经济再分配在国家中也比在酋长管辖地更加广泛。经济专门化进一步走向极

    端，以致今天甚至农民也无法维持自给自足。因此，当国家的政府垮台时，社会所

    受到的影响产生了灾难性的结果，就像不列颠在罗马于公元407年至411年撤走军

    队、行政官员和硬币时所碰到的情况那样。甚至最早的美索不达米亚国家对它们的

    经济也实行中央控制。它们的粮食是由4个专业群体（生产谷物的农民、牧人、渔民

    以及果园和菜园的种植者）生产的，国家从每一个群体那里得到产品，又向每一个

    群体分配必需的日常用品、工具和这个集团所不生产的食物。国家向种植谷物的农

    民供应种子和耕畜，从牧人那里得到羊毛，通过远方贸易用羊毛交换金属制品和其

    他必不可少的原料，并向维护农民所依赖的灌溉系统的劳动者发放粮食。

    许多早期国家，也许是大多数早期国家，都曾经历过奴隶制，其规模比酋长管辖地

    大得多。这不是因为酋长管辖地在处理被打败的敌人时更加宽大为怀，而是因为国

    家经济专门化的发展，更多的大规模生产和更多的公共工程需要使用更多的奴隶劳

    动。此外，更大规模的国家战争能够得到更多的俘虏。

    酋长管辖地原来只有一两个行政管理层，而在国家里行政管理层次就大大增加了，

    任何人只要见过任何政府的组织系统图就会知道这一点。除了纵向的各级官员大大

    增加外，还有横向的专业部门。酋长管辖地的官员科诺希基要负责夏威夷一个地区

    的所有行政事务，而国家的政府则不同，它分为几个不同的部门，分别处理水利管

    理、税收和征兵等事宜，而每一个部门又都有自己的一套等级系统。即使是小国的

    行政系统也要比大的酋长管辖地来得复杂。例如，西非国家马拉迪就曾建立过一个

    中央政府，光是有头衔的职位就达130多个。

    为了解决国家内部的冲突，法律、法制和警察机关越来越正规化了。法律经常得到

    制定，因为许多国家（也有显著的例外，如印加帝国）都有有文化的上层精英，而

    文字也已在差不多与最早的国家于美索不达米亚和中美洲出现的同时被发明了出

    来。相比之下，还没有形成国家的早期酋长管辖地没有一个发明过文字。

    早期的国家已有了国家的宗教和标准化的寺庙。许多早期的国王被看作是神授的，

    并在无数方面被给予特殊的待遇。例如，阿兹特克和印加的皇帝出行都用轿子抬

    着；仆人们走在印加皇帝轿子的前头清扫地面；而日本语中有特殊形式的代

    词“你”，专门用来称呼天皇。早期的国王本人就是国家宗教的领袖，否则就另外

    设立一个大祭司。美索不达米亚的寺庙不但是宗教活动的中心，而且也是经济再分

    配、文字和手工技术的中心。

    国家的所有这些特征，把从部落到酋长管辖地的发展引向了极端。不过，除此以

    外，国家还是从酋长管辖地沿几个不同方向演化的结果。这方面最根本的差别是，

    国家是按政治和领土而组建起来，不是按照划分族群、部落和简单的酋长管辖地的

    亲属关系而组建起来的。而且，族群和部落始终是由单一的族群和语族组成的，酋

    长管辖地通常也是如此。然而，国家—尤其是通过对一些国家的合并或征服而形成

    的帝国—通常都是包括不同种族和使用多种语言的。在后期的国家中，包括今天大

    多数国家在内，领导常常变成非世袭的，而且许多国家放弃了酋长管辖地遗留下来

    的关于正式世袭阶级的整个制度。

    在过去的13000年中，人类社会的主要趋势都是较大的、较复杂的单位取代较小的、

    较不复杂的单位。显然，这只是就一般的长期趋势来说的，古往今来都有数不清的

    变化：有1000次的统一便会有999次的分裂。我们从报纸上了解到，一些大的单位

    （例如苏联、南斯拉夫和捷克斯洛伐克）有时也会分裂成一些较小的单位，就像

    2000多年前马其顿的亚历山大帝国一样。比较复杂的单位并不总是能征服不那么复

    杂的单位，有许多反而屈服于后者，就像罗马帝国和中华帝国分别为“蛮族”和蒙

    古族酋长管辖地所蹂躏那样。但长期趋势仍然有利于最后上升为国家的一些大的复

    杂的社会。

    同样明显的是，国家在与较简单的实体发生冲突时所以能取得胜利，部分原因是国

    家拥有武器和其他技术方面的优势，同时也拥有人口数量上的优势。但酋长管辖地

    和国家还有另外两个固有的潜在优势。首先，中央决策者拥有集中军队和资源的优

    势。其次，许多国家的官方宗教和爱国热忱使它们的军队在作战中视死如归，心甘

    情愿地为国捐躯。

    在现代国家中，乐于为国牺牲的思想由我们的学校、教会和政府大力灌输给我们公

    民，使我们忘记了它标志着同以往人类历史的彻底决裂。每一个国家都有自己的鼓

    动其公民准备好在必要时为国牺牲的口号：英国的口号是“为了国王和国家”，西

    班牙的口号是“为了上帝和西班牙”，等等。同样的思想感情也在激励着16世纪阿

    兹特克的战士：“战死沙场最最光荣，给我们以生命的神（阿兹特克的民族之神维

    茨罗波切特里）最最看重这种光荣的死：我远远看见了它，我的内心充满了对它的

    渴望！”

    这种思想感情在族群和部落中是无法想象的。我的新几内亚的朋友们对我谈起过他

    们以前的部落战争，但在他们的全部描述中看不出有丝毫的部落爱国主义、自杀性

    的冲锋，也没有任何不惜冒生命危险而采取的军事行动。相反，进行袭击都是采用

    埋伏或优势兵力的办法，千方百计地把为自己村庄牺牲性命的风险减少到最低限

    度。但和国家社会相比，这种态度严重限制了部落的军事选择。当然，把狂热的爱

    国者和宗教信徒变成这种危险对手的，不是这些狂热分子本身的死，而是他们的意

    愿，即不惜以他们一部分人的死来换取消灭或制服他们的异教徒敌人。在过去的

    6000年中，在酋长管辖地尤其是国家出现之前，历史上记载的驱使基督教和伊斯兰

    教信徒去进行征服的那种战争狂热，地球上大概还不曾有过。

    小型的、非中央集权的、以亲属关系为基础的社会，是怎样演化为大型的、中央集

    权的、大多数成员彼此没有密切的亲属关系的社会的呢？在回顾了从族群到国家这

    一转变的各个阶段之后，我们现在要问：是什么迫使社会产生这样的转变？

    在历史上的许多时候，有些国家独立地出现了—或者，就像文化人类学家所说的那

    样，“最早地”出现了，就是说，在周围没有任何国家先于它们而存在的情况下出

    现了。最早国家的出现，除了澳大利亚和北美洲外，在其他每一个大陆上至少发生

    过一次，也许发生过许多次。史前的国家包括美索不达米亚、中国北部、尼罗河和

    印度河河谷、中美洲、安第斯山脉地区和西非的那些国家。过去的3个世纪中，在马

    达加斯加、夏威夷、塔希提和非洲的许多地方，由于同欧洲国家的接触，在一些酋

    长管辖地不断出现了土邦。在所有这些地区和北美洲的东南部、西北太平洋地区、

    亚马孙河地区、波利尼西亚以及非洲撒哈拉沙漠以南地区，甚至更经常地出现了一

    些最早的酋长管辖地。所有这些复杂社会的出现，使我们获得了一个丰富的资料库

    来了解其发展进程。

    在处理国家起源问题的许多理论中，最简单的理论否认有任何问题需要解决。亚里

    士多德认为国家就是人类社会的自然状态，不需要作任何说明。他的错误是可以理

    解的，因为所有他可能认识的社会—公元前4世纪的希腊社会—都是国家。然而，我

    们现在知道，直到公元1492年，世界上很大一部分地区仍然是酋长管辖地、部落或

    族群的天下。国家的形成的确需要予以说明。

    第二种理论是大家最熟悉的。法国哲学家让—雅克·卢梭推断说，国家是按照一种社

    会契约来组成的，人们在计算自身的利益时作出了理性的决定，一致同意他们的经

    济情况在国家中会比在较简单的社会中更好，因而自愿地废除他们的较简单的社

    会。但我们的观察和历史记载，都没有揭示出有哪一个例子可以证明国家是在带着

    轻松优雅气氛的冷静远见下组成的。较小的单位不会自愿地放弃自己的主权去合并

    成较大的单位。只有通过征服或在外部的胁迫下，它们才会这样去做。

    第三种理论甚至更能得到历史学家和经济学家的喜爱。这个理论从一个无可争辩的

    事实出发，认为在美索不达米亚、中国北部和墨西哥，大规模的灌溉系统大概是在

    国家开始出现那个时期开始兴建的。这个理论还指出，任何大型的复杂的灌溉系统

    或水利管理，都需要有集中统一的行政系统来予以修建和维护。接着，这个理论又

    把一种观察到的在时间上的初步联系变成了一种假定的因果关系链。美索不达米

    亚、中国北部和墨西哥的居民大概预见到大规模的灌溉系统可能会带给他们的利

    益，虽然当时在几千英里范围内（或地球上任何地方）并没有这样的系统可以向他

    们证明这些利益。这些有远见的人决心把他们的效率低下的小小的酋长管辖地合并

    成一个较大的能够使他们有幸得到大规模灌溉的国家。

    然而，这种关于国家形成的“水利理论”遭到了一般契约理论所遭到的同样的反

    对。更具体地说，它所涉及的只是复杂社会进化过程中的最后阶段。至于大规模灌

    溉有可能出现之前的整整几千年中，是什么推动了从族群到部落再到酋长管辖地的

    发展，它却只字未提。经过详细研究的历史年代或考古年代，也未能支持关于灌溉

    是国家形成的推动力这一观点。在美索不达米亚、中国北部、墨西哥和马达加斯

    加，小规模的灌溉系统在国家出现前便已存在了。大规模灌溉系统的兴建与国家的

    出现并不是同时发生的，在这些地区兴建重要的灌溉系统还是以后的事。在中美洲

    和安第斯山脉地区形成的大多数国家中，灌溉系统始终是小规模的，当地社会依靠

    自己的力量就可修建和维护。因此，即使在的确出现了复杂的水利管理系统的那些

    地区，这些系统也只是国家形成的间接结果，而国家的形成必定另有原因。

    在我看来，能够表明关于国家形成的一个基本正确的观点的，是一个无庸置疑的事

    实，即地区人口的多少是预测社会复杂程度的最有力的唯一根据，这个事实远比灌

    溉与某些国家形成之间的相互关系更能令人信服。我们已经看到，族群有几十个

    人，部落有几百个人，酋长管辖地有几千人到几万人，而国家一般都要超过5万人。

    除了地区的人口多寡与社会类型（族群、部落等）之间的这种约略的相互关系外，

    在这些类型的社会内部，在人口与社会复杂程度之间还有一种更细微的倾向，例

    如，拥有众多人口的酋长管辖地证明是最集中统一、层次最分明和最复杂的社会。

    这些相互关系有力地表明了，地区的人口多寡或人口密度或人口压力与复杂社会的

    形成有着某种关系。但这种相互关系并没有明确地告诉我们，人口的各种可变因素

    在作为复杂社会缘起的因果关系链中是怎样发生作用的。为了勾画出这个因果关系

    链，让我们现在提醒自己一些密度大的人口是怎样产生的。然后，我们可以研究一

    下一个大而简单的社会为什么会难以为继。以这一点作为背景，我们最后还将回到

    一个简单的社会如何随着地区人口的增长而竟然变得比较复杂这个问题上来。

    我们已经看到，众多的或稠密的人口只有在粮食生产的条件下，或至少对狩猎采集

    来说物产特别丰富的条件下才会产生。有些物产丰富的狩猎采集社会已达到了可以

    组织酋长管辖地的水平，但还没有一个达到国家的水平，因为所有国家都要靠粮食

    生产来养活它们的国民。这些考虑加上刚才提到的地区人口多寡与社会复杂程度之

    间的相互关系，导致了关于粮食生产、人口的可变因素和社会复杂程度之间因果关

    系的究竟先有鸡还是先有蛋的长期争论。集约的粮食生产是否就是因，是它触发了

    人口的增长并以某种方式导致了复杂的社会？或者，众多的人口和复杂的社会反而

    是因，从而以某种方式导致了粮食生产的集约化？

    用非此即彼的方式提出这个问题，是没有抓住要点。集约化的粮食生产和社会的复

    杂程度通过自我催化而相互促进。就是说，人口的增长通过我们将要讨论的机制使

    社会变得复杂起来，而社会的复杂又导致集约化的粮食生产，从而导致了人口的增

    长。只有复杂的中央集权的社会才能组织公共工程（包括灌溉系统）、远距离贸易

    （包括输入金属以制造更好的农具）和各种经济专门团体的活动（如用农民的粮食

    养活牧人，又把牧人的牲口提供给农民作耕畜之用）。中央集权社会的所有这些功

    能，促进了集约化的粮食生产，从而也促进了整个历史上的人口增长。

    此外，粮食生产至少在3个方面帮助复杂的社会形成了鲜明的特点。首先，它随季节

    变化定期地投入劳动力。收成贮藏好之后，中央集权的行政机构就可以利用农民的

    劳动力来兴建宣扬国威的公共工程（如埃及的金字塔），或兴建可以养活更多人口

    的公共工程（如波利尼西亚群岛中夏威夷的灌溉系统或鱼塘），或从事扩大政治实

    体的征服战争。

    其次，组织粮食生产以产生余粮储备，从而使经济专门化和社会层次化成为可能。

    剩余粮食可以用来养活复杂社会的各个阶层的人：酋长、官员和上层阶级的其他成

    员；文字记录者、手艺人和其他非粮食生产的专门人员；以及被征去修建公共工程

    时的农民本身。

    最后，粮食生产促使人们或要求人们采取定居的生活方式，这种生活方式是积累足

    够的财产、发展复杂技术和精巧手艺以及兴建公共工程的一个先决条件。固定住所

    对复杂社会的这种重要性说明了，为什么传教士和政府在初次接触新几内亚和亚马

    孙河地区以前从未与外界接触过的游牧部落或族群时，都普遍抱有两个直接的目

    的。一个目的当然就是“安抚”这些游牧部落的显而易见的目的：即说服他们不要

    杀害传教士和官员，也不要自相残杀。另一个目的就是劝诱这些游牧部落在村庄里

    定居下来，这样传教士和官员就能找到他们，给他们带来医疗保健和学校教育之类

    的服务，并使他们改变宗教信仰从而控制他们。

    因此，粮食生产不但使人口增加，而且还在许多方面发生了作用，使复杂社会能够

    形成自己的一些特点。但这并不能证明粮食生产和众多人口使复杂社会的出现成为

    必然之事。根据实际观察，族群或部落组织对有几十万人的社会是不适用的，而且

    现存的大型社会都有复杂的中央集权组织。对于这种观察结果，我们怎样来予以说

    明呢？我们至少可以举出4个显而易见的原因。

    一个原因是没有亲属关系的陌生人之间的冲突问题。随着组成社会的人口的增加，

    这种问题多得无法计数。一个由20人组成的族群内部的两人之间的互动关系只有190

    种（20人×19÷2），而一个由2000人组成的族群可能有199.9万个两人组合。每一

    个这样的两人组合就是一个潜在的定时炸弹，说不定在哪一次杀气腾腾的争吵中就

    会爆炸。族群社会和部落社会的每一次谋杀通常都要引起一宗蓄意报仇的杀人事

    件，从而开始了又一轮杀人和报仇行为，这样周而复始，永无止境，使社会稳定遭

    到了破坏。

    在族群中，每一个人同其他每一个人都有密切的亲属关系，与争吵双方同时都有亲

    属关系的人出面调解争端。在部落中，许多人仍然是关系密切的亲属，每个人至少

    能够叫出其他每个人的名字，在发生争吵时由双方的亲友来调解。“几百人”是个

    界限，在这个界限内每个人能够认识另外每个人，一旦超过这个界限，越来越多的

    两人组合就成了一对对没有亲属关系的陌生人了。当陌生人打架时，在场的人很少

    会是打架双方的朋友或亲属，没有什么私利要他们去制止打架。相反，如果许多旁

    观者是打架一方的朋友或亲属，他们就会站在他的一边，这样，本来是两个人的打

    架结果就逐步升级为一场乱哄哄的群殴。因此，一个继续把冲突交给全体成员去解

    决的大型社会必然会分崩离析。仅仅这一个因素就可以说明为什么几千人的社会只

    有在形成完全控制武力和解决矛盾冲突的中央集权的行政管理机构时才能存在。

    第二个原因是，随着人口的增加，共同决策越来越难以做到。由全体成年人来决

    策，在新几内亚的一些村庄里仍然是可能的，但这些村庄都很小，消息和通知可以

    迅速传达到每一个人，每一个人在全村大会上可以听到其他每一个人的意见，每一

    个人也都有在会上发表意见的机会。但共同决策的所有这些先决条件，在大得多的

    社会里已经无法得到了。即使在如今拥有麦克风和扬声器的时代，我们也全都知

    道，一次小组会决不能解决一个有几千人的群体的问题。因此，一个大型社会如要

    有效地作出决定，就必须加以组织并使之置于中央集权的控制之下。

    第三个原因是经济方面的考虑。任何社会都需要在其成员之间转移财货的手段。一

    个人可能在某一天碰巧获得了较多的某种基本商品，而在另一天则获得较少。由于

    各人才智各不相同，一个人通常总是对某些生活必需品收获过多，而对另一些生活

    必需品收获不足。在只有很少几对成员的小型社会中，由此而产生的必要的财货转

    移，可以通过互惠交换直接安排在成对个人或家庭之间进行。在大型社会里使直接

    的成对冲突的解决缺乏效率的那种数学计算，同样也会使直接的成对经济转移缺乏

    效率。大型社会只有在除了有互惠经济还有再分配经济的情况下，才能在经济上发

    生作用。超过个人需要的财货必须从这个人转移到一个中央集权的行政管理机构，

    然后再由这个机构再分配给财货不足的人。

    使大型社会必须有复杂组织的最后一个原因与人口的密度有关。粮食生产者的大型

    社会比狩猎采集者的小族群不但成员多，而且人口密度也大。每一个由几十个猎人

    组成的族群占据着很大一片地区，在这个地区内，他们可以获得对他们来说必不可

    少的大部分资源。他们可以在族群战争的间歇通过与邻近族群的交换来获得其他生

    活必需品。随着人口密度的增加，属于本来只有几十个人的那片地区可能会变成一

    个很小的地区，越来越多的生活必需品不得不从这个地区以外的地方获得。例如，

    我们可以把荷兰的16000平方英里的土地和1600万人划分成80万个单独的地块，每

    个地块包含13英亩土地并被用作一个由20人组成的独立自主的族群的家园，这些人

    始终在他们的13英亩土地的范围内过着自给自足的生活，偶尔利用暂时的休战到他

    们这小小地块的边界去同邻近的族群交换物品和新娘。这种受空间条件限制的现实

    情况，要求人口稠密的地区去养活大型的组织复杂的社会。

    对解决冲突、决策、经济因素和空间的这些考虑，于是综合起来要求大型社会实行

    中央集权，但权力的集中不可避免地为那些掌权的人、私下据有信息的人、作决定

    的人和对财货进行再分配的人大开方便之门，使他们得以利用由此带来的机会为他

    们自己和他们的亲属谋取好处。对于任何一个熟悉任何现代人的分类的人来说，这

    一点是显而易见的。随着早期社会的发展，那些获得集中权力的人逐步地成了公认

    的上层人物，也许他们本来就是属于先前的几个地位平等的乡村氏族之一，只是这

    些氏族比其他氏族“更平等”罢了。

    上面说的就是为什么大型社会不能以族群组织来运作，而只能靠盗贼统治来运作的

    原因。但我们还有一个问题没有解决，这就是小型的简单社会实际上是如何演化成

    或合并成大型的复杂社会的。合并、冲突的集中解决、决策、经济再分配和盗贼统

    治者的宗教，并不是通过某种卢梭式的社会契约而自动形成的。是什么推动这种合

    并的呢？

    图17 北美印第安人：大平原波尼部落斑点马酋长

    图18 又一北美印第安人：美国西南部纳瓦霍族妇女

    图19 西伯利亚通古斯妇女

    图20 收割稻子的日本妇女。

    图21 瓜哇岛以东7000英里处热带太平洋中拉帕岛上的波利尼西亚妇女

    图22 挖竹笋的中国女孩

    图23 非洲南部博茨瓦纳卡拉哈里沙漠科伊桑妇女

    图24 赤道非洲伊图里森林俾格米女孩

    图25 说一种尼罗—撒哈拉语的东非人：苏丹的努埃尔人

    图26 说一种非班图语言的尼日尔的东非人：苏丹的赞德族妇女

    图27 一对肯尼亚母女坐在挂着蚊帐的床上。挂蚊帐是为了防止蚊子传播疟疾。

    图28 位于吉萨的狮身人面像和大金字塔，由第四王朝的埃及法老建造。古埃及第四

    王朝是世界较早的王国之一。

    图29 佩特拉城的从岩石中掘出的庙宇，是由约2000年前繁荣的纳巴泰王国雕刻和

    建造的，位于今约旦境内。

    图30 用毛笔练习书写的日本女孩。

    图31 日本农民在稻田耕耘。日本密集型的灌溉水稻种植养活了世界上人口密度最高

    的主要社会之一。

    图32 日本东京涩谷区摩天大楼的空中鸟瞰图，现代社会最富有、技术最先进的地区

    之一。

    对这个问题的回答在某种程度上决定于对演化的推理。我在本章开始时说过，归在

    同一类的社会并不是完全相同的，因为人与人之间、人的群体与群体之间永远存在

    着差异。例如，某些族群和部落中的大人物比另一些族群和部落中的大人物必然会

    更具魅力，更有权势，在作决定时更富技巧。在一些大型部落中，具有更强有力的

    大人物因而拥有更大的权力集中的部落，往往拥有对权力不那么集中的部落的某种

    优势。像法尤族那样拙劣地解决冲突的部落，往往又分裂为族群，而管理不善的酋

    长管辖地则分裂成更小的酋长管辖地或部落。能有效地解决冲突、作出正确的决定

    和实行和谐的经济再分配的社会，能够发展更好的技术，集中自己的军事力量，夺

    取更大的物产更丰富的地盘，逐一地打垮独立自主的较小的社会。

    因此，如果条件许可，复杂程度处在同一水平的社会之间的竞争，往往导致了复杂

    程度更高的社会。部落之间进行征服或兼并以达到了酋长管辖地的规模，酋长管辖

    地之间进行征服或兼并以达到了国家的规模，国家之间进行征服或兼并以形成帝

    国。更一般地说，大的单位可能拥有对各个小的单位的某种优势，如果—这是一个

    大大的“如果”—这些大单位能够解决因规模变大而带来的问题，如来自觊觎领导

    地位的狂妄之徒的无时不在的威胁、平民对盗贼统治的忿恨，以及增多了的与经济

    一体化联系在一起的问题。

    把小单位合并成大单位，这无论在历史上或是考古上都是有案可查的。同卢梭的看

    法相反，这种合并决不是在一些没有受到威胁的小型社会为了促进其公民的幸福而

    自由决定合并这一过程中发生的。小型社会的领袖和大型社会的领袖一样，珍惜自

    己的独立和特权。合并的发生不外乎下面的两种方式之一：在外力的威胁下合并，

    或通过实际的征服。有无数的事例可以用来说明每一种合并方式。

    在外力威胁下实现合并的很好的例子，是美国东南部切罗基族印第安同盟的组成。

    切罗基族印第安人原来分为30个或40个独立的酋长管辖地，每一个酋长管辖地就是

    一个大约有400人的村庄。日益扩大的白人殖民地的开拓，导致了切罗基人与白人之

    间的冲突。当个别的切罗基人抢劫或袭击白人移民或商人时，白人无法区别不同的

    切罗基酋长管辖地，而是不分青红皂白地对任何切罗基人进行报复，或是对他们采

    取军事行动，或是断绝与他们的贸易往来。作为对策，各个切罗基酋长管辖地在18

    世纪逐步发现它们不得不加入一个单一的同盟。起先，较大的酋长管辖地于1730年

    选出了一个统领全局的领袖，一个名叫莫伊托伊的酋长，1741年由他的儿子继任。

    这些领袖的首要任务是惩罚攻击白人的个别切罗基人，并与白人政府打交道。1758

    年左右，这些切罗基人把他们的决策规范化，仿照以前的村社会议，每年在一个村

    庄（埃科塔）召开一次会议，这个村庄因此就成了一个事实上的“首都”。最后，

    这些切罗基人都成了有文化的人（就像我们在第十二章所看到的那样），并通过了

    一部成文宪法。

    切罗基族印第安同盟就这样建立起来了，但不是靠征服，而是靠把以前的一些小心

    提防的较小实体合并起来，而这种合并只有在这些实体有被强大的外力消灭的危险

    时才可能发生。同样，关于国家的形成，每一本美国历史教科书都介绍过一个例

    子，谈到美洲白人殖民地中有一个殖民地（佐治亚）曾经促成切罗基国家的建立，

    而这些殖民地后来在受到不列颠君主国的强大外力威胁时，也被迫建立自己的国

    家。美洲各殖民地在开始时也同切罗基的各酋长管辖地一样，小心翼翼地守护着自

    己的自治权，它们根据《邦联条例》（1781年）进行的第一次合并尝试，证明是不

    切实际的，因为它为前殖民地保留了太多的自治权。只是在出现了进一步的威胁之

    后，著名的有1786年的谢斯起义和未解决的战争债负担问题，才克服了前殖民地极

    不愿意牺牲自治的态度，并促使它们通过了我们现行高效能的1787年联邦宪法。19

    世纪德国的那些小心提防的各邦的统一，证明是同样困难的。在法国于1870年宣战

    后，这个外部威胁终于导致1871年小诸侯们向德意志帝国中央政府交出了他们的很

    大一部分权力，而早先的3次统一尝试（1848年的法兰克福议会、1850年恢复后的

    德意志联邦和1866年的北德意志联邦）都失败了。

    除了在外力威胁下实现合并外，复杂社会形成的另一种方式是通过征服。一个有充

    分文件证明的例子，是非洲东南部祖鲁国的起源。在白人移民第一次看到祖鲁人

    时，祖鲁人分为几十个小型的酋长管辖地。在1700年代晚些时候，随着人口压力的

    增加，各酋长管辖地之间的战争变得日益剧烈起来。在所有这些酋长管辖地中，在

    集中统一的权力结构的设计中普遍存在的问题，被一个名叫丁吉斯韦约的酋长十分

    成功地解决了。1807年左右，他杀死了一个对手，从而获得了姆特特瓦酋长管辖地

    的统治地位。丁吉斯韦约从各个村庄挑选了一些年轻人，按照年龄而不是按照他们

    的村庄把他们组成团队，建立了优秀而集中的军事组织。他还发展了出色的中央集

    权的政治组织，他在征服其他酋长管辖地时禁止杀戮，对被打败的酋长的家族秋毫

    无犯，只是用这个酋长的一个愿意与丁吉斯韦约合作的亲属来接替酋长的职位。他

    扩大了对争吵的审理范围，提出了较好的集中解决冲突的办法。这样，丁吉斯韦约

    就能够征服并开始把其余30个祖鲁族酋长管辖地合并起来。他的继承人扩大司法系

    统，加强监督和发展礼仪，结果使这个萌芽中的国家得到了加强。

    通过征服而形成国家的这个祖鲁族的例子几乎多得不胜枚举。18世纪和19世纪的一

    些欧洲人碰巧亲眼目睹了由酋长管辖地形成土邦的情况，这些土邦包括波利尼西亚

    群岛中的夏威夷国、波利尼西亚群岛中的塔希提国、马达加斯加岛的梅里纳国、非

    洲南部祖鲁国以外的莱索托和斯瓦齐以及其他国家、西非的阿散蒂国以及乌干达的

    安科莱国和布干达国。阿兹特克帝国和印加帝国是在15世纪通过征服而建立的，那

    时欧洲人还没有到来，但对它们形成的情况，我们从早期西班牙移民翻译过来的印

    第安人口述历史中知道了不少。关于罗马帝国的形成和亚历山大统治下的马其顿帝

    国的扩张，同时代的古典作家有详细的描述。

    所有这些例子都表明，战争或战争威胁在大多数（即使不是全部）社会合并中起了

    关键的作用。但是战争，甚至仅仅是族群间的战争，一直是人类社会的一个恒久不

    变的事实。那么，为什么只是在过去的13000年中战争才明显地开始造成社会的合

    并？我们业已断定，复杂社会的形成以某种方式与人口的压力联系在一起，因此我

    们现在应该寻找一下人口压力与战争后果之间的某种联系。为什么战争总是在人口

    稠密而不是在人口稀少的时候造成社会的合并呢？答案是，战败民族的命运取决于

    人口的密度，这有3种可能的后果：

    凡是人口密度很低的地方，就像在狩猎采集族群占据的地区所常见的那样，战败群

    体的幸存者只要离开他们的敌人远一点就行了。新几内亚和亚马孙河地区游牧部族

    之间战争的结果往往就是这样。

    凡是人口密度中等的地方，就像粮食生产部落占据的地区那样，没有大片空旷的地

    方可以让战败族群的幸存者逃避。但是，没有集约型粮食生产的部落社会不使用奴

    隶，也不能生产出可以作为很大一部分贡品的足够的剩余粮食。因此，战败部落的

    幸存者对胜利者来说毫无用途，除非娶他们的女人为妻。战败的男人都被杀死了，

    他们的地盘也可能为胜利者所占有。

    凡是人口密度高的地方，就像国家或酋长管辖地所占有地区那样，被打败的人仍然

    无处可逃，但胜利者不杀死他们而有了利用他们的两种选择。由于酋长管辖地社会

    和国家社会已出现了经济专业化，被打败的人可以当奴隶来使用，就像在《圣经》

    时代通常发生的那样。或者，由于许多这样的社会已经有了能够生产大量剩余粮食

    的集约型粮食生产系统，胜利者可以让战败者仍然从事原来的劳作，只是剥夺了他

    们的政治自主权，要他们定期地用粮食或货物来纳贡，并把他们的社会合并入获胜

    的国家或酋长管辖地。在整个有文字记载的历史上，与国家或帝国的建立联系在一

    起的一些战役的结果通常就是这样。例如，西班牙征服者想要从被打败的墨西哥土

    著那里勒索贡物，所以他们对阿兹特克帝国的贡单很感兴趣。原来阿兹特克人每年

    向臣服他们的人收取的贡物包括7000吨玉米、4000吨豆类、4000吨苋菜籽、200万

    件棉斗篷、大量可可豆、军服、盾牌、羽毛头饰和琥珀。

    因此，粮食生产及社会之间的竞争与混合，产生了征服的直接原动力：病菌、文

    字、技术和中央集权的政治组织。这些都是终极原因，是通过因果关系链而表现出

    来的，虽然这些因果关系在细节上有所不同，但全都与稠密的庞大人口和定居的生

    活方式有关。由于这些终极原因在不同的大陆上有不同的发展，征服的这些原动力

    在不同的大陆上也有不同的发展。因此，这些原动力往往是相互联系着一起出现

    的，不过这种联系并不是绝对的：例如，在印加人中出现了一个没有文字的帝国，

    而在阿兹特克人中则出现了一个有文字但很少有流行病的帝国。丁吉斯韦约的祖鲁

    人则证明了，每一个这样的原动力都多少独立地为历史模式作出了贡献。在几十个

    祖鲁族的酋长管辖地中，姆特特瓦酋长管辖地无论在技术、文字或病菌方面都不具

    有对其他酋长管辖地的优势，但它还是成功地打败了它们。它的优势仅仅存在于管

    理和意识形态方面。这就使由此而产生的祖鲁国得以在将近一个世纪的时间里征服

    了一个大陆的部分地区。

    第四部分 在五章中环游世界

    第十五章 耶利的族人

    有一年夏天，当我和妻子玛丽一起在澳大利亚度假时，我们决定去访问梅宁迪镇附

    近沙漠中一处保存完好的土著岩画所在地。虽然我听说过澳大利亚沙漠因干燥和夏

    季炎热而名闻遐迩，但在这之前我曾在加利福尼亚沙漠和新几内亚热带草原炎热干

    旱的条件下工作过很长时期，因此我认为自己有足够的经验去应付我们在澳大利亚

    旅游时可能碰到的小小的挑战。玛丽和我带上了大量饮用水，在中午出发，徒步走

    上了通往岩画的几英里长的道路。

    我们走的小道从山间巡逻队的驻地开始，一路向上，在万里无云的晴空下，穿过毫

    无遮蔽的开阔地带。我们呼吸着灼热干燥的空气，这使我们想起了坐在芬兰桑拿浴

    室里呼吸的滋味。在我们到达有岩画的峭壁时，已经把水喝光了。我们对艺术的兴

    趣也没有了，于是我们继续努力地爬山，缓慢而有规则地喘着气。不久，我看见了

    一只鸟，那显然是一种鹛，但比任何已知的鹛都大得多。这时，我才意识到我生平

    第一次被热昏了头，产生了幻觉。玛丽和我决定最好还是立刻返回。

    我们俩不再说话。我们一边走路，一边倾听着自己的呼吸，计算着到下一个里程碑

    的距离，并估计一下还剩下多少时间。我们这时口干舌燥，玛丽满脸通红。当我们

    终于回到有空调的巡逻队驻地时，我们立刻瘫倒在冷却水桶旁边的椅子里，把冷却

    水桶里最后的半加仑水全部喝光，还向巡逻队又要来一瓶水。我们坐在那里，精疲

    力竭，情绪低沉，我反复思考着画那些岩画的土著人用什么办法在没有空调住所的

    情况下在沙漠里度过他们的一生，竟能设法不但找到了水，而且还找到了食物。

    对澳大利亚的白人来说，梅宁迪之所以出名，是因为一个多世纪前它是两个饱受沙

    漠干热之苦的白人用作补给基地的大本营。这两个白人就是爱尔兰警察罗伯特·伯克

    和英国天文学家威廉·威尔斯，他们是第一支从南到北纵贯澳大利亚的探险队的时运

    不济的领导人。伯克和威尔斯在出发时用6头骆驼驮运足够吃3个月的粮食，但在梅

    宁迪北方的沙漠里断了粮。一连3次，这两个探险者都碰到了吃得很好的土著并得到

    他们的救助。他们的家就在那片沙漠里，他们在这两个探险者的前面堆满了鱼、蕨

    饼和烤肥鼠。但接着伯克竟愚蠢地用手枪向其中的一个土人射击，于是整个一群土

    著人吓得四下逃走。虽然伯克和威尔斯因携有打猎用的枪支而拥有对土著人的巨大

    优势，但他们在土著人离开后不到一个月就饿得倒毙了。

    我和妻子在梅宁迪的经历加上伯克和威尔斯遭受的命运，使我强烈地感到在澳大利

    亚建立人类社会有多么困难。澳大利亚在所有大陆中显得与众不同：欧亚大陆、非

    洲、北美洲和南美洲之间的差异，同澳大利亚与其他这些陆块中任何一个之间的差

    异比较起来，都显得微不足道。澳大利亚是最干燥、最小、最平坦、最贫瘠、气候

    最变化无常、生物品种最稀少的大陆。它是欧洲人占领的最后一个大陆。在欧洲人

    占领前，它已在维持着与任何大陆相比都是最具特色的人类社会和最少的人口。

    因此，澳大利亚对那些关于各大陆之间社会差异的理论提供了一种决定性的检验。

    它有最具特色的环境，也有最具特色的社会。是前者造就了后者？如果是，又是如

    何做到的？澳大利亚是用来开始我们环游世界之行的合乎逻辑的大陆，我们要把本

    书第二部分和第三部分中所述及的经验用来了解各大陆的不同历史。

    ————

    大多数外行人都会把澳大利亚土著社会表面上的“落后”说成它的最重要的特点。

    澳大利亚是唯一的这样的大陆：那里的各个土著族群在现代的生活中仍然没有所谓

    文明的任何特征—没有农业，没有畜牧业，没有金属，没有弓箭，没有坚固的房

    屋，没有定居的村庄，没有文字，没有酋长管辖地，也没有国家。澳大利亚土著是

    流动的或半流动的以狩猎采集为生的人，他们组成族群，住在临时搭建的住所或简

    陋小屋中，并且仍然依靠石器。在过去的13000年中，澳大利亚的文化变革积累比其

    他任何大陆都要少。欧洲人对澳大利亚土著的流行看法，可以以早期的一个法国探

    险者的话为代表，他说，“他们是世界上最悲惨的人，是和没有理性的野兽差不多

    的人。”

    然而，直到40000年前，澳大利亚土著社会还仍然拥有对欧洲和其他大陆社会的巨大

    的领先优势。澳大利亚土著发明了世界上一些已知最早的、边缘经过打磨的石器，

    最早的有柄石器（即装有木柄的石斧）和最早的水运工具。有些已知最早的岩画也

    出自澳大利亚。从解剖学上看，现代人类在欧洲西部定居前可能已在澳大利亚定居

    了。尽管有这种领先优势，为什么最后却是欧洲人征服了澳大利亚，而不是相反？

    在这个问题里还有另一个问题。在更新世冰期期间，大量的海水被封闭在大陆冰原

    里，海平面比现在低得多，如今把澳大利亚同新几内亚分隔开来的阿拉弗拉浅海那

    时还是干燥的低地。随着大约12000年前到8000年前冰原的融化，海平面上升了，

    那块低地被海水淹没，原来的大澳大利亚大陆分成了澳大利亚和新几内亚两个半大

    陆（图15.1）。

    这两个原来连接在一起的陆块上的人类社会，到了现代彼此之间产生了很大的差

    异。与我刚才关于澳大利亚土著所说的各种情况相反，大多数新几内亚人，如耶利

    的族人，都是农民和猪倌。他们生活在定居的村庄里，他们的行政组织是部落，而

    不是族群。所有的新几内亚人都有弓箭，许多人还使用陶器。同澳大利亚人相比，

    新几内亚人通常都有坚固得多的住所、更多的适于航海的船只、更多数量和种类的

    器皿。由于新几内亚人是粮食生产者，不是以狩猎采集为生的人，所以他们的平均

    人口密度比澳大利亚人高得多：新几内亚的面积只有澳大利亚的十分之一，但它所

    养活的当地人口却数倍于澳大利亚。

    图15.1 从东南亚到澳大利亚和新几内亚的地区图。实线表示现今海岸线；虚线为更

    新世时期的海岸线，那时的海平面比现在的低—就是说，当时的海岸线就是亚洲大

    陆架和澳大利亚大陆架的边缘。当时，新几内亚和澳大利亚连在一起，成为一个扩

    大了的大澳大利亚，而婆罗洲、爪哇、苏门答腊和台湾还是亚洲大陆的一部分。

    为什么从更新世大澳大利亚分离出来的较大陆块上的人类社会在其发展中始终如

    此“落后”，而较小陆块上的社会的“进步”却快得多？为什么新几内亚的所有那

    些发明没有能传播到澳大利亚，而它和新几内亚之间的托雷斯海峡宽不过90英里？

    从文化人类学的角度看，澳大利亚和新几内亚之间的地理距离甚至不到90英里，因

    为托雷斯海峡中星星点点地分布着许多岛屿，上面居住着使用弓箭、在文化上与新

    几内亚人相类似的农民。托雷斯海峡中最大的岛距离澳大利亚只有10英里。岛上的

    居民不但同新几内亚人而且也同澳大利亚土著进行着活跃的贸易。这两个具有不同

    文化的世界，隔着一个只有10英里宽的风平浪静的海峡，又有独木舟可以互相往

    来，它们怎么会保持各自的本来面目的呢？

    同澳大利亚的土著相比，新几内亚人可以说是文化上“先进的”了。但大多数其他

    现代人却认为，甚至新几内亚人也是“落后的”。在19世纪晚些时候欧洲人开始在

    新几内亚殖民之前，所有的新几内亚人都没有文字，仍然依靠石器，在政治上还没

    有形成国家或（除少数例外）酋长管辖地。就算新几内亚人的“进步”超过了澳大

    利亚土著，那么为什么他们的“进步”仍没有赶上许多欧亚大陆人、非洲人和印第

    安人？耶利的族人和他们的澳大利亚同胞提出了一个谜中之谜。

    当许多澳大利亚白人被要求说明澳大利亚土著社会文化“落后”这个问题时，他们

    有一个简单的回答：大概是由于土著本身的缺陷吧。从面部构造和肤色来看，土著

    人当然和欧洲人不同，这就使19世纪晚些时候的一些作家把他们看作是猿和人之间

    缺失的一环。英国白人移民在一个大陆上建立殖民地的几十年内，创造了一种有文

    字的、进行粮食生产的工业民主，而这个大陆的居民在经过40000多年后仍然过着狩

    猎采集生活。对这个事实难道还能有其他解释？尤为引人注目的是，澳大利亚不但

    有蕴藏量丰富的铜、锡、铅和锌，而且还拥有某些世界上最丰富的铁矿和铝矿。那

    么，为什么澳大利亚土著仍然不知金属工具为何物，而仍然生活在石器时代？

    这好像是对人类社会的一次完全有控制的试验。大陆还是那个大陆，只是人不同罢

    了。因此，对澳大利亚土著社会和欧洲裔澳大利亚人社会之间的差异的解释，想必

    就是源于组成这两种社会的不同的人。这种种族主义结论背后的逻辑似乎使人不得

    不信。然而，我们将会看到，这种结论包含着一个简单的错误。

    作为检验这个逻辑的第一步，让我们考查一下这些人本身的起源。澳大利亚和新几

    内亚至少在40000年前就已有人居住了，那时它们还是连在一起的大澳大利亚。只要

    看一眼地图（图15.1）就可知道，移民们最后必定来自最近的东南亚大陆，他们逐

    岛前进，通过印度尼西亚群岛来到了大澳大利亚。作为这一结论佐证的，有现代澳

    大利亚人、新几内亚人和亚洲人之间在遗传学上的关系，还有在今天的菲律宾、马

    来半岛和缅甸外海的安达曼群岛还残存的几个具有类似体貌特征的群体。

    这些移民一旦到达大澳大利亚海岸，就在整个大陆迅速扩散，甚至占据了这个大陆

    的最遥远的地方和最不适于居住的处所。一些40000年前的化石和石器证实了他们曾

    在澳大利亚西南角存在过；到35000年前，他们到了澳大利亚东西角和塔斯马尼亚，

    这是澳大利亚离开这些移民在澳大利亚西部或新几内亚可能的登陆地点最遥远的角

    落（离印度尼西亚和亚洲最近的地方）；而到了30000年前，他们则到了新几内亚气

    候寒冷的高原地区。所有这些地区都可以从西面的某个登陆地点经由陆路到达。然

    而，到35000年前，要向新几内亚东北方的俾斯麦群岛和所罗门群岛移民，还需要渡

    过几十英里的水路。对大澳大利亚的占领在速度上可能比从40000年前到30000年前

    的一些年代里表面上的扩散甚至更为迅速，因为在用碳—14测定法的实验误差范围

    内，这些不同的年代几乎没有什么区别。

    在澳大利亚和新几内亚最早有人居住的更新世，亚洲大陆向东延伸，吸纳了现代的

    婆罗洲、爪哇和巴厘这些岛屿，所以当时亚洲大陆与澳大利亚和新几内亚的距离，

    比今天东南亚边缘到澳大利亚和新几内亚的距离要近差不多1000英里。然而，从婆

    罗洲或巴厘岛到达更新世的大澳大利亚，仍然要渡过至少8个宽达50英里的海峡。

    40000年前，渡过这些海峡可能要靠竹筏，这是一种低技术的水运工具，但适于航

    海，今天的中国南海一带仍在使用。尽管如此，当年渡过这些海峡想必十分困难，

    因为在40000年前最早的那次登陆后，考古记录没有提供任何令人信服的证据来证明

    在后来的几万年中又有人类从亚洲到达大澳大利亚。我们随后得到的明确证据是，

    直到最近的几千年内，才在新几内亚出现了来自亚洲的猪和在澳大利亚出现了来自

    亚洲的狗。

    因此，澳大利亚和新几内亚的人类社会，是在与建立它们的亚洲社会基本隔绝的情

    况下发展起来的。这种隔绝状态在今天所说的语言中反映了出来。经过这几千年的

    隔绝，现代澳大利亚土著语言和现代新几内亚主要群体的语言（所谓巴布亚语），

    都没有显示出与任何现代亚洲语言有任何明显的关系。

    这种隔绝状态也反映在遗传与体质人类学上。对基因的研究表明，澳大利亚土著与

    新几内亚高原居民同现代亚洲人的类似之处，要稍多于与其他大陆人的类似之处，

    不过这种关系并不密切。在骨骼和体貌方面，澳大利亚和新几内亚的土著与大多数

    东南亚人也有区别，如果把澳大利亚人或新几内亚人的照片同印度尼西亚人或中国

    人的照片比较一下，这一点就变得十分明显。所有这些差异的部分原因是，大澳大

    利亚最早的亚洲移民在一段漫长的时间里与他们的呆在家乡的亚洲同胞分道扬镳，

    在大部分时间里只发生有限的遗传交换。不过，也许一个更重要的原因是，大澳大

    利亚移民原来在东南亚的祖先，到这时已大部分被从中国向外扩张的其他亚洲人取

    代了。

    澳大利亚和新几内亚土著在遗传上、体质上和语言上也产生了分化。例如，在人类

    主要的（由遗传决定的）血型中，所谓ABO系统中的B型和MNS系统中的S型，在新几

    内亚同在世界上其他大多数地区一样都有出现，但这两种血型在澳大利亚则几乎没

    有。大多数新几内亚人的浓密卷曲的头发与大多数澳大利亚人的直发或鬈发是明显

    不同的。澳大利亚的语言与新几内亚的巴布亚语言不但同亚洲语言没有亲缘关系，

    而且彼此之间也没有亲缘关系，只不过是托雷斯海峡两岸双向交流了某些词汇而

    已。

    澳大利亚人和新几内亚人之间的这种分化，反映了在十分不同的环境里的长期隔绝

    状况。自从阿拉弗拉海在大约10000年前由于海平面上升而最后把澳大利亚同新几内

    亚分开以来，遗传交换只限于通过托雷斯海峡中一系列岛屿而进行的稀少的接触。

    这就使得这两个半大陆上的居民适应了各自的环境。虽然新几内亚南部沿海的热带

    草原和红树林，与澳大利亚北部的热带草原和红树林有相当多的类似之处，但这两

    个半大陆的其他生境在几乎所有的主要方面都是不同的。

    这里举几个不同的地方。新几内亚紧靠赤道，而澳大利亚则远远地延伸进温带，几

    乎到达赤道以南40度的地方。新几内亚多山，地势极其崎岖不平，高度可达16500

    英尺，最高的山峰上覆盖着冰川，而澳大利亚大都地势低平—94%的地区的海拔高度

    在2000英尺以下。新几内亚是地球上最潮湿的地区之一，而澳大利亚则是地球上最

    干燥的地区之一。新几内亚大部分地区的年降雨量为100英寸，很大一部分高原地区

    则超过200英寸，而澳大利亚的大部分地区的年降雨量则不到20英寸。新几内亚的赤

    道气候只有不太大的季节变化，而且年年如此，但澳大利亚的气候则是高度季节性

    的，而且年年不同，其变幻莫测远远超过其他任何大陆的气候。因此，新几内亚境

    内的大河纵横交错，川流不息，而澳大利亚的永久性河流在大多数年份里只限于东

    部地区，甚至澳大利亚最大的水系（墨累河—达令河水系）在发生干旱时也要断流

    达数月之久。新几内亚的大部分陆地覆盖着茂密的雨林，而澳大利亚大部分地区却

    只有沙漠和开阔干旱的林地。

    新几内亚覆盖着受侵蚀尚少的肥沃土壤，这是火山活动、冰川的反复进退与冲刷高

    原以及山间溪流把大量泥沙带到低地所造成的结果。相形之下，澳大利亚有的则是

    所有大陆中最古老、最贫瘠、养分被滤去最多的土壤，因为澳大利亚很少有火山活

    动，也没有高山和冰川。尽管新几内亚的面积只有澳大利亚的十分之一，但由于新

    几内亚地处赤道附近，雨量充沛，地势高低错落和土壤肥沃，那里成了几乎同在澳

    大利亚一样多的哺乳动物和鸟类的生息之地。所有这些环境方面的差异，影响了这

    两个半大陆的全然不同的文化史，现在我们就来考察一下这个问题。

    大澳大利亚最早、最集约的粮食生产和最稠密的人口，出现在新几内亚海拔高度为

    4000到9000英尺的高原河谷地区。考古发掘不但发现了在比较干旱地区用来保持土

    壤水分的梯田，还发现了复杂的排水沟系统，其年代为9000年前，而到了6000年前

    已变得相当普遍。这种沟渠系统类似于今天在这高原地区仍然用来疏干沼泽地使之

    成为园地的那些沟渠系统。花粉分析表明，到大约5000年前，高地河谷普遍发生了

    砍伐森林的行动，从而使人联想到清除森林是为了发展农业。

    今天，新几内亚高原地区的主要农作物是不久前引进的甘薯，加上芋艿、香蕉、薯

    蓣、甘蔗、一些可吃的草茎和几种叶菜。由于芋艿、香蕉和薯蓣是在东南亚土生土

    长的，而东南亚又是一个无可争辩的植物驯化场所，所以过去人们通常认为，新几

    内亚高原地区的作物，除甘薯外，都来自亚洲。然而，人们最后还是认识到，甘

    蔗、叶菜和可吃的草茎的野生祖先都是新几内亚的品种，生长在新几内亚的某几种

    香蕉的野生祖先是在新几内亚而不是在亚洲，而芋艿和某些薯蓣不但是亚洲的土

    产，而且也是新几内亚的土产。如果新几内亚的农业真的来自亚洲，人们也许会指

    望在高原地区找到明白无误地来自亚洲的作物，但没有找到。由于这些原因，现在

    人们普遍承认，新几内亚高原地区的农业是通过对新几内亚野生植物的驯化而在当

    地出现的。

    因此，新几内亚和新月沃地、中国以及其他几个地区一样，成为世界上植物独立驯

    化发源地的中心之一。在一些考古遗址没有发现6000年前在高原地区实际种植的作

    物有任何残余保存下来。不过，这一点并不令人惊奇，因为除非在特殊情况下，现

    代高原地区的主要作物都是不会留下明显的考古残迹的那类植物。因此，其中的一

    些植物也是高原地区农业的始祖作物，这似乎是可能的，而由于保存下来的古代排

    水系统与现代用于种植芋艿的排水系统如此相似，这种情况就尤其可能。

    最早的欧洲探险者所看到的新几内亚高原地区粮食生产中3个明确的外来因素是鸡、

    猪和甘薯。鸡和猪是在东南亚驯化的，并于大约3600年前由南岛人引进新几内亚和

    其他大多数太平洋岛屿。这些人源自中国华南的一个民族，我们将在第十七章对他

    们予以讨论。（猪的引进可能还要早些。）至于原产南美的甘薯，显然只是在最近

    几个世纪内才到达新几内亚，是由西班牙人引进菲律宾，再由菲律宾引进新几内亚

    的。甘薯一旦在新几内亚移植生长，就取代了芋艿的地位而成为高原地区的主要作

    物，因为它成熟的时间更短，每英亩的产量更高，并对贫瘠的土壤条件具有更大的

    耐性。

    新几内亚高原地区的农业发展，想必是几千年前巨大的人口爆炸引发的，因为在新

    几内亚原来大群的大型有袋动物灭绝之后，高原地区只能养活人口密度很低的以狩

    猎采集为生的人。甘薯的引进在最近的几个世纪中引发了又一次的人口爆炸。当欧

    洲人于20世纪30年代第一次飞越高原地区的上空时，他们惊讶地发现下面的景色与

    荷兰的景色颇为相似。宽阔谷地里的森林被砍伐一空，星星点点地散布着一些村

    庄，整个谷底都是为进行集约型粮食生产而疏干的并用篱笆围起来的田地。这片景

    色证明了使用石器的农民在高原地区所达到的人口密度。

    地势陡峭、终年云雾缭绕、疟疾流行以及低海拔地区有发生干旱之虞，使新几内亚

    高原地区的农业只能在海拔高度约4000英尺的地带发展。事实上，新几内亚高原地

    区只是一个有稠密农业人口的孤岛，上插青天，下绕云海。新几内亚沿江沿海的低

    地上的村民主要以渔业为生，而远离海岸和江河的旱地居民人口密度很低，靠刀耕

    火种农业维持生计，以种植香蕉和薯蓣为主，以狩猎和采集为辅。相比之下，新几

    内亚低地沼泽地居民则过着流动的狩猎采集生活，靠野生西谷椰子含淀粉的木髓为

    生，这种树每小时采集的结果可以产生比栽培植物多3倍的卡路里。因此，新几内亚

    的沼泽地提供了一个清楚的例子，说明在某种环境里，由于农业还不能与狩猎采集

    的生活方式竞争，所以那里的人仍然以狩猎采集为生。

    在低地沼泽靠吃西谷椰子而维生的人，就是四处流动的狩猎采集族群组织的典型例

    子，这种族群组织以前想必是新几内亚的特征。由于我们在第十三章和第十四章中

    讨论过的所有那些原因，农民和渔民就成了发明更复杂的技术、社会和政治组织的

    人。他们生活在定居的村庄和部落社会中，常常由一个大人物来领导。有些部落还

    建有巨大的、精心装饰起来的、供举行仪式的屋宇。他们的伟大艺术木雕人像和面

    具，为全世界的博物馆所珍藏。

    这样，新几内亚就成为大澳大利亚的一部分，拥有最先进的技术、社会和政治组织

    以及艺术。然而，从习惯于城市生活的美国人或欧洲人的观点看，新几内亚仍然

    是“原始的”，而不是“先进的”。为什么新几内亚人仍然在使用石器而不是发展

    金属工具，仍然没有文字，并且不能把自己组成酋长管辖地和国家？原来新几内亚

    有几个不利于它的生物因素和地理因素。

    首先，虽然本地的粮食生产的确是在新几内亚高原地区出现的，但我们已在第八章

    中看到，它产出的蛋白质很少。当地的主食都是低蛋白的根用作物，而仅有的驯化

    动物（猪和鸡）的产量又太低，不能为人们提供大量的蛋白质。既然无法把猪或鸡

    套起来拉车，高原地区的居民除了两臂力气外，仍然没有其他动力来源，而且也未

    能发展出流行疾病以击退终于侵入的欧洲人。

    对高原地区人口数量的第二个限制，是能够利用的土地面积有限：新几内亚高原地

    区只有几处宽阔的谷地（最显著的是瓦吉谷地和巴利姆谷地）能够养活稠密的人

    口。第三个限制是这样的现实，即4000英尺至9000英尺之间的中间山地森林地带，

    是新几内亚唯一适于集约型粮食生产的高程地带。在9000英尺以上的新几内亚高山

    生境根本没有任何粮食生产，在4000英尺至1000英尺之间的山坡上几乎没有什么粮

    食生产，而在低地地区也只有低密度的刀耕火种农业。因此，在不同海拔高度专门

    从事不同类型粮食生产的一些社会之间对粮食的大规模经济交换，在新几内亚从未

    发展起来。在安第斯山脉、阿尔卑斯山脉和喜马拉雅山脉，这种交换不但向各个海

    拔高度的人提供一种比较均衡的饮食，从而增加了这些地区的人口密度，而且也促

    进了地区的经济和政治一体化。

    由于这种种原因，在欧洲殖民政府带来西方医药并制止部落战争之前，传统的新几

    内亚的人口从未超过100万人。我们在第五章讨论过全世界大约有9个最早的农业中

    心，其中新几内亚始终是人口最少的一个中心。由于只有100万人口，新几内亚不可

    能发明出像在中国、新月沃地、安第斯山脉地区和中美洲的几千万人中出现的那种

    技术、文字和政治制度。

    新几内亚的人口不但总数少，而且还由于崎岖的地形而被分割成数以千计的生存于

    特定区域内的群体—这里有低地地区的大量沼泽地、高原地区交替出现的陡峭的山

    岭和狭窄的峡谷以及低地和高原四周茂密的丛林。当我带领一队从事野外作业的新

    几内亚助手们在新几内亚进行生物调查时，虽然我们走的是现存的小路，但我认为

    每天前进3英里仍是非常快的速度。传统的新几内亚高原地区的居民一生中离家外出

    从来不超过10英里。

    地形造成的这些困难，加上构成新几内亚族群或村落之间关系特点的断断续续的战

    争状态，正好说明了传统的新几内亚在语言、文化和政治方面的这种支离破碎的状

    况。新几内亚是世界上语言最集中的地方：全世界6000种语言中有1000种挤在一个

    只比得克萨斯州稍大一点的地区里，分成几十个语族以及一些就像英语和汉语那样

    不同的互相独立的语言。在所有新几内亚语言中，差不多有一半语言说的人不到

    500，甚至那些最大的说同一种语言的群体（说的人仍然只有10万）也在政治上分成

    几百个村庄，彼此凶狠地斗殴，就像同说其他语言的人斗殴一样。每一个这样的小

    社会其自身实在太小，无法养活酋长和专门的手艺人，也无法发明出冶金术和文

    字。

    除了少而分散的人口外，新几内亚的发展所受到的另一限制是地理上的与世隔绝的

    状态，这一状态妨碍了技术和思想从别处流入新几内亚。新几内亚的3个邻居全都被

    溪涧流过的峡谷把它们同新几内亚分隔开来，直到几千年前，这些邻居在技术和粮

    食生产方面甚至比新几内亚（尤其是新几内亚的高原地区）还要落后。在这3个邻居

    中，澳大利亚土著仍然以狩猎采集为生，新几内亚人所没有的东西，他们几乎全都

    无法提供。新几内亚的第二个邻居是东面的小得多的俾斯麦群岛和所罗门群岛。新

    几内亚的第三个邻居就是印度尼西亚东部的那些岛屿。但这个地区在其历史的大部

    分时间里也始终是由狩猎采集族群占据的文化落后地区。从40000多年前新几内亚最

    早有人移居时起，直到公元前1600年左右南岛人扩张时止，没有一样东西可以确定

    是经由印度尼西亚传到新几内亚的。

    随着这一扩张，印度尼西亚就为来自亚洲的粮食生产者所占有，他们带来了家畜，

    带来了至少同新几内亚的一样复杂的农业和技术，还带来了可以被用作从亚洲前往

    新几内亚的有效得多的手段的航海技术。南岛人在新几内亚西面、北面和东面的一

    些岛屿上定居下来，并进一步向西深入，在新几内亚本土北部和东南部海岸定居。

    南岛人把陶器、鸡，可能还有狗和猪引进新几内亚。（早期的考古调查曾宣布在新

    几内亚高原地区发现了不迟于公元前4000年前的猪骨，不过这些宣布一直未得到证

    实。）至少在过去的几千年中，贸易往来把新几内亚同技术上先进得多的爪哇社会

    和中国社会连接了起来。作为对出口天堂鸟羽毛和香料的交换，新几内亚人得到了

    东南亚的货物，其中甚至包括诸如东山铜鼓和中国瓷器之类的奢侈品。

    假以时日，南岛人的这一扩张肯定会对新几内亚产生更大的影响。新几内亚西部地

    区可能最后在政治上并入印度尼西亚东部苏丹的领土，而金属工具也可能通过印度

    尼西亚东部传入新几内亚。但是—这种情况直到公元1511年都没有发生，而就在这

    一年，葡萄牙人到达摩鹿加群岛，缩短了印度尼西亚各个发展阶段的序列。其后不

    久，当欧洲人到达新几内亚时，当地居民仍然生活在族群或极其独立的小村庄中，

    并且仍然在使用石器。

    虽然大澳大利亚的新几内亚这个半大陆就这样发展起家畜饲养业和农业，但澳大利

    亚这个半大陆却未能发展任何一次。在冰川期，澳大利亚的有袋目动物甚至比新几

    内亚还多，其中包括袋牛（相当于牛和犀牛的有袋目动物）、大袋鼠和大毛鼻袋

    熊。但所有这些本来可以用来饲养的有袋目动物，在随着人类移居澳大利亚而到来

    的动物灭绝的浪潮中消失了。这就使澳大利亚同新几内亚一样没有了任何可以驯化

    的本地哺乳动物。唯一在澳大利亚被采纳的外来驯化哺乳动物是狗，而狗是在公元

    前1500年左右从亚洲引进的（大概是乘坐南岛人的独木舟来到的），并在澳大利亚

    的荒野里定居而变成澳洲野犬。澳大利亚当地人把这种野犬捉来饲养，把它们当作

    伴侣、看门狗，甚至当作活毯子，于是就有了“五条狗的夜晚”这种说法，形容夜

    晚很冷。但他们并不像波利尼西亚人那样把野犬／狗当食物，也不像新几内亚人那

    样把它们用作打猎的帮手。

    农业是澳大利亚的另一个毫无成功希望的行当，因为澳大利亚不但是最干旱的大

    陆，而且也是土壤最贫瘠的大陆。此外，澳大利亚还有一个方面也是独一无二的，

    这就是在这大陆的大部分地区，对气候产生压倒一切的影响的，是一种无规律的非

    一年一度的循环—ENSO现象（ENSO是“厄尔尼诺向南移动”一词的首字母缩合

    词），而不是世界上其他大多数地区所熟悉的那种有规律的一年一度的季节循环。

    无法预测的严重干旱会持续几年，接着便是同样无法预测的倾盆大雨和洪水泛滥。

    即使在今天有了欧洲的农作物和用来运输农产品的卡车与铁路的情况下，粮食生产

    在澳大利亚也仍然是一种风险行业。年成好的时候，牧群繁衍增殖，而到发生干旱

    时便又死亡殆尽。澳大利亚早期土著农民中可能有人碰到过类似的循环。年成好的

    时候，他们便在村子里定居下来，种植庄稼，并生儿育女，而到了干旱的年头，这

    众多的人口便会因饥饿而大批死去，因为那一点土地只能养活比这少得多的人。

    澳大利亚发展粮食生产的另一个主要障碍是缺乏可以驯化的野生植物。甚至现代欧

    洲的植物遗传学家除了从澳大利亚当地的野生植物中培育出澳洲坚果外，其他就再

    也没有培育出什么作物来。在世界上潜在的最佳谷物—籽粒最重的56种禾本科植物

    —的名单中，只有两种出产在澳大利亚，而且这两种又几乎位居名单的最后（粒重

    仅为13毫克，而世界上其他地方最重籽粒的重量可达40毫克）。这并不是说，澳大

    利亚根本就没有任何潜在的作物，也不是说澳大利亚土著从未发展出本地的粮食生

    产。有些植物，如某些品种的薯蓣、芋艿和竹芋，是在新几内亚南部栽培的，但在

    澳大利亚北部也有野生的，是那里土著的采集对象。我们将要看到，在澳大利亚气

    候条件极其有利的地区，土著在沿着最终可能导致粮食生产的方向演进。但任何在

    澳大利亚本地出现的粮食生产，都可能会由于可驯化的动植物的缺乏以及土壤贫瘠

    和气候恶劣而受到限制。

    流浪的生活、狩猎采集的生活方式以及对住所和财物的最小的投资，是因受澳大利

    亚厄尔尼诺南移影响而无法预知可以得到何种资源时的明智的适应行为。在当地条

    件恶化时，土著居民只是迁往一个暂时条件较好的地区。他们不是依赖几种可能歉

    收的作物，而是在丰富多样的野生食物的基础上发展经济，从而把风险减少到最低

    限度，因为所有这些野生食物不可能同时告乏。他们不是使人口在超过资源时挨饿

    而发生波动，而是维持较少的人口，这样在丰年时固然有丰富的食物可以享用，而

    在歉收时也不致有饥馁之虞。

    澳大利亚土著居民用来代替粮食生产的是所谓的“火耕农业”。土著居民把周围的

    土地加以改造和整治，以提高可食用植物和动物的产量，而不用借助栽培和养殖。

    特别是，他们有意识地把周围很大一部分土地放火焚烧。这样做可以达到几个目

    的：火把立即可以杀来吃的动物赶出来；火把茂密的植丛变成了人们可以更容易通

    行的稀树草原；稀树草原也是澳大利亚主要的猎物袋鼠的理想的栖息地；火还促使

    袋鼠吃的嫩草和土著居民自己吃的蕨根的生长。

    我们把澳大利亚土著看作是沙漠居民，但他们中的大多数不是这样的人。他们的人

    口密度随雨量的变化而变化（因为雨量决定着陆地野生动植物食物的产量），也随

    着江河湖海水产的丰富程度的不同而有所不同。土著人口密度最高的，是在最潮湿

    的、物产最丰富的地区：东南部的墨累－达令河水系、东部和北部海岸和西南角。

    这些地区也开始养活了现代澳大利亚人口最稠密的欧洲移民。我们所以把土著看作

    是沙漠居民是因为欧洲人或者把他们杀死，或者把他们从最合意的地区赶走，这

    样，最后的完好无损的土著人群体也只有在那些欧洲人不愿去的地区才能找到了。

    在过去5000年内，在那些物产丰富的地区中，有些地区发生了土著强化食物采集方

    法和土著人口密度增加的现象。在澳大利亚东部发明了一些技术，用滤掉毒素或使

    毒素发酵的办法，使大量的含有淀粉然而毒性极强的铁树种子变得可以食用。澳大

    利亚东南部以前未得到开发的高原地区，开始有土著在夏季经常来光顾，他们不但

    饱餐铁树的坚果和薯蓣，而且还大吃特吃大群潜伏不动的移栖飞蛾，这种蛾子叫做

    博贡蛾，烤了吃有炒栗子的味道。另一种逐步形成的强化了的食物采集活动，是墨

    累—达令河水系的鳗鲡养殖，这里沼泽中的水位随着季节性的雨量而涨落。当地的

    澳大利亚人修建了长达一英里半的复杂的沟渠系统，使鳗鲡的游动范围从一个沼泽

    扩大到另一个沼泽。捕捉鳗鲡用的是同样复杂的鱼梁、安放在尽头边沟上的渔栅和

    在墙洞里放上鱼网的垒在沟渠上的石墙。在沼泽中按不同水位安放的渔栅随着水位

    的涨落而发生作用。虽然当初修建这样的“养鱼场”必然是一项巨大的工程，但它

    们以后却养活了许多人。19世纪的一些欧洲观察者在鳗鲡养殖场旁边发现了由十几

    间土著的房屋组成的村庄，一些考古遗迹表明，有些村庄竟有多达146间的石屋，可

    见这些村庄的季节性居民至少有几百人之多。

    澳大利亚东部和北部的另一项发展，是收获野生黍子的籽实，这是与中国早期农业

    的一种主要作物蜀黍同属的一种植物。黍子用石刀收割，堆成了垛，用摔打来脱

    粒，然后贮藏在皮袋或木盘里，最后用磨石磨碎。在这过程中使用的几种工具，如

    石头镰刀和磨石，类似于新月沃地为加工其他野生禾本科植物的种子而独立发明出

    来的那些工具。在澳大利亚土著所有的获取食物的方法中，收获黍子也许是最有可

    能最终演化为作物种植的一种方法。

    同过去5000年中强化食物采集一起产生的，是一些新型的工具。小型的石片和三角

    石刀若按重量计算，每磅石器所提供的锋刃长度大于被它们所取代的大型石器。锋

    刃经过打磨的短柄石斧，一度在澳大利亚只有局部地区才有，这时已变得普遍了。

    在过去的几千年中，贝壳做的渔钩也出现了。

    为什么澳大利亚没有发展出金属工具、文字和复杂政治结构的社会？一个主要的原

    因是那里的土著仍然以狩猎采集为生，而我们已在第十二到第十四章看到，这些发

    展在别处只有在人口众多、经济专业化的粮食生产者社会里出现。此外，澳大利亚

    的干旱、贫瘠和气候变化无常，使它的狩猎采集人口只能有几十万人。同古代中国

    或中美洲的几千万人相比，那意味着澳大利亚潜在的发明者要少得多，采用借助新

    发明来进行试验的社会也少得多。它的几十万人也没有组成关系密切相互影响的社

    会。土著的澳大利亚是由一片人口十分稀少的沙漠组成的，沙漠把它分隔成几个物

    产比较丰富的生态“孤岛”，每一个这样的孤立地区只容纳这个大陆的一小部分人

    口，而且地区与地区之间的相互影响也由于间隔着的距离而减弱了。甚至在这个大

    陆东侧相对湿润和肥沃的地区内，社会之间的交流也由于从东北部的昆士兰热带雨

    林到东南部的维多利亚温带雨林之间的1900英里距离而受到了限制，这个距离无论

    在地理上还是在生态上都相当于从洛杉矶到阿拉斯加的距离。

    在澳大利亚，地区性的或整个大陆的某些明显的退步现象，可能是由于它的一些人

    口中心与世隔绝和居民相对稀少所致。回飞镖是典型的澳大利亚武器，但却在澳大

    利亚东北部的约克角半岛被弃置不用。欧洲人碰到的澳大利亚西南部土著不吃有壳

    的水生动物。澳大利亚考古遗址中出现的大约5000年前的那种小型三角石刀究竟有

    什么用途，还仍然难以确定。虽然有一种方便的解释认为，它们可能被用作矛头和

    箭头倒钩，人们猜想它们和世界上其他地方用在箭上的三角石刀和箭头倒钩是同样

    的东西。如果这就是它们的用途，那么现代新几内亚有弓箭而澳大利亚却没有弓箭

    这个谜就更加难解了。也许在整个澳大利亚大陆曾经有一阵子采用过弓箭，但后来

    又放弃了。所有这些例子使我们想起了日本放弃过枪支，波利尼西亚大部分地区放

    弃过弓箭和陶器，以及其他一些与世隔绝的社会放弃过其他一些技术（第十三

    章）。

    澳大利亚地区最大的技术损失发生于澳大利亚东南部海岸外130英里的塔斯马尼亚

    岛。今天的塔斯马尼亚岛与澳大利亚之间浅水的巴斯海峡，在更新世海平面低的那

    个时候还是干燥的陆地，居住在塔斯马尼亚岛上的人是先后分布在整个扩大了的澳

    大利亚的人口的一部分。当巴斯海峡在大约10000年前终于被海水淹没时，塔斯马尼

    亚人和澳大利亚大陆人之间的联系中断了，因为这两个群体都没有能够顺利渡过巴

    斯海峡的水运工具。从那以后，塔斯马尼亚岛上4000个以狩猎采集为生的人就失去

    了同地球上所有其他人类的联系，而生活在只有从科幻小说才能读到的一种与世隔

    绝的状态之中。

    塔斯马尼亚人终于在公元1642年接触到了欧洲人，那时他们只是世界上物质文化最

    简单的民族。他们同大陆上的土著一样，也是没有金属工具的以狩猎采集为生的

    人。但他们也缺乏在大陆上已很普遍的许多技术和人工制品，包括有倒钩的矛、各

    种骨器、回飞镖、打磨的石器、有柄的石器、鱼钩、鱼网、有叉尖的矛、渔栅，以

    及捕鱼和吃鱼、缝纫和生火的习俗。在这些技术中，有些可能只是在塔斯马尼亚与

    大陆隔绝后引进大陆的，或者可能就是在大陆发明的。根据这种情况，我们可以断

    定，塔斯马尼亚的极少的人口并没有为自己独立地发明了这些技术。这些技术中还

    有一些是在塔斯马尼亚仍是澳大利亚大陆一部分的时候被带到塔斯马尼亚来的，不

    过随后又在塔斯马尼亚的文化孤立中失去了。例如，塔斯马尼亚的考古记录用文献

    证明了在公元前1500年左右渔场消失了，骨钻、骨针和其他骨器也消失了。至少还

    有3个较小的岛（弗林德斯岛、坎加鲁岛和金岛）在大约10000年前由于海平面上升

    而脱离了澳大利亚或塔斯马尼亚，在这3个岛上，原来曾有过的大约200人到400人

    的人口已全部灭绝了。

    因此，塔斯马尼亚和这3个较小的岛屿，以极端的形式证明了一个对世界史具有广泛

    的潜在意义的结论。只有几百人的群体在完全与世隔绝的状态下是不可能无限期地

    生存下去的。一个有4000人的群体能够生存10000年，但在文化上要失去相当多的

    东西，同时也引人注目地没有什么发明创造，剩下的只是一种无比简单的文化。澳

    大利亚大陆上的30万以狩猎采集为生的人，在数目上比塔斯马尼亚人多，也不像塔

    斯马尼亚人那样与世隔绝，但它的人口仍然是各大陆中最少的，也是各大陆中最与

    世隔绝的。关于澳大利亚大陆有文献证明的技术退步的例子和关于塔斯马尼亚的这

    个例子表明，同其他各大陆民族的全部业绩相比，澳大利亚本地人的有限业绩，可

    能一部分来自与世隔绝状态和由于人口太少而对技术的发展与保持所产生的影响—

    就像对塔斯马尼亚所产生的那些影响一样，只是影响的程度没有那么大罢了。不言

    而喻，这种影响可能就是最大的大陆（欧亚大陆）与依次较小的大陆（非洲、北美

    洲和南美洲）之间在技术上产生差异的原因。

    为什么较先进的技术没有从邻近的印度尼西亚和新几内亚传入澳大利亚？就印度尼

    西亚而言，它与澳大利亚西北部隔着大海，生态环境差异很大。此外，直到几千年

    前，印度尼西亚本身也是一个文化和技术落后地区。没有任何证据可以证明，从

    40000年前澳大利亚最早有人定居时起直到公元前1500年左右澳洲野犬出现时止，

    有任何新技术或动植物新品种是从印度尼西亚传入澳大利亚的。

    澳洲野犬在南岛人对外扩张的极盛时期从中国华南通过印度尼西亚传入澳大利亚。

    南岛人成功地在印度尼西亚各个岛屿定居下来，其中包括离澳大利亚最近的两个岛

    屿—帝汶岛和丹宁巴群岛（分别距离现代澳大利亚仅为275英里和205英里）。由于

    南岛人在其横渡太平洋进行扩张的过程中走过了非常远的海上距离，因此我们可能

    不得不假定他们曾多次到过澳大利亚，即使我们没有澳洲野犬这个证据来证明这一

    点。在历史上，每年都有一些张帆行驶的独木舟从印度尼西亚的苏拉威西岛（西里

    伯斯岛）的望加锡地区到澳大利亚西北部来访问，直到澳大利亚政府于1907年禁止

    了这种造访。考古证据表明，这种访问可以追溯到公元1000年左右，很有可能更

    早。这些访问的主要目的是要得到海参。海参是海星的亲缘动物，作为一种著名的

    催欲剂和珍贵的汤料从望加锡出口到中国。

    当然，在望加锡人一年一度的访问期间发展起来的贸易，在澳大利亚西北部留下了

    许多遗产。望加锡人在他们的海岸营地种下了罗望子树，并同土著妇女生儿育女。

    布、金属工具、陶器和玻璃被带来作为贸易物品，然而土著居民却没有学会自己来

    制造这些物品。土著居民从望加锡人那里学到了一些外来词、一些礼仪以及使用张

    帆行驶的独木舟和用烟斗吸烟的习俗。

    但这些影响都没有能改变澳大利亚社会的基本特点。由于望加锡人的到来，一些事

    情发生了，但更为重要的却是没有发生的事。这就是望加锡人没有在澳大利亚定居

    下来—这无疑是因为印度尼西亚对面的澳大利亚西北部地区过于干旱，不适于发展

    望加锡的农业。如果印度尼西亚的对面是澳大利亚东北部的热带雨林或热带草原，

    望加锡人可能已定居下来了，但没有证据表明他们到过那么远的地方。既然只有很

    少的望加锡人到这里来作短暂停留而从未深入内陆腹地，他们所能接触到的就只有

    生活在沿海一小片地区的几个澳大利亚人群体。甚至这少数澳大利亚人也只是看到

    一小部分的望加锡文化和技术，而不是一个有稻田、猪、村庄和作坊的全面的望加

    锡社会。由于澳大利亚人仍然是四处流浪的以狩猎采集为生的人，他们所得到的就

    只有那几种适合他们的生活方式的望加锡产品和习俗。张帆行驶的独木舟和烟斗，

    得到了；锻铁炉和猪，没有得到。

    比起澳大利亚人对印度尼西亚影响的抵制，显然更加令人惊异的是他们对新几内亚

    影响的抵制。说新几内亚语并且有猪、有陶器和弓箭的新几内亚农民，在叫做托雷

    斯海峡的一衣带水的对面就是说澳大利亚语、没有猪、没有陶器和弓箭的澳大利亚

    狩猎采集族群。而且，托雷斯海峡不是一道水面开阔的天然屏障，而是星星点点地

    散布着一系列岛屿，其中最大的一个岛（穆拉勒格岛）距离澳大利亚海岸不过10英

    里之遥。澳大利亚和这些岛屿之间以及这些岛屿和新几内亚之间都有经常的贸易往

    来。许多土著妇女嫁到了穆拉勒格岛，她们在岛上看到了园圃和弓箭。新几内亚的

    这些特点竟没有传到澳大利亚来，这是怎么一回事呢？

    托雷斯海峡的这种文化障碍之所以令人惊讶，仅仅是因为我们可能错误地使自己构

    想了澳大利亚海岸外10英里处的一个有集约型农业和猪的成熟的新几内亚社会。事

    实上，约克角土著从未见过任何一个大陆新几内亚人。不过，在新几内亚与离它最

    近的岛屿之间、然后在这些岛屿与托雷斯海峡中途的马布伊格岛之间、再后在巴杜

    岛与穆拉勒格岛之间、最后又在穆拉勒格岛与约克角之间，都有贸易关系。

    沿着这个岛群向前，新几内亚的社会就显得每况愈下。在这些岛上猪很少或者根本

    没有。沿托雷斯海峡的新几内亚南部低地居民不从事新几内亚高原地区的那种集约

    型农业，而是刀耕火种，主要靠海产、打猎和采集为生。甚至这种刀耕火种的习

    惯，从新几内亚南部沿着这个岛群到澳大利亚，也变得越来越不重要了。离澳大利

    亚最近的穆拉勒格岛本身也因干旱而不适于农业，所以只能养活很少的人口，而这

    些人主要靠海产、野生薯蓣和红树果子来维持生存。

    因此，新几内亚和澳大利亚隔着托雷斯海峡的相互联系使人想起了小孩子的传话游

    戏：孩子们坐成一圈，一个孩子凑着第二个孩子的耳朵把一个词轻轻地说给他听，

    第二个孩子又把他认为他听到的那个词轻轻地说给第三个孩子听，这样，最后一个

    孩子最后轻轻地再说给第一个孩子听的那词就同原来的那个词毫不相干。同样，沿

    托雷斯海峡诸岛进行的贸易也是一种传话游戏，最后到了约克角土著手中的是一种

    与新几内亚社会完全不同的东西。此外，我们也不应把穆拉勒格岛民同约克角土著

    之间的关系想像成一种从未间断的友好聚餐，土著迫不及待地从海岛老师那里汲取

    文化。实际上，贸易和战争交替进行，而战争的目的则是割取敌人的首级做战利品

    和把女人捉来做老婆。

    尽管新几内亚文化由于距离和战争而受到了削弱，但新几内亚的某种影响还是到达

    了澳大利亚。通婚给约克角半岛南部带来了某些新几内亚体貌特征，如鬈发而不是

    直发。约克角的4种语言有澳大利亚罕见的音素，这可能是由于受到新几内亚一些语

    言的影响。传进来的最重要的东西中，有澳大利亚内陆普遍使用的新几内亚贝壳鱼

    钩，还有在约克角半岛南部流行的带有舷外浮材的新几内亚独木舟。新几内亚的

    鼓、举行仪式时戴的面具、葬礼柱和烟斗，也在约克角被采用了。但约克角的土著

    并没有采用农业，这一部分是因为他们在穆拉勒格所看到的农业已经微不足道了。

    他们也没有选择养猪，因为在那些岛上猪很少或者根本没有，也因为无论如何没有

    农业就不可能养猪。他们也没有采用弓箭，而是仍然使用他们的长矛和掷矛器。

    澳大利亚很大，新几内亚也很大。但这两个巨大陆块之间的接触，只限于几小批只

    有很少新几内亚文化的托雷斯海峡岛民与几小批约克角土著的相互影响。约克角土

    著群体不管出于什么原因而决定使用长矛而不使用弓箭，以及不采纳他们所看到的

    已经削弱了的新几内亚文化的某些其他特点，从而妨碍了新几内亚这些文化特点向

    澳大利亚其余所有地区的传播。结果，除了贝壳鱼钩，再没有任何其他新几内亚文

    化特点传播到澳大利亚腹地了。如果新几内亚气候凉爽的高原地区的几十万农民与

    澳大利亚东南部气候凉爽的高原地区的土著有过密切的接触，那么，集约型粮食生

    产和新几内亚文化向澳大利亚的大规模传播就可能接踵而来。但新几内亚高原地区

    同澳大利亚高原地区之间隔着2000英里的生态环境差异很大的地带。就澳大利亚能

    有多少机会看到并采用新几内亚高原地区的做法这一点来说，新几内亚高原地区不

    妨说就是月亮里的山。

    总之，虽然澳大利亚石器时代的四处流浪的狩猎采集族群与石器时代的新几内亚农

    民及铁器时代的印度尼西亚农民都有过贸易往来，但他们始终保持自己的生活方式

    不变，这初看起来似乎是表明了澳大利亚土著出奇的顽固不化。但更进一步的考察

    就可发现，这不过是反映了地理条件在人类文化和技术传播中的无处不在的作用。

    我们仍然需要考虑一下新几内亚和澳大利亚石器时代的社会同铁器时代的欧洲人相

    遭遇的情况。1526年，一个葡萄牙航海家“发现了”新几内亚；1828年，荷兰宣布

    对它的西半部拥有主权；1884年，英国和德国瓜分了它的东半部。第一批欧洲人在

    海岸地区定居下来，他们花了很长时间才深入内陆，但到1960年，欧洲人的政府已

    经对新几内亚的大部分地区建立了政治控制。

    欧洲人到新几内亚去殖民，而不是新几内亚人到欧洲来殖民，其原因是显而易见

    的。欧洲人有远洋船只和罗盘，可以用来帮助他们前往新几内亚；他们有书写系统

    和印刷机，可以用来印刷地图、描述性的报告和有助于建立对新几内亚的控制的行

    政文书；他们有政治机构，可以用来组织船只、士兵和行政管理；他们还有枪炮，

    可以用来向以弓箭和棍棒进行抵抗的新几内亚人射击。然而，欧洲移民的人数始终

    很少，今天新几内亚的人口仍然以新几内亚人为主。这同澳大利亚、美洲和南非的

    情况形成了鲜明的对比，因为在那些地方，欧洲人的殖民地数量多、时间久，在广

    大地区内取代了原来的土著人口。为什么新几内亚却不同呢？

    一个主要的因素在19世纪80年代之前挫败了所有欧洲人想要在新几内亚低地地区定

    居的企图：这个因素就是疟疾和其他热带疾病，虽然其中没有一种是第十一章讨论

    的那种急性群众性流行传染病。在这些未能实现的对低地地区殖民的计划中，最雄

    心勃勃的计划是法国侯爵德雷伊于1880年左右在附近的新爱尔兰岛组织的，结果

    1000个殖民者在不到3年的时间里死掉了930人。即使在今天能够得到现代医药治疗

    的情况下，我的许多美国朋友和欧洲朋友还是由于疟疾、肝炎和其他疾病而被迫离

    开，而新几内亚留给我个人的健康遗产则是我得了一年的疟疾和一年的痢疾。

    在欧洲人正在被新几内亚低地地区的病菌击倒的时候，为什么欧亚大陆的病菌没有

    同时击倒新几内亚人？有些新几内亚人的确受到了传染，但并没有达到杀死澳大利

    亚和美洲大多数土著那样大的规模。对新几内亚人来说，幸运的是在19世纪80年代

    前新几内亚没有永久性的欧洲人殖民地，而到了这个时候，公共卫生方面的发现已

    经在控制欧洲人口中的天花和其他传染病方面取得了进展。此外，南岛人的扩张在

    3500年中已经把一批又一批的印度尼西亚的移民和商人带到了新几内亚。由于亚洲

    大陆的一些传染病已在印度尼西亚滋生繁衍，新几内亚人因此而长期地接触到这些

    疾病，所以逐渐形成了比澳大利亚土著强得多的抵抗力。

    在新几内亚，欧洲人不为严重的健康问题而苦恼的唯一地区，是超过发生疟疾的最

    高海拔的高原地区。但高原地区已为人口稠密的新几内亚人所占据，欧洲人直到20

    世纪30年代才到达这里。到这时，澳大利亚政府和荷兰殖民政府不再愿意像以前几

    个世纪欧洲殖民主义时期那样，通过大批杀死土著族群或把他们赶出他们的土地，

    来开放土地供建立白人殖民地之用。

    对想要成为移民的欧洲人来说，剩下的一个障碍是，在新几内亚的环境和气候条件

    下，欧洲的作物、牲口和生存方法找不到立足之地。虽然引进的美洲热带作物如南

    瓜、玉米和马铃薯现在已有少量种植，茶和咖啡种植园也已在巴布亚新几内亚高原

    地区建立起来，但欧洲的主要作物如小麦、大麦和豌豆一直未能占主导地位。引进

    的牛和山羊仅有少量饲养，并且同欧洲人一样，也为一些热带疾病所折磨。在新几

    内亚的粮食生产中占主导地位的仍是新几内亚人在过去几千年中予以完善的那些作

    物和农业方法。

    所有这些疾病、崎岖的地形和生存问题，是使欧洲人离开新几内亚东部（现在的独

    立国家巴布亚新几内亚）的部分原因，这个地区为新几内亚人所占有和管理，不过

    他们却把英语作为他们的官方语言，用英语字母书写，生活在以英国为模本的民主

    政治制度之下，并使用在海外生产的枪炮。在新几内亚西部结果就不一样了，印度

    尼西亚于1963年从荷兰人手中接管了这个地区，并将其更名为伊里安查亚省。这个

    省现在为印度尼西亚人治理和享有。它的农村人口的绝大多数仍是新几内亚人，但

    由于政府鼓励印度尼西亚移民的政策，它的城市人口是印度尼西亚人。由于长期接

    触疟疾和其他一些与新几内亚人共有的热带疾病，印度尼西亚人没有像欧洲人那样

    碰到了一道强大的病菌障碍。对于在新几内亚生存问题，他们也比欧洲人有更充分

    的思想准备，因为印度尼西亚的农业已经包括了香蕉、甘薯和其他一些新几内亚农

    业的主要作物。伊里安查亚省正在发生的变革，代表了在中央政府的全力支持下继

    续进行3500年前开始到达新几内亚的南岛人的扩张。印度尼西亚人就是现代的南岛

    人。

    欧洲人在澳大利亚殖民，而不是澳大利亚土著在欧洲殖民，其原因同我们刚才在新

    几内亚这个例子上看到的一样。然而，新几内亚人和澳大利亚土著的命运却是不同

    的。今天的澳大利亚为2000万非土著所居住和管理，他们大多数都是欧洲人的后

    裔，同时由于澳大利亚于1973年放弃了先前的白人澳大利亚的移民政策，有越来越

    多的亚洲人来到了澳大利亚。土著人口减少了80%，从欧洲殖民地时代的30万人左右

    下降到1921年最低点6万人。今天的土著构成了澳大利亚社会的最底层。他们有许多

    人住在布道站或政府保留地里，或者为白人放牧而住在畜牧站里。为什么土著的境

    况比新几内亚人差得这么多？

    根本的原因是澳大利亚适于（在某些地区）欧洲人发展粮食生产和定居，再加上欧

    洲人的枪炮、病菌和钢铁在消灭土著中所起的作用。虽然我已着重指出了澳大利亚

    的气候和土壤所造成的种种不利之处，但它的一些最富饶或最肥沃的地区仍然有利

    于欧洲的农业。现在在澳大利亚温带农业中占主导地位的，是欧亚大陆温带的主要

    作物小麦（澳大利亚的主要作物）、大麦、燕麦、苹果和葡萄，再加上原产非洲萨

    赫勒地带的高粱和棉花以及原产安第斯山脉的马铃薯。澳大利亚东北部热带地区

    （昆士兰）已超出了新月沃地作物的最佳生长范围，来自欧洲的农民在这些地区引

    进原产新几内亚的甘蔗、原产热带东南亚的香蕉和柑橘果和原产热带南美的花生。

    至于牲口，欧亚大陆的绵羊使粮食生产扩大到澳大利亚的不适于农业的贫瘠地区成

    为可能，而欧亚大陆的牛则成为较湿润地区饲养的牲口之一。

    因此，澳大利亚粮食生产的发展必须等待非本地作物和牲口的引进，这些作物和牲

    口是在世界上气候相似的地区驯化的，而这些地方过于遥远，如果没有越洋船只的

    运输，那里的驯化动植物是到不了澳大利亚的。和新几内亚不同，澳大利亚大部分

    地区都没有严重到可以令欧洲人望而却步的疾病。只有在热带的澳大利亚北部，疟

    疾和其他热带疾病迫使欧洲人在19世纪放弃了他们建立殖民地的企图，只有随着20

    世纪医药的发展，这种企图才得以实现。

    当然，澳大利亚土著是欧洲人发展粮食生产的障碍，尤其是因为可能是最富饶的农

    田和产奶地区当初曾养活澳大利亚土著中人口最稠密的狩猎采集族群。欧洲人的拓

    殖用两种办法减少了土著的人数。一个办法就是开枪把他们打死，在19世纪和18世

    纪晚些时候，欧洲人认为这是一种可以接受的选择，到20世纪30年代他们进入新几

    内亚高原地区时，他们就很少这样考虑了。最后一次大规模的屠杀于1928年发生在

    艾利斯斯普林斯，共杀死了31个土著。另一个办法就是欧洲人引进的病菌，对这些

    病菌土著居民还没有机会获得免疫力或形成自然的抵抗力。1778年，第一批欧洲移

    民到达悉尼，不到一年，死于流行病的土著居民的尸体便随处可见。有案可查的主

    要的致命疾病有天花、流行性感冒、麻疹、伤寒、斑疹伤寒、水痘、百日咳、肺结

    核和梅毒。

    在所有适于欧洲人发展粮食生产的地区，独立的土著社会就被用这两种办法消灭

    了。唯一的或多或少完好无损地幸存下来的社会，是对欧洲人无用的澳大利亚北部

    和西部地区的社会。在欧洲人殖民的一个世纪内，有40000年历史的土著传统基本上

    被消灭殆尽。

    现在我们可以回到我在本章开始后不久提出的那个问题了。英国白人殖民者在对一

    个大陆进行殖民的几十年时间内创造了一个有文字的、从事粮食生产的工业民主，

    而这个大陆上的居民在之前的40000多年里一直过着四处流浪的狩猎采集生活。除了

    假定土著本身的种种缺点，我们怎样才能对这个事实作出解释呢？这是否就是对人

    类社会演化的一个完全的对照实验，使我们不得不接受一种简单的种族主义的结

    论？

    对这个问题的解答很简单。英国白人殖民者并没有在澳大利亚创造出一个有文字

    的、从事粮食生产的工业民主。他们不过是把所有这些成分从澳大利亚以外的地方

    引进罢了。这些成分包括家畜、各种作物（澳洲坚果除外）、冶金知识、蒸汽机、

    枪炮、字母、政治机构，甚至病菌。所有这些都是在欧亚大陆环境下10000年发展的

    最后产物。由于地理的偶然因素，1788年在悉尼登陆的那些殖民者继承了这些成

    分。欧洲人从来没有学会在没有他们所继承的欧亚大陆技术的情况下如何在澳大利

    亚或新几内亚生存。罗伯特·伯克和威廉·威尔斯聪明得能学会写字，但要在土著生活

    的澳大利亚沙漠生存下去，他们的聪明就不够用了。

    在澳大利亚创造社会的人是澳大利亚的土著。当然，他们所创造的社会不是一个有

    文字的、从事农业生产的工业民主的社会。其原因是由澳大利亚的环境特点直接造

    成的。

    第十六章 中国是怎样成为中国人的中国的

    外来移民、鼓励雇用少数民族成员及妇女的赞助性行动、多种语言的使用、种族的

    多样性—我生活的加利福尼亚州曾是这些有争议的政策的倡导者之一，现在它又在

    带头强烈反对这些政策。我的儿子们在洛杉矶公立学校就读，只要向这些学校的教

    室里看上一眼，你就会发现关于这些政策的抽象辩论在这些孩子们的脸上变得具体

    鲜活了。这些孩子代表了在各自家里说的80多种语言，而说英语的白人却成了少

    数。我儿子们的每个玩伴的父母或祖父母中，至少有一人是在美国以外的地方出生

    的；我儿子的4位祖父母和外祖父母中，就有3位不是出生在美国。不过，外来移民

    仅仅是恢复美洲保持了数千年之久的种族多样性而已。在欧洲人定居前，美国大陆

    是数以百计的印第安部落和语言的发源地，只是在最近的几百年内才受到单一政府

    的控制。

    在这些方面，美国是一个完全“正常的”国家。在世界上人口最多的6个国家中，除

    一国外，其余都是不久前实现政治统一的民族大熔炉，仍然保持着几百种语言和种

    族群体。例如，俄国曾是一个以莫斯科为中心的小小的斯拉夫国家，直到公元1582

    年它才开始向乌拉尔山脉以外的地区扩张。从那时起直到19世纪，俄国开始并吞了

    几十个非斯拉夫民族，其中许多民族仍然保有自己原来的语言和文化特性。正如美

    国的历史就是关于我们大陆的广大地区如何成为美国人的地区的故事一样，俄国的

    历史就是关于俄国如何成为俄国人的俄国的故事。印度、印度尼西亚和巴西也是不

    久前的政治创造（或者就印度的情况而言是政治再创造），它们分别是大约850种、

    670种和210种语言的发源地。

    近代民族大熔炉这一普遍现象的重大例外是世界上人口最多的国家—中国。今天的

    中国无论在政治上、文化上或是语言上似乎都是一个大一统的国家，至少在外行人

    看来是这样。它在公元前221年就已在政治上统一了，并从那时起在大多数世纪中一

    直保持着统一的局面。自从中国开始有文字以来，它始终只有一个书写系统，而现

    代欧洲则在使用几十种经过修改的字母。在中国的12亿人中有8亿多人讲普通话，这

    是世界上作为本族语使用的人数最多的语言。还有大约3亿人讲另外7种语言，这些

    语言和普通话的关系以及它们彼此间的关系，就像西班牙语和意大利语的关系一

    样。因此，不但中国不是一个民族大熔炉，而且连提出中国是怎样成为中国人的中

    国这个问题都似乎荒谬可笑。中国一直就是中国人的，几乎从它的有文字记载的历

    史的早期阶段就是中国人的了。

    对于中国的这种表面上的统一，我们认为是理所当然的，以致忘记了这多么令人惊

    讶。我们本来就不应该指望有这种统一，其中有一个遗传上的原因。虽然有一种从

    人种上对世界各民族的不精确的分类法把所有中国人统统归入蒙古人种，但这种分

    类所掩盖的差异比欧洲的瑞典人、意大利人和爱尔兰人之间的差异大得多。尤其

    是，中国的华北人和华南人在遗传上和体质上都存在相当大的差异：华北人最像西

    藏人和尼泊尔人，而华南人则像越南人和菲律宾人。我的华北朋友和华南朋友常常

    一眼就能从体貌上把彼此区别开来：华北人往往个子较高，身体较重，鼻子较尖，

    眼睛较小，眼角更显“上斜”（由于所谓的内眦赘皮关系）。

    中国的华北和华南在环境和气候方面也有差异：北方比较干燥也比较冷；南方比较

    潮湿也比较热。在这些不同的环境里产生的遗传差异，说明华北人和华南人之间有

    过适度隔离的漫长历史。但这些人到头来却又有着相同的或十分相似的语言和文

    化，这又是怎么一回事呢？

    世界上其他一些地方虽然有人长期定居，但语言并不统一，从这一点来看，中国在

    语言上明显的近乎统一也就令人费解了。例如，我们在上一章看到，新几内亚的面

    积不到中国的十分之一，它的人类历史也只有大约40000年，但它却有1000种语

    言，包括几十个语族，这些语族之间的差异要比中国8种主要语言之间的差异大得

    多。西欧在印欧语传入后的6000—8000年中，逐步形成或获得了大约40种语言，包

    括像英语、芬兰语和俄语这样不同的语言。然而，有化石证明，50多万年前中国便

    已有人类存在了。在这样长的时间里，必然会在中国产生的那成千上万种不同的语

    言到哪里去了？

    这种怪事暗示，中国过去也曾经是形形色色、变化多端的，就像其他所有人口众多

    的国家现在仍然表现出来的那样。中国的不同之处仅仅在于它在早得多的时候便已

    统一了。它的“中国化”就是在一个古代的民族大熔炉里使一个广大的地区迅速单

    一化，重新向热带东南亚移民，并对日本、朝鲜以及可能还有印度发挥重大的影

    响。因此，中国的历史提供了了解整个东南亚历史的钥匙。本章就是要讲一讲关于

    中国是怎样成为中国人的中国的这个故事。

    方便的起始点就是一幅详细的中国语言地图（见图16.1）。对我们所有习惯于把中

    国看作铁板一块的人来说，看一看这幅地图真叫人大开眼界。原来，中国除了8

    种“大”语言—普通话及其7个近亲（常常只是被统称为“汉语”），说这些语言的

    人从1100万到8亿不等—还有130多个“小”语种，其中许多语种只有几千人使用。

    所有这些“大”、“小”语种分为4个语族，它们在分布密度上差异很大。

    图16.1 中国和东南亚的4大语族

    图16.2 东亚和东南亚的现代政治边界，用以说明图16.1所示语族的分布。

    普通话及其亲属语言，构成了汉藏语系中的汉语族，连续分布在中国的华北和华

    南。人们可以从中国东北徒步穿行整个中国到达南面的东京湾，而仍然没有走出说

    普通话及其亲属语言的人们所居住的土地。其他3个语族的分布零碎分散，为一

    些“聚居区”的人们所使用，被说汉语和其他亲属语言的人的“汪洋大海”所包

    围。

    特别分散的是苗瑶（亦称曼—勉）语族的分布，这个语族包括600万人，大约分为5

    种语言，带有富于色彩的名称：红苗语、白苗语（亦称条纹苗语）、黑苗语、绿苗

    语（亦称蓝苗语）和瑶语。说苗瑶语的人生活在几十个孤立的小块地区，被其他语

    族的人所包围，它们散布在一个50万平方英里的地区内，从华南一直延伸到泰国。

    来自越南的10多万说苗语的难民把这个语支带到了美国，不过他们在美国却是以这

    个语族的另一名称曼语而更为人所知。

    另一个零碎分散的语系是南亚语系，这个语系中使用最广泛的语言是越南语和柬埔

    寨语。6000万说南亚语的人的分布地区，从东面的越南到南面的马来半岛，再到西

    面的印度。中国语族中的第4个也是最后一个语支是傣—加岱语支（包括泰语和老挝

    语），这个语支有5000万人，其分布从华南向南进入泰国半岛，向西到达缅甸。

    当然，今天说苗瑶语的人的分布之所以如此零碎分散，不是由于古代有什么直升飞

    机把他们东一处西一处地投掷在亚洲大地上。人们倒是可以猜想他们本来具有一种

    比较近乎连续的分布，后来之所以变得零碎分散，是由于其他语族的人进行扩张，

    或诱使说苗瑶语的人放弃自己的语言。事实上，语言分布的这种变得零碎分散的过

    程，有很大一部分都是在过去的2500年内发生的，作为历史事实这有充分的文献可

    资证明。现代说泰语、老挝语和缅甸语的人的祖先，都是在历史上从华南和邻近地

    区迁往现在的地点、相继淹没了早先移民在那里定居的后代。说汉语的族群特别卖

    力地取代其他族群，并在语言上改变他们，因为说汉语的族群鄙视其他族群，认为

    他们是原始的劣等族群。从公元前1100年到公元前221年的中国周朝的历史记载，

    描写了一些说汉语的诸侯国对中国大部分非汉语人口的征服和吸收。

    我们可以利用几种推理尽可能地重新绘制出几千年前的东亚语言地图。首先，我们

    可以把已知的最近几千年的语言扩张史颠倒过来。其次，我们可以作这样的推理：

    如果现代的某些地区只有一种语言或有亲属关系的语族，而这一语言或语族又占有

    一个广大的连续地区，那么这些地区就证明了这一语族在地理上的扩张，只是由于

    时间还不够长，它还没有来得及分化成许多语言。最后，我们还可以作反向的推

    理：如果在现代的某些地区内存在着属于某一特定语系的语言高度多样性现象，那

    么这些地区差不多就是该语系的早期分布中心。

    运用这3种推理来拨回语言时钟，我们就能断定：中国的华北原先为说汉语和其他汉

    藏语的人所占据；华南的不同地区在不同时间里为说苗瑶语、南亚语和傣—加岱语

    的人所占据；而说汉藏语的人取代了整个华南地区大多数说其他这些语言的人。一

    种甚至更加引人瞩目的语言剧变想必席卷了从热带东南亚到中国南部的整个地区—

    泰国、缅甸、老挝、柬埔寨、越南和马来半岛。不管当初在那些地方说过什么语

    言，现在必定都已全部消亡了，因为这些国家的所有现代语言似乎都是近代的外来

    语，主要来自中国华南，或者在某些情况下来自印度尼西亚。鉴于苗瑶语在今天几

    乎无法维存这一情况，我们还可以猜测当年华南除苗瑶语、南亚语和傣—加岱语

    外，可能还有其他一些语族，不过其他这些语族没有留下任何幸存的现代语言罢

    了。我们还将看到，南岛语系（所有菲律宾和波利尼西亚语言属于这一语系）可能

    就是从中国大陆消失的那些其他语系之一，而我们之所以知道这一语系，仅仅因为

    它传播到了太平洋诸岛并在那里存活下来。

    东亚的这种语言更替使我们想起了欧洲语言尤其是英语和西班牙语向新大陆传播的

    情况。新大陆以前曾是上千种或更多的印第安语言的发源地。我们从近代史得知，

    英语不是仅仅因为在印第安人听起来悦耳才取代了美国的印第安语言的。相反，这

    种更替需要说英语的移民通过战争、屠杀和带来的疾病杀死大多数印第安人，使幸

    存的印第安人不得不采用英语这个新的多数人的语言。语言更替的直接原因是外来

    的欧洲人在技术上和政治组织上所拥有的对印第安人的优势，而这种优势归根结底

    又是来自很早就出现粮食生产所带来的优势。澳大利亚土著语言为英语所更替以及

    非洲赤道以南地区原来的俾格米和科伊桑语言为班图语所更替，基本上都经历了同

    样的过程。

    因此，东亚的语言剧变提出了一个相应的问题：是什么使说汉藏语的人得以从中国

    的华北迁往华南，而使说南亚语的人和说其他原始中国华南语族的人得以南下进入

    热带东南亚？这里，我们必须求助于考古学，看一看是否有证据表明某些亚洲人在

    技术、政治和农业方面获得了对其他亚洲人的优势。

    与在世界上其他每一个地方一样，东亚的大部分人类历史的考古记录，仅仅显示了

    使用粗糙石器并且没有陶器的狩猎采集族群的遗迹。在东亚，表明情况有所不同的

    最早证据来自中国，因为那里出现了公元前7500年左右的作物残迹、家畜的骨头、

    陶器和打磨的（新石器时代的）石器。这个年代距离新石器时代和新月沃地粮食生

    产开始的时间不到1000年。但由于在这之前1000年的中国情况在考古上知之甚少，

    我们目前还无法确定中国粮食生产的开始究竟与新月沃地同时，还是稍早或稍晚。

    至少，我们可以说，中国是世界上最早的动植物驯化中心之一。

    中国实际上可能有两个或更多的独立出现粮食生产的中心。我已经提到过中国凉

    爽、干燥的北方与温暖、潮湿的南方在生态方面的差异。即使在同一纬度，沿海低

    地与内陆高原之间也存在着生态差异。不同的野生植物生长在这些根本不同的环境

    里，因此中国不同地区的早期农民对这些植物可能会有不同的利用。事实上，已经

    验明的最早作物是华北的两种耐旱的黍子，而华南的水稻则表明可能存在南北两个

    不同的植物驯化中心。

    中国的一些考古遗址不但有最早的作物证据，而且还有驯养的猪、狗和鸡的骨头。

    除了这些驯养的动物和作物，渐渐又有了中国的其他许多驯化动植物。在这些动物

    中，水牛是最重要的（用于拉犁），而蚕、鸭和鹅则是另一些最重要的动物。后来

    的一些为人们所熟悉的作物包括大豆、大麻、柑橘果、茶叶、杏、桃和梨。此外，

    正如欧亚大陆的东西轴向使许多这样的中国动物和作物在古代向西传播一样，西亚

    的驯化动植物也向东传播到中国，并在那里取得重要的地位。西亚对古代中国经济

    特别重大的贡献是小麦和大麦、牛和马以及（在较小的程度上）绵羊和山羊。

    和在世界上的其他地方一样，粮食生产在中国逐步产生了其他一些在第十一到第十

    四章所讨论的“文明”标志。中国非凡的青铜冶炼传统开始于公元前3000年至前

    2000年间，最后在公元前500年左右导致在中国发展出世界上最早的铸铁生产。其

    后的1500年则是第十三章提到的中国技术发明的大量涌现时期，这些发明包括纸、

    罗盘、独轮车和火药。筑有防御工事的城市在公元前第三个千年间出现了，墓葬形

    制出现了很大变化，有的朴素无华，有的陈设奢侈，这表明出现了阶级差别。保卫

    城市的高大城墙、巨大的宫殿、最后还有沟通中国南北的大运河（世界上最长的运

    河，全长1000多英里），证明等级社会已经出现，因为只有这样的社会的统治者才

    能把大量的平民劳动力动员起来。现在保存下来的文字是在公元前第二个千年间出

    现的，但也可能出现得更早。我们关于中国出现了城市和国家的考古知识，后来又

    得到了关于中国最早的几个王朝的文字记载的补充，这些王朝可以追溯到公元前

    2000年左右兴起的夏朝。

    至于粮食生产的更具灾难性的副产品传染病，我们还不能确定源于旧世界的一些最

    主要的疾病发生在旧世界的什么地方。然而，从罗马时代到中世纪的一些欧洲著作

    清楚地记述了腺鼠疫、可能还有天花来自东方，因此这些病菌可能源自中国或东

    亚。流行性感冒（起源于猪）甚至更可能发生在中国，因为猪很早就在中国驯养

    了，并且成了中国十分重要的家畜。

    中国广大的幅员和生态的多样性造就了许多不同的地区性文化，从考古上来看，根

    据它们的陶器和人工制品的不同风格，这一点是可以区别出来的。在公元前第四个

    千年期间，这些地区性文化在地理上扩张了，它们开始相互作用，相互竞争，相互

    融合。正如生态多样性地区之间驯化动植物的交流丰富了中国的粮食生产一样，文

    化多样性地区之间的交流丰富了中国的文化和技术，而交战的酋长管辖地之间的激

    烈竞争推动了规模更大、权力更集中的国家的形成（第十四章）。

    虽然中国的南北梯度妨碍了作物的传播，但这种梯度在中国不像在美洲或非洲那样

    成为一种障碍，因为中国的南北距离较短；同时也因为中国的南北之间既不像非洲

    和墨西哥北部那样被沙漠阻断，也不像中美洲那样被狭窄的地峡隔开。倒是中国由

    西向东的大河（北方的黄河、南方的长江）方便了沿海地区与内陆之间作物和技术

    的传播，而中国东西部之间的广阔地带和相对平缓的地形最终使这两条大河的水系

    得以用运河连接起来，从而促进了南北之间的交流。所有这些地理因素促成了中国

    早期的文化和政治统一，而西方的欧洲虽然面积和中国差不多，但地势比较高低不

    平，也没有这样连成一体的江河，所以欧洲直到今天都未能实现文化和政治的统

    一。

    在中国，有些新事物是由南向北传播的，尤其是铁的冶炼和水稻的栽培。但主要的

    传播方向是由北向南。这个趋向在文字上表现得最为明显：欧亚大陆西部曾产生过

    太多的书写系统，如苏美尔的楔形文字、埃及的象形文字、赫梯文字、弥诺斯文字

    和闪语字母。中国则不同，它只产生了一种得到充分证明的书写系统。它在华北得

    到完善，并流传各地，预先制止了任何其他不成熟的书写系统的发展或取而代之，

    最后演化为今天仍在中国使用的文字。华北社会向南传播的其他一些重要的有特色

    的东西是青铜工艺、汉藏语言和国家的形成。中国的3个最早的王朝—夏、商、周都

    是在公元前第二个一千年间在华北兴起的。

    现存的公元前第一个千年的著作表明，当时的华夏族就已常常（就像今天许多人仍

    然在做的那样）觉得在文化上比非华夏族的“野蛮人”优越，而华北人也常常甚至

    把华南人也看作野蛮人。例如，公元前第一个千年，周朝后期的一位作家对中国的

    其他民族作了如下的描绘：“中国戎夷，五方之民，皆有性也，不可推移。东方曰

    夷，被发文身，有不火食者矣。”这位周朝的作者接着又把南方、西方和北方的原

    始部落说成是沉溺于同样野蛮的习俗：“南方曰蛮，雕题交趾，有不火食者矣。西

    方曰戎，被发衣皮，有不粒食者矣。北方曰狄，衣羽毛穴居，有不粒食者矣。”

    由华北的这个周王朝建立的或以周王朝为榜样的一些国家，在公元前第一个千年中

    向华南扩展，最后于公元前221年实现了秦王朝统治下的中国的政治统一。中国的文

    化统一也在同一期间加速进行，有文字的、“文明的”华夏诸国吸收并同化了没有

    文字的“野蛮人”，或成为这些人仿效的榜样。这种文化的统一有时是很残暴的，

    例如秦始皇宣布以前的所有典籍都是没有价值的，并下令把它们焚毁，这给我们现

    在了解中国的早期历史和文字造成了很大的不便。这些和其他一些严厉的措施对于

    华北的汉藏语向中国大部分地区传播，并使苗瑶语和其他语族的分布落到如今零碎

    分散的状况，必定起到过推动的作用。

    在东亚，中国在粮食生产、技术、文字和国家形成方面的领先优势所产生的结果

    是，中国的创新改革对邻近地区的发展也作出了重大的贡献。例如，直到公元前第

    四个千年，热带东南亚仍然为狩猎采集族群所占据，这些人制造了以越南和平遗址

    命名的，属于所谓和平文化传统的砾石工具和石片工具。从那以后，源自中国的作

    物、新石器时代的技术、村居生活以及与华南陶器相似的陶器传入了热带东南亚，

    也许一起来到的还有华南的一些语族。历史上缅甸人、老挝人和泰人的向南扩张使

    热带东南亚的中国化宣告完成。所有这些现代民族都是他们的华南同胞的近代旁系

    亲属。

    中国的这种影响就像蒸汽压路机一样势不可挡，先前的热带东南亚民族在这一地区

    的现代居民中几乎没有留下任何痕迹。只剩下狩猎采集族群的3个孑遗群体—马来半

    岛的塞芒族矮小黑人、安达曼群岛岛民和斯里兰卡维多依族矮小黑人—使我们想到

    热带东南亚的原先居民可能是黑肤、鬈发，就像现代的新几内亚人，而不像肤色较

    浅、直发的中国华南人及其旁系亲属现代的热带东南亚人。东南亚的这些孑遗的矮

    小黑人可能就是当初开拓新几内亚的原住民的最后幸存者。塞芒族矮小黑人仍然过

    着狩猎采集生活，他们和附近的农民进行物物交换，但也从这些农民那里采用了一

    种南亚语言—就像我们将要看到的那样，菲律宾矮小黑人和非洲俾格米狩猎采集族

    群也是采用了他们的农民交易伙伴的语言。只有在遥远的安达曼群岛上，一些与华

    南语族没有亲属关系的语言继续保存了下来—它们是曾经必定多达几百种，而现已

    灭绝的东南亚土著语言中最后幸存下来的语言。

    甚至朝鲜和日本也受到了中国的巨大影响，不过它们在地理上与中国相隔绝的状

    态，确保了它们没有像热带东南亚那样失去自己的语言以及体质和遗传特征。朝鲜

    和日本在公元前第二个千年中采纳了中国的水稻，在公元前第一个千年中采用了中

    国的青铜冶炼术，在公元第一个千年中采用了中国的文字。中国还把西亚的小麦和

    大麦传入朝鲜和日本。

    我们在这样介绍中国在东亚文明中所起的重要作用时切不可言过其实。事实上，东

    亚的文化进步并不全部源于中国，朝鲜人、日本人和热带东南亚人也不是毫无贡献

    的没有创造能力的野蛮人。古代的日本人发明了世界上一些最古老的陶器制造技

    术，并在粮食生产传入之前很久作为狩猎采集族群就已在村庄里定居，靠日本丰富

    的海产资源维持生计。有些作物可能是在日本、朝鲜和热带东南亚最早或独立驯化

    出来的。

    但是，中国的作用仍然是太大了。例如，中国文化的声望值在日本和朝鲜仍然很

    高，虽然日语中源自中国的书写系统在表达日本语言方面存在着种种缺点，但日本

    并不打算抛弃它，而朝鲜也只是在不久前才用本国的奇妙的谚文字母取代了笨拙的

    源自中国的文字。中国文字在日本和朝鲜的持续存在，是将近10000年前动植物在中

    国驯化的20世纪版生动遗产。由于东亚最早的农民所取得的成就，中国成了中国人

    的中国，而从泰国去往（我们将在下一章看到）复活节岛的民族就成了他们的表

    亲。

    第十七章 驶向波利尼西亚的快艇

    有一次，在印度尼西亚属新几内亚的首都查亚普拉，我和3位印度尼西亚朋友走进了

    一家铺子，这时发生了一件事。对我说来，这件事就是太平洋岛屿历史的缩影。我

    这3位朋友的名字分别是阿什马德、维沃尔和索阿卡里。这家铺子是一个名叫平瓦的

    商人开的。阿什马德是印度尼西亚政府官员，担任我们的头儿，因为他和我正在为

    政府组织一次生态调查，我们雇用了维沃尔和索阿卡里做本地的助手。但阿什马德

    从来没有到过新几内亚的山区森林，根本不知道该采办什么东西。这结果令人发

    笑。

    在我的朋友们走进这家铺子的时候，平瓦正在读一份中文报纸。当他看见维沃尔和

    索阿卡里时，他继续读他的报纸，但他一看到阿什马德，就飞快地把报纸塞到柜台

    下面。阿什马德拿起了一把斧头，惹得维沃尔和索阿卡里笑了起来，因为他把斧头

    拿倒了。维沃尔和索阿卡里教给他怎样正确地握住斧柄砍东西。这时，阿什马德和

    索阿卡里注意到维沃尔的光脚丫子，因为他一辈子没有穿过鞋，所以脚趾头都向外

    张开。索阿卡里挑了一双最大的鞋往维沃尔的脚上套，但这双鞋仍然太小，这引得

    阿什马德、索阿卡里和平瓦笑声不断。阿什马德挑了一把塑料梳子来梳理他那又粗

    又黑的直发。他看了一眼维沃尔的浓密的鬈发，把梳子递给维沃尔。梳子立刻在头

    发里卡住，维沃尔一使劲，梳子就立即折断了。大家都笑了，维沃尔自己也笑了。

    接着维沃尔提醒阿什马德要买许多大米，因为在新几内亚的山村里除了甘薯买不到

    其他食物，而吃甘薯会使阿什马德的胃受不了—大家又笑了。

    笑归笑，我还是觉察到了潜在的紧张。阿什马德是爪哇人，平瓦是中国人，维沃尔

    是新几内亚高原人，而索阿卡里是新几内亚北部沿海低地人。爪哇人在印度尼西亚

    政府中大权独揽，而印度尼西亚政府于20世纪60年代并吞了新几内亚西部，并用炸

    弹和机关枪粉碎了新几内亚人的反抗。阿什马德后来决定留在城里，让我独自带着

    维沃尔和索阿卡里去做森林调查工作。他向我解释了他的决定，他指着他那和新几

    内亚人完全不同的粗直头发说，新几内亚人会杀死任何一个长着他这样头发的人，

    如果他们发现他远离军队的支持的话。

    平瓦已经收起了他的报纸，因为输入中国印刷品在印度尼西亚属新几内亚在名义上

    是非法的。在印度尼西亚的很大一部分地区，商人都是中国移民。在经济上占支配

    地位的华人与政治上占支配地位的爪哇人之间潜伏着的相互恐惧在1966年爆发为一

    场流血的革命，当时爪哇人屠杀了成千上万的华人。维沃尔和索阿卡里是新几内亚

    人，他们也抱有大多数新几内亚人对爪哇人独裁统治所抱有的愤恨，但他们又互相

    瞧不起对方的群体。高原居民认为低地居民是光吃西谷椰子的无能之辈而不屑一

    顾，而低地居民也不把高原居民放在眼里，说他们是未开化的大头鬼，这是指他们

    那一头浓密的鬈发，也是指他们那出名的傲慢态度。我与维沃尔和索阿卡里建立了

    一个孤零零的森林营地还没有几天，他们就差点儿用斧头干起架来。

    阿什马德、维沃尔、索阿卡里和平瓦所代表的这些群体之间的紧张状况，主宰了印

    度尼西亚这个世界上第四位人口最多的国家的政治。现代的这种紧张状况的根源可

    以追溯到几千年前。我们在考虑海外重大的人口流动时，往往着重考虑哥伦布发现

    美洲以来的那些人口流动，以及由此而产生的在各个历史时期内欧洲人更替非欧洲

    人的情况。但在哥伦布之前很久也存在大规模的海外人口流动，而在史前期也已有

    了非欧洲人被其他非欧洲人所更替的现象。维沃尔、阿什马德和索阿卡里代表了史

    前时代从亚洲大陆进入太平洋的3次海外移民浪潮。维沃尔的高原地区居民可能是不

    迟于40000年前开拓新几内亚的大批早期亚洲移民的后代。阿什马德的祖先在大约

    40000年前从华南一路沿海到达，完成了对那里的与维沃尔的祖先有亲缘关系的人们

    的更替。索阿卡里的祖先大约在36000年前到达新几内亚，他们是来自华南沿海的同

    一批移民浪潮的一部分，而平瓦的祖先则仍然占据着中国。

    把阿什马德和索阿卡里的祖先分别带到爪哇和新几内亚的人口流动，被称为南岛人

    的扩张，这是过去6000年中发生的几次规模最大的人口流动之一。其中的一支成为

    波利尼西亚人，他们住在太平洋中最偏远的岛上，是新石器时代各族群中最伟大的

    航海者。南岛人今天所说的语言是分布最广的一种语言，从马达加斯加到复活节

    岛，覆盖了大半个地球。在本书中，关于自冰期结束以来的人口流动问题，南岛人

    的扩张占有中心的地位，因为这是需要予以解释的最重要的现象之一。为什么是最

    后来自大陆中国的南岛人在爪哇和印度尼西亚的其余地方殖民并更替了那里原来的

    居民，而不是印度尼西亚人在中国殖民并更替了中国人？南岛人在占据了整个印度

    尼西亚之后，为什么不能再占据新几内亚低地那一块沿海的狭长地带，为什么完全

    不能把维沃尔的族群从新几内亚高原地区赶走？中国移民的后代又是怎样变成波利

    尼西亚人的？

    今天的爪哇岛、大部分其他印度尼西亚岛屿（最东端的一些岛屿除外）以及菲律宾

    群岛上的居民是颇为相似的。在外貌和遗传上，这些岛上的居民与华南的中国人相

    似，甚至与热带东南亚人更加相似，尤其与马来半岛的居民相似。他们的语言也同

    样相似：虽然在菲律宾群岛和印度尼西亚的西部及中部地区有374种语言，但它们全

    都有很近的亲缘关系，都属于南岛语系的同一个语支（西马来—波利尼西亚语

    支）。南岛语到达亚洲大陆的马来半岛、越南和柬埔寨的一些小块地区、印度尼西

    亚最西端的岛屿苏门答腊和婆罗洲附近，但在大陆的其他地方就再也没有这些语言

    了（图17.1）。南岛语中的一些词被借入英语，其中包括“taboo”（禁忌）

    和“tattoo”（文身）（来自波利尼西亚语）、“boondocks”（荒野）（来自菲

    律宾的他加禄语）、“amok”（杀人狂）、“batik”（蜡防印花法）

    和“orangutan”（猩猩）（来自马来语）。

    印度尼西亚和菲律宾在遗传和语言上的一致起初令人惊讶，就像中国在语言上的普

    遍一致令人惊讶一样。著名的爪哇人化石证明，人类至少在印度尼西亚西部居住了

    100万年之久。这应该使人类有充裕的时间逐步形成遗传和语言方面的差异和对热带

    的适应性变化，如像其他许多热带居民的那种黑皮肤—但印度尼西亚人和菲律宾人

    却肤色较浅。

    同样令人惊讶的是，除了肤色较浅这一点外，在其他体貌特征和遗传方面，印度尼

    西亚人和菲律宾人同热带东南亚人和中国华南人非常相似。只要看一看地图就可清

    楚地知道，印度尼西亚提供了人类在40000年前到达新几内亚和澳大利亚的唯一可能

    的路线，因此人们可能天真地以为，现代的印度尼西亚人理应像现代的新几内亚人

    和澳大利亚人。事实上，在菲律宾／印度尼西亚西部地区，只有几个像新几内亚人

    的人群，特别是生活在菲律宾山区的矮小黑人。菲律宾的这些矮小黑人可能是一些

    群体的孑遗，这些群体就是维沃尔的族群在到达新几内亚之前的祖先，这一点也适

    用于我在谈起热带东南亚时（第十六章）所提到的那3个与新几内亚人相似的孑遗群

    体。甚至这些矮小黑人所说的南岛语也同他们的邻居菲律宾人的语言相似，这一点

    意味着他们也（像马来西亚的塞芒族矮小黑人和非洲的俾格米人一样）失去了自己

    原来的语言。

    南岛语系诸语言分布图

    图17.1 南岛语系包括4个语族，其中3个都在台湾，另一个（马来—波利尼西亚语

    族）分布甚广。这后一个语族又包括两个语支—西马来—波利尼西亚语（＝WM—

    P）和中—东马来—波利尼西亚语（＝C—EM—P）。这后一个语支又包括4个亚语

    支，其中分布很广的大洋洲亚语支在东，另外3个在西，其分布地区小得多，包括哈

    尔马赫拉岛、印度尼西亚东部附近岛屿和新几内亚西端。

    所有这些情况有力地表明了，或是热带东南亚人，或是说南岛语的中国华南人，他

    们在不久前扩散到整个菲律宾和印度尼西亚，更替了这些岛屿上除菲律宾矮小黑人

    以外的所有原来的居民，同时也更替了所有原来岛上的语言。这个事件发生的时间

    显然太近，那些移民还来不及形成黑皮肤和截然不同的语系，也来不及形成遗传特

    征或遗传差异。他们的语言当然比中国大陆的8大语言多得多，但不再迥然不同。许

    多相似的语言在菲律宾和印度尼西亚增生，只是反映了这些岛屿从未像中国那样经

    历过政治和文化的统一。

    语言分布的详细情况为这种假设的南岛人扩张的路线提供了有价值的线索。整个南

    岛语系包括959种语言，分为4个语族。但其中一个被称为马来—波利尼西亚语的语

    族包括了这959种语言中的945种，几乎覆盖了南岛语系整个地理分布范围。在说印

    欧语的欧洲人最近的海外扩张之前，南岛语是世界上分布最广的语系。这表明，马

    来—波利尼西亚语族最近从南岛语系分化出来，从南岛语的故乡向远方传播，从而

    产生了许多地方性语言，但仍然都是近亲语言，因为时间太短，还不能形成巨大的

    语言差异。至于南岛语的故乡究竟在何处，我们不应因此就把目光投向马来—波利

    尼西亚语族，而应投向南岛语系的另外3个语族，它们彼此之间的差异以及与马来—

    波利尼西亚语族的差异，要大大多于马来—波利尼西亚语族的各个语支之间的差

    异。

    原来，这另外3个语族都有重叠分布，与马来—波利尼西亚语族的分布相比，它们的

    分布范围全都很小。只有距华南大陆90英里的台湾岛的土著在使用这些语言。台湾

    的土著占据了该岛的大部分地区，直到最近的几千年中中国大陆人才开始在岛上大

    批定居。1945年后，尤其是1949年中国共产党打败了中国国民党后，又有一批大陆

    人来到台湾，所以台湾土著现在只占台湾人口的2%。南岛语系的4个语族中有3个集

    中在台湾，这表明台湾就是今天各地南岛语的故乡，在过去几千年的大部分时间

    里，这些语言一直在台湾使用，因此有最长的时间来产生分化。这样看来，从马达

    加斯加到复活节岛，所有其他南岛语可能都起源于台湾向外的人口扩张。

    现在，我们可以转到考古证据方面来。虽然古代村落的遗址中没有随骨头和陶器一

    起出土的语言化石，但仍然显示了可以与语言联系起来的人的活动和文化产品。同

    世界上的其余地区一样，今天南岛语分布范围内的大部分地区—台湾、菲律宾、印

    度尼西亚和许多太平洋岛屿—原来都为狩猎采集族群所占据，他们没有陶器，没有

    打磨的石器，没有家畜，也没有作物。（这一推断的唯一例外是马达加斯加、美拉

    尼西亚东部、波利尼西亚和密克罗尼西亚这些偏远的岛屿，因为狩猎采集族群从来

    没有到达过这些地方，在南岛人扩张前一直是人迹不至。）在南岛语分布范围内，

    考古中发现最早的不同文化迹象的地方是—台湾。从公元前第四个千年左右开始的

    打磨石器和源于华南大陆更早陶器的有图案装饰的不同陶器风格（所谓大坌坑陶

    器），在台湾和对面的华南大陆沿海地区出现。后来在台湾的一些遗址中出土的水

    稻和粟的残迹提供了关于农业的证据。

    台湾大坌坑遗址和华南沿海，不但有大量的石头网坠和适于刳木为舟的扁斧，而且

    也有大量的鱼骨和软体动物的壳。显然，台湾的这些新石器时代的最早居民已有了

    水运工具，足以胜任深海捕鱼，并可从事经常性的海上交通，渡过该岛与大陆之间

    的台湾海峡。因此，台湾海峡可能被用作航海训练场，中国大陆人在这里培养他们

    的航海技术，以便他们能够在太平洋上进行扩张。

    一种把台湾大坌坑文化同后来的太平洋岛屿文化联系起来的特殊的人工制品是树皮

    舂捣器，这是一种石制工具，用来舂捣某些树的含纤维的树皮，以便制作绳索、鱼

    网和衣服。太平洋民族一旦到了没有产毛的家畜、没有纤维作物因而也就没有织造

    成的布的地方，他们穿衣就得依靠舂捣出来的树皮“布”了。伦纳尔岛是波利尼西

    亚的一个传统岛屿，直到20世纪30年代才开始西方化。这个岛上的居民对我说，西

    方化产生了一个附带的好处，就是岛上变得安静了。不再到处都是树皮舂捣器的声

    音了，不再每天从天亮一直舂捣到黄昏后了！

    有考古证据表明，在大坌坑文化到达台湾后的千年左右时间里，明显源自该文化的

    一些文化从台湾向外传播得越来越远，最后占据了现代南岛语的整个分布范围（图

    17.2）。这方面的证据包括磨制的石器、陶器、家猪的骨骼和作物的残迹。例如，

    台湾岛上有花纹的大坌坑陶器为没有花纹的素陶或红陶所代替，这种陶器在菲律宾

    和印度尼西亚的西里伯斯岛及帝汶岛上的一些遗址也有发现。这种包括陶器、石器

    和驯化动植物的“整体”文化在公元前3000年左右出现在菲律宾，在公元前2500年

    左右出现在印度尼西亚的西里伯斯岛、北婆罗洲和帝汶岛，在公元前2000年左右出

    现在爪哇和苏门答腊，在公元前1600年左右出现在新几内亚地区。我们将要看到，

    在那些地方的扩张呈现出快艇般的速度，人们携带着整个文化向东全速前进，进入

    了所罗门群岛以东过去没有人迹的太平洋岛屿。这一扩张的最后阶段发生在公元元

    年后的一千年中，导致了对波利尼西亚和密克罗尼西亚的每一个能住人的岛屿的拓

    殖。令人惊讶的是，这种扩张还迅速西进，渡过太平洋到达非洲东海岸，导致了对

    马达加斯加岛的拓殖。

    图17.2 南岛人扩张路线及到达每一地区的大致年代。

    婆罗洲

    斯里伯斯岛

    帝汶岛（公元前2500年左右）

    哈尔马赫拉岛（公元前1600年左右）

    爪哇岛

    苏门答腊（公元前2000年左右）

    俾斯麦群岛（公元前1600年左右）

    马来半岛

    越南（公元前1000年左右）

    所罗门群岛（公元前1600年左右）

    圣克鲁斯群岛

    斐济

    汤加

    新喀里多尼亚（公元前1200年左右）

    社会群岛

    土阿莫土群岛（公元元年左右）

    至少在这种扩张到达新几内亚沿海之前，各岛之间的往来可能要靠有双舷外浮材的

    张帆行驶的独木舟，这种船今天在整个印度尼西亚仍很普遍。这种船的设计代表了

    对那种刳木而成的简单独木舟的一个重大的进步，而这种简单的独木舟在全世界生

    活在内河航道上的传统民族中十分流行。刳木而成的独木舟，顾名思义，就是一段

    用扁斧挖空并使两端成形的结实的树干。由于用来掏挖的树干是圆的，所以独木舟

    的底部也是圆的，这样，重量的分配只要有一点点不平衡，就会使独木舟向超重的

    一边倾翻。每当我乘坐独木舟由新几内亚人划着沿着新几内亚的河流逆流而上时，

    一路上大部分时间里我都是提心吊胆，好像我只要稍微动一动，独木舟就会倾覆，

    把我和我的双筒望远镜翻落水中去与鳄鱼为伍。在风平浪静的江河湖泊里划独木

    舟，新几内亚人能够做到行所无事，但如果是在海上，即使风浪不太大，就连新几

    内亚人也不会去驾驶独木舟。因此，设计出某种稳定装置不但对南岛人在整个印度

    尼西亚进行扩张至关重要，而且甚至对台湾的最早开拓也是必不可少的。

    解决办法是把两根较小的圆木（“浮材”）绑在船舷外侧，一边一根，距离船体几

    英尺远，用垂直地缚在船体和浮材上的支杆来连接。每当船体开始向一边倾侧时，

    那一边浮材的浮力使浮材不会被推入水下，因而实际上不可能使船倾覆。这种双舷

    外浮材张帆行驶独木舟的发明可能是促使南岛人从中国大陆向外扩张的技术突破。

    考古学证据和语言学证据之间两个引人注目的一致证实了这样的推断：几千年前把

    一种新石器文化带到台湾、菲律宾和印度尼西亚的民族说的是南岛语，并且是今天

    仍然居住在这些岛屿上的说南岛语的人的祖先。首先，这两种证据清楚地表明了向

    台湾的移民是从华南沿海向外扩张的第一阶段，而从台湾向菲律宾和印度尼西亚的

    移民则是这种扩张的第二阶段。如果这种扩张从热带东南亚的马来半岛开始，先到

    距离最近的印度尼西亚岛屿苏门答腊，然后到达印度尼西亚的其他岛屿，最后到达

    菲律宾和台湾，那么我们就会发现马来半岛和苏门答腊的现代语言中南岛语系的最

    深刻的变化（反映了最大的时间纵深），而台湾和菲律宾的语言可能只是在最近才

    在一个语族内发生分化。相反，最深刻的变化却发生在台湾，而马来半岛和苏门答

    腊的语言全都属于同一个亚语支：西马来—波利尼西亚语支最近出现的一个分支，

    而西马来—波利尼西亚语支又是波利尼西亚语族相当晚近出现的一个分支。语言关

    系的这些细节与考古证据完全一致，因为考古证据表明，向马来半岛移民是最近的

    事，它发生在向台湾、菲律宾和印度尼西亚移民之后，而不是发生在这之前。

    考古学证据与语言学证据之间的另一个一致之处，是古代南岛人所使用的整个文化

    内容。考古学为我们提供了以陶器、猪骨和鱼骨等为形式的直接文化证据。人们开

    始时可能会感到奇怪，一个只研究现代语言（这些语言的没有文字的祖代形式仍然

    无人知晓）的语言学家怎么会断定6000年前生活在台湾的人是否已经养猪。办法是

    比较来源于已经消失的古代语言（所谓原始母语）的现代语言词汇来重构古代语言

    的词汇。

    例如，分布地区从爱尔兰到印度的印欧语系的许多语言中，意思为“羊”的词都十

    分相似：在立陶宛语、梵语、拉丁语、西班牙语、俄语、希腊语和爱尔兰语中分别

    为“avis”、“avis”、“ovis”、“oveja”、“ovtsa”、“owis”和“oi”。

    （英语的“sheep”显然来源不同，但英语在“ewe”〔母羊〕这个词中仍保留了原

    来的词根。）对各种现代印欧语在历史过程中经历的语言演变所进行的比较表明，

    在大约6000年前的祖代印欧语中，这个词的原来形式是“owis”。这种没有文字的

    祖代语言称之为原始印欧语。

    显然，6000年前的原始印欧人已经饲养羊，这是与考古证据一致的。他们的词汇中

    另外有将近2000个词同样可以予以重构，其中包括表示“山羊”、“马”、“轮

    子”、“兄弟”和“眼睛”这些词。但表示“gun”（枪炮）的词却无法从任何原始

    印欧语的词重构出来，这个词在不同的现代印欧语中用的是不同的词根：在英语中

    是“gun”，在法语中是“fusil”，在俄语中是“ruzhyo”，（Ружьё）等等。这

    一点不应使我们感到惊奇：6000年前的人不可能有表示枪炮的词，因为枪炮只是过

    去1000年内发明出来的武器。由于没有继承下来的表示“枪炮”这个意思的共同词

    根，所以在枪炮最后发明出来时，每一种印欧语都得创造出自己的词来或者从别处

    借用。

    我们可以用同样的办法，把现代的台湾语、菲律宾语、印度尼西亚语和波利尼西亚

    语加以比较，从而重构出在远古所使用的一种原始南岛语来。谁也不会感到惊奇的

    是，这种重构出来的原始南岛语有这样一些意思的词如“二”、“鸟”、“耳

    朵”和“头虱”；当然，原始的南岛人能够数到2，知道鸟，有耳朵和虱子。更有意

    思的是，这种重构出来的语言中有表示“猪”、“狗”和“米”这些意思的词，因

    此这些东西想必是原始南岛文化的一部分。这种重构出来的语言中有大量表示海洋

    经济的词，如“带舷外浮材的独木舟”、“帆”、“大蛤”、“章鱼”、“渔

    栅”和“海龟”。不管原始的南岛人生活在什么地方和什么时候，关于他们的文化

    的语言学证据与关于大约6000年前生活在台湾的能够制陶、面向海洋、从事粮食生

    产的民族的考古学证据非常吻合。

    同样的方法也可用来重构原始的马来—波利尼西亚语，这是南岛人从台湾向外移民

    后所使用的祖代语言。原始的马来—波利尼西亚语中有一些用来表示热带作物的

    词，如芋艿、面包果、香蕉、薯蓣和椰子，在原始的南岛语中，无法重构出任何表

    示这些作物的词。因此，这个语言学上的证据表明，南岛语中许多热带作物的名字

    是在南岛人从台湾向外移民后才有的。这个结论是与考古学上的证据相一致的：随

    着农民移民从台湾（位于赤道以北23度附近）南下，向赤道热带地区扩散，他们开

    始越来越依赖热带的根用作物和树生作物，接着他们又把这些作物带进了热带太平

    洋地区。

    那些从华南经由台湾南下的说南岛语的农民怎么会这样全面地更替了菲律宾和印度

    尼西亚西部的狩猎采集人口，以致那原有的人口很少留下什么遗传学的证据和根本

    没有留下任何语言学的证据？其原因与欧洲在过去不到两个世纪的时间内更替或消

    灭澳大利亚土著的原因相同，也与华南人在这以前更替了热带东南亚人的原因相

    同：即农民的稠密得多的人口、优良的工具和武器、更发达的水运工具和航海技术

    以及只有农民而不是狩猎采集族群才对之有某种抵抗力的流行疾病。在亚洲大陆，

    说南岛语的农民同样能够更替马来半岛上以前的狩猎采集族群，因为他们从南面和

    东面（从印度尼西亚的岛屿苏门答腊和婆罗洲）向该半岛移民，与说南亚语的农民

    从北面（从泰国）向该半岛移民差不多同时。其他一些说南岛语的人终于在越南南

    部和柬埔寨的一些地方立定了脚根，成为这两个国家中说占语的现代少数民族的祖

    先。

    然而，说南岛语的农民未能再向前进入东南亚大陆，因为说南亚语和加岱语的农民

    已经更替了那里原有的狩猎采集族群，同时也因为说南岛语的农民并不拥有对说南

    亚语和傣—加岱语的农民的任何优势。虽然根据我们的推断，说南岛语的人来自华

    南沿海地区，但在今天的中国大陆已没有人说南岛语了，这可能是因为它们在说汉

    藏语的人向南扩张时同其他几百种原有的中国语言一起被消灭了。但与南岛语最接

    近的语族据认为是傣—加岱语、南亚语和苗瑶语。因此，虽然中国的南岛语可能没

    有逃过被中国王朝攻击的命运，但它们的一些亲属语言却逃过了。

    至此，我们已经跟随说南岛语的人走过了他们初期阶段的扩张路线，从华南沿海经

    过台湾和菲律宾到达印度尼西亚的西部和中部，行程2500英里。在这扩张过程中，

    这些说南岛语的人从海岸到内陆，从低地到山区，逐步占据了这些岛上所有适于居

    住的地区。他们的为人所熟知的不迟于公元前1500年的考古标志—包括猪骨和素面

    红纹陶器—表明，他们已经到达了印度尼西亚东部的哈尔马赫拉岛，距离新几内亚

    这个多山的大岛的东端不到200英里。他们是否像已经占领斯里伯斯、婆罗洲、爪哇

    和苏门答腊这些多山的大岛那样，去着手占领新几内亚呢？

    他们没有那样做，看一看大多数现代新几内亚人的脸就会清楚地知道，对新几内亚

    人的遗传所进行的详细研究也证实了这一点。我的朋友维沃尔和其他所有新几内亚

    高原人的黑皮肤、浓密的鬈发和脸型，与印度尼西亚人、菲律宾人和华南人是明显

    不同的。新几内亚内陆和南部沿海的低地人与高原人相似，只是身材一般较高。遗

    传学家没有能从新几内亚高原人的血样中发现南岛人特有的遗传标志。

    但对新几内亚北部和东部沿海民族和新几内亚北面和东面的俾斯麦群岛和所罗门群

    岛的民族来说，情况就比较复杂。从外表来看，他们或多或少地介于像维沃尔这样

    的高原人和像阿什马德这样的印度尼西亚人之间，不过一般都大大接近维沃尔。例

    如，我的朋友索阿卡里来自北部沿海地区，他的波浪形头发介于阿什马德的直发和

    维沃尔的鬈发之间，他的肤色比维沃尔的肤色多少要浅一些，却又比阿什马德的肤

    色深得多。从遗传来看，俾斯麦群岛和所罗门群岛上的居民有大约15%的南岛语族群

    成分，和85%新几内亚高原人的成分的人。因此，南岛人显然到过新几内亚地区，但

    未能完全深入该岛腹地，所以在遗传上被新几内亚北部海岸和岛屿上的原先居民所

    削弱了。

    现代语言基本上说的是同一个故事，不过更详细罢了。我在第十五章说过，大多数

    新几内亚语言叫做巴布亚诸语言，它们同世界上其他地方的任何语系都没有亲缘关

    系。在新几内亚山区、新几内亚西南部和中南部整个低地地区（包括新几内亚海岸

    地区和北部内陆地区）所说的每一种语言，毫无例外都是某一种巴布亚语。但某些

    南岛语言只在北部和东南部附近的一片狭长地带使用。俾斯麦群岛和所罗门群岛上

    的大多数语言是南岛语言，某些巴布亚语言只在几个岛上的一些小块孤立地区使

    用。

    在俾斯麦群岛、所罗门群岛和新几内亚北部沿海所使用的南岛语言是一个叫做大洋

    洲语言的亚语支，它们同哈尔马赫拉岛和新几内亚西端所使用的语言的亚语支有着

    亲缘关系。人们在看地图时可能会想到，这种语言学上的关系证实了新几内亚地区

    说南岛语的人是取道哈尔马赫拉岛到达新几内亚的。南岛语和巴布亚语的一些细节

    和它们在新几内亚北部的分布情况表明，说南岛语的入侵者与说巴布亚语的本地居

    民有过长期的交往。这个地区的南岛语和巴布亚语显示了对彼此的词汇和语法的巨

    大影响，使人难以确定某些语言基本上是受到巴布亚语言影响的南岛语还是受到南

    岛语言影响的巴布亚语言。如果你在新几内亚北部沿海或海岸外的岛屿上旅行，走

    过了一个又一个村子，你会发现一个村子讲的是南岛语，下一个村子讲的是巴布亚

    语，再下一个村子讲的又是南岛语，但在语言分界线上却没有发生任何遗传中断。

    所有这一切表明，说南岛语的入侵者的后代和原来新几内亚人的后代，几千年来一

    直在新几内亚北部沿海地区及其岛屿上进行贸易、通婚并获得了彼此的基因与语

    言。这种长期的接触对转移南岛语言效果较大，而对转移南岛人的基因则效果较

    小，其结果是俾斯麦群岛和所罗门群岛的岛民现在说的是南岛语，而他们的外貌和

    大多数基因却仍然是巴布亚人的。但南岛人的基因和语言都没有能深入新几内亚的

    腹地。这样，他们入侵新几内亚的结果就和他们入侵婆罗洲、西里伯斯和其他印度

    尼西亚大岛的结果大不相同，因为他们在印度尼西亚的这些岛屿以不可阻挡之势把

    原先居民的基因和语言消灭殆尽。为了弄清楚在新几内亚发生的事情，让我们现在

    转到考古证据上来。

    公元前1600年左右，人们所熟知的南岛人扩张的考古标志—猪、鸡、狗、红纹陶、

    打磨石扁斧和大蛤壳—在哈尔马赫拉岛出现，几乎与此同时，这些东西也在新几内

    亚地区出现了。但南岛人到达新几内亚与他们在这之前到达菲律宾和印度尼西亚有

    两个不同的特点。

    第一个特点是陶器的纹饰。陶器的纹饰具有审美特点而不具有任何经济意义，但却

    使考古学家立即认出某个早期的南岛人遗址。虽然菲律宾和印度尼西亚的南岛人的

    大多数早期陶器都没有纹饰，但新几内亚地区的陶器却有着水平带状几何图形的精

    美纹饰。在其他方面，这种陶器还保留了印度尼西亚的南岛人的早期陶器所特有的

    红色泥釉和器皿形制。显然，新几内亚地区南岛人移民想到了给他们的壶罐“文

    身”，这也许是受到他们已经用在树皮布和文身花纹上的几何图案的启发。这个风

    格的陶器叫做拉皮塔陶器，这是以它的绘制之处名叫拉皮塔的考古遗址命名的。

    新几内亚地区南岛人早期遗址更重要的独特之处，在于它们的分布。在菲律宾和印

    度尼西亚，甚至已知最早的南岛人遗址都是在一些大岛上，如吕宋、婆罗洲和西里

    伯斯，但新几内亚地区的拉皮塔陶器遗址则不同，它们几乎都是在偏远大岛周边的

    一些小岛上。迄今为止，发现拉皮塔陶器的只有新几内亚北部海岸上的一处遗址

    （艾泰普）和所罗门群岛上的两三处遗址。新几内亚地区发现拉皮塔陶器的大多数

    遗址是在俾斯麦群岛，在俾斯麦群岛中较大岛屿海岸外的小岛上，偶尔也在这些较

    大岛屿本身的海岸上。既然（我们将要看到）这些制作拉皮塔陶器的人能够航行几

    千英里之遥，但他们却未能把他们的村庄搬到几英里外的俾斯麦群岛中的大岛上

    去，也未能搬到几十英里外的新几内亚去，这肯定不是由于他们没有能力到达那

    里。

    拉皮塔人赖以生存的基础可以根据考古学家们在拉皮塔遗址出土的那些垃圾重构出

    来。拉皮塔人生活的主要依靠是海产，其中包括鱼、海豚、海龟、鲨鱼和有壳水生

    动物。他们饲养猪、鸡和狗，吃许多树上的坚果（包括椰子）。虽然他们可能也吃

    南岛人常吃的根用作物如芋艿和薯蓣，但很难找到关于这些作物的证据，因为坚硬

    的坚果壳在垃圾堆里保存几千年的可能性要比软柔的根茎大得多。

    当然，要想直接证明制造拉皮塔陶器的人说的是某种南岛语，这是不可能的。然

    而，有两个事实使得这一推断几乎确定无疑。首先，除了这些陶器上的纹饰外，这

    些陶器本身以及与其相联系的文化器材，同印度尼西亚和菲律宾现代的说南岛语社

    会的古代遗址中发现的文化遗存有类似之处。其次，拉皮塔陶器还出现在以前人迹

    不到的遥远的太平洋岛屿上，但没有任何证据表明，在那次带来拉皮塔陶器的移民

    浪潮后接着又出现过第二次重大的移民浪潮，而这些岛上的现代居民说的又是一种

    南岛语言（详见下文）。因此，可以有把握地假定，拉皮塔陶器是南岛人到达新几

    内亚的标志。

    那些说南岛语的制造陶器的人在大岛附近的小岛上干些什么呢？他们可能和直到最

    近还生活在新几内亚地区的一些小岛上的制陶人过着同样的生活。1972年，我访问

    了锡亚西岛群中的马莱岛上的一个这样的村庄。锡亚西岛群在中等大小的翁博伊岛

    的外面，而翁博伊岛又在新不列颠群岛中较大的俾斯麦岛的外面。当我在马莱岛上

    岸找鸟时，我对那里的人一无所知，所以我看到的情景使我大吃一惊。在这类地方

    人们通常看到的是有低矮简陋的小屋的村庄，四周围着足以供应全村的园圃，沙滩

    上系着几条独木舟。但马莱岛的情况却不是这样，那里的大部分地区都建有一排排

    木屋，没有留下任何可以用作园圃的隙地—简直就是新几内亚版的曼哈顿闹市区。

    沙滩上有成排的大独木舟。原来马莱岛的居民除了会捕鱼外，还是专业的陶工、雕

    刻工和商人。他们的生计靠制造精美的有纹饰的陶器和木碗，用独木舟把它们运往

    一些大的岛屿，用他们的物品换来猪、狗、蔬菜和其他生活必需品。甚至马莱岛的

    居民用来造独木舟的木材也是从附近的翁博伊岛上的村民那里交换来的，因为马莱

    岛没有可以用来做成独木舟的大树。

    在欧洲航运业出现以前的日子里，新几内亚各岛屿之间的贸易是由这些制造独木舟

    的陶工集团垄断的，他们没有航海仪器但却精于航行，他们生活在近海的小岛上，

    有时也生活在大陆沿海的村庄里。到1972年我到达马莱岛的时候，当地的这些贸易

    网或者已经瓦解，或者已经萎缩，这一部分是由于欧洲内燃机船和铝制壶罐的竞

    争，一部分是由于澳大利亚殖民政府在几次淹死商人的事故后禁止独木舟长途航

    行。我可以推测，在公元前1600年后的许多世纪中，拉皮塔的陶工就是新几内亚地

    区进行岛际贸易的商人。

    南岛语向新几内亚北部海岸传播，甚至在最大的俾斯麦群岛和所罗门群岛上传播，

    必定多半是在拉皮塔时代以后发生的，因为拉皮塔遗址本身就是集中在俾斯麦群岛

    中的一些小岛上的。直到公元元年左右，具有拉皮塔风格的陶器才出现在新几内亚

    东南半岛的南侧。当欧洲人在19世纪晚些时候开始对新几内亚进行实地考察时，新

    几内亚南部沿海的所有其余地区仍然只生活着说巴布亚语的人，虽然说南岛语的人

    不但在东南部的半岛而且也在阿鲁岛和凯岛（距新几内亚南海岸西部70—80英里

    处）立定了脚根。因此，说南岛语的人可以有几千年的时间从附近的基地向新几内

    亚内陆和南部海岸地区移民，但他们没有这样做。甚至他们对新几内亚北部海岸边

    缘地区的移民，与其说是遗传上的，不如说是语言上的；所有北部海岸地区的人从遗传来看绝大多数仍然是新几内亚人。他们中的一些人最多只是采用了南岛语言，而这可能是为了与那些实现社会与社会沟通的长途贩运的商人进行交际的目的。

    因此，南岛人在新几内亚地区扩张的结果与在印度尼西亚和菲律宾扩张的结果全然不同。在印度尼西亚和菲律宾，当地的人口消失了—大概是被这些入侵者赶走、杀死、用传染病害死或甚至同化了。而在新几内亚，当地的人口多半把这些入侵者挡在外面。在这两种情况下，入侵者（南岛人）都是一样的，而当地的居民从遗传来看也可能彼此相似，如果就像我前面提到的那样，被南岛人所取代的原有的印度尼西亚居民与新几内亚人真的有亲戚关系的话。那么，为什么还会有这种全然不同的结果呢？

    如果考虑一下印度尼西亚和新几内亚本地人的不同的文化环境，答案就变得显而易

    见了。在南岛人到来之前，印度尼西亚的大部分地区只有稀少的甚至连打磨石器都

    没有的狩猎采集族群。相比之下，在新几内亚高原地区，可能还有新几内亚低地地

    区以及俾斯麦群岛和所罗门群岛，粮食生产的确立已有几千年之久。新几内亚高原地区养活了在现代世界上任何地方都算得上最稠密的石器时代的人口。

    南岛人在与那些已经扎下根来的新几内亚人的竞争中几乎没有任何优势。南岛人赖

    以生存的一些作物，如芋艿、薯蓣和香蕉，可能是在南岛人到来之前就已在新几内

    亚独立驯化出来了。新几内亚人很快就把南岛人的鸡、狗、尤其是猪吸收进他们的

    粮食生产经济中来。新几内亚人已经有了打磨的石器。他们对一些热带疾病的抵抗

    力至少不比南岛人差，因为他们同南岛人一样，也有同样的5种预防疟疾的基因，而

    这些基因有些或全部都是在新几内亚独立演化出来的。新几内亚人早已是熟练的航

    海者，虽然就造诣来说还赶不上制造拉皮塔陶器。在南岛人到来之前的几万年中，

    新几内亚人便已向俾斯麦群岛和所罗门群岛移民，而至少在南岛人到来之前的18000

    年中，黑曜石（一种适于制作锋锐工具的火山石）贸易便已兴旺发达起来。新几内

    亚人甚至好像在不久前逆南岛人的移民浪潮而向西扩张，进入印度尼西亚东部，那

    里的哈尔马赫拉岛北部和帝汶岛上所说的语言是典型的巴布亚语，与新几内亚西部

    的某些语言有着亲属关系。

    总之，南岛人扩张的不同结果引人注目地证明了粮食生产在人口流动中的作用。说

    南岛语的粮食生产者迁入了两个由可能有亲属关系的原住民占有的地区（新几内亚

    和印度尼西亚）。印度尼西亚的居民仍然是狩猎采集族群，而新几内亚的居民早已

    是粮食生产者，并发展出粮食生产的许多伴随物（稠密的人口、对疾病的抵抗力、

    更先进的技术，等等）。结果，虽然南岛人的扩张消灭了原先的印度尼西亚人，但

    在新几内亚地区却未能取得多大进展，就像它在热带东南亚与说南亚语和傣—加岱

    语的粮食生产者的对垒中也未能取得进展一样。

    至此，我们已经考查了南岛人通过印度尼西亚直到新几内亚海岸和热带东南亚的扩

    张。在第十九章我们还将考查一下他们渡过印度洋向马达加斯加扩张的情形，而在第十五章我们已经看到不利的生态环境使南岛人未能在澳大利亚的北部和西部扎下

    根来。这种扩张重振余势之日，就是拉皮塔陶工扬帆远航之时：他们进入了所罗门

    群岛以东的太平洋海域，来到了一个以前没有人到过的岛屿世界。公元前1200年左

    右的拉皮塔陶器碎片、人们熟知的三位一体的猪鸡狗，以及其他一些常见的关于南

    岛人的考古标志，出现在所罗门群岛以东一千多英里处的斐济、萨摩亚和汤加这些

    太平洋群岛上。基督纪元的早期，大多数这样的考古标志（引人注目的例外是陶

    器）出现在波利尼西亚群岛东部的那些岛屿上，包括社会群岛和马克萨斯群岛。更

    远的独木舟长途水上航行把一些移民往北带到了夏威夷，往东带到了皮特凯恩岛和

    复活节岛，往西南带到了新西兰。今天在这些岛屿中，大部分岛屿上的土著都是波

    利尼西亚人，他们因而都是拉皮塔陶工的直系后裔。他们说的南岛语和新几内亚地

    区的语言有着近亲关系，他们的主要作物是南岛人的全套作物，包括芋艿、薯蓣、

    香蕉、椰子和面包果。

    公元1400年左右，也就是在欧洲“探险者”进入太平洋之前仅仅一个世纪，亚洲人

    占领了新几内亚海岸外的查特姆群岛，从而最后完成了对太平洋的探险任务。他们

    的持续了几万年之久的探险传统，是在维沃尔的祖先通过印度尼西亚向新几内亚和

    澳大利亚扩张的时候开始的，而只是在目标已尽、几乎每一座适于住人的太平洋岛

    屿都已被占领的时候，它才宣告结束。

    对于任何一个对世界史感兴趣的人来说，东亚和太平洋人类社会是颇有教益的，因

    为它们提供了如此众多的关于环境塑造历史的例子。东亚和太平洋族群凭借他们地

    理上的家园，无论在利用可驯化的动植物方面，或是在与其他族群的联系方面，都

    显得与众不同。一次又一次地，是具有发展粮食生产的先决条件并处在有利于传播

    来自别处的技术的地理位置上的族群，取代了缺乏这些优势的族群。一次又一次

    地，当一次移民浪潮在不同的环境中展开时，环境的不同决定了移民们的后代以各

    自的不同方式发展。

    例如，我们已经看到，中国的华南人发展了本地的粮食生产和技术，接受了华北的

    文字、更多的技术和政治组织，又进而向热带东南亚和台湾移民，大规模地取代了

    这些地区的原有居民。在东南亚，在那些从事粮食生产的华南移民的后代或亲戚

    中，在泰国东北部和老挝山区雨林中的永布里人重新回到狩猎采集生活，而永布里

    人的近亲越南人（所说的语言和永布里语言同属南亚语的一个语支）始终是肥沃的

    红河三角洲的粮食生产者，并建立了一个广大的以金属为基础的帝国。同样，在说

    南岛语的来自台湾和印度尼西亚的农民移民中，婆罗洲雨林中的普南人被迫回到了

    狩猎采集的生活方式，而他们的生活在肥沃的爪哇火山土上的亲戚们仍然是粮食生

    产者，在印度的影响下建立了一个王国，采用文字，并在婆罗浮屠建有巨大的佛教

    纪念性建筑物。这些进而向波利尼西亚移民的南岛人同东亚的冶金术和文字隔绝

    了，因此始终没有文字，也没有金属。然而，我们在第二章里看到，波利尼西亚的

    政治和社会组织以及经济结构在不同的环境中经历了巨大的分化。在一千年内，波

    利尼西亚东部的移民在查特姆群岛恢复到狩猎采集生活，而在夏威夷则建立了一个

    从事集约型粮食生产的原始国家。

    当欧洲人终于来到时，他们的技术优势和其他优势使他们能够对热带东南亚的大部

    分地区和各个太平洋岛屿建立短暂的殖民统治。然而，当地的病菌和粮食生产者妨

    碍了欧洲人大批地在这个地区的大多数地方定居。在这一地区内，只有新西兰、新

    喀里多尼亚和夏威夷—这几个面积最大、距离赤道最远、最偏僻的，因而处于几乎

    最温和的（像欧洲一样的）气候之中的岛屿—现在生活着大量的欧洲人。因此，与

    澳大利亚和美洲不同，东亚和大多数太平洋岛屿仍然为东亚民族和太平洋民族所占

    有。

    第十八章 两个半球的碰撞

    过去13000年中最大的人口更替是新、旧大陆社会之间新近的碰撞引起的。我们在第

    三章看到，这种碰撞的最富戏剧性也最具决定性的时刻，是皮萨罗的小小西班牙军

    队俘虏了印加帝国皇帝阿塔瓦尔帕。阿塔瓦尔帕是最大、最富有、人口最多、管理

    和技术最先进的印第安国家的独裁统治者，他的被俘成了欧洲人征服美洲的象征，

    因为造成这一事件的相同的各种近似因素，也是欧洲人征服其他印第安社会的部分

    原因。现在，让我们回到两个半球的那次碰撞上来，把我们自第三章以来所学到的

    知识加以运用。需要回答的根本问题是：为什么是欧洲人到达了印第安人的国家并

    征服了它，而不是相反？我们讨论的起始点就是把欧亚大陆社会和印第安社会作一

    比较，时间是到公元1492年即哥伦布“发现”美洲的那一年为止。

    我们的比较从粮食生产开始。粮食生产是当地人口多寡和社会复杂程度的一个重要

    的决定因素—因此也是实现征服的终极因素。美洲的粮食生产与欧亚大陆的粮食生

    产的最引人注目的差异涉及驯养的大型哺乳动物的种类。在第九章我们接触到欧亚

    大陆的13种大型哺乳动物，它们成了欧亚大陆的动物蛋白（肉和奶）、毛绒和皮革

    的主要来源，是对人员和货物陆地运输的主要工具，是战争中不可或缺的手段，也

    是（通过拉犁和提供粪肥）作物增产的保证。在水轮与风车于中世纪开始取代欧亚

    大陆的哺乳动物之前，它们还是人的膂力之外的重要的“工业”动力—例如，用来

    转动石磨和提升汲水器具。相形之下，美洲只有一种驯养的大型哺乳动物—美洲驼

    ／羊驼，而这种动物也只有安第斯山脉的一个很小地区和邻近的秘鲁沿海地区才

    有。虽然人们利用它是为了肉、毛绒、皮革和货物运输，但它从不产奶供人消费，

    从不供人骑乘，从不拉车或拉犁，也从不被用作一种动力源或战争工具。

    这就是欧亚大陆社会与印第安社会之间巨大的一组差异之所在—这种差异主要是由

    于更新世晚期北美洲和南美洲原有的大型野生哺乳动物大多数灭绝（被消灭？）所

    致。如果不是由于这些动物灭绝了，现代史的进程可能会有所不同。当科尔特斯率

    领他的满身泥污的雇佣军于1519年在墨西哥海岸登陆时，他们可能会被几千个骑着

    本地驯化的美洲马的阿兹特克骑兵赶进大海。那么，结果就不是阿兹特克人死于天

    花，而是那些西班牙人可能会被对疾病有抵抗力的阿兹特克人所传染的美洲病菌消

    灭光。依靠畜力的美洲文明国家可能会派遣自己的征服者去蹂躏欧洲。但这些假设

    的结果由于几千年前哺乳动物的灭绝而被排除了。

    这些动物的灭绝使欧亚大陆有了比美洲所提供的多得多的供驯化之用的野生动物。

    大多数可供驯化的野生动物由于六七种原因中的任何一种原因而失去了作为可供驯

    化的动物的潜在资格。因此，欧亚大陆最后只有13种驯养的大型哺乳动物，而美洲

    只有本地的1种。这两个半球还有驯化的鸟类和小型哺乳动物—在美洲有火鸡、豚鼠

    和完全属于本地的美洲家鸭以及比较普遍的狗；在欧亚大陆有鸡、鹅、鸭、猫、

    狗、兔、蜜蜂、蚕和其他一些动物。但所有这些小型的驯养动物的作用比起大型的

    驯养动物来是微不足道的。

    欧亚大陆和美洲大陆在植物性粮食生产方面也存在着差异，不过这方面的差异没有

    动物性粮食生产方面的差异那样明显罢了。1492年，农业已在欧亚大陆普及。在欧

    亚大陆的少数几个既没有作物也没有家畜的狩猎采集族群中，有日本北部的阿伊努

    人，没有驯鹿的西伯利亚社会，以及散居印度和热带东南亚雨林、与附近农民进行

    交换的狩猎采集族群的一些小的群体。其他一些欧亚大陆社会，主要地有中亚的牧

    人、放牧驯鹿的拉普人和北极地区的萨莫耶德人，他们都饲养家畜，但很少有农

    业，或完全没有农业。几乎所有其他欧亚大陆社会不但放牧牲口，而且也从事农

    业。

    农业在美洲也很普及，但狩猎采集族群在美洲占有的地区比在欧亚大陆大。美洲的

    这些没有粮食生产的地区包括北美洲的整个北部和南美洲南部、加拿大大平原和北

    美洲的整个西部，只有美国西南的一些小块地区有灌溉农业。引人注目的是，那些

    没有粮食生产的印第安地区，包括欧洲人来到后开发的今天北美洲和南美洲的一些

    最肥沃的农田和草原：美国的沿太平洋各州、加拿大的小麦产区、阿根廷的无树大

    草原和智利的地中海型气候带。这些地方以前之所以没有粮食生产，完全是由于当

    地缺少可以驯化的动植物，同时也由于地理和生态障碍使美洲其他地方的作物和几

    种家畜无法引进。在欧洲移民引进了合适的家畜和作物后，这些地区立即变得富饶

    起来，这不仅要归功于欧洲移民，而且有时候也要归功于印第安人。例如，在大平

    原的一些地方，在美国西部和阿根廷无树大草原，印第安社会以驯马和精于放牧牛

    羊而著称。平原上的骑马战士、纳瓦霍族的牧羊人和编织工，在美洲白人对美洲印

    第安人的印象中现在占有突出的地位，但这种印象的基础是在1492年以后建立的。

    这些例子表明，在美洲广大地区唯一缺少的为进行粮食生产所需要的成分是家畜和

    作物本身。

    在美洲的这些地方，虽然也有了印第安人的农业，但和欧亚大陆的农业相比，它受

    到五大不利条件的限制：广泛依赖蛋白质含量低的玉米，而不是欧亚大陆的品种繁

    多、蛋白质丰富的谷物；种子用手一颗颗地点种，而不是撒播；犁地用手而不是用

    畜力，用畜力犁地使一个人能够耕种大得多的面积，并可耕种某些难以用手耕种的

    肥沃而坚硬的土壤和长满草根的土地（就像北美大平原的那些土地）；缺乏可以增

    加土壤肥力的动物粪肥；只用人力而不是用畜力来做诸如脱粒、碾磨和灌溉之类的

    农活。这些差异表明，到1492年为止，欧亚大陆农业产出的人均每小时卡路里和蛋

    白质要多于印第安的农业。

    粮食生产方面的这些差异，构成了欧亚大陆社会与印第安社会之间差异的一个重要

    的终极原因。在由此而产生的实现征服的近似因素中，最重要的因素包括病菌、技

    术、政治组织和文字方面的差异。其中与粮食生产方面的差异关系最直接的差异是

    病菌。有些传染病经常光顾人口拥挤的欧亚大陆社会，许多欧亚大陆人因而逐步形

    成了免疫力或遗传抵抗力。这些传染病包括历史上所有最致命的疾病：天花、麻

    疹、流行性感冒、瘟疫、肺结核、斑疹伤寒、霍乱、疟疾和其他疾病。对照这个令

    人望而生畏的疾病名单，唯一可以有把握归之于哥伦布以前印第安人社会的群众传

    染病是非梅毒密螺旋体病。（我在第十一章说过，梅毒究竟起源于欧亚大陆还是起

    源于美洲仍然未能确定，至于在哥伦布以前美洲就已有了人类肺结核病这种说法，

    是我的尚未得到证明的看法。）

    说也奇怪，大陆之间在有害的病菌方面的这种差异竟是来自有用的牲畜方面的差

    异。在拥挤的人类社会引起传染病的大多数病菌，是从引起家畜传染病的那些十分

    相似的祖代病菌演化而来的，而在大约10000年前，粮食生产者就已开始每天同这些

    家畜进行密切的接触了。欧亚大陆饲养了许多种家畜，因而也就培养了许多种这样

    的病菌，而美洲无论是家畜还是病菌都很少。印第安社会演化出来的致命病菌如此

    之少的另一些原因是：为传染病提供理想的滋生地的村庄在美洲出现的时间要比在

    欧亚大陆晚几千年；新大陆出现城市社会的3个地区（安第斯山脉地区、中美洲和美

    国东南部）的对外贸易，从来没有达到把瘟疫、流行性感冒，可能还有天花从亚洲

    带到欧洲的那种规模和速度。因此，甚至连疟疾和黄热病也根本不是美洲的疾病，

    而是由起源于旧大陆热带地区、被欧洲人传入美洲的病菌引起的。而这些传染病最

    后成为欧洲人向美洲热带地区移民的主要障碍，并成为修建巴拿马运河的最大障

    碍。

    在帮助欧洲征服美洲的一些直接因素中，可与病菌相提并论的是技术的各方面的差

    距。这些差距归根到底是由于欧亚大陆有历史悠久得多的依靠粮食生产的人口稠

    密、经济专业化、政治集中统一、相互作用、相互竞争的社会。有5个技术领域可以

    挑出来讨论：

    第一，金属—开始时是铜，后来是青铜，最后是铁—到1492年止已在所有复杂的欧

    亚大陆社会被用作工具。相比之下，虽然铜、银、金和一些合金已在安第斯山脉地

    区和美洲的其他一些地方被用作饰物，但石头、木头和骨头在所有印第安社会中仍

    然是制作工具的主要材料，这些社会只在局部地区有限地利用铜器。

    第二，欧亚大陆的军事技术比美洲的军事技术要有效能得多。欧洲的兵器是钢刀、

    长矛和匕首，辅以小型火器和火炮，而护身的盔甲也是由纯钢打就的，或是由锁子

    甲做成的。印第安人不用钢铁，他们用棍棒、用石制或木制的斧头（在安第斯山脉

    地区偶尔也有用铜制的）、投石器、弓箭和加软衬料缝制的盔甲，这些东西无论防

    护还是进攻，效果都差得多。另外，印第安军队没有任何可以与马匹相抗衡的牲

    口，而马匹在进攻和快速运输方面的价值使欧洲人获得了压倒性的优势，直到有些

    印第安社会后来也采用了马匹。

    第三，欧亚大陆社会在利用动力源运转机械方面拥有巨大的优势。超越人力的最早

    进展是利用动物—牛、马和驴—来拉犁耕地和转动轮子来磨谷、提水、灌溉或排

    水。水轮在罗马时代就已出现了，后来到了中世纪数量日渐增多，这时又出现了潮

    汐磨机和风车。这些利用水力和风力的机械和传动轮系统结合起来，不但被用来磨

    谷和运水，而且还可用于多种多样的制造目的，包括榨糖，为鼓风炉拉风箱，碾碎

    矿石，造纸，打磨石头，榨油，制盐，织布和锯木。习惯上都是把产业革命武断地

    定为从18世纪的英国利用蒸汽动力开始，但事实上一种以水力和风力为基础的产业

    革命在中世纪时就已在欧洲的许多地方开始了。直到1492年，所有这些在欧亚大陆

    用畜力、水力和风力来做的工作，在美洲仍旧靠人力来做。

    在轮子开始在欧亚大陆用于动力转换之前很久，轮子就已成为欧亚大陆大部分陆上

    运输的基础—不但用于牲口拉的车子，而且也用于靠人力来推的独轮车。独轮车使

    一个或更多的人即使仍旧靠自己的力量，也能搬动比不用独轮车时大得多的重量。

    轮子在欧亚大陆的制陶和时钟上也得到采用。轮子的这些用途没有一样在美洲得到

    采用，据考证在美洲采用轮子的只有墨西哥的陶瓷玩具。

    其余的值得一提的技术领域是海上运输。许多欧亚大陆社会发明了大型帆船，其中

    有些能逆风航行并能横渡大洋，船上装备有六分仪、磁罗盘、尾柱舵和大炮。无论

    在装载量、速度、机动性或是抗风浪能力方面，欧亚大陆的这些船只都比新大陆最

    先进的社会即安第斯山脉地区和中美洲的社会用来进行贸易的那些木筏优越得多。

    这些木筏靠风力沿太平洋海岸航行。皮萨罗的船在其前往秘鲁的首次航行中毫不费

    力地就撞翻并俘获了这样的一只木筏。

    除了在病菌和技术方面的差异外，欧亚大陆社会和印第安社会在政治组织方面也存

    在着差异。到中世纪晚期或文艺复兴时期，欧亚大陆的大部分地区已在有组织的国

    家的统治之下。其中的哈布斯堡王朝、奥斯曼帝国、中国的历代王朝、印度的莫卧

    儿帝国和13世纪达到全盛时期的蒙古帝国，一开始就是通过征服其他国家而形成的

    多种语言的民族大融合。因此，它们通常被说成是帝国。许多欧亚大陆国家和帝国

    都有官方的宗教，用以加强国家的凝聚力，使政治领导合法化和批准对其他民族的

    战争。欧亚大陆的部落社会和族群社会，主要限于北极地区放牧驯鹿的牧人、西伯

    利亚狩猎采集族群、印度次大陆和热带东南亚狩猎采集族群的孤立小群体。

    美洲有两个帝国：阿兹特克帝国和印加帝国。它们在面积、人口、语言的多种组

    成、官方宗教和征服小国的策源地等方面，与欧亚大陆的一些帝国相似。在美洲，

    这两个帝国是仅有的能够以许多欧亚大陆国家的那种规模调动人力物力兴建公共工

    程或进行战争的两个政治单位，而7个欧洲国家（西班牙、葡萄牙、英国、法国、荷

    兰、瑞典和丹麦）有能力从1492年到1666年在美洲建立殖民地。在美洲的热带南美

    地区、阿兹特克帝国统治范围以外的中美洲和美国东南部，也有许多酋长管辖地

    （其中有些几乎就是小小的国家）。美洲的其余地区只有一些部落和族群组织。

    最后一个需要予以讨论的直接因素是文字。大多数欧亚大陆国家都有由文化人组成

    的行政机构，在某些国家里，官员以外的平民大众中也有相当一部分人是有文化

    的。文字使欧洲社会得到行政管理和经济交换之便，激励与指导探险和征服，并可

    利用远方和古代的一系列信息和人类经验。相比之下，在美洲，文字只在中美洲很

    小的一个地区内的上层人士中使用。印加帝国使用了一种以结绳（叫做基普）为基

    础的会计制度和记忆符号，但作为一种传递详细信息的手段，它还不可能起到文字

    的作用。

    因此，哥伦布时代的欧亚大陆社会，在粮食生产、病菌、技术（包括武器）、政治

    组织和文字方面，拥有对印第安社会的巨大优势。这些都是在哥伦布碰撞以后，导

    致结果逆转的主要因素。但到1492年为止的这些差异，只不过是历史轨迹上的一个

    快照镜头，这个历史轨迹在美洲至少长达13000多年，在欧亚大陆时间还要长得多。

    尤其对美洲来说，1492年的这个快照镜头拍下了印第安人独立轨迹的结尾。现在，

    让我们来描绘一下这些轨迹的各个早期阶段。

    表18.1概括地介绍了每个半球最大的“中心地”（欧亚大陆的新月沃地和中国，美

    洲的安第斯山脉地区、亚马孙河地区和中美洲）的主要发展成果出现的大致年代。

    表中还列出了美国东部这个新大陆较小家园的发展轨迹，也列出了英国的发展轨

    迹，因为英国虽然完全不是一个中心地，但把它列出来是为了说明发展成果从新月

    沃地向外传播的速度。

    这个表肯定会使任何一个知识渊博的学者产生反感，因为它把极其复杂的历史变成

    了几个貌似准确的年代。其实，所有这些年代仅仅是为了把一个连续体上的一些任

    意的点标出来。例如，比某一个考古学家发现的第一件金属工具的年代更重要的，

    是开始用金属制造大部分工具的时间，不过金属工具要有多普通才可被定为“普遍

    的”？同一发展成果出现的年代，在同一中心地的不同地区会有所不同。例如，安

    第斯山脉地区内厄瓜多尔沿海陶器出现的时间（公元前3100年）比在秘鲁（公元前

    1800年）早1300年左右。有些年代，如酋长管辖地出现的年代，要比陶器或金属工

    具之类的人工制品更难根据考古记录来推断。表18.1中的有些年代是很不确定的，

    尤其是美洲粮食生产开始的年代。不过，只要我们了解这张表是简化的结果，它对

    比较各个大陆的历史还是有用的。

    这张表表明，粮食生产开始提供很大一部分的人类食物，在欧亚大陆家园要比在美

    洲家园早5000年左右。必须立即提醒的一点是：虽然欧亚大陆粮食生产年代之久远

    无可怀疑，但美洲粮食生产开始的时间却是有争论的。尤其是，考古学家们常常大

    量引用所宣布的早于表中所列年代的植物驯化的年代，发现这些植物的地方是墨西

    哥的科克斯卡特兰洞穴、秘鲁的吉塔里罗洞穴和美洲的其他一些考古遗址。这些宣

    布的年代现在正受到重新评价，这有几个原因：最近直接用碳—14对一些作物残存

    进行的测定，在有些情况下得出了较近的年代；以前所报道的较早的年代，是以遗

    址中一起出土的木炭为根据的，这些木炭被认为是与作物残存属于同一时期，但也

    可能不是；有些年代较早的植物残存，原来究竟是作物或只是采集来的野生植物，

    其身分还不能确定。不过，即使美洲植物驯化开始的时间早于表18.1所列的年代，

    美洲的农业无疑直到比欧亚大陆家园晚得多的时候，才为美洲家园的人类提供了大

    部分卡路里摄入和定居生活的基础。

    我们在第五章和第十章中看到，每一个半球只有几个较小的地区充当“家园”，粮

    食生产首先在那里出现，接着又从那里向外传播。这些家园是欧亚大陆的新月沃地

    和中国，美洲的安第斯山脉地区、亚马孙河地区、中美洲和美国东部。由于有那许

    多考古学家在欧洲工作，一些主要发展结果的传播速度对欧洲来说尤其不言而喻。

    正如表18.1对英国概括介绍的那样，一旦粮食生产和村居生活在经过长期的迟滞

    （5000年）之后从新月沃地引进英国，随后英国采用酋长管辖地、国家、文字，尤

    其是金属工具的迟滞时间要短得多：最早普遍使用铜和青铜金属工具晚了2000年，

    而普遍使用铁器只晚了250年。显然，一个已经属于定居农民的社会向另一个这样的

    社会“借来”冶金术，要比四处流浪的狩猎采集族群向定居农民“借来”粮食生产

    （或被农民所取代）容易得多。

    为什么所有主要发展结果的发展轨迹在年代上美洲要晚于欧亚大陆？这有4组原因：

    起步晚，可用于驯化的野生动植物系列比较有限，较大的传播障碍，以及稠密的人

    口在美洲生活的地区可能比在欧亚大陆小，或者可能比在欧亚大陆孤立。

    表18.1 欧亚大陆和美洲的历史轨迹

    本表所列为欧亚大陆3个地区与美洲4个地区普遍采用重要的发展结果的大致年代。

    动物驯化的年代未将狗包括在内，因为无论是在欧亚大陆还是在美洲，狗的驯化都

    要早于从事粮食生产的动物。酋长管辖地是从考古证据推断出来的，如分等级的墓

    葬、建筑物和居所的形制。本表将大量复杂的历史事实简化了：关于许多重要的说

    明，有些可参见正文。

    就欧亚大陆的领先优势来说，人类占领欧亚大陆已有大约100万年之久，比他们在美

    洲生活的时间长得多。根据第一章中讨论的考古证据，人类在阿拉斯加进入美洲不

    过在公元前12000年左右，作为克罗维猎人向加拿大冰原以南扩散是在公元前11000

    年前的几百年，而到达南美洲的南端不迟于公元前10000年。即使关于美洲存在更早

    的人类居住遗址的一些有争论的主张证明是有根据的，但由于某些未知的原因，这

    些假定存在的克罗维人以前的居民也只有很稀少的分布，不能像在旧大陆那样随着

    人口、技术和技艺的发展而在更新世使狩猎采集社会在数量上有巨大的增加。在源

    自克罗维人的狩猎采集族群到达南美洲南部后仅仅1500年，粮食生产便已在新月沃

    地出现了。

    欧亚大陆的这种领先优势的几个可能的结果值得考虑。首先，在公元前11000年后，

    人类是否花了很长时间才完全占据了美洲？只要能算出有关的可靠数字，就会发现

    这一结果对于造成美洲生产粮食的村庄晚5000年出现这一局面只有微乎其微的影

    响。第一章中所作的计算告诉我们，即使只有100个成为开路先锋的印第安人越过加

    拿大边界，进入美国南部，并以每年1%的速度增加，那么不出1000年，他们所形成

    的狩猎采集人口可能已布满了整个美洲。这些开路先锋如果每月向南只前进一英

    里，那么他们在越过加拿大边界后只需700年就已到达南美洲的南端。同人们占据先

    前无人居住或居民稀少地区的已知的实际速度相比，这里所假设的人口扩散和人口

    增长的速度是非常低的。因此，美洲可能是在第一批移民到达后的几个世纪内就被

    狩猎采集族群全部占领了。

    其次，在这滞后的5000年中，会不会有很大一部分时间是被最早的美洲人用来熟悉

    他们所碰到的当地动植物新品种和石料？新几内亚和波利尼西亚的狩猎采集族群和

    农民也曾占据了原来不熟悉的环境，如新西兰的毛利人移民或新几内亚开利莫伊盆

    地的图达辉移民。如果我们能以这些人为例，再一次用类比办法进行推理，那么美

    洲的这些移民大概在远远不到一个世纪的时间内发现了最好的石料，并学会了把有

    用的野生动植物和有毒的野生动植物区别开来。

    第三，欧亚大陆人在发展适合本地的技术方面，又是如何开始的呢？新月沃地和中

    国的早期农民是这种技术的继承者，而这种技术是行为上的现代智人几万年来为利

    用这些地区的当地资源而发展起来的。例如，石镰、地下窖藏穴以及新月沃地的狩

    猎采集族群为了利用野生谷物而逐步发展起来的其他技术，对新月沃地最早的生产

    谷物的农民来说都是现成可用的。相比之下，美洲的最早移民在到达阿拉斯加时所

    带来的只是适合在西伯利亚北极地区冻原使用的设备。他们每到一处，都得为自己

    发明适合新环境的设备。这种技术上的滞后可能对印第安人发展的迟缓负有重大的

    责任。

    造成这种迟缓的一个甚至更明显的因素，是可以用于驯化的野生动植物。我在第六

    章中讨论过，狩猎采集族群之所以采纳粮食生产，不是因为那可能会给他们的子孙

    后代带来好处，而是因为早期的粮食生产开始显示了对狩猎采集生活方式的优势。

    早期的粮食生产与狩猎采集活动的竞争，在美洲不及在新月沃地和中国那样激烈，

    这一部分是由于美洲几乎没有可以驯化的野生哺乳动物。因此，早期的美洲农民仍

    然依靠野生动物来获得动物蛋白，所以必定仍用一部分时间去从事狩猎采集活动，

    而在新月沃地和中国，植物驯化之后紧接着就是动物驯化，这样就及时地发展出全

    套粮食生产，最后取得了对狩猎采集活动的胜利。此外，欧亚大陆的家畜通过提供

    粪肥并最后通过拉犁使欧亚大陆的农业更具竞争力。

    美洲野生植物的特点也是印第安人粮食生产竞争力差的一个原因。这个结论在美国

    东部看得最为清晰，因为那里只有靠10种作物是驯化的，包括小籽粒的谷物但没有

    大籽粒的谷物，还有豆类植物、纤维作物，或栽培的水果树或坚果树。这在中美洲

    的主要作物玉米身上也反映得很清楚，因为玉米的传播使它也成了美洲其他地方的

    主要作物。虽然新月沃地的野生小麦和大麦在几个世纪内几乎没有什么改变就演化

    成作物，但野生的墨西哥类蜀黍可能需要几千年的时间才能演化成作物，同时必须

    在繁殖生物学和对结籽的能量分配方面经历巨大的变化，使种子失去坚硬的外壳并

    大大增加玉米棒子的尺寸。

    因此，即使接受关于美洲植物驯化开始年代较晚的假定，在中美洲、安第斯山脉地

    区的内陆和美国东部，从植物驯化开始（公元前3000—前2500年左右）到普遍出现

    终年定居的村落（公元前1800—前500年），中间可能经过了大约1500年或2000

    年。美洲的农业长期以来在获得食物方面只是对狩猎采集的一个小小的补充，只能

    养活稀少的人口。如果接受关于美洲植物驯化开始年代较早的传统说法，那么粮食

    生产经过了5000年而不是1500年或2000年才维持了终年定居的村落。相比之下，在

    欧亚大陆的很大一部分地区，村落的出现在时间上是和粮食生产的出现紧密地联系

    在一起的。（狩猎采集生活方式本身相当富有成效，足以维持定居的村落，在这两

    个半球的一些地方，如旧大陆的日本和新月沃地，新大陆的厄瓜多尔沿海和亚马孙

    河地区，甚至在采用农业前便已有村落存在了。）对新大陆本地现有的驯化动植物

    所造成的限制的最好说明，就是美洲社会本身在别的作物或动物引进时所发生的变

    化，不管这些作物或动物来自美洲的其他地方，还是来自欧亚大陆。这方面的例子

    包括：玉米引进美国东部和亚马孙河地区的影响，美洲驼在安第斯山脉地区的南部

    驯化后被北部采纳的影响，还有马在北美洲和南美洲的许多地方出现的影响。

    除了欧亚大陆的领先优势和野生动植物品种外，欧亚大陆发展速度的加快也由于在

    欧亚大陆动物、植物、思想、技术和人员的交流比在美洲容易，而交流容易又是由

    于几组地理和生态因素的存在。与美洲的南北主轴不同，欧亚大陆的东西主轴使这

    种交流不用经历纬度的变化，也不存在与环境的变量发生关系的问题。与欧亚大陆

    始终如一的东西宽度不同，新大陆在中美洲的那一段特别是在巴拿马变窄了。尤其

    是，美洲被一些不适于粮食生产也不适于稠密人口的地区分割开来。这些生态障碍

    包括：把中美洲社会同安第斯山脉地区和亚马孙河地区社会分隔开来的巴拿马地峡

    雨林；把中美洲社会同美国西南部和东南部社会分隔开来的墨西哥北部沙漠；把美

    国西南部同东南部分隔开来的得克萨斯州干旱地区；把本来可能适于粮食生产的美

    国太平洋沿岸地区隔开的沙漠和高山。因此，在中美洲、美国东部、安第斯山脉地

    区和亚马孙河地区这些新大陆的中心之间，完全没有家畜、文字和政治实体方面的

    交流，以及只有在作物和技术方面的有限的缓慢的交流。

    美洲范围内的这些障碍的某些特有的后果值得一提。粮食生产从未从美国西南部和

    密西西比河河谷向美国现代的粮仓加利福尼亚和俄勒冈传播，那里的印第安社会仅

    仅由于缺乏合适的驯化动植物而仍然过着狩猎采集生活。安第斯山脉高原地区的美

    洲驼、豚鼠和马铃薯从未到达墨西哥高原，因此，中美洲和北美洲除了狗始终没有

    别的驯养的哺乳动物。反过来，美国东南部栽培的向日葵也从未到达过中美洲，而

    中美洲驯养的火鸡也从未到过南美洲或美国东部。中美洲的玉米和豆类分别花了

    3000年和4000年走完了从墨西哥农田到美国东部农田的700英里距离。在玉米引进

    美国东部后，又过了700年，在北美气候条件下培育的一种高产玉米促使密西西比河

    谷产粮地的兴起。玉米、豆类和南瓜可能用了几千年的时间才从中美洲传播到美国

    西南部。虽然新月沃地作物往东西两个方向传播的速度相当迅速，预先排除了同一

    品种植物独立驯化的机会，要不然就是预先排除其他地方亲缘相近植物驯化的机

    会，但美洲的那些障碍导致了作物有许多这样的平行驯化的机会。

    与生态障碍对作物和牲畜传播的这种种影响同样引人注目的，是其对人类社会其他

    特点的影响。最后起源于东地中海的字母从英格兰到印度尼西亚，传遍了欧亚大陆

    的各个复杂社会，只有东亚地区是例外，因为中国书写系统派生出来的文字已在那

    里占主导地位。相形之下，新大陆唯一的书写系统—中美洲的那些书写系统，从未

    传播到本来是会采用它们的安第斯山脉地区和美国东部的复杂社会。在中美洲作为

    玩具的零件而发明出来的轮子，从未与安第斯山脉地区驯化出来的美洲驼碰头，以

    便为新大陆产生装有轮子的运输工具。在旧大陆从东到西，马其顿帝国和罗马帝国

    横跨3000英里，而蒙古帝国则略地6000英里。但中美洲的帝国和国家则与北面700

    英里的美国东部的酋长管辖地，或南面1200英里的安第斯山脉地区的帝国和国家，

    没有任何政治关系，而且显然甚至没有听说过它们。

    与欧亚大陆相比，美洲在地理上更为支离破碎这种状况也在语言的分布上反映了出

    来。语言学家们一致同意，欧亚大陆的语言除几种外，可以分为大约十几个语系，

    每一个语系包括多达几百种亲属语言。例如，印欧语系不但包括法语、俄语、希腊

    语和印地语，而且也包括英语，这个语系由大约144种语言组成。在这些语系中，只

    有很少几个语系分布在大片的相邻地区内—就印欧语系来说，它所分布的地区包括

    欧洲的大部分，再向东经过西亚很大一部分地区到达印度。把语言的、历史的和考

    古的证据结合起来就可清楚地看出，语言的每一个这样的大片的相邻分布，起源于

    某一祖代语言在历史上的扩张，随后又由于地方性的语言分化而形成了一个由亲属

    语言组成的语系（表18.2）。大多数这样的扩张似乎可以归因于粮食生产社会中说

    这一祖代语言的人对狩猎采集族群所拥有的优势。我们在第十六章和第十七章中已

    经讨论过汉藏语系、南岛语系和其他东亚语系在历史上的这种扩张。在过去1000年

    里一些主要的语言扩张，包括把印欧语从欧洲带到美洲和澳大利亚，有把俄语从欧

    洲东部带到整个西伯利亚，还有把土耳其语（阿尔泰语系中的一种语言）从中亚向

    西带到土耳其。

    除了美洲北极地区的爱斯基摩—阿留申语系和阿拉斯加、加拿大西北部与美国西南

    部的纳迪尼语系，美洲没有为语言学家普遍承认的大规模语言扩张的例子。专门研

    究印第安语言的大多数语言学家，除了爱斯基摩语系和纳迪尼语系，看不出还有其

    他大的明确的语言分类。他们最多认为，现有证据只够把其他印第安语言（估计的

    数目从600种到2000种各不相同）分为100个或更多的语族或孤立的语言。一个有争

    议的属于少数派的观点，是语言学家约瑟夫·格林伯格所持有的观点，他把爱斯基摩

    —阿留申诸语言和纳迪尼诸语言以外的所有印第安语言归入一个大语系叫做美印语

    系，包括大约十几个语族。

    格林伯格的这些语族中的某些语族，以及得到比较传统的语言学家承认的某些语言

    分类，可能证明是在某种程度上由粮食生产推动的人口扩张的遗产。这些遗产可能

    包括中美洲和美国西部的犹他—阿兹特克诸语言、中美洲的奥托—曼格安诸语言、

    美国东南部的纳齐兹—马斯科吉诸语言，以及西印度群岛的阿拉瓦克诸语言。但语

    言学家们在商定对印第安诸语言进行分类时所碰到的困难，反映了印第安复杂社会

    本身在新大陆扩张时所碰到的困难。如果任何从事粮食生产的印第安族群带着他们

    的作物和牲口成功地向远处扩张，并在广大地区内迅速取代狩猎采集族群，他们可

    能会留下如同我们在欧亚大陆看到的那样容易辨认的语系遗产，而印第安诸语言之

    间的关系也就不会那样富有争议了。

    因此，我们已经找到了3组有利于欧洲人入侵美洲的终极因素：欧亚大陆人类定居时

    间长的领先优势；由于欧亚大陆可驯化的野生植物尤其是动物的资源比较丰富而引

    起的比较有效的粮食生产；欧亚大陆范围内对传播交流的地理和生态障碍并非那样

    难以克服。第四个，也是更具推测性的终极因素，是根据美洲的一些令人费解的没

    有发明而提出来的：安第斯山脉地区的复杂社会没有发明文字和轮子，虽然这些社

    会同作出这些发明的中美洲复杂社会在时间上差不多一样久远；轮子只用在玩具上

    并且后来竟在中美洲失传了，而推测起来轮子在中美洲是会像在中国一样用在人力

    独轮车上的。这些谜使人想起了在一些孤立的小社会中同样令人费解的要么没有发

    明要么发明了又失传了的情况，这些社会包括塔斯马尼亚土著社会、澳大利亚土著

    社会、日本、波利尼西亚诸岛和美洲北极地区。当然，美洲的面积加起来并不算

    小：整整占欧亚大陆面积的76%，美洲的整个人口到1492年止大概也相当于欧亚大

    陆人口的很大一部分。但我们已经看到，美洲被分割成一些社会“孤岛”，彼此之

    间几乎没有什么联系。也许，美洲的轮子和文字的历史，反映了真正的孤岛社会以

    一种比较极端的形式来予以说明的那些原则。

    表18.2 旧大陆的语言扩张

    在各自独立发展了至少13000年之后，先进的美洲和欧亚大陆社会终于在过去的几千

    年中发生了碰撞。在这之前，新旧大陆人类社会的唯一接触一直是白令海峡两边狩

    猎采集族群的接触。

    没有任何美洲人试图向欧亚大陆移民，只有一小批来自阿拉斯加的伊努伊特人（爱

    斯基摩人）渡过了白令海峡，在海峡对面的西伯利亚海岸定居下来。最早有文献证

    明的试图向美洲移民的是北极地区和亚北极纬度地区的古挪威人（图18.1）。古挪

    威人于公元874年从挪威向冰岛移民，然后于公元986年从冰岛向格陵兰移民，最后

    从大约公元1000年到1350年屡屡到达北美洲的东北部海岸。在美洲发现的唯一的关

    于古挪威人的考古遗址是在纽芬兰岛上，可能就是古挪威人传说中的文兰地区，但

    这些传说还提到了一些显然还要更北面的登陆地点，就是在拉布拉多海岸和巴芬岛

    的一些地方。

    冰岛的气候使放牧和极其有限的农业成为可能，它的面积也够大，足以养活源自古

    挪威人而一直绵延到今天的人口。但格陵兰的大部分地区都覆盖着冰帽，甚至那两

    个条件最好的海岸边的峡湾也只能让古挪威人进行最起码的粮食生产。格陵兰的古

    挪威人口从未超过几千。它始终依靠从挪威运进粮食和铁器，从拉布拉多沿海运进

    木材。与复活节岛和其他偏远的波利尼西亚岛屿不同，格陵兰无法维持一个自给自

    足的进行粮食生产的社会，虽然它在古挪威人占领之前、占领期间和占领结束之

    后，确曾养活了一些自给自足的伊努伊特狩猎采集群体。冰岛和挪威本身的人口太

    少、太穷，不可能继续养活格陵兰的古挪威人口。

    图18.1 古挪威人从挪威横渡北大西洋的扩张，附有到达每一地区的年代或大致年

    代。

    在13世纪开始的小冰川期间，北大西洋的变冷使格陵兰的粮食生产和古挪威人从挪

    威或冰岛前往格陵兰的航行变得甚至比以前更加勉为其难了。已知的格陵兰岛民与

    欧洲人的最早的一次接触发生在1410年，当时一艘冰岛船被风吹离了航线，靠上了

    格陵兰海岸。当欧洲人最后又于1577年开始访问格陵兰时，岛上古挪威人的殖民地

    已不复存在，显然在15世纪便已消失而没有留下任何记录。

    但是，考虑到公元986年至1410年这一时期古挪威人的造船技术，如果船只直接从

    挪威本土开航，那事实上是无法到达北美海岸的。古挪威人要想到达北美海岸，就

    得从格陵兰的殖民地出发，因为格陵兰与北美只隔着宽200英里的戴维斯海峡。然

    而，要使这样一个勉强够格的殖民地去支持对美洲的探险、征服和殖民，其希望等

    于零。甚至位于纽芬兰的古挪威人的唯一遗址，显然不过是几十个人住过几年的一

    个过冬的营地。古挪威人的传说描写了他们在文兰的营地遭到叫做斯克里林人的袭

    击，显然这些人或者是纽芬兰的印第安人，或者是多西特爱斯基摩人。

    中世纪欧洲最遥远的前哨基地纽芬兰殖民地的命运，始终是考古学的传奇性的神秘

    事件之一。格陵兰的最后一批古挪威人是饿死了呢，是试图扬帆远去了呢，还是与

    爱斯基摩人通婚，或是死于疾病或爱斯基摩人的弓箭之下呢？虽然这些关于直接原

    因的问题仍然无法回答，但古挪威人在格陵兰和美洲殖民失败的终极原因是非常清

    楚的。它的失败是由于发起者（挪威）、目标（格陵兰和纽芬兰）和时间（984—

    1410年）必然使欧洲在粮食生产、技术和政治组织方面的潜在优势无法得到有效的

    运用。在不适宜大部分粮食生产的纬度过高地区，在欧洲穷国之一的无力支持下，

    几个古挪威人手中的铁器没有斗得过爱斯基摩人和印第安狩猎采集族群手中的石

    器、骨器和木器，要知道这后两种人是世界上掌握在北极地区生存技巧的最杰出的

    大师！

    欧亚大陆人第二次向美洲移民的企图成功了，因为这一次在发起者、目标、纬度和

    时间方面都使欧洲的潜在优势得以有效地发挥。和挪威不同，西班牙富有而又人口

    众多，足以支持海外探险和对殖民地进行资助。西班牙人在美洲的登陆处的纬度是

    非常适于粮食生产的亚热带地区，那里粮食生产的基础起先主要是印第安的作物，

    但也有欧亚大陆的家畜，特别是牛和马。西班牙横渡大西洋的雄心勃勃的殖民事业

    开始于1492年，这时欧洲远洋船只建造技术为时达一个世纪的迅速发展宣告结束，

    它吸收了旧大陆社会（伊斯兰世界、印度、中国和印度尼西亚）在印度洋发展起来

    的先进的航海术、风帆和船舶设计。在西班牙建造和配备人员的船只能够航行到西

    印度群岛；类似于格陵兰岛上妨碍古挪威人殖民的那种情况不复存在了。西班牙在

    新大陆建立了殖民地之后，很快又有六七个欧洲国家加入到开拓殖民地的行列中

    来。

    欧洲在美洲的第一批殖民地在西印度群岛，以哥伦布于1492年建立的殖民地为其开

    端。西印度群岛的印第安人在他们被“发现”时估计人口超过100万，但大多数岛上

    的印第安人很快就被疾病、驱逐、奴役、战争和随便杀害消灭了。1508年左右，美

    洲大陆上的第一个殖民地在巴拿马地峡建立。随后分别在1519—1520年和1532—

    1533年发生了对美洲大陆上两个大帝国阿兹特克帝国和印加帝国的征服。在这两次

    征服中，欧洲人传播的流行病（可能是天花）起了主要的作用，不但杀死了大批人

    口，而且还杀死了皇帝本人。其余的事则是由一小撮西班牙骑兵在军事上的压倒优

    势和他们利用当地人口的内部分歧的政治技巧来完成的。在16世纪和17世纪中，接

    着又发生了欧洲人对中美洲和南美洲北部其余土邦的征服。

    至于北美洲的那些最先进的土著社会，即美国东南部和密西西比河水系地区的社

    会，它们的毁灭主要是由病菌独立完成的，病菌由早期的欧洲探险者带来，但却走

    在他们的前面。随着欧洲人的足迹踏遍美洲，其他许多土著社会，如大平原的曼丹

    人社会和北极地区的萨德勒缪特爱斯基摩人社会，也是不用军事行动就被疾病消灭

    了。没有被疾病消灭的人口众多的土著社会，则遭到了与阿兹特克人和印加人的同

    样命运，被一些全面的战争摧毁了，发动战争的越来越多的是欧洲职业军人和他们

    在当地的盟友。作为这些军人的后盾的，先是欧洲母国的政治组织，后来是新大陆

    的欧洲殖民地政府，最后是继承殖民地政府的独立的新兴欧洲国家。

    较小的土著社会则被私人组织的小规模的袭击和屠杀更随便地消灭了。例如，加利

    福尼亚的土著狩猎采集族群起初总共有20万人，但他们分散在100个小部落中，要打

    败其中任何一个小部落根本用不着战争。在1842—1852年的加利福尼亚淘金热期间

    或其后不久，大多数这样的小部落被杀光的杀光，被赶走的赶走，同时大批的移民

    涌入了该州。举一个例子，加利福尼亚北部的亚希小部落，人数在2000左右，也没

    有火器。在4次袭击中，他们被武装的白人移民消灭了：一次是1865年8月6日，17

    个移民在黎明时对一个亚希人的村庄发动的袭击；一次是1866年，在一个深谷中对

    亚希人出其不意的屠杀；一次是1867年左右，跟踪到一处洞穴后对33个亚希人的屠

    杀；最后一次是1868年左右，对被4个牛仔诱进另一个洞穴的大约30个亚希人的屠

    杀。在19世纪末20世纪初的割胶热中，亚马孙河地区的许多印第安群体被白人移民

    用同样的方式消灭了。这种征服的最后几出戏是在当前的这10年中演完的，始终独

    立的雅诺马马人社会和亚马孙河地区其他的印第安人社会，或是死于疾病，或是被

    矿工杀害，或是被置于传教士和政府机构的控制之下。

    最终结果是：在适合欧洲的粮食生产和欧洲人生理机能的气候最温和的地区，人口

    众多的印第安社会被消灭了。在北美洲，相当大的保存下来的完整社会，现在多半

    生活在居留地里或其他一些被认为不适于欧洲的粮食生产和采矿的地方，如北极地

    区和美国西部的贫瘠地区。许多热带地区的印第安人已被来自旧大陆热带地区的移

    民所取代（尤其是非洲黑人以及亚洲的印度人和苏里南的爪哇人）。

    在中美洲和安第斯山脉的一些地区，印第安人本来人数很多，即使在流行病和战争

    之后，人口中的很大一部分今天仍然是印第安人或混血人。在安第斯山脉的高纬度

    地区情况尤其如此，那里的欧洲妇女甚至在生育方面也有遗传性的生理障碍，那里

    的安第斯山脉本地的作物仍是粮食生产的最合适的基础。然而，即使在印第安人生

    存的地方，他们的文化和语言也已被旧大陆的文化和语言所取代了。原先在北美洲

    使用的几百种印第安语言，除187种外，全都不再使用，而就是在这最后的187种语

    言中，也有149种奄奄一息，就是说只有老人还在使用，儿童已不再学了。在大概40

    个新大陆国家中，现在全都把某种印欧语或克里奥耳语作为官方语言。甚至在那些

    现存印第安人口最多的国家中，如秘鲁、玻利维亚、墨西哥和危地马拉，只要看一

    看政界和商界领袖的照片，就可以看出，他们中绝大多数都是欧洲人，只有几个加

    勒比海国家的领袖是非洲黑人，圭亚那的领袖是印度人。

    原来的印第安人口已经减少了，至于减少了多少，则是一个有争论的问题：据估计

    在北美洲最高可达95%。但由于旧大陆的人（欧洲人、非洲人和亚洲人）的到来，现

    在美洲的总人口大概是1492年的10倍。现在美洲的人口是来自除澳大利亚外所有大

    陆的人种混合体。这种在过去500年中发生的人口变迁—除澳大利亚外任何大陆上最

    大的人口变迁—的最早的根子，在大约公元前1100年和公元元年之间就已种下了。

    第十九章 非洲是怎样成为黑人的非洲的

    不管你事前读过多少关于非洲的书，一旦身临其境，第一印象都会颇觉震憾。在新

    独立的纳米比亚的首都温得和克的街道上，我看到了赫雷罗族黑人、奥万博族黑

    人、白人和既不同于黑人也不同于白人的纳马族人。他们不再是教科书里照片上的

    人物，而是我眼前活生生的人。在温得和克以外，过去分布很广的卡拉哈里沙漠布

    须曼人现在只剩下最后一批了，他们正在为生存而奋斗。但在纳米比亚最使我感到

    惊讶的是一条街的名字：温得和克闹市区的主要马路之一竟叫做“戈林街”！

    我本来以为，肯定不会有哪个国家受到不知悔改的纳粹分子那么大的影响，竟然会

    用那臭名昭著的纳粹德国国会议员、纳粹德国空军的创建者赫尔曼·戈林的名字来给

    一条街道命名！其实不然，原来这条街是为纪念赫尔曼的父亲亨利希·戈林而命名

    的。亨利希·戈林是前德国殖民地西南非洲（后来成为纳米比亚）的帝国议会创始

    人。但亨利希也是一个有问题的人物，因为他的业绩包括欧洲殖民者对非洲人的一

    次最凶残的袭击，即德国于1904年对赫雷罗人发动的种族灭绝战争。今天，在邻国

    南非的事态发展受到全世界较多的关注的同时，纳米比亚也在努力克服过去殖民地

    的影响并建立一个多种族和睦相处的社会。纳米比亚向我证明了非洲的过去和现在

    是多么地难分难解。

    大多数美国人和许多欧洲人认为，非洲的土著就是黑人，非洲的白人就是近代的入

    侵者，非洲的种族历史就是欧洲殖民主义和奴隶贸易的历史。我们之所以只注意这

    些特有的事实，有一个显而易见的原因：黑人是大多数美国人所熟悉的唯一的非洲

    土著居民，因为他们曾经大批地作为奴隶被运来美国。但是直到几千年前，现代黑

    非洲的很大一部分地区可能还为一些完全不同的民族所占有，而所谓非洲黑人其本

    身也是来源各异的。甚至在白人殖民主义者来到之前，已经生活在非洲的不仅有黑

    人，还有（我们将要看到）世界上6大人种中的5种，其中3种只生活在非洲。世界上

    的语言，有四分之一仅仅在非洲才有人说。没有哪一个大陆在人种的多样性方面可

    以与非洲相提并论。

    非洲多样化的人种来自它的多样化的地理条件和悠久的史前史。非洲是唯一的地跨

    南北温带的大陆，同时它也有几处世界上最大的沙漠、最大的热带雨林和最高的赤

    道山脉。人类在非洲生活的时间比在任何其他地方都要长得多：我们的远祖大约在

    700万年前发源于非洲，解剖学上的现代智人可能是在那以后在非洲出现的。非洲许

    多民族之间长期以来的相互作用，产生了令人着迷的史前史，包括过去5000年中两

    次最引人注目的人口大迁移—班图人的扩张和印度尼西亚人向马达加斯加的移民。

    所有过去的这些相互作用在继续产生巨大的影响，因为谁在谁之前到达了哪里之类

    的细节塑造了今天的非洲。

    那5个人种是怎样到达他们如今在非洲所在的地方的呢？为什么在非洲分布最广的竟

    是黑人，而不是美国人往往忘记其存在的其他4个群体？非洲过去的历史是没有文字

    的历史，它没有那种把罗马帝国的扩张告知后人的文字证据，那么，我们又如何才

    能指望从它的过去历史中努力得到对这些问题的答案。非洲的史前史是一个大大的

    谜团，至今只有部分得到了解答。结果证明，非洲的情况同我们在前一章中所讨论

    的美洲史前史有着某种惊人的类似之处，不过很少得到重视罢了。

    到公元1000年，这5个主要的人类群体已经把非洲当作自己的家园。外行人不严密地

    把他们称为黑人、白人、非洲俾格米人、科伊桑人和亚洲人。图19.1是他们的地理

    分布图，而他们的肖像会告诉你他们在肤色、发形和颜色以及面部特征方面的明显

    差异。黑人以前只生活在非洲，俾格米人和科伊桑人现在仍然生活在非洲，而白人

    和亚洲人生活在非洲之外的比生活在非洲之内的多得多。这5个群体构成了或代表了

    除澳大利亚土著及其亲戚外的全部主要的人种。

    许多读者可能已在表示抗议了：不要用随意划分“人种”的办法把人定型！是的，

    我承认，这里每一个所谓的主要群体都十分多样化。把祖鲁人、索马里人和伊博人

    这样不同的人归并在“黑人”这一个类目下，是无视他们之间的差异。当我们把非

    洲的埃及人和柏柏尔人以及欧洲的瑞典人一起归并在“白人”这一个类目下时，我

    们也同样无视他们之间的巨大差异。此外，黑人、白人和其他主要群体这种划分是

    随意的，因为每一个这样的群体和其他群体的界限很难分得清楚：地球上所有人类

    群体只要和其他每一个群体中的人接触，就会发生婚配关系。不过，我们将会看

    到，承认这些主要的群体对了解历史仍然十分有用，我们可以把这些群体的名称当

    作一种简略的表达方法，而不用每句话都重复一下上面为防止误解而作的解释。

    在非洲的这5个群体中，许多黑人和白人的典型代表是美国人和欧洲人所熟悉的，不

    需要对他们的体形特征加以描写。甚至到公元1400年止，黑人仍然占据着非洲最大

    的地区：撒哈拉沙漠的南部和撒哈拉沙漠以南非洲的大部分地区（见图19.1）。虽

    然美洲的非裔黑人后代主要源自非洲西海岸带，但同样的民族在传统上还占据了东

    非地区：北达苏丹，南至南非的东南海岸。包括埃及人、利比亚人和摩洛哥人的白

    人占据了非洲的北海岸带和撒哈拉沙漠的北部。这些北非人几乎不可能与蓝眼金发

    的瑞典人混同起来，但大多数外行人仍然会把他们称为“白人”，因为同南面的叫

    做“黑人”的人相比，他们的肤色较浅，头发较直。大多数非洲的黑人和白人靠种

    田或放牧或两者维持生计。

    非洲民族分布图（到公元1400年止）

    图19.1 关于用这些大家熟悉的然而有问题的分类法介绍的非洲民族的地理分布，为

    防止误解而作的解释，参见正文。

    相比之下，其次两个群体—俾格米人和科伊桑人则包括没有作物和牲畜的狩猎采集

    族群。俾格米人和黑人一样，生有深色皮肤和浓密的鬈发。然而，俾格米人身材矮

    小得多，皮肤微红色较多，黑色的较少，脸上和身体上的毛较多，并且前额、眼睛

    和牙齿较突出—这些都是和黑人不同的地方。俾格米人大都过着群体的狩猎采集生

    活，他们的群体广泛分布在中非的雨林中，与邻近的黑人农民进行交换（或为他们

    干活）。

    科伊桑人的群体是美国人最不熟悉的，美国人可能连他们的名字都没有听说过。他

    们以前分布在非洲南部的广大地区，他们中不但有叫做桑人的人数不多的狩猎采集

    者，而且还有叫做科伊人的人数较多的牧人。（现在人们更喜欢用那比较熟悉的名

    字霍屯督人和布须曼人。）科伊人和桑人看上去（或曾经看上去）与非洲黑人很不

    相同：他们的皮肤微黄，他们的头发十分浓密而卷曲，妇女往往在臀部积累了大量

    的脂肪（医学上称为“臀脂过多”）。作为一个与众不同的群体，科伊人的人数已

    经大大减少了，因为欧洲殖民者枪杀、驱赶和用疾病感染了他们中许多人，幸存者

    则多半和欧洲人通婚生下了混血种，这些混血人口在南美有时叫混血人，有时叫巴

    斯特人。桑人同样地受到枪杀、驱赶和疾病的感染，但在不适于农业的纳米比亚沙

    漠地区，有一批人数日渐减少的桑人仍然保持着他们的特色，若干年前有一部吸引

    很多观众的影片《上帝也疯狂》描写的就是他们这些人。

    非洲白人分布在非洲北部，这是没有什么奇怪的，因为体质相似的民族都生活在近

    东和欧洲的邻近地区。有史以来，人们一直在欧洲、近东和北非之间来来往往。因

    此，在本章中对非洲白人我不会作过多的讨论，因为他们的来源并无任何神秘之

    处。神秘的倒是黑人、俾格米人和科伊桑人，因为他们的地理分布暗示了过去人口

    的激烈变动。例如，现在零星分布的20万俾格米人散居在1.2亿黑人中间，这就表明

    俾格米猎人以前曾遍布赤道森林，后来由于黑人农民的到来，他们才被赶走和隔离

    开来。科伊桑人在解剖学上和语言上都是一个十分独特的民族，但他们在非洲南部

    所拥有的地区却小得令人吃惊。会不会科伊桑人本来也分布较广，后来他们在北面

    的人口由于某种原因被消灭了？

    我已把这个最大的异常现象留到最后来讨论。马达加斯加这个大岛离东非海岸只有

    250英里，它离非洲大陆比离任何其他大陆都近得多，它与亚洲及澳大利亚之间隔着

    印度洋的广阔水域。马达加斯加岛上的人是两种成分的混合。一种成分是非洲黑

    人，这是意料之中的事，但另一种成分从外貌上一眼就可看出是热带东南亚人。特

    别是，所有马达加斯加人—亚洲人、黑人和混血人—所说的语言是南岛语，与印度

    尼西亚婆罗洲岛上说的马安亚语非常相似，而婆罗洲与马达加斯加隔着开阔的印度

    洋有4000多英里远。没有任何一个哪怕与婆罗洲人有一点点相似的民族是生活在马

    达加斯加的几千英里范围之内的。

    当欧洲人于1500年第一次访问马达加斯加时，那些说南岛语的人带着他们的南岛语

    和经过改造的南岛文化已经在那里扎下根来。我认为，这是全世界人类地理学上的

    一个最令人惊异的事实。这就好像哥伦布在到达古巴时发现岛上的居民竟是蓝眼金

    发、说着一种类似瑞典语的语言的北欧人，尽管附近的北美大陆居住着说美洲印第

    安语的印第安人。据推测，史前的婆罗洲人在没有地图和罗盘的情况下乘船航行，

    最后到了马达加斯加。他们究竟是怎样做到这一点的呢？

    马达加斯加的这个例子告诉我们，民族的语言同他们的体形外貌一样，能够提供关

    于他们的起源的重要线索。只要看一看马达加斯加岛上的人，我们就会知道他们中

    有些人源自热带东南亚，但我们不可能知道是热带东南亚的哪个地区，而且我们绝

    不会猜到是婆罗洲。我们从非洲语言还能知道哪些我们不能从非洲人面相上知道的

    东西？

    非洲有1500种语言，复杂得令人难以想象。斯坦福大学的大语言学家约瑟夫·格林伯

    格把它们加以梳理，使之变得清晰明了。他确认，所有这些语言正好分为5个语系

    （它们的地理分布见图19.2）。读者们习惯上认为语言学枯燥乏味而过于专门，但

    如果他们知道图19.2对于我们了解非洲的历史作出了什么样的有趣贡献，他们也许

    会感到惊奇。

    如果我们首先把图19.2和图19.1比较一下，我们就会看到，语系和解剖学上界定的

    人类群体之间有着一种大致的对应关系：某个语系中的语言往往是由特定的人说

    的。特别是，说阿非罗—亚细亚语言的人多半证明是可以被归为白人或黑人一类的

    人，说尼罗—撒哈拉语和尼日尔—刚果语的人证明是黑人，说科伊桑语的是科伊桑

    人，说南岛语的是印度尼西亚人。这表明语言往往是和说这些语言的人一起演化

    的。

    在图19.2的上方隐藏着我们的第一个意外，对那些相信所谓西方文明的优越性的欧

    洲中心论者也是一个巨大的打击。人们教导我们说，西方文明起源于近东，被希腊

    人和罗马人在欧洲发展到光辉的顶峰，并产生了世界上的3大宗教：基督教、犹太教

    和伊斯兰教。这些宗教发生在说3种叫做闪语的近亲语言的人们当中，这3种语言分

    别是阿拉姆语（基督和使徒的语言）、希伯来语和阿拉伯语。我们本能地把闪语民

    族和近东联系在一起。

    然而，格林伯格断定，闪语实际上只构成了一个大得多的语系—阿非罗—亚细亚语

    系中6个或更多语言分支中的一支，阿非罗—亚细亚语系的所有其他分支（和现存的

    其他222种语言）只分布在非洲。甚至闪语族本身也主要是非洲语言，其现存的19种

    语言中有12种只分布在埃塞俄比亚。这就表明，阿非罗—亚细亚诸语言起源于非

    洲，其中只有一支传播到近东。因此，也许正是非洲产生了作为西方文明道德支柱

    的《旧约全书》、《新约全书》和《古兰经》的作者们所使用的语言。

    图19.2 非洲诸语系

    图19.2隐藏着的下一个意外是一个表面上的细节，52刚才我在告诉你特定的民族往

    往有特定的语言时并没有对这个细节加以评论。在非洲人的5个群体—黑人、白人、

    俾格米人、科伊桑人和印度尼西亚人中，只有俾格米人没有任何独特的语言：俾格

    米的每一个族群都和邻近的黑人农民群体说同一种语言。然而，如果把俾格米人说

    的某种语言与黑人说的同一种语言比较一下，俾格米人说的话里好像包含一些发音

    特别的独特的词。

    当然，就语言的起源来说，像俾格米人这样特别的人，又是生活在像非洲赤道雨林

    这样一种特别的地方，他们的与世隔绝的程度肯定会使他们逐渐形成自己的语系。

    然而，今天这些语言已经消失了，而我们也已从图19.1看到，俾格米人的现代地理

    分布是非常分散的。因此，人口分布和语言方面的线索加起来表明，俾格米人的家

    园被淹没在入侵的黑人农民的汪洋大海之中，硕果仅存的一些俾格米人采用了这些

    农民的语言，而他们原来的语言只在某些词和发音上留下了一些蛛丝马迹。我们在

    前面已经看到，马来西亚的矮小黑人（塞芒人）和菲律宾的矮小黑人的情况也基本

    如此，他们从包围了他们的农民那里分别采用了南亚语和南岛语。

    图19.2中尼罗—撒哈拉诸语言的零星分散的分布同样表明了，许多说这些语言的人

    也被淹没在说阿非罗—亚细亚语言和说尼日尔—刚果语的人的汪洋大海之中。但科

    伊桑语言的分布说明了一种甚至更加引人注目的“淹没”现象。这些语言用吸气音

    作辅音，这在全世界是非常独特的。（如果你对！库恩·布什曼这个名字感到莫名其

    妙，那么这个惊叹号不是表示一个过早的惊愕，它只是语言学家用来表示吸气音的

    办法。）所有现存的科伊桑语言只有非洲南部才有，但有两个例外。这两个例外是

    两个非常特别、充满吸气音的科伊桑语言，一个叫哈扎语，一个叫桑达韦语，孤立

    地存在于坦桑尼亚，距离非洲南部最靠近的科伊桑语言有1000多英里。

    此外，科萨语和非洲南部其他几种尼日尔—刚果语也是充满了吸气音。甚至更令人

    意想不到的是，在肯尼亚的黑人所说的两种阿非罗—亚细亚语中也出现了吸气音或

    科伊桑语的一些词，而肯尼亚的这些孤立的黑人比坦桑尼亚的说哈扎语和桑达韦语

    的人更加远离现今的科伊桑人。所有这一切表明，科伊桑语言和科伊桑民族的分

    布，以前并不只限于现今的非洲南部，而是到达了遥远的北方，后来他们也和俾格

    米人一样，被淹没在黑人的汪洋大海之中，只是在语言学上留下了他们过去存在的

    遗产。这是语言学证据的独特贡献，仅仅根据对活人的体质研究是几乎不可能推测

    出来的。

    我把语言学的最杰出的贡献留到最后来讨论。如果你再看一看图19.2，你就会看到

    尼日尔—刚果语系分布在整个西非和非洲赤道以南的大部分地区，这显然没有提供

    任何线索说明在那个广大的范围内这个语系究竟发源于何处。然而，格林伯格确

    认，非洲赤道以南地区的所有尼日尔—刚果语言属于一个叫做班图语的语支。这个

    语支占去了1032种尼日尔—刚果语言中的近一半语言，并占去了说尼日尔—刚果语

    言人数的一半以上（近两亿人）。但所有这500种班图语言彼此非常相似，所以有人

    开玩笑地说它们是一种语言的500种方言。

    从整体来看，班图诸语言只构成了尼日尔—刚果语系中一个单一的、低一阶位的语

    族。另外176个语族的大多数都挤在西非，在尼日尔—刚果语系的整个分布范围内只

    占很小一部分。尤其是，最有特色的一些班图语言以及与班图语亲缘关系最近的非

    班图语的尼日尔—刚果诸语言，都挤在喀麦隆和邻近的尼日利亚东部的一个狭小地

    区内。

    显然，尼日尔—刚果语系起源于西非；它的班图语分支起源于这一分布范围的东

    端，即喀麦隆和尼日利亚；后来这支班图语又从它的故乡扩展到非洲赤道以南的大

    部分地区。这一扩展必定在很早以前就开始了，所以这个祖代的班图语有足够的时

    间分化为500种子代语言，但分化的时间也相当近，以致所有这些子代语言彼此仍然

    十分相似。由于所有其他说尼日尔—刚果语的人和说班图语的人一样都是黑人，我

    们不可能仅仅根据体质人类学的证据推断出谁向哪一个方向迁移。

    为了使这类语言学的推理变得明白易懂，让我举一个大家所熟悉的例子：英语的地

    理起源。今天，以英语为第一语言的数目最多的人生活在北美洲，其他人则分散在

    全球各地，如英国、澳大利亚和其他国家。每一个这样的国家都有自己的英语方

    言。如果对语言的分布和历史方面的知识仅限于此，我们就可能会猜测英语起源于

    北美洲，后来才被殖民者传播到海外的英国和澳大利亚的。

    但所有这些英语方言仅仅构成了日耳曼语族的一个低阶位的语支。所有其他的语支

    —各种各样的斯堪的纳维亚语、德语和荷兰语—都挤在欧洲的西北部。尤其是，与

    英语亲缘关系最近的另一种日耳曼语—弗里西亚语只限于荷兰和德国西部的一个小

    小的沿海地区。因此，一个语言学家会立刻正确地推断出英语起源于西北部沿海地

    区，并从那里传播到全世界。事实上，我们从历史记载得知，英语的确是在公元5世

    纪和6世纪时由入侵的盎格鲁—撒克逊人从那里带到英国来的。

    基本上相同的推理告诉我们，如今在非洲地图上占据很大一块地方的近两亿的班图

    人起源于喀麦隆和尼日利亚。连同闪米特人起源于北非和马达加斯加人起源于亚洲

    一样，这是又一个我们在没有语言学证据的情况下能够得出的结论。

    我们已经根据科伊桑语言的分布和俾格米人没有自己的特有语言这一点推断出，俾

    格米人和科伊桑人以前分布较广，后来被黑人的汪洋大海所淹没了。（我把“淹

    没”当作一个中性的、无所不包的词来使用，不管这个过程是征服、驱逐、混种繁

    殖、杀害或是流行病。）根据尼日尔—刚果语言的分布，我们现在明白了，“淹

    没”俾格米人和科伊桑人的黑人是班图人。迄今所考虑的体质证据和语言证据使我

    们推断出这些发生在史前的“淹没”现象，但仍然没有为我们解开这些“淹没”现

    象之谜。只有我接着将要提出的进一步证据才能帮助我们回答另外两个问题：是什

    么有利条件使班图人得以取代俾格米人和科伊桑人的地位？班图人是在什么时候到

    达俾格米人和科伊桑人以前的家园的？

    为了回答关于班图人的有利条件问题，让我们研究一下眼前的活证据—来自驯化了

    的动植物的证据。我们在前面的几章看到，这方面的证据是非常重要的，因为粮食

    生产带来了高密度的人口、病菌、技术、政治组织和其他力量要素。由于地理位置

    的偶然因素而继承或发展了粮食生产的民族，因此就能够“淹没”地理条件较差的

    民族。

    当欧洲人于15世纪初到达非洲撒哈拉沙漠以南地区时，非洲人在种植5组作物（图

    19.3），每一组作物都对非洲的历史具有重大的意义。第一组作物只在北非种植，

    一直延伸到埃塞俄比亚高原。北非属于地中海型气候，其特点是雨量集中在冬季的

    几个月。（南加利福尼亚也属于地中海型气候，这就说明为什么我的地下室和其他

    许多南加利福尼亚人的地下室常常在冬天被淹，而又总是在夏天变得十分干燥。）

    农业发源地的新月沃地也是属于冬季多雨的地中海型气候。

    因此，北非原来的作物证明都是适合在冬天雨季里发芽生长的作物，考古的证据表

    明，它们在大约10000年前开始首先在新月沃地得到驯化。这些新月沃地的作物传播

    到气候相似的北非邻近地区，为古代埃及文明的兴起奠定了基础。它们包括诸如小

    麦、大麦、豌豆、菜豆和葡萄之类为人们所熟悉的作物。这些作物之所以为我们所

    熟悉，完全是因为它们也传播到气候相似的欧洲邻近地区，并由欧洲传播到美洲和

    澳大利亚，从而成为全世界温带农业的一些主要作物。

    当你在非洲越过撒哈拉沙漠向南旅行，并在沙漠南部边缘的萨赫勒地带重新碰到下

    雨时，你会注意到萨赫勒地带下雨是在夏天，而不是在冬天。即使适应冬雨的新月

    沃地作物能够设法越过撒哈拉沙漠，它们也可能难以在夏季多雨的萨赫勒地带生

    长。我们发现有两组非洲作物，它们的野生祖先正好出现在撒哈拉沙漠以南，它们

    适应了夏季的雨水和日长方面的较少的季节性变化。其中一组包含这样一些植物，

    它们的祖先在萨赫勒地带从东到西有广泛的分布，可能就是在那里驯化的。值得注

    意的是，它们包括高粱和珍珠稗，这两种作物成了非洲撒哈拉沙漠以南广大地区的

    主要谷物。高粱被证明是一种很有价值的作物，现在在各大洲的炎热、干旱地区

    （包括美国）都有种植。

    非洲作物原产地举例

    图19.3 非洲传统种植的作物（即在非洲殖民的欧洲人带来的作物到达之前的作物）

    的原产地区，每一地区举两种作物作例子。

    另一组包含这样一些植物，它们的野生祖先出现在埃塞俄比亚，可能是在那里的高

    原地区驯化的。其中大多数仍然主要在埃塞俄比亚种植，美国人对它们依旧一无所

    知—这些作物包括埃塞俄比亚的有麻醉作用的球果、像香蕉一样的象腿蕉、含油的

    努格、用来酿制国产啤酒的龙爪稗和用来做国产面包的叫做画眉草的籽粒很小的谷

    物。但每一个喝咖啡成瘾的读者都可以感谢古代的埃塞俄比亚农民，因为是他们驯

    化了咖啡植物。咖啡本来只在埃塞俄比亚种植，后来在阿拉伯半岛进而又在全世界

    受到欢迎，在今天成了像巴西和巴布亚新几内亚这样遥远的国家的经济支柱。

    倒数第二组非洲作物来自生长在西非湿润气候下的野生祖先。其中有些作物，包括

    非洲稻，几乎始终限于在当地种植；另一些作物，如非洲薯蓣，已经传播到非洲撒

    哈拉沙漠以南的所有其他地区；还有两种作物—油棕和可乐果—已经传播到其他大

    陆。西非人把可乐果的含咖啡因的坚果当作麻醉品来嚼食，而可口可乐公司诱使第

    一批美国人和后来的全世界人去喝一种原来是用可乐果的萃取物调制的饮料，那已

    是很久以后的事了。

    最后一组非洲作物也适应了湿润的气候，但它们在图19.3中却最令人感到意外。香

    蕉、亚洲薯蓣和芋艿在15世纪初已在非洲撒哈拉沙漠以南地区广为种植，而非洲水

    稻也已在东非海岸地区移植生长。但这些作物都发源于热带东南亚。如果印度尼西

    亚人在马达加斯加岛上出现，还不曾使我们认识到非洲在史前阶段与亚洲的联系，

    那么这些作物在非洲出现肯定会使我们感到惊奇。是不是当年从婆罗洲启航的南岛

    人在东非海岸登陆，把他们的作物赠与满心感激的非洲农民，又搭载了一些非洲渔

    民，然后扬帆向东方驶去，到马达加斯加岛拓殖，因而在非洲没有留下其他任何关

    于南岛人的蛛丝马迹？

    还有一个令人感到意外的地方是：所有非洲本地作物—萨赫勒、埃塞俄比亚和西非

    的作物—都起源于赤道以北地区。没有哪一种非洲作物是起源于赤道以南地区的。

    这就给了我们一个暗示，告诉我们来自赤道以北、说尼日尔－刚果语的人何以能取

    代非洲赤道地区的俾格米人和赤道以南的科伊桑人。科伊桑人和俾格米人之所以未

    能发展出农业，不是由于他们没有农民的资格，而仅仅是由于碰巧非洲南部的野生

    植物大都不适于驯化。无论是班图农民还是白人农民，尽管他们继承了几千年的农

    业经验，后来还是没有能把非洲南部的本地植物培育成粮食作物。

    至于非洲的驯化动物，概括地介绍起来可以比介绍植物快得多，因为那里的驯化动

    物实在太少。我们确切知道是在非洲驯化的唯一动物，是一种叫做珍珠鸡的像火鸡

    一样的鸟，因为它的野生祖先只有非洲才有。驯养的牛、驴、猪、狗和家猫的野生

    祖先原产北非，但西南亚也有，所以我们还不能肯定它们最早是在什么地方驯化

    的，虽然目前已知的年代最早的家驴和家猫出现在埃及。近来的证据表明，牛可能

    是在北非、西南亚和印度各自独立驯化出来的，而这3个地方的品种与现代非洲牛的

    品种都有关系。除此以外，非洲其余所有的驯养的哺乳动物想必都是在别处驯化后

    引进的，因为它们的野生祖先只出现在欧亚大陆。非洲的绵羊和山羊是在西南亚驯

    化的，鸡是在东南亚驯化的，马是在俄罗斯南部驯化的，骆驼可能是在阿拉伯半岛

    驯化的。

    这个关于非洲家畜的清单的最意想不到的特点又一次是负面的。非洲是以大型野生

    哺乳动物而著称的，它们的数量也非常丰富—有斑马和牛羚，有犀牛和河马，有长

    颈鹿和野牛，但没有一种上了那张清单。我们还将看到，这个事实与非洲赤道以南

    没有本地的驯化植物一样，对非洲的历史产生了深远的影响。

    对非洲主要粮食产品的这一快速巡视足以看出，其中有些粮食产品是从它们在非洲

    内外的发源地经过长途跋涉而到来的。在非洲和在世界其他地方一样，有些种族由

    于从环境继承了整个系列的可驯化的野生动植物而比另一些种族“幸运”得多。澳

    大利亚土著的狩猎采集者被以小麦和牛群为生的英国殖民者所“淹没”，由这一事

    实来类推，我们不得不怀疑有些“幸运的”非洲人利用自己的优势来“淹没”他们

    的非洲人邻居。现在，我们终于可以求助于考古记录去看一看到底是谁在什么时

    候“淹没”了谁。

    关于非洲农业和畜牧业出现的实际年代和地点，考古学能告诉我们一些什么呢？任

    何一个潜心研究西方文明史的读者，如果他想当然地认为，非洲的粮食生产肇始于

    法老和金字塔之乡古埃及的尼罗河河谷，那么他是可以得到原谅的。毕竟，到公元

    前3000年，埃及无疑已是非洲最复杂社会的所在地，并是世界上最早使用文字的中

    心之一。然而，事实上，非洲粮食生产可能最早的考古证据却是来自撒哈拉沙漠。

    当然，今天撒哈拉沙漠的很大一部分地区干燥得寸草不生。但在公元前9000年到公

    元前4000年之间，撒哈拉沙漠比较湿润，有许多湖泊，到处都是猎物。在那个时

    期，撒哈拉人开始养牛和制陶，后来又养绵羊和山羊，他们可能也已着手驯化高粱

    和黍。撒哈拉的放牧业早于埃及引进粮食生产的已知最早年代，而那次引进是以整

    套的西南亚冬季作物和牲口的形式出现的（公元前5200年）。粮食生产也出现在西

    非和埃塞俄比亚，而到了公元前2500年左右，牧牛人已经越过现代的边界，从埃塞

    俄比亚进入肯尼亚北部。

    虽然这些结论是以考古证据为基础的，但也有一种独立的方法来判定驯化动植物引

    进的年代：那就是比较现代语言中用来指称它们的词汇。比较一下尼日尔—刚果语

    系的尼日利亚南部一些语言中植物的名称，就可以看出这些词分为3类。第一类的作

    物名称，在尼日利亚南部的所有这些语言中都十分相似。这些作物证明就是西非的

    薯蓣、油棕和可乐果之类的作物—也就是人们按照植物学证据和其他证据认为原产

    西非并最早在那里驯化的植物。由于它们是西非最古老的作物，所有尼日利亚南部

    的现代语言都继承了原来用以指称它们的同一套词汇。

    接下来的一类作物，其名称只有在属于尼日利亚南部那些语言的一个小语支的语言

    中才保持一致。原来，据认为这些作物来自印度尼西亚，如香蕉和亚洲薯蓣。显

    然，这些作物只是在一些语言开始分化成一些语支之后才到达尼日利亚的南部的，

    这样，每一个语支为这些新来的植物发明了或接受了一些不同的名称，而这些名称

    只有属于那一特定语支的一些现代语言才将其继承了下来。最后一类作物，其名称

    在语族内完全不一致，但与贸易路线有关。这些作物证明是来自新大陆的作物，如

    玉米和花生，我们知道这些作物是在横渡大西洋的航运开始后（1492年）才引进非

    洲，并从那以后沿贸易路线传播，因此它们常常带有葡萄牙的名字或别的外国名

    字。

    因此，即使我们没有掌握任何植物学的或考古学的证据，我们也仍然能够仅仅靠语

    言学的证据来予以推断：先是驯化西非本地的作物，其次是引进印度尼西亚的作

    物，最后是欧洲人带来的美洲作物。加利福尼亚大学洛杉矶分校的历史学家克里斯

    托弗·埃雷特运用这种语言学方法，来确定驯化的动植物为属于各个非洲语系的人所

    利用的顺序。通过叫做词源统计分析法的一种方法，根据词语在历史上的变化速度

    计算，比较语言学家利用这种方法甚至能估计出作物驯化或引进的年代。

    把关于作物的直接的考古学证据同比较间接的语言学证据结合起来，我们就可以推

    断出几千年前在撒哈拉驯化高粱和黍的人所说的语言是现代尼罗—撒哈拉语的祖代

    语言。同样，最早驯化西非湿润地区作物的人所说的语言是现代尼日尔—刚果诸语

    言的祖代语言。最后，说阿非罗—亚细亚祖代语言的人可能驯化过埃塞俄比亚的本

    地作物，而且他们肯定也是把新月沃地的作物引进北非的人。

    因此，来自现代非洲语言中植物名称的证据，使我们一眼就能看明白几千年前非洲

    存在3种语言：祖代的尼罗—撒哈拉语、祖代的尼日尔—刚果语和祖代的阿非罗—亚

    细亚语。此外，我们还能根据其他的语言学证据一眼就能看明白祖代科伊桑语的存

    在，虽然不是根据作物名称这个证据（因为科伊桑人的祖先没有驯化过任何作

    物）。既然非洲今天有1500种语言，那么几千年前它肯定不会只有这4种祖代语言。

    但所有其他这些语言想必都已消失—这或者是由于说这些语言的人虽然生存了下

    来，但却失去了自己本来的语言，如俾格米人，或者是由于连这些人本身都消失

    了。

    现代非洲本土的4个语系（即除去最近传入的马达加斯加的南岛语的4个语系）之所

    以能幸存下来，不是由于这些语言作为交流工具有什么内在的优越性。相反，这应

    归因于一个历史的偶然因素：说尼罗—撒哈拉语、尼日尔—刚果语和阿非罗—亚细

    亚语的人的祖先，碰巧在最合适的时间生活在最合适的地点，使他们获得了作物和

    家畜，从而使他们人口繁衍，并且取代了其他种族或将自己的语言强加给其他种

    族。现代的为数不多的说科伊桑语的人能够幸存下来，主要是由于他们生活在非洲

    南部不适于班图人农业的、与世隔绝的地区。

    在我们考查科伊桑人如何躲过班图人的移民浪潮而幸存下来这一点之前，让我们先

    来看一看，关于非洲史前期的另一次人口大迁移—南岛人在马达加斯加岛的殖民情

    况，考古学告诉了我们一些什么。在马达加斯加调查的考古学家们现已证明，南岛

    人至少不迟于公元800年，也可能早在公元300年，即已到达马达加斯加。南岛人在

    那里碰到了（并着手消灭）一个陌生的动物世界，这些动物非常特别，好像它们是

    来自另一个星球，因为这些动物是在长期与世隔绝的情况下在马达加斯加演化出来

    的。它们中有大隆鸟，有同大猩猩一般大的叫做狐猴的原始灵长目动物，还有矮小

    的河马。对马达加斯加岛上最早的人类定居点的考古发掘，出土了一些铁器、牲畜

    和作物的残存，从这点来看，那些殖民者就不完全是乘坐小小独木舟的被风吹离航

    线的渔民；他们是一个经过充分准备的探险队。这次史前的行程4000英里的探险是

    如何实现的呢？

    有一本古代航海书对此提供了一条线索。这本书名叫《欧力斯里洋航行记》，是公

    元100年左右一个生活在埃及的无名氏商人写的。这位商人描述了当时已相当繁荣的

    把印度和埃及与东非海岸连接起来的海上贸易路线。随着公元800年后伊斯兰教的传

    播，印度洋贸易也兴旺发达起来，有充分的考古文献证明，在东非沿海定居点遗址

    中发现了大量中东的（偶尔甚至还有中国的！）产品，如陶器、玻璃器皿和瓷器。

    商人们等待着有利的风向，好让他们横渡中非和印度之间的印度洋。1498年，葡萄

    牙航海家法斯科·达·伽马成为绕过非洲南端到达肯尼亚海岸的第一个欧洲人，他碰到

    了斯瓦希里人的一些贸易集散地，并在那里带上一个水手领着他走上那条通往印度

    的直达航线。

    但从印度向东，在印度与印度尼西亚之间，也有一条同样兴旺发达的海上贸易路

    线。也许，马达加斯加的南岛人殖民者就是从这条向东的贸易路线从印度尼西亚到

    达印度，后来偶然碰上了向西的通往东非的贸易路线，在那里加入了非洲人的行

    列，和他们一起发现了马达加斯加。南岛人与东非人的这种结合，今天仍在马达加

    斯加的语言中体现出来：马达加斯加的语言基本上是南岛语，只是从肯尼亚沿海的

    一些班图语中借用了一些单词。但在肯尼亚的一些语言中却没有相应的来自南岛语

    的借用词，而且在东非的土地上也几乎没有留下多少南岛人的其他痕迹：主要就是

    印度尼西亚乐器在非洲的遗产（木琴和筝），当然还有在非洲农业占有十分重要地

    位的南岛人的作物。因此，人们怀疑南岛人是不是没有走经由印度和东非到达马达

    加斯加的比较容易的路线，而是设法（令人难以置信地）直接渡过印度洋，发现了

    马达加斯加，只是后来才加入了东非的贸易路线。因此，关于非洲最令人惊异的人

    类地理学上的事实多少还仍然是个谜。

    关于非洲史前史上最近的另一次人口大迁移—班图人的扩张，考古学能告诉我们一

    些什么呢？根据现代民族和他们的语言这个双重证据，我们知道非洲撒哈拉沙漠以

    南地区并不总是我们今天所认为的黑色的大陆。这个证据倒是表明了俾格米人曾在

    中非雨林中有广泛分布，而科伊桑族群在非洲赤道以南较干旱地区亦甚为普遍。考

    古学能不能对这些假定进行验证呢？

    就俾格米人来说，答案是“还不能”，就因为考古学家们还没能从中非森林中发现

    古人类的骨骼。对于科伊桑人，答案是“能”。在现代科伊桑人分布地区北面的赞

    比亚，考古学家不但发现了在欧洲人到达时，类似科伊桑民族仍在非洲南部制作的

    那类石器，而且也发现了可能与现代科伊桑人相似的一些人的头骨。

    至于班图人最后是怎样取代北部的那些科伊桑人的，考古学和语言学的证据表明，

    班图人的农民祖先从西非内陆的稀树草原往南向较湿润的海岸森林扩张，可能早在

    公元前3000年就已开始了（图19.4）。在所有班图语言中仍然广泛使用的一些词表

    明，那时班图人已经有了牛和薯蓣之类的在湿润气候下生长的作物，但他们还没有

    金属制品，并且仍然从事大量的捕鱼、狩猎和采集活动。他们的牛群甚至由于森林

    中的采采蝇传播的疾病而被毁掉。他们进入刚果河流域的赤道森林地带，在那里开

    垦园地，并且增加了人口。这时，他们开始“淹没”了从事狩猎和采集的俾格米

    人，把他们一步步挤进森林。

    班图人的扩张：公元前3000年至公元500年

    图19.4 公元前3000年至公元500年之间说班图语的人扩张时行经的大致路线，由现

    今班图地区西北角的故乡（用H标出）出发，扩张到非洲的东部和南部。

    公元前1000年后不久，班图人从森林的东缘走出来，进入了东非有裂谷和大湖的比

    较开阔的地带。在这里他们碰到了一个民族大熔炉，这里有在较干旱地区种植黍和

    高粱以及饲养牲畜的、说阿非罗—亚细亚语和尼罗—撒哈拉语的农民和牧人，还有

    以狩猎和采集为生的科伊桑人。由于从他们的西非家园继承下来适应湿润气候的作

    物，这些班图人得以在不适合以往所有居民的东非湿润地区进行耕种。到了公元前

    的最后几个世纪，不断前进的班图人到达了东非海岸。

    在东非，班图人开始从他们的说尼罗—撒哈拉语和阿非罗—亚细亚语的邻居那里得

    到了黍和高粱（以及尼罗—撒哈拉语中表示这些作物的名称），并重新得到了牛

    群。他们还得到了铁，那时铁还刚刚开始在非洲的萨赫勒地带熔炼。公元前1000年

    后不久，非洲撒哈拉沙漠以南地区便已有了铁制品的制造，但起源于何处则仍不清

    楚。这个早期年代有可能接近于北非海岸迦太基引进近东铁制品制造技术的年代。

    因此，一些历史学家常常假定冶金知识是从北面传入非洲撒哈拉沙漠以南地区的。

    另一方面，自从至少公元前2000年以后，铜的熔炼就已在西非撒哈拉地区和萨赫勒

    地带进行。那可能是非洲独立发现铁冶炼术的先声。非洲撒哈拉沙漠以南铁匠们的

    铁熔炼技术为这一假设提供了佐证，因为它们和地中海地区的铁熔炼技术差异很

    大，足以表明这是独立的发展：非洲的铁匠们发现了如何在他们村庄的熔炉里制造

    高温从而炼出钢来，这比19世纪欧洲和美国的贝塞麦转炉早了2000多年。

    有了适应湿润气候的作物，再加上铁器，班图人终于拼凑出一整套在当时非洲赤道

    以南地区所向披靡的军事—工业力量。在东非，他们仍然不得不同为数众多的说尼

    罗—撒哈拉语和阿非罗—亚细亚语的铁器时代的农民进行竞争。但在南部2000英里

    的地区内生活着科伊桑狩猎采集族群，他们不但人口稀少，而且没有铁器和作物。

    在几个世纪内，班图农民在最近的史前史上的一次最迅猛的移民进军中，以摧枯拉

    朽之势，一路推进到今天南非东海岸纳塔尔省的地方。

    我们很容易把这种无疑是一次迅速而引人注目的扩张行动简单化，并把一路上的科

    伊桑人描绘成听任成群结队汹涌而来的班图人践踏的人。事实上，情况要比这复

    杂。非洲南部的科伊桑族群在班图人向外扩张前的几个世纪中已经有了牛、羊。班

    图人的第一批开路先锋可能人数很少，他们选择了适于种植薯蓣的湿润森林地区，

    而跳过了比较干旱的地区，把这些地区留给科伊桑的牧人和以狩猎采集为生的人。

    交换和通婚关系无疑已在这些科伊桑农民和班图农民之间建立起来，他们各自占据

    邻近的一些不同的栖息地，就像俾格米狩猎采集族群和班图农民今天在赤道非洲仍

    然在做的那样。随着班图人口的增长并把牛和适应干旱气候的谷物吸收进他们的经

    济，他们才逐步地布满了原先被跳过的那些地区。但最后的结果仍然一样：班图农

    民占据了原先属于科伊桑人的大部分地区；原先的这些科伊桑居民的遗产除了埋在

    地下等待考古学家去发现的头骨和石器外，就只剩下分散的非科伊桑语言中的吸气

    音；以及非洲南部某些班图族群酷似科伊桑人的外貌特征。

    这些消失了的科伊桑种群究竟经历了什么事？我们不得而知。我们唯一能够肯定的

    是：在科伊桑民族生活了也许有几万年之久的一些地方，现在生活着班图人。我们

    只能大胆猜测，通过现代亲眼目睹的事件来进行类比，例如用钢铁武装起来的白人

    农民与使用石器的澳大利亚土著和加利福尼亚印第安狩猎采集者之间的冲突。在这

    一点上，我们知道，狩猎采集者被一系列互相配合的方法很快地消灭了：他们或者

    被赶走，或者男人被杀死或沦为奴隶，女人被霸占为妻，或者无论男女都受到农民

    的流行病的感染。在非洲，这种病的一个例子就是疟疾，疟疾是蚊子传染的，而蚊

    子是在农民村庄的四周滋生的，而对于这种疾病，入侵的班图人已经形成了遗传的

    抵抗力，而科伊桑狩猎采集者大概还没有。

    然而，关于最近的非洲人口分布的图19.1提醒我们，班图人并没有搞垮所有的科伊

    桑人，在非洲南部的一些不适合班图人农业的地区，仍有科伊桑人幸存下来。最南

    端的班图人是科萨人，他们在开普敦以东500英里的南非南海岸的菲什河停了下来。

    这并非因为好望角这个地方过于干旱不适合农业：毕竟它是现代南非的粮仓啊。事

    实上，好望角冬天多雨，属于地中海型气候，在这个气候条件下，班图人的适应了

    夏雨的作物是不能生长的。到1652年，即荷兰人带着他们原产近东的适应冬雨的作

    物到达开普敦的那一年，科萨人仍未渡过菲什河。

    这种植物地理学的表面上的细节对今天的政治具有重大的意义。一个后果是：一旦

    南非的白人迅速杀死或用疾病感染或赶走好望角的科伊桑人种群，白人就能正当地

    宣称他们在班图人之前占有了好望角，因而对它拥有优先权。这种宣布不必认真看

    待，因为好望角科伊桑人的优先权并没有能阻止白人把他们赶走。严重得多的后果

    是，1652年的荷兰移民只须全力对付的，是人口稀少的科伊桑牧人，而不是人口稠

    密的用钢铁装备起来的班图农民。当白人最后向东扩张，于1702年在菲什河与科萨

    人遭遇时，一场长期的殊死战斗开始了。虽然欧洲人当时能够从他们在好望角的巩

    固基地调派军队，但也经过了9次战争、历时175年才把科萨人征服，军队前进的速

    度平均每年不到一英里。如果当初那几艘最早到来的荷兰船遇到这样的激烈抵抗，

    白人怎能成功地在好望角站稳脚跟呢？

    因此，现代南非的问题至少一部分源自地理上的偶然因素。好望角科伊桑人的家园

    碰巧很少有适于驯化的野生植物；班图人碰巧从他们5000年前的祖先那里继承了适

    应夏雨的作物；而欧洲人碰巧从他们近10000年前的祖先那里继承了适应冬雨的作

    物。正像新独立的纳米比亚首都的那块“戈林街”路牌提醒我的那样，非洲的过去

    给非洲的现在打上了深深的烙印。

    这就是班图人何以能够“淹没”科伊桑人，而不是相反的原因。现在，让我们转向

    非洲史前史难解之谜的遗留问题：为什么欧洲人成了在非洲撒哈拉沙漠以南殖民的

    人。事情竟然不是反其道而行之，这尤其令人惊讶，因为非洲不但可能是解剖学上

    现代智人的家乡，而且也是几百万年来人类进化的唯一发源地。非洲除了巨大的领

    先优势这些有利条件外，还有高度多样化的气候、栖居地以及世界上最高度的人类

    多样化。如果10000年前有一个外星人访问地球，并预测欧洲最后会成为非洲撒哈拉

    沙漠以南的某帝国的一批附庸国，这样的预测也许是情有可原的。

    导致非洲与欧洲碰撞的这一结果的直接原因是很清楚的。正如他们与印第安人遭遇

    时的情况一样，进入非洲的欧洲人拥有三重优势：枪炮和其他技术、普及的文化以

    及为维持探险和征服的昂贵计划所必不可少的政治组织。这些优势在碰撞几乎才刚

    刚开始时就显示了出来：在法斯科·达·伽马于1498年首次抵达东非海岸后仅仅4年，

    他又率领一支布满了大炮的舰队卷土重来，迫使控制津巴布韦黄金贸易的东非最重

    要的港口基尔瓦投降。但为什么欧洲人能发展出这3大优势，而撒哈拉沙漠以南的非

    洲人则不能呢？

    我们已讨论过，从历史上看，所有这三者都来自粮食生产的发展。但粮食生产在非

    洲撒哈拉沙漠以南地区被延误了（与欧亚大陆相比），其原因是非洲缺少可以驯化

    的本地动植物物种，它的适于本地粮食生产的小得多的面积，以及它的妨碍粮食生

    产和发明的传播的南北轴向。让我们研究一下这些因素是如何起作用的。

    首先，关于家畜，我们已经看到，非洲撒哈拉沙漠以南地区的家畜来自欧亚大陆，

    可能有少数几个例外是来自北非。因此，直到家畜被新兴的欧亚大陆文明利用之后

    几千年，它们才到达非洲撒哈拉沙漠以南地区。这在开始时的确使人感到奇怪，因

    为我们认为非洲是充满大型野生哺乳动物的那个大陆。但我们在第九章中看到，要

    想对一种野生动物进行驯化，它必须相当温驯，对人服从，驯养花费少，对一些疾

    病有免疫力，而且还必须生长迅速并在圈养中繁殖良好。欧亚大陆产的牛、绵羊、

    山羊、马和猪是世界上少数几种通过所有这些考验的大型野生动物。而它们的非洲

    同类—如非洲野牛、斑马、野猪、犀牛和河马—则从来没有被驯化过，甚至在现代

    也是如此。

    当然，有些大型的非洲动物有时确曾被驯养过。汉尼拔在对罗马的不成功的战争中

    利用过驯服的非洲象，古代埃及人也可能驯养过长颈鹿和其他动物。但这些驯养的

    动物没有一种实际上被驯化了—就是说，在圈养中进行有选择的繁殖和对遗传性状

    的改变以使之对人类更加有用。如果非洲的犀牛和河马得到驯化并供人骑乘，它们

    不但可以供养军队，而且还可以组成一支所向披靡的骑兵，把欧洲的骑兵冲得落花

    流水。骑着犀牛的班图突击队可能已推翻了罗马帝国。但这种事决没有发生。

    第二个因素是非洲撒哈拉沙漠以南地区和欧亚大陆之间在可驯化的植物方面的一种

    虽然不是那样极端但也相当大的差异。萨赫勒地带、埃塞俄比亚和西非也有土生土

    长的作物，但在品种数量上比欧亚大陆少得多。由于适合驯化的野生起始植物品种

    有限，甚至非洲最早的农业也可能比新月沃地的农业晚了几千年。

    因此，就动植物的驯化而论，领先优势和高度多样性属于欧亚大陆，而不属于非

    洲。第三个因素是非洲的面积仅及欧亚大陆的面积的一半左右。而且，非洲面积中

    只有三分之一左右是在公元前1000年以前为农民和牧人所占据的赤道以北的撒哈拉

    沙漠以南地区。今天，非洲的总人口不到7亿，而欧亚大陆有40亿。但如果所有其他

    条件相等，更多的土地和更多的人口意味着更多的相互竞争的社会和更多的发明创

    造，因而也就意味着更快的发展速度。

    造成非洲在更新世后发展速度比欧亚大陆慢的其余一个因素，是这两个大陆主轴线

    的不同走向。非洲的主轴线和美洲的主轴线一样都是南北走向，而欧亚大陆的主轴

    线则是东西走向（图10.1）。如果你沿南北轴线行走，你会穿越在气候、生态环

    境、雨量、日长以及作物和牲口疾病都大不相同的地带。因此，在非洲某个地区驯

    化或得到的动物和作物很难传播到其他地区。相比之下，在虽然相隔数千英里但处

    于同一纬度并有相似的气候和日长的欧亚大陆各社会之间，作物和动物的传播就显

    得容易了。

    作物和牲畜沿非洲南北轴线的缓慢通过或完全停止前进，产生了重大的后果。例

    如，已经成为埃及的主食的地中海沿岸地区的作物，在发芽时需要冬雨和日长的季

    节性变化。这些作物无法传播到苏丹以南，因为过了苏丹，它们就会碰上夏雨和很

    少或根本没有季节性的日照变化。埃及的小麦和大麦在欧洲人于1652年把它们带来

    之前，一直没有到达好望角的地中海型气候区，而科伊桑人也从来没有发展过农

    业。同样，适应夏雨和很少或根本没有季节性的日长变化的萨赫勒地带的作物，是

    班图人带到非洲南部的，但在好望角却不能生长，从而终止了班图农业的前进。非

    洲的气候特别适合香蕉和其他的亚洲热带作物，今天这些作物已居于非洲热带农业

    最多产的主要作物之列，但它们却无法从陆路到达非洲。显然，直到公元第一个千

    年，也就是它们在亚洲驯化后很久，它们才到达非洲，因为它们必须等到有横渡印

    度洋的大规模船运的那个时代。

    非洲的南北轴线也严重地妨碍了牲畜的传播。赤道非洲的采采蝇是锥虫体的携带

    者，虽然非洲当地的野生哺乳动物对锥虫病有抵抗力，但对从欧亚大陆和北非引进

    的牲畜来说，这种病证明是灾难性的。班图人从没有采采蝇的萨赫勒地带获得的

    牛，在班图人通过赤道森林的扩张中亦未能幸免。虽然马在公元前1800年左右已经

    到达埃及，并在那以后不久改变了北非的战争方式，但直到公元第一个千年中，它

    们才穿越撒哈拉沙漠，推动了一些以骑兵为基础的西非王国的出现，而且它们也从

    来没有通过采采蝇出没的地区而到达南方。虽然牛、绵羊和山羊在公元前第三个千

    年中已经到达塞伦格蒂大草原的北缘，但在那以后又过了2000年，牲畜才越过塞伦

    格蒂到达了非洲南部。

    沿非洲南北轴线同样缓慢传播的还有人类的技术。陶器在公元前8000年左右已经在

    苏丹和撒哈拉地区出现，但直到公元元年才到达好望角。虽然文字不迟于公元前

    3000年已在埃及发明出来，并以字母形式传入努比亚的麦罗威王国，虽然字母文字

    也传入了埃塞俄比亚（可能从阿拉伯半岛传入），但文字并没有在非洲的其余地区

    独立出现，这些地区的文字是阿拉伯人和欧洲人从外面带进来的。

    总之，欧洲在非洲的殖民并不像某些白人种族主义者所认为的那样与欧洲民族和非

    洲民族本身之间的差异有关。恰恰相反，这是由于地理学和生物地理学的偶然因素

    所致—特别是由于这两个大陆之间不同的面积、不同的轴线方向和不同的动植物品

    种所致。就是说，非洲和欧洲的不同历史发展轨迹归根到底来自它们之间的“不动

    产”的差异。

    尾声 人类史作为一门科学的未来

    耶利的问题触及了人类现状的实质，也是更新世后人类历史的关键所在。既然我们

    已经完成了这次对各大陆的短暂的巡视，我们将怎样来回答耶利呢？

    我会对耶利这样说：各大陆民族长期历史之间的显著差异，不是源自这些民族本身

    的天生差异，而是源自他们环境的差异。我猜想，如果在更新世晚期能够使澳大利

    亚土著人口和欧亚大陆土著人口互换位置，那么，原来的澳大利亚土著现在可能不

    但占领了欧亚大陆，而且也占领了美洲和澳大利亚的大部分地区，而原来的欧亚大

    陆土著现在可能已沦为澳大利亚的一些遭受蹂躏的零星分散的人口。对于这种说

    法，你一开始可能会认为毫无意义而不屑一顾，因为这个实验是想象出来的，而我

    所说的那种结果也是不可能被证明的。但历史学家却能用回溯试验法对有关的假说

    进行评价。例如，我们可以考察一下，如果把欧洲农民迁到格陵兰或美国的大平

    原，如果本来出身于中国的农民移居查塔姆群岛、婆罗洲的雨林、爪哇或夏威夷的

    火山土地带，会发生什么情况。这些试验证明，这些具有共同祖先的民族或者最后

    灭绝了，或者重新回到狩猎采集的生活，或者进而建立视环境而定的复杂国家。同

    样，如果把澳大利亚土著狩猎采集族群迁到弗林德斯岛、塔斯马尼亚岛或澳大利亚

    南部，他们或者最后归于灭绝，或者成为掌握现代世界最简单技术的狩猎采集族

    群，或者成为根据环境修建沟渠、集约经营高产渔场的人。

    当然，各大陆的环境有无数的不同特点，正是这些不同的特点影响了人类社会的发

    展轨迹。不过，仅仅列出每一种可能的差异还不足以回答耶利的问题。在我看来，

    只有4组差异是最重要的。

    第一组差异是各大陆在可以用作驯化的起始物种的野生动植物品种方面的差异。这

    是因为，粮食生产之所以具有决定性的意义，在于它能积累剩余粮食以养活不从事

    粮食生产的专门人材，同时也在于它能形成众多的人口，从而甚至在发展出任何技

    术和政治优势之前，仅仅凭借人多就可以拥有军事上的优势。由于这两个原因，从

    小小的不成熟的酋长管辖地阶段向经济上复杂的、社会上分层次的、政治上集中的

    社会发展的各个阶段，都是以粮食生产为基础的。

    但大多数野生的动植物品种证明是不适于驯化的：粮食生产的基础一直是比较少的

    几种牲畜和作物。原来，各大陆在可以用于驯化的野生动植物的数量方面差异很

    大，因为各大陆的面积不同，而且在更新世晚期大型哺乳动物灭绝的情况也不同。

    大型哺乳动物灭绝的情况，在澳大利亚和美洲要比在欧亚大陆或非洲严重得多。因

    此，就生物物种来说，欧亚大陆最为得天独厚，非洲次之，美洲又次之，而澳大利

    亚最下，就像耶利的新几内亚那种情况（新几内亚的面积为欧亚大陆的七十分之

    一，而且其原来的大型哺乳动物在更新世晚期即已灭绝）。

    在每一个大陆，动植物的驯化集中在只占该大陆总面积很小一部分的几个条件特别

    有利的中心地。就技术创新和政治体制来说，大多数社会从其他社会获得的要比它

    们自己发明的多得多。因此，一个大陆内部的传播与迁移，对它的社会的发展起着

    重要的促进作用，而从长远来看，由于毛利人的新西兰火枪战争以如此简单的形式

    所揭示的过程，这些社会又（在环境许可的情况下）分享彼此的发展成果。就是

    说，起初缺乏某种有利条件的社会或者从拥有这种条件的社会那里得到，或者（如

    果做不到这一点）被其他这些社会所取代。

    因此，第二组因素就是那些影响传播和迁移速度的因素，而这种速度在大陆与大陆

    之间差异很大。在欧亚大陆速度最快，这是由于它的东西向主轴线和它的相对而言

    不太大的生态与地理障碍。对于作物和牲畜的传播来说，这个道理是最简单不过

    的，因为这种传播大大依赖于气候因而也就是大大依赖于纬度。同样的道理也适用

    于技术的发明，如果不用对特定环境加以改变就能使这些发明得到最充分的利用的

    话。传播的速度在非洲就比较缓慢了，而在美洲就尤其缓慢，这是由于这两个大陆

    的南北向主轴线和地理与生态障碍。在传统的新几内亚，这种传播也很困难，因为

    那里崎岖的地形和高山漫长的主脉妨碍了政治和语言统一的任何重大进展。

    与影响大陆内部传播的这些因素有关的，是第三组影响大陆之间传播的因素，这些

    因素也可能有助于积累一批本地的驯化动植物和技术。大陆与大陆之间传播的难易

    程度是不同的，因为某些大陆比另一些大陆更为孤立。在过去的6000年中，传播最

    容易的是从欧亚大陆到非洲撒哈拉沙漠以南地区，非洲大部分牲畜就是通过这种传

    播得到的。但东西两半球之间的传播，则没有对美洲的复杂社会作出过任何贡献，

    这些社会在低纬度与欧亚大陆隔着宽阔的海洋，而在高纬度又在地形和适合狩猎采

    集生活的气候方面与欧亚大陆相去甚远。对于原始的澳大利亚来说，由于印度尼西

    亚群岛的一道道水上障碍把它同欧亚大陆隔开，欧亚大陆对它的唯一的得到证明的

    贡献就是澳洲野狗。

    第四组也是最后一组因素是各大陆之间在面积和人口总数方面的差异。更大的面积

    或更多的人口意味着更多的潜在发明者，更多的互相竞争的社会，更多的可以采用

    的发明创造—以及更大的采用和保有发明创造的压力，因为任何社会如果不这样做

    就往往会被竞争对手所淘汰。非洲的俾格米人和其他许多被农民取代的狩猎采集群

    体，就曾碰到这样的命运。相反的例子是格陵兰岛上顽固保守的古挪威农民，他们

    也碰到了被爱斯基摩狩猎采集族群所取代的命运，因为在格陵兰的条件下，这些爱

    斯基摩人的生存方法和生存技术都比这些古挪威人优越得多。在全世界的陆块中，

    欧亚大陆的面积最大，相互竞争的社会的数量也最多，澳大利亚和新几内亚在这方

    面就差得多，而塔斯马尼亚更是瞠乎其后。美洲的总面积虽然很大，但却在地理上

    和生态上支离破碎，实际上就像几个没有紧密联系的较小的大陆。

    这4组因素构成了环境的巨大差异，这些差异可以客观地用数量来表示，而且不会引

    起争议。我的主观印象是新几内亚人一般要比欧亚大陆人聪明，尽管人们可以对此

    提出质疑，但他们无法否认新几内亚的面积比欧亚大陆小得多，新几内亚的大型动

    物品种也比欧亚大陆少得多。但是，提起这些环境差异不免会使历史学家们贴上那

    使人火冒三丈的“地理决定论”的标签。这种标签似乎具有令人不愉快的含义，因

    为这等于是说人类的创造性毫无价值，或者说我们人类只是无可奈何地被气候、动

    物区系和植物区系编上了程序的被动的机器人。当然，这种疑虑是没有根据的。如

    果没有人类的创造性，我们今天可能全都仍然在用石器切肉，茹毛饮血，就像100万

    年前我们的祖先所做的那样。所有的人类社会都拥有有发明才能的人。事情恰恰是

    有些环境比另一些环境提供了更多的起始物种和利用发明的更有利的条件。

    这些答案比起耶利本人可能想要得到的答案来显得冗长和复杂。然而，历史学家们

    则可能认为这些答案太短、太简单了。把各个大陆的13000年的历史压缩成一本400

    多页的书，等于大约每150年每个大陆平均分摊到一页，这样，精练、简化就在所难

    免。不过，这种压缩也带来了一个补偿性的好处：对一些地区从长期范围内进行比

    较所产生的真知灼见，是对单一社会所进行的短期范围内的研究不可能得到的。

    当然，耶利的问题所提出的一系列争议仍然没有解决。目前，我们只能提出一些不

    完全的答案和未来的研究事项，而不是一种充分展开的理论。现在需要努力去做的

    事，就是把人类史发展成为一门科学，使之与天文学、地质学和演化生物学这些公

    认的历史科学并驾齐驱。因此，展望一下历史这门学科的未来，并概括地提出一些

    尚未解决的问题从而结束本书，似乎是恰当之举。

    我们已经提出了4组似乎最重要的因素，以说明各大陆之间的种种差异。因此，本书

    的最直接的延伸应是进一步地用数量来表示这些差异，从而更令人信服地证实这些

    差异的作用。为了说明用于驯化的起始物种方面的差异，我曾提供了一些数字，说

    明每个大陆总共有多少大型野生陆栖哺乳类食草动物（表9.2）和有多少大籽粒谷物

    （表8.1）。本书的一个延伸部分可能是把诸如菜豆、豌豆和野豌豆之类大籽粒豆科

    植物（豆类植物）的相应数目收集起来。此外，我提到过一些使大型哺乳动物失去

    驯化候补资格的因素，但我没有用表格列出每个大陆有多少这样的候补动物由于每

    一个这样的因素而失去驯化资格。这样做是一件很有意思的事，尤其对非洲来说是

    这样，因为在非洲失去驯化资格的候补动物的百分比比在欧亚大陆高：在使一些动

    物失去驯化的候补资格的各种因素中，哪些因素在非洲最为重要，以及是什么选择

    决定了非洲哺乳动物十分频繁地失去驯化的候补资格？还应收集一些能用数量说明

    的资料，来验证我对表明沿欧亚大陆、美洲和非洲主要轴线的不同传播速度所作的

    初步计算。

    本书的第二个延伸部分将涉及比本书已经论述的更小的地理范围和更短的时间范

    围。例如，下面的一个显而易见的问题可能已被读者们想到了：在欧亚大陆范围

    内，为什么是欧洲社会，即在美洲和澳大利亚殖民的那些社会，而不是新月沃地的

    社会或中国和印度的社会，在技术上领先，并在现代世界上占据政治和经济的支配

    地位？如果一个历史学家生活在从公元前8500年到公元1450年的任何一段时间内，

    如果他当时试图预测未来的历史发展轨迹，他肯定会认为，欧洲最终的支配地位是

    最不可能发生的结果，因为欧洲在过去那1万年的大部分时间里是旧大陆的那3个地

    区中最落后的一个地区。从公元前8500年开始，直到公元500年后希腊与意大利的

    先后兴起这一段时间里，欧亚大陆西部几乎所有的重大发明—动物驯化、植物驯

    化、文学、冶金术、轮子、国家等等—都是在新月沃地或其附近出现的。在水磨于

    大约公元900年后大量传播之前，阿尔卑斯山以西或以北的欧洲没有对旧大陆的技术

    或文明作出过任何有意义的贡献，它只是一个从地中海以东、新月沃地和中国接受

    发展成果的地方。甚至从公元1000年到1450年，科学和技术绝大多数都是从印度与

    北非之间的伊斯兰社会传入欧洲，而不是相反。就在那几个世纪中，中国在技术上

    走在世界的前列，几乎和新月沃地一样早地开始了粮食生产。

    那么，为什么新月沃地和中国把它们几千年的巨大的领先优势最后让给了起步晚的

    欧洲？当然，人们可以指出促使欧洲兴起的一些直接因素：它的商人阶级、资本主

    义和对发明的专利保护的逐步形成，它未能产生的专制独裁君主和使人不堪重负的

    税收，以及它的希腊—犹太教—基督教的批判经验主义调查研究的传统。不过，对

    于所有这些直接原因，人们一定会提出关于终极原因的问题：为什么这些直接因素

    出现在欧洲，而不是出现在中国或新月沃地？

    就新月沃地而言，答案是清楚的。新月沃地由于当地集中了可以驯化的动植物而拥

    有了领先优势。如果它一旦失去了这种优势，它就不再有任何引人注目的地理优势

    可言。这种领先优势在一些强大帝国西移的过程中消失了，这种情况可以详细加以

    追溯。在公元前第四个千年中新月沃地的一些国家兴起后，权力中心起初仍然在新

    月沃地的巴比伦、赫梯、亚述和波斯这些帝国中流转。随着希腊人在亚历山大大帝

    领导下于公元前4世纪末征服从希腊向东直到印度的所有先进的社会，权力终于第一

    次无可挽回地西移。随着罗马在公元前2世纪征服希腊，权力又进一步西移，而在罗

    马帝国灭亡后，权力最后又向欧洲西部和北部转移。

    只要把现代的新月沃地和古人对它的描写加以比较，促使权力西移的主要因素就立

    刻变得显而易见。今天，“新月沃地”和“粮食生产世界领先”这些说法是荒唐可

    笑的。过去的新月沃地的广大地区现在成了沙漠、半沙漠、干草原和不适合农业的

    受到严重侵蚀或盐碱化的土地。这个地区的某些国家的短暂财富是建立在单一的不

    能再生的石油资源的基础上的，这一现象掩盖了这个地区的长期贫困和难以养活自

    己的情况。

    然而，在古代，在新月沃地和包括希腊在内的东地中海地区，很多地方都覆盖着森

    林。这个地区从肥沃的林地变成受到侵蚀的低矮丛林地或沙漠的过程，已经得到古

    植物学家和考古学家的说明。它的林地或者被开垦以发展农业，或者被砍伐以获得

    建筑用的木材，或者被当作木柴烧掉，或者被用来烧制石膏。由于雨量少因而初级

    生产力（与雨量成正比）也低，这样，植被的再生赶不上破坏的速度，尤其在存在

    大量山羊过度放牧的情况下更是如此。由于没有了树木和草皮，土壤侵蚀发生了，

    溪谷淤塞了，而在雨量少的环境里的灌溉农业导致了土壤中盐分的积累。这些过程

    在新石器时代就已开始了，一直继续到现代。例如，现今约旦的古代纳巴泰王国首

    都佩特拉附近的最后一批森林，是在第一次世界大战前被奥斯曼土耳其人修建希贾

    兹铁路时砍光的。

    因此，新月沃地和东地中海社会不幸在一个生态脆弱的环境中兴起。它们破坏了自

    己的资源基础，无异于生态自杀。从东方（新月沃地）最古老的社会开始，每一个

    东地中海社会都在轮流地自挖墙脚，而就在这个过程中，权力西移了。欧洲北部和

    西部没有遭到同样的命运，这不是因为那里的居民比较明智，而是因为他们运气

    好，碰巧生活在一个雨量充沛、植被再生迅速的好环境里。在粮食生产传入7000年

    之后，欧洲北部和西部的广大地区今天仍能维持高产的集约农业。事实上，欧洲是

    从新月沃地得到它的作物、牲畜、技术和书写系统的，而新月沃地后来反而使自己

    失去了作为一个主要的权力和发明中心的地位。

    这就是新月沃地失去它对欧洲的巨大的早期领先优势的情形。为什么中国也失去了

    这种领先优势呢？中国的落后起初是令人惊讶的，因为中国拥有无可置疑的有利条

    件：粮食生产的出现似乎同在新月沃地一样早；从华北到华南，从沿海地区到西藏

    高原的高山地区的生态多样性，产生了一批不同的作物、动物和技术；幅员广阔，

    物产丰富，养活了这一地区世界上最多的人口；一个不像新月沃地那样干旱或生态

    脆弱的环境，使中国在将近10000年之后仍能维持高产的集约农业，虽然它的环境问

    题日益增多，而且比欧洲西部严重。

    这些有利条件和领先优势使得中世纪的中国在技术上领先世界。中国一长串重大的

    技术第一包括铸铁、罗盘、火药、纸、印刷术以及前面提到过的其他许多发明。它

    在政治权力、航海和海上管制方面也曾在世界上领先。15世纪初，它派遣宝船队横

    渡印度洋，远达非洲东海岸，每支船队由几百艘长达400英尺的船只和总共28000名

    船员组成。这些航行在时间上也比哥伦布率领3艘不起眼的小船渡过狭窄的大西洋到

    达美洲东海岸要早好几十年。法斯科·达·伽马率领他的3艘不起眼的小船，绕过非洲

    的好望角向东航行，使欧洲开始了对东亚的殖民。为什么中国的船只没有在伽马之

    前绕过好望角向西航行并在欧洲殖民？为什么中国的船只没有横渡太平洋到美洲西

    海岸来殖民？简而言之，为什么中国把自己在技术上的领先优势让给原先十分落后

    的欧洲呢？

    中国西洋舰队的结局给了我们一条线索。从公元1405年到1433年，这些船队一共有

    7次从中国扬帆远航。后来，由于世界上任何地方都可能发生的局部政治变化，船队

    出海远航被中止了：中国朝廷上的两派（太监和反对他们的人）之间发生了权力斗

    争。前一派支持派遣和指挥船队远航。因此，当后一派在权力斗争中取得上风时，

    它停止派遣船队，最后还拆掉船坞并禁止远洋航运。这一事件使我们想起了19世纪

    80年代伦敦的扼杀公共电灯照明的立法、第一次和第二次世界大战之间美国的孤立

    主义和许多国家全都由于局部的政治争端而引发的许多倒退措施。但在中国，情况

    有所不同，因为那整个地区在政治上是统一的。一个决定就使整个中国停止了船队

    的航行。那个一时的决定竟是不可逆转的，因为已不再有任何船坞来造船以证明那

    个一时决定的愚蠢，以及用作重建新船坞的中心。

    现在来对比一下中国的这些事件，和探险船队开始从政治上分裂的欧洲远航时所发

    生的事情。克里斯托弗·哥伦布出生在意大利，后来转而为法国的昂儒公爵服务，又

    后来改事葡萄牙国王。哥伦布曾请求国王派船让他向西航行探险。他的请求被国王

    拒绝了，于是他就求助于梅迪纳—塞多尼亚公爵，也遭到了拒绝，接着他又求助于

    梅迪纳—塞利伯爵，依然遭到拒绝，最后他又求助于西班牙的国王和王后，他们拒

    绝了他的第一次请求，但后来在他再次提出请求时总算同意了。如果欧洲在这头3个

    统治者中任何一个的统治下统一起来，它对美洲的殖民也许一开始就失败了。

    事实上，正是由于欧洲是分裂的，哥伦布才成功地于第五次在几百个王公贵族中说

    服一个来赞助他的航海事业。一旦西班牙这样开始了欧洲对美洲的殖民，其他的欧

    洲国家看到财富滚滚流入西班牙，立刻又有6个欧洲国家加入了对美洲殖民的行列。

    对于欧洲的大炮、电灯照明、印刷术、小型火器和无数的其他发明，情况也是如

    此：每一项发明在欧洲的一些地方由于人们的习性起先或者被人忽视，或者遭人反

    对，但一旦某个地区采用了它，它最后总能传播到欧洲的其余地区。

    欧洲分裂所产生的这些结果与中国统一所产生的结果形成了鲜明的对比。除了作出

    停止海外航行的决定外，中国的朝廷还作出停止其他一些活动的决定：放弃开发一

    种精巧的水力驱动的纺纱机，在14世纪从一场产业革命的边缘退了回来，在制造机

    械钟方面领先世界后又把它拆毁或几乎完全破坏了，以及在15世纪晚期以后不再发

    展机械装置和一般技术。统一的这些潜在的有害影响在现代中国又死灰复燃，特别

    是20世纪60年代和70年代“文化大革命”中的那种狂热，当时一个或几个领导人的

    决定就把全国的学校系统关闭了5年之久。

    中国的经常统一与欧洲的永久分裂都由来已久。现代中国的最肥沃地区于公元前221

    年第一次在政治上统一起来，并从那时以来的大部分时间里一直维持着这个局面。

    中国自有文字以来就一直只有一种书写系统，长期以来只有一种占支配地位的语

    言，以及2000年来牢固的文化统一。相比之下，欧洲与统一始终相隔十万八千里：

    14世纪时它仍然分裂成1000个独立的小国，公元1500年有小国500个，20世纪80年

    代减少到最低限度的25国，而现在就在我写这句话的时候又上升到将近40个国家。

    欧洲仍然有45种语言，每种语言都有自己的经过修改的字母表，而文化的差异甚至

    更大。欧洲内部的分歧今天在继续挫败甚至是想要通过欧洲经济共同体（EEC）来实

    现欧洲统一的并不过分的企图，这就表明欧洲对分裂的根深蒂固的执著。

    因此，了解中国把政治和技术的卓越地位让给欧洲的关键所在就是去了解中国的长

    期统一和欧洲的长期分裂的问题。答案又一次用地图表示出来（见下图）。欧洲海

    岸线犬牙交错，它有5大半岛，每个半岛都近似孤悬海中的海岛，在所有这些半岛上

    形成了独立的语言、种族和政府：希腊、意大利、伊比利亚半岛、丹麦和挪威/瑞

    典。中国的海岸线则平直得多，只有附近的朝鲜半岛才获得了作为单独岛屿的重要

    性。欧洲有两个岛（大不列颠岛和爱尔兰岛），它们的面积都相当大，足以维护自

    己的政治独立和保持自己的语言和种族特点，其中的一个岛（大不列颠岛）因为面

    积大，离欧洲大陆又近，所以成了一个重要的欧洲独立强国。但即使是中国的两个

    最大的岛—台湾岛和海南岛，面积都不到爱尔兰岛的一半，这两个岛都不是重要独

    立的政体；而日本在地理上的孤立地位使它在现代以前一直处于与亚洲大陆的政治

    隔绝状态，其程度远远超过了大不列颠与欧洲大陆的政治隔绝状态。欧洲被一些高

    山（阿尔卑斯山脉、比利牛斯山脉、喀尔巴阡山脉和挪威边界山脉）分隔成一些独

    立的语言、种族和政治单位，而中国在西藏高原以东的山脉则不是那样难以克服的

    障碍。中国的中心地带从东到西被肥沃的冲积河谷中两条可通航的水系（长江和黄

    河）连接了起来，从南到北又由于这两大水系（最后有运河连接）之间比较方便的

    车船联运而成为一体。因此，中国很早就受到了地域广阔的两个高生产力核心地区

    的决定性影响，而这两个地区本来彼此只有微不足道的阻隔，最终又合并为一个中

    心。欧洲的两条最大的河流—莱茵河与多瑙河则比较小，在欧洲流经的地方也少得

    多。与中国不同，欧洲有许多分散的小的核心地区，没有一个大到足以对其他核心

    地区产生长期的决定性影响，而每一个地区又都是历史上一些独立国家的中心。

    中国一旦于公元前221年最后获得统一，就再没有任何其他的独立国家有可能在中国

    出现并长期存在下去。虽然在公元前221年后有几个时期出现了分裂局面，但最后总

    是重新归于统一。但欧洲的统一就连查理曼、拿破仑和希特勒这些下定决心的征服

    者都无能为力；甚至罗马帝国在其鼎盛时期所控制的地区也没有超过欧洲的一半。

    中国海岸线与欧洲海岸线的比较，按相同比例绘制。请注意：欧洲的海岸线曲折得

    多，并且包括更多的大半岛和两个大海岛。

    因此，地理上的四通八达和非常一般的内部障碍，使中国获得了一种初始的有利条

    件。华北、华南、沿海地区和内陆的不同作物、牲畜、技术和文化特点，为中国的

    最后统一作出了贡献。例如，黍的栽培、青铜技术和文字出现在华北，而水稻的栽

    培和铸铁技术则出现在华南。我用本书的很大篇幅着重讨论了在没有难以克服的障

    碍的情况下技术的传播问题。但中国在地理上的四通八达最后却成了一个不利条

    件，某个专制君主的一个决定就能使改革创新半途而废，而且不止一次地这样做

    了。相比之下，欧洲在地理上的分割形成了几十个或几百个独立的、相互竞争的小

    国和发明创造的中心。如果某个国家没有去追求某种改革创新，另一个国家会去那

    样做的，从而迫使邻国也这样去做，否则就会被征服或在经济上处于落后地位。欧

    洲的地理障碍足以妨碍政治上的统一，但还不足以使技术和思想的传播停止下来。

    欧洲还从来没有哪一个专制君王能够像在中国那样切断整个欧洲的创造源泉。

    这些比较表明，地理上的四通八达对技术的发展既有积极的影响，也有消极的影

    响。因此，从长远来看，在地理便利程度不太高也不太低而是中等适度的地区，技

    术可能发展得最快。中国、欧洲，可能还有印度次大陆的过去1000多年的技术发展

    过程便是例子，它分别表明了高、中、低3种不同程度的地理便利条件所产生的实际

    效果。

    当然，还有一些因素也促成了欧亚大陆不同地区的不同的历史进程。例如，长期以

    来，新月沃地、中国和欧洲一直受到中亚草原上骑马的游牧民族野蛮入侵的威胁，

    但受到威胁的程度有所不同。这些游牧民族中有一支（蒙古人）终于破坏了伊朗和

    伊拉克的古代灌溉系统，但亚洲游牧民族中没有一支成功地在匈牙利平原以远的欧

    洲西部的森林地带站稳脚根。环境因素还包括：新月沃地的居间的地理位置，控制

    了把中国和印度与欧洲连接起来的贸易路线，以及中国距离欧亚大陆其他先进的文

    明国家路途遥远，使中国实际上成为一个大陆内的一个巨大孤岛。中国的相对孤立

    状态与它先是采用技术后来又排斥技术这种做法有着特别重要的关系，这使人想起

    了塔斯马尼亚岛和其他岛屿排斥技术的情形（第十三章和第十五章）。不过，这一

    简略的讨论至少可以表明，环境因素不但与历史的最广泛模式有关，而且也与较小

    规模和较短时期的历史模式有关。

    新月沃地和中国的历史还为现代世界留下了一个有益的教训：环境改变了，过去是

    第一并不能保证将来也是第一。人们甚至会怀疑，本书从头到尾所运用的地理学推

    论在现代世界上是否终于变得毫不相干，因为思想可以在因特网上立即向四处传

    播，而货物照例可以一下子从一个洲空运到另一个洲。看来，对全世界各民族之间

    的竞争已实行了一些全新的规则，结果，像中国台湾、韩国、马来西亚，尤其是日

    本这些新的力量出现了。

    然而，仔细想来，我们发现，这些所谓的新规则不过是旧规则的改头换面而已。不

    错，1947年美国东部贝尔实验室发明的晶体管，跃进8000英里到日本去开创了电子

    工业—但它却没有跃进得近一些到扎伊尔或巴拉圭去建立新的工业。一跃而成为新

    兴力量的国家，仍然是几千年前就已被吸收进旧有的以粮食生产为基础的最高权力

    中心的那些国家，要不就是由来自这些中心的民族重新殖民的那些国家。与扎伊尔

    或巴拉圭不同，日本和其他新兴力量之所以能够迅速利用晶体管，是因为它们的国

    民已在文字、金属机械和中央集权的政府方面有了悠久的历史。世界上两个最早的

    粮食生产中心—新月沃地和中国仍然支配着现代世界，或者是通过它们的一脉相承

    的国家（现代中国），或者是通过位于很早就受到这两个中心影响的邻近地区内的

    一些国家（日本、韩国、马来西亚和欧洲），或者是通过由它们的海外移民重新殖

    民或统治的那些国家（美国、澳大利亚、巴西）。撒哈拉沙漠以南的非洲人、澳大

    利亚土著和美洲印第安人支配世界的前景仍然显得黯淡无光。公元前8000年时的历

    史进程之手仍然在紧紧抓住我们。

    与回答耶利的问题有关的其他因素中，文化因素与个别民族的影响显得更加突出。

    先说文化因素。全世界人类文化的特点差异很大。有些文化差异无疑是环境差异的

    产物，我在本书中已经讨论过许多这方面的例子。但还有一个重要的问题涉及与环

    境无关的当地文化因素可能具有的重要意义。一种次要的文化因素可能由于当地一

    时的微不足道的原因而产生了，但一经产生就变得确然不移，从而使社会易于接受

    一些更重要的文化选择，就像把混沌理论运用于其他科学领域所表明的那样。这种

    文化过程属于历史的未知因素，而正是这些因素往往会使历史变得不可预测。

    作为一个例子，我曾在第十三章提到标准打字机键盘问题。在许多参与竞争的键盘

    设计中，这种标准键盘之所以能脱颖而出并开始被人采用，是由于一些微不足道的

    具体原因，如美国19世纪60年代早期的打字机制造技术，打字机的促销手段，一个

    在辛辛那提创建速写和打字学院、名叫朗利的女士于1882年作出的一个决定，以及

    朗利女士的杰出的打字学生弗兰克·麦克格林所取得的胜利，因为他于1888年的一次

    广为宣传的打字比赛中彻底击败了朗利女士的使用非标准键盘打字机的参赛对手路

    易斯·陶布。在19世纪60年代到80年代之间的任何一个阶段，都有可能迎来不同的决

    定；而美国当时的环境也没有任何因素只有利于标准打字机键盘而不利于它的竞争

    对手。然而，决定一经作出，标准打字机键盘就获得了牢固的地位，以致在一个世

    纪后又在计算机键盘设计中得到采用。同样微不足道的一些具体原因，由于年深日

    久现在已不可追寻，但也许正是这些原因使苏美尔人采用了12进制运算系统而没有

    采用10进制运算系统（12进制运算系统产生了我们现代的60分钟一小时、24小时一

    天、12个月一年和圆周360度），而中美洲普遍使用的运算系统则是20进制（产生

    了它的使用两个并行周期的历法，一个周期有260天，每天都有一个名称，一个周期

    是一年有365天）。

    关于打字机、时钟和历法设计的这些细节并没有妨碍采用它们的社会在竞争中取得

    成功。但我们很容易想象出它们可能会产生的妨碍。例如，如果美国的打字机标准

    键盘都没有被世界上其他地方所采用—譬如说，如果日本或欧洲采用了效率高得多

    的德伏夏克键盘—那么，这个在19世纪作出的微不足道的决定，对于20世纪美国技

    术的竞争地位可能产生巨大的影响。

    同样，对中国儿童的研究表明，如果教会他们用字母给汉语语音标音（称为拼

    音），他们就能比学习有几千个符号的传统的中国文字更快地学会写字。有人说，

    传统的中国文字的出现是因为它们便于区别大量的意义不同但发音相同的汉语词

    （同音异义词）。果真如此，那么汉语中丰富的同音异义词可能对中国社会中识字

    的作用产生了巨大的影响，但如认为中国环境中存在某种因素促使选择了一种同音

    异义词丰富的语言，似乎也未必如此。复杂的安第斯山文明没有能发明出文字，这

    是否可以用某种语言因素或文化因素来予以解释？否则就令人难以理解了。印度的

    环境中是否存在某种因素，使它容易接受涉及社会经济地位的种姓制度，而不顾对

    印度技术发展所造成的严重后果？中国的环境中是否存在某种因素，使它容易接受

    可能也对历史产生深刻影响的儒家哲学和文化保守主义？为什么普度众生的宗教

    （基督教和伊斯兰教）在欧洲人和西亚人中而不是在中国人中成为殖民和征服的动

    力？

    这些例子说明了涉及文化特质的范围广泛的问题。这些文化特质与环境无关，而且

    在开始时也几乎没有什么重要的意义，但它们可能逐步形成有影响的历久不衰的文

    化特点。它们的重要意义在于提出了一个重要的没有得到回答的问题。解决这个问

    题的最佳途径，就是集中注意力于那些在考虑了主要环境因素的影响之后仍然令人

    费解的历史模式。

    具有特质的个人的影响又是怎样的呢？一个为人们所熟悉的例子是1944年7月20日

    行刺希特勒的图谋和同时在柏林举行起义的计划功败垂成。这两件事都是德国人策

    划的，他们深信不可能打赢战争，于是就希望在德俄两国军队的东部战线仍然主要

    在俄国境内时寻求和平。希特勒被放在会议桌下的公文包里的一颗定时炸弹炸伤；

    如果公文包放得稍稍靠近希特勒的坐椅，他也许就被炸死了。如果希特勒真的被炸

    死，如果第二次世界大战在当时结束了，那么现代的东欧地图和冷战进程可能就大

    为改观了。

    不大为人所知但甚至更加重大的事件是1930年夏天的一次交通事故。那是希特勒在

    德国夺权之前两年多发生的事。当时他坐在一辆轿车的“死亡座”上（前排右边的

    乘客座位上），他的车和一辆满载的有挂车的卡车相撞。幸亏卡车及时刹车，才没

    有碾过希特勒的座车把他轧死。鉴于希特勒的精神机能障碍在决定纳粹的政策与成

    功方面所达到的程度，如果那个卡车司机晚一秒钟刹车，即使万一发生了第二次世

    界大战，情况大概也会十分不同。

    我们还可以想出其他一些个人，他们的特质和希特勒的特质一样显然对历史产生了

    影响，他们是：亚历山大大帝、奥古斯都、佛陀、基督、列宁、马丁·路德、印加帝

    国皇帝帕查库蒂、穆罕默德、征服者威廉和祖鲁国王沙卡，就举这么几个。他们中

    的每一个人究竟在多大程度上真正改变了事件的进程，而不“只”是恰巧最合适的

    人在最合适的时间出现在最合适的地点？一个极端是历史学家托马斯·卡莱尔的观

    点：“世界的历史就是人〔原文如此〕在这个世界上所取得的成就的历史，实际上

    就是在这个世界上活动的伟人的历史。”另一个极端是普鲁士政治家奥托·冯·俾斯麦

    的观点，他与卡莱尔不同，对政治的内幕活动具有长期的直接经验，他说：“政治

    家的任务就是倾听上帝在历史上走过的脚步声，并且当他在身旁经过时努力抓住他

    的上衣的后下摆，跟他一起前进。”

    同文化的特质一样，个人的特质也是历史进程中的未知因素。无论是从环境的力量

    来看，还是事实上从任何可以归纳起来的原因来看，个人的特质都会使历史变得无

    法说明。然而，就本书的论题来说，所谓个人的特质几乎是毫不相干的，因为即使

    是伟人理论的最热情的支持者也觉得难以用几个伟人来解释历史最广泛的模式。也

    许，亚历山大大帝的确轻轻推动了一下欧亚大陆西部已经有了文字、粮食生产和铁

    器的国家的历史进程，但他与这样的事实毫无关系：当澳大利亚还仍然维持着没有

    文字、没有金属工具的狩猎采集部落时，欧亚大陆西部已经有了有文字的、从事粮

    食生产和使用铁器的国家了。不过，具有某些特质的个人的历史的影响究竟有多广

    泛和多持久，这仍然是一个可以讨论的问题。

    历史这门学科一般认为不是一门科学，而是比较接近人文学科。历史最多可以划归

    社会科学，而在社会科学中，它又被列为最少科学性的一种。虽然研究政治的专业

    常常被称为“政治学”，而诺贝尔经济学奖也指称“经济学”，但历史系即使有也

    很少称自己为“历史学系”。大多数历史学家并不把自己看作科学家，也很少在一

    些公认的科学领域及其方法论方面受过训练。在许多警句中都有历史不过是一大堆

    细节这种认识：“历史不过是一个又一个讨厌的事实”，“历史或多或少都是骗人

    的鬼话”，“历史和万花筒一样毫无规律可言”，等等。

    无可否认，从研究历史中去获得普遍原则，要比从研究行星轨道中去获得普遍原则

    来得困难。然而，在我看来，这些困难并不是决定性的。其他一些历史学科，包括

    天文学、气候学、生态学、演化生物学、地质学和古生物学，虽然也碰到了同样的

    困难，但它们在自然科学中的地位却是牢固的。不幸的是，人们对历史的概念常常

    是以物理学和其他几个运用同样方法的领域为基础的。这些领域的科学家往往由于

    无知而对某些领域不屑一顾，因为对这些领域这些方法是不适用的，因此必须寻找

    其他方法—例如我自己的研究领域生态学和演化生物学就是如此。不过，请记

    住：“science”（科学）这个词的意思是“knowledge”（知识）（来自拉丁语的

    scire即“to know”〔知道〕和scientia即“knowledge”〔知识〕），而知识

    是要通过任何对特定领域最合适的方法来获得的。因此，我对研究人类历史的人所

    面临的困难非常同情。

    广义的历史科学（包括天文学之类的学科）具有许多共同的特点，把它们同非历史

    科学如物理学、化学和分子生物学之类区别开来。我可以挑出4个方面的差别来讨

    论：方法、因果关系、预测和复杂程度。

    在物理学中，获得知识的主要方法是实验室实验，人们通过实验来处理结果有疑问

    的参数，用被认为恒定的参数来进行平行的对照实验，保留始终恒定的参数，复制

    对实验的处理和对照试验，并获得定量数据。这种方法在化学和分子生物学中也是

    十分有用的，它在许多人的思想里成了科学本身，因此实验常常被认为是科学方法

    的本质。但在许多历史科学中，实验室实验显然只能起很小的作用，或者完全不起

    作用。人不能阻碍银河系的形成，不能发动和制止飓风和冰河期，不能用实验的方

    法使几个国家公园里的灰熊灭绝，也不能再现恐龙的演化过程。人只能用别的方法

    获得这些历史科学方面的知识，如观察、比较和所谓的自然实验（这一点我回头再

    来讨论）。

    历史科学研究的是一连串的直接原因和终极原因。在大部分物理学和化学中，“终

    极原因”、“目的”和“功能”这些概念是没有意义的，但它们对于了解一般的生

    命系统尤其是人类的活动，是至关重要的。例如，北极兔的毛色在夏天是棕色，到

    冬天就变为白色，但研究北极兔的演化生物学家并不满足于弄清楚从毛色素的分子

    结构和生物合成途径的角度来研究的毛色的普通直接原因。更重要的问题是功能

    （逃避捕食者的保护色？）和终极原因（从没有季节性毛色变化的祖代兔群开始的

    自然选择？）。同样，一个欧洲历史学家不会满足于把1815年和1918年欧洲的状况

    描写为经过代价巨大的泛欧战争之后刚刚获得了和平。了解形成对比的一连串导致

    两个和平条约的事件，对于了解为什么1918年后而不是1815年后的几十年内又一次

    爆发了代价甚至更大的泛欧战争是必不可少的。但化学家并不为两个气体分子的碰

    撞规定某种目的或功能，他们也不会去寻找这种碰撞的终极原因。

    历史科学和非历史科学之间的另一个差异就是预测。在化学和物理学中，测验一个

    人是否了解某个系统就是看他能否成功地预测这个系统的未来变化。另外，物理学

    家还往往看不起演化生物学和历史，因为这两个领域似乎通不过这种测验。在历史

    科学中，人们可以提供一种事后的解释（例如，为什么6600万年前一颗小行星对地

    球的撞击会使得恐龙灭绝，而没有使其他许多物种灭绝），而事前的预测就比较困

    难了（如果我们没有过去的实际情况作为指引，我们可能会无法确定哪些物种可能

    会招致灭绝）。然而，对于未来什么样的资料发现会告诉我们过去所发生的事，历

    史学家和历史科学家的确作出了并检验了一些预测。

    历史系统的性质使预测的企图变得复杂了。对于这些性质，可以用几种不同的方法

    来加以描写。我们可以指出的是，人类社会和恐龙都是极其复杂的，它们的特点是

    具有大量的互相反馈的独立变数。结果，较低组织层次上的小小变化可能会引起较

    高层次上的突变。典型的例子就是1930年险些让希特勒送命的交通事故中，那个卡

    车司机的刹车反应对第二次世界大战中死伤的1亿人的生命的影响。虽然大多数生物

    学家都同意生物系统归根到底完全决定于它们的物理性质并服从量子力学的定律，

    但这些系统的复杂程度实际上意味着这种决定论的因果关系并不能转化为可预测

    性。量子力学的知识并不能帮助人理解为什么引进的有胎盘食肉动物消灭了那么多

    的澳大利亚有袋目动物，或者为什么获得第一次世界大战胜利的是协约国而不是同

    盟国。

    每一条冰川，每一团星云，每一次飓风，每一个人类社会，每一个生物物种，甚至

    每一个个人和某个有性生殖物种的每一个细胞，都是独一无二的，因为它受到那么

    多的变数的影响，而且是由那么多的可变部分构成的。相比之下，对于物理学家的

    任何基本粒子和同位素以及化学家的任何分子来说，实际存在物的所有个体彼此都

    是完全相同的。因此，物理学家和化学家能够在宏观的层次上系统地阐述带有普遍

    性的决定论的规律，但生物学家和历史学家只能系统地阐述统计学上的趋势。我能

    以很高的正确概率预测，在我工作的加利福尼亚大学医学中心出生的下1000个婴儿

    中，男婴的数目不会少于480个，也不会多于520个。但我没有办法事先知道我自己

    的两个孩子会是男孩。同样，一些历史学家指出，如果当地的人口够多，密度也够

    大，如果存在发展剩余粮食生产的潜力，那么部落社会也许比不存在上述情况时更

    有可能发展成为酋长管辖地。但是，每一个这样的当地人口都有其自身的独一无二

    的特点，其结果是酋长管辖地在墨西哥、危地马拉、秘鲁和马达加斯加的高原地区

    出现了，但却没有在新几内亚或瓜达尔卡纳尔岛的高原地区出现。

    历史系统尽管有其终极的确定性，但其复杂性和不可预测性是不待言的。描述这种

    复杂性和不可预测性的另一个办法就是指出，长长的一连串因果关系可能把最后结

    果同存在于那一科学领域之外的终极原因分开。例如，一颗小行星对地球的撞击可

    能导致了恐龙的灭绝，但那颗小行星的轨道却是完全由古典力学的定律决定的。但

    如果有古生物学家生活在6700万年前，他们也不可能预测到恐龙的灭亡迫在眉睫，

    因为小行星属于一个在其他方面都与恐龙生物学关系疏远的科学领域研究的对象。

    同样，公元1300年至1500年之间的小冰期也是格陵兰岛上古挪威人灭绝的部分原

    因，但没有哪个历史学家，也许甚至也没有哪一个现代气候学家能够预测到小冰期

    的到来。

    因此，历史学家在确定人类社会史的因果关系时所碰到的困难，大致上类似于天文

    学家、气候学家、生态学家、演化生物学家、地质学家和古生物学家所碰到的困

    难。这其中的每一个领域都在不同程度上受到以下几个方面的困扰：不可能进行可

    复制的对照实验的介入，大量变数带来的复杂性，每一个系统因而变得独一无二，

    结果不可能系统地阐述普遍的规律，以及难以预测突现性质和未来变化。历史预测

    和其他历史科学的预测一样，在大的时空范围内最为适宜，因为这时无数小的时空

    范围内的独一无二的特点趋于平衡。正如我能预测下1000个新生婴儿的性别比例但

    却不能预测我自己两个孩子的性别那样，历史学家能够认识到使美洲和欧亚大陆社

    会在经过13000年的独立发展后发生碰撞所产生的广泛后果变得不可避免的因素，但

    却不能认识到1960年美国总统选择的后果。在1960年10月的一次电视辩论会上，哪

    个总统候选人说了些什么之类的细节，可能会使尼克松而不是肯尼迪获得选举的胜

    利，但却没有谁说了些什么之类的细节，可以阻挡欧洲人征服印第安人。

    研究人类史的人怎样才能从其他历史科学的科学家们的经验中获益呢？有一个证明

    有用的方法就是比较法和所谓的自然实验。虽然无论是研究银河系形成的天文学家

    还是人类史家，都不可能在有控制的实验室实验中来处理他们的系统，但他们都可

    以利用自然实验，把一些因存在或不存在（或作用有强有弱的）某种推定的起因而

    不同的系统加以比较。例如，流行病学家虽然不可以在实验中使人服用大量的盐，

    但仍然能够通过比较在盐的摄入方面已经存在巨大差异的不同人群，来确定盐的高

    摄入量的影响；而文化人类学家虽然不能用实验在许多世纪中向不同的人群提供丰

    富程度不同的资源，但仍然能够通过比较生活在自然资源丰富程度不同的岛屿上的

    近代波利尼西亚人，来研究资源的丰富程度对人类社会的长期影响。研究人类史的

    人可以利用多得多的自然实验，而不只是限于比较5个有人居住的大陆。在进行比较

    时不但可以利用数以百计的较小岛屿上的社会和从每个大陆都能到达的区域性社

    会，而且也可以利用一些在相当孤立状态中发展了复杂社会的大岛（如日本、马达

    加斯加、美洲的伊斯帕尼奥拉岛、新几内亚、夏威夷和其他许多岛屿）。

    任何领域的自然实验，不管是生态领域的还是人类史领域的，生来就容易受到可能

    的方法论的批评。这些批评不但包括了从观察到的变数之间相互关系来推定因果关

    系链方面的问题，而且也包括了混淆除关系重大的变数外其他一些变数的自然变异

    的作用。这些方法论问题已为了某些历史科学而得到了详尽的讨论。特别是流行病

    学—通过比较不同的人群（通常用历史追溯研究法）来对人类疾病作出论断的科学

    —长期以来一直成功地运用正式的程序，来处理类似人类社会历史学家所碰到的问

    题。生态学家也十分注意自然实验问题，因为在许多情况下，用直接的实验介入法

    来处理相关的生态变量可能是不道德的、不合法的或不可能的，所以生态学家必须

    把自然实验作为一种方法来使用。演化生物学家近来也发展出一些更复杂的方法，

    根据对已知的演化史上的不同动植物的比较来作出结论。

    总之，我承认，了解人类的历史要比了解某些科学领域的问题困难得多，因为在这

    些科学领域里，历史是不重要的，起作用的个别变量也比较少。不过，有几个领域

    已经设计出一些用来分析历史问题的成功的方法。因此，人们普遍承认，对恐龙、

    星云和冰川的系统阐述属于自然科学领域，而不属于人文学科。但是内省的方法使

    我们对其他人的行为方式比对恐龙的行为方式产生了多得多的真知灼见。因此，我

    很乐观地认为，对人类社会的历史研究可以科学地进行，就像对恐龙的研究一样—

    同时，使我们认识到是什么塑造了现代世界以及是什么可能塑造未来世界，因而使今天我们自己的社会从中获益。

    日本人乃何许人也

    在现代世界列强中，就文化和环境而言，最与众不同的当数日本人。其语言起源也位列语言学界最富争议性的话题：因为，世界主要语言中没有任何一种其他的语言与尚处疑虑的别种语言沾亲带故。日本民族究竟有何来历？他们来自何方？于何时来到日本？他们独特的言语又是如何进化而来的？诸如此类的问题事关日本人的自身形象，也决定了其他民族对其看法的形成。日本优势的崛起，加上它与邻国时而棘手的关系，使得揭开其扑朔迷离的神话、一探究竟成为当务之急。

    在上一版的《枪炮、病菌与钢铁》中，我对日本几乎没有提及，这也构成了该书最明显的一块地理空白。自书籍初版后，关于日本起源和日语出处的信息不断更新，也让我想要一试，如何将日本嵌入我的总体框架。

    因为各种证据互相矛盾，索求答案甚为艰难。一方面，日本民族的生理学特征并不清晰，就外貌和基因而言与其他东亚人（尤其朝鲜人）非常近似。正如日本人喜欢强调的，他们的文化性和生物性相当均一：除了居住在最北端的北海道阿伊努人之外，日本各地的日本人几乎没有差别。这些事实似乎在暗示，日本人只是最近才从东亚大陆到达日本，并取代了作为原住民的阿伊努人。如果真相确实如此，你可能会猜测日语和某些东亚大陆的语言有亲缘关系，正如来自欧洲大陆的盎格鲁—撒克逊人直到公元6世纪才占领英格兰，造成了英语和其他日耳曼语种的密切关联。如何解决横亘在日本可推测的古老语言和其余指向其年轻起源的证据之间的矛盾呢？

    至今共有四种互相冲突的理论，每种都在部分国家受到欢迎而在部分国家遭到冷遇。在日本最受欢迎的理论认为，在公元前2万年以前，远古冰河期人类占领了日本，并渐渐演化成了日本人。另一种在日本流传甚广的理论认为，日本人是公元4世纪穿越朝鲜征服日本的中亚游牧骑手的后代，但又绝非朝鲜人。而受到众多西方考古学家和朝鲜人追捧，却在日本的某些圈子里不受待见的一种理论认为，日本人是公元前400年左右，带着稻米技术从朝鲜过来的移民后代。最后一种理论认为，在另三种理论中提及的民族在融合中产生了现代日本民族。

    当有关其他民族起源的类似问题被提出时，讨论大可以不带感性色彩。但一旦涉及到日本人的起源，情形就另当别论。和众多非欧洲国家不同的是，日本在19世纪末从与世隔绝中成长起来，并创造出工业化社会，同时又保有了自身的政治独立和文化传统，这是一项了不起的成就。现在，日本人关心如何在西方文化大张旗鼓的影响下传承自身传统，这是完全可以理解的。他们想要确信，他们的语言和文化是如此独特，以至于唯有同样独特而复杂的发展过程才能与之相配。而承认日语与其他任何语言之间的相关性，似乎会造成文化特征的丧失。

    直到1946年，日本学校都在教授神话史学，其脚本是成书于公元712年和720年的日本最古老编年史。这些编年史描述了从造物主“伊邪那歧”（Izanagi）的左眼诞生的太阳女神“天照”（Amaterasu），如何派遣其孙子“迩迩艺命”（Ninigi）降临日本九州大地并迎娶一位地祇。“迩迩艺命”的曾孙“神武”（Jimmu）在一只光彩炫目的神鸟的帮助下，击败敌人，并在公元前660年成为日本的首位天皇。为填补公元前660年和有史料记载的日本最早君主之间的空隙，编年史又创造了13位同样虚构的天皇。

    在二战结束前，当裕仁天皇最终向日本人民坦白，自己并非神人后代时，日本的考古学家和考古学家不得不为应对这种说法而进行各种诠释。时至今日，虽然诠释的自由度更大了，约束却仍然存在。日本最重要的考古遗迹：公元300年和686年之间修建，被认为埋藏了皇室祖辈的158座巨型陵墓，至今仍是宫内厅的财产。挖掘坟墓被严格禁止，因为此举亵渎神圣，而且可能会就日本皇室的真正来路（例如也许是朝鲜？）引发不必要的猜想。

    美国的考古遗迹是来自与多数现代美国人无关的美洲土著，而日本的遗迹，不管多

    么古老，都被认为是由现代日本人的自家祖先留下的。因此，日本的考古事业有天

    文数字般庞大的经费做支撑，所获得的公众瞩目程度也在全世界首屈一指。每年，

    日本考古学家都雇佣5万名实地勘探者进行上万项挖掘。因此，在日本发掘的新石器

    时代遗址是在整个中国发掘的20倍之多。在电视上和日本最大的几家报纸的首页，

    几乎每天都能看到有关挖掘的报道。下定决心要证明现代日本人的祖先是在上古时

    期就来到日本的考古学家，在报道挖掘时着意强调日本的远古居民与同期其他地方

    的人种如何迥异，又与今天的日本人如何相近。例如，在讲述一座2000年前的遗址

    时，考古学家会将大家的注意力导向该遗址居民扔垃圾的垃圾坑，并说明日本人在

    久远的年代业已注重清洁，而此项传统正是他们假定的后代当今甚为骄傲之事。

    而让理性探讨日本考古变得尤为困难之处，在于日本对其过往的诠释影响到了其当

    前的行为。东亚民族中，是谁把文化带给了谁，谁在文化上更优越，谁又是蛮夷？

    谁又对谁的土地在历史上行使过主权？比如，多项考古证据表明，在公元300年到

    700年之间，日本和朝鲜存在过人员和物资交流。日本人将这解释为日本征服了朝鲜，并将朝鲜的奴隶和工匠带回日本；而朝鲜则认为是朝鲜征服了日本，并且日本皇室的始祖就是朝鲜人。

    于是，1910年，当日本出兵朝鲜并将之吞并后，日本的军事将领在庆祝吞并时，名目是“古老合法秩序的重建”。在接下来的35年里，日本占领部队竭力根除朝鲜文化，并在学校课堂上用日语替代朝鲜语。在日本居住了几代的朝鲜家庭要取得日本公民权仍是困难重重。日本的“鼻冢”至今仍埋藏着16世纪日本入侵朝鲜时，从朝鲜人脸上割下，并被当做战利品带回的两万只鼻子。如此，朝鲜人对日本人的普遍憎恨也就不足为奇，而日本人对朝鲜人的鄙夷也由来已久。

    至于说装神弄鬼的考古争议有多么能激发狂热，在此仅举一例：在日本出现史料之前，最出名的考古遗迹，是作为指定国宝收入东京国家博物馆的公元5世纪江田船山古坟铁剑。铁剑上用银质镶嵌的中国汉字铭文，是日本留存下来的最古老的文字样本之一，内容涉及某位帝王与其侍从，以及一位名叫张安（Choan）的朝鲜书吏。因为缺损、生锈或遗失的原因，其中有几个汉字只能猜测。日本学者传统上对遗失汉字的解释是：帝王指日本反正天皇，也就是8世纪日本史料中的瑞齿别尊。然而，1966年，朝鲜历史学家金松永（音译，Kim Sokhyong）指出，遗失的名字实际上是朝鲜国王盖卤（Kaero），而有名字的那位侍从则是当时占领部分日本的朝鲜诸侯，此言一出，立即震惊了日本学者。所谓“古代合法秩序”到底是什么呢？

    当今，日本和韩国都是经济强国，戴着浸染虚假神话和累累暴行的有色眼镜，隔着对马海峡彼此相望。倘若这两个伟大的民族无法找到共同立场，整个东亚的前景堪忧。正确了解日本民族的真实来路，及其与关联密切的朝鲜民族分化的历史，对于找到共同立场无疑至关重要。

    ————

    日本独特文化的起源要追踪到其独特的地理和环境。乍一看，日本好像和英国具有高度的地理相似性：两国都是大列岛，一东一西地从欧亚大陆游离开来。但是，两国在细节上的差异却不可小觑。日本比英国更大也更偏离。日本14.6万平方英里的国土是英国的一倍半，差不多和加利福尼亚州同样大。英国距对岸的法国仅有22英里，而日本距亚洲大陆的最近点（韩国）却有110英里，距俄罗斯180英里，距中国大陆460英里。

    这也许是造成英国在历史上与欧陆有着更多牵绊，而日本与亚洲大陆却较少瓜葛的原因。例如，自基督问世，英国总共遭遇了4次来自欧陆的成功入侵，而日本却安然无恙（除非朝鲜确实征服过史料记载之前的日本）。反过来，英国军队从公元1066年的诺曼底征服后，也在每个世纪都杀入欧洲大陆，而在19世纪晚期之前，日本一直未染指亚洲大陆，除了在史料记载之前和16世纪的最后10年出兵朝鲜。因此，地理上的细节使得日本更为孤立，也造就了比英国更为与众不同的文化特征。

    而说到日本的气候，其每年降雨可达160英寸，是世界上最湿润的温带国家。并且，与欧洲大部分地区普遍的冬季降雨不同，日本的降雨集中在作物生长的夏季。充分雨量与夏季降雨的结合，使得日本成为温带地区农作物产量最高的国家。得益于从潮湿山区流向倾斜的低地平原的众多河流，半数的农田都用于劳动力密集、高产型的灌溉水稻种植。虽说日本80%的国土都是不适合农耕种植的山区，只有14%的土地是农田，其每平方英里养活的人口却是英国的8倍。事实上，就可用农田的比例而言，日本是世界上人口密度最高的主要社会。

    日本的高降雨也保证了森林可以在采伐后迅速复原。尽管数千年来人口一直稠密，

    人们对于日本的第一印象仍然是青葱翠绿，因为至今，其森林覆盖率依然高达70%

    （相比之下，英国仅为10%）。反过来说，这些森林也意味着天然草原或天然牧场不

    存在。传统上，日本大规模饲养供食用的唯一动物是猪，绵羊和山羊都微不足道，

    而养牛主要是用于犁地和拉车，而非食用。和牛至今仍是少数富人的奢侈享受，每磅售价可高至100美元。

    日本森林的构成随纬度和海拔而不同：南部低海拔区是常青的多叶林，中部是落叶林，北部及高海拔处则是针叶林。对于史前人类而言，最为多产的当数落叶林，那里有丰富的可食用坚果，如核桃、板栗、马栗、橡果和山毛榉。而日本的水域也和日本的森林一样多产。湖泊、河流、内海、西部的日本海和东部的太平洋盛产鱼类，如三文鱼、鳟鱼、金枪鱼、沙丁鱼、鲭鱼、鲱鱼和鳕鱼。今天，日本是世界上最大的鱼类捕捞、进口和消费国。日本水域还盛产蛤蜊、牡蛎和其他贝类、螃蟹、小虾、小龙虾和可食用海藻。正如我们将看到的，陆地、淡水和海洋的高产是通向日本史的钥匙。

    在检索考古证据之前，让我们先从生物学、语言、早期雕塑和历史记录来探究一下日本的起源。这四类证据之间的矛盾正是日本起源众说纷纭的原因。

    从西南到东北，日本的四个主要岛屿分别是九州、四国、本州（最大的岛屿）和北海道。直到19世纪末日本大规模移民北海道之前，那里（加上北方的本州）一直都居住着阿伊努人，他们过着采集狩猎的生活，只有非常有限的农业。与此同时，日

    本人则占据着其他三个岛屿。从基因、头骨和外貌特征来看，日本人与其他东亚人

    非常接近，包括中国北方人、西伯利亚东部人，特别是朝鲜人。甚至我的日本和朝

    鲜朋友也说，单看相貌，他们自己有时候都分不清日本人和朝鲜人。

    至于阿伊努人，他们独特的相貌也招致了关于其由来和亲缘的众多研究，数量之多

    超过了地球上任何其他的民族。阿伊努男子胡须浓密，体毛之丰居各人种之首。这

    个体征，加上其它一些遗传性状如指纹和耳垢类型，使得他们常常被归入不知何故

    从欧亚东迁最终落脚日本的高加索人种（即所谓白人）。但是，纵观其基因特征，

    阿伊努人和包括日本人、朝鲜人和冲绳人这些东亚人种还是有瓜葛。也许，当他们

    从亚洲大陆移民并在日本列岛开始离群索居的生活之后，因为较少有通过性选择而

    产生的基因，而导致他们独一无二的外形。阿伊努人独特的外形和采集涉猎的生活方式，和日本人并不出众的外形和精耕细作的生活方式，常常被用作证据来直白地证明：阿伊努人是日本以采集涉猎为生的原住民后代，而日本人则是晚近从亚洲大陆而来的入侵者。

    但是这种观点与日语的独特性又难以吻合。日语与世界上的其他语言没有密切关联（不似法语和西班牙语），这已是众人认知的事实。迄今为止，就这个话题，众多学者只能说到它是亚洲阿尔泰语系的孤立语种这一步，而该语系还包括突厥语、蒙古语和东西伯利亚的通古斯语族。朝鲜语也常被视为该语系的另一孤立语种。并且在这个语系中，日语和朝鲜语之间的关联也许近过和其他语种的关联。不过，日语和朝鲜语之间的相似处仅仅局限于大体的语法特征和约15%的基本词汇，而不是如同法语和西班牙语那样，共享具体入微的语法和词汇。如果日语和朝鲜语之间这种即便微茫的关联能被认可，那么共享的15%词汇意味着这两种语言是在5000年之前就开始相互分化，远远超过法语和西班牙语在不到2000年前才分家的历史。至于阿伊努语，它的由来至今还是一个谜，有可能它与日语完全没有任何特殊关联。

    继生物性和语言之后，有关日本起源的第三类证据来自古代雕塑。留存下来年代最久的日本先人的象形物，是约1500年前树立在古墓之外，被称为“埴轮”（haniwa）的雕像。其外形尤其是眼部形状，活脱脱地反映了东亚人的形象，和现代日本人或朝鲜人别无二致，而和毛发浓密的阿伊努人毫不相似。如果日本人的确取代了北海道以南的阿伊努人，那么这一事件肯定发生在公元500年以前。

    1615年，当日本人在北海道设立通商口岸之后，他们对待岛上阿伊努人的方式，就和美国人对待美洲土著差不多。被征服的阿伊努人被圈入聚居地，为通商口岸劳动，其土地则被日本农民拿走，倘若他们起来反抗，结局一概格杀勿论。1869年日本吞并北海道后，日本的学校教师开始对阿伊努文化和语言展开斩草除根的行动。

    今天，这种语言已经几乎灭绝，纯种的阿伊努人也很可能绝种了。

    由于中国发明文字的年代远早于汉字向日韩传播的年代，我们可获得的关于日本的最早文字信息来自中国编年史。在公元前108年和公元313年之间，中国在北朝鲜占领了一块定居地，并与日本互换使节。由此产生的中国史料，将各种民族称之为“东夷”，而日本则被冠名为“倭”，其居民被分割在上百个频频争斗的小型邦国内。在公元700年之前，保存下来的日文碑铭中有关朝鲜人的记述很少，但是在公元712年和720年，先后在日本和朝鲜出现了大量编年史。这些日本和朝鲜的编年史虽然旨在联系更久远的历史，但满纸的凭空捏造——譬如日文典籍中关于其帝王乃天照大神的后代——说明这些只不过是为统治家族正名和贴金的做法。不过，这些编年史还是说明了一点，那就是日本曾经受到大量来自朝鲜本身，以及来自中国经由朝鲜的影响，造就了佛教、书写、冶金、各种工艺和官僚组织向日本的输入。编年史中还有众多关于朝鲜人在日本和日本人在朝鲜的记录，这些都被日本和朝鲜的史学家分别解释为日本征服朝鲜或朝鲜征服日本的证据。

    因此，我们可以认为日本民族的祖先是在掌握书写之前就到达日本了。他们的生物学特征表明迁徙发生的时间并不久远，而他们的语言则似乎在暗示这至少有5000年的历史。彼时，日本最北端的北海道，经由今天的库页岛，通过陆桥与俄罗斯大陆相连，而日本最南端的九州岛，经由今天的对马海峡，通过另一座陆桥与南朝鲜相连，日本所有的主要岛屿都互相连接，而今天的黄海和东海的大部分水域都曾是中国大陆的陆地延伸带。这样一来，在船只远未发明前，走路去日本的哺乳动物中，除了现代的日本熊和猴子的祖先之外，还包括古人类，就一点也不奇怪了。石器表明，人类到达的时间约在50万年前。日本北部发掘的古石器很像西伯利亚和中国北方的石器，但日本南部的石器就类似朝鲜和中国南方的石器，证明南北陆桥都曾经被使用过。

    冰川期的日本并不是个宜居的地方。虽说日本逃脱了覆盖英国和加拿大的冰川，当时的气候仍然十分寒冷与干旱，到处都是无甚食用价值的松柏和白桦林。这些缺陷

    更凸显了冰川期日本人的早熟：大约30000年前，他们就成为首批将石器边角打磨锋

    利，而不仅仅用凿劈方式制造石器的人类。在英国的考古学中，打磨边角的器具被

    认为是区分新石器时代和旧石器时代的重大文化进步，而直到近7000年前，类似的

    石器才随着农业的产生而在英国出现。

    大约在13000年前，由于冰川在世界各地快速地消融，日本的环境发生了有利于人类

    生活的巨变。温度、降雨和湿度的增加，使得作物产量提高到了当今在温带区令人

    称羡的高水平。冰川期被局限在日本南部的遍布坚果树的落叶林，彼时向北延伸取

    代了针叶林，从而将大片对人类而言贫瘠的林种换成了丰饶的多产林种。海平面的上升切断了陆桥，把日本从亚洲大陆的一部分变成了大型列岛，将曾经的平原变为富饶的浅海，并创造了绵延数千英里的多产海岸线，夹杂盛产海鲜的无数海岛、海湾、滩涂和河口。

    冰川期的终结伴随着日本历史上两项决定性变革的第一项：陶器的发明。人类第一次可以制造出各种款型的密封容器。随着对于蒸煮焖烧等烹调技能的掌握，此后他们获得了大量之前无法利用的食物来源：在火上烤后会变焦或脱水的绿叶菜、如今

    可以轻松打开的贝类、通过加热可去除毒素保留营养的橡果和马栗。煮软的食物可

    以用来喂养小孩，这样孩子就可以早日断奶，让母亲能够加快生育频率。作为前文

    字时代的知识库，掉了牙的老人可以通过这些食物活得更久。所有陶器的这些巨大

    功劳最终引发了一场人口爆炸，使得日本的人口从大约数千人增长到25万人。

    当然，陶器并非远古日本人的专享。在远古世界，在不同时期、不同地方都有独立

    发明的陶器。但是，全世界最早的已知陶器是在12700年以前于日本制造的。1960

    年，当这些放射性碳测年代被公布时，一时间连日本的科学家都不敢相信。根据考

    古学家的常规经验，发明的轨迹一般总是从大陆走向岛屿，小规模的边缘社会无缘

    向世界其他地区贡献革命性的创举。尤其以日本考古学家的经验而言，中国才是东

    亚文化进步的源泉，不管是农业、书写、冶金，还是其他的重要物事。在日本的陶

    器史向世人公布的40年后的今天，考古学家们还未从碳—14测定的惊诧中回过神

    来。另有些早期陶器在中国和俄罗斯东部（近符拉迪沃斯托克）被发现。亚洲的考

    古学家们正在争相打破日本的纪录。（事实上，据说中国和俄罗斯正在打败日本的

    节骨眼上）但是，目前的世界纪录仍然属于日本，其出土的陶器较新月沃土或欧洲的最古老陶器还要早数千年。

    日本陶器的世界纪录之所以带来如此动静，背后有许多原因，认为岛民向大陆人学

    习这一偏见只是其中之一。除此之外，那些第一批的制陶工显然是涉猎采集者，这

    一点也违背了既成观点。一般来说，陶器是定居社会的专享：有哪支游牧民族会愿

    意在每次搬迁营地时，除了携带家小和武器，再去倒腾那些个瓶瓶罐罐呢？因此，

    涉猎采集者通常没有陶器，世界上多数的定居社会是在掌握了农业之后才开始得到

    发展。不过，日本的环境实在是太过丰饶，在这样为数不多的地方，人们得以在保

    持涉猎采集的生活方式的同时安顿下来制陶。如此，在集约农业进入日本之前的

    10000多年前，日本的涉猎采集者就得以在陶器的帮助下开采丰富的食材。而相比之

    下，新月沃土则是在掌握农业之后又等了1000年，才开始采用陶器。

    按照今天的标准，古日本陶器在技术上很简单，这一点并不奇怪。缺乏釉色，没有

    陶轮，完全是手工制造，在明火上而非炉窑内烤制，温度也相对较低。但是，随着

    时间的推移，它脱胎换骨，成为造型各异、经得起任何年代标准检验的艺术瑰宝。

    很多陶器都是在陶土湿软时用绳子在上面滚动或碾压来进行装饰。因为在日语中

    的“绳压装饰”叫做“绳纹”（jomon），“绳纹”一词便被用来指代陶器本身、制

    陶的日本古人，以及从陶器发明之后10000年的整个日本史前时期。

    距今12700年的最古老绳纹陶器来自日本最南端的九州岛。此后，陶艺向北传播，约

    在9500年前到达现代的东京附近，继而在7000年前到达最北端的北海道。陶器的北

    上伴随着盛产坚果的落叶林向北扩展，证明食物的暴增是带来定居生活和陶器激增

    的原因。在日本各地，最早的绳纹陶器都有较为统一的风格，这也证实了陶器仅在

    南方起源并传播的说法。随着时间的推移，几十种地区风格在1500英里的日本列岛上发展起来。

    绳纹人靠什么为生呢？在日本各地已经开掘的成千上万个考古遗址和巨型贝冢中，我们找到了他们遗留下来的大量生活垃圾作为证据。结果表明，这是一群猎人、采

    集者和渔民，其享有的丰富均衡膳食连现代营养学家都要大加赞叹。

    坚果是其中一种主要的食物门类，尤其是栗子和核桃，加上去除了有毒苦味的马栗

    和橡果。秋季可以收获大量坚果，然后把它们放进6英尺宽6英尺深的地窖里储存过冬。其他的植物食品包括浆果、水果、种子、叶片、嫩芽、球茎和根茎。考古学家通过对绳纹时期垃圾的检索确定了64种可食用的植物。

    从那时开始，日本居民就是全球最大的海鲜消费者。在远洋可以用鱼叉捕捞吞拿

    鱼；鼠海豚被赶入浅海然后用棒子和矛捕杀，这个做法今天依然如此；海豹直接在

    海滩上猎杀，三文鱼则趁着季节洄游捕捞；大量的鱼被用网兜住、用堰围住，或是

    用鹿角刻的鱼钩钓起，而贝类、螃蟹和藻类则在潮间带采集或通过潜水捞取。病理学家在绳纹人的头骨上观察到高发的耳骨增生，这种现象在今天的潜水族中常常被发现。

    在捕杀的陆地动物中，野猪和鹿是最常见的猎物，其次是山羊和熊。这些野味或是

    落入陷阱，或是被弓箭射中，或是被猎狗追获。在绳纹时期的近海岛屿也发现了猪

    骨，让人不禁遐想绳纹人是否在当时开始试验养猪。

    关于绳纹人的生计，最富争议的话题当数农业的可能贡献。在绳纹遗址常常发现某

    些食用植物的残留，这些植物在日本原本是野生，但在当今却被当成作物栽培，如

    赤豆、绿豆和稗子。这些来自绳纹时代的残留物并不清晰地显示农作物与野生祖先

    之间的区分特征，所以我们无法判断它们到底是在野外采集而得还是有意栽培而

    得。遗址中还有一些并非出自日本本土的食用植物残片，如荞麦、蜜瓜、葫芦、大

    麻和用作调味的紫苏，显然这些作物是因其自身价值从亚洲大陆引进的。大约在公

    元前1200年，当绳纹时代接近尾声时，出现了几种东亚的主要谷物，如稻米、大

    麦、稷和蜀黍。所有这些线索似乎都在急于向我们证明：绳纹人开始了刀耕火种的

    农业，但显然这种松散的经营对其膳食的贡献较为有限。

    我并不想给大家留下这样一种印象，那就是在绳纹时代，日本各地都能吃到上述所

    有食物。在日本北部富产坚果的森林，储存坚果的坑洞和海豹捕杀、海钓同样重

    要。而在坚果稀少的西南部，贝类则扮演更显要的角色。但在各地绳纹人的膳食甚

    至单个绳纹人的饭食中，仍然能看到多样性的存在。例如，从保存下来的残羹来

    看，绳纹人将不同比例的栗子核桃粉、猪肉鹿肉和血以及禽蛋搅拌制作高碳水化合

    物的绳纹夫人饼干或高蛋白绳纹巨无霸汉堡。近代的阿伊努涉猎采集者保留了一种

    可以长期搁在火上的陶土焖罐，任何食材都可以丢进去炖。他们那些生活在同样地

    方、吃这同样食物的绳纹老祖宗，有可能也是这么干的。

    刚才提到，绳纹人的陶器（包括3英尺高的大家伙）说明这些涉猎采集者的定居特征

    超过游牧特征。固定居住的证据还包括他们的沉重石器，带着修葺痕迹的半地下大

    屋遗骸，有着上百处住所的大村寨旧址、以及公墓。所有这些特征都证明绳纹人和

    现代涉猎采集者拥有不同的生活方式，后者每几周就要更换营地、只修建棚屋、只

    拥有少数容易携带的器具。这种定居的生活方式之所以成为可能，要归功于绳纹人

    能在近距离方圆内找到资源丰富又特色各异的栖息地，包括内陆森林、河流、海

    滨、港湾和深海。

    涉猎采集人群人口密度最高的其中之一就是绳纹人，尤其是在遍布盛产坚果的森

    林、洄游的三文鱼和多产海域的日本中部和北部。据估计，绳纹时代的日本总人口

    在鼎盛期为25万人，虽然这与现代日本人口相比微不足道，但是对于涉猎采集人群

    而言相当可观。在现代社会，只有太平洋西北海岸和加州的美洲印第安人可与之匹

    敌，而后者也是依靠坚果丰富的森林、洄游的三文鱼和多产海域为生，堪称人类社

    会趋同发展的惊人案例。

    在强调了绳纹人拥有的事物之后，我们也必须弄清他们缺乏什么。他们没有集约化

    农业，仅有的那丁点农业也经不起考证。除了狗之外（有没有猪尚不确定），也没

    有家畜。他们没有食具，没有文字，不会编织。绳纹村寨和墓地里没什么与大量简

    朴的房屋墓穴形成对比的富丽堂皇之辈，其相对统一的外形表明酋长和平民的社会

    分化还未形成。陶器风格的地区性差别意味着迈向中央集权和政治统一的进展还未

    发生。而所有这些缺陷特征与距绳纹时代的日本仅有数百英里的中国和朝鲜的同时

    代社会形成反差，也带来了公元前400年后席卷日本自身的变革。

    虽说绳纹时代的日本即便在东亚也显得与众不同，它却并非是个完全封闭的社会。

    陶器和黑曜石（一种适于制作石器的非常坚硬的火山石）的传播证明绳纹时代的船

    只曾经前往过东京以南180英里的伊豆群岛。陶器、黑曜石和鱼钩也证实了绳纹时代

    与朝鲜、俄罗斯和冲绳的贸易，刚才我提到的6种来自亚洲大陆的作物也说明了这一

    点。但是，与之后中国对日本历史的重大影响相比，研究绳纹时代日本的考古学家

    并未发现此时的日本与中国有过直接贸易的证据。相比之后那些年代，令人震撼的

    并不是绳纹时代的日本确有对外联系，而是那些联系对绳纹社会的影响微乎其微。

    这是一个保守的微缩宇宙，在10000年的时间长廊里维持着孤立的姿态和少得惊人的

    变化——是脆弱而瞬息万变的当代世界中一朵淡定的奇葩。

    为了用当代视角看待绳纹时代日本的独特性，让我们来回顾一下在公元前400年，当

    绳纹式的生活方式走向尽头时，距日本西部几百英里的亚洲大陆的人类社会是何状

    况。当时的中国是一批由精英和平民组成的王国；人们生活在高墙筑起的城邑中，

    正处于成为世界最大帝国的大一统前夜。从公元前7500左右开始，中国已经开始发

    展以北粟南稻为基础的集约型农业，并饲养猪、鸡和水牛。此时，中国掌握文字已

    有至少900年，学会金属工具已有1500年，并刚刚发明了世界上最早的铸铁术。这

    些中国的发明流传到了朝鲜，而当时的朝鲜也有了数千年农业的历史（包括公元前

    2200年开始的稻米种植），并在公元前1000年掌握了冶金术。

    鉴于对马海峡和中国东海对岸这些持续了数千年的发展，日本在公元前400年依旧由

    与朝鲜有所贸易往来但仍在使用石器的文盲涉猎采集者所占据，乍一看似乎令人吃

    惊。纵观人类历史，掌握金属武器、拥有稠密农业人口供养的军队的中央集权国家

    都曾横扫人口稀少、使用石器的涉猎采集社会，那么，绳纹时代的日本为何能长久

    屹立不倒呢？

    为了破解这个悖论，我们先得提醒自己，直到公元前400年，对马海峡的前线分隔开

    的并不是富裕农民和贫穷涉猎采集者，而是贫穷农民和富裕涉猎采集者。中国自身

    和绳纹日本并无直接接触，而是由朝鲜担任日本对外贸易的桥梁。但是，由于培育

    新型的抗寒稻种耗时漫长，在温暖的中国南方栽培出的稻米很久之后才北上到了更

    为寒冷的朝鲜。早期的朝鲜稻米农业采取的是旱作法而非灌溉稻田技术，因此产量

    较为低下。是故，早期的朝鲜农业无法与绳纹时代的涉猎采集者媲美。尽管绳纹人

    知晓朝鲜式农业的存在，但它对绳纹人来说并无优势，而贫穷的朝鲜农民也没有能

    力使其影响到日本。正如我们将要看到的，这种优势最终发生了突如其来的戏剧性

    逆转。

    我已经提到过在12700年前九州发明的制陶，以及由此产生的绳纹人口爆炸乃日本史

    上两项决定性变革之一。另一项决定性变革发生在公元前400年左右：来自南朝鲜的

    新型生活方式（以及人口？）的到来引发了第二次人口爆炸。这第二次转变以尖锐

    的方式触及了我们关于日本人是何许人也的问题。这次转变是否标志了朝鲜移民对

    绳纹人的取代，以及他们是现代日本人祖先的事实？或是仅仅表明日本的绳纹原住

    民在掌握了这些宝贵的新技能后继续占领着日本？

    新的生活方式最早出现在日本最西南端的九州岛北海岸，隔着对马海峡便是南朝

    鲜。最重要的新元素是日本的第一批铁制金属工具，以及首度出现且无可争议的大

    规模农业。其农业具有灌溉稻米的特征，考古挖掘发现了一整套运河、大坝、堤

    岸、稻田和稻米的残留。考古学家把这种新型的生活方式，按照1884年以独特陶器

    展露于世的东京某地名，命名为“弥生”（Yayoi）。弥生陶器与绳纹陶器的不同之

    处在于，弥生陶器的器形与同时代的朝鲜南部陶器非常近似。在新型的弥生文化的

    众多其他源自朝鲜但之前不属于日本的元素中，包括青铜器物、编织、玻璃珠、地

    下粮仓、用罐子埋葬死人的习俗，以及朝鲜式样的工具及房屋。

    虽说稻米是弥生时代最重要的农作物，另有27种之前未登陆日本的作物和确凿无疑

    的家猪饲养于此间得到发展。弥生农民可能还实践了轮作，同一片田地在夏季用作

    灌溉稻米生产，然后抽干水分在冬季用作小米、大麦和小麦的旱地栽培。这种集约

    型农业的高产体系不可避免地在九州带来了迅疾的人口爆炸，虽说绳纹时代的延续

    期是弥生时代的14倍之久，考古学家在这里找到的弥生遗址却比绳纹遗址要多得

    多。

    弥生时代的农民几乎立即就从九州搬到了邻近的大岛屿四国和本州，此后的200年里

    又到达了东京地区，再过一个世纪又到了本州北端（距弥生文化在九州最早的定居

    地1000英里处）。在九州最古早的弥生遗址发掘的罐子既有新弥生风格的，也有老

    绳纹风格的，但后者随着弥生文化和陶器途经本州北上传播而逐渐式微。但是，绳

    纹文化的某些元素并未完全消失。弥生农民继续使用着某些绳纹款式的削凿石器，

    而这些在朝鲜和中国早已被金属工具完全取代。弥生时代的某些房屋是朝鲜风格

    的，有些则是绳纹风格的。特别是当绳纹文化传播到东京以北，抵达那些稻米产量

    较低、曾有绳纹涉猎采集者密集居住的寒冷地带，一种绳纹与弥生混杂的文化诞生

    了，那里的鱼钩虽是金属材质但又为绳纹款式，那里的罐子虽是弥生器形但又有着

    绳纹装饰。在初步占领了寒冷的本州北端之后，弥生农民放弃了该地区，估计是因

    为稻米种植在当地无法与绳纹的涉猎采集生活方式比肩。在接下来的2000年里，北

    部的本州一直是边境地带，边境之外的日本最北端岛屿北海道和居住在那里的阿伊

    努涉猎采集者甚至都不被视为日本国的一部分，直到19世纪这里才加入日本。

    弥生铁器最早从朝鲜大量引进，几个世纪以后，日本才开始进行本土钢铁冶炼与生

    产。同样，也是在数世纪之后，弥生日本才开始出现社会阶级分化的迹象，这一点

    突出地反映在墓地中。在公元前100年之后，墓地的某些区块被单独辟为明显是崛起

    的精英阶级的墓穴，其中可见来自中国的奢侈品，如瑰丽的玉器和青铜镜。随着弥

    生时代人口爆炸的继续，随着所有适合水稻种植的肥沃湿地和灌溉平原的占用，战

    争的考古证据开始越来越频繁地出现：箭镞的大规模制造，围绕村庄的防御壕沟，

    被埋葬的用尖锐抛射物刺穿的骨架。这些弥生时代日本战争的印记证实了中国编年

    史中关于日本的最早记述，即倭土和那里上百个政治团体互相争斗的描述。

    从公元300年到700年，考古发掘和编年史的模糊记述都让我们隐约窥探到政治一元

    化日本的出现。在公元300年之前，精英墓地都规模不大并显示出地区风格的差异。

    从公元300年开始，被称作“古坟”的越来越多锁眼形状的巨型土坟堆开始出现在本

    州的畿内地区（kinai region），然后蔓延到从九州到北海道的整个前弥生文化地

    带。为什么是畿内地区呢？也许是因为这里有着日本最佳的良田，是当今超级昂贵

    的和牛饲养的地方，同时也是1868年迁都东京前，日本古都京都的所在地。

    古坟长1500英尺，高100英尺，也许是古代世界最大的土坟堆。建造它们所需要耗

    费的可观劳力以及遍布全日本的统一样式，暗示了指挥庞大劳动力的强有力统治者

    的存在，以及政治统一的进程。那些已经被发掘的古坟包含穷奢极欲的陪葬器物，

    但是所有最大陵墓的开掘至今仍是被禁的，因为那里被认为安葬着日本皇室的祖

    先。古坟所提供的关于政治集权的显要证据，补足了日本和朝鲜之后的史料中所记

    录的关于古坟时代日本帝王的历史。古坟时代朝鲜对于日本的强大影响——不管是

    通过朝鲜征服日本（朝鲜方面的观点）或者日本征服朝鲜（日本方面的观点）都直

    接导致了佛教、书写、骑术和新型陶器和冶金技术从东亚大陆向日本的传播。

    最终，随着日本第一部半神话半真实事件改写的编年史在公元712年完成，日本进入

    了历史的光明之中。到了712年，居住在日本的民族终于可以确凿无疑地被证实为日

    本人，其语言（称作古日语）也确凿无疑是现代日语的祖先。日本当今的明仁天

    皇，乃是当政时成就公元712年首部编年史的天皇之82代直系后裔，并在传统上被认

    为是传说中的天照大神的来孙神武的第125代直系传人。

    日本文化在弥生时代的700年间所经历的变化远比绳纹时代的10000年间要剧烈得

    多。绳纹时代的稳定（或保守）与弥生时代的激进形成的鲜明对比是日本历史上最

    令人瞩目的特色。公元前400年显然发生了宏大的事件。那会是什么呢？现代日本人

    的祖先到底是绳纹人，还是弥生人，或者两者的融合？日本人口在弥生时代激增了

    70倍之多，是什么导致了这种变革？针对这三种不同的假说，一场激烈的辩论拉开

    了帷幕。

    一种理论认为，绳纹时代的涉猎采集者在逐步进化中成为了现代日本人。由于他们

    之前已经在村寨里定居了数千年，他们也许已预先适应了农业社会。在弥生时代的

    变迁中，绳纹社会也许只是从朝鲜得到了抗寒的稻种和稻米灌溉技术，以提高农业

    产量、拉动人口增长，其他的变化乏善可陈。这种理论在某些现代日本人中受到欢

    迎，因为它将本就不受欢迎的朝鲜基因对日本基因库的影响说降到了最低，并且将

    日本人塑造成为至少有12000年历史的独一无二的民族。

    第二种理论在那些偏好第一种理论的日本人中间颇遭冷遇，该理论认为弥生时代的

    变迁代表了来自朝鲜的大量移民输入，且这些移民还带来了朝鲜农业技术、文化和

    基因。九州对朝鲜农民而言宛若天堂，因其较朝鲜更温暖湿润，更适合稻米种植。

    据估计，弥生时代的日本接收了数百万朝鲜移民，完全颠覆了绳纹人（在进入弥生

    时代前约为75万人）留下的基因影响力。如果真相确实如此，现代日本人便是朝鲜

    移民的后代，在最近的2000年里才衍生出自身的文化。

    最后一种理论接收朝鲜移民的证据，但是否认其巨大规模。认为其实是高产的农业

    使得为数不多的稻农移民以远超绳纹涉猎采集者的速度进行繁衍，并最终在人口上

    反超了他们。例如，假设只有区区5000朝鲜人到了九州，但是稻米技术使得他们能

    够以每年1％的增速喂养婴儿、壮大其人口规模。这种速率相对我们观察到的涉猎采

    集人群而言要快得多，但在农民人群中则很容易取得：肯尼亚目前的人口增速是每

    年4.5%。700年之后，这些5000名移民有了5000000名后代，并挤垮了绳纹人。正

    如第二种理论，这一理论也认为现代日本人是经过些微修正的朝鲜人，但摒弃了大

    规模移民的观点。

    通过比较世界其他地方的类似变迁，第二种和第三种理论在我看来较第一种更具可

    信度。在过去的12000年里，地球上出现农业崛起的地方不超过9个：中国、新月沃

    土和其他几个地方。12000年前，地球上人人都是涉猎采集者，现在几乎所有人都或

    是农民，或被农民喂养。农业从这为数不多的几个起源地传播开来，通常并非是别

    处的涉猎采集者转向农业的结果，因为涉猎采集者倾向于保守，诚如绳纹人从公元

    前10700年到公元前400年表现的那样。农业的传播主要得益于农民生育的速度高于

    猎人，且发展出了更具潜力的科技，然后杀死猎人或者将其赶出适合农业的土地。

    在现代社会，欧洲农民正是如此取代了西部的北美印第安猎人、澳洲土著和南非桑

    人。在史前的欧洲、东南亚和印度尼西亚，使用石器的农民也是以同样的方式取代

    了那里的猎人。相比在这些史前扩张中，农民胜出猎人的优势之微弱，公元前400年

    的朝鲜农民胜出绳纹猎人的优势可谓巨大，因为当时的朝鲜人已经拥有了铁器以及

    高度发达的集约型农业。

    这三种关于日本民族的理论到底哪种才是正解？回答这个问题的唯一直接方式是将

    绳纹人和弥生人的残骸和基因与现代日本人和阿伊努人进行比较。此外，近年来分

    子基因学家开始在古人类的残骸中提取DNA，并将古代日本人和现代日本人的做基因

    比较。研究发现，绳纹人和弥生人的遗骸总的来说容易辨别。绳纹人的体型更为矮

    小，前肢较长，双腿较短，两眼较为分开，脸型较短和宽，面部的轮廓则更为鲜

    明：眉脊、鼻子和鼻梁高高隆起。弥生人平均要高出一两英寸，两眼较为贴近，脸

    型长而窄，眉脊和鼻子扁平。弥生时代的某些残骸仍然带有绳纹人的样貌特征，这

    种情况在几乎所有关于绳纹/弥生变迁的理论中都有可能出现。到了古坟时代，除了

    阿伊努人之外，所有在日本出土的遗骨都呈现出均一化，样貌就像现代日本人和朝

    鲜人。

    综上所述，绳纹人的头骨异于现代日本人，与现代阿伊努人最为接近，而弥生人的

    头骨则与现代日本人最为相似。基因学家假设现代日本人是类似朝鲜人的弥生人与

    类似阿伊努人的绳纹人融合的结晶，尝试着去测算了这两种基因库的各自影响。结

    果表明，朝鲜/弥生基因总体占主导地位。阿伊努/绳纹基因在日本西南部的影响最

    为微弱，因为多数朝鲜移民在之前已经抵达当地，且绳纹人口本就稀少；而在日本

    北部，其影响则较为明显，那里的森林富产坚果，绳纹人口密度最高，弥生稻米农

    业发展得最不成功。

    因此，来自朝鲜的移民确实对现代日本民族作出了巨大贡献，虽然我们尚不能确信

    起因是因为移民本就人数众多，还是因为数量不多的移民凭借高速人口增长而扩张

    的结果。阿伊努人的基因更接近日本古代绳纹居民，又掺杂了弥生殖民者和现代日

    本人的朝鲜基因。

    鉴于给了朝鲜农民以压倒性优势胜出绳纹猎人的稻米农业，人们不禁要问，在农业

    抵达朝鲜之后的几千年里，为什么在日本的进展如此举步维艰，而最后的胜利又是

    这般突如其来？之前我曾讲过，朝鲜农业的生产力相对较弱，导致的结果是贫穷农

    民地位不如富有猎人。而最终打破平衡，将天平倾向农民并带来弥生变迁的，也许

    是四种因素合力的结果：灌溉稻田的发展取代了低产的旱地种植；耐寒稻种的持续

    改良；朝鲜农民人口的增长致使朝鲜人在压力下移民；铁器的发展使得高效生产大

    量木制铲子、锄头和其他用于稻米种植的农具成为可能。铁器和集约型农业同时抵

    达日本的事实不太可能纯属巧合。

    ————

    在本章开篇时，我曾经提到过关于相貌独特的阿伊努人和相貌平庸的日本人如何分

    享日本的直白阐述。从表面上看，这些事实似乎是想要告诉大家，阿伊努人是日本

    原住民的后裔，而日本民族则是更为晚近的移民后代。现在我们可以看到，考古

    学、人类体格学和遗传学都支持这种观点。

    但我在开篇还提到过一项强有力的反对意见，从而引发多数人（特别是日本人自

    己）去寻求其他解释。倘若日本人确为新近从朝鲜迁移过来的，你可能会理所当然

    地认为日语和朝鲜语彼此非常接近。更宽泛地说，如果日本人是在九州岛上类似阿

    伊努人的绳纹原住民与来自朝鲜的弥生入侵者相融合的民族，那么日语就该同时表

    现出与朝鲜语以及阿伊努语的亲缘关系。但是日语和阿伊努语还未发现有关联，而

    日语和朝鲜语之间的关系也较为疏远。如果融合仅仅发生在2400年前，这种情形怎

    么可能发生呢？对于这个悖论，我的解释如下：九州的绳纹居民和弥生入侵者的语

    言，实际上与当今的阿伊努语和朝鲜语存在巨大差别。

    首先来看阿伊努语，据我们所知，这种语言是日本北部的北海道阿伊努人晚近使用

    的语言，因此，北海道的绳纹居民也许也曾使用过类似阿伊努语的语言，但九州的

    绳纹居民则显然不是如此。从九州的南端到北海道的北端，日本列岛绵延1500英

    里，在绳纹时代曾经出现过从陶器样式到谋生技能的巨大地区间差异，并且从未通

    过政治手段被调和。在绳纹占据的10000年间，绳纹人也发展出了巨大的语言学多样

    性。甚至这种多样性有可能在12000年之前就业已存在，如果绳纹人确如考古证据所

    表明的那样，通过陆桥分别从俄罗斯和朝鲜到达日本。

    实际上，北海道和本州北部的多处地名都包含阿伊努语里对应于“河流”（nai或

    betsu）的词，但是这种阿伊努式的词语在日本的更南部地区就不存在。这表明弥生

    人和日本先人采用了许多绳纹地方上的地名，正如美洲白人从美洲印第安人那里获

    取地名一样（试想马萨诸塞、密西西比等地名），只不过阿伊努语仅为日本最北部

    的绳纹语罢了。九州的绳纹语有可能与南岛语族共享同一个祖先，后者包括波利尼

    西亚语、印度尼西亚语和台湾原住民语言。正如众多语言学家所指出的，日语在所

    谓的开音节（一个辅音后接一个元音，如Hi-ro-hi-to）偏好上显示出来自南岛语

    族的某些影响。古早的台湾人作为伟大的航海家，其后代也传播到了遥远的南部、

    东部和西部，其中一些或许也北上到了九州。

    那就是说，北海道的现代阿伊努语并非古代九州绳纹语的模板。同理，现代朝鲜语

    也不能如实地再现公元前400年的朝鲜移民所使用的古代弥生语言。在公元676年朝

    鲜实现政治统一之前的几个世纪里，存在着三个王国。现代朝鲜语源自成功统一朝

    鲜半岛的新罗王国（The Kingdom of Silla）语言。但是新罗并非在之前几个世

    纪里与日本有着密切交往的王国。早期的朝鲜编年史告诉我们，不同的王国拥有不

    同的语言。虽然被新罗打败的两个王国的语言已鲜为人知，但作为战败国之一的高

    句丽（Koguryo），其留存下的少数几个词汇与古日语词汇的近似程度远胜于现代

    朝鲜语词汇。在政治统一进程到达三足鼎立的阶段之前，公元前400年的朝鲜语，也

    许多样性更甚。我怀疑公元前400年传入日本并发展成为现代日语的朝鲜语，与发展

    成为现代朝鲜语的新罗语大不相同。因此，现代日本人和朝鲜人之间的外形和基因

    的相似性远超两种语言的近似性，我们对此不应该感到奇怪。

    考虑到日本民族和朝鲜民族目前的相互仇视，这个结论很可能在日本和朝鲜都同样

    不受欢迎。历史给了他们对彼此产生厌恶的充分原因，而其中又尤以朝鲜人对日本

    人的厌恶为甚。正如阿拉伯人和犹太人，朝鲜人和日本人是血脉相连的民族，但又

    深陷积怨的迷障。而积怨具有双向的毁灭性，这一点在东亚和中东都是如此。即便

    日本人和朝鲜人都不愿意承认，事实上，他们就像一对共享了成长岁月的孪生兄

    弟。在很大程度上，东亚的政治前景取决于他们是否能够成功地重新找回联系彼此

    的古老纽带。

    附录 2003后记：《枪炮、病菌与钢铁》

    今日谈

    《枪炮、病菌与钢铁》（Guns，Germs，and Steel，英文书名缩写GGS）讲述的是

    在过去13000年，为何在不同的大陆，复杂的人类社会以不同的方式崛起。该书于

    1996年脱稿，1997年付梓。此后，我把主要精力投入到其他项目中，特别是我的下

    一本关于社会崩溃的书。这样算来，7年的光阴间隔和焦点偏离使得我与GGS的写作

    拉开了距离。回过头来审视，这本书怎么样？自出版后，又有什么新动向改变或延

    展了书中的结论？以我显然带有偏见的眼光来看，这本书的中心思想仍然站得住

    脚，而出版后最有趣味的发展涉及该故事向现代世界和近代历史的四段延伸。

    我的主要结论是，不同社会之所以在不同大陆得到不同发展，原因在于大陆环境的

    差异，而非人类的生物差异。只有在能够积累粮食盈余的稠密定居人群中，也就是

    依赖公元前8500年左右出现的农业崛起作为粮食来源的人群中，才有可能诞生先进

    技术、中央集权的政治组织和其他复杂社会特征。然而，对于农业崛起至关重要的

    可驯化野生动植物物种在各个大陆的分布却极为不均。最有价值的可驯化野生物种

    只集中在全球9个狭窄的区域，这些地区也因而成为最早的农业故乡。这些地方的原

    住民由此获得了发展枪炮、病菌与钢铁的先机。这些原住民的语言和基因，随同他

    们的牲口作物技术和书写体系，成了古代和现代世界的主宰。

    考古学家、基因学家、语言学家和其他专家在过去六七年间的发现，丰富了我们对

    于这个故事的理解，但没有改变其主线。我在这里举三个例子。GGS最大的地域空白

    是日本，概因1996年成书时，我对于其史前史无甚可言。而近来的基因证据表明，

    现代日本人的出现是农业扩张带来的成果，和GGS书中讨论的其他民族无甚分别：公

    元前400年左右，朝鲜农民扩张到了日本西南，继而朝着日本列岛的东北挺进。迁移

    的农民带来了精细的水稻农业和铁制工具，并与日本原住民（现代阿伊努人的祖

    先）融合产生了现代日本人，就像扩张的新月沃地农民与欧洲的土著狩猎采集人群

    融合产生了现代欧洲人。

    另一个例子是，考古学家以前认为，墨西哥玉米、豆子和南瓜是穿越墨西哥东北部

    和得克萨斯东部，沿着最直接的路径到达美国西南部。但现在清楚了，这条路线对

    于农业太过干旱，因此这些作物采用了更迂回的路线，从墨西哥朝着美国西南方向

    出发，先是带来阿那萨奇社会的崛起，然后从新墨西哥和科罗拉多，沿着大平原河

    谷向东传播，到达美国西南部。

    最后一个例子是，在第十章中我对比了独立驯化的重复频率，以及同样或相关的单

    一驯化植物沿着美洲南北轴线的缓慢传播与欧亚作物的东西向快速传播。关于这两

    种对比模式的更多例证现在不断涌现，但目前看来，欧亚的五大驯化哺乳动物中的

    多数或者全部在欧亚的不同地区也历经了重复的独立驯化，这点和欧亚的植物不

    同，却和美洲的植物相同。

    这些林林总总的发现，不断地添加着让我着迷的细节，丰富着我们对于农业崛起如

    何引发古代世界里以农业为基础的复杂社会崛起的理解。然而，建立在GGS一书基础

    上的最大进步，是其向原书中非主要焦点领域的延伸。自书籍问世，数千名读者通

    过写信、电话、电邮或略带强迫的方式告诉我，他们注意到，在GGS所揭示的古代大

    陆发展历程，和他们所研究的现代或近期发展历程之间存在相似处或对立处。我在

    这里和大家讲四点：新西兰火枪战争的启示；“为什么是欧洲而非中国？”这个永

    恒的疑问；古代世界和现代商业世界之间的相似点；GGS对于为何当今某些社会较其

    他社会富裕的原因揭示。前两点讲得简要些，后两点讲得具体些。

    1996年成书时，我在第十三章中花了一小段篇幅讲述19世纪新西兰历史上的一个事

    件——史称火枪战争，以说明强大的新技术如何传播。火枪战争发生在1818年到19

    世纪30年代，是在新西兰土著毛利人之间爆发的一系列复杂且情况不明的部落战

    争。在这些战争中，欧洲的枪炮在部落中传播，取代了之前使用的石头和木制武

    器。此后出版的两本书增加了我们对于新西兰历史中那段混乱时期的了解，把它放

    在更广阔的历史背景中，使得它对GGS的揭示更为清晰。

    在19世纪早期，欧洲的商人、传教士和捕鲸人开往新西兰——这片由称为毛利人的

    波利尼西亚农民和渔民占据了600年的土地。第一批欧洲来客都聚集在新西兰的北

    端。因此居住在那里的北方毛利部落就成了最早接触欧洲人并获得火枪的部落，这

    给了他们对抗尚未获得火枪的其他部落的军事优势。他们利用这种优势来与周边的

    宿敌部落结清恩怨。但是他们还把火枪用于一种新型战事：长距离袭击几百英里以

    外的毛利人，以消灭竞争对手，获取奴隶和地位。

    在发动长距离袭击时，与欧洲火枪享有至少同等重要地位的，是欧洲人带来的土豆

    （最早源自南美洲），相比传统的以番薯为主的毛利农业，土豆的每英亩或人均产

    量，较番薯要高出许多。之前限制毛利人发动长距离袭击的主要原因，就是在给养

    长期离家的战士和喂养留守家园的妇孺之间的矛盾，后者可是指望着壮劳力留下来

    种植番薯。土豆的出现解决了这个瓶颈。因此，火枪战争的另一个较为平实的名字

    应该是土豆战争。

    不管是叫火枪战争还是土豆战争，其破坏性都是惊人的，大约有1/4土著毛利人在战

    争中丧命。当拥有众多火枪和土豆的部落攻打稀缺或没有这两样东西的部落时，死

    伤最为惨烈。在那些不是第一批获得火枪和土豆的部落中，有些在得到这些东西前

    就已几乎被歼灭，而另一些则下定决心要得到它们，并因此修复了之前的军事平

    衡。这些战争中还有个小插曲，就是在第二章中所描述的毛利人对莫里奥里人的征

    服和屠杀。

    火枪/土豆战争说明了过去10000年间的主要历史进程：拥有枪炮、病菌和钢铁，或

    是拥有较早的技术和军事优势的人类群体，以牺牲其他群体为代价进行扩张，直到

    后者被取代或者大家都开始分享这些新优势。近代历史提供了无数关于欧洲人扩张

    到其他大陆的例子。在很多地区，当地人因为没有机会去获得枪炮，而在欧洲人面

    前失去了生命或自由。不过，日本成功地获得了枪炮（确切地说是再次获得），保

    卫了国家独立，并在之后不到50年的时间里使用其新枪炮打败了欧洲强国，即1904

    —1905年日俄战争。北美的平原印第安人，南美的阿劳干印第安人，新西兰的毛利

    人和埃塞俄比亚人获得了枪炮，并在相当长的时间里用它们来阻挡欧洲人的侵略，

    虽然最终未能逃脱战败的命运。今天，第三世界国家正在通过掌握发达国家的技术

    和农业优势，竭尽所能地追赶第一世界。这种技术和农业的传播，归根结底来自人

    类群体之间的竞争，势必在过去10000年间，在无数年代和无数地方发生过。

    从这个角度而言，新西兰的火枪/土豆战争毫无非比寻常之处。虽说这些战争纯属发

    生在新西兰的地区事件，其意义却是国际化的，因为它们提供了一个发生在特定时

    空内的清晰案例，是众多类似的地区事件的缩影。在火枪和土豆被引进新西兰北部

    后的20年里，它们被传播到了900英里之遥的新西兰南部。在过去，农业、书写和改

    进的前枪炮时代的武器要花多得多的时间才能传播到那么远，但是背后的有关人口

    更替和竞争的社会进程却基本相同。如今我们担心，核武器会不会从目前拥有它们

    的8个国家，遵循同样暴力色彩的进程在全世界扩散。

    1997年之后，引起热烈讨论的第二个领域，可以归纳为一个标题：“为什么是欧洲，而非中国？”GGS的很大篇幅都在讨论大陆之间的差异，如：为什么在过去的千年里，扩张到全世界的是某些欧陆人，而不是澳大利亚原住民、撒哈拉以南非洲

    人，或土著美洲人。然而，我意识到很多读者同时在想：为什么在欧陆人中，是欧

    洲人而不是中国人或其他人群完成了扩张？我知道，要是对这个明显的问题避而不

    谈就为GGS盖棺定论，我的读者可不会放过我。

    因此，我在本书的尾声部分简要谈到了这个问题。我认为欧洲超越中国的背后原

    因，比多数历史学家所提出的直接因素要来得深远（例如中国的儒家理论vs.欧洲的

    犹太基督教传统，西方科学的崛起，欧洲重商主义和资本主义的崛起，英国的毁林

    兴矿等等）。在上述以及其他直接因素背后，我看到了一个“最优分裂原则”：伴

    随着欧洲始终的分裂，导致中国较早统一并保持相对统一的终极地理因素。促成技

    术、科学的进步，带来推动各国竞争，以可替代的资源支持并提供给发明者，并为

    他们提供可躲避迫害的庇护所，并由此孕育资本主义的，不是中国的统一，而是欧

    洲的分裂。

    历史学家们后来也向我指出，欧洲的分裂，中国的统一，还有欧洲和中国的相对优

    势之复杂程度，都超出我书中的讲述。可以被分成“欧洲”和“中国”的政治/社会

    半径的地理边界在过去几个世纪内一直处于变动之中。直到至少15世纪以前，中国

    在技术上一直走在欧洲前面，在未来也有可能重续辉煌，那样的话，“为什么是欧

    洲，而非中国？”的问题可能就只是一种转瞬即逝的现象，没有深层原因可挖。政

    治分裂的复杂影响远不止提供一个用于竞争的建设性平台，例如，竞争有可能是建

    设性的，也有可能是破坏性的（想想一战和二战）。分裂本身是个多层面而非单一

    的概念，其对于创新的影响力依赖于自由等要素，如此，创意和人员才能在各个碎

    片之间跨界流动，不管这些碎片是独一无二的，还是彼此的克隆。至于分裂是否最

    优也随使用的最优衡量尺度而异，对于技术创新最优的政治分裂程度，也许就经济

    生产力、政治稳定或人类福祉而言并非最优。

    我感觉大部分的社会科学家仍然喜欢用直接原因来解释欧洲历史和中国历史的不同

    道路。例如，杰克·戈德斯通在最近一篇深思熟虑的文章中强调了欧洲（尤其英

    国）“引擎科学”的重要性，即将科学应用于发展机器和引擎。戈德斯通写

    到：“所有的前工业化经济体都曾在能源问题上面临过两大障碍。对于任何前工业

    化经济体而言，机械能源的总量局限于水流、能够喂养的动物或人口，还有能捕捉

    到的风力。在任何固定地区，这个量都是严格受限的。……第一个从化石燃料的能源

    中提取有用功的经济体或军事/政治体，其所获得的优势怎么强调都不过分。……

    ［是］蒸汽在纺织、水路陆路交通、制砖、脱粒、炼钢、铲地、建筑和所有制造业

    中的应用让英国经济脱胎换骨。……因此也许可以这样认为，引擎科学的长足发展，

    并非欧洲文明的必然发展，而是在17—18世纪的英国碰巧出现的特定而偶然的际遇

    所带来的幸运结果。”如果此番推理正确的话，那么对深层地理或经济原因的探究

    就没有必要了。

    持反对意见的少数派，其观点类似我在GGS一书的尾声部分所表达的那样，对此梁景

    文（Graeme Lang）做过具体的论述：“欧洲和中国在生态和地理上的差异帮助解

    释了科学在这两地截然不同的命运。首先，欧洲的［降雨］农业不需要国家的存

    在，而国家在大部分时间也远离地方团体。当欧洲的农业革命带来持续的农产品富

    余时，相对自治的乡镇伴随着大学等城市机构应运而生，比中世纪晚期出现的中央

    集权国家更早诞生。中国的［灌溉和治水农业］恰恰相反，它从一开始就助推了那

    些位于主要河谷地带国家的扩张野心，而乡镇及其机构则从未达到欧洲那种地方自

    治的程度。其次，中国的地理情况和欧洲不同，不适合独立国家的长期存在。因

    此，中国地理造就了广袤地域内最终的征服和统一，并能在帝王统治下维持长期的

    相对稳定。由此带来的国家体制压制了现代科学出现所必须的多数条件。上述解释

    当然是过分简化了的。不过，这种讲述有一个好处，就是它避免了在解释原因时常

    常出现的绕圈子，往往圈子在欧洲和中国之间的社会或文化差异层面停滞不前，绕

    来绕去。这样的解释也往往会面临一个深入的问题：为什么欧洲和中国在社会或文

    化要素方面如此不同？这个答案归根结底是在地理和生态方面，不过说到这里也就

    触底了。”

    要回答“为什么是欧洲，而非中国？”这个问题，历史学家们还面临着调和这些不

    同思路的挑战。答案也许对如何最好地治理当今中国和欧洲有着重要的影响。例

    如，从梁和我的角度来看，中国在20世纪六七十年代的“文革”，导致全世界最大

    国家的教学体系在少数领导人的错误指令下被关闭5年之久，如果中国不在其政治体

    制中引入更多的权力下放，这也许并非一次性的越轨事件，而有可能在未来再度重

    演。反过来说，向政治和经济一体化冲刺的今日欧洲，必须审慎考虑如何避免瓦解

    其延续5个世纪的辉煌背后的基本成因。

    GGS一书的思想向现代世界的第三点延伸是最出乎我本人意料的一点。书籍问世后不

    久，比尔·盖茨对此书作出了积极评价，接着我就开始收到其他商人和经济学家的来

    信，向我指出GGS书中探讨的全体人类社会历史与商业世界中各个团体的历史之间的

    相似点。这种响应关系到以下更广泛的问题：如何以最佳方式组织人类团体、社会

    团体和商业团体，使得生产力、创造力、创新力和财富达到最大化？你的团体应该

    拥有集中的方向（在极端的情形下，以独裁者形式出现），还是应该让分权领导甚

    至无政府主义当道？你的团体应该将人员组织成一个群体，还是分散成若干个或大

    或小的群体？你应该在群体间维持开放沟通，还是设置屏障隔离彼此？你应该对外

    建立保护性关税，还是让生意沐浴自由竞争的洗礼？

    这些问题，在多种类型的团体的不同层面出现。它们也适用于整个国家的组织：还

    记得关于政府的最佳形式到底应该是仁慈独裁者、联邦制还是无政府自由状态的永

    恒争论吗？同样的问题也出现在同一行业内不同公司的组织上。我们如何解释微软

    近来的巨大成功，而曾经成功的IBM在面临落后时，大刀阔斧地改变组织形式从而改

    善了局面？我们如何解释不同工业带来的不同成功？我在波士顿的孩提时代，128号

    公路是波士顿周围的工业带，也是领导世界科学创造与想象的地带。但是128号公路

    后来没落了，硅谷成了当今的创新中心。硅谷的商业关系和128号公路那套完全不

    同，也许就是这些不同导致了结果的差异。

    当然，在以整个国家为单位的经济体之间，也存在着众所周知的差异，如日本、美

    国、法国和德国。实际上，在同一国家内部，不同行业之间也存在着巨大的生产力

    和财富差异。例如，韩国的钢铁产业效率与我国相当，但是韩国其他的产业就落后

    于美国同行。对于韩国来说，在同一国家内的这些不同产业，是否因为其不同的产

    业组织而导致了不同的生产力？

    当然，组织性成功的各不相同，部分原因在于领导的个人品质。例如，微软的成功

    显然与比尔·盖茨的个人才华分不开。就算像微软这样一个超级公司，如果领导无

    用，成功也难以为继。不过，有人还是会问，如果所有条件都相同，或是放在时间

    的长河里，或是从平均来看，哪种形式的人类团体组织是最好的？

    在GGS的尾声部分，我对于中国，印度次大陆和欧洲的历史进行了对比，暗示这个问

    题的答案在于所有国家对技术创新的应用。如同在上文所述，我推断出不同政治实

    体间的竞争引发了创新在分裂的欧洲大陆的诞生，而此种竞争的缺乏阻滞了创新在

    统一的中国的诞生。这是否意味着较欧洲更严重的政治分裂将会带来更好的创新？

    答案可能并非如此：印度在地理上较欧洲更为分裂，但是其技术创新却不及欧洲。

    这让我想到了“最优分裂原则”：创新在带有最优中间程度分裂的社会里发展得最

    快：太过统一的社会处于劣势，太过分裂的社会也不占优。

    这个推断引起了麦肯锡全球学院的比尔·路易斯和其他高层的注意。这所总部位于华

    盛顿特区的领先咨询公司从事着全球各国各行业的经济比较研究。这些高层在他们

    的商业经验和我的历史推断之间找到了令其触动的类似点，随即给公司的几百名合

    伙人每人送去了一本GGS，并向我提供了他们关于美国、法国、德国、韩国、日本、

    巴西和其他国家的经济报告。他们也在引起创新的原因中，发现了竞争和团体规模

    的重要角色。以下是我从与麦肯锡高层的对话中，以及他们的报告中收集的结论：

    我们美国人经常幻想德国和日本工业享有超高效率，远远超过美国工业的生产力。

    而现实是，这并非实情。就各行业平均而言，美国工业生产力高出日本和德国。但

    这些平均数掩盖了各个国家的行业中有关组织差异的巨大差别，而这些差别非常富

    有启发性。在这里我和大家分享麦肯锡针对德国啤酒业和日本食品加工业进行的两

    项案例研究。

    德国人酿的啤酒世界一流。每次我和夫人去德国访问，我们都会携带一个空旅行

    箱，好装满德国啤酒带回美国家里享用整年。但是，德国啤酒业的生产力只有美国

    啤酒业的43%。同时，德国的金属加工和钢铁产业的生产力也只和美国齐平。既然德

    国人被公认为是工业组织方面的行家，为什么他们的啤酒生产力上不去呢？

    原来，根源在于德国啤酒业的小规模生产。德国有1000个微型啤酒厂家，它们受到

    彼此的竞争保护，因为几乎每个德国酿造厂都在当地享有垄断，并且它们还受到针

    对进口啤酒的竞争保护。美国有67家大型啤酒酿造厂，每年生产230亿升啤酒。而德

    国这1000家酿造厂加起来的产量不过半数。因此，中等的美国酿造厂的啤酒产量高

    出中等的德国酿造厂31倍。

    这种现实是地方口味与德国政府政策的产物。德国的啤酒饮者对于其地方品牌近乎

    疯狂地忠诚，因此没有类似美国的百威、米勒或康胜这样的全国品牌。大多数德国

    啤酒都是在酿造厂方圆30英里内被消费。因此，德国啤酒无法从规模经济中获益。

    啤酒行业和其他行业一样，生产成本随着规模增加而递减。酿酒厂的冷却车间越

    大，灌装啤酒的流水线越长，制造成本就越低。那些微型的德国啤酒厂相对而言效

    率不高。那里不存在竞争，只有上千家地方垄断。

    而德国饮酒者个人对于本地啤酒的效忠也得到了德国法律的呼应：外国啤酒很难在

    德国市场上竞争。德国政府制定了所谓的啤酒纯度法，规定了啤酒内可出现的物

    质。毋庸置疑，这些政府的纯度规定是基于德国酿酒厂在啤酒中添加的物质，而不

    是美国、法国和瑞典酿酒厂喜欢在啤酒中添加的物质。由于这些法律，没有几家外

    国啤酒得以出口到德国，而由于生产效率不高，加上价格昂贵，出口到国外的美妙

    德国啤酒也比你想象的要少得多（你要是提出反对意见，举例说德国卢温堡啤酒在

    美国随处可见，请在饮用下一瓶卢温堡时读一下标签，它的产地并非德国而是北

    美，出自有许可证和高生产力，以及规模经济效应的北美大工厂）。

    德国的肥皂业和消费品电子业也同样效率不高；这些公司处于彼此无竞争状态，且

    不参与国外竞争，因此没有获得国际产业的最佳实践做法。（你上次购买德国制造

    的进口电视是什么时候？）但在德国金属和钢铁行业，这种劣势就不存在。在这两

    个行业，德国公司必须彼此竞争且参与国际竞争，因此被迫采用国际最佳实践做

    法。

    在麦肯锡报告中，我最喜欢的另一个例子是日本的食品加工业。我们美国人总是近

    乎偏执地崇拜日本效率，确实，在某些行业其效率堪称惊人，但食品加工业另当别

    论。日本食品加工业的效率只有美国的32%这么可怜。日本有67000家食品加工企

    业，而美国只有21000家。美国的人口却是日本的两倍。这意味着中等规模的美国食

    品加工企业较中等规模的日本食品加工企业大6倍。为什么日本的食品加工业和德国

    啤酒业一样，尽是地方垄断的小公司呢？答案基本还是那两点：本地口味和政府政

    策。

    日本人对于食品的新鲜度近乎膜拜。美国超市里的牛奶包装盒上只有一个日期，即

    过期日。一次，我和太太跟着她的某个日本表亲去逛东京一家超市，我们吃惊地发

    现，日本的牛奶包装盒上印着三个日期：生产日，上架日，过期日。日本的牛奶生

    产总是在午夜过后1分钟开始，这样次日进入超市的牛奶就可以标以当天的日期。如

    果牛奶是午夜11点59分生产，那么包装盒上的日期就得标明昨天生产，日本人也不

    会购买了。

    结果就是，日本的食品加工企业获得了地方垄断。日本北方的牛奶厂家不能指望在

    日本南方打开市场，因为路上运输就得花一到两天，这在消费者看来是致命的缺

    点。这些地方垄断也得到了政府的撑腰，国外加工食品要进入日本，必须经过为期

    10天的检疫，这条和其他限制措施为国外食品进口设置了关卡。（想想看，连一天

    前生产的食品都要嫌弃的日本消费者，对十天前生产的食品是什么态度？）因此，

    日本的食品加工企业既不面临国内竞争，也不面临国外竞争，也不学习国际食品生

    产的最佳方法。结果之一就是，日本的食品价格高昂，最好的牛肉卖200美元一磅，

    鸡卖25美元一磅。

    而日本有些产业的组织方式却和食品加工业完全不同。例如，日本的钢铁、金属、

    汽车、汽车零部件、照相机和电子消费品企业竞争激烈，生产力也高于美国同行。

    但日本的肥皂、啤酒和计算机行业，就类似食品加工业，不处于竞争状态，也不采

    用最佳实践，因而生产力较美国的对应产业来得低。（如果你在家里环顾一周，你

    可能会发现电视机和照相机是日本货，汽车可能也是，但是电脑和肥皂却不是。）

    最后，让我们用这些经验教训来比较美国国内的不同工业带或商业圈。自从GGS问世

    后，我花了相当多的时间和来自硅谷以及128号公路的人交谈，他们告诉我，这两个

    工业带的公司在精气神方面大为不同。硅谷有很多彼此激烈竞争的公司，不过它们

    之间也存在广泛的协作，想法、人员和信息在公司间自由流动。而128号公路的商业

    圈则恰恰相反，那里的公司更加隐晦和孤立，和日本的牛奶企业差不多。

    那微软和IBM之间又如何呢？自从GGS出版后，我交到了微软的朋友，也了解了一些

    该公司在组织形态上的独特之处。微软有众多业务单元，每个单元大约有5到10人，

    各单元之间沟通自由，而这些单元的管理并非微观管理——每个单元都有追寻各自

    想法的充分自由。这种不同寻常的组织形态，实际上是把组织分解为众多互相竞争

    的半独立单元，和IBM的组织形态截然相反。后者直到几年前还维持着更为孤立的内

    部结构，结果丧失了竞争力。之后IBM启用了新的首席执行官，雷厉风行地进行变

    革，现在IBM的组织形态甚至比微软还微软，据说创新能力也因此得到了提升。

    所有这些表明，我们或许可以提炼出关于团体组织的通用原则。如果你的目标是创

    新和竞争力，那么你并不需要过度的统一或过度的分裂。你会希望国家、产业、工

    业带和公司分解成彼此竞争的团体，同时维持较为自由的沟通，就像包含了50个互

    相竞争的州的美国联邦政府体制。

    GGS剩余的延伸涉及世界经济的一个中心问题：为什么有些国家富裕（如美国和瑞

    士），而有些国家贫穷（如巴拉圭和马里）？世界最富裕国家的人均国民生产总值

    是最贫穷国家的100倍。这不仅是个让经济学教授有事可做的理论挑战，且有重要的

    政策意义。如果我们能找到答案，那么穷国就可以集中精力找到致贫的根源，采用

    使他国致富的办法。

    显然，一部分答案在于人类体制的差异。这种观点最清晰的证据来自那些分享相同

    环境，却拥有迥异体制的国家。对比可见，不同的体制带来了不同的人均国民生产

    总值。昭然若揭的四个例子是韩国和朝鲜，西德和东德，多米尼克共和国和海地，

    以色列以及阿拉伯邻国。细数这几对国家中前者的致富原因，人们往往想到“好体

    制”中的高效法制、契约精神、私人财产权的保护、廉洁、低暗杀率、贸易和资本

    流动的开放、投资激励等等。

    毋庸置疑，良好的体制确实是国家间富裕程度不同的部分原因。很多（也许大多

    数）经济学家进行了深入研究，相信好的体制绝对是最重要的原因。很多政府、机

    构和基金会根据这个原因设计政策、国外援助和贷款，把为穷国建立良好体制作为

    他们的首要任务。

    但是，越来越多的观察发现，良好体制的观点并不完善——并非错误，只是不够完

    善——如果穷国要致富，还需要考虑其他因素。这种观察也有其政策意义。我们不

    能简单地把良好体制引进到巴拉圭和马里这样的穷国，然后坐等其采用良好体制，

    并将人均国民生产总值上升到美国和瑞士这样的水平。对于良好体制观点的批评主

    要分为两种类型：一种类型强调良好体制之外的其他直接变量的重要性，如公共卫

    生、土地和气候对农业生产带来的天然局限，以及环境的脆弱性。另一种类型则关

    心良好体制的起源。

    根据后一种批评，对于起源缺乏深层实用价值的良好体制，将其认定为直接影响因

    素是不够的。良好体制不是一个可以在地球各处遍地开花的随机变量，在丹麦和索

    马里享有同等的发生概率。与之相反，在我看来，过往出现的良好体制，往往是因

    为其背后有一根长长的历史链条，从扎根于地理的终极原因一直连到体制的直接因

    变量。现在，如果我们想在缺乏良好体制的国家快速将其建立，就必须了解这根链

    条。

    我写作GGS的时候，曾经评价道：“［今天］一跃成为新兴力量的那些国家，仍然是

    数千年前被归入几个统治中心，依靠粮食生产或吸纳来自那几个中心的移民的国

    家。……左右公元前8000年的历史道路的手，至今还在深深地左右着我们。”经济

    学家（奥尔森和希布斯，波克史泰特，钱丹，普特曼）发表的两篇新论文，对这只

    假定的历史之手进行了详细的测试。结果，处于拥有悠久国家社会或农业历史地区

    的国家，其人均国民生产总值较历史短的那些国家来得高，就算其他变量被控制后

    也是如此。这种影响解释了国民生产总值里的大部分变量。即便是在国民生产总值

    仍低下或近期低下的国家里，那些位于拥有悠久国家社会或农业历史地区的国家，

    如韩国、日本、中国，其增长率也高过历史较短的国家，如新几内亚、菲律宾，尽

    管有些历史较短的国家自然资源丰沛得多。

    对于这些历史的影响，有很多明显的原因，如长久的国家社会和农业经验意味着管

    理者经验丰富、熟悉市场经济，等等。统计证明，这种历史的终极影响部分地被良

    好体制这个为人熟知的直接原因调和了。但是在控制好了良好体制的通常措施之

    后，历史的影响仍然大范围地存在。因此，势必还存在其他起调和作用的直接机

    制。因此，问题的关键，乃是了解从悠久的国家社会和农业历史到现代经济发展这

    根详细的因果链条，以帮助发展中国家更快地沿着这根链条前进。

    简而言之，在我看来，GGS的主题不仅是古老世界的驱动力，且是现代世界可供研究

    的成熟领域。

  • Stephen Wiesner：Conjugate Coding（共轭编码）

    Stephen Wiesner， (1942-2021)，量子货币理论提出者，本文为其经典论文，是量子信息科学领域基础性文献，1983年发表在《ACM 算法和计算理论兴趣小组（SIGACT）》上。

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  • 史蒂芬·霍金《时间简史——从大爆炸到黑洞》

    第一章　我们的宇宙图像
    大部分人会觉得，把我们的宇宙喻为一个无限的乌龟塔相当荒谬，可是为什么我们自以为知道得更多一些呢？我们对宇宙了解了多少？而我们又是怎样才知道的呢？……
    第二章　时间和空间
    在以后的几十年中，对空间和时间的新的理解是对我们的宇宙观的变革。古老的关于基本上不变的、已经存在并将继续存在无限久的宇宙的观念，已为运动的、膨胀的并且看来是从一个有限的过去开始并将在有限的将来终结的宇宙的观念所取代。……
    第三章　膨胀的宇宙
    宇宙不可能像原先人们所想像的那样处于静态，而实际上是在膨胀；不同星系之间的距离一直在增加着。宇宙膨胀的发现是20世纪最伟大的智慧革命之一。事后想起来，何以过去从来没有人想到这一点？！……
    第四章　不确定性原理
    人们会以为，每个电子只穿过其中的一条缝，这样它的行为正如同另一个狭缝不存在时一样——屏幕会给出一个均匀的分布。然而，实际上即使电子是一个一个地发出，条纹仍然出现，所以每个电子必须在同一时刻通过两个小缝！ ……
    第五章　基本粒子和自然的力
    携带力的粒子按照其携带力的强度以及与其相互作用的粒子可以分成四种。必须强调指出，将力划分成四种是种人为的方法；它仅仅是为了便于建立部分理论，而并不别具深意。大部分物理学家希望最终找到一个统一理论，该理论将四种力解释为一个单独的力的不同方面。……
    第六章　黑洞
    事件视界，也就是空间——时间中不可逃逸区域的边界，正如同围绕着黑洞的单向膜：物体，譬如不谨慎的航天员，能通过事件视界落到黑洞里去，但是没有任何东西可以通过事件视界而逃离黑洞。……
    第七章　黑洞不是这么黑的
    我们知道，任何东西都不能从黑洞的事件视界之内逃逸出来，何以黑洞会发射粒子呢？量子理论给我们的回答是，粒子不是从黑洞里面出来的，而是从紧靠黑洞的事件视界的外面的“空”的空间来的！……
    第八章　宇宙的起源和命运
    为了解释我和其他人关于量子力学如何影响宇宙的起源和命运的思想，必须首先按照“热大爆炸模型”来理解为大家所接受的宇宙历史。……
    第九章　时间箭头
    所以，我们对时间方向的主观感觉或心理学时间箭头，是在我们头脑中由热力学时间箭头所决定的。正像一个计算机，我们必须在熵增加的顺序上将事物记住。这几乎使热力学定律变成为无聊的东西。……
    第十章 虫洞和时间旅行
    这样看来，快速空间旅行和往时间过去旅行似乎都不可行了。然而，还可能有办法。人们也许可以把时空卷曲起来，使得A和B之间有一近路。在A和B之间创造一个虫洞就是一个法子。……
    第十一章　物理学的统一
    如果我们确实发现了宇宙的终极理论，这意味着什么？正如第一章所解释的，我们将永远不能肯定我们是否确实找到了正确的理论，因为理论不能被证明。……
    第十二章　结论
    然而，如果我们确实发现了一套完整的理论，它应该在一般的原理上及时让所有人（而不仅仅是少数科学家）所理解。那时，我们所有人，包括哲学家、科学家以及普普通通的人，都能参加为何我们和宇宙存在的问题的讨论。如果我们对此找到了答案，则将是人类理智的最终极的胜利——因为那时我们知道了上帝的精神。

    第一章　我们的宇宙图像

    一位著名的科学家（据说是贝特郎·罗素）曾经作过一次关于天文学方面的讲演。他描述了地球如何绕着太阳运动，以及太阳又是如何绕着我们称之为星系的巨大的恒星群的中心转动。演讲结束之时，一位坐在房间后排的矮个老妇人站起来说道：“你说的这些都是废话。这个世界实际上是驮在一只大乌龟的背上的一块平板。”这位科学家很有教养地微笑着答道：“那么这只乌龟是站在什么上面的呢？”“你很聪明，年轻人，的确很聪明，”老妇人说，“不过，这是一只驮着一只一直驮下去的乌龟群啊！”

    大部分人会觉得，把我们的宇宙喻为一个无限的乌龟塔相当荒谬，可是为什么我们自以为知道得更多一些呢？我们对宇宙了解了多少？而我们又是怎样才知道的呢？宇宙从何而来，又将向何处去？宇宙有开端吗？如果有的话，在这开端之前发生了什么？时间的本质是什么？它会有一个终结吗？在物理学上的一些最新突破，使一部分妙的新技术得以实现，从而对于回答这些长期以来悬而未决问题中的某些问题有所启发。也许有一天这些答案会像我们认为地球绕着太阳运动那样显而易见——当然也可能像乌龟塔那般荒唐可笑。不管怎样，唯有让时间来判断了。

    早在公元前340年，希腊哲学家亚里士多德在他的《论天》一中，就已经能够对于地球是一个圆球而不是一块平板这一论点提出两个很好的论据。第一，他认为月食是由于地球运行到太阳与月亮之间而造成的。地球在月亮上的影子总是圆的，这只有在地球本身为球形的前提下才成立。如果地球是一块平坦的圆盘，除非月食总是发生在太阳正好位于这个圆盘中心之下的时候，否则地球的影子就会被拉长而成为椭圆。

    第二，希腊人从旅行中知道，在越往南的地区看星空，北极星则显得越靠近地平线。（因为北极星位于北极的正上方，所以它出现在处于北极的观察者的头顶上，而对于赤道上的观察者，北极星显得刚好在地平线上。）根据北极星在埃及和在希腊呈现出来的位置的差别，亚里士多德甚至估计地球大圆长度为400斯特迪亚。现在不能准确地知道，一个斯特迪亚的长度究竟是多少，但也许是200（1码=0.9144米）码左右，这样就使得亚里士多德的估计为现在所接受数值的两倍。希腊人甚至为地球是球形提供了第三个论据，否则何以从地平线外驶来的船总是先露出船帆，然后才是船身？

    亚里士多德认为地球是不动的，太阳、月亮、行星和恒星都以圆周为轨道围绕着它转动。他相信这些，是由于神秘的原因，他感到地球是宇宙的中心，而且圆周运动最为完美。在公元后两世纪，这个思想被托勒密精制成一个完整的宇宙学模型。地球处于正中心，包围着它的是八个天球，这八个天球分别负载着月亮、太阳、恒星和五个当时已知的行星：水星、金星、火星、木星和土星。这些行星被认为是沿着附在相应天球上的更小的圆周运动，以说明它们在天空中被观察到的相当复杂的轨迹。最外层的天球被镶上固定的恒星，它们总是停在不变的相对位置，但是总体绕着天空旋转。最后一层天球之外为何物一直不清楚，但有一点是肯定的，它不是人类所能观测到的宇宙的部分。

    托勒密模型为预言天体在天空的位置提供了相当精密的系统。但为了正确地预言这些位置，托勒密必须假定月亮轨道有时离地球比其他时候要近一倍，这意味着月亮有时看起来要比其他时候大一倍。托勒密承认这个瑕疵，尽管如此，他的模型虽然不是普遍地、却是广泛地被接受。它被基督教接纳为与《圣经》相一致的宇宙图象。这是因为它具有巨大的优点，即在固定恒星天球之外为天堂和地狱留下了很多地方。

    然而，1514年一位名叫尼古拉·哥白尼的教士提出了一个更简单的模型。（起初，可能由于害怕教会对异端的迫害，哥白尼只能将他的模型匿名地流传。）他的观念是，太阳是静止地位于中心，而地球和其他行星绕着太阳作圆周运动。将近一个世纪以后，他的观念才被认真地接受。后来，两位天文学家——德国的约翰斯·开普勒和意大利的伽利雷·伽利略开始公开支持哥白尼的理论，尽管它所预言的轨道还不能完全与观测相符合。直到1609年，亚里士多德——托勒密的理论才宣告死亡。那一年，伽利略用刚发明的望远镜来观测夜空。当他观测木星时，发现有几个小卫星或月亮绕着它转动。这表明不象亚里士多德和托勒密所设想的，并不是所有的东西都必须直接围绕着地球转。（当然，仍然可能相信地球是静止地处于宇宙的中心，而木星的卫星沿着一种极其复杂的轨道绕地球运动，表观上看来它们是绕着木星转动。然而哥白尼理论是简单得多了。） 同时，开普勒修正了哥白尼理论，认为行星不是沿圆周而是沿椭圆（椭圆是被拉长的圆）运动，从而使预言最终和观察相互一致了。 就开普勒而言，椭圆轨道仅仅是想当然的，并且是相当讨厌的假设，因为椭圆明显地不如圆那么完美。虽然他几乎是偶然地发现椭圆轨道能很好地和观测相符合，但却不能把它和他的行星绕太阳运动是由于磁力引起的另一思想相互调和起来。对这一切提供解释是晚得多的事，那是由于1687年伊萨克·牛顿爵士出版了他的《数学的自然哲学原理》，这部也许是有史以来物理科学上最重要的单独的著作。在这本中，牛顿不但提出物体如何在空间和时间中运动的理论，并且发展了为分析这些运动所需的复杂的数学。此外，牛顿提出了万有引力定律，根据这定律，宇宙中的任一物体都被另外物体所吸引，物体质量越大，相互距离越近，则相互之间的吸引力越大。这也就是使物体落到地面上的力。（由于一个苹果落到牛顿的头上而使他得到灵感的故事，几乎肯定是不足凭信的。所有牛顿自己说过的只是，当他陷入沉思之时，一颗苹果的落下使他得到了万有引力的思想。）牛顿继而指出，根据他的定律，引力使月亮沿着椭圆轨道绕着地球运行，而地球和其他行星沿着椭圆轨道绕着太阳公转。

    哥白尼的模型摆脱了托勒密的天球，以及与其相关的宇宙存在着自然边界的观念。“固定恒星”除了由于地球绕着自身的轴自转引起的穿越天空的转动外，不改变它们的位置，很自然会使人设想到固定恒星是和我们的太阳类似的物体，只是比太阳离开我们远得多了。

    按照他的引力理论，牛顿意识到恒星应该相互吸引，看来它们不能保持基本不动。那么它们会一起落到某处去吗？在1691年写给当时另一位最重要的思想家里查德·本特里的一封信中，他论证道，如果只有有限颗恒星分布在一个有限的空间区域里，这确实是会发生的。但是另一方面，他推断如果存在无限多颗恒星，多少均匀地分布于无限的空间，这种情形就不会发生，因为这时不存在任何一个它们落去的中心点。 当人们议论到无穷时，这种论证是你会遭遇到的一种陷阱。在一个无限的宇宙，每一点都可以认为是中心，因为在它的每一边都有无限颗恒星。正确的方法是很久以后才被意识到的，即是先考虑有限的情形，这时所有恒星都相互落到一起，然后在这个区域以外，大体均匀地加上更多的恒星，看情况会如何改变。按照牛顿定律，这额外的恒星平均地讲对原先的那些根本没有什么影响，所以这些恒星还是同样快地落到一起。我们愿意加上多少恒星就可以加上多少，但是它们仍然总是坍缩在一起。现在我们知道，由于引力总是吸引的，不可能存在一个无限的静态的宇宙模型。

    在20世纪之前从未有人暗示过，宇宙是在膨胀或是在收缩，这有趣地反映了当时的思维风气。一般认为，宇宙或是以一种不变的状态已存在了无限长的时间，或以多多少少正如我们今天所看的样子被创生于有限久的过去。其部分的原因可能是，人们倾向于相信永恒的真理，也由于虽然人会生老病死，但宇宙必须是不朽的、不变的这种观念才能给人以安慰。

    甚至那些意识到牛顿的引力理论导致宇宙不可能静止的人，也没有想到提出宇宙可能是在膨胀。相反的，他们试图修正理论，使引力在非常大距离时成为斥力。这不会对行星运动的预言有重大的影响，然而却允许无限颗恒星的分布保持平衡——邻近恒星之间的吸引力被远隔恒星之间的斥力所平衡。然而，现在我们知道，这样的平衡是不稳定的：如果某一区域内的恒星稍微互相靠近一些，引力就增强，并超过斥力的作用，这样这些恒星就会继续落到一起。反之，如果某一区域内的恒星稍微互相远离一些，斥力就起主导作用，并驱使它们离得更开。

    另一个反对无限静止宇宙的异见通常是归功于德国哲学家亨利希·奥勃斯，1823年他发表了这个理论。事实上，牛顿的同时代的一些人已经提出过这个问题。甚至奥勃斯的文章也不是貌似有理地反驳这模型的第一篇。不管怎么说，这是第一篇被广泛注意的文章。这无限静止模型的困难，在于几乎每一道视线必须终结于某一恒星的表面。这样，人们可以预料，整个天空甚至在夜晚都会像太阳那么明亮。奥勃斯反驳说，远处恒星的光线由于被它所穿过的物质吸收所减弱。然而如果真是如此，这相干的物质将会最终被加热到发出和恒星一样强的光为止。唯一的能避免整个天空像太阳那么亮的结论的方法是，假定恒星并不是永远那么亮，而是在有限久的过去才开始发光。这种情况下，吸光物质还没加热，或者远处恒星的光线尚未到达我们这儿。这使我们面临着是什么首次使恒星发光的问题。

    当然，宇宙开端的问题在这之前很久就被讨论过。根据一些早先的宇宙论和犹太人／基督教／穆斯林传统，宇宙开端于有限的、并且不是非常远的过去的某一时刻。对这样一个开端，有一种议论是感到必须有“第一原因”来解释宇宙的存在。（在宇宙中，你总可以将一个事件解释为由于另一个更早的事件所引起的，但是宇宙本身的存在只有当存在某个开端时才能被解释。）另一种论证是圣·奥古斯丁在他的《上帝之城》的著作中提出的。他指出，文明在进步，我们将记住创造这些业绩和发展技术的人们。这样人，也许宇宙，不可能已经存在了太长的时间。圣·奥古斯丁根据《创世纪》一，接受公元前5000年作为宇宙的被创生的时间。（有趣的是，这和上一次的冰河时间的结束，大约公元前100000年相距不远。考古学家告诉我们，文明实际上是从那时开始的。） 另一方面，亚里士多德和大多数其他希腊哲学家不喜欢创生的思想，因为它带有太多的神学干涉的味道。所以他们相信，人类及其周围的世界已经并且将继续永远存在。古代的人们已经考虑到上述的文明进步的论点，用周期性洪水或其他灾难的重复出现，使人类回到文明的开初，来回答上面的话难。

    1781年，哲学家伊曼努尔·康德发表了里程碑般的（也是非常模糊的）著作——《纯粹理性批判》，在这本中，他深入地考察了关于宇宙在时间上是否有开端、空间上是否有极限的问题。他称这些问题为纯粹理性的二律背反（也就是矛盾）。因为他感到存在同样令人信服的论据，来证明宇宙有开端的正命题，以及宇宙已经存在无限久的反命题。他对正命题的论证是：如果宇宙没有一个开端，则任何事件之前必有无限的时间。他认为这是荒谬的。他对反命题的论证是：如果宇宙有一开端，在它之前必有无限的时间，为何宇宙必须在某一特定的时刻开始呢？事实上，他对正命题和反命题用了同样的论证。它们都是基于他的隐含的假设，即不管宇宙是否存在了无限久，时间均可无限地倒溯回去。我们将会看到，在宇宙开端之前时间概念是没有意义的。这一点是圣·奥古斯丁首先指出的。当他被问及：上帝在创造宇宙之前做什么？奥古斯丁没有这样地回答：他正为问这类问题的人准备地狱。而是说：时间是上帝所创造的宇宙的一个性质，在宇宙开端之前不存在。

    当大部分人相信一个本质上静止不变的宇宙时，关于它有无开端的问题，实在是一个形而上学或神学的问题。按照宇宙存在无限久的理论，或者按照宇宙在某一个有限时刻，以给人的印象似乎是已经存在了无限久的样子启动的理论，我们可以同样很好地解释所观察到的事实。但在1929年，埃德温·哈勃作出了一个具有里程碑意义的观测，即是不管你往那个方向看，远处的星系正急速地远离我们而去。换言之，宇宙正在膨胀。这意味着，在早先星体相互之间更加靠近。事实上，似乎在大约100亿至200亿年之前的某一时刻，它们刚好在同一地方，所以那时候宇宙的密度无限大。这个发现最终将宇宙开端的问题带进了科学的王国。

    哈勃的发现暗示存在一个叫做大爆炸的时刻，当时宇宙的尺度无穷小，而且无限紧密。在这种条件下，所有科学定律并因此所有预见将来的能力都失效了。如果在此时刻之前有过些事件，它们将不可能影响现在所发生的一切。所以我们可以不理它们，因为它们并没有可观测的后果。由于更早的时间根本没有定义，所以在这个意义上人们可以说，时间在大爆炸时有一开端。必须强调的是，这个时间的开端是和早先考虑的非常不同。在一个不变的宇宙中，时间的端点必须由宇宙之外的存在物所赋予；宇宙的开端并没有物理的必要性。人们可以想像上帝在过去的任何时刻创造宇宙。另一方面，如果宇宙在膨胀，何以宇宙有一个开端似乎就有了物理的原因。人们仍然可以想像，上帝是在大爆炸的瞬间创造宇宙，或者甚至在更晚的时刻，以便它看起来就像发生过大爆炸似的方式创造，但是设想在大爆炸之前创造宇宙是没有意义的。大爆炸模型并没有排斥造物主，只不过对他何时从事这工作加上时间限制而已！

    为了谈论宇宙的性质和讨论诸如它是否存在开端或终结的问题，你必须清楚什么是科学理论。我将采用头脑简单的观点，即理论只不过是宇宙或它的受限制的一部分的模型，一些联结这模型和我们所观察的量的规则。它只存在于我们的头脑中，（不管在任何意义上）不再具有任何其他的实在性。如果它满足以下两个要求，就算是好的理论：它必须在只包含一些任意元素的一个模型的基础上，准确地描述大批的观测，并对未来观测的结果作出确定的预言。例如，亚里士多德关于任何东西是由四元素，土、空气、火和水组成的理论是足够简单的了，但它没有做出任何确定的预言。另一方面，牛顿的引力理论是基于甚至更为简单的模型，在此模型中两物体之间的相互吸引力和它们称之为质量的量成正比，并和它们之间的距离的平方成反比。然而，它以很高的精确性预言了太阳、月亮和行星的运动。

    在它只是假设的意义上来讲，任何物理理论总是临时性的：你永远不可能将它证明。不管多少回实验的结果和某一理论相一致，你永远不可能断定下一次结果不会和它矛盾。另一方面，哪怕你只要找到一个和理论预言不一致的观测事实，即可证伪之。正如科学哲学家卡尔·波普所强调的，一个好的理论的特征是，它能给出许多原则上可以被观测所否定或证伪的预言。每回观察到与这预言相符的新的实验，则这理论就幸存，并且增加了我们对它的可信度；然而若有一个新的观测与之不符，则我们只得抛弃或修正这理论。至少被认为这迟早总会发生的，问题在于人们有无才干去实现这样的观测。

    实际上经常发生的是，所设计的新理论确实是原先理论的推广。例如，对水星的非常精确的观测揭露了它的运动和牛顿理论预言之间的很小差异。爱因斯坦的广义相对论所预言的运动和牛顿理论略有不同。爱因斯坦的预言和观测相符，而牛顿的预言与观测不相符，这一事实是这个新理论的一个关键证据。然而我们在大部分实际情况下仍用牛顿理论，因为在我们通常处理的情形下，两者差别非常小。（牛顿理论的另一个巨大的优点在于，它比爱因斯坦理论容易处理得多！）

    科学的终极目的在于提供一个简单的理论去描述整个宇宙。然而，大部分科学家遵循的方法是将这问题分成两部分。首先，是一些告诉我们宇宙如何随时间变化的定律；（如果我们知道在任一时刻宇宙是什么样子的，则这些定律即能告诉我们以后的任一时刻宇宙是什么样子的。）第二，关于宇宙初始状态的问题。有些人认为科学只应过问第一部分，他们认为初始状态的问题应是形而上学或宗教的范畴。他们会说，全能的上帝可以随心所欲地启动这个宇宙。也许是这样。但是，倘若那样，他也可以使宇宙以完全任意的方式演化。可是，看起来他选择宇宙以一种非常规则的、按照一定规律的方式演化。所以，看来可以同样合理地假定，也存在着制约初始状态的定律。 毕全功于一役地设计一种能描述整个宇宙的理论，看来是非常困难的。反之，我们是将这问题分成许多小块，并发明许多部分理论。每一部分理论描述和预言一定有限范围的观测，同时忽略其他量的效应或用简单的一组数来代表之。可能这方法是全错的。如果宇宙中的每一件东西都以非常基本的方式依赖于其他的任何一件东西，很可能不能用隔离法研究问题的部分去逼近其完备的答案。尽管如此，这肯定是我们在过去取得进展所用的方法。牛顿引力理论又是一个经典的例子，它告诉我们两个物体之间的引力只决定于与每个物体相关的一个数——它的质量；而与物体由何物组成无关。这样，人们不需要太阳和行星结构和成份的理论就可以计算它们的轨道。

    今天科学家按照两个基本的部分理论——广义相对论和量子力学来描述宇宙。它们是本世纪上半叶的伟大的智慧成就。广义相对论是描述引力和宇宙的大尺度结构，也就是从只有几英哩直到大至1亿亿亿（1后面跟24个0）英里，即可观测到的宇宙范围的尺度的结构。另一方面，量子力学处理极小尺度的现象，例如万亿分之一英寸（1英寸=2.54厘米）。然而，可惜的是，这两个理论不是互相协调的——它们不可能都对。当代物理学的一个主要的努力，以及这本的主题，即是寻求一个能将其合并在一起的理论——量子引力论。我们还没有这样的理论，要获得这个理论，我们可能还有相当长的路要走，然而我们已经知道了这个理论所应具备的许多性质。在以下几章，人们将会看到，我们已经知道了相当多的量子引力论所应有的预言。

    现在，如果你相信宇宙不是任意的，而是由确定的定律所制约的，你最终必须将这些部分理论合并成一套能描述宇宙中任何东西的完整统一理论。然而，在寻求这样的完整统一理论中有一个基本的自相矛盾。在前面概括的关于科学理论的思想中，假定我们是有理性的生物，既可以随意自由地观测宇宙，又可以从观察中得出逻辑推论。在这样的方案里可以合理地假设，我们可以越来越接近找到制约我们宇宙的定律。然而，如果真有一套完整的统一理论，则它也将决定我们的行动。这样，理论本身将决定了我们对之探索的结果！那么为什么它必须确定我们从证据得到正确的结论？它不也同样可以确定我们引出错误的结论吗？或者根本没有结论？

    对于这个问题，我所能给出的回答是基于达尔文的自然选择原理。这思想是说，在任何自繁殖的群体中，存在有不同个体在遗传物质和发育上的变异。这些差异表明，某些个体比其他个体对周围的世界更能引出正确的结论，并去适应它。这些个体更可能存活、繁殖，因此它们的行为和思维的模式将越来越起主导作用。这一点在过去肯定是真的，即我们称之为智慧和科学发现的东西给我们带来了存活的好处。这种情况是否仍会如此不是很清楚：我们的科学发现也可以将我们的一切都毁灭。即使不是这样，一个完整的统一理论对于我们存活的机会不会有很大影响。然而，假定宇宙已经以规则的方式演化至今，我们可以预期，自然选择赋予我们的推理能力在探索完整统一理论时仍然有效，并因此不会导致我们得到错误的结论。

    因为除了最极端的情况外，我们已有了对所有一切都足够给出精确的预言的部分理论，看来很难以现实的理由为探索宇宙的终极理论辩护。（值得指出，虽然可用类似的论点来攻击相对论和量子力学，但这些理论已给我们带来了核能和微电子学的革命！）所以，一套完整的统一理论的发现可能对我们种族的存活无助，甚至也不会影响我们的生活方式。然而自从文明开始，人们即不甘心于将事件看作互不相关而不可理解的。他们渴求理解世界的根本秩序。今天我们仍然渴望知道，我们为何在此？我们从何而来？人类求知的最深切的意愿足以为我们所从事的不断的探索提供正当的理由。而我们的目标恰恰正是对于我们生存其中的宇宙作完整的描述。

    第二章　空间和时间

    我们现在关于物体运动的观念来自于伽利略和牛顿。在他们之前，人们相信亚里士多德，他说物体的自然状态是静止的，并且只在受到力或冲击作用时才运动。这样，重的物体比轻的物体下落得更快，因为它受到更大的力将其拉向地球。

    亚里士多德的传统观点还以为，人们用纯粹思维可以找出制约宇宙的定律：不必要用观测去检验它。所以，伽利略是第一个想看看不同重量的物体是否确实以不同速度下落的人。据说，伽利略从比萨斜塔上将重物落下，从而证明了亚里士多德的信念是错的。这故事几乎不可能是真的，但是伽利略的确做了一些等同的事——将不同重量的球从光滑的斜面上滚下。这情况类似于重物的垂直下落，只是因为速度小而更容易观察而已。伽利略的测量指出，不管物体的重量是多少，其速度增加的速率是一样的。例如，在一个沿水平方向每走10米即下降1米的斜面上，你释放一个球，则1秒钟后球的速度为每秒1米，2秒钟后为每秒2米等等，而不管这个球有多重。当然，一个铅锤比一片羽毛下落得更快，那是因为空气对羽毛的阻力引起的。如果一个人释放两个不遭受任何空气阻力的物体，例如两个不同的铅锤，它们则以同样速度下降。航天员大卫·斯各特在月亮上进行了羽毛和铅锤实验。因为没有空气阻碍东西下落。

    伽利略的测量被牛顿用来作为他的运动定律的基础。在伽利略的实验中，当物体从斜坡上滚下时，它一直受到不变的外力（它的重量），其效应是它被恒定地加速。这表明，力的真正效应总是改变物体的速度，而不是像原先想像的那样，仅仅使之运动。同时，它还意味着，只要一个物体没有受到外力，它就会以同样的速度保持直线运动。这个思想是第一次被牛顿在1687年出版的《数学原理》一中明白地叙述出来，并被称为牛顿第一定律。物体受力时发生的现象则由牛顿第二定律所给出：物体被加速或改变其速度，其改变率与所受外力成比例。（例如，如果力加倍，则加速度也将加倍。）物体的质量（或物质的量）越大，则加速度越小，（以同样的力作用于具有两倍质量的物体则只产生一半的加速度。）小汽车可提供一个熟知的例子，发动机的功率越大，则加速度越大，但是小汽车越重，则对同样的发动机加速度越小。

    除了他的运动定律，牛顿还发现了描述引力的定律：任何两个物体都相互吸引，其引力大小与每个物体的质量成正比。这样，如果其中一个物体（例如A）的质量加倍，则两个物体之间的引力加倍。这是你能预料得到的，因为新的物体A可看成两个具有原先质量的物体，每一个用原先的力来吸引物体B，所以A和B之间的总力加倍。其中一个物体质量大到原先的2倍，另一物体大到3倍，则引力就大到6倍。现在人们可以看到，何以落体总以同样的速率下降：具有2倍重量的物体受到将其拉下的2倍的引力，但它的质量也大到两倍。按照牛顿第二定律，这两个效应刚好互相抵消，所以在所有情形下加速度是同样的。

    牛顿引力定律还告诉我们，物体之间的距离越远，则引力越小。牛顿引力定律讲，一个恒星的引力只是一个类似恒星在距离小一半时的引力的1/4。这个定律极其精确地预言了地球、月亮和其他行星的轨道。如果这定律变为恒星的万有引力随距离减小得比这还快，则行星轨道不再是椭圆的，它们就会以螺旋线的形状盘旋到太阳上去。如果引力减小得更慢，则远处恒星的引力将会超过地球的引力。

    亚里士多德和伽利略——牛顿观念的巨大差别在于，亚里士多德相信存在一个优越的静止状态，任何没有受到外力和冲击的物体都采取这种状态。特别是他以为地球是静止的。但是从牛顿定律引出，并不存在一个静止的唯一标准。人们可以讲，物体A静止而物体B以不变的速度相对于物体A运动，或物体B静止而物体A运动，这两种讲法是等价的。 例如，我们暂时将地球的自转和它绕太阳的公转置之一旁，则可以讲地球是静止的，一列火车以每小时90英里（1英里=1.609公里）的速度向北前进，或火车是静止的，而地球以每小时90英里（1英里=1.609公里）的速度向南运动。如果一个人在火车上以运动的物体做实验，所有牛顿定律都成立。例如，在火车上打乓乒球，将会发现，正如在铁轨边上一张台桌上一样，乓乒球服从牛顿定律，所以无法得知是火车还是地球在运动。

    缺乏静止的绝对的标准表明，人们不能决定在不同时间发生的两个事件是否发生在空间的同一位置。例如，假定在火车上我们的乓乒球直上直下地弹跳，在一秒钟前后两次撞到桌面上的同一处。在铁轨上的人来看，这两次弹跳发生在大约相距100米的不同的位置，因为在这两回弹跳的间隔时间里，火车已在铁轨上走了这么远。这样，绝对静止的不存在意味着，不能像亚里士多德相信的那样，给事件指定一个绝对的空间的位置。事件的位置以及它们之间的距离对于在火车上和铁轨上的人来讲是不同的，所以没有理由以为一个人的处境比他人更优越。

    牛顿对绝对位置或被称为绝对空间的不存在感到非常忧虑，因为这和他的绝对上帝的观念不一致。事实上，即使绝对空间的不存在被隐含在他的定律中，他也拒绝接受。因为这个非理性的信仰，他受到许多人的严厉批评，最有名的是贝克莱主教，他是一个相信所有的物质实体、空间和时间都是虚妄的哲学家。当人们将贝克莱的见解告诉著名的约翰逊博士时，他用脚尖踢到一块大石头上，并大声地说：“我要这样驳斥它！”

    亚里士多德和牛顿都相信绝对时间。也就是说，他们相信人们可以毫不含糊地测量两个事件之间的时间间隔，只要用好的钟，不管谁去测量，这个时间都是一样的。时间相对于空间是完全分开并独立的。这就是大部份人当作常识的观点。然而，我们必须改变这种关于空间和时间的观念。虽然这种显而易见的常识可以很好地对付运动甚慢的诸如苹果、行星的问题，但在处理以光速或接近光速运动的物体时却根本无效。

    光以有限但非常高的速度传播的这一事实，由丹麦的天文学家欧尔·克里斯琴森·罗麦于1676年第一次发现。他观察到，木星的月亮不是以等时间间隔从木星背后出来。不像如果月亮以不变速度绕木星运动时人们所预料的那样。当地球和木星都绕着太阳公转时，它们之间的距离在变化着。罗麦注意到我们离木星越远则木星的月食出现得越晚。他的论点是，因为当我们离开更远时，光从木星月亮那儿要花更长的时间才能达到我们这儿。然而，他测量到的木星到地球的距离变化不是非常准确，所以他的光速的数值为每秒140000英里（1英里=1.609公里），而现在的值为每秒186000英里（1英里=1.609公里）。尽管如此，罗麦不仅证明了光以有限速度运动，并且测量了光速，他的成就是卓越的——要知道，这一切都是在牛顿发表《数学原理》之前11年进行的。

    直到1865年，当英国的物理学家詹姆士·麦克斯韦成功地将当时用以描述电力和磁力的部分理论统一起来以后，才有了光传播的真正的理论。麦克斯韦方程预言，在合并的电磁场中可以存在波动的微扰，它们以固定的速度，正如池塘水面上的涟漪那样运动。如果这些波的波长（两个波峰之间的距离）为1米或更长一些，这就是我们所谓的无线电波。更短波长的波被称做微波（几个厘米）或红外线（长于万分之1厘米）。可见光的波长在100万分之40到100万分之80厘米之间。更短的波长被称为紫外线、X射线和伽玛射线。

    麦克斯韦理论预言，无线电波或光波应以某一固定的速度运动。但是牛顿理论已经摆脱了绝对静止的观念，所以如果假定光是以固定的速度传播，人们必须说清这固定的速度是相对于何物来测量的。这样人们提出，甚至在“真空”中也存在着一种无所不在的称为“以太”的物体。正如声波在空气中一样，光波应该通过这以太传播，所以光速应是相对于以太而言。相对于以太运动的不同观察者，应看到光以不同的速度冲他们而来，但是光对以太的速度是不变的。特别是当地球穿过以太绕太阳公转时，在地球通过以太运动的方向测量的光速（当我们对光源运动时）应该大于在与运动垂直方向测量的光速（当我们不对光源运动时）。1887年，阿尔贝特·麦克尔逊（后来成为美国第一个物理诺贝尔奖获得者）和爱德华·莫雷在克里夫兰的卡思应用科学学校进行了非常仔细的实验。他们将在地球运动方向以及垂直于此方向的光速进行比较，使他们大为惊的是，他们发现这两个光速完全一样！

    在1887年到1905年之间，人们曾经好几次企图去解释麦克尔逊——莫雷实验。最著名者为荷兰物理学家亨得利克·罗洛兹，他是依据相对于以太运动的物体的收缩和钟变慢的机制。然而，一位迄至当时还不知名的瑞士专利局的职员阿尔贝特·爱因斯坦，在1905年的一篇著名的论文中指出，只要人们愿意抛弃绝对时间的观念的话，整个以太的观念则是多余的。几个星期之后，一位法国最重要的数学家亨利·彭加勒也提出类似的观点。爱因斯坦的论证比彭加勒的论证更接近物理，因为后者将此考虑为数学问题。通常这个新理论是归功于爱因斯坦，但彭加勒的名字在其中起了重要的作用。

    这个被称之为相对论的基本假设是，不管观察者以任何速度作自由运动，相对于他们而言，科学定律都应该是一样的。这对牛顿的运动定律当然是对的，但是现在这个观念被扩展到包括马克斯韦理论和光速：不管观察者运动多快，他们应测量到一样的光速。这简单的观念有一些非凡的结论。可能最著名者莫过于质量和能量的等价，这可用爱因斯坦著名的方程E＝mc2来表达（这儿E是能量，m是质量，c是光速），以及没有任何东西能运动得比光还快的定律。由于能量和质量的等价，物体由于它的运动所具的能量应该加到它的质量上面去。换言之，要加速它将变得更为困难。这个效应只有当物体以接近于光速的速度运动时才有实际的意义。例如，以10％光速运动的物体的质量只比原先增加了0.5％，而以90％光速运动的物体，其质量变得比正常质量的两倍还多。当一个物体接近光速时，它的质量上升得越来越快，它需要越来越多的能量才能进一步加速上去。实际上它永远不可能达到光速，因为那时质量会变成无限大，而由质量能量等价原理，这就需要无限大的能量才能做到。由于这个原因，相对论限制任何正常的物体永远以低于光速的速度运动。只有光或其他没有内禀质量的波才能以光速运动。

    相对论的一个同等卓越的成果是，它变革了我们对空间和时间的观念。在牛顿理论中，如果有一光脉冲从一处发到另一处，（由于时间是绝对的）不同的观测者对这个过程所花的时间不会有异议，但是他们不会在光走过的距离这一点上取得一致的意见（因为空间不是绝对的）。由于光速等于这距离除以所花的时间，不同的观察者就测量到不同的光速。另一方面，在相对论中，所有的观察者必须在光是以多快的速度运动上取得一致意见。然而，他们在光走过多远的距离上不能取得一致意见。所以现在他们对光要花多少时间上也不会取得一致意见。（无论如何，光所花的时间正是用光速——这一点所有的观察者都是一致的——去除光所走的距离——这一点对他们来说是不一致的。）总之，相对论终结了绝对时间的观念！这样，每个观察者都有以自己所携带的钟测量的时间，而不同观察者携带的同样的钟的读数不必要一致。

    图2.1　时间用垂直坐标测量，离开观察者的距离用水平坐标测量。观察者在空间和时间里的途径用左边的垂线表示。到事件去和从事件来的光线的途径用对角线表示。

    每个观察者都可以用雷达去发出光脉冲或无线电波来测定一个事件在何处何时发生。脉冲的一部分由事件反射回来后，观察者可在他接收到回波时测量时间。事件的时间可认为是发出脉冲和脉冲反射回来被接收的两个时刻的中点；而事件的距离可取这来回过程时间的一半乘以光速。（在这意义上，一个事件是发生在指定空间的一点以及指定时间的一点的某件事。）这个意思已显示在图2.1上。这是时空图的一个例子。利用这个步骤，作相互运动的观察者对同一事件可赋予不同的时间和位置。没有一个特别的观察者的测量比任何其他人更正确，但所有这些测量都是相关的。只要一个观察者知道其他人的相对速度，他就能准确算出其他人该赋予同一事件的时间和位置。

    现在我们正是用这种方法来准确地测量距离，因为我们可以比测量长度更为准确地测量时间。实际上，米是被定义为光在以铂原子钟测量的0.000000003335640952秒内走过的距离（取这个特别的数字的原因是，因为它对应于历史上的米的定义——按照保存在巴黎的特定铂棒上的两个刻度之间的距离）。同样，我们可以用叫做光秒的更方便更新的长度单位，这就是简单地定义为光在一秒走过的距离。现在，我们在相对论中按照时间和光速来定义距离，这样每个观察者都自动地测量出同样的光速（按照定义为每0. 000000003335640952秒之1米）。没有必要引入以太的观念，正如麦克尔逊——莫雷实验显示的那样，以太的存在是无论如何检测不到的。然而，相对论迫使我们从根本上改变了对时间和空间的观念。我们必须接受的观念是：时间不能完全脱离和独立于空间，而必须和空间结合在一起形成所谓的时空的客体。

    我们通常的经验是可以用三个数或座标去描述空间中的一点的位置。譬如，人们可以说屋子里的一点是离开一堵墙7英尺（1英尺=0.3048米），离开另一堵墙3英尺（1英尺=0.3048米），并且比地面高5英尺（1英尺=0.3048米）。人们也可以用一定的纬度、经度和海拔来指定该点。人们可以自由地选用任何三个合适的坐标，虽然它们只在有限的范围内有效。人们不是按照在伦敦皮卡迪里圆环以北和以西多少英里（1英里=1.609公里）以及高于海平面多少英尺（1英尺=0.3048米）来指明月亮的位置，而是用离开太阳、离开行星轨道面的距离以及月亮与太阳的连线和太阳与临近的一个恒星——例如α-半人马座——连线之夹角来描述之。甚至这些座标对于描写太阳在我们星系中的位置，或我们星系在局部星系群中的位置也没有太多用处。事实上，人们可以用一族互相交迭的坐标碎片来描写整个宇宙。在每一碎片中，人们可用不同的三个座标的集合来指明点的位置。

    图2.2 离开太阳的距离（以1012英里，1英里=1.609公里，为单位）

    一个事件是发生于特定时刻和空间中特定的一点的某种东西。这样，人们可以用四个数或座标来确定它，并且座标系的选择是任意的；人们可以用任何定义好的空间座标和一个任意的时间测量。在相对论中，时间和空间座标没有真正的差别，犹如任何两个空间座标没有真正的差别一样。譬如可以选择一族新的座标，使得第一个空间座标是旧的第一和第二空间座标的组合。例如，测量地球上一点位置不用在伦敦皮卡迪里圆环以北和以西的里数，而是用在它的东北和西北的里数（1英里=1.609公里）。类似地，人们在相对论中可以用新的时间座标，它是旧的时间（以秒作单位）加上往北离开皮卡迪里的距离（以光秒为单位）。

    图2.3

    将一个事件的四座标作为在所谓的时空的四维空间中指定其位置的手段经常是有助的。对我来说，摹想三维空间已经足够困难！然而很容易画出二维空间图，例如地球的表面。（地球的表面是两维的，因为它上面的点的位置可以用两个座标，例如纬度和经度来确定。）通常我将使用二维图，向上增加的方向是时间，水平方向是其中的一个空间座标。不管另外两个空间座标，或者有时用透视法将其中一个表示出来。（这些被称为时空图，如图2.1所示。）例如，在图2.2中时间是向上的，并以年作单位，而沿着从太阳到α-半人马座连线的距离在水平方向上以英哩来测量。太阳和α-半人马座通过时空的途径是由图中的左边和右边的垂直线来表示。从太阳发出的光线沿着对角线走，并且要花4年的时间才能从太阳走到α-半人马座。

    正如我们已经看到的，麦克斯韦方程预言，不管光源的速度如何，光速应该是一样的，这已被精密的测量所证实。这样，如果有一个光脉冲从一特定的空间的点在一特定的时刻发出，在时间的进程中，它就会以光球面的形式发散开来，而光球面的形状和大小与源的速度无关。在100万分之1秒后，光就散开成一个半径为300米的球面；100万分之2秒后，半径变成600米；等等。这正如同将一块石头扔到池塘里，水表面的涟漪向四周散开一样，涟漪以圆周的形式散开并越变越大。如果将三维模型设想为包括二维的池塘水面和一维时间，这些扩大的水波的圆圈就画出一个圆锥，其顶点即为石头击到水面的地方和时间（图2.3）。类似地，从一个事件散开的光在四维的时空里形成了一个三维的圆锥，这个圆锥称为事件的未来光锥。以同样的方法可以画出另一个称之为过去光锥的圆锥，它表示所有可以用一光脉冲传播到该事件的事件的集合（图2.4）。

    图2.4

    对于给定的事件P，人们可以将宇宙中的其他事件分成三类。从事件P出发由一个粒子或者波以等于或小于光速的速度运动能到达的那些事件称为属于P的未来。它们处于从事件P发射的膨胀的光球面之内或之上。这样，在时空图中它们处于P的未来光锥的里面或上面。因为没有任何东西比光走得更快，所以在P所发生的东西只能影响P的未来的事件。

    类似地，P的过去可被定义为下述的所有事件的集合，从这些事件可以等于或小于光速的速度运动到达事件P。这样，它就是能影响发生在P的东西的所有事件的集合。不处于P的未来或过去的事件被称之为处于P的他处（图2.5）。在这种事件处所发生的东西既不能影响发生在P的东西，也不受发生在P的东西的影响。例如，假定太阳就在此刻停止发光，它不会对此刻的地球发生影响，因为地球的此刻是在太阳熄灭这一事件的光锥之外（图2.6）。我们只能在8分钟之后才知道这一事件，这是光从太阳到达我们所花的时间。只有到那时候，地球上的事件才在太阳熄灭这一事件的将来光锥之内。同理，我们也不知道这一时刻发生在宇宙中更远地方的事：我们看到的从很远星系来的光是在几百万年之前发出的，在我们看到最远物体的情况下，光是在80亿年前发出的。这样当我们看宇宙时，我们是在看它的过去。

    图2.5

    图2.6

    如果人们忽略引力效应，正如1905年爱因斯坦和彭加勒所做的那样，人们就得到了称为狭义相对论的理论。对于时空中的每一事件我们都可以做一个光锥（所有从该事件发出的光的可能轨迹的集合），由于在每一事件处在任一方向的光的速度都一样，所以所有光锥都是全等的，并朝着同一方向。这理论又告诉我们，没有东西走得比光更快。这意味着，通过空间和时间的任何物体的轨迹必须由一根落在它上面的每一事件的光锥之内的线来表示（图2.7）。

    图2.7

    狭义相对论非常成功地解释了如下事实：对所有观察者而言，光速都是一样的（正如麦克尔逊——莫雷实验所展示的那样），并成功地描述了当物体以接近于光速运动时的行为。然而，它和牛顿引力理论不相协调。牛顿理论说，物体之间的吸引力依赖于它们之间的距离。这意味着，如果我们移动一个物体，另一物体所受的力就会立即改变。或换言之，引力效应必须以无限速度来传递，而不像狭义相对论所要求的那样，只能以等于或低于光速的速度来传递。爱因斯坦在1908年至1914年之间进行了多次不成功的尝试，企图去找一个和狭义相对论相协调的引力理论。1915年，他终于提出了今天我们称之为广义相对论的理论。

    爱因斯坦提出了革命性的思想，即引力不像其他种类的力，而只不过是时空不是平坦的这一事实的后果。正如早先他假定的那样，时空是由于在它中间的质量和能量的分布而变弯曲或“翘曲”的。像地球这样的物体并非由于称为引力的力使之沿着弯曲轨道运动，而是它沿着弯曲空间中最接近于直线的称之为测地线的轨迹运动。一根测地线是两邻近点之间最短（或最长）的路径。例如，地球的表面是一弯曲的二维空间。地球上的测地线称为大圆，是两点之间最近的路（图2.8）。由于测地线是两个机场之间的最短程，这正是领航员叫飞行员飞行的航线。在广义相对论中，物体总是沿着四维时空的直线走。尽管如此，在我们的三维空间看起来它是沿着弯曲的途径（这正如同看一架在非常多山的地面上空飞行的飞机。虽然它沿着三维空间的直线飞，在二维的地面上它的影子却是沿着一条弯曲的路径）。

    图2.8

    太阳的质量引起时空的弯曲，使得在四维的时空中地球虽然沿着直线的轨迹，它却让我们在三维空间中看起来是沿着一个圆周运动。事实上，广义相对论预言的行星轨道几乎和牛顿引力理论所预言的完全一致。然而，对于水星，这颗离太阳最近、受到引力效应最强、并具有被拉得相当长的轨道的行星，广义相对论预言其轨道椭圆的长轴绕着太阳以大约每1万年1度的速率进动。这个效应虽然小，但在1915年前即被人们注意到了，并被作为爱因斯坦理论的第一个验证。近年来，其他行星的和牛顿理论预言的甚至更小的轨道偏差也已被雷达测量到，并且发现和广义相对论的预言相符。

    光线也必须沿着时空的测地线走。空间是弯曲的事实又一次意味着，在空间中光线看起来不是沿着直线走。这样，广义相对论预言光线必须被引力场所折弯。譬如，理论预言，由于太阳的质量的缘故，太阳近处的点的光锥会向内稍微偏折。这表明，从远处恒星发出的刚好通过太阳附近的光线会被折弯很小的角度，对于地球上的观察者而言，这恒星显得是位于不同的位置（图2.9）。当然，如果从恒星来的光线总是在靠太阳很近的地方穿过，则我们无从知道这光线是被偏折了，还是这恒星实际上就是在我们所看到的地方。然而，当地球绕着太阳公转，不同的恒星从太阳后面通过，并且它们的光线被偏折。所以，相对于其他恒星而言，它们改变了表观的位置。

    图2.9

    在正常情况下，去观察到这个效应是非常困难的，这是由于太阳的光线使得人们不可能观看天空上出现在太阳附近的恒星。然而，在日食时就可能观察到，这时太阳的光线被月亮遮住了。由于第一次世界大战正在进行，爱因斯坦的光偏折的预言不可能在1915年立即得到验证。直到1919年，一个英国的探险队从西非观测日食，指出光线确实像理论所预言的那样被太阳所偏折。这次德国人的理论为英国人所证明被欢呼为战后两国和好的伟大行动。具有讽刺意味的是，后来人们检查这回探险所拍的照片，发现其误差和所企图测量的效应同样大。他们的测量纯属是运气，或是已知他们所要得的结果的情形，这在科学上是普遍发生的。然而，光偏折被后来的许多次观测准确地证实。

    另一广义相对论的预言是，在像地球这样的大质量的物体附近，时间显得流逝得更慢一些。这是因为光能量和它的频率（每秒钟里光振动的次数）有一关系：能量越大，则频率越高。当光从地球的引力场往上走，它失去能量，因而其频率下降（这表明两个波峰之间的时间间隔变大）。从在上面的某个人来看，下面发生的每一件事情都显得需要更长的时间。利用一对安装在一个水塔的顶上和底下的非常准确的钟，这个预言在1962年被验证到。发现底下的那只更接近地球的钟走得更慢些，这和广义相对论完全一致。地球上的不同高度的钟的速度不同，这在目前具有相当的实用上的重要性，这是因为人们要用卫星发出的信号来作非常精确的导航。如果人们对广义相对论的预言无知，所计算的位置将会错几英里（1英里=1.609公里）！

    牛顿运动定律使空间中绝对位置的观念告终。而对论摆脱了绝对时间。考虑一对双生子，假定其中一个孩子去山顶上生活，而另一个留在海平面，第一个将比第二个老得快。这样，如果他们再次相会，一个会比另一个更老。在这种情形下，年纪的差别非常小。但是，如果有一个孩子在以近于光速运动的空间飞船中作长途旅行，这种差别就会大得多。当他回来时，他会比留在地球上另一个人年轻得多。这即是被称为双生子的佯谬。但是，只是对于头脑中仍有绝对时间观念的人而言，这才是佯谬。在相对论中并没有一个唯一的绝对时间，相反地，每个人都有他自己的时间测度，这依赖于他在何处并如何运动。

    1915年之前，空间和时间被认为是事件在其中发生的固定舞台，而它们不受在其中发生的事件的影响。即便在狭义相对论中，这也是对的。物体运动，力相互吸引并排斥，但时间和空间则完全不受影响地延伸着。空间和时间很自然地被认为无限地向前延伸。

    然而在广义相对论中，情况则相当不同。这时，空间和时间变成为动力量：当一个物体运动时，或一个力起作用时，它影响了空间和时间的曲率；反过来，时空的结构影响了物体运动和力作用的方式。空间和时间不仅去影响、而且被发生在宇宙中的每一件事所影响。正如一个人不用空间和时间的概念不能谈宇宙的事件一样，同样在广义相对论中，在宇宙界限之外讲空间和时间是没有意义的。

    在以后的几十年中，对空间和时间的新的理解是对我们的宇宙观的变革。古老的关于基本上不变的、已经存在并将继续存在无限久的宇宙的观念，已为运动的、膨胀的并且看来是从一个有限的过去开始并将在有限的将来终结的宇宙的观念所取代。这个变革正是下一章的内容。几年之后又正是我研究理论物理的起始点。罗杰·彭罗斯和我指出，从爱因斯坦广义相对论可推断出，宇宙必须有个开端，并可能有个终结。

    第三章　膨胀的宇宙

    如果在一个清澈的、无月亮的夜晚仰望星空，能看到的最亮的星体最可能是金星、火星、木星和土星这几颗行星，还有巨大数目的类似太阳、但离开我们远得多的恒星。事实上，当地球绕着太阳公转时，某些固定的恒星相互之间的位置确实起了非常微小的变化——它们不是真正固定不动的2这是因为它们距离我们相对靠近一些。当地球绕着太阳公转时，相对于更远处的恒星的背景，我们从不同的位置观测它们。这是幸运的，因为它使我们能直接测量这些恒星离开我们的距离，它们离我们越近，就显得移动得越多。最近的恒星叫做普罗希马半人马座，它离我们大约4光年那么远（从它发出的光大约花4年才能到达地球），也就是大约23万亿英里的距离。大部分其他可用肉眼看到的恒星离开我们的距离均在几百光年之内。与之相比，我们太阳仅仅在8光分那么远！可见的恒星散布在整个夜空，但是特别集中在一条称为银河的带上。远在公元1750年，就有些天文学家建议，如果大部分可见的恒星处在一个单独的碟状的结构中，则银河的外观可以得到解释。碟状结构的一个例子，便是今天我们叫做螺旋星系的东西。只有在几十年之后，天文学家威廉·赫歇尔爵士才非常精心地对大量的恒星的位置和距离进行编目分类，从而证实了自己的观念。即便如此，这个思想在本世纪初才完全被人们接受。

    1924年，我们现代的宇宙图象才被奠定。那是因为美国天文学家埃得温·哈勃证明了，我们的星系不是唯一的星系。事实上，还存在许多其他的星系，在它们之间是巨大的空虚的太空。为了证明这些|Qī-shu-ωang|，他必须确定这些星系的距离。这些星系是如此之遥远，不像邻近的恒星那样，它们确实显得是固定不动的。所以哈勃被迫用间接的手段去测量这些距离。众所周知，恒星的表观亮度决定于两个因素：多少光被辐射出来（它的绝对星等）以及它离我们多远。对于近处的恒星，我们可以测量其表观亮度和距离，这样我们可以算出它的绝对亮度。相反，如果我们知道其他星系中恒星的绝对亮度，我们可用测量它们的表观亮度的方法来算出它们的距离。哈勃注意到，当某些类型的恒星近到足够能被我们测量时，它们有相同的绝对光度；所以他提出，如果我们在其他星系找出这样的恒星，我们可以假定它们有同样的绝对光度——这样就可计算出那个星系的距离。如果我们能对同一星系中的许多恒星这样做，并且计算结果总是给出相同的距离，则我们对自己的估计就会有相当的信赖度。

    埃得温·哈勃用上述方法算出了九个不同星系的距离。现在我们知道，我们的星系只是用现代望远镜可以看到的几千亿个星系中的一个，每个星系本身都包含有几千亿颗恒星。图3.1所示的便是一个螺旋星系的图，从生活在其他星系中的人来看我们的星系，想必也是类似这个样子。我们生活在一个宽约为10万光年并慢慢旋转着的星系中；在它的螺旋臂上的恒星绕着它的中心公转一圈大约花几亿年。我们的太阳只不过是一个平常的、平均大小的、黄色的恒星，它靠近在一个螺旋臂的内边缘。我们离开亚里士多德和托勒密的观念肯定是相当遥远了，那时我们认为地球是宇宙的中心！

    图3.1

    恒星离开我们是如此之远，以致使我们只能看到极小的光点，而看不到它们的大小和形状。这样怎么能区分不同的恒星种类呢？对于绝大多数的恒星，只有一个特征可供观测——光的颜色。牛顿发现，如果太阳光通过一个称为棱镜的三角形状的玻璃块，就会被分解成像彩虹一样的分颜色（它的光谱）。将一个望远镜聚焦在一个单独的恒星或星系上，人们就可类似地观察到从这恒星或星系来的光谱线。不同的恒星具有不同的光谱，但是不同颜色的相对亮度总是刚好和一个红热的物体发出的光谱完全一致。（实际上，从一个不透明的灼热的物体发出的光，有一个只依赖于它的温度的特征光谱——热谱。这意味着可以从恒星的光谱得知它的温度。）并且，我们发现，某些非常特定的颜色在恒星光谱里找不到，这些失去的谱线可以因不同的恒星而异。既然我们知道，每一化学元素都有非常独特的吸收光谱线族，将它们和恒星光谱中失去的谱线相比较，我们就可以准确地确定恒星大气中存在什么元素。

    在20年代天文学家开始观察其他星系中的恒星光谱时，他们发现了最异的现象：它们和我们的银河系一样具有吸收的特征线族，只是所有这些线族都向光谱的红端移动了同样相对的量。为了理解这个含意，我们必须先理解多普勒效应。我们已经知道，可见光即是电磁场的起伏或波动。光的波长（或者相邻波峰之间的距离）极其微小，约为0.0000004至0.0000008米。

    光的不同波长正是人眼看到的不同颜色，最长的波长出现在光谱的红端，而最短的波长在光谱的蓝端。想像在离开我们一个固定的距离处有一光源——例如恒星——以固定的波长发出光波。显然我们接收到的波长和发射时的波长一样（星系的引力场没有强到足以对它产生明显的效应）。现在假定这恒星光源开始向我们运动。当光源发出第二个波峰时，它离开我们更近一些，这样两个波峰之间的距离比恒星静止时更小。这意味着，我们接收到的波的波长比恒星静止时更短。相应地，如果光源离开我们运动，我们接收的波的波长将更长。这意味着，当恒星离开我们而去时，它们的光谱向红端移动（红移）；而当恒星趋近我们而来时，光谱则蓝移。这个称之为多普勒效应的频率和速度的关系是我们日常所熟悉的，例如我们听路上来往小汽车的声音：当它开过来时，它的发动机的音调变高（对应于声波的高频率）；当它通过我们身边而离开时，它的音调变低。光波或无线电波的行为与之类似。警察就是利用多普勒效应的原理，以无线电波脉冲从车上反射回来的频率来测量车速。

    在哈勃证明了其他星系存在之后的几年里，他花时间为它们的距离以及观察到的光谱分类。那时候大部份人相信，这些星系的运动相当紊乱，所以预料会发现和红移光谱一样多的蓝移光谱。但是，十分令人惊异的是，他发现大部份星系是红移的——几乎所有都远离我们而去！更惊异的是1929年哈勃发表的结果：甚至星系红移的大小也不是杂乱无章的，而是和星系离开我们的距离成正比。换句话讲，星系越远，则它离开我们运动得越快！这表明宇宙不可能像原先人们所想像的那样处于静态，而实际上是在膨胀；不同星系之间的距离一直在增加着。

    宇宙膨胀的发现是20世纪最伟大的智慧革命之一。事后想起来，何以过去从来没有人想到这一点？！牛顿或其他人应该会意识到，静态的宇宙在引力的影响下会很快开始收缩。然而现在假定宇宙正在膨胀，如果它膨胀得相当慢，引力会使之最终停止膨胀，然后开始收缩。但是，如果它膨胀得比某一临界速率更快，引力则永远不足够强而使其膨胀停止，宇宙就永远继续膨胀下去。这有点像一个人在地球表面引燃火箭上天时发生的情形，如果火箭的速度相当慢，引力将最终使之停止并折回地面；另一方面，如果火箭具有比某一临界值（大约每秒7英里）更高的速度，引力的强度不足以将其拉回，所以它将继续永远飞离地球。19世纪、18世纪甚至17世纪晚期的任何时候，人们都可以从牛顿的引力论预言出宇宙的这个行为。然而，静态宇宙的信念是如此之强，以至于一直维持到了20世纪的早期。甚至爱因斯坦于1915年发表其广义相对论时，还是如此之肯定宇宙必须是静态的，以使得他在其方程中不得不引进一个所谓的宇宙常数来修正自己的理论，使静态的宇宙成为可能。爱因斯坦引入一个新的“反引力”，这力不像其他的力那样，不发源于任何特别的源，而是空间——时间结构所固有的。他宣称，空间——时间有一内在的膨胀的趋向，这可以用来刚好去平衡宇宙间所有物质的相互吸引，结果使宇宙成为静态的。当爱因斯坦和其他物理学家正在想方设法避免广义相对论的非静态宇宙的预言时，看来只有一个人，即俄国物理学家和数学家亚历山大·弗利德曼愿意只用广义相对论着手解释它。

    弗利德曼对于宇宙作了两个非常简单的假定：我们不论往哪个方向看，也不论在任何地方进行观察，宇宙看起来都是一样的。弗利德曼指出，仅仅从这两个观念出发，我们就应该预料宇宙不是静态的。事实上，弗利德曼在1922年所做的预言，正是几年之后埃得温·哈勃所观察到的结果。

    很清楚，关于在任何方向上宇宙都显得是一样的假设实际上是不对的。例如，正如我们所看到的，我们星系中的其他恒星形成了横贯夜空的叫做银河系的光带。但是如果看得更远，星系数目就或多或少显得是同样的。所以假定我们在比星系间距离更大的尺度下来观察，而不管在小尺度下的差异，则宇宙确实在所有的方向看起来是大致一样的。在很长的时间里，这为弗利德曼的假设——作为实际宇宙的粗糙近似提供了充分的证实。但是，近世出现的一桩幸运的事件所揭示的事实说明了，弗利德曼假设实际上异常准确地描述了我们的宇宙。

    1965年，美国新泽西州贝尔电话实验室的阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊正在检测一个非常灵敏的微波探测器时（微波正如光波，但是它的波长大约为1英寸），他们的检测器收到了比预想的还要大的噪声。彭齐亚斯和威尔逊为此而忧虑，这噪声不像是从任何特别方向来的。首先他们在探测器上发现了鸟粪并检查了其他可能的故障，但很快就排除了这些可能性。他们知道，当探测器倾斜地指向天空时，从大气层里来的噪声应该比原先垂直指向时更强，因为光线在沿着靠近地平线方向比在头顶方向要穿过更厚的大气。然而，不管探测器朝什么方向，这额外的噪声都是一样的，所以它必须是从大气层以外来的，并且在白天、夜晚、整年，也就是甚至地球绕着自己的轴自转或绕太阳公转时也是一样的。这表明，这辐射必须来自太阳系以外，甚至星系之外，否则当地球的运动使探测器指向不同方向时，噪声必须变化。

    事实上，我们知道这辐射必须穿过我们可观察到的宇宙的大部分，并且由于它在不同方向都一样，至少在大尺度下，这宇宙也必须是各向同性的。现在我们知道，不管我们朝什么方向看，这噪声的变化总是非常小。这样，彭齐亚斯和威尔逊无意中非常精确地证实了弗利德曼的第一个假设。然而，由于宇宙并非在每一个方向上，而是在大尺度的平均上相同，所以微波也不可能在每一个方向上完全相同。在不同的方向之间必须有一些小变化。1992年宇宙背景探险者，或称为COBE，首次把它们检测到，其幅度大约为10万分之1。尽管这些变化很小，正如我们将在第八章解释的，但它们非常重要。

    大约同时，在附近的普林斯顿的两位美国物理学家，罗伯特·狄克和詹姆士·皮帕尔斯也对微波感兴趣。他们正在研究乔治·伽莫夫（曾为亚历山大·弗利德曼的学生）的一个见解：早期的宇宙必须是非常密集的、白热的。狄克和皮帕尔斯认为，我们仍然能看到早期宇宙的白热，这是因为光是从它的非常远的部分来，刚好现在才到达我们这儿。然而，宇宙的膨胀使得这光被如此厉害地红移，以至于现在只能作为微波辐射被我们所看到。正当狄克和皮帕尔斯准备寻找这辐射时，彭齐亚斯和威尔逊听到了他们所进行的工作，并意识到，自己已经找到了它。为此，彭齐亚斯和威尔逊被授予1978年的诺贝尔奖（狄克和皮帕尔斯看来有点难过，更别提伽莫夫了！）

    现在初看起来，关于宇宙在任何方向看起来都一样的所有证据似乎暗示，我们在宇宙的位置有点特殊。特别是，如果我们看到所有其他的星系都远离我们而去，那似乎我们必须在宇宙的中心。然而，还存在另外的解释：从任何其他星系上看宇宙，在任何方向上也都一样。我们知道，这正是弗利德曼的第二个假设。我们没有任何科学的证据去相信或反驳这个假设。我们之所以相信它只是基于谦虚：因为如果宇宙只是在我们这儿看起来各向同性，而在宇宙的其他地方并非如此，则是非常异的！在弗利德曼模型中，所有的星系都直接相互离开。这种情形很像一个画上好多斑点的气球被逐渐吹胀。当气球膨胀时，任何两个斑点之间的距离加大，但是没有一个斑点可认为是膨胀的中心。并且斑点相离得越远，则它们互相离开得越快。类似地，在弗利德曼的模型中，任何两个星系互相离开的速度和它们之间的距离成正比。所以它预言，星系的红移应与离开我们的距离成正比，这正是哈勃所发现的。尽管他的模型的成功以及预言了哈勃的观测，但是直到1935年，为了响应哈勃的宇宙的均匀膨胀的发现，美国物理学家哈瓦·罗伯逊和英国数学家阿瑟·瓦尔克提出了类似的模型后，弗利德曼的工作在西方才被普遍知道。

    虽然弗利德曼只找到一个模型，其实满足他的两个基本假设的共有三种模型。在第一种模型（即弗利德曼找到的）中，宇宙膨胀得足够慢，以至于在不同星系之间的引力使膨胀变慢下来，并最终使之停止。然后星系开始相互靠近，宇宙开始收缩。图3.2表示随时间增加两个邻近的星系的距离的变化。刚开始时距离为零，接着它增长到最大值，然后又减小到零；在第二类解中，宇宙膨胀得如此之快，以至于引力虽然能使之缓慢一些，却永远不能使之停止。图3.3表示此模型中的邻近星系的距离随时间的变化。刚开始时距离为零，最后星系以稳恒的速度相互离开；最后，还有第三类解，宇宙的膨胀快到足以刚好避免坍缩。正如图3.4所示，星系的距离从零开始，然后永远增大。然而，虽然星系分开的速度永远不会变为零，这速度却越变越小。

    图3.2

    图3.3

    图3.4

    第一类弗利德曼模型的异特点是，宇宙在空间上不是无限的，并且是没有边界的。引力是如此之强，以至于空间被折弯而又绕回到自身，使之相当像地球的表面。如果一个人在地球的表面上沿着一定的方向不停地旅行，他将永远不会遇到一个不可超越的障碍或从边缘掉下去，而是最终走到他出发的那一点。第一类弗利德曼模型中的空间正与此非常相像，只不过地球表面是二维的，而它是三维的罢了。第四维时间的范围也是有限的，然而它像一根有两个端点或边界即开端和终端的线。以后我们会看到，当人们将广义相对论和量子力学的测不准原理结合在一起时，就可能使空间和时间都成为有限的、但却没有任何边缘或边界。

    一个人绕宇宙一周最终可回到出发点的思想是科学幻想的好题材，但实际上它并没有多大意义。因为可以指出，一个人还没来得及绕回一圈，宇宙已经坍缩到了零尺度。你必须旅行得比光波还快，才能在宇宙终结之前绕回到你的出发点——而这是不允许的！

    在第一类弗利德曼模型中，宇宙膨胀后又坍缩，空间如同地球表面那样，弯曲后又折回到自己。在第二类永远膨胀的模型中，空间以另外的方式弯曲，如同一个马鞍面。所以，在这种情形下空间是无限的。最后，在第三类刚好以临界速率膨胀的弗利德曼模型中，空间是平坦的（所以也是无限的）。

    但是究竟可用何种弗利德曼模型来描述我们的宇宙呢？宇宙最终会停止膨胀并开始收缩或将永远膨胀吗？要回答这个问题，我们必须知道现在的宇宙膨胀速度和它现在的平均密度。如果密度比一个由膨胀率决定的某临界值还小，则引力太弱不足于将膨胀停住；如果密度比这临界值大，则引力会在未来的某一时刻将膨胀停止并使宇宙坍缩。

    利用多普勒效应，可由测量星系离开我们的速度来确定现在的宇宙膨胀速度。这可以非常精确地实现。然而，因为我们不是直接地测量星系的距离，所以它们的距离知道得不是非常清楚。所有我们知道的是，宇宙在每10亿年里膨胀5％至10％。然而，我们对现在宇宙的平均密度测量得更不准。我们如果将银河系和其他所有能看到的星系的恒星的质量加起来，甚至是按对膨胀率的最低的估值而言，其质量总量比用以阻止膨胀的临界值的1％还少。然而，在我们以及其他的星系里应该有大量的“暗物质”，那是我们不能直接看到的，但由于它的引力对星系中恒星轨道的影响，我们知道它必定存在。况且人们发现，大多数星系是成团的。类似地，由其对星系运动的效应，我们能推断出还有更多的暗物质存在于这些成团的星系之间。将所有这些暗物质加在一起，我们仍只能获得必须用以停止膨胀的密度的1/10。然而，我们不能排除这样的可能性，可能还有我们未能探测到的其他的物质形式几乎均匀地分布于整个宇宙，它仍可以使得宇宙的平均密度达到停止膨胀所必要的临界值。所以，现在的证据暗示，宇宙可能会无限地膨胀。但是，所有我们能真正了解的是，既然它已经膨胀了100亿年，即便如果宇宙还要坍缩，则至少要再过这么久才有可能。这不应使我们过度忧虑——到那时候。除非我们到太阳系以外开拓殖民地，人们早由于太阳的熄灭而死亡殆尽！

    所有的弗利德曼解都具有一个特点，即在过去的某一时刻（约100到200亿年之前）邻近星系之间的距离为零。在这被我们称之为大爆炸的那一时刻，宇宙的密度和空间——时间曲率都是无穷大。因为数学不能处理无穷大的数，这表明广义相对论（弗利德曼解以此为基础）预言，在宇宙中存在一点，在该处理论自身失效。这正是数学中称为点的一个例子。事实上，我们所有的科学理论都是基于空间——时间是光滑的和几乎平坦的基础上被表述的，所以它们在空间——时间曲率为无穷大的大爆炸点处失效。这表明，即使在大爆炸前存在事件，人们也不可能用之去确定之后所要发生的事件，因为可预见性在大爆炸处失效了。

    正是这样，与之相应的，如果我们只知道在大爆炸后发生的事件，我们也不能确定在这之前发生的事件。就我们而言，发生于大爆炸之前的事件不能有后果，所以并不构成我们宇宙的科学模型的一部分。因此，我们应将它们从我们模型中割除掉，并宣称时间是从大爆炸开始的。

    很多人不喜欢时间有个开端的观念，可能是因为它略带有神的干涉的味道。（另一方面，天主教抓住了大爆炸模型，并在1951年正式宣布，它和《圣经》相一致。）所以，许多人企图避免大爆炸曾经存在过的这一结论。所谓的稳态理论得到过最广泛的支持。这是由两个纳粹占领的奥地利来的难民，赫曼·邦迪和托马斯·高尔德，以及一个战时和他们一道从事研制雷达的英国人，弗雷得·霍伊尔于1948年共同提出的。其想法是，当星系互相离开时，在它们中的间隙由正在连续产生的新物质不断地形成新的星系。因此，在空间的所有地方以及在所有的时间，宇宙看起来大致是相同的。稳态理论需要对广义相对论进行修正，使之允许物质的。连续生成，但是其产生率是如此之低（大约每立方公里每年才产生一个粒子），以至于不与实验相冲突。在第一章叙述的意义上，这是一个好的科学理论：它非常简单，并做出确定的预言让观察检验。其中一个预言是，我们在宇宙的任何时候任何地方看给定的空间体积内星系或类似物体的数目必须一样。本世纪50年代晚期和60年代早期，由马丁·赖尔（他战时也和邦迪·高尔德以及霍伊尔共事作雷达研究）领导的一个天文学家小组在剑桥对从外空间来的射电源进行了普查。这个小组指出，这些射电源的大部分是位于我们星系之外（它们之中的许多确实可被认证与其他星系相关），并且存在的弱源比强源多得多。他们将弱源解释为更遥远的源，强源为较近的源。结果发现，单位空间体积内普通的源在近处比远处稀少。这可能表明，我们处于宇宙的一个巨大区域的中心，在这儿的源比其他地方稀少。另外的一个解释是，宇宙在射电开始发出的过去的那一时刻具有比我们现有的更密集的源。任何一种解释都和稳态理论相矛盾。况且，1965年彭齐亚斯和威尔逊的微波背景辐射的发现又指出，宇宙在过去必须密集得多。因此稳态理论必须被抛弃。

    1963年，两位苏联科学家欧格尼·利弗席兹和伊萨克·哈拉尼可夫做了另一个尝试，设法避免存在大爆炸并因此引起时间起点的问题。他们提出；大爆炸可能只是弗利德曼模型的特性，这个模型毕竟只是真实宇宙的近似。也许，所有大体类似实在宇宙的模型中，只有弗利德曼模型包含大爆炸点。在弗利德曼模型中，所有星系都是直接互相离开——所以一点不怪，在过去的某一时刻它们必须在同一处。然而，在实际的宇宙中，星系不仅仅是直接互相离开——它也有一点横向速度。所以，在现实中它们从来没必要在同一处，只不过非常靠近而已。也许，现在膨胀着的宇宙不是大爆炸点的结果，而是从早期的收缩相而来的；当宇宙坍缩时，其中的粒子可以不都碰撞，而是互相离得很近穿过然后又离开，产生了现在的宇宙膨胀。何以得知这实际的宇宙是否从大爆炸开始的呢？利弗席兹和哈拉尼可夫研究的模型大体和弗利德曼模型相像，但是考虑了实际宇宙中的星系的不规则性和杂乱速度。他们指出，即使星系不再总是直接互相离开，这样的模型也可从一个大爆炸开始。但是他们宣称，这只可能发生在一定的例外的模型中，星系在这儿以正确的方式运动。他们论证道；似乎没有大爆炸点的类弗利德曼模型比有此点的模型多无限多倍，所以我们的结论应该是，实际中没有过大爆炸。然而，他们后来意识到，存在更为广泛的具有性的类弗利德曼模型，星系在那儿并不需要以任何特别的方式运动。所以，1970年他们收回了自己的宣布。

    利弗席兹和哈拉尼科夫的工作是有价值的。因为它显示了，如果广义相对论是正确的，宇宙可以有过点，一个大爆炸。然而，它没有解决关键的问题：广义相对论是否预言我们的宇宙必须有过大爆炸或时间的开端？对这个问题，英国数学家兼物理学家罗杰·彭罗斯在1965年以完全不同的手段给出了回答。利用广义相对论中光锥行为的方式以及引力总是吸引这一事实，他指出，坍缩的恒星在自己的引力作用下被陷入到一个区域之中，其表面最终缩小到零。并且由于这区域的表面缩小到零，它的体积也应如此。恒星中的所有物质将被压缩到一个零体积的区域里，所以物质的密度和空间——时间的曲率变成无限大。换言之，人们得到了一个点，它被包含在叫做黑洞的空间——时间的一个区域中。

    初看起来，彭罗斯的结果只适用于恒星，它并没有涉及到任何关于整个宇宙的过去是否有个大爆炸点的问题。然而，正当彭罗斯在创造他的定理之时，我是一个正在尽力寻求一个问题可用之完成博士论文的研究生。两年之前我即被诊断得了ALS，通常又被称为卢伽雷病或运动神经细胞病，并且我被告知只有一两年可活了。在这种情况下，看来没有很多必要攻读我的博士学位了——我预料不能活那么久。然而两年过去了，我没有糟到那种程度。事实上，我的事情还进行得相当好，还和一个非常好的姑娘简·瓦尔德定婚了。但是为了结婚，我需要一个工作；为了得到工作，我需要一个博士学位。

    1965年，我读到彭罗斯关于任何物体受到引力坍缩必须最终形成一个点的定理。我很快意识到，如果人们将彭罗斯定理中的时间方向颠倒以使坍缩变成膨胀，假定现在宇宙在大尺度上大体类似弗利德曼模型，这定理的条件仍然成立。彭罗斯定理指出，任何坍缩必须终结于一个点；其时间颠倒的论断则是，任何类弗利德曼膨胀模型必须从一个点开始。为了技巧上的原因，彭罗斯定理需要以宇宙在空间上是无限的为条件。所以事实上，我能用它来证明，只有当宇宙膨胀得快到足够以避免重新坍缩时（因为只有那些弗利德曼模型才是空间无限的），必须存在一个点。

    以后的几年中，我发展了新的数学技巧，从证明性必须发生的定理中除去了这个和其他技术上的条件。最后的结果是1970年彭罗斯和我的合作论文。那篇论文最后证明了，假定广义相对论是正确的，宇宙包含着我们观测到的这么多物质，则过去必须有一大爆炸点。我们的工作遭到许许多多的反对，部分来自苏联人，由于他们对科学宿命论的信仰；另一部分来自某些人，他们不喜欢整个点的观念，并认为这糟蹋了爱因斯坦理论的完美。然而，人实在不能辩赢数学定理。所以最终我们的工作被广泛接受，现在几乎每个人都假定宇宙是从一个大爆炸点开始的。颇具讽刺意味的是，现在我改变了想法，试图去说服其他物理学家，事实上在宇宙的开端并没有点——正如我们将看到的，只要考虑了量子效应，性则会消失。

    从这一章我们看到，在不到半个世纪的时间里，人们几千年来形成的关于宇宙的观点被改变了。哈勃关于宇宙膨胀的发现，并意识到我们的行星在茫茫的宇宙中的微不足道，只不过是起点而已。随着实验和理论证据的积累，人们越来越清楚地认识到，宇宙在时间上必须有个开端。直到1970年，在爱因斯坦的广义相对论的基础上，这才被彭罗斯和我所证明。这个证明显示，广义相对论只是一个不完全的理论，它不能告诉我们宇宙是如何开始的。因为它预言，所有包括它自己在内的物理理论都在宇宙的开端失效。然而，广义相对论宣称自己只是一个部分理论，所以点定理真正所显示的是，在极早期宇宙中有过一个时刻，那时宇宙是如此之小，以至于人们不能再不管20世纪另一个伟大的部分理论——量子力学的小尺度效应。20世纪70年代初期，我们被迫从对极其巨大范围的理论研究转到对极其微小范围的理论研究。下面在我们进而努力将这两个部分理论结合成一个单独的量子引力论之前，首先描述量子力学这个理论。

    第四章　不确定性原理

    科学理论，特别是牛顿引力论的成功，使得法国科学家拉普拉斯侯爵在19世纪初论断，宇宙是完全被决定的。他认为存在一组科学定律，只要我们完全知道宇宙在某一时刻的状态，我们便能依此预言宇宙中将会发生的任一事件。例如，假定我们知道某一个时刻的太阳和行星的位置和速度，则可用牛顿定律计算出在任何其他时刻的太阳系的状态。这种情形下的宿命论是显而易见的，但拉普拉斯进一步假定存在着某些定律，它们类似地制约其他每一件东西，包括人类的行为。

    很多人强烈地抵制这种科学宿命论的教义，他们感到这侵犯了上帝干涉世界的自由。但直到本世纪初，这种观念仍被认为是科学的标准假定。这种信念必须被抛弃的一个最初的征兆，是由英国科学家瑞利勋爵和詹姆斯·金斯爵士所做的计算，他们指出一个热的物体——例如恒星——必须以无限大的速率辐射出能量。按照当时我们所相信的定律，一个热体必须在所有的频段同等地发出电磁波（诸如无线电波、可见光或X射线）。例如，一个热体在1万亿赫兹到2万亿赫兹频率之间发出和在2万亿赫兹到3万亿赫兹频率之间同样能量的波。而既然波的频谱是无限的，这意味着辐射出的总能量必须是无限的。

    为了避免这显然荒谬的结果，德国科学家马克斯·普郎克在1900年提出，光波、X射线和其他波不能以任意的速率辐射，而必须以某种称为量子的形式发射。并且，每个量子具有确定的能量，波的频率越高，其能量越大。这样，在足够高的频率下，辐射单独量子所需要的能量比所能得到的还要多。因此，在高频下辐射被减少了，物体丧失能量的速率变成有限的了。

    量子假设可以非常好地解释所观测到的热体的发射率，但直到1926年另一个德国科学家威纳·海森堡提出著名的不确定性原理之后，它对宿命论的含义才被意识到。为了预言一个粒子未来的位置和速度，人们必须能准确地测量它现在的位置和速度。显而易见的办法是将光照到这粒子上，一部分光波被此粒子散射开来，由此指明它的位置。然而，人们不可能将粒子的位置确定到比光的两个波峰之间距离更小的程度，所以必须用短波长的光来测量粒子的位置。现在，由普郎克的量子假设，人们不能用任意少的光的数量，至少要用一个光量子。这量子会扰动这粒子，并以一种不能预见的方式改变粒子的速度。而且，位置测量得越准确，所需的波长就越短，单独量子的能量就越大，这样粒子的速度就被扰动得越厉害。换言之，你对粒子的位置测量得越准确，你对速度的测量就越不准确，反之亦然。海森堡指出，粒子位置的不确定性乘上粒子质量再乘以速度的不确定性不能小于一个确定量——普郎克常数。并且，这个极限既不依赖于测量粒子位置和速度的方法，也不依赖于粒子的种类。海森堡不确定性原理是世界的一个基本的不可回避的性质。

    不确定性原理对我们世界观有非常深远的影响。甚至到了50多年之后，它还不为许多哲学家所鉴赏，仍然是许多争议的主题。不确定性原理使拉普拉斯科学理论，即一个完全宿命论的宇宙模型的梦想寿终正寝：如果人们甚至不能准确地测量宇宙的现在的态，就肯定不能准确地预言将来的事件了！我们仍然可以想像，对于一些超自然的生物，存在一组完全地决定事件的定律，这些生物能够不干扰宇宙地观测它现在的状态。然而，对于我们这些芸芸众生而言，这样的宇宙模型并没有太多的兴趣。看来，最好是采用称为奥铿剃刀的经济学原理，将理论中不能被观测到的所有特征都割除掉。20世纪20年代。在不确定性原理的基础上，海森堡、厄文·薛定谔和保尔·狄拉克运用这种手段将力学重新表达成称为量子力学的新理论。在此理论中，粒子不再有分别被很好定义的、能被同时观测的位置和速度，而代之以位置和速度的结合物的量子态。

    一般而言，量子力学并不对一次观测预言一个单独的确定结果。代之，它预言一组不同的可能发生的结果，并告诉我们每个结果出现的概率。也就是说，如果我们对大量的类似的系统作同样的测量，每一个系统以同样的方式起始，我们将会找到测量的结果为A出现一定的次数，为B出现另一不同的次数等等。人们可以预言结果为A或B的出现的次数的近似值，但不能对个别测量的特定结果作出预言。因而量子力学为科学引进了不可避免的非预见性或偶然性。尽管爱因斯坦在发展这些观念时起了很大作用，但他非常强烈地反对这些。他之所以得到诺贝尔奖就是因为对量子理论的贡献。即使这样，他也从不接受宇宙受机遇控制的观点；他的感觉可表达成他著名的断言：“上帝不玩弄骰子。”然而，大多数其他科学家愿意接受量子力学，因为它和实验符合得很完美。它的的确确成为一个极其成功的理论，并成为几乎所有现代科学技术的基础。它制约着晶体管和集成电路的行为，而这些正是电子设备诸如电视、计算机的基本元件。它并且是现代化学和生物学的基础。物理科学未让量子力学进入的唯一领域是引力和宇宙的大尺度结构。

    虽然光是由波组成的，普郎克的量子假设告诉我们，在某些方面，它的行为似乎显现出它是由粒子组成的——它只能以量子的形式被发射或吸收。同样地，海森堡的不确定性原理意味着，粒子在某些方面的行为像波一样：它们没有确定的位置，而是被“抹平”成一定的几率分布。量子力学的理论是基于一个全新的数学基础之上，不再按照粒子和波动来描述实际的世界；而只不过利用这些术语，来描述对世界的观测而已。所以，在量子力学中存在着波动和粒子的二重性：为了某些目的将波动想像成为粒子是有助的，反之亦然。这导致一个很重要的后果，人们可以观察到两组波或粒子的所谓的干涉，也就是一束波的波峰可以和另一束波的波谷相重合。这两束波互相抵消，而不是像人们预料的那样，迭加在一起形成更强的波（图 4.1）。一个熟知的光的干涉的例子是，肥皂泡上经常能看到颜色。这是因为从形成泡沫的很薄的水膜的两边反射回来的光互相干涉而引起的。白光含有所有不同波长或颜色的光波，从水膜一边反射回来的具有一定波长的波的波峰和从另一边反射的波谷相重合时，对应于此波长的颜色就不在反射光中出现，所以反射光就显得五彩缤纷。

    图4.1

    由于量子力学引进的二重性，粒子也会产生干涉。一个著名的例子即是所谓的双缝实验（图4.2）。一个带有两个平行狭缝的隔板，在它的一边放上一个特定颜色（即特定波长）的光源。大部分光都射在隔板上，但是一小部分光通过这两条缝。现在假定将一个屏幕放到隔板的另一边。屏幕上的任何一点都能接收到两个缝来的波。然而，一般来说，光从光源通过这两个狭缝传到屏幕上的距离是不同的。这表明，从狭缝来的光到达屏幕之时不再是同位相的：有些地方波动互相抵消，其他地方它们互相加强，结果形成有亮暗条纹的特征花样。

    图4.2

    非常令人惊异的是，如果将光源换成粒子源，譬如具有一定速度（这表明其对应的波有同样的波长）的电子束，人们得到完全同样类型的条纹。这显得更为古怪，因为如果只有一条裂缝，则得不到任何条纹，只不过是电子通过这屏幕的均匀分布。人们因此可能会想到，另开一条缝只不过是打到屏幕上每一点的电子数目增加而已。但是，实际上由于干涉，在某些地方反而减少了。如果在一个时刻只有一个电子被发出通过狭缝，人们会以为，每个电子只穿过其中的一条缝，这样它的行为正如同另一个狭缝不存在时一样——屏幕会给出一个均匀的分布。然而，实际上即使电子是一个一个地发出，条纹仍然出现，所以每个电子必须在同一时刻通过两个小缝！

    粒子间的干涉现象，对于我们理解作为化学和生物以及由之构成我们和我们周围的所有东西的基本单元的原子的结构是关键的。在本世纪初，人们认为原子和行星绕着太阳公转相当类似，在这儿电子（带负电荷的粒子）绕着带正电荷的中心的核转动。正电荷和负电荷之间的吸引力被认为是用以维持电子的轨道，正如同行星和太阳之间的万有引力用以维持行星的轨道一样。麻烦在于，在量子力学之前，力学和电学的定律预言，电子会失去能量并以螺旋线的轨道落向并最终撞击到核上去。这表明原子（实际上所有的物质）都会很快地坍缩成一种非常紧密的状态。丹麦科学家尼尔斯·玻尔在1913年，为此问题找到了部分的解答。他认为，也许电子不能允许在离中心核任意远的地方，而只允许在一些指定的距离处公转。如果我们再假定，只有一个或两个电子能在这些距离上的任一轨道上公转，那就解决了原子坍缩的问题。因为电子除了充满最小距离和最小能量的轨道外，不能进一步作螺旋运动向核靠近。

    对于最简单的原子——氢原子，这个模型给出了相当好的解释，这儿只有一个电子绕着氢原子核运动。但人们不清楚如何将其推广到更复杂的原子去。并且，对于可允许轨道的有限集合的思想显得非常任意。量子力学的新理论解决了这一困难。原来一个绕核运动的电荷可看成一种波，其波长依赖于其速度。对于一定的轨道，轨道的长度对应于整数（而不是分数）倍电子的波长。对于这些轨道，每绕一圈波峰总在同一位置，所以波就互相迭加；这些轨道对应于玻尔的可允许的轨道。然而，对于那些长度不为波长整数倍的轨道，当电子绕着运动时，每个波峰将最终被波谷所抵消；这些轨道是不能允许的。

    美国科学家里查德·费因曼引入的所谓对历史求和（即路径积分）的方法是一个波粒二像性的很好的摹写。在这方法中，粒子不像在经典亦即非量子理论中那样，在时空中只有一个历史或一个轨道，而是认为从A到B粒子可走任何可能的轨道。对应于每个轨道有一对数：一个数表示波的幅度；另一个表示在周期循环中的位置（即相位）。从A走到B的几率是将所有轨道的波加起来。一般说来，如果比较一族邻近的轨道，相位或周期循环中的位置会差别很大。这表明相应于这些轨道的波几乎都互相抵消了。然而，对于某些邻近轨道的集合，它们之间的相位没有很大变化，这些轨道的波不会抵消。这种轨道即对应于玻尔的允许轨道。

    用这些思想以具体的数学形式，可以相对直截了当地计算更复杂的原子甚至分子的允许轨道。分子是由一些原子因轨道上的电子绕着不止一个原子核运动而束缚在一起形成的。由于分子的结构，以及它们之间的反应构成了化学和生物的基础，除了受测不准原理限制之外，量子力学在原则上允许我们去预言围绕我们的几乎一切东西。（然而，实际上对一个包含稍微多几个电子的系统所需的计算是如此之复杂，以至使我们做不到。）

    看来，爱因斯坦广义相对论制约了宇宙的大尺度结构，它仅能称为经典理论，因其中并没有考虑量子力学的不确定性原理，而为了和其他理论一致这是必须考虑的。这个理论并没导致和观测的偏离是因为我们通常经验到的引力场非常弱。然而，前面讨论的点定理指出，至少在两种情形下引力场会变得非常强——黑洞和大爆炸。在这样强的场里，量子力学效应应该是非常重要的。因此，在某种意义上，经典广义相对论由于预言无限大密度的点而预示了自身的垮台，正如同经典（也就是非量子）力学由于隐含着原子必须坍缩成无限的密度，而预言自身的垮台一样。我们还没有一个完整、协调的统一广义相对论和量子力学的理论，但我们已知这理论所应有的一系列特征。在以下几章我们将描述黑洞和大爆炸的量子引力论效应。然而，此刻我们先转去介绍人类的许多新近的尝试，他们试图对自然界中其他力的理解合并成一个单独的统一的量子理论。

    第五章　基本粒子和自然的力

    亚里士多德相信宇宙中的所有物质是由四种基本元素即土、空气、火和水组成的。有两种力作用在这些元素上：引力，这是指土和水往下沉的趋势；浮力，这是指空气和火往上升的倾向。将宇宙的内容分割成物质和力的这种做法一直沿袭至今。

    亚里士多德认为物质是连续的，也就是说，人们可以将物质无限制地分割成越来越小的小块，即人们永远不可能得到一个不可再分割下去的最小颗粒。然而有几个希腊人，例如德漠克里特，则坚持物质的固有的颗粒性，而且认为每一件东西都是由不同种类的大量的原子所组成（在希腊文中原子的意义是“不可分的”）。争论一直持续了几个世纪，任何一方都没有任何实际的证据。直至1803年英国的化学家兼物理学家约翰·道尔顿指出，化合物总是以一定的比例结合而成的。这一事实可以用来解释所谓分子的单元是由原子组成的。然而，直到本世纪初这两种学派的争论才以原子论的胜利而告终。爱因斯坦提供了一个重要的物理学证据。1905年，在他关于狭义相对论的著名论文发表前的几周，他在所发表的另一篇文章里指出，所谓的布朗运动——悬浮在液体中的尘埃小颗粒的无则规的、随机的运动——可以解释为液体原子和灰尘粒子碰撞的效应。

    当时已经有人怀疑这些原子终究不是不可分割的。几年前，一位剑桥大学三一学院的研究员汤姆逊演示了一种称为电子的物质粒子存在的证据。电子所具有的质量比最轻原子小1000倍。他使用了一种和现代电视显像管相当类似的装置：由一根红热的金属细丝发射出电子，由于它们带负电荷，可用一电场去将其加速飞到一个涂磷光物质的屏幕上。电子一打到屏幕上就会产生一束束的闪光。人们很快即意识到，这些电子必须从原子里出来。英国物理学家恩斯特·卢瑟福在1911年最后证明了物质的原子确实有内部结构：它们是由一个极其微小的带正电荷的核以及围绕着它转动的一些电子组成。他是根据从放射性原子释放出的带正电荷的α粒子和原子碰撞会引起的偏折这一现象，以及分析了此偏折的方式后而推出这一结论的。

    最初，人们认为原子核是由电子和不同数量的带正电的叫做质子的粒子所组成。质子是由希腊文中的“第一”演化而来的，因为质子被认为是组成物质的基本单位。然而，卢瑟福在剑桥的一位同事詹姆斯·查德威克在1932年发现，原子核还包含另外称为中子的粒子，中子几乎具有和质子一样大的质量但没有带电荷；查德威克因此而获得诺贝尔奖，并选为剑桥龚维尔和凯尔斯学院（我即为该学院的研究员）院长。后来，他因为和其他人不和而辞去院长的职务。一群战后回来的年轻的研究员将许多已占据位置多年的老研究员选掉后，曾有过一场激烈的辩论。这是在我去以前发生的；在这场争论尾声的1965年我才加入该学院，当时另一位获诺贝尔奖的院长奈维尔·莫特爵士也因类似的争论而辞职。

    直到20年以前，人们还总以为质子和中子是“基本”粒子。但是，将质子和另外的质子或电子在高速度下碰撞的实验表明，它们事实上是由更小的粒子构成的。加州理工学院的牟雷·盖尔曼将这些粒子命名为夸克。由于对夸克的研究，他获得1969年的诺贝尔奖。此名字起源于詹姆斯·约依斯神秘的引语：“Three quarks for Muster Mark！”夸克这个字应发夸脱的音，但是最后的字母是k而不是t，通常和拉克（云雀）相押韵。

    存在有几种不同类型的夸克——至少有六种以上的“味”，这些味我们分别称之为上、下、、魅、底和顶。每种味都带有三种“色”，即红、绿和蓝。（必须强调，这些术语仅仅是记号：夸克比可见光的波长小得多，所以在通常意义下没有任何颜色。这只不过是现代物理学家更富有想像力地去命名新粒子和新现象而已——他们不再将自己限制于只用希腊文！）一个质子或中子是由三个夸克组成，每个一种颜色。一个质子包含两个上夸克和一个下夸克；一个中子包含两个下夸克和一个上夸克。我们可用其他种类的夸克（、魅、底和顶）构成粒子，但所有这些都具有大得多的质量，并非常快地衰变成质子和中子。

    现在我们知道，不管是原子还是其中的质子和中子都不是不可分的。问题在于什么是真正的基本粒子——构成世界万物的最基本的构件？由于光波波长比原子的尺度大得多，我们不能期望以通常的方法去“看”一个原子的部分，而必须用某些波长短得多的东西。正如我们在上一章　所看到的，量子力学告诉我们，实际上所有粒子都是波动，粒子的能量越高，J则其对应的波动的波长越短。所以，我们能对这个问题给出的最好的回答，取决于我们的设想中所能得到多高的粒子能量，因为这决定了我们所能看到的多小的尺度。这些粒子的能量通常是以称为电子伏特的单位来测量。（在汤姆逊的电子实验中，我们看到他用一个电场去加速电子，一个电子从一个伏特的电场所得到的能量即是一个电子伏特。）19世纪，当人们知道如何去使用的粒子能量只是由化学反应——诸如燃烧——产生的几个电子伏特的低能量时，大家以为原子即是最小的单位。在卢瑟福的实验中，α粒子具有几百万电子伏特的能量。更近代，我们知道使用电磁场给粒子提供首先是几百万然后是几十亿电子伏特的能量。这样我们知道，20年之前以为是“基本”的粒子，原来是由更小的粒子所组成。如果我们用更高的能量时，是否会发现这些粒子是由更小的粒子所组成的呢？这一定是可能的。但我们确实有一些理论的根据，相信我们已经拥有或者说接近拥有自然界的终极构件的知识。

    用上一章讨论的波粒二象性，包括光和引力的宇宙中的一切都能以粒子来描述。这些粒子有一种称为自旋的性质。自旋可以设想成绕着一个轴自转的小陀螺。但这可能会引起误会，因为量子力学告诉我们，粒子并没有任何很好定义的轴。粒子的自旋真正告诉我们的是，从不同的方向看粒子是什么样子的。一个自旋为0的粒子像一个圆点：从任何方向看都一样（图5.1－A）。而自旋为1的粒子像一个箭头：从不同方向看是不同的（图5.1-B）。只有把当它转过完全的一圈（360°）时，这粒子才显得是一样。自旋为2的粒子像个双头的箭头（图5.1－C）：只要转过半圈（180°），看起来便是一样的了。类似地，更高自旋的粒子在旋转了整圈的更小的部分后，看起来便是一样的。所有这一切都是这样的直截了当，但惊人的事实是，有些粒子转过一圈后，仍然显得不同，你必须使其转两整圈！这样的粒子具有1／2的自旋。

    图5.1

    宇宙间所有已知的粒子可以分成两组：组成宇宙中的物质的自旋为1/2的粒子；在物质粒子之间引起力的自旋为0、1和2的粒子。物质粒子服从所谓的泡利不相容原理。这是奥地利物理学家沃尔夫冈·泡利在1925年发现的，他并因此获得1945年的诺贝尔奖。他是个模范的理论物理学家，有人这样说，他的存在甚至会使同一城市里的实验出毛病！泡利不相容原理是说，两个类似的粒子不能存在于同一个态中，即是说，在不确定性原理给出的限制内，它们不能同时具有相同的位置和速度。不相容原理是非常关键的，因为它解释了为何物质粒子在自旋为0、1和2的粒子产生的力的影响下不会坍缩成密度非常之高的状态的原因：如果物质粒子几乎在相同位置，则它们必须有不同的速度，这意味着它们不会长时间存在于同一处。如果世界创生时不相容原理不起作用，夸克将不会形成不相连的、很好定义的质子和中子，进而这些也不可能和电子形成不相连的、很好定义的原子。所有它们都会坍缩形成大致均匀的稠密的“汤”。

    直到保尔·狄拉克在1928年提出一个理论，人们才对电子和其他自旋1／2的粒子有了相当的理解。狄拉克后来被选为剑桥的卢卡逊数学教授（牛顿曾经担任这一教授位置，目前我担任此一位置）。狄拉克理论是第一种既和量子力学又和狭义相对论相一致的理论。它在数学上解释了为何电子具有1／2的自旋，也即为什么将其转一整圈不能、而转两整圈才能使它显得和原先一样。它并且预言了电子必须有它的配偶——反电子或正电子。1932年正电子的发现证实了狄拉克的理论，他因此获得了1933年的诺贝尔物理奖。现在我们知道，任何粒子都有会和它相湮灭的反粒子。（对于携带力的粒子，反粒子即为其自身。）也可能存在由反粒子构成的整个反世界和反人。然而，如果你遇到了反你，注意不要握手！否则，你们两人都会在一个巨大的闪光中消失殆尽。为何我们周围的粒子比反粒子多得多？这是一个极端重要的问题，我将会在本章的后部分回到这问题上来。

    在量子力学中，所有物质粒子之间的力或相互作用都认为是由自旋为整数0、1或2的粒子承担。物质粒子——譬如电子或夸克——发出携带力的粒子，由于发射粒子所引起的反弹，改变了物质粒子的速度。携带力的粒子又和另一物质粒子碰撞从而被吸收。这碰撞改变了第二个粒子的速度，正如同两个物质粒子之间存在过一个力。

    携带力的粒子不服从泡利不相容原理，这是它的一个重要的性质。这表明它们能被交换的数目不受限制，这样就可以产生根强的力。然而，如果携带力的粒子具有很大的质量，则在大距离上产生和交换它们就会很困难[]。这样，它们所携带的力只能是短程的。另一方面，如果携带力的粒子质量为零，力就是长程的了。在物质粒子之间交换的携带力的粒子称为虚粒子，因为它们不像“实”粒子那样可以用粒子探测器检测到。但我们知道它们的存在，因为它们具有可测量的效应，即它们引起了物质粒子之间的力，并且自旋为0、1或2的粒子在某些情况下作为实粒子而存在，这时它们可以被直接探测到。对我们而言，此刻它们就呈现出为经典物理学家所说的波动形式，例如光波和引力波；当物质粒子以交换携带力的虚粒子的形式而相互作用时，它们有时就可以被发射出来。（例如，两个电子之间的电排斥力是由于交换虚光子所致，这些虚光子永远不可能被检测出来；但是如果一个电子穿过另一个电子，则可以放出实光子，它以光波的形式为我们所探测到。）

    携带力的粒子按照其携带力的强度以及与其相互作用的粒子可以分成四种。必须强调指出，将力划分成四种是种人为的方法；它仅仅是为了便于建立部分理论，而并不别具深意。大部分物理学家希望最终找到一个统一理论，该理论将四种力解释为一个单独的力的不同方面。确实，许多人认为这是当代物理学的首要目标。最近，将四种力中的三种统一起来已经有了成功的端倪——我将在这章描述这些内容。而关于统一余下的另一种力即引力的问题将留到以后再讨论。

    第一种力是引力，这种力是万有的，也就是说，每一粒子都因它的质量或能量而感受到引力。引力比其他三种力都弱得多。它是如此之弱，以致于若不是它具有两个特别的性质，我们根本就不可能注意到它。这就是，它会作用到非常大的距离去，并且总是吸引的。这表明，在像地球和太阳这样两个巨大的物体中，所有的粒子之间的非常弱的引力能迭加起来而产生相当大的力量。另外三种力或者由于是短程的，或者时而吸引时而排斥，所以它们倾向于互相抵消。以量子力学的方法来研究引力场，人们把两个物质粒子之间的引力描述成由称作引力子的自旋为2的粒子所携带。它自身没有质量，所以所携带的力是长程的。太阳和地球之间的引力可以归结为构成这两个物体的粒子之间的引力子交换。虽然所交换的粒子是虚的，它们确实产生了可测量的效应——它们使地球绕着太阳公转！实引力构成了经典物理学家称之为引力波的东西，它是如此之弱——并且要探测到它是如此之困难，以致于还从来未被观测到过。

    另一种力是电磁力。它作用于带电荷的粒子（例如电子和夸克）之间，但不和不带电荷的粒子（例如引力子）相互作用。它比引力强得多：两个电子之间的电磁力比引力大约大100亿亿亿亿亿（在1后面有42个0）倍。然而，共有两种电荷——正电荷和负电荷。同种电荷之间的力是互相排斥的，而异种电荷则互相吸引。一个大的物体，譬如地球或太阳，包含了几乎等量的正电荷和负电荷。由于单独粒子之间的吸引力和排斥力几乎全抵消了，因此两个物体之间纯粹的电磁力非常小。然而，电磁力在原子和分子的小尺度下起主要作用。在带负电的电子和带正电的核中的质子之间的电磁力使得电子绕着原子的核作公转，正如同引力使得地球绕着太阳旋转一样。人们将电磁吸引力描绘成是由于称作光子的无质量的自旋为1的粒子的交换所引起的。而且，这儿所交换的光子是虚粒子。但是，电子从一个允许轨道改变到另一个离核更近的允许轨道时，以发射出实光子的形式释放能量——如果其波长刚好，则为肉眼可以观察到的可见光，或可用诸如照相底版的光子探测器来观察。同样，如果一个光子和原子相碰撞，可将电子从离核较近的允许轨道移动到较远的轨道。这样光子的能量被消耗殆尽，也就是被吸收了。

    第三种力称为弱核力。它制约着放射性现象，并只作用于自旋为1/2的物质粒子，而对诸如光子、引力子等自旋为0、1或2的粒子不起作用。直到1967年伦敦帝国学院的阿伯达斯·萨拉姆和哈佛的史蒂芬·温伯格提出了弱作用和电磁作用的统一理论后，弱作用才被很好地理解。此举在物理学界所引起的震动，可与100年前马克斯韦统一了电学和磁学并驾齐驱。温伯格——萨拉姆理论认为，除了光子，还存在其他3个自旋为1的被统称作重矢量玻色子的粒子，它们携带弱力。它们叫W（W正）、W-（W负）和Z0（Z零），每一个具有大约100吉电子伏的质量（1吉电子伏为10亿电子伏）。上述理论展现了称作自发对称破缺的性质。它表明在低能量下一些看起来完全不同的粒子，事实上只是同一类型粒子的不同状态。在高能量下所有这些粒子都有相似的行为。这个效应和轮赌盘上的轮赌球的行为相类似。在高能量下（当这轮子转得很快时），这球的行为基本上只有一个方式——即不断地滚动着；但是当轮子慢下来时，球的能量就减少了，最终球就陷到轮子上的37个槽中的一个里面去。换言之，在低能下球可以存在于37个不同的状态。如果由于某种原因，我们只能在低能下观察球，我们就会认为存在37种不同类型的球！

    在温伯格——萨拉姆理论中，当能量远远超过100吉电子伏时，这三种新粒子和光子的行为方式很相似。但是，大部份正常情况下能量要比这低，粒子之间的对称就被破坏了。W、W-和Z0得到了大的质量，使之携带的力变成非常短程。萨拉姆和温伯格提出此理论时，很少人相信他们，因为还无法将粒子加速到足以达到产生实的W、W-和Z0粒子所需的一百吉电子伏的能量。但在此后的十几年里，在低能量下这个理论的其他预言和实验符合得这样好，以至于他们和也在哈佛的谢尔登·格拉肖一起被授予1979年的物理诺贝尔奖。格拉肖提出过一个类似的统一电磁和弱作用的理论。由于1983年在CERN（欧洲核子研究中心）发现了具有被正确预言的质量和其他性质的光子的三个带质量的伴侣，使得诺贝尔委员会避免了犯错误的难堪。领导几百名物理学家作出此发现的卡拉·鲁比亚和发展了被使用的反物质储藏系统的CERN工程师西蒙·范德·米尔分享了1984年的诺贝尔奖。（除非你已经是巅峰人物，当今要在实验物理学上留下痕迹极其困难！）

    第四种力是强作用力。它将质子和中子中的夸克束缚在一起，并将原子中的质子和中子束缚在一起。一般认为，称为胶子的另一种自旋为1的粒子携带强作用力。它只能与自身以及与夸克相互作用。强核力具有一种称为禁闭的古怪性质：它总是把粒子束缚成不带颜色的结合体。由于夸克有颜色（红、绿或蓝），人们不能得到单独的夸克。反之，一个红夸克必须用一串胶子和一个绿夸克以及一个蓝夸克联结在一起（红＋绿＋蓝＝白）。这样的三胞胎构成了质子或中子。其他的可能性是由一个夸克和一个反夸克组成的对（红＋反红，或绿＋反绿，或蓝＋反蓝＝白）。这样的结合构成称为介子的粒子。介子是不稳定的，因为夸克和反夸克会互相湮灭而产生电子和其他粒子。类似地，由于胶子也有颜色，色禁闭使得人们不可能得到单独的胶子。相反地，人们所能得到的胶子的团，其迭加起来的颜色必须是白的。这样的团形成了称为胶球的不稳定粒子。

    色禁闭使得人们观察不到一个孤立的夸克或胶子，这事实使得将夸克和胶子当作粒子的整个见解看起来有点玄学的味道。然而，强核力还有一个叫做渐近自由的性质，它使得夸克和胶子成为定义得很好的概念。在正常能量下，强核力确实很强，它将夸克很紧地捆在一起。但是，大型粒子加速器的实验指出，在高能下强作用力变得弱得多，夸克和胶子的行为就像自由粒子那样。图5.2是张一个高能质子和一个反质子碰撞的照片。

    图5.2一个质子和一个反质子在高能下碰撞，产生了一对几乎自由的夸克。

    统一电磁和弱力的成功，使许多人试图将这两种力和强核力合并在所谓的大统一理论（或GUT）之中。这名字相当夸张，所得到的理论并不那么辉煌，也没能将全部力都统一进去，因为它并不包含引力。它们也不是真正完整的理论，因为它们包含了许多不能从这理论中预言而必须人为选择去适合实验的参数。尽管如此，它们可能是朝着完全的统一理论推进的一步。GUT的基本思想是这样：正如前面提到的，在高能量时强核力变弱了；另一方面，不具有渐近自由性质的电磁力和弱力在高能量下变强了。在非常高的叫做大统一能量的能量下，这三种力都有同样的强度，所以可看成一个单独的力的不同方面。在这能量下，GUT还预言了自旋为1/2的不同物质粒子（如夸克和电子）也会基本上变成一样，这样导致了另一种统一。

    大统一能量的数值还知道得不太清楚，可能至少有1千万亿吉电子伏特。而目前粒子加速器只能使大致能量为100吉电子伏的粒子相碰撞，计划建造的机器的能量为几千吉电子伏。要建造足以将粒子加速到大统一能量的机器，其体积必须和太阳系一样大——这在现代经济环境下不太可能做到。因此，不可能在实验室里直接证实大统一理论。然而，如同在弱电统一理论中那样，我们可以检测它在低能量下的推论。

    其中最有趣的是预言是，构成通常物质的大部分质量的质子能自发衰变成诸如反电子之类更轻的粒子。其原因在于，在大统一能量下，夸克和反电子之间没有本质的不同。正常情况下一个质子中的三个夸克没有足够能量转变成反电子，由于测不准原理意味着质子中夸克的能量不可能严格不变，所以，其中一个夸克能非常偶然地获得足够能量进行这种转变，这样质子就要衰变。夸克要得到足够能量的概率是如此之低，以至于至少要等100万亿亿亿年（1后面跟30个0）才能有一次。这比宇宙从大爆炸以来的年龄（大约100亿年——1后面跟10个0）要长得多了。因此，人们会认为不可能在实验上检测到质子自发衰变的可能性。但是，我们可以观察包含极大数量质子的大量物质，以增加检测衰变的机会。（譬如，如果观察的对象含有1后面跟31个0个质子，按照最简单的GUT，可以预料在一年内应能看到多于一次的质子衰变。）

    人们进行了一系列的实验，可惜没有一个得到质子或中子衰变的确实证据。有一个实验是用了8千吨水在俄亥俄的莫尔顿盐矿里进行的（为了避免其他因宇宙射线引起的会和质子衰变相混淆的事件发生）。由于在实验中没有观测到自发的质子衰变，因此可以估算出，可能的质子寿命至少应为1千万亿亿亿年（1后面跟31个0）。这比简单的大统一理论所预言的寿命更长。然而，一些更精致更复杂的大统一理论预言的寿命比这更长，因此需要用更灵敏的手段对甚至更大量的物质进行检验。

    尽管观测质子的自发衰变非常困难，但很可能正由于这相反的过程，即质子或更简单地说夸克的产生导致了我们的存在。它们是从宇宙开初的可以想像的最自然的方式——夸克并不比反夸克更多的状态下产生的。地球上的物质主要是由质子和中子，从而由夸克所构成。除了由少数物理学家在大型粒子加速器中产生的之外，不存在由反夸克构成的反质子和反中子。从宇宙线中得到的证据表明，我们星系中的所有物质也是这样：除了少量当粒子和反粒子对进行高能碰撞时产生出来的以外，没有发现反质子和反中子。如果在我们星系中有很大区域的反物质，则可以预料，在正反物质的边界会观测到大量的辐射，该处许多粒子和它们的反粒子相碰撞、互相湮灭并释放出高能辐射。

    我们没有直接的证据表明其他星系中的物质是由质子、中子还是由反质子、反中子构成，但二者只居其一，否则我们又会观察到大量由涅灭产生的辐射。因此，我们相信，所有的星系是由夸克而不是反夸克构成；看来，一些星系为物质而另一些星系为反物质也是不太可能的。

    为什么夸克比反夸克多这么多？为何它们的数目不相等？这数目有所不同肯定使我们交了好运，否则，早期宇宙中它们势必已经相互湮灭了，只余下一个充满辐射而几乎没有物质的宇宙。因此，后来也就不会有人类生命赖以发展的星系、恒星和行星。庆幸的是，大统一理论可以提供一个解释，尽管甚至刚开始时两者数量相等，为何现在宇宙中夸克比反夸克多。正如我们已经看到的，大统一理论允许夸克变成高能下的反电子。它们也允许相反的过程，反夸克变成电子，电子和反电子变成反夸克和夸克。早期宇宙有一时期是如此之热，使得粒子能量高到足以使这些转变发生。但是，为何导致夸克比反夸克多呢？原因在于，对于粒子和反粒子物理定律不是完全相同的。

    直到1956年人们都相信，物理定律分别服从三个叫做C、P和T的对称。C（电荷）对称的意义是，对于粒子和反粒子定律是相同的；P（宇称）对称是指，对于任何情景和它的镜像（右手方向自旋的粒子的镜像变成了左手方向自旋的粒子）定律不变；T（时间）对称是指，如果我们颠倒粒子和反粒子的运动方向，系统应回到原先的那样；换言之，对于前进或后退的时间方向定律是一样的。

    1956年，两位美国物理学家李政道和杨振宁提出弱作用实际上不服从P对称。换言之，弱力使得宇宙的镜像以不同的方式发展。同一年，他们的一位同事吴健雄证明了他们的预言是正确的。她将放射性元素的核在磁场中排列，使它们的自旋方向一致，然后演示表明，电子在一个方向比另一方向发射出得更多。次年，李和杨为此获得诺贝尔奖。人们还发现弱作用不服从C对称，即是说，它使得由反粒子构成的宇宙的行为和我们的宇宙不同。尽管如此，看来弱力确实服从CP联合对称。也就是说，如果每个粒子都用其反粒子来取代，则由此构成的宇宙的镜像和原来的宇宙以同样的方式发展！但在1964年，还是两个美国人——J·W·克罗宁和瓦尔·费兹——发现，在称为K介子的衰变中，甚至连CP对称也不服从。1980年，克罗宁和费兹为此而获得诺贝尔奖。（很多奖是因为显示宇宙不像我们所想像的那么简单而被授予的！）

    有一个数学定理说，任何服从量子力学和相对论的理论必须服从CPT联合对称。换言之，如果同时用反粒子来置换粒子，取镜像和时间反演，则宇宙的行为必须是一样的。克罗宁和费兹指出，如果仅仅用反粒子来取代粒子，并且采用镜像，但不反演时间方向，则宇宙的行为于保持不变。所以，物理学定律在时间方向颠倒的情况下必须改变——它们不服从T对称。

    早期宇宙肯定是不服从T对称的：当时间往前走时，宇宙膨胀；如果它往后退，则宇宙收缩。而且，由于存在着不服从T对称的力，因此当宇宙膨胀时，相对于将电子变成反夸克，这些力更容易将反电子变成夸克。然后，当宇宙膨胀并冷却下来，反夸克就和夸克湮灭，但由于已有的夸克比反夸克多，少量过剩的夸克就留下来。正是它们构成我们今天看到的物质，由这些物质构成了我们自己。这样，我们自身之存在可认为是大统一理论的证实，哪怕仅仅是定性的而已；但此预言的不确定性到了这种程度，以至于我们不能知道在湮灭之后余下的夸克数目，甚至不知是夸克还是反夸克余下。（然而，如果是反夸克多余留下，我们可以简单地称反夸克为夸克，夸克为反夸克。）

    大统一理论并不包括引力。这关系不大，因为引力是如此之弱，以至于我们处理基本粒子或原子问题时，通常可以忽略它的效应。然而，它的作用既是长程的，又总是吸引的，表明它的所有效应是迭加的。所以，对于足够大量的物质粒子，引力会比其他所有的力都更重要。这就是为什么正是引力决定了宇宙的演化的缘故。甚至对于恒星大小的物体，引力的吸引会超过所有其他的力，并使恒星自身坍缩。70年代我的工作是集中于研究黑洞。黑洞就是由这种恒星的坍缩和围绕它们的强大的引力场所产生的。正是黑洞研究给出了量子力学和广义相对论如何相互影响的第一个暗示——亦即尚未成功的量子引力论的一瞥。

    第六章　黑洞

    黑洞这一术语是不久以前才出现的。它是1969年美国科学家约翰·惠勒为形象描述至少可回溯到200年前的这个思想时所杜撰的名字。那时候，共有两种光理论：一种是牛顿赞成的光的微粒说；另一种是光的波动说。我们现在知道，实际上这两者都是正确的。由于量子力学的波粒二象性，光既可认为是波，也可认为是粒子。在光的波动说中，不清楚光对引力如何响应。但是如果光是由粒子组成的，人们可以预料，它们正如同炮弹、火箭和行星那样受引力的影响。起先人们以为，光粒子无限快地运动，所以引力不可能使之慢下来，但是罗麦关于光速度有限的发现表明引力对之可有重要效应。

    1783年，剑桥的学监约翰·米歇尔在这个假定的基础上，在《伦敦皇家学会哲学学报》上发表了一篇文章。他指出，一个质量足够大并足够紧致的恒星会有如此强大的引力场，以致于连光线都不能逃逸——任何从恒星表面发出的光，还没到达远处即会被恒星的引力吸引回来。米歇尔暗示，可能存在大量这样的恒星，虽然会由于从它们那里发出的光不会到达我们这儿而使我们不能看到它们，但我们仍然可以感到它们的引力的吸引作用。这正是我们现在称为黑洞的物体。它是名符其实的——在空间中的黑的空洞。几年之后，法国科学家拉普拉斯侯爵显然独自提出和米歇尔类似的观念。非常有趣的是，拉普拉斯只将此观点纳入他的《世界系统》一的第一版和第二版中，而在以后的版本中将其删去，可能他认为这是一个愚蠢的观念。（此外，光的微粒说在19世纪变得不时髦了；似乎一切都可以以波动理论来解释，而按照波动理论，不清楚光究竟是否受到引力的影响。）

    事实上，因为光速是固定的，所以，在牛顿引力论中将光类似炮弹那样处理实在很不协调。（从地面发射上天的炮弹由于引力而减速，最后停止上升并折回地面；然而，一个光子必须以不变的速度继续向上，那么牛顿引力对于光如何发生影响呢？）直到1915年爱因斯坦提出广义相对论之前，一直没有关于引力如何影响光的协调的理论。甚至又过了很长时间，这个理论对大质量恒星的含意才被理解。

    为了理解黑洞是如何形成的，我们首先需要理解一个恒星的生命周期。起初，大量的气体（大部分为氢）受自身的引力吸引，而开始向自身坍缩而形成恒星。当它收缩时，气体原子相互越来越频繁地以越来越大的速度碰撞——气体的温度上升。最后，气体变得如此之热，以至于当氢原子碰撞时，它们不再弹开而是聚合形成氦。如同一个受控氢弹爆炸，反应中释放出来的热使得恒星发光。这增添的热又使气体的压力升高，直到它足以平衡引力的吸引，这时气体停止收缩。这有一点像气球——内部气压试图使气球膨胀，橡皮的张力试图使气球缩小，它们之间存在一个平衡。从核反应发出的热和引力吸引的平衡，使恒星在很长时间内维持这种平衡。然而，最终恒星会耗尽了它的氢和其他核燃料。貌似大谬，其实不然的是，恒星初始的燃料越多，它则燃尽得越快。这是因为恒星的质量越大，它就必须越热才足以抵抗引力。而它越热，它的燃料就被用得越快。我们的太阳大概足够再燃烧50多亿年，但是质量更大的恒星可以在1亿年这么短的时间内用尽其燃料，这个时间尺度比宇宙的年龄短得多了。当恒星耗尽了燃料，它开始变冷并开始收缩。随后发生的情况只有等到本世纪20年代末才初次被人们理解。

    1928年，一位印度研究生——萨拉玛尼安·强德拉塞卡——乘船来英国剑桥跟英国天文学家阿瑟·爱丁顿爵士（一位广义相对论家）学习。（据记载，在本世纪20年代初有一位记者告诉爱丁顿，说他听说世界上只有三个人能理解广义相对论，爱丁顿停了一下，然后回答：“我正在想这第三个人是谁？”。）在他从印度来英的旅途中，强德拉塞卡算出在耗尽所有燃料之后，多大的恒星可以继续对抗自己的引力而维持自己。这个思想是说：当恒星变小时，物质粒子靠得非常近，而按照泡利不相容原理，它们必须有非常不同的速度。这使得它们互相散开并企图使恒星膨胀。一颗恒星可因引力作用和不相容原理引起的排斥力达到平衡而保持其半径不变，正如在它的生命的早期引力被热所平衡一样。

    然而，强德拉塞卡意识到，不相容原理所能提供的排斥力有一个极限。恒星中的粒子的最大速度差被相对论限制为光速。这意味着，恒星变得足够紧致之时，由不相容原理引起的排斥力就会比引力的作用小。强德拉塞卡计算出；一个大约为太阳质量一倍半的冷的恒星不能支持自身以抵抗自己的引力。（这质量现在称为强德拉塞卡极限。）苏联科学家列夫·达维多维·兰道几乎在同时也得到了类似的发现。

    这对大质量恒星的最终归宿具有重大的意义。如果一颗恒星的质量比强德拉塞卡极限小，它最后会停止收缩并终于变成一颗半径为几千英里和密度为每立方英寸几百吨的“白矮星”。白矮星是它物质中电子之间的不相容原理排斥力所支持的。我们观察到大量这样的白矮星。第一颗被观察到的是绕着夜空中最亮的恒星——天狼星转动的那一颗。

    兰道指出，对于恒星还存在另一可能的终态。其极限质量大约也为太阳质量的一倍或二倍，但是其体积甚至比白矮星还小得多。这些恒星是由中子和质子之间，而不是电子之间的不相容原理排斥力所支持。所以它们被叫做中子星。它们的半径只有10英里左右，密度为每立方英寸几亿吨。在中子星被第一次预言时，并没有任何方法去观察它。实际上，很久以后它们才被观察到。

    另一方面，质量比强德拉塞卡极限还大的恒星在耗尽其燃料时，会出现一个很大的问题：在某种情形下，它们会爆炸或抛出足够的物质，使自己的质量减少到极限之下，以避免灾难性的引力坍缩。但是很难令人相信，不管恒星有多大，这总会发生。怎么知道它必须损失重量呢？即使每个恒星都设法失去足够多的重量以避免坍缩，如果你把更多的质量加在白矮星或中子星上，使之超过极限将会发生什么？它会坍缩到无限密度吗？爱丁顿为此感到震惊，他拒绝相信强德拉塞卡的结果。爱丁顿认为，一颗恒星不可能坍缩成一点。这是大多数科学家的观点：爱因斯坦自己写了一篇论文，宣布恒星的体积不会收缩为零。其他科学家，尤其是他以前的老师、恒星结构的主要权威——爱丁顿的敌意使强德拉塞卡抛弃了这方面的工作，转去研究诸如恒星团运动等其他天文学问题。然而，他获得1983年诺贝尔奖，至少部分原因在于他早年所做的关于冷恒星的质量极限的工作。

    强德拉塞卡指出，不相容原理不能够阻止质量大于强德拉塞卡极限的恒星发生坍缩。但是，根据广义相对论，这样的恒星会发生什么情况呢？这个问题被一位年轻的美国人罗伯特·奥本海默于1939年首次解决。然而，他所获得的结果表明，用当时的望远镜去观察不会再有任何结果。以后，因第二次世界大战的干扰，奥本海默本人非常密切地卷入到原子弹计划中去。战后，由于大部分科学家被吸引到原子和原子核尺度的物理中去，因而引力坍缩的问题被大部分人忘记了。但在本世纪60年代，现代技术的应用使得天文观测范围和数量大大增加，重新激起人们对天文学和宇宙学的大尺度问题的兴趣。奥本海默的工作被重新发现，并被一些人推广。Jar电子下载乐园ＱiＳuu.с○m

    现在，我们从奥本海默的工作中得到一幅这样的图象：恒星的引力场改变了光线的路径，使之和原先没有恒星情况下的路径不一样。光锥是表示光线从其顶端发出后在空间——时间里传播的轨道。光锥在恒星表面附近稍微向内偏折，在日食时观察远处恒星发出的光线，可以看到这种偏折现象。当该恒星收缩时，其表面的引力场变得很强，光线向内偏折得更多，从而使得光线从恒星逃逸变得更为困难。对于在远处的观察者而言，光线变得更黯淡更红。最后，当这恒星收缩到某一临界半径时，表面的引力场变得如此之强，使得光锥向内偏折得这么多，以至于光线再也逃逸不出去（图6.1）。根据相对论，没有东西会走得比光还快。这样，如果光都逃逸不出来，其他东西更不可能逃逸，都会被引力拉回去。也就是说，存在一个事件的集合或空间——时间区域，光或任何东西都不可能从该区域逃逸而到达远处的观察者。现在我们将这区域称作黑洞，将其边界称作事件视界，它和刚好不能从黑洞逃逸的光线的轨迹相重合。

    图6.1

    当你观察一个恒星坍缩并形成黑洞时，为了理解你所看到的情况，切记在相对论中没有绝对时间。每个观测者都有自己的时间测量。由于恒星的引力场，在恒星上某人的时间将和在远处某人的时间不同。假定在坍缩星表面有一无畏的航天员和恒星一起向内坍缩，按照他的表，每一秒钟发一信号到一个绕着该恒星转动的空间飞船上去。在他的表的某一时刻，譬如11点钟，恒星刚好收缩到它的临界半径，此时引力场强到没有任何东西可以逃逸出去，他的信号再也不能传到空间飞船了。当11点到达时，他在空间飞船中的伙伴发现，航天员发来的一串信号的时间间隔越变越长。但是这个效应在10点59分59秒之前是非常微小的。在收到10点59分58秒和10点59分59秒发出的两个信号之间，他们只需等待比一秒钟稍长一点的时间，然而他们必须为11点发出的信号等待无限长的时间。按照航天员的手表，光波是在10点59分59秒和11点之间由恒星表面发出；从空间飞船上看，那光波被散开到无限长的时间间隔里。在空间飞船上收到这一串光波的时间间隔变得越来越长，所以恒星来的光显得越来越红、越来越淡，最后，该恒星变得如此之朦胧，以至于从空间飞船上再也看不见它，所余下的只是空间中的一个黑洞。然而，此恒星继续以同样的引力作用到空间飞船上，使飞船继续绕着所形成的黑洞旋转。

    但是由于以下的问题，使得上述情景不是完全现实的。你离开恒星越远则引力越弱，所以作用在这位无畏的航天员脚上的引力总比作用到他头上的大。在恒星还未收缩到临界半径而形成事件视界之前，这力的差就已经将我们的航天员拉成意大利面条那样，甚至将他撕裂！然而，我们相信，在宇宙中存在质量大得多的天体，譬如星系的中心区域，它们遭受到引力坍缩而产生黑洞；一位在这样的物体上面的航天员在黑洞形成之前不会被撕开。事实上，当他到达临界半径时，不会有任何异样的感觉，甚至在通过永不回返的那一点时，都没注意到。但是，随着这区域继续坍缩，只要在几个钟头之内，作用到他头上和脚上的引力之差会变得如此之大，以至于再将其撕裂。

    罗杰·彭罗斯和我在1965年和1970年之间的研究指出，根据广义相对论，在黑洞中必然存在无限大密度和空间——时间曲率的点。这和时间开端时的大爆炸相当类似，只不过它是一个坍缩物体和航天员的时间终点而已。在此点，科学定律和我们预言将来的能力都失效了。然而，任何留在黑洞之外的观察者，将不会受到可预见性失效的影响，因为从点出发的不管是光还是任何其他信号都不能到达他那儿。这令人惊的事实导致罗杰·彭罗斯提出了宇宙监督猜测，它可以被意译为：“上帝憎恶裸点。”换言之，由引力坍缩所产生的点只能发生在像黑洞这样的地方，在那儿它被事件视界体面地遮住而不被外界看见。严格地讲，这是所谓弱的宇宙监督猜测：它使留在黑洞外面的观察者不致受到发生在点处的可预见性失效的影响，但它对那位不幸落到黑洞里的可怜的航天员却是爱莫能助。

    广义相对论方程存在一些解，这些解使得我们的航天员可能看到裸点。他也许能避免撞到点上去，而穿过一个“虫洞”来到宇宙的另一区域。看来这给空间——时间内的旅行提供了巨大的可能性。但是不幸的是，所有这些解似乎都是非常不稳定的；最小的干扰，譬如一个航天员的存在就会使之改变，以至于他还没能看到此点，就撞上去而结束了他的时间。换言之，点总是发生在他的将来，而从不会在过去。强的宇宙监督猜测是说，在一个现实的解里，点总是或者整个存在于将来（如引力坍缩的点），或者整个存在于过去（如大爆炸）。因为在接近裸点处可能旅行到过去，所以宇宙监督猜测的某种形式的成立是大有希望的。这对科学幻想作家而言是不错的，它表明没有任何一个人的生命曾经平安无事：有人可以回到过去，在你投胎之前杀死你的父亲或母亲！

    事件视界，也就是空间——时间中不可逃逸区域的边界，正如同围绕着黑洞的单向膜：物体，譬如不谨慎的航天员，能通过事件视界落到黑洞里去，但是没有任何东西可以通过事件视界而逃离黑洞。（记住事件视界是企图逃离黑洞的光的空间——时间轨道，没有任何东西可以比光运动得更快。）人们可以将诗人但丁针对地狱入口所说的话恰到好处地用于事件视界：“从这儿进去的人必须抛弃一切希望。”任何东西或任何人一旦进入事件视界，就会很快地到达无限致密的区域和时间的终点。

    广义相对论预言，运动的重物会导致引力波的辐射，那是以光的速度传播的空间——时间曲率的涟漪。引力波和电磁场的涟漪光波相类似，但是要探测到它则困难得多。就像光一样，它带走了发射它们的物体的能量。因为任何运动中的能量都会被引力波的辐射所带走，所以可以预料，一个大质量物体的系统最终会趋向于一种不变的状态。（这和扔一块软木到水中的情况相当类似，起先翻上翻下折腾了好一阵，但是当涟漪将其能量带走，就使它最终平静下来。）例如，绕着太阳公转的地球即产生引力波。其能量损失的效应将改变地球的轨道，使之逐渐越来越接近太阳，最后撞到太阳上，以这种方式归于最终不变的状态。在地球和太阳的情形下能量损失率非常小——大约只能点燃一个小电热器，这意味着要用大约1干亿亿亿年地球才会和太阳相撞，没有必要立即去为之担忧！地球轨道改变的过程极其缓慢，以至于根本观测不到。但几年以前，在称为PSR191316（PSR表示“脉冲星”，一种特别的发射出无线电波规则脉冲的中子星）的系统中观测到这一效应。此系统包含两个互相围绕着运动的中子星，由于引力波辐射，它们的能量损失，使之相互以螺旋线轨道靠近。J·H·泰勒和R·A·荷尔西由于对广义相对论的这一证实，而获得1993年的诺贝尔奖。大约3亿年后它们将会碰撞。它们在碰撞之前，将会公转得这么快速，甚至像LIGO这样的检测器却能接收到它们射出的引力波。

    在恒星引力坍缩形成黑洞时，运动会更快得多，这样能量被带走的速率就高得多。所以不用太长的时间就会达到不变的状态。这最终的状态将会是怎样的呢？人们会以为它将依赖于形成黑洞的恒星的所有的复杂特征——不仅仅它的质量和转动速度，而且恒星不同部分的不同密度以及恒星内气体的复杂运动。如果黑洞就像坍缩形成它们的原先物体那样变化多端，一般来讲，对之作任何预言都将是非常困难的。

    然而，加拿大科学家外奈·伊斯雷尔（他生于柏林，在南非长大，在爱尔兰得到博士）在1967年使黑洞研究发生了彻底的改变。他指出，根据广义相对论，非旋转的黑洞必须是非常简单、完美的球形；其大小只依赖于它们的质量，并且任何两个这样的同质量的黑洞必须是等同的。事实上，它们可以用爱因斯坦的特解来描述，这个解是在广义相对论发现后不久的1917年卡尔·施瓦兹席尔德找到的。一开始，许多人（其中包括伊斯雷尔自己）认为，既然黑洞必须是完美的球形，一个黑洞只能由一个完美球形物体坍缩而形成。所以，任何实际的恒星——从来都不是完美的球形——只会坍缩形成一个裸点。

    然而，对于伊斯雷尔的结果，一些人，特别是罗杰·彭罗斯和约翰·惠勒提倡一种不同的解释。他们论证道，牵涉恒星坍缩的快速运动表明，其释放出来的引力波使之越来越近于球形，到它终于静态时，就变成准确的球形。按照这种观点，任何非旋转恒星，不管其形状和内部结构如何复杂，在引力坍缩之后都将终结于一个完美的球形黑洞，其大小只依赖于它的质量。这种观点得到进一步的计算支持，并且很快就为大家所接受。

    伊斯雷尔的结果只处理了由非旋转物体形成的黑洞。1963年，新西兰人罗伊·克尔找到了广义相对论方程的描述旋转黑洞的一族解。这些“克尔”黑洞以恒常速度旋转，其大小与形状只依赖于它们的质量和旋转的速度。如果旋转为零，黑洞就是完美的球形，这解就和施瓦兹席尔德解一样。如果有旋转，黑洞的赤道附近就鼓出去（正如地球或太阳由于旋转而鼓出去一样），而旋转得越快则鼓得越多。由此人们猜测，如将伊斯雷尔的结果推广到包括旋转体的情形，则任何旋转物体坍缩形成黑洞后，将最后终结于由克尔解描述的一个静态。

    1970年，我在剑桥的一位同事和研究生同学布兰登·卡特为证明此猜测跨出了第一步。他指出，假定一个稳态的旋转黑洞，正如一个自旋的陀螺那样，有一个对称轴，则它的大小和形状，只由它的质量和旋转速度所决定。然后我在1971年证明了，任何稳态旋转黑洞确实有这样的一个对称轴。最后，在国王学院任教的大卫·罗宾逊利用卡特和我的结果证明了这猜测是对的：这样的黑洞确实必须是克尔解。所以在引力坍缩之后，一个黑洞必须最终演变成一种能够旋转、但是不能搏动的态。并且它的大小和形状，只决定于它的质量和旋转速度，而与坍缩成为黑洞的原先物体的性质无关。此结果以这样的一句谚语表达而成为众所周知：“黑洞没有毛。”“无毛”定理具有巨大的实际重要性，因为它极大地限制了黑洞的可能类型。所以，人们可以制造可能包含黑洞的物体的具体模型，再将此模型的预言和观测相比较。因为在黑洞形成之后，我们所能测量的只是有关坍缩物体的质量和旋转速度，所以“无毛”定理还意味着，有关这物体的非常大量的信息，在黑洞形成时损失了。下一章　我们将会看到它的意义。

    黑洞是科学史上极为罕见的情形之一，在没有任何观测到的证据证明其理论是正确的情形下，作为数学的模型被发展到非常详尽的地步。的确，这经常是反对黑洞的主要论据：你怎么能相信一个其依据只是基于令人怀疑的广义相对论的计算的对象呢？然而，1963年，加利福尼亚的帕罗玛天文台的天文学家马丁·施密特测量了在称为3C273（即是剑桥射电源编目第三类的273号）射电源方向的一个黯淡的类星体的红移。他发现引力场不可能引起这么大的红移——如果它是引力红移，这类星体必须具有如此大的质量，并离我们如此之近，以至于会干扰太阳系中的行星轨道。这暗示此红移是由宇宙的膨胀引起的，进而表明此物体离我们非常远。由于在这么远的距离还能被观察到，它必须非常亮，也就是必须辐射出大量的能量。人们会想到，产生这么大量能量的唯一机制看来不仅仅是一个恒星，而是一个星系的整个中心区域的引力坍缩。人们还发现了许多其他类星体，它们都有很大的红移。但是它们都离开我们太远了，所以对之进行观察太困难，以至于不能给黑洞提供结论性的证据。

    1967年，剑桥的一位研究生约瑟琳·贝尔发现了天空发射出无线电波的规则脉冲的物体，这对黑洞的存在的预言带来了进一步的鼓舞。起初贝尔和她的导师安东尼·赫维许以为，他们可能和我们星系中的外星文明进行了接触！我的确记得在宣布他们发现的讨论会上，他们将这四个最早发现的源称为LGM1－LGM4，LGM表示“小绿人”（“Little Green Man”）的意思。然而，最终他们和所有其他人都得到了不太浪漫的结论，这些被称为脉冲星的物体，事实上是旋转的中子星，这些中子星由于它们的磁场和周围物质复杂的相互作用，而发出无线电波的脉冲。这对于写空间探险的作者而言是个坏消息，但对于我们这些当时相信黑洞的少数人来说，是非常大的希望——这是第一个中子星存在的证据。中子星的半径大约10英里，只是恒星变成黑洞的临界半径的几倍。如果一颗恒星能坍缩到这么小的尺度，预料其他恒星会坍缩到更小的尺度而成为黑洞，就是理所当然的了。

    按照黑洞定义，它不能发出光，我们何以希望能检测到它呢？这有点像在煤库里找黑猫。庆幸的是，有一种办法。正如约翰·米歇尔在他1783年的先驱性论文中指出的，黑洞仍然将它的引力作用到它周围的物体上。天文学家观测了许多系统，在这些系统中，两颗恒星由于相互之间的引力吸引而互相围绕着运动。他们还看到了，其中只有一颗可见的恒星绕着另一颗看不见的伴星运动的系统。人们当然不能立即得出结论说，这伴星即为黑洞——它可能仅仅是一颗太暗以至于看不见的恒星而已。然而，有些这种系统，例如叫做天鹅X－1（图6.2）的，也刚好是一个强的X 射线源。对这现象的最好解释是，物质从可见星的表面被吹起来，当它落向不可见的伴星之时，发展成螺旋状的轨道（这和水从浴缸流出很相似），并且变得非常热而发出X射线（图6.3）。为了使这机制起作用，不可见物体必须非常小，像白矮星、中子星或黑洞那样。从观察那颗可见星的轨道，人们可推算出不可见物体的最小的可能质量。在天鹅X－1的情形，不可见星大约是太阳质量的6倍。按照强德拉塞卡的结果，它的质量太大了，既不可能是白矮星，也不可能是中子星。所以看来它只能是一个黑洞。

    图6.2在靠近照片中心的两个恒星之中更亮的那颗是天鹅X－1，被认为是由互相绕着旋转的一个黑洞和一个正常恒星组成。

    图6.3

    还有其他不用黑洞来解释天鹅X－1的模型，但所有这些都相当牵强附会。黑洞看来是对这一观测的仅有的真正自然的解释。尽管如此，我和加州理工学院的基帕·索恩打赌说，天鹅X－1不包含一个黑洞！这对我而言是一个保险的形式。我对黑洞作了许多研究，如果发现黑洞不存在，则这一切都成为徒劳。但在这种情形下，我将得到赢得打赌的安慰，他要给我 4年的《私家侦探》杂志。事实上，从我们打赌的1975年迄今，虽然天鹅 X－1的情形并没有改变太多，但是人们已经积累了这么多对黑洞有利的观测证据，我只好认输。我进行了约定的赔偿，那就是给索恩订阅一年的《藏春阁》。这使他开放的妻子相当恼火。

    现在，在我们的星系中和邻近两个名叫麦哲伦星云的星系中，还有几个类似天鹅X－1的黑洞的证据。然而，几乎可以肯定，黑洞的数量比这多得太多了！在宇宙的漫长历史中，很多恒星应该已经烧尽了它们的核燃料并坍缩了。黑洞的数目甚至比可见恒星的数目要大得相当多。单就我们的星系中，大约总共有1000亿颗可见恒星。这样巨大数量的黑洞的额外引力就能解释为何目前我们星系具有如此的转动速率，单是可见恒星的质量是不足够的。我们还有某些证据说明，在我们星系的中心有大得多的黑洞，其质量大约是太阳的10万倍。星系中的恒星若十分靠近这个黑洞时，作用在它的近端和远端上的引力之差或潮汐力会将其撕开，它们的遗骸以及其他恒星所抛出的气体将落到黑洞上去。正如同在天鹅X－1情形那样，气体将以螺旋形轨道向里运动并被加热，虽然不如天鹅X－1那种程度会热到发出X射线，但是它可以用来说明星系中心观测到的非常紧致的射电和红外线源。

    人们认为，在类星体的中心是类似的、但质量更大的黑洞，其质量大约为太阳的1亿倍。落入此超重的黑洞的物质能提供仅有的足够强大的能源，用以解释这些物体释放出的巨大能量。当物质旋入黑洞，它将使黑洞往同一方向旋转，使黑洞产生一类似地球上的一个磁场。落入的物质会在黑洞附近产生能量非常高的粒子。该磁场是如此之强，以至于将这些粒子聚焦成沿着黑洞旋转轴，也即它的北极和南极方向往外喷射的射流。在许多星系和类星体中确实观察到这类射流。

    人们还可以考虑存在质量比太阳小很多的黑洞的可能性。因为它们的质量比强德拉塞卡极限低，所以不能由引力坍缩产生：这样小质量的恒星，甚至在耗尽了自己的核燃料之后，还能支持自己对抗引力。只有当物质由非常巨大的压力压缩成极端紧密的状态时，这小质量的黑洞才得以形成。一个巨大的氢弹可提供这样的条件：物理学家约翰·惠勒曾经算过，如果将世界海洋里所有的重水制成一个氢弹，则它可以将中心的物质压缩到产生一个黑洞。（当然，那时没有一个人可能留下来去对它进行观察！）更现实的可能性是，在极早期的宇宙的高温和高压条件下会产生这样小质量的黑洞。因为一个比平均值更紧密的小区域，才能以这样的方式被压缩形成一个黑洞。所以当早期宇宙不是完全光滑的和均匀的情形，这才有可能。但是我们知道，早期宇宙必须存在一些无规性，否则现在宇宙中的物质分布仍然会是完全均匀的，而不能结块形成恒星和星系。

    很清楚，导致形成恒星和星系的无规性是否导致形成相当数目的“太初”黑洞，这要依赖于早期宇宙的条件的细节。所以如果我们能够确定现在有多少太初黑洞，我们就能对宇宙的极早期阶段了解很多。质量大于10亿吨（一座大山的质量）的太初黑洞，可由它对其他可见物质或宇宙膨胀的影响被探测到。然而，正如我们需要在下一章看到的，黑洞根本不是真正黑的，它们像一个热体一样发光，它们越小则发热发光得越厉害。所以看起来荒谬，而事实上却是，小的黑洞也许可以比大的黑洞更容易地被探测到。

    第七章　黑洞不是这么黑的

    在1970年以前，我关于广义相对论的研究，主要集中于是否存在一个大爆炸点。然而，同年11月我的女儿露西出生后不久的一个晚上，当我上床时，我开始思考黑洞的问题。我的残废使得这个过程相当慢，所以我有许多时间。那时候还不存在关于空间——时间的那一点是在黑洞之内还是在黑洞之外的准确定义。我已经和罗杰·彭罗斯讨论过将黑洞定义为不能逃逸到远处的事件集合的想法，这也就是现在被广泛接受的定义。它意味着，黑洞边界——即事件视界——是由刚好不能从黑洞逃逸而永远只在边缘上徘徊的光线在空间——时间里的路径所形成的（图7.1）。这有点像从警察那儿逃开，但是仅仅只能比警察快一步，而不能彻底地逃脱的情景！

    图7.1

    我忽然意识到，这些光线的路径永远不可能互相靠近。如果它们靠近了，它们最终就必须互相撞上。这正如和另一个从对面逃离警察的人相遇——你们俩都会被抓住：（或者，在这种情形下落到黑洞中去。）但是，如果这些光线被黑洞所吞没，那它们就不可能在黑洞的边界上呆过。所以在事件视界上的光线的路径必须永远是互相平行运动或互相散开。另一种看到这一点的方法是，事件视界，亦即黑洞边界，正像一个影子的边缘——一个即将临头的灾难的影子。如果你看到在远距离上的一个源（譬如太阳）投下的影子，就能明白边缘上的光线不会互相靠近。

    如果从事件视界（亦即黑洞边界）来的光线永远不可能互相靠近，则事件视界的面积可以保持不变或者随时间增大，但它永远不会减小——因为这意味着至少一些在边界上的光线必须互相靠近。事实上，只要物质或辐射落到黑洞中去，这面积就会增大（图7.2）；或者如果两个黑洞碰撞并合并成一个单独的黑洞，这最后的黑洞的事件视界面积就会大于或等于原先黑洞的事件视界面积的总和（图7.3）。事件视界面积的非减性质给黑洞的可能行为加上了重要的限制。我如此地为我的发现所激动，以至于当夜没睡多少。第二天，我给罗杰·彭罗斯打电话，他同意我的结果。我想，事实上他已经知道了这个面积的性质。然而，他是用稍微不同的黑洞定义。他没有意识到，假定黑洞已终止于不随时间变化的状态，按照这两种定义，黑洞的边界以及其面积都应是一样的。

    图7.2、图7.3

    人们非常容易从黑洞面积的不减行为联想起被叫做熵的物理量的行为。熵是测量一个系统的无序的程度。常识告诉我们，如果不进行外加干涉，事物总是倾向于增加它的无序度。（例如你只要停止保养房子，看会发生什么？）人们可以从无序中创造出有序来（例如你可以油漆房子），但是必须消耗精力或能量，因而减少了可得到的有序能量的数量。

    热力学第二定律是这个观念的一个准确描述。它陈述道：一个孤立系统的熵总是增加的，并且将两个系统连接在一起时，其合并系统的熵大于所有单独系统熵的总和。譬如，考虑一盒气体分子的系统。分子可以认为是不断互相碰撞并不断从盒子壁反弹回来的康乐球。气体的温度越高，分子运动得越快，这样它们撞击盒壁越频繁越厉害，而且它们作用到壁上的向外的压力越大。假定初始时所有分子被一隔板限制在盒子的左半部，如果接着将隔板除去，这些分子将散开并充满整个盒子。在以后的某一时刻，所有这些分子偶尔会都呆在右半部或回到左半部，但占绝对优势的可能性是在左右两半分子的数目大致相同。这种状态比原先分子在左半部分的状态更加无序，所以人们说熵增加了。类似地，我们将一个充满氧分子的盒子和另一个充满氮分子的盒子连在一起并除去中间的壁，则氧分子和氮分子就开始混合。在后来的时刻，最可能的状态是两个盒子都充满了相当均匀的氧分子和氮分子的混合物。这种状态比原先分开的两盒的初始状态更无序，即具有更大的熵。

    和其他科学定律，譬如牛顿引力定律相比，热力学定律的状况相当不同，例如，它只是在绝大多数的而非所有情形下成立。在以后某一时刻，所有我们第一个盒子中的气体分子在盒子的一半被发现的概率只有几万亿分之一，但它们可能发生。但是，如果附近有一黑洞，看来存在一种非常容易的方法违反第二定律：只要将一些具有大量熵的物体，譬如一盒气体扔进黑洞里。黑洞外物体的总熵就会减少。当然，人们仍然可以说包括黑洞里的熵的总熵没有降低——但是由于没有办法看到黑洞里面，我们不能知道里面物体的熵为多少。如果黑洞具有某一特征，黑洞外的观察者因之可知道它的熵，并且只要携带熵的物体一落入黑洞，它就会增加，那将是很美妙的。紧接着上述的黑洞面积定理的发现（即只要物体落入黑洞，它的事件视界面积就会增加），普林斯顿一位名叫雅可布·柏肯斯坦的研究生提出，事件视界的面积即是黑洞熵的量度。由于携带熵的物质落到黑洞中去，它的事件视界的面积就会增加，这样黑洞外物质的熵和事件视界面积的和就永远不会降低。

    看来在大多数情况下，这个建议不违背热力学第二定律，然而还有一个致命的瑕疵。如果一个黑洞具有熵，那它也应该有温度。但具有特定温度的物体必须以一定的速率发出辐射。从日常经验知道：只要将火钳在火上烧至红热就能发出辐射。但在低温下物体也发出辐射；通常情况下，只是因为其辐射相当小而没被注意到。为了不违反热力学第二定律这辐射是必须的。所以黑洞必须发出辐射。但正是按照其定义，黑洞被认为是不发出任何东西的物体，所以看来，不能认为黑洞的事件视界的面积是它的熵。1972年，我和布兰登·卡特以及美国同事詹姆·巴丁合写了一篇论文，在论文中我们指出，虽然在熵和事件视界的面积之间存在许多相似点，但还存在着这个致命的困难。我必须承认，写此文章的部份动机是因为被柏肯斯坦所激怒，我觉得他滥用了我的事件视界面积增加的发现。然而，最后发现，虽然是在一种他肯定没有预料到的情形下，但他基本上还是正确的。

    1973年9月我访问莫斯科时，和苏联两位最主要的专家雅可夫·捷尔多维和亚历山大·斯塔拉宾斯基讨论黑洞问题。他们说服我，按照量子力学不确定性原理，旋转黑洞应产生并辐射粒子。在物理学的基础上，我相信他们的论点，但是不喜欢他们计算辐射所用的数学方法。所以我着手设计一种更好的数学处理方法，并于1973年11月底在牛津的一次非正式讨论会上将其公布于众。那时我还没计算出实际上辐射多少出来。我预料要去发现的正是捷尔多维和斯塔拉宾斯基所预言的从旋转黑洞发出的辐射。然而，当我做了计算，使我既惊又恼火的是，我发现甚至非旋转黑洞显然也以不变速率产生和发射粒子。起初我以为这种辐射表明我所用的一种近似无效。我担心如果柏肯斯坦发现了这个情况，他就一定会用它去进一步支持他关于黑洞熵的思想，而我仍然不喜欢这种思想。然而，我越仔细推敲，越觉得这近似其实应该有效。但是，最后使我信服这辐射是真实的理由是，这辐射的粒子谱刚好是一个热体辐射的谱，而且黑洞以刚好防止第二定律被违反的准确速率发射粒子。此后，其他人用多种不同的形式重复了这个计算，他们所有人都证实了黑洞必须如同一个热体那样发射粒子和辐射，其温度只依赖于黑洞的质量——质量越大则温度越低。

    我们知道，任何东西都不能从黑洞的事件视界之内逃逸出来，何以黑洞会发射粒子呢？量子理论给我们的回答是，粒子不是从黑洞里面出来的，而是从紧靠黑洞的事件视界的外面的“空”的空间来的！我们可以用以下的方法去理解它：我们以为是“真空”的空间不能是完全空的，因为那就会意味着诸如引力场和电磁场的所有场都必须刚好是零。然而场的数值和它的时间变化率如同不确定性原理所表明的粒子位置和速度那样，对一个量知道得越准确，则对另一个量知道得越不准确。所以在空的空间里场不可能严格地被固定为零，因为那样它就既有准确的值（零）又有准确的变化率（也是零）。场的值必须有一定的最小的不准确量或量子起伏。人们可以将这些起伏理解为光或引力的粒子对，它们在某一时刻同时出现、互相离开、然后又互相靠近而且互相湮灭。这些粒子正如同携带太阳引力的虚粒子：它们不像真的粒子那样能用粒子加速器直接探测到。然而，可以测量出它们的间接效应。例如，测出绕着原子运动的电子能量发生的微小变化和理论预言是如此相一致，以至于达到了令人惊讶的地步。不确定性原理还预言了类似的虚的物质粒子对的存在，例如电子对和夸克对。然而在这种情形下，粒子对的一个成员为粒子而另一成员为反粒子（光和引力的反粒子正是其自身）。

    因为能量不能无中生有，所以粒子反粒子对中的一个参与者有正的能量，而另一个有负的能量。由于在正常情况下实粒子总是具有正能量，所以具有负能量的那一个粒子注定是短命的虚粒子。它必须找到它的伴侣并与之相湮灭。然而，一颗接近大质量物体的实粒子比它远离此物体时能量更小，因为要花费能量抵抗物体的引力吸引才能将其推到远处。正常情况下，这粒子的能量仍然是正的。但是黑洞里的引力是如此之强，甚至在那儿一个实粒子的能量都会是负的。所以，如果存在黑洞，带有负能量的虚粒子落到黑洞里变成实粒子或实反粒子是可能的。这种情形下，它不再需要和它的伴侣相湮灭了，它被抛弃的伴侣也可以落到黑洞中去。啊，具有正能量的它也可以作为实粒子或实反粒子从黑洞的邻近逃走（图7.4）。对于一个远处的观察者而言，这看起来就像粒子是从黑洞发射出来一样。黑洞越小，负能粒子在变成实粒子之前必须走的距离越短，这样黑洞发射率和表观温度也就越大。

    图7.4

    辐射出去的正能量会被落入黑洞的负能粒子流所平衡。按照爱因斯坦方程E＝mc2（E是能量，m是质量，c为光速），能量和质量成正比。所以往黑洞去的负能量流减少它的质量。当黑洞损失质量时，它的事件视界面积变小，但是它发射出的辐射的熵过量地补偿了黑洞的熵的减少，所以第二定律从未被违反过。

    还有，黑洞的质量越小，则其温度越高。这样当黑洞损失质量时，它的温度和发射率增加，因而它的质量损失得更快。人们并不很清楚，当黑洞的质量最后变得极小时会发生什么。但最合理的猜想是，它最终将会在一个巨大的、相当于几百万颗氢弹爆炸的发射爆中消失殆尽。

    一个具有几倍太阳质量的黑洞只具有1000万分之一度的绝对温度。这比充满宇宙的微波辐射的温度（大约2.7K）要低得多，所以这种黑洞的辐射比它吸收的还要少。如果宇宙注定继续永远膨胀下去，微波辐射的温度就会最终减小到比这黑洞的温度还低，它就开始损失质量。但是即使那时候，它的温度是如此之低，以至于要用100亿亿亿亿亿亿亿亿年（1后面跟66个0）才全部蒸发完。这比宇宙的年龄长得多了，宇宙的年龄大约只有100到200亿年（1或2后面跟10个0）。另一方面，正如第六章　提及的，在宇宙的极早期阶段存在由于无规性引起的坍缩而形成的质量极小的太初黑洞。这样的小黑洞会有高得多的温度，并以大得多的速率发生辐射。具有10亿吨初始质量的太初黑洞的寿命大体和宇宙的年龄相同。初始质量比这小的太初黑洞应该已蒸发完毕，但那些比这稍大的黑洞仍在辐射出X射线以及伽玛射线。这些X 射线和伽玛射线像是光波，只是波长短得多。这样的黑洞几乎不配这黑的绰号：它们实际上是白热的，正以大约1万兆瓦的功率发射能量。

    只要我们能够驾驭黑洞的功率，一个这样的黑洞可以开动10个大型的发电站。然而，这是非常困难的：这黑洞的质量和一座山差不多，却被压缩成万亿之一英寸亦即比一个原子核的尺度还小！如果在地球表面上你有这样的一个黑洞，就无法阻止它透过地面落到地球的中心。它会穿过地球而来回振动，直到最后停在地球的中心。所以仅有的放置黑洞并利用之发出能量的地方是绕着地球转动的轨道，而仅有的将其放到这轨道上的办法是，用在它之前的一个大质量的吸引力去拖它，这和在驴子前面放一根胡罗卜相当像。至少在最近的将来，这个设想并不现实。

    但是，即使我们不能驾驭这些太初黑洞的辐射，我们观测到它们的机遇又如何呢？我们可以去寻找在太初黑洞寿命的大部分时间里发出的伽玛射线辐射。虽然它们在很远以外的地方，从大部分黑洞来的辐射非常弱，但是从所有它们来的总的辐射是可以检测得到的。我们确实观察到了这样的一个伽玛射线背景：图7.5表示观察到的强度随频率的变化。然而，这个背景可以是也可能是除了太初黑洞之外的过程产生的。图7.5中点线指出，如果在每立方光年平均有300个太初黑洞，它们所发射的伽玛射线的强度应如何地随频率而变化。所以可以说，伽玛射线背景的观测并没给太初黑洞提供任何正的证据。但它们确实告诉我们，在宇宙中每立方光年不可能平均有300个以上的太初黑洞。这个极限表明，太初黑洞最多只能构成宇宙中百万分之一的物质。

    图7.5

    由于太初黑洞是如此之稀罕，看来不太可能存在一个近到我们可以将其当作一个单独的伽玛射线源来观察。但是由于引力会将太初黑洞往任何物质处拉近，所以在星系里面和附近它们应该会更稠密得多。虽然伽玛射线背景告诉我们，平均每立方光年不可能有多于300个太初黑洞，但它并没有告诉我们，太初黑洞在我们星系中的密度。譬如讲，如果它们的密度高100万倍，则离开我们最近的黑洞可能大约在10亿公里远，或者大约是已知的最远的行星——冥王星那么远。在这个距离上去探测黑洞恒定的辐射，即使其功率为1万兆瓦，仍是非常困难的。人们必须在合理的时间间隔里，譬如一星期，从同方向检测到几个伽玛射线量子，以便观测到一个太初黑洞。否则，它们仅可能是背景的一部份。因为伽玛射线有非常高的频率，从普郎克量子原理得知，每一伽玛射线量子具有非常高的能量，这样甚至发射一万兆瓦都不需要许多量子。而要观测到从冥王星这么远来的如此少的粒子，需要一个比任何迄今已造成的更大的伽玛射线探测器。况且，由于伽玛射线不能穿透大气层，此探测器必须放到外空间。

    当然，如果一颗像冥王星这么近的黑洞已达到它生命的末期并要爆炸开来，去检测其最后爆炸的辐射是容易的。但是，如果一个黑洞已经辐射了100～20O亿年，不在过去或将来的几百万年里，而是在未来的若干年里到达它生命的终结的可能性真是微不足道！所以在你的研究津贴用光之前，为了有一合理的机会看到爆炸，必须找到在大约1光年距离之内检测任何爆炸的方法。事实上，原先建造来监督违反禁止核试验条约的卫星检测到了伽玛射线爆。每个月似乎发生16次左右，并且大体均匀地分布在天空的所有方向上。这表明它们起源于太阳系之外，否则的话，我们可以预料它们要集中于行星轨道面上。这种均匀分布还表明，这些伽玛射线源要么处于银河系中离我们相当近的地方，要么在它的外围的宇宙学距离之处，否则它们还会集中于星系的平面之上。在后者的情形下，产生伽玛射线爆所需的能量实在太大，微小的黑洞根本提供不起。但是如果这些源以星系的尺度衡量和我们邻近，那就可能是正在爆发的黑洞。我非常希望这种情形成真，但是我必须承认，还可以用其他方式来解释伽玛射线爆，例如中子星的碰撞。未来几年的观测，尤其是像LIGO这样的引力波探测器，应该能使我们发现伽玛射线爆的起源。

    即使对太初黑洞的探索证明是否定的，并且看来可能会是这样，仍然给了我们关于极早期宇宙的重要信息。如果早期宇宙曾经是紊乱或无规的，或者物质的压力很低，可以预料到会产生比我们对伽玛射线背景所作的观测所设下的极限更多的太初黑洞。只有当早期宇宙是非常光滑和均匀的，并有很高的压力，人们才能解释为何没有观测到太初黑洞。

    黑洞辐射的思想是第一个这样的例子，它以基本的方式依赖于本世纪两个伟大理论即广义相对论和量子力学所作的预言。因为它推翻了已有的观点，所以一开始就引起了许多反对：“黑洞怎么会辐射东西出来？”当我在牛津附近的卢瑟福——阿普顿实验室的一次会议上，第一次宣布我的计算结果时，受到了普遍质疑。我讲演结束后，会议主席、伦敦国王学院的约翰·泰勒宣布这一切都是毫无意义的。他甚至为此还写了一篇论文。然而，最终包括约翰·泰勒在内的大部分人都得出结论：如果我们关于广义相对论和量子力学的其他观念是正确的，黑洞必须像热体那样辐射。这样，即使我们还不能找到一个太初黑洞，大家相当普遍地同意，如果找到的话，它必须正在发射出大量的伽玛射线和X射线。

    黑洞辐射的存在看来意味着，引力坍缩不像我们曾经认为的那样是最终的、不可逆转的。如果一个航天员落到黑洞中去，黑洞的质量将增加，但是最终这额外质量的等效能量会以辐射的形式回到宇宙中去。这样，此航天员在某种意义上被“再循环”了。然而，这是一种非常可怜的不朽，当他在黑洞里被撕开时，他的任何个人的时间的概念几乎肯定都达到了终点，甚至最终从黑洞辐射出来的粒子的种类一般都和构成这航天员的不同：这航天员所遗留下来的仅有特征是他的质量或能量。

    当黑洞的质量大于几分之1克时，我用以推导黑洞辐射的近似应是很有效的。但是，当黑洞在它的生命晚期，质量变成非常小时，这近似就失效了。最可能的结果看来是，它至少从宇宙的我们这一区域消失了，带走了航天员和可能在它里面的任何点（如果其中确有一个点的话）。这是量子力学能够去掉广义相对论预言的点的第一个迹象。然而，我和其他人在1974年所用的方法不能回答诸如量子引力论中是否会发生性的问题。所以从1975年以来，根据理查德·费因曼对于历史求和的思想，我开始发展一种更强有力的量子引力论方法。这种方法对宇宙的开端和终结，以及其中的诸如航天员之类的存在物给出的答案，这些将在下两章中叙述。我们将看到，虽然不确定性原理对于我们所有的预言的准确性都加上了限制，同时它却可以排除掉发生在空间——时间点处的基本的不可预言性。

    第八章　宇宙的起源和命运

    爱因斯坦广义相对论本身预言了：时空在大爆炸点处开始，并会在大挤压点处（如果整个宇宙坍缩的话）或在黑洞中的一个点处（如果一个局部区域，譬如恒星要坍缩的话）结束。任何抛进黑洞的东西都会在点处被毁灭，只有它的质量的引力效应能继续在外面被感觉得到。另一方面，当计入量子效应时，物体的质量和能量会最终回到宇宙的其余部分，黑洞和在它当中的任何点一道被蒸发掉并最终消失。量子力学对大爆炸和大挤压点也能有同样戏剧性的效应吗？在宇宙的极早或极晚期，当引力场是如此之强，以至于量子效应不能不考虑时，究竟会发生什么？宇宙究竟是否有一个开端或终结？如果有的话，它们是什么样子的？

    整个70年代我主要在研究黑洞，但在1981年参加在梵蒂冈由耶稣会组织的宇宙学会议时，我对于宇宙的起源和命运问题的兴趣重新被唤起。天主教会试图对科学的问题立法，并宣布太阳是绕着地球运动时，对伽利略犯下了大错误。几个世纪后的现在，它决定邀请一些专家就宇宙学问题提出建议。在会议的尾声，所有参加者应邀出席教皇的一次演讲。他告诉我们，在大爆炸之后的宇宙演化是可以研究的，但是我们不应该去过问大爆炸本身，因为那是创生的时刻，因而是上帝的事务。那时候我心中暗喜，他并不知道，我刚在会议上作过的演讲的主题——时空是有限而无界的可能性，就表明着没有开端、没有创生的时刻。我不想去分享伽利略的厄运。我对伽利略之所以有一种强烈的认同感，其部分原因是刚好我出生于他死后的300年！

    为了解释我和其他人关于量子力学如何影响宇宙的起源和命运的思想，必须首先按照“热大爆炸模型”来理解为大家所接受的宇宙历史。它是假定从早到大爆炸时刻起宇宙就用弗利德曼模型描述。在此模型中，人们发现当宇宙膨胀时，其中的任何物体或辐射都变得更凉。（当宇宙的尺度大到二倍，它的温度就降低到一半。）由于温度即是粒子的平均能量——或速度的测度，宇宙的变凉对于其中的物质就会有较大的效应。在非常高的温度下，粒子会运动得如此之快，以至于能逃脱任何由核力或电磁力将它们吸引一起的作用。但是可以预料，当它们变冷下来时，互相吸引的粒子开始结块。更有甚者，连存在于宇宙中的粒子的种类也依赖于温度。在足够高的温度下，粒子的能量是如此之高，只要它们碰撞就会产生出来很多不同的粒子/反粒子对——并且，虽然其中一些粒子打到反粒子上去时会湮灭，但是它们产生得比湮灭得更快。然而，在更低的温度下，碰撞粒子具有较小的能量，粒子/反粒子对产生得不快，而湮灭则变得比产生更快。

    就在大爆炸时，宇宙体积被认为是零，所以是无限热。但是，辐射的温度随着宇宙的膨胀而降低。大爆炸后的1秒钟，温度降低到约为100亿度，这大约是太阳中心温度的1千倍，亦即氢弹爆炸达到的温度。此刻宇宙主要包含光子、电子和中微子（极轻的粒子，它只受弱力和引力的作用）和它们的反粒子，还有一些质子和中子。随着宇宙的继续膨胀，温度继续降低，电子/反电子对在碰撞中的产生率就落到它们湮灭率之下。这样只剩下很少的电子，而大部分电子和反电子相互湮灭，产生出更多的光子。然而，中微子和反中微子并没有互相湮灭掉，因为这些粒子和它们自己以及其他粒子的作用非常微弱，所以直到今天它们应该仍然存在。如果我们能观测到它们，就会为非常热的早期宇宙阶段的图象提供一个很好的证据。可惜现今它们的能量太低了，以至于我们不能直接地观察到。然而，如果中微子不是零质量，而是如苏联在1981年进行的一次没被证实的实验所暗示的，自身具有小的质量，我们则可能间接地探测到它们。正如前面提到的那样，它们可以是“暗物质”的一种形式，具有足够的引力吸引去遏止宇宙的膨胀，并使之重新坍缩。

    在大爆炸后的大约100秒，温度降到了10亿度，也即最热的恒星内部的温度。在此温度下，质子和中子不再有足够的能量逃脱强核力的吸引，所以开始结合产生氘（重氢）的原子核。氘核包含一个质子和一个中子。然后，氘核和更多的质子中子相结合形成氦核，它包含二个质子和二个中子，还产生了少量的两种更重的元素锂和铍。可以计算出，在热大爆炸模型中大约4分之1的质子和中子转变了氦核，还有少量的重氢和其他元素。所余下的中子会衰变成质子，这正是通常氢原子的核。

    1948年，科学家乔治·伽莫夫和他的学生拉夫·阿尔法在合写的一篇著名的论文中，第一次提出了宇宙的热的早期阶段的图像。伽莫夫颇有幽默——他说服了核物理学家汉斯·贝特将他的名字加到这论文上面，使得列名作者为“阿尔法、贝特、伽莫夫”，正如希腊字母的前三个：阿尔法、贝他、伽玛，这特别适合于一篇关于宇宙开初的论文！他们在此论文中作出了一个惊人的预言：宇宙的热的早期阶段的辐射（以光子的形式）今天还应在周围存在，但是其温度已被降低到只比绝对零度（一273℃）高几度。这正是彭齐亚斯和威尔逊在1965年发现的辐射。在阿尔法、贝特和伽莫夫写此论文时，对于质子和中子的核反应了解得不多。所以对于早期宇宙不同元素比例所作的预言相当不准确，但是，在用更好的知识重新进行这些计算之后，现在已和我们的观测符合得非常好。况且，在解释宇宙为何应该有这么多氦时，用任何其他方法都是非常困难的。所以，我们相当确信，至少一直回溯到大爆炸后大约一秒钟为止，这个图像是正确无误的。

    大爆炸后的几个钟头之内，氦和其他元素的产生就停止了。之后的100万年左右，宇宙仅仅只是继续膨胀，没有发生什么事。最后，一旦温度降低到几千度，电子和核子不再有足够能量去抵抗它们之间的电磁吸引力，它们就开始结合形成原子。宇宙作为整体，继续膨胀变冷，但在一个略比平均更密集的区域，膨胀就会由于额外的引力吸引而慢下来。在一些区域膨胀会最终停止并开始坍缩。当它们坍缩时，在这些区域外的物体的引力拉力使它们开始很慢地旋转；当坍缩的区域变得更小，它会自转得更快——正如在冰上自转的滑冰者，缩回手臂时会自转得更快；最终，当这些区域变得足够小，自转的速度就足以平衡引力的吸引，碟状的旋转星系就以这种方式诞生了。另外一些区域刚好没有得到旋转，就形成了叫做椭圆星系的椭球状物体。这些区域之所以停止坍缩是因为星系的个别部分稳定地绕着它的中心旋转，但星系整体并没有旋转。

    随着时间流逝，星系中的氢和氦气体被分割成更小的星云，它们在自身引力下坍缩。当它们收缩时，其中的原子相碰撞，气体温度升高，直到最后，热得足以开始热骤变反应。这些反应将更多的氢转变成氦，释放出的热升高了压力，因此使星云不再继续收缩。正如同我们的太阳一样，它们将氢燃烧成氦，并将得到的能量以热和光的形式辐射出来。它们会稳定地在这种状态下停留一段很长的时间。质量更大的恒星需要变得更热，以去平衡它们更强的引力，使得其核聚变反应进行得极快，以至于它们在1亿年这么短的时间里将氢用光。然后，它们会稍微收缩一点。当它们进一步变热，就开始将氦转变成像碳和氧这样更重的元素。但是，这一过程没有释放出太多的能量，所以正如在黑洞那一章　描述的，危机就会发生了。人们不完全清楚下面还会发生什么，但是看来恒星的中心区域会坍缩成一个非常紧致的状态，譬如中子星或黑洞。恒星的外部区域有时会在叫做超新星的巨大爆发中吹出来，这种爆发会使星系中的所有恒星相形之下显得黯淡无光。一些恒星接近生命终点时产生的重元素就抛回到星系里的气体中去，为下一代恒星提供一些原料。我们自己的太阳包含大约2％这样的重元素，因为它是第二代或第三代恒星，是由50亿年前从包含有更早的超新星的碎片的旋转气体云形成的。云里的大部分气体形成了太阳或者喷到外面去，但是少量的重元素集聚在一起，形成了像地球这样的、现在绕太阳公转的物体。

    地球原先是非常热的，并且没有大气。在时间的长河中它冷却下来，并从岩石中溢出的气体里得到了大气。这早先的大气不能使我们存活。因为它不包含氧气，但有很多对我们有毒的气体，如硫化氢（即是使臭鸡蛋难闻的气体）。然而，存在其他在这条件下能繁衍的生命的原始形式。人们认为，它们可能是作为原子的偶然结合形成叫做宏观分子的大结构的结果而在海洋中发展，这种结构能够将海洋中的其他原子聚集成类似的结构。它们就这样地复制了自己并繁殖。在有些情况下复制有误差。这些误差多数使得新的宏观分子不能复制自己，并最终被消灭。然而，有一些误差会产生出新的宏观分子，在复制它们自己时会变得更好。所以它们具有优点，并趋向于取代原先的宏观分子。进化的过程就是用这种方式开始，它导致了越来越复杂的自复制的组织。第一种原始的生命形式消化了包括硫化氢在内的不同物质而放出氧气。这样就逐渐地将大气改变到今天这样的成份，允许诸如鱼、爬行动物、哺乳动物以及最后人类等生命的更高形式的发展。

    宇宙从非常热开始并随膨胀而冷却的景象，和我们今天所有的观测证据相一致。尽管如此，还有许多重要问题未被回答：

    （1）为何早期宇宙如此之热？

    （2）为何在大尺度上宇宙是如此一致？为何在空间的所有地方和所有方向上它显得是一样的？尤其是，当我们朝不同方向看时，为何微波辐射背景的温度是如此之相同？这有点像问许多学生一个考试题。如果所有人都刚好给出相同的回答，你就会十分肯定，他们互相之间通过话。在上述的模型中，从大爆炸开始光还没有来得及从一个很远的区域传到另一个区域，即使这两个区域在宇宙的早期靠得很近。按照相对论，如果连光都不能从一个区域走到另一个区域，则没有任何其他的信息能做到。所以，除非因为某种不能解释的原因，导致早期宇宙中不同的区域刚好从同样的温度开始，否则，没有一种方法能使它们有互相一样的温度。

    （3）为何宇宙以这样接近于区分坍缩和永远膨胀模型的临界膨胀率的速率开始，以至于即使在100亿年以后的现在，它仍然几乎以临界的速率膨胀？如果在大爆炸后的1秒钟那一时刻其膨胀率甚至只要小10亿亿分之1，那么在它达到今天这么大的尺度之前宇宙就已坍缩。

    （4）尽管在大尺度上宇宙是如此的一致和均匀，它却包含有局部的无规性，诸如恒星和星系。人们认为，这些是从早期宇宙中不同区域间的密度的很小的差别发展而来。这些密度起伏的起源是什么？

    广义相对论本身不能解释这些特征或回答这些问题，因为它预言，在大爆炸点宇宙是从无限密度开始的。在点处，广义相对论和所有其他物理定律都失效：人们不能预言从点会出来什么。正如以前解释的，这表明我们可以从这理论中除去大爆炸点和任何先于它的事件，因为它们对我们没有任何观测效应。空间一时间就会有边界——大爆炸处的开端。

    看来科学揭露了一组定律，在不确定性原理极限内，如果我们知道宇宙在任一时刻的状态，这些定律就会告诉我们，它如何随时间发展。这些定律也许原先是由上帝颁布的，但是看来从那以后他就让宇宙按照这些定律去演化，而不再对它干涉。但是，它是如何选择宇宙的初始状态和结构的？在时间的开端处“边界条件”是什么？

    一种可能的回答是，上帝选择宇宙的这种初始结构是因为某些我们无望理解的原因。这肯定是在一个全能造物主的力量之内。但是如果他使宇宙以这种不可理解的方式开始，何以他又选择让它按照我们可理解的定律去演化？整部科学史是对事件不是以任意方式发生，而是反映了一定的内在秩序的逐步的意识。这秩序可以是、也可以不是由神灵主宰的。只有假定这种秩序不但应用于定律，而且应用于在时空边界处所给定的宇宙初始条件才是自然的。可以有大量具有不同初始条件的宇宙模型，它们都服从定律。应该存在某种原则去抽取一个初始状态，也就是一个模型去代表我们的宇宙。

    所谓的紊乱边界条件即是这样的一种可能性。这里含蓄地假定，或者宇宙是空间无限的，或者存在无限多宇宙。在紊乱边界条件下，在刚刚大爆炸之后，寻求任何空间的区域在任意给定的结构的概率，在某种意义上，和它在任何其他的结构的概率是一样的：宇宙初始态的选择纯粹是随机的。这意味着，早期宇宙可能是非常紊乱和无规则的。因为与光滑和有序的宇宙相比，存在着更多得多的紊乱和无序的宇宙。（如果每一结构都是等几率的，多半宇宙是从紊乱无序态开始，就是因为这种态多得这么多。）很难理解，从这样紊乱的初始条件，如何导致今天我们这个在大尺度上如此光滑和规则的宇宙。人们还预料，在这样的模型中，密度起伏导致了比由伽玛射线背景所限定的多得多的太初黑洞的形成。

    如果宇宙确实是空间无限的，或者如果存在无限多宇宙，则就会存在某些从光滑和一致的形态开始演化的大的区域。这有一点像著名的一大群猴子敲打打字机的故事——它们大部分所写的都是废话。但是纯粹由于偶然，它们可能碰巧打出莎士比亚的一首短诗。类似地，在宇宙的情形，是否我们可能刚好生活在一个光滑和一致的区域里呢？初看起来，这是非常不可能的，因为这样光滑的区域比紊乱的无序的区域少得多得多。然而，假定只有在光滑的区域里星系、恒星才能形成，才能有合适的条件，让像我们这样复杂的、有能力质疑为什么宇宙是如此光滑的问题、能自然复制的组织得以存在。这就是被称为人择原理的一个应用的例子。人择原理可以释义作：“我们看到的宇宙之所以这个样子，乃是因为我们的存在。”

    人择原理有弱的和强的意义下的两种版本。弱人择原理是讲，在一个大的或具有无限空间和／或时间的宇宙里，只有在空间一时间有限的一定区域里，才存在智慧生命发展的必要条件。在这些区域中，如果智慧生物观察到他们在宇宙的位置满足那些为他们生存所需的条件，他们不应感到惊讶。这有点像生活在富裕街坊的富人看不到任何贫穷。

    应用弱人择原理的一个例子是“解释”为何大爆炸发生于大约100亿年之前——智慧生物需要那么长时间演化。正如前面所解释的，一个早代的恒星首先必须形成。这些恒星将一些原先的氢和氦转化成像碳和氧这样的元素，由这些元素构成我们。然后恒星作为超新星而爆发，其裂片形成其他恒星和行星，其中就包括我们的太阳系，太阳系年龄大约是50亿年。地球存在的头10亿或20亿年，对于任何复杂东西的发展都嫌太热。余下的30亿年左右才用于生物进化的漫长过程，这个过程导致从最简单的组织到能够测量回溯到大爆炸那一瞬间的生物的形成。

    很少人会对弱人择原理的有效性提出异议。然而，有的人走得更远并提出强人择原理。按照这个理论，存在许多不同的宇宙或者一个单独宇宙的许多不同的区域，每一个都有自己初始的结构，或许还有自己的一套科学定律。在这些大部分宇宙中，不具备复杂组织发展的条件；只有很少像我们的宇宙，在那里智慧生命得以发展并质疑：“为何宇宙是我们看到的这种样子？”这回答很简单：如果它不是这个样子，我们就不会在这儿！

    我们现在知道，科学定律包含许多基本的数，如电子电荷的大小以及质子和电子的质量比。至少现在，我们不能从理论上预言这些数值——我们必须由观察找到它们。也许有一天，我们会发现一个将它们所有都预言出来的一个完整的统一理论，但是还可能它们之中的一些或全部，在不同的宇宙或在一个宇宙之中是变化的。令人吃惊的事实是，这些数值看来是被非常细致地调整到使得生命的发展成为可能。例如，如果电子的电荷只要稍微有点不同，则要么恒星不能够燃烧氢和氦，要么它们没有爆炸过。当然，也许存在其他形式的、甚至还没被科学幻想作家梦想过的智慧生命。它并不需要像太阳这样恒星的光，或在恒星中制造出并在它爆炸时被抛到空间去的更重的化学元素。尽管如此，看来很清楚，允许任何智慧生命形式的发展的数值范围是比较小的。对于大部份数值的集合，宇宙也会产生，虽然它们可以是非常美的，但不包含任何一个能为如此美丽而惊讶的人。人们既可以认为这是在创生和科学定律选择中的神意的证据，也可以认为是对强人择原理的支持。

    人们可以提出一系列理由，来反对强人择原理对宇宙的所观察到的状态的解释。首先，在何种意义上可以说，所有这些不同的宇宙存在？如果它们确实互相隔开，在其他宇宙发生的东西，怎么可以在我们自己的宇宙中没有可观测的后果？所以，我们应该用经济学原理，将它们从理论中割除去。另一方面，它们若仅仅是一个单独宇宙的不同区域，则在每个区域里的科学定律必须是一样的，因为否则人们不能从一个区域连续地运动到另一区域。在这种情况下，不同区域之间的仅有的不同只是它们的初始结构。这样，强人择原理即归结为弱人择原理。

    对强人择原理的第二个异议是，它和整个科学史的潮流背道而驰。我们是从托勒密和他的支持者的地心宇宙论发展而来，通过哥白尼和伽利略日心宇宙论，直到现代的图象，其中地球是一个中等大小的行星，它绕着一个寻常的螺旋星系外圈的普通恒星作公转，而这星系本身只是在可观察到的宇宙中万亿个星系中的一个。然而强人择原理却宣布，这整个庞大的构造仅仅是为我们的缘故而存在，这是非常难以令人置信的。我们太阳系肯定是我们存在的前提，人们可以将之推广于我们的星系，使之允许早代的恒星产生重元素。但是，丝毫看不出存在任何其他星系的必要，在大尺度上也不需要宇宙在每一方向上必须如此一致和类似。

    如果人们能够表明，相当多的宇宙的不同初始结构会演化产生像我们今天看到的宇宙，至少在弱的形式上，人们会对人择原理感到更满意。如果这样，则一个从某些随机的初始条件发展而来的宇宙，应当包含许多光滑的、一致的并适合智慧生命演化的区域。另一方面，如果宇宙的初始条件必须极端仔细地选择，才能导致在我们周围所看到的一切，宇宙就不太可能包含任何会出现生命的区域。在上述的热大爆炸模型中，没有足够的方向使热从一个区域流到另一区域。这意味着宇宙的初始态在每一处必须刚好有同样的温度，才能说明我们在每一方向上看到的微波背景辐射都有同样温度，其初始的膨胀率也要非常精确地选择，才能使得现在的膨胀率仍然是如此接近于需要用以避免坍缩的临界速率。这表明，如果直到时间的开端热大爆炸模型都是正确的，则必须非常仔细地选择宇宙的初始态。所以，除非作为上帝有意创造像我们这样生命的行为，否则要解释为何宇宙只用这种方式起始是非常困难的。

    为了试图寻找一个能从许多不同的初始结构演化到象现在这样的宇宙的宇宙模型，麻省理工学院的科学家阿伦·固斯提出，早期宇宙可能存在过一个非常快速膨胀的时期。这种膨胀叫做“暴涨”，意指宇宙在一段时间里，不像现在这样以减少的、而是以增加的速率膨胀。按照固斯理论，在远远小于1秒的时间里，宇宙的半径增大了100万亿亿亿（1后面跟30个0）倍。

    固斯提出，宇宙是以一个非常热而且相当紊乱的状态从大爆炸开始的。这些高温表明宇宙中的粒子运动得非常快并具有高能量。正如早先我们讨论的，人们预料在这么高的温度下，强和弱核力及电磁力都被统一成一个单独的力。当宇宙膨胀时它会变冷，粒子能量下降。最后出现了所谓的相变，并且力之间的对称性被破坏了：强力变得和弱力以及电磁力不同。相变的一个普通的例子是，当水降温时会冻结成冰。液态水是对称的，它在任何一点和任何方向上都是相同的。然而，当冰晶体形成时，它们有确定的位置，并在某一方向上整齐排列，这就破坏了水的对称。

    处理水的时候，只要你足够小心，就能使之“过冷”，也就是可以将温度降低到冰点（0℃）以下而不结冰。固斯认为，宇宙的行为也很相似：宇宙温度可以低到临界值以下，而没有使不同的力之间的对称受到破坏。如果发生这种情形，宇宙就处于一个不稳定状态，其能量比对称破缺时更大。这特殊的额外能量呈现出反引力的效应：其作用如同一个宇宙常数。宇宙常数是当爱因斯坦在试图建立一个稳定的宇宙模型时，引进广义相对论之中去的。由于宇宙已经像大爆炸模型那样膨胀，所以这宇宙常数的排斥效应使得宇宙以不断增加的速度膨胀，即使在一些物质粒子比平均数多的区域，这一有效宇宙常数的排斥作用超过了物质的引力吸引作用。这样，这些区域也以加速暴涨的形式而膨胀。当它们膨胀时，物质粒子越分越开，留下了一个几乎不包含任何粒子，并仍然处于过冷状态的膨胀的宇宙。宇宙中的任何不规则性都被这膨胀抹平，正如当你吹胀气球时，它上面的皱纹就被抹平了。所以，宇宙现在光滑一致的状态，可以是从许多不同的非一致的初始状态演化而来。

    在这样一个其膨胀由宇宙常数加速、而不由物质的引力吸引使之减慢的宇宙中，早期宇宙中的光线就有足够的时间从一个地方传到另一个地方。这就解答了早先提出的，为何在早期宇宙中的不同区域具有同样性质的问题。不但如此，宇宙的膨胀率也自动变得非常接近于由宇宙的能量密度决定的临界值。这样，不必去假设宇宙初始膨胀率曾被非常仔细地选择过，就能解释为何现在的膨胀率仍然是如此地接近于临界值。

    暴涨的思想还能解释为何宇宙存在这么多物质。在我们能观察到的宇宙里大体有1亿亿亿亿亿亿亿亿亿亿（1后面跟80个0）个粒子。它们从何而来？答案是，在量子理论中，粒子可以从粒子/反粒子对的形式由能量中创生出来。但这只不过引起了能量从何而来的问题。答案是，宇宙的总能量刚好是零。宇宙的物质是由正能量构成的；然而，所有物质都由引力互相吸引。两块互相靠近的物质比两块分得很开的物质具有更少的能量，因为你必须消耗能量去克服把它们拉在一起的引力而将其分开。这样，在一定意义上，引力场具有负能量。在空间上大体一致的宇宙的情形中，人们可以证明，这个负的引力能刚好抵消了物质所代表的正能量，所以宇宙的总能量为零。

    零的两倍仍为零。这样宇宙可以同时将其正的物质能和负的引力能加倍，而不破坏其能量的守恒。在宇宙的正常膨胀时，这并没有发生。这时当宇宙变大时，物质能量密度下降。然而，这种情形确实发生于暴涨时期。因为宇宙膨胀时，过冷态的能量密度保持不变：当宇宙体积加倍时，正物质能和负引力能都加倍，总能量保持为零。在暴涨相，宇宙的尺度增大了一个非常大的倍数。这样，可用以制造粒子的总能量变得非常大。正如固斯所说的：“都说没有免费午餐这件事，但是宇宙是最彻底的免费午餐。”

    今天宇宙不是以暴涨的方式膨胀。这样，必须有一种机制，它可以消去这一非常大的有效宇宙常数，从而使膨胀率从加速的状态，改变为正如同今天这样由引力减慢下的样子。人们可以预料，在宇宙暴涨时不同力之间的对称最终会被破坏，正如过冷的水最终会凝固一样。这样，未破缺的对称态的额外能量就会释放，并将宇宙重新加热到刚好低于使不同力对称的临界温度。以后，宇宙就以标准的大爆炸模式继续膨胀并变冷。但是，现在找到了何以宇宙刚好以临界速率膨胀，并在不同的区域具有相同温度的解释。

    在固斯的原先设想中，有点像在非常冷的水中出现冰晶体，相变是突然发生的。其想法是，正如同沸腾的水围绕着蒸汽泡，新的对称破缺相的“泡泡”在原有的对称相中形成。泡泡膨胀并互相碰撞，直到整个宇宙变成新相。麻烦在于，正如同我和其他几个人所指出的，宇宙膨胀得如此之快，甚至即使泡泡以光速涨大，它们也要互相分离，并因此不能合并在一起。结果宇宙变成一种非常不一致的状态，有些区域仍具有不同力之间的对称。这样的模型跟我们所观察到的宇宙并不吻合。

    1981年10月，我去莫斯科参加量子引力的会议。会后，我在斯特堡天文研究所做了一个有关暴涨模型和它的问题的讲演。听众席中有一年轻的苏联人——莫斯科列别提夫研究所的安德雷·林德——他讲，如果泡泡是如此之大，以至于我们宇宙的区域被整个地包含在一个单独的泡泡之中，则可以避免泡泡不能合并在一起的困难。为了使这个行得通，从对称相向对称破缺相的改变必须在泡泡中进行得非常慢，而按照大统一理论这是相当可能的。林德的缓慢对称破缺思想是非常好的，但过后我意识到，他的泡泡在那一时刻必须比宇宙的尺度还要大！我指出，那时对称不仅仅在泡泡里，而且在所有的地方同时被破坏。这会导致一个正如我们所观察到的一致的宇宙。我被这个思想弄得非常激动，并和我的一个学生因·莫斯讨论。然而，当我后来收到一个科学杂志社寄来的林德的论文，征求是否可以发表时，作为他的朋友，我感到相当难为情。我回答说，这里有一个关于泡泡比宇宙还大的瑕疵，但是里面关于缓慢对称破缺的基本思想是非常好的。我建议将此论文照原样发表。因为林德要花几个月时间去改正它，并且他寄到西方的任何东西都要通过苏联的审查，这种对于科学论文的审查既无技巧可言又很缓慢。我和因·莫斯便越俎代庖，为同一杂志写了一篇短文。我们在该文中指出这泡泡的问题，并提出如何将其解决。

    我从莫斯科返回的第二天，即去费城接受富兰克林研究所的奖章。我的秘朱迪·费拉以其不差的魅力说服了英国航空公司向她和我免费提供协和式飞机的宣传旅行座席。然而，在去机场的路上被大雨耽搁，我没赶上航班。尽管如此，我最终还是到了费城并得到奖章。之后，应邀作了关于暴涨宇宙的讲演。正如在莫斯科那样，我用大部分时间讲授关于暴涨模型的问题。

    几个月之后，宾州大学的保罗·斯特恩哈特和安德鲁斯·阿尔伯勒希特独立地提出和林德非常相似的思想。现在他们和林德分享以缓慢对称破缺的思想为基础的所谓“新暴胀模型” 的荣誉。（旧的暴胀模型是指固斯关于形成泡泡后快速对称破缺的原始设想。）

    新暴涨模型是一个好的尝试，它能解释宇宙为何是这种样子。然而我和其他几个人指出，至少在它原先的形式，它预言的微波背景辐射的温度起伏比所观察到的情形要大得多。后来的工作还对极早期宇宙中是否存在这类所需要的相变提出怀疑。我个人的意见是，现在新暴涨模型作为一个科学理论是气数已尽。虽然有很多人似乎没有听进它的死讯，还继续写文章，好像那理论还有生命力。林德在1983年提出了一个更好的所谓紊乱暴涨模型。这里没有相变和过冷，而代之以存在一个自旋为0的场，由于它的量子涨落，在早期宇宙的某些区域有大的场量。在那些区域中，场的能量起到宇宙常数的作用，它具有排斥的引力效应，因此使得这些区域以暴涨的形式膨胀。当它们膨胀时，它们中的场的能量慢慢地减小，直到暴涨改变到犹如热大爆炸模型中的膨胀时为止。这些区域之一就成为我们看到的宇宙。这个模型具有早先暴涨模型的所有优点，但它不是取决于使人生疑的相变，并且还能给出微波背景辐射的温度起伏，其幅度与观测相符合。

    暴涨模型的研究指出：宇宙现在的状态可以从相当大量的不同初始结构引起的。这是重要的，因为它表明不必非常细心地选取我们居住的那部份宇宙区域的初始状态。所以，如果愿意的话，我们可以利用弱人择原理解释宇宙为何是这个样子。然而，绝不是任何一种初始结构都会产生像我们所观察到的宇宙。这一点很容易说明，考虑现在宇宙处于一个非常不同的态，例如一个非常成团的、非常无规则的态，人们可以利用科学定律，在时间上将其演化回去，以确定宇宙在更早时刻的结构。按照经典广义相对论的点定理，仍然存在一个大爆炸点。如果你在时间前进方向上按照科学定律演化这样的宇宙，你就会得到你一开始给定的那个成团的无规则的态。这样，必定存在不会产生我们今天所观察到的宇宙的初始结构。所以，就连暴涨模型也没有告诉我们，为何初始结构不是那种产生和我们观测到的非常不同的宇宙的某种态。我们是否应该转去应用人择原理以求解释呢？难道所有这一切仅仅是因为好运气？看来，这只是无望的遁词，是对我们理解宇宙内在秩序的所有希望的否定。

    为了预言宇宙应该是如何开始的，人们需要在时间开端处有效的定律。罗杰·彭罗斯和我证明的点定理指出，如果广义相对论的经典理论是正确的，则时间的开端是具有无限密度和无限空间——时间曲率的一点，在这一点上所有已知的科学定律都失效。人们可以设想存在在点处成立的新定律，但是在如此不守规矩的点处，甚至连表述这样的定律都是非常困难的，而且从观察中我们没有得到关于这些定律应是什么样子的任何提示。然而，点定理真正表明的是，该处引力场变得如此之强，以至于量子引力效应变得重要：经典理论不再能很好地描述宇宙。所以，人们必须用量子引力论去讨论宇宙的极早期阶段。我们将会看到，在量子力学中，通常的科学定律有可能在任何地方都有效，包括时间开端这一点在内：不必针对点提出新的定律，因为在量子理论中不须有任何点。

    我们仍然没有一套完整而协调的理论，它将量子力学和引力结合在一起。然而，我们相当清楚这样一套统一理论所应该具有的某些特征。其中一个就是它必须和费因曼提出的按照对历史求和的量子力学表述相一致。在这种方法里，一个粒子不像在经典理论中那样，不仅只有一个历史。相反的，它被认为是通过空间——时间里的每一可能的路径，每一条途径有一对相关的数，一个代表波的幅度，另一个代表它的相位。粒子通过一指定点的概率是将通过此点的所有可能途径的波迭加而求得。然而，当人们实际去进行这些求和时，就遇到了严重的技术问题。回避这个问题的唯一独特的方法是：你必须不是对发生在你我经验的“实”的时间内的，而是对发生在所谓“虚”的时间内的粒子的途径的波进行求和。虚时间可能听起来像科学幻想，但事实上，它是定义得很好的数学概念。如果你取任何平常的（或“实的”）数和它自己相乘，结果是一个正数。（例如2乘2是4，但-2乘-2也是这么多）。然而，有一种特别的数（叫虚数），当它们自乘时得到负数。（在这儿的虚数单位叫做i，它自乘时得-1，2i自乘得-4，等等。）

    人们可以用下面的办法来图解实数和虚数：实数可以用一根从左至右的线来代表，中间是零点，像-1，-2等负数在左面，而像1，2等正数在右面。而虚数由页上一根上下的线来代表，i，Zi在中点以上，而-i，-2i在中点以下。这样，在某种意义上可以说，虚数和实数夹一直角。

    图8.2

    人们必须利用虚时间，以避免在进行费因曼对历史求和的技术上的困难。也就是为了计算的目的人们必须用虚数而不是用实数来测量时间。这对时空有一有趣的效应：时间和空间的区别完全消失。事件具有虚值时间坐标的时空被称为欧几里德型的，它是采用建立了二维面几何的希腊人欧几里德的名字命名的。我们现在称之为欧几里德时空的东西除了是四维而不是二维以外，其余的和它非常相似。在欧几里德时空中，时间方向和空间方向没有不同之处。另一方面，在通常用实的时间坐标来标记事件的实的时空里，人们很容易区别这两种方向——在光锥中的任何点是时间方向，之外为空间方向。就日常的量子力学而言，在任何情况下，我们利用虚的时间和欧几里德时空可以认为仅仅是一个计算实时空的答案的数学手段（或技巧）。

    我们相信，作为任何终极理论的一部分而不可或缺的第二个特征是爱因斯坦的思想，即引力场是由弯曲的时空来代表：粒子在弯曲空间中试图沿着最接近于直线的某种途径走，但因为时空不是平坦的。它们的途径看起来似乎被引力场折弯了。当我们用费因曼的路径求和方法去处理爱因斯坦的引力观点时，和粒子的历史相类似的东西则是代表整个宇宙历史的完整的弯曲的时空。为了避免实际进行历史求和的技术困难，这些弯曲的时空必须采用欧几里德型的。也就是，时间是虚的并和空间的方向不可区分。为了计算找到具有一定性质，例如在每一点和每一方向上看起来都一样的实的时空的概率，人们将和所有具有这性质的历史相关联的波迭加起来即可。

    在广义相对论的经典理论中，有许多不同的可能弯曲的时空，每一个对应于宇宙的不同的初始态。如果我们知道宇宙的初始态，我们就会知道它的整个历史。类似地，在量子引力论中，存在许多不同的可能的宇宙量子态。如果我们知道在历史求和中的欧几里德弯曲时空在早先时刻的行为，我们就会知道宇宙的量子态。

    在以实的时空为基础的经典引力论中，宇宙可能的行为只有两种方式：或者它已存在了无限长时间，或者它在有限的过去的某一时刻的点上有一个开端。而在量子引力论中，还存在第三种可能性。因为人们是用欧几里德时空，在这儿时间方向和空间方向是同等的，所以时空只有有限的尺度，却没有点作为它的边界或边缘是可能的。时空就像是地球的表面，只不过多了两维。地球的表面积是有限的，但它没有边界或边缘：如果你朝着落日的方向驾船，你不会掉到边缘外面或陷入点中去。（因为我曾经环球旅行过，所以知道！）

    如果欧几里德时空延伸到无限的虚时间，或者在一个虚时间点处开始，我们就有了和在经典理论中指定宇宙初态的同样问题，即上帝可以知道宇宙如何开始，但是我们提不出任何特别原因，认为它应以这种而不是那种方式开始。另一方面，量子引力论开辟了另一种新的可能性，在这儿时空没有边界，所以没有必要指定边界上的行为。这儿就没有使科学定律失效的点，也就是不存在在该处必须祈求上帝或某些新的定律给空间一时间设定边界条件的时空边缘。人们可以说：“宇宙的边界条件是它没有边界。”宇宙是完全自足的，而不被任何外在于它的东西所影响。它既不被创生，也不被消灭。它就是存在。

    我正是在早先提到的那次梵帝冈会议上第一次提出，时间和空间可能会共同形成一个在尺度上有限而没有任何边界或边缘的面。然而我的论文数学气息太浓，所以文章中包含的上帝在创造宇宙的作用的含义在当时没有被普遍看出来（对我也正是如此）。在梵蒂冈会议期间，我不知道如何用“无边界”思想去预言宇宙。然而，第二年夏天我在加州大学的圣他巴巴拉分校渡过。我的一位朋友兼合作者詹姆·哈特尔在那里，他和我共同得出了如果时空没有边界时宇宙应满足的条件。回到剑桥后，我和我的两个研究生朱丽安·拉却尔和约纳逊·哈里威尔继续从事这项工作。

    我要着重说明，时空是有限而无界的思想仅仅只是一个设想，它不能从其他原理导出。正如任何其他的科学理论，它原先可以是出于美学或形而上学的原因而被提出，但是对它的真正检验在于它所给出的预言是否与观测相一致。然而，在量子引力的情况下，由于以下两个原因这很难确定。首先，正如将在十一章所要解释的，虽然我们对能将广义相对论和量子力学结合在一起的理论所应具有的特征，已经知道得相当多，但我们还不能准确地认定这样一个理论。其次，任何详尽描述整个宇宙的模型在数学上都过于复杂，以至于我们不能通过计算做出准确的预言。所以，人们不得不做简化的假设和近似——并且甚至这样，要从中引出预言仍是令人生畏的问题。

    在对历史求和中的每一个历史不只描述时空，而且描述在其中的任何东西——包括像能观察宇宙历史的人类那样复杂的生物。这可对人择原理提供另一个支持，因为如果任何历史都是可能的，就可以用人择原理去解释为何我们发现宇宙是现今这样子。尽管我们对自己并不生存于其中的其他历史究竟有什么意义还不清楚。然而，如果利用对历史求和可以显示，我们的宇宙不只是一个可能的，而且是最有可能的历史，则这个量子引力论的观点就会令人满意得多。为此，我们必须对所有可能的没有边界的欧几里德时空进行历史求和。

    人们从“无边界”假定得知，宇宙沿着大多数历史的机会是可以忽略不计的，但是有一族特别的历史比其他的历史有更多机会。这些历史可以描绘得像是地球的表面。在那儿与北极的距离代表虚的时间，并且离北极等距离的圆周长代表宇宙的空间尺度。宇宙是从作为单独一点的北极开始的。当你一直往南走去，离开北极等距离的纬度圈变大，这是和宇宙随虚时间的膨胀相对应（图8.1）。宇宙在赤道处达到最大的尺度，并且随着虚时间的继续增加而收缩，最后在南极收缩成一点。尽管宇宙在北南二极的尺度为零，这些点不是点，并不比地球上的北南二极更异。科学定律在这儿有效，正如同它仍在地球上的北南二极有效一样。

    图8.1

    然而，在实的时间里宇宙的历史显得非常不一样。大约在100或200亿年以前，它有一个最小的尺度，这相当于在虚时间里的最大的半径。在后来的实时间里，宇宙就像由林德设想的紊乱暴涨模型那样地膨胀（但是现在人们不必假定宇宙是从某一类正确的状态产生出来）。宇宙会膨胀到一个非常大的尺度，并最终重新坍缩成为在实时间里看起来像是点的一个东西。这样，在某种意义上说，即使我们躲开黑洞，仍然是注定要毁灭的。只有当我们按照虚时间来描绘宇宙时才不会有点。

    如果宇宙确实处在这样的一个量子态里，在虚时间里宇宙就没有点。所以，我近期的工作似乎完全使我早期研究点的工作成果付之东流。但是正如上面所指出的，点定理的真正重要性在于，它们指出引力场必然会强到不能无视量子引力效应的程度。这接着导致也许在虚时间里宇宙的尺度有限但没有边界或点的观念。然而，当人们回到我们生活于其中的实时间，那儿仍会出现点。陷进黑洞那位可怜的航天员的结局仍然是极可悲的；只有当他在虚时间里生活，才不会遭遇到点。

    上述这些也许暗示所谓的虚时间是真正的实时间，而我们叫做实时间的东西恰恰是子虚乌有的空想的产物。在实时间中，宇宙的开端和终结都是点。这点构成了科学定律在那儿不成立的时空边界。但是，在虚时间里不存在点或边界。所以，很可能我们称之为虚时间的才真正是更基本的观念，而我们称作实时间的反而是我们臆造的，它有助于我们描述宇宙的模样。但是，按照我在第一章　所描述的方法，科学理论仅仅是我们用以描述自己所观察的数学模型，它只存在于我们的头脑中。所以去问诸如这样的问题是毫无意义的：“实”的或“虚”的时间，哪一个是实在的？这仅仅是哪一个描述更为有用的问题。

    人们还可以利用对历史求和以及无边界假设去发现宇宙的哪些性质可能发生。例如，人们可以计算，当宇宙具有现在密度的某一时刻，在所有方向上以几乎同等速率膨胀的概率。在迄今已被考察的简化的模型中，发现这个概率是高的；也就是，无边界假设导致一个预言，即宇宙现在在每一方向的膨胀率几乎相同是极其可能的。这与微波背景辐射的观测相一致，它指出在任何方向上具有几乎完全同样的强度。如果宇宙在某些方向比其他方向膨胀得更快，在那些方向辐射的强度就会被一个附加的红移所减小。

    人们正在研究无边界条件的进一步预言。一个特别有趣的问题是，早期字宙中物质密度对其平均值的小幅度偏离，这些偏离首先引起星系，然后是恒星，最后是我们自身的形成。不确定性原理意味着，早期宇宙不可能是完全均匀的，因为粒子的位置和速度必定有一些不确定性或起伏。利用无边界条件，我们发现，宇宙事实上必须是从仅仅由不确定性原理允许的最小的可能的非均匀性开始的。然后，正如在暴胀模型中预言的一样，宇宙经历了一段快速膨胀时期。在这个期间，初始的非均匀性被放大到足以解释在我们周围观察到的结构的起源。1992年宇宙背景探险者卫星（COBE）首次检测到微波背景随方向的非常微小的变化。这种非均匀性随方向的变化方式似乎和暴胀模型以及无边界设想的预言相符合。这样，在卡尔·波普的意义上，无边界设想是一种好的科学理论：它的预言可以被观测证伪，但是却被证实了。在一个各处物质密度稍有变化的膨胀字宙中，引力使得较紧密区域的膨胀减慢，并使之开始收缩。这就导致星系、恒星和最终甚至像我们自己这样微不足道的生物的形成。因而，我们在宇宙中看到的所有复杂的结构，可由宇宙无边界条件和量子力学中的不确定性原理给予解释。

    空间和时间可以形成一个没有边界的闭曲面的思想，对于上帝在宇宙事务中的作用还有一个深远的含义。随着科学理论在描述事件的成功，大部分人进而相信上帝允许宇宙按照一套定律来演化，而不介入其间促使宇宙触犯这些定律。然而，定律并没有告诉我们，字宙的太初应该像什么样子——它依然要靠上帝去卷紧发条，并选择如何去启动它。只要宇宙有一个开端，我们就可以设想存在一个造物主。但是，如果宇宙确实是完全自足的，没有边界或边缘，它就既没有开端也没有终结——它就是存在。那么，还会有造物主存身之处吗？

    第九章　时间箭头

    我们在前几章中看到了，长期以来人们关于时间性质的观点是如何变化的。直到本世纪初，人们还相信绝对时间。也就是说，每一事件可由一个称为“时间”的数以唯一的方式来标记，所有好的钟在测量两个事件之间的时间间隔上都是一致的。然而，对于任何正在运动的观察者光速总是一样的这一发现，导致了相对论；而在相对论中，人们必须抛弃存在一个唯一的绝对时间的观念。代之以每个观察者携带的钟所记录的他自己的时间测量——不同观察者携带的钟不必要读数一样。这样，对于进行测量的观察者而言，时间变成一个更主观的概念。

    当人们试图统一引力和量子力学时，必须引入“虚”时间的概念。虚时间是不能和空间方向区分的。如果一个人能往北走，他就能转过头并朝南走；同样的，如果一个人能在虚时间里向前走，他应该能够转过来并往后走。这表明在虚时间里，往前和往后之间不可能有重要的差别。另一方面，当人们考察“实”时间时，正如众所周知的，在前进和后退方向存在有非常巨大的差别。这过去和将来之间的差别从何而来？为何我们记住过去而不是将来？

    科学定律并不区别过去和将来。更精确地讲，正如前面所解释的，科学定律在称作C、P和T的联合作用（或对称）下不变。（C是指将反粒子来替代粒子；P的意思是取镜象，这样左和右就互相交换了；T是指颠倒所有粒子的运动方向，也就是使运动倒退回去。）在所有正常情形下，制约物体行为的科学定律在CP联合对称下不变。换言之，对于其他行星上的居民，若他们是我们的镜像并且由反物质而不是物质构成，则生活会刚好是同样的。

    如果科学定律在CP联合对称以及CPT联合对称下都不变，它们也必须在单独的T对称下不变。然而，在日常生活的实时间中，前进和后退的方向之间还是有一个大的差异。想像一杯水从桌子上滑落到地板上被打碎。如果你将其录像，你可以容易地辨别出它是向前进还是向后退。如果将其倒回来，你会看到碎片忽然集中到一起离开地板，并跳回到桌子上形成一个完整的杯子。你可断定录像是在倒放，因为这种行为在日常生活中从未见过。如果这样的事发生，陶瓷业将无生意可做。

    为何我们从未看到碎杯子集合起来，离开地面并跳回到桌子上，通常的解释是这违背了热力学第二定律所表述的在任何闭合系统中无序度或熵总是随时间而增加。换言之，它是穆菲定律的一种形式：事情总是趋向于越变越糟：桌面上一个完整的杯子是一个高度有序的状态，而地板上破碎的杯子是一个无序的状态。人们很容易从早先桌子上的杯子变成后来地面上的碎杯子，而不是相反。

    无序度或熵随着时间增加是一个所谓的时间箭头的例子。时间箭头将过去和将来区别开来，使时间有了方向。至少有三种不同的时间箭头：第一个，是热力学时间箭头，即是在这个时间方向上无序度或熵增加；然后是心理学时间箭头，这就是我们感觉时间流逝的方向，在这个方向上我们可以记忆过去而不是未来；最后，是宇宙学时间箭头，在这个方向上宇宙在膨胀，而不是收缩。

    我将在这一章论断，宇宙的无边界条件和弱人择原理一起能解释为何所有的三个箭头指向同一方向。此外，为何必须存在一个定义得很好的时间箭头。我将论证心理学箭头是由热力学箭头所决定，并且这两种箭头必须总是指向相同的方向。如果人们假定宇宙的无边界条件，我们将看到必然会有定义得很好的热力学和宇宙学时间箭头。但对于宇宙的整个历史来说，它们并不总是指向同一方向。然而，我将指出，只有当它们指向一致时，对于能够发问为何无序度在宇宙膨胀的时间方向上增加的智力生命的发展，才有合适的条件。

    首先，我要讨论热力学时间箭头。总存在着比有序状态更多得多的无序状态的这一事实，是使热力学第二定律存在的原因。譬如，考虑一盒拼板玩具，存在一个并且只有一个使这些小纸片拼成一幅完整图画的排列。另一方面，存在巨大数量的排列，这时小纸片是无序的，不能拼成一幅画。

    假设一个系统从这少数的有序状态之中的一个出发。随着时间流逝，这个系统将按照科学定律演化，而且它的状态将改变。到后来，因为存在着更多的无序状态，它处于无序状态的可能性比处于有序状态的可能性更大。这样，如果一个系统服从一个高度有序的初始条件，无序度会随着时间的增加而增大。

    假定拼板玩具盒的纸片从能排成一幅图画的有序组合开始，如果你摇动这盒子，这些纸片将会采用其他组合，这可能是一个不能形成一幅合适图画的无序的组合，就是因为存在如此之多得多的无序的组合。有一些纸片团仍可能形成部份图画，但是你越摇动盒子，这些团就越可能被分开，这些纸片将处于完全混乱的状态，在这种状态下它们不能形成任何种类的图画。这样，如果纸片从一个高度有序的状态的初始条件出发，纸片的无序度将可能随时间而增加。

    然而，假定上帝决定不管宇宙从何状态开始，它都必须结束于一个高度有序的状态，则在早期这宇宙有可能处于无序的状态。这意味着无序度将随时间而减小。你将会看到破碎的杯子集合起来并跳回到桌子上。然而，任何观察杯子的人都生活在无序度随时间减小的宇宙中，我将论断这样的人会有一个倒溯的心理学时间箭头。这就是说，他们会记住将来的事件，而不是过去的事件。当杯子被打碎时，他们会记住它在桌子上的情形；但是当它是在桌子上时，他们不会记住它在地面上的情景。

    由于我们不知道大脑工作的细节，所以讨论人类的记忆是相当困难的。然而，我们确实知道计算机的记忆器是如何工作的。所以，我将讨论计算机的心理学时间箭头。我认为，假定计算机和人类有相同的箭头是合理的。如果不是这样，人们可能因为拥有一台记住明年价格的计算机而使股票交易所垮台。

    大体来说，计算机的记忆器是一个包含可存在于两种状态中的任一种状态的元件的设备，算盘是一个简单的例子。其最简单的形式是由许多铁条组成；每一根铁条上有一念珠，此念珠可呆在两个位置之中的一个。|Qī-shu-ωang|在计算机记忆器进行存储之前，其记忆器处于无序态，念珠等几率地处于两个可能的状态中。（算盘珠杂乱无章地散布在算盘的铁条上）。在记忆器和所要记忆的系统相互作用后，根据系统的状态，它肯定处于这种或那种状态（每个算盘珠将位于铁条的左边或右边。）这样，记忆器就从无序态转变成有序态。然而，为了保证记忆器处于正确的状态，需要使用一定的能量（例如，移动算盘珠或给计算机接通电源）。这能量以热的形式耗散了，从而增加了宇宙的无序度的量。人们可以证明，这个无序度增量总比记忆器本身有序度的增量大。这样，由计算机冷却风扇排出的热量表明计算机将一个项目记录在它的记忆器中时，宇宙的无序度的总量仍然增加。计算机记忆过去的时间方向和无序度增加的方向是一致的。

    所以，我们对时间方向的主观感觉或心理学时间箭头，是在我们头脑中由热力学时间箭头所决定的。正像一个计算机，我们必须在熵增加的顺序上将事物记住。这几乎使热力学定律变成为无聊的东西。无序度随时间的增加乃是因为我们是在无序度增加的方向上测量时间。你不可能有比这个更具胜算的打赌了！

    但是究竟为何必须存在热力学时间箭头？或换句话说，在我们称之为过去时间的一端，为何宇宙处于高度有序的状态？为何它不在所有时间里处于完全无序的状态？毕竟这似乎更为可能。并且为何无序度增加的时间方向和宇宙膨胀的方向相同？

    在经典广义相对论中，因为所有已知的科学定律在大爆炸点处失效，人们不能预言宇宙是如何开始的。宇宙可以从一个非常光滑和有序的状态开始。这就会导致正如我们所观察到的、定义很好的热力学和宇宙学的时间箭头。但是，它可以同样合理地从一个非常波浪起伏的无序状态开始。在那种情况下，宇宙已经处于一种完全无序的状态，所以无序度不会随时间而增加。或者它保持常数，这时就没有定义很好的热力学时间箭头；或者它会减小，这时热力学时间箭头就会和宇宙学时间箭头相反向。任何这些可能性都不符合我们所观察到的情况。然而，正如我们看到的，经典广义相对论预言了它自身的崩溃。当时空曲率变大，量子引力效应变得重要，并且经典理论不再能很好地描述宇宙时，人们必须用量子引力论去理解宇宙是如何开始的。

    正如我们在上一章　看到的，在量子引力论中，为了指定宇宙的态，人们仍然必须说清在过去的空间-时间的边界的宇宙的可能历史是如何行为的。只有如果这些历史满足无边界条件，人们才可能避免这个不得不描述我们不知道和无法知道的东西的困难：它们在尺度上有限，但是没有边界、边缘或点。在这种情形下，时间的开端就会是规则的、光滑的空间-时间的点，并且宇宙在一个非常光滑和有序的状态下开始它的膨胀。它不可能是完全均匀的，否则就违反了量子理论不确定性原理。必然存在密度和粒子速度的小起伏，然而无边界条件意味着，这些起伏又是在与不确定性原理相一致的条件下尽可能的小。

    宇宙刚开始时有一个指数或“暴涨”的时期，在这期间它的尺度增加了一个非常大的倍数。在膨胀时，密度起伏一开始一直很小，但是后来开始变大。在密度比平均值稍大的区域，额外质量的引力吸引使膨胀速度放慢。最终，这样的区域停止膨胀，并坍缩形成星系、恒星以及我们这样的人类。宇宙开始时处于一个光滑有序的状态，随时间演化成波浪起伏的无序的状态。这就解释了热力学时间箭头的存在。

    如果宇宙停止膨胀并开始收缩将会发生什么呢？热力学箭头会不会倒转过来，而无序度开始随时间减少呢？这为从膨胀相存活到收缩相的人们留下了五花八门的科学幻想的可能性。他们是否会看到杯子的碎片集合起来离开地板跳回到桌子上去？他们会不会记住明天的价格，并在股票市场上发财致富？由于宇宙至少要再等一百亿年之后才开始收缩，忧虑那时会发生什么似乎有点学究气。但是有一种更快的办法去查明将来会发生什么，即跳到黑洞里面去。恒星坍缩形成黑洞的过程和整个宇宙的坍缩的后期相当类似；这样，如果在宇宙的收缩相无序度减小，可以预料它在黑洞里面也会减小。所以，一个落到黑洞里去的航天员能在投赌金之前，也许能依靠记住轮赌盘上球儿的走向而赢钱。（然而，不幸的是，玩不了多久，他就会变成意大利面条。他也不能使我们知道热力学箭头的颠倒，或者甚至将他的赢钱存入银行，因为他被困在黑洞的事件视界后面。）

    起初，我相信在宇宙坍缩时无序度会减小。这是因为，我认为宇宙再变小时，它必须回到光滑和有序的状态。这表明，收缩相仅仅是膨胀相的时间反演。处在收缩相的人们将以倒退的方式生活：他们在出生之前即已死去，并且随着宇宙收缩变得更年轻。

    这个观念是吸引人的，因为它表明在膨胀相和收缩相之间存在一个漂亮的对称。然而，人们不能置其他有关宇宙的观念于不顾，而只采用这个观念。问题在于：它是否由无边界条件所隐含或它是否与这个条件不相协调？正如我说过的，我起先以为无边界条件确实意味着无序度会在收缩相中减小。我之所以被误导，部分是由于与地球表面的类比引起的。如果人们将宇宙的开初对应于北极，那么宇宙的终结就应该类似于它的开端，正如南极之与北极相似。然而，北南二极对应于虚时间中的宇宙的开端和终结。在实时间里的开端和终结之间可有非常大的差异。我还被我作过的一项简单的宇宙模型的研究所误导，在此模型中坍缩相似乎是膨胀相的时间反演。然而，我的一位同事，宾夕凡尼亚州立大学的当·佩指出，无边界条件没有要求收缩相必须是膨胀相的时间反演。我的一个学生雷蒙·拉夫勒蒙进一步发现，在一个稍复杂的模型中，宇宙的坍缩和膨胀非常不同。我意识到自己犯了一个错误：无边界条件意味着事实上在收缩相时无序度继续增加。当宇宙开始收缩时或在黑洞中热力学和心理学时间箭头不会反向。

    当你发现自己犯了这样的错误后该如何办？有些人从不承认他们是错误的，而继续去找新的往往互相不协调的论据为自己辩解——正如爱丁顿在反对黑洞理论时之所为。另外一些人首先宣称，从来没有真正支持过不正确的观点，如果他们支持了，也只是为了显示它是不协调的。在我看来，如果你在出版物中承认自己错了，那会好得多并少造成混乱。爱因斯坦即是一个好的榜样，他在企图建立一个静态的宇宙模型时引入了宇宙常数，他称此为一生中最大的错误。

    回头再说时间箭头，余下的问题是；为何我们观察到热力学和宇宙学箭头指向同一方向？或换言之，为何无序度增加的时间方向正是宇宙膨胀的时间方向？如果人们相信，按照无边界假设似乎所隐含的那样，宇宙先膨胀然后重新收缩，那么为何我们应在膨胀相中而不是在收缩相中，这就成为一个问题。

    人们可以在弱人择原理的基础上回答这个问题。收缩相的条件不适合于智慧人类的存在，而正是他们能够提出为何无序度增加的时间方向和宇宙膨胀的时间方向相同的问题。无边界假设预言的宇宙在早期阶段的暴涨意味着，宇宙必须以非常接近为避免坍缩所需要的临界速率膨胀，这样它在很长的时间内才不至坍缩。到那时候所有的恒星都会烧尽，而在其中的质子和中子可能会衰变成轻粒子和辐射。宇宙将处于几乎完全无序的状态，这时就不会有强的热力学时间箭头。由于宇宙已经处于几乎完全无序的状态，无序度不会增加很多。然而，对于智慧生命的行为来说，一个强的热力学箭头是必需的。为了生存下去，人类必须消耗能量的一种有序形式——食物，并将其转化成能量的一种无序形式——热量，所以智慧生命不能在宇宙的收缩相中存在。这就解释了，为何我们观察到热力学和宇宙学的时间箭头指向一致。并不是宇宙的膨胀导致无序度的增加，而是无边界条件引起无序度的增加，并且只有在膨胀相中才有适合智慧生命的条件。

    总之，科学定律并不能区分前进和后退的时间方向。然而，至少存在有三个时间箭头将过去和将来区分开来。它们是热力学箭头，这就是无序度增加的时间方向；心理学箭头，即是在这个时间方向上，我们能记住过去而不是将来；还有宇宙学箭头，也即宇宙膨胀而不是收缩的方向。我指出了心理学箭头本质上应和热力学箭头相同。宇宙的无边界假设预言了定义得很好的热力学时间箭头，因为宇宙必须从光滑、有序的状态开始。并且我们看到，热力学箭头和宇宙学箭头的一致，乃是由于智慧生命只能在膨胀相中存在。收缩相是不适合于它的存在的，因为那儿没有强的热力学时间箭头。

    人类理解宇宙的进步，是在一个无序度增加的宇宙中建立了一个很小的有序的角落。如果你记住了这本中的每一个词，你的记忆就记录了大约200万单位的信息——你头脑中的有序度就增加了大约200万单位。然而，当你读这本时，你至少将以食物为形式的1千卡路里的有序能量，转换成为以对流和汗释放到你周围空气中的热量的形式的无序能量。这就将宇宙的无序度增大了大约20亿亿亿单位，或大约是你头脑中有序度增量——那是如果你记住这本的每一件事的话——的1000亿亿倍。我试图在下一章更增加一些我们头脑的有序度，解释人们如何将我描述过的部分理论结合一起，形成一个完整的统一理论，这个理论将适用于宇宙中的任何东西。

    第十章 虫洞和时间旅行

    我们在上一章讨论了，为什么我们看到时间向前进；为什么无序度增加并且我们记住过去而不是将来。时间好像是一条笔直的铁轨，人们只能往一个方向前进。

    如果该铁轨有环圈以及分叉，使得一直往前开动的火车却返回原先通过的车站，这是怎么回事呢？换言之，人们可能旅行到未来或过去吗？，

    H·G·韦尔斯在《时间机器》中探讨了这些可能性，正好像其他无数的科学幻想作家那样。科学幻想的许多观念，如潜水艇以及飞往月亮等等都被科学实现了。那么，时间旅行的前景如何呢？

    1949年库尔特·哥德尔发现了广义相对论允许的新的时空。这首次表明物理学定律的确允许人们在时间里旅行。哥德尔是一名数学家，他因证明了不完备性定理而名震天下。该定理是说，不可能证明所有真的陈述，哪怕你把自己限制去证明在像算术这么一目了然而且枯燥的学科中所有真的陈述。这个定理也许是我们理解和预言宇宙能力的基本极限，然而迄今它还未成为我们寻求完整统一理论的障碍。

    哥德尔在和爱因斯坦于普林斯顿高级学术研究所度过他们晚年时通晓了广义相对论。他的时空具有一个古怪的性质：整个宇宙都在旋转。人们也许会问：“它相对于何物而旋转？”其答案是远处的物体绕着小陀螺或者陀螺仪的指向旋转。

    这导致了一个附加的效应，一位航天员可以在他出发之前即回到地球。这个性质使爱因斯坦非常沮丧，他曾经以为广义相对论不允许时间旅行。然而，鉴于爱因斯坦对引力坍缩和不确定原理的无端反对，这也许反而是一个令人鼓舞的迹象。因为我们可以证明，我们生存其中的宇宙是不旋转的，所以哥德尔找到的解并不对应于它。它还有一个非零的宇宙常数。宇宙常数是当爱因斯坦以为宇宙是不变时引进的。在哈勃发现了宇宙的膨胀后，就不再需要宇宙常数，而现在普遍认为它应为零。然而，之后从广义相对论又找到其他一些更合理的时空，它们允许旅行到过去。其中之一即是旋转黑洞的内部。另外一种是包含两根快速穿越的宇宙弦的时空。顾名思义，宇宙弦是弦状的物体，它具有长度，但是截面很微小。实际上，它们更像在巨大张力下的橡皮筋，其张力大约为1亿亿亿吨。把一根宇宙弦系到地球上，就会把地球在1/3O秒的时间里从每小时零英里（1英里= 1.609公里）加速到每小时60英里（1英里=1.609公里）。宇宙弦初听起来像是科学幻想物，但有理由相信，它在早期宇宙中可由在第五章讨论过的那种对称破缺机制而产生。因为宇宙弦具有巨大的张力，而且可以从任何形态起始，所以它们一旦伸展开来，就会加速到非常高的速度。

    哥德尔解和宇宙弦时空一开始就扭曲，使得总能旅行到过去。上帝也许会创生了一个如此卷曲的宇宙，但是我们没有理由相信他上帝会这样做。微波背景和轻元素丰度的观测表明，早期宇宙并没有允许时间旅行的曲率。如果无边界设想是正确的，从理论的基础上也能导出这个结论。这样问题就变成：如果宇宙初始就没有时间旅行所必须的曲率，我们能否随后把时空的局部区域卷曲到这种程度，以至于允许时间旅行？

    快速恒星际或星系际旅行是一个密切相关的问题，也是科学幻想作家所关心的。根据相对论，没有东西比光运动得更快。因此，如果我们向我们最近邻的恒星α-半人马座——发送空间飞船，由于它大约在4光年那么远，所以我们预料至少要8年才能等到旅行者们回来报告他们的发现。如果要去银河系中心探险，至少要10万年才能返回。相对论确实给了我们一些宽慰。这就是在第二章提及的双生子佯谬。

    因为时间不存在惟一的标准，而每一位观察者都拥有他自己的时间。这种时间是用他携带的时钟来测量的，这样航程对于空间旅行者比对于留在地球上的人显得更短暂是可能的。但是，这对于那些只老了几岁的回程的空间旅行者，并没有什么值得高兴的，因为他发现留在地球上的亲友们已经死去几千年了。这样，科学幻想作家为了使人们对他们的故事有兴趣，必须设想有朝一日我们能运动得比光还快。大部分这些作家似乎未意识到的是，如果你能运动得比光还快，则相对论意味着，你能向时间的过去运动，正如以下五行打油诗所描写的那样：

    有位年轻小姐名怀特，

    她能行走得比光还快。

    她以相对性的方式，

    在当天刚刚出发，

    却已在前晚到达。

    关键在于相对论认为不存在让所有观察者同意的惟一的时间测量。相反地，每位观察者各有自己的时间测量。如果一枚火箭能以低于光的速度从事件A（譬如 2012年奥林匹克竞赛的100米决赛）至事件B（譬如α-半人马座议会第 100，004届会议的开幕式），那么根据所有观察者的时间，他们都同意事件A发生于事件B之先。然而，假定飞船必须以超过光的速度才能把竞赛的消息送到议会，那么以不同速度运动的观察者关于事件A和事件B何为前何为后就众说纷纭。按照一位相对于地球静止的观察者，议会开幕也许是在竞赛之后。这样，这位观察者会认为，如果他不理光速限制的话，该飞船能及时地从A赶到B。然而，在α-半人马座上以接近光速在离开地球方向飞行的观察者就会觉得事件B，也就是议会开幕，先于事件A，也就是百米决赛发生。相对论告诉我们。对于以不同速度运动的观察者，物理定律是完全相同的。

    这已被实验很好地检验过。人们认为，即使用更高级的理论去取代相对论，它仍然会被作为一个特性而保留下来。这样，如果超光速旅行是可能的，运动的观察者会说，就有可能从事件B，也就是议会开幕式，赶到事件A，也就是百米竞赛。如果他运动得更快一些，他甚至还来得及在赛事之前赶回，并在得知谁是赢家的情形下放下赌金。

    要打破光速壁垒存在一些问题。相对论告诉我们，飞船的速度越接近光速，用以对它加速的火箭功率就必须越来越大。对此我们已有实验的证据，但不是空间飞船的经验，而是在诸如费米实验室或者欧洲核子研究中心的粒子加速器中的基本粒子的经验。我们可以把粒子加速到光速的99．99％，但是不管我们注入多少功率，也不能把它们加速到超过光速壁垒。空间飞船的情形也是类似的：不管火箭有多大功率，也不可能加速到光速以上。

    这样看来，快速空间旅行和往时间过去旅行似乎都不可行了。然而，还可能有办法。人们也许可以把时空卷曲起来，使得A和B之间有一近路。在A和B之间创造一个虫洞就是一个法子。顾名思义，虫洞就是一个时空细管，它能把两个几乎平坦的相隔遥远的区域连接起来。

    虫洞两个端点之间在几乎平坦的背景里的分离和通过虫洞本身的距离之间没必要有什么关系。这样，人们可以想像，他可以创造或者找到一个从太阳系附近通到。半人马座的虫洞。虽然在通常的空间中地球和α-半人马座相隔20万亿英里（1英里=1.609公里），而通过虫洞的距离却只有几百万英里（1英里=1.6O9公里）。这样百米决赛的消息就能赶在议会开幕式前到达。然后一位往地球飞去的观察者也应该能找到另一个虫洞，使他从α-半人马座议会开幕在赛事之前回到地球。因此，虫洞正和其他可能的超光速旅行方式一样，允许人们往过去旅行。

    时空不同区域之间的虫洞的思想并非科学幻想作家的发明，它的起源是非常令人尊敬的。

    1935年爱因斯坦和纳珍·罗森写了一篇论文。在该论文中他们指出广义相对论允许他们称为“桥”，而现在称为虫洞的东西。爱因斯坦——罗森桥不能维持得足够久，使得空间飞船来得及穿越：虫洞会缩紧，而飞船撞到点上去。然而，有人提出，一个先进的文明可能使虫洞维持开放。人们可以把时空以其他方式卷曲，使它允许时间旅行。可以证明这需要一个负曲率的时空区域，如同一个马鞍面。通常的物质具有正能量密度，赋予时空以正曲率，如同一个球面。所以为了使时空卷曲成允许旅行到过去的样子，人们需要负能量密度的物质。

    能量有点像金钱：如果你有正的能量，就可以用不同方法分配，但是根据本世纪初相信的经典定律，你不允许透支。这样，这些经典定律排除了时间旅行的任何可能性。然而，正如在前面几章所描述的，量子定律已经超越了经典定律。量子定律是以不确定性原理为基础的。量子定律更慷慨些，只要你总的能量是正的，你就允许从一个或两个账号透支。换言之，量子理论允许在一些地方的能量密度为负，只要它可由在其他地方的正的能量密度所补偿，使得总能量保持为正的。量子理论允许负能量密度的一个例子是所谓的卡西米尔效应。正如我们在第七章看到的，甚至我们认为是“空”的空间也充满了虚粒子和虚反粒子对，它们一起出现分离开，再返回一起并且相互湮灭。现在，假定人们有两片距离很近的平行金属板。金属板对于虚光子起着类似镜子的作用。事实上，在它们之间形成了一个空腔。它有点像风琴管，只对指定的音阶共鸣。这意味着，只有当平板间的距离是虚光子波长（相邻波峰之间的距离）的整数倍时，这些虚光子才会在平板之中的空间出现。如果空腔的宽度是波长的整数倍再加上部分波长，那么在前后反射多次后，一个波的波峰就会和另一个波谷相重合，这样波动就被抵消了。

    因为平板之间的虚光子只能具有共振的波长，所以虚光子的数目比在平板之外的区域要略少些，在平板之外的虚光子可以具有任意波长。所以人们可以预料到这两片平板遭受到把它们往里挤的力。实际上已经测量到这种力。并且和预言的值相符。这样，我们得到了虚粒子存在并具有实在效应的实验证据。

    在平板之间存在更少虚光子的事实意味着它们的能量密度比它处更小。但是在远离平板的“空的”空间的总能量密度必须为零，因为否则的话，能量密度会把空间卷曲起来，而不能保持几乎平坦。这样，如果平板间的能量密度比远处的能量密度更小，它就必须为负的。

    这样，我们对以下两种现象都获得了实验的证据。第一，从日食时的光线弯折得知时空可以被卷曲。第二，从卡西米尔效应得知时空可被弯曲成允许时间旅行的样子。所以，人们希望随着科学技术的推进，我们最终能够造出时间机器。但是，如果这样的话，为什么从来没有一个来自未来的人回来告诉我们如何实现呢？鉴于我们现在处于初级发展阶段，也许有充分理由认为，让我们分享时间旅行的秘密是不智的。除非人类本性得到彻底改变，非常难以相信，某位从未来飘然而至的访客会贸然泄漏天机。当然，有些人会宣称，观察到幽浮就是外星人或者来自未来的人们来访的证据（如果外星人在合理的时间内到达此地，他们则需要超光速旅行，这样两种可能性其实是等同的）。

    然而，我认为，任何外星来的或者来自未来的人的造访应该是更加明显，或许更加令人不悦。如果他们有意显灵的话，为何只对那些被认为不太可靠的证人进行？如果他们试图警告我们大难临头，这样做也不是非常有效的。

    一种对来自未来的访客缺席的可能解释方法是，因为我们观察了过去并且发现它并没有允许从未来旅行返回所需的那类卷曲，所以过去是固定的。另一方面，未来是未知的开放的，所以也可能有所需的曲率。这意味着，任何时间旅行都被局限于未来。此时此刻，柯克船长和星际航船没有机会出现。

    这也许可以解释，当今世界为何还没被来自未来的游客所充斥。但是如果人们能够回到以前并改变历史，则问题就不能回避。例如，假定你回到过去并且将你的祖先在他仍为孩童时杀死。这类佯谬有许多版本，但是它们根本上是等效的：如果一个人可以自由地改变过去，则他就会遇到矛盾。

    看来有两种方法解决由时间旅行导致的佯谬。我把一种称为协调历史方法。它是讲，甚至当时空被卷曲得可能旅行到过去时，在时空中所发生的必须是物理定律的协调的解。根据这一观点，除非历史表明，你曾经到达过去，并且当时并没有杀死你的祖先或者没有任何行为和你的现状相冲突，你才能回到过去。况且，当你回到过去，你不能改变历史记载。那表明你并没有自由意志为所欲为。当然，人们可以说，自由意志反正是虚幻的。如果确实存在一套制约万物的完整的统一理论，它也应该决定你的行动。但是对于像人类这么复杂的机体，其制约和决定方式是不可能计算出来的。我们之所以说人们具有意志，乃在于我们不能预言他们未来的行动。然而，如果一个人乘火箭飞船出发并在这之前已经回返，我们就将能预言其未来行为，因为那将是历史记载的一部分。这样，在这种情形下，时间旅行者没有自由意志。

    解决时间旅行的其他可能的方法是称为选择历史假想。其思想是，当时间旅行者回到过去，他就进入和历史记载不同的另外的历史中去。这样，他们可以自由地行动，不受和原先的历史相一致的约束。史蒂芬·斯匹柏十分喜爱影片《回归未来》中的创意：玛提·马克弗莱能够返回而且把他双亲恋爱的历史改得更令人满意。

    选择历史假想听起来，和理查德·费因曼把量子理论表达成历史求和的方法相类似，这已在第四章和第八章描述过。它是说宇宙不仅仅有一个单独历史，它有所有可能的历史，每一个历史都有自己的概率。然而，在费因曼的设想和选择历史之间似乎存在一个重要的差别。在费因曼求和中，每一个历史都是由完整的时空和其中的每一件东西组成的。时空可以被卷曲成可能乘火箭旅行到过去。但是火箭要留在同一时空即同一历史中，因而历史必须是协调的。这样，费因曼的历史求和设想似乎支持协调历史假想，而不支持选择历史假想。

    费因曼历史求和允许在微观的尺度下旅行到过去。我们在第九章看到，科学定律在CPT联合对称下不变。这表明，一个在反时钟方向自旋并从A运动到B的反粒子还可以被认为是在时钟方向自旋并从B运动回A的通常粒子。类似地，一个在时间中向前运动的通常粒子等价于在时间中往后运动的反粒子。正如在本章以及第七章讨论过的，“空” 的空间充满了虚的粒子和反粒子对，它们一道出现、分离，然后回到一块并且相互湮灭。

    这样，人们可以把这对粒子认为是在时空中沿着一个闭合图运动的单独粒子。当对子在时间中向前运动时（从它出现的事件出发到达它湮灭的事件），它被称为粒子。但是，当粒子在时间中往回运动时（从对湮灭的事件出发到达它出现的事件），可以说成反粒子在时间中向前运动。

    在解释黑洞何以发射粒子并辐射（见第七章）时认为，虚的粒子/反粒子对中的一个成员（譬如反粒子）会落到黑洞中去，另一个成员留下来，失去和它湮灭的伙伴。这个被抛弃的粒子也可以落入黑洞，但是它也可以从黑洞的邻近挣脱。如果这样的话，对于一位远处的观察者，它就作为从黑洞发射出的粒子而出现。

    然而，人们对于黑洞辐射的机制可有不同的却是等价的图像。人们可以把虚对中的那个落入黑洞的成员（譬如反粒子）看成从黑洞出来的在时间中往回运动的粒子。当它到达虚粒子反粒子对一道出现的那一点，它被引力场散射成从黑洞逃脱的在时间中向前运动的粒子。相反地，如果是虚对中的粒子成员落入黑洞，人们可以把它认为是从黑洞出来的在时间中往回运动的反粒子。这样，黑洞辐射表明，量子理论在微观尺度上允许在时间中的往回运动，而且这种时间旅行能产生可观测的效应。

    因此产生这样的问题：量子理论在宏观尺度上允许人们可以利用的时间旅行吗？初看起来应该是可以的。费因曼历史求和的设想是指对所有的历史进行的。这样，它应包括被卷曲成允许旅行到过去的时空。那么，为什么我们并没有受到历史的骚扰？例如，假定有人回到过去，并把原子弹秘密提供给纳粹？

    如果我称作时序防卫猜测成立的话，这些问题便可以避免。它是讲，物理学定律防止宏观物体将信息传递到过去。它正如宇宙监督猜测一样，还未被证明，但是有理由相信它是成立的。

    相信时序防卫有效的原因是，当时空被卷曲得可以旅行到过去时，在时空中的闭圈上运动的虚粒子，在时间前进的方向以等于或者低于光速的速度运动时，就会变成实粒子。由于这些粒子可以任意多次地绕着圈子运动，它们通过路途中的每一点许多次。这样，它们的能量被一次又一次地计算，使能量密度变得非常大。这也许赋予时空以正的曲率，因而不允许旅行到过去。这些粒子引起正的还是负的曲率，或者由某种虚粒子产生的曲率是否被别种粒子产生的抵消，仍然不清楚。这样，时间旅行的可能性仍然未决。但是我不准备为之打赌，我的对手或许具有通晓未来的不公平的优势。

    第十一章　物理学的统一

    正如在第一章中所解释的，一下子建立一个包括宇宙中每一件东西的完整的统一理论是非常困难的。取而代之，我们在寻求描述发生在有限范围的部分理论方面取得了进步。我们忽略了其他效应，或者将它们用一定的数字来近似。（例如，当我们用化学来计算原子间的相互作用时，可以不管原子核内部的结构。）然而，最终人们希望找到一个完整的、协调的、将所有这些部分理论当作它的近似的统一理论。在这理论中不需要选取特定的任意数值去符合事实。寻找这样的一个理论被称之为“物理学的统一”。爱因斯坦用他晚年的大部分时间去寻求一个统一理论，但是没有成功，因为尽管已有了引力和电磁力的部份理论，但关于核力还知道得非常少，所以时间还没成熟。并且，尽管他本人对量子力学的发展起过重要作用，但他拒绝相信它的真实性。看来，不确定性原理还是我们在其中生活的宇宙的一个基本特征。所以，一个成功的统一理论必须将这个原理合并进去。

    正如我将描述的，由于我们对宇宙知道得这么多，现在找到这样的一个理论的前景似乎是好得多了。但是我们必须小心，不要过份自信——我们在过去有过错误的奢望！例如，在本世纪初，曾经以为每件东西都可以按照连续物质（诸如弹性和热导）的性质予以解释。原子结构和不确定性原理的发现使之彻底破产。然后又有一次，1928年物理学家、诺贝尔奖获得者马克斯·玻恩告诉一群来哥丁根大学的访问者：“据我们所知，物理学将在6个月之内结束。”他的信心是基于狄拉克新近发现的能够制约电子的方程。人们认为质子——这个当时仅知的另一种粒子——服从类似的方程，并且这是理论物理的终结。然而，中子和核力的发现对此又是当头一棒。讲到这些，在谨慎乐观的基础上，我仍然相信，我们可能已经接近于探索自然的终极定律的终点。

    在前几章中，我描述了引力的部分理论即广义相对论和制约弱、强和电磁力的部分理论。这后三种理论可以合并成为所谓的大统一理论（GUT）。这个理论并不令人非常满意，因为它没有包括引力，并且因为包含譬如不同粒子的相对质量等不能从理论预言，而必须人为选择以适合观测的一些量。要找到一个将引力和其他力相统一的理论，困难在于广义相对论是一个“经典”理论；也就是说，它没有将量子力学不确定性原理合并在里面。另一方面，其他的部分理论以非常基本的形式依赖于量子力学，所以第一步必须将广义相对论和量子力学结合在一起。正如我们已经看到的，这能产生一些显著的推论，例如黑洞不是黑的；宇宙没有任何点并且是完全自足的、没有边界的。正如第七章　所解释的，麻烦在于不确定性原理意味着甚至“空的”空间也是充满了虚的粒子和反粒子，这些粒子对具有无限的能量，并且由爱因斯坦的著名方程E＝mc2可知，这些粒子具有无限的质量。这样，它们的引力的吸引就会将宇宙卷曲到无限小的尺度。

    相当类似地，在其他部分理论中也发生颇似荒谬的无限大，然而，所有这些情形下的无限大都可用称之为重正化的过程消除掉。这牵涉到引入其他的无限大去消除这些无限大。虽然在数学上这个技巧相当令人怀疑，而在实际上似乎确实行得通，并用来和这些理论一起作出预言，这预言极其精确地和观测相一致。然而，从企图找到一个完全理论的观点看，由于重正化意味着质量和力的强度的实际值不能从理论中得到预言，必须被选择以去适合观测，因此重正化有一严重的缺陷。

    试图将不确定性原理合并到广义相对论时，人们只有两个可以调整的量：引力强度和宇宙常数的值。但是调整它们不足以消除所有的无穷大。所以人们得到一个理论，它似乎预言了诸如空间一时间的曲率的某些量真的是无穷大，但是观察和测量表明它们地地道道是有限的！Qīsuū.сom人们对于合并广义相对论和不确定性原理的问题怀疑了许久，直到1972年才为仔细的计算所最后确证。4年之后，人们提出了一种叫做“超引力”的可能的解答。它的思想是将携带引力的自旋为2称为引力子的粒子和某些其他具有自旋为3/2、1、1/2和0的新粒子结合在一起。在某种意义上，所有这些粒子可认为是同一“超粒子”的不同侧面。这样就将自旋为1/2和3/2的物质粒子和自旋为0、1和2的携带力的粒子统一起来了。自旋1/2和3/2的虚的粒子反粒子对具有负能量，因此抵消了自旋为2、1和0的虚的粒子对的正能量。这就使得许多可能的无限大被抵消掉。但是人们怀疑，某些无穷大仍然存在。然而，人们需要找出是否还留下未被抵消的无穷大，这计算是如此之冗长和困难，以至于没有人会准备着手去进行。即使使用一个计算机，预料至少要用4年功夫，而且犯至少一个或更多错误的机会是非常高的。这样，只有其他人重复计算，并得到同样的答案，人们才能判断已取得了正确的答案，但这似乎是不太可能的！

    尽管存在这些问题，尽管超引力理论中的粒子似乎不与观察到的粒子相符合的这一事实，大部分科学家仍然相信，超引力可能是对于物理学统一问题的正确答案。看来它是将引力和其他力相统一起来的最好办法。然而1984年，人们的看法显著地改变为更喜欢所谓的弦理论。在这些理论中，基本的对象不再是只占空间单独的点的粒子，而是只有长度而没有其他线度、像是一根无限细的弦这样的东西。这些弦可以有端点（所谓的开弦），或它们可以自身首尾相接成闭合的圈子（闭弦）（图11.1和图11.2）。在每一时刻每一个粒子占据空间的一点。这样，它的历史可以在空间一时间用一根线代表（“世界线”）。另一方面，在每一时刻一根弦占据空间的一根线。所以它在时空里的历史是一个叫做世界片的二维面（在这世界片上的任一点都可用两个数来描述：一个指明时间，另一个指明这一点在弦上的位置。）一根开弦的世界片是一带子，它的边缘代表弦的端点通过时空的路径（图11.1）；一根闭弦的世界片是一个圆柱或一个管（图11.2）；一个管的截面是一个圈，它代表在一特定时刻的弦的位置。

    图11.1、图11.2

    两根弦可以连接在一起，形成一根单独的弦。在开弦的情形下只要将它们端点连在一起即可（图11.3）；在闭弦的情形下，像是两条裤腿合并成一条裤子（图11.4）。类似地，一根单独的弦可以分成两根弦。在弦理论中，原先以为是粒子的东西，现在被描绘成在弦里传播的波动，如同振动着的风筝的弦上的波动。一个粒子从另一个粒子发射出来或者被吸收，对应于弦的分解和合并。例如，太阳作用到地球上的引力，在粒子理论中被描述成由太阳上的粒子发射出并被地球上的粒子所吸收的引力子（图11.5）。在弦理论中，这个过程相应于一个H形状的管（图11.6）（弦理论有点像管道工程）。H的两个垂直的边对应于太阳和地球上的粒子，而水平的横杠对应于在它们之间传递的引力子。

    图11.3、图11.4

    图11.5、图11.6

    弦理论有一个古怪的历史。它原先是60年代后期发明来试图找出一个描述强作用的理论。其方法是，诸如质子和中子这样的粒子可被认为是一根弦上的波动。这些粒子之间的强作用力对应于连接于其他一些弦之间的弦的片段——正如蜘蛛一样。这弦必须像具有大约10吨拉力的橡皮带，才能使理论给出粒子之间强作用力的观察值。

    1974年，巴黎的朱勒·谢尔克和加州理工学院的约翰·施瓦兹发表了一篇论文，指出弦理论可以描述引力，但是只不过其张力要大得多，大约是1000万亿亿亿亿吨（1后面跟39个0）。在通常尺度下，弦理论和广义相对论的预言是相同的，但在非常小的尺度下，比10亿亿亿亿分之一厘米（1厘米被1后面跟33个0除）更小时，它们就不一样了。然而，他们的工作并没有引起很大的注意，因为大约正是那时候。大多数人抛弃了原先的强作用力的弦理论，而倾心于夸克和胶子的理论，后者似乎和观测符合得好得多。谢尔克死得很惨（他受糖尿病折磨，在周围没人给他注射胰岛素时昏迷死去）。这样一来，施瓦兹几乎成为弦理论的唯一支持者，只不过现在设想的弦张力要大得多而已。

    1984年，因为两个明显的原因，人们对弦理论的兴趣突然复活。一个原因是，在证明超引力是有限的，以及解释我们观察到的粒子的种类方面，人们未能真正取得进展。另一个原因是，约翰·施瓦兹和伦敦玛丽皇后学院的麦克·格林发表的一篇论文指出，弦理论可以解释内禀的左旋性的粒子存在，正如我们观察到的一些粒子那样。不管是什么原因，大量的人很快开始作弦理论的研究，而且发展了称之为异形弦的新形式，这种形式似乎能够解释我们观测到的粒子类型。

    弦理论也导致无穷大，但是人们认为，它们在一种类似异形弦的变体中会被消除掉（虽然这一点还没被确认）。然而，弦理论有更大的问题：似乎只有当时空是十维或二十六维，而不是通常的四维时它们才是协调的！当然，额外的时空维数是科学幻想的老生常谈；的确，它们几乎是必不可少的，因为否则相对论对人们不能旅行得比光更快的限制意味着，由于要花这么长的时间，以至于在恒星和星系之间的旅行成为不可能。科学幻想的办法是，人们可以通过更高的维数抄近路。这一点可用以下方法描述。想像我们生活的空间只有二维，并且弯曲成像一个锚圈或环的表面（图11.7）。如果你是处在这圈的内侧的一边而要到另一边去，你必须沿着圈的内边缘走一圈。然而，你如果允许在第三维空间里旅行，则可以直穿过去。

    图11.7

    如果这些额外的维数确实存在，为什么我们没有觉察到它们呢？为何我们只看到三维空间和一维时间呢？一般认为，其他的维数被弯卷到非常小的尺度——大约为1英寸的100万亿亿亿分之一的空间，人们根本无从觉察这么小的尺度。我们只能看到一个时间和三个空间的维数，这儿时空是相当平坦的。这正如一个桔子的表面：如果你靠非常近去看，它是坑坑洼洼的并有皱纹；但若离开一定的距离，你就看不见高低起伏而显得很光滑。对于时空亦是如此。因此在非常小的尺度下，时空是十维的，并且是高度弯曲的；但在更大的尺度下，你看不见曲率或者额外的维数。如果这个图像是正确的，对于自愿的空间旅行者来讲是个坏消息，额外附加的维实在是太小了，以至于不能允许空间飞船通过。然而，它引起了另一个重要问题：为何是一些而不是所有的维数被卷曲成一个小球？也许在宇宙的极早期所有的维都曾经非常弯曲过。为何一维时间和三维空间摊平开来，而其他的维仍然紧紧地卷曲着？

    人择原理可能提供一个答案。二维空间似乎不足以允许像我们这样复杂生命的发展。例如，如果二维动物吃东西时不能将之完全消化，则它必须将其残渣从吞下食物的同样通道吐出来；因为如果有一个穿通全身的通道，它就将这生物分割成两个分开的部分，我们的二维动物就解体了（图10.8）。类似的，在二维动物身上实现任何血液循环都是非常困难的。

    图11.8

    多于三维的空间维数也有问题。两个物体之间的引力将随距离衰减得比在三维空间中更快。（在三维空间内，如果距离加倍则引力减少到1/4。在四维空间减少到1/8，五维空间1/16，等等。）其意义在于使像地球这样绕着太阳的行星的轨道变得不稳定，地球偏离圆周轨道的最小微扰（例如由于其他行星的引力吸引）都会引起它以螺旋线的轨道向外离开或向内落到太阳上去。我们就会被冻死或者被烧死。事实上，在维数多于三维的空间中，引力随距离变化的同样行为意味着，太阳不可能由于压力和引力相平衡，而存在于一个稳定的状态，它若不被分解就会坍缩形成黑洞。在任一情况下，作为地球上生命的热和光的来源来说，它没有多大用处。在小尺度下，原子里使电子绕着原子核运动的电力行为正和引力一样，这样电子或者从原子逃逸出去，或者以螺旋的轨道落到原子核上去。在任一情形下，都不存在我们所知道的原子。

    看来很清楚，至少如我们所知，生命只能存在于一维时间和三维空间没被卷曲得很小的时空区域里。这表明，只要人们可以证明弦理论至少允许存在宇宙的这样的区域——似乎弦理论确实能做到这一点，则我们可以用弱人择原理。同样，也会存在宇宙的其他区域或其他宇宙（不管那是什么含意），那里所有的维都被卷曲得很小，或者多于四维几乎是平坦的。但在这样的区域里，不会有智慧生物去观察这有效维数的不同数目。 另一个问题是存在至少四种不同的弦理论（开弦和三种不同的闭弦理论），以及由弦理论预言的额外维的极其繁多的卷曲方式。为何自然只挑选一种弦理论和一种卷曲方式？这问题一度似乎没有答案，因而无法向前进展。后来，大约从1994年开始，人们发现了所谓的对偶性：不同的弦理论以及额外维的不同卷曲方式会导致四维时空中的同样结果。不仅如此，正如在空间中占据一点的粒子，也像空间中线状的弦，还存在另一种称作P-膜的东西，它在空间里占据二维或更高维的体积。（粒子可认为是O-膜，而弦为1-膜，但是还存在P从2到9的P-膜）。这似乎表明，在超引力、弦以及P膜理论中存在某种民主：它们似乎和平相处，没有一种比另一种更基本。看起来，它们是对某种基本理论的不同近似，而且在不同的情形下成立。 人们探索了这个基本理论，但是迄今毫无成就。因为哥德尔指出，不可能用单独的一组公理系统来表述算术。我相信这儿的情形不可能比它更好，基本理论不可能存在单独的表述。这犹如你不可能只用一张单独的地图去描述地球或者锚圈的表面：在地球的情形下，你至少需要两张地图去覆盖每一点，而在锚圈的情形下，则需要四张。每张地图只对一个有限的区域有效，但是不同的地图有一个交叠的区域。整族地图就为该表面提供了完整的描述。类似地，在物理学中对不同的情形需要使用不同的表述，但是两种不同表述在它们都适用的情形下要相互一致。整族不同的表述可以被认为是完整的统一理论，尽管它不是依照单独的假设集合表达的理论。

    但是，确实存在这样的一个统一理论吗？或者我们也许仅仅是在追求海市屋楼。看来存在三种可能性：

    （1）确实存在一个完整的统一理论，如果我们足够聪明的话，总有一天将会找到它。

    （2）并不存在宇宙的最终理论，仅仅存在一个越来越精确地描述宇宙的无限的理论序列。

    （3）并不存在宇宙的理论；事件在一定程度之外不可能被预言，仅仅是以一种紊乱或任意的方式发生。

    有些人基于以下理由会赞同第三种可能，如果存在一套完整的定律，这将侵犯上帝改变其主意并对世界进行干涉的自由。这有点像那古老的二律背反：上帝能制造一个重到以至于它也不能将其举起的石块吗？但是上帝可能要改变主意的这一思想，这正如圣·奥古斯丁指出的，是一个想像上帝存在在时间里的虚妄的例子：时间只是上帝创造的宇宙的一个性质。可以设想，当它创造宇宙时它知道企图做什么！

    随着量子力学的发现，我们认识到，由于总存在一定程度的不确定性，不可能去完全精确地预言事件。如果有人愿意，他可以将此紊乱性归结为上帝的干涉。但这是一种非常怪的干涉：没有任何证据表明它具有任何目的。的确，如果它有目的，则按定义就不会是紊乱的。现代由于我们重新定义科学的目标，所以已经有效地排除了上述的第三种可能性：我们的目的只在于表达一套定律，这些定律能使我们在不确定性原理的极限内预言事件。

    第二种可能性，也就是存在一无限的越来越精确的理论序列，是和迄今为止我们的经验相符合。在许多场合我们增加了测量的灵敏度，或者进行了新的类型的观测，只是为了发现还没被现有理论预言的新现象，为了囊括这些，我们必须发展更高级的理论。现代的大统一理论预言：在大约100吉电子伏的弱电统一能量和大约1000万亿吉电子伏的大统一能量之间，没有什么本质上新的现象发生。所以，如果这个预言是错的话，人们并不会感到非常惊讶。我们的确可以预料，能够去找几个新的比夸克和电子——这些我们目前以为是“基本”粒子——更基本的结构层次。

    然而，看来引力可以提供这个“盒子套盒子”的序列的极限。如果人们有一个比1000亿亿（1后面跟19个0）吉电子伏的所谓普郎克能量更高能量的粒子，它的质量就会集中到如此的程度，以至于会脱离宇宙的其他部分，而形成一个小黑洞。这样看来，确实当我们往越来越高的能量去的时候，越来越精密的理论序列应当有某一极限，所以必须有宇宙的终极理论。当然，普郎克能量离开大约几百吉电子伏——目前在实验室中所能产生的最大的能量——非常远，我们不可能在可见的未来用粒子加速器填补其间的差距！然而，宇宙的极早期阶段是这样大能量应该发生的舞台。我以为，早期宇宙的研究和数学一致性的要求，很有可能会导致我们中的某些人在有生之年获得一个完整的统一理论。当然，这一切都是假定我们首先不使自身毁灭的前提下而言的。

    如果我们确实发现了宇宙的终极理论，这意味着什么？正如第一章　所解释的，我们将永远不能肯定我们是否确实找到了正确的理论，因为理论不能被证明。但是如果理论是数学上协调的并且总是给出与观察一致的预言，我们便可以适度地有信心认为它是正确的。它将给人类为理解宇宙的智力斗争历史长期的光辉篇章打上一个休止符。但是，它还会改变常人对制约宇宙定律的理解。在牛顿时代，一个受教育的人至少在梗概上掌握整个人类知识。但从那以后，科学发展的节奏使之不再可能。因为理论总是被改变以囊括新的观察结果，它们从未被消化或简化到使常人能理解。你必须是一个专家，即使如此，你只能希望适当地掌握科学理论的一小部分。另外，其发展的速度是如此之快，以至于在中学和大学所学的总是有点过时。只有少数人可以跟得上知识快速进步的前沿，但他们必须贡献他们的毕生，并局限在一个小的领域里。其余的人对于正在进行的发展和它们产生的激动只有很少的概念。70年以前，如果爱丁顿的话是真的，那么只有两个人理解广义相对论。今天，成千上万的大学研究生能理解、并且几百万人至少熟悉这种思想。如果发现了一套完整的统一理论，以同样方法将其消化并简化，以及在学校里至少讲授其梗概，这只是时间的迟早问题。我们那时就都能够对制约宇宙的定律有所理解，并对我们的存在负责。

    即使我们发现了一套完整的统一理论，由于两个原因，这并不表明我们能一般地预言事件。第一是我们无法避免不确定性原理给我们的预言能力设立的极限。然而，更为严厉的是第二个限制。它是说，除了非常简单的情形，我们不能准确解出这理论的方程。（在牛顿引力论中，我们甚至连三体运动问题都不能准确地解出，而且随着物体的数目和理论复杂性的增加，困难愈来愈大。）除了在最极端状态下，我们已经知道规范物体行为的定律。特别是，我们知道作为所有化学和生物基础的基本定律。我们肯定还没有将这些学科归结为可解问题的状态；我们在从数学方程来预言人类行为上只取得了很少的成功！所以，即使我们确实找到了基本定律的完整集合，在未来的岁月里，仍存在着发展得更好的近似方法，使得我们在复杂而现实的情形下，能完成对可能结果的有用预言的、这一智慧的、富有挑战性的任务。一个完全的、协调的统一理论只是第一步，我们的目标是完全理解发生在我们周围的事件以及我们自身的存在。

    第十一章　结论

    我们发现自已是处于使人为难的世界中。我们要为自己在四周所看的一切赋予意义并问道：什么是宇宙的性质？我们在它之中的位置如何，以及宇宙和我们从何而来？为何它是这个样子的？我们采用某种“世界图”来试图回答这些问题，如同无限的乌龟塔——一个支持平坦的地球是这样的一种图象一样，超弦理论也是一种图象。虽然后者比前者更数学化、更精确，但两者都是宇宙的理论。两个理论都缺乏观察的证据：没人看到一个背负地球的大龟，但也没有人看到超弦。然而，龟理论作为一个好的科学理论是不够格的，因为它预言了人会从世界的边缘掉下去。除非发现它能为据说在百慕达三角消失的人提供解释。这个预言和经验不一致！

    最早先在理论上描述和解释宇宙的企图牵涉到这样的思想，事件或自然现象是由具备人类感情的灵魂所控制，它们的行为和人类非常相像，并且是不可预言的。这些灵魂栖息在自然对象之中，诸如河流和山岳，包括诸如太阳和月亮这样的天体之中。它们必须被祈祷并供奉，以保证土壤的肥沃和四季的变化。然而，一些规律性逐渐地被注意到：太阳总是东升西落，而不管是否用牺牲去对之进贡。更进一步，太阳、月亮和行星沿着以被预言得相当精确的轨道穿越天穹。太阳、月亮仍然还可以是神祗，只不过是服从严格定律的神。如果你不将耶和华停止太阳运行之类的神话当真，则这一切显然是毫不例外的。

    首先，只有在天文学和一些其他情形下，这些规则和定律是显而易见的。然而随着文明的发展，特别是近300年期间，越来越多的规则和定律被发现。这些定律的成功，使得拉普拉斯在19世纪初主张科学的宿命论。他提议只要给定宇宙在某一时刻的结构，由给定的一组定律即能精确地决定它的演化。

    拉普拉斯的宿命论在两个方面是不完整的。它没讲定律应该如何选择，也没指定宇宙的初始结构。这些都留给了上帝。上帝会选择让宇宙如何开始并要服从什么定律，但是一旦开始之后它将不再干涉。事实上，上帝是被限制于19世纪科学不能理解的领域里。

    我们现在知道，拉普拉斯的宿命论的希望，至少在按照他头脑中的方式，是不能实现的。量子力学不确定性原理表明，某些诸如粒子的位置和速度的对偶的量，不能同时以完全的精确度去预言。

    量子力学通过一族量子理论来处理这种情形，粒子没有很好定义的位置和速度，而是由一个波来代表。它们给出了这波随时间演化的定律，在这种意义上，这些量子理论从属于宿命论。这样，如果某一时刻这个波是已知的，便可以将任一时刻的波算出。只是当我们试图按照粒子的位置和速度对波作解释之时，不可预见性的紊乱的要素才出现。但这也许是我们的错误：也许不存在粒子的位置和速度，只有波。只不过是我们企图将波硬套到我们预想的位置和速度的观念之中而己。由此导致的不一致乃是表面上不可预见性的原因。

    事实上，我们已经重新将科学的任务定义为发现能使我们在由不确定性原理设定的极限内预言事件的定律。然而，还存在如下问题：宇宙的定律和初始条件是如何及为何选取的？

    在本中，我特别将制约引力的定律突出出来，因为正是引力使宇宙的大尺度结构成形，即使它是四类力中最弱的一种。引力定律和直到相当近代还被坚持的宇宙随时间不变的观念不相协调：引力总是吸引的这一事实意味着，宇宙的演化方式必居其一，要么正在膨胀，要么正在收缩。按照广义相对论，宇宙在过去某一时刻必须有一无限密度的状态，亦即大爆炸，这是时间的有效起始。类似地，如果整个宇宙坍缩，在将来必有另一个无限密度的状态，即大挤压，这是时间的终点。即使整个宇宙不坍缩，在任何坍缩形成黑洞的局部区域里都会有点。这些点正是任何落进黑洞的人的时间终点。在大爆炸或其他点，所有定律都失效，所以上帝仍然有完全的自由去选择发生了什么以及宇宙是如何开始的。

    当我们将量子力学和广义相对论相结合，似乎产生了以前从未有过的新的可能性：空间和时间一起可以形成一个有限的、四维的没有点或边界的空间，这正如地球的表面，但有更多的维数。看来这种思想能够解释观察到的宇宙的许多特征，诸如它的大尺度一致性，还有像星系、恒星甚至人类等等小尺度的对此均匀性的偏离。它甚至可以说明我们观察到的时间的箭头。但是如果宇宙是完全自足的、没有点或边界、并且由统一理论所完全描述，那么就对上帝作为造物主的作用有深远的含义。

    有一次爱因斯坦问道：“在制造宇宙时上帝有多少选择性？”如果无边界假设是正确的，在选择初始条件上它就根本没有自由。当然，它仍有选择宇宙所服从的定律的自由。然而，实在并没有那么多的选择性；很可能只有一个或数目很少的完整的统一理论，它是自治的，并且允许复杂到像能研究宇宙定律和询问上帝本性的人类那样的结构的存在。

    即使只存在一个可能的统一理论，那只不过是一组规则或方程。是什么赋予这些方程以生命去制造一个为它们所描述的宇宙？通常建立一个数学模型的科学方法不能回答，为何必须存在一个为此模型所描述的宇宙这样的问题。为何宇宙陷入其存在性的错综复杂之中？是否统一理论是如此之咄咄逼人，以至于其自身之实现成为不可避免？或者它需要一个造物主？若是这样，它还有其他的宇宙效应吗？又是谁创造了造物主？

    迄今，大部分科学家太忙于发展描述宇宙为何物的理论，以至于没工夫去过问为什么的问题。另一方面，以寻根究底为己任的哲学家不能跟得上科学理论的进步。在18世纪，哲学家将包括科学在内的整个人类知识当作他们的领域，并讨论诸如宇宙有无开初的问题。然而，在19和20世纪，科学变得对哲学家，或除了少数专家以外的任何人而言，过于技术性和数学化了。哲学家如此地缩小他们的质疑的范围，以至于连维特根斯坦——这位本世纪最著名的哲学家都说道：“哲学仅余下的任务是语言分析。”这是从亚里士多德到康德以来哲学的伟大传统的何等的堕落！

    然而，如果我们确实发现了一套完整的理论，它应该在一般的原理上及时让所有人（而不仅仅是少数科学家）所理解。那时，我们所有人，包括哲学家、科学家以及普普通通的人，都能参加为何我们和宇宙存在的问题的讨论。如果我们对此找到了答案，则将是人类理智的最终极的胜利——因为那时我们知道了上帝的精神。

    阿尔伯特·爱因斯坦

    爱因斯坦和核弹政治的瓜葛是众所周知的：他签署了那封著名的致富兰克林·罗斯福总统的信，说服美国认真考虑他的想法，并且他在战后从事阻止核战争的各项努力。但是，这些不仅仅是一位科学家被拖入政界的孤立行动。事实上，爱因斯坦的一生用他自己的话来说是“踌躇于政治和方程之间。”

    爱因斯坦最早从事政治活动是在第一次世界大战，当时他在柏林当教授。由于目睹草菅人命而不胜厌恶，他卷入了反战示威。他拥护国内反抗以及公开鼓励人民拒绝征兵，因而不讨他的同事们喜欢。后来，在战时他又致力于调解和改善国际关系。这也不得人心，而且他的政治态度很快使他难以访问美国，甚至连讲学都有困难。

    爱因斯坦第二个伟大的事业是犹太复国主义。虽然他在血统上是犹太人，但他拒绝《圣经》上关于上帝的说法。然而，第一次世界大战之前和期间，他越发看清反犹主义，这导致他逐渐和犹太团体相认同，而后成为一个直言不讳的犹太复国主义的拥护者。再度不受欢迎也未能阻止他发表自己的主张。他的理论一发表就受到攻击，甚至成立了一个反爱因斯坦的组织。有一个人被定罪为教唆他人去谋杀爱因斯坦（只罚了6美金）。但爱因斯坦是冷静的：当一本以题为《100个反爱因斯坦的作家》出版时，他反驳道：“如果真是我错了的话，那么一个人反对我就足够了！”

    1933年，希特勒上台了，爱因斯坦正在美国，他宣布不再回德国。后来纳粹义勇军抄查了他的房子，并没收了他的银行账号。一家柏林报纸的头条写道：“来自爱因斯坦的好消息——他不回来了。”面对着纳粹的威胁，爱因斯坦放弃了和平主义，终于忧虑到德国科学家会制造核弹，因而建议美国应该发展自己的核弹。但是，即使在第一枚原子弹爆炸之前，他就曾经公开警告过核战争的危险，并提议对核武器进行国际控制。

    贯穿爱因斯坦一生，他致力于和平的努力可能成效甚微——肯定只说服了很少的朋友。然而，他对犹太复国主义事业的口头支持在1952年被及时承认，其时他被推荐为以色列的总统。但他谢绝了。他说他认为自己在政治上太天真。可是，也许其真正的原因却并非如此，再次引用他自己的话：“方程对我而言更重要些，因为政治是为当前，而一个方程却是一种永恒的东西。”

    伽利雷·伽利略

    伽利略可能比任何其他的人更有资格称为近代科学的奠基人。其与天主教会名闻遐迩的冲突是他哲学的中心事件。这是因为伽利略是作如下论断最早的人之一：人类有望理解世界是怎样运行的，而且我们还能通过观察现实世界来做到这一点。

    伽利略很早就相信哥白尼理论（即行星绕太阳公转），但只有当他发现了证据来支持这一学说时，才公开表示支持。他用意大利文写有关哥白尼理论的文章（没有用普通的学院式拉丁文），并且他的观点很快就广泛地得到大学界之外的支持。这惹怒了亚里士多德派的教授们，他们联合起来反对他，并极力说服天主教会禁止哥白尼主义。

    伽利略为此而担心，他赶到罗马去向天主教权威当面申诉。他争辩道，《圣经》并未试图告诉我们任何关于科学理论的东西，通常都是假定，当《圣经》和常识发生矛盾时，就成为比喻。但是教会害怕这丑闻可能伤害它对新教徒的斗争，所以采取了镇压的手段。1616年，它宣布哥白尼主义是“虚伪的、错误的”，并命令伽利略不准再“保卫或坚持”这一学说。伽利略勉强接受了。

    1623年，伽利略的一位长期朋友成为教皇。伽利略立即试图为1616年的判决翻案。他失败了，但他设法获得了准许，在两个前提下写一本叙述亚里士多德派和哥白尼派理论的：他不能有倾向，同时要得出结论，人类在任何情况下都无法决定世界是如何运行的，因为上帝会以人类不能想像的方法来达到同样的效果，而人类不能限制上帝的万能。

    这本题为《关于两个主要世界体系的对话》的，于1632年在检查官的全面支持下完成并出版了，并且立刻被全欧洲欢呼为文学和哲学的杰作。不久教皇就意识到，人们把这本看作是确认哥白尼主义的论证，后悔允许该出版。教皇指出，虽有检查官正式批准出版该，但伽利略依然违背了1616年的禁令。他把伽利略带到宗教法庭面前，宣布他终身软禁，并命令他公开放弃哥白尼主义。伽利略又第二次被迫从命。

    伽利略始终是一个忠实的天主教徒，但是他对科学独立的信仰从来未被动摇过。1642年，即他逝世前4年，当他仍然被软禁时，他第二本主要著作的手稿被私下交给一个荷兰的出版商。正是这本被称为《两种新科学》的，甚至比支持哥白尼更进一步，成为现代物理学的起源。

    伊萨克·牛顿

    伊萨克·牛顿不是一个讨人喜欢的人物。他和其他院士的关系声名狼藉。他晚年的大部分时间都是在激然的争吵纠纷中渡过。随着那部肯定是物理学有史以来最有影响的——《数学原理》的出版，牛顿很快就成为名重一时的人物。他被任命为皇家学会主席，并成为第一个被授予爵士的科学家。

    牛顿不久就与皇家天文学家约翰·夫莱姆斯梯德发生冲突。他早先曾提供牛顿许多《原理》一所需的数据，后来他扣压了牛顿需要的资料。牛顿是不许别人回答“不”字的，他自封为皇家天文台的大总管，然后迫使立即出版这些数据。最后，他指使夫莱姆斯梯德的冤家对头爱德蒙·哈雷夺得夫莱姆斯梯德的工作成果，并且准备出版。可是夫莱姆斯梯德告到法庭去，在最紧要关头，赢得了法庭的判决：不得散发这剽窃的著作。牛顿被激怒了，作为报复，他就在后来的《原理》版本中系统地删除所有来自夫莱姆斯梯德的引证。

    他和德国哲学家高特夫瑞德·莱布尼兹之间发生了更严重的争吵。莱布尼兹和牛顿各自独立地发展了叫做微积分的数学分支，它是大部分近代物理的基础。虽然现在我们知道，牛顿发现微积分要比莱布尼兹早若干年，可是他很晚才出版他的著作。随着关于谁是第一个发现者的严重争吵的发生，科学家们激烈地为双方作辩护。然而值得注意的是，大多数为牛顿辩护的文章均出自牛顿本人之手，只不过仅仅用朋友的名义出版而已！当争论日趋激烈时，莱布尼兹犯了向皇家学会起诉来解决这一争端的错误。牛顿作为其主席，指定了一个清一色的由牛顿的朋友组成的“公正的”委员会来审查此案。更有甚者后来牛顿自己写了一个委员会报告，并让皇家学会将其出版，正式地谴责莱布尼兹剽窃。牛顿还不满意，他又在皇家学会自己的杂志上写了一篇匿名的、关于该报告的回顾。据报道，莱布尼兹死后，牛顿扬言他为伤透了莱布尼兹的心而洋洋得意。

    在这两次争吵期间，牛顿已经离开剑桥和学术。在剑桥他曾积极从事反天主教运动，后来在议会中也很活跃，最终作为酬报，他得到皇家造币厂厂长的肥缺。在这里，他以社会上更能接受的方式，施展他那狡狯和刻薄的能耐，成功地导演了一场反对伪币的重大战役，甚至将几个人送上了绞刑架。

    小辞典

    绝对零度：所能达到的最低的温度，在这温度下物体不包含热能。

    加速度：物体速度改变的速率。

    人择原理：我们之所以看到宇宙是这个样子，只是因为如果它不是这样，我们就不会在这里去观察它。

    反粒子：每个类型的物质粒子都有与其相对应的反粒子。当一个粒子和它的反粒子碰撞时，它们就湮灭，只留下能量。

    原子：通常物质的基本单元，是由很小的核于（包括质子和中子）以及围着它转动的电子所构成。

    大爆炸：宇宙开端的点。

    大挤压：宇宙终结的点。

    黑洞：空间-时间的一个区域，因为那儿的引力是如此之强，以至于任何东西，甚至光都不能从该处逃逸出来。

    卡西米尔效应：在真空中两片平行的平坦金属板之间的吸引压力。这种压力是由平板之间空间中的虚粒子的数目比正常数目减小造成的。

    强德拉塞卡极限：一个稳定的冷星的最大的可能的质量的临界值，若比这质量更大的恒星，则会坍缩成一个黑洞。

    能量守恒：关于能量（或它的等效质量）既不能产生也不能消灭的科学定律。

    坐标：指定点在空间-时间中的位置的一组数。

    宇宙常数：爱因斯坦所用的一个数学方法，该方法使空间-时间有一固有的膨胀倾向。

    宇宙学：对整个宇宙的研究。 暗物质：存在于星系、星系团以及也许在星系团之间的，不能被直接观测到，但是能用它的引力效应检测到的物质。宇宙物质的90％可能采取暗物质的形态。 对偶性：在表观上非常不同但是导致相同物理结果的理论之间的对应。 爱因斯坦-罗森桥：连接两个黑洞的时空的细管。参见虫洞。

    电荷：粒子的一个性质，由于这性质粒子排斥（或吸引）其他与之带相同（或相反）符号电荷的粒子。

    电磁力：带电荷的粒子之间的相互作用力，它是四种基本力中第二强的力。

    电子：带有负电荷并绕着一个原子核转动的粒子。

    弱电统一能量：大约为100吉电子伏的能量，在比这能量更大时，电磁力和弱力之间的差别消失。

    基本粒子：被认为不可能再分的粒子。

    事件：由它的时间和空间所指定的空间-时间中的一点。

    事件视界：黑洞的边界。

    不相容原理：两个相同的自旋为1／2的粒子（在测不准原理设定的极限之内）不能同时具有相同的位置和速度。

    场：某种充满空间和时间的东西，与它相反的是在一个时刻，只存在于空间-时间中的一点的粒子。

    频率：对一个波而言，在1秒钟内完整循环的次数。

    伽玛射线：波长非常短的电磁波，是由放射性衰变或由基本粒子碰撞产生的。

    广义相对论：爱因斯坦的基于科学定律对所有的观察者（而不管他们如何运动的）必须是相同的观念的理论。[]它将引力按照四维空间-时间的曲率来解释。

    测地线：两点之间最短（或最长）的道路。

    大统一能量：人们相信，在比这能量更大时，电磁力、弱力和强力之间的差别消失。

    大统一理论（GUT）：一种统一电磁、强和弱力的理论。

    虚时间：用虚数测量的时间。

    光锥：空间-时间中的面，在上面标出光通过一给定事件的可能方向。

    光秒（光年）：光在1秒（1年）时间里走过的距离。

    磁场：引起磁力的场，和电场合并成电磁场。

    质量：物体中物质的量；它的惯性，或对加速的抵抗。

    微波背景辐射：起源于早期宇宙的灼热的辐射，现在它受到如此大的红移，以至于不以光而以微波（波长为几厘米的无线电波）的形式呈现出来。

    裸点：不被黑洞围绕的空间-时间点。

    中微子：只受弱力和引力作用的极轻的（可能是无质量的）基本物质粒子。

    中子：一种不带电的、和质子非常类似的粒子，在大多数原子核中大约一半的粒子是中子。

    中子星：一种由中子之间的不相容原理排斥力所支持的冷的恒星。

    无边界条件：宇宙是有限的但无界的（在虚时间里）思想。

    核聚变：两个核碰撞并合并成一个更重的核的过程。

    核：原子的中心部份，只包括由强作用力将其束缚在一起的质子和中子。

    粒子加速器：一种利用电磁铁能将运动的带电粒子加速，并给它们更多能量的机器。

    相位：一个波在特定的时刻的在它循环中的位置–一种它是否在波峰、波谷或它们之间的某点的标度。

    光子：光的一个量子。

    普朗克量子原理：光（或任何其他经典的波）只能被发射或吸收其能量与它们频率成比例的分立的量子的思想。

    正电子：电子的反粒子（带正电荷）。

    太初黑洞：在极早期宇宙中产生的黑洞。

    比例：“X比例于Y”表示当Y被乘以任何数时，X也如此；“X反比例于Y”，表示，当Y被乘以任何数时，X被同一个数除。

    质子：构成大多数原子中的核中大约一半数量的、带正电的粒子。

    量子：波可被发射或吸收的不可分的单位。

    量子力学：从普郎克量子原理和海森堡不确定性原理发展而来的理论。

    夸克：感受强作用力的带电的基本粒子。每一个质子和中子都是由三个夸克组成。

    雷达：利用脉冲无线电波的单独脉冲到达目标并折回的时间间隔来测量对象位置的系统。

    放射性：一种类型的原子核自动分裂成其他的核。

    红移：由于多普勒效应，从离开我们而去的恒星发出的光线的红化。

    点：空间-时间中空间-时间曲率变成无穷大的点。

    点定理：这定理是说，在一定情形下点必须存在–特别是宇宙必须开始于一个点。

    时空：四维的空间，上面的点即为事件。

    空间的维：空间-时间的类空的、也就是除了时间的维之外的三维的任一维。

    狭义相对论：爱因斯坦的基于科学定律对所有进行自由运动的观察者（不论他们的运动速度）必须相同的观念。

    谱：诸如电磁波对它的分量频率的分解。

    自旋：相关于但不等同于日常的自转概念的基本粒子的内部性质。

    稳态：不随时间变化的态：一个以固定速率自转的球是稳定的，因为即便它不是静止的，在任何时刻它看起来都是等同的。 弦理论：物理学的一种理论，其中粒子被描述成弦上的波。弦只有长度，但是没有其他维。

    强力：四种基本力中最强的、作用距离最短的一种力。它在质子和中子中将夸克束缚在一起，并将质子和中子束缚在一起形成原子。

    不确定性原理：人们永远不能同时准确知道粒子的位置和速度；对其中一个知道得越精确，则对另一个就知道得越不准确。

    虚粒子：在量子力学中，一种永远不能直接检测到的，但其存在确实具有可测量效应的粒子。

    波/粒二象性：量子力学中的概念，是说在波动和粒子之间没有区别；粒子有时可以像波动一样行为，而波动有时可以像粒子一样行为。

    波长：对于一个波，在两相邻波谷或波峰之间的距离。

    弱力：四种基本力中第二弱的、作用距离非常短的一种力。它作用于所有物质粒子，而不作用于携带力的粒子。

    重量：引力场作用到物体上的力。它和质量成比例，但又不同于质量。

    白矮星：一种由电子之间不相容原理排斥力所支持的稳定的冷的恒星。

    虫洞：连接宇宙遥远区域间的时空细管。虫洞也可以把平行的宇宙或者婴儿宇宙连接起来，并提供时间旅行的可能性。

    我在著作本时得到多人相助。我的科学同仁毫无例外地富有灵感。在漫长的岁月里，我主要的同伴和合作者为罗杰·彭罗斯、罗伯特·格罗许、布兰登·卡特、乔治·埃里斯、盖瑞·吉朋斯。当·佩和詹姆·哈特尔。他们总是有求必应，我欠他们以及我的学生们许多情。

    我的一名学生布里安·维特在准备初版时提供了许多帮助。拜坦姆社的编辑彼德·古查底还给我写下无数评语，使本改善甚多。此外，我还想感谢安德鲁·杜恩，他为我作了文字修正。

    如果没有眼前的这台交流系统，本就写不成。这套称作平衡器的软件是加利福尼亚兰卡斯特峨尔兹·帕拉斯公司的瓦特·沃尔托兹捐赠的。我的语言合成器是加利福尼亚太阳谷的斯匹兹·帕拉斯公司捐赠的。剑桥适用通讯公司的大卫·梅森把合成器和控制板安装在我的轮椅之上。我现在利用这个系统交流，能够进行得比我失声之前还要好。

    在我著作和修改此的年代里，有过许多秘和助手。对于秘们，我特别应感谢的有茱迪·费拉、安·拉弗、劳拉·珍翠、谢瑞尔·比林顿和苏梅西。我的助手为柯灵·威廉斯、大卫·托玛斯、雷蒙·拉夫勒蒙、尼克、菲利普、安德鲁·杜恩、斯图瓦·詹米森、约纳逊·布连利、提蒙·汉特、赛蒙·基尔、琼·罗杰斯和汤姆·肯达尔。尽管我是残废的，但是我的护士、合作者、朋友以及家人们使我的生命非常充实并能进行研究。

  • E.薛定谔《生命是什么》

    序言

    　　一般都认为，一位科学家总是对某些学科具有深邃渊博的第一手知识，因而他是不会就他不太通晓的论题去著书立说的。这就是所谓的位高则任重。可是，为了目前写这本书，如果我有什么科学家的高位的话，那我恳请放弃它，并且从而免去随之而来的重任。我的理由是：　　

    　　我们从祖先那里继承了对于统一的、无所不包的知识的强烈渴望。最高学府这个名称使我们想起了从古到今多少世纪以来，只有普遍性才是唯一地享有盛誉的。可是，最近一百多年来，知识的各种各样的分支在广度和深度上的展开，却使我们陷入了一种奇异的困境。我们清楚地感到，要想把所有已知的知识综合成为一个统一体，我们现在还只是刚刚开始在获得可靠的资料；可是，另一方面，一个人想要充分掌握比一个狭小的专门领域再多一点的知识，也已经是几乎不可能的了。　　

    　　除非我们中间有些人敢于去着手综合这些实事和理论，即使它们有的是第二手的和不完备的知识，而且还要敢于承担使我们成为蠢人的风险，除此之外，我看不到再有摆脱这种困境的其他办法了（否则，我们的真正目的将永远达不到）。　　

    　　这就是我的意见。　　

    　　语言的障碍是不容忽视的。一个人的祖国语言就象一件剪裁得十分合身的外衣，可是当它不能立刻穿用而不得不另找一件来代替时，他是决不会感到很舒服的。我要感谢英克斯特博士（都柏林三一学院），布朗博士（梅鲁恩圣帕特里克学院）；最后，但不是不重要的，我还要感谢罗伯茨先生。他们费了很大的劲使新衣服适合我的身材，但由于我有时不肯放弃自己“独创”的式样，甚至还给他们增添了更多的麻烦。经过我的朋友们的努力，如果还残留一些“独创”样式的痕迹的话，那责任在我而不在他们。　　

    　　很多节的标题本来是想作为页边的摘要的，每一章的正文应该连贯地读下去。　　

    　　关于借用的图版，我要感谢达林顿博士和《努力》的出版者（帝国化学工业有限公司）。图版上原有的说明都仍保留着，虽然许多细节与本文是无关的。　　

    　　E.薛定谔 　　都柏林　　1944年9月

     第一章 古典物理学家对这个主题的探讨

    　　　　“我思故我在。”——笛卡尔　　

    　　1. 研究的一般性质和目的　　

    　　这本小册子是一位理论物理学家对大约四百名听众作的一次公开讲演。虽然一开始就指出这是一个难懂的题目，而且即使很少使用物理学家最吓人的数学演绎法这个武器，讲演也不可能是很通俗的，可是听众基本上没有减少。其所以如此，并不是由于这个主题简单得不必用数学就可以解释了，而是因为问题太复杂了，以致不能完全用数学来表达。使得讲演至少听上去是通俗化的另一个特点是，讲演者力图把介于生物学和物理学之间的基本概念向生物学家和生物学家讲清楚。　　

    　　实际上涉及的论题是多方面的，但整个任务只是打算说明一个想法——对一个重大的问题的一点小小的评论。为了不迷失我们的方向，预先很扼要地把计划勾画出来也许是有用的。　　

    　　这个重大的和讨论得很多的问题是：　　

    　　在一个生命有机体的空间范围内，在空间上和时间上发生的事件，如何用物理学和化学来解释？　　

    　　这本小册子力求阐明和确立的初步答案概括如下：　　

    　　当前的物理学和化学在解释这些问题时明显的无能为力，决不是成为怀疑这些事件可以用物理学和化学来解释的理由。　　

    　　2. 统计物理学 结构上的根本差别　　

    　　如果说过去的碌碌无为只是意味着激起未来获得成功的希望，那未免太轻描淡写了。它有着更为积极的意义，就是说，迄今为止，物理学和化学的这种无能为力已得到了充足的说明。　　

    　　今天，由于生物学家，主要是遗传学家在最近三、四十年来的创造性工作，关于有机体的真实的物质结构及其功能的了解已经足以说明，并且是精确地说明现代的物理学和化学为什么还不能解释生命有机体内在空间上和时间上所发生的事件。　　

    　　一个有机体的最要害部分的原子排列，以及这些排列的相互作用的方式，跟迄今被物理学家和化学家作为实验和理论对象的所有原子排列是根本不同的。除了深信物理学和化学的定律始终是统计学的哪些物理学家外，别的人会把我所说的这种根本差别看成是无足轻重的。这是因为认为生命有机体的要害部分的结构，跟物理学家或化学家在实验室里、在书桌边用体力或脑力所处理的任何一种物质迥然不同的说法，是同统计学的观点有关的。因此，要把物理学家或化学家如此发现的定律和规则直接应用到一种系统的行为上去，而这个系统却又不表现出作为这些定律和规则的基础的结构，这几乎是难以想像的。

    　　

    　　不能指望非物理学家能理解我刚才用那么抽象的词句所表达的“统计学结构”中的差别，更不必说去鉴别这些差别之间的关系了。为了叙述得更加有声有色，我先把后面要详细说明的内容提前讲一下，即一个活细胞的最重要的部分——染色体纤丝——可以恰当地称之为非周期性晶体。迄今为止，在物理学中我们碰到的只是周期性晶体。对于一位不高明的物理学家来说，周期性晶体已是十分有趣而复杂的东西了；它们构成了最有魅力和最复杂的一种物质结构，由于这些结构，无生命的自然界已经使得物理学家穷于应付了。可是，它们同非周期性晶体相比，还是相当简单而单调的。两者之间结构上的差别，就好比一张是一再重复出现同一种花纹的糊墙纸，另一幅是巧夺天工的刺绣，比如说，一条拉斐尔花毡，它显示的并不是单调的重复，而是那位大师绘制的一幅精致的、有条理的、有意义的图案。　　

    　　我把周期性晶体称为他所研究的最复杂的对象之一时，我说的他是指物理学家本身。其实，有机化学家在研究越来越复杂的分子时，已经十分接近于那种“非周期性晶体”了，依我看来，那正是生命的物质载体。因此，有机化学家对生命问题已作出了重大贡献，而物理学家却几乎毫无作为，也就不足为奇了。　　

    　　3. 朴素物理学家对这个主题的探讨　　

    　　如此简要地说明了我们研究的基本观点——或者不如说是最终的范围——以后，让我来描述一下研究的途径。　　

    　　首先我打算阐明你可能称之为“一个朴素物理学家关于有机体的观点”，就是说，一位物理学家可能会想到的那些观点。这位物理学家在学习了物理学，特别是物理学的统计学基础以后，他开始思考有机体的活动和功能的方式时，不免要扪心自问：根据他所学到的知识，根据他的比较简明而低级的科学观点，他能否对这个问题作出一些适当的贡献？　　

    　　结果他是能够作出贡献的。下一步必须是把他理论上的预见同生物学的事实作比较。于是，结果将说明他的观点大体上是通情达理的，但需要作一些修正。这样，我们将逐渐接近于正确的观点，或者谦虚点，将接近于我认为是正确的观点。

    　　

    　　即使我在这一点上是正确的，我也不知道我的探索道路是否是一条真正的终南捷径。不过，这毕竟是我的道路。这位“朴素物理学家”就是我自己。除了我自己的这一条曲折的道路外，我找不到通往这个目标的捷径。

    　　

    　　4. 为什么原子是如此之小？

    　　

    　　阐明“朴素物理学家的观点”的一个好方法是从这个可笑的、近乎是荒唐的问题开始的：为什么原子是如此之小？首先，它们确实是很小的。日常生活中碰到的每一小块物质都含有大量的原子。要使听众了解这个事实，曾经设想过许多例子，但没有比凯尔文勋爵所用的一个例子能给人以更深刻的印象：假设你能给一杯水中的分子都做上标记，再把这杯水倒进海洋，然后彻底地加以搅拌，使得有标记的分子均匀地分布在全世界的所有海洋中；如果你在任何地方从海洋中舀出一杯水来，你将发现在这杯水中大约有一百个你标记过的分子。

    　　

    　　原子的实际大小约在黄色光波长的1/5000到1/2000之间。这个比较是有意义的。因为波长粗略地指出了在显微镜下仍能辨认的最小粒子的大小。就拿这么小的粒子来说，它还含有几十亿个原子。

    　　

    　　那么，为什么原子是如此之小呢？

    　　

    　　这个问题显然是一种遁辞。因为这个问题的目的并不是真正在于原子的大小。它关心的是有机体的大小，特别是我们的肉体本身的大小。当我们以日常的长度单位，比如码或公尺作为量度时，原子确实是很小的。在原子物理学中，人们通常用所谓埃，即一公尺的一百亿分之一，或以十进位小数计算则是0.0000000001公尺。原子的直径在1到2埃的范围内。日常单位（对它而言，原子是如此之小）同我们身体的大小是密切相关的。有一个故事说，码是起源于一个英国国王的幽默。他的大臣问他采用什么单位，他就把手臂向旁边一伸说：“取我胸部中央到手指尖的距离就行了。”不管它是真是假，这个故事对我们来说是有意义的。这个国王很自然地会指出一个可以同他自己的身体相比较的长度，他知道其他任何东西都将是很不方便的。不管物理学家怎样偏爱“埃”这个单位，但当他做一件新衣服时，他还是喜欢别人告诉他新衣需用六码半花呢，而不是六百五十亿埃的花呢。

    　　

    　　这样就确定了我们提出的问题的真正目的在于两种长度——我们身体的长度和原子的长度——的比例，而原子的长度具有独立存在的无可争辩的优越性，于是，应该这样提问题：同原子相比，我们的身体为什么一定要这么大？

    　　

    　　我能够想像到，许多聪明的物理学和化学的学生会对下列引为憾事的，就是说，我们的每一个感觉器官，构成了我们身体上多少是有点重要的部分，因而（从所提到的比例大小来看），它们是由无数原子组成的，这些感觉器官对于单个原子的碰撞来说是过于粗糙了。单个原子我们是看不见，摸不到的。我们关于原子的假说远远不同于我们粗大迟钝的感官所直接发现的东西，而且也不能作直接考察的检验。

    　　

    　　一定是那样的吗？还有没有内在的原因可以解释呢？为了确定并解释为什么感官不合乎自然界的这些定律，我们能从这种事态追溯到某种最重要的原理吗？

    　　

    　　这是物理学家能够完全搞清楚的一个问题。对所有提问的回答都是肯定的。

    　　

    　　5. 有机体的活动需要精确的物理学定律

    　　

    　　如果有机体的感官不是这么迟钝，而且能敏锐地感觉到单个原子，或者即使是几个原子都能在我们的感官上产生一种可知觉的印象——天哪，生命将象个什么样子呢？有一点是要着重指出的：可以断言，一个那种样子的有机体是不可能发展出有秩序的思想的，这种有秩序的思想在经历了漫长的早期阶段后，终于在许多其他的观念中间形成了关于原子的观念。

    　　

    　　尽管我们单单谈了上面这一点，下述的一些考虑对于大脑和感觉系统以外的各个器官的功能也是适用的。然而对我们自身来说，最感兴趣的唯一的一件事是：我们在感觉、思维和知觉。对于产生思想和感觉的生理过程来说，大脑和感觉系统以外的所有其他器官的功能只是起辅助作用，假如我们不是从纯客观的生物学观点来看，至少从人类的观点来看是如此的。此外，这将大大有利于我们去拣那种由主观事件紧密伴随着的过程来进行研究，尽管我们对这种紧密的平行现象的真正性质是一无所知的。其实，据我看来，那是超出了自然科学范围之外的，而且也许是完全超出了人类理解之外的。

    　　

    　　于是，我们面临着下述问题：象我们的大脑这样的器官以及附属于它的感觉系统，为了使它的物理学上的变化状态密切地对应于高度发展的思想，为什么必须由大量的原子来构成呢？大脑及感官，作为一个整体的功能，或是在它直接同环境相互作用的某些外周部分中的功能，跟一台精巧而灵敏到足以反映并记录来自外界的单个原子的碰撞的机器相比，根据什么理由说它们是不相同的呢？

    　　

    　　理由是，我们所说的思想（1）它本身是一个有秩序的东西，（2）只能应用于具有一定程度的秩序的材料，即知觉或经验。这有两种结果。第一，同思想密切对应的躯体组织（如密切对应于我的思想的我的头脑）一定是十分有秩序的组织，那就意味着在它内部发生的事件必须遵循严格的物理学定律，至少是有高度的准确性。第二，外界其他物体对于那个物理学上组织得很好的系统所产生的物理学印象，显然是对应于相应思想的知觉和经验的，构成了我所说的思想的材料——知觉和经验。因此，在我们的系统和别人的系统之间的物理学上的相互作用，一般来说，它们本身是具有某种程度的物理学秩序，就是说，它们也必须遵循严格的物理学定律并达到一定程度的准确性。

    　　

    　　6. 物理学定律是以原子统计学为根据的，因而只是近似的

    　　

    　　仅由少量原子构成的，对于一个或几个原子的碰撞就已经是敏感的有机体，为什么也还是不能实现上述的一切呢？

    　　

    　　因为我们知道，所有的原子每时每刻都在进行着毫无秩序的热运动，就是说，这种运动抵消了它们的有秩序的行动，使得发生在少量原子之间的事件不能按照任何已知的定律表现出来。只有在无数的原子的合作中，统计学定律才开始影响和控制这些集合体的行为，它的精确性随着包括的原子数目的增加而增加。发生的事件就是通过那样的途径获得了真正有秩序的特征。现已知道，在生命有机体中起重要作用的所有物理学和化学的定律都是这种统计学的定律；人们所能想到的任何其他种类的规律性和秩序性，总是被原子的不停的运动所扰乱，或是被搞得不起作用。

    　　

    　　7. 它们的精确性是以大量原子的介入为基础的。第一个例子（顺磁性）

    　　

    　　我想用几个例子来说明这一点。这是从许多例子中随便举出几个，对于初次了解事物的这种状态的读者来说，不一定正好就是他最满意的例子。这里所说的事物的这种状态在现代物理学和化学中是基本的，就象生物学中的有机体是细胞组成的，或天文学中的牛顿定律，甚至象数学中的整数序列1,2,3,4,5……等基本事实一样。不应该指望一位十足的外行人读了下面几页就能十分理解和领会这个问题，这个问题是同路德维希?玻尔兹曼和威拉德?吉布斯的光辉名字联在一起的，在教科书中称之为“统计热力学”。

    　　

    　　如果你在一个长方形的水晶管里充氧，并把它放入磁场，你会发现气体被磁化了。这种磁化是由于氧分子是一些小的磁体，它们象罗盘针似的有着使自己与磁场平行的趋向。可是你千万别认为它们全都转向了平行。因为如果你把磁场加倍，氧气中的磁化作用也会加倍，磁化作用随着你用的场强而增加，这种按比例的增加可以达到极高的场强。

    　　

    　　这是纯粹统计学定律的一个特别清楚的例子。磁场要产生的取向不断地遭到随机取向的热运动的对抗。这样斗争的结果，实际上只是使偶极轴同场之间的锐角比钝角稍占优势。虽然单个原子在不断地改变它们的取向，然而平均地来看（由于它们的数量巨大），一种朝着场的方向并与之成比例的取向稍占优势。这一创造性的解释是法国物理学家P.郎之万作出的。它可以用下面的方法来验证。如果观察到的弱磁化确是对抗趋势的结果，就是说，如果确是梳理了所有分子使之平行的磁场、同随机取向的热运动的对抗趋势的结果，那就应该有可能通过减弱热运动来增强磁化作用，即用降低温度来代替加强磁场。实验已经证明了这一点，实验结果是磁化与绝对温度成反比，与理论（居里定律）是定量地相符的。现代的设备甚至能使我们通过降低温度把热运动减低到如此的不明显，以致能够表现出磁场自己的取向趋势，如果不是完全地表现，至少也足以产生“完全磁化”的一个实质性部分。在这种情况下，我们不再指望场强加倍会使磁化加倍；而是随着场的增强，磁化的增强越来越少，接近于所谓的“饱和”。这个预期也定量地被实验所证实了。

    　　

    　　要注意的是，这种情况完全依赖于产生可观察的磁化时进行合作的分子的巨大数量。否则，磁化就根本不会是恒定的，而将是无时无刻都在十分不规则地变化的，成为热运动同场之间相互抗衡消长的见证。

    　　

    　　8. 第二个例子（布朗运动，扩散）

    　　

    　　如果你把微滴组成的雾装进一个密封的玻璃容器的底部，你将发现雾的上面的界限在按一定的速度逐渐下沉。这种速度取决于空气的粘度和微滴的大小和比重。可是，如果你在显微下注视一粒微滴，你会发现它并不一直以恒定的速度在下沉，而是在作一种十分不规则的运动，即所谓布朗运动，只有平均地看，这种运动才相当于一种有规则的下沉。

    　　

    　　这些微滴并不是原子，可是它们既小又轻，足以感觉到不断碰撞敲击它表面的分子中间单个分子的碰撞。它们就是这样地碰撞着，只是从平均来说才服从重力的影响。

    　　

    　　这个例子说明，如果我们的感官也能感觉到只是几个分子的碰撞，那我们将会有多么莫名其妙和杂乱无章的经验呀。细菌和其他一些有机体是这么小，以致是受到这种现象的强烈影响的。它们的运动是由周围环境中的热的倏忽变动所决定的，它们自己没有选择的余地。如果它们自己有一点动力，它们还是有可能成功地从一处移到另一处，但是这还是有点困难的，因为热运动颠簸着它们，使它们象飘浮在汹涌大海中的一叶扁舟。

    　　

    　　非常类似于布朗运动的一种现象是扩散现象。在一只装满液体，比如装满水的容器中，溶解少量的有色物质，比如高锰酸钾，并使浓度不完全一样。如果你对这个系统放手不管，那么就开始了很缓慢的“扩散”过程。高锰酸钾将从高浓度的地方向低浓度的地方散布，直到均匀地分布于水中为止。

    　　

    　　关于这个简单的、显然不是特别有趣的过程来说，值得注意的是，决不是象人们所想像的那样，是由任何一种趋向或力量驱使高锰酸钾分子从稠密的地区迁到稀疏的地区——就象一个国家的人口分散到有更多活动余地的地区那样。在高锰酸钾分子那里，根本没有发生那样的事情。每一个高锰酸钾分子对所有其他的高锰酸钾分子来说，是完全独立地行动着，它很少彼此相碰。可是，每一个高锰酸钾分子，无论是在稠密的地区，还是在空旷的地区，都遭到水分子的不断撞击的同样命运，从而以一种不可预测的方向逐渐地向前移动——有时朝高浓度的方向，有时朝低浓度的方向，有时则是斜刺里移动。这种运动，常常同蒙住眼睛的人的活动相比拟。这个蒙住眼睛的人站在地面上，充满了某种“走路”的欲望，可是并没有选定任何特定的方向，因而不断地在变动着他的路线。

    　　

    　　尽管所有的高锰酸钾分子都是这样随机地走动，还是产生了一种有规则的朝低浓度方向的流动，最后造成了均匀的分布，乍看起来，这是令人困惑不解的——但仅仅是乍看起来而已。如果你把它想像为一层层浓度几乎恒定的薄片，某一瞬间某一薄片所含的高锰酸钾分子，由于它们的随机走动，确实将以相等的几率被带到右边或左边去。但正是由于这一点，一个隔着二块相邻薄片的平面上通过的分子，来自左面的比来自右面的要多，这只是由于左面比右面有更多的分子在从事随机行走的缘故。只要是这种情况，平均将表现为一种自左到右的有规则的流动，直到均匀分布。

    　　

    　　把这些想法译成数学语言时，精确的扩散定律可用偏微分方程来表达，我不打算解释这个方程式来麻烦读者，虽然它的含义用普通语言来说也是很简单的。这里之所以提到严格的“数学上精确的”定律，是为了强调它的物理学的精确性在每一项具体应用上一定还会受到挑战的。由于它是以纯机遇为根据的，所以它的正确性只是近似的。一般地说，如果它是一个极好的近似值，那也只是在扩散现象中有无数分子的合作的缘故。我们要预先考虑到，分子的数目愈少，偶然的偏差就愈大——在适合的条件下，这是可以观察到的。

    　　

    　　

    　　9. 第三个例子（测量准确性的限度）

    　　

    　　我要举的最后一个例子同第二个例子是类似的，但它有特殊的意义。悬挂在一根细长纤丝上的平衡取向的轻物体，用电力、磁力或重力使它围绕垂直轴扭转，物理学家常用这种方法来测量使它偏离平衡位置的微弱的力（当然，这种轻物体必须视具体目的而适当地选用）。在不断努力改进这种常用的“扭力天平”的准确度时，遇到了一个奇妙的极限，极限本身是极其有趣的。选用愈来愈轻的物体和更细更长的纤丝——使这个天平能够感应愈来愈弱的力——当悬挂的物体愈明显地感受到周围分子的热运动的冲击，而在它的平衡位置附近开始进行象第二个例子中的微滴的颤动那样一种不停的、不规则的“舞蹈”时，就达到了极限。虽然这种动作并没有给天平的测量准确性设置绝对极限，但它却建立了一个实际上的极限。热运动的不可控制的效应同被测量的力的效应相竞争，从而使这个观察到的单个的偏差变得无意义了。为了消除你的仪器的布朗运动的影响，你必须作多次的观察。我想，在我们目前的研究中，这个例子是特别有启发的。因为我们的感觉器官毕竟是一种仪器。如果它变得太灵敏，我们将看到它将是多么的无用。

    　　

    　　10. 根号n律

    　　

    　　暂且举这么多例子吧。我只想再补充一点，那些同有机体内部有关的，或同有机体与环境相互作用有关的物理学或化学定律，没有有关是不能被我们选作例子的。详细的解释也许要更复杂些，但要点总还是一样的因此再举这些例子就会变得千篇一律了。

    　　

    　　但是，关于任何一个物理学定律都会有的不准确性，我想补充一点非常重要的、定量的说明。即所谓的根号n律。我先用一个简单例子来说明，然后再进行概括。

    　　

    　　如果我告诉你，某一种气体在一定的压力和温度下具有一定的密度，以及如果我换一种说法，即在这些条件下，在一定的体积内（体积大小适于实验需要）正好有n个气体分子，那么你可以确信，如果你能在某一瞬间检验我的说法，你将会发现它是不准确的，偏差将是根号n这一级。因此，如果数目n＝100，你将发现偏差大约是10，于是相对误差＝10%。可是，如果n=1000000，你多半会发现偏差大约是1000，相对误差＝0.1%。粗略地说，这个统计学定律是很普遍的。物理学和物理化学定律的不准确性在根号n分之一这一可能的相对误差之内，那里的n是进行合作以引起该定律——对某些想法或某种具体实验来说，在有重要关系的空间或时间（或两者）的范围内，使该定律产生它的作用——的分子数目。

    　　

    　　由此，你们又一次看到了，一个有机体为了使它的内部生命和它同外部世界的相互作用，都能分享到很精确的定律的好处，它就必须有一个相当巨大的结构。不然的话，进行合作的粒子数将是太少了，“定律”也就太不准确了。特别迫切需要的是平方根。因为尽管一百万是一个相当大的数目，可是如果精确性只有千分之一，那么，对一个要宣称自己具有“自然界定律”的尊严的事物来说，并不是太好的。

     第二章 遗传机制

    　　存在是永恒的；因为有许多法制保存了生命的宝藏；而宇宙从这些宝藏中汲取了美。——歌德

    　　

    　　11. 古典物理学家的设想决不是无关紧要的，而且是错误的

    　　

    　　于是，我们得到的结论是，一个有机体和它经历的全部生物学的有关过程，必须具有极其多的“多原子”结构，必须防止偶然的“单原子”事件起到太重大的作用。“朴素物理学家”告诉我们那是必要的，所以有机体可以具有足够精确的物理学定律，并依这些定律建立它的很有规律和很有秩序的功能。从生物学来说，这些先验地得出的（就是说，从纯粹的物理学观点得出的“结论，如何去符合实际的生物学事实呢？

    　　

    　　乍看起来，人们往往认为这个结论是无关紧要的。比如说，三十年前的生物学家也许已经讲过这一点了，可是，对于强调统计物理学对有机体的重要性不亚于其他方面的通俗讲演者来说，这个结论还是十分合适的，但实际上这也不过是人所共知的道路而已。因为任何高等生物的成年个体不仅是它的躯体，而且是组成躯体的每一个单细胞都包含着”天文数字“的各种单原子。我们观察的每一个具体的生理过程，不论在细胞内或在细胞同周围环境的相互作用中，看来是——或者三十年前已经认为是——包含了这么多的单原子和单原子过程，这就保证了物理学和物理化学有关定律的有效性，即使按照统计物理学关于”大量数目”的严格要求，也能保证定律的有效性；这种严格要求就是我刚才用根号n律所说明的。

    　　

    　　如今，我们知道这个意见是错误的。正如我们即将明白的，有许多小得不可思议的原子团，小到不足以显示精确的统计学定律，可是在生命有机体内，它们对极有秩序和极有规律的事件确实起着支配作用。它们控制着有机体功能的重要特征；在所有这些情况下，显示了十分确定而严格的生物学定律。

    　　

    　　我必须开始概要地讲一下生物学，特别是遗传学的情况；换句话说，我必须简要地说明这门科学的现状，可是我对这门科学不是内行。但我不得不这么做，很抱歉，特别是对任何一位生物学家来说，我讲的是外行话。另一方面，请允许我多少带点教条式地向你们介绍流行的观点。不能指望一个蹩脚的理论物理学家能对实验材料作出任何象样而全面的评述，这些实验材料，一方面来自大量的、长期积累的、无比机智的繁育试验；另一方面，来自最精密的现代显微镜技术对活细胞的直接观察。

    　　

    　　12. 遗传的密码正本（染色体）

    　　

    　　让我在生物学家称之为“四维模式”的意义上使用有机体的“模式”这个词，它不仅是指成年有机体的、或任何其他发育阶段上的有机体的结构和功能，而且是指有机体开始繁殖自身时，从受精卵到成年阶段的个体发育的全过程。整个四维模式已知是由受精卵的结构决定的。此外，我们知道，主要是由受精卵的很小一部分结构，即它的细胞核决定的。这个细胞核在细胞的正常“休止期”内，往往表现为网状染色质，分散在细胞内。但在极其重要的细胞分裂（有丝分裂和减数分裂，见下文）过程中，可以观察到由一组颗粒构成的、常常呈纤维状或棒状的叫做染色体的东西，它的数目是8个或12个，人是48个。但是，我应该把数字写成2×4，2×6……2×24……，并且按照生物学家习惯意义上的用词，我应该称之为两套染色体。单个染色体，有时虽然可以从它的形状和大小，清楚地加以区分和单个地加以辨认，但是，两套染色体几乎是一模一样的。我们马上就会明白，一套来自母体（卵细胞），一套来自父体（精子）。这些染色体也许只不过是我们在显微镜下看到的、被当作是染色体的一种轴状骨架纤丝，它把个体未来发育的全部模式，和个体在成年时的机能的全部模式都包含在一种密码正本里。每一整套染色体都含有全部密码；因此，一般说来，作为未来个体的最初阶段的受精卵里有着密码的两个副本。

    　　

    　　我们把染色体纤丝的结构称为密码正本时，我们的意思是说，拉普拉斯曾经陈述过一种直接揭示每一个因果关系的、洞察一切的思想，根据卵的结构就能告诉你在适宜的条件下，这个卵将发育成一只黑公鸡还是一只芦花母鸡，是长成一只苍蝇还是一棵玉米，一株石南，一只甲虫，一只老鼠或是一个女女人。我们还可以再补充一点，那就是卵细胞的外观是非常相似的；即使外观不相似，比如鸟类和爬虫类的卵就比较大，可是在与密码有关的结构上的差别并没有象营养物质的差别那么大。在这些卵中，营养物质是由于不言而喻的原因而增多的。

    　　

    　　当然，“密码正本”这个名词太狭隘了。因为染色体结构同时也是促使卵细胞未来发育的工具。它是法典与行政权力的统一，或者用另一个比喻来说，是建筑师的设计同建筑工人的技艺的统一。

    　　

    　　13. 身体通过细胞分裂（有丝分裂）而生长

    　　

    　　在个体发育中，染色体是怎样行动的呢？

    　　

    　　一个有机体的生长是由连续的细胞分裂所引起的。这样的细胞分裂叫做有丝分裂。考虑到我们的身体是由无数个细胞组成的，所以，在一个细胞的生命中，有丝分裂并不象人们所想的那样一种十分经常的事件。开始时生长是很快的。卵细胞分成两个子细胞，下一步发育成四个细胞，然后是8，16，32，64……等等。正在生长的身体的各个部分中，分裂频率并不是完全相同的，那样就会打破这些细胞数目的规则性。我们通过简单的计算便可推断出。平均只要50或60次连续的分裂，便足以产生出一个成人的细胞数，或者是这个细胞数的十倍，那就是把一生中细胞的更替也考虑在内了。因此，我的一个体细胞，平均来说，只是变成我的那个卵细胞的第五十代或第六十代的“后代”。

    　　

    　　14. 在有丝分裂中每个染色体是被复制的

    　　

    　　在有丝分裂中每个染色体是怎样行动的呢？它们是被复制了，两套染色体和密码的两个副本都是被复制了。这个过程在显微镜下已作了详尽的研究，并且是极其有趣的，可是它涉及的面太广，在这里不能一一细说了。突出的一点是：两个“子细胞”中的每一个都得到了跟亲细胞完全相似的、更完全的两套染色体的嫁妆。就染色体的宝库来说，所有的体细胞都是完全一样的。

    　　

    　　我们对这种机构虽然了解得很少，但我们不能不认为，它一定是通过某种途径同有机体的机能密切相关的，因为每个单细胞，甚至是不太重要的单细胞，都具有密码正本的全套（两份）副本。不久以前，我们在报上看到蒙哥马利将军在非洲战役中，要他麾下的每一个士兵都仔细了解他的全部作战计划。如果确是那样的话（考虑到他的部队有高度的才能和可以充分信赖，看来这可能是真实的），它为我的例子提供了一个绝妙的类比，在这个类比中，相应的事实都是完全真实的。最令人惊异的是在整个有丝分裂中，始终保持着两套染色体。这是人们揭示的最令人惊奇的遗传机制的明显特点，只有在我们接下去要讨论的那种情况中，才偏离了这种规律。

    　　

    　　15. 减数分裂和受精（配子配合）

    　　

    　　就在个体开始发育以后，有一团细胞保留着，以便在发育后期产生出成年个体繁殖所需的所谓配子，至于是精细胞或卵细胞，这要根据情况而定。“保留”的意思是指它们在这段时期内不用于其他目的，以及进行很少几次有丝分裂。例外的或减数的分裂（称为减数分裂），是这样一种分裂，就是在成年阶段，这些保留的细胞通过减数分裂最后产生了配子，一般只是在配子配合发生以前的很短时间内才有这种分裂。在减数分裂中，亲细胞的两套染色体简单地分成二组，其中一组染色体进入二个子细胞中的一个，就是进入了配子。换句话说，减数分裂并不象有丝分裂那样地发生染色体数目的加倍而使染色体数目保持不变，因此每个配子收到的只有一半，就是说，只有密码的一个完整的副本而不是两个，例如人只有24个，而不是2×24＝48个。

    　　

    　　只有一个染色体组的细胞叫做单倍体（来自希腊文，单一）。因此，配子是单倍体，通常的体细胞是二倍体（来自希腊文，双份）。有三组、四组染色体，……或通常所说的在体细胞里有时有许多染色体组的个体，就称之为三倍体、四倍体……多倍体。

    　　

    　　在配子配合中雄配子（精子）和雌配子（卵）都是单倍体，结合形成的受精卵，是二倍体。它的染色体组，一个来自母体，一个来自父体。

    　　

    　　16. 单倍体个体

    　　

    　　还有一点需要加以纠正。这一点对于我们的研究目的来说，虽然不是必不可少的，但却是很有意思的，因为它表明，每一套染色体组包含了“模式”的确实是相当齐全的密码正本。

    　　

    　　也有一些例子说明减数分裂后并不立即受精的，单倍体细胞（“配子”）经历了多次有丝分裂，结果产生了全是单倍体的个体。雄蜂是没有父亲的！它所有的体细胞都是单倍体。如果你愿意的话，你可以叫它是一个大大扩大了的精子；事实上，也正如大家所知道的，起这样的作用正是雄蜂一生中的唯一任务。可是，这也许是一种荒谬的观点。因为这种情况并不是独一无二的。好多种植物，通过减数分裂产生单倍体配子，或称之为孢子，孢子落在地上就象一粒种子，发育成真正的单倍体植物，它的大小可以同二倍体相比拟。苔藓植物长有叶片的底部是单倍体植物，叫配子体，因为在它的顶端发育了性器官和配子，配子通过相互受精按通常的方式产生了二倍体植物，在裸露的茎的顶部生有孢子囊。通过减数分裂，在顶端的孢子囊中产生孢子，所以这个二倍体植物称为孢子体。当孢子囊张开时，孢子落地发育成长为有叶片的茎，如此等等。这个事件的过程称为世代交替。只要你愿意，你可以认为人和动物也是如此的。不过“配子体”一般是寿命极短的单细胞一代，至于是精子还是卵子那看情况而定。我们的身体相当于孢子体。我们的“孢子”是保留的细胞，通过这些细胞的减数分裂产生出单细胞的一代。

    　　

    　　17. 减数分裂的显著关系

    　　

    　　在个体繁殖过程中，重要的、真正是决定命运的事件并不是受精而是减数分裂。一组染色体来自父亲，另一组来自母亲。不论是机遇还是天意都无法干预这一事件。每个男人正好是一半遗传了他的母亲，一半遗传了他的父亲。至于有时是母系占优势，有时是父系占优势，那是由于另外一些原因，这些原因在后面会讲到的（当然，性别本身也就是这种优势的最简单例子）。

    　　

    　　可是，当你把你的遗传起源追溯到你祖父母的时候，情况就不同了。让我盯住我父亲的那一套染色体，特别是其中的一条，比如说第五号染色体。这条染色体或是是我父亲从他父亲那里得到的第五号染色体的精确复制品，或者是我父亲从他的母亲那里得到的第五号染色体的精确复制品。1886年11月在父亲体内发生了减数分裂并产生了精子，几天以后，精子就在我的诞生中起作用了，究竟是哪一个精确复制品包含在精子里，机遇是50：50。关于我父亲的染色体组中的第1，2，3……24号染色体都是这种情况，而我母亲的每一条染色体也同样是如此。此外，所有48条染色体都是各自独立的。即使我们知道我父亲的第五号染色体来自我祖父约瑟夫?薛定谔，而第七号染色体究竟是来自我的祖父还是来自我的祖母玛丽?尼玻格娜的机会还是相等的。

    　　

    　　18. 交换。特性的定位

    　　

    　　根据以上所说，已经是默认了、或者可以说是明确地表明了一个具体的染色体是作为一个整体，或者来自祖父，或者来自祖母。换句话说，单个染色体是整个地传递下去的。可是，在后代中却有更多的机会出现祖父母遗传性的混合。事实上，染色体并不是、或者说并不是总是整个地传递下去的。在减数分裂中，比如说，在父体内的一次减数分裂中，染色体分离以前，两条“同源”染色体彼此紧靠在一起，在这段时间里，它们有时是整段地进行交换。通过这种叫做“交换”的过程，分别位于染色体不同部位上的两个特性，就会在孙儿女那一代分离，这时，孙儿女将是一个特性象祖父，另一个特性象祖母。这种既不罕见也不经常的交换的事实，yi为我们提供了特性在染色体上的位置的宝贵的信息。如要作全面的说明，我们就要在讲下一章之前引进许多没有介绍过的概念（如杂合性，显性等），这就超过了这本小册子的范围了，所以我只谈一下要点。

    　　

    　　假如没有交换，由同一条染色体负责的两个特性将永远是一起遗传给下一代，没有一个后代会接受了其中的一个特性而不连同接受另一个特性的；可是，由不同的染色体负责的两个特性，将或者以50：50的机遇被分开，或者是必然地被分开。当两个特性位于同一祖先的同源染色体上的时候，那就是后一种情况，因为这种染色体是永远不会一起传给下代的。

    　　交换打乱了这些规律和机遇。根据精心设计的广泛的繁育试验，仔细地记录后代特性的组成百分数，就可确定交换的几率。人们在作了统计分析后接受了所建议的工作假设，即位于同一条染色体上的两个特性之间的“连锁”被交换打断的次数愈少，则它们彼此靠得愈近。这是因为在它们之间形成交换点的机会少了，而位于染色体另一端上的特性，就会被每一次交换所分离（这个道理，同样适用于位于同一祖先的同源染色体上的特性的重新组合）。用这种方法，人们可以期望根据“连锁的统计”，画出每一条染色体的“特性图”。

    　　

    　　这种预期已完全得到证实。在经过充分试验的一些材料中（主要是果蝇，但不仅是果蝇），受试验的特性确实是分成了几个群，群与群之间没有连锁，几个群就象是几条不同的染色体（果蝇有四条染色体）。每个群内可以画出特性的直线图，这个图可以定量地说明该群内任何两个性状之间连锁的程度，所以这些特性无疑是定位的，而且是沿着一条直线定位的，就象所建议的棒状染色体。

    　　

    　　当然，这里描绘的遗传机制的图式还是相当空洞而平淡的，甚至是有点质朴的。因为我们并没有说出，我们通过一个特性究竟了解到了什么。把本质上是个统一“整体”的有机体模式，分割成个别的“特性”，这看来既是不妥当的，也是不可能的。现在，我们在任何具体事例中实际说明的是，一对祖先如在某个方面确实存在着差别（比如，一个是蓝眼睛，另一个是棕色眼睛），那么，他们的后代，不是继承这一个就是继承另一个。在染色体上我们所定位的就是这种差别的位置（专门术语称之为“位点”）。我认为，真正的基本概念是特性的差别，而不是特性本身，尽管这样的说法有着明显的语言上和逻辑上的矛盾。特性的差别实际上是不连续的，下一章谈突变的时候，会谈到这一点，我希望到那个时候，迄今所提到的枯燥乏味的图式将变得较有生气和丰富多彩。

    　　

    　　19.基因的最大体积

    　　

    　　我们刚才已经介绍了基因这个名词，把它作为一定的遗传特性的假定性的物质载体。现在要着重讲两点，这对我们的研究是有重大关系的。第一，是这种载体的体积，或者更确切地说，它的最大体积；换句话说，我们对它的定位可以达到多小的体积？第二，是从遗传模式的持久性推论得出的基因的不变性。

    　　

    　　关于体积，有两种完全不同的估计方法。一种是根据遗传学的证据（繁育试验），另一种是根据细胞学的证据（直接的显微镜观察）。第一种估计在原理上是很简单的。就是用上面讲过的方法，把某一条特定的染色体的各种不同的（宏观的）特性（就以果蝇为例）在染色体上定位以后，测量那条染色体的长度并除以特性的数目，在乘以染色体的横截面，就得出了我们所需要的估计数。当然，由于被我们算作是不同的特性，仅仅是被交换所偶然分离的那些特性，所以它们的（显微的或分子的）结构不会是一样的。另一方面，我们的估计数显然只能得出最大的体积，这是因为通过遗传学分析而分离出来的特性数目，将随研究工作的进行而不断增加的。

    　　

    　　另一种估计，尽管是根据显微镜的观察，实际上也远远不是直接的估计。果蝇的某些细胞（即它的唾腺细胞），由于某种原因是大大地增大了的，它们的染色体也是如此。在这些染色体上，你可以分辨出纤丝上的深色横纹的密集图案。C.D.达林顿曾经说过，这些横纹的数目（他当时说是2000个）虽然比较多，但大体上等于用繁育试验得出的、位于染色体上的基因数。他倾向于认为，这些横纹带是标明了实际的基因（或基因的分离）。在一个体积正常的细胞里测得的染色体长度，除以横纹的数目（2000)，他发现一个基因的体积等于边长为300埃的一个立方体。考虑到估计是很粗糙的，我们可以认为这跟第一种方法算出的体积是差不多的。

    　　

    　　20. 很少的数量

    　　

    　　我想起了在下面要充分讨论的是统计物理学对于所有事实的关系——也许我应该说，是这些事实对于统计物理学应用于活细胞的关系。不过让我们注意到应该事实，即在液体或固体中，300埃大约只有100个或150个原子距离，所以，应该基因包含的原子，肯定不会超过一百万个或几百万个。要遗传一种遵循统计物理学的，而且也是遵循物理学的有秩序、有规律的行为，这个数目是太少了（是从根号n观点来看）。即使所有这些原子全都是起相同的作用，就象它们在气体中、或在一滴液体中那样，这个数目还是太小了。基因肯定不是一滴均匀的液体，它也许是一个大的蛋白质分子，分子中的每一个原子，每一个自由基，每一个杂合环都起着各自的作用，同任何一个相似的原子、自由基或环所起的作用，多少是有些不同的。总之，这是霍尔顿和达林顿这些遗传学权威的意见，我们马上就要引用十分接近于证明这种意见的遗传学试验。

    　　

    　　21. 不变性

    　　

    　　现在让我们转到第二个有重大关系的问题上：在遗传特性上我们碰到的不变性的程度有多大，由此，我们必须把什么东西作为携带它们的物质结构呢？

    　　

    　　回答这个问题是无需作专门研究的。就拿我们谈到了遗传特性这个事实来说，就已经表明我们是承认了不变性几乎是绝对的。我们千万不要忘记，父母传给子女的并不是这个或者那个特征，比如鹰沟鼻、短手指、患风湿症、血友病、二色眼的倾向等。我们可以很方便地选这些特征来研究遗传规律。可是，这种特征实际上是“表现型”的整个（四维的）模式，是个体的可见的、一目了然的性质，它们没有什么明显的改变而被复制了好几代，它们在几个世纪里是不变的——虽然不能说是几万年不变——在每次传递中，负载它们的是结合生成受精卵的两个细胞的物质结构。这真是个奇迹。只有一个奇迹更伟大；如果它同我们所说的奇迹是密切有关的话，那也是在不同水平上的奇迹。我指的是这个事实：我们的全部存在，完全是依靠这种奇迹的奇妙的相互作用，但我们是有能力去获得有关这种奇迹的许多知识的。把这种知识推进到几乎能完全了解第一个奇迹，我想这是可能的。第二个奇迹则可能是超越人类理解之上了。

     第三章 突变

    　　变幻无常的现象徘徊着，你将定于永恒的思想。——歌德

    　　

    　　22. “跃迁式”的突变——自然选择的工作基地

    　　

    　　刚才为论证基因结构的持久性而提出的一般事实，对我们来说也许是司空见惯的，显而易见的，或者可以认为是令人信服的。这里再一次证明了确如俗话说的例外证明法则。如果子女同父母之间的相似性没有什么例外的话，那么，我们不但会失去向我们揭示出详见的遗传机制的那些漂亮的试验，而且也就不存在通过自然选择和适者生存来形成物种的、自然界的规模无比宏大的试验。

    　　

    　　我把最后提到的这一个重要问题，作为介绍有关的一些事实的开端——很抱歉，我再声明一下，我不是个生物学家。

    　　

    　　今天我们已经明确地知道，达尔文是错误地把即使在最纯的群体里也会出现的细微的、连续的、偶然的变异，当作是自然选择的材料。因为已经证明，这些变异不是遗传的。这个事实很重要，值得作简要的说明。如果你拿来一捆纯种大麦，一个麦穗一个麦穗地测量它们的麦芒的长度，并根据统计数字作图，你将会得到一条钟状的曲线。换句话说，一定的中等长度占优势，以一定的概率向二个方向偏离。现在把一组麦芒明显超过平均长度的麦穗拿出来，麦穗的数目足够在地里播种并长出新的作物。对新长出的大麦作同样的统计时，我想，达尔文是会发现向右方移动的相应的曲线的。换句话说，他可以期待通过选择来增加麦芒的平均长度。如果用的是真正纯种繁育的大麦品系，就不会是这种情况。从选出来播种的大麦的后代那里得到的新的统计曲线，跟第一条曲线将是完全一样的，即使选麦芒特别短的麦穗作种子，也将是完全一样的。因为细微的、连续的变异不是遗传的，所以选择没有效果。它们显然不是以遗传物质的结构为基础的，而是偶然出现的。可是，在四十多年前，荷兰人德弗里斯发现，即使是完全纯种繁育的原种的后代里，也有极少数的个体，比如说几万分之二、三，出现了细微的但是“跃迁式”的变化。“跃迁式”，并不是说这个变化是相当大的，而是说这是一种不连续的变化，在未变和少许改变之间没有中间形式。德弗里斯称之为突变。重要的事实是不连续性。这使我想起了量子论物理学家——在两个相邻的能级之间不发生中间能量。打个比喻说，德弗里斯的突变论，不妨称为生物学的量子论。以后我们将会明白这可不是比喻。突变论实际上是由于基因分子中的量子跃迁所引起的。1902年，当德弗里斯第一次发表他的发现时，量子论的问世还不过二年时间。因此，要由另一代去发现它们之间的密切联系，是不足为怪的！

    　　

    　　23. 它们生育一模一样的后代，即它们是完全地遗传下来了

    　　

    　　突变同原始的、未变的特性一样，也是丝毫不爽地遗传下去的。比如，上面讲到的大麦的第一次收获中，会出现少量的麦穗的麦芒长度大大超过了变异范围，比如说是完全无芒。它们可以代表一种德弗里斯突变，并将生育出一模一样的后代，就是说，它们的所有后代全都是无芒的。

    　　

    　　因此，突变肯定是因此宝库中的一种变化，而且必须用遗传物质中的某些变化来说明它。实际上，向我们揭示了遗传机制的重要繁育试验，绝大多数就是按照一个预定的计划，把突变的（或者，在很多情况下是多突变的）个体同未突变的或不同突变的个体杂交，尔后仔细分析杂交后代。另一方面，由于突变繁育模样相同的后代，所以突变是达尔文描述的、通过不适者淘汰、最适者生存而产生物种的自然选择的合适材料。在达尔文的学说里，你恰恰必须用“突变”来代替他的“细微的偶然变异”（正如在量子论中用“量子跃迁”来代替“能量的连续转移”），如果我是正确地表述了大多数生物学家所持的观点，那么，达尔文学说的其他方面是不需要作什么修改的。

    　　

    　　24. 定位。隐性和显性

    　　

    　　现在我们再稍为教条式地对突变的一些其他的基本事实和概念作一番评论，而不是直接地说明它们是怎样一个接一个地来源于实验的证据。

    　　

    　　我们可以认为，一个确实观察到的突变，是一条染色体在一定区域内的一个变化所引起的。它确是如此。我们很肯定地知道这只是一条染色体里的一个变化，在同源染色体的对应的“位点”上并 没有发生变化，说明这一点是很重要的。当突变个体（通常称为“突变体”）同一个非突变个体杂交时，事实表明只有一条染色体受到影响。因为后代中正好有一半显现出突变体的性状，另一半则是正常的。那是可以预期的，是突变体减数分裂时两条染色体分离的结果。要知道，如果突变体的两条染色体都受到影响，那么，它的子女全都会得到同一种（混合的）遗传性，这是既不同于他们的父亲，也不同于他们的母亲的遗传性。

    　　

    　　可是，在这个领域里进行实验可不象我们刚才说的那么简单。它由于第二个重要事实，即由于突变经常是潜在的而变得复杂化了。这是什么意思呢？

    　　

    　　在突变体里，两份“遗传密码正本的副本”不再是完全一样了；不管怎样，在突变的地方是两个不同的“读本”或“译本”了。也许应该立即指出的是，有时会想到把原始的译本看作是“正统的”，把突变体译本看作是“异端的”，那是完全错误的。原则上，我们必须认为它们的存在是有同等权利的——因为正常的性状也是起源于突变的。

    　　

    　　一般说来，实际上发生的是，个体的“模式”不是仿效这个译本，便是仿效另一个译本，这些译本可以是正常的，也可以是突变的。被仿效的译本叫做显性，另一个则叫做隐性；换句话说，根据突变是否直接影响到模式的改变，称之为显性突变或隐性突变。

    　　

    　　隐性突变甚至比显性突变更频繁，而且是十分重要的，尽管一开始它一点也不表现出来。一定要在两条染色体上都出现了隐性突变才会影响到模式。当两个等同的隐性突变体相互杂交，或一个突变体自交时，就能产生这样的个体；这在雌雄同株的植物里是可能的，甚至是自发产生的。只要稍微注意一下就可看到，在这种情况下，后代中大约有四分之一是属于这种类型的，而且明显地表现出突变的模式。

    　　

    　　25. 介绍一些术语

    　　

    　　为了讲清楚问题，我想在这里解释一些术语。因为当我讲到“密码正本的译本”——原始的译本或突变体的译本时，已经用了“等位基因”这一术语了。在译本不同时，就那个位点而言，这个个体是杂合的。假如它们是等同的，例如非突变个体，则叫做纯合的。这样，只有当它是纯合的时候，一个隐性的等位基因才会影响到模式。可是一个显性的等位基因，不管它是纯合的，或者只是杂合的，都产生相同的模式。

    　　

    　　有色对于无色（或白色）来讲，往往是显性。比如，豌豆只有在它的两个有关的染色体里，存在着“负责白色的隐性等位基因”时，也就是在它是“对白色纯合的”时候，才会开白花；于是它将繁育同样的后代，它们的后代全部是开白花的。可是，一个“红色等位基因”（另一个基因是白色的，也就是“杂合的”）就会使它开红花。两个红色等位基因（“纯合的”）也是开红花。后面这两种情况的区别，只是在后代中才显露出来，因为杂合的红色会产生一些开白花的后代，纯合的红色将只产生开红花的后代。

    　　

    　　由于两个个体在外观上可能十分相似，但它们的遗传性却不相同，这个事实是如此重要，所以需要严格地予以区分。遗传学家的说法是它们具有相同的表现型，但遗传型是不同的。于是，前面几节的内容可以作这样简短的，但是非常专门的概括：

    　　

    　　只有当遗传型是纯合的时候，隐性等位基因才能影响表现型。

    　　

    　　我们偶而会用到这些专门性的说法，必要时将再向读者说明其含义。

    　　

    　　26. 近亲繁殖的有害效应

    　　

    　　隐性突变只要它们是杂合的，自然选择对它们当然是不起作用的。如果它们是有害的，而突变通常又都是有害的，由于它们是潜在的，所以它们是不会被消除的。因此，大量的不利突变可以积累起来而并不立即造成损害。可是，它们一定会传递给后代中的半数个体，这对人、家畜、家禽或我们直接关心其优良体质的任何其他物种来说，都是非常适用的。假如一个男人（说具体些，比如我自己）是以杂合的状态带有这样的一个隐性有害突变，所以它没有表现出来。假如我的妻子没有这种突变。于是，我的子女中将有半数也会带有这种突变，而且也是杂合的。倘若他们同非突变的配偶结婚，那么，在我们的孙儿女中，平均有四分之一将以同样的方式受到突变的影响。

    　　

    　　除非受到同样效应的个体彼此杂交，否则有害的危险始终不会明显地表现出来。但只要稍微注意一下就可看到，当他们的子女中有四分之一是纯合的时候，危害性就表现出来了。仅次于自体受精的（只有雌雄同体的植物才有此可能）最大的危险是我的儿子同我的女儿结婚。他们中间的每一个人受或不受潜在的效应的机会是相等的，这种乱伦的结合中有四分之一将表现出伤害。因此，对于乱伦生下来的一个孩子来说，危险因子是1:16。

    　　

    　　同样地，我的两个（“纯血缘的”）孙儿女，即堂、表兄妹之间结婚生下的后代的危险因子是1:64。这种机会看上去并不太大，而且第二种情况事实上常常是容许的。可是不要忘了我们已经分析过的、在祖代配偶的一方（“我和我的妻子”）带有一个可能的潜在损伤的后果。事实上，他们两人藏匿的这种潜在的缺陷都不止一个。如果你知道自己藏匿着一个缺陷，那么，就可以推算出，在你的八个堂、表兄妹中间，有一个也是带有这种缺陷的。根据动植物的实验来看，除了一些严重的、比较罕见的缺陷外，还有很多较小的缺陷，产生这些缺陷的机遇加在一起就会使得整个近亲繁殖的后代衰退恶化。我们既然不想用斯巴达人在泰杰托斯山经常采用的残暴方式去消灭失败者，那么，我们必须采取特别严肃的观点，来看待在人类中发生的这些事情；在人类中，对最适者生存的自然选择是大大地减少了，不，简直是转向了反面。战争，在原始状态下还具有使最适合的部落生存下去的、积极的选择价值；现代大量屠杀各国的健康青年的反选择效应，连这一点理由也没有了。

    　　

    　　27. 一般的和历史的陈述

    　　

    　　隐性等位基因在杂合时完全被显性等位基因所压倒，它一点也不产生出可见的效应，这一事实是令人惊异的。至少应该说这种情况是有例外的。当纯合的白色金鱼草，与同样是纯合的深红色的金鱼草杂交时，所有的直接后代的颜色都是中间型的，即是粉红色的（不是预期的深红色的）。血型是两个等位基因同时显示出它们各自影响的更重要的例子，但我们不能在这里进行讨论了。如果最后弄清楚隐性是可以分成若干种不同程度的，并且这是取决于我们用来检查“表现型”的试验的灵敏度，对此，我是不会感到奇怪的。

    　　

    　　这里也许得讲一下遗传学的早期历史。这个理论的主题，即关于亲代的不同特性在连续世代中的因此规律，尤其是关于显隐性的重要区别，都应归功于现在闻名于世的奥古斯汀教派的修道院长G.孟德尔（1822－1884）。孟德尔对突变与染色体是一无所知的。他在布隆（布尔诺）的他的修道院花园中用豌豆作试验。在试验中，他栽种了不同品种的豌豆，让它们杂交并注意观察它们的第一代、第二代、第三代……等后代。你可以说，他是在利用他所找到的自然界中现成的突变体做试验。早在1868年他把试验结果发表在“布隆自然研究者协会”的会报上。当时，对于这个修道士的癖好，没有人特别感到兴趣；而且，确实也没有人想到他的发现，在二十世纪竟会成为一个全新的科学分支的指路明星，成为当今最感兴趣的学科。他的论文被人遗忘了，直到1900年才同时被科伦斯（柏林），德弗里斯（阿姆斯特丹）和切玛克（维也纳）三人各自分别地重新发现。

    　　

    　　28. 突变作为一种罕有事件的必要性

    　　

    　　迄今为止，我们的注意力集中在有害的突变上，这种突变可能是更多一些；但必须明确指出，我们的确也碰到过一些有利的突变。如果说自发突变是物种发展道路上的一小步，那么，我们得到的印象是，有些变化是以偶然的形式、冒着可能是有害的因而会被自动消除的风险而作出的“尝试”。由此引出了十分重要的一点。突变要成为自然选择的合适材料，必须是象它的实际情况那样地是罕有的事件。如果突变是如此地经常，以致有很多的机会，比如说，在同一个体内出现了一打不同的突变，而有害的突变又通常比有利的突变占优势，那末，物种非但不会通过选择得到改良，反而会停滞在没有改良的地步，甚至会消亡。基因的高度不变性造成的相当程度的保守性是十分必要的。从一个大型制造厂的经营中可以找到一种类比。工厂为了创造更好的生产方法，即使是还没有得到确证的革新，也是必须加以试验的。可是，为了确定这些革新究竟是改进生产还是降低生产，有必要在一段时间内只采用一项革新，在此期间，该厂的其余部分仍保持不变。

    　　

    　　29. X射线诱发的突变

    　　

    　　现在我们得回顾一下遗传学的一系列最巧妙的研究，这些研究将证明在我们的分析中最关紧要的那些特性。

    　　

    　　后代中出现突变的百分比，也就是所谓的突变率，可以用X射线或伽玛射线照射亲代而使它比很低的自然突变率增高好几倍。这种方式产生的突变（除了数量较多外）同自然发生的那些突变并没有什么两样，因而人们有这样的印象，认为每一种“自然”突变也可以用X射线来诱发产生。在大量培育的果蝇中间，一再自发地产生了许多特殊的突变；如第18节所说的，它们已在染色体上定位，并给了专门的名称。甚至还发现了所谓“复等位基因”，就是说，在染色体密码的同一位置上，除了正常的非突变的一个“读本”或“译本”之外，还有两个或两个以上不同的“译本”或“读本”；这意味着在那个具体的“位点”里，不仅有两个而且有三个或更多个交替，当它们同时出现在两条同源染色体上的它们的相应位点时，其中任何二个“译本”之间都彼此有“显隐性”的关系。

    　　

    　　X射线产生突变的实验给人的印象是，每一个具体的“转变”，比如说，从正常的个体变成一个特殊的突变体，或者是反过来，都有它自己的“X射线系数”，这个系数指出了：在子代出生以前，一个单位剂量的X射线照射亲体后，由于射线而产生突变的后代的百分数。

    　　

    　　30. 第一法则。突变是个单一事件

    　　

    　　控制诱发突变率的法则是极其简单和极有启发的。这里，我是根据刊载在1934年的《生物学评论》第九卷上的铁摩菲也夫的报告。这篇报告在很大程度上是引用了该作者自己的漂亮的工作。第一法则是：

    　　

    　　（1）突变的增加是严格地同射线剂量成正比例的，因而人们确实可以说是（就象我所说的）增加的系数。

    　　

    　　我们对于简单的比例已习以为常了，因而往往会低估这一简单法则的深远后果。为了理解这一点，就举个例子来说，我们也许会想到一种商品的单价同商品的数量并不总是成比例的。平时，一个店主由于你已经向他买了六个橘子，所以当你决定再要买一打橘子时，他也许会感动地以低于十二个橘子的价钱卖给你。当货源不足时，就可能发生相反的情形。在目前情况下，我们可以断言，当辐射的第一个一半剂量，比如说，引起了千分之一的后代发生突变时，对其余的后代是毫无影响的，既不使它们倾向于突变，也不使它们免于突变。不然的话，第二个一半剂量就不会正好是再引起千分之一的后代发生突变。因此，突变并不是由连续的小剂量辐射相互增强而产生的一种积累效应。突变一定是在辐射期间发生在一条染色体中的单一事件所产生的。那么，这是哪一类事件呢？

    　　

    　　31. 第二法则。事件的局限性

    　　

    　　这个问题由第二法则来回答，这就是：

    　　

    　　（2）如果你广泛地改变射线（波长）的性质，从软的X射线到相当硬的伽玛射线，系数仍保持不变，只要你给予以所谓伦琴单位计算的同一剂量，也就是说，你用的剂量按照在照射期间，亲体受到照射的那个地方，在经过选择的标准物质的单位体积内所产生的离子总数来计算的。

    　　

    　　我们之所以选择空气作为标准物质，不仅是为了方便，而且是因为有机组织是由平均原子量与空气相同的元素组成的。只要将空气中的电离数乘以密度比，就可得出组织内电离作用或类似过程（激发）总数的下限。这是很清楚的，而且已被更关键性的研究所证实，即引起突变的单一事件正是在生殖细胞的某个“临界”体积内发生的电离作用（或类似的过程）。这种临界体积有多大呢？它可以根据观察到的突变率，按照这样的考虑来作出估计，即如果每立方厘米产生50000个离子的剂量，使得任何一个配子（它们是在照射的区域里的）以那种特定的方式发生突变的机会只是1:1000，那么，我们就可断定那个临界体积，即电离作用要引起突变所必须“击中”的“靶”的体积只有1/50000立方厘米的1/1000，就是说，只有五千万分之一立方厘米。这不是个准确的数字，只是用来说明问题而已。在实际估计时，我们是按照M.德尔布吕克的估计，这是德尔布吕克、铁摩菲也夫和齐默尔写的一篇论文中提出的，这篇论文也是将在后面两章详细说明的学说的主要来源。他得出的体积只有大约十个平均原子距离的一个立方体，只包括大约1000个原子。这个结果的最简单的解释是，如果在距离染色体上某个特定的点不超过“十个原子距离”的范围内发生了一次电离（或激发），就有产生突变的一次机会。我们现在更详细地来讨论这一点。

    　　

    　　铁摩菲也夫的报告包含了一个有实际意义的暗示，我在这里不能不说一下，当然，跟我们现在的研究可能没有什么关系。在当前的生活中，人们有很多机会遭到X射线的照射。这就包含了诸如烧伤，X射线癌，绝育等直接的危险，这是大家都知道的，现在已用铅屏，铅围裙等作为防护，特别是给经常接触射线的护士和医生门提供了防护。可是，问题在于即使是成功地防止了这些迫在眉睫的、对个人的危险时，也还存在着生殖细胞里产生细微而有害的突变的间接危险－－这就是我们在讲到近亲繁殖的不良后果时所面临的那种突变。说得过分些，也许还带点天真，嫡堂、表兄妹结婚的害处，极其可能因为他们的祖母长期当了X射线护士而有所增加。对任何一个个人来说，是不必为此而担忧的。但对社会来说，这种要不得的潜在突变逐渐影响人类的任何可能性，都是应该关注的。

     第四章 量子力学的证据

    　　而你的精神的火热般想象的飞腾默从了一个映象，一个比喻。——歌德

    　　

    　　32. 古典物理学无法解释的不变性

    　　

    　　借助于X射线的精密仪器（物理学家会记得，这种仪器在三十年前揭示了晶体的详细的原子晶格结构），在生物学家和物理学家的共同努力下，最近已成功地把负责个体的某一宏观特性的显微结构的体积－－“基因的体积”－－的上限降低了，并且降低到远远低于第19节得出的估计数。我们现在严肃地面临着的问题是：从统计物理学的观点来看，基因结构似乎只包含了很少量的原子（一般是一千个，也可能还要少）可是它却以奇迹般的不变性表现了最有规律的活动，我们如何使这两方面的事实协调起来呢？

    　　

    　　让我再一次把这种确实令人惊奇的情况说得形象化些。哈布斯堡王朝的一些成员有一种特别难看的下唇（哈布斯堡唇）。在王室的赞助下，维也纳皇家学院仔细地研究了它的遗传，并连同完整的历史肖像一并发表了。已证明这种特征是正常唇形的一个真正的孟德尔式的“等位基因”。如果我们注意到十六世纪时该家族中一个成员的肖像，和他的生活在十九世纪的后代的肖像，我们完全可以肯定，决定这种畸形特征的物质性的基因结构，已经世代相传经历了几个世纪，每一代之间细胞分裂的次数不是很多的，可是每一次细胞分裂都忠实地复制了。此外，这个基因结构所包含的原子数目很可能同X射线试验测得的原子数目是同一个数量级。在所有时间里，基因保持华氏98度左右的温度。它能够不受热运动的无序趋向的干扰保持了几个世纪，这一点我们又如何理解呢？

    　　

    　　上世纪末的一位物理学家，如果他只打算根据他所能解释的、他真正理解的那些自然界的定律去解释这个问题，他将是一筹莫展的。在对统计学的情况稍加考虑以后，他也许会作出回答（如我们将看到的是正确的回答）：这些物质结构只能是分子。关于这些原子的集合体的存在，它有时是高度温定的，对此，当时的化学已有了广泛的了解。不过这种了解是纯粹经验的。对分子的性质还不了解——使分子保持一定形状的、原子间强有力的作用键，对每个人来说，完全是个谜。事实上，这个问答证明是正确的，可是，它只是把这种莫名其妙的生物学稳定性追溯到同样莫名其妙的化学稳定性，所以是无济于事的。根据同一个原理去证明两种特性在表明上是相似的，只要这个原理本身还是未知的那个证明就永远是靠不住的。

    　　

    　　33. 可以用量子论来解释

    　　

    　　在这种情况下，量子论弥补了不足之处。根据现在的了解，遗传的机制是同量子论的基础密切相关的，不，是建立在量子论的基础之上的。量子理论是马克斯?普朗克于1900年发现的。现代遗传学可以从德弗里斯、科伦斯和切尔玛克（1900年）重新发现孟德尔的论文，以及从德弗里斯关于突变的论文（1901—1903年）那时算起。因此，这两大理论几乎是同时诞生的，而且它们两者一定要在相当成熟后才会发生联系，这也是不足为奇的。在量子论方面，化了四分之一世纪多的时间，直到1926—1927年W.海特勒和F.伦敦才制定出化学键的量子论的一般原理。海特勒—伦敦理论包含了量子论最新进展的最精细而错综复杂的概念（叫做“量子力学”或“波动力学”）。不用微积分的描述几乎是不可能的，否则至少要写象本书一样的另一本小册子。不过，好在是全部工作现在都已完成了，并有助于澄清我们的思想，看来有可能以更直截了当的方式指出“量子跃迁”同突变之间的联系，立即搞清楚最主要的项目。我们在这里就是试图做到这一点。

    　　

    　　34. 量子论——不连续状态——量子跃迁

    　　

    　　量子论的最大启示是在“自然界的圣典”里发现了不连续性的特点，而当时的观点却认为自然界中除了连续性外全都是荒谬的。

    　　

    　　第一个这样的例子涉及到的是能量。一个物体在很大范围内连续地改变着它的能量。例如一个摆，它的摆动由于空气的阻力逐渐缓慢下来。十分奇怪的是，它却证明了，必须承认在原子这一级上的系统的行为是不同的。根据我们不能在这里详细说明的那些理由，我们必须假定一个小的系统由于它自己的性质，只能具有某种不连续的能量，称为它的特殊的能级。从一种状态转变为另一种状态，是一种相当神秘的事情，通常称之为“量子跃迁”。

    　　

    　　不过能量并不是一个系统的唯一的特征。再以我们的摆为例但是把它想象成能够作出各种运动的摆，如天花板上悬下一根绳子，挂上一个重球，它能够作南北向、东西向或任何其他方向上的摆动，或者作圆形或椭圆形的摆动。用一只风箱轻轻地吹这只球，便能是它从运动的一种状态连续地转变到任何另一种状态。

    　　

    　　对于微观系统来说，这些特征或相似的特征——对此我们不能详细地讨论了——的大多数都是不连续地发生变化的。它们是“量子化”的，能量恰恰就是如此。

    　　

    　　结果是许多个原子核，包括它们的电子卫兵，当发现它们自己（彼此）靠拢形成“一个系统”时，原子核是无法通过自己的性质来选择一种我们所能想象到的任何适宜的构型的。它们的性质使它们可以选择的只是大量的、但是不连续的“状态”系列。我们通常称它们为级或能级，因为能量是这种特征的十分重要的部分。但是必须懂得，对它的完整的描述，要包括能量以外的更多的东西。认为一种状态是意味着全部微粒的一种确定的构型，这种想法实际上是正确的。

    　　

    　　一种构型转变为另一种构型就是量子跃迁。如果第二种构型具有更大的能量（“是较高的能级”），那么，外界至少要供给这个系统以两个能级间的能量差额，才能使转变成为可能。它也可以自发地变到较低的能级，通过辐射来消耗多余的能量。

    　　

    　　35. 分子

    　　

    　　在原子选定的一组不连续状态中间，不一定是、但可以是使核彼此紧密靠拢的最低能级。在这种状态中，原子组成了分子。这里有一点是要着重指出的，即分子必须具有一定的稳定性；除非外界供给它以“提高”到邻近的较高能级所需的能量差额，否则，构型是不会改变的。因此，这种数量十分确定的能级差是定量地决定了分子的稳定程度。我们将会观察到，这个事实同量子论的基础本身，也就是同能级图式的不连续性的联系是多么的密切。

    　　

    　　我必须请读者姑且认为这些观点的体系已经被化学事实彻底地核实过了；而且它已经证明在解释化学原子价的基本事实和关于分子结构的许多细节，如它们的结合能，它们在不同温度下的稳定性等方面是成功的。我是无法详细地加以检验的。

    　　

    　　36. 分子的稳定性有赖于温度

    　　

    　　我们必须因考察了生物学问题中最有兴趣的一点，即不同温度下的分子稳定性而感到满足。假定我们的原子系统一开始确实是处在它的最低能级的状态。物理学家称之为绝对零度下的分子。要把它提高到相邻的较高的状态或能级，就需要供给一定的能量。最简单的供给能量的方式是给分子“加热”。把它带进一个高温环境（“热浴”），让别的系统（原子，分子）冲击它。考虑到热运动的完全不规则性，所以不存在一个可以肯定的、并立即引起“提高”的、截然分明的温度界限。更确切地说，在任何温度下（只要不是绝对零度），都有出现“提高”的机会，这种机会是有大有小的，而且当然是随着“热浴”的温度而增加的。表达这种机会的最好的方式是，指出在发生“提高”以前你必须等待的平均时间，即“期待时间”。

    　　

    　　根据M.波拉尼和E.维格纳的研究，“期待时间”主要取决于二种能量之比，一种能量正好就是为了“提高”而需要的能量差额本身（我们用W来表示），另一种能量是描述在有关的温度下热运动强度的特性（我们用T表示绝对温度，kT表示特有的能量）。有理由认为，实现“提高”的机会愈小，期待时间便愈长，而“提高”本身同平均热能相比也就愈高，就是说，W:kT之比值的相当小的变化，会大大地影响期待时间。例如（按照德尔勃留克的例子），W是kT的三十倍，期待时间可能只短到1/10秒；但当W是kT的五十倍时，期待时间将延长到十六个月；而当W是kT的六十倍时，期待时间将延长到三万年！

    　　

    　　对于那些对数学感兴趣的读者来说，可以用数学的语言来说明这种对于能级或温度变化高度敏感的理由，同时再加上一些类似的物理学的说明。其理由是，期待时间（称之为t）是通过指数函数的关系依赖于W/kT之比的；于是

    　　

    　　t=cEXP(W/kT)

    　　

    　　c是10的-13或-14次方秒这么小的数量级的常数。这个特定的指数函数并不是一种偶然的特性。它一再出现在热的统计学理论中，似乎构成了该理论的基本内容。它是在系统的某个部分中，偶然地聚集象W那么大的能量的不可能性的几率的一种度量。当需要有好几倍的“平均能量”kT时，增加得如此巨大的就是这种不可能性的几率。

    　　

    　　实际上，W=30kT（见上面引用的例子）已经是极少有的了。当然，它之所以还没有导致很长的期待时间（在我们的例子中只有1/10秒），是由于c因子是很小的缘故。这个因子具有物理学的意义。它是整个时间内，在系统里发生的振动周期的数量级。你可以非常概括地描述这个因子，认为它是积聚起所需要的W总数的机会，它虽然很小，可是在“每一次振动”里是一再出现的，就是说，每秒大约有10的13或14次方次。

    　　

    　　38. 第一个修正

    　　

    　　提出这些理由作为分子稳定性理论时，就已经是默认了我们称之为“提高”的量子跃迁如果不是导致完全的分解，至少也是导致相同的原子构成了本质上不同的构型——一种同分异构分子，正如化学家说的，那是由相同的一些原子按不同的排列所组成的分子（应用到生物学上时，它就代表同一个“位点”上的不同的“等位基因”，量子跃迁则代表突变）。

    　　

    　　对这个解释，必须作两点修正，为了使人们易于了解，我有意把它说得简单化些。根据我所讲的，可能会认为只有在极低的能量状态下，一群原子才会组成我们所说的分子，而下一个比较高的状态已经是“别的一些东西”了。并不是这样的。事实上，即使在最低能级的后面，还有着一系列密集的能级，这些能级并不涉及到整个构型的任何可以察觉的变化，而只是对应于原子中间的那些微小的振动，这种振动我们在第37节里已经讲了。它们也都是“量子化”的，不过是以较小的不子从一个能级跳到相邻的能级。因此，在低温下，“热浴”粒子的碰撞已足以造成振动。如果分子是一种伸展的结构，你可以把这些振动想象为穿过分子而不发生任何伤害的高频声波。

    　　

    　　所以，第一个修正并不是十分重大的：我们可以不去理会能级图式的“振动的精细结构”。“相邻的较高能级”这个术语可以这样来理解，即与构型的改变相对应的相邻的能级。

    　　

    　　39. 第二个修正

    　　

    　　第二个修正解释起来更加困难，因为它关系到各种能级图式的某种重要而又复杂的特性。两个能级之间的自由通道也许被阻塞了，更谈不上供给所需要的能量了；事实上，甚至从比较高的状态到比较低的状态的通路也可能阻塞了。

    　　

    　　让我们从经验事实谈起吧。化学家都知道，相同的原子团结合组成分子的方式不止一种。这种分子叫做同分异构体（“由同样的成分组成的”）。同分异构现象不是一种例外，而是一种规律。分子愈大，提供的同分异构体也就愈多。一种最简单的情况，即同样由三个碳原子八个氢原子和一个氧原子所组成的两种丙醇。氢和碳之间氧都能够插入，但只有两种情况才是不同的物质。它们确实也是如此。它们所有的物理常数和化学常数都是明显不同的。它们的能量也不同，代表了“不同的能级”。

    　　

    　　值得注意的是两个分子都是完全稳定的，它们的行为就象它们都是处于“最低状态”。不存在从一种状态到另一种状态的自发转变。

    　　

    　　理由是两种构型并不是相邻的构型。要从一种构型转变为另一种构型，只能通过介乎两者之间的中间构型才能发生，这种中间构型的能量比它们当中的任何一种构型都要高。粗浅地说，氧必须从一个位置抽出来，插到另一个位置上。如果不经过能量相当高的构型，看来是无法完成这种转变的。

    　　

    　　现在可以提出我们的“第二修正”了，即这一类“同分异构体”的变化，是在生物学应用中我们唯一感到兴趣的一种变化。这些变化就是我们在第35节到37节中解释“稳定性”时所必须牢记的。我们所说的“量子跃迁”，就是从一种相对稳定的分子构型变到另一种构型。供给转变所需的能量（其数量用W表示）并不是真正的能级差，而是从初级能量上升到阈的步阶。

    　　

    　　在初态和终态之间不介入阈能的转变是毫无意义的，这不仅在生物学应用上是如此。这种转变对分子的化学稳定性确实是毫无作用的，为什么呢？因为它们没有持久的效应，它们是不引人注意的。由于没有什么东西阻止它们的回路，所以当它们发生转变时，几乎就立刻回复到初态了。

     第五章 对德尔勃留克模型的讨论和检验

    　　确实的，正如光明显出了它自身，也显出了黑暗一样，于是，真理是它自身的标准，也是谬误的标准。

    　　——斯宾诺莎《伦理学》第二部分，命题43

    　　

    　　40. 遗传物质的一般图景

    　　

    　　根据这些事实，可以很简单地回答我们的问题，就是说：由少量原子组成的这些结构，能否长时间地经受住象遗传物质不断受到的那种热运动的干扰影响？我们将假定一个基因的结构是一个巨大的分子，只能发生不连续的变化，这种变化是在于原子的重新排列并导致一种同分异构的分子。这种重新排列也许只影响到基因中的一小部分区域，大量的各种不同的重新排列也许是可能的。从任何可能的同分异构体中，把实际的构型分离出来的阈能一定是很高的（这是同一个原子的平均热能相比），以致使这种变化成为一种罕有事件。这种罕有事件我们认为就是自发突变。

    　　

    　　本章的以后几部分将致力于检验基因和突变的一般描述（主要应归功于德国物理学家M.德尔勃留克），把它同遗传学事实作详细的比较。在此之前，我们可以对这一理论的基础和一般性质适当地作些评论。

    　　

    　　41. 图景的独特性

    　　

    　　为生物学问题去穷根究底，并把图景建立在量子力学的基础之上，这是绝对必要的吗？基因是一个分子，这样的猜测，我敢说，在今天已是老生常谈了。不管他是不是熟悉量子论，不同意这种猜测的生物学家是很少的了。在第32节中，我们大胆地适用了量子论问世以前的物理学家的语言，作为观察到的不变性的唯一合理的解释。随后是关于同分异构性，阈能，W:kT在决定同分异构体变化几率中的重要作用等因素的理由——所有这一切理由，都可以在纯粹经验的基础上很好地加以说明；不管怎样，反正都不是来源于量子论的。既然在这本小册子里，我不能真正地把它讲清楚，而且还可能使许多读者感到厌烦，那我为什么还要如此强烈地坚持量子力学的观点呢？

    　　

    　　量子力学是根据一些最好的原理来说明自然界中实际碰到的、原子的各种集合体的第一个理论方法。海特勒－伦敦键是这个理论的一个独特的特点，但是这个理论并不是为了解释化学键而发明的。它是以一种十分有趣而且费解的方式出现的，是根据完全不同的理由强加给我们的。现已证明，这个理论同观察到的化学事实是十分吻合的，而且，正如我所说的，这是一个独特的特点，由于对这个特点有足够的了解，所以可以相当肯定地说，在量子论的进一步发展中，“不可能再发生这样的事情了”。

    　　

    　　因此，我们可以满有把握地断言，除了遗传物质的分子解释外，不再有别的解释了。在物理学方面不再有别的可能性可以解释遗传物质的不变性。如果德尔勃留克的描述是不管用的，那么，我们将不得不放弃作进一步的尝试。这是我想说明的第一点。

    　　

    　　42. 一些传统的错误概念

    　　

    　　但是，也许可以问：除了分子以外，难道真的就没有由原子构成的、其他的可以持久的结构了吗？比如，埋在坟墓里一、二千年的一枚金币，难道不是保留着印在它上面的人像的模样吗？这枚金币确实是由大量原子构成的，但在这个例子中，我们肯定不会把这种形象的保存归因于巨大数字的统计。这种说法同样也适用于我们发现蕴藏在岩石里的、经过几个地质时代而没有发生变化的一批明莹的晶体。

    　　

    　　这就引出了我要说明的第二点。一个分子，一个固体，一块晶体的情况并没有真正的差别。从现代的知识来看，它们实质上是相同的。不幸的是，学校的教学中还保持着好多年前就已过时了的传统观念，从而模糊了对实际事态的了解。

    　　

    　　其实，我们在学校里学到的有关分子的知识，并没有讲到分子对固态的相似程度比对液体或气态更为接近的观点。相反，教给我们的是要仔细地区分物理变化和化学变化；物理变化如熔化或蒸发，在这种变化中，分子是保持着的（比如酒精，不管它是固体、液体还是气体，总是由相同的分子C2H6O组成的）。化学变化如酒精的燃烧，在那里，一个酒精分子同三个氧分子经过重新排列生成了二个二氧化碳分子和三个水分子。

    　　

    　　关于晶体，我们学到的是它们形成了周期性的三向堆叠的晶格，晶格里的单个分子的结构有时是可以识别的，酒精和许多有机化合物就是如此；在其他的晶体中，比如岩盐（氯化钠，NaCl），氯化钠分子是无法明确地区分界限的，因为每个钠原子被六个氯原子对称地包围着，反过来也是如此；所以说，如果有钠氯原子对的话，那么，不管哪一对都可以看作是氯化钠分子的组成。

    　　

    　　最后，我们还学到，一个固体可以是晶体，也可以不是晶体，后一种情况，我们称之为无定形的固体。

    　　

    　　43. 物质的不同的“态”

    　　

    　　目前，我还没有走得那么远，想把所有这些说法和区别都说成是错误的。它们在实际应用中往往是有用的。但在物质结构的真实性方面，必须用完全不同的方法划清一些界限。基本的区别在下面的“等式”的等号之间：

    　　

    　　分子＝固体＝晶体

    　　气体＝液体＝无定形的固体

    　　

    　　对这些说法，我们必须作简要的说明。所谓无定形的固体，要么不是真正的无定形，要么不是真正的固体。在“无定形的”木炭纤维里，X射线已经揭示出石墨晶体的基本结构。所以，木炭是固体，但也是晶体。在我们还没有发现晶体结构的地方，我们必须把它看作是“粘性”（内摩擦）极大的一种液体。这样一种没有确定熔化温度和熔化潜热的物质，表明它不是一种真正的固体。将它加热时，它逐渐地软化，最后液化而不存在不连续性（我记得在第一次世界大战末期，在维也纳曾经有人给我们象沥青那样的东西作为咖啡的代用品。它是这么硬，必须在它出现光滑的贝壳似的裂口时，用凿子或斧头把它砸成碎片。可是，过一段时间后，它会变成液体，如果你很蠢地把它搁上几天，它就会牢牢地粘在容器的底部）。

    　　

    　　气态和液体的连续性是非常熟悉的事情。可以用“围绕”所谓临界点的方法，使任何一种气体液化，也就没有什么不连续性。但这个问题我们在这里不准备多谈了。

    　　

    　　44. 真正重要的区别

    　　

    　　这样，上述图式中除了主要之点外，我们都已证明是有道理的；这个主要之点就是我们想把一个分子看成是一种固体＝晶体。

    　　

    　　这一点的理由是，把一些原子，不管它有多少，结合起来组成分子的力的性质，同把大量原子结合起来组成真正的固体——晶体的力的性质是一样的。分子表现出同晶体一样的结构稳固性。要记住，我们正是从这种稳固性来说明基因的不变性的！

    　　

    　　物质结构中真正重要的区别在于原子是不是被那种“起稳固作用的”海特勒－伦敦力结合在一起。在固体中和在分子中，原子是这样结合的。在单原子的气体中（比如水银蒸气），它们就不是那样了。在分子组成的气体中，只是在每个分子中，原子才是以这种方式结合在一起的。

    　　

    　　45. 非周期性的固体

    　　

    　　一个很小的分子也许可以称为“固体的胚”。从这样一个小的固体胚开始，看来可以有两种不同的方式来建造愈来愈大的集合体。一种是在三个方向上一再重复同一种结构的、比较乏味的方式。这是一个正在生长中的晶体所遵循的方式。周期性一旦建立后，集合体的大小就没有一定的限度了。另一种方式不用那种乏味的重复的图样，而是建造愈来愈扩大的集合体。那就是愈来愈复杂的有机分子，这种分子里的每一个原子，以及每一群原子都起着各自的作用，跟其他的原子起的作用（比如在周期性结构里的原子）是不完全相同的。我们可以恰当地称之为一种非周期性的晶体或固体，并且可以用这样的说法来表达我们的假说：我们认为，一个基因——也许是整个染色体纤丝——是一种非周期性的固体。

    　　

    　　46. 压缩在微型密码里的内容的多样性

    　　

    　　经常会碰到这样的问题：象受精卵细胞核这样小的物质微粒，这么能包含了涉及有机体未来的全部发育的精细的密码正本呢？一种赋予足够的抗力来永久地维持其秩序的、秩序井然的原子结合体，看来是一种唯一可以想象的物质结构，这种物质结构提供了各种可能的（“异构的”）排列，在它的一个很小的空间范围内足以体现出一个复杂的“决定”系统。真的，在这种结构里，不必有大量的原子就可产生出几乎是无限的可能的排列。为了把问题讲清楚，就想到了莫尔斯密码。这个密码用点（“?”）、划（“－”）两种符号，如果如果每一个组合用的符号不超过四个，就可以编成三十种不同的代号。现在如果你在点划之外再加上第三种符号，每一个组合用的符号不超过十个，你就可以编出88572个不同的“字母”；如果用五种符号，每一个组合用的符号增加到25个，那编出的字母可以有37529846191405个。

    　　

    　　可能有人会不同意，他们认为这个比喻是有缺点的，因为莫尔斯符号可以有各种不同的组合（比如，?－－和??－）因此与同分异构体作类比是不恰当的。为了弥补这个缺点，让我们从第三种情况中，只挑出25个符号的组合，而且只挑出由五种不同的符号、每种符号都是五个所组成的那种组合（就是由五个点，五个短划……等组成的组合）。粗粗地算一下，组合数是62330000000000个，右边的几个零代表什么数字，我不想化气力去算它了。

    　　

    　　当然，实际情况决不是原子团的“每一种”排列都代表一种可能的分子；而且，这也不是任意采用什么样的密码的问题，因为密码正本本身必定是引起发育的操纵因子。可是，另一方面，上述例子中选用的数目（25个）还是很少的，而且我们也只不过设想了在一条直线上的简单排列。我们希望说明的只不过是，就基因分子的图式来说，微型密码是丝毫不错地对应于一个高度复杂的特定的发育计划，并且包含了使密码发生作用的手段，这一点已经不再是难以想象的了。

    　　

    　　47. 与事实作比较：稳定性的程度；突变的不连续性

    　　

    　　最后，让我们用生物学的事实同理论的描述作比较。第一个问题显然是理论描述能否真正说明我们观察到的高度不变性。所需要的阈值数量－－平均热能kT的好多倍－－是合理的吗？是在普通化学所了解的范围之内吗？这些问题是很寻常的，不用查表据可肯定地回答。化学家能在某一温度下分离出来的任何一种物质的分子，在那个温度下至少有几分钟的寿命（这是说得少一点，一般说来，它们的寿命要长得多）。这样，化学家碰到的阈值，必定正好就是解释生物学家可能碰到的那种不变性所需要的数量级；因为根据第36节的描述，我们会记得在大约1:2的范围内变动的阈值，可以说明从几分之一秒到几万年范围内的寿命。

    　　

    　　为了今后的参考，我提一些数字。第36节的例子里提到的W/kT之比，是：W/kT=30,50,60，分别产生的寿命是1/10秒，16个月，30000年。在室温下，对应的阈值是0.9，1.5，1.8电子伏。必须解释一下“电子伏”这个单位，这对物理学家来说是很方便的，因为它是可以具体化的。比如，第三个数字（1.8）就是值被2伏左右的电压所加速的一个电子，将获得正好是足够的能量去通过碰撞而引起转变（为了便于作比较，一个普通的袖珍手电筒的电池有3伏）。

    　　

    　　根据这些理由可以想象到，由振动能的偶然涨落所产生的、分子某个部分中的构型的一种异构变化，实际上是十足的罕有事件，这可以解释为一次自发突变。因此，我们根据量子力学的这些原理，解释了关于突变的最惊人的事实，正是由于这个事实，突变才第一次引起了德弗里斯的注意，就是说，突变是不出现中间形式的，而是“跃迁式”的变异。

    　　

    　　48. 自然选择的基因的稳定性

    　　

    　　在发现了任何一种电离射线都会增加自然突变率以后，人们也许会认为自然率起因于土壤和空气中的放射性，以及宇宙射线。可是，与X射线的结果作定量的比较，却表明“天然辐射”太弱了，只能说明自然率的一小部分。

    　　

    　　倘若我们用热运动的偶然的涨落来解释罕有的自然突变，那么，我们就不会感到太惊奇了，因为自然界已成功地对阈值作出了巧妙的选择，这种选择必然使突变成为罕见的。因为频繁的突变对进化是有害的，这是在前几节中已经得出的结论。一些通过突变得到不很稳定的基因构型的个体，它们那些“过分频繁的”、迅速地在发生突变的后代能长期生存下去的机会是很小的。物种将会抛弃这些个体，并将通过自然选择把稳定的基因集中起来。

    　　

    　　49. 突变体的稳定性有时是较低的

    　　

    　　至于在我们的繁育试验中出现的、被我们选来作为突变体以研究其后代的那些突变体，当然不能指望它们都表现出很高的稳定性。因为它们还没有经受过“考验”－－或者，如果说是已经受过“考验”了，它们却在野外繁殖时被“抛弃”了－－可能是由于突变可能性太高的缘故。总而言之，当我们知道有些突变体的突变可能性比正常的“野生”基因要高得多的时候，我们是一点也不感到奇怪的。

    　　

    　　50. 温度对不稳定基因的影响小于对稳定基因的影响

    　　

    　　这一点使我们能够检验我们的突变可能性的公式：t=cEXP(W/kT)（我们还记得，t是对于具有阈能W的突变的期待时间。）我们问：t是如何随温度而变化的？从上面的公式中，我们很容易找到温度为T+10时的t值同温度为T时的t值之比的近似值＝EXP(-10W/kT)。

    　　

    　　指数是负数，比率当然小于1。温度上升则期待时间减少，突变可能性就增加。现在可以检验了，而且已经在果蝇受得了的温度范围内，用果蝇作了检验。乍看起来，这个结果是出乎意料的。野生基因的低的突变可能性明显地提高了，可是一些已经突变了的基因的较高的突变可能性却并未增加，或者说，增加很少。这种情况恰恰是我们在比较两个公式时预期到的。根据第一个公式，要想使t增大（稳定的基因）就要求W/kT的值增大；而根据第二个公式，W/kT的值增大了，就会使算出来的比值减小，就是说，突变可能性将随着温度而有相当的提高。（实际的比值大约在1/2到1/5之间。其倒数2－5是普通化学反应中所说的范霍夫因子。）

    　　

    　　51. X射线是如何产生突变的

    　　

    　　现在转到X射线引起的突变率，根据繁育试验我们已经推论出，第一（根据突变率和剂量的比例），一些单一事件引起了突变；第二（根据定量的结果，以及突变率取决于累积的电离密度而同波长无关的事实），为了产生一个特定的突变，这种单一事件必定是一个电离作用，或类似的过程，它又必须发生在只有大约边长10个厘米距离的立方体之内。根据我们的描述，克服阈值的能量一定是由爆炸似的过程，如电离或激发过程所供给的。我所以称它为爆炸似的过程，是因为一个电离作用花费的能量（顺便说一下，并不是X射线本身花费的，而是它产生的次级电子所耗用掉的），有30个电子伏，大家很清楚，这是相当大的。这样，在放电点周围的热运动必定是大大地增加了，并且以原子强烈振动的“热波”形式从那里散发出来。这种热波仍能供给大约10个原子距离的平均“作用范围”内所需的一、二个电子伏的阈能，这也不是不可想象的。话虽这么说，一个没有偏见的物理学家也许会预料到，存在着一个更小的作用范围。在许多情况下，爆炸的效应将不是一种正常的异构转变，而是染色体的一种损伤，通过巧妙的杂交，使得没有受到损伤的那条染色体（即第二套染色体中与受损伤的染色体对应配对的那一条），被相应位点上的基因是病态的一条染色体所替换时，这种损伤就是致死的。所有这一切，全是可以预期的，而且观察到的也确是如此。

    　　

    　　52. X射线的效率并不取决于自发的突变可能性

    　　

    　　其他一些特性，如果并没有象图式所预言的那样出现，那么，供给上面讲的致死损伤也就容易理解了。例如，一个不稳定的突变体的X射线突变率，平均起来并不高于稳定的突变体。现在，就拿供给30个电子伏那里的爆炸来说，所需的阈能不管是大还是小，比如说，1伏或1.3伏，你肯定不能指望30个电子伏会造成许多差别。

    　　

    　　53. 回复突变

    　　

    　　有些情况下，转变是从两个方向上来研究的，比如说，从一个确定的“野生”基因变到一个特定的突变体，再从那个突变体变回到野生基因。这种情况下，自然突变率有时几乎是相等的，有时却又很不相同。乍看起来，这是难以理解的，因为这两种情况下要克服的阈似乎是相等的。可是，它当然不是这种情况，因为它必须根据开始时的构型的能级来计算，而且野生基因和突变基因的能级可能是不同的。

    　　

    　　总之，我认为德尔勃留克的“模型”是经得起检验的，我们有理由在进一步的研究中应用它。

     第六章 有序，无序和熵

    　　肉体不能决定灵魂去思维，灵魂也不能决定肉体去运动、静止或从事其他活动。

    　　——斯宾诺莎《伦理学》第三部分，命题2

    　　

    　　54. 从模型得出的一个值得注意的一般结论

    　　

    　　让我引用第46节最后的一句话，在那句话里，我试图说明的是，根据基因的分子图来看，“微型密码同一个高度复杂而特定的发育计划有着一对一的对应关系，并包含着使密码发生作用的手段”，这至少是可以想象的。这很好，那么它又是如何做到这一点的呢？我们又如何从“可以想象的”变为真正的了解呢？

    　　

    　　德尔勃留克的分子模型，在它整个概论中似乎并未暗示遗传物质是如何起作用的。说实话，我并不指望在不久的将来，物理学会对这个问题提供任何详细的信息。不过，我确信，在生理学和遗传学指导下的生物化学，正在推进这个问题的研究，并将继续进行下去。

    　　

    　　根据上述对遗传物质结构的一般描述，还不能显示出关于遗传机制的功能的详细信息。这是显而易见的。但是，十分奇怪的是，恰恰是从它那里得出了一个一般性的结论，而且我承认，这是我写这本书的唯一动机。

    　　

    　　从德尔勃留克的遗传物质的概述中可以看到，生命物质在服从迄今为止已确定的“物理学定律”的同时，可能还涉及到至今还不了解的“物理学的其他定律”，这些定律一旦被揭示出来，将跟以前的定律一样，成为这门科学的一个组成部分。

    　　

    　　55. 秩序基础上的有序

    　　

    　　这是一条相当微妙的思路，不止在一个方面引起了误解。本书剩下的篇幅就是要澄清这些误解。在以下的考虑中，可以看到一种粗糙的但不完全是错误的初步意见：

    　　

    　　我们所知道的物理学定律全是统计学定律，这在第一章里已作了说明。这些定律同事物走向无序状态的自然倾向是大有关系的。

    　　

    　　但是，要使遗传物质的高度持久性同它的微小体积协调一致，我们必须通过一种“虚构的分子”来避免无序的倾向。事实上，这是一种很大的分子，是高度分化的秩序的杰作，是受到了量子论的魔法保护的。机遇的法则并没有因这种“虚构”而失效，不过，它们的结果是修改了。物理学家很熟悉这样的事实，即物理学的经典定律已经被量子论修改了，特别是低温情况下。这样的例子是很多的。看来生命就是其中一例，而且是一个特别惊人的例子。生命似乎是物质的有序和有规律的行为，它不是完全以它的从有序转向无序的倾向为基础的，而是部分地基于那种被保持着的现存秩序。

    　　

    　　对于物理学家－－仅仅是对他来说－－我希望，这样说了以后，能更清楚地讲明我的观点，即生命有机体似乎是一个宏观系统，它的一部分行为接近于纯粹机械的（与热力学作比较），当温度接近绝对零度，分子的无序状态消除的时候，所有的系统都将趋向于这种行为。

    　　

    　　非物理学家发现，被他们作为高度精确的典范的那些物理学定律，竟以物质走向无序状态的统计学趋势作为基础，感到这是难以相信的。在第一章里，我已举过一个例子。涉及到的一般原理就是有名的热力学第二定律（熵的原理），以及它的同样有名的统计学基础。在第56到60节里，我想扼要地说明熵的原理对一个生命有机体宏观行为的意义－－这时完全可以忘掉关于染色体、遗传等已经了解的东西。

    　　

    　　56. 生命物质避免了趋向平衡的衰退

    　　

    　　生命的特征是什么？一块物质什么时候可以说是活的呢？那就是当它继续在“做某些事情”，运动，新陈代谢，等等，而且可以指望它比一块无生命物质在相似情况下“维持生活”的时间要长得多。当一个不是活的系统被分离出来，或是放在一个均匀的环境里的时候，由于各种摩擦阻力的结果，所有的运动往往立即陷于停顿；电势或化学势的差别消失了，倾向于形成化学化合物的物质也是这种情况，温度由于热的传导而变得均一了。在此以后，整个系统衰退成死寂的、无生气的一团物质。这就达到了一种永恒不变的状态，不再出现可以观察到的事件。物理学家把这种状态称为热力学平衡，或“最大值的熵”。

    　　

    　　实际上，这种状态经常是很快就达到的。从理论上来说，它往往还不是一种绝对的平衡，还不是熵的真正的最大值。最后达到平衡是十分缓慢的。它可能是几小时、几年、几个世纪……。举一个例子，这是接近平衡还算比较快的一个例子：倘若一只玻璃杯盛满了清水，第二只玻璃杯盛满了糖水，一起放进一只密封的、恒温的箱子里。最初好象什么也没有发生，产生了完全平衡的印象。可是，隔了一天左右以后，可注意到清水由于蒸汽压较高，慢慢地蒸发出来并凝聚在糖溶液上。糖溶液溢出来了。只有当清水全部蒸发后，糖才达到了均匀地分布在所有水中的目的。

    　　

    　　这些最后是缓慢地向平衡的趋近，决不能误认为是生命。在这里我们可以不去理会它。只是为了免得别人指责我不够准确，所以我才提到它。

    　　

    　　57. 以“负熵”为生

    　　

    　　一个有机体能够避免很快地衰退为惰性的“平衡”态，似乎成了如此难解之谜，以致在人类思想的最早时期，曾经认为有某种特殊的非物质的力，或超自然的力（活力，“隐得来希”）在有机体里起作用，现在还有人是这样主张的。

    　　

    　　生命有机体是怎样避免衰退的呢？明白的回答是：靠吃、喝、呼吸以及（植物是）同化。专门的术语叫“新陈代谢”。这词来源于希腊字，意思是变化或交换。交换什么呢？最初的基本观点无疑是指物质的交换（例如，新陈代谢这个词在德文里就是指物质的交换）。认为物质的交换应该是本质的东西的说法是荒谬的。氮、氧、硫等的任何一个原子和它同类的任何另一个原子都是一样的，把它们进行交换又有什么好处呢？过去有一个时候，曾经有人告诉我们说，我们是以能量为生的。这样，使我们的好奇心暂时地沉寂了。在一些很先进的国家（我记不清是德国还是美国，或者两个国家都是）的饭馆里，你会发现菜单上除了价目而外，还标明了每道菜所含的能量。不用说，这简直是很荒唐的。因为一个成年有机体所含的能量跟所含的物质一样，都是固定不变的。既然任何一个卡路里跟任何另一个卡路里的价值是一样的，那么，确实不能理解纯粹的交换会有什么用处。

    　　

    　　在我们的食物里，究竟含有什么样的宝贵东西能够使我们免于死亡呢？那是很容易回答的。每一个过程、事件、事变－－你叫它们什么都可以，一句话，自然界中正在进行着的每一件事，都是意味着它在其中进行的那部分世界的熵的增加。因此，一个生命有机体在不断地增加它的熵－－你或者可以说是在增加正熵－－并趋于接近最大值的熵的危险状态，那就是死亡。要摆脱死亡，就是说要活着，唯一的办法就是从环境里不断地汲取负熵，我们马上就会明白负熵是十分积极的东西。有机体就是赖负熵为生的。或者，更确切地说，新陈代谢中的本质的东西，乃是使有机体成功地消除了当它自身活着的时候不得不产生的全部的熵。

    　　

    　　58. 熵是什么？

    　　

    　　熵是什么？我首先要强调指出，这不是一个模糊的概念或思想，而是一个可以计算的物理学的量，就象是一根棍棒的长度，物体的任何一点上的温度，某种晶体的熔化热，以及熔化一种物体的比热等。在温度处于绝对零度时（大约在-273℃），任何一种物体的熵等于零。当你以缓慢的、可逆的、微小的变化使物体进入另一种状态时（甚至因此而使物体改变了物理学或化学的性质，或者分裂为两个或两个以上物理学或化学性质不同的部分），熵增加的总数是这样计算的：在那个步骤中你必须供给的每一小部分热量，除以供给热量时的绝对温度，然后把所有这些求得的商数加起来。举一个例子，当你熔解一种固体时，它的熵的增加数就是：熔化热除以熔点温度。由此，你可看到计算熵的单位是卡/度（摄氏）（就象卡是热量的单位或厘米是长度的单位一样）。

    　　

    　　59. 熵的统计学意义

    　　

    　　为了消除经常笼罩在熵上的神秘气氛，我已简单地谈到了这个术语的定义。这里对我们更为重要的是有序和无序的统计学概念的意义，它们之间的关系已经由玻尔兹曼和吉布斯在统计物理学方面的研究所揭示。这也是一种精确的定量关系，它的表达式是：熵＝klogD，k是所谓的玻尔兹曼常数（＝3.2983E-24卡/℃），D是有关物质的原子无序状态的数量量度。要用简短的非专业性的术语对D这个量作出精确的解释几乎是不可能的。它所表示的无序，一部分是那种热运动的无序，另一部分是存在于随机混合的、不是清楚地分开的各种原子或分子中间的无序。例如，上面例子中的糖和水的分子。这个例子可以很好地说明玻尔兹曼的公式。糖在所有水面上逐渐地“溢出”就增加了无序D，从而增加了熵（因为D的对数是随D而增加的）。同样十分清楚的是，热的任何补充都是增加热运动的混乱，就是说增加了D，从而增加了熵。为什么应该是这样情况呢？只要看下面的例子就更加清楚了，那就是，当你熔化一种晶体时，因为你由此而破坏了原子或分子的整齐而不变的排列，并把晶格变成了连续变化的随机分布了。

    　　

    　　一个孤立的系统，或一个在均匀环境里的系统（为了目前的考虑，我们尽量把它们作为我们所设想的系统的一部分），它的熵在增加，并且或快或慢地接近于最大值的熵的惰性状态。现在我们认识到，这个物理学的基本定律正是事物接近混乱状态的自然倾向（这种倾向，跟写字台上放着一大堆图书、纸张和手稿等东西表现出的杂乱情况是同样的），除非是我们在事先预防它。（在这种情况下，同不规则的热运动相类似的情况是，我们不时地去拿那些图书杂志等，但又不肯化点力气去把它们放回原处。）

    　　

    　　60. 从环境中引出“有序”以维持组织

    　　

    　　一个生命有机体通过不可思议的能力来推迟趋向热力学平衡（死亡）的衰退，我们如何根据统计学理论来表达呢？我们在前面说过：“以负熵为生”，就象是有机体本身吸引了一串负熵去抵消它在生活中产生的熵的增加，从而使它自身维持在一个稳定的而又很低的熵的水平上。

    　　

    　　假如D是无序的度量，它的倒数1/D可以作为有序的一个直接度量。因为1/D的对数正好是D的负对数，玻尔兹曼的方程式可以写成这样：负熵＝klog(1/D)。

    　　

    　　因此，“负熵”的笨拙的表达可以换成一种更好一些的说法：取负号的熵，它本身是有序的一个量度。这样，一个有机体使它本身稳定在一个相当高的有序水平上（等于熵的相当低的水平上）的办法，确实是在于从它的环境中不断地吸取秩序。这个结论比它初看起来要合理些。不过，可能由于相当繁琐而遭到责难。其实，就高等动物而言，我们是知道这种秩序的，它们是完全以此为生的，就是说，被它们作为食物的、复杂程度不同的有机物中，物质的状态是极有序的。动物在利用这些食物以后，排泄出来的是大大降解了的东西，然而不是彻底的分解，因为植物还能利用它。（当然，植物在日光中取得“负熵”的最有力的供应）

     第七章 生命是以物理学定律为基础的吗？

    　　如果一个人从不自相矛盾的话，一定是因为他从来什么也不说。——乌那木诺

    　　

    　　61. 在有机体中可以指望有新的定律

    　　

    　　总之，在这最后一章中我希望阐明的是，根据我们已知的关于生命物质的结构，我们一定会发现，它的活动方式是无法归结为物理学的普遍定律的。这不是由于有没有什么“新的力量”在支配着生命有机体内单一原子的行为，只是因为它的构造同迄今在物理实验室中试验过的任何东西都是不一样的。浅显地说，一位只熟悉热引擎的工程师，在检查了一台电动机的构造以后，会发现它是按照他还没有懂得的原理在工作的。他会发现，他很熟悉的制锅用的铜，在这里却成了很长的铜丝绕成了线圈；他还会发现，他很熟悉的制杠杆和汽缸的铁，在这里却是嵌填在那些铜线圈的里面。他深信这是同样的铜和同样的铁，服从于自然界的同样的规律，这一点他是对的。可是，不同的构造却给他准备了一种全然不同的作功方式。他是不会认为电动机是由幽灵驱动的，尽管它不用蒸汽只要按一下开关就运转起来了。

    　　

    　　62. 生物学状况的评述

    　　

    　　在有机体的生命周期里展开的事件，显示出一种美妙的规律性和秩序性，我们碰到过的任何一种无生命物质都是无法与之匹敌的。我们发现，它是受一群秩序性最高的原子所控制的，在每个细胞的原子总数里，这种原子团只占了很小的一部分。而且，根据我们已经形成的关于突变机制的观点，我们断定，在生殖细胞的“占统治地位的原子”团里，只要很少一些原子的位置发生移动，就能使有机体的宏观的遗传性状中出现一个明显的改变。

    　　

    　　这些事实无疑是当代科学所揭示的最感兴趣的事实。我们也许会发现它们终究还不是不能接受的。一个有机体在它自身集中了“秩序之流”，从而避免了衰退到原子混乱－－从合适的环境中“吸取秩序”－－这种惊人的天赋似乎同“非周期性固体”，即染色体分子的存在有关。这种固体无疑代表了我们所知道的最高级的有序的原子集合体－－比普通的周期性晶体的有序高得多－－它是靠每个原子和每个自由基在固体里发挥各自的作用。

    　　

    　　简单地说，我们亲眼看到了现存的秩序显示了维持自身和产生有序事件的能力。这种说法听上去似乎是很有道理的。然而它之所以似乎有道理，无疑地是由于我们汲取了有关社会组织的经验和涉及到有机体活动的其他事件的经验。所以，它有点象一种恶性循环的论证。

    　　

    　　63. 物理学状况的综述

    　　

    　　不管怎样，必须反复强调的一点是，对于物理学家来说，这种事态非但不是似乎有道理的，而且是最令人鼓舞的，因为它是新奇的。同一般的看法相反，受物理学定律支配的事件的有规律的进程，决不是原子的一种高度有序的构型的结果－－除非原子构型本身不象在周期性晶体里，也不象在由大量相同分子组成的液体或气体里那样地多次重复。

    　　

    　　甚至在化学家离体处理一种很复杂的分子时，还总是面临着大量的同样的分子。他把化学定律应用于这些分子。比如，他会告诉你，在某个开始了一分钟以后，有一半的分子起了反应，二分钟后四分之三的分子起了反应。可是，你如果能盯住某一个分子的进程，化学家也就无法预言这个分子究竟是在起了反应的分子中间，还是在还没有起反应的分子中间。这纯粹是个机遇的问题。

    　　

    　　这并不是一种纯理论性的推测。也不是说我们永远无法观察到一小群原子，或者甚至是单个原子的命运。有时我们是能观察到的，只有平均统扯一下才能产生规则性。第一章里我们举过一个例子。悬浮在液体中的一颗微粒的布朗运动，是完全不规则的。可是，如果有许多同样的微粒，它们将通过不规则的运动引起有规则的扩散现象。

    　　

    　　单个放射性原子的蜕变是观察得到的（它发射出一粒“子弹”，在荧光屏上会引起一次可见的闪烁现象）。可是，如果把单个放射性原子给你，它可能的寿命比一只健康的麻雀要短得多。真的，关于单个放射性原子只能这样说：只要它活着（而且可能活几千年），它在下一秒钟里毁灭的机会，不管机会是大还是小，总是相同的。这种明显地不存在单个的决定，结果还是产生了大量的、同一种放射性原子衰变的精确的指数定律。

    　　

    　　64. 明显的对比

    　　

    　　在生物学中，我们面临着一种完全不同的状况。只存在于一个副本中的单个原子团有秩序地产生了一些事件，并根据最微妙的法则，在相互之间以及同环境之间作难以置信的的调整。我说只存在于一个副本中，是因为我们毕竟还有卵和单细胞有机体的例子。在高等生物发育的以后阶段里，副本增多了，那是确实的。可是，增加到什么程度呢？我知道，在长成的哺乳动物中有的可达10的14次方。那是多少呢？只有一立方吋空气中的分子数目的百万分之一。数量虽然相当大，可是聚结起来时它们只不过形成了一小滴液体。你再看看它们实际分布的方式吧。每一个细胞正好容纳了这些副本中的一个（或二个，如果我们还记得二倍体），既然我们知道这个小小的中央机关的权力是在孤立的细胞里，那么，每个细胞难道不象是用共同的密码十分方便地互通消息的、遍布全身的地方政府的分支机构吗？

    　　

    　　这真是个异想天开的描述，有点象出自诗人的而不是科学家的手笔。然而，这并不需要诗人的想象，而只需要有明确而严肃的科学反映去认识我们现在面对着的事件，就是说，指挥这些事件有秩序地、有规则地展开的“机制”同物理学的“概率机制”完全是两码事。这些还只不过是观察到的事实而已，即每个细胞中的单个原子集合体之中，现在一份（有时是两份）副本中的单个原子集合体之中，而且它产生的事件却是有序的典范。对此，我们感到惊异也罢，认为它好象很有道理也罢，反正一个很小的可是高度组织化的原子团是能够以这种方式起作用的，这是新奇的情况，是生命物质以外任何地方都还不知道有的情况。研究无生命物质的物理学家和化学家们，从来没有看到过他们必须按这种方式来进行解释的现象。正因为以前没有提出过这种事例，所以我们的漂亮的统计学理论没有包括它，我们的统计学理论是很值得骄傲的，因为它使我们看到了幕后的东西，使我们注意到从原子和分子的无序中提出精确的物理学定律的庄严的有序；还因为它揭示了最重要的、最普遍的、无所不包的熵增加的定律是无需特殊的假设就可以理解的，因为熵并非别的东西，只不过是分子本身的无序而已。

    　　

    　　65. 产生有序的两种方式

    　　

    　　在生命的发展中遇到的秩序性有不同的来源。有序事件的产生，看来有两种不同的“机制”：“有序来自无序”的“统计学机制”，和“有序来自有序”的一种新机制。对于没有偏见的人来说，第二个原理似乎简单得多，合理得多。这是无疑的。正因为如此，所以物理学家是如此自豪地赞成另一种方式，即赞成“有序来自无序”的原理。在自然界中，不仅实际上是遵循这个原理，而且只有这个原理才使我们理解自然界事件的长期发展，首先是理解这种发展的不可逆性。可是，我们不能指望由此得出的“物理学定律”能直截了当地解释生命物质的行为，因为这些行为的最惊人的特点，是明显地主要以“有序来自有序”的原理为基础的。你不能指望两种全然不同的机制会提出同一种定律，正象你不能指望用你的弹簧锁钥匙去开你邻居的门。

    　　

    　　因此，我们不必因为物理学的普遍定律难以解释生命而感到沮丧。因为根据我们对生命物质结构的了解，这正是预料中的情况。我们必须准备去发现在生命物质中、占支配地位的新的物理学定律。这种定律，我们姑且不称它是一种超物理学定律，可是难道能称之为非物理学定律吗？

    　　

    　　66. 新原理并不违背物理学

    　　

    　　不，我不那么想。因为这个涉及到的新原理是真正的物理学原理：在我看来，这不是别的原理，只不过是量子论原理的再次重复。要说明这一点，我们就要说得详细些，包括对前面作出的所有物理学定律全以统计学为基础的论断作一番推敲，但不是作修正。

    　　

    　　这个一再重复的论断，是不可能不引起矛盾的。因为确实有很多现象，它们许多突出的特点是明显地直接以“有序来自有序”的原理为基础的，并且同统计学和分子的无序看来是毫无关系的。

    　　

    　　太阳系的秩序，行星的运动，几乎是无限期地维持着。此时此刻的星座是同金字塔时代的任何一个具体时刻的星座一脉相承的；从现在的星座可以追溯到那时的星座，反过来也是如此。曾经预测过历史上的日食和月食，并且发现这种预测同历史上的记载几乎是完全符号的，在某些情况下，甚至用来校正公认的年表。这些预测不包括任何一种统计学，它们是以牛顿的万有引力定律作为唯一的依据的。

    　　

    　　一台好的时钟，或者任何类似的机械装置的有规则运动，似乎跟统计学是无关的。总之，所有纯粹机械的事件，看来是明确而直接地遵循着“有序来自有序”的原理。如果我们说“机械的”，必须在广义上来使用这个名词。你们知道，有一种很有用的时钟，是以电站有规则地输送电脉冲来运转的。

    　　

    　　我记得马克斯?普朗克写过一篇很有意思的小文章，题目是《动力学型和统计学型的定律》（德文是《动力学和统计学的合法性》）。这两者的区别，正好就是我们在这里称之为“有序来自有序”和“有序来自无序”的区别。那篇文章旨在表明控制宏观事件的统计学型的定律，是如何由被认为是控制微观事件、即控制单原子和单分子的相互作用的“动力学”定律所组成的。宏观的机械现象，如行星或时钟的运动等，说明了后一种类型的定律。

    　　

    　　这样看来，被我们一本正经地当作了解生命的真正线索的“新原理”，即“有序来自有序”的原理，对物理学来说，完全不是新东西。普朗克甚至还摆出了论证它的优先权的架势。我们似乎得出了可笑的结论，即了解生命的线索是建立在纯粹机械论的基础之上的，是普朗克那篇文章所说的“钟表装置”的基础之上的。我看，这个结论既不是可笑的，也不是全错的，但是对它是“不可全信”的。

    　　

    　　67. 钟的运动

    　　

    　　让我们来精确地分析一台真的钟的运动。它决计不是一种纯粹机械的现象。一台纯粹机械的钟不必有发条，也不必上发条。它一旦开始运动，就将永远进行下去。一台真正的钟，如果不用发条，在摆动了几下以后就停摆了，它的机械能已转化为热能。这是一种无限复杂的原子过程。物理学家提出的这种运动的一般图景，迫使其承认相反的过程并不是完全不可能的：一台没有发条的钟，依靠消耗它自己的齿轮的热能和环境的热能，可能突然地开始走动了。物理学家一定会说：时钟体验了布朗运动的一次非常灵敏的扭力天平（静电计或电流计），就能一直发生这种事情。时钟当然是绝对不可能的。

    　　

    　　一台时钟的运动能否归因于动力学型或统计学型的合法事件（用普朗克的说明），这取决于我们的态度。称它为一种动力学现象时，我们是集中注意于有规则的运行，一根比较松的发条就可以产生这种运行，而这根发条克服的热运动的干扰是很微小的，所以我们可以忽略不计。可是，如果我们还记得，没有发条，时钟就会因摩擦阻力而渐渐地停摆，我们认为，这种过程只能理解为一种统计学的现象。

    　　

    　　然而，认为时钟中的摩擦效应和热效应是无足轻重的观点，也许是一种来自实用的观点；而没有忽视这些效应的第二种看法，无疑是更基本的一种看法，即使在我们面对着用发条开动的时钟有规则地运动时，这也是基本的看法。因为它决不认为开动的机制真是离开了过程的统计学性质。真实的物理学图景包括了这样的可能性：即使是一架正常运行的时钟，通过消耗环境中的热能，会立刻使它的运动全部逆转过去，以及向后倒退地工作，重新上紧自己的发条。这种事件的可能性，同没有发动装置的时钟的“布朗运动大发作”相比，正好是“半斤八两”。

    　　

    　　68. 钟表装置毕竟是统计学的

    　　

    　　现在我们来作一番回顾。我们已经分析过的“简单”例子是代表了许多其他的例子－－事实上，是代表了所有这些逃脱了分子统计学的无所不包的原理的例子。由真正的物理学的物质（不是想象中的东西）构成的钟表装置，并不是真正的“钟表装置”。机遇的因素可能是或多或少地减少了，时钟突然之间全然走错了的可能性也许是极小的，不过，它们总还是保留在背地下。即使在天体运行中，摩擦和热力的不可逆影响也不是没有的。于是，由于潮汐的摩擦，地球的旋转逐渐地减慢，随之而来的是月球逐渐地远离地球，如果地球是一个坚硬无比的旋转着的球体，就不会发生这种情况。

    　　

    　　事实上，“物理学的钟表装置”仍是清楚地显示了十分突出的“有序来自有序”的特点——物理学家正是在有机体遇到这种特点时，使他们深受鼓舞的。这两者看来毕竟还有某些共同之处。可是，共同点是什么，以及究竟是什么样的差别才使得有机体成为新奇的和前所未有的例子，这些还有待于了解。

    　　

    　　69. 能斯脱定理

    　　

    　　一个物理学系统－－原子的如何一种结合体－－什么时候才显示出“动力学的定律”（在普朗克的意义上说）或“钟表装置的特点”呢？量子论对这个问题有一个简短的回答，就是说，在绝对零度时。当接近零度时，分子的无序对物理学事件不再有什么意义了。顺便说一下，这个事实不是通过理论而发现的，而是在广泛的温度范围内仔细地研究了化学反应，再把结果外推到零度－－绝对零度实际上是达不到的－－而发现的。这是沃尔塞?能斯脱的著名的“热定理”，毫不夸张地说，这个定理有时授予“热力学第三定律”的光荣称号（第一定律是能量原理，第二定律是熵的原理）。　　

    　　量子论为能斯脱的经验定律提供了理性的“基础”，也使我们能够估计出，一个系统为了表现出一种近似于“动力学”的行为必须密切地接近绝对零度到什么程度。在任何一种具体的情况下，多少温度是实际上等于绝对零度呢？　　

    　　你千万别认为这个温度一定是极低的低温。其实，就是在室温下，熵在许多化学反应中都是起着极其微不足道的作用，能斯脱的发现就是由这种事实引起的（让我再说一遍，熵是分子无序的直接量度，即它的对数）。　　

    　　70. 摆钟实际上是在零度　　

    　　对于一台摆钟又能说些什么呢？对于一台摆钟来说，室温实际上就等于零度。这就是它为什么是“动力学地”工作的理由。你如果把它冷却，它还是一样地继续进行工作（假如你已经洗清了所有的油渍）！可是，你如果把它加热，加热到室温之上，它就不再继续工作了，因为它最后将要熔化了。　　

    　　71. 钟表装置与有机体之间的关系　　

    　　看上去这似乎是无关紧要的，不过，我认为它确实是击中了要害。钟表装置是能够“动力学地”工作的，因为它是固体构成的，这些固体靠伦敦－海特勒力而保持着一定的形状，在常温下这种力足以避免热运动的无序趋向。　　

    　　我认为现在有必要再讲几句话，来揭示钟表装置同有机体之间的相似点，简单而又唯一的相似点就是后者也是依靠一种固体－－构成遗传物质的非周期性具体－－而大大地摆脱了热运动的无序。可是，请不要指责我把染色体纤维称为“有机的机器的齿轮”－－这个比喻，至少不是没有深奥的物理学理论作为依据的。　　

    　　最明显的特点是：第一，齿轮在一个多细胞有机体里奇妙的分布，这点我在第64节中曾作了诗一般的描述；其次，这种单个的齿轮不是粗糙的人工制品，而是沿着上帝的量子力学的路线完成的最精美的杰作。

  • 路德维希.冯.贝塔朗菲《生命问题》

    序言

    完全可以说，生物学世界观是随着生物学在科学等级体系中占据中心地位而诞生的。生物学以物理学和化学为基础，物理学定律和化学定律是研究和解释生命现象不可或缺的基本原理。生物学包罗大量的特殊问题，诸如有机形态、目的性、系统发育的进化，这些问题不同于物理学，从而使生物学家的研究工作和概念体系有别于物理学家的研究工作和概念体系。最后，生物学为心理学和社会学提供了基础。因为研究精神活动是以了解其生理基础为前提的。同样，有关人类关系的理论也不能忽略其生物学的基础和定律。生物学在科学中的这种中心地位，也许使其成为一个包含问题最多的学科。这里，“生命”现象成为人们通常区分的精密科学概念和社会科学概念的交汇点。

    然而，研究现代理智生命的生物学还具有更为深刻的涵义。19世纪的世界观是物理学的世界观。正像当时人们理解的那样，物理学理论似乎表明了，受力学定律支配的原子活动，便是构成物质、生命和精神世界基础的终极实在，同时它也为非物理学领域——生命有机体、精神和人类社会提供了概念模型。但在今天，所有的学科都牵涉到“整体”、“组织”或“格式塔”这些概念表征的问题，而这些概念在生物学领域中都有它们的根基。

    从这个意义上说，生物学对现代世界观的形成作出了根本性的贡献。确实，以前当生物学采用其他学科的基本概念时，把事情看得太简单了。它从物理学借来了机械论观点，从心理学借来了活力论，从社会学借来了选择概念。但是，生物学的使命——既包括对本领域特殊现象的理解和把握，也包括对我们基本的世界观的贡献——将由其自主的发展来完成。这就是过去数十年来在生物学中为建立新概念所作努力的意义。

    本作者倡导称为机体论概念（organismic conception）的生物学观点已有二十多年。机体论概念已应用于许多生物学问题，这些问题存在于作者本人及其学生、同事的工作中，也存在于其他许多参与这个运动的科学家的工作中，这一概念对邻近学科也产生了很大影响。例如，机体论以“开放系统”的理论，为物理学和物理化学揭示了新的概念，它导致了生物学各个领域中新概念的产生，并且提出了建立有机体系统精确而特殊定律的要求，而这些定律实际上已在若干领域中作了规范的表述。它还被应用于实用生物学，甚至应用于诸如医学和林学那样不同的领域；最后，它导致了一些基本哲学概念的产生。

    所以，本书是作者在自己的理论与实践工作基础上写成的；同时，它对分散在各种研究工作和书刊中而难以完整把握的成果，作了一番概括。

    我们将看到生物学是一门自主的学科，就是说，需要形成特殊的概念和定律来解决这门学科的问题；而且，生物学的知识和概念在不同的领域中起着积极作用。在这部著作中，我们在机体论概念框架内对基本的生物学问题和定律作一番概括。由此，我们进而研究生物学知识，最后得出现代世界观的一般原理——我们称之为“一般系统论”。

    在一本正在准备的著作中（本书正文有几处提到它），我们将首先详细讨论本书概述过的某些问题。生物学的基本问题是有机形态问题；概述作者在“动态形态学”领域的研究工作，将表明这个生物学的基本问题是能够加以精确地研究和服从某些定律的。这个问题引出了“有机体作为一个物理系统”的更一般的问题，即表述生命系统特征的理论和定律。这也是物理学和物理化学发展的新篇章。于是，在已获得的生物学知识的基础上，我们能够建立这门学科与其他邻近领域——医学、心理学和哲学人类学的联系。这就导致了人类在自然界中的位置的问题，作为人类精神进化的基本特征的符号系统的问题，进化与文明、生物学与历史学、自然科学与社会科学之间的关系问题。同时，我们要扩展关于各门学科和各个现象领域之间类似性的知识，扩大详细描述一般系统论这门综合性学科的基础。生物学、医学、心理学、人类学的观点，系统论的观点，最终把我们引向心身问题和实在问题，以求克服笛卡儿的“心身”二元论。

    本书所作的论述完全以具体的研究成果为基础。然而，材料的选择是由总的思路决定的，因而这是文学性的文献。有兴趣的读者，可以在本作者的《理论生物学》中看到有关现代生物学研究的概述。

    本作者是在瑞士的美好时光里完成这部著作的。我要向出版者、指导者和朗（Lang）博士表示衷心感谢，并且对我作为A.约尔（Johr）博士的宾客，在瑞士艺术和文化氛围中所享有的友情铭记不忘。

    第一章  生命问题的基本概念

    被自然和艺术所吸引的青年人相信，以其热切的欲望，很快就可以进入自然和艺术之宫那最深的圣殿。然而，经过漫长行程的成年人明白，自己并没有到达圣殿的入口。 ——歌德：《圣殿柱廊·引言》

    因此，任务不在于更多地观察人们尚未见到的东西，而是去思索人人可见却无人深思过的东西。 ——叔本华

    1．传统的抉择

    在可与我们今天相比拟的一个发生惊人剧变的时期，有人提出了一个观点，认为科学将对人们的世界观产生深刻的影响。这个时期便是三十年战争，提出这种观点的人就是法国哲学家勒内·笛卡尔（Rene Dsecartes）。笛卡尔受年轻的物理科学取得的成就的影响——其时物理学一方面处于起初进步的苦斗中，另一方面预示了它的成就在近代技术中得以实现的可能性——提出了动物是机器的学说。不仅无生命界服从物理学定律——这正是笛卡尔所认为的，而且所有的生命有机体也都遵从物理学定律。因此，笛卡尔把动物理解为机器，一种非常复杂的机器，当然这只不过大体上可与人造机器相比，它的活动受物理学定律支配。笛卡尔的思想确实并不完全一贯。他作为教会的忠实信徒，对物理学知识作了限制：不应把人仅仅看作一架机器，而应看到人具有不服从自然定律的自由意志。笛卡尔设置的这种限制为法国启蒙运动所冲破。

    1748年，茹利安·拉·美特利（Julien de la Mettrie）爵士提出人是机器的学说，以反对笛卡尔关于动物是机器的学说。

    这些思想家寻求一个古老哲学问题的答案。生命有机体，植物或动物，显然与非生命的东西诸如晶体、分子或行星系有很大区别。生命表现为无数种植物和动物的形态。这些形态展现出一种从单细胞到组织、器官，再到无数细胞组成的多细胞有机体的独特的组织体系。生命过程同样也是独特的。所有生物都在其组成的物质和能量连续交换中保持自身。它能以活动的方式，尤其是以运动的方式对外界的影响即所谓刺激作出反应。事实上，在没有任何外界刺激的情况下它也经常显示出运动和其他活动，就此而言，我们可以在无生命与有生命的东西之间作出明显的、虽然不是断然的对比：前者仅仅由于外力作用而发生运动，而后者能够表现出“自发”的运动。有机体经历渐次的变态，我们称之为生长、发育、衰老和死亡。它们只能通过所知的繁殖过程从其亲属中产生出来。一般说来，后代像双亲，这种现象我们称为遗传。可是，通观生物界，可以看到它表现为在漫漫地质历史长河中奔涌不息的一系列形态。这些形态通过繁殖和进化而相互关联，它们在各个年代中发生的变化，使之从低级形态演化到高级形态的全盛期。有机体的结构和功能令人惊叹地适应它们的“目的”。甚至在最简单的细胞中发生的数量多得惊人的过程，也非常有序，以致在无休止的和极为复杂的活动中保持其同一性。同样，所有生物的器官和功能都显示出适应于它们赖以正常生存的环境的目的性构造。

    如果生命有机体的特有性质是如此显而易见，且我们可以毫不迟疑地说出我们眼前的东西是有生命的还是无生命的，那么必然会发生这样的问题：生命界和非生命界之间是否真正存在着一种内在的区别？我们人类自身就是生物，所以对这个问题的回答，必然在很大程度上确定了我们给人指定其在自然界中的位置。

    应用物理科学的定律和方法研究生命现象，无论在理论知识方面，还是在对自然界的实际控制方面，都接连取得了许多成就。笛卡尔创立了由医生和生理学家组成的学派，在科学史上以医学力学闻名遐迩，他试图根据力学的原理，解释肌肉和骨骼的功能，血液的运动以及类似的现象。哈维（Harvey）发现血液循环（1628年）标志着近代生理学的开始。后来声学和光学的应用，电学、热学、动能学和其他物理学科的应用，提供了丰富的知识源泉，有助于对越来越多的生物学现象的解释。生物化学又发展出了生物物理学。人们曾一度相信，有机化合物是生物所特有的，实际上也只能在生物体中发现它们，因而它们只能从生命过程中产生。可是，1828年，维勒（Wohler）在实验室内制造出尿素。这是第一个合成的有机化合物。从此，有机化学和生物化学便成为现代科学中最重要的领域。它们也成为化学工业——从染料化学到煤的氢化、人工橡胶的制造、现代医学的治疗手段（其中包括维生素、激素和今天的化学疗法）的基础、大体说来，本世纪初出现了一门最年轻的学科，它是物理学与化学的连接环节，称为物理化学，这门学科中包括了诸如反应动力学、胶态理论和物理化学过程中的电现象理论。这对于理解许多生命过程例如酶、维生素、激素、药物等的作用，以及神经和肌肉的功能等等，都是必不可少的。

    1859年达尔文《物种起源》发表后，进化论取得了胜利。著名分类学家林耐（Linnxus）曾经认为动物和植物种类是造物主分别创造的杰作。而现在，整个生物学领域所搜集的大量事实证明，有机界在漫长的世代和地质时期内，经历了从比较低级、简单的形态向比较高级。复杂的形态的上升演进；同时，达尔文用他的自然选择学说，为这种进化提供了解释。一个物种有时会出现微小的偶然的变异，这些变异可能是不利的，习能是中性的，也可能是有利的。如果是不利的，它们不久就会在生存竞争的自然选择中淘汰；然而，如果它们恰好是有利的，它们就在生存竞争中为自己挣得优势，以便它们更有可能保存并繁殖其后代；这样，在世代延续的过程中，有利的变异被保存和积累起来。再经过漫长的年代，这个过程导致了向不同形态的生命有机体的进化以及生命有机体对其环境的逐渐适应；笛卡尔曾经把神圣的上帝说成是生命机器的制造者，而现在似乎可以根据偶然变异和选择来解释生命界目的性的起源，无需任何其他目的因解释。

    因此，笛卡尔提出的纲领，不仅是构成生物科学基础的发展起点，而且对人类生活产生了深远的影响。尽管笛卡儿的纲领取得了成功，但是并没有完全消除这样的疑问；也许生命的真正本质尚未触及和解释。就在拉·美特利《人是机器》一书发表的一年以后，一本题为《人不是机器》的论战性小册子在伦敦出版了。据说，该书的作者不是别人，正是拉·美特利自己。这位爵士所表现的自我批判和思想解放的精神，也许在科学史上是几乎绝无仅有的。以后，这种对抗性的观点以许多不同的方式表达出来。其中最重要的一种表达方式，是由汉斯·杜里舒（Hans Driesch）（自1893年以来）提出的。由于这种方式在逻辑上最为一致，因此它至今仍是最重要的一种。杜里舒是发育力学的创始人之一。发育力学作为生物学的分支，主要对胚胎发育进行实验研究。传统的实验使他拒绝有关生命的物理－化学理论。

    在浅绿色的海洋深处，海胆默默地生活着，远离世界和科学的问题。然而这些宁静的生物却引起了关于生命本质的长期不分胜负的和激烈的争论。海胆卵开始发育时，起初分裂为两个细胞，然后分裂为四个、八个、十六个的细胞，最终分裂为许多细胞。经过一系列特定的发育阶段，它最后形成有点像尖状头盔的幼虫，科学上称为“长腕幼体”；由此经过复杂的变态最后形成海胆。杜里舒将刚开始发育的海胆胚芽分离成两半。通常人们预料这半个胚芽只能发育成半个动物。但事实上实验者看到了像歌德的《魔术师的门徒》中幽灵似的行为：“哎呀！哎呀！两爿木棍，变成仆人，急忙站起。”分离的每半个胚芽并没形成半个海胆幼体，而形成了完整的海胆幼体，这幼体确实是小些，但它是正常的，完整的。其他许多动物也可能从分离的胚芽产生完整的有机体。甚至人类中偶然出现的同卵孪生儿，也以相似的方式产生。可以说，这是自然界本身进行的杜里舒实验。相反的实验和其他的安排也是可能的。在某些条件下，两个联合的胚芽产生一个单一的大幼体；如果把胚胎压在玻璃板之间，大大改变细胞的排列，仍会产生正常的幼体。

    像“魔术师的门徒”那样，杜里舒在他的实验中发现了某种神奇的东西，他由此断定胚胎发育不服从自然界的物理学规律。在杜里舒看来，如果胚芽中仅有物理力和化学力起作用，那么最终导致有机体形成的程序安排，只有假定是受某种固定结构即最广义的“机器”控制的，才能得以解释。但是，胚芽中不可能有这样一种机器。因为机器无论当它被分离时，还是当它的部分错位时，或是当两部完整的机器合并时，就不能完成同样的动作；胚胎发育如果出现这种情况同样不可能产生正常的有机体。因此，杜里舒认为，对生命的物理－化学的解释在这里达到了它的极限，而这只可能有一种解释：在胚胎中，同样在其他生命现象中，有一种根本不同于所有物理－化学力的因素在起作用，它按照预期的目的指导生命活动。这种“具有自身内在目的”的因素，即从正常发育中和实验上加以扰动的发育中产生出典型的有机体，杜里舒引用亚里士多德（Aristotle）的概念，称之为隐得来希（entelechy）。我们考察这些有目的的活动因素，发现它们很像我们自己的意向性行为。正是这些最终可与我们目的性行为中的精神因素相比较的因素，造成了生命与非生命之间的关键性差别，并产生了比生命的力学性质、物理性质更复杂的属性。

    这样，我们发现了两种基本的和对立的生物学概念，这两种概念的起源可以追溯到希腊哲学的黎明时期。通常人们称之为机械论和活力论。

    人们已在许多不同的意义上表达“机械论”这个术语，事实上这在很大程度上妨碍和混淆了这个术语的正确使用。我们已提及这个术语有两种最重要的含意。第一种含意是机械论概念，认为在生物中只是那些存在于无生命界中的力和定律在起复杂的作用。第二种含意是生命的机器理论，它从结构条件方面解释细胞和有机体中发生的全部过程特有的活动程序。

    与此相对照，活力论否认完全用物理－化学解释生命的可能性，坚持认为生命与非生命之间有本质的区别。正如我们在杜里舒的学说中看到的，活力论认为，调整现象即受扰动后恢复原状的现象，似乎不能依据“机器”原理来说明。另一些活力论者则顽固地坚持生命的机器理论，从而得出他们的看法：每一部机器意味着有一位设计和建造它的工程师。当笛卡尔推测有一种神秘灵魂作为生命机器的创造者时，他得出的逻辑结论正是这个意思。达尔文的理论用偶然性取代了创造的精神。现代生物学表明，达尔文的理论至少能非常成功地解释变异和物种的起源，也可能很好地说明某些比较高等的生物分类单位的起源。可是，要确定这种理论是否也能充分解释有机体重大形态的起源和每个有机体的活动所必需的无数生理过程的相互作用的起源，则是非常困难的。事实上，火车头和手表不是靠偶然的力量产生的，那么无数更为复杂的有机体“机器”是靠偶然的力量产生的吗？因此，有机体自我保持和受扰动后的自我恢复所依赖的极其大量的物理－化学过程的有序性，以及有机体的复杂“机器”的起源，是不能用偶然的力量解释的，按照活力论的看法，只有用特殊的活力因子的作用才能得以解释。这些活力因子，我们称之为“隐得来希”，“无意识”或“世界灵魂”，它们有目的地、定向地干预物理－化学事件。

    但是，我们马上看到，从科学理论的要求出发，活力论必定将被拒斥。因为按照活力论，有机体的结构和功能好像是由许多妖精控制的，这些妖精发明和设计了该有机体，控制其活动过程，并在这种机器受损伤后进行修补。这并没有提供给我们更深刻的洞见；它只是把目前看来无法说明的问题推移给更加神秘的要素，并把这种要素归为不能再作研究的X。活力论谈论的只是超出自然科学范围之外的生命本质问题。如果活力论说的是正确的话，那么科学研究将会失去意义；因为，即使运用最复杂的实验和仪器，也只能作出原始人的那种拟人化解释。原始人认为，生命界存在着与他们自己明显的方向性和目的性行为相似的小精灵的智力和意志。无论我们考察动物的行为，还是细胞中复杂的物理和化学过程，或是有机体结构和功能的发育，我们总会得到相同的答案——正是某种灵魂似的东西隐藏在这些生命现象背后，操纵着生命活动。生物学历史驳斥了活力论，因为生物学所能说明的正是这些在当时活力论范围内看来是不可解释的生命现象。例如，维勒（Wohler）时代以前，人们一直把有机化合物的产生看作是一种活力论现象。甚至在巴斯德（Pasteur）看来，细胞发酵活动也是如此。这种看法一直延续到19世纪末巴克纳（Buchner）用酵母萃取物进行发酵才得以纠正。杜里舒的学说也认为有机体调整现象是一种活力论现象。但是，科学研究的进步，把越来越多的、以前被看作是活力论的现象纳入到科学解释和科学定律的范围之内。我们将会看到，即使杜里舒根据胚胎调整现象所作的科学解释在生命领域中已破产的断言，也不再站得住脚了。与之相反，活力论的论点却可能几近被驳倒。

    机械论概念与活力论概念之间的争论，犹如一盘进行了近两千年的棋赛。争论中总是重复出现实质相同的论点，虽然这些论点是以五花八门改头换面的形式出现的。终于，它们在人类的精神领域里表现为两种对立的倾向。一种倾向是，将生命服从于科学解释和科学定律；另一种倾向是，用我们自身精神的经验作为生命本质的标准，用这种经验，填补我们科学知识中推测的或实际的缺口。

    2．机体论概念

    我们的时代，科学概念发生了根本的变化。现代物理学革命广为人知。以相对论和量子论为标志的这些革命引起了物理学理论的根本变革和发展。物理学的这种发展超过了它在过去几个世纪里取得的进步。尽管生物学思想领域内发生的变化并不显著，但已发生的变化的结果并不是没有意义的。这些变化既产生了对生命本质的基本问题的新看法，也引出了新的问题和新的解释。

    我们可以认为，现代生物学的发展已得到了这样一个确定的事实，即完全不赞同机械论和活力论这两种传统观点，而是确认一种新的、超越这两者的第三种观点。本作者称这种观点为机体论概念，本作者提出这个概念已二十多年。人们发现，在生物学的各个领域以及医学、心理学、社会学等这些邻接的学科内，与这个概念相类似的概念是必要的，并已得到了发展。如果我们保留“机体论概念”这个术语，那么我们也只是为了给一种观念以方便的称谓，因为这种观念虽已变得非常普遍，但多数人又不知道如何称呼它。可能正是本作者最先以科学的和逻辑的一致形式阐发了这种新观点，这样说似乎也并不过分。

    迄今生物学研究和生物学思想是由三种主导观念决定的。这三种主要观念可以称为分析和累加的概念，机器理论的概念和反应理论的概念。

    把我们在生命界遇见的复杂的实体和过程，分解为基本的单位，分析它们，以便用并列或累加这些基本的单位和过程的方法解释它们，这似乎是生物学研究的目的。经典物理学的程序提供了这种研究模式。因此，化学把物体分解为基本组分——分子和原子；物理学把摧毁树木的风暴看作是空气粒子运动的总和，把躯体的热看作分子动能的总和，等等。生物学的所有领域也应用与此相应的程序，正如某些例子显然表明的那样。

    例如，生物化学研究生物体的个别的化学成分和生物体内进行的化学过程。用这种方法确定细胞和有机体中的化合物及其反应活动。

    传统的细胞理论认为细胞是生命的基本单位，好比认为原子是化合物的基本单位。因而，从形态学上看，多细胞有机体好像是细胞这种构成单位的聚集体；在生理学上，人们则倾向于把整个有机体中的生理过程分解为细胞内的生理过程。微耳和（Virchow）的“细胞病理学”和弗沃恩（Verworn）的“细胞生理学”，对这种观点作了纲领性的论述。

    有机体胚胎发育研究领域也应用这样的观点。魏斯曼（Weis－mann）的经典理论（p．56）假定卵核中存在着许多构造个别器官的原基（anlagen）或微小的基本的发育机器。在发育过程中，这些原基随着细胞分裂而逐渐分离，每个胚原基经历这样的过程，然后定位于不同的区域、胚原基赋予这些区域特定的性状，由此最后决定发育成熟的有机体的组织结构和解剖结构。

    有关反射、神经中枢和定位的传统理论，不仅从理论上看，而且从临床的观点看，都是非常重要的。神经系统被看成是为个别功能所设定的装置之总和。例如，脊髓节中枢对于个别反射的关系是如此；大脑神经中枢对于各个有意识的感觉－知觉区，对于个别肌肉群的随意运动，对于言语和其他更高级的精神活动的关系，也是如此。从而，动物的行为被分解为反射的总和或反射链。

    遗传学把有机体看作是各种性状的聚集体，归根到底看作是生殖细胞中与各种性状相对应、各自独立地传递遗传信息和发生作用的基因的聚集体。

    因而，自然选择理论把生物分解为复合的性状，某些性状是有利的，其余的是不利的。这些性状，更确切地说，与这些性状对应的基因，是独立地遗传的，从而能通过自然选择提供的机会，淘汰不利的性状，保存和积累有利的性状。

    在生物学的每个领域中，同样在医学、心理学和社会学领域中，都可以看到同样的原则在起作用。然而，以上例子足以表明分析和累加的原则已在所有领域起指导作用。

    对生物中个别的部分和过程进行分析是必要的，而且是更深入地认识生命的先决条件。然而，单采用分析方法还不是充分的。

    生命现象，如新陈代谢，应激性，繁殖，发育等等，只能在处于空间与时间并表现为不同复杂程度的结构的自然物体中找到；我们称这些自然物体为“有机体”。每个有机体代表一个系统，我们用系统这个术语所指的是由处于共同相互作用状态中的诸要素所构成的一个复合体。

    从这种显而易见的陈述中可以看出，分析和累加的概念必然有以下的局限性。第一，它不可能把生命现象完全分解为基本单位；因为每一个别部分和每一个别事件不仅取决于其自身的内在条件，而且不同程度地取决于整体的内在条件，或取决于该整体作为一个部分所从属的更高级单位的内在条件。因此，孤立部分的行为通常不同于它在整体联系中的行为。杜里舒实验中孤立的分裂球的行为，不同于它在完整胚胎中的行为。如果将细胞从有机体移植到适当的营养物中加以培养，由此生长成的组织的行为，不同于它们在有机体中的行为。脊髓孤立部分的反射，不同于这些部分在完整无损的神经系统中的行为。许多反射只能在孤立的脊髓中清楚地表现出来，而在完整无损的动物中，比较高级的神经中枢和大脑的影响明显地改变了这些反射。因此，生命的特征，是从物质和过程的组织中产生的。与这种组织相关联的系统的特征。因而，生命的特征随着整体的改变而改变，当整体遭到毁坏时，生命的特征就随之消失。

    第二，现实的整体显示出一些为它的各孤立的组成部分所没有的性质。生命问题是组织问题。只要我们从整体组织中挑选出个别现象，那么我们就不能发现生命和非生命之间的任何根本区别。无疑，有机分子比无机分子复杂得多；但是，它们与死的化合物并无根本区别。甚至复杂的过程，如细胞呼吸和发酵过程，形态发生，神经活动等等，长期被人们看作是特殊的生命过程，在很大程度上能用物理－化学加以解释。其中许多过程，甚至可以用无生命模型进行模拟。可是，我们在生命系统中看到的各个部分和过程进行的奇异而特殊的有序活动，提出了一个根本性的新问题。即使我们有了构成细胞的所有化合物的知识，也还不能解释清楚生命现象。最简单的细胞已经是极其复杂的组织，目前人们只是模糊地认识到它的规律。人们通常提到“生命物质”。这个概念根本是一种谬见。在铅、水、植物纤维素都是物质的意义上，不存在“生命物质”，因为从中任取的部分显示出与其余的部分有相同的性质。而生命与个体化和组织化的系统是密切相关的，系统的毁坏，导致生命的终结。

    对生命过程也可以作类似的思考。当我们考察活机体中发生的个别化学反应时，我们不能指出它们与无生命物体或腐尸中发生的化学反应之间任何根本区别。但是，与我们考察有机体或有机体的部分系统，例如细胞或器官内的化学反应过程的整体而不是单个过程时，可以发现生命过程与非中命过程的根本差别。例如，我们发现有机系统内所有组成部分和过程如此高度有序，以致使该系统能够保存、建造、恢复和增殖。这种有序性从根本上将活机体内的事件与非生命系统或尸体中发生的反应的区别开来。

    有人对这种观点作了如下的生动描述：

    “不稳定的物质发生分解；可燃物偶然发生燃烧；催化剂加速了缓慢的过程。这里不存在什么奇异的东西。连续地逐步边行的分解代谢并没有毁坏有机体，相反地，它间接地保持了有机体，使它成为一个有组织的过程。我们的组织虽不断发热却并不破坏这些组织的结构；因此，每种动物和植物像装有燃料而不停地作功的蒸汽机；事实上，呼吸不同于普通的氧化。如果不是腺体去掉对有机体有害的东西而保留有益的东西的话，那么，分泌也就成了普通的渗透现象。我们可以把植物和低等动物的运动容易地解释为对刺激的反应；不愿在动物王国内划分明显界线的人，最终也以这样的方式解释动物的这些自发运动；在他看来，这些自发运动是一些“脑反射”，这些反射确实非常复杂，但它与那些对外界刺激作出反应的简单反射并没有本质的区别。现在让我们作这样的设想：我们构造出一种死的反射装置。它必须充满潜在的能量；即使轻微的扰动也能触发强有力的运动；一种特殊的装置能用以不断地贮存潜能。我们要问，在何种意义上，这种机械装置与生物有根本的区别，对它的作用不同于刺激，它的运动不同于有机体的运动？事实上所有有机的反应都直接地或间接地有利于维持生存，或有利于产生所需要的形态。”（J．舒尔兹Schultz），1929年）

    这样，整体性和组织问题给分析和累加的描述与解释，设置了限度。那么，用什么方式能够对之作科学研究呢？

    经典物理学（生物学采用了它的概念体系），在很大程度上具有累加的特征。在力学中，它把物体看作相互独立的分子的总和，例如在热理论中，它把气体看作是相互独立分子的一种混沌（Chaos）。事实上，“气体”这个词，是由16世纪物理学家范·荷尔蒙特（Van
    Helmont）提出的，它正是以无意识的符号表示“混沌”的意思。然而，在现代物理学中，整体性和组织的原理获得了迄今人们未料想到的意义。原子物理学处处遇到整体问题，这些整体不能分解为孤立的要素的行为。无论研究原子结构，还是研究化合物的结构式，或是晶体的空间点阵，总会出现组织问题。组织问题似乎成为现代物理学中最重要的和最引人注目的问题。由此看来，用分析和累加的观念看待生命是极不妥当的。无生命的晶体具有奇妙的结构，晶体结构在其形成的过程中，以其最快的速度做着数学物理学家的推理工作。但是，人们认为，将具有惊人性质的活原生质称为“胶质溶液”，则是对原生质作了解释。原子或晶体不是偶然的力作用的结果，而是组织的力作用的结果；但是典型的组织化事物——生命有机体却被解释为突变和选择的偶然性产物。

    因此，生物学的任务是要确立控制生命过程的有序和组织的定律。而且，正如我们下面将会看到的，应当在生物组织的所有层次——物理－化学层次，细胞层次和多细胞有机体层次，乃至由许多个别有机体组成的群体层次上研究这些定律。

    怎样解释生物组织呢？

    一切知识始于感觉经验。因此，科学活动的最初倾向是要设计形象化的模型。例如，当科学得出结论，认为称作原子的基本单位是实在的基础时，它的最初概念是相似于小型台球的微小而坚固的物体。不久，人们认识到原子并不是如此，最终单位不是用形象化的模型所能定义的实体，而是只能用数学的抽象语言加以规定，使用像“物质”和“能量”，“微粒”和“波”这样的概念，仅仅表明它们的某些行为特征。当人类观察星星有规律的运动的景象时，他们首先寻找宇宙中巨大的机器，认为是这些机器的旋转使星星——亚里士多德想象的水晶般的球体——保持和谐的运动。直到天文学打破了这幅画面，人们才认识到，行星运动的秩序只是由于天体在空虚的太空中相互吸引而造成的。因此，结构是人类为解释自然过程的有序性而首先寻求的东西；至于从组织力方面来解释，则困难得多。

    这也适用于对生命的解释。考察在细胞内或在有机体内为维持其自身生存而进行着的难以想象的大量过程，似乎只可能有一种解释。这种解释可以称为机器理论。它意指生命现象中的有序，可以用最广义的结构、机械论的术语进行解释。机器理论概念的例子，便是魏斯曼的胚胎发育理论（pp.56f），或传统的反射和神经中枢理论（PP.114f）；在生物学的每个领域里都可发现这种类型的解释。

    活机体中确实呈现出大量的结构状态、器官生理学，例如营养器官、循环器官、分泌器官的生理学，感觉器官（作为接受刺激的感受器）的生理学，神经系统及其联系的生理学，等等。描述的正是我们在一个有机体中所看到的技术杰作，同样地，我们在每个细胞中，从作为收缩和传导兴奋的机构的肌肉和神经纤维，到具有分泌和分化功能的细胞器，到作为遗传结构单位的染色体等等，都可发现作为有序调节器的结构。

    然而，我们不能把结构看作生命活动有序性的主要基础，这有三个理由。

    第一，我们在所有生命现象领域中发现有扰动后进行调整的可能性。杜里舒的看法是对的，他认为这样的调整，例如胚胎发育中的调整，不可能建立在“机器”的基础上。因为固定的结构只能对某些确定的事变作出反应，而不能恰当地对其他任何一种事变作出反应。

    第二，机器结构与有机体结构之间有根本的区别。前者总是由同样的成分构成的，而后者则是在其自身构成物质不断分解和替换的连续流动状态中得以保存的。有机结构本身是一种有序过程的表现，它们只能在这种过程中，且通过这种过程才得以保存。因此，有机过程的基本有序性必须在这些过程本身中寻得，而不可能从先前确立的结构中找到。

    第三，我们在个体发育中，同样也在系统发育中，发现从具有较少机械性的和较多可调整性的状态，到具有较多机械性的和较少可调整性的状态的转变。我门再以胚胎发育为例来说明这点：如果在两栖动物胚胎的早期阶段，将胚胎一块预期的表皮移植到未来脑的部位，它会变成脑的部分。可是在后期阶段，胚胎部位不可改变地限定形成某些器官。因此，一块预定的脑，即使被移位后，也会成为脑或派生物，例如在体腔中形成的眼。当然，在这里完全错放了位置。我们可以在极其多样的生命现象中，发现这类仅固定一种功能的现象。我们称这种现象力逐渐机械化。

    我们由此得出以下结论。首先，有机过程是由整个系统中各种条件的相互作用决定的，由我们称为动态的有序决定的。这是以有机可调整性为基础的。其次，逐渐机械化发生的过程，即是原初整体的行为分化成受固定结构控制的、各自分离的行为。在细胞结构、胚胎发育、分泌、噬菌作用和再吸收、反射和神经中枢理论、本能行为、格式塔知觉等各个领域中，可以看到与结构的或机器式的有序相对立的动态的基本性质。有机体不是机器，但它们在一定程度上可以变为机器，凝固为机器。然而，完全机械化的有机体决不会在受扰动后完全不能进行调整，或不能对外界不断变化的状况作出反应。有机过程决不仅仅是各个结构上固定的过程的总和，而是不同程度上具有在动态系统内被决定的过程的特征，这赋予有机体对变化的环境的适应能力和受扰动后的调整能力。

    将有机体与机器作比较，也产生了我们已提到的最后一个观点，我们称之为反应理论。反应理论把有机体看作一种自动机。正像自动售货机由于内部机制的作用，被投入硬币后会提供商品那样，有机体也通过一定的反射活动对感官的刺激作出反应，通过某些酶的产生对食物的吸收作出反应，等等。这样，有机体被看作是本质上被动的系统，仅仅受外界的影响即所谓刺激而开始活动。这种“刺激－反应图式”，尤其在动物行为理论中成为十分重要的图式。

    可是，事实上即使在外界条件不变和没有外界刺激的情况下，有机体也并不是被动的系统，而是本质上主动的系统。很明显，在基本的生命现象中，新陈代谢，组成物质连续的合成和分解，是有机体固有的，而不是外界条件强加的。这种观点对于考察神经系统的活动、应激性和行为问题尤为重要。现代科学研究表明，我们必须把自主活动（例如表现为有节律的自动活动）而不是反射和反应活动，看作基本的生命现象。

    因此，我们可以将机体论概念的要点概括如下：作为一个整体的系统概念———与分析和累加观点相对立；动态概念——与静态和机器理论相对立；有机体原本是主动的系统的概念——与有机体原本是反应的系统的概念相对立。

    这些原理能使我们克服机械论概念与活力论概念之间的对抗。机械论和活力论都是以分析的、累加的和机器理论的原理为根据的。机械论并没有真正探讨生命的基本问题——有序、组织、整体性、自我调整。这些生命的基本问题是不能用分析的研究方法来解决的。试图用机器理论即依据先前存在的结构来解释生命的基本现象和问题，也遭到了失败。活力论是因这些未解决的问题而出现的。但是，它并没有推翻累加的和机器理论的概念。相反，活力论把活机体看作各个部分的总和及机器式结构的总和，设想它们是由一位有灵魂似的工程师在控制并补充其给养。因此，例如杜里舒把胚胎说成是细胞的“总和式的聚集体”，它靠隐得来希而变成整体。这样，活力论者的出发点不是一种无偏见的有机系统观点，而是从有机机器这种先入之见出发的。活力论者们认识到，这种概念是不能令人满意地说明有机体调整现象和有机机器起源的问题。为了拯救活力论，他们引进了修理受扰动后的机器或担当机器制造者的因素。人们已经认识到，对有机体有序和调整现象的解释只可能有两种：有序性或者是由机器式的固定结构造成的，或者是由某种活力因素造成的。这两者都是欠妥的。机械论观点在调整现象和“机器”起源的事实面前破产了；活力论则抛弃了科学的解释。

    与机械论和活力论的概念相对立，出现了机体论概念。仅仅知道有机体的个别要素和过程，或者用机器式结构解释生命现象的有序性，都不足以理解生命现象。乞助隐得来希作为组织因素，更是于事无补。进行分析，不仅对于尽可能多地了解个别组分是必要的，而且对于了解把这些部分和部分过程联合起来的组织规律，同样是必要的，而这种组织规律正是生命现象的待证。这里有生物学基本的和特有的研究课题。这种生物有序性是独特的，它超出了那些适用于无生命界的规律，但我们能通过坚持不懈的研究逐步接近它。这要求在所有层次上进行研究，其中包括物理－化学单元、过程和系统的层次，细胞和多细胞有机体的生物学层次，生命的超个体单元层次。在每个层次上我们都能看到新的性质和新的规律。生物的有序在很大程度上具有动态的性质；我们将会在后面看到有关这个问题的说明。

    对于生命自主性问题，机诫论的概念持否定态度，活力论以形而上学问题的标记保留其中，而在机体论概念看来这是能够加以科学研究的问题，实际上人们已对它进行了研究。

    “整体性”这个术语长期以来被人们严重误用。在机体论概念里，它既不表示某种神秘的实体，也不是我们无知的避难所，而是我们能够并目必须用科学方法进行探讨的事实。

    机体论概念并不是机械论观点和活力论观点之间的妥协。调和或中间道路。正如我们看到的，分析、累加和机器理论的概念一直是这两种传统观点的共同基础。组织性和整体性被视作是有序的原理，是有机系统固有的；是能够加以科学研究的，这包含着一种根本性的新见解。可是，机体论概念遇到了新观念通常遇到的事：起初它受到攻击和拒斥，后来宣称它是古老的和自明的。事实上，一旦人们了解了机体论概念，就知道这个概念只不过是从有机体是组织化系统这种明白的陈述中得出的结论，然而，为了达到这点，必须无偏见地探讨这个概念。甚至今天为了同许多领域中根深蒂固的思想习惯作斗争，这种探讨仍有必要。

    有必要首先在作为生物学的研究方法和理论的意义上，然后在它的认识论意义上，对机体论概念加以考察。

    实验室里的研究人员忙于研究特殊的问题和做具体的实验，对“一般的思考”抱怀疑和反感的态度。当然，具体问题不能靠方法论的思考和假设来解决，而只能通过对它的耐心研究来解决。但是，另一方面，基本的态度决定了研究者能够洞察到什么问题；决定了他如何构思问题，如何拟定他的实验步骤，如何选择研究方法，最后，决定了他对研究的现象提出什么样的解释和理论。事实上，按照流行的看法，理智胜过感觉。在这种意义上，经典生物学完成的工作和取得的成就以及它存在的缺点，无疑是由我们已指出的这些主要原理决定的。要了解这点，只需粗略地考察一下生物学的任一领域，甚至我们将在后面看到的医学和心理学领域就足够了。与此相似，机体论概念也是一种试图指明应当提出什么问题以及如何解决这些问题的作业看法（working
    attitude）。正是这种作业看法使人们有可能观察和处理生命现象的基本问题，并对这些问题作出解释；而用以前的概念根本观察不到生命现象的基本问题，即使观察到，也把这些问题看作不能加以科学研究的神秘事物。

    我们的目的是要阐明生命现象的精确定律。按照生命现象的基本特征，这些定律必定在很大程度上具有系统规律的性质。从这个意义上说，机体论概念是生物学从自然史的阶段即描述有机体的形态和过程的阶段，转变到精密科学阶段的前提。看来，我们时代面临的任务，是要完成生物学中的“哥白尼革命”。“哥白尼革命”是在涉及无生命界的科学领域中发生的。正是这场革命，使亚里士多德的世界体系转变为近代物理学。

    记住，我们将考察某些基本的生物学问题，看一看机体论概念是如何发挥作用的。以后我们将考察机体论概念的认识论结论。

    第二章  组织的层次

    从一产生一切。 ——赫拉克利特

    分离，联合，变换，规定自身，显现与消失，固定与流动，伸展与收缩，是生命体的基本特征。 ——歌德：《自然科学格言》

    1．物理的和生物的基本单位

    我们在自然界中发现巨大的组织结构，在这个组织结构中，下属的系统在连续的各层次上联合成更高的和更大的系统。化学的和胶体的结构整合成细胞结构和多种细胞，同种类型的细胞整合成组织，不同的组织整合成器官和器官系统，器官和器官系统整合成多细胞有机体，最后有机体又整合成超个体的生命单位。

    这种组织结构的基础是物质的基本单位。按照物理学，物质由终极单位即各自带有负电荷和正电荷的电子和质子，以及不带电荷的粒子中子构成。它们构成化学元素的原子。由中子和质子组成的原子核好比微型行星系的太阳，一些像行星般运动的电子围绕着它旋转，每种元素则是由这些粒子特定的数量决定的。对这个系统的扰动，便使一种化学元素转变为另一种化学元素，而且可以导致原子的分裂，像原子弹爆炸那样毁灭性地释放出巨大的能量。

    原子结合成为各种各样化合物的分子，部分属于无机界，部分属于有机界。尽管构成生物的化学元素与非生物的化学元素没有什么区别，但是，有机化合物是特殊的。由此引起了“无机”化学和“有机”化学的区分。在生物元素中，碳占有特殊的地位：似乎生命与碳的能力有密切关联，碳能形成极其多样、极其大量和极其复杂的分子，碳凭借这种能力而胜过所有其他化学元素。有理由说，作为碳化合物化学的有机化学与无机化学之间的区别，在于碳化合物的数量是所有其他化合物数量总和的许多倍。在有机分子中间，所谓大分子，例如，包括作为原生质最重要的构成物质和作为植物细胞壁纤维素的蛋白质，已经表现出复杂程度超过无机分子的特殊的结构规律。

    无机和有机小分子量的分子，用精确的结构式表示，它们由原子价键的相互连接而成。正如人们所熟知的，一种元素的价键数是由能够结合在一起的氢原子数表示的。例如，氢具有一个氢价，H－H（氢分子）；氧有两个氢价，（水）；氮有三个氢价（氨）；碳有四个氢价，（甲烷）。

    在这由精确结构式表示的分子的图像中，起初没有发生变化，当我们考察有机分子时，情况就不同了，正像我们在叶绿素、血红蛋白、维生素等大分子中看到的那样，从而结构式就变得复杂得多。

    可是，我们一旦考察到高分子有机化合物，就出现新的结构原理。例如，如果我们考察植物纤维素，找们发现作为最小单位的二糖类，所谓纤维二糖；至少三百个这种“基本单位”由普通化学键连接成“主要化合价链””。然而，大量的这类化合价键，大约四十个到六十个，还要依靠第二类化合价或范德瓦耳斯力再连接成更大的结构——“胶态分子团”。蛋白质与多糖相对比，它们的区别在于，蛋白质不是由相同的，而是由不同的单位即不同的氨基酸构成的。在蛋白质分子的长链中，又出现确定的结构规律，发现这种结构规律是现代有机化学研究的主要问题。这些结构原则之一是，不同的氨基酸好像是按照周期性模式排列的。例如，在蚕丝的纤维蛋白中，每第二个链是甘氨酸，每第四个链是两氨酸，每第十六个链是酪氨酸。按另一个结构原则，许多蛋白质的分子量是35000分子量作为一单位的好几倍。

    这里，我们可以指出三点普遍意义。第一，除了经典比学的化合价之外，还显示出有一种范围更广泛的力制约着物质的结合。这些力已在所谓非理想气体中表现为范德瓦耳斯力，范德瓦耳斯力由气体分子的相互吸引产生的，并造成偏离理想气体方程。它们作为晶格的力，在许多晶体形成的过程中起着构成作用，也表现为固体的内聚力。正如刚才提到过的，它们在大分子有机化合物结构中起作用，同样地，正如我们将要看到的，它们也在这些有机化合物形成胶态分子团单位中起作用。所有这些力原则上与化学的亲和力是相同的。可是，要指出的是，传统化学的基本的或主要的化合价只表示价键领域内相当小的一部分。在这个意义上，结构化学，气态、液态和固态理论，胶体化学，结晶学等等，融合成统一的领域。同时，无生命结构和有生命结构之间存在的鸿沟变小了。我们正洞悉着一个力的新领域，其中产生的构型和组织超越了传统化学仅仅考虑到分子内原子和原子团的构型。

    第二，有序的类型本质上是变化的。尤其在大分子碳水化合物中，传统意义上的“分子”和“化合物”的概念变得不适用。事实已证明了这点。例如，在植物纤维素分子式（C6H10O5）n中，出现不确定的数n。植物纤维素的结构不能用严格的分子式表达，而只能用统计方法表达；大约三百个糖残基形成一个主要化合价链，大约四十个主要化合价链形成一个胶态分子团。

    第三，胶态分子团又可以组合成更高级的结构。因此，例如植物纤维素胶态分子团在植物细胞壁中显示出有规则的排列，它们在连续的层次等级中最终逐渐形成微小的和肉眼可见的植物纤维。蛋白质中的层次等级尤为明显。氨基酸和蛋白质分子作为构成更高单位的部分，它们本身表现为细微的小纤维；小纤维又可以联合成微观纤维，而微观纤维又渐次联合成肉眼可见的宏观纤维，诸如神经和肌肉中的纤维。

    这样，亚显微形态学领域（弗雷-维斯林［Frey－Wyssling」）形成了从物理－化学领域到生物学的转变。经典物理学和传统化学只知道两种有限的情况：一种是分子结构和三维晶格中原子或基团的严格排列；另一种是溶液中分子无规则运动的完全无序。但是，实际上物理结构的系列并不限于分子结构和晶体，而超出这些，只能应用溶液的随机分布定律和力学的克分子定律。相反地，这里出现了一系列更高级的、不间断地通向宏观领域的结构模式。在每一个新的结构层次上，自由度随之增加。分子结构是用精确的结构式确定的。像植物纤维素那样的大分子化合物，则只能用统计方法规定。在胶态分子团的排列中，诸如在小纤维中，其构成单位与典型的晶体相比，并不在三维空间上都是有序的，而只在二维或一维空间上是有序的。

    超出大分子化合物的层次，就走向非生命界和生命界之间迷人的边缘地带。这是冠以病毒名称的病原因素的领域。小儿麻痹症、天花、麻疹、流行性感冒、狂犬病、口蹄疫等等，还有许多植物病，是由病毒引起的。病毒如此之微小，以致于大多数病毒不能用普通光学显微镜而只能用电子显微镜才能观察到。就简单病毒而言，它们具有巨大分子量的纯结晶蛋白质可以被分离出来。例如，烟草花叶病毒的分子量是40.7百万。另一方面，它们显示出来的属性似乎具有生命的最主要特征：它们通过分裂进行繁殖。例如，如果一株植物被注入几百分子的结晶烟草花叶病毒，那么，它的各个部分就会得病。病毒物质就会大量地增殖起来。

    病毒，就其化学的和物理的性质而言，是可以用基本生物单位的概念加以概括的最典型的实体。这些实体被定义为能够复制自身或协变复制（covariant reduplication）的最小系统。病毒在许多方面可以与遗传单位或基因相比较，基因像一串珍珠那样排列在细胞核的染色体上，并位于染色体染色较深的片段上即染色粒上。然而，区别在于病毒像寄生虫那样是从外界导入的，而基因是细胞必不可少的组成部分。遗传学研究和染色体显微研究这两方面的工作得出了这样的结论：基因是由几十万分之一毫米长度的蛋白质大分子排列成的巨大分子链。因此，整个染色体可以看作是一种“非周期性晶体”（薛定谔「Schrodinger」）。在普通晶体中占据格点的原子或基因是按周期性规律发生的，例如，在普通的盐的晶体构型中，钠原子和氧原子是变化的。与此相对照，染色体是不同的原子团即基因的结晶状构型。

    基本生物单位群包括病毒、基因和其他某些有繁殖能力的系统，诸如近年来常常讨论的细胞质基因，可能还有抗体。这里存在着三个基本问题。第一个是将这些系统以特定的方式结合成一体的力的问题。从物理学的观点来看，这些系统是巨大的，因为它们包含着几百万个原子。大分子处于溶液分子不断碰撞的过程中，处于热运动中。尽管如此，基因仍是非常稳定的结构。基因和染色体只要不发生遗传的变异或突变，就会在许多世代中无变化地传递下去。单个基因的突变频率几乎没有什么规律。

    第二个问题是在这些单位中生长的条件问题。它们的生长不能同普通的聚合作用相比，例如不能与在合成橡胶生产中的聚合相比。因为后者分子纵向地连接起来，以致使链的长度增长，最终会横向地发生断裂。而线状的病毒分子必须横向地添加上合适的构成单位，使得最终发生纵向的分裂，正像我们在染色体分裂中直接看到的那样。可是，普通晶格力决不能充分说明基本生物单位具有的令人惊奇的特异性：它能从可用的组成物质中挑选出“恰当的成分”，把它添加到正确的位置上。这些特殊的吸引力可以直接被观察到。正如人们熟知的。动物或植物的每一个体细胞都具有两组染色体（二倍体），即每种染色体有一对；在性细胞成熟期间，染色体通过减数分裂的方式进行分配，结果每个性细胞只得到一组染色体（单倍体），以致在受精时通过卵细胞与精子细胞结合，重新组成二倍体。减数分裂的特殊阶段是染色体的配对。两条染色体互相并列地靠在一起，每对的成员通常互相缠绕，由此会发生染色体片段的交换，并因此而发生交叉。配对并不都发生在同源染色体即形态上对应的二倍体组成员之间，也发生在同源染色粒即表示基因位点的染色较深的片段之间。例如，含有染色粒的染色体的部分，可以用X射线打掉。如果这样的染色体与正常染色体配对，那么，由于同源染色粒之间发生配对，以及在一条染色体中缺失一个片段，结果由完整的染色体形成为一个环。至于由基本生物单位及其部分所施加的特殊吸引力的本质，目前只能作假设陈述。按照弗里德里希－弗雷克萨（Friedrich-Freksa）的看法，这些特殊吸引力是由核酸链的静电荷构型产生的，而约尔丹（P.Jordan）则认为，是由量子力学的共振引起的。

    第三个基本问题是基本生物单位具有进行协变复制的能力。有人说过：“在这不可测知的自然奥秘面前，我们不能不感到敬畏。”（弗雷一维斯林）但是，事实上人们已用若干方式对协变复制理论进行了探讨。作行已建立了一个假说模型，可在此作一简要介绍。

    德林格尔（Dehlinger）和韦茨（Wertz）（1942）已把由冯·贝塔朗菲建立的“开放系统的稳态”理论应用于基本生物单位。按照他们的看法：“符合贝塔朗菲假设的最简单的排列，即尽管处于准静止态，但不断进行化学反应的排列，是所谓单维晶体，这种排列是由不同数量的分子（原子团）一个衔接一个地构成的，它从外界吸取分子进行扩增，而且它能够进行分裂。”这个概念被详尽地阐发为更加明确的基本生物单位的模型（冯·贝塔朗菲，1944年）。按照冯·贝塔朗菲的看法，基本生物单位是微晶，一方面微晶依靠特殊的吸引力把分子团连接在一起，由此而生长，另一方面微晶又经历着分解代谢的过程。如果出现这样的过程，必定会产生排斥力，这最终会导致微晶的分裂，即导致它的协变再复制。

    这个基本生物单位模型的基本假定是，它们不是稳定的晶体，而是像所有生物系统那样，处于连续的物质交换的状态中。至少，对于染色体来说这个概念基本上是必不可少的，而且在实验上得到了证实。正如去核细胞不能长久存活的事实所表明，染色体控制细胞的生理过程。作为遗传因子的载体，染色体对细胞和整个有机体产生直接的影响。由基因引起的化学作用表明，细胞和有肌体是新陈代谢的单位。实验的证据得出了相同的结论。从现代概念（卡斯珀森［Caspersson」）来看，核蛋白是细胞中蛋白质最重要的合成中心。赫维西（Hevesy）利用放射性磷对细胞的核蛋白研究的结果表明，核酸处于不断地耗损和更新的状态中、布拉赫特（Brachet）（1945年）认为，这个概念是新颖的和重要的：染色体物质看来处于不断更新的状态中，而且它是新陈代谢的基点。因此，我们关于染色体是“产生代谢变化的晶体”的假定，无疑是正确的。至于病毒的代谢情况，我们已指出了可用实验证实的方法。

    从这个概念可以引出两个普遍性的结论。第一，基因和染色体看来不是静态的大分子或这些大分子的复合物，而是动态的结构，“产生代谢变化的非周期性晶体”。它们依靠一种并非静止的、以稳态方式维持的构型而存在。

    第二，人们常常讨论病毒是“生命有机体”还是“无生命的自催化剂”的问题，可以用以上概念来解答。最近的研究表明，“病毒”是关于具有各种不同性质的实体的集合名称。它包括大蛋白质分子，例如烟草花叶病毒；分子束，如昆虫的多面体病毒；可在电子显微镜下看到的随着分化而形成的病毒，如疫苗病毒；最后是已接近细菌构造的形态，诸如污水微生物和引起斑点热病的立克次氏体属微生物。我们可以只限于考察像烟草花叶病蛋白质那样的形态，因为它可能代表一种产生代谢变化的微晶。这种微晶能够从它周围吸取分子团，由此而生长，最终产生分化。但它没有自主生活即进行有机分子初级合成的能力。它肯定缺乏有机分子初级合成的必要条件——酶系统。因此，基本生物单位表现出生长和协变复制，而只有具备合成活动即构成新的有机分子的完整复合物，才能保持细胞作为一个整体的优势。

    2．细胞和原生质

    让我们来考察作为生命基本单位的细胞。细胞，即其基本组成部分是核酸和细胞质的单位，是已知的能够自主生活的最简单的系统。非常令人惊讶的事实是，一切生物，从微小的单细胞水藻到千年大树，从阿米巴到人，都由细胞这样一种构成单位的变异和多种多样的组合而成。这个事实表明存在着基本结构定律。

    从物理－化学的观点来看，原生质是非常复杂的胶体系统。在这系统里，弥散在水中的状态，可以由大小极为不同的粒子、聚集状态、物理性质、化学构造和生理活动来描述；其中，弥散的程度是极易可变的，也极易从溶胶变为更密实的凝胶状态。

    然而，显而易见的是，即使最复杀的胶体系统仍没有显示出“活的”东西的奇特行为，这种行为持证是，它不像普通物理－比学系统那样，尽可能快地进入稳定平衡的状态，而是在新陈代谢的稳态中保存自身（p.125）。于是，我们遇到了原生质特殊组织的问题。广泛被人们接受的现代概念，是原生质网状结构的概念（弗雷－维斯林）；亚显微粒子通过它们节点或“接合点”上的侧链的连接，而形成不稳定的纤维状结构、长线似的分子、尤其是蛋白质分子（哈弗特庞克特［Haftpunkt］）。哈弗特庞克特理论确实阐明了原生质组织的一个重要原理，解释了原生质的许多物理－化学性质。

    可是，静态的和结构的原生质概念，看来并没有提供出一个完备的解决办法。我们必须考虑前面大体上论述过的观点（pp.16f．），注意到从结构方面进行解释的局限性。

    大约四十多年前，霍夫迈斯特（Hofmeister）（1901年）试图回答细胞中活动过程的模式问题。例如，在体积大约是针头的十万分之一的肝脏细胞中进行着大量复杂的化学过程；化学家要造成这些化学过程，必须采用大量的步骤，如果我们假定化学家确实能完全完成这些过程的话。但是，细胞则几乎是靠专一的酶完成这些过程。霍夫迈斯特根据当时流行的原生质结构泡状学说，解释了细胞内不受干扰地、有序地进行的维持生命的比学反应活动：原生质由泡状结构再分为极小的单独反应的容器。这种认为小泡或泡沫状的结构在原生质中是基本的、普遍存在的观念，现已不再保留。然而，当我们考虑到在其他结构状态中发生的单独的、有序的反应过程，诸如酶依靠化学力、吸附力、电力或其他亲和力，固定在某些显微结构中或分子结构的某些点上进行反应活动，这种基本观念迄今并没有改变。

    虽然，许多事例表明了酶固定在原生质显微结构和亚显微结构中，但这并没有对细胞中发生的反应模式作出最后的解释。原
    生质经常处于变动不居的状态，它的流动和运动已表明了这一点。它的胶质结构是非常易变的。它的体积可以通过“帽状质壁分离”的水合作用而增加十信。甚至更多；但它仍是活的，并能够逆向脱水（赫夫勒［Hofler」）。这与永久性的分子结构的存在状态几乎没有相同之处。用经过离心和分割处理的卵做实验，证明即使它处于严重分离的状态，细胞质的显微结构和亚显微结构被破坏，并不一定造成发育的紊乱。尤其是，原生质在它的物质连续不断的令成和分解中维持其自身，这个过程以结构的持续和有序的变化为先决条件。

    原生质的组织结构不是静态的，而是动态的。这种动态过程固有的有序性，并不是由预先确立的结构状态造成的。相反地，作为整体的动态过程自身就具有有序性，它表现为自我调节的稳态。因此，当原生质系统尚未形成固定的结构状态时，看来它对于外界扰动有很大的忍受能力；但是，如果固定的结构状态形成了，例如，在胚胎发育过程中原生质分化成许多器官形成区域（P．58），那么，当这些状态受到不可逆的破坏或易位，就会导致系统无可修复的结果。

    某些事实已表明了这种概念是正确的，尽管这样的事实目前还不多。很可能个别的组分不是以确定的化学个体存在于细胞中，而是与大量组分处于动态平衡之中。因此，泽伦森（Sorensen）认为细胞蛋白质并不严格地具有可确定的分子，而是表现为一个“组分可逆的、可分离的系统”。这个系统依赖于存在的条件，可以分解为碎片，也可以由这些碎片重新加以组合。弗莱斯（Vles）和盖克斯（Gex）用紫外线光谱仪研究透明的海胆卵。他们获得的光谱与蛋白质光谱不相一致。典型的蛋白质光谱只有在细胞被破坏之后，也就是将细胞溶解在稀释溶液中或将细胞压碎之后，才能出现。除非我们把蛋白质不看作是稳定的化合物，不看作是稳定化的产物，也不看作是不存在于活细胞中的组分，而是把它看作处于某种动态平衡中的组分，否则，上述结果很难得到解释。很有可能，细胞结构至少部分不是自发的”结构，即不是建立在稳定的物理－化学平衡基础上的结构，而是需要供给能量以维持它们存在的非自发的结构。很久以前，迈耶霍夫（Meyerhof）强调了细胞分裂时明显消耗的能量与通过胚胎呼吸所获得的能量之间的不均衡性。他得出结论认为，我们可能只是部分地知道细胞实际做的功，并且认为这种微小空间范围内所做的功对于维持细胞的结构是必要的。

    因此，原生质组织是从结构基础上的有序问题进入到稳态的维持问题的一个交汇点。今后的有关理论将必须考虑到这两方面问题。

    3．细胞理论及其局限性

    “细胞理论”是不适当的，这种陈述是“整体论”生物学最流行的一种陈述。为了对细胞理论作出正确的评判，有必要先弄清它的含意。

    细胞，即由细胞质和细胞核这两个基本部分组成的系统，是所有机体（植物和动物）的最重要的结构要素。这是既无可争议而又无须称为“理论”的经验事实。这种经验陈述同有关细胞结构和功能的所有特定的经验事实一起，可称为“细胞学说”。

    可是，“细胞理论”比这种经验陈述更进一步。从形态学方面说，它意味着细胞是生命世界无所不在的和唯一的构成要素，也意味着多细胞有机体是诸细胞的聚集体。从胚胎学方面说，它把多细胞有机体的发育解析为胚胎中诸个体细胞的活动。从生理学方面说，它把细胞看作功能的基本单位。细胞理论的奠基人施旺（Schwann）早在1839年就提出这样的问题；是有机体的总体决定了它的组成单位细胞的生长和发育，还是正相反，是细胞的基本力量决定了有机体？他选定了后一种看法。

    先让我们来考察形态学的陈述。“所有有机体都由细胞组成”这种习惯断言如果是以绝对肯定的方式表达的，那它就是不正确的。复杂的原生动物，例如纤毛虫，长期被称为“细胞”的动物。例如，草履虫具有类似存在于高等有机体中作为多细胞系统的器官的单细胞器；细胞嘴和肛门，有收缩性的结构和神经原纤维结构，运动的器官，等等。因此，单细胞有机体的细胞只与作为整体的多细胞有机体类似，而与多细胞有机体的个体细胞不相类似。事实上，大自然已多次做了创造没有细胞分化的较大有机体的实验。SiPhoneoe，一群绿海藻便是例子。海生物种通常有几米长，具有蔓延的“茎”，细细分叉的“根”，各式各样羽状和圆齿状的“叶”，但这整个有机体是由单个巨大的多核细胞构成。确实；这样的形态是非常稀少的，这表明，在大自然中，这种非常规细胞的设计显然是经不起考验的。细胞的分化提供了重要的功能性结构，尤其造成了细胞表面得到大发展的优势。由于细胞的物质交换是在其表面进行的，所以非常规细胞组织与细胞组织相比，处于不利地位，是可以理解的。细胞分化还促进功能的分化；而另一方面，细胞膜和植物细胞的充盈，起着重要的力学作用。这些思考使我们能够理解自然界为什么顽强地表现出细胞结构向更高级的组织形态进化的天性。但是，即使较高等动物有机体也并不是无例外地由细胞构成的。非细胞形态的其他结构随处都有，例如，没有组织成典型的细胞但形成多核团块的原生质（原质团和合胞体），肌肉纤维，神经纤维和结缔组织的纤维，粉状物或胞间质，体液，等等。因此，比较高等的有机体不能简单地称为“细胞群体”。

    这些类似的考虑也适用于细胞理论的其他两方面问题。多细胞有机体的发育不是诸细胞活动的总和，而是胚胎作为一个整体的活动，无论单细胞阶段还是多细胞阶段，都是如此。这种整体的胚胎活动表现为调整、定型和形态发生活动（PP．43f，57f，63）。从生理学上看，有机体的整体决定细胞的活动，而不是细胞的活动决定机体的整体。功能的分化不是由细胞决定的，而是由器官决定的，功能可以是属于细胞的部分或细胞的，也可以是属于细胞的复合体的（海登海因［Heidenhain］）。

    4．组织的一般原理

    我们所思考的有机体的组织结构，是一种不仅普遍存在于生物学领域，而且也广泛存在于心理学和社会学领域的典型型式。这种型式可称为等级秩序。伍杰（Woodger）运用数理逻辑对等级秩序的原理作了规定。

    可以用这样的例子来说明抽象意义的等级秩序：一个方块分成四个小方块，再把每个小方块分成四个更小的方“块，等等。这意味着，事物W处于与项或“成员”M的关系中，而这些项或“成员”与更小的项或“成员”又处于关系R中。在上面所举的例子中，R表示这样的关系：“是上一个层次成员的四分之一部分”。一个“层次”就是一类成员，它们使W处于R的同一“势力范围”之内。伍杰举出了以下的生物学实例：

    Ⅰ. 分化等级，即从细胞的分化及其派生细胞中产生的细胞的四维秩序。关系R（d）在这里表示为：“直接派生细胞”。W代表母细胞；细胞第一代、第二代……等等，代表等级的第一层次、第二层次……等等。

    分化等级有两类：（a）这类中所有成员即细胞，是独立的有机体（原生生物）；（b）这类中只有第一个成员即受精卵代表独立的有机体，而所有其他成员保持相互联系，由此形成有机整体（多细胞植物和动物）的各个部分。

    Ⅱ．在Ⅰ（b）中产生多细胞有机体的空间等级，这个空间等级由各个部分的等级秩序构成，这些部分连接成逐级上升序列的系统。这里W代表整个有机体，M是有机体的组分，R（s）代表一个组分对应于下一层次某个组分的组织关系。

    在所谓有机系统的“部分”中，应区分两类“部分”。一类是“组分”（component），它是各个部分的集合，相对于部分而言，组分处于关系R（s）中。因此，细胞核、细胞、组织和器官是组分，我们可以区分为：（a）构成细胞的组分，（b）细胞，（c）由细胞构成的组分。另一类是“成分”（Constituent），它是处于空间等级之外的部分，即它不能分析为更小的组分，例如软骨或骨的粉状物，结缔组织的小纤维，血浆，蛋黄，分泌颗粒，等等。成分总是“死的”。

    然而，关于“成分”的定义似乎太局限了。处于细胞分化等级之外的，不一定也处于有机体空间等级之外。因此，例如结缔组织的细胞间物质不是分化等级的成员，即它处于关系R（d）之外，但它的部分可以分析为有等级层次的组分，诸如不同层次的纤维系统，小纤维，胶态分子团的组合，等等。正如海登海因的组织系统概念所表明的（PP．41f．），不仅细胞组分和细胞，而且由细胞构成的组分，都具有分化的能力。第二，细胞间物质和其他形成物并不处于组织关系R（s）之外。除了细胞以外，细胞间物质也是更高层次组织结构的必要组分。尤其在植物中，我们可以发现许多“死的”结构，诸如，细胞膜，软木，管胞和导管等等。然而这些是“活的”有机体的必要组分。化学的和无机的部分，诸如水、激素、离子，即使当它们不是细胞的组分而是处于体液中时，也必定属于有机体系统，即它们共处于关系R（s）中。尽管细胞是自主生命的最基本的单位，但多细胞有机体不独是一种细胞等级体系。

    这些思考对于判断组织学中有很大争论的问题即细胞间物质的意义问题是重要的。动物有机体的支撑组织——结缔组织、软骨、骨、牙质等等——存在于大部分细胞间物质之中，而诸多细胞则嵌于细胞间物质之内。这里我们介绍两种对立的观点。第一种观点认为，应当把这些物质看作细胞的死的分泌物，而只有细胞才是活的；第二种观点认为，细胞间物质是由活的原生质变化形成的，被保留的“生命团块”（living mass）这个概念，不仅包括细胞，而且包括细胞间物质。冯·贝塔朗菲（1932年）指出，从机体论概念的观点看，第一，细胞间物质的生长和形态发生不足以断定它们的自主“生命”；第二，它们的形成不是个别细胞活动的总和，而是整体（通常是同体原生质、组织）的一元的活动；第三，生命团块的概念应考虑用系统概念来代替。在有机体的等级秩序中，首先是细胞，然后是组织，是“活的”，在组织的结构中，细胞间物质起着类似于细胞膜或小纤维在细胞中的作用，就其本身而言，它们也不是活的，但它们属于细胞系统，它们作为一个整体是活的。组织学新近的发展，尤其是赫泽拉（Huzella）关于细胞间组织的学说（1941年）证实了这种机体论观点。传统的细胞理论是片面地根据对个别细胞的结构和功能的研究建立起来的，它不能解释确定结构的统一整体与和谐的协同活动是怎样从由卵细胞分化而成的细胞聚集形态中产生的。另一方面，“极权主义的”（totalitarian）概念作为第一种观点的对立面而出现。它忽略细胞的个体性，把细胞、细胞间物质、小纤维等等，看作“生命团块”的合胞原生质连续体。与细胞理论相一致的是，细胞间组织理论强调细胞是最基本的自主生命单位，它拒绝生命团块的概念和细胞外原生质的概念。另一方面，细胞间结构是有机体整合和整体性的重要基础。无生命的细胞产物，就其本身和它们非间断的连续性而言，它们在活细胞之间的关系中起着介体的作用。按照赫泽拉的看法，小纤维和细胞膜的“弹性运动系统”，在个体发育和系统发育的早期阶段，表现为嗜银纤维（即由于硝酸银而坚韧的最细的小纤维系统），除了它具有作为支撑系统的功能之外，还起着迄今未知的建构和整合作用。它形成了细胞得以保护的生活环境；它是营养物质和液体的仓库，是细胞间关系的介体。它为细胞的有序排列，进而为形态发生提供了构架。模型实验已表明了嗜银系统的细胞外起源、无生命性质和形态发生作用。小纤维和膜结构可以从结缔组织的萃取物中产生，可以依赖细胞而生存，也可以像组织培养那样在体内生存。用适当的盐溶液与小纤维物质的溶液混合，以形成结晶，由此可以产生晶体的小纤维骨架。然后将这种纤维状物加以冲洗以消除其中的盐，用它作为培养组织生长的构架，这时它可以依靠活细胞而生存，形成最初的晶体排列。最后，细胞间的系统是生理整合的基础。例如，它能解释功能的适应性，这种适应性是由于机械张力使小纤维按一定方向形成的结果。在伤口愈合过程中，伤口充满液体，是由发炎和溶液中某些小纤维物质酸化造成的；后者产生小纤维的构架，用以作为重新长出肉芽组织的细胞的移动路线。因此，应当按照细胞间组织理论的观点修正细胞病理学。疾病的原因不能完全被归结为个体细胞的紊乱，它在很大程度上是由细胞间系统的紊乱引起的。例如，在恶性肿瘤的渗透生长过程中，细胞间系统的紊乱起着重要作用，在结缔组织中形成的小纤维大量地围住癌，促进和加剧癌细胞的侵袭。

    Ⅲ．伍杰分析的等级秩序的第三种情况是遗传等级体系。这里，受精卵代表第一层次，连续几代的后代代表下几个层次。关系R（g）表示：“是直接的后裔”。可是在两性繁殖中，遗传等级体系只是更复杂的秩序系统的一个方面，因为受精卵处于双亲的关系R（g）中，该秩序系统具有网络的特征。

    Ⅳ．海登海因已表述了类似的组织原理。在他看来，有机体是由组织系统构成的，这些系统按圈形上升秩序排列，上层的系统包括了下层的系统。例如，在神经中，下面的组织系统被“囊括”进另一个系统中：最低层次是神经原纤维，接着是神经元，最后是宏观神经。组织系统根据它们经分化而增殖的能力加以区分。经分化而增殖的过程不仅适用于像染色体、核、叶绿体等那些细胞组分（当然适用于细胞），而且适用于组织的细胞系统。当这样的组织系统在分化之后没有分离而保持着联系时，它们形成了越来越高等级的系统。腺单位或腺节是个例子。分化并非完全分离，它们表现出逐渐的分叉，由此最终导致树腺的形成。在许多腺类型器官（诸如绒毛、味蕾、肾脏等）中，可以发现这种“分化和综合”的原理。这个原理也适用于植物的叶，按照海登海因的说法，叶的各种各样的形状可以根据几何形结构推知。

    Ⅴ．有机体不仅表现出形态学的部分等级体系，而且表现出生理学的过程等级体系。更准确地说：“一个有机体并不表现为可以从形态学方面粗略地描绘的一种等级体系。相反地，它是许多方面交织、重迭的等级体系，这个等级体系可能与形态学等级体系的层次相一致，也可能不一致。例如，有可能在动物的活动行为中发现以下的几个层次：第一，在肌肉中发生的物理-化学反应；第二，由此发生的肌肉收缩；第三，往返于脊髓中某些神经中枢的简单反射；第四，大群肌肉的复合反射，例如链反射，合作肌和对抗肌的活动，等等；第五，趋激性反应，即这样一种反射活动：躯体一侧的运动器官受到外界影响后，有机体转向针对刺激来源的一个确定位置；第六，受神经系统最高中枢的控制和统辖的整个躯体反应，它们协调所有单个活动，并且还能把这些协调活动与以前的经验联系起来；第七，依存于超个体单位的社会性反应，例如，昆虫群体中的个体活动。

    过程等级体系不像形态组织那么严格。如果某个过程影响形态学方面的某种确定的组分，过程等级体系对能与形态组织相对应，但并不必然如此。某些组分，例如，胰腺的大部分组织和胰岛一起构成一种较高级的组分，构成称为“胰”的器官。但是，就其他关系而言，一个组分可以与形态学上相距很远的另一个组分协同作用，由此形成更高序列的功能系统。例如，胰岛细胞与肝脏协同作用，依靠胰岛素调节肝脏释出糖并输入血液。

    这种见解是相当重要的，因为它导致这样的结论，即有机体内存在着并不构成形态学单位的“器官”。鉴于传统解剖学以形态结构为基础，现代解剖学则偏重从“功能系统”（本宁霍夫［Ben－ninghoff」）方面进行描述。行为系统，诸如由骨、肌肉和神经组成的运动系统，只有从它们的相互作用方面考虑才可理解。甚至可以说，现代解剖学最重要的进展，就在于发现这样的功能系统，例如由阿朔夫（Aschoff）和其他人发现的网状内皮系统和心脏起搏点系统的功能。

    Ⅵ．等级秩序更重要的一种类型可以称为等级分异。可以在胚胎发育中看到这种最明显的例子。发育卵，最初表现为一元系统，后来逐渐分异成个别的“域”，先形成器官的复合体，随后形成个别器官、器官的部分，等等。因此，外胚层和内胚层是在作为一个整体的胚胎内形成的。在外胚层中形成了预定的表皮部位和髓板；在预定的髓板里形成了脑和脊髓部位；在脑的区域，形成了眼睛的原基，等等。用等级秩序的术语说，这里事物W对应于最初的一元的卵，下面的层次对应于第一、第二、……等等的分异序列。值得注意的是，分异并不与分化等级中的细胞组织相一致。就镶嵌卵（p．58）而言，在尚未分裂的卵内出现了分异，就调整卵而言，分异是在多细胞复合体内出现的。由于发育卵通过分异再分成细胞的组分，并没有出现决定各个部位未来结局的因素；更确切地说，这些因素是决定一组细胞变成某种组分的动力前提。例如在调整实验中，细胞的切除、移位、附加等等，并不改变器官原基的分异，则表明了这点。

    分异等级体系是生物领域的主要特征，也是心理领域和社会领域的特征。物理系统的等级秩序是由最初分离的系统整合为更高级的单位而形成的，例如，在晶体中表现为空间点阵是由原子整合而成的。与此相对照，在生物领域里，由原初的整体分异为子系统。在胚胎发育过程中可以发现这种情况。系统发育过程也是这样，有机体的逐渐分化意味着最初在单细胞中联合的生命功能，分异成为摄食、消化、对刺激的反应、生殖等独立的系统。在心理学领域也有类似的情况。经典的联想心理学（PP．189f．）假定最初感受到的是对应于个别感受器要素的兴奋（例如视网膜的兴奋）的个别感觉，然后将这些个别感觉整合成知觉形式。可是，现代研究表明很可能最初感觉到的是未分异的、可以说是不定形的整体，尔后这种整体感觉才逐渐出现分异。比如，病理学的例子表明了这点。对于脑神经中枢损伤后正在恢复的病人来说，最初再现的不是单个感觉：小点光引起的感觉，不是发光点，而是一圈模糊的光亮；只有后者才是知觉到的形状，最后，逐渐恢复为发光点的知觉。这可与胚胎发育相比，视觉的恢复从未分化的状态发展到分化的状态，这可能同样适用于知觉的系统发育的进化。

    Ⅶ．等级秩序的一般概念需要从各个方面加以完善。

    首先，有机系统中相互作用的密切性有不同强度。在原始后生动物中，例如在腔肠动物中，细胞表现出很大的独立移动性和吞噬活动。与之相对照，我们在高等动物力发现细胞和组织对于整体严格的从属关系、我们可以称之力逐渐整合。我们进入有机体的层次越高；孤立部分的行为与它们在整体中所表现出来的行为越是不同；这些孤立部分的行为与整个有机体表现的行为相比，则更加不同。

    高等动物主要有三个整合系统。第一，体液，它在组织和器官中分配营养和氧。同时为细胞的活动提供最适宜的内环境。第二，激素，它从化学上以特定的方式调节各种功能。第三，神经系统，它不仅是对环境的刺激作出反应的机构，也是有机体整合的机构。

    逐渐整合与各个部分的逐渐分化协同进行，部分的分化同时意味着专一化，从形态学上说，可称为“分工”。我们可以在最简单的单细胞有机体中，也可以在最高等动物中发现新陈代谢、生长、应激性、繁殖、遗传等基本活动。可是，阿米巴的所有这些生命的基本活动过程是在单个和同一的系统即它的细胞原生质内进行，而在较高等的有机体中，这些过程分散在不同的器官和系统中进行。唯有专一化才使有机体各种功能的增强和完善成为可能；但另一方面。专一化必须为此而付出代价。

    逐渐分化同时意味着逐渐机械化，即原初统一的活动分裂成诸独立的个别活动，从而失去了可调整性。当某些部分获得比较专一的功能时，失去了调整能力，即丧失了对付突然事件的其他功能。因为失去某一些部分，会造成无可修复的损坏、这个原理，可以通过社会学的类比得到最好的说明、在野蛮时代的原始公社里，每个人同时是农民、工匠、战士、猎人。只有当行业团体的成员实现专业化时，才有可能取得文化技术的进步，但这时，专业人员变得必不可缺，同时他在自己日常职业之外比原始的个人更加无能。因此，鲁滨逊在荒野中显现出的可怜相更甚于其仆人。他之所以能凑合着生存，是因为幸亏老天将各种各样的文明物冲上岸供他使用。生物领域里也是如此，发育过程中胚胎部位的逐渐确定，神经系统中随着神经中枢逐渐分化和固定，调整能力逐渐减弱，都表明了这点。同样，就有机体对不同环境适应性而言，也只有通过有机体自身内的分化和专一化，才可能得到发展。有机体必定会因为机械化而付出代价，即各个部分固定地具备单一功能，由此丧失遭受扰动后的恢复能力。

    而且，随着逐渐分化，某些部分获得比其他部分更多的优势。与此相关的是逐渐集中化。于是我们在发展程度较高的等级体系中发现队列秩序原理和各个部分的从属关系（A．米勒［Muller］）。整合所特别依赖的“中心”器官，在细胞中是细胞核，在高等动物中是神经系统。当然，有机体不像军队那样表现出明确的队列秩序，而是多种多样和相互作用的秩序模式的复合体。例如，我们可以把脑看作神经中枢的主导器官。但是，如果心脏停止跳动几秒钟，脑立即会变得不能活动。我们也不能认为。已脏是维持生命所必需的最重要的器官，因为当肝脏不能释出心脏活动所必需的糖时，心脏就停止跳动了。反过来，肝脏又依赖于心脏的正常活动（冯·内尔加德［von Neegard］）。

    队列秩序和“主导部分”的原理也是一个普遍性的原理。它不仅适用于形态组织，也适用于其他许多领域。因此，比如胚胎发育是由某些区位即组织者控制的、有机催化剂也显示出队列秩序（米塔施［Mittasch］）：开始是最专一地适应进行单一反应的酶；接着是生物催化剂，诸如，植物的生长物质，或动物的组织者物质，这些物质调节不同范围的复合过程；最后是指导式的生物催化剂，诸如许多激素，它们在很大程度上影响整个有机体的心理－物理状态。同样也存在基因的队列秩序：从控制单一的、通常是微小的性状的基因，到以比较广泛的多效性（P．74）影响大量性状的基因，最后到指导许多其他基因活动的“上级”或“集合”的基因（E．费希尔［Fischer」，普福德勒［Pfaundler］）。性别决定的基因属于后者；这些基因控制脊柱的遗传变化，进而不仅引起骨路系统的相关变化，而且引起肌系、神经分布等等的相关变化（屈内［Kuhne］）；这些基因可能控制人的体质类型。

    与集中化原理相联系的是生物个体性问题。

    5．什么是个体？

    我们用显微镜观察一滴池塘水中的微生物，很可能会沉思这样的问题：什么是“个体”？这个问题看起来是有点多余的，实际上是深奥的和难以解答的、我们看到一滴水中活奔乱串的微小而透明的生物。绿色的像锭子形状的生物用长长的鞭毛推动自己在水中前进，拖鞋形状的生物更是自在地甩动纤毛游动着。阿米巴，无定形的原生质微滴，在泥浆中爬行。

    显然，一条鱼、一只狗、一个人都是个体。我们借此意指它代表一种处于空间和时间中，具有与其他种类相区别的行为，以此经历着确定的生命循环的生物、但是，在单细胞有机体中，个体概念变得模糊不清了。单细胞生物世世代代仅以分裂的方式进行繁殖。个体意味着某种“不可分”的东西；既然单细胞生物事实上是“可分的”，而且它们恰恰是通过分裂而繁殖的，那么我们怎么可以称这些生物为个体”这同样适用于以分裂生殖和芽殖的方式进行的无性繁殖，正如我们在许多低等的后生动物中所见到的。在实验的证据面前，“个体”这个词变得不适用。当一只水螅或一只涡虫纲蠕虫可以被我们任意切割成许多片段，每个片段能生长成完整的有机体，我们能坚持认为这些动物是个体吗？用淡水珊瑚虫做实验，也证明“个体”概念是极其模糊的。将珊瑚虫的前端切开，很容易产生双头珊瑚虫。以后两个头发生竞争；如果捕获水蚤，两个头会为了战利品而发生争吵。虽然哪个头吃掉水蚤是完全无关紧要的，无论如何它总是落进共同的肠子，在那里被消化，而有机体的所有部分都由此受益。这里，我们一定要说清楚是“一个”还是“两个”个体的问题，变得毫无意义。然而，当双头动物或者分裂成两个，或者融成一个时，大自然也就回答了这个问题。

    个体的概念即使在比较高等的动物中，至少在其发育的早期阶段，也成问题。不仅半个分割海胆卵可以发育成完整的动物（如杜里舒实验所表明的），而目分割的蛛螺卵也可以发育成完整的动物。另一方面，“个体”甚至可以由取自不同物种的诸部分装配而成、例如，施培曼（Spemann）将两个一半的原肠胚融合起来，产生出一个发育得很好的蝾螈，它的一侧是有条纹的，而另一侧却是有条纹和有羽饰的交杂在一起。

    最后，从体质的观点来看，甚至人的个体性有时也成问题。同卵孪生儿来源于单一的卵，这个卵在胚胎的早期阶段发育成两个“个体”。人们都知道，同卵孪生儿不论其身体特征，还是其精神特征都有惊人的相似。在一对犯罪的孪生儿中，可以发现兄弟俩犯罪的性质和犯罪的时间有着惊人的一致。

    因此，从自然科学的观点来看，我们只能在这样的意义上谈论个体，即系统发育和个体发育的过程中发生逐渐整合，有机体的各部分逐渐分化和失去独立性。严格地说，不存在生物学上的个体性，而只有系统发育的和个体发育的逐渐个体化，这种逐渐个体化是以逐渐集中化为基础的，某些部分取得主导的地位，由此决定着整体的行为。无论在发育过程中还是在进化过程中，个体性是可以接近但不能达到的极限。

    随着个体化，死亡进入了生命世界。经验表明，高等动物中出现的复杂和整合的系统，不能以与低等生物原始的“分开”这种方式相对的分裂进行繁殖，因此它不能无限度的存在；由于自然的消耗，它们趋于衰老和死亡。用死亡的术语给个体下定义，不是不恰当的。整合系统尤其是中枢神经系统的集中化趋向，与生殖器官的分裂趋向之间，存在着直接的对抗（A．米勒）。完全的个体性，即集中化，会使繁殖成为不可能，因为繁殖以新的有机体的建构出自老的有机体的诸部分为先决条件。另一方面，恰恰是最重要的中枢系统——大脑和心脏在衰老的自然过程中最先衰弱，所以它们是死亡的器官。

    因此，生物学上的个体概念只是被定义为极限的概念。确实，它来源于一种完全不同于科学和客观观察的领域。只有在作为不同于其他生物的我们自己的意识中，我们才能直接意识到个体性，但在我们周围的活机体中是无法严格定义这种个体性的。

    6．超个体组织的世界

    我们见到的有机体是在空间中独特的实体。可是，它们是更高级的生命单位的成员。就时间方面说，还存在着物种的单位。每个有机体由它的同类有机体所生，并且它自身又会产生新的有机体；因此，每个有机体是超个体单位的成员。而且，就空间方面说，生命的等级体系并不终止于有机体，还存在着更高级的单位。

    属于更高级生命单位的首先是同一物种的有机体的联盟，例如动物的群体。典型的例子是管水母、浮游群体的水螅虫，它们形成巨大的类族，这些类族由分化成摄食、触手、浮囊和繁殖的单位的大量珊瑚虫所构成。这种情况在动物王国中几乎是独一无二的。但是，空间中分离的有机体也可能有超个体的组织；如蚁、蜂、白蚁的昆虫社会。不同社会等级的动物，职虫、雄性与雌性、兵蚁，看来好像是昆虫社会的从属“器官”，这些“器官”很像聚合在一起的管水母群体中的各种珊瑚虫、特化动物为保持整体的生存而起协调作用的功能，正是有机体内各个细胞和器官的功能。蜜蜂在交配季节的婚飞中，在成群飞行中，在产生新皇后的过程中，整体决定了蜂窠中个体的活动，这种令人赞叹的整体的“目的性”远远超过任何个体可能的预见。整体由此得以维持和再生，例如，皇后死后，新皇后又从蜂窠中产生。因此，整体的所有标准，都适用于昆虫社会。系统发育导向组织化程度最高的动物社会的趋势，可以与导向更高等有机体的趋势相比拟；在昆虫社会中我们也发现伴随着向越来越高级和分化程度更高的组织的进步，出现了最初的松散性集合。

    不仅相同有机体的联合，而且不同物种的联合都可以形成更高有序的系统。下面，我们来谈谈共生现象。共生现象也有一系列的阶段：从松散地生活在一起，如寄居蟹和海葵，到非常密切地生活在一起，如较低等的有机体通常寄生在较高等的动物特别适应的器官内。生物学证明了细胞内共生现象的广泛分布和重要性，有各种形式的共生现象，例如，营养和呼吸的共生现象，发光细菌的共生现象，等等。在某些情况下，一个新的有机体来源于两个不同有机体的共生，例如地衣是水藻和真菌的共生现象。

    从由同种有机体的联合而形成的生命单位，或不同物种的共生现象，我们进到了更高级的系统。某一区域中的动物和植物群落（生物群落），诸如一个湖泊或一片森林，并不只是许多有机体的聚集体，而是受确定规律支配的单位。生物群落被定义为“在动态平衡中维持自身的种群系统”（雷斯沃伊「Reswoy」）。

    最高单位是地球上整个生命界。如果一群生物体被消除，那么整个生命界必定会达到新的平衡状态或平衡被破坏的状态。只有绿色植物能够利用太阳辐射，将无机化合物合成有机物质。只有各种微生物的协同作用，保持了生物元素的循环。相似地，非常特殊的化合物，诸如对于动物的正常功能必不可少的维生素，只能由植物产生。生命之流只有在所有种群的有机体之间连续的物质流中才能维持。

    正如费里德里希（Friederichs）、沃尔特里克（Woltereck）、蒂内曼（Thienemann）和其他人表明的那样，生物群落的理论属于那些整体的概念已应用了很长时期的领域。这里要谈的只是生物群落理论的一般要点。

    生物群落是由相互作用的组分构成的系统，由此显示出系统的特有性质，例如彼此相互依存，自我调节，对扰动的适应，趋近于平衡态，等等。然而，生物群落整合的程度与有机体相比较，毕竟还较低些；它们是松散的、非集中化的单位。它们的发展取决于外界条件，而有机体的生活循环却是由内部条件决定的。因此，生物群落完全可称为系统，而不能像人们通常所说的那样称之为超有机体。

    在生物系统中，生物群落受严格的规律控制。事实上，种群系统的数学理论，生存斗争的数学理论，生物平衡的数学理论（洛特卡［Lotka」、福尔特拉［Volterra」、德安康纳［d’Ancona」等）属于数学生物学的最先进的领域，虽然实验迄今还没有完全与这个领域的理论同步发展。在争夺食物的生存斗争中或在捕食与被捕食关系中共存的，由单一物种构成的种群的生长规律，由若干物种构成的种群的生长规律，都能由此而得到表述。

    适用于生物群落的整体性概念，不仅具有理论意义，而且具有很高的实践价值。未开发的自然界处于生物群落平衡的状态。虽然，每一小片看来平静的森林或池塘中进行着生存斗争，但是，植物和动物，被捕食的动物与捕食动物之间保持着平衡；没有哪个物种能够无限地增长，因为每个物种都有自己的天敌。但是，只要不发生遗传变化或环境变化，没有一个物种会灭绝。如果人们粗心大意地干预了生物平衡，这种状态就会发生改变。他耕作土地，造成只由一种植物构成的群体，例如单调的松树林；他无意地从地球的其他地方引入了当地没有天敌的害虫。这会导致生物平衡的严重扰动。害虫如果没有天敌的控制会无限制地增长，造成完全毁灭大面积种植园的灾害。对害虫的生物控制，即用引进害虫的天敌的方法恢复生物平衡的惊人成果，表明了生物平衡理论的实际功效。

    在这方面，饶有趣味的是，机体论概念适用于完全想象不到的领域即森林。莱梅尔（Lemmel）（1939年）从冯·阿塔朗菲的机体论概念中引伸出dauerwald（永存森林）观念，即避免森林净空原理和尽可能保持天然生物群落原理。

    种群生长的定量定律也具有实用的价值。就人类而言，一个由单一物种构成的群体的增长，提出了社会政治的基本问题。确实，数学生物群落学是受马尔萨斯（Malthus）的人口增长学说的影响而发展起来的。流行病的循环律可以看作人、病原体和载体之间的生物平衡，它是卫生学上很重要的规律。引起动物数量周期性涨落的环境因素或种群系统自身动力学因素的问题，对于狩猎、渔业、农业和林业来说，是具有经济价值的问题。

    可是，从哲学上考虑，可以提出一个深刻的问题。把一个生物群落视为统一的系统，这合理吗？难道这个系统中的成员没有卷入不断的消灭或被消灭的斗争？这导致哲学的基本问题。用罗克斯（Roux）的话来说，各个部分持续不断的斗争，在所有生物系统中——无论是在有机体中还是在生物群落系统中，都是剧烈的。不仅在“分离的”生命系统中，诸如生长中的珊瑚虫，各个组成部分为争取养料而发生竞争，而且所有生命系统都如此。例如，在饥饿的动物体内，不太重要的组织被消蚀掉，以维持更重要的组织；在再生和变态过程中，这些组织为维持整体而无畏地牺牲自己；甚至在正常发育中，造部分的分化生长，作为形态发生的一个基本过程，也是由各部分之间争夺养料而造成的。因此，由各部分竞争而形成的统一体存在于每个生物系统——有机体和超个体的生命单位中。这反映了一种可以追溯到赫拉克利特（Herachlitus）和库萨的尼古拉（Nicholas of Cusa）的深刻的形而上学观念：作为一个整体的世界及其每个个别的实体，都是一个对立的统一体，a coinci－dentia oppositorum，然而，这样的统一体在它们的对立和斗争中构成和保持了一个更大的整体。这些生物学事实展示了神正论的古老问题：世界上的罪恶产生于由个体化而成为各个竞争部分，这些竞争部分的斗争意味着个体的湮灭和整体的逐步实现。

    第三章  生命过程的整体概念

    总有一天，机械论和原子论概念在人们聪慧的头脑中完全被推翻，所有现象都显现为动态的和化学的现象，从而进一步证实自然界的神圣生命。 ——歌德：《日记》，1812

    1．胚胎发育：对机体论概念的探讨

    从一滴微小的、几乎均一的原生质中产生出具有几万亿个细胞、无数器官和功能的动物的奇妙结构。在神奇的胚胎发育过程中，我们碰到一个重要问题，这个问题从古代起就一直成为有机生命理论和哲学的中心。

    可以说，机体论概念今天已成为胚胎发育领域里的普遍性观点。但是，由于机体论概念成了传统的机械论和活力论之间斗争的主要焦点，又由于这些冲突的新闻目前哲学家还不能回避，也许有必要简短地介绍这种争论的主要情况。

    本作者最早提出与胚胎发育问题有关的机体论概念，随后，这一概念便成了理论生物学中最有争论的阵地。他的著作《现代发育理论》（1928年，1934年），试图通过研究不同的概念，作出几种选言判断，并详尽地探讨这些选言判断的逻辑可能性，从而确定生物学理论的必然方向。

    从现代科学的黎明起，就出现了两种解释奇妙的发育行为的基本概念，称为“预成论”和“渐成论”。这两种理论发源于17世纪生物学开始时期。老预成论者假定人或动物有机体早就以缩微的方式存在于卵或精子中。像花朵出自花芽，或蝴蝶出自蝶蛹，卵或精子中的小人和小动物只需要经过展开和扩大，就可以形成发育成熟的有机体。显微镜刚发明时，有人就绘制了一些奇怪的图画，画上一个微小的人体卷缩在精子里，甚至头上戴着睡帽。显微镜技术的改进，不久揭露了这种看法的错误。卵和精子只有很少几种结构，而发育成熟的有机体肯定不止这些结构。因此，渐成论学派乞求形成动因或形式因（nisus formativus），认为形成动因使受精卵无定形的团块产生出有机体。当然，古典形态的预成论和渐成论是相当幼稚的。然而，它提出了解释发育的两种基本图式，这两种图式至今仍未失去其意义。预成论断言，如果有机体不是在卵中预先形成的，至少有机体各部分的原基或胚基是如此、渐成论则认为卵原来就是未分化的。

    这样，我们看到了第一个逻辑选言判断：或者是预成的——有机体可见的复杂形态以不可见的形式早已存在于卵中，以致于它依靠预先存在的胚基的分离活动而发展起来，或者是渐成的——有机体可见的复杂形态是逐渐从发育过程中产生出来的，这是胚胎作为一个整体的活动结果。

    第一种可供选择的观点表现为魏斯曼（1892年）提出的现代预成论。按照他的看法，在受精卵细胞核中存在着不同组织和器官的原基或“定子”（determinants）。这些定子通过遗传过程中不均等的细胞核分化，逐渐地在由卵裂过程产生的细胞间进行分配。最后，每种细胞只包含一种定子，定子将自己的特征赋予组织和器官。

    魏斯曼理论不久便遭到实验发育生理学或发育力学第一个研究成果的反驳。例如，半个胚胎应当只包含定子物质的一半，因此只能产生半个有机体。事实上，在许多实例中，例如在海胆或蝾螈中，完整有机体是由半个分化的胚胎发育而成的。一般说来，细胞在调节、移植、再生等活动中的作用远远超出它们在正常发育中的作用。因此，并不像魏斯曼假定的那样，胚胎的细胞和部分对于一定的发育活动是固定的或预成的。胚胎的细胞和部分发育的“潜能”一般也远远大于它们在正常发育中的实际作用。在胚胎发育的早期阶段和某些限制下，胚胎表现为一个“均等潜能系统”，就是说，每个部分能产生全部的和相同的即完整的有机体。

    这导致了第二个问题。在每种特定情况下，何种方式决定了细胞中的何种潜能得以发挥？杜里舒作了原则性的解答：某个细胞的发育活动取决于该细胞在整个发育系统中的位置。这个陈述概括了大量实验成果。目前立足以说明早期发育阶段的调整现象：在正常情况中，一个海胆卵分化为两个分裂球的每一个，分别产生幼体的右半部或左半部。可是，将这两个分裂球中的每一个加以分离，可以产生一个完整的幼体。如果两个两细胞期的胚芽融合，四细胞中的每一个仅对成熟幼体的四分之一起作用。

    发育或所谓确定的某一程序是怎样建立的问题，可以用发育生理学的第二个基本原理作出解答。这就是施培曼的原理：胚胎的各个部分向某种发育结局逐渐确定。这个原理也可以用大量例子加以说明，这里我们只举其中一例。蝾螈胚胎中预期的表皮物质即正常发育中将形成腹表皮的物质，如果在早期阶段移植到其他胚胎的髓板部位，就会变成脑的部分，反之亦然。可是，到后期阶段，胚胎各部分已确定了下来。当一片预期的髓板被移植到躯体的腹部，则会变成神经系统的一部分或它的派生物之一，诸如畸形的眼睛。

    因而，发育并不取决于预成的胚基的分配，而是胚胎的各个部分向某种发育结局逐渐确定，这种确定过程受整体的制约。因而，发育在原则上是渐成的，尽管发育并非没有预成特征。发育系统不是完全同质的，而是有差异的，甚至在最早阶段也是如此，至少沿着极轴的两边是有差异的，例如，像蝾螈胚胎组织者的不可替代性所表明的那样（P.66）。

    这些论述对动物胚胎行为中特有的差异作出了解释。在一类所谓调整卵中（可以在海胆、蝾螈和哺乳动物中看到这类调整卵的例子），正常的有机体可以从分离的或受其他因素扰动的卵或胚芽中发育起来。另一类是镶嵌卵，例如，海鞘和软体动物的镶嵌卵，这类卵的一半碎片只产生不完全的有机体。调整卵与镶嵌卵并不是对立的两类；人们发现这两类之间全都可以转化。它们的区分在于细胞分裂的速度不同，调整卵确定的速度较慢，而镶嵌卵确定的速度快些、因此，在调整胚芽中，细胞和区域并不是在早期阶段确定的，所以，即使胚芽受扰动后，也能产生正常的有机体。另一方面，在镶嵌卵中，确定的部位，所谓器官形成域，在细胞分裂开始之前就早已存在了，以致于不能在受扰动后加以调整。

    这样，第一个选言判断的问题得到了解答。发育不是独立的配置活动或发育机器的活动，它是受整体控制的。

    现在来谈第二个选言判断。“整体”或者是不同于胚胎物质系统的、外加的因素，或者是在这套物质系统内固有的。前一种观点是活力论，后一种观点是有机整体性的科学理论。

    我们已经看到（PP．5f．）杜里舒是怎样通过他的实验走向活力论的。在这方面，我们对于从认识论和方法论上反对活力论并不感兴趣，我们关注的只是从经验上对活力论的反驳。

    经验表明确定所依赖的“整体”，不是在将来要达到的典型结果，而是任何特定实例都能表明的一定时间内发育系统的实际状况。当然，只要确定还没有发生，会出现等终局性（PP．142ff．），即可以从不同的初始条件出发达到相同的最终结果。然而，发育不是在可能达到最好和最典型结果的意义上“有目的”进行的，不是由隐得来希按预期的目标指导发育活动。实际上发生了什么，是否发生调整，何时发生调整，怎样发生调整，肯定是由存在的条件决定的。例如，海胆卵二分之一的分裂球产生出完整的幼体，四分之一的分裂球也是如此。从八细胞期或更后期阶段的分裂球的部分发育成完整的形态，还是发育成不完全的形态，这取决于存在的细胞物质或实验上加以组合的细胞物质，在一个已知的细胞组合中所获得的结果可以表明这点。可以说，发育过程是以“必然性的无感觉活动”方式进行的，无论其结果是好的还是坏的，是目的论的，还是反目的论的，或是无目的论的。人们也不能坚持认为，隐得来希试图达到最典型的结果，由于缺乏必要的物质而阻碍达到这样的目标。例如，如果对蟾蜍施行适当的切口手术，它能在超再生中产生六只后腿。显然，这里隐得来希的活动并没有因为缺乏由它支配的物质而受到限制；相反地，这个过程是由现存的物质条件必然地决定的。回想杜里舒的说法，反而可以增强这个论据的力量。按照杜里舒的说法，隐得来希的基本作用之一是潜势过程的“暂停”，意思是它在正常发育中，同样也在调整发育中停止某些过程，以形成几乎最典型的整体。超再生和其他畸胎清楚地证明了隐得来希的虚弱无能。

    因此，对于第二个选言判断，我们可以拒绝这样一个关于要素的假定：这个要素参与胚胎的物质系统，按照将来所要达到的典型结果控制胚胎的发育活动。发育过程呈现的“整体性”是胚胎固有的，而不是超验的。胚胎本来就表现为一个统一的系统，而不是一些发育机器或胚基的总和（这是魏斯曼学说和活力论的共同基础，后者只是假定胚胎发育机制受非空间的隐得来希的操纵）。

    由此出现了第三个选言判断。胚胎的整体活动或者可以用已知的无生命界的原理和规律来解释，或者用独特的生物界的原理和规律来解释。

    第一种观点的综合理论最初是由艾德施米特（Goldschmidt）提出的。按照这种理论，发育本质大是以催比性质的化学活动为基础的，这种催化活动是由基因开动的，并导致了卵细胞质的分化，尔后引起胚胎内细胞各区域的分化。接着，由于物理－化学上的平衡，分化的各种原生质按照一定的模式进行定位，从而通过“化学分化”的方式确定器官形成的区域。直到最初的化学分化确定之后，胚胎才呈现为一个整体的物理－化学系统。因此，在调整卵中，平衡状态是受扰动后而恢复的，完成调整活动不需要隐得来希的干预。但是，在镶嵌卵中，化学分化发生在很早的阶段，因而受扰动后不可能进行调整。随着发育的进展，新基因与早已出现的化学分化发生反应，因而比较少量的基因催化剂和器官形成物质能够发生大量反应和形态发生过程。基本的原理是协调反应速度原理：在所有细胞和所有胚胎那位同时进行许多不同的反应活动；基因活动及其定量的协调化，决定了这些反应活动中哪些过程起主导作用，并由此决定了任何特定部分发育的结果。

    现代研究表明这样一幅图像基本上是正确的，虽然我们还远远不能够确定假设中的发育和平衡的化学因素。基因－激素表明基因的活动是一种化学性质的活动（p.76）。发育的基本过程是由类似激素性质的化学物质控制的，这种类似激素的化学物质表现为施培曼及其学派所研究的组织者。脊椎动物发育最基本的过程之一——神经系统的形成，是由某个部位即胚孔的背唇引起的，胚孔的背唇代责未来的脊索和中胚层的原料。将蝾螈胚胎的组织者切片和其他脊椎动物相应部位的切片，移植到不定型的部位，例如未来的腹表皮，会引起不正常的、寄生物似的神经系统和相关器官的形成。这种活动是化学性质的活动。已被弄死的组织者和非常不同的动物组织中提取的组织者，以及若干化学物质，也会引起神经管的形成，虽然组织者物质的化学性质迄今尚未明确地得到鉴定。而且，协调反应速度原理是一种有广泛意义的原理。这个原理最初是由戈德施米特研究关于性别决定这个比较特殊的问题时提出的，但它普遍适用于对遗传模式的认识（p．76f），并且解释了胚胎发育中的许多过程：逐渐的确定、组织者的作用、与预期意义相反的自我分化、极性、两边不对称的发育、补偿生长、异形化等等，最后它还解释了个体发育方面和系统发育方面的生长速率的协调问题（PP99f，138）。

    可是，这并不意味着我们可以指望把发育完全分解为物理－化学的因素；与这种指望相反的观点倒是正确的。分离的化学因素越多，集中在发育系统活组织上的问题也越多。例如，对于组织者活动的化学性质的考察，使问题转移到反应的基质；组织者主要表现为触发器动因；受影响的组织承担形态发生过程的功能。如果我们称卵为“多相胶体系统”，我们所说的含意是非常狭小的；化学上确定的“基因－激素”和“形成器官的物质”之间的反应，产生的只是比学上确定的化合物，而不是发育过程中产生的组织化的形成物。

    其次，我们在发育过程中发现一些非常神秘的过程，这些过程好像与物理－化学的分化无关。这是化学上未分化物质的非常复杂的形态的产物。我们在细菌的纯粹培养中发现好像粘土模子形成的现象。以前相互独立的、相同的阿米巴细胞，可以说，服从一种未知东西的控制：它们融合形成多核的细胞质流，通过有组织迁移，最后构成复杂的、通常极其美丽的孢子囊。在蘑菇中，无规则地生长的菌丝，好像填满不可见的、预定的和每个品种特有的模子，由此形成菌盖。在海绵和水螅中，我们发现重新整令的独特现象；水螅被割碎而产生的碎片，甚至海绵这种动物被压成纤细的丝状物而分离出的各个细胞，也能结合成具有正常形状和组织的复原动物。在这个过程中，我们并没有发现化学分化、形成器官的物质的分离、平行活动的化学反应链。按照快调反应速度原理，其中某些化学反应链处于有利的地位，因而在多种反应链的竞争中得胜。我们可以理解分化造成的结果，即原初简单的几何形式——比如说，球形细胞聚集体——发展成更复杂的形状，因为生长是在生长促进因素定位的某些点上不断发生的。但是在蘑菇中，这个过程恰好是颠倒的：不是内部分化转变为更复杂形状的产物，而是原初未分化的、并未表现出内部结构的物质，逐渐地呈现为简单的形状。如果我们考察动物的发育，我们通常发现物质的分化与形态发生活动密切相关。例如，原肠胚的形成，神经管的形成等，就是如此。即使如此，同样的原理仍起作用。几乎同质的物质——神经细胞、肌肉细胞、骨细胞——构成一种典型的形成物，这些形成物的外形是独特的和特定的，而这些细胞的内部排列形式多半是偶然的、形态发生活动似乎是整体的整合活动；就原肠胚形成而论，可称之为“阿米巴活动”，它不是个别细胞的活动，而是作为整体的胚胎的活动。

    因此，对于物理－化学过程作孤立的研究是必要的，但这仍未解决组织问题和精细复杂的形状如何形成的问题。

    我们还可能以更普遍的万式提出假设，用以对发育作出物理－化学解释、我们只可以假定，将特殊现象还原为物理的格式塔规律在原则上是可能的，而不是要求对特殊现象作事实的解释。格式塔意指达到某种平衡并表证物理整体的那些系统（cf PP192f）。但是我们在此也遇到一些特殊的困难。

    胚胎从很少分化的卵发育成高度组织化的多细胞结构，意味着有序的增长，而这种有序的增长是由系统自身的内在因素造成的。从物理学观点来看，这样的行为初看起来似乎是悖理的、物理系统不能靠自身增加它的有序。相反地，热力学第二定律表明每个封闭系统中，有序的衰减是事件的自然过程。这种情况正好在分解的死尸中发生，而胚胎发育则与此恰恰相反。胚胎发育行为首先以存在着向更高有序程度发展的特殊的组织力为先决条件；其次以胚胎不是一个封闭系统为先决条件。为了使有序的增长成为可能，必须不断地供给能量，以便用此能量产生有序，而不是按照熵的原理部分地耗散能量。进一步说，胚胎中出现的组织，不能以预成的和结构的方式解释，而只能解释为动态的有序。从能量学观点来看，发育需有功的消耗，做这种功所需的能量是靠储备物质（诸如蛋中的卵黄）的氧化提供的（cf p 127）。

    胚胎发育的第二个基本特征表现为有机系统的历史特征。这点我们将在后面再谈（P.111）。系统发育趋向的积累，正好在个体发育中得到逐步展开。这种历史特征也是无生命系统所没有的。

    于是，最后一个选言判断引出这样的结论：胚胎发育提出的问题，仅仅用已知的无生命界格式塔原理来说明是不够了。相反地，用本作者早先的论述（1928年）来说，应当提出“有机体所固有的特殊的格式塔原理”。这个概念不是活力论的，因为它并不假定有任何干预生命界的超验因素，相反地，它排斥这样的因素。但它是机体论的，由于生命系统固有的组织被认为是独特的，所以生物系统的自主性问题是有争论的。

    尽管有了大量的实验材料，目前我们还没有真正令人满意的发育理论。但是，可以说所有现代概念是刚才所解释的意义上的机体论概念：蔡尔德（Child）的梯度理论，古维奇（Gurwitsch）提出的生物场理论以及P．魏斯（Weiss）、达尔魁（Dalcq）以另一种形式提出的场－梯度理论，等等。我们不讨论事实和假说的细节，而是大略地构画出现代的发育图像，这个图像也许可以被认为已可靠地确立了。

    可以用描述的方式使用胚胎组成部分的“潜能”概念，这意味着胚胎的组成部分在不同条件下可能会变成什么被一一列举出来。在这个意义上，例如，外胚层具有形成表皮和神经系统、也可能形成中胚层器官的“潜能”。但是我们必须意识到潜能的概念并不含有现实性的意思。实际上，潜能这个概念来源于亚里士多德的形而上学，它是静态的和二元论的。亚里士多德的潜能概念的含意是在大理石中有许多微睡的塑像，雕塑家使这些微睡的塑像中的一个变成实际存在的塑像。相似地，有机物质好像也充满“潜能”；沉睡中的有机物质，一些被“唤醒”，另一些则被“抑制”。这种概念被认为是理所当然的：除了由可与艺术家的天才相比的隐得来希做这样的事，任何其他的见解几乎是不可能的。然而，当迟钝的化学物质在组织者的作用下完成这样的事情，或者按照蔡尔德的梯度理论，当仅仅由新陈代谢强度的差异决定了某个珊瑚虫或扁虫的一段是产生头部的不同器官，还是产生后尾更简单的器官，那么隐得来希的概念看来是悖理的。胚胎组成部分的“潜能”这个概念的特征是，它将生物视为本质上惰性的东西，发育的基础表现为死的物质，需要隐得来希艺术家塑造它。

    但是，事实上发育的胚胎是一种无休止的动态流。按照协调反应速度原理，各种部位和细胞的所谓“潜能”肯定不是别的，而是在各个部位和细胞中继续进行的不同反应系列的表现。起初，除了沿着主轴线一直存在着梯度之外，这些反应中没有一个取得任何决定性的优势。例如，在蝾螈胚胎中，沿主轴线的梯度表现为组织者的早期确定，它不可逆地决定形成脊索中胚层，而所有其他部位能够产生非常不同性质的器官，在某些实验中甚至超越胚层的界线。在这阶段，由于轴向差异存在所加的限制，胚胎系统是“均等潜能”的系统。该系统存在着等终局拟平衡（p.142f）的奇特状态，系统在受扰动后能回复到这种状态。所以胚胎即使在分切、融合或某些部分移位之后，也能产生相同的典型结果。相似地，移植的部分形成“邻近状态”即按照它们转移的部位发育。

    但是，一组确定的反应逐渐地在每个部位中起主导作用、起初，这种反应还是微小的，并且不是不可改变的——达到“不稳定的确定”状态：就正常的发育位置而言，发育活动按照确定的方向——例如预期的表皮的方向连续进行，变成表皮；但这不稳定的确定仍可被另外一些因素所改变；于是，另一组反应过程起主导作用，以致于被移植的同一块组织可产生脑的部分。当尚未确定的胚胎组成部分在一般培养基诸如盐溶液中加以培养时，也会产生这样的结果。这部分物质随之形成“自我状态”，即按照其来源发育：外胚层发育成表皮，中胚层发育成脊索、原节、前肾和肌肉纤维，内胚层发育成肠道上皮。但是，微小的、看来很一般的影响足以使发育过程发生偏高。因此，将外胚层转移到较成熟的蝾螈幼体的眼窝，可以通过与正常发育相反方向的分化，产生脊素或肌系；如果将外胚层转移到体腔或淋巴空间，它可以产生表皮或神经组织。由某些部位产生的特殊的影响，决定了邻近的区域。这尤其适用于组织者部位；对于典型的神经系统的形成来说，未来的脊索－中胚层部位在原肠胚形成过程中，必然构成背部外胚层的基础。

    如果某一系列的反应取得了一定的优势，那么，即使被移置到新的环境中，也不能再阻止这些反应的进行。确定一经发生，原先未确定的诸部位不可改变地按照发育的一定路线固定下来。

    起初统一的发育系统通过这样的方式分异成次级系统或“域”。在发育过程中，这些域逐渐变成自主的了，它们起初模糊的边界也逐渐变得确定起来。于是，形成了器官的原基。开始，原基没有明显的差异，而只有当人们用实验的方法将它们转移到反常的环境中，它们才在各个部分的“自我状态”分化中显现出来；后来它们作为器官形成区域变得明显。其中某些部位好像在它们自身中包含它们未来发育的所有必要条件；另一些部位是组织者，它们对邻近区域施加明显的影响。在这些部位的每一内部也发生着与上述相同过程。因此，器官的原基，诸如心脏、眼睛和四肢的原基，最初具有均等潜能，只有极轴是确定的。因此，可以从分裂的、融合的或错位的原基中产生正常的形成物；可是，不同部分的部位便被逐渐确定下来。不同区域的细胞通过变为各种不同细胞的组织分化，而与不同区域产生的发育条件相对应；它们的组织分化过程也经历了不确定的、不稳定的和最终确定的阶段。

    相似的原理适用于再生过程。首先，我们知道了早期分裂球的均等潜势和不确定性，以致我们能得到分裂球经过分割、融合和移植的实验处理后作出调整的结果；接着是逐渐的确定，组织者依靠不同程度的特定刺激而发生作用；最后分化为自主的发育系统。再生领域内的某些现象很好地说明了同一物质中不同反应链之间的“竞争”。例如，如果剪去小龙虾的眼而不损害眼神经节，它可以再生出眼；但如果去掉眼神经节，其残余部分会生出触角（“异态”再生）。显然，这里的“眼”和“触角”的反应是平行地进行的，前者只是依靠来自眼神经节的影响之助而取得优势。一只珊瑚虫的一段，当它在水中自由地伸展时，会形成带有触须的头，但如果当它埋藏在地里时，则形成足。在前一种情况中，更大的呼吸强度给予“头反应”所需的优势。通常，我们可以对确定这一概念作这样的解释：当各个部分的反应中的一个反应占有优势时，原先各个部分的反应链速度的量的差异变成质的差异。这样的优势既可能由该部分自身原先微小状态差异的逐渐增加所造成，也可能由外来或多或少的特殊因素的作用所造成。

    因此，发育并不表现为神秘的“潜能”的唤醒或抑制，而表现为动态过程的相互作用。可是，直到现在，发育力学只提供了定性的观念，还没有严格意义上的“理论”，即还没有形成一个可用定量的方式从中推导出规律和预言的陈述系统。就发育的一个部分过程而言，我们处于比较幸运的地位：器官的生长正接近于用理论概念进行表达，从这些理论概念中人们可以推导出精确的定量结论（pp．136ff）。

    2．基因：粒子与动态

    现代遗传学是生物学的一个领域，它在分析的精细性、各个原先独立的研究专业的综合性、规律和预言的精确性以及实际应用的广泛性方面，胜过生物学的其他领域。事实上，现代人们对遗传的物质基础的洞见，可以与现代物理学揭示的物质的基本单位、原子的结构和组织的图景相媲美。

    遗传学的历史提供了许多具有认识论和方法论意义的观点。人们通常说，生物学只有“运用实验的方法”才有可能取得进步。就实验作为揭示自然现象的内在联系的最重要的工具而言，这种说法当然是正确的。例如，孟德尔（Mendel）定律决非靠闭门思辨而发现的。然而，孟德尔的成就却也不仅仅在于做了一系列的实验。这些实验确实做得非常精心，但也不是过于困难的。毕竟自人类开始栽培植物和饲养动物起就进行杂交实验了，这可追溯到旧石器时代的晚期。在孟德尔之前，有相当多的植物学家从事杂交实验。实际上，孟德尔的成就意味着他开始用一种新颖的、巧妙的抽象观念做实验。他摒弃了当时流行的“混合遗传”概念。这种概念表明杂种是由父方和母方的特征以某种方式混合而合成的。相反，他提出了这样的概念：遗传特征在许多世代中无混合地分离和传递。这种理论概念是根据组合学说能够从实验中推导出性状在连续世代中分配的精确规律为前提。无计划的实验是不存在的，理论概念与有计划的实验的结合，使孟德尔有可能获得成就，并目使其后的遗传学取得进展。科学不是事实的单纯积累；事实只有当整理成概念体系时才变成知识。孟德尔工作的开拓性，在于他应用了这种方法，这种方法在物理学中是一直被使用的，但在当时生物学中却是前所未闻的。而这，也正是他甚至没有被他同时代最优秀的生物学家所理解的原因。

    遗传学也反驳了常常出现的否认生物学有可能建立精确定律的异议。这种异议认为，生命现象太复杂了，以致于这些定律难以让人承认。对于这种异议的答复是，首先，即使物理系统，诸如原子或晶体，也远非是“简单”的；其次，物理学利用理想化的抽象概念，例如绝对刚体或理想气体，在理论发展的过程中，还要用进一步的近似值不断地对这些抽象概念加以修正；再次，表现上简单的问题，例如力学的三体问题，通常只能用近似的方法解决。另一方面，遗传学表明，涉及过程复杂性的生物现象并不排除精确的定律。从受精卵的基因到完整有机体的性状之间的一系列事件，现在还远远没弄清楚。然而，我们能够运用适当的抽象概念，对遗传问题作出完全精确的陈述，即阐明性状在连续的世代中的分配规律。这不仅在理论上，而且在培育动物和植物的遗传控制的实践上是完全可能的。

    再者，还有着进一步的条件使这种方法成为切实可行。研究工作必须从比较简单的现象推进到更加复杂的现象。彭加勒（Poincare）曾说过：“如果第谷（Tycho）具备了现代天文学知识，那么开普勒（Kepler）就不可能提出他的定律”；行星轨道扰动的精确知识不可能建立起这些定律，这些定律只有在一级近似的范围内才有效。相似地，遗传学处于非常幸运的地位，它从特别有利的研究事例——孟德尔的豌豆杂交，进展到逐渐复杂的研究事例。孟德尔本人从事第二项研究时，用黄花山柳菊做杂交实验，陷入了困境。今天我们知道，黄花山柳菊杂交代表种间杂交的一种复杂事例，因而不服从简单的分离定律。科学的方法是先研究能够借以阐明简单规律的理想事例，然后研究越来越复杂的内容。就许多生物学领域而言，也许我们知道的事实不是太少了，而是太多了，并且也许大量资料的积累，反而阻碍了必要的理论纲要的发现。

    遗传学清楚地证明，除了逻辑的和计划的因素之外，非理性因素是如何在科学进步中起作用的。事实上，由于一系列幸运的偶然事件，遗传学的进步，尤其是从研究比较简单的事例转变到研究更加复杂的事例，是非常顺利的。这首先表现在孟德尔的豌豆实验中。孟德尔分析七对因子，豌豆单倍体的染色体数目正好是七条。孟德尔研究的性状的基因恰好每个位于不同的染色体上。如果孟德尔做的实验中代表各种性状的基因位于一条染色体上，因而连锁在一起，那么他不可能发现分离现象，也不能够提出经典定律。更幸运的机遇是选择果蝇作为用于遗传学研究的模型有机体。选择果蝇melanogaster，而不选择其他品种，例如果蝇vir．ilis，更有利于进行遗传学的分析。再者，人们对果蝇做了详细的遗传分析，并且根据大量的实验绘制出染色体图之后，又认识到唾液腺巨染色体的重要性。巨染色体恰巧只出现在果蝇中，它们有可能成为验证认遗传学实验中推测出来的染色体上基因排列状况的细胞学证据。最后，果蝇对于弄清基因控制物质的程序的实验，对于移植实验等等，也是非常幸运的研究对象。

    遗传学证明，有机体的遗传性状是由位于染色体上的物质单位即基因决定的。基因控制所有的遗传性状，从微小的、对生命过程几乎不发生影响的性状，诸如豌豆种子的颜色和形状，或人的眼睛和头发的颜色，到严重的缺陷，诸如聋哑或癫痫，直到高度的智力特征，诸如音乐天才或科学天资。基因大致上像一串珍珠那样，以直线系列排列在染色体上。它们可以自由地组合，又在很大程度上彼此独立。孟德尔第三定律表明，含有基因及相应性状的染色体，可以按照概率定律自由地组合和分配。类似地，位于同一染色体上的基因具有很大程度的独立性。在交换中，两个含有基因的同源染色体的片段发生交换。在缺失中，失去了个别基因或染色体片段。在易位和倒位中，含有基因的一段染色体连接到另一段染色体上，或某些染色体片段倒置的插入，改变了基因在染色体上的排列顺序，但这不影响由各个基因控制的性状。因此，除了比较特殊的情况即所谓位置效应（pp81f．），基因表现为独立的单位，不论它们如何组合排列，仍然施加其影响。它们一连串地排列在染色体上，就像一列货车的车厢，可以调车和重新编排，但不影响车厢的装载量。

    遗传学的大量证据，包括杂交分析的证据和对染色体结构作直接的显微研究的证据，都证实了这种遗传的基元论的（elemen－talistic）概念。然而，如果我们以非常朴素的和无偏见的态度考察这种遗传的基元论概念，那么它在某种意义上似乎是悖理的。

    例如，就遗传学家最主要的研究对象果蝇而言，它的染色体似乎装满了与微小的、通常不太重要的性状有关的基因。基因或基因组系统似乎由某些单位构成的，这些单位与某些性状有关，比如，有的与翅膀的某种畸形有关，有的与眼睛的某种颜色有关，还有的与某些刚毛形状或体色有关。遗传学家并没有发现与动物的组织相对应的基因序列，这种组织当然不只是这样的眼睛或这样的翅膀、刚毛的形状或颜色的聚集。因此，根本的问题在于，“基因”或“遗传单位”的真实意义是什么，尽管这个问题在教科书中通常是回避不谈的。

    事实上，机体论概念在遗传领域中也是必不可少的，现代遗传学正朝着这个方向发展。这里也必须从静态概念进到动态概念：遗传不是一种机构，在这机构中基因机器式地与它们产生可见的性状相联系，而是一种过程的流动；基因则以一定的方式介入其中。

    经典遗传学已经积累了许多有关两个或更多的基因在产生一个性状过程中协同作用的实例。最近的研究表明，这种协同作用并不是一种例外，而是规律和遗传的一个重要特征。性状多源性和基因多效性的概念表明了这个事实。所有遗传性状终究是多基因的，即它们取决于许多或所有现存遗传因子的协同作用。从明显地由单个基因的状况决定的性状，到受数量不同的基因即所谓修饰基因影响的性状，最后到受许多或所有现存基因即基因综合体影响的性状，其间存在着连续的过渡形态。另一方面，基因的作用是多效性的，即是说，单个基因不仅影响单个性状，而且或多或少地影响着整个有机体。从一个基因的作用只表现为单个性状的事例，到诸基因引起整个有机体深刻变化的事例之间也有一个连续的系列。

    同一性状可以受非常不同的因子的影响，是遗传的动态性质造成的结果。因此，通常位于不同的染色体上的不同的基因，可以产生非常相似的性状。在所谓拟表型中，一方面作为由基因变化引起的遗传性突变，和另方面作为由外界因素引起的非遗传性饰变，都可以表现为同样的结果。例如，果蝇中称为突变的许多变异，也可以从热处理引起的饰变或持久饰变中产生。就蝴蝶而言，在蛹阶段加以热或冷的处理，可以产生与南方或北方地区的遗传性亚种相类似的饰变。这些都是不难理解的。有机体及其性状产生中所包含的过程的数目是极其大量的；然而其中可能改变的数目只是有限的，因而，基因突变或外界因素可以导致在表现型上相似的、甚至完全相同的结果。

    为了给“基因”概念下定义，我们必须弄清遗传学实验实际上确定了什么。只有那些能够进行杂交的生物体，才能用来做这样的实验。因此，已被查明的基因总与性状有关，这些性状在可杂交的生物体上是不同的，在一般情况下它们是亚种的性状，而只有在特殊情况中，它们是物种的性状。例如，遗传学分析表明，突变型棒眼、果蝇和野生型果蝇之间在某个染色体位点上存在着一定的差别；这种差别可以通过在显微镜下观察巨染色体而直接得到证实。由于位点存在着差别并且由位点引起的不同的反应，某个亚种形成具有很少数量小眼的棒眼，而其他的亚种形成正常的眼。因此，被确定为“基因”的，不是由其自身产生一定的性状或器官（诸如这种或那种眼睛、翅膀、刚毛等的颜色或形状）的单位或胚基；确切地说，基因是大体上相一致的基因组之间差异的表现。整个有机体是由整个基因组产生的，虽然，就某一细微差异而言，决定于某个位于某一染色体位点上的大分子即某个所谓基因的性质。完整基因组的存在是有机体正常发育所必需的事实直接证明了这点。较大的缺失，即染色体片段的失去，总是致死的。所以，基因组不是独立的和自我活动的胚基的总和或镶嵌，而是一个产生有机体的整体系统，然而，基因组在发育过程中的作用是随着该系统各个部分即基因的变化而改变的。

    基因是怎样起作用的？我们掌握了大量有关基因依赖物质（gene－dependent substances）的知识，这些物质是类似激素的化合物，它们的形成依赖于一定的基因，并在发育过程中起积极作用。基因的作用具有催化的性质；基因借助基因依赖物质而控制发育过程的速率和方向。由于发育过程有时可以相似地受到突变基因或外界因素诸如温度变化，同一表现型可以表现为突变、拟表型或持久饰变；相似地，发育过程作为一种化学反应，也可以在同样意义上受到催化剂和温度的影响。

    许多基因的作用是“速率基因”即影响某些反应链速度的因素的作用。发育依赖于基因控制过程的系统。该系统的正确调速保证了发育的正常状态；另一方面基因的突变会引起它控制的反应速度的变化，从而引起有机体不同程度的深刻改变。这是“协调反应速度原理”（戈德施米特），这个原理我们早在探讨胚胎发育时就已经遇到了。这个原理是戈德施米特在研究性别决定问题时首先提出的。性别决定依据于这样的事实：在每个有机体中，“雄性”和“雌性”的反应同时进行；性别因子的数量比率（在典型的例子中，雌性的有两个X染色体，雄性的只有一个X染色体）决定哪种性别在竞争中取得优势。在遗传学中，同样在发育生理学中，大量现象是受这同一原理支配的。因此，显性可以用反应速度的术语来表述；在有机体中，同时发生的各种反应之间进行竞争，反应速度较快者取得优势。由于这个原因，显性会受到其他基因（修饰基因、基因综合体）的影响，在拟表型中，也会受到外界因素的影响，这两者都会影响有关发育过程的速度。相似地，显性的变化可以得到解释：起初比较缓慢的反应到后期阶段在速度上占了优势。早期分离过程的同步性的变化，例如，细胞分裂过程的同步性的变化，会产生深刻影响，果蝇触芒足的突变通常就是这样，它的一根触须的刚毛转变成一个跗节。而且，如果突变引起了昆虫发育速度和甲壳质化速度之间的比率变化，那么，幼体器官会壳质化并因此在成体中永久存在。相反地，某些器官可以过早地发育，例如，蠋长出触须。发育不全性畸形，诸如裂腭、兔唇等等，都基于这样的事实：某些发育过程以较慢的速度进行，以致使胚胎的状态带到成体阶段。因突变而缺乏激素产物会导致幼期性熟，即幼体阶段的性成熟。像盲螈属这类鳃常存的两栖动物就是如此。根据博尔克（Bolk）理论（cf．Vol．II），相似的解释也适用于人的“胎儿发育”。化学反应速率的变化可以改变色素积淀，由此造成遗传的颜色变异。相关生长速率协调性的改变，构成了生命界和进化过程中大量形态起源的最重要因素之一（pp．99f，138）。

    许多事例可以证明或者至少可能证明：发育过程速率的差异是由各个基因量的差异造成的，而且与基因的活动状况成比例。这首先对于戈德施米特关于性别决定理论的经典事例而言，是正确的。性因子的数量比率，即存在一个还是两个X染色体，通常决定了发育是朝雄性方向还是朝雌性方向进行。可是，在舞毒娥（Lymantria dispar）不同地理亚种产生的杂种中，正常的数量比率是被打乱的。如果“弱”的与“强”的亚种杂交，那么性因子的数量并不相配；基因型的性别不能完全超过它的对立面；这导致了性中间体（间性体）的形成；这些性因子每种可能的组合结果是可以预言的。相似地，复体细胞等位基因，诸如果蝇残翅系列（具有不同程度的扇形翅膀），可以解释为突变基因数量的差异。果蝇棒眼和超棒眼突变存在于X染色体的二重或三重的微小区段上，这可以在唾液腺的巨染色体中看到。相似地，水藻的性别决定具有确定的数量比率，在某些情况下导致所谓相对性别；在这种情况下，性决定物质在化学上已经得到了鉴定。

    许多重要推论来自于戈德施米特原理。上面所谈的遗传现象以及发育过程中相应的竞争现象（pp．62，66f.）表明，起初量的差异往往导致其后的质的差异。

    当然，一般说来，基因有着深远的影响，它影响发育阶段越早，它随之影响发育过程就越大、因此，基因的多效性影响，通常产生于它们在胚胎发育早期阶段的活动。由于同样的原因，对体细胞产生很大影响的突变，常常是致死的。早期胚胎阶段比较简单的影响会造成许多表现型的变化。例如，在鼠经过利特尔－布喇格（Little－Bragg）X射线处理而产生的突变中，溢血是由隐性基因引起的，这些突变使它们长出许多的和各种各样的畸形物，诸如畸形足，多指，无眼，颅脑缺陷，等等。

    作为由协调反应速度支配的过程系统的遗传概念，对于系统发育研究具有重要意义。德比尔（De，Beer）已指出了海克尔（Haeckel）关于个体发育重演系统发育的生物发生律的局限性，在很大程度上依据于这样的事实；由于发育过程速率的变化，个体发育阶段中好像呈现祖先形态的原始顺序，在后代中可能被弄乱。因此，我们不能说后代的个体发育“重演”系统发育的序列，而只能说重复祖先个体发育的状态，个体发育状态的顺序可能有深刻的改变。

    发育速率同步化的变化，尤其当它们涉及早期胚胎过程时，就会引起深刻的形态变化。在果蝇突变中，诸如触芒足（腿代替了刚毛）、四翅、口器变态（口的各部分形态变化，以致于变成类似于其他昆虫目的尖利口器），突变基因并没有导致一种孤立效应；相反地，基因本身简单的数量变化，控制了广泛的发育过程，由此引起了发育型式的深刻变化，进而引起复杂的形态变化。在这个意义上，戈德施米特所说的“有希望的畸形动植物”的出现，对于巨大的进化性变态来说，恰恰具有决定性意义。欣德沃尔夫（Schinde－wolf）在他的原生发生理论（Theory of Proterogenesis）中，从古生物学观点出发，同样强调了早期胚胎变态的重要性。前面已提到（p.77）这些变化对于人的进化也是重要的。在某些个例中，有可能根据协调反应速度原理，对模式形成的过程作出较深刻的分析。蝴蝶双翼模式便是这样一个例子（戈德施米特，亨克［Henke」，屈恩［kuhn］），由于它具有二维性质以及有可能作发育方面和遗传方面的分析，所以，它非常合适合用来说明这一点。多种多样的蝶翼模式的形成，依赖于较少几种基本过程，这些过程主要在数量上使一个物种与另一物种区别开来，而巳这些过程依赖于有限数目的孟德尔基因；但是，这些数目有限的孟德尔基因能够造成许多的交换和差异，由此产生极其丰富多样的蝴蝶图案和颜色。第二个基本事例是生长速率的快调化问题，对这个问题有可能作定量的数学分析（p．138）。

    基因是什么？人们一方面根据实验中发现的突变和交换型的数目，另一方面根据对巨染色体的显微观察所发现的代表基因位点的染色粒数目，能够估计出果蝇基因的总数。这两种估算导出果蝇四条染色体上八千或一万个基因的顺序。由此可计算出一个基因的体积。它大约相当于十万分之一毫米长度的小立方体。相似地，辐射遗传学——对X射线和其他短波引起的突变的分析（pp．165f．）——得出这样的结论：基因相当于大分子或分子团大小的原子化合物。染色体——许多基因直线排列其上，它可以被看作一种“非周期性晶体”（pp．28，31）。某个基因的变化可以通过辐射即通过一个光量子的作用诱发突变而发生（p．166），自发突变则可能是由热运动引起的。它表明，基因分子突然转变到新的稳态，可以被解释为转变到分子的同分异构形式，侧链的变化，或其他同类的东西。

    1937年，本作者强调了遗传的机体论概念的必要性：

    “染色体并不等于这样一些基因的系列，其中有的可能产生朱红色的眼睛，有的产生微型的翅膀，还有的产生棒眼和短刚毛等等。相反地，完整动物的整个有机体是从生殖细胞的整个基因组中产生的。当我们谈到‘基因’时，这只不过是指对位于某些点上基因组的差异的一种表达而已。我们真正发现的只是：如果我们将残翅果蝇与具有正常翅膀的果蝇杂交，分析表明两个亚种之间在一个确定的染色体上的一个确定点上存在着差异。‘基因’正是位于这个点上的这种差异。然而，产生这种形状或那种形状的翅膀的，不是单个基因。除了由于基因分子在染色体上特定位置不同而造成形成物的某点差异之外，翅膀（以及所有许多其他器官）的形成，完全是作为整体的基因组作用的结果。基因是其他相应基因组的微小差别的表现。它们不是个别器官的起源点。也可以说，染色体位点代表了种质中可观察的和易于打乱的点。可以持有这样的概念，突变可能是由有害的影响（X射线、高温等）引起的，而且实验产生的突变在很大程度上是畸形的。如果对种质扰动特别强烈，它会阻碍发育，同时作为某个确定位点上的一个“致死因子”而起作用。如果这种扰动是比较微弱的，它会产生畸形体。根据这样的看法，基因概念中的许多难题可以消除了，而且我们可以不再为这样的问题感到烦恼：比如，代表较高系统性状的基因位于何处？它们如何能够处于已充满着支配微小变异的基因的染色体上？等等。从另一方面说，遗传学的事实成果仍未改变。”

    这些陈述可以与艾德施米特提出的“未来基因论展望”（loccit）相比较。在他看来，近年来造传学研究的发展已达到了这样的地步：它必须回答基因作为分高存在的遗传单位的概念是否还站得住脚的问题。戈德施米特主要根据位置效应而作出这些思考。在由不对称交换造成的果蝇棒眼的突变中，偶然出现在它们的X染色体上具有两个邻近棒眼基因的个体。位于同一染色体上的这两个棒眼因子的效应，是不同于位于雌体两条X染色体上的两个棒眼因子的效应的。后者产生正常的棒眼（具有大约六十八个小眼），但前者造成眼的明显减少，称为超棒眼突变（具有四十五个小眼）。因此，棒眼基因的效应取决于它的位置。而且，与表现型相对应的基因突变，即单个基因的变化，可以表现为易位、倒位、重复和缺失的结果，即表现为打乱有关基因所处位点或邻近位点的染色体结构的结果。戈德施米特根据这些现象提出了种质理论，认为“在种质中单个基因不再作为分离的单位存在”。作为一个整体的染色体是一条具有复杂结构的分子长链。链的每个点具有代表化学性质和整体效应的确定意义。野生型是受作为一个单位的整个链控制的、但是，链的改变会导致对催化反应的扰动，表现为“突变”。突变可以由染色体内某个确定位点的实际变化引起——这称为基因突变，也可以仅仅由基因分子排列的变化——作为位置效应的变化而引起。因此，我们可以用基因概念的术语描述遗传学事实，可是，控制发育的实际遗传单位是染色体和种质。
    3．进化Ⅰ：西藏喇嘛教祈祷轮

    现代进化概念是建立在遗传学基础上的。从本质上说，这个问题回到了达尔文的自然选择理论。所有有机体都大量地过剩地繁殖后代。但是，这并没有造成任何一个物种个体数目的无限制地增长，而是保持个体数目的相对恒定。因此，这里存在着持续不断的生存斗争，这种斗争消火了产生出来的大部分个体。另一方面，在物种的生存中，时常从正常形态中出现微小的偶然的变异，今天称之为突变。这些变异可能是不利的，或是中性的，也可能是有利的。在生存斗争中；自然选择消除不利的突变；相反地，有利的变异得到保存，具有有利变异的有机体，更有希望繁殖其后代。经过长期的不断繁殖，造成了进化。这种进化既表现为产生出生命界形态的多样性，也表现为有机体对它们特定环境的逐渐适应。

    选择理论的第一个前提——后代的过剩繁殖，尽管并没有发生个体数目的无限度地增长，但是发生生存斗争的事实是可以通过观察而直接证实的。

    选择理论的第二个前提——遗传性变异的发生，由现代科学研究得到了证实。因为人们经过充分研究，在每种生物形态中发现了大量突变。

    选择理论的第三个前提——选择，已由实验和数学的方法得到证明。一方面，人们发现，不同的突变就它们在不同的环境条件下的活力和生存性而言可能是不同的。另一方面，由于J．B．S．霍尔丹（Haldane）、费希尔（Fisher）、休厄尔·赖特（Sewall Wright）、路德维希（Ludwig）和其他人的工作，数学分析成为检验选择机制的重要方法，这种方法在这个领域得到了充分的发展，虽然实验和观察还没完全跟上选择的数学理论的发展。它表明，经过比较短时期的选择，可以使起初只有很小比例的有利突变确定下来。比如，原始突变率为千分之一，后代数量为二十五，选择优势为千分之一（意味着每1000个野生型中，999个突变体被消灭），这样，一个显性突变需要经过710代，一个隐性突变需要经过3460代，它们的频率才达到整个种群的百分之九十九。一个难点在于突变率通常是很小的（大约10[-6]数量级）。因此，在“流逝的岁月”中，突变体的频率可能从10-6提高到10-3，至于隐性突变，则需要一个很长的时期，而且绝大多数的突变是隐性的。在上述假设的条件下，可能需要一亿代。这里还必须假设辅助的因素，诸如种群波，分离成较小的近交群，等等。不过，这些假设需要与实际的生物状况相对应。另一方面，实验表明，许多突变具有比以上计算所得结果高得多的选择值。

    对此，必须增加近来研究的另一个重要因素，即主要由休厄尔·赖特专门研究过的隔离效应或“漂移”原理。如果一个物种再分成彼此隔离的小种群，那么纯粹偶然的基因组合可以使这些种群中的不同突变固定下来，而不论它们的选择值如何；而且这可以使原先相同的物种分化成为不同的亚种，最后这些亚种形成物种。

    达尔文著作的题目在某种程度上掩盖了这样的事实。“物种起源”只是进化问题之一，而且不是最重要的问题。进化大约可分为四个主要问题：第一，一定类型的组织或结构内部形态多样性的起源，即较低的分类单位——小种、亚种、种、也可能有属的起源；第二，这些类型的组织本身的起源，即较高的分类单位的起源；第三，对一定环境的生态适应性的起源；第四，作为一个整体的有机体内部复杂的形态整合和生理整合的起源。当然，要在这些问题之间划出明显的界线是不可能的。第一、第二个问题涉及器官形态多样性的起源，第三、第四个问题涉及有机体“适应性”的起源。

    一般说来，人们可以接受这种看法：亚种的形成是由前面所说的因素造成的，物种的形成也极可能如此，这已在实验上和理论上得到了肯定。这些因素是随机突变、选择和隔离的小种群内的随机活动。这个研究领域提出了许多有意义的问题，但几乎没有根本性的疑难和争论。相似地，选择理论对许多适应现象，诸如保护的相似性和拟态，作出了令人满意的解释，其中，某种动物，比如枯叶蝴蝶模仿植物的部分，或无防御能力的动物模拟不可食的东西，蝴蝶通常就是如此。可以假定起初发生偶然变异，这种变异使微小的相似性变成保护形态，并由此而造成选择上的优势；后来，自然选择加强了这种相似性，最后形成完全的拟态。所以，现代选择理论解释第一和第三个问题即被称为微进化问题几乎没有任何疑难。至于第二、第四个问题即所谓巨进化问题，尚未取得完全一致的看法。现代绝大多数生物学家，尤其是与遗传学有关的研究者，接受选择理论。他们采取这种态度，从经验方面讲，是因为遗传学取得了成就以及遗传学成功地应用于进化问题；从方法论方面讲，他们持这种态度是基于这样的原则——只有那些已知的、可以准确地从实验上加以证明的进化因素应该得到承认。可是，某些形态学家和古生物学家持相反的见解。这些领域的工作者，比实验工作者更加频繁地面临活组织的令人惊奇的构造，它的整合，以及结构与功能的对应性，他们难以相信这些是纯粹偶然性的产物。相似地，生理学家考察细胞内催化剂系统的惊人的复杂性，在该系统内，即使缺失一种催化剂，也可以使细胞变质为癌细胞，或考察腺的正常功能所必需的一些条件，或考察即使是一个简单的反射所必需的神经联系；他觉得有点难以接受那种将以上所有现象归结为偶然性产物的解释。

    如前所述，假定的机制－－突变、选择、隔离——在实验上都已得到了证实。但是，除了多倍体植物中发生的某些情况之外，在可以观察的范围内从来没有出现过新的物种，更不用说出现“巨进化”的变化了。选择理论是一种推断，这种大胆的推断由于它的基本概念感动人心，使得人们能够接受。就一种缺乏形象化的理论而言，人们对于在相当有限的范围内仅仅在实验上可控的原理无限地和普遍地扩展，肯定有疑虑的。赞成选择理论与反对选择理论的两种意见已进行了无数次的辩论。确实，含有比较尖锐的“反对意见”的论战，构成了每一理论描述的重要部分，这种程序在物理学或生理学的论文中可能还是空白。只考虑已知的和实验上可证明的因素，按照事实性原理尽可能扩大其应用范围，并在奥卡姆（Occam）剃刀”的意义上排除未知的和未经实验证明的因素，这是一种完全正确的方法论准则。另一方面，我们在不到五十年的时间里，对好几十种动物和植物作了遗传学研究，它们的突变决没有超越物种的界限。那种认为在十亿年间或在“从阿米巴到人”的进化过程中没有发生其他什么东西，这是一种大胆的推断。所以，争论涉及的是思维方式，而不是事实证据。

    有机体的不可胜数的性状看起来是无用的。它们在很大程度上确实如此，由于这些性状的功能是中性的，它们表现出高度的稳定性，这在分类学家看来是极其重要的。叶片形状的多样性，叶子的排列，三朵、四朵、五朵簇生枝端的花，在无颈的鲸和长颈鹿中都可发现的哺乳动物颈椎骨的七种性状；所有这些形态学特征，构成了分类学上表征“类型”的框架，就这些性状本身而言，由于无用而不起什么作用，但是它们能适应不同的事变和栖息地。这非常像教堂、市政厅或城堡同样能够以哥特式、巴罗克式或洛可可式很好地建造起来。著名植物学家戈贝尔（Goebel）曾强调过，生物形态的多样性远远多于环境条件的多样性。在海洋的同一区域，在完全相同的环境中，可以发现几百种有孔虫和放射虫；“天然的艺术形态”，它们形状的奇异的多样性，显然由于无用而不起作用。可是，这些论据并没使自然选择论者感到窘迫。对生物本身无用的结构可以在选择压力较低的同一环境中保存下来。根据休厄尔·赖特的原理，在一个物种再分为较小的隔离的种群的过程中，这种无用的结构可以随机地出现；或者无用的性状与其他具有选择优势的性状联系在一起，这两类性状也许只有在生活力方面的差异，因而它们被永久保存下来。

    “什么原因使它成为简单的，以后它能够变成复杂的？”“它能以这种方式所作所为，但也能以别种方式所作所为”。关于生命世界的这些道理似乎非常流行。生物通常以令人惊讶的迂回的途径达到目标，这本来可以通过更为简单和很少有风险的途径达到。让我们以人体内的蛔虫这种比较简单的寄生虫为例来考察寄生虫的生活周期。幼虫随同食物进入肠内；它们穿过肠壁进入血液，并进入循环系统，通过门静脉进入肝脏，然后进入肺脏和咽喉，在咽喉处又被吞下，在性成熟阶段，返回到肠道。据我们的愚见，它们在肠内很好地保存下来。奇异的捕虫花，诸如构兰属植物或野生海芋属植物，用复杂的装置捕获和关押那些有助于为花传粉的昆虫，以达到在适当的时节利用这些昆虫传粉的目的。可是，这些复杂机制的最后结果是，在现有气候条件下杓兰和海芋成为几乎濒于灭亡的非常稀有的植物之一。即使在它们生存的热带中心地区，属于这些科的植物并不比利用简单的风媒传粉的植物好些。“它能以这种方式所作所为，但也能以别种方式所作所为。”反刍动物具有奇特复杂的多胃，这对于那些消化植物性食物的动物来说，无疑是最有用的和具有最高选择价值的器官。但是，马只有一个简单的胃，却长成同样高大的躯体和具有广泛的地理分市。大自然以艺术家的技巧，描绘蝶翼的拟态——一种保护性原型的仿制品，为了使鸟类相信这种拟态也是不可食的。普通的黑色射水鱼，虽然容易被鸟类捕获，但它们像海边的沙滩和剥去森林的不毛之地一样数不清。生物在生存斗争中，可以通过不同的方式达到同样的幸存，所有这些生物形态的存在显示了它们的适应性，这是对自然选择论者的反驳。

    同样可以认为那些荒诞的、甚至显然不利的形成物，诸如菊石”的巨大而奇特的形态，雷兽（titanothere）的畸形角，巨角鹿（megacero）的鹿角（这些角是沉重的，它妨碍了这些森林动物的行动），很可能说明这些动物灭绝的原因。路德维希说，自然选择论提出了大约十四种到二十种可能的方案来解释这种不利的性状。这表明，这些不利性状并不是对自然选择理论的反驳，但同样不可能是对自然选择理论的明确判定。一个能明确地得到确证或否证的假说，比大量的可能性说明具有更大的价值。这里提其中一些解释：现在某个不利的或中性的性状，也许在过去是有利的；某个不利性状可能由于基因多效性而与具有选择价值的性状互相关联着，比如，按照异速生长律（p．138），雷兽显然无用的角的形态，与躯体的有利增大相关联；该性状起源于性选择；就种间关系而言，在一个物种内部该性状的存在是安全的，而可能发生的种内选择会最终导致危害物种本身的发展；等等。

    喜好反论的人可能会说，对自然选择理论的主要反对理由在于这个理论不能被否证。一个好的理论必定可以经受实验检验，而检验的否定结果将反驳理论。如果行星之间存在的万有引力与I／r3成正比，而不是与I／r2成正比，那么牛顿力学就是错的；如果在某个地方发现楔形文字的对数表原本，那么我们必定会修正我们对巴比伦数学的看法。但是，就自然选择理论而言，似乎人们不可能指出任何一种生物现象以完全驳倒它。

    让我们来考察具有调节功能的眼睛的构造。柔软的晶状体，睫状体，睫状肌，与相应的中枢相通的神经，必须都存在并一起活动，才能发挥其功能。实验遗传学所研究的各种“性状”之间存在着很大的差异，同时这些性状代表了小的变异，例如器官的体积、颜色等的变异，也表示了只有作为一个有机整体才是有用的和具有生存价值的“系统”的起源。在此意义上，单个的、偶然的突变不能引起器官的逐步发展或改进，而只会损坏它。缺少某一个部分便会使整个系统变得无用，甚至会产生有害的肿瘤。由此可以推知，这种共同适应（co－adaptation），只有作为一个整体才具有功能的器官的起源，无论如何不可能由偶然的突变引起的。自然选择论者解答道：请记住，眼晶状体是漫长进化过程的产物。完全可以想象，从简单的色素点到眼窝，再到眼晶状体这些微小的中间阶段（正像比较解剖学实际表明的那样），每个阶段都产生了微小的选择优势。于是，你才会理解这些形成物是怎样在系统发育史的漫长年代里积累起来的。自然选择论者还作出了支持其论点的各种精确计算。

    同样棘手的是，微进化与巨进化的一致性，一种“类型”内部多种多样形态的起源和这些类型本身的起源的一致性，受到了人们的质疑和辩护。比如说，有翅的果蝇从无翅的祖先中产生出来，这在不同程度上是由已知的果蝇突变造成的，这仅仅与早已存在的翅膀构造的差异有关。一种“类型”的巨进化的起源，不是微小变化逐渐积累的产物，而是在胚胎的早期阶段产生深刻变态的“巨突变”的产物。古生物学为这种观点提供了支持，它指出进化的两个阶段：第一阶段，某种新类型突然出现，在它出现后不久，好像爆发性地分裂成主要的几种纲和目；第二阶段，这些纲和目缓慢地逐渐形成物种并适应那些种群内不同的环境条件。自然选择论者的回答是：要明确地定义什么可以称为“类型”是不可能的，所以，不可能在“巨进化”与“微进化”之间划一条分界线。人们通过实验也认识了许多深刻变态的突变，诸如双翅目果蝇的四翅突变，或金鱼草花冠的两边对称形状突变为放射形状。不同“类型”之间过渡阶段是罕见的或通常是见不到的，这个事实很容易得到解释，因为新类型的祖先是稀小的，所以这些作为化石的祖先保存下来的可能性也是相应地很小的。不过，我们已很有份量地发现了这样一些过渡阶段，例如，始祖鸟是从爬行类到鸟类的过渡阶段，或者从爬行类经过兽齿亚目（Theriodontia）到哺乳类之间几乎无断裂的系列。确实没有理由假定微进化与巨进化之间存在着根本性的区别，或假定过去的遗传规律不同于现在的遗传规律。

    人们通常断言，进化过程不能根据“有用性”去理解。如果比较高等的组织意味着具有选择优势，那么，比较高等的有机体应当取代比较低等的有机体。可是，自然界的每个横断面显示了从单细胞到脊椎动物之间极其多样的组织层次，这些不同层次的组织都完好地得到保存，而且事实上它们对于维持生物群落全都是必不可少的。自然选择论者反驳说，当人类发明了弓和箭，就废弃了用棍棒打的简单方法，火器的引用宣告了穿戴盔甲的骑士的灭亡；坦克的出现使骑兵的攻击能力成了问题。现在各国家之间的生存斗争，只有依靠飞机才能获得生存——直到不久的将来，完备的原子弹将使人类从关于选择问题（既包括理论问题，也包括人类自身的生存问题）的困扰中解救出来。在这惊人的进步中，早期的诸阶段可能仍然很好地被保存了下来。居于边远地区的人可能仍停留在梅罗文加王朝的文明水平，在中非或新几内亚的穷乡僻壤可能还保留着相当原始的互相残杀的手段。相似地，呆滞的蜥蜴类动物被比较灵活的温血哺乳类动物所取代，有袋动物被有胎盘哺乳动物所取代，但这些并没有改变这样的事实：蜥蜴、蛇、龟和鳄仍生存着，以致于使我们想起从前爬行动物的壮观景象；有袋动物至今还生存于澳大利亚，没有更高等的哺乳动物进入那里。

    这类争论可以持续进行到双方筋疲力尽，但不会使对立各方信服。其理由是可以理解的。我们做了十几个至二十多个实验，从实验上证明了性状的“有用性”，例如，某种昆虫中具有与背景相同颜色的个体，比具有反差颜色的个体不容易被鸟吃掉。但是，对于这个进化受“有用”性控制的推断，还没有办法从实验上加以证实或证伪。如果任何物种都生存下来并经历了更高的进化，那么，发生的变化或者是有利的，或者是与有利变化有关的，或者至少是无害的，否则这些物种肯定灭绝了。但这仍然是放马后炮（vatici－natio post euentum）。”像西藏喇嘛教祈祷轮那样，选择理论不倦地咕咕哝哝低语：“一切都是有用的。”但是，至于实际上发生了什么，进化实际上遵循了哪些路线，选择理论什么也没说，因为进化是“偶然性”的产物，这里无“规律”可循。

    然而，这正确吗？
    4．进化Ⅱ：偶然性和规律

    进化是一个本身偶然的，只受外界因素引导的过程吗？也就是说，进化是随机突变和引起生存斗争与选择的同样偶然的环境条件，加上隔离的偶然作用和随后的物种形成的产物吗？或者，进化是由存在于有机体自身之中的诸规律决定的或共同决定的吗？

    这是一个使我们从各种主张、各种不同的解释和假说的激烈争论中摆脱出来的问题，而且它可以在事实的基础上加以判断。

    我们必须从基本的陈述出发来探讨这个问题。数学分析表明选择压力远远大于突变压力；甚至一个微小的正的或负的选择优势比没有选择的直接突变更加有效，即使这种突变以高速率和重复的方式出现。因此，逆选择意义上的进化的“方向性”是不可能出现的。无选择意义上的进化的“方向性”，只有经过极其漫长的时间周期才可能生效。

    从这些陈述和突变的“无方向性”（p．94）出发，自然选择论者断定，进化的方向仅仅是由外界因素决定的。但是，这个结论并不能从诸前提中得出。如果选择代表着进化的必要条件，那么，这并不能得出，选择已表明了进化的充分条件。

    也许物理学的类比可以说清楚这点。熵原理适用于所有（宏观的）物理过程。熵原理表明，一个限定的状态（除了非常小的空间里分子热运动的例外情况）规定在每一个物理过程中称为“熵”的某个量趋于增加。但是，熵原理只规定事件的总方向。一般说来，许多过程从热力学角度来考虑是允许的，然而究竟是否能发生什么事，如果发生了，实际发生的事是什么，我们并不能仅仅从熵原理中得知，找们必须要考虑系统的特殊条件。比如说，实际上是否发生了热力学上可能的氧化过程？或者为什么明矾结晶为八面体几何外形，而冰岛晶石结晶为六面体几何外形？我们不能根据熵原理作出回答，虽然氧化和结晶过程是服从熵原理的。因为，我们只能从反应物质的性质、它们的反应速率、不同种类分子的晶格力等等中获得这方面的知识。相似地，选择原理表明，一个限定的状态（除了无选择压力的例外情况），规定在所有进化过程中，有机体的“优势”趋于增加。但是，就个别情况而言，是否出现了优势增加的现象，以及出现了什么优势增加的现象，我们是不能从选择原理中推知的。例如，以麻雀而论，它偶然地被引入美国的，在美国并没有产生出新的小种，因此根本没有出现任何优势增加的现象。又如，腕足纲舌形贝，它在几亿年中保持不变。或许，生物能够通过完全不同的途径达到同样的结果，即生存斗争中的保存。热力学和选择原理都是偶然性机制的产物。生物学上主张一切事物都可以用选择原理来说明的观点，可以与过时的奥斯特瓦尔德（Ostwald）的“唯能论”相比较。这种“唯能论”确信物理学全都可以包容在能量原理中。

    例如，如果我们检验果蝇的突变，我们就会发现，这些突变产生了不受控制的多种多样变异的效果。此外，同样由外界因素引起的自发突变，相对于外界条件是“偶然的”，即它们表现出非适应的性状。比如说，突变不会出现这样的情况：在逐步增加温度的环境中表现出对较高温度的适应。只会表现出突变率的增加，这种突变率增加现象在其他情况下也会发生。可是，突变的多样性，突变缺乏对于外界影响的适应性和方向性，并不一定意味着这些突变完全是偶然的。这倒是表明突变和进化性变化具有很大的。但并非无限的自由度。

    当然，突变首先是受现存基回的性质和基因变异的可能性的限制的。简单地说，脊椎动物决不可能产生出导致像昆虫几丁质外壳那样的形成物的突变，因为，这不在脊椎动物解剖学的和生理学的蓝图的范围之内。这一点也同样适用于更精微的细节。例如，绿色的蝴蝶是非常罕见的，虽然蝴蝶在幼虫阶段普遍呈绿色，而且绿色是极好的保护色。不管许多花卉栽培家作了几个世纪的努力，也不可能产生出蓝玫瑰和黑郁金香。

    对基因本质和突变本质的研究得出了相似的结论。由于基因是具有蛋白质大分子性质的物理－化学结构的单位，又由于突变表示于以异构化或侧链变化等方式转变到一种新的稳态，因而变化只可能朝若干方向而不能朝所有方向发生，这类似于一个原子只允许有几种量子状态。在这两种情况中，童子化是以跳跃式的变化特征为基础的，同时也以系统的高度稳定性和组织化为基础的。一个原子在周围粒子热运动的不断碰撞下，不能吸收任意小量的能量，只有完整的量子跃迁才可能引起原子内的变化。这保证了原子在无限定的时间内能够保持不变。同样地，突变的“量子化”特征首先是以不连续性为基础的，其次是以基因高度的稳定性和比较稀少的突变为基础的，再次，可能的突变数并不是无限的，因为只“允许”有某几种稳态。

    这里，我们来讨论一个重要的问题。建立在大量事实证据基础上的进化论指出，动物和植物王国的发展，是经过漫长的地质年代，从比较简单、比较原始的形态发展到比较复杂、比较高度组织化的形态。遗传学的经验使我们接受这样的事实：生物是通过梯级式的突变途径而发生进化的。无论如何，事实上不论在今天的生命界，还是在过去地质年代的生命界，我们都没有发现连续转变的证据。我们实际上发现的是分隔的和有明显区分的物种。甚至在这些物种中存在着程度不同的许多突变、小种、亚种等等，并没有改变这个基本事实：人们没有遇见从一个物种到另一个物种的中间阶段；因为假如物种之间有逐渐的转变，那么就应当发现这种中间阶段。现存的和灭绝的生物界并不表现为连续体，而表现为非连续体。

    物种的非连续性可能基于这样的事实，不仅个别基因而且基因组都存在着某几种稳定状态。就个别基因而言，从一种状态到另一种状态的转变是非连续的，这是跳跃式突变特征的原因。至于基因组的稳定状态，可以用以下概念加以说明。一个“物种”代表了一种状态，在这种状态中已确立了协调的稳定的“基因平衡”，即在这种状态中基因如此内在地互相适应，以致于确保了发育无干扰地和协调地进行。从理论上说，如果没有外界干扰，稳定性可以在无数世代中保持下去。如果发生一个突变，这意味这种稳定型式受到扰动。因此，在大多数情况中，甚至在选择作用发生之前，突变会引起不利的、甚至致死的后果。但是，每个基因的作用并不只限于自身范围，而且多少也作为一种修饰因素影响基因组其余部分的活动（p．74）。物种总是因大量基因的不同而相互区别的。不管怎样，突变发生的量越多，则对已确定的基因平衡发生扰动的可能性就越大，即使这些突变本身可能是有利的。因此，处于从一个物种到另一个物种转变过程中的形态，可能处于不稳定的状态，它尤其会受到自然选择。所以，这种转变阶段必定是很快地经过的，或者从统计学上说，这样的转变阶段可能是比较稀少的。最后，假如这种生物形态没有在转变阶段消亡，它会达到基因平衡的新状态，在这新状态中它又能够保持很长一段时间。我们在自然界中发现的，正是这种状态，即一般说来，完全确定的物种表现为突变而不表现为连续的中间等级，只有在例外情况中，型圈（formenkreise）或中间等级的亚种群似乎恰好处于物种形成的过程中。

    类似的论证可能也适用于大类型组织的起源。前面已说过（pp．90f）微进化与巨进化之间不能划分确定的界线。然而，若我们预设进化过程是连续的，那就可能领料到从一种类型到另一种类型经历多长时间和多少相应的中间阶段。但是，我们并没有发现这种情况。相反地，在新类型产生的决定性的分支点上往往是一个未知的X。即使知道了中间环节诸如爬行动物与鸟类的中间环节始祖鸟，或环节动物与用气管呼吸的节肢动物的中间环节梯蚕属，或南非干旱台地的兽齿亚目的系列，那么这些形态也是稀少的，或只限于相当短的时期内的形成物。例如，始祖鸟，只有两个标本，与之相比，在索伦霍芬的板岩中发现的爬行动物化石标本有几千个。因此，欣德沃尔弗和其他古生物学家认为，进化不是一个连续的过程而表现为阶段性的过程：最初是以迅速分裂成几种主要群的方式爆发性地形成类型的阶段；其次是缓慢的物种形成和在每个分离群内对其不同栖息地逐渐适应的阶段；最后是衰落阶段，可以说，在这个阶段诸物种形态无控制地多样化发展，终于导致灭绝。欣德沃尔夫的看法可能是对的。他强调，通常人们论证地质时间对于物种以微小突变和选择的方式发生连续变化来说是足够的，其实这种论证方法是错误的。这仅仅考虑了进化过程的开端和终结，并假定中间阶段都充满了均匀分布的、逐渐的变化。但是，实际上形态的多样性是突然出现的。在一系列物种中，新的物种出现，并不连续地发展为另一个物种，而是在几十万年内保持不变，只有经历了这漫长的时间之后，才会产生出它的后继者。在这些类型中，几个主要的纲从早期阶段就出现了。例如，被子植物的几个主要的纲在白垩纪早期就已出现，类似地，有胎盘类的几个主要的目，例如食虫目、啮齿目、食肉目、有蹄目和灵长目动物，在第三纪开始时就已出现。在这以后的漫长年代里，只是充满了这些基本类型的较小变化。这种现象是欣德沃尔夫原生发生理论的基础之一。这种理论认为，个体发育早期阶段突然发生的变化会导致新类型的起源。这种观点类似于戈德施米特的有希望的畸形动植物的理论（p．79）。假定上述的阶段性进化过程的理论是正确的，那毕竟也似乎不需要假定微进化与巨进化之间有什么绝对的鸿沟，或假定“巨突变”是进化的唯一特征。动物和植物王国中为数不多的有机体的基本类型，证明重大的进化性变化是以比较稀少的和深刻的遗传性变化为基础的；可是，像欣德沃尔夫所说的，这并不意味着这些遗传性变化根本不同于已知的几种突变。考虑到各类型之间（如各物种之间）的过渡形态代表不稳定的因而是短期生存状态，类型的突然出现和中间类型空缺的现象也能够得到解释。

    对于适用于物种和类型的保存，也适用于从一种状态到另一种状态的过渡的稳定性状态问题，我们可以称之为进化的“静力学”。这些问题今天只能初步地加以解答。另一个主要的复杂问题是“进化的动力学”，即支配进化性变化的规律问题。这个领域中已经有了某些有前途的开端。

    每一条自然定律意味着对可以重复发生的自然现象的陈述。因此，如果我们想要确立进化定律，那就必须寻求这种重复发生的自然现象。我们在许多种有机体上出现的类似的变化的现象中发现了这种重复性。虽然，将这些类似的变化按个别情况加以区分往往是困难的，但我们可以将这种类似性分为三类。第一类包括同源基因的变化；第二类包括发育过程的类似变化，即由不同的基因或不同的环境因素引起的相似的表现型；第三类包括在不同遗传和发育基础上产生的类似性。

    许多基因和由基因内变化引起的突变，实验上表明是同源的。例如，不同种的果蝇的大量染色体区段表明了这种同源性。当有关基因通过已知的基因控制物质（gene－controlled substances）或所谓基因－激素（gene－hormones）影响发育时，特别地表明了这一点。例如，在粉蛾（Ephestia）中引起色素促积的a＋物质，与使果蝇的v－（朱红色）眼呈现野生型正常的暗红色的v＋物质是相同的。像激素那样，这些基因控制物质不是物种特有的；v＋物质和a＋物质是同源的基因－激素，v（果蝇的朱红色的眼）和a（粉蛾缺乏色素淀积），以及相应地v＋（果蝇野生型眼色）和a＋（粉蛾野生型），分别是同源的突变和基因。类似的突变具有重要的临床意义，因为在人和驯养的动物上发现的对应的遗传疾病，是由类似的突变引起的，而巳在动物身上易于作遗传分析。研究的有趣结果是分类学上大不相同的机体，诸如粉蛾、果蝇、兔和人，具有某些共同的基因，并由此表现出类似的突变。另一方面，研究的结果也表明，不同物种的差别，在很大程度上不是个别基因的差别，而是基因综合体的差别，即作为一个整体的基因协调性的差别，这种基因协调性是某一分类群体所特有的。这个原理在一个重要领域即形态学领域内的意义将在后面再行考察（第二卷）。我们将会看到，相当大的一部分进化性变化和相当大的一部分生命形态的多样性取决于比率的变化，这种变化又取决于生长速率的协调性的差别，从而取决于基因综合体内部协调性的差别。

    在或大或小的种群内发生的类似的突变是一种普遍的现象。例如，我们在小麦的不同种内发现有芒的和无芒的形态，易碎的和牢固的穗，夏麦和冬麦，等等。类似地，“黑麦”属在细节上重复“小麦”属内所发现的种的系列。这种不同分类群体的“同源系列律”（瓦维罗夫［Vaviloff］）并不是没有实际意义的。在栽培植物中，表面上看来没有人们所期望的突变，但在相关的种和属中却发现了这种突变，于是人们就可以指望通过比较深入细致的研究，很可能发现这种突变，或者可能用辐射的手段人工诱发这种突变。

    第二类是由非同源基因引起的表现型上对应的突变。例如，我们在大不相同的物种诸如兔、鼠、猫、人类等等中发现白化体形态。其中某些白化体是由同源基因突变引起的，另一些肯定是由非同源基因突变引起的，因为当形成色素淀积所必需的诸因子（通常是许多因子）中的一个缺失时，总会出现白化病。显然，如前所述（p．74），这种现象表明基因影响着从基因组到完整有机体的复杂生理过程。不同的因子可以通过相似的方式影响这个过程，并且表现型上相似的变异可以作为不同的突变基因的遗传性变异而出现，甚至也可以作为由环境因素引起的非遗传的拟表型而出现。

    在某个特例中，不易确定某种类似性是属于第一类还是属于第二类，即它是以基因同源性为基础的，还是以无这种同源性的发育过程的类似偏差为基础的。无论怎样，我们几乎在植物学、动物学、人类学、古生物学和动物地理学领域中处处遇见类似性现象，虽然对于这些类似性现象现在尚未有综合性的探讨。例如，繁育和驯化动植物在这方面提供了一个宽阔的领域。在极为不同的物种中，我们发现皮毛的类似的变异，诸如白化、黑化、花斑、稞皮、卷毛等等。我们发现颅骨的变异，诸如“哈巴狗头”和长头；“德国种小猎狗腿”和其他变异，在相当大程度上有可能部分地归因于同源基因的突变，这些突变展现了分类学上大不相同的物种具有的共同遗传特征。例如，人的某些突变，诸如卷发因子，不同矮人种族中的矮小个子，很可能在空间和时间上互不相关的所有主要种族中重复出现。类似的情况也适用于所有人种中的体质类型，甚至驯养动物的体质类型可以与人的体质类型相比较。最后，在古生物学中广泛存在着类似的系列。这些类似的系列可以在菊石、雷兽等不同的独立的种群中发现。像在雷兽中发生的进化趋势是由一种数量定律——异速生长（p．138）定律决定的。类似地，在动物地理学中，所谓地理规则，诸如伯格曼（Bergmann）关于寒冷气候带动物的体积大于温暖气候带动物的规则，艾伦（Allen）关于比较寒冷的地区动物躯体暴露部分（肢、尾、耳）短小的规则，格洛格尔（Gloger）关于黑色素淀积随气温适中和气候干燥而减少的规则，至少是部分地建立在类似性进化基础上的。

    第三类情况是，当遗传和发育的基础不同时，类似性电能显现出来。例如，拟态现象很可能部分地基于基因的同源性。然而，在某些蝴蝶中，极佳的拟态图案是由色素引起的，这些色素在化学成分上与正常形态中的色素是全然不同的。尽管遗传基础不同，但相似性是存在的，并且这种相似性必定通过选择的途径而产生。

    在既非基于基因的对应性，也非基于发育的对应性的类似性中间，我们首先发现这些可称为生态类似性。按照经典的定义，同功属于生态类似性，即器官在功能上相似，但就它们结构的位置和它们系统发育的起源而言，是不同的，例如鸟和昆虫的翅膀，或哺乳动物、昆虫和其他动物的胎膜便是。“趋同”这个术语只适用于这样的情况：在系统发育上有共同起源的不同种群，由于对相似环境条件的适应，各自独立地产生类似的形成物。换言之，我们将同源的、后来朝不同方向发展，而最后变成同功的器官和结构，称为“趋同的”器官和结构。一个例子就是，适应于水生生活的流线型体形和鳍，最初是鱼具有这样的结构和器官，而后来经过陆生动物的祖先演化形态和返回海洋的演化过程，鱼龙和鲸也具有这样的结构和器官。另一些例子是，有袋动物和有胎盘哺乳动物相似的适应类型，属于不同科的仙人掌、大戟和萝摩的沙漠植物多汁的茎。这种生态类似性很容易符合于适应性的通常结构，以及产生这种适应性的进化因素的普遍组合。

    然而，毫无疑问，存在着若干进化原理，它们仅允许许多器官的进化有几种趋向。引用最有名的例子是，可以在扇贝、墨鱼和脊椎动物非常相似的形态中发现按照照相机原理构成的晶状体眼。从系统发育看，这些形态是大不相同的，并且从个体发育看，它们眼睛的发育也是不同的。在无脊椎动物中，眼是表皮派生出来的，在脊椎动物中，眼则是脑的派生物。不论怎样，一旦向形成复杂眼睛的方向发展的路线纳入系统发育，自然界显然除了采纳经历扁平眼、窝状眼和晶状体眼的连续阶段的进化路线，而不会采纳其他进化路线。因此，我们能在大多数趋异的动物种类中发现眼的这些连续进化阶段。这同样适用于组织的基本原理。例如，我们在原口动物门和后口动物门中，在环节动物和脊索动物中，发现次体腔、体节和循环系统的类似进化。这些动物门，就其结构而言，就其系统发育和个体发育而言，则是对立的。这种情况也适用于生理特征。例如，在动物界，只存在少数几种呼吸色素，主要是血红蛋白、红绿蛋白、蚯蚓血红蛋白、血蓝蛋白；这些呼吸色素可以分别在不同的动物种群诸如脊椎动物、羊角蜗牛和红色水中幼虫（蚊子摇蚊属幼体）中发现。估计蛋白质数量可能达10[2700]，而宇宙中电子的总数为10[79]。虽然呼吸色素的形成物已出现过许多次（可能由氧化酶形成，氧化酶在绝大多数机体中是普遍存在的），但是，在这些发展趋向中，不同的生物只能选取其中一种趋向。

    由此看来，进化过程中有机体经历的变化，不是完全侥幸的和偶然的，而是受到限制的。首先受到基因中可能变异的限制，其次受到发育中即基因系统活动中可能变异的限制，其三受到组织化的普遍规律的限制。

    这些限制性因素好像与这样的事实有关：进化通常传导“直向演化”的影响即生物具有朝一定方向演化的固有趋向的影响。如前所述，数学分析表明，在已知的突变速率内，选择压力的效应远远大于突变压力的效应。因此，违抗自然选择而决定进化过程的趋向意义上的直向演化，可能是例外的现象，或许这种现象根本就不存在。但是，进化不仅是由环境的偶然因素和生存斗争决定的，而且受内部因素的制约，在这个意义上，直向演化是存在的。“进化的绝境”，即朝不利方向的进化，似乎是在选择作用减弱的地方和某个生物种群达到不受威胁的优势地位时出现的。于是，可能会出现那些“过分的形成物”，这通常预示着该生物种群濒临灭绝。例如，我们在中生代末期的巨大爬行动物和菊石中，同样在雷兽（p.89）、巨角鹿等中发现这种情况。驯化的动植物中也有类似的情况，其中许多有点畸形的形态体，在受人工保护的物种中被保存下来，但是它们在野生条件下会很快消亡。比如，我们可以想到许多家狗、家鸽的变种，许多白化体小种，表现出内耳的遗传性扰动的华尔兹鼠；类似地，诸如叭喇狗类型，龋齿等等的“驯化现象”，在冰川时期将近结束时的洞居野蛮人那里就已出现了。在人类中，也是同样的原因使变异（诸如近视、龋齿、先天性易患疾病）增加和扩散开来，这些变异在野生状态中会很快被淘汰，但在文明条件下，却不再构成对生存的威胁。

    在这个意义上，直向演化可能导致有利的结果，例如，在哺乳动物的系列中脑的体积趋于增大。但是，在这样的事例中，直向演化也会导致进化的绝境。无论怎样，在这种直向演化的进化中，“利用原则”起着作用。不是逐渐适应造成向前直向演化，而是直向演化趋向最终可为新的、更高的成就创造必要条件。例如，不同种类的类人猿显示出头部形成的程度是不同的，根据杜波依斯（Dubois）的理论，类人猿从一个种群到另一个更高级的种群，它们的脑量是成倍增大的，但是它们的栖息地和行为并没有什么很大差别。类似地，原始人种具有像文明人一样大小的头脑，但是，原始人种肯定没有充分利用这种高度发展的脑，或许，即使在现代文明环境中也没有充分地利用。

    虽然人们非常赏识现代选择理论，但我们得出了一种根本不同的进化观点。进化看来不是一系列偶然事件，进化过程不是仅由地球史上的环境变化和由此产生的生存斗争决定的，环境变化和生存斗争导致了对混乱的突变材料的选择。当然，进化也不是神秘因素的活动，诸如力求完善化，或趋向目的性或适应性。进化表现为一种本质上是由若干有机规律共同决定的过程。在某些适当的事例中，这种进化过程可以用精确的方式表述出来。我们不必对有关进化的诸因素作出承诺。由于已发生的突变具有某些优先选择的运气，或仅仅由于“直向选择”具有某些有利的进化趋势，进化是否具有可循的规律？我们可以将这个问题留待以后再行解决。系统发育中是否发生过“巨进化”尚成问题，这种“巨进化”与从实验中得知的突变是根本不同的。对这个问题，我们不能解决，因为我们无法重演进化，而且这个问题也不是头等重要的。问题的要害是，作出这样的陈述，即：进化不是一个随机过程，而是受一定规律支配的，并且我们相信，发现这些规律，将成为未来进化论的一项最重要的任务。
    5．进化Ⅲ：非科学的插曲

    最早用随机事件解释有机体“适应”的达尔文主义者是前苏格拉底的古希腊哲学家恩培多克勒（Empedocles）。他的一篇著名残篇说，生命是在火的影响下从潮湿的泥土中冒出来的；起初形成单个头、眼、肢，然后它们组合成怪物，诸如有许多手的动物，人头的牛，牛头的人身，直到偶然地出现能够生存的不可名状的生物；这些生物便是今天植物和动物的祖先。人们也知道，达尔文的理论是他同时代的国民经济状况在生物科学中的应用。达尔文最重要的出发点是马尔萨斯关于生物增殖速率高于可得食物数量增长速率的论述。类似地，用“得益”和“竞争”的术语考虑生物现象，符合曼彻斯特学校中的国民经济学。就这些一般概念而论，人们在情绪上对“达尔文主义”的反感是根深蒂固的。一方面，路德维希诙谐地提出反论：“从原始小虫一直到歌德和贝多芬的进化，好像是个别基因发生侥幸的‘偶然事件’的产物。”另一方面的原因是，尼采（Nietzsche）认为达尔文主义含有民众为他们野蛮生存而斗争的“贫穷味”，而对达尔文主义的“商贩哲学”怀有忿恨。

    进化论领域中存在着我们在生物学所有领域中都可以发现的同样的可供抉择的观点。一种是机械论观点，它把生命者作无目的和偶然的东西，因为似乎只有这种无目的性和偶然性才是真正的科学理论的基础。另一种是与此相反的观点，好像唯一的抉择就是假定生命活动中存在着科学上无法把握的和神秘的因素。同其他生物学领域一样，进化论领域中的这两种观点的综合，便是机体论定律。

    如果我们作朴素的、无偏见的沉思，可以发现自然界并不像一个精打细算的商人，她倒是像一位富于奇想的艺术家，一会儿创作出充满幻想的作品，一会儿又浪漫地自嘲，毁坏其作品。“经济”原理和“适应”原理只有在匹克威克式的意义上才是真实的。一方面，自然界是吝啬的，比如，当她坚持消除已经微不足道的退化器官时，即是如此。如同选择理论所主张的，这种微小的经济性具有足够的优势，以致于在生存斗争中起决定性作用。另一方面，她产生丰富的色彩、形态和其他创造物，这些东西就我们所能看到的而言，是完全无用的。例如，蝴蝶双翼精美的艺术性，在功能上不起什么作用，甚至眼睛不完善的蝴蝶本身也不能欣赏这种彩翼之美。

    创造物的丰富性和有趣性好像表现为同一组织层次（p．87）上形态的“横向”多样性，也表现为组织的“纵向”进步性，而这些多样性和进步性可以认为是“有用的”，但不必定是“有用的”（p．91）。我们早已说过，这些看法并不是对选择理论的一种反驳。然而，有两方面的问题我们仍然感到不满。

    从科学的观点看，我们不能满足于如下贫乏的解答，即在已确立的进化因素范围内全都是可能的；或者认为，进化是通过对有利变异的选择而不知怎么地出现的，或纯粹是通过中性突变的基因分布的偶然性而被允许生存下来。与此相反，我们想要知道的是，据以“一齐暗示”的“秘密规律”是什么。

    另一方面，作为现代的人，我们倾向于把功利主义理论看作像新西兰大蜥蜴那样的一种活化石，看作维多利亚时代上层社会和中产阶级哲学的遗风。这是19世纪和20世纪初期社会状况对二十亿年地球史的投影。“进步”是“有用的”，因此，“有用”是“进步的原因”。以后的“伟大时代”把这种观念原封不动地转换成斗争是万物之源的概念。但是，达尔文主义所基于的社会学的类似性现在不再令人信服。这种演绎推理的大项是无价值的或轻浮的，小项肯定是假的。人类在科学和技术方面的进步，肯定不是因改进适应性的需要而产生的。先有热的理论，然后按照“利用原理”，才有蒸汽机；先有赫兹（Hertz）发现电磁波，然后才有收音机和雷达。第二次世界大战也许是第一次由需要引起原子弹——“应用研究”——这导致了原子物理学的迅速发展，进而导致了“基础研究”的迅速发展；这种科学和技术的发展对人类有什么益处是非常可疑的。突出地标志着我们文明（但这只是我们具有的文明，而不是古代的、印度的或中国的文明）的科学技术的进步，是一种固有的和很可能是悲剧性冲动的表现。科学技术带动我们永不停息地向前发展，它的进步不是因为它有益于个人、国家和人类，而是“按照涌现出来的规律”（歌德）活动的结果。

    所以，进化看来不仅仅是由利益所支配的偶然性产物。进化好像一幅象征丰饶的创造进化的图画，一出充满悬念、冲动和悲剧性复杂情节的戏剧。生命艰辛地螺旋形向较高的和更高的水平上升，每上升一步都付出代价。它从单细胞发展到多细胞，同时也把死亡带到了世界。它进入到更高的分化和集中化水平，为此付出的代价是丧失了受扰动后的可调节性。它造就了高度发展的神经系统，并因此而带来疼痛。它给这种神经系统的原始部分增加了有意识的大脑，这个大脑借助于符号的世界能够预见和控制未来；同时它迫使人们对残暴的人未知的未来焦虑不安；最后，它也许不得不为这种带有自我毁灭因素的发展付出代价。这种偿付代价的含义是未知的，除非它正是神秘主义者所谓的上帝已意识到他自己的表现。

    可是，从科学的观点来看，生命的历史似乎并非随机变化的积累的结果，而是受规律支配的。这并不意味着有神秘的控制因素，以拟人的方式朝着逐渐适应、合理或完善的方向努力。相反地，存在着我们目前在某种程度上知道的、并且有希望在将来知道得更多的规律。自然界是一位富有创造力的艺术家；但艺术不是偶然的或任意的东西，而是伟大规律的实现。
    6．生命的历史特征

    有机体表征为三个最重要的属性：组织化，过程的动态流和历史性。如前所述，“生命”不是一种诸如电、引力、热等的力或能，力或能是内在于任何自然物或可以传递给任何自然物。生命只限于具有特定组织的系统之中。生命的另一个特征是有机体中的连续流和过程的型式。最后一个特征是，每个有机体来源于同类的其他有机体，它不仅带有现存个体自身的过去的特征，而且带有它以前世代的历史特征。不久前，我们试图根据生命有机体的基本特征，将生命有机体定义为“稳态系统的等级秩序”。可是，这个定义遗漏了一个重要特征，关于这个特征我们可能说得不太确切，但肯定不会完全丢失要点。

    在物理系统中，通常只根据瞬间的诸条件来确定事件。例如，就一个下落物体而言，不论它怎样下落，它总是到达一个瞬间位置，就一种化学反应而言，不论它以何种方式进行，总会产生反应的化合物。可以说，在物理系统中，过去是被抹去的。与此相对照，有机体显示为历史性的存在物。例如，当人的胚胎在一定阶段呈显出鳃裂时，它揭示了在地质年代中哺乳动物是从像鱼那样的生物进化而来的。相似地，我们也发现了有机体行为的“历史性”；动物或人类作出的反应，依赖于有机体在过去遇到过的或产生的刺激与反应。根据这种特征，赫林（Hering）作出了关于“记忆是有机物质的一般功能”的假定，西蒙（Semon）、布洛伊勒（Bleuler）、里根纳诺（Rignano）提出了生命的记忆理论。认为进化与个体有机体中的记忆有着平行的关系。

    的确，某些物理现象并非完全没有对过去的依赖性。例如，可以在残留的磁性、弹性和胶体行为中发现滞后现象。例如通过加热液化的胶体可以再固化；但是如果这种固化胶体再次液化，熔点便会降低；因此，它们的行为如此依赖于先前的历史。拉谢夫斯基（Rashevsky）指出，滞后现象的基于这样的事实：上述系统具有几种平衡态即最小自由能的状态。在这个事例中，环境并不明显地决定该系统的状态，因为，该系统能够在同样的环境中以几种不同的平衡态存在；实际达到的状态是由先前的历史决定的。拉谢夫斯基已分析了这些实例，从热力学和动力学的观点来看，由于滞后现象在无机事件中的意义不大，因而很少有人用理论物理学对这种现象进行思考，并研究物理系统中的“学习”功能。按照他的看法，具有几种平衡态的系统有若干条件反射特征的属性。这类系统能够有条件地对环境的空间与时间“变化型式”作出反应。根据这些思考，拉谢夫斯基及其同事得出了关于大脑机制和行为的深刻理论。

    对过去的这种依赖性现在已相当好地可用数学表达出来。上述情况都可以用微积分方程来处理；在定义系统变化的方程中，出现有关时间的积分，用以表达该系统以前历史中所发生的变化。这种“后效应物理学”原理是由福尔特拉和唐南（Donnan）建立起来的。

    然而，这种理论没有包括有机体的基本历史特征，也就是，按照海克尔的生物发生律，胚基在个体发育过程中逐步展开的特征，正是在系统发育过程中积累起来的历史特征。海克尔的生物发生律虽然在细节上需加以修改，但大体上是正确的。人类的胚胎展现了从原生动物到鱼类、两栖动物、爬行动物到原始哺乳动物的几十亿年的系统发育史，但这个漫长的历史只在九个月内就重演了。胚基在系统发育中的积累和胚基在个体发育中的展开的双重过程，倒是可以与唱片相比，唱片上有录音时留下的、与演奏的美妙音乐相对应的痕迹或“印象”，当放唱片时，这些痕迹或“印象”再转变成声音。可是，遗传学没有说明称作“基因组”的唱片的本性。

    遗传学和实验进化论仅仅关注已有基因的突变。但是，进化显然不只包括已有基因的变化，也包含某些新基因的创造。否则我们会走向荒谬的预成论，必定会假定人类现有的基因早在原始的阿米巴身上就已有了。实际上，除了偶然的复制，例如，果蝇棒眼突变的偶然复制（p．82），我们并不知道新基因的起源，从这里很难得出有深刻意义的结论。我们也几乎不能说出在各种有机体中基因的绝对数目。染色体数目与物种的分类位置和系统发育的位置没有确定的关系。至少就基因被解释为分离的单位而言，这些思考是能够成立的。从统一的遗传基础概念来看，也许不能将系统发育的变化解释为新基因的增加，而应解释为向作为一个整体的基因组中的新状态的转变。相似地，心理上的记忆应当解释为整个“脑区”的变化，不应解释为分离的和个别的记忆痕迹的积累（pp．191f．）。

    这里出现了更深一层的问题。按照热力学第二定律，（宏观）物理事件的总方向是趋于有序的减少和组织化程度的减少（cf．p178）。与此相对照，进化中似乎存在着朝增加有序的方向发展的趋势。作者很早以前就谈到这个重要的特征（例如，1932年，p．64）。沃尔特里克称之为“渐进变化”。在物理过程中，偶然性和统计概率朝消除差异的方向起作用，像在热平衡的建立和能量的耗散中那样，按照熵定律，分子的随机运动而使差异消除。相反地，在生物领域中，按照选择理论，偶然性在趋于增加分化和复杂性的方向上起作用。

    这里可能有三个要点需要加以考虑。第一，熵定律并不排斥向更高有序的转变。例如，形成高于分子的组织层次的结晶过程，当然遵循熵定律；这可能因为存在着空间矢量——出现化合价或晶格力——而且熵走律仅仅表明在作为一个整体的系统中即晶体加溶液的系统中，自由能必定减少。如果在有机系统中存在着组织力即“更高层次上的结晶化的力”，那么它们的渐进变化不会与熵定律发生冲突。第二，我们可以考虑宏观物理事件与微观物理事件之间的深刻差别。按照热力学第二定律，宏观物理事件朝着消除现存有序的方向演变。但是，就原子内部事件和宇宙事件而言，按照量子物理学定律，会发生导致更高有序的过程，例如，在恒星内部，较重元素的形成物代替放射性衰变，因此，“渐进变化”是可能的。也许，生物的渐进变化最终也要根据量子物理学的观点加以考虑，正如用量子力学观点考虑突变问题可能是真实的（pp.95，165f．）。第三，这里有一个最近才发现的和最重要的问题。与封闭系统中的总趋势相对照，在开放系统中可以出现熵减少的趋势。并由此转变到更高程度的非均匀性状态和复杂性状态（P.127）。

    有机体表现为一种空间整体，它在其各组成部分及诸部分过程之间的相互作用中显示出来。相似地，有机体内的过程是由整体的空间系统（而不是由孤立的因果链）决定的，看来它们也是由整体的时间前后联系（而不只是由瞬间状态）决定的。空间的整体性和历史性可能终究是同一时空整体的不同面相。在我们所考虑的四维时空整体中，时间维表现为除空间坐标之外的第四坐标。比方说，世界冰冻成四维的“时间风景”，四维可以表示同一实在的不同面相。无论在空间上还是在时间上，生命系统的行为都不可能由单一因果关系决定的（单一因果关系，意即有机体代表了孤立的因果链的总和，它是由瞬间状况决定的），而是由整体的时空模式决定的。这个概念与波动力学的陈述有某些相似之处。如果我们能够用一个公式来表示有机体的完整过程的话，那末，这个公式可能便是微积分方程，它同时表明了空间和时间的整体。这是些深奥的问题，必须用有关理论物理学和一般系统论（pp.199ff．）加以处理。

    我们只能把所有这些问题提出来；目前，我们既没有事实根据，也没有理论工具对这些问题作出精确的解答。
    7．神经系统：自动机或动态相互作用

    当我们接受体格检查时，医生做的初步检查工作之一，是要用小锤轻叩放松下垂的腿的膝腱，而腿会向上反弹。医生探查的是某种反射弧。膝腱内有感受器，轻叩刺激了这些感受器。兴奋流经过神经通路——感觉神经，进入脊髓。那里的神经中枢把兴奋从感觉神经转换到运动神经中去。通过后者，兴奋流进入肌肉，肌肉引起收缩，腿因膝痉挛或膝腱反射而向上反弹。如果没有反应，就意味着反射弧有障碍。因此，检验这种反射和其他反射，是诊断神经系统疾患的基础，神经系统疾患的症状是某些反射的丧失。

    中枢神经系统过程的领域和行为的领域，从生物学和医学的观点来看是同等重要的，这些领域的最新发展引人注目地表明了机体论概念的兴起。

    19世纪著名神经病学家创立的传统的神经中枢和反射理论，试图把神经系统分解为具有确定功能的装置的总和，也试图将类似的动物行为分解为在这些结构中发生的可分离的过程。这样，脊髓被看作为按分节的次序堆积起来的反射装置的支柱。其次，延髓包含许多反射中枢，也包含重要生命活动的自动中枢，这些自动中枢的功能不需要外界的刺激，诸如呼吸中枢，它刺激呼吸运动；血糖中枢，它控制心搏；血管舒缩中枢；等等。最后，脑也显现为许多中枢区域的总和：大脑皮层的运动区，它对应于体肌的个别部分，控制它们的随意运动；感觉区，它代表了不同感官有意识的知觉的装置；联想区，它具有比较高级的智力功能，尤其是记忆和学习的功能都在这些区内。

    有关神经系统的反射、神经中枢、定位的理论，是以大量实验和临床的事实为基础的。可是，有其他人们熟知的事实，表明神经系统内有大量的调节能力，因而与这个理论有着明显的差别、例如，由面神经变性引起的麻痹，临床上采用将副神经或舌下神经（N．accessorius
    or hyPoglossus）的纤维移植到面肌的方法，是可以治愈的。过了一些时候，病人又能够控制他的面肌，虽然补给的神经是非常规的。或者就按绍尔布鲁赫（Sauerbruch）法所做的修复术而论，博在残肢上的假肢可以由屈肌的正常活动而伸展，也可以由伸肌的活动而弯曲。这类经验表明神经和中枢并不是不可改变地和机器式地固定为某一种功能。贝特（Bethe）、冯·布登布罗克（von
    Buddenbrock）和其他人做的许多实验都表明了这点。例如，昆虫、蜘蛛和蟹的移动特点是所谓交叉缓行。就是说，在某个步骤中，先是左边的腿移动，其次是右边的腿移动，再次是左边腿同时向前移动，随后的步骤是，左右腿以相反的顺序移动。如果其中一些腿被截除，那它马上就会重建交叉缓行，而不需要经过一段时间的学习。当然，这时剩余腿活动的协调性，是与正常腿的活动不同的。因此，腿的活动不可能取决于某种固定的控制机制，而必定取决于作为一个整体的周围神经系统和中枢神经系统的状况。

    于是，我们发现了传统的中枢理论所依据的事实与这些中枢神经系统调整机制的事实之间的一种对抗。后者也具有重要的临床意义，因为它们表明了神经系统受扰动后有可能修复的根据。本作者想在这里重述自己早期的一些陈述（冯·贝塔朗菲，1936年，1937年），因为这些原初在机体论概念基础上形成的陈述，已被最近的研究所充分验证了。因而这些事实极好地表明了机体论概念作为一种作业假说的价值。

    传统的反射和中枢理论把中枢神经系统看作为许多孤立的个别机制的总和。不管怎样，如果这种理论不是根据成年人的经验提出的，就不可能产生这种概念。事实上，我们在很大程度上找到了中枢神经系统的各个部位与一定功能之间的固定关系。破坏腰椎神经会引起膝反射功能的消失，损坏脑的视觉中枢会造成脑皮层盲；刺伤呼吸中枢会引起呼吸活动的停止由此导致死亡；等等。另一方面，临床上和实验上有关调整的事实表明，这种固定关系不是绝对的，不能简单地把神经系统看作许多固定的反射装置的总和。无论如何，当我们考察中枢神经系统的系统发育和个体发育状况时，便会理解这种对立关系。于是，我们发现可以应用逐渐机械化原理来说明这种现象。中枢神经系统从机械化程度较低的状态发展到机械化程度增高的状态，这里它在很大程度上好像表现为许多固定机制的总和，虽然这种机械化绝不是完全的，正如调整现象所表明的那样。我们可以在脊椎动物的系列中看到神经中枢在系统发育过程中的逐渐固定。在最低等的脊椎动物中，只能发现很少的、不确定的神经中枢（盲鳗属，赫里克［Herrick
    1929年］）。猴的运动神经区域远不如类人猿那样明显地确定。用电刺激类人猿脑皮层的某些点，可以引起手指孤立的活动；猴子则不是这样（谢灵顿［Sherrington，1907年」）。相似地，中枢神经系统的个体发育表明，并不像传统图式所假定的那样，局部反射是原有的；相反地，这些局部反射是从整个躯体或较大的躯体诸部位的原始运动中定形起来的。这在极为不同的物种诸如美西螈、猫、鸟和人的胚胎中得到了证明（例如，科格希尔［Coghill］，1930年；科罗尼奥斯［Coronios」，1933年；赫里克，1929年；库奥［Kuo」，1932年）。

    因此，可以勾勒出如下的神经系统发育的图像。它最初状态在很大程度上表现为一个具有均等潜能的系统，然后某些部分逐渐地获得越来越特化的功能。这相似于发育的状况：胚胎最初是具有均等潜能的系统，然后逐渐确定造器官形成的区域，这些区域固定地具有一定的功能，并且只能产生出一个单一的器官。相似地，一定的反射弧也是从作为一个整体的躯体的原初运动中分化出来的。然而，它并没有完全丧失执行其他功能的能力。甚至传统理论不得不假定有“副中枢”存在，当主中枢（诸如脊髓中呼吸中枢和血管中枢）不再起作用时，副中枢就起作用。因此，这些中枢没有明显的限定部位，但它们的功能却在一定程度上由中枢神经系统的较大的诸部位执行的。然而，在正常状况下，每种功能是由“我们所知道的最好的”部分控制的。如果这些“控制部分”遭破坏，那么其他诸部分可能接替这些功能，虽然这些接替部分的效能较低。心脏功能的例子可以最令人信服地说明这个原理。在正常情况下，窦房结（心房中起心跳起搏器作用的系统）是控制部分，它调节心搏。当完全的心脏传导阻滞妨碍窦房结的活动时，房室结（在心房与心室之间的边缘）接替这种控制功能，心博活动才得以继续进行，尽管心搏是以原田淳节律（Tawara－rhythm）的缓慢速率进行的。最后，甚至希氏束（His’bundle）（心脏起搏器系统的最后分支）也能引起心搏。相似的原理显然适用于神经系统。感觉器官，神经中枢和效应器器官之间的协调活动，导致了一定的反射通路的建立，这些反射通路通常以固定的和机器似的方式对相应的刺激作出反应。但是，这种特化并不是绝对的，并且神经系统显示出可调节性，因为它的原初均等潜能在发育期间虽受到限制但并没有完全丧失掉。

    临床上和实验上有关神经系统调节的证据表明，神经系统各个部分的功能取决于作为一个整体的系统的实际状态，取决于与外周器官（感官、肌肉）的关系。因此，在失去一条腿或几条腿的甲虫和蟹中，神经系统内的协调依赖于剩余腿的数目和排列状况。如果器官被非常规神经所补充，那么反射通路和神经中枢的功能可能会改变。但是，完整无损的动物的反应也不只是由某个确定的神经中枢的作用单独地决定的，而且在不同程度上还由作为一个整体的神经系统的状态所决定。由于这个原因，许多反射只能在除脑动物身上清楚地显现出来，而不能在完整无损的动物身上表现出来。在未受损伤的动物身上，这些反射受到作为一个整体的神经系统内的相互作用的深刻改变。可是，如果各个部分的功能依赖于整个系统的状态，那么，就会得出这样的结果，即：反应的协调性不是或不完全是由固定的排列决定的，而是受作为一个整体的系统内的动力学规律支配的。

    反射理论把反射弧即对外界刺激的反应，看作是行为的基本要素。相反地，最近的研究表明，它具有相当自主的功能；而这种自主的功能应被看作是基本的。自动的器官，例如，心脏、神经中枢（如呼吸中枢），就是实例。反应机制（反射弧）似乎都是在原初的节律运动机制的基础上发展起来的。例如，这表现为这样的事实：感觉神经细胞只是在运动神经细胞发生作用之后，才参与对运动的控制。在美西螈幼体中，这些运动在运动神经细胞和感觉神经细胞发生联系以前就出现了；因此，这些运动不可能是对外界刺激的反射，因为反射弧的感受器部分还没有与运动神经部分发生联系。它们是由运动神经细胞本身产生的自动活动（科格希尔，1929年，1930年）。在人类胚胎中，最初运动也具有自动的性质（朗沃西［Langworthy」，1932年）。

    我所勾勒的概念不仅适用于个别器官的功能，而且适用于作为一个整体的有机体的行为。在许多有机体中，处于相同环境（没有外界刺激）的正常状态，也不是静止的，而是迅速地、活泼地运动着的。同样，我们在本能行为中也发现这种自主活动。这里，它表现为完成某些运动的“驱动力”。这种驱动力出现于某种没有外界刺激和外因作用的生理状态中，比如，出现于寻觅食物和寻找性伙伴中。

    这些洞见导致了对“刺激”概念的修正。如果有机体原本就是一个能动的系统，我们必须说：刺激（即外界条件的改变）并不是在内部非能动的系统中造成一个过程，而宁可说是在内部能动的系统中修正该过程。这引出了重要的结论：最终决定有机体反应的，不是这么多的外界影响、刺激，而是内部境况，是远离正常态——心理学上说是远离“需要”。这符合事情的实际状况。有机体的活动首先不是由刺激引发的，而是由寻找食物、寻觅配偶等等的需要促动的。这些“驱动作用”最终使有机体达到恢复正常态的境况。由内部状态而不是由外部刺激引起的驱动作用，与由外部刺激引起的反应之间，只有程度上的差异。而后者主要也还是取决于生理状态，比如饥饿的动物一看见被捕食的动物就作出进攻的反应，但如果饱食动物就不会留意被捕食的动物了。普夫吕格尔（Pfluger，1877年）作出过这样的经典陈述：“需要的理由便是满足需要的理由。”他意欲据此表达生物所特有的灵魂似的目的性。但是，活力论陈述或心理学陈述并没有表达出任何东西。它只是说，偏离生理平衡状态就会导致种种行动；直至最终恢复到正常状态。

    我们还在本能行为中发现一种逐渐机械化或确定性，它与胚胎发育中的情况极为相似。可以在石蛾的幼体中看到这种极好的例子，这些幼虫用石子、木材、松叶等建起漂亮的小室（乌尔曼［Uhlmann］，1932年）。这些小室可以区分为几种不同的类型：第一种只是松散地搭建起来的昆虫栖居的管状小室；第二种是紧凑的、但无规则地用建筑材料搭建的；第三种是幼虫加工建筑材料并以砖块方式将这些材料筑成具有很匀整构造的小室。在原始物种中，有“多种潜在性”，即它们能利用不同的材料；在高度特化的物种中，只有“单一潜在性”，即只能利用一种特殊的建筑材料。同样地，就个体发育而言，起初有多种潜在性，在比较成熟的幼体逐渐特化为一种特殊结构的过程中，多种潜在性便变得逐渐受到限制。如果这种小室被毁坏了，又会筑起新的小室，而这样一个过程同一动物能反复达六十次。这些重建的结构经历了像正常有机体发育的同样几个阶段；动物的个别经验并不起作用。我们由此可看到本能行为的基本特性与胚胎发育规律有着惊人的相似。

    这样，刺激－反应现象的领域和行为领域尤其清楚地表明了前面提到的（pp．18f．）机体论观点的必要性。与分析的和累加的概念相对照，我们有了过程依赖于整个系统的概念。与结构的和机器式的有序相对照，我们发现动态有序的首要性和逐渐机械化的原理。与有机体原本是反应性系统的概念相对照，我们认为有机体具有原本是能动系统的特征。

    新近的研究完全确证了这些观点。冯·霍尔斯特（von
    Holst）根据细心而广泛的实验研究的结果（例如，1937年），得出了神经系统能动性的“新概念”。在他看来，运动性的活动，诸如虫的爬动，环节动物的跑动，鱼的游动，等等，都是由神经中枢的自动性引起的，而不需要外界的刺激。因此，这些运动也是由“非传入”神经系统（即与感觉神经的联系已被切断后的神经系统）控制的。与固定反射的理论截然不同，它进一步表明运动的协调性不是僵硬的，而是可塑的，并受动态原理支配，受神经系统内的相互作用支配。“相对协调”和“磁体效应”，即由神经中枢自动性产生的倾向，例如一只鳍的运动，以它的节律或一定的同步关系影响另一只鳍的运动，则属于这些原理。因此，冯·霍尔斯特认为，反射不是行为的基本要素，而是使原有的自动性适应于变化的周围环境的手段。K
    洛伦茨（Lorenz）在他研究本能行为的工作中，得出了关于自主活动的原本性质的相应概念。在本能活动中，预先形成的连续冲动，所谓遗传性的协调活动，起着主导作用，它们通常不受某种刺激而显现出来，并且仅仅被外界刺激所修改。本能活动原有的自动特征，在某些生理条件下尤其表现为无刺激状态中发生的“空转反应”。例如，没携带筑巢材料的乌，在广阔的天空中表现出筑巢的活动。

    对知觉和精神生活的心理研究，也得出了相似于对动物的反应和行为的生理研究所得出的结论。知觉和精神生活的心理研究的发展集中在格式塔理论（pp.189ff）。冯·霍尔斯特也强调在神经协调的动态原理与经验的格式塔之间有着深刻的一致性。

    胚胎发育调节原理，神经系统中兴奋分布原理和格式塔知觉原理之间的一致性，是同样有趣的。例如，如前所述，破坏脑的视觉中枢的两侧，会造成脑皮层盲。只破坏一侧，会产生偏盲，即失去两眼视野的一半。这种偏盲症，在实验室用适当的方法即视野计测量法，很容易被诊断出来。可是，在日常生活中，病人经验到的并不只是一半的视野，而是完整的视野，尽管这个视野比正常的小些。这种调节有可能通过最清晰视觉的新点的形成而得以实现。这种新点与正常的相比，发生了移位。因此，脑皮层的余留部分几乎能做像以前完整无损的机构所做的工作。这相同于杜里舒的实验，即半个胚胎系统能完成完整的胚胎系统同样的活动（戈尔茨坦［Goldstein］）。胚胎发育的原初均等潜在性和逐渐确定，与神经系统功能原初均等潜在性和逐渐确定之间的对应，前面已论述过了。相似地，人们可以在组织者形成的胚胎发育领域内，在中枢神经系统领域内，看到“控制部分”的原理。

    第四章  生命的规律

    那只玉手，它挥动起来，

    是那样温存，与人快慰，

    那种轻盈灵活的体态，

    如今都已经面目全非。

    从前你干的那番事业，

    使你的名字留传下来，

    像波涛一样滚滚呜咽，

    又匆匆归于汪洋大海。

    ——歌德：《常变中的永续》

    1．生命之流

    “你不能两次踏入同一条河；因为向你流来的永远是新的河水。”以弗索的赫拉克利特因他的这段格言敲响了古代黎明的钟声，当时人们称他为“晦涩哲人”。很容易看出，赫拉克利特好像应该是希腊之外的人。希腊世界是受阿波罗（Apollo）的静态和谐的理想统治着，这既表现为他们的大理石雕塑，也表现为柏拉图（Plato）关于现存事物的可塑性原型的观念。可是，赫拉克利特是酒神狄俄尼索斯（Dionysus）式的思想家，他把事件的不停息的流动视为现实的本质。但是，这使他与他当时的世界相疏远，而接近于我们的世界。北方的神不是灿烂阳光下的古典大理石雕像；它们在雷暴雨中显露自身。古代神话中表现的这些基本倾向，在现代科学的抽象性中仍保持着活力。因此，希腊人用雕塑家眼睛看原子，把原子看成微小坚固的物体；西方世界的物理学已把原子分解为力的作用，波动力学的节点。

    在赫拉克利特看来，永远变化不息然而永远持续存在的河流象征着世界。不仅我们周围的世界——这是赫拉克利特想要表述的世界——而且，甚至连我们自身从某一瞬间到另一瞬间也不是同样的。我们可以用赫拉克利特的思想确切地指出生命世界的深刻特征。

    当我们比较无生命对象和有生命对象时，我们可以发现两者之间的鲜明对照。例如，晶体由无变比的组分构造成的；它们也许可保持几百万年。然而，活机体只是表观上持续存在和稳定不变的；实际上，它是一种不断流动的表现。新陈代谢是所有活机体的特征，新陈代谢的结果，表现为活机体的组分从某一瞬间到另一瞬间是不相同的。活的形态不是存在，而是发生。它们是物质和能量不断流动的表现，这些物质和能量通过有机体，同时又构成有机体。我们确信自己保持同样的存在；实际上，我们躯体中任何物质组分几乎不能保留几年；新的化学成分，新的细胞和组织取代了现存的化学成分、细胞和组织。

    我们在生物组织的所有层次上发现了这种连续的变化。细胞内构成它的化学成分不断发生破坏，在这过程中，细胞仍作为一个整体而持存。在多细胞有机体内，细胞不断地死亡，又被新的细胞所代替；但有机体仍作为一个整体而持存。在生物群落和物种中，个体不断死亡，新的个体又不断产生。因此，从某种观点看，每个有机系统似乎是持存和固定的。但是，表面上看来某个层次上持存的组织系统，实际上是在下一个较低的系统——细胞内的化学组分系统、多细胞有机体内的细胞系统、生物群落内的个体系统不断的变化、形成、生长、消耗和死亡的过程中保持的。

    这种有机体的动态概念可以看作是现代生物学最重要的原理之一。这个概念引出了生命的基本问题，并使我们能够对这些基本问题进行探索。

    从物理学观点看，我们发现活机体的特征状态，可以用这样的陈述来加以定义：就其周围环境而言，它不是一个封闭系统，而是一个开放系统，这个开放系统不停地将物质排出给外界，又从外界吸收物质，但是它在这种连续的交换中以稳态方式维持其自身，或在它的按时变化中接近于这样的稳态。

    到目前为止，物理化学几乎只涉及封闭系统的过程。这种过程产生了化学平衡。化学平衡也是有机体内的某些过程的基础。例如，氧从肺输送到组织，是以氧、血红蛋白和氧合血红蛋白之间化学平衡为基础的：在肺里，氧的压力较高，血液充满氧，氧与血红蛋白化合，以形成氧合血红蛋白。在组织中，氧的压力较低，氧合血红蛋白被分解，释放出氧。这里，达到了化学平衡，因为有关过程是高反应速率过程。然而，有机体作为一个整体从未处于真正的平衡，比较缓慢的新陈代谢过程只会导致稳态，这种稳态是通过组分物质连续的流入和流出、合成和分解，不断远离真实平衡而得以保持的。

    因而，我们必须要求将动力学和热力学加以扩充和普遍化。
    由物理化学提供的反应动力学理论和封闭系统平衡理论，必须用开放系统理论和稳态理论加以补充。在指出这个问题初步的生物学特征之后（例如，冯·贝塔朗菲，1929年，1932年，1937年），本作者提出了物理学问题，阐发了若干开放系统的原理，并指明了这些原理对于生物现象的意义（1934年，1940年，1942年）。稳态概念和理论是由说德语的作者采用的（例如，德林格尔和韦茨，1942年；贝文克［Bavink」，1944年；斯克拉贝尔［Skrabal］，1947年）；另一方面，美国和比利时的作者研究了这个问题。伯顿（Burton）（1939年）作出了基本上相似的论述以及若干更深入一步的结论。赖纳（Reiner）和施皮格尔曼（Spiegelman）的工作（1945年）好像受到第一批作者和本作者之间思想交流的促动。普里高津（Pri-gogine）和维亚梅（Wiame）（1946年）用热力学补充了这个问题的动力学论述。

    开放系统的理论开辟了物理学的崭新领域。“根据定义，热力学第二定律只适用于封闭系统；它不能用来定义稳态。”本作者的这个论述（1940年，1942年）包含了深刻的推论，如同普里高津（1947年）对不可逆过程和开放系统的热力学研究所表明的。本作者把它看作他从生物学方面推动物理学发展所作出的最重要的成就之一。

    本作者对这个问题的论述，以及其他研究者的工作，将在本书的第二卷中作充分的介绍，普里高津论述了有关他的基本研究：

    “经典热力学的两个原理只适用于封闭系统——该系统与外界交换能量，但不交换物质，即适用于非常特殊的系统。……热力学是令人赞美的但却是不完整的理论，这种不完整的特征源于这样的事实：它只适用于封闭系统的平衡态。因此必须建立更广泛的理论，这个理论既包括非平衡态，也包括平衡态。”

    这里，我们只提开放系统热力学的几个推论，这些推论为物理学和生物学开辟了广阔的前景，推翻了一部分迄今人们视作当然的基本概念。有鉴于封闭系统中事件的趋向是由熵的增加决定的，开放系统中的不可逆过程不能用熵或别的热力学潜能表征；而开放系统所接近的稳态是用最小熵产生的近似值定义的。由此提出了一个富于革命性的推论：在开放系统向稳态转变的过程中，可以出现熵的减少和自发地向更高的不均匀性和复杂性状态的转变。复杂性和有序性的增加可能有着根本的意义；复杂性和有序性的增加是生物发育和进化的特征（pp．56，64，112f．）。勒夏忒列（Le
    Chatelier）原理不仅适用于封闭系统，也适用于开放系统。对不可逆现象的研究得出了与天文学时间（时钟时间）相对立的热力学时间概念。这个概念首先是非度量的（即不能用长度测量来确定的）概念，是（在最简单的假设条件下）对数概念；这个概念是统计的，因为它以第二定律为基础；它是局域的，因为它是从空间某个点的不可逆过程中概括出来的。

    正如开放系统理论揭开了物理学的新篇章，开放系统理论也揭开了生物学的新篇章。长期以来，人们称有机体为“动态平衡”系统，以表示有机体是在不断变换自身组分的状态中保持生存的。可是，这只是在口头上关注这个问题，还远没有提出比前面提到的工作更好的支配这种特征状态的概念和原理的定义。

    生命系统表现为一种由大量的反应组分构成的极度复杂的稳态。作为开放系统的有机体的特征，是以活的现象为基础的。当然，在把有机体作为一个整体加以考察时，我们不能对所有个别反应参与者都注意到。可是，我们现在将看到，有可能大体上对有机系统作出陈述。这种陈述一方面引出了重要生物现象的定量定律，另一方面对生命的基本属性作出解释。

    一方面是等级组织，另一方面是开放系统的特征，它们都是生命本质的基本要素，而理论生物学的进步将主要依赖于有关这两个基本要素的理论的发展。

    “无论组织化关系的本质可能是什么，它们终归构成了生物学的中心同题，只要人们认识到这点，生物学会在将来取得丰硕的成果。从碳化合物的分子结构到物种和生在整体的平衡，这些关系的等级系统，也许将是未来的主导观念”（尼达姆［Needham」，1932年）。

    “居尔德贝格（Guldberg）和沃格（Waage）的定律支配了化学静力学和化学动力学。在有机体中，我们面临的是长期以来被称为流动平衡或动态平衡的化学系统。今天，有机体动态平衡的问题不再完全悬在空中，而可以看作是高高耸立的大厦的拱顶石和冠顶。物理化学家早已为这座大厦奠定了地基；下一步的建造则是生理学家的事，这就是检验旧工具或为特定的目的改进旧工具并创造新工具，在这里按照常规使用旧方法将不会总是奏效的”（赫贝［Hober」，1926年）。
    2．有机体的定义

    我们可以根据已作的考虑大胆地提出一个尝试性的定义：活机体是一个开放系统的等级秩序，它依靠该系统的条件在诸组分的交换过程中保持其自身的存在。

    这个定义当然不是详尽无遗的。它忽略了对生命系统来说是基本的第三个属性，即它们的历史特征（pp．109ff．）。尽管这个定义还有保留的地方，但是，它符合科学定义所必需的要求。

    许多人都尝试给“生命”下定义（cf．A．迈耶［Meyer］）。首先，我们发现了一些伪定义。它们的特点是：被下定义的词以隐蔽的形式引用到定义中去，因而暗含着一种恶性循环。例如，生命被定义为“抵抗死亡的力的体现”，“死亡”概念只是作为“生命”的对立面而言才具有意义。另一些定义，试图通过例举活机体的最重要的现象特征，给活机体下定义。一个例子是罗克斯（Roux）的定义（1915年），它列举了有机体的“auto－ergasies”或自我活动——例如自动变态、分泌、修复、生长、运动、分化、遗传，所有这些功能都通过自我调节得以控制。这作为生命系统区别于非生命系统的描述性特征，也许是完全正确的；但这不是严格意义上的定义。一个严格的定义则要求：（1）它不得包括被定义对象的特征；（2）它容许将与其他现象明确区别开来；（3）它为据以能演绎出特殊现象及其规律的理论提供基础。我们提出的定义似乎满足这些要求。

    首先，定义不包括被定义的有机体的某些特殊特征。但是，正像现在表明的，可以把基本的生命现象看作是从这个定义得出的推论。

    其次，该定义必须陈述被称为“活的”自然客体必要条件和充分条件。提出这些原则是必要的；因为没有组织和没有在组分的变化中保持自身的客体，就不是“活机体”。另一方面，它们好像足以在有生命系统和无生命系统之间作出区分。例如，晶体表现为从基本的物理单位到原子、再到分子、最后到晶格的等级组织；但它没有通过组分的变化以保持自身的特征。与此相对照，无生命界中的稳态，诸如，稳定的水喷射、火焰、静电流，表现出必需通过变化才能保持的特征，但是，它们没有等级组织，它们只是靠系统之外的条件，靠适当的“机器”，诸如活塞、蜡烛等等才得以保持。然而，由系统内部条件造成的变化中的保存，并不是活力论的概念；它也存在于某些无生命系统中；拉谢夫斯基研究的滴状系统（drop
    system）则表明了这点，该系统通过吸收和输出物质，生长和分化而保持自身。这里也没有等级组织。可是，如果将来（现在的实验还不能做到）能够造出一种具有我们的定义指明的所有特征的系统——例如，表现为有内部组织、通过吸收和输出物质而自我保存和自我增殖的胶体系统——那么，我们还不能断定它是不是“活机体”。病毒不包括在我们的定义内，因为它们不能在活细胞之外生长，因而不具有通过新陈代谢达到自我保存的所有条件。

    我们还会看到我们的定义满足第三个条件，即它可以为能够从中推演出特殊规律的理论提供基础。

    非生命与生命之间是否存在着桥梁或鸿沟？从大分子化合物和胶体结构，经由具有协变复制功能的基本生物单位，到最简单的细胞，并由此达到植物和动物多种多样的形态，我们不能指出其中有一个绝对的断裂。最近的研究看来更确切地表明，在病毒中，存在着多少有点相互连续的层次：从大分子如烟草花叶病毒，经过分子复合体，诸如大噬菌体，昆虫多角体病病毒，到非常简单的、像有机体似的形态，最后到近似于细菌的形态，诸如污水中的微生物和立克次氏体微生物。另一方面，从化学上已鉴定的分子到活细胞物质的动态微观世界，我们进入了全新的现象领域。虽然这里没有绝对的间断性，但如果我们能以曲线的形式描绘这种转变，存在着一个从较低层次上升到较高层次的陡坡。决定点不在于是否具有协变复制的功能，而在于达到更高的组织水平，达到保持稳态的无数物理-化学过程的有序模式。

    我们可以把这种基本的生理现象看作是有机体表现为开放系统的结果。在普通生理学中，生命功能主要分为三个方面。第一个方面是新陈代谢生理学，即有机体内连续进行的分解代谢和合成代谢过程的生理学。基本的原理是稳态中的自我保存。第二个方面是应激性和能动性，包括对外界刺激的反应和没有外界刺激而发生的自主活动，例如，心搏和呼吸活动。我们可以把这些过程看作是附加在稳态上的波动。刺激是对稳态的替代，而有机体则倾向于恢复到稳态；周期性自主活动表现为附加在稳态的连续流上出现的微小波动系列。第三个方面包括形态发生现象，即生长、发育、衰老和死亡过程中比较缓慢的变化。这些方面表明，有机体不是真正静止的（就新陈代谢和应激性的瞬间过程而言，可以看作是静止的），而只是准静止的，即它的稳态是缓慢地建立起来的，并且经历着缓慢的变化。
    3．有机体的系统概念——精密生物学的基础

    从现已达到的水平看，能够洞察许多问题的新见解，在某种程度上导出了有关基本的生命现象的精确的定量规律。这里只是简要地概述其中的某些结论，将在后一卷中更充分地加以论述。

    将来，生物动能学（Bioenergetics）必定建立在开放系统理论的基础上。任何真正的平衡，因而任何化学平衡的反应系统，都是不能做功的。因为要做功，就必须存在梯度；这就是说，系统必须远离真正的平衡。因此，水库含有大量势能，但这不能驱动发动机。因为要做功，必须要有梯度，水必须向下流动。为了保持做功，我们必须造成一股稳定的水流。这个要求同样适用于有机体。化合物中包含的化学能在它们处于化学平衡的时候是不能利用的。然而，有机体作为一种内部不断进行趋向平衡的反应的稳态系统，具有持久做功的能力，这种能力是它不间断地发挥其功能所必需的。

    这里出现了更有意义的问题。如果有机体是稳态系统，那么为了保持远离平衡，必须恒定地供给能量。因此，能量不仅是有机体发挥其多种多样功能，诸如肌肉和腺的活动等等所必需的，而且是有机体保持稳态所必需的。细胞和作为一个整体的有机体保持做功的问题，是生物动能学的基本问题，开放系统理论为此提供了必要的原理（冯·贝塔朗菲，1942年），这些原理有待于实验的证实。

    新陈代谢的基本问题是自我调节问题。活机体中的反应与腐烂尸体中的反应之间的区别，在于前者发生的所有反应的结果是达到系统的保存（pp．13f．）。有机体在其组分物质连续流动中，是怎样近似地保持恒定的？它为什么会不处于以可逆过程为基础的平衡态，而处于以不可逆过程为基础的稳态？分解代谢过程中耗尽的物质，是怎样通过正确的途径从由食物提供的化合物中再生的？在酶的作用下从食物中分解出来的化合物，是怎样在细胞和有机体中找到“正确的”位置，从而在新陈代谢中保存自身的？尽管有机体摄入食物有所变化，但它是怎样保持其恒定的构成的？这些自我调节的主要特征——有机体在其组成物质连续变化中保持其特征性的构成模式的恒定性，遇到不同程度的变化仍保持独立性和持存性，经过正常的或由刺激增强的分解代谢之后所达到的恢复——都是开放系统普遍属性的表现。因此，新陈代谢的自我调节，原则上是可以从物理学规律得到理解的（冯·贝塔朗菲，1940年，1942年）。

    将开放系统理论应用于“新陈代谢中的晶体”，有可能对基本生物单位的协变复制的问题（pp．30f）作出解释。

    在继续探讨深一层问题之前，有必要先作一些初步的议论。以前，生物学分为两个主要领域：形态学和生理学。形态学研究有机形态和结构，它包括对动物和植物物种进行鉴别、描述和分类的分类学，描述动物和植物结构的解剖学，组织学，细胞学，胚胎学等等。生理学研究活机体的过程，诸如，新陈代谢、行为和形态发生。这种划分是以这些领域不同的方法论为依据的，这些方法论既包括技术的方面也包括概念的方面。从这个意义上说，这种划分是必要的。可是，形态学和生理学只是研究同一整体对象的不同的、但又是互补的两个方面。

    结构与功能、形态学与生理学之间的对立，是以有机体静态概念为基础的。机器中有固定的安排，它可以处于运转的状态，也可以处于静止的状态。相似地，预先建立的结构，比如说，心脏的预先建立的结构不同于它的功能即有节律的收缩。实际上，预先建立的结构与这种结构中发生的过程之间的分离，并不适用于活机体。因为，有机体是一种持久的、有序过程的体现，虽然从另一方面看，这种过程是由下层结构和有机形态承担的。形态学所描述的有机形态和结构，实际上是时空模式中的瞬间的横断面。

    我们所说的结构是长久持续的缓慢过程，我们所说的功能是短暂持续的快速过程。如果我们说，功能（诸如肌肉收缩）是由结构完成的，那么这意味着，快速的和短暂的过程之波是迭加在长久持续地和缓慢地奔流之波上的。

    活机体是在有序的事件之流中保持自身的客体，这里，较高层次的系统在下级系统的变换中持存。就我们所能看到的事实而言，由本作者最早提出的这个概念，是完全可以接受的。例如，解剖学家本宁霍夫（1935年，1936年，1938年，1939年）以下述方式表述了这个概念，他的表述与本作者的陈述在字面上几乎是一致的。

    “因此，当躯体内组分处于流动的状态时，躯体自身似乎是持存的。但是，个体也表现为始于受精、终于死亡的一系列事件。……处于缓慢的流动中的，相对持存的和准静止的东西，乃是一种有机形态，而较快的事件流则是维持这种形态的功能。……如果我从较低层次考察到较高层次，那么，这些形态是显而易见的。较高层次的系统作为形态发生作用，所有从属的事件都被整合进这种形态之中。另一方面，如果从较高层次往下看各个较低层次，那么不同层次的形态依次分解成过程，这些过程的速度随着系统范围的缩小而加快。”（1938
    年）。

    近年来，关于有机体作为一种处于稳态的系统的概念，尤其随着示踪方法的进步而开始为人们所熟悉。示踪方法表明，有机体中的组成物质以迄今未知的速度进行着分解和合成的过程。比如，试比较一下以上陈述与下述示踪工作的梗概：

    “活细胞动态的发现和描述，是生物学和医学领域创造的同位素技术的主要贡献。……蛋白质分解酶和水解酶在以极快的速率分解蛋白质、碳水化合物和类脂化合物的过程中一直起着作用。细胞结构的爱蚀，由一组合成反应连续给予补偿，以重建降解的结构。成体的细胞保持自身于稳态中，不是因为没有降解的反应，而是因为合成反应和降解反应以相同的速率进行着。最后结果好像是正常状态的反应消失了；接近平衡是死亡的征兆。”（里顿伯格[Rittenberg]，1948年）

    因此，我们不能把有机结构看作是静态的，而必须把它看作是动态的。这种观点首先适用于原生质和细胞结构（pp．32ff），由于这个原因，在这微小尺寸的层次上，这种观点尤其给人以深刻的印象。当我们把诸如细胞核彷锤体、高尔基体等形成物，制备成固定和染色的显微镜载玻片时，它们在我们眼前显现出结构。可是，如果我们考察它们的按时变化，它们便表现为化学和胶体层次上的过程，在这过程中，准静态只持续片刻，不久就发生变化或消失。

    这种观点原则上也适用于作为一个整体的有机体的宏观结构。在有机体中，最终存留下来的也不是持存的结构，而是稳定过程的规律。

    有机体作为事件之流的体现的这一概念具有意义深远的结果。它导致了“动态形态学”（冯·贝塔朗菲），该学科的任务是从受定量规律支配的力的作用中推导出有机形态。用这种方法，将新陈代谢、生长和形态发生这几个领域整合起来。

    生长无疑是生物学的主要问题之一。确实，通常人们把生长看作是生命的最大奥秘。可是，为什么有机体会增大？为什么当有机体“长大”后，这种增大会减慢，以至最后停止下来？对这些问题，生理学至今尚未作出解答。但是，把有机体看作开放系统，形成一种精确的有机体生长理论，可以对生长这种基本的生物现象作出解释并给出定量的定律（冯·贝塔朗菲，1934－1948年，cf．Vol．Ⅱ）。一般可以说：有机体在合成代谢超过分解代谢时就生长；当这两种过程保持平衡时，有机体生长活动就变得静止。经验表明，组成物质的分解代谢大体上与躯体大小成比例的。可是，就高等动物而论，组成物质的合成代谢，好像依赖于能量代谢——它产生了构成有机组分所必需的能量。在最主要的例子（比如脊椎动物）中，能量代谢是与表面积成比例的。从这个前提能够推导出生长定律，这个定律有可能对不同类型动物生长曲线进行计算并对其独特性作出说明。在某些适当的例子中，这些生长定律是相当有效的，其精确度可以与物理定律相比。这已在从细菌和组织培养到鱼类、哺乳动物等各种各样的例子中得到了证明。在这个处理方式中，生长便能与总的代谢联系起来，并且能从总的代谢中推导出来。

    这个理论阐明了许多问题，这里只列举其中最重要的一些问题：绝对的身体大小和对于动物按时生长的解释和计算；细胞体积恒定性原理，哺乳动物的周期性生长；再生生长的过程；通过吸收表面的测量而对该理论的证实；由这个理论推导出关于呼吸量取决于躯体大小并与相应的生长类型有关的动物不同代谢类型的陈述；就性别差异而言，代谢强度与躯体大小之间的相互关系；根据动物生长曲线对组成物质分解代谢强度的计算，这些计算值在独立的生理实验中得到了证实；有机体生长理论在生态问题上的应用，例如，生长对于温度的依赖性（伯格曼［Bergmann］规则），以及该理论在地理性变异问题上的应用；人类生长曲线的独特性及其对于人的身体和精神发展的意义。

    动态形态学的另一类问题，涉及到发育和进化过程中形态发生的变化。如果我们比较一下有机形态就可以看出，它们的形态不同，主要取决于比例的差别，这些差别又取决于生长速率的不同，因为某些部分比整个躯体生长得快，另一些部分比整个躯体生长得慢。这首先适用于个体的发育。例如，新生儿的头部大约是身体长度的四分之一；但成人的头部只是身体长度的八分之一。因此，头比整个身体长得慢。相反地，腿比身体的其他部分长得快，因为新生儿的腿比成人的腿短得多。因此，躯体形态主要是由各部分相对生长速率决定的。在许多例子中，这种相对生长，生长速率的协调，遵循一个简单的定量定律即由赫克斯利（Huxley）（1924年）提出的异速生长定律。相似的考虑也适用于进化问题。相关物种之间的区别，在很大程度上取决于躯体比例的不同，因而也取决于遵循异速生长定律的生长速率的协调。

    我们对若干有关问题作了研究，将异速生长原理应用于一部分新领域。我们可以举出其中某些问题：躯体大小和新陈代谢之间的关系，以及有关基于这种关系的代谢类型的陈述；节律过程，诸如脉搏和呼吸的频率，对于躯体大小的依赖性，及其定量定律；代谢梯度与生长梯度的关系；对蔡尔德关于生理梯度理论的批判性考察；关于躯体作为一个整体的绝对生长与躯体各部分的相对生长的综合理论；关于药效作用的定量定律；关于相对生长对人的体质类型的意义的思考。有关进化的基本问题提供了理论上的新观点，例如进化的定向性或直向演化；物种形成过程中的协同适应性变化，内分泌因素在进化中的重要意义，等等。

    形态学的另一个基本原理也在这种关系中找到了它的生理学基础。18世纪的传统形态学提出了“器官平衡原理”，歌德表述为“预算定律”（“budget law”），乔弗鲁瓦·圣伊莱尔（Geoffroy St．Hilaire）称为“平衡定律”（Loi de balancement”）。它表明，在动物躯体内各个器官大小之间存在着特有的恒定关系，我们还可以补充说，它们的化合物之间也存在着这样的关系。按照异速生长定律，生长速率的协调性，最终以有机体内各个部分之间的竞争为基础。每个器官能够从整个有机体获得的营养物质中吸收一份独特的营养。因此，每个器官都以一定的速率生长。异速生长体现了趋于一定稳态的分配过程，这个事实为平衡定律提供了生理学基础。

    有机形态似乎是很难作定量分析的问题。可是，现代研究表明，有机形态是受定量定律支配的，而这种定量定律已被人们逐渐地揭示出来。我们可以把生物学中的动态概念与物理学中的动态概念加以比较。正像现代物理学中并不存在刚性和惰性粒子意义上的物质，而原子宁可说是波动力学的节点，生物学中也不存在作为生命过程载体的刚性有机形态；相反地，有机形态乃是一种过程之流，以表现上持存的形态显现出来。

    在感觉和兴奋的生理学领域中，也发现了能够得出定量定律的相应理论。因此，由皮特（Putter，1920年）和黑希特（Hecht，1931年）发展起来的有关感觉、尤其是视觉的定量理论，是以相似于以上详述的原理为基础的。在眼睛中，如同在照相底片中一样，存在着光敏感物质，它受到曝光就会分解。在对明亮敏感的视网膜杆中，光敏感物质是视紫质。邦森－罗斯科（Bunsen－Roscoe）定律适用于光化学反应。如摄影者熟知的，这个定律表明，为了获得一定的效果，例如，照相感光板的变黑，光线强度越弱，则曝光时间必须越长；或者，用数学术语说，光强与时间的乘积是常量。可是眼睛与照相感光板不同，它具有阈值，低于此阈值，光就不起作用。这是因为，光低于阈值会阻碍视紫质分解为最终引起神经兴奋的物质，这里存在着从视紫质的分解产物中再生出视紫质的第二步反应，从而消除了兴奋物质。从已指明的原理出发，光感觉的定律，阈值的存在，对亮暗的适应，光线强度辨别，韦伯－费克纳（Weber－Fechner）定律及其限度，等等，都可以定量地推导出来。

    有机体所特有的能量状态也是以可称为触发器作用的兴奋现象的特性为基础的。正像小小火星落在一小桶甘油炸药中释放出巨大能量那样，在对刺激的反应中，例如在肌肉的收缩中，释放出的能量，与刺激的能量——电能、机械能、化学能等等，并不存在着定量关系。正如我们前面已说过的（p．119），有机体不是原先静止的机器，机器需靠刺激才能运转；而是刺激引起有机体释放出它在静止状态时贮存着的能量。如果有机体是机器式的，必需突然地被开动，那么，它就不能发挥自己的功能。有机体按照非常经济的原理进行工作，可以与蓄电池的原理相比，它在松闲时期，比如在晚上，积聚大量能量，这些能量可以在需要时释放出来。在生理学上，这表现为这样的情况：在神经或肌肉活动中，大部分新陈代谢过程并不是在活动阶段发生的，而是在该系统“充电”的恢复期间发生的；消耗能量正在于此。这导致了刺激－反应活动与无需外界刺激的节律－自动活动（pp．119f．）两者的统一概念。节律－自动活动的基本原理，也就是放电和充电的原理。节律－自动活动遵循张弛振荡原理或kippschwingungen原理（贝特）。例如，这个原理在广告灯上的应用，电容器是逐渐充电的，达到临界电位时，它通过霓虹灯管放电，随后又重新充电，再放电……，所以，广告灯以节律间隔的方式闪光。相似地，有节律地活动的器官在新陈代谢过程中积聚能量，在达到一定程度时突然释放能量。因此，张弛振荡原理也在自动活动和对外界刺激的反应活动中起作用。由于这个原因，在典型的反应器官和神经中枢之间并没有明显的界线，而完全处于中间状态，像隔离的肌肉或反射中枢，只有受外界刺激后才开始活动；而有节律地活动的器官和神经中枢，像心脏或呼吸中枢，是在恒常的外界条件下进行活动的。因此，兴奋的基本现象（诸如触发器作用），初始阶段和恢复阶段新陈代谢强度的比率，节律的自动性，等等，都是同一原理的必然结果，该原理即是：有机系统原本不是靠外界的影响、刺激而开始运作的系统，而是内在能动的系统。

    虽然，我们的这些探讨是初步的，但我们可以说，新陈代谢、形态发生、应激性的大领域，在开放系统和稳态的指导原理之下，开始融合成一个统一的理论领域。这种影响是明显的。

    如果我们考察物理学，那么物理学的最重要的成就之一是实在的“同质化”（“homogenization”），也就是将不同的现象归约为统一的定律。必须认识到质上非常不同的现象，如行星的运行轨道，石头的下落，钟摆的摆动，潮汐的涨落，都是受一个定律即万有引力定律支配的。这对于17世纪的自然主义者来说，无疑会感到震惊。只是到后来这种震惊才得以消除，并且以前分离的诸领域得到统一，例如力学与热学统一于分子运动论，光学和电学统一于电磁理论，这被人们看作是最重大的胜利。现代生物学领域也出现了相似的趋势。人们可以从同样的观点来思考非常复杂的现象。在某些分支学科中，已经能够用数学术语表达它们的定律；在另一些分支学科中，我们认识到一些目前只能以定性的方式加以表述、但符合相同概念图式的定律。许多领域可以服从于相同的统一概念，这些领域是非常多样的，比如某些物理－化学现象，在经典理论范围内似乎是悖理的，但用新概念，则是可以解释的，这些新概念有生物动能学、新陈代谢、生长和动态形态学、进化规律、感觉器官和神经系统的活动、心理学的格式塔知觉，等等。

    而且，新理论打开了通往生命世界基本问题的道路，其中也包括被认为是通向生命的最深奥秘之路。

    我们再一次回到杜里舒认为是活力论证据的实验。我们可以用等终局性概念来说明他的海胆实验的奇怪结果。Aequus，是相同的意思，finis，是终局的意思。等终局事件是指从不同的起点出发，通过不同的途径，达到相同的目标的事件。除了某些例外的情况，我们没有在物理过程中发现等终局性。在物理过程中，初始条件的变化通常导致最后结果的变化：一架受损机器以不同于未受损机器的方式运转；格管方位的变化，所用的火药量的变化，引起射弹命中的变化，等等。与此相对照，等终局性是生命过程的重要特征。例如，在杜里舒实验中，初始条件可以是不同的；例如，一个完整的胚芽，半个胚芽，两个胚芽的融合产物；然而，结果是相同的，即都发育成正常的幼体。在这个生长的事例中，等终局性可以定量地加以表述。同一物种可以从初始不同的大小，诸如出生时不同的重量，或在（避免受到持久的损害时）受到暂时的扰动之后，或在因饮食量仅够维持生存或饮食中缺乏维生素而引起的停止生长之后，最后可达到该物种特有的相同的大小。那么，等终局性是活力论的证据吗？回答：否。

    对开放系统行为的分析（冯·贝塔朗菲，1940年，1942年，1950年）表明封闭系统不能表现出等终局性行为。一般说来，这是我们没有在无机系统中发现这种等终局性行为的原因。相反地，开放系统处于与环境进行物质交换的过程中，就其达到稳态而言，表明后来的状态不依赖于初始条件，换言之，它们是等终局的。就开放系统达到稳态而言，等终局性是该系统内发生的过程的必然结果。因为，在该系统内有组分物质连续的流入和流出、合成和分解，最终达到的稳态不依赖于初始条件，而只依赖于流入和流出、合成与分解之间的比率。换言之，最终状态不取决于初始条件，而取决于系统控制刚才提到的那种比率的诸条件。例如，按照这种理论，可以将动物生长解释为有机体内连续发生的分解代谢过程与合成代谢过程对抗的结果。组成物质的分解代谢依赖于躯体的体积；可是，合成代谢，至少就最重要类型的动物生长而言，是依赖于表面积的。如果一个躯体只增加其大小而不改变其形状，那么，它的表面积－体积比率会因表面积的减少而改变。如果拿卷饼与面包作比较，就很容易理解这个意思：卷饼具有的表皮即表面积比表皮内充满体积的柔软部分多得多。有机体生长也是如此。只要有机体是较小的，表面积依赖的合成代谢超过分解代谢，由此有机体才能生长。然而，最后只有当合成物质取代分解代谢中降解的物质时，才达到了平衡。当有机体进入稳态时，就生长起来。可是，这种稳态并不依赖于有机体最初的大小，而是依赖于特定物种特有的组成物质分解代谢与合成代谢之间的比率。因而，有机体可以从最初不同的大小或从受扰动后的状态发展到最终同样的大小。我们从这种可以定量处理和计算的例子，能够得出一个重要的结论：方向性是生命过程的特征，以致于人们认为它是生命的真正本质，它只能以活力论的术语来解释，但这种方向性是活机体特有的系统状态即开放系统的必然结果。

    在本章内，我们只是以粗略的梗概和非技术性语言提示开放系统论及其在生物学中应用所展现的远景。在后一卷中，将用数学语言作更加系统的描述。然而，以上所说的足以表明开放系统理论及其在活机体中的应用，可以导出新的基本原理。这在两种意义上是真实的。

    第一，开放系统理论能够对重要的生命现象，诸如新陈代谢、生长、形态发生、兴奋和感官知觉作精确的定律陈述。第二，能够从开放系统理论推导出最深刻地将活机体内的过程与无生命界中的过程区分开来的一般特征。

    我们用开放系统理论对这些生命现象作出了戏剧性的探讨。因为这些现象貌似违反物理定律，一直被人们看作“活力论的证据”。等终局性——杜里舒活力论的“第一证据”，表现为开放系统过程的结果。相似地，新陈代谢的自我调节——细胞通过无数反应的相互作用而达到的自我保存和不断更新——一直被人们认为只能用假定的隐得来希因素加以解释（科特耶［Kottie］）。这些现象用开放系统原理来解释，虽然还不能在细节上说明白，但也大体上开始变得可理解。按照经典的摘定律，事件的自然趋势是指向以极大无序性表征的混沌状态，换言之，是指向所有过程终于都停止的热动平衡。可是，我们在活机体中发现保持有序和避免平衡的现象。因此，正如薛定谔所说的，从经典理论的观点来看，只有这种可能性，即有机体是这样一个系统，它不受用统计学方法从无序原理中得出的热力学定律的支配，而受符合“有序来自有序”原理的力学定律的支配。可是，薛定谔清楚地感到，那种把有机体看作“机械装置”或“时钟机构”的概念是不适当的，事实上，有机调节现象也驳斥了这种概念。因此，薛定谔仍然只能求助于“监督原子运动”的自我。同一论证的另一种表述是以渐进变化现象为依据的：按照熵定律，事件的过程是趋向于有序程度的减低；可是，在生物界中好像发生向更高程度的有序转变的现象；沃尔特雷克提出用“非空间的内在生命”的“引导性冲动”的概念解释这种现象。与此相对照，开放系统热力学创立了全新的观点。开放系统不会趋向极大的熵和无序，不会达到所有过程都停止的热动平衡。相反地，在该系统中会出现自发的有序，甚至会出现有序度的增长。还有另一点，就是协变复制，即基因和染色体能够分裂，却又能“保持整体”。这实际上就是杜里舒称为的“活力论的第二证据”。或许这种现象也是有机体系统的稳态产生的结果，最后，杜里舒“活力论的第三证据”是以“行动”及其“反应的历史基础”为依据的。这个问题也可以按照与神经系统功能的动态概念（pp．118，121）相关的记忆系统论（p．191）加以解释。

    所以，我们这样的假定将不会有什么错：我们以这些原理接近了基本的生物学问题的真正根基。

    第五章  生命和知识

    世事与人生浮沉漂流，

    绵延的思维使之永驻。

    ——歌德：《浮士德》

    1．整体及其部分

    断言“整体大于其部分之总和”即整体与其组成部分相比较，它具有“新”的性质和活动方式，以及事物的高层次可否“还原”为低层次的问题，是每个“综合整体的”理论或“统一整体的概念”的实质。显然，这里所包括的两个陈述就其本身而言是正确的，但它们是对立的。

    一方面，等级秩序中的每一个系统，从基本的物理单位到原子、分子、细胞和有机体，都显示出新的性质和活动方式，它们不能仅仅根据从属系统的性质和活动方式的累加来理解。例如，当金属钠和氯气化合形成氯化钠时，后者的性质就不同于这两个组分元素的性质；相似地，活细胞的性质完全不同于组分蛋白质的性质，等等。

    另一方面，根据低层次解释高层次，这正是物理学的任务。因此，化合价是由原子而产生的，随后，化合物是由不同的原子的结合而产生的，同样地，不同的化学性质是由原子外层电子壳的有效电子数产生的。相似地，分子内部原子的空间排列解释了由化合物形成的晶体的构型。化学结构式在很大程度上解释了被认为是“非累加”的典型事物的真正性质，例如，碳氢化合物特有的颜色（化合物由本身无颜色的元素组成），它们的味道、药效作用，等等。由此而出现了被设想的高层次相对于低层次的“非累加性”真正意味着什么的问题，以及在多大程度上高层次可以根据低层次得以解释的问题。

    对这些问题的回答是简单的。高层次的性质和活动方式是不能根据孤立所得的它们组分的性质和活动方式的累加作出解释的。可是，如果我们知道这些组分的集合和各个组分之间存在的关系，那么高层次是可以从这些组分中推导出来的。

    当然，纯粹的累加，比如说许多C、H、O和N原子的累加，并不能提供有关化合物分子的足够知识。这是显而易见的，例如，同分异构现象，当化合物由相同的原子以不同的排列方式构成时，会产生不同的性质。相反地，如果我们知道了结构式，那么分子的性质是可以从它的部分即组成的原子得到理解的。这同样适用于每个“整体”。即使我们把电导体各个部分中的电荷加合起来，也并不能发现整个导体中的电荷分布，因为电荷分布依赖于整个系统的构型。如果我们已知各部分的参量和整个系统的边界条件，那么，电荷在整个系统中的分布状况就可以“从各部分”中推导出来。

    这些陈述是浅显的。为了认识某个给定的系统，不仅必须了解它的各个“部分”，而且必须了解各个部分之间的“关系”，每个系统表现为一个“整体”或格式塔（p.192），这些自明之理，只是因为机械论假设在生物学中的滥用而成为问题和争论的触发点：机械论只考虑“部分”，忽略了“各部分之间的关系”（pp 10ff．）。

    然而，这里仍有一个问题。这个问题最好用一些例子来说明。理想单原子气体的原子，起初被机械的热理论看作服从力学定律的物质微粒。后来，在卢瑟福（Rutherford）的模型中，原子仿佛是一个行星系统，在这个系统中，带着正电荷的原子核像太阳居于中央，负电子像行星围绕原子核旋转，这个系统受电力控制而存在，符合质子数等于电子数的定律。玻尔（Bohr）以后的原子模型表明，解释放射现象还需要引进量子条件。最后，当我们转到原子核时，电力就不够了。作为自由粒子的质子带有正电荷。然而，原子核由质子和中子结合而构成，虽然质子在原子核中由于它们带有（同种）电荷而相互排斥。因此，如果一个质子处于原子核中，会受到核力的作用，这种核力被解释为交换力，而为了要理解原子核，就必须考虑这些核力。另一个例子是：经典化学赋予每个原子以一个确定数目的化学价，用图示符号表示为H－，－O－，，等等。当一个原子与另一个原子化合时，化合价就达到饱和。实际上，这些基本的化合伙在传统意义上对有关化学的化合物已经足够了。然而，它们还不足以解释诸如结晶、大分子化合物、内聚性，等等；更确切地说，原子确实显示出另外一些力，人们称之为第二类化合价、晶格力或范德瓦耳斯力。随后，人们用现代电子理论和量子理论解释这些力。就所有这些事例而言，要把新的现象包括到物理学理论中去，就必须对原有的物理学图像进行修改和精炼，正是这些工作构成了物理学的进展。

    物理学和生物学中所谓机械论概念的基本假定是，所有现象都可以用一套预先确立的定律加以解释。这是拉普拉斯（Laplace）精神的理想，按照这种理想，所有事件都可以还原为“原子的运动”，即还原为力学定律，而定律又被看作是终极的定律；因此，科学的演进只是在于将这些基本的定律应用到所有现象领域中去。但是，事实上物理学的进展却向人们讲述了不同于上述观念的、更加激动人心的故事。电动力学决不能还原为力学，量子物理学也决不能还原为经典物理学。要概括诸现象的新领域，尤其是组织化现象的新领域，就得运用综合的方法，这种方法能使原先分离的领域融合为一个整合的领域。但是，如果仅仅应用本段开始所说的原理和简单地从低层次推导出高层次，往往是做不到这点的。相反地，只有当这些原理和推导方式包括进普遍化的理论中时，它们才会获得新的面貌。

    以上所说的可以在实在论或认识论意义上加以解释。按照实在论的解释，可以说，在每个系统中，更高层次的力是潜在地存在的，可是只有当该系统变成更高层次结构的组成部分时，例如，如果质子成为原子核的部分，如果共价键链靠“经典”的化合价结合在一起参入多糖类胶粒，如果一个蛋白质分子成为具有自我复制功能的基本生物单位的部分，等等，这种潜在的力才会显示出来。

    但是，这种实在论的或形而上学的解释弄错了科学的含义。“力”并不是某些物理结构中固有的形而上学的属性，物理学引进“力”的概念是出于说明和计算现象的需要。“力”的含义具有直观模型的性质。真正重要的事情，是形式关系，是自然定律的系统。然而，自然定律系统是趋向统一的，即从尽可能最少的基本假设出发推导出许多特殊的定律。为了达到这个目标，必须在科学演进的历程中不断地改变和重新形成基本的假定。

    当我们思考有关物理学定律与生物学定律之间关系的许多有争论的问题时，必须记住以上这些论述。
    2．生物学定律和物理学定律

    因机械论这个术语可作多种解释，生物学中有关“机械论”的讨论，受到很大妨碍。本作者例举了（1932年）七种不同含意的机械论，可能这些例举并不是详尽无遗的。“机械论”这个术语的明确含意是“非活力论”，即排斥那些不能作科学研究而只能通过拟人化的移情方式加以想象的因素。在这个意义上，“机械论”与自然科学是同义的，因而科学的生物学必需是“机械论的”。可是，就比较狭窄的定义而言，就有许多分歧的意见。某些“机械论者”，诸如比宁（Bunning）（1932年）同意把特殊的生物学定律看作一种过程的事件。其他的机械论者（格罗斯［Gross」，1930年）认为机械论本质上排斥特殊的生物学定律，或者以同样的口气断言：承认特殊的生物学定律，则是与机械论相对立的“活力论”的观点（文茨尔「Wenzl］，1937年）。

    显然，这里有三种不同的可能性和问题需要加以区分。它们是：（1）生物学是否只是物理学和化学中已知定律的应用领域；（2）如果不是这样的话，生物学定律是否可以最终还原为物理学定律和从物理学定律中推导出来；（3）生物学定律是否具有像物理学定律一样的逻辑结构。

    生物学，就其是一门描述性科学而言，与物理学的明显差别是自主性问题，这种差别总是存在的，因为生物学的研究对象有其独特性。分类学、解剖学、形态学、胚胎学、生物地理学、古生物学、生理解剖学、生态学、系统发育，不会成为物理学的分枝，即使在遥远的将来也是如此。这不是因为生物学定律是否反映自主性的问题——这个问题与这些领域无关——而是出于这样一个简单的理由：生命世界中的形态和现象的数量之多是非生命世界中的形态和现象无可比较的。例如，描述性的矿物学已成为物理学和化学的附属学科，因为几乎所有的矿物学问题可以由矿物的化学（矿物化学）的、矿物的形态学（结晶学）的和矿物的物理学（晶体物理学）的性质得到说明，而纯粹的描述，例如整理各种不同的玛瑙或长石，已逐渐淡化。但是，区分恶性疟疾蚊子与无害的蚊子，区分蛙的与人的血液循环系统，蜥蜴类动物的系统发育——这样的事只能对之描述。康德（Kant）梦想未来生物学领域中出现的牛顿，也许有一个公式，运用这个公式，各种蝴蝶双翼的图案就可以通过遗传学分析和发育分析的方法，从一个基本的模型中推导出来。但即使如此，他也不愿去描绘几万种蝴蝶双翼带有细小花点的图案，因为要做这种工作，他就必须至少拥有与几万种蝴蝶同等数量的助手，这样做毕竟是不值得的。甚至，这样一位未来的动物学家会默认像在今天分类学文献中发现的以动植物俗名语言所下的定义。必须强调，生物学中这种非物理程序是无论如何不限于词的狭义的单调描述的。实际上，确定一系列生物类型（比如脊椎动物颅骨类型）的形态学比较，详尽揭示脊髓中的通路和反射的解剖生理学研究，对人的系统发育的研究，以及大量的类似问题，都是以特定的生物概念，诸如“类型”、“器官”、“系统发育系列”等等概念为基础的；它们包含了一个有序系统，我们把这个有序系统带进扑朔迷离、多种多样的现象世界，正像理论物理家用数学计算处理多种多样的物理现象那样。

    正因为我们提倡精确的、理论的和定量的生物学，我们不得不指出在“精确”科学中表述为“定律”的东西，只代表了实在的一小部分。甚至最伟大的物理学家当他的帽子被疾风吹跑在街上时，他会跟在后面追赶，这时，他不关心热的理论，也不能计算变化无常的风的旋涡，虽然他确信旋风是服从分子运动论的。他理学家和气象学家并不怀疑地壳和大气现象的形成是以物理学定律为基础的，而肯定不是由隐得来希幽灵造成的。然而，这些领域中的无数事物，是不能一古脑儿挤压进一个公式的，而只能加以描述，这里单凭经验的方法必定代替物理学的演绎法。像数学生物学家那样，我们尽最大努力使有机形态服从于精确的定律。比如说，我们感到极为高兴的是，发现了系统发育中脊椎动物颅骨的变化遵循异速生长定律（pp.99f，138）。但是，正因为我们知道的太充分了，以致于只有一小部分现象才可能用“精确”的方法理解。两个颅骨不仅可以根据测量和计算所得的它们大略的比例不同而加以区分，而且可以根据它们大量的特征加以区分，这些特征只能用口头语言进行描述，甚或只能被形态学家受过训练的眼光注意到，但他几乎不能用词表达。

    从这个意义上说，生物学决不会“同化为”物理学，它显然处于与物理学相对的“自主性科学”的地位。这种看法超出了“生物学机械论”的问题，而且完全与这个问题的任何结论无关。生物学机械论问题只与有序的一般特征有关，对这些有序的一般特征，我们可以用“定律”的形式作出陈述。

    生物学负有确立生命界所有层次的系统定律或组织定律的任务。这些定律似乎在两个方面超出了无生命界的定律：

    1．有机界存在着比无机界更高的有序和组织层次。就大分子有机物质的构型而言，甚至就诸如病毒和基因那样的基本生物单位的领域而言，我们提出了远远超出无机化合物的结构定律的问题。

    2．生命过程如此复杂，以致于我们运用与作为一个整体的有机系统有关的定律时，不能考虑个别的物理－化学反应，而必须使用某个生物学序列的单位和参数。例如，如果我们要研究动物完整的新陈代谢，就不能顾及中间代谢过程中数量惊人和极为复杂的反应步骤；相反地，我们应当计算平衡值，确定所有这些通过氧的消耗、二氧化碳的产生或热量的产生而进行反应的全部产物。这是临床上确定基本代谢惯用的诊断方法。当我们想要确立新陈代谢或生长的定律时，这种方法也同样适用；这里，我们也必须使用表示无数物理－化学过程的大量结果的常数。用这种方法，我们有可能阐明若干精确的并可在一个理论中作演绎的总定律（p137）。相似地，遗传学不计算物理过程，而计算生物单位，例如基因，载有基因的染色体，植物和动物的群体，在这些群体中可以观察到易于辨认的性状在连续世代中的分布，等等。以这种方式，遗传学形成了一个具有令人赞叹的精巧和严格的统计定律系统。而且，群体动力学理论，就其生态学方面（福尔特拉、德安康纳及其他人）和其遗传学方面（哈迪［Hardy］、赖特等）而言，是数量生物学中最先进的领域之一。当然，这个理论个能以物理－化学单位的术语加以陈述，而只能以生物个体的术语作出陈述。这类定律很大程度上已在生物学的若干分支学科中确立起来了，并且表明统计定律的未来发展，将使生物学成为一门精确科学。这些定律不是“物理的”，因为它们涉及的是那些只存在于生物学领域内的单位有关；但在充分发展的生物学领域中，由这些统计定律形成的理论系统具有与物理学的任何领域相同的逻辑结构。

    定量定律的效果是明显的。理解定量定律对于控制自然确实具有最重要的意义。正是由于人们确立了精确的定律并能预测未来事件，现代技术才有可能取得发展，人们才有可能控制非生命界。相似地，生物学定律的确立将能使我们越来越多地控制生命界。

    人们通常断言，数量生物学定律的陈述包含着把生物学还原为物理学和化学。这种看法几乎不值一驳，因为数学是能普遍应用的工具，因而它能应用于任何领域，比如可应用于社会学或心理学，也可应用于物理学或化学。

    对生物系统作分析处理和综合处理之间存在着一种互补性。或者我们能够从有机体中挑选出个别过程，从物理－化学方面作分析，这样我们将会忽略极其复杂的整体；或者我们能够陈述作为一个整体的生物系统的若干总定律。但这样做，我们就不得不放弃从物理－化学上确定个别过程。

    第一程序是生物化学、生物物理学和生理学所通常使用的方法。然而，经验表明，这种研究方法并不能揭示“有生命”的基本特征。生物学文献不断重唱这样一种老调：尽管人们对有机体中有关的物理－化学因素作了广泛的分析研究，但并没有把握生物学特有的问题，这些问题有待于“将来研究”。例如，对渗透性的物理－比学因素的研究导出了这样的结论：这些因素并不能充分解释活细胞中物质的输入和输出，除了“物理渗透性”之外，还假设有一种调节的“生理渗透性”（赫口）或细胞的“腺样”活动（科兰德［Col-larder」），；这显然是一种把调节因素加到物理－化学过程中去的半活力论概念。正确的解释可能是一种渗透性的系统理论（冯．贝培朗菲，1932年）：在活的、进行新陈代谢的细胞内所发现的物质，有序地和有规则的变换，似乎受存在于作为一个整体的有机体环境中的诸因素的集成所支配。——根据胶体化学对原生质的解样，无法说明原生质为什么是“活的”问题，即为什么它不像无生命的胶体系统那样达到平衡态，而是保持自身于连续的变化、不断的分解、合成和再生的状态之中的问题。——甚至有关细胞和有机体中发生的个别化学反应的最详细的知识，也不能解答刚才提到的有机体新陈代谢的基本问题，即有机体在其组分变化中保存这种过程的自我调节和协调的问题。但是，有机体作为稳态反应系统的理论，可以说明这个问题（cf下卷）。——现代科学研究已揭示了组织者作用和基因依赖物质（gene-dependent substances）的化学性质。可是，发育和遗传问题自然转向反应复合物的另一方面问题，即对这些因素作出反应的底物的组织问题。人们在对实验的单性生殖作了大量研究之后，卵的活化作用这一实际问题，即除了在渗透性、胶体状态。呼吸等中的物理－化学变化之外，各种物理－化学因素在形成新的有机体的令人惊异的过程中实际上怎么起作用的问题，还未解决。这种思考并不怀疑分析研究的必要性，分析研究是从理论上洞察控制生物现象的因素的基础，同样也是具有最大实际效果的领域（诸如酶、激素和维生素、化学疗法等领域）的基础。但是，这些思考确实表明，分析程序需要对于作为一个整体的有机体及其总定律的研究作为一种互补。

    于是，我们可以用下述方式解答前面提出的第一个问题（p.151）：生物定律不只是物理－化学定律的应用，相反地，我们在生物学中拥有一个特殊定律的领域，这并不意味着在活力意义上的二元论进入生命活动领域。而是表明生物学定律与物理学定律相比，是一种更高层次的定律（cf.pp172ff）。第三个层次由社会学领域构成。

    现在来谈第二个问题：生物学定律是否能最终“还原”为物理学定律。物理学的演进趋向于更加广泛的统一，虽然还没有完成这种统一，但在原则上使我们期望整个物理世界可能是由少数几种终极元素和基本定律构成的。根据少数的物理常数，例如普朗克量子，质子和电子的质量，光速，等等，再加上有关的基本定律，首先可以推导出原子结构和元素周期系。从这些原子结构和化学元素周期系中又可以推导出多种多样的化合物，晶体，刚体等等，直到行星系和星系。几乎毋庸置疑，物理学定律和生物学定律两大领域的融合最终是会实现的。因为，从科学的逻辑观点看，以前分离的领域的综合是科学发展的总趋势。另一方面，从经验的观点看，业显微形态学、病毒等领域，在无生命界和生命界之间形成了连结的环节。可是，这种基本假设并不排除首先确立生物层次上的定律的必要性。同时还有可能，甚至在某种程度上已得到证明：生物学问题和生物学领域的确切内涵，将导致物理学概念和定律系统的扩展。回想一下开放系统理论中的热力学概括吧，它好像与迄今被人们认为是基本的物理世界的原理（诸如趋向于最大无序的原理）相矛盾的。由于热力学似乎是经典物理学中的达到完美的一个领域，所以这一点就更加引人注意。因此，唯有科学自身的演进将表明，以何种方式能够达到综合。

    数字和量度支配着数学物理学领域，指读数则是数学物理学的最终基础。在生物学中，定量定律的陈述也是一项重要的工作，而且我们看到，甚至可以在有机形态这样的诸领域中发现这些定量定律。然而，看来有一系列特殊的生物学问题，对之进行处理的数学工具还有待于人们创造。许多最基本的生物学问题不是量的问题，而是“模式”、“位置”、“形状”的问题。

    例如，在有机体的等级秩序中（pp.37ff.），重要的不是量的问题，而是低层次与高层次的关系、集中化等等问题。在形态发生活动中（pp.62f），重要的问题既不是细胞数目，也不是形成物的数量与质量的关系，而是它们相对位置的变化；例如，当器官形成时，原肠胚表面扩展的各个器官部位或“区域”，在以一定的方式开始收缩的过程中，在胚胎中获得一定的位置和形状，等等。我们可以测量形态发生中按一定空间方位发生的变化。就形态发生的变化基于相对生长而言，我们发现它们受简单的异速生长规律（p.138）的支配。这样，系统发育和个体发育的变化，例如马科的颅骨的增大，可以用简单的公式表达。可是，形状的变化当然不是单维的，而是按照多维空间中的许多矢量发生变化的、如果我们运用德阿尔西·汤普森（d’Arcy Thompson）的变形方法，这种变化能再次得以表达。比如说，始祖马的颅骨投影成矩形的笛卡儿坐标系，通过这个坐标系的变形，它可以变形为现代马的颅骨；在这变形过程中，出现的诸中间形态相当于马科进化的系统发言诸阶段。可是，这仅仅是一种描述的方法，它并没有告诉我们有关决定变形的定律。我们想要知道的，并不是有关几个可测矢量的方程，而是一种整合定律，该定律会向我们表明，为什么从始祖马到现代马的转变，相对于其他的、数学上可能是无数的转变而言，是唯一在这进化系列中实际发生的转变。

    就我们所能考察的范围而言，这些问题与拓扑学和解析部位（analysis situs）有一定关系；这就是说，它们涉及到流形（mani-fold）内的关系问题。它们好像是群论的部分问题，因为在方程系统的变换中出现了下变量问题。我们也可以考虑到数理逻辑的发展，正像伍杰将数理逻辑应用于生物概念的定义。最后，一般系统论（pp.199ff）在未来发展中具有重要的地位。这些问题有共同性，但它们的共同性不在于数量的性质，而是涉及到有序与位置的关系。

    人们通常把“数学”等同于“关于量的科学”。就数学演进及其在物理学中的应用的一般历程而言，这种看法是正确的。可是，从广义上说，数学包括了所有的有序的演绎系统，而且像刚才指出的，还存在“非定量”数学的某些萌芽阶段。在这个意义上，几位作者（冯·贝塔朗菲，1928年，1930年；伍杰，1929年，1930－1931年；贝文克，1944年），以及其他后继者加尼达姆和沃丁顿（Wadding-ton），已考虑到这种可能性：非定量的或格式塔的数学可能对于生物学理论具有重要的意义。正如贝文克所指出的，这种非定量的或格式塔的数学可能是这样一种数学系统，在这个系统中，正像在极好地适合物理学需要的普通数量数学中那样，并非量的概念，而是形式或有序的概念才是基本的。

    物理学的例子暗示，在新领域中，往往必须发展与之相适应的数学，而这种数学通常是新的和前所未闻的，例如，波动力学的矩阵理论就是这样的事例。

    “当我们想到，处理物理学中的最基本系统必须要有数学的全新发展，发展要求数学物理学家作出最大的努力，看来仅仅应用常规的物理学和物理化学要想充分处理自然界中最复杂的系统——有机体，那是不可能的。只有通过生物学家、理论物理学家、数学家和逻辑学家的紧密合作，生物学的数学化才能实现”（冯·贝塔朗菲，1932年。）

    当然，这是“未来的音乐”，只是想要指出有待于未来几代生物学去完成的任务。总之，科学史证明，科学的进步在很大程度上取决于适当的理论抽象和符号体系的发展、正是解析几何和微积分进展，使经典物理学有可能取得进步。相对论和量子理论是与非欧儿里德几例学、傅立叶（Fourier）分析，矩阵演算等等的发展相联系的。化学是随着化学分子式语言的发明而取得发展的。相似地，遗传学是靠孟德尔巧妙的抽象观念和他创造的符号体系而成为一门精确的学科。另一方面，在像发育生理学那样一些领域中，还缺乏严格的理论，是因为它们还没有发现必要的抽象概念和符号体系。

    这样，有可能按以下思路对第二个问题（p.151）作出解答。正像前面说明的（pp.149f），新领域向物理学合并，往往不是通过一定原理的单纯外推而实现的，而是以这样的方式达到的：起初是新开拓的领域的自主发展，通过最后的综合，使原先的领域也拓宽了。化学不是通过牛顿力学应用于原子而发展起来的。最初，创造出大量新的和特殊的构造概念和定律，最后达到统一，在此期间，原子从质点转变成复杂的组织。生物学“机械论”预先假定一系列关于自然界的物理学定律，这些物理学定律只有正确地被应用于生命现象，才能对生命问题作出解释。但是，并不存在这样的定律系列，因而，在物理学与生物学两个领域进行最后的综合之前，我们不能预言物理学的概念系统将需要何种扩展。

    对第三个问题（p.151）的解答是明确的。所有科学的任务都是要作出“解释”。通过解释，我们理解到特殊对于一般的从属性，反之，又从一般推寻出特殊。因此，科学的确定形态是假说－演绎系统，即这样一种理论构造：在这个理论构造中，可以通过引进特定的条件，从一般陈述中推导出能够得到经验检验的结论。在一定程度上，使用本国语言就能做到这一点。可是，由于词的歧义性，以及这些词按照句法结合起来并不严格遵循逻辑演绎的规则，因而会给假设－演绎系统的精确性带来一定的限制。因此，只有当具有明确的和固定意义的符号按照同样明确的游戏规则连接起来时，才能达到科学的要求。数学可称得上是这样的系统。在这个意义上，康德关于每一自然学说只有达到像数学那样的程度，才能称得上是真正的科学的看法，是正确的。因为数学正是人们可获得的关于实在的最高理性化形式。正是由于这个原因，现代物理学的数学形式主义，经常受到人们责难，并导致它的构造物的非直观比特征，其实，它既不是任意性的，也不是规避窘境，而是科学进步的必然伴随物。可是，数学理论形式用符号反映实在是否恰当，我们不能先验地告知，而只能由经验来断定。确实，就这方面而言，现代物理学不是没有发生令人惊异的事情。如果牛顿被告知物理学基本定律不采取含有严格因果意义的微分方程形式，而采取矩阵和概率功能的形式，他可能会昏厥的。但是，未来生物学定律系统无论采取什么形式，甚至它包括目前我们只能模糊地猜测的结构定律，它将具备逻辑演绎的特征，具备“数学”的特征，也将具备像物理学一样的形式特征。
    3．微观物理学和生物学

    世界是受严格的物理学定律支配的，这些物理学定律遵循无情的因果法则；科学的最终目标是将所有现象，包括生命和精神的现象，分解成原子的盲目活动，而不给任何有目的性的东西留下余地：这是构思世界的基础。这种观念在19世纪发展到了顶点，人们称之为“机械论”。它的突出象征是拉普拉斯精神的理想；拉普拉斯设想，只要掌握了所有的物理学定律，就能够从某一瞬间原子的位置和速度，推测出整个宇宙在过去和未来的任何时间中的状态。

    新近科学的世界图景发生的根本变化之一，是人们揭示了物理学不能阐明绝对精确的自然定律，而被迫默认统计定律。

    这种知识是经由两个阶段而获得的。经典物理学早已发现了热力学第二定律的统计性质，与无序的分子热运动相比，所有有方向性的能量处于不可几的状态。因此，更高的、有方向性的能量转变为无方向性的热运动并建立起热平衡，这是一种向更可几的状态的转变，在这过程中，具有不同动能的分子均匀分布的程度逐渐增加。就这个由波尔兹曼（Boltzmann）提出的第二定律的推论而言，每个分子的活动路线是由力学定律严格决定的，这一点至今仍是无可置疑的。可是，事实上，由于大量分子及其相互作用，我们必须掌握表明大量分子平均活动状态的统计定律。这个定律便是热力学第二定律，它表明尽管分子运动是复杂多样的，但它们的总趋势是朝着热平衡方向的。可是，在非常小的范围内确实出现了对第二定律所要求的或然分布的背离。出了这个原因，胶体中微小的粒子和细微的悬浮体处于在显微镜和超显微镜下可以观察到的布朗运动，这是由于周围分子的涨落造成的，它们处于无规则的热运动中。它们由于受到分子的碰撞而无规则地撞击，因而呈现为不停的曲折运动。这可以说是一种放大的分子运动图像。正如纳斯特（Nernst）、F．埃克斯纳（Exner）以及其他人最早提出的，第二定律不是一种例外的情况，所有物理学定律都是具有统计性质的定律。

    物理学决定论在量子理论中受到了根本的限制。如果我们谈到基本的物理事件，我们会遇到两个基本的和相互关联的事实，第一个事实是，虽然宏观物理过程好像是连续的，即机械能、光、电等能够以任意选取的量进行传递，但这在基本的物理事件中受到了限制。例如，如果一个原子发射或吸收光，那么这并不是以任何小量的方式发生的，而是以基本的单位发生的；要么放射和吸收光量子的整数的能量，要么就完全不进行放射和吸收。第二个事实是，原则上不可能用决定论的方式表示基本物理事件。简单的例子是放射性衰变。在这放射性衰变的过程中，镭原子核通过一种爆炸性的过程，放射出一个a－粒子，并由此变成氡。比如说，如果我们有一毫克镭，那么我们可以肯定地说，在大约1590年内，这个大量原子的聚集体将有一半衰变掉了。但是，我们不能说，某个原子是否过一会儿就会衰变或许要到几千年后才会衰变。即使我们能够确定原子核在任何一个瞬间的状态，也根本不可能预言它什么时候会发生衰变。因为，如果这里还有深一层的因果决定关系，那么，衰变将取决于时间，取决于外部因素诸如温度等。但情况并不是如此。我们只能说，一定数量的原子经过一定的单位时间会以同样的百分比发生衰变。

    因此，依据现代物理学的证明，我们能对宏观物理事件作出单义的预言，即宏观物理事件涉及实际上无数基本的物理单位，因为在这样的事件中，统计性的涨落被拉平了。由于这个原因，经典物理学的定律，例如力学定律，好像具有严格的因果关系或决定论的特征。但是，就微观物理事件而言，它涉及个别的基本物理单位，不能作出单义的预言，而只能得出统计性的概率。这里有效的定律，只能够确定大量基本粒子的平均行为；只要指出一定的几率，就能够预言某一个别单位的行为。

    这是以粗略的轮廓，将决定论即经典物理学的严格因果律，与非决定论即现代物理学的统计定律作了对照。那么，物理学的这种根本变化对生物学有什么意义呢？

    活机体是由难以想像的大量的分子和原子构成的，这些分子和原子的排列顺序大约有一百万的四次幂（10[24]）。因此，对于大多数生物现象，诸如新陈代谢、生长、形态发生、多数的应激性，等等，显然必须应用经典物理学定律样式的决定论定律。

    但是，有某些生物现象可能属于例外。本作者早在ig27年，甚至在海森堡（Heisenberg）关系式表述（这形成了物理学的现代非决定论的基础）之前，就提出了“物理学革命对生物学的影响”的问题。1932年他论证应当重视可能性问题，“有机体内的微观物理事件可以传递到该系统更广的范围，因而被导入物理统计概率的领域。”物理学家帕斯考尔·约尔丹（Pascual Jordan）把这种观念发展成“有机体的放大器理论”，按照这种理论，控制中心的微观物理事件，例如基因，在有机体系统内被放大成宏观效应。玻尔、薛定谔等物理学家发展了相似的观念。这里，可以等虑两类物理学的不确定性，即分子运动论的“经典”涨落和量子物理学的不确定性研究表明，在某些生物过程中，微观物理事件实际上是起决定作用的。

    这方面的第一个和最重要的领域，是由蒂莫菲夫－雷索弗斯基及其同事精心研究的放射遗传学，即用波长很短的射线（如X射线、镭射线或中子射线）诱发突变。这些研究产生了有关突变的“击中理论”（“hit theory”）辐射对生物客体的作用，可以与轰击感光物质相比。辐射是由作为不连续的能量单位的量子构成的。正像对实验的数学分析所表明的，单个量子击中基因的敏感区域足以引起一个突变。因此，突变的诱发服从于微观物理学的统计规律；然而，这些微观物理事件由生命系统的组织放大成宏观效应，因而，由辐射诱发的突变会在宏观物理水平上显现出来，比如，经过辐射处理的果蝇，它们后代的翅形或眼色发生了变化。

    生物学受微观物理事件控制似乎已被确认的第二个领域是微生物遭破坏的领域。例如，如果培养的细菌经受辐射或被消毒，细胞便会先后被杀死。最简单的解释可能是各单个细胞对毒剂具有不同的敏感性。如果是这样的话，细胞的敏感性，从而细胞死亡的时间，就会遵循为一条变化的曲线，绝大多数个体显示出中间程度的敏感性和幸存时间，而少数个体显现出非常高或非常低的敏感性和相应的较短或较长的幸存时间。可是，实际上细菌的死亡曲线是可与镭原子衰变（p.164）的曲线相比的指数曲线，即每单位时间内被杀死的细胞数，与现存的细胞数成简单比。这表明，细胞的破坏是作为一种偶然事件发生的，它是由“击中”敏感中心而引起的。

    应当把微观物理现象考虑进去的第三个生物学领域，也许是由冯·贝塔朗菲提出的（1937年）。例如，如果动物在定向刺激（例如光源的影响）下产生定向的活动，那么结果是动物会根据它对刺激作出向性反应还是拒性反应，决定趋向于光源还是离开光源。可是，动物在均一的环境中，例如，在黑暗的环境中或充满光亮的环境中，通常表现出“自发”的活动，在无可辨认的外界刺激的情况下这种自发活动的方向与速度都发生不规则的变化。假设在没有定向的光标志的情况下，动物不能把相等强度的脉冲传递给两侧的运动器官，以此来解释动物的上述行为，看来是颇为诱人的。在某一瞬间传入躯体右半部和左半部的脉冲之间的差异越大，脉冲传递的通路就越是转向不太活动的一边。同一动物在奔跑中出现的无规则的方向变化，表明不能把动物对直线的偏离归因于存留的形态条件（诸如侧面不对称）；这些偏离必定依赖于神经系统中变化着的生理状况。而且，我们知道，甚至在未受刺激的神经中枢里，也出现象征自发兴奋的活动电流的无规则的连连发射。因此，可以设想中枢神经系统中发生的自发放电，是由持续不断的新陈代谢过程造成的。由于这些放电量是微小的，它们不等地分布在躯体两侧，因此引起跑动中的不规则变化。另一方面，如果施加一种外界刺激，比如光源的刺激，就会在一侧造成一种确定的较强的兴奋，从而导致动物直线的运动。但是，即使在这种情况中，仍可看到运动方向和速度的变化，这种变化不能被认为是由外界刺激引起的，而可能是由神经中枢兴奋过程中的自发波动造成的。

    因此，在某些生物学领域内很有必要把微观物理事件考虑进去。然而，我们并不确信能以这种方式或从任何其他单一特征中找出关于“生命问题”的解决办法。首先，我们必须谨防有人常常鼓吹物理学的不确定性和自由意志之间有类似性的观点，其实，这是两个处于绝对不同层次上的问题。物理学的非决定论表明，能够用物理规律说明的，只是集合体的统计行为，而不是个别的事件。另一方面，伦理学中的自由意志概念，并不意味着事件在统计学意义上是随机的，而恰恰意味着事件服从于一定的规范；它的真实含意是：在一定境况中发生的行为，不是偶然的，而是由某种道德准则决定的。如果假定自由意志可以在物理学因果性留下的缺口起干预作用，这就等于活力论假定物质活动是受隐得来希控制的。我们还不能通过严格地论证生物界不存在隐得来希活动来驳倒活力论的假设。由于我们不能对有机体作出拉普拉斯式的预言，我们也不能完全通现有机体的物理构造，因而，总有可能用假设的活力论因素的“干预”来填补我们知识的空隙，甚至传统的决定论也确认这点。相似地，我们根据科学资料也不能驳倒这样的观念，微观物理学事件，是由自由意志决定的，而不是由物理学的统计规律决定的。然而，这两种假设都是混淆概念（metabasis eisallo genos），因为物理事件和精神感受处于实在的两个不同的层次。物理学只涉及客观现象及其规律；精神因素对物理事件的干预——不管这是指传统解释中精神因素干预物质原子的方向，还是指现代解释中精神因素介入微观事件——都超出了物理学理论的范围。关于物理学和心理学、自然与精神的关系，将在下文（下一卷）从机体论观点加以表述。
    4．方法论问题与形而上学问题

    生物学机械论和活力论之间的对立是有两重根源的。它既是方法论问题，又是形而上学问题。

    方法论问题涉及这样的问题：解释生物现象，要应用什么原理和定律？这个问题在上几节中作了详细讨论。这方面的讨论不是没有必要的。因为物理学和生物学、无生命界与生命界之间的关系，属于科学思想的基本问题，每个时代的人们都必须以自己的方式对这些基本问题作出解答。然而，看来宜重提曾在别处发出的警告（冯·贝塔朗菲，1932年）：

    “关于生物定律经过最后的分析是否成为物理定律的一争论——这种争论构成了理论生物学的主要部分——看来是相当无成果的。因为，俗话说得好：‘未能逮住他，休想处置他。’机体论概念实际上所力求的是比对未来所作的无把握的、消极的预言更为实质的东西，即目前积极研究的万案。它指明这样的事实：对有机体中孤立过程的物理－化学解释，实际上几乎是迄今人们唯一使用的研究方法，这无助于人们洞见使这些孤立过程转变为生物现象的有序规律，而发现有机体的系统规律正是生物学的基本任务，但这个任务迄今难以引起
    ‘机械论’生物学的关注。”

    另一人面是形而上学问题，即世界上每一算件，包括生物事件在内，是否单义地由最终的物理单位和它们之间遵循自然规律发生作用的力决定的，或者在生命领域中是否有其他实在的要素，最终是心理性质的要素起作用，以指导这些粒子的活动。这个问题是无意义的、因为这两种概念都以经典物理学的机械论概念为基础，而且从现代物理学和认识论来看，这两种概念使用时没有一个是一致的。关于世界的过程是否“单义地”由最终的物理单位决定的问题变成无效了，因为这是一个既不能证明也不能反驳的陈述，即使原则上说也不能把最终物理事件看作是完全决定性的事件。“自然定律”更不表示任何力（不管这些力被认为是因果力还是终极力）的表现形式是拟人化的：因果力是模仿我对某个东西作出的推力的映象，终极力则是模仿我们自己有目的的活动。在现代物理学中，自然定律体现为现象之间形式关系的符号表述。自然定律终究是关于某些集合体的统计陈述，而不是关于引起事件过程的因素的陈述。最后，最终的物理单位不是作为形而上学实在的“物质原子”，它们只能用数学表达式从形式上加以描述，物理学并不能说出它们的“内部性质”。因此，形而上学机械论和活力论之间的对立变成一个假问题，因为它的前提即作为形而上学实在的惰性物质与起指导作用的心理动因之间的形而上学的二元论，是以不复存在的物理学世界观为基础的。

    有时人们说，机体论概念不能真正解决机械论与活力论的争论。实际上，机体论概念不适合通常的二者择一。“机械论者”想要把生命现象分解成物理学和化学，发现某种扰动规律和模式的指称物，这种指称物超越了物理学和化学，因而在他看来是属于活力论的。另一方面，“活力论者”把这些特殊的生物学规律看作是机械论的，因为这些规律是从物理－化学规律中突现出来的，就它们的逻辑结构而言，生物学定律与物理－化学定律并没有什么不同。可是，实际上在更高水平上克服机械论与活力论的二者择一，正是机体论概念的核心。对于生命形态的特殊规律，机械论者持否认态度。活力论者认为这种特殊规律是超出科学范围之外的。而在机体论概念中，生命形态的特殊规律成为可以进行科学研究的问题。

    由此提出了一种新的方法观。机体论方法是要发现精确表述关于作为一个整体的有机体系统的诸定律。“精确”这个词是严格采用的，而且是指它在物理学中使用的意义。但是，与孤立现象的研究（虽然这种研究总是心要的，是应当尽可能提出的）相比较，机体论方法是一种新的研究准则，这种准则已在许多领域被证明是行之有效的。

    就有关哲学问题而论，对机体论慨念说明的每件事科学家都有权发表意见。机体论者不对事物的“本质”作出陈述，因而也不对生命与非生命之间“本质”区别的问题作出陈述。实际上，机械论与活力论的二者择一不是两种科学解释之间的争论，其中一个试图用物理－化学定律解释生命现象，另一个企图用其他某种特殊类型的定律说明生命现象。真正的区别，在于科学的解释和拟人化的“理解”之间的区别。科学只限于对客观现象的描述和解释，“解释”意味着使这些现象符合某种理论体系（p.161）。活力论者的任务是不同的：他想要做的是理解事物的“内在本质”，按照我们自己内心体验的映像去作解释。在形而上学范围内，对实在的心理解释，可能会发现科学不容许的地方。那么，这就不再是科学的解释，而是神话情趣的生动表达，是无法言传的隐喻和比喻。这是科学与诗之间奇异混合的见解，活力论正因持有这种见解而衰弱。活力论不是在客观自然界中，而是在超自然的中命原理中寻求有机整体性，它不能为生物学理论提供基础。另一方面，活力论通过将活力合理化而作出了肤浅的形而上学直觉，并试图把活力作为因果引入科学。这种神话的和形而上学的实在观，可能是真的，也可能是虚幻的——这不是一个科学问题。
    5．科学——统计的等级体系

    所有自然定律都是统计性定律。它们是关于集合体的平均行为的陈述。整个科学表现为一个统计的等级体系。

    在这个等级体系的第一层次是微观物理学的统计学。在基本物理事件的领域中，决定论的处理在原则上是不可能的。如上所述，微观物理事件也介入某些生物现象。

    第二层次由宏观物理学定律即其中涉及到大量基本物理单位的宏观物理现象的定律构成。这些定律本质上也是统计的。可是，由于统计涨落因大数定律而被拉平，所以宏观物理定律具有明显的决定论特征。与基本物理事件的统计学相比，宏观物理学定律处于更高的层次。例如，宏观力学定律或流体力学定律不再考虑基本物理事件，原因很简单：我们不能，也不需要追踪每一个分子，而只需要对该系统作总的统计处理。

    更高的一个层次是生物学领域。如前所述（p．155），一方面我们能分离单个过程，并用物理学和化学的术语对之下定义。另一方面，我们能在确定生物系统所包含的个别的物理－化学过程之前，陈述作为一个整体的生物系统的总定律。

    最后，存在着适用于超个体生命单位的定律。例如，我们可以陈述某个生物群落中各个种群的生长定律（p.52），或某个人类种群中死亡发生率的定律。这种定律是保险统计学的基础，因而它具有重要的实用价值和商业性价值。这里考虑的单位是个别的有机体，而这些定律不可能，也不必要考虑有关生理的或物理－化学的过程。

    这样，在不同的生物层次上可以建立起精确的、定量的定律，并构成一个假说－演绎系统。就这方面而言，生物学定律可以与物理学定律相比，但与后者相比，生物学定律涉及更高层次的单位。

    在这统计的等级体系中，我们发现了一个值得注意的现象，我们可以把它描述为自由度增加的现象。

    例如，普通化学的化合物是用结构式来表示的，这种结构式单义地确定化合的原子数或基团数。这甚至适用于复杂的有机分子。可是，进入大分子化合物（p26），统计值取代了刻板的结构式。例如，人们只能说，按平均数计算，三百个糖残基通过一个共价键链而化合，在植物纤维素的一个分子团中，平均大约有六十个共价键链。

    空间排列也是如此。矿物晶体是三维晶格。相反地，在有机领域，“中介形态”即仅有二维或一维的大分子排列，起了决定性的作用。例如，它们形成大量的小纤维结构，这些小纤维结构在细胞构造和有机体中是至关重要的，它们支撑着组织、肌肉、神经等等；在这些小纤维中，线状分子是平行于轴线有序地排列的，而不是无序地朝其他方向排列的。

    对化学过程也可以作相应的考虑这里，我们发现自由度随着复杂性的增加而增加。有机体内的化学过程是靠催化作用进行的，反应要么慢慢加速，要么就不发生加速。简单的催化作用，诸如，用多孔的铂使氢和氧化合成水，只能以一种方式发生。可是，化学工业中应用的比较复杂的催化活动，尤其是活机体内发生的催化活动，有几种可能的反应方式。例如，在适当的温度和压力下，一氧化碳和氢可以化合成甲烷，或甲醇，也可以化合成（分子式）较高的乙醇，或液态的碳氧化合物。用镍催化剂只能产生甲烷，氧化锌－氧化铬催化剂几乎只能产生纯甲醇，等等（米塔施）。在这类系统中有几种在热力学上是可能的反应方式，其中会发生哪一种反应，取决于所用的催化剂。工业化学家的技术就在于选择适合于一定目的的催化剂系统。相似地，有机体内通过多种可能的万式得以进行的化学反应，是生理过程的重要基础。

    晶体的外部形态是由晶格决定的分子排列的表现。例如，氯化钠的晶格表现为微型的立方体，宏观晶体也具有立方体形状。有机形态是极其多种多样的、它们作为一个整体是由其组分排列的非常多样的变化决定的。例如，我们可以回想菌盖的形状，这种形状是预先确定的，是该物种的特征，它是由菌丝构成的。菌丝是朝各个方间生长的，它们的排列是无规律的。我们可以从以下方面说明无机形状与有机形状的区别。前者的结构即内部排列的规律是不变的，它的形态或外部形状是结构的表现，并且是可变的。在这个意义上，例如，晶体结构是由晶格决定的，我们在大多数晶体中看到的变形早非本质的。与此相对照，在生命系统中，结构是可变的，而形状则是确定的。好比说，后者表现为一个模子，期中塞满了在很大程度上可以改变数量和排列的细胞。值得注意的是，高分子化合物在这方面也是中间体。就蛋白质而言，这个共同的“模子”可以塞满不同的氨基酸。例如，毛发的角蛋白，肌肉纤维的有收缩力的肌浆球蛋白。血液凝结的血纤维蛋白原，虽然它们的化学和物理的性质不同，但都具有同样的分子构型（阿斯特伯里［Astbury］）。磺胺类药的化学治疗作用很可能由磺胺分子和细菌生长物质的分了之间结构的相似性造成的；因此。前者可以取代后者，从而抑制了细菌的生长和繁殖。

    自由度以不同的方式增加还表现在等终局性上。有鉴于封闭系统向终态的发展是由初始条件决定的，开放系统能够以不同的方式达到相同的终态。

    最后，我们发现了系统发育和历史发展的可比现象、某些总规律看来是确定不移的；但是，它们在特定条件下的实现取决于偶然性：在系统发育中，取决于适当的突变出现，在历史发展中，取决于具有统治能力的人物的出现。

    这样，在统计的等级体系中，自由度好像随着我们进入更高的层次而逐步增加；这不是基本物理事件的非决定性意义上的自由度增加，而是作为一个整体的过程遵循确定的规律意义上的自由度增加。但是，对个别事件来说，仍留有个同的可能性。

    第六章  科学的统一

    苏格拉底学派的哲学家阿里斯提普斯航海遇难，漂流到洛得斯海岸时，看到了砂上描画着几何图形，便向同伴们叫喊道：“我们幸而有了希望啊！因为已经看到人们的踪迹了！”

    －－维特鲁威：《建筑》

    在大都，忽必烈曾下令

    建造一座宏伟的逍遥宫：

    圣河亚弗在那里流经

    深不可测的岩洞，

    直泻入不见阳光的大海中。

    －－科尔里奇：《忽必烈汗》

    1．引言

    如果我们通观现代科学的各个领域，可以看到一种戏剧性的、令人惊异的进化、在各个完全不同的领域中出现了相似的概念和原理，虽然这些观念的类似性是各个领域独立发展的结果，而且个别领域的工作者几乎没意识到这种共同的趋势。因为，在科学的所有领域中都出现了整体原理，组织原理，实在的动态概念原理。我们还可以列举更多的共同特性，诸如对自然规律基本的统计特征和实在的内在矛盾性的认识。看来，要用概念结构描述实在，仅仅使用单一的构架是达不到目的的，而必须使用成对既对立的又互补的概念。这种对立互补概念在量子理论的互补原理（p.180）中得到了表达；互补性也可能以某种不同的形式适用于生物现象的描述（p．155）。另一个基本的洞见是，与经典物理学的连续性概念相反，基本事件具有非连续的性质、按照量子理论，实在的最终单位是非连续的，并且是不可再分的。生物学中与其相似的是突变论，按照突变论，进化不是以连续转变的方式，而是以非连续的跳跃方式进行的。量子论与突变论的出现不只是一种历史的巧合，后者与前者保持着密切的关系（pp.95，165f.），它们正好建立于同一年即1900年。也许，我们可以加上生理学中的全－无定律，这个定律也差不多是在同一时期提出的，按照这个原理，生理活动，比如肌内或感觉器官的活动，不是连续地增强的，而是以跳跃的方式增强的，因为随着刺激强度的增加，新的要素，期中的每一个达到其功能的最大值时才能发生作用。
    2．物理学

    经典物理学试图把所有自然过程分解为原子的活动，分解为按照力学定律、吸引与排斥的定律在空间运动的微粒。现代物理学不只是直接证实了原子的存在；它揭示了原子的结构，并完全攻克了放射性、元素嬗变和原子能释放等新领域。然而，正是这些发展推翻了机械论的观念。

    机械论物理学的第一准则也许是要把物理过程分解为可分离的局部事件。与此相反，现代物理学看来必须要有整体性概念。按照海森堡的不确定原理，不可能同时确定电子的位置和动量。要确定电子的位置，必须照亮电子；但这意味着光量子击中电子，由此引起电子动量的变化。因此，位置确定得越是精确，动量则越是不能精确地确定，反之亦然。由此得出以下的结论：第一，严格的决定论在微观物理学领域是不可能成立的（pp．163f．），因为测不准关系给所有测量所必需的同时确定设置了不可克服的限制。第二，根据海森堡关系，就物理学微观事件而言，测量仪器原则上不能与被测量的实体分开。这样，在微观物理学中出现了整体原理。事实上，整体原理在微观物理学中比在宏观物理学层次上具有更基本的意义（p．192）。因为，对于微观物理学来说，不只是这样的一个问题：为了认识整体，必须认识各个组分以及组分之间的关系；相反地，在基本事件的层次上，进一步的分解在原则上变得不可能，它们只能作为一个整体加以处理。

    第二，最有意义的是，在现代物理学中出现了组织原理。经典的定律从根本上说是关于无序的定律，而现代物理学和化学的中心问题是组织问题。正如波尔兹曼所证明的，因果关系朝破坏有序的方向起作用，因为经过一定的时间，热运动不断增加，起初存在的所有的有序无可挽回地受到破坏。但是，一个原子，比如说，一个汞原子，它由一个原子核和八十个行星般运动的电子构成，它保持着自己的组织；光谱线发射的系统，原子的化学性质等都依赖于这种组织；原子不管受到周围粒子热搅动的连续不断的撞击，仍保持着自己的组织。正如量子理论表明的，原子不顾热运动的干扰而保持其稳定性和它的组织，是以基本物理事件的非连续性为基础的。原子不能处于无论什么样的状态，而只能假定它处于具有不同量子条件的分立的状态。如果这些状态用数字1、2、3等表示，那么状态1是最小能量的基础状态。在这种状态中，原子正常地存在；2、3等是激发状态，如果得到必要的能量，原子会以跳跃的方式达到这种状态。由于这个原因，太弱的扰动是无效的，因而原子可以不顾热运动而在无限的时间内保持稳定。只有当温度增加时，它才通过量子跃迁的方式变成激发态。对于分子、晶体、固态、甚至基因，也可以作相应的考虑。基因是具有特定组织和高度稳定性的大分子。只有在比较罕见的情况下，比如由于量子的打击引起突变或由于热涨落引起自发的突变，会跃迁到新的稳态，由此发生遗传性的变异。这里就有物理学的量子论和生物学的突变论之间的联系。基因分子向新的稳态的转变，只能通过跳跃的方式发生，因为能量的转变不是以任何微小量的方式发生的，而是以量子化的方式发生的。从生物学上说，这为从一个亚种到另一个亚种的转变不是连续的，而是以跳迁的方式发生的现象，提供了解释（cf．p.95）。

    现代物理学的第三个基本变化，在于把刚性的结构解析为动态。经典物理学把原子看作像微型台球的固体。根据现代物理学的看法，它们是微小的行星般运动的系统，其中原子核像中心的太阳，它由带正电荷的粒子和无电荷的粒子（质子和中子）组成，负电子围绕它运行。同时，物惯表现为过程，表现为动态。质量与力的对立，物质与能量的对立，在日常生活和经典物理学中是明白无疑的，但在微观物理学层次上则消失了。电子不是微型的刚体；它是能量的集中，物质波或波包。由于这个原因，物质转变为能量，能量转变为物质，是可能的。伽马（Y）射线的量子，即高频率的X射线，可以转变为带负电和带正电的孪生对粒子，电子和正电子。反过来，物质也可以转变为辐射。经典的质量守恒原理和能量守恒原理统一为爱因斯坦综合的守恒定律。而且，在某些条件下，基本物理单位表现为粒子，而在另一些条件下表现为波动或波。根据玻尔的互补原理，粒子和波是对立的、但又是关于同一物理实在的必不可少的和互相补充的概念。

    整体、组织、动态——这些一般概念，可以说是与机械论的物理学世界观相对立的现代物理学世界观的特征。
    3．生物学

    近几十年来，生物学思想运动趋向于“机体论概念”。由于这个概念在很大程度上是潜意识的和无名的，它的意义甚至更加明显。这不是孤立的现象，而是我们的科学概念总变化的组成部分。

    我们已考察过物理学机械论观点在生物学中的影响。按照物理学机械论的观点，生物学的目标在于把生命现象分解为可孤立的部分和过程（pp.10f）。于是，有机体被看作是许多细胞的总和，有机体的功能被看作是许多细胞活动的总和。同样地，像物理事件被看作是受偶然性规律支配的那样，有机体的组织和功能被看作是随机突变和选择的产物。另一方面，这种观点符合经济活动的时尚和经济学理论。事实上，达尔文将马尔萨斯关于人口增长超过其资源的理论普遍化，并把它应用于整个生命界。所谓生物界中的生存斗争不是别的，而是工业时代开始时曼彻斯特学派鼓吹的自由竞争在生物学中的应用。生物学中的功利主义观念符合总的社会思想意识。生命的机器理论，完全是人们以技术控制无生命界而自豪，也把生物看作机器这样一种时代精神的表现。

    人们认识到机械论概念的局限性，最初导致了活力论。活力论假定有机体各个部分的聚集和机器－结构是受目的因控制的。随后，人们认识到机械论和活力论的观点都是不妥的，导致了机体论概念的产生。机体论概念试图将科学意义赋予整体性概念。我们同样可以在生物学、医学和心理学中看到这种共同的趋势。

    我们已详细地论述过现代生物学思想的基本概念及其对不同领域的影响。首先是整体性概念。我们不仅必须考虑有机体的各个部分和个别过程，而且必须考虑它们共同的相互作用和支配这些相互作用的规律。这些无论在有机体受扰动后的调节现象中，还是在有机体正常的活动中，都清楚地表现出来。其次是组织概念。生物界的基本特征在于它是巨大的等级体系，它从有机化合物分子经过自我增殖的生物单位，延伸到细胞和多细胞有机体，最后到生物群落。新的规律均在组织的每一层次上显示出来，而生物学研究的任务就在于逐渐地揭示这些规律。最后是动态概念。活结构不是存在，而是变易。它们是物质和能量不停流动的体现，物质和能量不停地流经有机体同时又构成有机体。动态概念构成了生物学许多领域中精确定律的基础，也提供了理解诸如等终局性那样的现象的基础，等终局性迄今仍被人们看作是不能用科学的术语解释的神秘现象。

    虽然近几十年来许多作者提出了类似的观点，但本作者可以断言，他从1926年起发展起来的机体论概念，可以说是第一个逻辑上表述一致的新观点，这一新观点可作为生物学的作业假说。这个概念产生的丰硕成果，可以在后面得出的许多结论中看到，而且由后来的研究所证实并被详尽阐述。那么，再次概述这些方面的发展，也许是有益的。

    许多科学家已接受了机体论观点，有趣的是，可以看到其中有些科学家来自对立的阵营。例如，生物化学家尼达姆早先曾严厉地批判过生物学中的整体概念，后来他采纳了机体论概念。正如尼达姆（1932年）所说，生物学理论的中心问题是组织问题。虽然J．S．霍尔丹（Haldane）考虑到对生物学问题的充分解释涉及到生命系统的组织问题，但冯·贝塔朗菲和伍杰的机体论概念表明，有必要研究生命系统的组织实际上究竟是什么。因而，组织不是一种解释问题，而是生物学中最迷人的和最困难的问题。承认这个事实，与活力论毫不相干。另一方面，在动物行为领域从事工作的阿尔费德斯（Alverdes）（1933年），起初坚决主张活力论观点，后来接受了机体论概念。阿尔弗德斯（1936年）、贝文克（1929年）、卡纳拉（Canella）（1939年）、格斯纳（Gessner）（1932年，1934年）、特里比诺（Tribino）（1946年）和昂格雷尔（Ungerer）（1941年）的著作，可以说是对机体论概念的深入介绍。对于机体论概念，比宁（1932年）、格罗斯（1930年）和M．哈特曼（Hartmann）（1937年）从机械论方面作了批判的论述，文茨尔（1938年）从活力论方面作了批判的论述，布罗伊勒（1931年）、伯卡姆普（Burkamp）（1930年，1936年，1938年）和林斯鲍尔（Lins－bauer）（1934年）从中间立场作了批判的论述。在贝文克（1944年）、比察里（Bizzari）（1936年）、布罗默（Brohmer）（1935年）、迪肯（Durken）（1937年）、冯·弗拉肯贝格（Fraken-berg）（1933年）、H．约尔丹（Jordan）（1932年）、O．苛勒（Kohler）（1930年）、尼达姆（1936年，1937年）、冯·内尔加德（1943年）、奥尔德考普（Oldekop）（1930年）、里特（Ritter）和贝利（Bailey）（1928年）、E．S．拉塞尔（Russell）（1931年）、扎佩尔（Sapper）（1930年）、昂格勒尔（Ungerer）（1941年）、韦莱（Wheeler）（1929年）、伍杰（1929年）、沃尔特里克（1940年）等人的著作中可以发现相似的观点，其中某些观点是由他们独立地提出的，另一些观点是在和我们的工作相互交流中提出的。物理学家薛定谔（1946年）也独立地得出了类似于机体论的概念，“生命问题——虽然它并不超脱迄今所知的物理规律——但它可能包含迄今未知的不同的物理规律。然而，一旦人们认识这些新的物理规律，这些规律会像已知的物理规律那样整合成为这门科学的组成部分。”米塔施（1935年，1936年，1938年）关于生物催化和关于自然界因果关系的等级体系的工作，也与机体论概念有密切的关系；阿尔弗德斯（1937年）的马堡学派关于动物行为的工作，H．约尔丹（1941年）关于生理学基本原理的论述，赫希（Hirsch）（1944年）关于动态组织学的观点，也是如此。在发育生理学领域，达尔魁（1941年）按照自己的看法表述了机体论概念。无需再作详细的讨论，我们可以注意到现代生物学的总趋势是符合机体论概念的，这个作业假说在生物学的所有领域中得到了应用。这里只能对本作者及其同事所作的应用以及与之密切相关的发展状况，作一个概述。

    关于活组织问题，本作者在1932年就表明它是未来的研究纲领：

    “有种看法认为，物理结构的等级体系应以蛋白质的胶态分子团为终点，超出这个限度，只能应用无序的定律（即溶液中的概率分布的定律，这个定律来源于热力学第二定律）或摩尔定律；因此，有机体或者可能是纯粹的‘混合物’，或者可能是刚性的‘机器’。这种看法似乎完全是任意的假设，它对遗留的实际的问题——有机体生命过程的有序性——毫无所知。相反地，从胶态分子团排列（其规律部分地为人所知）到非刚性程度和动态程度更高的有序状态（其规律尚未为人所知）即被称为原生质和细胞的‘活组织’，很可能有连续的过渡。当然，活组织不仅是‘非刚性’的，而且是‘动态’的。这里，‘组织’问题与‘稳态’问题联系了起来。”

    正像弗雷－维斯林介绍的，原生质的亚显微形态学在当时出乎意料的程度上遇到了这种挑战。蔡格（Zeiger）（1943年）证实了原生质组织的“动态”概念（p．34）是必需的。在我们早期工作中形成的关于细胞理论及其局限性的概念（1932年，cf．pp．38ff．），与赫泽拉关于“细胞间组织”（1941年）的有意义的工作是一致的。在更高的组织层次上，动态概念克服了结构与功能之间的明显对立，把有机体看作是以不同速度发生的诸过程的等级体系。这个概念是由冯·贝塔朗菲和本宁霍夫（1935年，1936年，1938年；cf．pp.134ff．）提出的。根据动态观点和机体论观点，对同源概念重新下了定义（冯·贝塔朗菲，1934年；见下卷）。冯·纳茨默尔（Natzmer）（1935年）对生物个体性的看法与我们的看法几乎在本义上是一致的。路格迈尔（Lugmayr）（1947年）根据托马斯主义哲学的观点讨论了这个问题。

    人们发现机体论生物学的观念，在生态学中也是有用的。在林学中，莱梅尔（1939年）认为森林是一个在个体的变化中保持其自身的生物群落，他根据这种森林的机体论概念，引出持存森林原理。这个有趣的例子表明，机体论概念不仅有理论价值，而且也能适用于重要的实际问题和经济问题。范泽洛（Vanselow）（1943年）也说明林学的现代概念与机体论生物学是一致的。H．韦贝尔（Weber）（1938年，1939年）根据机体论概念，对普通生物学体系中的环境（umwelt）概念下了定义。冯·于克斯屈尔（von Uexkull）在引用这个术语时，只强调了有机体与环境之间的关系即对感官－刺激作出反应这一面。因此，他的环境概念只限于感官生理学，但事实上这是一个伪心理学概念。可是，按照韦贝尔的看法，我们应当在更广泛的意义上给环境概念下定义。这个概念表示对有机体发生影响的整个系统。这个系统依赖于有机体的特定组织，同时，也使有机体的自我保存成为可能。因此，环境不仅包括能作为刺激而发生作用的东西，还包括有机体自我保存所必需的全部综合条件。另一方面，环境概念在人类活动领域中受到了限制。动物的环境依赖于它们的肉体组织。可是，在科学的演进中，出现了逐渐排除环境概念中的拟人化特征的情况，即环境观念中依赖于人类知觉器官特定组织的那些特质和范畴被不断排除（冯·贝塔朗菲，1937年）。这种观点类似于格伦（Gehlen）对于冯·于克斯屈尔所提倡的环境概念的批评；他也断言这个概念不适用于人类文化活动。本作者对人的独特性问题也曾作过讨论（1948年；见下卷）。

    开放系统理论在物理学、物理化学、生物能学和生理学领域引出了许多新的问题和新的见解（见pp．125ff，131ff，以及下卷）。普里高津和维亚梅（1946年）、普里高津（1947年）、赖纳（Reiner）和施皮格尔曼（1945年）、斯克拉贝尔（1947年）等人的工作，我们已经提到过了。德林格尔和韦茨（1942年）将开放系统理论应用于基本生物单位（病毒、基因），把这些基本生物单位看作是处于稳态中的单维晶体；冯·贝塔郎菲已提出了一个更为详细的模型概念（1944年，cf．p．30）。

    多特韦克（Dotterweich）（1940年）对“生物平衡”问题作了综合的研究，尽管他对这个概念的解释非常广泛，从而包括了多种性质的现象。因此，他的概念大部分仍是形式的。他区分了迄今所理解的“生物平衡”概念的三种应用：（1）形态学上“器官平衡定律”（乔弗鲁瓦·圣伊莱尔，歌德）；（2）生物群落的平衡（埃舍里希［Es－cherich］、弗里德里希［Friederichs］、沃尔特里克［Woltereck」等）；（3）作为动态平衡或稳态的有机体论的生理学概念（冯·贝塔朗菲）。这些概念中，最后一个概念看来是基本的。可以将“器官平衡”看作是有机体在其异速生长过程中达到的稳态（p．139）。可是，生物群落的平衡并不表现为物理、化学实体的稳态，而表现为超个体单位的更高层次上的稳态。在开放系统的一般运动学（有点相似于我们的“系统论”）和梯度原理的基础上，施皮格尔曼建立了形态发生中的竞争、调节、优势和确定的定量理论（1945年）。

    有机体作为开放系统的概念，导致了动态形态学（冯·贝塔朗菲，1941年），即把有机形态解释为有序的过程之流的结果。这使形态学和生理学的方法和观点的整合成为必要，并为发现新陈代谢、生长和形态发生的定量定律铺平了道路。本作者及其在该领域工作的团体对于这个问题的论述，前面已作了列举（pp136ff．）；在下卷中，将作更详细的概述。克拉特（Klatt）（1949年）对动态形态学已作了重要的讨论。他最早（1921年）在形态学领域中应用定量方法，引进了现被称之为异速生长的定律，他评论了对有机形态进行定量分析的意义、成果和限度。

    关于近来的实验结果与从机体论观点推导出来的神经系统功能的概念之间的相符，已在前面指出了（p.121）。

    医学科学的发展与现代生物学的发展是非常相似的。微耳和的细胞病理学旨在将疾病分解为细胞所受的扰动。他拒绝诸如体质之类的概念，而体质概念在现代医学中再次变得十分重要，恰恰是因为它建立在有机体作为一个整体的概念的基础上，但微耳和却认为这是错误的。然而，现代医学显然是朝机体论观点的方向发展的；内分泌学或人的体质理论就是机体论医学的范例。

    事实上，机体论概念在医学领域中作为一种“解放的成就”而受到欢迎。按照冯·内尔加德（1943年）的看法，H．齐默尔曼（Zim－mermann）（1932年）可能是第一个认识到现代生物学概念对医学实践具有意义的人。正如他所说的，“由于医学主导观念的发展与理论生物学主导观念的发展之间有明显的一致，医学所取得的任何一点成就都可看作是具有历史意义的成就。”机体论概念似乎“变得与现代医学科学的主导观念和必要假说最接近。”齐默尔曼在后来的一篇论文（1935年）中根据机体论生物学批判了所谓“生物医学”。罗特舒（Rothschuh）（1936年）在对现代医学的各种理论倾向作比较性的概述时，驳斥了机械论、活力论和心理活力论的理论，称赞机体论概念是现代医学可靠的理论基础。克拉拉（Clara）（1940年）关于医学中整体性问题的表述是紧接着冯·贝塔朗菲（1937年）所作的陈述而提出的。当妇科专家塞茨（Seitz）（1939年）就生长、性和生殖的调整的生物学、生理学和医学问题，提出“生命过程（包括正常的和病理的）的整体论观点”，这个观点与机体论概念甚为接近。一般来说，我们的生物学概念与主要医学家如阿朔夫（Aschoff）、贝蒂、比尔（Bier）、布鲁格施（Brugsch）等人强调的概念是非常符合的。内尔加德（1943年）关于身体理疗的工作与机体论概念有着密切的关系。动态形态学概念与克雷奇默尔（Kretschmer）的马堡学派的康拉德（Conrad）（1941年）关于人类的体质类型的工作之间也有明显的一致，虽然这两条思路是完全独立地发展出来的。机体论概念对医学的影响特别值得注意，因为医学还有临床实践这一面，所以它是对生物学理论的最好检验。

    机体论概念在心理学领域中也得到了应用。蒂姆伯（Thumb）（1944年）概述了机体论概念对于心理学的意义，估价了动态平衡和稳态观念作为心理学领域模型概念的意义。人们在心理学领域中发现了相似于生物学领域的原理。尤其当人们就像根据动态形态学观点思考形态发生那样，从发育规律的观点沉思人类环境（umwelt）的建立问题时，生物学意义上的环境概念（冯·于克斯屈尔、韦贝尔）与认为这种概念不适用于人类的观点（格伦）之间的争论消失了。正如生物学中的动态和整体概念与心理学中的格式塔理论具有类似性，生物组织的等级体系与个性的阶层（罗特哈克尔［Rothacker」，1947年）有着对应性。机体论概念也应用于精神病学和社会学领域（伯罗［Burrow］，1937年；赛泽［Syz」，1936年）。行为被看作是组织内张力的模式，对于精神疗法来说，它主张不应把神经病患者看作孤立的个体，而应视之为处于一定社会单位中的个体。同时，上面提到过的人类独特性（pp．184f．）的另一方面问题变得明显了。在动物王国中可以发现对抗与合作的倾向，但是，我们只是在人类行为中发现了憎恨、罪恶和社会的无政府状态。这些现象似乎与感情的倾向有关，而感情的倾向依附于这些语义的方式——形成概念与语言表达——正是这些遂使人类提升到所有其他动物之上的地位。

    机体论概念在哲学中也有许多应用，以下我们所知的有关应用就是对我们学说的发展。卡西尔（Cassirer）学派的拉森（Lassen）（1931年）论述了与机体论概念有关的物理学非因果性问题和目的论问题。费赖斯（Fries）（1936年）把机体论概念作为归纳的形而上学的基础。巴劳夫（Ballauff）（1940年，cf．以及1943年）对冯·贝塔朗菲的机体论概念和N、哈特曼（Hartmann）的分层（Schichtengesetze）学说作了综合。按照分层学说，可以把实在看作连续叠加的层次，每一层次有它自己的规律。巴劳夫根据等级秩序和稳态保持的原理采纳我们关于有机系统的定义，以机体论的方式（即持存于有机体中的唯有其特殊的有序规律）表征自主性，并且阐明了有机系统概念的哲学结论。

    我们已提到的等终局性的新概念，作为我们的理论在哲学上的重要推论，为迄今被人们认为是形而上学和活力论的定向性概念提供了物理基础。

    机体论概念的最终概括是一般系统论的创立（冯·贝塔朗菲，最早在1945年；见pp．199ff．以及下卷），一般系统论是精确的、数学化的本体论的基础，也是不同科学领域中一般概念的逻辑相应性的基础。

    因此，可以说，机体论概念在从生物学的特殊问题直到人类知识的一般问题的许多领域中被证明是富有成果的。这个概念的最令人信服的证据是，它已被应用于完全不同的领域，如物理学、物理化学、解剖学、胚胎学、生理学、林学、医学、心理学和哲学；并且使所有这些领域中的许多问题得到的阐明。
    4．心理学

    现代心理学的发展具有特殊的意义，因为正是在这个领域内第一次对整体性问题作了科学的探讨。正像生物学探讨躯体现象那样，传统心理学试图把精神生活分解为孤立的事件，即心理原子。例如，认为视觉是对应于视网膜单个细胞兴奋的基本感觉与大脑皮层视觉区相应的细胞的总和。但这种概念的不适应性不久就变得明显了，心理学因此而引用了控制的因素，如“统觉”，按照冯特（Wundt）的说法，统觉是一种可以与生物现象中活力因素的假设相比的解释。格式塔心理学试图克服这种二难困境：按照冯·爱伦费斯（von Ehrenfels）（1890年）的说法，可以把格式塔定义为心理的状态和事件，这些心理状态和事件所特有的性质是不能通过其各个组分的累加获得的（爱伦费斯第一准则）。例如，一幅感觉到的几何图案，不只是各种色点的总和；一首乐曲，不只是许多单个音符感觉的总和；一句格言，也不只是许多单独词义的总和。而且，同样的形状可以用其他的颜色，并在视野的不同部位呈现出来。同一首乐曲可以用不同的音调演奏。同一个意思可以用不同的词表达。因此，格式塔当它的组成部分变化时，它仍保持原样。格式塔是可变换的（爱伦费斯第二准则）。

    现在，传统理论用结构机械论解释精神生活中的有序性。一种感觉器官，例如视网膜，受到大量刺激。来自视网膜每一个点上的局部的兴奋，通过固定的神经通路，传导到大脑视觉中枢的相应终点，因而视网膜要素的镶嵌图案与大脑皮层神经细胞相似的镶嵌图案是一致的。同样，才干、识别能力、联想、条件反射等，可以用学习过程中有关中枢之间神经通路的确定加以解释。

    与此相照，格式塔理论证明，不可能把知觉解析为基本感觉和基本兴奋的纯粹总和。例如，像三角形这样的图案，即使它呈现为不同大小的形状，出现在视野的不同部位，我们也能辨认它。视网膜受刺激的点是不同的，相应地，兴奋过程通过不同的神经纤维传递到视觉中枢的另一些神经细胞。然而，不同的视网膜细胞、神经纤维和视觉中枢的细胞的兴奋，产生相同的印象，即“三角形”。反过来，相同细胞的兴奋可以产生不同的印象。例如，如果那些视网膜细胞起初落在其上的是三角形的映象，后来受到圆形图案的刺激，那么就会有不同印象产生。

    格式塔是按照动态规律形成的心理整体。最重要的原理是完形趋向（pregnance）原理，即呈现最简单的可能发生的形态或最“有意义的”形态的格式塔趋向。例如，如果在一瞬间内，排列成圆圈的九个点呈现到眼睛中，第十个点稍微在圆圈之外，这个在圆外的点好像移向圆周，以完成最有意义的可能发生的格式塔。或者，如果瞬间呈现的图案显示出许多细小的缺口，那么会看到弥合这些缺口的运动，该图案缺口的各端闪现在一起。如果一根棍棒在视网膜上的投影经过盲点，那么就看不到任何缺口，而如果某个人的手投影落在观察者固定眼睛的盲点上，那么就看不到他的头。其原因是，只有体现一定几何图案的格式塔才可能是完整的。

    因此，知觉不是孤立的和彼此无关的感觉的总和，而是感觉形成受动态原理支配的完形系统。

    记忆理论很可能也是以相似的方式而重新形成的。经典记忆理论的观点是累加的观点和机械论的观点。它假定早先兴奋的记忆痕或‘却象”保留在几组神经节细胞中，好像贮藏在无数仓库中，这些仓库由无数神经通路相互连结起来——这种观念显然是行不通的（R．瓦勒［Wahle］）。可是，如果格式塔知觉是系统过程，以动态的方式组织起来、分布在较大的大脑皮层区上，那么兴奋的后果不会由留在诸单个细胞中的孤立的记忆痕构成，而会留在较大脑区的某种变动中。事实上，实验和临床的经验表明，就记忆而言，大脑不是作为细胞或有明显界线划分的中枢的总和而发生活动的。大脑中局部的损害并不只是破坏某种单一功能，而是其他功能都受到影响，而且，受损害部位的功能越是重要，对其他部位功能的影响就越强烈。由此，提出了与通路理论相对立的另一种概念。这种概念可以假定，在学习期间，当两个有联系的刺激起作用时，脑过程表现为一个整合的总体。相应地，它会留下整体的记忆痕。在学习期过去后，新的部分的刺激会唤醒作为一个整体的记忆痕，由此产生联想、回忆或条件反射（冯·贝塔朗菲，1937年）。

    如果知觉不是若干单个感觉组成的镶嵌图案，而是已被领悟的格式塔按照动态规律将它们自己组织起来的话，那么我们必定可以进一步断定，与形成知觉相应的生理事件，不是若干单个兴奋的束或总和，而是整体或“格式塔”。从这种考虑出发，W．苛勒（Kohler，1924年）提出了格式塔是否只限于心理学范围的问题。他强调，一般说来，物理系统不是单纯的总和，而是符合爱伦费斯准则的。因此，比如关于电荷在导体上的分布状态，是不能通过导体各个单独部分上的电荷的累加而获得的，而是取决于导体的整个系统。而且，一部分电荷移动后，系统又会重新确立。一般说来，物理系统中的状态（例如，导体上的电荷分布）和过程（例如，稳定的电流在导体系统中的分布）取决于该系统所有部分的状况。因此，它们被表征为格式塔。最后，苛勒（1925年）将同样的观点应用于生物学问题。有机体中的过程按照整体的需要作出调节，这是生命现象最显著的特征。甚至包含所有单个反应的完整的物理－化学知识，也不可能对生命现象作出充分的理解。机械论者确信，生命活动的有序性，是由机器式的结构赋予的；但这种解释面临生命活动的调节现象而遭到失败。另一方面，活力论者乞求超自然的力量；但是，正如杜里舒的海胆实验所表明的，部分依赖于整体，这并非是活力论的特征，而是格式塔的一般特征。热力学第二定律所适用的每个系统最终达到平衡态，这可以用任何部分的状态依赖于整体系统的状态加以表征。所以，机械论用预先建造的机器的模式解释有机体中过程的有序性，活力论求助于超自然的力量，而与这两种观点相对照，还有第三种可能性，即整合系统中的动态调节。就这方面而言，物理学、生物学和心理学都与其中由动态造成过程有序的系统有关。基本的原理是平衡原理或完形趋向原理。在物理学中，这个原理表现为趋向于象征平衡态的最小值状态。在生物学中，有机体内过程的有序性和受扰动后的调整，同样可以看作是趋向于建立平衡态的结果。在心理学中，精神事件看来是格式塔的。另一方面，物理学领域中的格式塔证明，允许将基本的生理事件解释为格式塔过程。作为经验的格式塔表现为大脑兴奋过程平衡分布的相互关联，而大脑兴奋过程则趋向于最简单的可能发生的完形。

    苛勒的概念标志着现代机体论系统概念的引用。反对格式塔理论的主要理由有两条。第一是认为它缺乏实验的可能性，它只能纲领性地断定经验的格式塔对应于大脑中兴奋的格式塔式过程。人们所作的任何尝试几乎不能更为严密地确定生理学的兴奋－格式塔，也不能充分地弄清构成生物整体性的基础的系统－过程。但是，诸如“平衡”，格式塔等一般概念，并非像早先杜里舒所强调的，是一种解释。所需要的是，对这些系统和过程以及决定这些系统和过程的规律作出精确的陈述。目前生物学在何种程度上有可能做到这点，本书的前面已作了论述。第二条反对理由涉及到格式塔理论所假设的生物学和心理学过程中的一般分布类型。苛勒试图用遵循热力学第二定律的平衡态的确立来解释有机体的调整活动。但是，这种概念原则上不适用于活机体，因为活机体不是热力学平衡系统，而是远离真正平衡而保持在稳态中的开放系统。因此，机体论调整理论需要新的原理，而这新原理必定可以从开放系统理论中推导出来。

    总之，现代心理学和生物学的发展之间存在着一种惊人的一致。现代心理学教科书，诸如
    W．梅茨格（Metzger）的格式塔心理学著作（1941年），可以说，就原理对原理而言，是能够被转译成机体论语言的。我们倾向于认为，一般系统论（pp．199ff．）作为一种调节工具，一方面建立不同领域通用的那些一般原理，另一方面防止不同领域之间无根据的类比，都将是有用的。
    5．哲学

    我们时代的未来的历史学家会记下这一引人注目的现象：自从第一次世界大战以来，不仅在不同的科学领域中，而且在不同的国家里，都独立地出现了有关自然、精神、生活和社会的类似概念。我们处处发现了相同的主导性的基本概念：表示各个层次上的新特征和新规律的组织概念，内在于实在的动态本质和对立的概念。

    一切动态哲学之父是赫拉克利特；他关于“万物皆流”和“对立面的统一”的观点，是世界观最初的、深刻的和神秘的表达。现今，我们试图用物理科学和生物科学的合适语言来表达这种世界观。这种来源于赫拉克利特的思潮，产生了意大利－德国文艺复兴时期一位神秘人物－－库萨的卡迪纳尔·尼古拉（Cardinal Nicholas of Cusa）。库萨是最后一位著名的中世纪神秘主义者，现代科学的前驱。他推翻了古代的和中世纪的地球中心说体系，主张宇宙的无限性。因此，他是现代天文学和焦尔达诺·布鲁诺（GiordanoBruno）热诚的哲学先驱。他沉思无限性，由此而创立了开方，这最后导致了莱布尼兹（Leibniz）的微积分的发明。他在物理学、地理学和医学方面的见解，标志着现代科学的黎明和从伽利略（Galileo）延续到我们时代的伟大的理智运动的开端。在库萨关于对立面的统一的学说中，复活了古代哲学的主题思想，使之延续到现代。库萨表述中关于实在－上帝的观念（这个观念可以只用对立面的陈述表示），用现代术语来解释，也是对语言的符号体系最深刻的批判，我们最终在互补概念，同样也必然在现代物理学概念中发现它最微妙的表达。这种智慧的遗产在雅各布·伯梅（JacobBohme）朦胧的神秘主义、莱布尼兹明晰的数学和自然哲学、歌德和荷尔德林（Holderlin）富有诗意的幻想中保持了下来。

    歌德不仅是一位诗人，也是一位著名的博物学家，他是形态学——生物形态科学的奠基者。他设想在动物和植物多样性中，好比有大自然艺术家的基本的设计蓝图和创造理念。因此，他认为植物形态的千差万异都是某种理念的原始植物的变异，这种原始植物的基本要素——叶子——是以不同的方式发生变形的。可是，就歌德的世界观而言，仅仅看到这种植根于柏拉图理念学说的“唯心主义形态学”的要素，可能是表面的。在这种理念的形态背后，有着赫拉克利特的动态思想，我们可以在歌德的《Stirb und Werde》（《死与变》）和《Dauer im Wechsel》《常变中的永续》）中看到这种动态思想的表达。由于形态美的背后还存在着实在的矛盾性，这便使我们的思想和行为只能使用符号。因此，“我们思想火焰的腾飞需要借助于形象和图像，”而我们所做的这些毕竟是使用符号。所以，正像歌德对爱克曼（Eckermann）所说的，“某人做的是罐子还是坛子”，这毕竟是无关紧要的。而且，赫拉克利特关于对立面的统一的思想，是充满悲剧性幻想的荷尔德林哲学的核心。正像后来尼采和巴霍芬（Bachofen）所揭示的，他从古希腊文化中预见到内在矛盾，用他自己的心灵反映这些矛盾，而又被这些矛盾所击碎。

    通过这些著名的思想先驱，可以追溯我们时代自然哲学之源。这些多种多样的独立的思想源泉汇入共同的思想之流。

    哲学的发展先于心理学和生物学的发展。因此，尼古拉·哈特曼在1912年强调系统概念的必要性。那种认为因果性仿佛是许多单个因果链平行地起作用的看法是欠妥的。重要的是相互作用。在一个系统中，各种力互相平衡，因此，它们的共存导致了抵制破坏的相对稳定的结构。同时，每个有限的系统是更高系统的成员，同时它本身包含着更小的系统。这种内含物不只是一种被动的囊状物而是相互依存的。较低序列系统的某些活动在较高系统的整合中起作用。反过来，较高系统的某些活动共同决定着较低系统的活动。生物体现了力的系统最复杂的构型。相互作用在其中是基本的；相互作用使所有部分过程整合为整体，并由系统规律支配这些过程的协同作用。哈特曼在他后来的工作中，发展了关于实在的分层理论。分层理论在不同的领域——无机的、有机的和精神的领域——甚至显示出更高的和更复杂的范畴。

    我们叙述了生物学和心理学的新概念是怎样在德语国家中形成的。在非德语国家也同样出现了类似的和独立的发展，这是现代思想史上最引人注目的现象。伍杰说得好，未来的生物学史很可能包括题为“二十世纪初为机体论概念而斗争”的一章。它将叙述这个概念在笛卡儿哲学的影响下是如何被忽视的；机械论形而上学甚至是如何不允许生物学将有机体想象为不同于一大堆微小的坚固粒子的任何东西的；本世纪初最早出现的机体论概念又是如何因不恰当的表述而受挫的，其中，杜里舒只是用超自然的操纵者的概念代替荒谬的无操纵者的机器的概念；最后，为什么最早认真接受机体论概念的，不是生物学家，而是某些哲学家和数学物理学家。

    如同杜里舒在德国所做的那样，英国生理学家J．B．S．霍尔丹拒斥生命机器论。他从有机体协调的自我保存看到了生命的本质，认为这种协调的自我保存的活动原则上不可能用物理－化学的术语加以描述。像格式塔概念在德国那样，机体论概念在英国扩延到无生命系统也包括在内的范围。根据劳埃德·摩根（LloydMorgan）的看法，有机体的特征就在于它的各个组成部分特有的性质归因于整体，因此，一旦整体被破坏后，这些部分特有的性质也随之消失。摩根所说的“突现”进化和“合成”进化，与德国文献中的格式塔与总和的术语相对应。因此，每一层次——电子、原子、分子、胶态单位、细胞、组织、器官、多细胞有机体和生物群体——由于突现进化而获得了超出从属系统的新特征。

    数学家怀特海（Whitehead）的“有机机械论”，既超越了关于分子盲目活动的概念，也超越了活力论的概念。所有真正的实体是“有机体”，在有机体中，整体的状态影响着从属系统的特性。这个原理具有相当的普遍性，并非活机体所特有。在现代物理学中，原子变成一个有机体。通过物理学概念的转变，科学触及到既非纯粹物理的、也非纯粹生物的方面——它变成对有机体的研究。生物学研究的是较大的有机体，物理学研究的则是较小的有机体。

    继霍尔丹学说之后的是斯马茨（Smuts）和迈耶－艾比切（Meyer－Abich）的整体论。按照整体论，生物规律比物理规律更具有普遍性。因此，如果人们能够对生物现象作出数学的描述，那么，特征性的生物参数消去之后，可以得到对生命和非生命现象都适用的简化公式，这个公式与我们所说的物理规律是一致的。可是，目前还没有例子能够实际地证明从生物规律中推导出物理规律（以及从心理规律中推导出生物规律）的“简化演绎”的程序。因此，整体论是一种哲学思辨，就我们现有的知识而言，它几乎得不到任何事实的支持。

    俄国的辩证唯物主义一方面来源于黑格尔（Hegel）的哲学，另一方面来源于马克思和恩格斯的经济学理论。它的原理阐述如下：第一，自然界不是许多分离单位的聚集，而是一个有机的整体，这个整体内各个组成部分是紧密相关和相互作用的。第二，自然界不是处于静止的和不变的状态，而是处于持续不断的运动和进化的状态中。第三，在进化过程中，受自然规律的支配，在从某一组织层次到更高组织层次的转折点上出现了跳跃，量的变化变为质的差别。第四，内在矛盾是自然现象本身辩证地固有的，所以，进化过程是以对立倾向的斗争的形式发生的。

    当然，模糊所有这些思潮深刻的意识形态的差别和对比是荒谬的，同时，我们暂不对这些思潮的价值作出评判。但是，这些思潮的基本对抗使“对立面的统一”变得更加明显。从绝对不同的甚至完全相反的出发点，从极不相同的科学研究领域，从唯心主义哲学和唯物主义哲学，在不同的国家和社会环境中，逐渐形成了本质上类似的概念，这表明了这些概念产生的内在必然性。这正意味着这些共同的一般概念本质上是真实的和不可避免的。
    6．一般系统论

    从我们所做的这些陈述中，浮现出一个惊人的远景，一个迄今未被料想到的世界概念的统一的远景。无论我们研究无生命事物、有机体、精神现象还是社会过程，处处都已逐渐形成了类似的一般原理。那么，这些原理相类似的根源是什么呢？

    我们对这个问题的回答，诉诸于科学的一个新领域，我们称之为一般系统论。这是一个逻辑－数学的领域，它的主题内容是表述、推导对各种系统普遍适用的那些原理。“系统”可以被定义为处于相互作用过程中的诸要素的综合体。不论系统的组成要素的性质以及这些要素之间的关系或力的性质是什么，总存在着对诸系统都适用的一般原理。以上提及的所有学科领域是与系统有关的科学，从这一事实出发，我们可以探求不同领域中定律的结构一致性或“逻辑相应性”。

    普遍地适用于诸系统的原理，可以用数学语言进行定义。对此，本作者将在下卷中作更详尽的论述。那时，人们会看到，可以从关于系统的一般定义中引伸出诸如整体性与总和、逐渐机械化、集中化、主导部分、等级秩序、个体性、终局性、等终局性等概念；这些概念，迄今人们通常以含糊的、拟人化的或形而上学的方式进行想象，但实际上这些概念乃是系统的形式特征或某些系统状况从逻辑上加以推导的必然结果。

    一般系统论具有多方面的意义。首先，我们可以区分现象描述的各个层次。第一个层次只表现为类比，即现象表面的相似性，它们既不与在这些现象中起作用的因素相一致，也不与适用于这些现象的定律相一致。一个例子是生命影像，这在20世纪初的生物学领域中是很流行的，例如，当渗透的“细胞”与有机体相比较时，它们是相像的。第二个层次表现为逻辑的相应。这里，现象所包含的因果关系的因素是不同的，但受结构上相同的定律的支配。例如，液体流动和热传导现象都可以在数学上用同一定律表达。当然，尽管物理学家知道并不存在“热流动”，但热传导是以分子运动的传授为基础的。最后，第三个层次是严格意义上的解释，即对存在于个别事例中的条件和力的陈述，以及对由此推出的定律的陈述。类似，在科学上是无价值的。可是，相应，通常提供非常有用的模型，这种以相应为基础的模型方法广泛应用于物理学领域。

    因此，一般系统论可以作为一种区别类似与相应的工具，以建立合理的概念模型，使一个领域的定律转换为另一个领域的定律，另一方面，以防止不可靠的、不能允许的类比所得出错误的结论。然而，在那些超出物理－化学规律框架之外的科学中，诸如人口统计学和社会学，以及生物学的广泛领域中，如果选择适当的概念模型，就能阐述出精确的定律。逻辑的相应性是从一般系统的特征中产生的，这就是为什么不同领域中出现结构上相似的原理，并由此导致不同科学领域中产生平行演进的原因。

    一般系统论确立了有明确意义的问题。因此，如福尔特拉所说的，可以建立与机械动力学相应的人口统计动力学或人口动力学。最小作用原理出现于完全不同的领域：如力学、物理化学中的勒夏忒列原理（按照普里高津的看法，这个原理也适用于开放系统），电学中的楞次（Lenz）定律，沃特拉的人口理论，等等。再有，张弛振荡（p141）出现于某些物理系统中，同样也出现于许多生物现象和人口统计现象中。一般周期性理论对于各个领域都是很需要的，由于稳态的存在等等，因此，有必要作出扩展像最小作用、稳定态和周期解（平衡和节律性变化）那样的原理的尝试，在某种意义上，这种尝试对物理学是普遍的，因而对任何类型的系统都可适用。

    从逻辑－数学的观点看，一般系统论的地位相似于概率论的地位，概率论本身是纯粹形式化的，但可以应用于完全不同的领域，例如热理论、生物学、实用统计学等等。

    在哲学中，一般系统论可以用一般原理的精确系统取代所谓“本体论”或“范畴论”的学说。实际上，N．哈特曼在能以数学形式表述的标题下，阐明了知识和实在的那些真正特征。

    在这个意义上，一般系统论可以被认为是通向莱布尼兹梦寐以求的通用数学（Mathesis uniuersalis）－－包含各种科学在内的综合的语义系统的一个步骤。也许，可以说在现代动态概念中，系统论能起的作用，相似于亚里士多德逻辑学在古代的作用。对亚里士多德逻辑学来说，分类是基本的方法，因此，关于共相的种属关系的学说，表现为基本的科学研究法。在现代科学中，动态的相互作用是所有领域的基本问题，它的基本原理必将在一般系统论中得到表述。

    7．结语

    科学的进展并不是一种在智力真空中的运动；相反，它既是历史发展进程的表现，又是历史进程的动力。我们已经看到机械论观点是怎样在所有的文化活动领域中表现出来的。机械论关于严格因果性的基本概念，关于自然事件的累加和随机特征的基本概念，关于实在的终极成分的远离性基本概念，不仅统治了物理学理论，而且支配着生物学的分析、累加和机器理论的观点，支配着传统心理学的原子主义和社会学的“一切人反对一切人的战争状态”的观点。承认生物是机器，承认由技术统治现代世界以及人类的机械化，这只不过是物理学机械论概念的扩充和实际应用。

    科学的新近进展表明人类的智力结构发生了总体的变化，这种变化完全可以与人类思想的伟大革命相比。“正如冯·贝塔朗菲曾经认为的，理论生物学在哲学上提出的重要见解，是我们文明史上的第二次哥白尼革命”（蒂姆伯）。事实上，现代科学发展所导致的观念——整体、动态、进入更高级单位的组织——都在生命世界中得到了最有意义的表现。我们可以期望这些智力的发展预示人类度过我们时代可怕的危机（如果这种危机不会导致全部毁灭的话）的新时期的来临。因为，精神上的革命总是先于物质的发展。所以，由17世纪笛卡儿创立的机械论世界的理论概念，是我们时代达到顶峰的生命技术化的先兆。相似地，也许我们可以将新的科学概念看作为未来发展的前兆。荷尔德林的壮丽诗句不仅对于诗人，而且对于每一项创造性工作来说，都是真确的：“勇敢的精神像雷暴雨前翱翔云空的雄鹰，它的腾飞预示着诸神的来临。”

    还有最后一个问题，我们必须作出回答。我们在纯科学的层次上，用机体论概念详述了生物学。我们主张，生命现象是可以用精确的定律说明的，虽然我们也许离这个目标的实现还很远。我们强调必须否认任何活力因素在可观察到的事物中的干预（可观察到的事物成为科学研究的唯一题材）。于是就发生了这样的问题：这是否意味着一种苍白惨淡的唯物主义，一种无灵魂和无神的自然界？

    让我们看一下对这个问题的最准确的科学回答吧。就总的综合而言，物理学已成为一种世界观，它使人们可能领悟从量子领域中小得难以想象的单位直到大得难以想象的星系的实在。我们之所以能用物理学理论在概念上把握自然界，用技术在实践上控制自然界，是因为我们用逻辑-数学关系之网——我们称之为自然定律——把握了自然现象。这种自然定律的构造达到了前所未有的普遍性和客观性，这是现代物理学的胜利。人们已有可能运用这些定律达到对自然界的技术控制，这种常见的事实表明，这些定律在很大程度上与实在相符。

    然而，与这些成就相伴而行的是某种退让。现在物理学与其以前时代的自我断言相对照，已认识到它的任务是在形式关系系统内描述现象。它不再期望把握实在的核心。鉴于早期物理学认为它在微小的坚硬物体中已发现了最终本质，现代物理学的陈述却是不同的。物质被分解为某些振荡过程——但振荡只表示某些量值的周期变化，物质的最终本质仍未被确定。

    物理学家并不回答电子实际上“是”什么的问题。他所具有的最透彻的洞见只能陈述称为“电子”的这种实体所特有的规律。同样地，也不能指望生物学家解答生命就其“内在本质”而言可能是什么的问题。即使生物学家具有先进的知识，他也只能更好地陈述表征或适用于我们所面对的活机体现象的规律。

    不能进行客观研究的诸因素，不得纳入能够说明可观察的事物的定律。在具有本质区别的层次上存在着企图获得关于实在的直觉知识的形而上学。我们不仅是科学的智者，我们也是人。用重要的符号表达实在的核心，这是神话、诗歌和哲学正试图做的事。

    然而，如果我们渴望用简洁的语句把握生命的本质，那么似乎可以在歌德特别喜爱的表达中找到这种语句。《常变中的永续》称得上是一首含意深刻的诗。在赫拉克利特看来，河流似乎是生命的直喻，它的波涛永远变化不止，但它在流动中持续存留，歌德-浮士德也给出了这种最深刻的知识。虽然不能注视实在的太阳，但是，他和科学的心灵仍满足于一种保持着生命和思想的无穷无尽的力量的美妙隐喻：

    就让太阳留在我的后方！
    那穿过岩隙奔腾直下的瀑布，
    使我越看越欣喜若狂。
    它一叠一叠地翻滚，化为千股，
    然后又分作千万道急流奔涌，
    向空中喷溅出无数飞沫细珠。
    可是从这种飞泉形成的彩虹，
    拼成万变之不变是多么悦目，
    时而分明，时而消逝在空中，
    在它的周围散作空蒙的凉雨。
    彩虹反映人类的努力上进。
    细心揣摩，你就会更加领悟，
    要从多彩的映象省识人生。

  • 康德《判断力批判》

    导言

    认为自然在其种种特殊规律上有主观目的性这个假定的充分理由因无须在知识可能性的批判解释以外来寻找。这种目的性是有关于可理解性的有关于人的判断力的作为判断力而且是有关于把特殊的种种经验结合为自然的一种联系的系统这种可能性的。那末在这个系统中，我们就可进一步来在自然的许多产物中预测可能有某些产物，其形式是特别适合于人的判断力，好象是完全要照顾到我们的判断力才安放在那里似的。

    这一类的形式乃是那些形式，通过它们把梳一性和异质性结合起来就适合于好象是加强那参加进去判断力的运用而起其作用的种种心理力量而且支持着它们的，于是美的形式这个名称就以之称谓这一类的形式。

    但是自然这个概括性的观念，作为感官对象的集合体意思的，并不给我们什么理由来假定自然的事物是互为手段与目的的，或者说它们的可能性是只由这一种的因果性才成为完全可理解的。

    因为既然谈到上述的美的形式时，事物的表象是在我们里面的某东西，那末就很容易甚至在验前想到这个表象是很适合而且便利于使我们的种种识知能力倾向于一种内部的有目的的调和的。但是在目的不是我们自己的目的，乃至不属于自然的这种地方（我们本不把自然作为是有理性的），那就绝无理由去在验前假定这些目的可以，或者还是应孩，构成一特种的因果关系，或者至少构成自然的一种完全特别的秩序。

    而且这些目的的实在存在是不能由经验证明的除非假定先就有了一种心理欺骗的过程，把目的的概念曲酥为事物所原有的，而且不是从这些事物和经验对它们所知道的东西得出这种概念来而利用这种概念，其意图是要与我们的种种表象借以得到内部联系的主观根据作类比而使自然成为我们可以理解的，而不是要从客观的根据来认识自然的。

    而且客观目的性作为自然事物所据以成为可能的原理，远远不是把必然性隶属于自然这个概念的，而正是为此，人们才引用这点来说明自然与其形式的不必然性。所以在谈到鸟的构造时，例如举出鸟骨的形成中空，鸟翼的位置的利于飞翔，鸟尾的便于转向，是要告诉我们，如果我旧单单看自然中的有效关系（nexuserfectirus）而不求助于一特种的因果关系，即目的关系（nexusfinalis），上述的一切都是高度不必然的。

    意思就是，自然作为单纯的机械作用来看，是能在千百种其他不同的方式上出现而不会恰恰碰见基于象这种原理的统一，而且因之我们是要只在自然的概念以外而不在它的里面，才可以指望在验前发现那种统一的小小一点根据的影子。

    可是我们把目的性的估计，至少是不断然地，应用于自然的探讨，是正确的；但是只是为着要把这种探讨从服于观察与研究的原理，其方法是和以目的为归依的因果作用作比拟而并不妄想用这种方法来说明它，所以这是一种反思判断力的估计而不是确定判断力的估计。然而在自然的纯粹机械的因果作用不能使我们足够前进到远处这种情况下，为目的所确定的自然中的结①对于美的赞叹和自然的各式各样的目的所激起的感触，这种赞叹与感触是反思的心在有有理智的创世主的任何清楚的表象之先就能感觉得到的，这些感情在它们里面是有某东西和宗教的感觉相似的。因此，它们就象是首先通过类似道德的批评判断型式影响到感恩从及对于未知的原因的尊敬这种道德感，因而也通过激起道德观念而影响到心。在那时，它们就引起那种赞叹的心情，这种心情所产生的兴趣是远过于单纯理论的观察所能产生的，原注合与形式这个概念，至少是又一条原理把自然的现象归结为规则的。

    因为我们的这样做是提出一个目的性的根据，我们从而赋予对象的概念好象那个概念是在自然里面而不是在我们自己里面发现似的以关于这个对象的因果作用，或者应该说，我们从而和这种的因果作用作类比就是和象我们在我们自己里面所经验的因果作用作类比来描写这个对象的可能性，而这样就把自然看为是具有它自己在技巧上活动的一种能力；反过来，如果我们不把这样的一种活动的方式归于自然的话，就得要把它的因果作用行为是盲目的机械作用了。但是这不就等于相信自然是具有有目的地来活动的原因，而且是可以看为在遵照其特殊规律上服从这些原因的。如果是象后一种说法那样，那末目的论所依据的就不只是一条以现象的判定为方向的制约性原理，而竟以一条足以从其原因而得出自然产物的组织性原理为依据了：其结果便是，自然目的这个概念，就不再为反思的判断力而存在，而是为确定的判断力而存在了。但是这样一来，这个目的的概念就不真正地特别和判断力联系着，象美这个概念作为一种形式上主观的目的性那样。

    恰恰相反，这个目的概念就会是理性的概念而把一种新的因果作用引入科学中去而关于这个因果作用，我们一直是只从我们自己假借过来而以之归于其他的存在者，虽然我们的意思并非认为这些存在者和我们是在素质上相类似的。

    卷一

    第一部分 目的论判断力的分析论

    第1（62）节①

    纯粹形式的客观目的性不同于质料上的客观目的性一切几何形都是按照一条原理作出而显出许多方面的客观目的性，每每为人所赞赏的。这个目的性也就是几何形的便于按照一单条原理而解决许多问题，而且还能够在无限的各种方式上解决这些每一个问题。这里的目的性显然是客观的，而且是智性的、不单纯是主观的、审美的。

    因为它表明这种几何形是适合于许多所要产生的图形，而这又是通过理性而认识到的。然而这种目的性并不是使关于对象的想法本身成为可能的，那就是说，我们的看这个对象为可能的，不单纯因为它是可以这样使用的。

    在一个象圆这样的简单几何形里面就有了解决一大堆问题的线索，而这些问题的每一个都是分别需要许多种材料，而这种解决，我们可以说，却直接地推断出来作为那几何形无限多的极好属性之一。例如，设有三角形的底边与顶角，而要作出这个三角形来。

    这个问题是不确定的，就是说：它是可能在无限多的方式上得到解答的。但是圆是把它们都包括在一个方式里作为一切满足这个条件的三角形的几何轨迹。又如两线要相交使得一条线的两段所成的正方形等于其他一线两段所成的正方形。这个问题的解答看来是充满着困难的。

    但是一个圆的周线通过其两端的而在圆内相交的一切直线都是直接按这个比例划分的。其他的曲线同样地提示给我们其他有用的解答，绝非在它们按照看来构成的规则里面所想到的。所有锥线，分别来看或者相互比较，不管它们的定义是怎样简单，都充满着解决许许多多可能问题的原理。

    看到过去的几何学家，热诚地研究这样的线的这些属性，而不为浅见的人所提出关于这种知识是否有用这个问题所困惑，是实在的快乐。例如他们研究抛物线的种种属性而毫不知道地球引力的定律，这条规律是会替他们说明它对于重抛射体所划的轨道的应用的（因为这些重物体在运动中引力的方向是可以看作和抛物线的曲线平行的）。

    还有他们研究椭园形的属性，也是这样。他们丝毫没有想到在天体中也能发现一种引力，并且不知道在从引力点距离有所改变时，还有支配着引力的定律的，而且不知道那是使天体在自由运动中作出这种曲线来的。在一切这些努力中，虽然他们并不知道是为着后人而工作，但是他们是为着一种目的性而喜乐的。

    虽然这个目的性是属于事物的本性的，而他们却能够把它完全在验前提出来作为是必然的。柏拉图自己就是这门科学的大师。他因为想到各物的原始性质，不必有任何经验就能发现的，想到心的一种能力使之从各物的超感性原理而得出实在各物的谐调（而他是把心灵在音乐中自由运用的数的属性列为实在的东西的），他就觉到激动起来。

    他有着这种灵感，就超出经验的一切想法而上升到理念上去，这些理念，只有在假定智力和一切实在东西的原始来源有其共通时，才对他是可理解的。难怪他把不懂几何学的人从他的学校驱逐出去，由于他认为从处在人类灵魂深处的纯粹直观，他就能取得阿那克萨哥拉（anaxagoras）从经验的对象与其有意图的结合所推论出来的一切。

    因为那看起来象是属于事物本质而对于我们的利益毫无关系的原始属性，还是有目的的，而且好象有意为我们的用处计划而形成似的，这才是我们对于自然的很大赞赏的来源这个来源与其说是外在于我们的，毋宁说是处在我们的理性里面的。如果这种赞赏由于误解而使之倾向于逐渐上升到高度的热狂，我们当然是可以原谅它的。

    这种智性的目的性不过是形式的，而不是实在的。换句话说，这是一种目的性，它并不包含有一种在其基础上的目的这个意思的，因之它并不需要目的论。作为这样看，而且虽然它是客观的，而不象审美的目的性那样是主观的，它的可能性是容易理解的，虽然只在抽象上是可理解的。

    圆的形是一个直观，知性按照原理所确定的。这种原理，为我们任意地假定而作为一个基本的概念，就用于空间，而空间是直观的形式，也同样只是作为一个表象发现在我们里面，而且是在验前发现的。说明许多从那个概念的构成而产生的规则的统一性的，乃是这个原理的统一性。这些规则从许多可能的观点表现出目的来，但是我们必不可以一个目的为这种目的性的根据，或者在这以外另求解释。这是不同于在外部包围在一定的界限的东西的集合体发现其秩序与规则性的，例如发现树的、花坛的、花园中花径的秩序与规则性，这种秩序与规则性是我不能指望按照我们自己随意选定的规则把空间加以限定而在验前从而推论出来的。因为这种东西都是有其实在存在的东西要识知它们，就必须在经验上有它们被给与出来的而不是在验前按照一条原理加以定义在我自己里面的一个单纯的表象。

    所以后一种（经验的）目的性是实在的，而既然是实在的，它就是依靠一个目的这个想法的。但是我们也很容易能看到这个赞赏的理由，而且事实上认为它是有正当理由的，即令所赞赏的目的性是在事物的本质里看出来的，因为这些事物，其想法都是我们能够构成的。

    其统一性是从原理得出而激起这种赞赏的各种规则全都是综合性的，并不从对象的任何概念推论出来，例如从圆这个概念推论出来，而是需要有这个对象在直观中被给与出来的。这就给这个统一性以这个假相，好似它的规则的来源是外在的，不同于我们的表象能力的，正象它是经验性似的。

    因此，对象满足知性对规则的特别需要，其方式象在本质上是不一定的，因而只是由于一个特别针对它的产生这种目的才是成为可能的。可是既然这种协调，虽然是有了那提及过的目的性，还不是在经验上而是在验前识知到的，这正是使我们确实相信这个事实的东西，就是由于它的限定（即通过想象力按照一个概念的活动而限定）对象才成为可能的那个空间，并不是我以外事物的性质而只是存在于我自己里面的表象方式。

    所以在我按照一个概念作出一个圆形时，或者换句话说，当我形成在外边给予我的东西的我自己的表象时，不管这个东西自己原来的性质是什么，其实在发生的事情就是我把目的性引入那图形或表象中去。关于这个目的性，我从外面给予我的东西并不得出什么经验性的指示，所以这个图形不是我因着它就需要有任何在我的外边而处于对象里面的特别目的的，但是这种反思是预先假定有理性的批判使用的，因而它就不能是当时就已经包含在对象与其种种属性的估计里面的。

    因此，这种估计直接对我提示的无非是一些不同质的规则在一条原理里面的合一（乃至在其原本的分歧上统一起来），而这个原理的真谛是我能在验前识知到。

    无待于某种处在我的概念以外的特别解释，或者用更一般的话语来说，无需在我自己验前表象以外的特别解释。然而惊奇（verwunderung）乃是人心从一个表象得到的一种震扰而通过它所给与的规则是和心里面原有的基本原理不相容的，而因之那就使人怀疑自己是否看得清楚，判断是否正确；但是赞赏（bewunderung）乃是一种纵然没有了这种怀疑而仍然不断翻来复去的惊奇。因之赞赏乃是在事物（作为现象）的本质里观察到上述的目的性所产生的十分自然的后果，而照这样来说，实在没有什么是对它有所非议的。

    因为感性直观的上述形式，即称为空间的和概念的能力，即知性的一致，不只是并没有说明何以是这特种的一致形式而不是另外一种，而且并产生心的一种扩张，在其里面，可以说感觉到象是有某东西存在于这种感性表象的范围以外，其中可能有，虽然是我们不知道的，那种一致的最后来源能被发现的。诚然，在我们只关心于我们验前表象的形式目的性的地方，我们也是不必要知道这种来源的；但是我们不得不在那个方向进行展望这个单纯事实，就激起我们对于使我们不得不这样做的对象有着一种随伴而来的赞赏。

    美这个名称在习惯上是给与上面所提到的一些属性的几何形的属性和数的属性这是由于它们所具有的某一定的目的性，能在种种方式上用于知识的领域以内的，而这些东西构造的简单性是不会叫我们指望有这种目的性的。

    例如人们谈到圆的这种或那种美的属性，在这种或那种方式上呈现出来。但是我们认为这样的属性是有目的的，并不是通过任何审美的鉴别。没有一个使我们注意到在我们的各种识知能力里自由活动的纯然主观的目的性，就无鉴定之可言。可是清楚地认识到一种客观目的性的，那就是说清楚认识到对于种种目的的适合性的，也就是对于无限多的目的的，乃是一种按照概念所作出的智性鉴定。

    这种属性与其称为数学图形的美，毋宁称为相对的完善（relativevollkommen-beit）。我们甚至不能正当地容许用智性的美这种说法：因为如果我们这样说，美这个词就必然丧失它的一切明确意义，而智力的愉快也就失去它对于感官愉快的优越性了。美的这个名词更好是用于所说的属性的证明；因为在这里知性作为概念的能力和想象力作为在验前把种种概念呈现出来的能力得到一种加强的感觉（加上理性所引入的精确，就为证明的优美）：因为在这种情况下，其愉快虽然是以概念为基础，但是至少也是主观的，而完善是含有客观的愉快的。

    第2（63）节

    自然的相对目的性不同于自然的内在目的性只有一种情况是经验引导我们的判断力达到一种客观而又是质料的目的性的，那就是说，达到自然的一个目的这种概念的。这就是在鉴定某原因对于其结果的关系的时候①，而在这种时候，只有在结果这个观念引入因果的原理里面去而使之成为因果作用的来源和结果有其可能的基本条件这种情况下，我们才能够看出在这种关系里面的一律性。

    然而这是能在两种方式上发生的，我们可以简直把结果看为一种艺术作品、又可把它看为其他可能的自然对象用来作它们的艺术材料的。换句话说，我们可以把结果作为目的看，或者作为其他原因达到其目的的手段看。

    后一种目的性，如果是有关人类的，①纯粹数学绝不能处理事物的存在而只能处理事物的可能性，那就是说符合于事物的概念的直观的可能性。因此，纯粹数学不能触到因果这个问题，其结果就是，所观察到的目的性都得要总是看为只是形式的目的，而绝不能看为自然的目的。原注就称为有用性，如果是有关任何其他的被造物的，就称为适应性。这都是纯然相对的目的性。前一种目的性则与之相反，它是一种内在的目的性，属于作为自然对象的事物本身的。例如河流在其进程中带有各种有益于植物生长的土，而有时把这土淤积在内地，有时淤积在河口。

    在有些海岸旁，涨潮就把这种冲积泥带到内地，或者把它淤积在海边。这样就增加了肥沃的土壤，特别是在有人工防止退潮再把碎层涌去的地方，而植物界就在从前鱼虾滋生的处所取得其繁殖之地。

    这样，自然本身就实现了地面的多半增大，而这种过程还在继续着、虽然是渐渐地，其结果是对人极其有利的。问题就于是产生：是否要把这看为是在自然方面的一种目的呢？我说“对人”，因为不能考虑到对于植物界的利益。

    由于对于陆地的收获，还有对于海洋的同样多的损失，须予以抵销的。或者我们可以举一个例于是自然事物适应作为其他的生命形式的手段的一开始就假定这些生命形式是目的。

    例如没有比沙土要为对松树是有滋养的土壤。在原始的海洋从陆地退缩以前，它在我们北部各地区留下来许多大片的沙地，其结果就是，在这种一般说来不利于任何耕耘的土壤上面，就能生长出广辽的松林而这些松林就是我们常常怪我们的祖宗任意毁坏了的。现在我们可以问，这种原始的沙的淤积成为许多大片沙地，是否就是自然的目的、计划到可能在这些沙土上生长的松林的利益的。

    至少这点是清楚的：如果假定松林是一种自然的目的，那末也得要承认沙是一个目的虽然只是一个相对的目的而对这个目的来说，原始海洋的沙滩与其退缩也就是手段了；因为在一个有目的的速系的一系列的相互从属的各项中，必须把每一个中间项作为目的看，虽然不是作为最后的目的看，而对于它来说，其最近的原因就是手段。如此类推，如果世上是要有牲口，有羊，有马等等，那末地上就得要有草，如果骆驼要繁殖，沙漠上就得要长有含碱的植物。

    再则，如果狼、虎、与狮是要生存，上述的动物以及其他吃草动物也得要有很多。所以，以适应性为基础的客观目的性不是事物的内在客观目的性；恰象沙，作为单纯沙来说，不能看为是它的原因，即海的结果，除非我们使这个原因展望到一个目的，而把其结果，即沙，作为一种艺术产品来看待。

    它乃是纯然相对的目的性，而对于它以之归之于物本身来说，它只是不必然的；而且虽然在所举的各例子之中，各种的草木，在其原来的状态上来考虑，是要鉴定为自然的有机产物，因而就鉴定为艺术的东西，然而在其对于以它们为饲料的动物的关系来说，是要把它们作为单纯的原料看的。

    而且人的因果作用的自由是能使他把物理的东西适应于他心目中的意图的。往往这些意图是无聊的例如当他用鸟类的华美颜色羽毛来装饰他的衣服，用有色土或植物的有色汁液来涂在自己的身上的时候。有时这些意图是合理的，例如当他用马来骑、用牛或者甚至象在米诺卡（minorca）①那样用驴或猪来耕田的时候。

    但是我们在这里不能假定有甚至自然的一种相对的目的就是对于这种用途说是相对的。因为人的理性告诉他怎样使事物适应于他自己一时任意的兴致自然并没有预先注定他要有这种一时的兴致的。

    我们所能说的只是，如果我们假定人是原要生活在地球上，那末至少他作为动物，而且乃至作为有理性的动物，不管是在怎么低的理性水平上，其生存所不可缺少的那些资料也是必不可没有的。但是在这种情况下，那些对于这种存在不可缺少的自然东西也同样要看为是自然的目的。

    从上面所说的，我们就能容易地看到，外在的目的性，那就是一事物其他事物的适应性，所能因之而被看作外在的物理目的的唯一条件，就是这事物或远或近以其自身来与之适应的另一事物，其存在本身，在其原来的状态来说，乃是自然的一个目的。但是，这是一种事情，绝不能靠任何单纯的自然研究来决定的。

    因此就可推断出，相对的目的性，虽然在某种假定上是指向着自然的目的性。然而它并不保证能有任何相对的目的论的判断。

    在寒冷的地方，雪保护种籽不受冻害。有雪草的使用，雪还促进人与人的往来。拉普兰德（lapland）②的人在那里发现有动物，即驯鹿，来作这种交通工作。驯鹿只要从雪的底下为自己挖出干苔来，就有足够的饲料靠以为生，可是它们仍然甘于为人所驯服而并不惜于丧失其很可以自食其力的自由。

    对于这些极冰封冻着的地区的居民来说，海洋有丰富的动物供应，使他们有烧暖其小屋的燃料；此外，还有这些动物所供给的衣食以及海洋象是为他们冲进来的木料作为他们住处的原料。那末在这里，我们就有了真正叫人难于相信的自然对于目的的许多关系的汇集这里的目的就是格陵兰岛的人，芬兰北部地区的人，撒摩耶人，摘阔滴人等。

    但是我们不明白何以要在这些地方生活。所以如果说水汽从大气降下来形成雪，海洋有其潮流把生长在较暖地区的本料冲到这些地带来，以及含有大量脂油的银鲨鱼是在那里的，这些事实是由于有对于某些可怜的被造物的某种利益这个观念构成这个原因的基础，使一切这些自然产物聚集在一起，那就会是一种很冒险而任意的说法。

    因为如果在自然方面是没有这一切的功用，那末我们也不会因为自然的原因不能适合于这种生存的秩序而感到不便。反之，如果在我们方面要求自然有这种能力或者有这种目的，那就象是过于大胆而轻率的，因为只有人类极端缺乏社会的团结才能使一些人分散到这种荒凉的地区去的。

    慧田哲学：交流思想、对话现象、思考现相、看清真相；第3（64）节事物作为自然目的的特殊性格必须是一个事物所由之而起源的因果作用不能在自然的机械作用中来寻找，而是要在这种原因来寻找，而这种原因的活动能力是概念所确定的，然后这个事物才可能是一个目的。

    为要我们可以看出一个事物只有在这种方式上才有其可能，我们所需要的东西就是这个事物的形式按纯然自然的规律是不可能的那就是说，通过没有其他帮助的知性应用于感官对象，我们所能认识到的自然规律恰恰相反，甚至要关于它的原因与结果来在经验上知道它，都得要预先假定有理性的概念。在这里，就自然的任何经验性的规。

    然而理性在任何情况下都坚持要认识到一个自然产物形式的必然性，乃至在它只想要看出包含在这个自然产物的产生的一些条件的地方。因此，上述的不必然性本身就是一种理由使我们把这个事物的起源看作好象正是由于那个不必然性，它只能通过理性才成为可能的。

    但是这样解释的因果作用就变为按照目的而活动的能力那就是说，变为一个意志了；而描述为只从这样一个意志而取得它的可能性的对象，就要表述为只是一个目的才是可能的了。

    ②拉普兰德位在芬兰北部地区。译注假如一个人是在一个照他看来是毫无人烟的地方里，而看见一个几何形，譬如说，一个六角形，划在沙土上。在他进行反思想要得到这个几何形的概念时，他的理性就会使他意识到，虽然大概是模糊地意识到，在这种概念的产生过程中是有原理的统一性的。

    在那时他的理性就不容许他把这沙，这邻近的海，把风，或者乃至把动物的足迹，这些他所熟悉的原因，或者任何其他不合理的原因，作为这样一个几何形可能性的根据。因为这个不必然性和象这样的一个概念的暗合，而这个慨念只是在理性里面才是可能的，而且依他看来这个不必然性又是这么无限地大，那末在这个情况下，就很可以说完全没有自然的规律了。

    因此就好象是这样一个结果的产生，其原因不可能是包含在自然的单纯机械作用里面的，而与此相反，这样一个对象的概念，作为只有理性才能作出而和这对象相比较的一个概念，也必须是唯一合有那个因果作用的东西，根据这些理由就这个人看来，尽可无条件地看这种结果为一个目的，虽然不是作为一个自然的目的。

    换句话说，他会看它为艺术的产品如拉丁语所说vestigiumhominisvideo（我看见人的痕迹）。但是，在我们认为一个事物是一个自然的产物的地方，如果虽然它是这样的一个产物，而我们还要鉴定它为一个目的，因而鉴定它为一个自然的目的，那末我们还需要有更多的东西，除非我们的鉴定或者确是包含有矛盾的。

    作为一种假定的说法，我就说，如果一个事物同时是原因而又是它自己的结果（即令是在双重的意义上），它就是作为一种自然目的的。因为这是包含着一种因果作用的，而这种因果作用是我们不能和一种单纯自然的概念结合在一一起的，除非我们使这个自然依据一种在其基础上的目的，然后它虽然是不可思议，但还能够被思维到而没有矛盾的。

    在分析这种自然目的这个观念的组成因素之先，让我们首先用一个例子来说明它的意义。首先，一颗树是按照人所熟知的自然规律产生另一颗树的。但是这树所产生的树是属于同一个类的。所以在其类说来，树是产生树的。就类来说，时而树是结果，时而又是原因，不断地从自己生出来，而又不断地生出自己，于是树以类来说就保持着自己。

    其次，甚至作为一个个体来说，一颗树也是产生自己的。诚然我们只称这种结果为成长；但是在这里，得要在一种意义上来理解成长，使之完全不同于任何按照机械的规律的增大而叫它虽然在另一名称下等于生殖。

    植物首先备办它所消化的质料而给它以一种特别不同的性质，是自然的机械作用在植物以外不能供给的，而植物的发展是利用一种质料，这种质料在其合成的性格上说来乃是这植物自己的产物。

    因为，虽然以它从外面自然所取得的组成部分来说，这种质料必须看为只是提出物，然而在这种原料的分开与再结合的过程中，我们在这种自然物方面发现一种选择和构成的原始能力是无限远远超过艺术的一切努力的，所说的努力是当艺术试图用它通过分析而获得的种种要素来重新构成植物界的那些产物的时候，或者是用自然所提供出来为着自然的那些产物的营养的质料来重新构成植物界的那些产物的时候。

    再次，树的一部分也是这样来生出其自己，使得一部分的保持是交互依赖着其他各部分的保持的。从一颗树小枝的嫩芽插在另一颗树的枝上，就在异于上长出它本种的东西来，而一个嫩枝接在不同的一颗树的树身上，也是一样的。因此，乃至在同一颗树的情况下，每一个枝或每一片叶，都可以看为是移植或接枝在它里面去的，因而是可以看作有它自己的分开的存在的一颗树的，而只是贴在另一颗树上作为寄生在这树上生活而已。

    与此同时，叶无疑是树的产物，但是反过来，叶也维持树；因为反复落叶是会使树枯死，而且树的成长是依靠叶对于树干的作用的。在生命的这些形式上，自然在受到损害的情况下，象一部分缺乏其邻近各部分所需要的东西时，是能由其余部分来弥补以帮助自己的；畸形或歪形的生长是由于某种偶然的缺点或障碍，某些部分就采取一种完全新的形成方式以保持其原有的成长，因而也就产出一种不规则的形态：这些只是我顺便想要提到的事情，虽然它们是在有机生命种种形式最令人惊奇的属性之列的。

    第4（65）节

    认为是自然目的的东西就是有机体在一个东西是自然的产物，然而作为这样看时又只作为一个自然目的才被认为是可能的这种地方，从它象在上节所陈述的性格来看，它对于自己一定是处在交相为因果的关系上的。可是这是有些不准确、不确定的一种说法，将要从一个明确的概念推究其起源的。

    就因果的联系只通过知性来想这点说来，它乃是构成一个系列，即一个总是前进的原因结果的系列的联系。作为结果而预先假定有其他东西作为其原因的东西，其本身不能反过来又是这些东西的原因。

    这种因果联系称为有效因的因果联系（nexuseffec-tivus）。然而在另一方面，我们也能够想到一种按照一个理性的概念的因果联系，即目的的因果联系，这种联系，如果作为一个系列来看，除包含有一个前进的从属之外，还包含有一个后溯的从属的。这就会是一个联系，在其里面，现在称为结果的东西，还是配称为在上面说成为结果的东西的原因的，如果我们是把系列在后溯上来看的话。

    在实践的事情的领域内，即在艺术的领域内，我们很容易找到这类联系的例子，例如房屋的确是作为房租而收入的银钱的原因，但是反过来说，这种可能收入的表象又是房屋建造的原因。这种的因果性联系就称为有目的的联系（nexusfinalis），或者前者可以更适当地称为实在原因的联系，而后者则称为理想原因的联系，因为有了名词的这种用法，就会马上理解到不能有多于这两种的因果作用。

    然而作为一个自然目的来考虑的一个事物，其首先需要的乃是它的各部分，关于它们的存在与形式，都只能由于它们对于其全体的关系才成为可能的。因为这个事物本身乃是一个目的，因而就是包含在一个概念或观念之下的，而这个概念或观念必然是在验前就确定一切要包含在这个事物里面的东西的。但是就一个事物只是这样被思维到的可能性来说，它只是艺术的作品。

    换句话说，它是一个有理智的原因的产物，不同于这事物的质料，或者说它的各部分的，而且是一个原因的产物，而这个原因在其把各部分弄在一起而结合起来的过程中，是为其全体的观念所确定，而这个全体又是那个观念所使之成为可能的，所以就不是外部的自然所确定的。

    但是，如果一个事物是自然的目的而在这种性格上依然是在其本身而且在其内部的可能性里含有对于目的的关系，也就是说，其成为可能的只是作为自然的目的而并不依靠外部有理性的动因的，那末就包含有这个第二种需要的条件，就是，这个事物的各部分相互为其形式的因果而自行结合成为一个全体的统一。

    因为只有在这种方式上，全体的观念才司能反过来，或者说交互地，又是一切各部分的形式与结合，可是不作为一个原因而这样做因为那就会使它成为一种艺术的作品了而是作为认识的基础，而包含在所与的质料的一切杂多的形式与结合的系统统一性，其为鉴定者所能认识到的基础就是在于此的。

    所以，如果一个物体，在其自身以及在其内部的可能性上，是要被鉴定为一个自然的目的，我们所需要的就是：其各部分一起交互着彼此产生，不只在于形式上来说而且还在于结合上来说，这样也就由于它们自己的因果作用而产生一个全体出来，并且反过来，这个全体的概念，在一个具有按照概念而且适合于这样一个产物的因果作用的存在者里面，又能按照一个原理成为这个全体的原因，其结果就是，有效原因的联系也同样可以鉴定为目的原因所发生的作用了。

    在象这种的一个自然产物里，我们是把每一部分都认为是由于一切其余的部分的作用而有其存在的，而且又是为了其他各部分以及为了其全部而存在的，也就是作为一个工具，或者说作为一种机件而存在的。但是这还是不够的因为它可能是一个艺术的工具，而这样它的可能性不过是一般地与一个目的有关而已，与此相反，这个部分必须是产生其他部分的一个机官所以每一部分都是交互产生其他部分的。

    没有艺术的工具是符合于这种说明的，而只有那个自然的工具是符合的，从这自然的资力我们能得到每一个工具的质料乃至得到艺术工具的质料。只有在这些条件下而且按照这些规定，一个产物才能是一个有组织的并且是自组织的物，而作为这样的物，才称为一个自然目的。

    在一个表里面，一个部分是其他部分的运动因而发生的工具，但是一个轮并不是产生其他机件的有效因。一部分诚然是为了另一部分而存在，但是它并不由于那其他部分的作用而有其存在。也是为着这种理由，表和它的形式的产生因不是包含在这种质料的本性里的，而是处在这表以外而在一个能按照全体的观念而行动的存在者里面的，并且这个全体乃是这个存在者的因果作用使之有其可能的。

    因之这表里的一个输并不利用或组织别的材料来产生其他一个输，一个表更不这样来产生其他的表；所以一个表并不自行弥补它所损失的部分，如果有些部分是原来构造所没有的，它也不由其他部分的补助来补足这个缺欠；而且可以说它并不修理它自己偶然碰见的失调。

    但是这些都是我们有正当理由期待于有机自然的东西。所以一个有机体不是一个单纯的机器。因为一个机器只是有动力，而一个有机体是具有其本来的形威力量的，而且是能以之给与没有这种力的质抖的以之给与它所组织的质料。所以这是一种自传播的形成力量，不能只以运动的能力来说明，就是说不能以机械作用来说明的。

    当我们把这种能力说成是艺术的类似物时，我们关于自然与其在有机产物中的能力所应说的还没说到一半，因为这里在我们心的面前的乃是一个艺术家一个有理性的存在者从外面来进行工作的。但是和这完全相反的是自然，它组织自己、而且是在它的每一种类的有机产物里这样做虽然一般地说，它诚然是照着一单个模型的，但是在特殊形况下，还是有适当的偏倚，计划着来保证自卫的。如果我们称这种不可思议的性质为生命的类似物，可能是更接近于正确的描述。

    但是这样一来，我们要就是以和物质的；要就是把物质和一种异类的原理联合起来而与之有共通的关系的（那就是一个灵魂了）。但是，如果这样一个产物要作为一个自然的产物，那末我们就必须采取两种办法之一而把灵魂带进来。

    要就是我们必须预先假定有机物质是这样的一个灵魂的工具，而这并不使有机物质丝毫更易理解；要就是我们使灵魂成为这种结构的设计者，而这样一来，我们就必须使这种产物退出有形自然的范围，所以严格说来，自然的确机体和我们所知道的任何因果作用是毫无类似之处的。

    ①自然的美可以正当地称为艺术的类似物，因为以它归之于对象，乃是关于对这些对象的外部直观之反思的，因而只是由于它们的表面形式的，但是只能是自然目的的事物才具有的固有自然完善，因而就称为有机体的，无论和任何我们所知的物理的或者说自然的能力相类比而仍然是不可想象、不同理解的，乃至任何和人类艺术的完全适合的类比这种提议也不是例外，因为在最广泛的意义上，我们自己也是自然的一部分。

    所以作为原来就是一个自然目的的事物这个概念不是知性的一个组织性概念，也不是理性的一个组织性概念，但是它仍然是可以为反思的判断力所使用，作为一个制约性概念来指导我们拿我们自己按照一般的目的这种因果作用作一种很间接的类比，来进行这一类对象的研究，而且作为对它们最高来源的反思根据，但是关于这后一点，我们不能用它未增进我们关于自然或者关于那些对象的这种原始来源的知识，而与此相反，必须只限于恰恰理性的同样实践能力，是我们在它的类比上考虑所说的目的性的原因的。

    所以有机体乃是自然中唯一的东西，在其各自的存在上，和其他东西的任何关系分开时，除非作为自然的目的，是不能想象为可能的。那末就是这些有机体首先替那是自然的目的，而不是一个实践的目的的这个目的的概念提供客观的实在性，象这样，有机体就替自然科学提供一种目的论的基础，换句话说，提供按照着来鉴定自然科学的种种对象的方式之一种特别原理，而这种原理在其他方面是相对没有正当理由以之导人自然科学中去的，因为我们是完全不能够在验前看出这样一种因果作用的可能性的。

    第5（66）节

    按照看来鉴定有机体中固有的目的性的原理一说出来就可以用来明确所谓有机体是什么意思的这种原理是这样的：一个有机的自然产物乃是一个产物，其中所有一切部分都是交互为目的与手段的。在这样一个产物里面，没有东西是无用的，是没有目的的，或者说是要归之于自然的盲目机械作用的。

    诚然采取这种原理的根据必须是从经验得来的就是从按照方法安排好而称为观察的这种经验得出来。但是由于那原理以之陈述这种目的性的普遍性和必然性，那原理就不能只是依靠经验的根据，而必须有其验前就在其基础上的某原理，可是，这种原理可能只是制约性的原理，而且可能其所说的目的只是处在作出鉴定的人的观念里，而不是处在任何有效因的里面的。

    ①另一方面，我们可以利用上述的直接自然目的的一种类比来使人更明白其一种结合，可是这种结合往往是在观念上而不是在事实上碰见的。例如近来曾企图作出一个伟大民族的改变为一个国家。

    在这种情况下，有机体这词是常常而且很适当地用来指其法定权力，乃至指其整个国家的。因为在这种的全体里面，当然没有一个成员应该是一种单纯的手段，而应该同时又是一个目的的，而既然他对于那整体有其贡献，所以大家都知道，科学家解剖动植物，想要研究它们的构造并且要明白其理由，何以它们身体上有如此这般的部分，何以各部分有如此这般的位置以及彼此的联系，何以其内部形式恰恰就是这个样子，于是他们就采用上述的准则作为绝对必然的。

    于是他们就说，在生命这种形式里面，没有什么东西是无用的，而且他们把这条准则与一切自然科学的基本原理在有效性上并列起来。自然科学的基本原理是说，没有什么东西是偶然发生的。

    事实上，他们不能摆脱这种目的论的原理，正如他们不能摆脱一般自然科学的原理一样。因为正如放弃了一般自然科学的原理机会使他们不能有任何经验那样，放弃了这种目的论的原理，也是会使他们毫无线索来帮助他们观察一种类型的自然事物，只要这种事物是在自然目的的概念之下被恩维到的。

    这个概念实在是把理性导至事物的一个体系，完全不同于自然的单纯机械作用这个体系的，而这种单纯的机械作用在这个领域里表示为不再是够用的了。在自然产物的可能性的基础上须要有一个观念，但是这种观念乃是表象的绝对统一性，而物质的东西是事物的多数性，这个多数性靠它自己是不能提供组成的一定的统一性的。

    因之，如果观念的统一性实在是要用作这种形式的组合物因果作用的自然规律的验前确定性根据，就必须使自然的目的扩充到包含在其产物里面的一切东西。因为，如果我们一经把这样的结果从自然的盲目机械作用的范畴提出来，而又把它作为一个全体和确定之超感性根据发生关系，那末我们就必须彻底地按照这种原理来鉴定它，我们毫无理由来假定这样一个东西的形式依然是部分依靠着盲目的机械作用，因为有了这样的不同性质的原理混淆在一起，所有鉴定事物的可靠规则就都会变为没有了。

    事情无疑是例如在一个动物的身体中，许多部分是可以解释为按简单的机械规律的自然增大（如皮、骨，毛那样）。然而积累适合的材料，变化它和形成它，而又把它安排在其适当的位置，必须是要以目的论来鉴定的。

    因之身体上的任何东西都必须看为是有机的，而任何东西在其对于这整个东西的关系上本身又是一个工具。

    第6（67）节

    一般自然据以目的讑地鉴定为目的的系统的原理我们在上面曾说过，自然事物的外部目的性并不提供什么充分的正当理由，使我们把它们作为自然的目的来说明它们存在的理由，或者把它们不必然的目的性结果，认为是它俩存在，按最后原因的原理，在观念上是其所根据的。

    例如我们不能因为河流促进离海较远的各国的国际交通，就即时有权来认为它们是自然的目的，或者因为高山包含有河流的水源而且保有积雪为着维持旱季河流的流畅，也就认为它们是自然的目的。同样地，对于引水下流而使陆地干燥的斜坡，也是这样的，因为，虽然地面的这种形状对于动植物界的起源与维持来就是必要的，然而在本质上，它并不合有什么东西，其可能性是应该使我们感觉到不得不假定有按照目的的因果作用的。

    对于人所利用的植物，或者对于象骆驼、牛、马、狗等动物来说，也是如此；这些动物的使用是有各种不同的方式的，有时是作为人的仆役，有时是人所赖以为生的食物，而多半是觉得完全不可缺少的。我们没有理由来在其原来应该那样看作目的的那种事物外部关系，只能作为假设而鉴定为有目的的。

    因为一个事物的固有形式而鉴定它为一个自然目的，和认为这个事物的实在存在是自然的目的，这两者之间是有一个本质上的区别的。为要维持后一种见解，我们所需要的不只是一种可能目的这个概念，而且还需要关于自然的最后目的（scopus）的知识。

    这就需要自然和某种超感性的东西有关，而这个关系是远远超出我们关于自然所有的任何目的论的知识的，因为要发现自然本身实在存在的目的，我们就必须求诸自然以外。简单一根草的本源，对我们人的评定能力说来，只按目的的规则才成为可能的这一点，由它的内部形式就足以证明的。

    但是让我们把这种考虑放在一边不去管它，而只看其他自然的东西是如何利用这个东西的，这也就等于说，我们放弃其内部组织的研究而只看其对于目的的外部适应。那末，我们所看到的就是草乃是牲畜所需要赖以生存的手段，而牲畜同样是人需要赖以生存的手段，但是我们并不明白人在事实上要生存，究竟何以是必需的（如果我们心目中的人类实例比方是新荷兰人或者是拉丁美洲岛上的土人[feuerlander]，这个问题就不大容易答复的了），在那时，我们这样就得不到任何绝对的目的。

    恰恰相反，这一切的适应都是要依据一种条件，而这条件离我们越来越远而一直到可望而不及的天边。这种条件乃是无条件的条件作为一个最后目的的这个东西的存在作为这样的一个条件来说，它完全是处在物理目的论世界研究范围以外的。但是，既然是这样，那末这样的一个东西也就不是一个自然目的，因为它（或者说它的整个类）是不得作为自然的产物看的。

    所以只就物质是有机的来说，它才必然导致它作为自然目的这个概念的，因为这样它才具有同时是特别的而又是自然产物这种形式的。但是，到了这里，这个概念也就把我们导至整个自然作为按照目的的规则的一个系统这个观念，而按照理性的原理，自然的整个机械作用又得要从属于这个观念至少是为着以这个观念来考查自然的现象这个缘故。

    理性的原理乃是理性能够只作为主观的原理来使用的，也就是作为准则来使用的：作为准则的就是，世界上任何东西都是对某东西有用的；世界没有什么东西是无用的；当我们把事物作为整体来看时，自然在其有机的产物中所对我们提供的例子，使我们有权利，其实并鼓动我们，从自然和它的规律只是指望看见有目的的东西。

    显然这是一条原理，不是为确定性的判断力所应用，而是为反思的判断力所应用的。它是制约性的而不是组织性的。我们从它所得到的乃是一条线索，在自然事物的研究中来指导我们的。

    这条原理引导我们考虑事物是在其对于已经给予出来的确定之根据的关系上，而且是在一种新的一律性的光亮下的，并且它帮助我们按照另外一条原理，即最后原因的原理，来推进自然科学，然而并不妨碍物理的因果作用的机械作用原理，而且这条原理对于任何按照着它而被鉴定的东西是否自然故意的一种目的这一点，是毫无表示的：那就是说，草是否为着牛，为着羊而存在，这些以及其他的自然东西是否为着人而存在，这条原理是毫无表示的。乃至对我们是讨厌的东西，而且在特殊的关系上是反乎目的的东西，我们最好也是从这个观点来考虑。

    例如我们可以说，在人们的衣服头发和床铺里折磨人的害虫也可能是自然的一种聪明办法，对于清洁的激励，这本身也就是保持健康的一种重要手段。又如使美洲未开化的地方对于那些野蛮人成为这么不可忍受的那些蚊和其他刺人的昆虫，可能是一些刺激物驱使这些不发达的人来把湿地的水排去，使阳光进入塞住空气的密林里，而使他们这样做并使他们耕地，就叫他们的住处变为更合卫生。

    乃至人看来在他的内部机构里面反乎自然的东西，在这些路线上来对待，也提供对于事物目的性的安排一种饶有兴趣的、并且有时是乃至有益的展望，这是从一种物理的观点而离开这种原理的单纯硬干的研究所不会叫我们得到的，有些人说，有条虫的入或兽，得着绦虫是作为一种弥补来补偿他们生命器官的某种缺欠的，现在我就同样要问，人孰无梦，虽然我们很少是记得我们所梦的是什么，那末，梦是否也是自然适应目的的一种部署呢？

    因为在身体的一切膂力都是松弛的时候，就可利用梦来通过想象力和它所发挥的巨大活动，作为在内部刺激生命器官想象力所发挥的活动在这种状态中一般是上升到心理的激动的，看来这就是何以在那些晚上吃饱一肚子的东西才去就寝的人，入寐以后，当刺激是最需要时，通常想象力是比较更活跃。

    所以我认为，如果没有这种内部的刺激力和使我们埋怨做梦的那种令人疲倦的不安，而事实上梦却是大概有医疗力的，那末甚至在健康的一种良好的状态里，梦就会等于生命的完全熄灭的。

    一经为有机体里面实际上对我们呈现出来的自然目的所支持的对自然的目的论鉴定，使我们能够形成关于自然目的的一个巨大的系统这个观念，那时我们就可以从这种观点来甚至看自然的美了，这种美乃是自然和我们从事于抓住并且鉴定自然所出现的东西的认识能力的自由活跃的一致。

    因为那时，我们就可以把自然的美看为自然在其整体作为一个系统（人也就是这个系统的一部分）的一种客观目的性了。我们可以把它看为自然给与我们的一种好意①，因为除了给与我们以有用的东西之外，它还这样大量地分送美和魅人的力量，而为着这，我们就可以热爱自然，正如我们由于它的广大无边而以尊重的态度来看它那样，而且我们在这样的静观中不禁觉得自己也崇高起来正如自然恰恰心中有这种意思才建成它的华丽舞台并加以装饰的。

    我们在本节里所要说的不过是这样：一经我们发现在自然里面有一种产生这样产物的能力而这些产物是我们只能按照最后的原因这个概念才能思维的，那时我们就前进一步。

    甚至（或者关于它们自己，或者关于它们所处的关系，无论是怎样有目的的），但不一定要我们超出盲目有效原因的机械作用而寻求它们靠以成为可能的某其他原理的产物还是可以合理地被鉴定为形成目的系统的一部分的。因为我们从而出发的观念，在我们考虑它的基础时，已经就导至感官世界以外的，而在那时，这个超感性原理的统一性，就必须作为不只对于自然物的某些品种是有效，而是同样对于整个自然作为一个系统有效的。

    第7（68）节

    目的论原理作为自然科学的一条固有原理来考虑一门科学的原理可以是这门科学所固有的，那末就称为内属的原理①在审美这部分里曾有过这个说法：我们是以好意来看自然的，因为我们对于它完全是自由的（没有考虑利害关系的）形式是感觉愉快的。因为在这种单纯鉴赏的判断里，并没有考虑到任何目的是这些自然美所为着它而存在的：它们的存在是为着在我们里面引起快感，抑或是不管我们作为目的的。

    但是在目的论的判断里，我们是注意到这种关系的；因而我们就能看它为自然的好意，它才倾向于显示出这么多的美好形式来促进我们的文化。原注（principiadomestica），它们又可依据只能在那门科学以外有其保证的概念的，而就是外来的原理（peregrina），含有后一种原理的科学是以补助的命题（lemmata补题）为其学说的依据的，那就是说，它们从另一门科学借来某概念而和这个概念一起就有了一种部署的根据。

    每门科学都有其自己应有的系统；我们在这门科学里面按照原理来构造，因而按照技术来进行，这还是不够的，我们还须按照建筑术把它作为一座单独独立的大厦来进行工作。

    我们必须把它作为一个独自存在的整体来对待，而不是作为另一座大厦的一个边房或一部分虽然我们后来是可以筑一条走廊从一部分到另一部分互通往来的。

    所以，如果我们把上帝这个概念引入自然科学的范围里去，为着使自然的目的性可以理解而补充自然科学，而这样作了以后，如果我们又转过来用这种目的性来证明有一个上帝，那末自然科学与神学都同时丧失一切原有的实质了。这种骗人的从一方到另一方的穿来穿去，就使两方都陷入于不明不白，因为这样一来，它们的界线就是重叠的了。

    自然的目的这个说法，本身是足以避免这种混乱而防止我们把自然科学或者它所提供为它的对象，有一种目的确的鉴定的机会，来与上帝这种瞑想混为一谈的，因而也防止和从神学得出的东西混为一谈。

    切不可认为这样做是无关大体的，就是把上述的说法和自然的部署中的神的目的混为一谈，或者轻轻混过自然中神的目的这种说法，作为对于一个虔诚的人是更适当、更合宜的，因为以为不管我们是怎样说，归根结蒂我们总得要从一位聪明的宇宙创造者得出自然中这些有目的的形式的。

    与此相反，我们必须小心谨慎地只限于正正表明我们所知而并不加多不减少的那个名词，就是自然目的这个名词，因为在我们达到自然本身的原因这个问题以前，我们在自然里和在它的种种产生过程的进行里，发现自然中按照已知的经验规律所产生的这些有目的产物的实例。

    自然科学必须按照这些规律来鉴定它的对象，因而它必须在它自己里面寻找按照目的的规则的这种因果作用。所以自然科学必不得越过它的范围以外，以致把一条其概念是没有经验能与之相称而在自然科学还没肯尽其所能之先我们没有权来冒险地提出来的原理，作为一条内属的原理引为己用。

    验前可以证明，因而无需任何经验的加入而按照普遍的原理就显示其可能性的自然原有的性质可能含有技术上的目的性的。可是由于它们是绝对必然的，就不能以之归于自然的目的论。

    自然的目的论构成物理学的一部分，而是一种可以用来解决物理学问题的方法。算术的类比和几何的类比，这些也是普遍的机械规律，不管它们把看来是好象完全不相连属的各种规则在一单条原理上统一起来这点是如何不可思议而值得我们赞美的，但是不能因之就算作物理学中解释的目的论根据。

    在一般自然事物的目的性这种普遍理论中，它们是值得加以检查的，但是，如果是这样的话，这就是一种要归于另一门科学，即形而上学的理论。它不会构成自然科学的一条固有的原理；然而谈到有机体所呈现出来的自然目的的经验规律的时候，使用目的论的判定作为一条关于特别一类的对象的自然科学的原理，就不只是可容许的而且甚至是不可避免的了。

    为了严格保持在它自己的范围内，物理学对于自然目的是有意的或无意的目的这个问题，完全置之不理，因为谈到那个问题就是干涉到与己无关的事情，也就是干涉到形而上学的事情。[事实上确]有一些对象，其唯一的说明是按照自然规律的，而这些自然规律是我们除了采取目的的观念作为原则外，是无法想象的，有一些对象，就其本来具有的形式来说，而且所看到的只是它们的内部关系，只有这样才是可识知的，那就够了。

    诚然在目的论中，我们谈到自然，好象它的目的性是有意的东西。但是为要避免丝毫想把什么在物理学里面没有地位的东西即超自然的原因和我们的知识来源混同起来这种嫌疑，凡是在我们谈到计划时，我们都同时把这计划归之于自然，也就是说归之于物质。

    在这至是没有误解的余地的，因为很明显，没有人会把计划在这词的应有意义上归之于无生命的质料的。所以我们实在的意思乃是要指出在这里所用的计划这个词，只是表示反思的判断力的原理，而不是表示确定的判断力的原理，因而它并不是想要引入因果作用的任何特别的根据，而只是要在按照机械规律进行探讨这种方法之上，加上另一种探讨的方法，使得可以弥补那以自然一切特殊规律为其对象的经验研究的前一种方法所不足之处，这样来帮助理性的使用。

    所以在我们把目的论应用于物理学时，我们完全正当地谈到自然的智慧，节约，远虑与慈善，但是在这样做时，我们并不把自然变为一种有理智的东西，因为那是悖理的；我们也不敢把另一存在者，即有理智的存在者，放在自然之上作为它的建筑师，因为那是过份的（vermessen太过大胆的）①。

    与此相反，我们的唯一意图乃是用这种方法，由我们自己在理性的技术使用上的因果作用作类推而指出一种自然的因果作用，为要不致忘记按看来探讨某一些自然产物的那条规则。

    那末，何以目的论通常又不形成理论的自然科学之一特别部分而归于神学作为一种前序或过渡呢？其所以这样做，是为了使自然机械方面的研究，紧密依附着我们所能使之受到我们的观察或实验的东西，以致我们自己能够像自然那样把它产生出来，或者至少按照与自然相似的规律把它产生出来。

    因为只对于我们能按照我们的想法作出而完成的东西，我们才是完全看透的。但是作为自然内部目的的有机体，是无限地超出我们通过艺术而作出与有机体相类似的表现之一切能力的，至于被认为是有目的的这种自然的外部调节如风雨等，固然是物理学所研究其机械作用的，但是这些东西对于目的的关系，就这关系是意味着必然附属于一个原因的条件来说，是物理学所完全不能显示出来的。因为连结中的这种必然性，完全和事物的原来所有的性质无关而是关于我们概念的联系的。

    ①德语vermessen这词是一个很好的词，意思极为丰富的。我们作出一个判断时，可能忘记了去清查我们知性能力的限度、结果，这个判断可能有时候听起来是很谦虚的，然而它是十分冒昧的，而且实在是很不客气的。大都我们以计划放在创造和保持的工作底下，从而企图抬高神的智慧的这种判断，其实是为着使我们个人的巧妙智力的聪明得到名誉的，是属于这类型的。原注

    第二部分 目的论判断力的辩证论

    第8（69）节

    判断力的二律背反是什么确定性的判断力并不以之作为它自己的独立属性而具有任何原理是对象的概念所以为根据的。它并不是一种自律（autono-mie）；因为它只在所与的规律或概念之下作为它的原理而进行包摄。正是为着这个缘故，它并不遭受任何从它固有的二律背反或它的原理的冲突而来的危险。

    所以包含着在范，它只详细说明感性直观的条件，而这些条件就是要按照着来给一个作为知性规律的所与概念提供其实在性，也就是使它有其用途的。在履行这种职务时，它绝不致于陷入一种内部不统一的状态，至少是在原理上不致这样。

    但是反思的判断力是要包摄在一条还没给与出来的规律之下的。所以事实上它只有一条对于对象反思的原理，而关于这些对象，我们客观上完全没有什么规律，或者说完全没有对象的概念，足以用为一条原理适合于在我们面前的一切特殊事例的。可是由于没有原理就不容许有认识能力的使用，所以反思的判断力就必须在这样的情况之下作为它自己的原理。

    然而由于这种原理不是客观的而又不能提出任何对于对象认识的根据，为着包摄而是足够的，所以它就必须在我们认识能力的有目的的使用上，也就是在对于特种对象的反思上，用作一条单纯主观的原理，所以反思的判断力就有它适用于这样一些情况的准则事实上这些准则是需要来得着关于在经验中发现的自然规律的知识的，而且是意在帮助我们来达到这些概念，即令是理性的概念，只要它们是为着在自然的规律中来得到认识自然单纯这个目的所绝对需要的。

    在反思判断力这些必需的准则之间可能发生冲突，而其结果就是二律背反。这也就提供了辩证的根据；如果这些互相冲突的准则之中，每一条都是在我们认识能力的本性里有其基础的，那末这种辩证便可称为一种自然的辩证，而就形成一种不可避免的幻相，揭露它，解决它，使它不致迷惑我们，就是批判哲学的责任。

    第9（70）节

    关于这种二律背反的阐述在处理自然作为外感官对象的集合体时，理性所能依赖的规律、其中有些是知性在验前对自然规定的，而又有些是能通过发生于经验中的经验性确定，有其不定的扩充的。

    因为关于知性验前规定的那些规律的应用，也就是关于一般物质自然的普遍规律的应用，判断力是不需要反思的任何特别原理的；因为在那里，它是能确定的，其客观原理是知性所替它准备好的。但是关于我们只能通过经验而变为熟悉的特殊规律，其多种多样性有这么大的幅度，以致判断力单纯为了追求一条规律或者为了在自然的现象中找出一条规律来这个缘故，就必须成为自己的原理。

    因为，如果它甚至希望能得到根据于自然的彻底一律性的前后一致的经验知识，也就是希望有自然在其经验规律中的统一性，它就需要这样一条规律作为指导线。然而从特殊规律的这种不必然而然的统一性看来，事情可能是这样发生的，就是判断力在其反思中是按照两条准则而活动的，其一条是它在验前从单纯的知性得来的，而其他一条是为那些按照一条特殊原理而作出对于有形体的自然与其规律的鉴定，因而是引起理性的活动的经验所激起的。

    那末结果就是，这两条不同的准则显然是完全不能协调的，而辩证就发生了，使得判断力关于它的反思的原理陷入于混乱之中。

    这样的反思的第一条准则就是这个正题：物质东西与其形式的所有产生都是必须按单纯的机械规律鉴定才有其可能的。

    其第二条准则就是这个反题：有些物质自然的产物是不能按单纯的机械规律鉴定为可能的（那就是为了作出它们的鉴定，需要有完全不同的因果律，也就是需要有最后原因的规律）。

    如果这两条研究的制约性原理，变为对象本身可能性的组织性原理的话，它们就会读为：正题：物质东西的所有产生都是按单纯的机械规律有其可能的。

    反题：这样的东西的有些产生按单纯的机械规律是不可能的。在这种后面的形式上，作为确定性的判断力的客观原理，它们是相互矛盾的，因而两者之一必然会是假的。但是那就会一定是二律背反，虽然不是判断力的二律背反，而反为是理性的立法中的一种冲突。但是理性是不能证明这两条原理的这一条或那一条的：理由就是我们不能按照自然的单纯经验规律而有什么验前能确定的原理。

    另一方面，就反思判断力的那些准则开始摆出来那样来看，我们看到它们事实上并不含有什么矛盾的。因为如果我说：我必须按照单纯的机械规律来鉴定一切在物质自然里面的事件的可能性，因而也这样来鉴定一切作为它的产物看的形式，我并不就是肯定它们只在这种方式上才是有其可能，就是说，排斥任何其他种的因果作用的。

    与此相反，这种说法只是要求指出，我在任何时候都应该按照自然的简单机械作用这条原理来反思这些东西，因而就应该本着这种原理来尽力推进我的研究，因为除非我把这条原理作为钻研的根据，就完全没有在其真正意义上的所谓关于自然的知识。可是这并不在应该要使用第二条准则的时候而妨碍其使用那就是说，在有些自然的形式的情况下（而且有了这些实例，也在整个自然的情况下），我们在反思到它们时，是可以跟着一条原理的线索来进行，而这条原理是根本不同于用自然的机械作用来说明事情的，那就是跟着最后原因的原理的线索来进行。

    因为在这样做时，并没有废除了按照第一条准则的反思。相反，我们是要尽其可能来紧紧地跟着它的。而且也并没有说，所说的那些形式，按照自然的机械作用，是不可能的。

    它只是主张，人类理性固执着这条准则而在这些路线上进行，不管它对于自然规律的知识能够增加多少，可是永远不能替构成一个自然目的的特别性格的东西，发现丝毫的基础。

    这就使得在自然自身的未知的内部基础里，同时存在于同一东西里面的物理机械的联系和有目的的联系，能否在一单条原理里面结合起来这个问题，仍然没有得到解决的；只是我们的理性不能够把这两种联系统一在这样的一条原理里面，以致其桔果就是我们的判断力依然是反思的，而不是决定性的，那就是说，它是在一种主观的根据上活动，而不是按照一条往事物的固有性质里的事物可能性的客观原理来活动的，因而它就不得不想到另外一条原理，不同于自然的机械作用作为自然中某些形式的可能性的根据的。

    第10（71）节

    上述二律背反解决的前言我们是完全不能证明按照自然的简单机械作用是不可能有有机的自然产物的产生的。因为我们关于自然的特殊规律的无限多种多样性，是不能看得到其最初的内部根据的。

    由于这些规律只是由经验而知道的，所以对于我们来说，它们是可以不必象这样的，因而我们就相对不能达到一种自然的可能性的内部的彻底充分的原理这是处在超戚性的东西里的原理。但是自然的生产能力对于我们鉴定为按照目的的观念而形成或联系起来的东西，是否也能胜任，正如它对于我们认为在自然方面只需要有机械的作用的东西能胜任一样呢？

    或者可能是这样的，就是事物在事夹上乃是真正的自然目的（象我们必须是这样鉴定它们那样），而就它们是这样的说来，是以完全不同的一种原始的因果作用为其基础的，这种因果作用不能是在物质自然里或者是而是一个知识体系的知性的因果作用？

    在它的智性基质里包含着的东西[上面所说的就证明]关于这些问题我们的理性是相对不能提供任何消息的，因为谈到因果作用的概念，如果这种概念是要在验前详细说明白的话，我们的理性是有很大的限制的。但是，同样是确实而不可置疑的是，对于我们的认识能力来说，自然的单纯机械作用，也不能对于有机体的产生提供任何说明。

    所以，就反思判断力说来，这条是完全正确的原理：就事物按照最后原因的明白显出的联系来说，我们必须想到一种和机械作用不同的因果作用，那就是按照目的而发个作用的一个世界原因，也就是一个有理智的原因不管就决定性的判断力来说，这条原理是多么经率而且不能证实的。

    第一，这条原理乃是判断力的简单准则。它所合有的因果作用概念乃是一个单纯观念，我们对它是不能让步脱它有实在件的，而只是利用它来指导反思，这种反思总是等待着有机械解释的可能而绝不迷失感官世界的道路的。其次，这条原理又是会成为理性所规定的，而判断力得要遵从而以之确定其自己的一条客观原理但是这样一米，反思就离开感官世界而迷失在超感性的境界里，可能失去其方向的。

    所以，严格的物理或机械说明方式的准则和目的论或技艺说明方式的准则，这两者之间的表面上的二律背反是根据这一点的，就是我们把反思判断力的原理和确定性的判断力原理混淆起来。我们把前一条原理的自律绪作后一条原理的他律看，而前一条原理只是对我们的理性关于特殊经验规律的使用在主观上有效，其后一条原理是要符合于知性所给与的普遍或特殊的规律的。

    第11（72）节

    对待自然目的性的各种思想体系从来没有人对于这条原理的正确性曾发生过疑问的，就是在判定自然中某些东西时，也就是在判定有机体与其可能性时，我们就必须按照最后原因这个概念来进行判定。甚至在我们所需要的不过是一条指导线，用来叫我们通过观察而变为更熟悉这些东西的性格，而并不深入到关于它们的最初来源的研究，[上述的]这样一条原理还是公认为必要的。

    所以问题只能是，这条原理只是主观上有效，就是说，是判断力的单纯准则，或者是自然的客观原理。依后一种说法，就会还有另一类型的因果作用属于自然而在其机械作用和简单的力学规律以外的，也就是最后原因的因果作用，是自然原因（力学的各种力）所要从属只作为中间的原因的。

    我们对于这个思辩的尚题或者说课题，尽可不必有什么答案或解决。因为如果我们满足于在自然的单纯知识的范围以内的思辩，就人类的力量所能达到的限度来说，为着自然的研究以及探查其最深蓬的奥秘，上述的准则是很够用的。所以事情必须就是，理性叫我们有点觉得到，或者是可以这样说，自然给了我们一种暗示，因而就引起我们认为，借助于最后原因这个概念，我们可否前进一步而超出自然以外，把自然和原因系列的最高点联系起来？

    何以不放弃自然的研究（虽然我们所研究的还浚有进行到那么很远的程度），或者至少暂时把它搁置在一边，而首先试试看、自然科学中这个外来者，即自然目的的概念，把我们引导往哪里去？

    正在这一点上，上述的无可争辩的那条准则，就和敞开争论的广大场所的问题结合在一起了。因为有人就可以硬要说，自然目的性的联系证明了为自然有一特种因果作用的存在。

    也可能有人要激烈地争论说，就其真正的性质来说，而且按客观的原理来说，这种联系反为和自然的机械作用是同一的，或者是依靠同一个根据的，虽然在许多自然的产物的情况下，这个根据每每是埋藏得很深，使我们的研究不能发现的。

    因此，就象所争论的那样说，我们就求助于一种主观的原理，即艺术，或者说按照观念的因果作用，以便按照一种类比，把它引用为自然的根据这是一种权宜的办法，在许多情况下是行之有效的，在有些情况下象是失败的，但是在任何情况下，都不能使我们有权未把一种不同于按照自然机械规律的因果作用的操作方式引人自然科学中去。现在，在我们由于在自然的产物中发现目的的这种暗示，就拿技术（technik）这个称号给与这种程序，或者说自然的因果性操作这个时候，我们提议把这种技术分为是故意的（technicaintentionalis）和不是故意的（technicanaturalis即自然的）。

    其前者是要表达这种意思的，就是要认为自然用最后原因来产生的这个能力，是一特种的因果作用；其后者的意思就是，这种能力归根到底是和自然的机械作用同一的，而和我们人为的概念与其规则的凑巧一致，乃是我们鉴定这种能力的一种单纯主观的条件，而这样就误解为自然生产的特别方式。

    现在敲到那些企图在最后原因这点上来说明自然的思想体系时，我们就不会不看到，它们全都是毫无例外地以独立的方式来相互辩驳的。换句话说，它们所争论的乃是关于事物可能性的客观原理，而不问这种可能性是由于故意地或只是无意地活动着的原因的，而且并不辩驳那只凭这所说的有目的性的产物的原因来进行判定的主观准则。

    在后一种情况下，不同种类的原理是还可以调和的，而在前一种情况下，矛盾对立的原理是互相取消而且是相互不一致的。

    关于自然的技术，就是关于自然按照目的的规则而生产的力量，是属于自然目的的观念论：两类的（idealismus和自然目的的实在论）（roalismus）。

    前者主张自然方面的一切目的性都是无意的；后者主张有些目的性，即有机体的目的性，是故意的。从后者可以推论出这个根据假设的后果，就是说，自然的技术，在其关于它一切其他产物对于整个自然说来这点上，也是故意的，也就是说是一个目的。

    目的性的观念论（我在这里一直是指客观的目的性说的），要就是偶然性（kasualitat）的体系，要就是自然在其产物的最后形式的确定这种宿命论（fatalitat前一种原理是谈到物质对它的形式的物理基础的关系的，）。

    就是谈到力学规律的；后一种原理是谈剑物质对于物质的超物理基础以及整个自然的关系的。以之归于伊壁鸠鲁和德谟克利特的偶然性体系，按其字义的解释，显然是这么悖理，我们就毋须去诗论它了。宿命论的体系就不同。

    它的倡导人一般认为是斯宾诺莎。虽然表面上看来是时代更早的，而其所依据的超感性的某东西，因而我们是不能深入去认识它的。反驳它是不这么容易的：其理由就是，它关于那原始存在者的概念是完全不可理解的。

    但是这么多是清楚的，就是依这个体系说来，世界中有目的的联系必须看为是无意的。因为，虽然它是从一个原始的存在者得出来，但是它不是从这个存在者的理智得出来的。因而就不是从它的方面的任何计划得出未的，而是从这个存在者的本质的必然性，而且是从那个本质流露出来的世界统一性，得出来的。因之就也很清楚，目的性的宿命论也就是目的性的观念论。

    自然目的性的实在揣也是：要就是物理的，要就是超物理的。前者把自然目的基于一种有意活动的能力之类似物上，就是基于物质的生命这种生命或是物质所固有的，或是为一种内部有生气的原理，或者税世界灵魂，所赋予它的。这就称为物活论（hylozoisinus）。后者是从宇宙的原始来源取得其这样的目的的。这种来源是它看作一种有计划生产的有理智的存在者或者说在本质上而且基本上是有生命的。这就是有神论（theismus）①。

    第12（73）节

    上述各体系没有是做到它声言要做的上述一切体系的目的与对象是什么呢？就是要说明我们关于自然的目的论判断，而因之就采取两条路线之一。一方是否定这些判断的真实性，因而就评述它们为（作为艺术表现出来的）自然的观念论。其他一方则承认这些判断的真实性，而且说是要按照最后原因的观念来证明一种自然的可能性。

    坚持自然中最后原因的观念论的一些体系可分为两类。其一类确是承认这些原因的原理是有其按照力学规律的因果作用的（自然的东西是因这种因果作用才有其目的性的存在的）。但是它否定这原理是有其有意性（intentionalitat）的那就是说，它否定这种因果作用是有升划地决定为是为着它的这种有目的的生产的，换句话说，目的就是其原因。

    这就是伊壁棉鲁所采用的解释。它完全否定而且废除了自然的技术与自然的单纯机械作用这两者之间的区别。它承认盲目的机会作为解释，不但是关于所产生的产物和我们的概念相一致，因而是关于自然的技术，乃至关于这种发展的忡种原因按照力学规律的确定，因而也关于这种发展的机械作用。

    于是没有东西得到解释，乃至我们目的论的判断中的幻相也得不到解释，因之其中的所谓观念论也完全没有得到充分的证实。

    斯宾诺莎作为其他一类的代表，企图用完全不容许这样的目的被看为是①从而可见，象在纯粹理性的大半思维的事情上，哲学的学派，在独断的主张上，通常对于摆在它们面前的问题是千方百计来得到解答的。

    例如在自然目的性这种情况下，时而是试图用一种无生的物质，时而是一个无生的神，时而是一种有生的物质，时而又是一个有生的神。我们唯有在必要时，放弃这一客观的主张，而在其对于我们的认识能力的单纯关系上，推敲我们的判断。象这样做，我们就可替它们的原理得到一种何效性，即使不是独断的，还不失其为准则的有效性，而对于我们理性的可靠使用是足够的。原注产物这种方法，来使我们免致追求自然目的可能性的根据而剥夺了这种观念的一切实在性。毋宁说自然目的乃是一个原始存在者里面固有的偶性。斯氏说，这个原始存在者乃是自然东西的基质，而关于自然的东西，因之他不以因果作用归之于它，而只以其潜在归之于它。

    由于有这个存在者和作为它的固有偶性的一切自然东西这两者的无条件必然性，斯氏才保证自然形式有其一切目的性所需要的根据的统一性，但是在他这样做时，他也就剥夺了那些形式的不必然性，而没有这种不必然性，到达目的的轨一性是不可想象的。

    在取消了这种统一性时，他也就取消了升划的一切痕迹而使自然东西的原始根据失去一切的理智。

    但是斯宾诺莎的学说并没有做到它所要做的。它原来是要提供自然东西有目的的联系以其解释（这种联系是它所不否认的）、而叫我们只去注意那些自然东西所属的主体的统一性。

    但是即令我们同意它的世界上藉事物都是具有存在的这种方式的，而这样的本体论的杭一性也不就是目的的统一性，并且丝毫不使它成为可理解的。其实目的的统一性乃是完全特别一种的统一性。它并不从事物在一个主体里面的联系，或者从世界诸事物在一个原始存在者里面的联系，而就能推论出来的。

    恰恰相反，它强调地意味着对于一个具有理智的原因的关系。即使一切事物都全在一个简单的主体里统一起来，然而这样的统一性永远不会显出一种有目的的关系，除非是把这些事物理解为，第一、是这个实体作为原因的结果，而，第二，是它由于它的理智而作为原因的结果。

    没有这些形式上的条件，那末一切统一性都是自然的单纯必然性，而且在它还被归之于我们表现为互相外在的事物的时候，一切统一性如果经院哲学家所称为事物的先验完善性，但是。也都是盲目的必然性了（这是对于事物原来应有的本质说的完善性，而按照这种完善性，一切事物都在其里回原来就有了成为它们应该是那样的，而不成为另外一种样子的东西所需要的一切条件）要称为自然目的性的活，那末我们只是拿名词作儿戏而不是用概念了。

    因为如果一切的一切都必须认为是目的，那末作为事物和作为目的，就是同一个事情，所以归根到底，就皮有什么东西是特别值得表象为目的的了。

    这就叫我们看得很清楚，斯宾诺莎把我们自然目的性这种概念，归结为我们自己依存于一个无所不包的，虽然同时也是简单的存在者里面这种意识，而在那个存在者的统一性里面来寻找目的性的形式，其意向所在，必然是要主张目的性的观念论，而不是主张目的性的实在论的。但是乃至这点也是他不能够成功的，因为这个某体的统一性的单纯表象，是绝不能产生这个观念的，纵然这种产生说是非故意的。

    那些不但主张自然目的的实在论而且还想要甚至加以说明的人们，认为他们能够发见一种特别类型的因果作用，就是有意发生作用的原因的因果作用，至少是他们认为他们能够看见这种因果作用的可能性因为除非是这样见到了，他们是不能着手来作出其说明的尝试的。

    因为甚至最大胆的假设，也必须依靠其所假定的基础的可能性，而这种基础的概念，又必须是为它的客观实在性所能够保证的。

    但是一个有生命的物质这个可能性是完全不可想象的。它的概念本身就含有自相矛盾的，因为无生命和惯性是构成物质的本质特征的。

    那末，在支持大宇宙中自然的有目的性这个假设，如果是要求助于一种赋有生命的物质的可能性和作为一种动物来看的整个自然的可能性，这种可能性也只能在小宇宙的自然机构中经验所明白显示的限度内，极度谨慎地未使用。

    这种可能性是决不能在验前看出的。所以，如果有机体的自然有目的性，得要从物质的生命得来，而这种生命又只能在有机体中被认识到，因而没有这种经验，也就不能形成其可能性的概念，那末在这种说明中必然是有一个恶性循环的了。因此，物活论是没有履行其诺言的。

    有神论毕竟也同样不能独断地奠定自然目的的可能性的基础，作为目的榆的解决方法。可是它解释自然目的的根据，却胜过其他的解释根据一筹，就是‘白以理智归之于原始的存在者，就采用了把自然的目的性从观念论拯救出来的最好方法，而且引用了一种有意的因果作用，来说明这种目的性的产生。

    因为有神论首先得要好好地证明物质中目的的统一性是自然单纯机械作用不可能的结果，而使确定性的判断力得到满足。不然的话，它就没有权利断然地把它的根据放在自然之外而在自然之上。

    但是最多我们也不过达到这点而已，既然这种机械作用本身的最先的内部根据是我们所看不到的，而我们的认识能力又都是这样的有其原有的性质与限度的，我们就不能在任何方式上想在物质里面来发现确定的目的关系的原理。

    反之，我们没有其他的方式来鉴定自然的产物作为自然目的，唯有这个方式，就是依靠一个最高的智慧作为世界的原因。但是这却不是确定性的判断力的根据，而只是反思判断力的根据，而且它是绝对不能授权给我们未作出任何客观的断言的。

    第13（74）节

    不能独断地来处理自然的技巧这个概念，原是由于不能说明自然的目的即令是把一个概念从属于一个经验的条件的，可是如果我们是把它看作包含在所说的对象的另一个概念之内的，我们仍然是独断地来处理它的，由于这个概念是构成理性的一个原理的，而且是按照着这个原理未确定它的。

    但是，如果我们只在于它对于我们的认识能力的关系上，因而也就是在它对于我们思维它的种种主观的条件的关系上来看待它，而并不企图关于它的对象作出任何决定，那末我们就只是在批判上来处理这个概念。所以概念的仙断处理觎是对确定性判断力的有权威的处理，而批判的处理只是对于反思判断力才足有权威的一种处理。

    那末，一个事物作为自然目的这个概念乃是一个概念，它把自然包撮在一种因果作用之下，而这只能借助于理性才能着想的，因而这种包摄是为着使我们按照这条原理来判定在经验中关于这个对象所给予出来的是什么。但是为了对于确定性的判断力独断地来使用这种概念，我们首先就得要能确信它的客观实在性，因为不然的话，我们就不能把任何自然的东西包摄于其下。

    可是，一个东西作为一个自然目的这个概念，一定是在经验上受着条件限制的一个概念，那就是说，只有在经验中给予出来的某些条件之下才成为可能的一种慨念。然而它又不是从这些条件抽象出来的，而与此相反，乃是在估计这个对象之中只是按照理性的原理才有其可能的，既然是这样的一条原理，我们就不能洞悉它的客观实在性，那就是说，我们不能看到与之适应的对象是可能的。

    我们不能独断地奠定它；而且我们并不知道它是否一个钝然，或者是一个合理的概念，对知识提供其基础而为理性所证实的（coliceptusratiocinatus）。因此，不能为了确定性的判断力来独断地处理它。

    换句话说，不但是不可能未决定作为自然目的看的自然东西，为它们的产生，是否需要完全特别一种的因果作用，也就是一种有意的因果作用，而且这个问题本身也就是完全不应该提出来的。因为一个自然目的这个概念，以其客观实在性来说，是理性完全不能证明的，意思是说，它并不是确定性的判断力的组织性的东西，而只是对反思判断力的制约性的东西。

    从下面的考虑就可以明白它确是不能证明的。它既然是一个自然产物的概念，它就是合有必然性的。可是它在作为一个目的看的同一个东西里面，又含有在这个对象的形式里面的关于自然的纯然规律的伴随着而来的一种不必然性。因此，它如果想要逃避自相矛盾，就要除了包含着这东西在自然中的可能性的基础之外，还包含着这个自然本身的可能性的基础，以及它涉及到的某一个不是在经验上能识知的自然的东西之可能性的基础，也就是要涉及到某超感性的东西，所以就涉及到我们完全不能识知的东西了。

    不然的话，在判定它的可能性时，我们就毋须在一种不同于自然机械作用的因果作用的那种因果作用的亮光下来估计它了。因之一个作为自然目的的东西，其概念如果是从理性来看，对于确定性的判断力说来，是超经验的（德文uberschwenglich，一般作“过度”讲），虽然对于反思判断力来说，它关于经验的对象可能是内在的（immanent）。

    因此，不能为着确定性的判断力而替它取得客观实在性。所以我们就能理解，何以一向针划看来对自然目的或者对自然整体的概念进行独断处理的一切体系，其前后一贯性与统一性是通过最后目的而得到的，都不能用它们的客观肯定或客观否定来决定什么。

    因为如果事物是包撮于一个只是还成问题的概念之下的，那末隶属于这种概念的综合述项例如在所考虑的这个情况下，我们所认为是为着那个东西的产生的这个自然目的乃是有意的抑或是无意的必然关于对象产生同样是成问题的判断，不管所产生的判断是肯定的或者是否定的，由于我们并不知道我们所判定的东西是有抑或是无。

    通过目的的因果作用的概念，也就是艺术的目的的概念确是有其客观实在性的，正如按照自然机械作用的因果作用的概念有其客观实在性一样。但是一种遵循目的的规则的自然因果作用这个概念，尤其是截然不能在经验中对我们给予出来的这样一个存在者的概念即被看作自然的原始来源的这个存在者的概念固然毫无疑问是可以为人所思想而没有自相矛盾的，可是用来作出独断的确定性的论断；是没有好处的。

    因为既然它是不能从经验抽取出来，而且又是对于经验的可能性不必要的，那末就无从给它的客观实在性以任何保证了。但是，即令能够保证这点，我又怎能把那确定为神的作为的产物，列入自然东西之数？因为使我们需要诉之于不同于自然的一种原因的，正是由于自然的不能按照其原有的规律产生这样的东西出来。

    第14（75）节

    自然的一种客观目的性乃是为反思判断力所使用的一条理性的批判原理慧田哲学：交流思想、对话现象、思考现相、看清真相；但是说自然某些东西，乃至整个自然的产生，只是通过某一种原因的作用才有其可能的，这种原因在确定其自身来动作时是有意的，这是一回事。

    如果说，由于我的认识诸能力的特殊性质，我的能够判定那些东西与其产生的可能性，只是用设想有一个有意动作的原因这个方法，因而所设想的存在者，其生产作用是类于一种知性的因果作用的，这就是完全另一回事了。

    在前一种情况下，我所要作的乃是关于对象确定某东西，而我就不得不证明我所假定的概念的客观实在性，在后一种情况下，理性按照我的认识诸能力的特别性格和它们的幅度与限度所加上的不可少的条件，确定我的这些能力的用途，如是而已，而元其他。所以其第一条原理乃是为确定性的判断力未使用的一条客观原理。

    其第二条原理乃是一条主观原理，只是为反思判断力使用的，因而是理性所规定的反思例断力的一条准则。其实，如果我们想要用继续不断的观察进行对自然的研究，即令只是对自然的有机产物的研究，我们也无法摈弃一种意图作为其基础这个概念的必然采用。

    因之在这个概念里面，我们就有了一条准则，是我们理性在经验上的使用所绝对必需的。但是一经自然的研究的这样一个指导为我们所采取而其适用又已证实，那就很明显，我们至少也得要在自然作为整体看上试用判断力的这条准则，因为自然的许多规律可能在这条准则的亮光下被发现的、而不是这样的话，由于我们深入去了解自然的机械作用受着种种的限制，这些规律就会一直不为我们所发现的。

    但是，关于这后一种的使用，虽然判断力的这条准则是有用的，然而却不是不可少的。因为自然作为整体看，不是作为有机的给予我们的所谓有机这词在这里是在其上面所指定的最严格意义上使用的。另一方面，关于那些照它们实在那样，只能鉴定为有意形成的自然产物，而不能用别的方法未鉴定的，上述的那条反思判断力的准则，是在本质上必需的，不就是为着其他的椽故，而只是为要得到关于它们原有性格的一种经验上的知识。

    因为除非我们把有意产生这个观念和它联系着，认为它们是有机的东西这个观念本身就是不可能的。可是，如果一个东西的实际存在或者其形式这种可能性，乃是作为受到目的这个条件所制钓的而表现出米，那末和这个东西的概念不可分解地联系在一起，就有它按照自然规律的不必然性这个概念。

    因为这个缘故，我们看为只有作为目的才成为可能的那些自然东西，就构成宇宙的不必然性最重要的证明了。对于一般人的理解和对于哲学家来说，这些自然东西同样也是唯一的有效论证，说明宇宙对于一位世界以外的存在者的依赖而且是从之而来的，而且说明宇宙所从出的存在者，依上述的有目的的形式所说明，是有理性的。

    这样一来，这些自然东西就指出目的论必须仰赖神学来得到它的探讨的圆满答案。但是，假定目的论达到完善的最高限度，它到底会证明什么呢？譬如说，它是证明所说的那样的一个有理智的存在者在实际上存在着的吗？

    并不是；它所证明的不过是这样而无其他，就是由于我们的诸认识能力的性质，因而在把经验和理性的最高原理相接触时，我们绝对不能关于这样一个世界的可能性形成任何一个概念，除非我们是想象到一个有意操作的最高原因。

    所以我们不能在客观上证实这个命题，说一个有理智的原始存在者是有的。与此相反，我们只能在判断力反思到自然中的种种目的时，为着我们判断力的使用而主观上这样做，因为这些自然中的目的，除了按照一个最高原因的有意因果作用这条原理之外，是不能按照任何其他原理来思维的。

    倘若我们想要从目的论的种种根据来独断地建立其大前提，我们就会变为纠缠在一些不能解决的困难中去了。因为那时，这些推论又得要用这个论题来予以支持：

    所说的有机存在物除了由于一个有意操作的原因以外，都是无法在世界中成为可能的。但是我们是否要说，因为我们只有遵循目的这个观念，才能把我们的研究推进到这些东西的因果联系而认识到它们的符合于这种因果联系所揭示的规律，因之我们也有权来假定对每一个思维的和知觉的存在者来说，上面所说的都是作为一种必需的条件而同样有效，因而这个必需的条件是作为附属于对象而不是只附属于主体，即附属于我们自己的呢？

    因为这就是我们得要准备来采取的不可避免的立场。但是我们是不能始终维持这样的一个论点的。因为，严格地说来，我们不能观察到自然中的目的是有意的。我们只是把这种概念来强解事实，作为判断力在它反思自然产物时的一个指导而已。可见这些目的并不是对象所对我们给予的。

    如果我们认为这种概念是具有客观实在性的，我们乃至不可能在验前保证它的适当性。所以，我们从上面的论题只能得出一个纯以主观条件为依据的一个命题，也就是使反思判断力适合于我们认识能力的条件，除此以外绝对不能得出什么。如果把这个命题用客观的名同而且作为独断上有效的未表达出来，它就会是这样的：有一个上帝，但是，在我们人说来，可容许有的只是这个受限制的公式：我们不能设想到，或者说使我们能够理解，我们必须引用乃至作为我们关于许多自然东西的内部可能性的知识的基础的那个目的性，除非是把它，而且一般说来，把世界作为一个有理智的原因的产物，简言之，作为一位上帝的产物。

    这个命题是建立在我们判断力的不可缺少的、必需的准则之上的，那末，假定它从任何人类的观点来看，而且从我们不管怎样使用我们的思辩或实践的理性这点来看，都是完全令人满意的，我还要知道，就算是我们对更高级的存在看来说，也不能证明它的有效性，我们是受到什么捐失那就是税，我们按纯粹的客观根据也不能证实它，（不幸的是，这样来证实它是我们完全做不到的），那末我们是受到什么损失呢？

    我的意思就是，十分确定，我们只靠自然的机械作用原理是永远不能关于有机物与其内部的可能性得到足够的知识的，更不必说得到它们的解释了。其实事情是这么确实的，因之我们可以大胆地断言，对人来说，乃至怀着这样做的思想或者这样作指望，都是荒谬的，就是以为会有一天另一位牛顿出来能叫我们了解甚至一根草不是由于有意的安排而从自然规律的作用而发生长成的。我们必须绝对否认人类能有这样的洞见的。

    但是，我们是否因之就认为毋须依靠目的这个观念而完全足以说明有机体的起源的可能性之来源，在我们能够深入到其根据以详细规定人所熟悉的普遍规律的原理这种情况下，我们还永远不能把它隐藏在乃至自然的秘密中发现出来呢？如果这样着想，在我们方面，又会是一种冒昧的判断了。因为我们关于这点，我们是指望如何来得到任何的知识呢？

    在这样的一种情况下，问题是以纯粹理性的判断为转移的，可能的事情就完全没有了。所以在我们正当称为自然目的之背后，是否有任何有意行动的一个存在者作为世界的原因，因而也就作为世界的削造者，关于这个问题，我们就不能推出任何客观的判断来，不管判断是肯定的或者是否定的了。

    可是只有这点是确实的，就是，虽然如此，如果我们是应该根据我们自己固有的本性所容许的来形成我们的判断，也就是从属于我们理性的种种条件和限制来形成我们的判断，我们就完全不能够把这样的自然目的之可能性归之于任何其他的来源，而只能以之归之于一位有理智的存在者。只有这才是和我们反思判断力的准则一致，因而是和一种主观的、可是根深蒂固地安置在人类里面的根据相一致的。

    第15（76）节注解下面提供的通盘考虑，在先验哲学里是很值得来详细弄个清楚的，但是在这里，只能引入作为一种插入在正文中的解释，而不是作为主要论证中的一步。

    理性乃是关于原理的能力，其最后目的所在，乃是不受条件限制的东西。从另一方面来讲，知性是由理性来指挥的，但是总得要在必须给予出来的某条件之下的。然而没有知性的概念（知性概念必须是有其客观实在忡被给予出来的），理性就不能作出任何客观的（综合）判断。

    作为理论的理性来说，它是绝对没有它自己的组织性原理的。与此相反，它的原理都只是制约性的。我们容易看到，理性一经越出知性所能追得上的地方，它就变为超经验的（ubersehwenglich）了。它就以理念而出现（作为制约性的原理，理念固然是有其基础的），但是它是不以客观有效的概念而出现的。

    可是知性虽然不能和理性齐步前进，却是理性所必需才能关于对象得到其有效性的，因之就把理性的种种理念的有效性局限于判断的主体，纵然是局限于广义的主体，涵盖一切属于人类范围的主体，那就是说，它是在这个条件上限制告那些理念的有效性的：从我们人类的知识能力的性质来说，或者一般地舰来，乃至按照我们能够为我们自己所能形成的关于一般有限的具有理智的存在者之能力的任何概念来说，必须是要这样来设想而不能有其他股想的方式的。

    这个条件并不含有这种肯定，说这种判断的基础是在于对象里面的。我们现在举出某些实例来。这些实例虽然确是具有很大的重要性而且也是有很大的困难的，所以不能立刻作为已经证明的命题强求读者接受的，但是也能提供读者以某些反思的资料，并且是能说明我们在这里所特别从事研讨的问题的。

    人类的知性是不能避免必须在事物的可能性与其现实性之间区别开来的。其理由就是在于我们自由和我们认识能力的性质。因为如果为着这些认识能力的运用不是需要两种完全不同质的因素，即适用于概念的知性和适用于与对象适应的威性直观，那末就不会有可能的东西和现实的东西这两者之间的这种区别。

    意思是说，如果我们的知性是值观性的，它就除了现实的对象之外不会有其他的对象了。那末，只以对象的可能性为其方向的概念以及给我们以某东西然而并不由之而让我们把它作为一个对象来认识的感性直观都会不再存在了。

    要知我们在只是可能的东西和现实的东西这两者之间所作出的区别完全是依据这种事实的，那就是可能性所指的乃是事物的表象对于我们概念所处的地位，而一般说来，是指事物的表象对于我们思维能力所处的地位，而现实性所指的乃是对事物的离开这种概念而在其直接的自在上的断定。

    所以可能的东西的不同于现实的东西这种分别只是对于人类的知性在主观上才有效的。它是从这个事实发生的，就是说，即令某东西并不存在，我们还总是在我们的思想中给它一种地位，或者说，如果有什么东西，我们对它是毫无概念的，然而我们仍旧可能想象到它是被给予出来的，所以说事物可能是可能的而不是现实的，因之就说，从单纯的可能性并不能得出关于现实性的任何结论，这就是说出一些对人类理性有效的命题，而这种有效性并不证明可能性与现实性的区别是在事物的本身里面的。

    从所说出的命题不能得出这种论断来，因而这些命题虽然乃至对于对象是一定有效的，但是就我们的藉认识能力在其受到威性条件的限制上也是从事于感官的对象的这点来说，这些命题对于一般的对象不是有效的。

    这一点，如果我们看看理性的种种要求，是很明显的。理性总是不断地要求我们采取某一种以无条件的必然性而存在的东西（一种原始的根据），在这东西里面再不有什么可能性与现实性的区别的，而我们的知性绝对没有什么概念未适合这种理念，那就是说，知性绝无方法来表现任何这样的东西或者形成关于它的存在方式的任何观念。因为如果知性去思想它不管它是怎样去思想它那末这个东西只是作为可能的而得到表现。

    如果知性是意识到这个东西作为在直观中被给予出来的，那末它就是现实的了，而在这种情况中，是不参杂有任何可能性这种思想的。所以一个绝对必然存在者这个概念，虽然无疑是理性的不可少的一个理念，但是对于人类知性来说，乃是一个不能达到的成问题的概念。

    可是按照我们认识能力的特别构造来说，它对于这些能力的使用是有效的；因而对于对象，意思也就是说，对于认识的存在者普遍来说，不是有效的。

    因为我不能认为思维与直观当然是每一个存在者运用其认识能力时所必须服从的两种不同的条件，因而事物就当然都是有可能性和现实性的。如果这种区别不参加到其认识方式里面去的一种知性，那末这种知性就会这样来表达它自己的：凡我知道的对象都是有的，也就是说，存在的；而某些不存在的东西之可能性，也就是如果它们是存在的话，它们的不必然性，因而用来与这种不必然性相对比的必然性，都永远不会进入这样一个存在者的想象中去的了。可是，使我们带有种种概念的知性难以和理性并驾齐驱的不过是这点，就是理性看为是构成对象而采用为原理的东西正是对知性在其人类知性这种形式上是超经验的，就是说，在其知识的受到的主观条件下是不可能的。

    在事情的这种情况下，这条准则就总是有效的了，那就是，一经关于对象的知识超出知性的能力，我们就必须总是按照必然在其运用其种种能力时附属于我们人类本性的主观条件来设想那些对象。如果谈到超经验的概念时不得不是这样的这样作出的判断不能是确定对象的性格的组织性原理，那就只得是制约性的原理，其功用是内在的、可靠的，并且它也是适合于人类的观点的。

    我们曾看到，在自然的理论研究中，理性必须假定自然原始根据的无条件必然性这个理念。同样地，在实践的范围中，它又必须预先假定它自己的因果作用作为关于自然是不受条件限制的，换句话说，它必须预先假定它的自由，由于它是意识到它自己的道德命令的。可是在这里，作为职责时行动，其客观必然性是被看为与它作为一个事件而会有的客观必然性相对立的，如果事件的根源是在自然里面而不是在自由或者说理性的因果作用里面的。

    这样一来，这种行动带有它的道德秩序的绝对必然性就被看为在物理上是完全不必然的，那就是说，我们认识到应该必然发生的东西每每是不发生的。因之道德规律的必须表现为命令，符合于这些规律的行动的必须表现为职责，而且理性把这种必然性不是以一个“是”或者“发生”（即存在或事实）来表达而是以“应该是的”（即义务）来表达，很明显都是出自我们实践能力的主观性格的。

    如果理性以及它的因果作用是被看作不依靠感性的，就是说，作为不受到其应用于自然对象时所从属的主观条件，因而又作为完全与道德律相和谐的有理智的世界之中一种原因看的，那末就会不是这样的了。

    因为在这样的一个世界里，不会有义务与行为的分别，不会有关于通过我们的作用而是可能的东西的实践规律和关于我们使之成为现实的东西的理论规律这两种规律之间的分别的。

    可是，虽然在其里面任何东西只是由于这个事实，就是好的都是可能的这个事实，所以一切都是现实的。这种有理智的世界对于我们来说是一个超经验的概念、正象自由本身作为那世界的形式条件那样，然而这个世界还是有其应有的功用的。因为虽然作为超经验的东西，为要成为一条确定对象与其客观实在性的组织性原理，是无用的，但是它还可用为一条普遍的制约性原理。

    这就是由于我们部分是感性的性质和部分是感性的能力这种性质，就使这条原理对我们来说成为有效的，而且就我们所能从我们的理性的性质来想象，对于一切总得要和这种感官世界结合在一起的有理智的存在者都是有效的。但是这条原理并不在客观上决定自由作为因果作用的一种形式的性质：它把行动的规则按照那个理念改变为对每一个人的命令，而这样改变，其有效性并不减于它如果确定那自由的性质所会有的有效性。

    同样地，关于我们当前的问题，我们可以承认，如果不是由于我们知性的性质，我们就不应有自然的机械作用与自然的技巧，即自然的目的联系，两者之间的区别的。我们的知性必须是从普遍到特殊的。因之，除非判断力拥有一条可以以特殊包摄在其下面的普遍规律，它关于特殊的东西就不能认识到什么目的性，因而就不能作出任何确定性的判断来。

    但是特殊的东西按其本性来说，以普遍的东西而论，是含有不必然的某东西的。然而理性要求在自然特别规律的综合中还须有其统一性，因而有对于规律的符合而验前从普遍的规律得出的特殊东西，在它们的不必然的内容上，用任何对对象的概念加以下定义的方法都是不可能的。上述的对于规律的符合，在不必然的东西来说，就称为目的性。

    因之，自然在其产物中的目的性这个概念，虽然它并不涉及对象的确定，然而关于自然，对人类的判断力来说，乃是一种必需的概念，所以它为着判断力的使用，乃是理性的一条主观原理，这条原理，如果当作是制约性的而不是当作组织性的，乃是对于我们人类的判断力必然有效的，正如它如果是一条客观原理那样地有效。

    第16（77）节

    使自然目的性这个概念对我们成为可能的人类知性的特性在上面的注解中我们曾看到属于我们认识能力乃至属于我们认识的高级能力的种种特性，我们是容易误把这些特性当作客观的述项转移到事物本身去的。但是这些特性是和观念有关系，在经验中不能有与之相应的对象被给予出来的，因而这些特性只能在经验的进行中用为制约性的原理的。

    自然目的这个概念无疑是和这样一个述项的可能性的来源处在同样的地位的这种来源只能是在观念中的。但是可以归之于这种来源的结果，也就是产物本身，却在自然中被给予出来的，而自然的因果作用这个概念，即被看为是按照目的而起作用的自然因果作用这个概念，似乎是把自然目的这个观念改变为一条组织性的目的论原理了。

    在这里就有着这个观念和一切其他观念的差别之点。但是这种差别是在于这个事实的，即所说的观念乃是理性的一条原理，不是为知性用的，而是为判断力用的，因而是一条原理单独是为抽象的知性对于经验的可能对象来应用的。而且这种应用所影响的范围只是在所作出的判断不能是确定性的而单纯是反思性的地方。

    结果就是，虽然有关的对象确是可以在经验中被给予出来的，但是不能乃至按照那个观念确定地被判定，更不必说完全适当地被判定，而只能成为反思的对象。

    所以这种差别的关键是在于我们（人类的）知性在其反思自然的事物中对于我们判断力的关系。但是，如果是这样，那末在这里我们就必须还有在其基础上的另一个不同于人类知性的可能的知性这个观念了，（而在《纯粹理性批判》一书中也有同样的含意，那就是，如果我们的直观是得要看作一种特别的直观，就是说，对它来说，对象只得列为出现的东西的，我们就不得不在思想中有直观的另一种可能的形式。）如果不是这样，那就不能说，若是我们得要设想到某些自然产物的产生的可能性，我们由于我们知性的特殊性质就不能不把它们认为是有意产生出来而且是作为目的产生出来的，然而这样地说，又并不含有任何要求说，事实上应该有一种特殊的原因，在其里面一个目的的表象是作为起决定作用的根据而起作用的，或者说，因而并不含有任何断定是关于一个不同于人类知性的知性之能力的。

    这就是说，上面关于自然产物所说的。并不否认一种超人类的知性能够在乃至自然的机械作用中，也就是在因果联系的机械作用中，并没有肯定地假定着一种知性作为原因的这种因果联系中，发现所说的，那样的自然产物可能性的来源。

    因之我们这里所涉及的就是我们的知性对于判断力的关系这件事。事实上，我们必须检查这种关系，为的是要在我们知性的性质中去发现某一定的不必然性，以便把它作为我们自己知性的特性从其他各种可能的知性分别开来。

    这种不必然性很自然是发现于判断力要以之从属于知性所提供的种种普遍之下的那种特殊的东西，因为特殊并不是为我们（人类）的知性的普通所确定的。虽然不同的东西可能在一种共同的特质上是一致的，但是这些东西能出现于我们知觉中的各种各样的形式是不必一定是这样或那样的。

    我们的知性乃是关于概念的能力。这就意味着它是一种推论的知性，对于它来说，要在对它在自然中被给予出来而能从属于它的概念的特殊，其中能有的性格与多样性一定必然是不必然的。可是，直观也是在知识中的一种因素，而直观的完全自发能力就会是不同于感性而且完全是不依靠感性的一种认识能力。

    因此，它就应该是在其最广义上的一种知性。这样，我们也就能够想象到一种直观性的知性所谓想象，是指消极的思维说的，或者是指单纯不是推理的思维说的这种直观性的知性不象我们用某概念的知性，是不从普遍到特殊的，从特殊到个别的。这种知性就不会经验到在自然产物中自然与知性的按照特殊的规律相一致协调有什么不必然性。

    但是，使得我们的知性感到这么困难来把自然的杂多成为知识的统一的，也正是这种不必然性。我们的知性的能做到这个工作，只是通过自然的特征和我们的概念能力的协调这是一种极其不必然的协调。可是一种直观性的知性就毋须做这样的工作。所以我们的知性对于判断力所处的情况是特别的。

    因为在通过知性的认识里，其特殊不是为普遍所确定的。因之特殊就不能光从普遍得出来。然而在自然的杂多中，并且通过概念和规律的中介，特殊不得不与普遍相符合以求其能被包摄在普遍之下。但是在所说的情况下，这种符合必然是很不必然的，而且必须是在没有任何确定的原理来指导我们的判断力这种情况下的。

    然而我们能够至少设想到自然事物和判断力的协调之可能性我们表象这种协调为不必然的，因而只是通过一种指向这种协调的生出的那种目的才是可能的。但是，要这样做，我们就必须同时想象到一种不同于我们的知性的知性，而关于这种知性而且不但如此，我们还不去把一种目的归之于它我们可以把上述的自然律与我们判断力的协调表现为必然的，对于我们的知性来说，这种协调只是当目的被引入作为完成这个联系的中介时才是可以想象的。

    其实这是我们知性的一种特性，那就是在它的认识中，例如一个产物的原因的认识中，知性是从分析性的普遍（analytisch-alloemeinen），即从概念，到特殊的，换句话来说，是从概念到所与的经验直观的。所以，在这个过程中，它关于那特殊的杂多是不确定什么的。与此相反，知性必须等待经验直观的包摄在概念之下（假定对象是一个自然产物）来提供判断力以这种确定。

    可是我们现在就能形成一种知性的想法，这种知性既然不是推论的，象我们的知性那样，而是直观的，那就是从综合性的普遍（synthetisch-allgemeinen），或者说从整体作为整体的直观到特殊，那就是说，从整体到部分。为了使这个整体的明确形式成为可能的，并不在这样的一种知性里或者在其整体的表象里含蕴着各部分的综合之一种不必然性。

    但是那正是我们的知性所需要的。它必须从作为普遍想到的原理的各部分前进到要包撮在这些原理之下作为其后果的种种不同的可能形式。按我们知性的性质，我们只能把自然的实在整体看为是各部分的并流运动力的结果。那末我们如何可以避免把整体的可能性作为在符合于我们推论的知性之一种方式上依靠着其各部分来表现它呢？

    我们可否按照直观性的，即原型的urbildlichen）知性的标准所规定的而把各部分在其形式上以及在其综合上表现为依靠其整体的呢？我们所说的知性的特性不能让我们这样做，叫整体包含着各部分的联系之可能性的根源。

    在推论类型的知识中这会是自相矛盾的。但是一个整体的表象可以包含着那整体的形式以及那个形式所包含的各部分的联系的形式之可能性的根源。这就是我们唯一的途径。但是，这样一来，整体便是一种结果（产物），其表象就被看为它的可能性的原因了。可是，其决定性的根据只是其结果的表象的这种原因的产物就称为一个目的。

    因之我们就得出结论说，只是从我们知性的特殊性格出来的结果，我们才想象到自然产物是按照一种不同于物质的自然规律的因果作用的因果作用才是可能的，那就是说，只按照目的以及最后的原因才是可能的。我们以同样的方法来解释这个事实，就是这条原理并不涉及这种东西本身，乃至作为现象（phanomene）看，在其这样的产生方式上，是怎样成为可能的这个问题，而只涉及对我们知性来说，关于它们有其可能的那种评价。从而我们同时也看到何以在初极的自然科学中我们远远不以自然产物通过按照目的的因果作用这种解释为满足的。

    因为在这种的解释中我们所追求的只是适合于我们的判定能力，或者说我们的反思判断力的关于自然的生产，而不是为着确定性的判断力而适合于事物本身的。在这里也完全没有必要来证明象这样的一种原型的理智（intellectusarchetypus）是有其可能的。只要说明以我们的推论知性（那是需要意象的，即需要模仿的理智（intellectusectypus）的）和原型的理智相对比，而且注意到这种形式的能力之不必然性的性格，我们就被引到一个原型理智这个观念，而又注意到这个观念并不合有什么自相矛盾的东西，那就足够了。

    卷二

    可是，当我们考虑一种物质的整体而在其形式上看它为一种产物，由于其各部分以及这些部分的自行结合的力量与能力（包括着原有部分的配合作用所引入的任何外来物质作为其整体的部分的在内）而来的，我们这样想象到的就是那个整体的机械产生。但是这样看事物的整体产生，我们就不能从而得出一个整体作为目的的这个概念不能得出一个整体，其原有的可能性是绝对要预先假定一个其部分的性质与作用是依靠整体的这种整体的观念的。然而这正是我们关于一个有机体所必须形成的表象。

    但是，如上面所说明，我们不能从这就断定一个有机体的机械产生是不可能的。因为那就会等于说：在杂多的连结中形成这样的统一的表象而不同时以这个统一的观念作为它的产生原因，那就是不以这个产生表象为有意的，对于任何知性来说都是不可能的，或者说，都是自相矛盾的。

    同时，如果我们有理由来把物质的存在者作为自在之物本身来看，我们事实上就应该得出这个结论来。因为这样一来，构成自然塑造可能性的基础的统一性就会只是空间的统一性。但是空间并不是事物产生的实在根据。

    它不过是事物的形式上的条件虽然从空间中任何部分除非在其对于整体的关系上都不能确定的这个事实来说（因之整体的表象是在部分的可能性的基础上的），空间的统一性是有点和我们所追求的实在根据相似的。但是既然这样，至少还有可能把物质世界看为是一种单钝的出现的东西，而把不是出现的某东西，即自在之物，思想为它的基质。而这可能是有与之相应的智性的直观（虽然不是同于我们的直观的）为其基础的。

    象这样，就能替自然而且替我们自己作为其一部分的自然，找到一种超感性的实在根据，虽然在我们来说，这个根据是不可知的。所以，凡是在这个自然里面是必然的东西作为感官的对象的，我们都应该按照机械的规律进行判定。可是种种特殊规律以及从而产生的附属形式的相互一致与统一性（这些规律与形式对于机械的规律说来，我们必须认为是不必然的），都是在自然中作为理性的对象的，整体自然作为一个系统来看也是这样的，这一切我们也应该按照目的论的规律来考虑。

    所以我们是应该根据两种的原理来判定自然的。机械式的解释并不为目的论的解释所排斥，好象两者是互相矛盾似的。而且这又使我们洞见我们从其他方面无疑可以容易猜测得到的，但是我们会有困难来确实断定或证明的东西。

    这说明纵然从机械地可以得出带有目的性的自然产物来这条原理是和目的论的原理相并立的，但是它并不使我们能够不需要这目的论的原理的。对于我们得要作为自然目的的东西，也就是作为有机的物的，我们可以应用已知的或向待发现的一切机械产生的规律，我们甚至可以指望在这种研究上能有很好的进展，但是关于这一类的产物的可能性，即关于通过目的的因果作用的可能性，我们却永远不能摆脱对一种完全不同的产生根据的呼吁的。

    对于任何在性质上相类似于我们的理性的一种有限理性来说，不管它在程度上是怎样高出于我们的，想要从单纯机械的原因来了解乃至一根草的产生，都是就人的理性说来绝对不可能的。

    因为，如果就一个象这样的对象的可能性来说，尽管只是为着在经验指导下的对它进行研究起见，判断力还是觉得不能完全缺少原因与结果的目的论的联系，并且如果一种含有对目的的关系而和作为出现东西的外界对象相称的根据是我们简直不能碰见的，因之我们就不得不在自然的超感性的基质里来找寻这种根据（虽然它是处在自然里面的），然而我们是和洞悉这种超感性的自然基质的可能性断绝关系的，那末，我们就绝对不可能从自然本身得到说明显示目的性的综合的任何解释。所以按照我们人类知识能力的性质就必须在作为世界原因的一个原始知性里来找寻这种目的性的最高根源了。

    慧田哲学：交流思想、对话现象、思考现相、看清真相；第17（78）节关于物质的普遍机械作用原理与自然技巧中的目的论原理的结合对于理性来说，无限重要的就是不得忘记自然在其种种的产生中所用的机械作用，而且在理性说明这些产生时，适当地估计到这种机械作用，因为离开那条原理就不能获得对自然事物的了解。

    即使姑且承认有一位最高的建筑师直接创造出自然在其一向存在着的那样的形形色色，或者说前定了演进理由就是。这也并不丝毫增进我们对于自然的认识，过程中所遵照的模型[即今是这样，]我们还是完全不知道这个最高存在者动作的方式以及我们认为包含着自然物可能性的原理的那位最高存在者的种种理念，因而我们就不能够从这位最高存在者由上而下地，即验前地来说明自然。

    另一方面，如果我们依靠着我们相信在经验对象的形式中所发现的目的性，就从这些形式开始，从下至上，那就是按验后的方式，诉诸于按照目的而起其作用的一种原因，指望这样来解释所说的那种目的性，我们的解释就会是同语反复而已。

    这样一来，我们就是以言词来欺骗理性，更不必说在我们利用这种的解释时，我们势必迷失在超经验的东西的五里云雾中，以致离开了自然科学的途径，理性也就被引到于诗意的狂热，而避免这种狂热正是它的最重要的职责。

    另一方面，理性的同样必要的准则就是在自然的产物中不得把目的这条原理视若无者。因为虽然这条原理并不叫自然产物发生的方式令我们更易明白，然而对于自然特殊规律的探讨来说，它却是一条启发性的原理。

    即令大家同意，由于我们所谈的只严格地限于自然目的这一词，那末在自然的这种产物明白地显示出一种有意的目的统一性的地方，我们也不打算利用这条原理来说明自然本身那就是说，我们在谈到自然目的时，并不越出自然的范围来追求那些产物可能性的根源。上面所说的那条原理作为一条启发性的原理，仍然是一样真的。

    可是，由于这种可能性的问题迟早是必须碰见的，正好就必须对它设想到一特种的因果作用是在自然中发现的因果作用作为自然原因的机械作用所有的特种因果作用。因为除了物质由于这种机械作用所能产生的那些形式之外，能接受其他更多而又不同的形式的力量，还得要以某种原因的自发性来予以补充，而这种原因不能就是物质，因为没有这种原因的自发性那种形式就不能有任何理性。

    当然，在理性采取这种步骤以先，它必须相当小心，不要去企图把自然的任何一种技巧都解释为是目的论的所谓自然的技巧，意思是说，自然的形成能力，对我们单纯的理解来说，是象在有规则地构成物体的情况下那样，显出结构的有目的性的。

    与此相反，它必须继续把这样的技巧看作按纯然机械的原理便是可能的。但是，在这点上，竟然乃至排斥目的论的原理而想要总是墨守单纯的机械作用，甚至当理性在其探讨自然的形式为它们的原因使之成为可能时的方式，发现一种目的性，其性格无疑是和另外一种不同的因果作用有关系的，依然是想墨守着单纯的机械作用，那也就同样是不科学的。这就必然使理性流浪在自然的种种能力之中，而这些自然能力无非是一些幻想，完全不可思议的，正如完全不顾自然的机械作用而全凭目的论的解释方式使理性变为空想那样。

    这两条原理不能结合在一起用于自然的同一个事物，来以一个事物说明另一事物，或者从一个事物得出另一个事物来。换句话说，这两条原理不能象独断的、组织性的原理那样联合起来而替确定性的判断力提供对自然的了解的。

    例如，如果我认为得要把蛆看为是物质单纯的机械作用的产物，那就是说，是由于一种实体不依靠外来的帮助而由它自己的力量当它的要素作为分解的结果而得到游离时所引起的一种新的形成过程而来的，那末我就不能反过来而把这同样的产物从同样的实体作为从目的而起作用的一种因果作用得出来。

    反之，如果我认为这种产物是一种自然目的，我就因之不能依靠它的机械的产生，或者采用这样的产生，作为判定这个产物关于它的可能性的一条组织性原理，而这样把这两条原理结合起来。因为每一种解释的方式是排斥其他一种的即令我们认为在客观上这样的一种产物可能性的两种根据同是凭着一单个基础的，如果这个基础不是我们所想的。

    使上面所说的两条原理作为判定自然所遵照的原理有其可能成为相容的，这条原理必须是处在这两条原理之外（因而是处在可能的自然表象之外），然而是处在含有这自然表象的根据的东西之内，那就是说，必须是处在超感性的东西之内，而这两种解释的方式必须同是和这个超感性的东西有关系的。

    可是，我们能够对于这超感性的东西有其概念的，只得是一种根据的不确定的概念，那是使对于自然按照经验规律的判定成为可能的。过此我们就不能前进了：我们再不能用什么述项来确定这个概念了。因之结论就是，这两条原理的结合不能凭着解释（explikation）的一单个基础，为着满足确定性的判断力明白地表示一种产物按所与的规律是怎样成为可能的，而只能凭着阐明（exposition）的一单个基础，为了反思的判断力而说明这种可能性。因为所谓解释的意思，就是从一条原理引申出来，因而这原理必须是我们能够清楚地认识到详细陈述的。

    可是自然的机械作用原理和自然按照目的的因果作用原理，当其应用于同一个自然产物时，必须是在一条更高的原理之内联系着而从它作为它们的共同根源流露出来，因为不然的话，它们就不能并立地处在同一的自然的考虑之中。

    但是，如果这条是那两条原理在客观上所共同的，因而是使它的自然研究附属诸准则有理由来联合在一起的原理是这样一种的，就是我们能够把它指出来，但绝不能在特种情况发生时，确定把认识到它而为着使用它而详加说明的，那末从这样一条原理就不能引申出任何解释来，那就是说，明白地确定地引申出一种自然产物可能性作为是按那两条异质的原理有其可能的。

    这样一来，一方面是机械的引申而另一方面是目的论的引申，两者所共同的原理乃是超感性的，这是我们引用为处在作为现象的自然的基础上的。

    但是关于这超感性的原理，我们从理论的观点是不能形成丝毫积极的确定性概念的。所以，按照这个作为原理的超感性的东西，自然在其特殊的规律说来，如何给我们构成一个系统而按照从物理原因产生的原理和目的原因的原理同是能够认识到的，这是不容许有任何解释的事情。

    我们只能这样说，如果是有自然的对象呈现出来，其可能性按机械作用的原理是我们不能想象（按机械作用的原理来想象自然对象是永远对一个自然存在者的要求的），的除非我们依靠目的论的原理[才能想象它们]，那末我们就得要假定我们可以有信心地遵照两条原理的路线来研究自然的规律只要看当前的自然产物是从这条或那条原理对于我们的知性是可认识到的而不为我们对于这产物而形成的判定所依据的两条原理之间表面上所发生的冲突使之快快不安。

    因为我们至少是有把握，两者的可能性是能甚至在客观上在一单条原理里面得到协调的，由于它们同是处理出现的东西的，而这些东西是预先假定有一个超感性的根据的。

    我们已经看到，自然的机械作用和自然的目的论的，或者说有意的技巧这两条原理，关于同一个产物与其可能性，同是可以按照特殊的规律从属于共同的自然更高的原理的。然而由于这条[更高的]原理是超经验的，按照我们知性的狭窄性，上述的那种从属关系不能使我们把这两条原理结合在同一的自然产生的解释里面，即今象在有机的种种实体的情况下，产物的内部可能性是只有通过按照目的的因果作用才是可以理解的。

    所以我们必须保持上述的目的论原理，因之我们就说，由于我们人类知性的性质，除了有意活动的那些原因以外，不能采取任何其他原因作为自然中有机物可能性的根据，而自然的单纯机械作用是完全不足以解释自然的这些产物的；而我们且补充地说，这并不意味着我们想要用那条原理来关于这样的东西本身的可能性作出任何决定。

    我们的意思是要说，这条原理只是反思判断力的准则而不是确定性判断力的准则。因之它只是主观上对我们来说是有效的而不是客观上用来解释这类的事物的可能性的在这类事物的本身里面，两种产生的方式尽可以是从同一个根据一并发生的。不但如此，除非用目的论来设想的产生方式为与之同时提出的自然机械作用所补充，就绝不能判定这种产生为自然的产物。

    可见上述的准则是直接在事物作为自然目的的判定中包含有那两条原理的必然结合，但是不得以这种结合来完全或部分地用其中的一条原理来代替其他的一条原理。因为在至少为我们所看作只是由于有意才是可能的东西之地位上，不能又假定有机械作用，而在我们认为是按照机械作用必然有的东西之地位上，又不能假定有需要一个目的作为它的决定性根据的这种不必然性。

    与此相反，我们只能以其中之一个放在其他一个的更低级的位置，就是以机械作用放在有意的技巧的更低级的位置。而按照自然有目的性这条先验原理，完全是需要这样做的。

    因为在我们认为目的是某一定事物可能性的根源时，也必须假定有其方法。可是一种方法的有效因果作用的规律，在其自身来说，是不需要什么预先假定一个目的的东西的，因而就可以同时既是有意的结果的机械原因，然而又是其更低级的原因。因之在我们看到只是自然的有机产物时，并且如果我们为这种产物的无限杂多所激动而采取有意的这种原理（至少是按一种可容许的假设），在遵照着特殊规律的自然原因的联系中作为反思判断力关于整个自然，（即关于世界）的一条普遍原理，我们在自然的生产过程中就可想象到机械规律和目的性的规律的一种庞大的、乃至普通的相互联系。

    在这里，我们并不把判定这种种过程所依据的原理互相混淆，或者互相调换。因为在一种目的论的判定中，纵然其质料所采用的形式只能作为是有意来判定才是可能的，但是其质料本身，就其性质来考虑，也可以按照机械规律作为方法而隶属于所表象的目的的。而与此同时，由于这种相容性的基础既不在于这又不在于那（既非机械作用，又非目的性的联系，）而是我们一无所知的自然超感性的基质，所以就我们人类的理性来说，表现这种对象的可能性的两种方式是不得混合为一的。

    反之，我们判定这些对象的可能性，别无他法，只能把它作为按照目的性的原因的联系而奠基于一种最高的知性。象这样，就不致对目的论的解释方式存有偏见。

    但是，自然的机械作用作为方法对自然的每一个目的意图有多少的贡献，这是一个未解决的问题，而在我们的理性说未必须永远是一个未解决的问题，并且，注意到上述关于一般自然可能性的可理解的原理，我们甚至可以假定自然在一切方面都是按两种的规律成为可能的，即按物理的规律以及按目的性原因的规律。

    作为普遍相互调和的规律，虽然我们是不能够明白这是怎样的。因之我们不知道那对于我们是可能的机械解释方式能进到什么程度。这么多是确实的，就是不管我们用它能够得到多少成绩，而对于我们已经认定是自然目的的事物来说，这种机械的解释方式永远必须还是不足够的。

    所以由于我们知性的性质我们必须把这种机械的根据全都放在一条目的论的原理的更低级的位置上去。那末这就是一种权利的根源而由于按照机械作用原理的路线进行自然研究的重要性，这对于我们理性的理论使用来说，也是一种职责的根源。我们可以，而且应该，就我们力之所及，按照机械的路线来解释自然的一切产物和事件，乃至解释其最有目的性的而对我们来说，在进行只是这种的探讨时，是不可能对我们的力量加以限制的。

    但是在这样做时，我们永远不能忽略这个事实，就是在这种产物之中有哪些是我们除了在理性的一个目的这个概念之下，是不能乃至以之作为研究的。如果我们顾到我们理性本质上的性质，纵然是有了那些机械的原因，我们也不得不最后以这些所说的产物隶属于按照目的的因果作用。

    慧田哲学：交流思想、对话现象、思考现相、看清真相；附录：①目的论判断力的方法的理论第18（79）节是否必须把目的论作为自然科学的一部分来处理在科学的完整专科大全里，每门科学都必须有其明确的地位的。如果它是一种哲学的科学，就必须把它的地位归之于理论部门，或者归之于实践部门。

    其次，如果它的地位是在理论部门里，那末派定它的地位就必须是在自然科学里面当它所考虑的是能作为经验的对象的那种东西时，这就是它应有的地位因而就是在物理学里，或者在心理学里，或者在宇宙论里，不然的话，就在神学里神学是关于世界作为经验的所有一切对象的集合体的原始根源的科学。

    那末问题就发生了：目的论合理的地位是什么呢？它是严格说来的自然科学之一支，抑或是神学的一支呢？它必须是这门科学的一支或者是那门科学的一支；因为没有科学能属于从一门科学到另一门科学的过渡阶段的，因为过渡阶段所指的只是体系的关节或组织而不是在这个体系中的地位。

    从事情的本身就看得很明显，目的论并不形成神学的一部分，虽然它们能有的用途是极其重要的。因为它的对象乃是自然的产生方式与其原因；而且虽然它是指向着这个处在自然以外而又在自然之上的根据，也就是指向着一位神圣的创造者，但是它这样做时，并不是为了确定性的判断力，而只是为了从事于考察自然的反思判断力作为一条制约性的而适合于我们人类知性的原理，以便通过这样一种根据这个理念来指导我们对于世界上种种事物的判定。

    看来，目的论也同样地不会形成自然科学的一部分。因为自然科学关于自然结果所需要来指定其客观根据的乃是确定性的原理而不是单纯反思的原理。事实上，把现象来在各目的的相互关系中进行考虑，对于自然的理论，或者对于以有效的原因来机械地解释自然的现象，也是丝毫没有补助的，关于自然在其种种产物中所追求的目的来进行阐述，就这种目的按照目的论的概念形成一种体系来说，严格说来，只是属于按照某特殊导线关于自然的叙述。

    在这种叙述中，理性固然有其很好的作用，而且这种作用从多种观点看来，都是充满着实践上的目的意义的，但是谈到这些形式，理性就并不提供任何消息是关于这些形式的起源与其内在的可能性的，然而这正是与自然的理论科学特别有关的。

    所以，目的论作为一种科学来说，并不属于什么学说，而只属于批判，而且是属于特殊一种认识能力，即判断力的批判。可是目的论确是包含有验前的原理，所以它就可以，而且事实上必须、详细陈述得要按照目的原因的原理来进行判定自然的这种方法。这样，它的方法论对于理论的自然科学的进程，至少是发生一种消极的影响，而同样地它也影响着理论的自然科学对于神学的形而上学关系，那就是在理论的自然科学对于神学的形而上学关系是作为神学的入门的时候。

    第19（80）节

    机械作用原理在关于一个作为是自然目的的事物之解释中对于目的论原理必须处在比较低级的地位我们接着单纯机械的路线来解释一切自然产物这种权利，在其本身来说，是完全不受限制的。但是我们知性的性质既是这样的，在知性从事于作为自然目的的事物时，刚止依靠机械的解释而无其他的外援，我们的力量不但是很受到限制，而且显然是有其拘束的。因为只按照一条采取上述的步骤的判断力原理来解释自然目的，是不能达到任何目标的。因此，我们对于这种产物的判定，任何时候都得要服从一条同时是目的论的原理。

    因之我们是有理由，而且事实上是值得去追求自然的机械作用来解释自然产物，只要这是可以或者得到成功的，而且并不是因为在这个途径上本来就不能碰见自然的目的性，而只是因为对我们作为人来说这是不可能的，我们才放弃这个企图，其理由就是，为着在这种路线上要研究得到成功，我们就需要一种不同于我们感性直观的直观而且需要对于自然的智性基质有一种确定的知识，而这种基质是我们从而能够说明出现的东西，按其特殊的规律，是可以有它的机械作用的。

    所以，遇有自然目的这个概念毫无疑问是证明适用于一些事物（例如有机体）时，如果自然的研究者不是要白费气力，他就必须总是在判定这些事物时，以某种原始的组织为基础，他必须认为这种组织是利用正是上述的机或者，械作用来产生其他的有机形式从那些原有的结构来演变出新的结构（然而这些新的结构总是从所说的目的出来而且是与之符合的）。

    使用比较解剖学，把有机物的庞大世界研究到底，为了去看在它里面能否发现一个体系的某点痕迹，发现一种遵照生产原理的体系的某点痕迹，这是值得颂扬的。因为不然的话，我们就必须满足于单纯判定的原理（这原理不能提供我们任何东西是叫我们洞见这种有机物的产生），并必须沮丧地把在这个领域中洞见自然的一切要求完全放弃。

    当我们考虑到这么多的动物种类在某种共同的模型上是一致的时候，这个共同的模型显然不只是它们骨胳的、结构的基础，而且也是它们结构的其余部分的安排的基础，而且当我们发现这里的原始计划的令人惊奇不已的单简性，只由一个肢体的缩短和另一个肢体的加长，由这部分的减缩和那部分的发展，于是就能产生出这么多种多样的种，那就在心里面象有一线纵然是微弱的希望，那条离开它就完全不能有自然科学的自然机械作用原理，或者还可以使我们能够达到有机生命的某种解释，各形式的这种相类似，纵然是有其种种的不同，但是看起来象是按照一个共同的式样产生出来的，那就加强了这个猜测，认为它们是有一种由于从一个共同的祖宗而产生出来的实在亲属关系。

    我们可以在一个物种逐渐接近另一个物种这种现象找到上述的一点之踪迹，从这也就象是最能证实其中目的的原理，即从人类追踪到水螅，从水螅追踪到乃至藓苔，到地衣，而最后就到自然最低级为我们可察觉得到的种类，在这里我们就达到了粗糙的物质；从这物质以及它按照机械的规律（有似它在晶体形成中所从而起其作用的规律）就象是发展了自然的整个技巧，这种技巧在有机体的情况下是我们这么不能理解的，于是我们就觉得不得不想象山一条不同的原理来解释它。

    在这里，自然的考古学家就可自由追溯到自然最早变革所留下来的痕迹而根据一切他关于自然的机械作用所知道或所能猜测得到的来追踪生物的那个庞大系族的起源（因为如果上述的一致相互联系的亲属关系有任何的基础，那末它就必须描写为一个系族），自然的考古学家可以把大地的内部，在其刚发生时，看作一个巨大的动物，从它的混沌状态生出种种的活物来，其形状并不显出那么多的类似性的，而这些活物又生出其他的活物来，是更适应于它们的生长环境与其相互的关系的，于是就把那生育母亲的生产局限于确定的、再不能更有变动种类，而形状的多样性就固定下来，由于那多产的形成力量已经停顿了，可是，虽然如此，自然的考古学家毕竟不能不把一种适合于一切这些生命形状的组织，归之于这个普遍共同的母亲，因为，不然的话，动植物界种种产品的有目的的形式的可能性就成为完全不可想象的了。

    ①但是在他把这一切归之于自然的时候，他只是把解释的根据向后更推进一步，而离开目的原因这个条件，并不能硬说他就已经把那两界的产生弄清楚了。

    乃至谈到有机类的某些个体所经过的不知其所以然的变化，我们发现这样变化的性格是遗传的，吸收进生产力量里面去的，在这些地方，我们不能对它形成其他适合的判定，而只能说它是原来有在于物种里面，为了种族的保存的、一种有目的的天禀的一凑巧性发展。因为在一个有机物的完全内部的目的性中，同类产生是和这个条件密切联系着的，那就是，凡在这样的一个目的的体系中不属于它的未发展的原始天禀之一的就不应该吸收进生产的力量中去。

    一经我们离开这条原理，我们就不能确实知道现在在一个物种中①这种假设，在理性说来，可以称为一种大胆的冒险行为；可能乃至在最尖锐的科学家之中，很少人的心中未曾有时想到它的。

    不能说这是象异质产生（generatioaequivoca）那样是不合理的，所谓导质产生的意思，是说有机物乃是从组织的无机物质产生出来的。从名词的最广泛承认的意义上说来，上述的产生依然还是同质的产生（generatiounivoca），因为它所指的意思还是某有机物从另一个有机物产生出来，虽然同是在有机物这一类之内，只是在细节上不同而已。

    正好象是说，我们认为某些水生动物逐渐变为沼泽动物，而经过某些世代之后，这些沼泽动物又变为陆地动物，这样说法，在单纯的理性的判断中，并无验前自相矛盾之处，只是经验没有提供什么实例出来罢了。

    反之，就经验的范围来说，我们所知的一切产生都是同类的产生（generatiohomonyma）。它不但是同质的（univoca），有别于从一种非有机的实体的产生，而且从它生出来的产物，在其结构上是和产生它的物品同一类型的，而在我们经验的范围内，并没有碰见过什么异类的产生（generatioheteronyina）。原注所发现的形式的许多成分是否同样属于不必然而没有目的的根源的了，而目的论这条原理，就是说，任何保存在物种的繁殖里的东西都不应该断定为毫无目的性的，就会变成不可靠的，而只对于原始的祖先才是有效的，然而对于这个原始的祖先，我们的知识是不能追溯得到的。

    有人觉得不能不对于一切这种自然目的采取评定的原理就是一种知识体系论的知性。休谟的答复就是提出这种反驳的意见说，我们可以有同样的权利来问，这样的一种知性又怎样有其可能呢？

    他的意思就是说，我们同样可以问，在一种同时具有理智能力与执行能力的知性这个概念中所预先假定有各种各样的能力与属性的存在者里面这种目的论的巧合是怎样有其可能的。

    但是这种抗议只是空谈而已，因为包围着关于一个含有目的的而且唯有通过目的才可为人所了解的东西的产生这个问题的整个困难，乃是基于对于这种产物里尚许许多多外在地存在着的要素的综合其根源的统一性。

    因为，如果是把这个根源放在作为一种单纯的实体看的产生原因的知性里面，那末上述的问题作为一个目的论的问题来看，就充分地得到解答了，可是，如果只是在作为许多外在地存在着的实体之集合体这个物质中来追求那个原因，那就完全没有它的复杂结构的内在有目的的形式所需要的统一性原理。

    我们的知性所只能想象为目的的种种产生中的物质的独裁权（auto-kratie）就成为毫无意义的名词了。这就说明何以有些人，一方面想要找到物质客观有目的的种种形式的可能性的最高根源，而另一方面又不承认这个根源有其知性，然而把世界整体或者是变为一个无所不包的实体（泛神论）或者变为不过只是上面的实体的一种较为明确的形式，即位存于一个单一的单纯实体的许许多多确定性的复杂体（斯宾诺莎主义）。

    这些人的目标就是要从这种实体得出一切有目的性所作为先决条件的东西，那就是根源的统一性。事实上，由于他们关于单纯实体的纯然本体论的概念，他们实在也做了某事情来满足问题的一种条件那就是，谈到一个目的时所意味着的统一性，但是关于另一条件，他们就没有说到什么，那另一条件就是这个实体对于它的作为目的看的后果的关系，而这个关系也正是问题所要求的给他们的本体论的根源以其更确切的确定的东西。

    结果就是他们无法解答整个问题。至于谈到我们的知性，这个问题，除了按下列的条件外，是绝对不能解答的。首先事物的原始根源必须描写为一种单纯的实体。再则作为单纯的实体来说，它的属性，就其对于它就是它们的根源的自然形式的特定性格的关系就来那就是有目的的统一性这个性格必须描写为一个有理性的实体的属性。

    最后，由于我们在我们只能作为目的看才能想象为有其可能的每一个东西里所发现的不必然性，就必须把这个有理性的实体对于自然形式的关系描写为因果作用的关系。

    第20（81）节

    我们应用于解释作为自然产物的自然目的的机械作用与目的论原理的联合从上一节我们曾看到，自然的机械作用不足以使我们能够设想一个有机物的可能性，而在其原始的起源说来，必须是从属于一个有意活动的原因的也就是说，至少是我们的认识能力。性质是这样，使得我们把它设想为是这样从属的。可是存在物单纯目的论的根源也一样地不能叫我们能够把它同时设想为、而且判定为、一个目的而又为一种自然产物。

    我们必须再把自然的机械作用和那目的论的根源联合起来，作为一种有意活动的原因的一种工具，而且想到一个目的是自然乃至在其机械性的规律上所从属的。

    这两种完全不相同的因果作用，即自然在其普遍符合于规律上的因果作用和把自然限定于自然作为自然来说绝不是它的根源的那一种特殊形式的观念的因果作用，这两种完全不相同的因果作用这种结合的可能性，是我们的理性所不能理解的。

    因为它是处在自然的超感性基质里面，关于这基质，我们不能作出任何明确的断定来，而只能说它是一种自在的（ansich）物，而我们只知道其出现的东西而已。然而，虽然如此，这条原理仍然有其不致减少的力量的，那就是，凡是我们认为形成现象界自然的一部分而且是自然产物的东西必须是按照机械性的规律和自然联系在一起的。

    因为离开这一种的因果作用，有机物纵然是自然目的，但不会也就是自然的产物的。现在，假定我们采取了有机物产生的目的论原理（事实上我们是不能不这样做的），我们或者以那原因的时机论（okkasiona-lismus）或者以那原因的先定论（prastabilismus）为这些有机物的内部目的形式的基础。

    依时机论的说法，在每次两性交合的时机，世界的最高原因就会直接提供有机的组织，把他的观念的烙印盖在生产过程中结合的两种实体上面去。依先定的体系说法，那最高的原因只以那固有的天真赋予他的智慧的原始产物，而借着这种天禀，一种有机物就按它自己原有的种类生出另一个有机物来，而这物种就保持它的继续存在，通过那同时致力于毁灭这种的个体的自然作用，也一直得到恢复其损失。

    如果是假定有机物产生的时机论，就完全失去在其过程中的自然一切合作，而在判定这种产物的可能性过程中，也没有为理性的运用留有任何余地了。所以我们可以认为当然没有爱好哲学的人是采用这种体系的。

    先定论也可能有其两种形式之一。这就是说，先定论把每个从与之同类的有机物产生出来的有机物，看为是那先行有机物的析出物（edukt）或生出物体系，有时也称为进化论；把产生作为生出物看的体系称为新生论（epigene-sis）。

    后一体系也可称为种属先成体系，由于它把那个关于是其原始种族的一部分的内部有目的倾向看作双亲的生产能力，因而就把那特定的形态看作事实上已经完成了的。

    按这种说法，那与之对立的个体先成论也更适当地可以称为进化论，或者称为套入论（dietheoriedereinscha-ohtelung）。进化论的提倡者为要把一切个体都直接从创造主的手中得出来，就把它们都从自然的形成力中排除出来。

    他们不敢照时机论这个假设的路线来描写事情的发生，把两性的交合变成一种无聊的形式，在这种形式上、一个最高有理智的世界原因决定了亲自形成一个胎儿而只把养育的工作交给母亲去做。

    他们宁可承认先成论，认为把这种形成的超自然的起源放在开始时，或者放在世界进程之中，是无关轻重的事情。他们没有能够看到，在事实上当时机发生时，创造的动作是会省免了一大堆的超自然的筹划的。

    如果一个在世界的起头时，就形成的胚胎，得要避免自然的各种破坏力而予以保存下来，一直在长久的年代中保持平安无恙到达它发育的时候，而且有不可以数计的许多这样先成的物得要创造出来、比将要长成的多得多，而这些多出来的物，都会这样成为多余的、白费工夫的了。他们想要在这里让自然有点工作可做，而不致使其过程陷入于简直是超自然的，成为按自然的解释，都是不必要的。

    当然，他们依然还是坚持他们的超自然的立场的；乃至在流产中还发现一种令人惊奇的有目的性（流产是不可能认为是自然的目的的），即令流产的用意所在，不过是一种无意义的目的性，为要使一个解剖学家偶然碰见时，不知所措，意志沮丧地觉到赞叹无已。

    可是他们绝对不能把混血儿适合于先成的体系，必不得不承认雄性物的种子，在其他情况下只能是养育胚胎的初期资料的功用这种机械性质的，还有一种具有目的的形成力量。但是在他们关于同一物类两个物所产生的产物时，又不承认那两物中任何一个是有一种力量的。

    反之，即今我们看不见在新生论的提倡者方面，在谈到支持他的理论的种种经验上的证明所有的巨大优点，但是理性是已经大大地左袒于新生论的解释的。因为谈到一些东西，其起源的可能性只能是按照一种目的的因果作用才能想象的，新生论至少是关于蕃殖这点上，把自然看为本身有生产力的，而不但是只发展某东西的。

    这样，新生论用了最少的超自然的东西而就让自然去解释最初开始以后的一切步骤。但是它关于这最初的开始并不决定什么，而这最初的开始是使物理学无法解释的，不管它是采取什么一连串的原因。

    谈到新生论，没有人比勃卢门伯先生（herrhofr.blumen-biac）的贡献更有价值的，他对于建立新生论的正确应用原理（部分是在于使它的大胆使用有其适当的限度）是这样，而对于新生论所提出的证明也是这样。

    他是以有机实体为那些形成形式的物理解释的出发点的。因为他正确地声明，认为组织的物质、遵照机械的规律、原来就是它自己的形成了自己，认为生命能够从绝无生命的自然发生出来，认为物质是自发地采取了自行维持的有目的性这种形式，都是违反理性的。但是与此同时，他又让自然的机械作用，在从属于一种原始的组织，这对我们说来是不可思议的原理之下，有其一种不可确定但是又不会弄错的功能。

    在一个有机体的情况下，在这里所需要的物质能力，他称为形成的冲动（bildungstrieb），以别于普遍处在物质里面的单纯形成力，这种形成的冲动，可以说是在上述原理的更高级的指导和指示之下的。

    第21（82）节

    目的论的体系在有机构的外在关系中我的所谓外在的目的性是指这种的目的性说的，即在自然中一个东西帮助另一个东西作为达到一个目的的手段的。那末，甚至并不具有任何内在目的性的东西，而且它们的可能性并不意味着任何内在目的性的，例如土，风，水等，还是可以外在地，也就是在其对于其他存在物的关系上，很适合于目的的。

    但是这样一来，那些其他存在物必须总是有机的，也就是必须总是自然的目的，因为除非它们是目的、前者就不能作为手段。所以水，空气，与土不能看为达到大山长成的手段。因就其内部来说，在大山里没有什么东西是需要有山的可能性按照目的的根源的。因之谈到山的原因时，就不能有这种根源而以有助于这个根源的手段这种述项来表象那个原因。

    外在的目的性是一个概念，完全不同于内在目的性的概念的。内在目的性是和对象的可能性联系在一起的，不管那对象的现实性本身是否一个目的。关于一个有机物，我们还可以这样问：它是为了什么目的而存在的？

    但是关于在其里面我们所认识的是自然机械作用的单纯结果的东西，我们就不好这样问了。原因就是，关于有机物，我们已经是想象到一个按照目的的因果作用一种有创作性的知性来说明其内在目的性，而且已经是使这种主动的能力和它的决定性根据，即意图，发生了关系的。

    只有一个外在的目的性是唯一的例外，而这是和组织的内在目的性紧密地结合在一起的。它并不对这个问题加以解决，就是这样组织着的自然物，其存在是必须为了什么目的的，然而它又是在于一种手段对于一种目的的外在关系的。这就是两性在其相互关系上为着它们种族繁殖的这个组织。

    因为在这里我们正象在一个个体的情况下那样，可以总是问到：何以这样的一对是必须存在呢？答复就是：在这一对里，我们有了最初形成组织整体的东西，虽然不是在一个物体里的组成整体。当问到一个东西的存在是为了什么目的时，其答复可以采取两种形式之一。

    可以说它的存在与产生对于一个有意活动的原因毫无关系的。那末就总是把它的起源理解为从自然的机械作用而得来的。或者又可以说，它的存在（作为一种不必然的自然物看）是有其含有计划的某种根源的，而这就是一种思想，是我们难得使之和有组织的东西这个概念分开的。

    因为由于我们不得不把有目的的原因这种因果作用以及在这种因果作用的基础上的一个观念作为那东西的内在可能性的依据，于是我们只得认为这种产物的实在存在也是一个目的。

    因为凡是一个结果的表象同时也就是决定一个有理性的有效原因来生产的根据，在这种情况下所表象的结果就称为一个目的。所以在这里我们或者是说，这一类的自然物实在存在的目的乃是内在的，那就是说，它不但是一个目的，而且又是一个最后的目的（endzweck）；或者我们是说，其最后的目的是处在它的外边的，是在其他自然物里面的，那就是说，适合于目的的它的实在存在本身并不是一个最后的目的，而由于它同时也是一种手段所使然的。

    但是如果我们彻底检查整个自然，我们在它作为自然来看，并不发现任何东西是能要求有作为创造的最后目的这种优越地位的。其实可以甚至在验前证明或者可以作为自然的最终目的（letzterzweck）的东西，尽管尽量赋之以任何可想象得到的性质或属性，毕竟就它作为一种自然的东西来说，它永远还不是一个最后的目的（endzweok）。

    在我们观察植物界时，我们开始可能由于它借以蔓延到几乎每一种土壤上的那种不可估计的丰产力而引起这个思想，认为应该把它看为自然在矿物界中它的各种形成所显出的那种机械作用的单纯产物，但是对于它的不可言论的聪明组织有了更详细的认识，就使我们不能有这种的看法而引起这个问题：生命的这些形式的存在是为着什么缘故的？

    假如我们这样回答：是为了动物界的，使得它有其生存的资料，以致它能有多种多样的品类散布在地面上。那末问题又发生了：这些吃草的动物又是为着什么缘故而存在呢？其答复大概是象这样的：是为了食肉的动物，它们只能是靠本身是有动物生命的东西来生活的。最后就有了这个问题：这一切上面的自然各界又是为了什么目的和什么缘故的呢？我们说，是为着人类的，而且是为着人类的理智告诉人如何在许多的用途上来利用这一切的种种生命的形式的。人就是现世上创造的最终目的，因为人乃是世上唯一无二的存在者能够形成目的的概念，能够从一大堆有目的而形成的东西，借助于他的理性，而构成目的的一个体系的。

    我们也可以赞成骑士林奈。吃草动物的存在是为着制止植物界的繁茂生长，这种繁茂生长会干死掉植物界的许多品种的；食肉兽是为着使吃草动物的贪食有其节制的；最后，人的存在是要使之追捅食肉兽而减少其数量，来成立自然的生产力与其破坏力之间的一定平衡的。所以，依这种看法，不管在一定的关系上是如何可以把人看为目的，而在不同的关系上，人又是只能列为一种手段。

    如果我们采取客观目的性的原理，这客观目的性是在地上的生命特定的各种形式的多样性中而且又是在它们作为带有一种适合于目的的构造的物之相互外在关系中的，那末只有继续下去而设想在这种外在关系中还有某一定的组织以及整个自然界遵照最后原因的体系，那才是符合理性的。

    可是在这里，经验就象是和理性的准则相矛盾的，尤其是关于自然的最终目的这一点上然而这种最后目的乃是这样的一个体系之可能性所必需，而我们只能把它放在人的里面的。因为自然远远不是把作为许多物种之一来看的人当作一个最终目的，而且并没有使他免于破坏性的力量更多于免受生产性的力量，也并没有在一切服从毫无目的的机械力量上有什么丝毫的例外。

    就一个为着地上自然物之有目的的整体而布置的体系来说，其第一件得要故意安排好的东西就是这些自然物的栖息地即它们要在那里繁茂的地土或活动范围。可是对于一切有机产物这种基本条件的性质之更深入的认识所指出的，并没有任何其他原因的痕迹，其所指出的那些原因都是毫无意图的，其实都是倾向于破坏而不是倾向于为了促进产生形态，秩序与目的的。

    陆地与海洋不但含有它们和在它们上面或在它们里面滋生的生物所遭遇的古代猛烈灾害的纪念物，而且它们整个结构陆地的地层和海洋的海岸线还带有自然在混乱状态叫，活动着的狂暴而压倒一切的那些威力的结果模样。陆地的地形，高处与斜坡，现在看来不管是怎样适合于接受从空气而来的水，适合于宜于各种产物的，在地的各层之间涌起的泉源的地下水道的，而又适合于江河的河床的，然而对它们仔细的研究就指出它们乃是这样而来的结果，部分是由于火山的爆发，部分是由于洪水的泛滥，而部分乃至由于海洋的侵入。

    不但关于这种地形的产生是如此，尤其关于以后的变化连同其原始有机的产生物的消灭也是如此①如果生命一切这些形式的住处陆地。

    的上面和海洋的深处所指向的都不是别的东西，而完全是没有计划的机械产生，那末我们怎样能够，或者说我们有什么权利，来要求有这些后面所说的产物的一种不同的起源而且断言它们是有这种的起源呢？

    即令人类不是包括在这样的变革里面，象根据康帕（camper）的判断那样，是自然的那些劫后余迹经过最详细的考查好象证明的，然而人是这样依赖着地上生命的其他形式的，那末如果我们承认了自然的机械作用，其力量是征服这些其他的东西的，我们也必须把人看为是包括在自然的机械作用的范围之内，虽然他的理智大部分是能从自然的摧毁工作中把他拯救出来的。

    ①如果自然史这个名词，既然是已经采用，是要继续用来作为自然的描述，那末我们就可用自然的考古学这个名词以别于艺术的考古学，来称呼“自然考古”按其字面所表示的东西，即地球过去或古代情况的记载这是一种事情，虽然我们不敢指望能得到确实的知识的，但是我们是有很好的根据来进行猜测的。

    化石的残余就是自然考古学的对象，正如组织雕刻的石头之类可以作为艺术考古学的对象一样。因为在这个部门里，实际上是做了一些工作，那是用地球学的名义的，正如我们所能期望的；不断地、渐渐地、这个名称就不会用来称呼一种纯是想象中的自然研究，而用来称呼一种研究是自然本身邀请我们去参加而且是号召我们去参加的。原注但是这种论证象是超出它原来所要证明的限度的。因为它象是要说明不但人不能是自然的最终目的，或者由于同样的缘故，地上自然有机东西的集合体不能是目的的一种体系，而且它还要证明从前认为是自然目的的那些自然产物，都是不能有其他的起源而只能有自然的机械作用为其起源的。

    可是我们必须记得上面对于有机自然物机械产生的原理和目的论产生的原理之冲突所作出的解答的结果。象我们所看到那样，这些原理不过是关于形成的自然与其特殊的规律的反思判断力的原理，其系统的相互关系的锁匙并不是在我们的掌握中的。就其内在的性质说来，关于起源的问题，这些原理并没有告诉我们什么明确的东西的。

    它们所断言的只是按我们的知性和理性的性质，我们不能对于这类的东西设想到其起源而只有按照最后的原因来设想它。在我们根据机械的路线来说明这些东西的努力中，我们是容许有其最大可能的坚毅性，乃至有其冒险性。

    不但是这样，我们乃至为理性号召去这样做，虽然我们知道这样来解释，我们是永远得不到成功的，不是因为在机械产生和按照目的而有其起源这两者之间有着什么内在的矛盾，而是因为在我们知性的特殊类型与种种限制之中含有的种种主观的缘故。

    最后，我们会看到，描绘自然可能性两种方式的一致，可能很容易是在自然的超感性原理里面，这是在我们里面也是在我们的外面的。因为以最后原因为基础的表象方式只是我们的理性运用中的一种主观条件，那是当它不是想要知道对只作为出现的东西而得到安排的对象是应如何形成其判定时，而是当它企图把这些出现的东西，连同它们的原理，和它们的超感性基质发生关系，为的是要找到它们统一性某些规律的可能性，这些规律，除了通过目的以外，是不能想象的，而理性又是掌握有目的的超感性的例子的。

    第22（83）节

    自然最终目的作为一个目的论的体系我们在上一节曾指出，按照理性的种种原理，有充分的根据就反思判断力来说，而当然不是就确定性的判断力来说使我们把人判定为不只是一种自然目的象一切有机物那样，而是把他判定为地面上的这种存在者，就是自然的最终目的，对于他的关系说来，一切其他的自然东西是构成一个目的的体系的。那末这个在人里面的目的，这个作为目的来说终之是通过人和自然的结合而得到促进的目的，究竟是什么呢？

    如果这个目的是必须在人里面才能找到的东西，那末它就须或者是这样一种的目的，通过自然与其对人的慈善，人就可以得到满足的，或者是能力的倾向和熟练的技巧对一切目的均可适用，而这些目的都是人可以因而使用在他以内或他以外的自然的。

    前一种的自然目的就应该是人的幸福，而后一种就应该是人的文化。幸福这个概念不是人或许从他的各种本能抽象出来的，因而是从他的兽性得出来的。恰恰和这相反，它是一种光景的理念，是人想要把他现实的光景在当下的纯然经验的条件下与之相称的这是无法做到的工作。

    他自行想出这个理念，而由于他的知性与其和感性与想象力纠缠在一起，就把这理念在种种不同的型式想出来，而且甚至常常改变其概念，乃至自然竟是完全服从他自行抉择的意志的，自然也完全不能够采取什么明确的、普遍的、而又固定的规律来适应这种游移不定的概念而与每个个人任意设定的目的相一致。

    但是即令我们设法把这个概念降低到我们的种类完全而根本与之一致的真正自然需要的水平上，或者从另一方面来说，我们在完成这个想象的目的的努力中，设法提高人的熟练技巧到最高的水平，然而人的所谓幸福与其事实上构成他的特有的最终自然目的（而不是自由的目的）的东西，也是永远不会为他所达到的。

    因为他原来的本性乃是这样性质的，是能拥有什么或享受了什么时，就停止下来而觉得满足的。外界的自然远不是把人变为它的一种特殊的宠儿，或者是厚待他过于一切其他的动物的。因为我们眼见在自然的毁灭性的作用中如瘟疫、饥荒、洪水、冷冻、大小动物的攻击，等等自然却没有使人不遭受到、正如没有使任何其他动物不遭受一样。

    而且除这一切以外，内部自然倾向的不谐和还使人陷入他的自作之孽，而且使他自己的同类通过统治的压迫，战争的残酷，等等，受到这样的苦难，而人自己反尽其所能来对同类施行毁灭，结果就是，即令外界的自然有着最大的善意，而它的目的，就算它是以我们人的种类之幸福为其目标的，也永远不会在地上的一个系统中达到的，因为我们原来的本性是不能领受这种幸福的。

    所以人从来只就是自然目的链条的一环。诚然，关于许多自然象是为他而先定了的目的，他是它们的基本原理，由于他是把自己成为这种原理的，可是对于其余的人类里的机械作用中那目的性的保持来说，他又是一种手段。作为世上唯一拥有知性因而具有把他自己有意抉择的目的摆在自己面前的能力的存在者，他确是有资格做自然的主人的，而假使我们把自然看为一个目的论所说的体系，他就生成是它的最终目的的了。

    但是这总得具备这种条件，就是他具有理智而且决意要使自然和他自己有这种目的的关系，即能不依赖自然而自足，因而能成为一个最后的目的，可是必不可在自然里面去追求这样的一个目的。

    但是无论如何，我们是在人的哪里安置自然的这种最终的目的呢？想要找出这个地方，我们就必须找到自然所提供的是什么来准备他自己必须去做的东西使得他成为一个最后的目的，而且我们又必须把他从那一切其可能性是依据人只能期待于自然的条件的目的分离开来，而世上的幸福就是属于后一种的目的的。

    所谓世上的幸福，就是一切通过在人之内或者在人之内的自然而达到的可能的[人类的]目的的集合体，换句话说，它就是他一切世上目的的质料，如果他把这变为他的整个目的，那就使他不能为他自己的存在设定一个最后的目的而与之完全一致。

    因之在他的自然中的一切目的之中，只剩下一个，那就是一种形式上的、主观的条件，也就是这种能力的倾向：一般说来能设定目的，而且在他确定目的上，不依靠自然，能一般按照他的自由目的的各准则使用自然作为一种手段。只有留下这个是自然关于处在它以外的最后目的所能完成的，因而是可以看作它的最终目的的。

    在一个有理性的存在者里面，产生一种达到任何自行抉择的目的的能力，从而也就是产生一种使一个存在者自由地抉择其目的之能力的就是文化。因之我们关于人类有理由来以之归于自然的最终的目的只能是文化。人在世上的个人幸福，乃至人是在无理性的外界自然中建立秩序与和谐的主要工具这个单纯事实，都不能算是最终的目的。

    但是不是每一种文化都是具有自然的这个最终目的的条件的。熟练技巧是一种文化、确定促进各种目的所需的资格之最重要的主观条件，然而它是不足以帮助意志来确定和选择它的目的的。但是如果要达到目的应有的资格有其充分的意义的话，这就是一种必需的因素。这后一种可以称为经由锻炼而成的文化是资格的消极的条件。

    它只是在于使我们的意志从一些欲望的专制解放出来，因为由于种种欲望，我们就依恋于某一定的自然事物，而使我们不能进行自由选择。这种情况的发生是当我们为一些冲动所束缚，而自然为我们准备了这些冲动，无非使它们作为一些引线，使我们不致忽略了，乃至损害了在我们本性中的兽性，其实我们很是自由来按照我们理性的目的而给它们收敛或放松，延长或缩短的。

    只有通过人们当中的不平均性才能在人类中发展熟练技巧的。大多数人用机械的方式并无需任何特种技术，就为别人供给日常舒适与便利的必需品，而后一种的人是致力于科学与艺术这些不急需的文化部门的。这些人就使广大的群众一直生活在被压迫的情况之下，终日劳碌，甚少享受，虽然上层社会的文化逐潮也有散布到群众中去的。

    随着文化的进展其高峰是在于致力于多余的东西开始变为有害于致力于必需的东西时、那就称为奢侈双方都同样地越来越多烦恼了。就下层阶级来说，烦恼是从外来的暴行而来的，而就上层阶级来说，烦恼是来自内部的贪求无厌的。

    然而这种有目共睹的烦恼是和人类中自然体质的发展相连系的，而自然所追求的目的，虽然不是我们的目的，也就从而达到了。自然因之而达到它这种真正目的的唯一的形式上的条件，就是人与人彼此之间有一种状态的存在，规定个人的互相反抗而滥用自由是为集中在称为公民社会的整体里的合法权力所反对的。

    因为只有在这种状态中，自然的体质才能有其，如果人们只能有其天才来发明这样的一种组织而且有其智慧自愿地服从其约束的话，这就是一切有危险会互相侵害的国家的系统，没有这种系统，而又有野心，权力欲，贪婪，尤其是当权派，设法阻止乃至这种计划的成为可能，那末战争是不可避免的。

    有时其结果就是国家的分裂，变成更小的国家，而有时其结果就是一个国家并吞小的国家而企图建成一个较大的整体。但是在人的一方面，战争是无意识的举动，为放纵的激情所惹起的，可是在那最高的智慧方面，它是一种深深潜藏着的，可能也是深谋远虑的企图，即令不是想建立合法的体系来控制国家的自由，至少是为它准备道路的，而这样来在奠基于道德的系统上完成各个国家的统一。

    虽然战争使人类受到种种的极其可怕的艰难困苦，而且在和平时期中不断备战，而使人类或者受苦更甚，然而由于持久民族幸福曙光的景色越去越远，它就更成为一种动机，叫我们把举凡有利于文化的才能发展到最高的程度。

    我们现在谈谈意向的锻炼。关于意向，我们人的自然性质是旨在适合于我们作为一个兽类的主要机能的，但是对于我们人性的发展来说，这些意向就是一种巨大的障碍。

    然而关于文化这个第二种的要求，我在这里又看到自然是在有目的的路线上努力于给我们教育，这种教育所提供的目的是高于自然本身所能提供的。欣赏精致化到了成为理想化这种极端和沉迷，在科学中作为虚荣心的粮食，在我们当中散布那些科学所产生的一大堆不可满足的嗜好为其结果，这种坏处的占着上风，是不可置辩的。

    但是，虽然如此，我们也不能不认识到自然的目的这目的是越来越压倒那些更是属于我们里面的兽性部分的倾向而对于使我们适合于我们更高的使命的教育是极其有害的倾向（即对于享乐的那些倾向），而且是越来越让步于我们人性的发展的。

    如果美术和科学不是确能使人在道德上有进步，但是由于它们带来一种愉快是可以普遍传达的，又由于它们把文雅与教化输入社会中来，它们是能使人变为文明的。它们这样就对于克服情欲偏向的专横大有贡献而因之也就准备了人取得一种统一权，在其中唯有理性才是支配一切的。在这时候，时而自然带来一些灾害，时而灾害是来自人的无情的利己心的，而这些种种灾害就唤起灵魂的力量，使之奋发有为，坚强不拔，不向灾害低头，而同时使我们感觉到隐藏在我们里面有一种向着更高目的的这种资格①。

    第23（84）节

    一个世界存在的最后目的，那就是创造本身一个最后的目的就是这样的一个目的，它的成为可能是不需要任何其他目的作为条件的。如果承认了自然的单纯机械作用为自然的目的性的解释，我们就再不能问：世界上的事物是为了什么目的而存在的？就这样的一种理想主义的体系来说，我们只得要去考虑事物的物理可能性（而把这种事物想象为目的徒然是空洞的，牵强附会而已）。不管我们是以偶然或者以盲目的必然性来说明事物的这种形式，这种问题在两种情况下，同是没有意义的。

    但是，如果我们假定世界上的有目的的联系是实在的，而且又假定它是有一特种的因果作用的，也就是说有一种按目的而活动的这种原因的作用，那末我们就不能停顿在这个问题的上面了。世界上的东西，即有机物，具有这种或那种形式是为了什么目的的，这些东西是自然使之和其他东西发生这种或那种关系又是为了什么目的的？

    可是一经我们设想到一种知性必须是要看作实际上在事物中所发现的这种形式之成为可能的原因时，我们就必须再在这种知性中寻找一种客观的根据，是能决定这种能生产的知性去生出这种的结果来的。那末，那根据就是这种东西存在的最后目的了。

    卷三

    我在上面曾说过，这个最后目的不是自然所能够实现或者按照它的理念所能够产生的一种目的，因为这个最后目的是没有条件的。

    因为在作为感官的东西这个自然里面，没有什么东西其能在自然本身所发现的决定性根据不又总是受着条件所限制的。这不但只是对于外部的或者说物质的自然是如此，对于内部的或者说思维的自然，也是如此当然要懂得，我所考虑的是在我们里面只是自然那个东西。但是一个东西由于它的客观性质是要必然作为一个有理性的原因的最后目的的，它就必须是这样的，就是在目的的秩序中，除单纯它的理念外，它是不依靠任何另外一个别的条件的。

    ①单纯以我们所享受的东西来衡量，我们生命的价值（那就是以我们的一切爱好的总和这个自然目的来衡量的，也就是以幸福来衡量的）是容易决定的，那是少于一无所有的。

    因为一切情况不改变，谁愿再次回到生命中来？谁愿再次回到生命中来，乃至按照一种新的、而且是自订的（可是还得要依照自然的过程的）计划的，如果生命还是旨在享受的呢？在上面已经说明，当生命是按照自然对我们抱有的目的的，生命是得到什么价值的，那个自然的目的是在乎我们做的是什么，不单纯是在于我们所享受的东西，然而在那种情况下，我们无非总是要作为达到尚没有确定的最后目的的种手段的。

    那末剩下来的，只有我们自己分派到我们生命的价值，而这不是只是我们所做的，而是我们有目的去做的，这个目的是不依靠自然的，因之自然的存在只能是从属于所加在它上面的条件才成其为目的的。原注我们现在在世界上只有一类的存在者，其因果作用是目的论的，那就是说向着目的的，而同时它们是这判性格的，就是它们按照着来为它们自己确定其目的的规律是它们想象为无条件的并且不依靠自然的任何东西的，而是在其本身就是必然的。这类的存在者就是人，可是是作为本体（noumenon）看的人。

    人乃是唯一的自然物，其特别的客观性质可以是这样的，就是叫我们在他里面认识到一种超感性的能力（即自由）而且在他里面又看到因果作用的规律和自由能够以之为其最高目的的东西，即世界的最高的善。

    那末在人作为道德的即世上有理性的存在者的情况下，象是在任何世上的有理性的存在者的情况下那样，我们就不能再去提出这个问题：他是为着什么的目的（qneminfinem最终是什么）而存在的？

    他的存在，在其自身，就是合有最高目的的，而这个最高目的，在他能敞到的范围内，是他把整个自然使之从属的，至少是在违反这个最高目的时，他是必不可认为他是从属于自然的任何势力的。那未，在我们假定世界的东西，在其真正的存在看来都是有所依靠的、而作为这样的东西，它们就需要一个按照目的而行动的最高目的，这个时候，人就是创造的最后目的。

    因为没有人，一连串的一个从属一个的目的就没有其完全的根据，而只有在人里面，只有在作为道德律所适用的个体存在者这个人里面，我们才碰见关于目的的无条件立法，所以唯有这种无条件的立法行为是使人有资格来做整个自然在目的论上所从属的最后目的①。

    第24（85）节自然神学自然神学乃是理性的一种尝试，企图从自然的目的推论出自然的最高原因与其种种的属性，而自然的目的只能是在经验上是可知的。一种道德神学（即伦理学神学，或者是这种尝试，想要从有理性存在者在自然中的道德目的（验前可知的目的）推论出那个原因与其种种的属性。

    上面所说的前一种神学自然是先于后一种神学的。因为如果我们想要用目的论的论证从世上的事物推论出一个世界原因来，我们首先就得要有自然的目的被给予出来。在这以后，我们才替所与的这些目的寻找一个最后目的，而这个最后目的就使我们不得不去追求所说的最高原因的因果作用之原理。

    ①只有理性的存在者在世土的幸福作为自然的目的是没有可能的，如果是的话，它也就是自然的最终的目的了。至少是验前不明显，何以自然不是这样安排好的，因为就我们所理会到的来说，幸福乃是一种结果，是自然通过它的机械作用，就完全有其可能来产生出来的。但是道德，或从属于道德的按照目的因果作用，是绝对不是自然原因有可能产生的结果。因为决定这种因果作用去活动的原理，乃是超感性的。所以在目的的秩序中，这原理就是唯一可能的关于自然而是绝对无条件的原理，而且唯有这原理是使这样的因果作用的主体有资格成为创造的最后目的，而且成为整个自然所从属的。反之，幸福，正如在上节根据经验的见证所指出那样，远不是创造的最后目的，而且谈到自然把人作为优于其他创造物这点上，幸福乃至不成为一个自然的目的。可能个人总是要把幸福作为他们最终的主观目的的。但是如果我在追求创道的最后目的时，提出这个问题：人是为了什么而必须存在的呢？那时我的问题是谈到最高理性对于人的创造所要求得到的这种客观的最高目的。那末，如果我们的答复是：为了有物存在使得那最高原因可显其善意，这样一来，我们就和这种条件相矛盾，这种条件是人的理性要甚至他的内心深处对幸福的想望所服从的，那就是得要和他自己的道德立法相一致。这就证明幸福只能是一个有条件的目的，因而人只能作为一个道德的存在者才是创造的最后目的；而谈到他的情况，幸福只是这情况的一附带的后果，按照他和那个目的作为他的存在的目的的一致的程度而定的。原注可能是，而且事实上必须是按照目的论的原理进行了许多的自然研究，而我们还没有问到我们在各种的自然产物中所碰见的有目的的活动之可能性的根源的。但是如果我们还想对于这种根源有一种概念的话，那么我们就绝对不能得到深入过于我们反思判断力的单纯准则的这种洞见。

    设使只有自然的一单个有机产物是给予出来的，那末，按照这条准则，而我们认识能力的性质又是这样的，我们所能设想到这个产物所有的唯一根源只能是自然自身的一种原因（不管是整个自然或者甚至只是自然这一特殊部分），而且这个自然的原因是通过知性而得出这样一个产物所需要的因果作用的。

    这是一条批评所用的原理，我们通过它确乎是不能得到任何关于自然事物与其根源的解释的。然而这条原理给我们展示一个超出自然界限的远景，并且令我们能够关于一个原始的存在者或者有更细密的一个概念，这概念从别的方面说来是毫无结果的。

    可是我说，不管是把自然目的论推进到多么远，它关于创造的最后目的是永远不能向我们显示什么的；因为它所达到的绝不会是这个问题。所以自然目的论就确乎能够以这样一种概念为正当的，那就是一个有理性的世界原因这个概念作为在主观上即只就我们认识能力的性质来说这点上，关于事物的可能性的解释是适合的而且能使我们按照目的来理解这些事物的可能性的。但是这个概念从理论的观点或从实践的观点，都不能给这个概念再有任何的确定，而它想要奠定一种神学这个企图是没有达到其目的的。

    对于神学来说，它一直只能是一个自然目的论而已，因为在它里面的目的关系总是要，而且必须总是要，只看为受到自然条件所限制的，因之它就永远不能提出关于自然本身是为了什么目的而存在这个问题，由于这是一个目的，其根源必须求之于自然以外的。

    可是这样一个最高的有理性的世界原因的确定概念所以之为转移，结果也就是一种神学的可能性以之为转移的，正是这个目的的确定观念。世上的东西互相有什么用处？一个东西的杂多对于这个东西有什么用处？我们有什么根据来假定世界上没有任何东西是徒然的？

    只要我们承认某些东西作为目的看是应该存在的，那末任何东西都是为了自然中的某种意图的，这一些问题是意味着，对于我们的判断力来说，理性关于它必然要用目的论来判定的那个对象的可能性所能使用的原理，只有是把自然的机械作用从属于一个有理性的创世主的全部计划安排（architektonik）这条原理，而以之来考虑这些一切问题的对于世界的观察，就显得极其宏大而使人无限赞叹了。

    但是由于用来确定一个看为是最高艺术家的这样一个有理性的世界原因的材料，因而以及那些原理只是属于经验的，所以它们止我们从而推论出属于这个世界原因的属性，只限于经验在其作用中所对我们显示出来的而无其他。可是因为经验不能把自然一起作为一个系统来把握住，它每每就必须替它的论证寻找支援，这些论证按其表面的样子是和那个概念相冲突而且自身又是相互冲突的。然而经验永远不能把我们提高到自然之上来看到自然实在存在的目的，就是说，把我们提高到这样一个更高的理智这个明确的概念，即合我们在经验上是能够把这整个自然系就在其纯是自然方面加以检阅，也是不能这样的。

    如果我们把自然神学所要解答的问题从小处着想，那末问题的解答好象就是容易的了，譬如我们可以想到一个有理性的存在者，具有一些很伟大的属性，可是没有那些需要来建立一个和那最大可能的目的相一致的自然的一切属性的这种存在者，而且对于一切符合这种说法的存在，这种存在者可能只是一个或不只一个，我们都尽可放肆地使用神这个概念。

    或者，我们认为是无关重要的事，对于其证明根据不充足的那种理论的证明武断地加上什么东西作为补充；因而如果在我们只有理由来假定许多完善的地方（试问对我们来说什么是许多呢？），我们就以为我们有权来认为一切可能的完善是当然的：这样一来，自然目的论就有了有力的要求，自许它有了奠定神学的基础这种荣誉的。

    但是有什么东西叫我们，还要使我们有权来这样把所说的事实加以补充呢？如果我们是要指出这是什么东西，我们在理性的理论使用的原理当中，是找不着任何辩护的根据的。

    因为这种使用彻底要求我们，为了说明经验的一个对象，我们以之归于它的属性是不能多于我们在经验的材料中对于这对象的可能性所发现的那些属性的。在审慎的检查中，我们将要看到，其实原来的最高存在者这个观念是依据理性的完全不同的一种使用，即理性的实践使用的，而使我们不得不补充自然目的论所提供的在自然中种种目的的原始根据这个有缺点的表象，而把它补成为一个神的概念的，正是这个观念，而这个观念是验前就存在在我们里面的。在我们看到了这点时，我们不应错误地想象，认为我们，通过理性在对于世界的物理的认识中理性的理论使用，就引伸出这个观念，更不必说证明其实在性了。

    我们深责古代的人，因为他们认为所有的神，除了神们的元首以外，都是象人那样总是原来就受到限制的，由于古代的神当中是有种种大的不同的，部分是在于他们的能力方面的不同，而部分又在于他们的意义和意向之不同。

    因为古代的人，在他们观察自然中事物的秩序与其进行时，当然就觉得有充分的理由来假定某东西是超过单纯的机械作用而作为自然的原因的，而且并猜测到某一定的更高原因方面的某些意向的存在，是古代人只能想象为超人类的而且是在这个世界的机器背后的。

    但是由于他们在自然当中碰见好的东西而又碰见坏的东西，碰见有目的的东西而又碰见反乎目的的东西，散布在许多的地方，至少照我们俗眼所看见的是如此，而他们又不能为了一个尽善尽美的创世主这个武断的观念起见，擅自认为还是有一些隐藏在基础上的聪明慈善的目的，其证据是他们所看不见的，于是他们对于那最高的世界原因的判断很难是不同于当时那样的，那就是说，只要他们始终一贯地遵循理性的纯然理论的使用的准则，他们的判断总不出此途的。

    其他是物理学家而同时想要做神学家的人，认为为自然东西的原理得到绝对的统一性，那就是理性所要求的，而就会能使理性完全满意了，其方法就是借助于一个存在者的观念，在这个作为唯一的实体的存在者里面，那些自然东西是一起被包含看作为只是其联带附有的型式的。

    虽然这种实体不因它的理智而为世界的原因，然而它也是一个主体，在其里面是存有世界上一切存在物方面的所有理智的。结果就是，虽然这个实体不是一个按照目的而产生什么东西的存在者，然而是一个存在者，在其里面，所有一切东西，由于它们是其单纯的型式的那个主体的统一性，虽然它们本身是没有目的与意图的，可是必然按照目的而相互联系着的。这样一来，由于这些东西把许多按目的相联系着的实体十分困难得到的统一性，从一种因果性的依靠一个实体的关系变为依存于一个实体的关系，而就因之引入了有目的的原因这种观念主义。

    从依存的存在者方面看，这种体系就变为泛神论（pantheismus），而从作为原始的存在者的这个唯一存续的主体方面看，这种体系后来就发展为斯宾诺莎主义（spinozismus），这样一来，到了最后，并不是解决了自然目的性的最初根源这个问题，而是把整个问题作为无聊的来说明，因为这种有目的性这个概念被夺去了一切实在性之后，就变成一个一般的东西的普遍本体论的概念这种曲解了。

    这样我们就看到，能够满足我们对于自然的判定所要求的这样的关于神的概念，是永远不能按理性使用所遵照的单纯理论原理来引伸出来的，而这些原理乃是自然神学所依赖的唯一原理。

    因为，假使我们声明一切目的论都是判断力方面在其判定事物的因果联系之中的一种幻想，而逃避于自然单纯机械作用这条唯一的原理。那末，由于包含着自然不过作为它的型式的杂多这个实体的统一性，自然对我们来说，只是好象含有目的的普遍关系而已。

    或者我们假定不采取目的性原因这种观念主义而忠诚地依靠着这个特种的因果作用的实在主义的原理。那末，不管我们是以许多有理性的原始存在者，或者只以一单个有理性的原始存在者为自然目的的根据，一旦我们发觉没有什么别的东西来作为基础去建立实在主义这个概念，而只有从世界上目的的实在联系所得出的一些经验性原理，那末，一方面，我们就不得不承认和目的统一性不一致的这个事实，这是自然表现出了许多实例的，而另一方面，只要我们固守着单纯经验使我们有权来抽出的东西，我们关于一单个有理性的原因就永远不能得到一个足够明确的概念来满足任何一种在理论上或在实践上有好处的神学。

    诚然自然目的论是催促我们去追求一种神学的。但是它不能产生出一种神学来，不管我们是把自然的研究进行到多么远，或者是用理性的种种观念来帮助在自然中所发现的种种目的的联系（理性的观念对于物理的问题来说，必须是理论的）。

    我们可以提出这个合理的问题：如果自然从来不，而且又不能，关于那意图中的目的，对我们说什么，那末我们以一个伟大的而对我们来说是不可测度的理智作为这些一切的安排的根据，而且认为它是按照一定的意图来安排这个世界的，这样做法有什么好处呢？

    因为离开一个目的性的意图，我们就不能把一切这些自然目的联系到一个共同点，或者作出一条充分的目的论原理，无论是为把一个已知的系统中的一切目的联系起来，或者是为想出关于最高理智的这样一个概念作为象这样的自然的原因而且是能用作我们判断力在其对自然的目的论反思中的标准的。

    我固然在那种情况之下，对于多方面的种目的有一种艺术式的理智而对于一个最后的目的就没有任何智慧，虽然严格说来，这种智慧是必须包含着这种理智所从而得到确定的根据的。我需要一个最后目的，而只有纯粹理性才能验前提出这种最后目的来，因为世界上一切目的都是在经验上受到条件限制的而不能包含有任何绝对是好的东西的，凡是它所包含的东西都是对于这种或那种作为不必然看的意图的。

    只有一个最后目的才会指示我如何去投想自然的最高原因，我要把什么属性归之于它，并且到什么程度，以及我要如何设想它对于自然的关系，如果我是要把自然判定为一个目的论的系统的话。那末，如果没有一个最后目的，我有什么权利或特权来随意把我根据我自己不足道的世界知识所形成的关于那原始理智的这种很有限的概念，或者我关于这种原始存在者实现它的思想的力量的概念，或者关于它要这样做的意志的概念加以扩充而把它扩大成为一个全智而无限的存在者的观念呢？

    如果我是在理论上能够这样做的话，那就是预先假定在我里面有了全知来使我能够深入看到自然的种种目的在其整个联系在一起的上面，而且还要能够设想到一切其他可能的计划，比较起来，现在的计划，按合理的理由，得要判为是最好的。因为没有这种对于结果的圆满知识，我的论证是不能达到关于最高的原因的任何明确的概念的，而这种概念只有是在任何方面都是无限的这种理智的概念中，只有在神的概念中，才能找到的，也就是成立了神学的基础了。

    因此，即令有自然目的论的一切可能的扩大，我们还是可以保持上面所陈述的原理而说我们认识能力的性质和原理既是这样的，我们关于我们熟悉的而显示目的性那些自然的调节方式，只能是把自然认为是自然所从属的一个理智的产物而已。但是这种理智可否也是在自然的产生中以及在自然的整个结构中有其有目的的意图，因而这种意图就不是在作为感官世界的那个自然里面的，这就是自然的理论研究所永远不能揭发的一个事情了。

    正与此相反，不管我们关于自然的知识是多么大，那个最高的原因是否自然的原始根源，一直就始终按着一个最后目的而起其作用，或者只是一种根源。由于它的本性的单纯必然性，是决定要产生出某一些型式来的（象我们称为下等动物的艺术木能那样的），那就总是一个未决的问题了。

    这种说法也并不意味着我们要把智慧归之于这样的一种理智，更不必说要把一种最高的、和保证其产物的完善性所需要的其他一切性质联系起来的那种智慧来归之于这样的一种理智了。

    可见自然神学乃是为人曲解的自然目的论。除非是作为一种准备（作为一种序论），自然神学对于神学本身来说，是没有用处的，而且作为神学的准备阶段来说，只有当它有了它所能依靠的另一条原理给它仆充时，它才是适用的。但是，乃至作为一种序论，顾名思义，庄其本身来说，还是不足够的。

    慧田哲学：交流思想、对话现象、思考现相、看清真相；第25（86）节伦理学神学有一个判断，乃至最通常的理智在其反思到世界上事物的存在以及世界本身的实在存在时，也不能摆脱的。那就是这个判断：生命的形形色色，不管它们的安排是怎样巧妙，不管它们的联系在一起是怎样多种多样的、符合于目的的、甚至它们许多确称为各界的系统的整体，如果人类或者某种的有理性的存在者不存在于其中，就会没理由地存在着的。

    换句话来说，如果没有人类，整个世界就会成为一个单纯的荒野，徒然的，没有最后目的的了。然而唯一的东西，要世界上其他的东西与之发生关系才能得到其存在的意义的，却不是人的认识能力，不是理论的理性，好象人在世上的意义，就是要有人在世界上来把世界作为他的沉思对象似的。

    因为如果人对于世界的沉思所发现的没有别的东西，而只是无最后目的的事物，那末世界的存在也不能从它被知道这个事实而获得其价值。必须预先假定有世界的最后目的，然后与之发生关系，对于世界的沉思才可以有其价值。与之发生关系，我们才认为世界有其最后目的的，也不是什么愉快感或者一切愉快感的总和，也就是说，不是安宁，不是享乐（不管是身体的享乐或者是精神上的享乐），总而言之，不是幸福，这一切都不是我们评价为绝对有价值的。

    当人是存在时，他把幸福作为他自己的最后目的这个事实并不给我们任何概念，叫我们知道何以他要存在，他自身具有什么价值是使他的实在存在对他是适意的。因之就必须预先假定了人就是世界的最后目的，然后我们才有一种合理的根据，来说明自然作为按照目的的原理的一个绝对整体看时，必须是和人的幸福之种种条件相一致的。

    据此，所需要与之有关系的东西只能是热望的能力，然而却不是那使人（通过感官的冲动）依靠自然的能力、也就是说，不是那种能力，就它说来，人的生存的价值是依靠着他的所得和他的所享受的，反之，所说的乃是唯有人自己才能给予其自身的价值，而这种价值是在乎他所作的事情，在乎他不是作为自然锁链的一环，而是在他的热望能力的自由上，怎样行动，所凭看来行动的是什么原理。换句话说，善的意志是人的生存所能唯一借以有其绝对的价值，而且与之有着关系，世界的存在才能有一个最后目的的。

    甚至健康的人类理性的通常的判断，只要它反思到这种问题，因而考虑到它时，都总是和这断定相一致的，认为只有作为一个道德的存在者来说，人才能是世界的最后目的的。

    人们将要说，如果这个人有这么多的才能，乃至在使用他的才能时又是这么活跃，因而对社会与公共的生活发生一种有用的影响，所以，从他自己的幸福情况关系上来说，以及从他对他人的好处的关系上来说，他都是具有很大的价值，可是他没有一种善的意志，那有什么益处呢？

    从这个人的内心来看，他是一个可鄙的对象；如果世界不是完全没有最后目的的，那末这个人，作为人来说，是属于这个世界的，却必然是作为一个处在一个服从道德律的世界里的坏人，按照那些道德律丧失其主观的目的（即幸福），而幸福也就是他能有最后目的的生存所必具的唯一条件。

    如果我们现在在世界上发现一些适合于目的的安排的实例，并且如果我们照着理性必然要求的那样，把那些只是受条件限制的目的从属于一个无条件的、最高的目的，也就是从属于一个最后目的，那末我们就容易看到，自此之后，我们所与之打交道的就不是自然的目的（包括着在作为存在着的自然里面的）而是包括着一切有秩序的安排的自然的存在的目的。

    因之我们就看到问题就是世界的最终的目的，而更确切地说来，就是唯有在它的底下才能有一个最后目的的那个最高的条件，也就是决定一个最高理智来产生出世界上的存在物的那个根据。

    这样一来，只有作为道德的存在者的人才是我们承认为世界的目的的。因此，我们首先就有一个理由，至少也是最主要的条件，来把世界看为一个按照目的而相互联系着的整体，看为种种最后原因的体系。可是我们理性的性质原是这样，我们必然是把自然的目的归于一个有理性的世界原因的。

    那末，最重要的就是我们有了一条可用于这种关系的原理，使我们能够想到这个作为目的王国最高根据的第一原因的本性和它的种种属性，从而对它形成一个明确的概念。这是自然目的所不能做到的，自然目的论只能引起这样根据的一些不明确的概念，而这些概念是这种不明确性使之在实践的用途上，正如在理论的用途那样，成为无用的。

    有了这样一条关于原始存在者的因果作用的明确原理，我们就毋须把这原始存在者只看为是理智而且作为替自然立法的，并且是作为在一个目的王国里立法的元首了。关于至善（summumbonum），那只是在这个元首的统治权下才能有的善，也就是有理性的存在者在道德律下的存在，我们将要把这个原始存在者设想为无所不知的，因而乃至我们心术的最深处（这里就是世上有理性的存在者行为的特别道德价值之所在）都不能对他有所隐藏的。

    我们将要把他设想为无所不能的，这样他就能把整个自然适应于这个最高的目的；又把他设想为既是全善的而又公正的，因为结合而成智慧的这两种属性是构成那些条件，在其下面，世界的最高原因就能成为道德律之下的最大的善的根源。

    同样地，其他还剩下来的超越属性如无始无终性，无所不在性，等等（因为良善与公正是道德属性），一切关于这样一个最后目的所预先假定的属性，都得要看作属于这位原始存在者的。象这样，道德的目的论就补充了自然目的论的不足而第一次建立了一种神学，因为自然月的论，如果它不从道德的目的论偷偷地有所假借，而只前后一致地前进，由它自身只能建立一种鬼神学damonologie，而鬼神学是不能奠定任何明确的概念的。

    但是这条原理，由于世界上某些存在者的道德的目的意义，是把世界和作为神的一个最高原因发生关系的，却并不单纯由于完成自然目的论的论证而建立这种关系的，因而不是由于必然采取自然目的论的论证作为它的基础的。与此相反，它是能够依靠它自己的而叫人注意到自然的目的而且去追求隐藏在自然的种种型式后面的不可思议的伟大艺术，象这样来给纯粹实践理性所产生的理念以一种在自然目的中附带的证实。

    因为世界上从属于道德律的存在者这个概念，乃是一条验前的原理，是人必然要按照着来判定他自己的。不但是这样，并且如果真有一个世界原因，有计划地而朝向着一个目的活动着的，那末上述的道德关系就必然是象自然律所决定的关系一样为一个世界的可能性的条件（那就是说，当那个有理性的原因也是有一个最后目的的时候）。

    这是一条原理，理性乃至在验前就看为它对事物存在作出其目的论的判定时所必需的。那末，整个问题就成为这个样的了：我们有什么理由能满足（思辩的或实践的）理性而使我们有正当的理由来把一个最后目的归之于按照目的而活动的最高原因呢？因为是这样的，按照我们理性的主观性质，乃至按照我们所能想象到其他存在者的理性，这样的最后目的不能是别的，而只能是从属于道德律的人，这是可以验前认为一定有效的，而我们是完全不能在验前认识到在物理的秩序中什么是自然的目的，特别是不可能看到一种自然没有这样的目的时就不能存在的。

    解说设想一个人正值他对于道德感有着适合的心情的时候。如果在美丽的自然环境之中，他正在发闲地、欢畅地欣赏他的生存的时候，他内心感觉到一种需要，需要为着他的生存而感谢某人。或者在另一个时候，有着同样的心情，他觉得自己是在职责的紧张中，而只能通过自愿的牺牲才能完成而且去完成这些职责；那时，他心中就感觉到一种需要，需要在完成其职责时是遵行了某种命令而且服从了一位上主。或者这个人轻率地逸出了职责的正轨，虽然是不致于要对人负责的；可是严厉自责的话语却要落到他的内部听官上来，而他就要好象听见他所对之辩解的一位审判者的声音。

    总而言之，他所需要的乃是一种道德的理智；因为他是为着一个目的而生存的，而这个目的是要求有一位存在者，是本着这个目的而形成了他这个人和这个世界的。在这些感觉的后边想要矫揉造作地探求动机出来，是徒劳无功的；因为这些动机都是直接和最纯净的道德感联系在一起的：感恩，服从和惭愧（那就是在应得的惩罚面前屈服）都是对职责的心情之特别的型式。这不过是心灵在这里趋向于让它的道德感得到扩大而自行想象到不在世上的一个对象，以便有可能时，也在这样的一个对象的面前证明他忠于职责的态度。

    所以这样做至少是可能的，而且这样做是在我们的思想的道德习惯中有其基础的，那就是形成一种表象，描写着对于一位存在者的存在的一种纯粹的道德需要，借以让我们的道德性得到加强，或者甚至（至少在我们的表象方面）得到范围的扩张，就是对它的行使得到一个新的对象，也就是说，承认世界以外有一个道德的立法者是可能的，而且这样做时是没有顾虑到理论的证明，更没有顾虑到私利，而只根据纯然道德的理由，这种理由当然只是主观的，可是不受外来的影响的，只是按照纯由自身立法的纯粹实践理性的单纯推荐的。这样的一种心情可能是少见的、或者也不是持久的，而是昙花一现没有持续的效果的，或者它是可能消逝而心灵并没有加以反思到在这样一种映现出来的对象上面去，而又没有费力去把它带到明了的概念底下去。

    可是这种心情的根源是明白的。那就是我们本性的原有道德性格，作为一条主观原理在我们观察世界当中，没有通过自然原因而得来的目的性，就不让我们得到满足的，而是引导我们把一个基础上的、按照道德律而管理自然的最高原因输入世界里面去的。除上述的之外，还有这个事实，就是我们觉得道德律促使我们为着一个一般性的最高目的而努力，然而我们觉得我们自己以及一切自然是不能达到它的。

    再则，只要我们是追求这个目的，我们才能判定我们是和一个有理性的世界原因的最后目的相符合的（如果是有这样一个世界原因的话）。样，如果没有更好的理由来承认这个原因（因为我们可以承认它而并不自相矛盾），我们还有从实践理性得来的一种纯粹道德的根据，使得我们不致认为把这种努力看作在它的效果上是十分无聊的因而让它松弛下去这种危险。

    让我们重述这里说了这么多的所想要传达的意思。虽然惧怕无疑是可以能够产生许多神，（即鬼神）出来的，但是能够产生真神（gott）这个概念的，只有理性通过它的道德原理，（而虽然关于自然的目的论一般是很无知的，或者由于难以用充分证实的原理来调解自然所呈现的相互冲突的现象而引起的很大怀疑，理性还是能够这样产生出真神的概念来的。）还有这一点，人的生存所要达到的道德目的就弥补了自然知识的不足，由于它指示我们把那个具有种种属性，因而有能力，来把整个自然从属于那单一的目标而且把自然成为只是那个目标的工具的最高原因这个思想和一切事物的存在的最后目的这个思想接合起来，而这个目的的原理就是唯一能使理性从一个伦理的观点得到满意的，换句话说，它是指示我们把这个最高原因作为神来想的。

    第26（87）节

    上帝存在的道德证明我们有一种自然目的论，它所提供的证据是足够为我们的理论反思判断力来使我们能够承认一个有理性的世界原因的存在的。但是在我们自己里面，尤其是在一个具有其因果作用的自由的有理性的存在者里面，我们发现一种道德的目的论，但是，因为我们对于一个目的的关系，连同支配那关系的规律，是可以在验前确定下来的，因而就是为人认识到是必然的，那末道德目的论就毋待于我们自身以外的任何有理智的原因来解释这种内在的与规律之符合，正如我们在几何形的几何属性（对于一切可能的艺术来说都有其适应性）之中，不必求之于外面的一个以这种适应性授予它们的最高理性一样。

    但是这种道德目的论在这点上和我们的关系，是就我们作为世界上的存在者来说的，因而是就我们在世界上和别的东西联系起来来说的；而同是这些道德律责令我们要顾虑到世界上一些别的东西或者作为目的或者就它们来就我们是最后的目的。那末，这种道德目的论是有关于我们自己的因果作用对于目的的关系，乃至对于我们必须在世界上意欲提出的最后目的关系，同时也是有关于世界与那道德目的的相互关系以及和在外部条件下实现那道德目的的关系（关于这点，没有什么自然目的论是能给我们任何指导的）这种道德目的论就提出一个必然的问题了。

    因为我们必然要问：这种道德目的论是否一定要我们的理性的批评判断越出世界的范围而追求一种有理智的最高原理，那原理是关于自然与我们里面的道德的东西的，象这样我们就可以形成自然的一种表象，显出自然也在其对于我们的内在道德立法权与其可能的行使上是合乎目的的呢？因此，道德目的论确实是有的。

    它一方面是必然与自由的法理（nomothetik）相联系而另一方面又必然与自然的法理相联系的，正如有了公民的立法权，就联系着在那里去找其行政权这个问题那样。

    其实这里的联系也正是这一种的联系，就是理性在任何东西里面发现有联系时，总是给它以只按照理念才有可能的事物某一定合乎规律的现实性这条原理的。我们开始就将说明理性是怎样从上述的道德目的论与其对于自然目的论的关系而前进到神学去。然后我们就将要关于这种推断型式的可能性与有效性作一些观察。

    如果我们假定某些事物的存在（甚至只是事物的某些形式）是不必然的，因而只是通过某另一东西作为它们的原因才成为可能的，那末我们就可以去追求这种因果作用的最高的根源，因而去追求受条件限制的东西的无条件的根据，或者是在物理的秩序里，或者是在目的论的秩序里，那就是按照有效的联系（nexuseffectivus）或者是按照目的的联系（nexusfinalis）。

    换句话说，我们可以问：哪个是最高有效原因，或者什么是这种原因的最高的（因而也就是无条件的）目的，就是说，一般说来，它产生出这些或它的一切产物是为了什么的最后目的的？在后一个问题里。

    显然是认为这种原因当然是能形成目的的一种表象的，因而也就是一个有理性的存在者，或者说，至少我们必须把它设想为是按照这样一个存在者的规律而活动的。现在，设使我们跟着目的论的秩序去，那就是一条基本原理，乃是甚至最寻常的人类理智所不得不马上就同意的。这原理就是：如果理性必须在验前指定有一个最后目的，那末这个最后目的只能是服从道德律①的人（或者任何一个世上有有理性的存在者）。

    ①我故意说：服从道德律。世界的最后目的并不是按照过德律的人，就是说，并不是按照这种规律而生活的人。因为用后一种的说法就会是断言多于我们所知道的，就是断言世界的创造主有权来保证人总是会遵照道德律的。但是这就预先假定了关于自由和关于自然的一个概念（而我们只能关于自然才想到一个外在的创造主的），这个概念是意味着洞见自然的超感性基质以及这基质和通过自由的因果作用所使之在世上有其可能的东西的同一性的。这种洞见是远远超过我们理性的识别力的，只有关于服从道德律的人，我们才能够肯定他的存在形成世界的最后目的，而不越出我们识别力的界限。这种说法也完全和人类理性在其从道德观点来反思到世界的进称中所判定的结果相一致的。我们相信，乃至在恶人的情况下，如果我们看到无法无天的匪徒，在死以前也受到其罪行的应得惩罚，我们也就看见事物中一种明智的目的关系的痕迹了。按照我门自由因果作用这个概念，善恶行为都是以我们自己为转移的。但是我们认为治理世界最高的智慧就是在于这个事实，即善行的机会以及从善恶行为而生的后果部是按照道德律注定的。正当地说，善恶行为的后果也就是上帝的荣耀，所以神学家很适当地称之为世界的最终目的。我们还要补充一句，当我们使用造化（schpfung）这同时，我们的意思只是这里我谈到的，就是世界存在的原因，或世界上种存在的原因。这也就是这个词严格的意义实体的现实性就是造化、种东西，即实体（）。可见这词并不意味着假定有一个自由活动的因而就是有理智的原因。这样一个有理智的原因的存在也就是我们首先要证明的。原注因为（这是每一个人的判断）如果世界只是无生命的物所构成，或者甚至是部分有生之物然而是无理性的物所构成的，那末这种世界的存在就会毫无价值的了，因为在它里面不会存在着任何的存在者对于价值是什么有丝毫的概念的。另一方面，如果甚至是有有理性的存在者，然而如果他们的理性只能把事物存在的价值寄托于自然对他们的关系，就是寄托于他们的福祉，而不是从原始的根源来为自己得到这种价值，即在自由中得到这种价值，那末诚然在世上是有相对的目的，可是没有绝对的目的，因为这种有理性的存在者的存在仍然总是一直没有目的的。

    然而道德律的一种特色就是这些道德律替理性所规定的东西其目的的形式是没有任何条件的，因而正是一个最后目的的概念所需要的形式。所以只有象这样的理性的实在存在，也就是能在目的的秩序中作为自己的最高目的的理性的实在存在，换句话说，服从道德律的有理性的存在者的实在存在，才能看为是世界存在的最后目的。

    但是，如果不是这样的话，那末要就是在处在世界的存在的基础上的原因中没有任何目的，要就是只有没有最后目的的一些目的。道德律乃是我们使用自由的形式上的理性条件，而作为是这样的东西，单独由它自己就使我们负有责任，而不依靠任何目的作为它的物质上的条件。

    但是它又替我们决定了一个最后目的，而且是在验前这样做的，并且叫我们负责来努力于这个最后目的的达成。这个目的就是世上通过自由而成为可能的最高的善。

    人而且，按照我们一切的概念来说，每一个有理性的有限的存在者，能够任上述的规律之下树立一个最后目的所必须具有的主观条件，就是幸福。结果就是，世上最高可能的物理的善，而又是就处在我们里面作为最后目的来推进物理的善，就是幸福幸福也就是在个人和道德的规律相一致这种客观条件之下，作为配得幸福的性质。

    可是，靠我们理性的任何能力，我们都不能把道德律对我们提出的最后目的所需要的这两种东西，在心里，想象为是通过单纯的自然原因而结合在一起而且又是符合于所想到的最后目的这个理念的。所以，如果我们不把自然以外的任何其他方法的因果作用和我们的自由结合起来，这样一个目的通过我们各种力量的应用的实践必然性这个概念，和这目的的实现的物理可能性这个理论上的概念是不相一致的。

    结果就是，如果我们是要树立一个与道德律的需要相符合的最后目的，我们就必须假定有一个道德的世界原因，那就是一位创世主。而就树立这样一个目的是必需的这点来说，那末，照样也必须，就是说，在同样的程度上假定有一位上帝，换句话说，必须假定有一位创世主，以及根据同样的理由①。

    这种证明是我们很容易给以逻辑精确性的形式的，但是它并不意味着必须要假定上帝的存在，如同必须承认道德律的有效性那样，因之一个不能以上帝的存在来说服自己的人，可以认为他自己毋须担负道德律的有效性使之担负的责任。

    不，并不是这样；在那种情况下所必须要放弃的乃是世界上的最后目的是由遵守道德律而实现的这种预想，那就是有理性的存在者的幸福和谐地和道德的遵守相联系着作为世界上的至善这种预想。每一个有理性的存在者都得要继续承认他自己是为道德的教圳所严格约束的，因为道德的规律都是以形式出现的而且是无条件地发出命令的，并不理会到目的的（作为①这种道德的论证不是旨在提供上帝存在的一种客观有效的证明。这个论证的意思不是要对怀疑与证明有一位上帝，而是要证明如果这种怀疑者想要在与道德相一致的方式上进行思维，他就必须采取这个命题的假定作为他的实践理性的一条准则。其次，这个论证也不是旨在肯定为了道德的缘故是必须假定世界上所有有理性的存在者的幸福是和他们的道德成比例的。与此相反，乃是因道德而需要有这个假定的。因此，它是一种主观上而且为着道德的存在者足够的论证。原注志愿的内容的）。但是最后目的的唯一要求作为实践理性对世上的存在者所规定的，就是一种为他们作为有限的存在者的本性所栽在他们里面的难以抵抗的目的。

    理性绝不承认这种目的，除非是作为不可违犯的条件而从属于道德律，而且只按照这种条件才把它变为普遍的。这样，它就把幸福的促进之与道德的一致作为最后目的。关于幸福只按我们力之所逮来促进这个所说的目的，就是道德律所命令的，而并不管这种努力的后果是怎样。

    职责的完成是在于真实意志的形式，而不是在于有助于成功的中间发生的原因。那末设使有一个人，部分为那些众人所称颂的一切思辩的论证所有的弱点所影响，而部分又为他在自然中以及在道德领域中所发现的许多不正常的现象所影响，而相信没有上帝这个命题；然而，如果他为着那个缘故，他决定把职责的种种规律看为是单纯空想的，无效的，而且是不必遵守的，于是就大胆决心去违反它们，但是在他自己的眼中，他却是一个不足道的东西。

    我们又设使这样一个人后来能确信他当初怀疑的真理；如果他依然坚持上述的想法，他就还是不足道的。如果他甚至在实际的行动上，如所要求的那样严格地尽贡，但是他这样做，如果是由于惧怕或者希望得到报酬，而内心对于职责并没有尊敬的心情，那末情况还是那样的。

    反之，如果他作为一个信徒，诚意地、无私地按照他的良心遵守责任，但是遇见他想要考验自己时，他把这种情况摆出来，他也许确信没有上帝，那他就立刻相信他毫无道德的责任了，那末他内心的道德心情只能是坏的。

    那末我们可以拿一个诚实的人为例，比方是斯宾诺莎这样的一个人，认为自己是坚决相信没有上帝的（既然关于道德的对象有同样的后果），于是也没有来生。那末他是怎样判定他的从道德律而来的内在目的性而这道德律却是他在实践中所尊敬的呢？他是不需要道德律的遵守来给他任何个人在今生或来生的利益的。

    与此相反，他的意志是不求个人的利益，而只要建立那神圣的规律把他的一切力量指向到的那种善。但是他的努力是受到限制的。诚然，他在自然中可以指望有时候，却不是总是，有一种按着一定的规则，和他的准则那样而且主观上必须是那样的与那个是他觉得不得不去实现并且被催促着去实现的目的相一致的。

    欺骗，暴行，与妒嫉总是流行在他的周围，虽然他自己是正直、和平和慈善的；而他在世上所遇见的其他虔敬的人，不管他们是怎样配得幸福，可是为那毫不顾及这种美德的自然，使之受到贫乏、疾病、夭折这一切的不幸，正如世上其他的动物一样。而这也就长此以往，直至一个辽阔的坟墓把他们（正直的也好，不正直的也好，因为在坟墓中，是没有分别的）一起都吞噬掉，而那些能自信为世界最后目的的人们，也为自然掷归于他们所从自来的无目的的混沌物质的深渊。

    这样一来，这个虔敬人在遵行道德律的过程中所持有而又是应该持有的目的，就一定要被他看为不可能的而放弃掉了。但是他或者决意始终忠于他内心道德命令的号召而不愿让那是道德律直接感动他去服从所带来的尊敬心情、因着适合于道德律的高尚要求的唯一理想的最后目的空虚，而被削弱下去，这种事情是不能不损害及道德心情的。

    如果是这样的话，他就必须假定世界道德的创造主，即上帝的存在。既然这种假定至少是不含有在其自身中的自相矛盾的，那末他就尽可从实践的观点来作山这种假定，也就是说，至少是为了形成一个在道德上给他规定的最后目的的可能性的概念这种起见而作出这种假定。

    第27（88）节

    道德证明的有效性的限制纯粹理性看作一种实践的能力，也就是看作一种通过理念（即纯粹理性概念）来确定我们因果作用的无束缚的使用的能力，不但是在其道德律里具有我们行动的一种限制性的原理，而且同时由于那条道德律并提供另一条从主观的观点看来是组织性的原理，这条原理乃是包含在只有理性才能想到的一个对象的概念之内的，而且是要在世界上通过我们按照那道德律的行动来实现的。

    所以在按照道德律来使用自由之中一个最后目的这个理念是有其主观实践的实在性的。我们是验前被理性确定了要尽力之所及来促进这个至善的。

    这种至善乃是在世界上有理性的存在者的最大福祉与他们的善良的最高条件的结合上，即在大众幸福与最严格的道德的结合上而形成的。可是这种最后目的的一个组成部分的可能性，即幸福的可能性，是经验所限制的。它是以自然的本性为转移的，是要看自然是否和这个目的相符合的。

    因之它从理论的观点来看是成问题的；而其另一组成部分，即道德，关于这部分我们是不为自然与我们合作与否所限制的，所以我们在验前就有了它的可能性的保证，而可武断其为一定的。

    因之，验前就有一个最后目的摆在我们面前这个事实，并不满足世界上有理性的存在者一个最后目的这个概念的客观的与理论的实在性之一切要求的。还得要创造，即世界本身，在其实在存在方面确有一个最后目的才行。如果我们能够在验前证明它确有这样一个目的的话，那就会有了客观的实在性来补足这个最后目的的主观实在性了。

    因为如果创造是有一个最后目的，我们就只得想到它必然是和我们的道德能力相符合，而只有这种能力才能使目的这个概念成为可能的但是现在我在世界上发现确实是目的的东西。其实自然目的论展示出这么多的目的，如果我们让理性来指导我们的判断，我们是有根据来作为研究自然的原理假定在自然中简直没有什么东西是没有目的的。

    可是在自然自身里，我们寻找它的目的是徒劳无功的因此，和这种最后目的的理念只处于理性里面那样，我们也只能，而且必须在有理性的存在者里面来寻找这样的目的作为一种客观可能的东西。但是这些存在者的实践理性不只是指出这个最后目的，而且还关于我们能想到创造的最后目的必须具备的一些条件，确定了这个概念。

    现在就有这个问题：是否有可能为着满足纯粹理性的种种理论的要求而证实最后目的这个概念的客观实在性？为着确定性的判断力，这是诚然不能显然确实地做到的。然而为着理论上反思的判断力可否充分地做到？这是对于思辩哲学最低的要求，因为思辩哲学是负责来把道德的目的通过一单个目的这个理念和自然目的结合起来的。可是甚至这一点点还是远远多过思辩哲学所能完成的。

    我们从理论反思判断力原理的立场来谈谈罢。为了说明自然的有目的的产物，我们是否有理由来假定自然有一个最高的原因，其关于自然现实性的因果作用，或者说它的创造的活动，必须要看为是特别不同于自然的机械作用所需要的，就是说，看为是一种理性的因果作用的？如果是的话，那末，按上述的原理，我们就应该说，我们有充分的理由来以之归之于这个原始的存在者不只是在自然到处都有的目的，而且还有一个最后目的。

    这并不足以证明这样一个存在者的灾在存在，可是，至少象在自然目的论的情况下那样，它能充分地说服我们，为了使这样一个世界的可能性成为我们所理解的，我们必须不只注意到目的，而且还必须把这种可能性的实在存在归之于一个在其基础上的最后目的。

    但是一个最后目的单纯是我们实践理性的一个概念而不能从经验的任何材料推论出来去作出自然的理论上的判定的，也不能用来认识自然的。

    这个概念的唯一可能的用途乃是为着实践理性按着道德律的；而且创造的最后目的就是世界的这样一种性质，它是和我们只能按照规律所确定的东西相符合的，也就是和我们纯粹实践理性在其只在应该是实践的限度内的最后目的相符合的那末由于以这种最后目的强使我们接受的那道德律，我们就有理由从实践观点来假定，为着把我们的力量都用于那个目的的实现，它是有其可能的，即有实行的可能性的。因之，我们也就有理由来假定事物的性质是和这样的可能性相符合的因为这种可能性所受的条件限制不是在于我们的权力的，所以除非自然是和我们协力，这个最后目的的突现是没有可能的。

    因此，我们就有道德上的理由来假定既有世界，我们也就有创造的最后目的。然而这并不是从道德目的论到一种神学的推论，就是说，不是从道德目的论推论到世界的道德创造主的存在，而只是推论到在上面那样确定下来的创造的一个最后目的。然而为了说明这个创造，就是说明符合最后目的的事物的实在存在，我们是否就必须首先承认有一个有理智的存在者，而其次又必须承认有一个不单纯是有理智的存在者象是为了说明自然中我们不得不判定为目的的这样东西的可能性所得要承认的那样而且必须承认有一个又是道德的，作为世界创造主的，因而是主帝的存在者呢？

    承认这点也就包含着另一个推断，其性质是这样的，因之我们看出它是单纯为着实践理性的概念性判断力的，而既然是这样，所以是适合于反思的判断力，而不适合于确定性的判断力的。诚然对我们来说，道德的实践理性在原理说来本质上是不同于技术的实践理性的。

    但是，虽然是这样，我们不能擅自认为谈到最高的世界原因时，同样必须有这种分别的，如果假定那个最高的世界原因是一种理智的话，而且认为这种理智方面对于最后目的来说，也需要一特种的因果作用，不同于单纯自然目的所需要的因果作用的，或者认为我们因之在我们的最后目的里不只是有一种道德的理由来承认创造的最后目的作为一种结果，而且又有一个道德的存在者作为创造的原始的根源。但是我们很可以说，按照我们的理性能力的性质，如果没有一个世界的创造主和管理者，同时又是一个道德的立法者，我们就完全不能把和道德律与其对象有关系的合目的性的可能性变为我们所能理解的了。

    所以一个最高的道德上的立法创作者的真实性，其充分的证明只是为着我们理性的实践使用，而关于它的存在，在理论上是没有确定什么的。因为理性有一个目的，只是为它自己的特种立法权所规定的。为要使这个目的成为可能的，它需要一个理念足以把一些障碍，就反思的判断力来说是足够地清除掉，而这些障碍的产生是由于我们在单纯有一个关于世界的自然概念的时候不能把这种立法权见之于实行而来的。象这样，这个理念就获得实践的实在性，虽然就思辩的知识说来，它没有任何方法使它从理论的观点为它得到什么实在性来说明自然，或者确定其最高原因的。就理论的反思判断力来说，自然目的论从自然的目的就已经充分证明了一个有理智的世界原因。

    就实践的反思判断力来说，道德目的论通过一个最后目的这个概念也成就了这点，因为从实践的观点看来，道德目的论是不得不把一个最后目的归之于创造的。上帝作为一个道德的创造主来看，其概念的客观实在性诚然是不能只通过自然目的来予以证实的。可是，在关于那些目的的知识和关于道德的知识联合起来的时候，那指示我们尽我们力之所逮来追求原理的统一的准则，就使那些目的得到相当大的重要性，为的是要用上面所说的已经从理论的观点具有的实在性的理念来为判断力加强那个理念的实践实在性。

    为了防止一种很容易发生的误解起见，十分有必要来附带指出两点，第一，最高存在者的这一些属性是我们只能按类比来设想的。因为，既然经验不能指出任何与之相类似的东西，我们怎样去研究它的性质呢？第二，这样一些属性也只能使我们能够设想到一位最高存在者，不是去认识他或者可以去在理论上把这些属性来称谓他。

    因为这只是为了我们理性在其思辩方面的确定性判断力起见，才是必要的，而且也是为着要看出最高世界原因在其本身是怎样的。但是在这里与我们有关的唯一问题就是，按照我们认识能力的结构，我们关于这位存在者得要形成什么概念，而且我们是否得要因为一个目的而假定他的存在，而这个目的是纯粹实践理性，并不联系到任何这样的假定，强要我们尽我们力之所逮来予以实现，而为着这个目的，我们同样也得要设法使之获得单纯的实践实在性，那就是说，单纯要能够把所期待的结果看为是可能的。很有可能，上述的那个概念对思辫理性来说是超出经验的范围的。

    而且我们用这个概念来以这些属性归之于所说的存在者，在这些属性客观使用上，可能隐藏着有一种神人同形说的。然而我们在使用这些属性时，其目的之所在不是想要这样就确定我们所不能达到的那位存在者的性质，而是想要用它们来确定我们自己和我们的意志。我们可以按我们对于它的结果所有的概念来称一个原因，虽然只关于这原因对于这结果的关系的，而我们可以这样做，但不因之就想要靠我们对于那类的原因所只知道的性质来在内部说明那个原因的原有性格，因为那些性质必须是经验给予我们的。

    例如我们除其他的性质以外，还把运动力（vislootiva）归之于灵魂，因为实际上物体的一切运动都是有其源由的，其原因是处在运动的表象里面的。但是我们这样做时，并不因之就想要把我们所知道的唯一种动力，如吸力、压力、冲力所发生的力，因而是通过连续推动的力，归之于灵魂，因为这些力总是预先假定有在空间有广袤的物的。

    然而我们正同样地得要假定某东西，是包含着一个必然的道德的最后目的的可能性和实践实在性，即可实施性的根据的。但是，按照从这根据期望所得的结果之性质，我们是可以把这个某东西投想为一位按照道德律来管理世界的存在者，而按照我们认识能力的性质，我们就不得不把它设想为不同于自然的东西之一种原因，为的只是要表达出来这位超出我们一切认识能力以上的存在者对于我们实践理性的对象的关系。

    卷四

    可是在这样做时，我们并不因之想要在理论上以这类为我们熟悉的唯一因果作用，即一种知性和一种意志，归之于这位存在者。不但如此，甚至谈到我们认为是存在于这位存在者里面的因果作用的关于就我们来就是最后目的的东西，我们在客观上也不是想要把它作为存在于这位存在者里面的，从关于自然与其一切有目的的型式区分开来。

    与此相反，我们只是假定我们能够承认这种区别作为是我们认识能力的性质所主观上必需的，而且是对于反思的判断力有效，而不是对于客观确定性的判断力有效的。但是一涉及实践问题时，这种的限制性原理（明智或智慧所遵从的），原是要指导我们按照某东西作为一个目的来行动的，而这个目的的可能性，按照我们认识能力的性质，只能为我们在某一定的方式上设想得到的，也就变为组织性的了。换句话说，这个原理乃是在实践上能确定的，而同是这个原理，作为按照着来判定事物的客观可能性时，就并不是在理论上能确定的，或者换句话说，它并不是说，我们时思维能力所承认的唯一类型的可能性也可以是属于我们思维的对象的。与此相反，这条原理是一条单纯限制性的原理，为反思判断力用的。

    慧田哲学：交流思想、对话现象、思考现相、看清真相；解说这种道德的证明决不是一种新发明的论证，而最多也不过是一种旧论证的新形式而已。因为在人的理性开始活动起来的时候，这种道德证明的萌芽就已是在人的心里面了，而只是随着人的理性不断的栽培，就越来越发展罢了。

    到了人类开始反思到是非的时候，在人们看自然的有目的性象是无关重要的时候，在人们利用这种有目的性而并不想到自然的惯常过程以外还有其他的财候：他们也就不得不发现这种不可避免的判断。不管一个人是行为诚实或行为虚伪，行为合理或行为残酷，然而到了他临终时，至少是人所能看到的，他的善行没有善报，而他的罪行却没受到惩罚，而结果总不能一直是没有分别的。好象人们内心听见一种声音说，必定是有所不同的。

    因之也必定有一种模糊的观念，有某东西是人们觉得不得不追求的，某东西是所说的结果完全不会与之一致的，如果他们把自然世界的进行看为是事物的唯一秩序的话，那末他们就不能满足他们心里的那种有目的的命运（zweckbe－stimmung）的。不管人们现在对于矫正这种不合规则的东西所想出的方法所有的许许多多的观念是如何粗糙（而这种方法，和有些人想要使之成为他们对于判定自然的基本原理的那种盲目的命运，必然对于人的心灵要更大大地使之反抗），那末只有一条原理是人们能按照着它而甚至只想到自然有可能来与他们内心的道德律相一致的。

    那就是按道德律治理世界的一个最高原因这个原理。因为摆在人们面前作为职责的，处在人们里面的一种最后目的，和外面而没有任何最后目的的自然，而又是在它里面要实现那前面的目的的自然，这两者是处于矛盾的地位的。关于那个世界原因的内部性质，人们固然是能够想出许多无稽的东西来。

    但是对于世界治理中的道德关系，就那最未受到培植的理性来说，依然总是普遍可理解的，只就那理性把自己作为实践的来对待，虽然思辩理性是远远不能与之齐步前进的。而且首光引起对美和自然目的注意的，大概也就是这种对于道德的兴趣。这是卓越地能加强上面所讲的理念的，虽然它不能给它提供它的基础。

    它更不能没有这种对于道德的兴趣；因为只有在对于最后目的的关系上，关于自然目的的研究才获得那直接的兴趣，而这种兴趣是在对于自然的惊叹里大大的表示出来，而是没有考虑到从而得到的任何好处。

    第28（89）节

    道德论证的用途谈到我们关于超感性的东西的一切理念，理性是局限于它的实践使用的种种条件，这个事实，涉及到上帝这个理念时是有显然的用处的。它防止神学沉迷于见神论（theosopbie）的五里云雾中，就是说陷入于使理性模糊的超经验的概念中，而又防止神学降落到鬼神论（damonologie）底下去，那就是以神人同形论来表象最高存在者的方式。它又使宗教不致陷入于巫术（theurgie），巫术就是一种狂热的幻想，认为一种情感能够从别的超感性的存在者传达到我们，而我们又能对它们发生影响，也就是陷入于偶象崇拜（tdololatrie），这是一种迷信的幻想，认为一个人能用别的方法来使最高的存在者喜悦他，而不是用通过道德律的方法①。

    因为如果我们让那些要论证到处在感官世界以外的东西的人的虚妄和傲慢去确定理论上乃至最小的一点，因而去扩大我们的知识；如果许可人来妄称对于神的本性的存在与性质，对于它的知性与意志，对于这两者的规律和从而出来的种种属性以及对于世界的影响，都有其洞见；那末我就要知道，在哪里并且正正在什么地方来划定理性的僭妄的界线。

    因为不管这种洞见是从何而来，它还是指望要扩大的、因为如所想的那样，我们只须尽力去反思就行了。然而这种僭妄，其界限只能是按照某原理来予以设定的，只是根据这个事实，就是我们发现截至现在为止，所有这种企图都失败了，这是不够的；因为那样不反证没有更好结果的可能的。

    但是在这情况下，唯一可能的原理，或者是承认关于超感性的东西，绝对是不能在理论上确定什么的（除非只是消极地确定），或者是假定在我们的理性里面有一种谁也不知道多么广大而为我们和我们的后代保留着的还未开发的扩展知识的矿藏。但是结果就是，谈到宗教，也就是道德，在其对于上帝作为立法者的关系上，就是如果关于上帝的理论知识必须是在前的话，那就不得不符合于神学了。

    这样一来，就不但是要把一位最高存在者方面的一种外在的而任意的立法输入来代替了理性的一种内在的必然的立法，而且在这种立法之中，我们对于神性的洞见所有的种种缺点都必然是伸张到道德规范而这样宗教也就与德道脱节而变质了。

    那末关于来生的期望又怎样呢？我们固然可以求教于那个最后目的，那是我们按照道德律的指示所必须要完成的，而采用它作为理性对我们的命运所作出的判断之一条引线，因之这种判断只是我们从实践的观点才看为是必须，或者说值得采纳的。可是，如果不是这样做，我们去求教于我们理论知识的能力，那末关于这点心理学的际遇也就和上述情况下神学的际遇一样了。关于我们的思维的存在者不过是一种消极的概念而已。

    内部感官的操作和出现的东西没有一样是能以物质来说明的；因之不管怎样运用我们理论知识的能力，也不可能在思辩的根据上，关于思维的东西的特殊性质和它死后的人格存续或中止，作出扩展的、确定性的判断。这样一来，刻下来的无非是从实践范围里所必需的观点看的关于我们存在的目的论判定和我们继续存在这种假定，作为由理性绝对交与我们的最后目的所需要的一种条件。

    所以在我们这种消极的结果里，就也显出一种收益，而这种收益初看起来无疑又象是一种损失似的。因为正如神学永远不能变为扩大我们知识的见神论这种所谓科学那样，理性的心理学也永远不能变为神灵学（pneu-matologie）这种扩大我们知识的所谓科学，然而在另一方面，心理学也没有危险会退化为一种唯物论。

    ①偶像崇拜（abgtterci），在实践理性说来，总是这一种的宗教，它认为最高存在者具有一些属性，根据这些属性，人可以不用道德而用任何别的方法作为适宜的条件去符合最高存在者的意志。因为不管那种概念的形式从理论观点来看是如何纯净而不杂有感性的意象，然而从实践观点来看，有了这样的一些属性，它是被描写为一个偶像的那就是说，最高存在者的意志的性质乃是按照神人同形论来描写的。原注与此相反，我们看到心理学始终毋宁是内部感官的一种单纯人类学，也就是在理论认识的形式上始终是单纯经验性的。但是谈到我们永远存在这个问题时，理性心理学就并不是什么理论的科学了。它必须是根据道德目的论的一单个推理，正如它的整个使用是必然由道德目的论所引起作为我们的实践命运那样。

    第29（90）节

    在上帝存在的目的论证明中的保证类型无论一种证明是得自所要证明的东西的在经验上直接呈现出来，例如在通过观察对象或者通过实验所得到的证明那样，或者证明是验前通过理性从原理引申出来，所最需要的就是证明不是被动的说服而是主动的确信、或者至少是发生确信的作用。

    换句话说，论证，或者说推理不应孩单纯是同意的主观或者说感性的根据（那是单纯的假相），而应该是客观有效的并且是知识的逻辑根源。不然的话，知性就是诱骗而不是确证了。

    这一类的假相证明是在自然神学里提出来的可能用意是极其好的，但是有意掩盖着它的弱点的。关于自然事物的起源按照目的的原理的一大堆的证据都排列在我们面前，却纯然利用人类理性的主观根据，人类理性的偏向、凡是它能这样做而没有矛盾的地方，都是思量到一单条原理而不是思量到几条原理的，而且在这条原理只能对说明一个概念所需要的一个名词或者也许较多的名词的时候，理性就加上其他的名词来予以补充，这样来用一种任意的补足方法去使事物的概念成为完整。

    因为很自然地，在我们发现这许多自然的产物都是叫我们看到一个有理智的原因的时候，我们何以宁可想到许多这样的原因而不去只想到一个这样的原因呢？那末，又何以在这个原因中只想到一个大的理智、能力等，而不去想到它是全智全能的，总而言之，是拥有对一切可能的事物都是有其足够的属性的呢？

    何以又不继续下去，不只以自然的规律与产物所需要的理智归之于这个单个的全能的原始存在者，而且把属于一个有道德的世界原因的最高道德的和实践的理性归之于它呢？

    因为这样来完成了这个概念，我们就有了一条原理能同样满足对自然的洞见和道德的智慧所联合需要的条件而且不能有稍为有根据的反对意见提出来反对这种理念的可能性，如果现在在这种论证的过程中，一触动那发动心灵的道德弹簧，而以雄辩的力量来补充它的活泼兴趣（这是它完全值得有的），那就从而发生出来这个证明的客观充足性的说服力，而且在使用这种证明的大半情况下，并引起一种健全的幻觉，完全不屑去看它的什么逻辑精确性。

    其实是反对逻辑的批评的，把它作为好象是出于亵渎神圣的忧虑似的东西而憎恶的。可是，如果我们只是考虑到大众的便利，实在是没有什么东西可说来反对这一切的。

    但是这不能、而且也不应该，妨碍我们去把这个证明分析为这种论在所包含着的两种不同质的要素，一种是属于自然目的论的，而另一种是属于道德目的论的。

    因为把这两种要素混为一谈就使我们不能认识到这个证明的特别关键之所在，认识到这个证明得要在哪一部分并且怎样加工，使得它的有效性可以在最尖锐的考验下能够稳立不动（虽然在部分上我们是不得不承认我们的理性所洞见的是稀薄的）。因此，哲学家觉得他的职责就是要揭露这种混淆所能产生的幻相，纵然这种幻相是健全的，那就是说，如果他乃至全不考虑到诚实对他的要求的话。

    他必须把单纯属于被动说服的东西从导致主动确信的东西分别开来（这两者不只在程度上而且在种别上是不同的），使得心灵在这种证明中所采取的态度能够在其最大的纯洁性上清楚地呈现出来而使之坦白地受到最严酷的考验。

    可是，旨在引起确信的证明可能是属于两类之一的。它可能是为着决定对象在其自身来说是什么的，也可能是为着决定对我们来说，对象是什么的，那就是说，对一般人来说，按照对象根据着来为我们人所必然加以判定的理性原理、对象是什么。换句话说，它可以是按实在来说的证明或者是就人来说的证明，后的一词是在一般人这种广泛的意义上来理解的。

    在前一种情况下，它是依据确定性的判断力的充足原理的，而在后一种情况下，它是依据单纯反思判断力的充足原理的，在后一种情况下，证明单纯依据理论的原理；其结果永远不能是确信。

    但是如果证明是依据理性的实践原理，因而是依据一条普遍而必然的原理的，它就尽可要求一种从实践观点看的充足确信；也就是要求一种道德上的确信。但是如果一种证明只叫我们踏上确信的道路上，它纵然没有产生确信，其结果是要导致确信的。这种情况就是当证明只含有确信的客观根据，这种根据虽然不足以产生确定性，然而它是属于这一类的，就是不是判断的单纯主观根据只能用来说服人的。

    可见一切足以成立一种理论的证明的论证，要就是：（1）通过逻辑上严格的三段论式的推理而得到证明的；要就是：（2）如果不是这样，就是按类推的推理而得到结论的；如果类推的推理都没有，可是还有（3）盖然性的意见，或者最后就是那最微不足道的（4），作为假设的单纯是解释的可能根据这种假定。

    现在我断言，一切倾向于产生理论上的确信的论证，毫无例外都是无力来产生这一类从其最高程度到其最低程度的确信的，那就是在所要证明的命题是关于一个原始的存在者的存在的时候，就是在原始存在者作为上帝来看的时候，而上帝的意思是适合于这个概念的全部涵义，也就是说作为世界有道德的创造主，因而意思就是，通过他就同时得到创造的最后目的了。

    这部批判充分地说明了关于证明在其严格的逻辑形式上，即从普遍到特殊这种形式上，是怎样的。任何一个相应于必须要在自然以外去寻找的存在者的直观，对我们来说，都是不可能的。

    所以，只要那个概念是有待于用综合的述项来在理论上确定的，它对于我们来说，一直总是一个有问题的概念。因此，关于上面所说的一个存在者、绝对没有任何的认识是丝毫会扩大我们理论知识的范围的，一个超感性的存在者的特别概念没有可能在任何方式上统摄在事物的本性的普遍原理之下，而使它能够从那些原理的推论而得到被确定，因为那些原理仅只是对于自然作为感官的对象才有效的。

    关于两个不一样的东西，我们固然可以按其一个和其他一个的类比①它的知识，是没有任何丝毫的接近的；因之在一个关于超感性的东西的判断里，如果它是依据从经验得来的一些论证的话，是没有盖然性的。

    ①类比，在其质的意义上，就是理由与后果，即原因与结果之间的关系的同一，只要这些东西，或者那些属性，就其自身来说，即离开这种关系来说，虽然是有特殊的不同，但是作为不同后果的根源的真关系的同一仍然存在的。

    例如在我们把下等动物的技巧动作和人的技巧动作来互相比较时，我们把下等动物技巧动作的未知根源和人的技巧动作的已知根源，即理性来比较，就认为这未知根源是理性的一种类似物。我们在这里的意思是说，虽然下等动物的技巧能力的根源，称为本能的，事实上是特别和理性不相同的，然而比方在拿海狸的建筑和人的建筑来互相比较时，其对于结果来说，是有相同的关系的。

    但是这并不使我们有理由来推理说，因为人是运用理性来建筑的，因之海狸也必具有理性，而且称这为类比的推理。但是从下等动物方面的类似操作方式，其根源是我们不能直接看到的，和我们直接意识到人的操作方式的根源来比较，我们就可从完全正确地推论说，按照类比法，下等动物，和人一样，是接着表象而动作的，并不是机器，象笛卡尔所说那样，而且虽然下等动物和人是有其特殊不同之点，但是下等动物也是生物，而形成它的某种概念，而且甚至在它们不相同的这点上来这样做；但是从它们是不相同这一点，我们不能按类比来从一个推论到其他一个，就是说，不能把这种特别不同的标志转移到其他一个，例如按照物体相互吸引与排斥的作用与反作用相等这条规律的类比，我就能想象到一个按照法律规定的国家中公民的社会关系；但是我不能把前者的特殊样子，即物理上的吸引和排斥，转移到这些社会关系上来而以之归之于那些公民，这样来构成称为国家的体系。同样地，原始存在者的因果作用，就是它对于世界事物的关系，即对于这些事物作为自然目的看的关系，尽可按类比被设想为一种理智，看作是我们称为技巧的作品的某一定产物的形式的来源。

    因为这样做只是为了我们认识能力，在处理世界上事物时，在理论上和实践上利用这个概念，谈到世界上的诸存在者，如果一种结果是认为人为的，就必须把理智归于它的原因。

    但是从这种事实，我们完全不能按类比来推论说，关于自然，我们在人中看到的同样因果作用也属于那完全不同于自然的存在者。其理由就是，这正正是一个就它的结果来说乃是受感性条件限制的原因和一个超感性的原始存在者这两者之间的不相同之点。在这样一个超感性的存在者的概念里是合有这种不同之点的，因而其特别不同之点是不能转移到这超感性的存在者上来的。我是必须只按知性的类比来设想神的因果作用的，而除人以外，我们不知道有任何其他存在者是有这种知性的能力的，但是人是受感官的种种条件限制的。

    这是事实，而由于这个事实，就禁止我们不得以应有意义上的知性来归之于上帝。诸3.在验前的判断里，意见是没有地位的。可是这种验前的判断要就是使我们能够认识某东西作为完全确实的，就要是叫我们完全不知道什么。但是乃至当我们从而出发的所与的前提是经验的，象这里所谈的自然目的那样，它们还是不能帮助我们去形成超出感官世界范围以外的任何意见，而对于这种草率的判断，我们是不能给以丝毫要求有盖然性的权利的。

    因为盖然性乃是可能的确实性分配到一系列的根据的那一部分，而在这个系列里的可能性的根据和确实性的充足根据比较，就是象部分和整体比较一样。这里的不充足的根据必须是能够增进到充足的程度的。但是这些根据，既然是同一个判断的确实性的决定性根据，就必须是同属于一类的。

    因为不然的话，在它们一起的时候，就不会形成一个有轻重的量（grosse），象确实性那样。所以不能有一个组成部分处在可能经验范围以内，而另一部分却处在一切可能经验的范围以外，结果就是，既然钝然经验性的前提不能导致任何超感性的东西，那就没有任何东西能补足这样一个经验性的系列之不足的。

    所以，从这样的前提出发，企图要达到那超感性的东西，或者达到关于而作为生物来说是同类的。使我们有权来得出这种结论的原理就是在于这个事实，我们把下等动物在这一方面和人放在同一个类里面，其理由正是象我们在谈到人时，只就人的动作来比较而从这外表上看，就把人都算在同一个类里面那样，这里是有着同样的理由的（paratio）。

    同样地，我们可以把最高的世界原因的因果作用按知性的类比来设想，如果我们是把它在世界中的有目的的产物和人的技巧动作来比较的话，但是我们不能按类比来在世界原因里面来推论出人的这种属性。因为在这里并没有使这种推理成为可能的那条原理；即把最高存在者与人，在其各自的因果作用的关系上，包括在同一个类里面的理由这一部分（paritasrationis）。

    诸物的因果作用，象通过知性的因果作用一样，总是在感性上受到条件的限制的，是不能转移到一个与人除作为一般存在者外没有任何在种类的概念上相同的存在者的。原注如果任何东西是用来作一种假设来说明某一所与的出现的东西之可能性，那末至少那东西的可能性必须是完全确实的。当我们在一个假设的情况下，放弃关于实在性的知识（这种知识在作为盖然的而提出的意见里是肯定的），那就让步够了，我所牺牲的是不能过于此的，我们作为一种说明的根据的东西，至少它的可能性必须是不能置疑的，否则种种空洞的幻想就无止境了。

    但是，如果我们是假定按照某一定的概念所决定的超感性的存在者之可能性，而没有任何东西作为根据，那就会是一种完全无根据的预先假定，因为按照依据直观的要素来说，认识所需要的条件，没有一种是被给予的。

    因此，剩下来作为这种可能性的标准的只有矛盾的原理，而这条原理只能证明思想的可能性而不能证明所想的对象本身。从而得出的结果就是：关于看作一位神的这个原始存在者的存在，或者关于看作不死的精灵灵魂的存在，对于人类理性来说，是相对不可能从理论的观点得到任何证明以产生最低限度的保证的。

    而这是有其完全可理解的理由的，由于我们为要确定超感性的东西这个观念，我们没有任何可利用的材料，因为我们得要从感官世界中的事物来取得这种材料，而这种材料的性质是使它绝对不适合于超感性的东西的。

    所以，既然完全没有任何确定的东西，我们就只有某包含着感官世界的最后根据的非感性的东西这个概念了，这并不构成关于它的内在性质的认识而能扩大这概念的。

    第30（91）节

    实践信念所产生的保证的类型就是说，只看到我们表象能力的主观性质，我们在那种情况下并不是拿我们的概念和对象来比较而单纯是拿我们的概念和我们的认识能力以及这些能力能够从理论或实践的观点来利用所与的表象的方法来比较。

    所以某东西是否一个可认识得到的物这个问题，不是涉及事物本身的可能性的，而是涉及我们对它们的知识的可能性的。可认识得到的东西有三种：意见的事情（opinablle对之可有意见的），事实（scibile可觉知的），和信念的东西（merecredibile值得相信的）。

    单纯理性性念的对象，对理论的知识来说，是在任何可能的经验中完全不能被表现出来的，所以就这点来说，也就是完全不可知的东西，因而我们关于它们甚至不能有任何意见的；因为如何在验前有什么意见，在其事情的本身来说，就已经是不合理的；而简直就是到纯粹幻想的道路。

    所以，要就是我们验前的命题是确实的，要就是它并不含有保证的成分的。因之意见的事情总是一种至少在其自身有可能的经验知识的对象，即感官世界的对象，可是这种对象，按照单纯我们所具有的经验知识的程度来说，是我们不可能对之有什么经验的知识的。

    例如我们现代物理的以太（ather），即一种渗透一切其他实体而和它们密切地混合起来的有弹性的液体，这单纯是意见的事情，但是它在一切方面是这样一类的东西，就是如果我们的外感官尖锐到最高的程度的话，它是能够被感觉得到的，然而它总是不能在观察或实验中被表现出来的。

    假定其他行星有有理性的居住者是一种意见的事情；因为如果我们能够接近这些行星的话（这种事情在其自身说来，是有可能的），经验就会决定是否有这种居住者；但是，由于我们总不能接近这些行星，事情就一直属于意见的了。

    但是有着这种意见，认为在物质的宇宙中存在着纯粹的没有身体的能思维的精神，那就是讲虚无故事，（就是说，如果我们尽量把某些作为是实在的现象除开掉的话。）这种想法就不是什么意见的事情而单纯是一种观念而已。它就是在我们从一个思维的存在者把一切物质的东西都拿走了而只让它还保持着思维的时候，所剩下来的东西。

    但是，在我们把一切其他的东西都拿掉了的时候，那只在人里面，即和身体结合在一起，才为我们所知道的思维，是否还是可以剩下来，这是我们不能决定的事情，象这样的东西乃是一种牵强附会的物（ensrationisratiocinantis①），而不是一种合理的物（ensrationisratiocina-tae①），关于后者，固然是有可能来证实它的概念的客观实在性的，至少是满足理性的实践使用的，因为这种使用有其特殊的而又在验前无疑是确实的种种原理的，因之事实上是要求有（即设定）那个概念的。

    如果概念的客观实在性是能证明的，则和这种概念相应的对象就是事实②（resfacti事实的东西），这样的证明可以由纯粹理性或由经验提供出来的，而在前一种情况下，可能是从理性的理论的或实践的材料而来的，但是在任何情况下，必须是借助于和所说的概念相应的直观的。

    事实的东西的实例就是几何学中大小量的数学属性，因为这些属性是能对于理性的理论使用有其验前的表象的，还有能够为经验所证实的事物或事物的性质，无论所说的经验是一个人自己的经验或者是别人的经验而有证据支持的，都同是事实的东西。可是值得注意的一点就是，说来是奇怪的，在事实的东西之中有理性的一个理念（这个理念在其自身说来是不能有任何在直观中的表象的，因而也就不能有其可能性的理论证明的）；这就是自由这个理念。

    自由的实在性乃是一特种的因果作用的实在性（这种因果作用的概念、在理论上来考虑会是超经验的），而作为那种的因果作用说来，它是能够通过纯粹理性的实践现律而且在按照这些规律而发生的实际行动中，因而也就是在经验中，得到证实的。纯粹理性的一切理念当中，这是唯一个，其对象是事实的东西而必须是要列入可觉知的东西（seibilia）之内的。

    就纯粹实践理性的守本分的使用来说，不管是作为后果或者作为根据，必须在验前想到的对象，但是就理性的理论使用来说，却是起经验的对象，它们纯是信念的事情。通过自由在现世所实现的最高的善就是这样的；这个概念的客观实在性，对我们来说。

    是不能在任何可能的经验里证明的，因而是不能满足理性的理论使用的要求的，可是同时是责令我们在最可能的方法上，通过纯粹实践理性，为着实现那目的，而利用它的，因此，它的可能性是必须假定的。所责令要得到的这种结果连同我们可能想象得到的为它的可能性的唯一条件，即上帝的存在和灵魂的不死，都是信念的事情（resfidei），而且是一切对象之中唯一是能这样称谓的①。

    因为，虽然我们得要相信我们只能从其他人的经验而来的证据所知道的东西，但是那并不使这样相信的东西本身就成为信念的事情，因为就提供那些证据的人来说，就是个人的经验而且是事实的事情，或者是要认为原本是这样的。

    ①这样来说，我们在这位存在者对于世界的关系的观念上，就这个概念的理论或实践的后果来说，是没有丝毫的损失的。想要研究这位存在者的在其自身是什么，乃是一种徒然无益的好奇心。原注①即凭推理而得到的属于理论的东西译注②即合乎推理的属于理论的东西译注①在这里把事实这个概念扩充到这个名词的通常意义以外，而我认为是正确的。把这个说法局限于实际上的经验是不必要的，其实也不可实行的，因为在实际上的经验里，我们所谈到的是事物对于我们认识能力除此以外，必定有可能通过这个途径（即历史信念的途径）来得到知识的；历史与地理的对象，象我们认识能力的性质所能使之成为至少是一切知识的一般可能题材的那样，都必须列入事实的事情之内，而不是列人信念的事情之内。只有纯粹理性的对象才能是信念的事情，而且乃至它们也不能看为是单纯纯粹思辩理性的对象；因为这并不使它们能够以任何可靠性列入对我们是可能的知识的事情或对象之内。

    它们原是理念，即概念，其客观实在性是人们不能在理论上予以保证的。另一方面，我们所要实现的最高的最后目的，那就是所能使我们自己配作创造的最后目的的东西的，乃是一个理念，这个理念，对我们来说，在实践的关系上，是有其客观实在性的，而且又是一种事情。

    但是，既然我们不能为这个概念从理论的观念使之获得客观的实在性，所以它就是纯粹理性方面的单纯信念的事情，正象上帝和灵魂不死那样，这两者乃是唯一的条件，而由于我们人的理性的性质，我们是在这些条件之下才能设想到我们自由的按照规律的使用所能得到的粘果的可能性的。

    但是在信念的事情中的保证乃是从单纯实践观点看的一种保证。它是一种道德上的信念，对纯粹理性知识作为理论的理性知识来说，是不证明什么的，而只是对它作为实践的理性知识而且是旨在它的责任的完成的，这种信念才有所证明。它并不扩大思辩或按自爱原理的明达规则。

    如果一切道德律的最高原理是一条设定，那未这投定是含有它的最高对象的可能性的，因而也就含有我们能够想到这种可能性所要履行的条件的，因为这也是设定的。这并不使那对于后者的认识成为什么知识或者成为对于这些条件的存在或性质的什么意见而作为理论知识的一种类型，而只是一种单纯的假定，限于实践事情的范围，而且这些实践的事情是为着我们理性的道德用途而责令我们为着实践打算去做的。

    如果我们即令在表面上，把自然目的论这么丰富地摆在我们面前的自然目的变成一个有理智的世界原因的一种确定性的概念的基础的话，甚至在那时，这种存在者的实在存在也不会是一种信念的事情。因为由于它的假定不会是为着我们职责的履行，而只是为了说明自然起见的，所以它就单纯是最适合于我们理性的意见和假设而已。

    可是所说的目的论并不导致上帝的一种确定性的概念，与此相反，这种概念只能在世界的有道德的创造主的概念中才能碰见的，因为只有这个创造主才能指定那最后目的，是我们只有在我们按照道德律替我们所规定作为最后目的，因而作为一种天职加在我们头上的东西去生活时，才能把我们自己算为是与之连属的，因此，只有通过和我们的职责的对象的关系，作为使那职责的最后目的得到完成的可能性的条件，上帝这个概念才在我们的确信中获得作为信念的事情这种特别权利。

    另一方面，同样这个概念不能把它的对象变为作一种事实的东西而有效的，因为对于实践理性来说，虽然职责的必然性是很清楚的，可是它的最后目的之达到，就这并不是完全在我们的权力以内的来说，只是为了理性的实践使用起见而予以假定的，因而就不象职责本身那样是实践上所必需的①。的关系，而为了谈到单纯作为一种一定的知识的对象的事物，一种单纯可能的经验就已是足够了。碍，这种阻碍是批判地看到思辩理性的限度之后就能祛除其一切对行为的影响而且能以占优势的实践保证来补偿它的。

    ①信念的事情并不就是信仰的条款，如果所谓信仰的条款是指这样的信念的事情说的，即人们能被责令来信念作为一种习惯（babitus）而不是作为一种行为（aetus）来看，乃是理性在其确信处在理论知识所能达到的范围以外的真理的那种道德思考方式。所以它是人心坚持不变的基本原理，而按照这条原理，那必然得要作为最高的最后目的之为有其可能的条件的东西的真实性，就要由于我们不得不去追求那个目的①这个事实而假定为真的了；虽然我们看不到它的可能性，但是同样又是看不到它的不可能性的。信念，在这词的简单明了的意义来说，就是相信能达到一种意图，其促进乃是一种职责，但是其成功却是我们还不能看到它的可能性的东西（因之也就不能看到我们设想为它的成功所必定需要的那些条件之可能性），这样一来，和特别的对的有关的信念完全就是道德的事情，只要这种对象，不是可能知识或意见的对象，因为在后一种的情况下，尤其是在历史的事情上，信念就得要称为轻信而不称为信念了。它乃是一种自由的确信，不是对于任何替理论的确定性的判断力能找得到独断的证明的事情说的，也不是对于我们认为是义务的事情说的，而是对于我们为了我们按照自由的现律摆在我们面前的意图说的。但是这并不等于说我们采取它是象我们在不充分的根据上形成一种意见那样的。与此相反，信念乃是在理性里有其基础的某东西（虽然是只在理性对于它的实践使用的关系上的），而且这个基础是满足理性的意图的。因为如果没有这个的话，当道德的思考方式和理论的理性冲突而不能满足理论的理性对于道德对象可能性的证明这种要求，它就失去它的一切稳定性而摇摆在实践的命合与理论的怀疑之间了。所谓不轻信就是固执一般不信任证据这条准则；但是一个人否认上述理性的理念是有效的，因为它们的实在性没有理论的基础，这个人就是无信念的。因此，这种人是独断地进行判断的。但是一种独断的无信念是不能和控制思考方式的道德准则并列的，因为理性不能命令一个人去追求一个认为是不过一种幻想的目的。但是带有怀疑的信念（zweifelglauba）就不同。

    因为就这种的信念来说，缺乏说服力是由于思辩理性的理由，这只是一种阻在内心或在外行上予以承认的！因之是不包含在自然神学的里面的。因为作为信念的事情来就，它们就不能象事实的事情那样依靠理论的证明的，因之它的保证乃是一种自由的保证，而只有这样，它才和主体的道德是一致的。原注①我们为道德责成上追求的最后目的不是职责的基础。因为职责是处在道德律里面的，而这个道德律既然是一条形式的实践原理，它的情示是无条件的，不管欲望能力的对象（意志的内容）是什么，因而是不管任何目的的。我们行动的形式性质（即我们行动的从属于普遍有效性的原理），而只有这种性质才构成我们行动的原有的道德价值的，那性质是完全为我们自己所掌握的；而且我们是能够很容易地把我们不得不按照那道德律去促进的种种目的的可能性或不可完成性都抽掉，（因为这都是只构成我们行动的外在价值的）。我们这样就不去考虑它们，作为完全不是我们能掌握的东西，以便集中注意在我们能做得到的东西上面。但是我们心目中的对象，即促进一切有理性的存在者的最后目的，也就是只要和职责一致的幸福，却也是为职责的规律所加在我们身上的。可是思辩的理性并不看到那个对象的可完成性（不管我们是从我们自己的物理能力方面或从自然和我们合作方面来看它）。反之，就我们能够关于这点作出一种合乎理性的判断来说，思辩的理性不假定上帝的存在与灵魂的不死，就认为指望单纯的自然（我们里面或外面的自然）能从这种原因得到我们善行的这种结果，是一种无根据的、无聊的，纵然是善意的期望，而且若呆它关于这种判断能有完全的确信的话，它就会把道德律本身看为我们理性关于实践事情的一种单纯的幻想了。但是思辩理性是完全确信这种幻想是绝不会有的，而其对象是属于自然范围以外的那些理念足可以为人所思想而没有矛盾的。因此，为着它自己的实践规律以及这规律所强使人接受的任务，因而为着道德的顾虑，它就必须承认那些理念是实在的，使得不致陷入于自相矛盾。原注。

    如果我们想要引人另一种原理来替代哲学中某些错误的尝试而且为它得到势力，那末看到这种尝试是如何并且何以注定要失败，是令人非常满意的。

    上帝、自由，以及灵魂的不死乃是一些问题，是形而上学的一切辛苦的准备旨在解决它们作为这些准备的最后而独特的标的的。可是人们认为自由这个学说只作为实践哲学的一种消极条例才是需要的，而上帝以及灵魂的性质这种学说，因为是理论哲学的一部分，就得要单独地而且分开地来证明。

    然后那两个概念的每一个后来又和道德律所命令的东西结合起来（而道德律只是在自由的条件下才成为可能的），而这样就产生了宗教。但是我们立刻就看到这种尝试是注定要失败的。因为从一般事物或者一个必然存在有的存在的单纯本体论的概念，我们绝对不能形成关于一个原始存在者的任何概念，而确定那原始存在者的述项只能是在经验中才被给予出来，因而是供认识之用的。

    但是如果这个概念是奠基于关于自然的物理合目的性的经验，那末它又不能提供任何证明，对于道德，因而对于认识一个上帝来说，是充分的。同样地，关于从经验得来的灵魂的知识（这种经验的知识只能是在今生取得的），它也不能提供一个关于灵魂的精神上与不死的性质的概念，因而是能满足道德的一个概念。

    种学与心灵学（pneumatolo-gie），作为是思辩理性所研究的科学而形成的罔题未看，其概念对于我们的知识能力来说，就是超经验的，因而是不能通过任何经验的材料与述项来得到成立的。关于上帝和灵魂（就其不死性来说）这两种概念的确定只能是通过这种迹项的，也就是这些述项，虽然它们本是完全从一种超感性的来源得到它们的可能性的，可是也必须在经验中证明它们的实在性，因为只有这个方法才能使关于完全超感性的存在者的认识成为可能的。

    可是任人类理性中可以找到的唯一个这种概念而这样也就确定我们外面的超感性东西的理念，使得能够构成知识，然而这知识只是从实践的观点才有其可能的。这是必然使单纯的思辩哲学感到灰心的，单纯的思辩哲学，乃至关于自由，也只能提供一个钝是消极的概念。因此，自由这个概念，作为一切尤条件实践规律的根本概念，能把理性推广到自然这个（理论的）概念为其限制而无法超越的范围以外。

    关于目的论的一般解说我们要问：道德的论证只证明上帝的存在作为实践的纯粹理性的一种信念的事情，但是何以把它列入哲学中的其他论证之内，使得哲学的其他论证一切都很容易地变为模糊，而其结果就别无其他办法，唯有在一个公平的评判者面前，哲学的理论能力自动地放弃它的一切要求了。

    哲学必须把它所有认为确实的东西首先奠基在事实上，否则这样认为确实的东西就是完全没有根据的。

    因之在证明中只能有这个唯一的分别就是，从事实推论出来的粘果，其认为确实的东西是作为理论认识的知识或者作为实践认识的信念而能奠基在那事实之上的，一切事实的事情或者是属于自然概念一类的，自然概念是在一切自然概念之先而在所与的感官对象里或者是在可能给与的感官对象里证明其实在性的；事实的事情或者是属于自由概念一类的，自由概念充分证买它的实在性是通过理性的因果作用的，而这个就是服从道德律而且同时又服从自由通过这些规律而现定的最后目的的人的自由这个概念。

    这些规律和这个最后目的就使我们能够把那些包含着两者的可能性的必需条件的属性归之于自然的创造者和人，而道德规律是归之于自然的创造者，最后目的是归之于人的。所以从这个理念就能推论到上帝和灵魂的实在存在与其性质上帝和灵魂，从别方面来说，是我们全不知道的。

    可见想要靠单纯理论的途径来得到上帝和灵魂不死的证明这种企图失败的根源是在于这个事实，就是如果循着自然概念的途径，关于超感性的东西的知识是没有可能的。另一方面，何以在循着道德的途径，也就是循着自由这个概念的途径的时候，证明就成功了，其理由就是：这里在道德的基础上的那超感性的东西（自由），通过从它出来的因果作用的确定性的规律，不只提供关于其他超感性的东西（即它的可完成性的道德最后目的与其各种条件）的知识所需要的材料，而且并证实它自己在行动中的实在性，作为事实的事情。

    然而也就是为着那个缘故，它只能从实践的观点提供任何有效的论证，而这也就是宗教所需要的唯一论证。照目前的整个情况看来，很值得注意就是：纯粹理性的三个理念，上帝，自由，和灵魂不死，其中自由是唯一的一个关于超感性的东西的概念，由于在它里面所想到的因果作用，是通过它在自然中的可能结果而证明它在自然中的客观实在性的，而且通过这一点，它乃至使其他两个理念和自然的连系以及三者一起连系着来形成宗教之成为可能。

    并且这样一来，我们也在我们自己里面有了一条原理，是能够确定我们里面的超感性东西的理念，因果作用是关于这个因，通过这因果作用而成为可能的某些在感官世界里的结果的果作用是理性确定无疑地在道德律里面予以设定的，可是只属于理论认识的自然概念要就是形而上的，完全验前的；要就是物理的，即验后的，只有通过确定的经验，其必然性才是可想象的。因之并不预先假定任何确定经验的自然形而上学概念是本体论的。

    可是从一个原始存在者这个概念而得出的关于上帝存在的本体论证明，可以循着两种思想路线之一的。它可以从本体论的述项出发，而只有这种述项才能使那个存在者在思维中完全得到说明的，然后再进行推论出它的绝对必然的存在。或者它是从某一东西存在的绝对必然性出发，不管这是什么东西，而从这就推论出原始存在者的迹项。

    为要使原始存在者的概念不是派生的，所以属于这个概念就有这存在者的存在之无条件的必然性，而为要使这种必然性为人可表象的，所以它的确定性就始终是通过这个概念的，然而人们是认为这两种要求一个最高实在的存在者的本体论理念这个概念中所有的；所以就发生两种形而上学的论证。

    以自然的纯然形而上学的概念为基础的证明（严格上称为本体论证明的）原是从最高实在的存在者这个概念出发，然后从而推论出它的绝对必然存在的，因为论证是说，除非这存在者是存在的，它就缺少一种实在性，即实在的存在。

    其他一种证明，又称形而上学宇宙论证明，原是从某东西的实在存在的必然性出发的（我不得不承认那点的，因为在我自己的自我意议中是有一种存在对我给予出来的），然后从而推论出它的彻底确定性作为最高实在的存在者。

    因为，如所论证的那样，只要凡是有实在存在的东西都是在一切方面被确定的，那未绝对必然的东西（即我们得要作为这样而认识的东西，因而是在验前认识的东西）就必须完全为它的概念所确定；但是这样彻底的确定性只有在一个最高实在的东西的概念里才碰见的。在这里毋须去揭露这两种推论中的诡辩，由于在别处已经这样做过了。

    现在我得要说的只是，让他们用尽一切诡辫的巧妙来为这种证明辩护，可是它们永远不会从学派下来而进入到日常生活中去，或者对单纯健康的理智能够发生任何最微小的影响。

    这个以一个自然概念为基础，而这概念只能是经验性的，可是要超出自然的范围以外作为包含着感官的一些对象的，所以这种证明只能是从自然的目的得来的。虽然这些目的的概念无疑是不能在验前被给予出来而只能通过经验的。但是这个证明叫我们期诗的乃是这种关于自然的原始根据的概念，在我们能想到的一切概念当中，只有它才适合于超感性的东西的，那就是关于作为世界原因的最高理智的概念。

    事实上，按照反思判断力的原理，也就是按照我们人的认识能力的性质，它是完全能做得到的，但是，现在来说，这个证明是否能够为我们提出来关于最高的，即独立而有理智的存在者的概念，而又理解为上帝的，即世界的服从道德律的创造者的概念，因而是足够说明世界存在的最后目的这个理念的呢？

    这就是一切都要达到的问题，无论我们是想为着我们关于整个自然的知识得到关于这位原始存在者在理论上的一个充分概念，或者是要得到为宗教着想的一个实践概念。

    这个从自然目的论得来的论征是值得尊重的。它对于一般常识和对于最精细的思想家是有同样的说服力的；象来马尔斯这样一个人，用他特有的彻底性和明确性，在他一直还没有为人超过的着作中，来详尽地缕述思想的这条路线，因而博得不朽的荣誉。

    但是这种证明对于人心发生的有力影响，尤其是影响着从理性的冷静判断所引起的宁静而完全自顾的同意，其来源是什么，对于自然的奇异所产生的心中那种感触与提高，可以算是从说服力而来的又是什么呢？是否一切都暗示着世界原因里一个不可思议的理智的那些自然目的呢？

    不是的，因为这些目的是否足以成为一种根源的，由于它们不能满足理性在其探询中的需要，因为理性是问：表示种种技巧型式的自然事物，其存在是为着什么目的的？人自己又是为着什么目的而存在的呢？因为谈到人的时候，既然据我们所能设想得到的，人就是自然最终目的，那末我们就要停下来了。

    何以这整个自然要存在？它的一切伟大而多采的技巧的最后目的又是什么？如果说，那是为着享受或者为着静观，为着观察和赞赏的，如果如是而已，那不过是特别一种的享受，象是享受就是世界和人的创造的终究最后目的似的，这是不能使理性得到满足的。

    因为理性是以只有人才能给与其自己的个人价值为其预先假定，作为人与其生存能成为一种最后目的的唯一条件的。如果没有这种个人的价值（只有这才能是一个明确的概念），自然目的是不解决问题的。特别是这些自然目的不能提出任何明确的概念来说明最高的存在者作为一个满足一切的（因而是唯一的，而且实在可称为最高的）存在者，而且说明它的理智按照着成为世界的原因的那些规律。

    所以自然目的论的证明，正如它又象是一个理论的证明一样，其所以能说服人，不是由于它利用自然的目的这个理念作为一个最高理智的这么多的经验上的证据。反之，它所依据的乃是道德的证据，这里处在每一个人的心中而大大地感动他，因而慢慢地就进入他的理性里面去的。人们并不能止于用这样不可思议的技巧在自然的目的中显现其自己的那个存在者，而且要把一个最后目的，因而又把智慧归之于它，虽然看见这样的自然目的是不能使人们有权利来这样做的，上述的论证是这样在它的原有缺点方面得到任意的补足的。

    所以唯一能发生说服力的实在是道德的证明，而且甚至这道德的证明也是从道德的考虑才能这样做的。而道德的考虑是每一个人内心感觉到与之同意的。自然目的论的证明的唯一功劳就是它引导人心在考虑世界时采取目的的途径，而这样指引它到世界的一个有理智的创造者。

    在这点上，对于目的关系以及世界的象这样的一个立法者和创造者这个理念，在神学的概念形式上，虽然事实上纯是一种额外附加的，就象是很自然从自然目的论的证据发展出来了。

    在这里我们很可以让这个问题随着一般惯常的说法了。因为，如果大众健康的理解把两条不同的原理混同起来，而事实上只从其中之一条得出其正确的结论来，但是在这两条原理的分开需要深深反思的时候，那就很难把它们分别开来作为不同质的原理了。但是，不但是这样，上帝存在的道德论证，严格地说来，不但只是好象补充自然目的论的证明而使之成为一个完整的证明的。反之，它乃是一个不同的证明用来补尝自然目的论的证明的缺乏说服力的。

    因为事实上，自然目的论的论证所能做到的不过是在理性判定自然的根源以及自然的不必然的，可是值得令人惊奇的，而对我们来说，只有通过经验才能知道的那种秩序，这个时候，使理性变转其思想方向而注意到一种按照目的未发生作用的原因，而作为这种原因时也就是自然的根源（这种原因是我们按照我们认识能力的物质所必作为有理智来设想的），而且这样就使理性更易感受到道德的证明的影响。

    因为道德证明所需要的在本质上是不同于在自然概念中所能发现的或为自然概念所能指示我们的，因之它是需要一特种的前提与证明，完全独立于上面所讲的东西的，如果原始存在者这个概念是要对神学充分地详细说明而推论出这个存在者的存在的话。道德的证明（它当然在我们估计到理性的实践的方面，虽然也是不可少的方面，才证明上帝的存在的），所以就总是一直保持它的全部力量，如果我们为自然目的论在世界上碰不到任何材料，或者只碰见意义暖昧的材料，我们能想象得到有理性的存在者，是在这种的自然之中的。

    这种自然完全不显出任何组织的痕迹，而所显出的只是单纯粗糙物质的机械作用的结果，因之看到这些结果以及一些纯然不必然的合目的的型式与关系的变化性，那就象毫无理由来推论出一个有理智的创造者。

    那末，在这种的自然当中就会没有发生自然目的论的机会。可是虽然在这里，理性从自然概念得不到任何指导，但是在自由的概念和以这为基础的道德观念里，是会找到根据（就实践来说是充分的），来设定一个适合于那些观念的原始存在者作为神的这种概念，而且设定自然（乃至包括我们自己的生活在内）作为符合于自由与其规律的一个最后目的，并且是在考虑到实践理性的不可或缺的命令，才这样设定的。

    可是在现实的世界中有自然目的论的丰富材料来使这个世界的有理性的存在者得到令人满意这个事实（虽然是事前不需要的事实）是可以用为道德论证所瑚望的证实的，这是就自然的能提供什么类似理性的理念（即道德的理念）的范围来说的。因为具有理智的最高原因这个概念（这个概念对神学来说是远远不够的）通过这就获得了对反思判断力是充足的实在性，但是这个概念却不是需要来作为道德证明的基础的；而道德证明也不能用来使前一证明成为完整的。前一证明，就其自身来说，并不指出任何道德性的，而继续按照一单条基本原理推论下去，就使之成为一个完整的证明的。两条这样不同性质的原理，如自然与自由，只能产生两种不同的证明型式，而想要从自然得出道德的证明来这种企图，是会被发现为不足以证明它所要证明的。

    如果自然目的论的论证果能达到所追求的证明，其结果是对于思辩的理性非常满意，因为那就会使神学的产生有了希望神学这个名称是我们要给与一种理论的知识关于神的性质与其存在的而且是足以说明世界的性质和道德律的特别范围的。同样地，如果心理学是足以使我们达到一种关于灵魂不死的知识，它就使心灵学有其可能，而那也同样是理性所欢迎的。

    但是，无论无聊的自负的好奇心如何觉得愉快，然而这两种所谓知识，在理论方面，都没有满足理性的愿望，因为那是要根据一种关于事物本性的知识的。但是自然目的论的作为神学，和心理学的作为人类学，当两者都以道德的原理为根据，即以自由为根据，因而是适合于理性的实践使用的这个时候，它们是否更好地满足它们最后的客观意图，这乃是另一问题，我们在这里是毋须再行研讨的。

    但是何以自然目的论的论证没有达到神学所要求的，其理由就是它关于原始的存在者没有，而且不能，提出任何概念，对于那种意图来说是足够明确的。这种明确的概念必须完全从另一方面去求得，至少也得要从另一方面通过是任意加上的东西来弥补这个概念的缺欠。你从自然种种型式与其种种的关系的伟大合目的性，推榆一个有理智的世界原因出来。

    但是这个理智是到了什么程度？无疑你不能认为它是最高可能的理智；因为要这样做时，你就得要看透了，比你在世界上看见有其证据的理智更为伟大的一种理智是不可思议的了；那就是等于把全知归之于你自己了，同样地，你从世界的伟大推论出创世主的伟大力量。

    但是你将要承认，这只是对于你的理解力才有其比较上的意义的，而既然你不知道一切可能的东西而把那一切可能的来按你所知的与世界的大小进行比较，那未你就不能从这么小的一个标准来推断世界的创造者的全能等等。可见这并不使你得到适合于神学的关于原始存在者的任何明确的概念。

    因为那种概念只能在与一个理智相协调的种种完全性之整体里才被发现的，而在这点上，单纯经验的材料对你是不能有任何帮助的。但是没有这样的一个确定的概念，你就不能推论出来一个单一的有理智的原始存在者；无论你的意图是什么，你只能假定这样一个存在者。

    诚然，人们很愿意让你有自由来任意加上什么（既然理性不提出什么有效的反对意见）而且让你说，凡是遇有这么多完善的地方，也就很可以认为一切的完善都是在一个独特的世界原因里面结合起来；因为理性在理论上和在实践上都是能把这样一条明确的原理更好地利用的，但是那时，你不能张大其词，把原始存在者这个概念宣传为你曾加以证明的，由于你只是为着理性更好使用的打算，假定了这个概念的。

    所以为着以你的一建串论证的决定性为可疑的这种号称的大罪而发出悲叹或者表示毫无效果的震怒，都不过是无聊的夸张而已，这种夸张是愿意我们相信，对于你的论证有效性自由表示疑惑，就是怀疑神圣的真理，而这样在掩护之下，你的论证的弱点也就可以没有被人注意到便溜走了。

    道德目的论就不同。道德目的论的基础是不弱于自然目的论的基础的，而且是我们在事实上应孩看为更占优势的，因为它是在验前以不能和我们的理性分割的原理为依据的。所以道德目的论导致神学所需要的可能性，也就是导致一个作为世界按照道德律的原因的最高原因这个明确的概念，因而也就导致满足我们道德的最后目的的一个原因这个概念。

    可是那就是一个原因，其所需要的不少于全知，全能，遍在，等等，作为属于它自然属性。我们必须把这些属性想为是和那个无限的道德最后目的结合在一起的，因而对于那个目的是相称的。所以单独道德目的论就能提供适合于神学的世界的一个唯一的创造主这个概念。

    象这样，神学也就直接导致宗教，也就是认识到我们的职责是神的命令。因为只有认识到我们的职责与其内容，即理性所责成于我们的最后目的，才是能够产生上帝的一个明确概念的。所以这个概念从其根源来诅就是和我们对于那个存在者的义务不可分割地联系在一起的。

    另一方面。如果不是这样，而假定我们循着理论的途径，即令达到关于原始存在者，作为自然的单纯原因的一个明确的概念，我们后来还是有相当大的困难，或者完全不可能，找得有效的证明来把一种按照道德律的因果作用归之于这个存在者而不倚靠任意插入的东西。

    可是，如果没有这样的因果作用的概念，那个所谓神学的概念就不能形成宗教的根基。纵然能够在这些理论的途径上，建立起一种宗教来，然而关于心术上（这是宗教的最重要的要素），它实在是一种宗教，不同于其上帝的概念以及关于上帝存在的实践信念是从道德的根本观念起源的这种宗教的。

    因为如果全能、全知等这些削世主的属性是从别处给予我们的概念，而且，如果照这样来看，我们只是为了把我们职责的种种概念用于我们对于这样的创造者的关系而必须假定关于这创造者的属性的那些概念，那末那些概念就不免带有强迫与强令服从的很重色彩了。

    但是如果不是这样，又是怎么样的呢？如果我们命运的最后目的是很自由地，而且由于我们自己的理性的告诫是以对于道德律的尊重而对我们显示出来的，那又怎样呢？那末，我们只有在我们的道德远景中接纳一种和那个目的与其达成相一致的原因，而且是以最真诚的尊敬来接纳它的，而这种尊敬是完全不同于任何不健全的惧怕的，我们并且是自愿向它屈服的①。

    但是有一种神学，对我们来说，何以是有兴趣的呢？很明显，我们是不需要它来扩大或更正我们关于自然的知识的，其实关于任何的理论的。我们只是为着宗教，也就是为着我们理性的实践的，即道德的使用，才需要神学的，而且是作为一种主观的需要才需要它的。那末，如果事情是这样，导致神学对象的一个明确概念的唯一论证本来也就是道德的论证，这并不是奇怪的，而且不但是这样，我们还不觉得从这种论证所产生的信念是有什么不足于它所要达到的目的的，只要我们承认这种论证只是在满足我们理性的道德方面，也就是从实践的观点来看才证明上帝的存在的。

    在这里，思辩并不显出它的力量，也不扩大其领域的范围。而且对于我们在这里肯定一种神学的为可能而觉得稀奇，认为那种肯定是和思辩理性批判关于范畴所说的相矛盾，一经仔细检查，都会消失的。那部批判所说的是，只用于感性的对象时，范畴才能产生知识，而用于超感性的东西的时候，范畴是无法产生知识的。

    但是，应该注意，虽然范畴在这里是为着关于上帝的知识而被运用的，但是它们只是为了实践的起见，而不是为了理论的起见被运用的，就是说，它们不是以上帝的原本性质，而是以上帝的对我们来说不可思议的性质为目的的。

    ①这是对于道德律的应许的一种信任，但是这种应并不是看为道德律本身所包含着的，而是我们放进道德律里面去的，而且是在道德上有充分的根据才这样放进去的。因为一个最后目的是不能为任何理性的规律所命令的，除非理性虽然不十分确定地也应许这最后目的是能达到的，而且与此同时又使我们有权来确信我们的理性能够想象得到这种可到达性的唯一的各种条件的可靠，信念（fides）这词就表明这点；而且这必须象是令人怀疑的，就是这种说法和这个特殊的观念是怎样输入道德哲学中来的，由于它是最初和基督教一起介绍进来的，而它的被接纳可能或许是不过摹仿基督教的言语来谄媚基督教。但是这不是独一的事例，是这个奇妙的宗教在它的陈述的极为平易性这点上用一些比道德本身所能在从前提供出来的远为确切远为纯洁的道德概念来丰富化哲学。但是一经有了这些概念的时候，理念就自动地赞同它们而采用它们作为它自己本来就很能得到而且可以并应该输入的概念，原注让我利用这个机会来结束对于上述的批判中那种学说的误解，那种学说是很必需的，但是它把理性归回到它应有的范围，对于盲目的独断论者是困恼的。为了这个目的起见，我在这里附加下面的解释。

    我以动力归之于一个物体，因而就通过因果作用这个范畴来想到它，然后我也就通过同样的范畴来认识它；那就是说，我是通过它作为一个感官对象，在它自己来说是应有的东西（作为所说的关系的可能性的条件），来确定这物体作为一般对象的概念。例如，设定我以之归于这物体的动力乃是抗力，那末即令我还没有把另一物体放在它的旁边是它对之发生这种力量的，然而我仍可把空间的一个地位来陈述它，而又以容积即这物体本身所占有的空间来陈述它，而且此外又以通过它的各部分的种种抗力来充满这个空间的这种性能来陈述它，最后还以规定充满空间的规律来陈述它。

    我所说的规律是指这种规律说的，即各部分中的抗力的减少是接着这物体的容积的增加的同一比例的，而且也接着这个物体以同样的部分，通过这种力量而加大的同一比例的。

    反之，如果我对于一个超感性的存在者作为原始动力形成一个想法，而这样就使用关于世界上同样作用型式所用的因果作用这个范畴，（即物质运动所用的因果作用范畴），这时我必不能设想着这个超感性的存在者是在空间的任何地位上的，或者是有广袤的，乃至不能设想它是存在于时间之内的，或者是和其他的存在者并存的。

    所以我没有任何思想的型式能使我了解从这个存在者作为其根源所得到的运动之可能性的条件的。结果就是，从作为原始动力的原因之述项，我是丝毫得不到关于这原因的具体知识的；我所有的表象只是关于包含有世界上的种种运动的根源的某东西而已；而这个某东西作为原因对于这些运动的关系既然并不进一步给我什么是属于作为原因的东西的性质的，所以这个原因的概念就一直是完全空洞的。

    其理由就是。有了只在感官世界里找到其对象的一些述项，我无疑是可以前进到必须包含着这些述项的根源的某东西之存在，但是我不能前进到关于这某东西作为一个超感性的存在者的念概的确定，这个概念是排除一切那些述项的。所以，如果我是通过一个原始动力这个概念而使因果作用这个范畴成为确定的，它并丝毫不帮助我来认识上帝是什么。

    但是如果我从世界的秩序开始而前进，不只把这个超感性的存在者的因果作用设想为一个最高理智的因果作用，而且又通过所诅的概念的这种确定性来认识它，也许我将得到更大的成功；因为那时空间与广袤这些麻烦的名词就略去了。

    毫无疑问，世界上那伟大的合目的性是迫使我们要设想这个合目的性是有其最高的原因的，而且设想这原因的因果作用是通过理智的。但是这并不使我们有权来把这种理智归之于那个原因。（例如我们不得不把上帝的长存设想为永远在时间中存在的，因为我们关于单纯的存在，除了作为一个量，就是作为持续以外，不能有任何其他的概念的。同样地，我们必须把上帝的遍在设想为存在于一切地方，使得我们能了解互相外在的东西的直接出现。

    我们这样做时，并不敢擅自把这些确定性归之于上帝作为是在他里面所认识的东西。）如果我关于某些产品，是只能通过有意的合目的性，因而通过我把这合目的性设想为人的理智，才能了解的，那末我就确定了人的因果作用，但是我不必停止在这里，而是还能够把这个述项归之于人作为人的一种熟悉的属性，并且通过这种属性而认识一个人。因为我知道直观是给予人的感官的，而通过知性，直观是被带到概念之下，从而就被带到规则之下的；我又知道这种概念只包含着共同的标志，其特殊的东西是略去的，因而概念是推论的；我并知道把表象带到意识的一般形式之下的规则都是在直观之先为知性所给予的，等等。因此，我就把这种属性归之于人作为我用来识别人的一种属性，但是，假使我现在想要想到一个超感性的存在者（上帝）作为是理智，虽然如果我是要运用我的理性的某些功能，这不但是许可的而且是不可避免的，但是我毫无权利自以为我能够把理智归之于那个存在者，从而就由它的属性之一来认识它。

    因为这样一来，我就必须略去一切上述我从而知道一个理智的种种条件。结果就是，只能用来确定人的迹项，对于超感性的对象是完全不适用的。因此，我们完全不能通过任何这种确定的因果作用来认识上帝是什么。

    敲到一切范畴，亦复如是。除非范畴是用于可能经验的对象，它们对于知识，在理论上是毫无意义的。但是我按照知性的类比，我是能够甚至关于一个超感性的存在者有一种想法的其实在我考虑其他的事情的时候，我必须这样做的一然而不能从而就想去在理论上认识它。

    我所说的就是这个超感性的存在者的因果作用这一种型式，它是和世界上的结果有关，而这种结果是包含着道德上必需的，而对于感官的物是不能达到的一种目的的。

    因为在这种情况之下，关于上帝与其存在的知识，也就是神学，是通过按照类比而只设想是在他里面的这种因果作用的种种属性与确定性才成为可能的，而这种知识在一种实践的关系上是具有所需要的一切实在性的，可是也只是关于这种关系，即对于道德的关系。所以一种道德的神学是完全有其可能的。

    因为虽然没有神学，道德有了它自己的规则诚然也可以维持下去，但是它不能育了这种规则所强使接受的最后意图而维持下去，除非是把关于这种意图的理性看为等闲。但是一种神学的伦理学（即纯粹理性的神学的伦理学）是没有可能的，因为原来不是理性本身所作出的规律，以及遵守这些规律不是理性所作为一种实践的能力的，都不能是道德的。

    同样地，一种神学的物理会是一种不可能的东西，因为它所提出的不会是什么自然的规律而是一个最高意志的规定，然而一种物理的神学，应该说自然目的榆的神学，至少能用为神学本身的一种预备知识，由于通过自然目的的研究，其材料是丰富的，它引起我们对于最后目的的观念，这种最后目的不是自然能显示的，因之它能使我们感觉到一种神学的需要，这种神学应该确定上帝这个概念，对于理性的最高实践使用是足够的，虽然它不能产生一种神学以及足以支持这种神学的证据。

  • 康德《纯粹理性批判》

    第一版序文

    人类理性具有此种特殊运命，即在其所有知识之一门类中，为种种问题所困，此等问题以其为理性自身之本质所加之于其自身者，故不能置之不顾，但又因其超越理性所有之一切能力，故又不能解答之也。

    理性如是所陷入之烦困，非由理性本身之过误。理性初以“唯能运用原理于经验过程，同时经验充分证明理性使用此等原理之为正当者”一类原理开始。以此等原理之助，理性穷溯(盖此亦由理性本质所规定者)事物更高更远之条件，惟立即自悟以此种方法进行则问题永无尽期，理性之事业，势必无完成之日；乃迫不得已求之于“超越一切可能之经验的使用且又似不能拒斥即常人亦易于接授”之原理。但由此种进程，则人类理性实陷入黑暗及矛盾之境；斯时理性固推测此等黑暗及矛盾，必起于某种隐藏之误谬，但不能发见之。盖因其所使用之原理，超越经验之限界，已不受经验之检讨。此等论争无已之战场即名为玄学。

    玄学固曾有尊为一切学问之女王一时代；且若以所愿望者为即事功，则以玄学所负事业之特殊重要，固足当此荣称而无愧。但今则时代之好尚已变，以致贱视玄学；老妇被弃诚有如海枯拔(hecuba)之所自悼者：昔我为人中之最有权力者，因有无数之子婿儿女而占支配者之地位，而今则为流离颠沛之身矣。

    玄学之政权，初则在独断论者统治之下而为专制的。但因其立法仍留有古代蛮野之痕迹，故其帝国渐由内乱而陷入完全无政府之状态；而游牧种族之怀疑泒，则厌弃一切安定生活，时时破坏一切社会之组织。所幸此类人数不多，不能阻抑玄学之时时重建——虽无齐一及一贯之计划。在最近时期因有一种关于人类悟性之说明学问——声望卓著之洛克所著之悟性论——似将终结一切论争，且关于去学自身所主张之地位，似亦受有最后之判决。

    但其结果则适相反。盖虽推寻玄学之世系，谓其出自“通常经验”之卑贱门地，以图动摇其所谓女王之僭称，但以事实言，此种世系表实为妄造，故玄学仍继续固执其自身所主张之地位。因而玄学后退至古朽之独断论，复复忍受其所已振拔之鄙视地位。今则信为一切方法俱已用尽无效，对于玄学之态度，皆成为倦怠而冷淡——在一切学问中，玄学为混乱及黑暗之母，所幸在此种事例中，实为一切学问未来革新及更生之源泉，至少亦为其序幕。盖玄学至少已终结其所妄用之勤劳，此种妄用之勤劳，乃使玄学陷于黑暗、混乱及无效用者也。

    但对于此种研究，貌为冷淡之人，实无聊之极，盖此等研究之对象，在人类本性，绝不能等闲视之者也。此等貌为冷淡者，不问其如何以日常用语代学术语，期掩饰其自身，但在彼等有所思维之限度内；则势必复归其向所宣称为极度鄙视之玄学主张。顾此种冷淡，显现于种种学问发达之时，且实影响于此等学问——此等学问之知识，如能得之，吾人至少应爱护之——实为务须注意及熟虑之一种现象。此非由轻率所致，乃由时代之成熟的判断力所致，彰彰明甚，盖时代之判断力，已不再为虚妄之知识所欺矣。且此为对于理性之一种要求，令其重行从事于理性所有之一切事业中最艰巨之事业(即理性自知之明)，及组织法庭不以独断的命令，而依据理性自身所有之永恒不变法则，以保证理性之合法主张而消除一切无根据之僭妄主张。此种法庭实惟纯粹理性之批判足当之。

    我之所谓批判非指批判书籍及体系而言，乃指就理性离一切经验所努力寻求之一切知识。以批判普泛所谓理性之能力而言。故此种批判乃决定普泛所谓玄学之可能与否、乃规定其源流、范围及限界者——凡此种种皆使之与原理相合。

    我已进入此种途径——此为今所留存尚未开辟之唯一途径——且自以为遵从此种途径，我已发见一“防免一切误谬”之方法，此等误谬在理性离经验使用时，使理性自相矛盾者。我并不借口人类理性能力之不足而避免理性所有之问题。反之，我依据原理，将此等问题，—一列举详尽；且在发见理性自相矛盾所在之点(由于误解而起)以后，我已圆满解决此等问题。所解答者固不能如独断的幻想的主张在知识上之使吾人所期待者——此种期待仅能由魔术的计谋以迎合之，而我则非熟习魔术者也。盖以此种方法解答问题，实不在吾人理性本质所有之意向以内，且因此等方法，乃由误解而来，故哲学之任务，唯在消除其惑人之影响，因不顾及“足值欣赏之幻梦”将因而消失也。在此种研究中，我以“周密”为主要目的，我敢断言玄学之问题，已无一不解决、或至少已提供解决此问题之关键。纯粹理性实为一完成之统一体，故若其原理不足以解决其自身所发生之问题之一时，吾人应即弃置此原理不用，盖因斯时吾人已不信赖此原理足以处理其他任何之问题矣。

    当我言此时，我能想象读者对此令人感及其骄慢浮夸之自负，现有不悦而杂以轻侮之面容。但此等自负，较之所有在其通常之纲领上宣称证明心灵之单纯性及世界起源之必然性者等等著作者之夸张温和多矣。盖此等著作者承当能扩大人类知识于可能经验之限界以外，顾我则谦卑自承此实为我之能力所不及者。我之所论究者，惟在理性本身及其纯粹思维；欲得其完备知识，固无须远求于外，盖理性及其纯粹思维实在我自身中见及之也。至理性之一切单纯活动，如何能详备举示，且列为系统，普通逻辑已提示其例证。今所论究之主题，则为除去经验所有之一切质料及助力时，吾人由理性所能希冀成就者究达何种程度之问题。

    吾人规定所论究之每一问题时，务极注意其周密，而于规定所须论究之一切问题时，则务极注意其详备。盖此等问题并非任意采择者，乃知识自身之本质所加之吾人为批判研究之主要论题者。

    至关于吾人研究之方式，则正确及明晰二点，为二大基本要求，凡企图尝试此种精微事业者，自当令其充备此等条件。

    关于正确，我对自身所制定之格率则为：在此类研究中，绝不容许臆断。故一切事物凡有类“假设”者，皆在禁止之列，一经发见，立即没收，固不容其廉价贩售也。任何知识，凡称为先天的所有者，皆要求被视为绝对必然者。此更适用于“一切纯粹先天的知识之任何规定”，盖因此种规定，实用为一切必然的(哲学的)正确性之尺度，因而用为其最高之例证。在我所从事之事业中，是否有成，自当一任读者之判断；著者之任务唯在举示其根据而不陈述判断者对此等根据所当有之结果。但著者以不欲自身减弱其论据，自当注意足以引人疑虑(虽仅偶然的)之处。其所以有时参以己见者，实欲用以消除“所有对于不甚重要之点所生无谓疑惑，以致影响读者对于主要论点之态度”之一类影响耳。

    我知“关于探讨吾人所名为悟性之能力，及规定其使用之规律、眼界”之论究，实无逾于我在先验分析论之第二章名为纯粹概念之演绎中所论述者。此等论述亦实为尽我最大之劳力者——如我所望。非无报偿之劳力。此种颇有甚深根据之论究有两方面。一方面与纯粹悟性之对象有关，意在说明其先天的概念之客观的效力，而使吾人能理解之。故此为我之目的根本所在。至其他一方面则为研讨纯粹悟性之本身，即其可能性及其所依据之认知能力，因而在主观方面论究之。此后者之说明，就我之主要目的言，虽极重要，但并不成为其基本部分。盖主要问题常为：悟性及理性离一切经验所能知者为何，及所知之程度如何？而非：思维自身能力之如何可能？后者乃追寻所得结果之原因，性质颇近似假设(我虽在他处将另有所说明，实际本不如是)；故在此种事例中我似只任意陈述意见，读者当亦可自由发表其不同之意见。以此之故，我自必在读者批判之前，预有一言奉告，即我之主观的演绎，就令不能产生如我所希望之充分确信，而我主要所从事之客观的演绎，则仍保有其完全力量。关于此一点，在九十二页至九十三页(第一版)中所论究者，足以尽之矣。

    至关于明晰，读者首先有权要求由概念而来之论证的(逻辑的)明晰，其次则要求由直观而来之直观的(感性的)明晰，即由于例证及其他具体之释明。关于第一点我已充分具备。盖此为我之目的根本所在；但亦为不能满足第二要求(此虽非十分重要但亦为合理的)之旁因。在我著作之进展中，关于此一点，我每彷惶不知应如何进行。例证及释明固常视为所必需者，在我初稿中，凡需及时，常采入之。但我立即语及我事业之宏大及所论究事项之繁复；且又见及我即纯然以学究的干枯论法论究之，而其结果在量上亦已充分过大，故再以例证及释明增大其数量，我殊觉其不宜。且此等例证及释明，仅为通俗起见所必需；而本书则绝不适于常人之理解。凡真纯研究学问之人无须乎此种例证释明之助，况例证释明虽常令人快适，实足以自弱其所论之效果。僧院长德勒森(terras－son)曾有言，书籍之分量，如不以页数为衡，而以通晓此书所需之时间为衡，则有许多书籍可谓为若不如是简短即应较此更大为简短。在另一方面，吾人如就“思辨的知识之全体(此虽广泛多歧，但具有自原理之统一而来之有条不紊始终一贯)能使人理解”而论，亦正可谓许多书籍若未曾如是努力使之明晰，则当较此更为明晰也。盖凡有助于明晰者，在其细密部分，虽有所补益，但常足妨吾人体会其全体。读者因而不容急速到达概观其全体之点；盖释明所用材料之鲜明色彩，每掩蔽体系之脉络及组织，顾此种体系吾人如能就其统一及巩固判断之，则为吾人所首应注意之主要事项也。

    我敢断言，当著者按今所立之计划，努力以成就一伟大而重要之事业至极完备之程度，而期垂之久远，读者自必大为感奋，悠然生愿随协作之感。玄学就吾人所采纳之见解而言，实为一切学问中之唯一学问，敢期许以微小而集中之努力，且在短时期中到达极完备之程度，其所遗留于后人之事业仅为各就其所择之教学方法采用之，不能有所增益其内容。盖玄学不过吾人由纯粹理性所有一切财产系统的排列之目录耳。在此领域中无一能自吾人遗漏。凡纯由理性本身所产生者，绝不能掩藏，在共通原理已发见以后，立即由理性本身呈显于吾人之前。此种知识之完全统一及其完全来自于纯粹概念而绝不为任何经验或特殊直观(此种直观可引达其能扩大及增进知识者之确定经验)所影响之事实，乃使此种绝对完备不仅能实行，且亦成为必然的。汝其详审汝家，则知汝之财产之如何简单矣。——普西乌斯(persius)。

    此种纯粹(思辨的)理性之体系，我期望在我自然之玄学一书中成就之。此书较今所著批判一书，页数不及其半，但其内容之丰富，则远过于批判一书，盖批判一书以发见“批判所以可能之源流及条件”为首先要务，殆所以清除平整迄今尚在荒芜之土地者也。在本著中我乞求读者以法官之忍耐公正临之，在其他一著作(自然之玄学)，则乞求以协作者之仁爱援助临之。盖在批判一书中所呈现之体系，其所有之一切原理即极完备，但体系本身之完备，则尚须引伸而来之概念无一欠缺。顾此等引申而来之概念，绝不能由先天的计算列举之，而必须逐渐发见之者。惟在此批判一书中，概念之全部综合已申说详尽，所留存之工作惟在分析概念至同一程度之完备而已，此一种事业与其谓之劳役，毋宁谓之误乐。

    关于印刷事项我尚有数言附述。因印刷开始已愆期，故我所校刊者不及半数，我今见有若干误排之处，所误排者除三百七十九页自下上数四行，“特殊的”(specifisch)误为“怀疑的”(skeptisch)以外，尚不致令读者误解其意义。纯粹理性之二律背驰，自四百二十五页至四百六十一页，排列成一表式，凡属于正面主张者列左，属于反面主张者列右。我之所以如是排列者，盖欲命题与相反之命题易于互相比较耳。

    第二版序文

    论究属于理性领域内知识之方法，是否由学问之安固途径进行，此由其结果而极易断定之者也。盖若在艰苦准备以后时行更易，此乃在将达目的之时突行中止；或时时迫不得已却步旋踵，别择新途；又或各各参与此同一事业之人，于进行程序之共通计划未能一致，吾人于此可断言其离进入学问之安固途径尚远，实仅冥行盲索而已。在此等情状中，吾人如能发见所能安全进行之途径，则吾人对于理性实已有所贡献——虽以此故，而令包含在原有之目的中者无数事项(此类目的乃未经详审即行采纳之者)皆应视为无益而废弃之。

    逻辑自古代以来即已在安固之途径中进行，此由以下之事实即可证明之者，盖自亚里斯多德以来，逻辑从未须后退一步，且吾人之所视为改进者，亦仅删除若干无聊之烦琐技巧，或对于所已承认之教诲，更明晰阐明之而已，此等事项与其谓之有关学问之正确性，毋宁谓之有关学问之美观耳。其亦可令人注意者，则降至今日逻辑已不能再前进一步，在一切外表上，已成为完善之学问。近代如或有人思欲加入关于种种知识能力(想象力、理智等等)之心理学数章以及关于知识起源，或关于由不同种类之对象而有不同种类之正确性(观念论、怀疑论等等)之玄学数章，或关于偏见(其原因及救济方策)之人类学数章，以图扩大逻辑之范围，此仅由于其不知逻辑学问之特有性质故耳。吾人若容许各种学问之疆域可互相混淆，此非扩大学问，实为摧毁学问。逻辑之范围久已严密规定；其唯一之职分，在对于一切思维——不问其为先天的或经验的，其起源如何，其对象为何，以及在吾人心中所可遇及之阻障(不问其为偶然的或自然的)——之方式的规律，详密说明之及严格证明之而已。

    逻辑之所以有如是成就者，其便益全在其制限，逻辑因此能有正当理由抽去——实亦其责务使然——知识之一切对象及对象所有之差别，所留存于悟性者，仅为论究其自身及其方式。但在理性，其进入学问之安全途径，自当艰难异常，盖因理性之所论究者，不仅其自身，且又及于其对象。故逻辑为一准备之学问，殆仅构成各种学问之门径；当吾人论究特殊知识时，在批判的评衡此种知识之际，虽必以逻辑为前提，但为欲实际获得此种知识，则吾人应求之于各种专门学问、即种种客观的学问是也。

    今若理性为此等学问中之一因子，则此等学问中之某某部分必为先天的所知者，且此种知识能以两种方法中之一与对象相关，即或纯为规定此对象及其概念(此种对象及概念必为他处所提供者)或又使之成为现实者。前者为理性之理论知识，后者则为其实践知识。在二者中凡理性所完全先天的规定其对象之部分，即纯粹部分(不问包含此部分多寡)，在与由他种源流而来之知识相混时，必须首先分别论究之。盖若吾人浪费其所收入，而不能在收支不相应时，辨别其收入之某部分确能正当支出，某部分必须节减，则为不善经营生计者也。

    数学及物理学(此为理性在其中产生理论的知识之两种学问)皆先天的规定其对象者，前者之规定其对象完全纯粹的，后者则至少其中有一部分应视为由理性以外之其他知识源流而来者也。

    数学在人类理性史所及范围之极早时代，已在希腊之伟大民族中进入学问之坚实途径。但不可因此而即推断数学之能发见——或宁谓之构筑——荡荡大道，一如逻辑(在逻辑中理性仅论究其自身)之易。就我所信，数学曾长期停留于盲索之阶段中(在埃及人中尤为显著)，其转变实由于其中一人之幸运创见所成就之革命，彼所设计之实验，标示此学所必须进入之一种途径，遵由此种途径始得其所有一切时代及其无限扩张之确实进步。此种智力革命(其重要远过于发见回航好望角之通道)及其幸运创造者之历史，并未留传于世。但第喔干尼斯?拉尔的乌斯(diogenes laertius)所留传关于此类事项之记述，曾举一发现几何学论证中不甚重要事项(由常人判断实为无须此种证明者)之人名，至少足以指示此种新途径第一瞬间所成就之革命记忆，由数学家观之，实异常重要，以其足以使湮没之事复彰也。新光明实在论证二等边三角形性质之第一人(不问其人为泰莱斯(thales)或其他某人)心中显露。彼所创建之真实方法，并不在检验彼在图形中或在图形之概念中所见及之事物，以及由此以理解图形之性质；而在发见所必然包含于“彼自身先天的所构成之概念”中之事物，由彼所呈现此先天的事物于彼自身之构成方法，以表现之于图形。彼若以先天的正确性知任何事物，则除必然由彼自身依据彼之概念所加入于图形者之外，绝不附加任何事物。

    自然科学进入学问之大道，为时甚晚。自培根(bacon)之天才建议以来——一方面创始此种发见，一方面则鼓励已在研究途中之人——实仅一世纪有半耳。在此种自然科学之事例中所有发见，亦可谓为智力革命之突变结果。惟我今所指之自然科学，仅限于建立于经验的原理者而言。

    当伽利略(galileo)使具有预先由彼规定一定重量之球在斜面下转时；当笃立散利(torricelli)使空气载有预先由彼计算“与水之一定容量之重量”相等之重量时；或在更近时期，当斯他尔(stahl)以撤去金属中之某某成分及再加入之方法，使金属变为氧化物，氧化物再变金属时；一线光明突在一切研究自然者之心中显露。彼等乃知理性之所能洞察者，仅限于理性按其自身之计划所产生之事物，又知理性不容其自身机械的为自然所支配，必以依据固定

    法则之判断原理指示其进行途径，而强抑自然以答复理性自身所规定之问题。凡偶然之观察不遵从所预行设定之计划者，绝不能产生必然的法则，而理性则唯以发见此必然的法则为任务者也。理性左执原理(唯依据原理相和谐之现象始能容许为等于法则)、右执实验(依据此等原理所设计者)，为欲受教于自然，故必接近自然。但理性之受教于自然，非如学生之受教于教师，一切唯垂听教师之所欲言者，乃如受任之法官，强迫证人答复彼自身所构成之问题。即如物理学，其泽被久远之思想革命，完全由于以下之幸运见解，即当理性必须在自然中探求而非虚构事实时，凡由理性自身之源流所不能知而应仅自自然学习之者，则在其探求中，理性必须以其自身所置之于自然者为其指导。如是，自然研究在救世纪之冥行盲索以后，始进入学问之坚实途径。

    玄学为完全孤立之思辨的理性学问，高翔于经验教导之外，且在玄学中，理性实为其自身之学徒。玄学唯依据概念——非如数学依据概念之适用于直观者。顾玄学虽较一切学问为古，且即一切学问为破坏一切之野蛮主义所摧毁而玄学依然能存留，但玄学固尚无幸运以进入学问之安固途径者也。盖在玄学中，即令理性所寻求之法则，一如其所宣称为具有先天的所洞察者，为吾人最通常之经验所证实之法则，理性亦常遇绝境。以不能引吾人趋向所欲往之途程，在玄学中吾人屡屡却步旋踵。又以玄学之学徒在彼等之论辩中远不能展示有一致之点，故玄学宁视为特适于欲练习武术者之战场，在此战场中无一参与者曾能获得盈寸之地，且绝无术以确保其永久之所有。由此观之，以往玄学之进程，仅在盲索之中，绝不容疑，其尤为恶劣者，则仅在概念中盲索耳。

    在此方面，到达学问之正确途径，至今尚未发见，其理由果安在？其发见殆为不可能乎？如为不可能，则何以自然又以探求此种途径毫无已时之努力赋与吾人之理性，一若此为理性最关重要事项之一者。且若在吾人所深愿对之得有知识之最重要领域之一中，理性不仅使吾人一无成就，且以欺人之期许引诱吾人进行，及至终途，乃大反吾人之所期，则吾人尚有理由信赖吾人之理性耶！又或仅为过去择术未精，致未能发见真实之途径，则以更新之努力，吾人或较前人幸运，但有否任何征候以证实此期望之正当？数学及自然科学由一突发革命以成今日繁荣之例证，由我观之，实足指示吾人应考求在其改变之观点中，此等学问受益如是之大者，其主要方面为何。此等学问之成功，自必使吾人倾向于(至少以实验之方法)模拟其进行程序——以其同为理性知识，就此等学问能类推及于玄学之限度内。吾人之一切知识必须与对象一致，此为以往之所假定者。但借概念，先天的关于对象有所建立以图扩大吾人关于对象之知识之一切企图，在此种假定上，终于颠覆。故吾人必须尝试，假定为对象必须与吾人之知识一致，是否在玄学上较有所成就。此种假定实与所愿欲者充分相合，即先天的具有关于对象之知识(在对象末授与吾人以前，关于对象有所规定)应属可能之事是也。于是吾人之进行正与哥白尼(copernicus)之按其基本假设而进行相同。以“一切天体围绕观察者旋转”之假定，不能说明天体之运动，哥白尼乃更假定观察者旋转，星球静止不动，以试验其是否较易成功。关于对象之直观，此同一之试验，固亦能在玄学中行之。盖若直观必须与对象之性质相合，则我实不解吾人关于对象何以能先天的有所知；但若对象(所视为感官之对象者)必须与吾人直观能力之性质相合，则我自易思及此种可能性。诚以直观成为所知，我即不能止于此等直观，而必须使成为表象之直观与为其对象之某某事物相关，且由直观以规定此对象，故或我必须假定为我借以得此规定之概念与对象相合，或假定为对象或经验(此为同一之事物盖对象唯在经验中始为所与之对象而能为吾人所知)与概念相合。在前一假定，我仍陷于“关于对象我如何能先天的有所知”之烦困中。在后一假定，其观点较有期望。盖经验自身即为包括悟性之一类知识；而悟性则具有此种规律，即我必须预行假定，在对象授与我之前，此种规律即存在我之内部，盖即先天的存在者。此等规律在先天的概念中表现经验之一切对象，必然与此等先天的概念相合，且必须与之一致。至关于“仅由理性所思维，且实为必然的，但绝不能在经验中授与”(至少在经验中非理性所思维此等对象之形相)之对象，则在思维此等对象之企图中(盖此等对象必须承认为所思维者)，关于吾人所采用之新思维方法(即吾人关于事物所能先天的知之者，仅限于吾人自身之所置之于事物者)实提供有一卓越之检验标准。

    此种实验有所成就亦即吾人之所能愿欲者，且对于玄学期许其在第一部分中——此为论究其相应之对象(与之适相符合)能在经验中授与之先天的概念之部分——有进入学问之安固途径之望。盖新观点足使吾人说明何以能有先天的知识；且关于“成为自然(所视为经验之对象之总和者)之先天的基础”之法则，复与之以满足之证明——此二者遵由以往之方法，皆不能有所成就者也。但关于吾人所有先天的认知能力之此种演绎，在玄学之第一部分中，实具有惊人之效果，但似与第二部分中所论究玄学之全部目的，大为背驰。盖超越一切经验眼界，虽正为玄学所唯一企求之事，但吾人之所断言者，则为吾人绝不能超越可能的经验之限界。但此种情状适足以产生此种实验，即吾人间接能证明第一部分中所评判吾人所有先天的理性知识之真实，盖即此种先天的知识仅与现象相关，至事物自身则一任其自身为实在之物，但视为吾人所不能认知者耳。诚以势必迫使吾人超越经验及一切现象之限界者，乃此不受条件制限者，此为理性以必然性及正当权利对于物自身所要求者，盖欲以之完成条件之系列者也。故若假定为吾人之经验的知识与所视为物自身之对象相合，则思维此不受条件制限者自不能无矛盾，但若假定为“吾人所有事物之表象”(如事物之所授与吾人者)并不与“所视为物自身之事物”相合，乃“所视为现象之对象”与吾人之表象形相相合，则此种矛盾即消失矣；故若吾人发见此不受条件制限者，在吾人认知事物之限度内，即在事物授与吾人之限度内，不能在事物中见及之，而仅在吾人所不知之一类事物限度内，即在此等事物为物自身之限度内寻求之，吾人始能正当断言吾人最初以实验之目的所假定者，今则确已证实之矣。但在超感官之领域中，一切进行皆不容思辨的理性有之之时，亦尚有吾人所能论究之问题，即在理性之实践知识中，是否能发见资料足以规定理性所有“不受条件制限者之超验的概念”，因而能使吾人依据玄学之愿望，借先天所可能之知识，以超越一切可能的经验之限界(虽仅自实践的观点而言)。思辨的理性至少留有此类扩大之余地；同时思辨的理性若不能实行扩大，必须任此种余地空闲，但吾人固有自由借理性之实践的资料以占领此余地(设属可能)，且实为吾人使命之所在世。

    依据几何学者物理学者所立之例证，使玄学完全革命化，以改变玄学中以往所通行之进行程序，此种企图实为此批判纯粹思辨的理性之主要目的。本批判乃一方法论，非即学问自身之体系。但在同时亦已规划学问之全部计划(关于其限界及其全部之内部构造)。盖吾人之思辨理性具有此种特质，即按理性所由以选择其思维对象之种种不同方法，以衡量其能力，又能—一列举理性所由以提出其问题之种种方法，因而能(或势所必然)推寻一玄学体系之完备纲要。关于第一点，除思维的主观由其自身而来者以外，先天的知识中绝无能归之对象者；至关于第二点，纯粹理性在其知识之原理有关之限度内，为一完全独立自存之统一体，其中与有机体相同，一切部分皆为一切其他部分而存在，全体为各部分而存在，故除在其与纯粹理性之全体运用相关之全部关系中，详密审察之以外，无一原理能就任何一种关系安全采用之者也。因之玄学又具有论究对象之其他学问所无之独特优点(逻辑仅论究普泛所谓思维之方式)，即若玄学由此批判以进入学问之安固途径，则自能纲罗此全部领域之详尽知识是也。玄学应仅论究原理及此等原理自身所规定之使用眼界，故能完成其事业，且以之为完全无缺不能有所增益之资产而传之后世。盖玄学乃根本之学，自负有臻此完全境域之义务。吾人对于玄学自必能作是言：尚有应为之事留存时，不能以之为有所成就者也。

    但将有人问，吾人所欲留传于后人者果为何种宝藏？其称为批判所纯化，及最后告成所建立之玄学，其价值如何？凡粗知本著之大略者，自将见其效果仅为消极的，唯在警戒吾人决不可以思辨理性越出经验之限界耳。此实为批判之主要效用。但当吾人承认思辨理性所以之越出其固有眼界之原理，其结果并不扩大理性之运用而适足缩小其运用时(如吾人在严密审察之下所见及者)，则此种教导立得其积极的价值。盖此等原理，本不属理性而属于感性，在其用之于超越经验时，势必迫使感性之范围与实在者等量齐观，于是在理性之纯粹(实践的)运用中，乃取理性而代之矣。故在吾人之批判制限思辨理性之限度内，固为消极的；但因其由此除去实践理性运用之障碍，乃至其势欲毁灭实践理性之运用者，则实具有积极的及极重要之效用。至少其结果如是，吾人因而立即确信有纯粹理性之绝对的必然的实践运用(道德的)，理性在此运用中，自必超越感性之限界。实践理性，在如是进展中，虽无须思辨理性之助力，但亦必严防其有相反之处，使理性不致陷于自相矛盾。凡不以批判为有积极之贡献者，实等于谓警察无积极之益处，以其主要职务仅在防免足使公民互相恐惧之暴乱，而使各人得安居乐业耳。空间时间仅为感性直观之方式，故为“所视为现象一类事物”之唯一存在条件；且除有直观能授与吾人，以与悟性概念相应以外，吾人并无任何悟性概念，因而亦无事物知识之要素；故吾人不能有关于“视为物自身之任何对象”之知识，所有知识仅限于其为感性直观之对象即现象是也——凡此种种皆在批判之分析部分中证明之。故其结论，自当为“理性之一切可能的思辨知识，唯限于经验之对象”。但吾人进一步之论议，自亦当切记在心，即吾人虽不能认知“所视为物自身之对象”，但吾人自必亦能思维此等“视为物自身之对象”，否则吾人将陷于背理之论断，谓无显现之者而可有现象矣。今任吾人假定并不设立“所视为经验对象之事物”与“视为物自身之事物”间之区别(吾人之批判已说明此区别为必然的)。则在此种情形中，一切普泛所谓事物，在其成为“因果相乘之原因”之限度内，皆将为因果原理所规定，因而为自然之机械性所规定矣。故我对于同一事物，例如人之心灵，谓其意志固自由，但又服属自然之必然性，即不自由云云，则不能无明显之矛盾。此盖我以同一意义——即视为普泛所谓事物，易言之视为物自身——解说两命题中之心灵；故除先经批判以外，实不能有所说明者也。但若吾人之批判所教导者为不谬，即对象应以“视为现象及视为物自身”之二重意义解释之；又若悟性概念之演绎有效，因而因果原理仅适用于前一意义之事物，即限于其为经验之对象(此等同一之对象，如以另一意义解释之，则不从属因果之原理)则假定为同一之意志，在现象中(即在可见之行为中)，必然服属自然之法则，因而极不自由，但同时又以其属于物自身，此为不服属自然法则者，故又自由云云，实无矛盾。自后一观点所言之我之心灵，实不能由思辨理性知之(更不能由经验的观察知之)，故所视为此一种存在所有性质之自由(我以感性界中种种结果为由彼所发生者)，亦不能以任何此种方法知之。盖我若能以此种方法知之，则我应知此种存在一若其存在已受规定而又不在时间中规定矣。顾此为不可能者，盖因我不能由任何直观以支持我之概念。但我虽不能认知自由，尚能思维自由；易言之，若顾及两种表象形相——感性及智性——间吾人之批判的区别，及纳粹悟性概念与由此等概念引申而来之原理等所有之制限，则自由之表象至少非自相矛盾者也。

    吾人若承认道德必然以“所视为吾人意志所有性质”之自由(最严格之意义)为前提；盖即谓吾人如承认道德产生“所视为理性之先天的所与”之实践原理(此为吾人理性所固有之根本原理)，且除假定有自由以外，此事将成为绝对不可能；又若同时吾人承认思辨理性已证明此种自由不容人思维之者，则前一假定(此为道德而假定之者)将退让别一主张(译者按：即自然之机械性)，与此主张相反者含有明显之矛盾。盖因仅在假定有自由之前提下，否定道德始含有矛盾，今若以自由为不能思维之事，则自由及道德皆将退让自然之机械性矣。

    道德并不要求必须以容认自由为前提，仅须吾人具有自由云云不致自相矛盾，及至少须容人思维之，且因自由为吾人所思维者，自不妨阻其为自由行动(此自别一关系言之则为自由行动)而又与自然之机械性相合。于是道德学说及自然学说各能改进其位置矣。但此仅限于批判已先行证明吾人对于物自身绝不能知，且一切能为吾人理论上所知者又仅限于现象而始可能者也。

    此种对于纯粹理性之批判的原理所生积极利益之论究，自亦能在神及“吾人心灵之单纯性”之概念中发展之；但为简便计，一切皆从略。但就吾人之所已言者证之，神、自由及灵魂中平之假定(此为我之理性所有必然的实践运用而假定者)若不同时剥夺“思辨理性自以为能到达超经验的洞察”之僭妄主张，则此种假定亦属不可能者。盖理性为欲到达此超经验的洞察，则必须使用实际仅能推用于经验对象之原理，若复应用之于所不能成为经验之对象时，则此等原理实际又常转变此等对象为现象，于是使纯粹理性之一切实践的开展成为不可能。故我发见其为信仰留余地，则必须否定知识。玄学之独断论(即不经先行批判纯粹理性，在玄学中即能坦然进行之成见)乃一切无信仰(此常为异常独断的而与道德相背反者)之根源。

    以依据纯粹理性批判所构成之系统的玄学，传之后世，虽非难事，但不可轻视此种遗产之价值。盖不仅理性将因而能遵由学问之安固途径，不似以往无审察、批判之冥行盲索；且性耽研究之青年，亦将因而费其时间于较之独断论更有实益之处，彼等受独断论之影响，往往及早时期即大为其所鼓动，沉溺于轻率思辨彼等所绝不能理解且亦无一人能洞知之事物——此乃鼓励彼等创制新观念新意见而置实学之研究于不顾者也。且其中尚有一不可衡量之利益，即今后一切对于道德及宗教之反对论，将永远沉寂，此盖以苏格拉底之方法使之然者，即以最明晰之证据，证明反对者亦无所知耳。是以在世界中常存有某种玄学，今后亦常能继续存在，玄学存在，则纯粹理性之辩证性质自亦同在，盖此为纯粹理性所自然发生者也。故杜绝玄学所有误谬之源流以期一举铲除玄学中之有害影响，实为哲学之第一及最重要之任务。

    在学问之领域中，虽有此重大较变，思辨理性虽必忍受其幻想的所有之损失，但人类之普泛关心事项，则一如以往永处人所尊重之特有地位，世界在以往自纯粹理性之教导所得之利益，亦绝不消失。其受损失者仅为学派之独占权，与人类之关心事项无关。我今将质之最冥顽之独断论者，自实体之单纯性所推得吾人死后继续存在之证明，又如由主观的实践必然性与客观的实践必然性之间所有烦琐而无效用之区别所到达其与普遍的机械性相对立之意志自由之证明，又如由实在的存在体之概念(变化体之偶然性及第一主动者之必然性之概念)所演绎之神之存在之证明等等，是否能离学派而教导公众之心或稍能影响于公众之信仰？此皆绝不能有之者，且以通常人类理解力不适于此种烦琐之思辨，故绝不应如是期待之。此种流布广泛之信仰，在其依据合理的根据之限度内，实全由他种考虑而起者。来生之期望，起于吾人所有绝不能为现世所满足(以现世不足尽人类完成其全使命之智能)之特性；自由之意识，则完全根据于“义务明显展示于吾人之前，与一切由利害好恶所生之要求相对立”而起，聪明伟大之创世主之信仰，则纯由自然中随处展示之光荣秩序、美及神意所产生者也。当其已使学派承认彼等在普遍的人类有关之事项中，不能自以为较大多数人所到达者(此为吾人所极度重视者)有更高更圆满之洞察，以及彼等(作为哲学之学派)应限于研究此种普遍所能理解之事，且在道德的见地上阐发其证明之充分根据时，则不仅以上之所有(译者按：即灵魂不灭、意志自由、神之存在等)不因思想革命而有所动摇，且因改革而更获得较大之权威者也。其受转变之影响者，仅学派之僭妄要求，盖学派皆切望被视为此种真理之唯一创作者及所有者(一如彼等在许多其他知识之部门中所能要求者)，由彼等自身掌握此种真理之关键，而仅传布真理之用途于公众——其不知与我等耳，乃切望被视为唯彼一人知之者。顾同时对于思辨的哲学者之较平妥要求，亦承认其要求切当。即思辨的哲学者关于有益于公众而非公众所知之学问，即理性之批判，依然具有唯一之权威。盖批判绝不能使之通俗化，且亦无使其通俗化之必要。诚以拥护有益真理所精炼之论据，既非诉之于常人，故在公众一方亦无精妙之驳难能反对之也。然在到达思辨高度之人，则主张与反驳二者皆为绝不能免者；且由彻底研究思辨理性之权利所在，以期永能防免为人所轻侮，实为学派之义务，盖此种轻侮，由于玄学者因其教说趋入歧途所必须陷入之论战(后则僧侣亦陷入此论战中)迟早必在公众间发生者也。惟有批判能铲除唯物论、定命论、无神论、无信仰、狂信、迷信(此皆能普遍有害于公众者)及观念论、怀疑论(此则主要有害于学派而尚难传达于公众者)等等。政府如以干与学者之事业为适当，则鼓励批判自由(盖唯由批判，理性之劳作，始能建立于坚实基础之上)实较之维护学派之可鄙专横，更合于对学问对人类之贤明爱护，盖此等学派对于公众所绝不关心，且其损失亦绝非公众所能感知之蛛网(体系)毁灭，大声疾呼谓为公众之危害者也。

    此批判并不反对理性在其所视为学问之纯粹知识中之独断的进程，盖因此种进程必须常为独断的，即自正确之先天的原理以产生严格之证明是也。其所反对者，仅为独断论，即反对其自以为依据原理纯自(哲学的)概念即能促进纯粹知识，一如理性所久已习行之者；且以为最初无须研讨理性究以何种方法，由何种权利而获有此等概念，即能从事于此等等之专横独断。故独断论乃末经预行批判其自身所有能力之纯粹理性之独断的进程。但在反对独断论时，吾人决不因而宽纵假借通俗名义之浅薄浮辞，及颠覆一切玄学之怀疑论。反之，此种批判实为一根据完密之玄学所必须之准备，此种玄学，以其为学问，故必须依据体系之严格要求，独断的发展，不以满足平凡的公众之方法行之，唯在满足学派之要求。盖此为玄学所务须遵行之要求而不可忽视者，即玄学应完全先天的成就其事业，而使思辨理性完全满足是也。故在实行批判所制定之计划中，即在未来之玄学体系中，吾人应遵由一切独断的哲学家中之最伟大者完尔夫(wolff)之严密方法。彼为首先以例证(由彼之例证警觉在德国至今尚在之彻底精神)指示：学问之坚实进展，如何仅由原理之秩然建立，概念之明晰规定，以及依据严密之证明而主张，且避免推理中有轻率突飞之步骤等等而到达之者也。彼如曾思及预行批判“机官”即批判纯粹理性自身以准备其基础，则彼实为最适于使玄学进达学问之尊严地位之人。彼之不能为此，其咎并不多在彼自身，而在当日所通行之独断的思维方法，关于此一点，完尔夫当时及其以前时代之哲学家皆无相互责难之权利。至反对完尔夫之治学方法而又反对纯粹理性之批判者，其目的所在，仅欲脱离一切学问之束缚而变业务为游戏，正确性为意见，哲学为偏护私见耳。

    至关于此第二版，我曾利用机缘，尽力之所能，以除去足以引人误解书中所有费解及晦昧之处(此或为我之过误)，盖即思想敏锐者，当其批判吾书时，亦尝陷入此种误解也。顾命题自身及命题之证明，乃至结构计划之方式及其详密之点，我皆未见其中有应改变之处。此乃一方由于我在公之于公众以前，已经长期审察，一方则由于吾人所论究之主题之性质。盖纯粹思辨理性具有“一切事物在其中成为一官品之一种结构”，全体为一切部分而存在，一切部分为一切其他部分而存在，故即至微小之缺点，不问其为过误(误谬)或缺陷，亦必在行使之际显露也。我所期望者，此体系将通彻未来保持此亘久不变之点。盖使我具此确信者实非自欺，乃经验所得之证明，即或自最小之要素以进达纯粹理性之全体，或自全体(盖此亦由实践领域中之终极目的所呈现于理性者)以达各部分，其结果皆相等是也。故凡企图变更之者，即令变更其最小之部分，亦立即发生矛盾，其矛盾不仅在体系中，且在普泛所谓人类理性中发生。至关于阐释方法，则未尽之处尚多；在本版中我所修正者意在除去(一)关于感性论，尤其关于时间概念之误解；(二)关于悟性概念演绎所有晦昧之处；(三)在纯粹悟性原理之证明中，外观上缺乏充分证据；最后驳难合理的心理学之推理错误一章内所有之错误说明。自此点以外，即自先验辩证论第一章以下，我皆未有所变更。盖时间过促，不容再有所更改；且关于其余各部分，我皆未见精辟公平之批判有任何误解之处也。我虽未便列举此等批判者之名，奉之以其所应得之赞辞，而我之注意被等之评论则在以上所举之新修正之各部分中，自易见及之。此等修正虽含有小损失，但除使卷页繁重以外，实为不可避免者，盖我曾删节若干部分，此于全体之完善固不关重要，但在许多读者或以其别有所神益而深惜其失去也。然惟删节我始能如我所期望留有修正为更易理解之释明之余地，此等新修正者对于命题之基本事项或命题之证明，虽绝对无所变更，但与以前之论究方法则随处有十分相异之点，盖此等处非仅以新者杂入旧者中所能了事者也。此种损失(损失微小且参考第一版即能补救之者)我期望将以新版之大为明晰补偿之。在种种刊物中——评论及论文——我见及彻底精神在德国并未消灭，仅为一时流行之虚伪自由思想所掩蔽；以及批判途径之艰难曾不沮丧笃学明智之士之通读我书，不胜欣慰之至——此一种著作乃引达学术的(且唯其为学术的始能持久存在，故为最需要者)纯粹理性之学问。在释明中，随处缺陷之处颇多，完成之业，我将期之富有洞察力而又具有说明畅达之天才之人士(我实自觉未具有此种天才)；盖关于此一点，其危险不在为人所论驳而在不能为人理解。自今以往，我虽不能容许自身加入论战，但我将严密注意一切提示，不问其来自论友或论敌，以为将来依据此准备的学问以缔造其体系之用。在此等等劳作之进展中，我年事已甚高(本月已达六十四岁)，故我若欲成就“我所提议提供一自然玄学及道德玄学之计划”(此种自然玄学及道德玄学足以证实我在思辨理性及实践理性两领域中所批判之真理者)，则我必节省我之时间。故清除本著中晦昧之处(此为新事业之所不可避免者)及为本著全体辩护，我必期之以我之教说为彼自身所有之人士。哲学著作不能如数学论文防卫谨严，故触处可受人驳击，但其体系之结构，自统一之全体观之，则固无丝毫危及之虞也。具有通达无碍之精神通晓新体系者甚鲜；且因一切革新，通常不感兴趣，故抱从事于此新体系之志趣者更鲜。吾人如随处择片段文字，截去其前后联络，比较考订，则外观上之矛盾自必不少，尤其在以自由表达方法所著作之书籍。在以耳为目之人士观之，此种矛盾有损著作之价值；但在通晓全体理念之人士观之，则此种矛盾极易解决者也。故如学说之本身坚强，则凡其初似足以伤及此学说之偏重过度之处，经历时日，适足以使学说中向之精粗轻重不平衡者因而平衡；且若有公正、明察、性易通欲之人士，弹其心力为之阐释，则短期间内，此学说之叙述文辞，亦必斐然可观者也。

    一七八七年四月堪尼希堡

    导言

    一 纯粹知识与经验的知识之区别

    吾人所有一切知识始于经验，此不容疑者也。盖若无对象激动吾人之感官，一方由感官自身产生表象，一方则促使吾人悟性之活动，以比较此类表象，联结之或离析之，使感性印象之质料成为“关于对象之知识”，即名为经验者，则吾人之知识能力，何能觉醒而活动？是以在时间次序中，吾人并无先于经验之知识，凡吾人之一切知识，皆以经验始。

    吾人之一切知识虽以经验始，但并不因之即以为一切知识皆自经验发生。盖即吾人之经验的知识，亦殆由吾人所受之于印象者及吾人之知识能力(感性印象仅为其机缘)自身所赋与者二者所成。设吾人之知识能力对于经验的知识有所增益，则非勤加注意，使吾人善于离析此所增益者以后，吾人殆不能辨别知识之质料与知识能力之所增益者。是否有离经验乃至离一切感官印象而独立自存之知识，则为一至少须严密审察之问题，而不容轻率答复者。此类知识名为先天的，以与来自后天的即来自经验之经验的知识有别。

    但此“先天的”名词并未精确指示吾人所有问题之全部意义。盖通常有许多自经验所得之知识，亦常谓为吾人先天的具有之，或谓为先天的能具有之者，其意义所在乃指吾人并不直接自经验得之而自普遍的规律得之耳——但此类规律乃吾人自经验所假借者。故吾人对于一掘其居室屋基之人，谓能先天的知此屋之将倾覆，即彼无须俟此屋之实际倾覆即知之。顾彼仍未能完全先天的知此。盖彼由经验始习知物体之有重量，及当其支持者撤除以后，即将倾覆耳。

    是以在本书以下所述所谓先天的知识非指离某某个别经验而独立自存之知识，乃指绝对离开一切经验而独立自存之知识。与此相反者为经验的知识，此仅后天的可能，即仅由经验而可能之知识。当先天的知识未杂有经验的事物在内，则名为纯粹的。例如“一切变化皆有其原因”之命题，虽为先天的但非纯粹的，盖因变化乃仅能得自经验之概念。

    二 吾人具有某种先天的知识，乃至常识亦绝未缺乏此类知识

    吾人此处所需乃一能用以正确辨别纯粹知识与经验的知识之标准。经验教示吾人某某事物之情状如是如是，而非某某事物必须如是不能别有其他情状之谓。于是第一，设吾人有一命题，在思维时，被思维为必然者，则此命题为先天的判断；此命题设更非由任何命题引申而来(除亦具有必然的判断之效力者)，则此命题为绝对的先天的判断。第二，经验从未以真实严格之普遍性赋予其判断，而仅由归纳与之以假定的、比较的普遍性。是以吾人仅能谓在吾人迄今所观察之限度中，某某规律未见有例外耳。今如有一判断以严格的普遍性思维之，即不容其有例外之事可能者，则此一判断非来自经验而为绝对先天的有效。经验的普遍性，仅以在最多数事例中所视为有效力者任意扩而充之，以之为对于一切事例皆有效力，例如“一切物体皆有重量”之命题。反之，当严格的普遍性为一判断之本质者时，则此一判断乃指示知识之一种特殊源流即指示一种先天的知识能力。因之，必然性与严格的普遍性，为先天的知识之正确标准，且二者有不可分离之关系。惟因行使此等标准时，判断之偶然性有时较判断之经验制限更易于显示，或因判断之无限制的普遍性，有时较判断之必然性更易明显证明，故分别行使此二种标准较为合宜，盖每一标准就其自身言，皆确实无误者。

    在人类知识中有必然而又普遍(自最严格之意义言之)之判断，即纯粹的先天的判断，此固极易显示者也。如欲从学问中求一实例，则吾人仅须取数学之任何命题即见之；如须从常识中求一实例，则“一切变化必有一原因”之命题，即足以尽之矣。在后一例中，此原因概念显然含有与结果相连之必然性及规律所有之严格的普遍性等之概念，所以吾人若加休谟(hume)所为，欲从“所发生事象与前一事象之重复联想”，及“连结表象之习惯”(此习惯由重复联想所发生，而仅成为主观的必然性者)以引申此原因概念，则原因概念将因而丧失无余矣。今即不征之此种实例，亦能展示纯粹的先天的原理为使经验可能所不可缺者，因而证明此类原理乃先天的存在者。盖若经验所依以进行之一切规律，其自身常为经验的，因而为偶然的，则经验又何从得其正确性？盖此等规律固不能视为第一原理者也。惟吾人今则以证实吾人之知识能力有一种纯粹运用及提示此类运用之标准为何，即已满足矣。

    此种先天的起源，不仅判断中有之，即概念中亦有之。盖若吾人从一物体之经验的概念中，将其中所有一切经验的形象，如色、刚、柔、重乃至不可入性等等，—一除去，但仍留有一物体(此物体今已消灭无余)所占之空间，此空间固不能除去者也。又若吾人从任何对象(物质的或非物质的)之经验的概念中，将经验所教示吾人之一切性质除去，但仍不能将“对象所由以被思为实体或被思为属于实体者”之性质除去(此实体之概念，虽较之普泛所谓对象之概念更为确定)。故由于实体概念所迫使吾人承服其为实体之必然性，吾人惟有承认此必然性之基础在吾人所有先天的知识之能力中耳。①

    ①在第二版中，导言共分五节，而第一版则为两节。第二版中之第一第二两节，在第一版中则为首二段，其文如下：

    先验哲学之理念经验为吾人悟性在改造感性印象之质料时所首先产生之产物，此无可疑者也。因之，经验为最初所授与吾人之知识，且在经验之进展中新知无穷，所以在一切未来时代之连续生活中所能采集之新知识，绝无缺乏之虞。但经验绝非限定吾人悟性之唯一领域。经验教示吾人以事物之所有情状，而非事物之必然如是不容别有其他情状者。是以经验不与吾人以真实之普遍性；而理性则因其坚执此类普遍性之知识，故为经验所刺激而非经验所能满足。此类普遍的知识(同时具有内的必然性之性质)，因其自身离去一切经验，必应明晰而正确。因之，此类知识名为先天的知识；反之，仅自经验假借来者，则通常名之为后天的或经验的所知。

    其尤为显著者，即在经验中，吾人亦见含有“其作用惟在连结种种感官表象”起自先天之一类知识。盖即吾人自经验中除去属于感官之一切事物，仍见其留有若干本源的概念及自此类概念引申而来之判断，此类概念与经验无关，必纯由先天的发生，盖以其能使吾人对于所显现于感官之对象，更能有(或至少使吾人信以为能有)较经验所能教示者以上之主张耳——此类概念对于吾人之主张与以真实之普遍性及严格之必然性，此皆非经验的知识所能提供者。

    三 哲学须有一种规定先天的知识之可能性、原理及其范围之学问

    较之以上所述更为逾越常度者，乃有某类知识离去一切可能的经验之领域，貌似扩大吾人之判断范围于一切经验限界以外，至其所以实行之者，则惟赖“经验中不能有其相应对象”之概念。

    正赖此类知识，吾人之理性乃得在感官世界以外经验所不能导引不能较正之领域中，从事于“吾人所视为较之悟性在现象领域中所习知者更为重要其目的更为高贵”之研究。对于此类切要研究，吾人因其性质可疑，则宁愿冒误谬之危险以尝试之，而不愿就此作罢或轻视淡漠此种为纯粹理性自身所设定绝不能回避之问题，为神、自由、灵魂不灭三者。其最后目的唯在解决此类问题之学问(以及其所有一切准备)为玄学；玄学之方法，最初为独断的，此乃并未先行审察理性之能力是否适于如是伟大之事业即贸然从事者。

    当吾人离去经验根据以后，对于吾人所设计建造之建筑物基础，应由绵密之研究，自行保证，凡吾人所有之知识，非先确定其由来，决不使用，所有之原理，非先知其起源，决不信赖，此固极自然者也。质言之，应先考虑悟性因何而能到达此先天的知识，及此先天知识所能有之范围、效力、价值如何等等问题，实极自然。唯此“自然”一词，吾人若指正当合理所应有者而言，则自然诚莫过于此。若吾人以“自然”一词指习见者而言，则适得其反，此类研究之所以久被忽视，乃成为最自然而最易明之事矣。盖因属于此类知识之一部分即数学久已证实其可信赖，因而对性质上与之不同之其他部分，亦有乐观之期望。况吾人一旦出乎经验范围之外，即无为经验所否定之虑。而引使吾人扩大知识之诱惑，又如是之强烈，非遭遇直接矛盾，决不能阻止吾人之进行；且此类矛盾，吾人若在所有之空想构造中加以审慎，即能避免——唯矛盾虽能避免而其为空想之构造则如故。数学关于吾人离去经验在先天的知识中所能进展之程度，实与吾人以光辉之例证。顾数学所研究之对象及知识，唯限于其能表现于直观中者。但此种情形易被忽视，盖因在思维中直观自身即能先天的授与吾人，因而难与纯然概念相区别。为此种所已证明之理性能力所误，渴望知识扩大之心遂不知有所制限。轻捷之鸽翱翔空中，感遇空气之抗阻，遂悬想在真空中飞行，当更畅适。柏拉图(platon)以感官世界制限悟性过甚，遂鼓观念之翼，轻率离感官世界以入纯粹悟性之真空界中，其情正同。顾彼未见及竭其所有之力，实未尝有所寸进——良以未遇“彼所可据为支点能应用其能力而使悟性活动”之抗阻耳。竭其力之所能，急遽完成其思辨的结构，惟在完成后始研讨其基础之是否可恃者，比比皆是，此诚人类理性共通之运命。当其欲使吾人确信其基础之巩固，或意在使吾人废弃能危及其基础之最新研讨，乃借种种文饰之辞自解。但当实际经营此思辨的结构时，吾人何以能无所疑惧而傲然自以为贯通一切者，盖由于此种情形，即理性之大任务(或许最大任务)在分析吾人关于对象所已有之概念。此种分析，予吾人以相当数量之知识，此类知识虽仅在阐明吾人概念中之所含有者(虽在混淆状态中)，但至少就其方式而言，尚足视为创见。然若就其质料或内容而言，则并未扩大吾人所已有之概念，仅分析之而已。惟因此种程序产生真实之先天的知识，理性遂深为所惑，于不自觉中，潜引入性质完全不同之主张于其内——即以完全相异之其他概念加于所与概念，且先天的加于其上。至理性何以能如是，则尚未为人所知。且此一问题亦从未为人所思及。故我即将进论此两种知识间之异点。

    四 分析的判断与综合的判断之区别

    在含有主宾关系之一切判断中(今仅考虑肯定的判断，至以后适用于否定的判断，则极易为之)此种关系之所以可能共有二种方法。或乙宾词属于甲主词而为包含于甲概念中之某某事物，或乙与甲虽相联结而乙则在甲概念之外。前一类我名之为分析判断后一类则名之为综合判断。分析判断(肯定的)其中宾主连结，视为相同之事物；凡其连结，不以宾主二者为相同之事物者，则应名为综合判断。前一类，因宾词对于主词之概念一无所增益，惟将主词之概念分剖成“所含在其中构成此一概念之若干概念”(虽属混淆)，故亦可名之为说明的判断(erlauterungsurtheil)。后一类则对于主词之概念加以一“其所绝末含有，且即分析亦不能自其中抽绎”之宾词；故又名之为扩大的判断(erweiterungsurtheil)。例如“一切物体皆为延扩的”，此即一分析的判断。盖若求“与物体相连结之延扩”，则固无须逾越物体概念以外。诚以欲觅此宾词，仅须分析此物体概念即得，即我自身能意识我常在此物体概念中所思维之杂多足矣。故此判断为分析的。但若云“一切物体皆有重量”，则此宾词与我在普泛所谓物体概念中所思维者有极不同之点；故加有此类宾词，即产生综合的判断。

    经验判断①就其自身而论，皆为综合的。欲在经验上建立一分析的判断，则为背理。盖当构成此分析的判断，我不必越出我之概念以外，即无须经验之证明以维持之者。因之，“物体为延扩的”之命题，乃先天的有之而非经验的。诚以在诉之经验以前，此物体概念中已具有我之判断所需之一切条件。我仅依据矛盾律，自此概念中抽绎此所需之宾词，同时且能意识此判断之必然性——此为经验所绝不能教示吾人者。反之，在普泛所谓物体之概念中，虽不能包含“重量”一宾词，但此物体概念乃由经验所有部分之一部分以指示经验之对象者，故我能将此同一经验之其他部分加于此一部分，而使之同属于此概念。其初我能由延扩、不可入性、形体等等之属性，自分析方面以了解此物体概念(所有此种属性已包含在物体概念中)。但当还顾我所由以得此物体概念之经验，而见及“重量”常与上述云云之属性相连结，于是我将此“重量”作为一宾词而系附于此概念；惟我之系附此宾词，乃综合的，因而扩大我之知识。故“重量”宾词之所以能与物体概念综合，乃依据经验。盖一概念虽不包含在其他之概念中，但仍互相联属(虽为偶然的)，成为一经验全体所有之部分，此经验自身即为直观之综合的连结。

    但在先天的综合判断中，则绝无此类经验之后援(在此种判断中，并无在经验领域中探求之便益)。当我欲出甲概念之外以知乙概念与甲概念相连结，则我所依据者为何？综合之由以可能者，又为何？今以“一切发生之事物皆有其原因”一命题而言。在“发生之事物”之概念中，我实思维“有一时间在其前之一种存在”，以及等等，因而从此概念能得一分析的判断。但原因概念乃在此概念之外而指与此“所发生者”不同之某某事物而言，故绝不能包含于“所发生事物”之表象中。然我何以能以“与之完全不同者”为此“所发生事物”之宾词，且何以又知原因概念虽不包含其中而又隶属于此概念，且为必然隶属之者？当悟性信其能在甲概念以外，发见与此概念性质绝异而同时又视为与之相连结之乙宾词时，悟性所依恃之“不可知等于x者”果为何？此x决非经验，盖因使第二表象与第一表象相连结，所提示之原理不仅具有经验以上之普遍性，且又具有必然性之性质，故完全为先天的，且以纯然概念为其基础者。所有一切吾人之先天的思辨知识最后之所依据，必为此综合的即扩大的原理；分析的判断固极重要而又必须，但仅在使此种确实而广大之综合(即对于固有之知识能增加真实之新知识者)所必须之概念明晰时，始重要而必须耳。②

    ①自经验判断至此段之末，皆为第二版所改易者，至第一版之原文则如下：

    由以上所述显然如下：(一)吾人之知识由分析的判断绝不能扩大，仅我所已有之概念提示于前，而使我易于理解耳；(二)在综合的判断中，如欲知一实辞不包含于此概念中而又隶属之者，则必须于主词概念之外，别有为悟性所依据之某某事物(x)。在经验的判断即关于经验之判断之事例中，欲适合此种要求，绝无所谓困难。此x即我由甲概念所思维之“对象之完全经验”——甲概念乃构成此经验之一部分者。盖因我在普泛所谓物体之概念中虽不能包括“重量”一宾词，但此物体概念，乃由经验之一部分以指示此完全经验；所以我能将同一经验之其他部分加于此一部分作为隶属之者。先由分析，我能由延扩、不可入性、形体等等以理解此物体概念(所有此种属性已包含在物体概念中)。欲扩大我之知识，我还顾我所由以得此物体概念之经验，而见及“重量”常与以上云云之属性相连结。经验即甲概念以外之x，而为乙“重量”宾词与甲概念间之综合所以可能之所依据者。

    ②第一版此下尚有一段：

    此处尚伏有一种神秘，纯粹悟性所生知识之能进入于无制限之领域，端赖此神秘之解决，始能确实可恃。吾人今所必须从事者，乃在就先天的综合判断所固有之普遍性，以发见此种判断所以可能之根据，而得洞察所以使此类判断可能之条件，以及将此种自成一类之知识，按其来源、部类、范围、限界，组成一完备而足供一切使用之体系。关于综合判断之特点，今姑以此为限。

    五 理性之一切理论的学问皆包含有先天的综合判断而以之为原理

    (一)一切数学的判断绝无例外皆为综合的。此一事实虽确实不可动，其结果虽极重要，但向为从事分析人类理性之人所忽视，已彼等所有一切推断，亦正与此事实相反。彼等见及一切数学推理依据矛盾律进行(此为一切必然的正确性之性质所要求者)，遂以为数学之基本命题，亦能由矛盾律知其真确。此实一谬见。盖综合的命题虽能依矛盾律认知之，然须在“别有一综合的命题为其前提，而视为自此别一命题所推论来者”之时始然耳，至综合的命题自身则绝不能由矛盾律认知之也。

    首宜注意者，所严格称为数学的命题，常为先天的判断而非经验的；盖因其具有不能自经验得来之必然性。设此点为人所否认，则我之论述愿限于纯粹数学，盖即此纯粹数学之概念，已含有不包含经验的知识而纯为纯粹先天的知识之意义。

    吾人最初能以7＋5=12之命题视为纯然分析的命题，以为由矛盾律自“七与五之和”一概念中推演而来。但吾人若更详加审察，则将见及此“七与五之和”一概念中，只含有二数连结为一之一事实，其中并未思及连结此二数之单一数为何数。仅思七与五之连结，决不能谓为已思及十二之概念；且即尽我之能以分析我所有此可能的和数之概念，亦绝不能在其中得十二之数。吾人须出此等概念之外而求助于“与二数中之一相应之直观”，例如吾人之五指，或(如昔格内尔之算术中所为)五点，即以此直观中所与之五单位，逐一加于七之概念上。盖吾人先取七数，又以“成为直观之五指”代五之概念，于是将我先所聚为五数之各单位，逐一加于七数上，借此手指形象之助，而后能成十二之数。至五之必须加于七上，我已在和数等于七加五之概念中思及之，但其中并不含有和数等于十二之意义。故算术的命题常为综合的。

    吾人如采用较大数目，则此事当更明显。盖在较大数目时，愈见吾人任令如何穷究概念，若仅分析而不借助于直观，则决不能发见和数之为何数。

    纯粹几何学之基本命题，同一非分析的。“两点间之直线为最短线”一命题，乃综合的命题。盖因“直”之概念并不包含“量”，而只表示其“质”。此最短之概念，纯为所加增者，任令如何分析，亦不能自直线之概念中得之。放必须求之直观；唯由直观之助，综合始可能。使吾人通常信为“此种必然的判断之宾词已包含在概念中，因而此判断为分析的”云云者，其原由全在所用名词之意义含混。在思维中，吾人必须加某一宾词于所与概念，此种必然性乃概念自身所固有者。但问题则不在吾人在思维中应以何者加之于所与概念，而在吾人实际在概念中所思维者为何(即令其意义不甚显著)；是以宾词虽必须系附于此概念，但系附之者，乃由于所必须除加于此概念之直观，而非在概念自身中思维而得，此固彰彰明甚者也。

    几何学家之所以为前提者若干基本命题，实际固为分析的而依据矛盾律者。然此类命题有类同一律命题，仅用为方法上连锁之环节，而非作为原理；例如甲=甲，即全体等于其自身；又如(甲十乙)＞甲，即全体大于其部分，等等。即使此类命题，其有效乃本之纯粹概念，但其所以能在数学中容受者，则仅因其能在直观中表现之耳。(二)自然科学(physics)包含有作为其原理之先天的综合判断。我仅须引两种判断即“在物质界之一切变化中，物质之量仍留存不变”及“在运动之一切传达中，动与反动必常相等”。此两种命题显然不仅为必然的，因而其起源为先天的，且亦综合的。盖在物质概念中，我并不思及其永存性，而仅思维其在所占空间中之存在。我越出此物质概念以外在思维中，先天的加入所不包含在物质概念中之某某事物于物质概念。故此命题非分析的而为综合的，且为先天的所思维者；凡属于自然科学纯粹部分之其他命题，亦皆如是。

    (三)玄学即令吾人视之为尚无所成就，但由于人类理性之本质，仍为必不可无之学，而应包含有先天的综合知识。盖玄学之任务，不仅在分析吾人关于事物先天的所自行构成之概念，以之分析的究明此类概念，而在扩大吾人之先天的知识。职是之故，吾人须用“以不包含在概念中之某某事物加于所与概念”之原理，且由先天的综合判断，越出所与概念，直至经验所不能追随之程度，例如在“世界必须有一最初之起始”等类命题中。故玄学，——至少就其目的而言，——纯由先天的综合命题而成者也。

    六纯粹理性之概要问题

    吾人如能将许多研究，归纳在一单一问题之方式下，则所得已多。盖精密规定吾人之事业，不仅轻减吾人自身之工作，且使审察吾人事业之结果者，亦易于判断吾人之所从事者是否有成。今以纯粹理性之固有问题归摄于下一问题中：即先天的综合判断何以可能？

    玄学之所以尚留存于虚浮及矛盾之动摇状态中者，全由于从未先行考虑此一问题，甚或分析的判断与综合的判断间之区别，亦从未考虑及之。故玄学之成败，实系于此一问题之解决，或充分证明实际上绝无此问题所欲说明之可能性。在哲学家中，休谟最为近接此问题，但远未以充分精确及普遍性考虑此问题。彼专致力于因果关联(principium causalitatis)之综合命题，自信已揭示此类先天的命题之完全不可能者。吾人今如容认其结论，则一切吾人所名为玄学者，纯为幻想，而吾人所自以为理性之所洞察者，实际仅得之经验，且在习惯力之下始有此貌似必然性之幻想。休谟如曾就问题所有普遍性以观察吾人之问题，则彼绝不致有此种毁弃一切纯粹哲学之言论。盖彼将见及以彼之所论证，则所视为确实包有先天的综合命题之纯粹数学亦将成为不可能；以休谟生平之卓识，自当无此种主张矣。

    解决以上问题．同时吾人亦决定在建立及发展含有“对象之先天的理论知识”之一切学问中纯粹理性运用之可能性，因而须解答以下之问题：

    即纯粹数学何以可能？

    纯粹自然科学何以可能？

    此类学问本实际存在，今究问其因何可能，实极适切；盖此类学问之必然可能，已由其存在事实而证明之矣。但在玄学，则因其自来无所进步，且其所有体系，就玄学固有之目的而观，无一可以称为实际存在者，所以使人有充分根据怀疑玄学之可能性。

    顾在某种意义中，此类知识可以视为已有；盖即谓玄学已实际存在，即不视为学问，亦当视为自然倾向(metaphysica naturalis)。盖人类理性不仅为博学多识之虚荣所促动，且实为自身内部之要求所鞭策，热烈趋向“理性之经验的运用或由引申而来之原理所不能解答之问题”。是以无论何人当其理性成熟至可以思辨之时，即常有某种玄学存在，且常继续存在。

    于是吾人即有以下一问题：

    视为自然倾向之玄学何以可能？

    盖即纯粹理性对于其自身所提呈，及为其自身之要求所驱迫，而欲尽其所能以解答之问题，因何从普遍的人类理性之本质发生？

    但因迄今所以解答此等自然的问题——例如世界是否有一起始，或无始以来永恒存在——之一切尝试，常遇不可避免之矛盾，故吾人不能以玄学之自然倾向为已足，即不能以纯粹理性自身之能力为已足，此一种能力乃某种玄学(不问其为何种)常由以发生者。理性必须能确定吾人能否知玄学之对象，即吾人能否决定所研究之对象，以及有无能力判断此等对象，因而吾人或一任纯粹理性之发展，或加以确定之制限。由以上概要问题所发生之最后一问题，应采以下方式：即视为学问之玄学何以可能？

    是以理性之批判，终极必引入于学问的知识；反之，理性之独断的运用，则使吾人陷入于独断的主张——常能有同一貌似真实之他种主张与之相反对立——因而陷入怀疑论。

    此种学问决不能繁复至令人却步，盖因其所论究者，非繁复无尽之理性对象，而只理性自身及纯由理性自身中所发生之问题，且此类问题乃由理性本性所加于理性，而非与理性相异之事物性质所加于理性者。理性一旦如已完全了解其关于对象(在经验中所能呈显于理性者)之自身能力，则对于理性超越一切经验限界之尝试行动，自易决定其范围及眼界至完备正确之程度。

    于是吾人能(且必须)以历来独断的建立玄学之一切尝试，为无益之举。盖在此种所尝试之任何体系中，分析的部分，——即仅分析吾人理性先天的所固有之概念，——决非玄学之目的所在，而仅为扩大其先天的综合知识之真实玄学之一种准备。对于此扩大先天的综合知识之目的，分析概念毫无用处，盖分析仅能示吾人以此等概念中所包含者为何，而不能示吾人如何先天的到达此等概念。故必须解决此如何先天的到达此类概念之问题，吾人始能决定此类概念对于“一切普泛所谓知识之对象”之有效应用。苟一见及此不可否定之理性自相矛盾(即在理性之独断过程中，亦不可避免者)，久已将现今所有一切玄学体系之权威颠覆无余，则废弃此类玄学上之主张，正无须过自抑制而后能者。吾人如不为内部困难及外部反对所沮丧，则其努力须有坚韧不拔之心，运用与历来所用者全然不同之方法，使此人类理性所不可欠缺之学问，最后达到繁荣丰盛之发展——盖此一种学问，其支系即能割裂以尽，而其本干则绝不能消灭者也。①

    ①五、六两段乃第二版所增加者。

    七 名为“纯粹理性批判”之一种特殊学问之理念及区分

    由上所述，吾人到达可名为纯粹理性批判之一种特殊学问之理念。①盖理性乃提供“先天的知识之原理”之能力。故纯粹理性含有吾人由以绝对先天的能知任何事物之原理。一种纯粹理性之机官(organon)，殆为一切纯粹先天的知识所依据之始能获得始能实际存在之一类原理之总汇。尽此种机官之用，殆能产生一种纯粹理性之体系。但因成立此种体系，所应研究者颇多，且在此处能否扩大吾人之知识，即能扩大，又在何种事例中，尚多可疑，故吾人能以纯为审察纯粹理性之源流及眼界之学问，视为纯粹理性体系之预备学问。是以此类学问应名之为纯粹理性批判，不应名之为纯粹理性学说。至其在思辨中之功用，应仅为消极的，盖非扩大吾人之理性，而仅在宪明吾人之理性，使之得免于误谬——即此一端，所获已极大。凡一切知识不与对象相关，而惟与吾人认知对象之方法相关，且此种认知方法又限于其先天的可能者，我名此种知识为先验的。此一类概念之体系，可以名为先验哲学。但即此类体系，在现今阶段，仍为过大之事业而力有所不足者。盖此种学问，必须完全包有分析的与综合的两种先天的知识，但就现今吾人所有之目的而言，则此实过于庞大。吾人所应分析之程度，仅以在其全范围中，因欲了解吾人所唯一须要论究之先天的综合原理所必须者为限。此种不应名为学说，而只能名为先验的批判之研究，正吾人现今所从事者。其目的不在扩大知识而在较正知识，以及对于一切先天的知识提供一检验其有无价值之标准。故此种批判，如机官可能，乃机官之准备；如或不可能，则至少乃纯粹理性之法规之准备，此种法规或机官乃纯粹理性哲学之完善体系在适当途程中(不问此体系在扩大理性知识中成立或在制限理性知识中成立)所由之而能实现者(分析的与综合的)。至此种体系之可能，以及其范围不能过大至使吾人有不能全部完成之感，则就以下之事实，已能推而知之，盖此处所成为吾人研究之主题者，非无尽之事物性质，而为判断事物性质之悟性；且此悟性又仅关于其先天的知识之部分。此类悟性之先天的所有，因其无须求之于外，故对于吾人终不能有所隐蔽，且其范围殆亦小至足容吾人详知悟性之先天的所有，从而判断其有无价值，因即加以正当之评衡者。惟读者于此不能期待有批判书籍及纯粹理性体系等事；吾人所批判者仅为纯粹理性自身之能力。盖吾人惟有建立于此种批判基础之上，始有一可恃之标准以评衡此一领域中古今著作之哲学价值。否则将如浅陋之史家、评论家，以其自身同一无根据之主张而评判他人之无根据主张矣。

    先验哲学、仅为纯粹理性批判对之设立其全部建筑计划之一种学问之理念。盖即谓纯粹理性批判应本之原理，保障此种建筑物所有一切部分，皆完密而精确。此乃纯粹理性全部原理之体系。至此批判之所以不自名为先验哲学者，仅因欲成一完善体系，则自须亦包含全部先天的人类知识之详密分析。吾人之批判当然须详举一切所由以构成此类纯粹知识之基本概念。但固无须详密分析此等概念，且亦无须—一评衡由此等概念引申而来之概念。盖此类要求殆无理由，半因此种分析不合吾人之主要目的，盖在分析中，并无吾人在综合(吾人之全部批判惟为此综合而从事者)中所遇之不确定性，半因使吾人负分析、引申、务须完善之责，则将与吾人之一贯计划相背悖(此种责任，苟一念及吾人之目的，即有辞可以谢绝者)。至分析此等先天的概念(吾人以后所欲列举者)，及由此等先天的概念以引申其他概念，则在一旦证实此等先天的概念实包括一切综合原理，且在其主要方面又无缺陷时，固易使之完善者也。

    故纯粹理性批判，包含有先验哲学中所有之一切主要部分。惟纯粹理性批判虽为先验哲学之完善理念，但非即等于先验哲学；盖其所行分析，仅以详密审察先天的及综合的知识时所必须者为限。

    在区分此种学问时，所首须深切注意者，即不穿其自身含有任何经验的要素之概念杂入其中，易言之，此种学问纯由先天的知识所成者也。因之，道德之最高原理及其基本概念，虽为先天的知识，但不属于先验哲学，盖因此类原理及概念，虽不以苦乐、愿欲、性向，等等起自经验之概念为其教条之基础，但在构成一纯粹道德之体系时，则此等等经验的概念必然引入义务概念中，或以之为吾人所欲克制之障碍，或视为绝不容加入动机中之诱惑。

    是以先验哲学乃纯粹的及全然思辨的理性之哲学。所有一切实践方面，在其包有动机之限度内与感情相关，而此等感情则属于知识之经验的起源者也。

    吾人如对于现所从事之学问，欲成一体系的分类，则必须第一、为纯粹理性之原理论；第二、为纯粹理性之方法论。此主要之二大分类，又各有其细目，惟其分类之理由，今尚不能申说。姑置一言以为先导，则吾人仅须举此一点，即人类知识之两大分干为感性与悟性(此二者殆由共通而不能为吾人所知之根干所生)。由于前者(感性)，有对象授与吾人；由于后者对象为吾人所思维。顾在感性能含有——构成对象所由以授与吾人之条件之——先天的表象之限度内，感性始属于先验哲学。且因“人类知识之对象”所由以授与之条件，必须先于对象所由以思维之条件，故先验感性论成为原理论之第一部分。

    ①在第一版中尚有以下两句：

    知识如不杂有外来的任何事物，则名为纯粹的。知识若无任何经验或感觉杂入其中，且又为完全先天的可能者，则名之为绝对纯粹的。

    一 先验原理论

    第一部　 先验感性论

    一

    知识不问其以何种式样何种方法与对象相关，其所由以直接与对象相关，及一切思维所由以得其质料者，为直观(anschau－ung)。但直观仅限在对象授与吾人之限度内发生。对象授与吾人，又仅在心有所激动之限度内始可能，此点至少就人而言(译者按：

    意盖谓人之直观而外，尚有其他思维的存在者之直观，此点康德既不肯定亦不否定，以为吾人对之毫无概念所不能判断者)。“由吾人为对象所激动之形相以接受表象”之能力(感受性)，名为感性。对象由感性授与吾人，仅有此感性使吾人产生直观；直观由悟性而被思维，且自悟性发生概念。但一切思维，不问其直接间接，由其性格最后必与直观相关，故在吾人人类，最后必与感性相关，盖因舍此以外别无其他方法能使对象授与吾人也。在吾人被对象激动之限度内，对象所及于“表象能力”之结果，为感觉(empfindung)。由感觉与对象相关之直观，名为经验的直观。经验的直观之对象(未规定其内容者)泛称为现象。

    在现象中与感觉相应者，我名之为现象之质料(materie)；其所以规定现象中之杂多使之能在某种关系中整理者，我名之为现象之方式(form)。感觉所唯一能由以设定，唯一能由以在某种关系中整理者，其自身决不能亦为感觉；故一切现象之质料仅后天的授与吾人，而现象之方式则必先天的存于心中以备整理感觉，故必容许离一切感觉而考虑之也。

    凡一切表象其中绝无属于感觉之成分者，我名之为纯粹的(此就先验的意义而言)。

    普泛所谓感性直观之纯粹方式(直观中之一切杂多皆以某种关系在此方式中被直观者)必须先天的存于心中。此种感性直观之纯粹方式，亦可名之为纯粹直观。今如在物体表象中，取去悟性关于物体所思维者，如实体、力、可分性，等等，又取去其属于感觉者，如不可入性、坚、色，等等，顾自此经验的直观尚有留存之事物，即延扩与形体。此延扩与形体二者属于纯粹直观，纯粹直观者即无感官或感觉之现实对象而先天的存于心中为感性之纯然方式者也。

    一切先天的感性原理之学，我名之为先验感性论(transcen－dental aesthetic)。

    必须有此种学问成为先验原理论之第一部分，以与论究纯粹思维之原理名为先验逻辑者相对待。

    是以在先验感性论中，吾人第一、须从感性中取去悟性由其概念所思维之一切事物，使感性单独孤立，于是除经验直观以外无一物留存。第二、吾人又须从经验直观中取去属于感觉之一切事物，于是除感性所能先天的唯一提供之纯粹直观及现象之纯然方式以外，无一物存留。在此种研究途程中，将发见有两种感性直观之纯粹方式，用为先天的知识原理，即空间与时间。吾人今将进而考虑空间与时间。

    第一节 空间

    二 空间概念之玄学的阐明

    吾人由外感(心之一种性质)，表现对象为在吾人以外之事物，且一切对象绝无例外，皆在空间中表现。对象之形状、大小及其相互关系皆在空间中规定，或能在空间中规定者。至“心所由以直观其自身或其内部状态”之内感，则不能产生“所视为对象之心自身”之直观；但内感中尚有一种一定的方式(即时间)，而心之内部状态之直观，则唯在此方式中始可能，故凡属于心之内部规定之一切事物，皆在时间关系中表现。时间之不能直观为外部的，亦犹空间之不能直观为在吾人内部中之事物。

    于是空间与时间果为何物？此二者是否真实存在？或仅事物之规定或关系，且即不为吾人所直观，但仍属于事物者欲？抑或空间与时间仅属直观之方式，因而属于心之主观性质，离此主观性质则将无所归宿者欤？欲穷明此等问题，首宜阐明空间概念。至所谓阐明(expositio)，乃指“使属于概念者，有一明显清晰之表象”(虽无须周密详尽)；其含有“展示概念为先天的所与者”，则为玄学的阐明。

    (一)空间非由外的经验引来之经验的概念。盖某种感觉之与“在我以外之某某事物”(即占有“我自身所在之空间”中别一部分之某某事物)相关，及我之能表现某某事物之在外而又相互并存(即不仅相异而又在不同之位置)，皆必须以空间表象为其前提。故空间表象非自外的现象关系由经验得来者。反之，此一外的经验自身，乃仅由空间表象而始可能者也。

    (二)空间乃存于一切外的直观根底中之必然的先天表象。吾人固能思维空间为空无对象，然绝不能想象空间之不存在。故必须视空间为“所以使现象可能”之条件，而不视之为“依存于现象”之规定。空间乃必然的存于外的现象根底中之先天的表象。①(三)空间非普泛所谓事物关系之论证的或吾人所谓普泛的概念，乃一种纯粹直观。

    盖因第一、吾人之所能表现于吾人自身者，仅有一空间；至若吾人所言及之种种空间，意盖指“同一之单一空间”之各部分。第二、部分空间决不能先于包括一切之唯一空间而有类乎能构成此唯一空间之成分；反之，此等部分空间仅能在唯一之空间中思维之。

    空间本只有一；至空间中之杂多，以及种种空间之普泛概念，则唯依据其所加入之制限耳。由是言之，在一切空间概念之根底中，乃一种先天的而非经验的之直观。准此以推，例如“三角形中两边之和大于其第三者”之几何命题，决不能从线及三角之普泛概念引来，乃仅自直观得来，至此种直观实为先天的，且具有必然的正确性者。

    (四)②空间被表现为一种无限的所与量。今因一切概念必须思维为包含于“无数不同之可能的表象中”之一种表象(为此种种不同的表象之共同性质)，故能将此种种不同表象包摄在此概念自身之下；但无一概念(就其自身而论)能思维为包有无限表象在其自身中者。惟空间表象则能思维为包含有无限表象在其自身中，盖空间之一切部分固能同时无限存在者也。故空间之本原的表象，乃先天的直观，而非概念。

    ①在第一版中此段下为：

    (三)一切几何命题之必然的正确性，及此等命题所有先天的构成之可能性，皆根据此种空间之先天的必然性。故若空间表象为后天所得之概念，及由普泛所谓外的经验得来者，则数学的规定之第一原理，殆仅为知觉矣。于是此类第一原理将同具知觉所有之偶然性；“两点之间仅能有一直线”之命题，殆非必然的而仅为经验所常教示吾人者矣。

    凡自经验引来者，仅有比较的普遍性，即由归纳得来者。于是吾人仅能谓限于迄今观察所得，尚未见有具有三向量以上之空间耳。

    ②在第一版中(四)下为以下一段：

    (五)空间被表现为一种无限的所与量。在一尺及一埃尔中所共有之普泛空间概念，不能对量有任何规定、放在直观之进展中，若非有无限性存在，则空间关系之概念，无一能产生空间无限性之原理者也。

    三 空间概念之先验的阐明

    我之所谓先验的阐明，乃说明一概念为“其他先天的综合知识之可能性由此始能理解”之原理。为达此目的计，须(一)此类先天的综合知识，实由此所与概念来者，(二)此种知识仅在假定有一说明此概念之方法而后可能者。

    几何学乃综合的且又先天的规定“空间性质”之学。于是为使此类空间知识可能，吾人所有之空间表象，应为何种表象？此种空间表象，其起源必为直观；盖由纯然概念决不能得“超越概念以外之命题”——如在几何学中所见者(导言五)。且此直观必须为先天的，即必须在知觉任何对象以前预行存在吾人心中，故必须为纯粹的而非经验的之直观。盖因几何命题皆为必然的，即必联结有“关于此等命题之必然性之意识”；例如空间仅有三向量之命题。故此类命题决不能为经验的，换言之，即不能为经验判断，且不能由任何经验判断引来者(导言二)。

    顾先于对象自身且对象之概念又能先天的在其中规定之外的直观，何以能存在心中？

    显见，此直观仅在主观中而为主观之方式的性质，即以此故为对象所激动，始得对象之直接表象(即对象之直观)；故其存在，仅限于其为普泛所谓外感之方式。

    是以吾人之说明，乃使人理解“纯为先天的综合知识之几何学”所以可能之唯一说明。任何说明方法，凡不能说明此点者，虽在其他方面与此说明方法相类似，但以此标准即能与之严为区别者也。

    自以上概念所得之结论

    (甲)空间并不表现物自身之性质，且不表现物自身之相互关系。盖耶谓空间并不表现“属于对象自身，且即令抽去直观所有之主观的条件，依然留存”之规定。盖事物所有规定不问其为绝对的或相对的，决不能先于其所属事物之存在而直观之，故不能先天的直观之者也。

    (乙)空间实仅外感所有一切现象之方式。故空间乃感性之主观的条件，唯在此条件下，吾人始能有外的直观。盖主观感受性，即为对象所激动之主观能力，必须先于对此等对象之一切直观，故极易了解一切现象方式如何能先于现实知觉而先天的存于心中，以及一切对象所必须在其中规定之纯粹直观如何能先于一切经验而包含有规定对象关系之原理。

    是以唯从人类立场，吾人始能言及空间，言及延扩的事物，等等。设吾人离外的直观之主观条件(唯在此条件下吾人始能有外的直观)，即离此易为对象所激动之倾向，则所谓空间表象绝无表现之意义可言。盖此宾词之所以能归之事物者，仅在事物之能表现于吾人之限度内，即仅归之于感性之对象。此种感受性(吾人名为感性)之永恒方式，乃对象在其中始能被直观为在吾人以外之一切关系之必然条件；吾人设抽去此等对象，则此方式为纯粹直观而负有空间之名。惟以吾人不能将感性之特殊条件视为事物所以可能之条件，而仅能视为事物现象所以可能之条件，故吾人诚能谓空间包括一切对吾人表现为外物之事物，但非一切物自身——不问此等事物为何种主观所直观，或此等事物是否为其所直观。盖吾人关于其他思维的存在者之直观，其是否同一受“所以制限吾人直观及对吾人普遍有效”之条件之束缚，吾人固不能有所判断者也。吾人如以判断所受之制限加于判断中主词之概念，则此判断即为无条件的适用有效。例如“一切事物并存空间”之命题，乃限于将此等事物视为感性直观之对象，始能有效。故若以此制限条件加于概念而谓“所视为外的现象之一切事物并存空间中”，则此规律乃普遍的适用有效，且无制限矣。是以吾人之阐明，关于所能表现于吾人外部为对象者，在证明空间之实在性(即空间之客观的适用效力)，同时关于事物，在理性就物自身考虑，即不顾及吾人之感性性质时，则证明空间之观念性。于是吾人关于一切可能之外的经验，则主张空间之经验的实在性；但同时又主张空间之先验的观念性——易言之吾人如撤去以上之条件，即撤去受制于可能的经验之制限，而视空间为存于物自身根底中之事物，则绝无所谓空间。

    除空间而外，实无与外物相关之主观的表象能名之为客观的及先天的者。盖①其他之主观的表象，无一能由之引申先天的综合命题，一如吾人能从空间中直观之所为者(导言三)。故严密言之，其他之主观的表象，并无观念性，就其仅属于感性之主观的性质而言，例如在色、声、热感觉中之视、听、触等，虽与空间表象相符合，但因其仅为感觉而非直观，故其自身不能产生任何对象知识，至于先天的知识，则尤非其所能矣。

    以上所言，意仅在防免有人臆断此处所主张之空间观念性，能以绝不充分之例证如色、味等说明之。盖此色、味等等不能正当视之为事物之性质，而仅为主观中之变化，且此变化实因人而异者。在此类色、味等例证中，例如蔷薇，其自身本仅现象，乃为经验的悟性视为物自身，但关于其色，则固以视者之异而所见不同。反之，空间中现象之先验的概念，乃批判的使人警觉凡空间中所直观者绝非物自身，空间非属于物自身为其内部的性质之一类方式，对象自身纯非吾人所能知，凡吾人所称为外的对象，只为吾人之感性表象，而空间即此感性表象之方式。至于感性相应之真实事物，即物自身，则不能由此种表象知之，且亦不能知之者；况在经验中从未有关于物自身之问题发生也。

    ①自此以至本段末，第一版之原文如下：

    故此种一切外的表象之主观的条件，决不能与其他任何事物相比较。盖酒味并不属于酒之客观的规定(即令吾人不以酒为对象而以之为现象)，而属于饮者感官之特殊性质。

    色非物体直观中所属物体之性质，而仅为光在某种状态中所激动之视觉变状。反之，“为外的对象之条件”之空间，则必属于对象之现象，或对象之直观。味与色，非对象所唯一由之而能成为畜人感官对象之必然的条件。其与现象相联结者，仅为感官之特殊性质所偶然附加于其上之结果。因之，味、色等非先天的表象，乃根据于感觉者，且在味，乃根据于感觉结果之感情(苦乐)。且亦并无一人能具有色、味等之先天的表象；而空间则因其仅与直观之纯粹方式相关，故不包含有丝毫感觉，且绝无经验的成分，故若形象及空间关系之概念发生，则空间之一切种类及规定，皆能先天的表现，且必须先天的表现之者。事物对于吾人之为外的对象者，唯由空间而后可能者也。

    第二节 时间

    四 时间概念之玄学的阐明

    (一)时间非自任何经验引来之经验的概念。盖若非先假定时间表象先天的存于知觉根底中，则同时或继起之事即永不能进入吾人之知觉中。唯在时间之前提下，吾人始能对于自身表现有一群事物在同一时间中(同时的)或在不同时间中(继起的)存在。

    (二)时间乃存于一切直观根底中之必然的表象。吾人能思维时间为空无现象，但关于普泛所谓现象，则不能除去此时间本身。故时间乃先天的所授与者。现象之现实性唯在时间中始可能。现象虽可一切消灭；唯时间(为使现象可能之普遍的条件)本身则不能除去者也。

    (三)关于时间关系或“普泛所谓时间公理”所有必然的原理之所以可能，亦唯根据于此先天的必然性。时间仅有一向量；种种时间非同时的乃继续的(正如种种空间非继续的而为同时的)。此等时间原理，决不能自经验引来，盖因经验不能与以严密之普遍性及必然之正确性者。盖吾人仅能谓通常经验之所教示吾人者乃“如是”而非“必须如是”。至此等时间原理乃适用为经验所唯一由以可能之规律；此等规律非由经验而来，乃关于经验训示吾人者。

    (四)时间非论证的概念即所谓普泛的概念，乃感性直观之纯粹方式。种种时间乃同一时间之部分；仅能由单一之对象所授与之表象，为直观。且“种种时间不能同时存在”之命题，非由普泛的概念引来。此命题乃综合的，其源流不能仅起于概念。故直接包含于时间直观及时间表象中者。

    (五)时间之无限性，意义所在，仅指一切规定的时间量，唯由于其根底中所具之唯一时间有所制限而后可能者耳。故时间之本源的表象，必为无制限者。唯当对象授与时，其各部分及其一切量，仅能由“制限”确定表现之者，则其全体表象决不能由此等概念授与，盖因此等概念仅包含部分的表象；反之，此等概念之自身，则必须依据直接的直观。

    五 时间概念之先验的阐明

    此处我参照以上一节之第三项，盖本有属之先验的阐明者已列入玄学的阐明中，为简便计，此处则从略。我今所增益者，乃变化概念及与之相联之运动概念(即位置变化)仅由时间表象及在时间表象中始能成立；且此时间表象若非先天的(内的)直观，则无一概念(不问其为何种概念)，能使人理解变化之所以可能，即不能使人理解矛盾对立之宾词何以能在同一对象中联结，例如同一事物在同一处所之存在与不存在。唯在时间中，矛盾对立之宾词始能在同一对象中见及，即彼此继起。故说明运动通论中所提示之先天的综合知识之所以可能(此等知识决非无用之物)者，即吾人之时间概念。

    六 自此等概念所得之结论

    (甲)时间非自身存在之事物，亦非属于事物为一客观的规定，故当抽去其直观之一切主观条件，则并无时间留存。设时间为独立自存者，则形成为现实的事物而又非现实的对象矣。设时间为属于物自身之规定或顺序，则不能先于对象而为对象之条件，且不能由综合命题先天的知之而直观之矣。但若时间仅为直观所唯一由以能在吾人内部中发生之主观的条件，则即能先天的知之而直观之。盖唯如是，此种内的直观之方式，庶能表现在对象之先因而先天的表现之。

    (乙)时间仅为内感之方式，即直观吾人自身及内的状态之方式。时间不能为外的现象之规定；盖与形体、位置等无关、而唯与吾人内的状态中所有“表象间之关系”相关。

    今因此种内的直观不产生形体，吾人今以类推弥此缺憾。试以一进展无限之线表现时间连续，在此线中，时间之杂多，构成“仅为一向量”之系列；吾人即从此线之性质，以推论时间之一切性质，但有一例外，即线之各部分乃同时存在者，而时间之各部分则常为继续的，此则不能比拟推论者。从一切时间关系亦容在外的直观中表现之事实现之，则此时间表象自身之为直观，益为明显矣。

    (丙)时间乃一切现象之先天的方式条件。空间限于其为一切外的现象之纯粹方式，仅用为外的现象之先天的条件。但因一切表象，不问有无外的事物为其对象，其自身实为心之规定而属于吾人之内的状态；又因此内的状态从属内的直观之方式条件，因而属于时间，故时间为一切现象之先天的条件。盖时间为(吾人心之)内的现象之直接条件，因而为外的现象之间接条件。正如吾人先天的能谓一切外的现象皆在空间中，且先天的依据空间关系所规定者，吾人自内感之原理亦能谓一切现象，即感官之一切对象，皆在时间中，且必须在时间关系中。

    吾人如抽去吾人所有“内部直观吾人自身之形相”(以直观形相之名称意义而言，吾人自亦能将一切外的直观列入吾人之表象能力中)而将对象视为其自身所应有之形相考虑之，则无时间矣。时间仅关于现象始有客观的效力，而现象则为吾人所视为“感官对象”之事物。吾人如抽去吾人直观之感性，即抽去吾人所特有之表象形相而言及普泛所谓事物，则时间已非客观的。故时间纯为吾人(人类)直观之主观的条件(吾人之直观常为感性的，即限于其为对象所激动)，一离主观则时间自身即无矣。但关于一切现象，以及关于能入吾人经验中之一切事物，则时间必然为客观的。吾入不能谓一切事物皆在时间中，盖因在普泛所谓事物之概念中，吾人抽去事物之一切直观形相以及对象所唯一由之而能表现其在时间中之条件。但若以此条件加之于其概念，而谓所视为现象之一切事物，即为感性直观之对象者，皆在时间中，则此命题具有正当之客观的效力及先天的普遍性。

    是以吾人所主张者，为时间之经验的实在性，即关于常容授之于吾人感官之一切对象，时间所有之客观的效力。且因吾人之直观常为感性的，凡不与时间条件相合之对象，决不能在经验中授与吾人。在另一方面，吾人否定时间有绝对的实在性之一切主张；易言之，吾人否定“以时间为绝对的属于事物，为事物之条件或性质，而与吾人感性直观之方式毫不相关”之说；诚以此属于物自身之性质，决不能由感官授与吾人者也。此即所以构成时间之先验的观念性者。吾人之所谓先验的观念性，意盖指吾人如抽去感性直观之主观的条件，则时间即无，不能以之为实质或属性而归之对象自身(离去对象与吾人直观之关系)。但此种时间之观念性与空间之观念性相同，绝不容以感觉之误谬类比说明之者，盖斯时常假定感性的宾词(译者按：如色、味等等)所属之现象，其自身有客观的实在性者。在时间之事例中则除其仅为经验的以外，即除吾人将对象自身仅视为现象以外，绝无此种客观的实在性。关于此一点，读者可参考前一节终结时之所论及者。

    七 辩释

    我尝闻明达之士尝同声反对此“容认时间之经验的实在性而否定其绝对的及先验的实在性”之说，因之我乃推想及凡不熟知此种思维方法之读者自亦反对此说。至其反对之理由则如下。“变化乃实在的，此盖以吾人自身所有表象之变化证明之者——就令一切外的现象以及现象之变化皆被否定。顾变化仅在时间中可能，故时间为实在的事物”。

    答复此种反对，并非难事。盖吾人固承认其全部论证。时间确为实在的事物，即内的直观之实在的方式。即时间关于内的经验具有主观的实在性；易言之我实有时间表象及“在时间中我所有规定”之表象。故时间之被视为实在的，实非视为对象，而只视为我自身(所视为对象之我自身)之表现形相。设无须此种感性条件，我即能直观我自身，或我自身为别一存在者所直观，则吾人今在自身中所表现为变化之一类规定，将产生一种不容时间表象因而不容变化表象加入之知识矣。故对于“为吾人所有一切经验之条件”之时间，应容许其有经验的实在性；在吾人理论中所拒斥者，仅为其绝对的实在性。盖时间仅为吾人内的直观之方式。吾人如从内的直观中取去吾人所有感性之特殊条件，则时间概念即消灭；诚以时间并不属于对象而仅在直观此等对象之主观中。

    至此种反对之所以如是同声一致，且亦出于并不十分反对空间观念性学说之人者，其理由如是。彼等并不期望能绝无疑义证明空间之绝对的实在性；盖彼等已为观念论所困，以观念论之所教示者，谓外的对象之实在性，不容有严密的证明。顾在另一方面，吾人所有内感对象之实在性(我自身及我所有状态之实在性)，则由意识所直接证明者(据彼等之所论证)。故外的对象或许仅为幻相，而内感之对象，则以彼等之见解，实为不能否定之实在的事物。惟彼等之所未见及者，则此内外二者地位实相等；盖二者就其为表象而言之实在性，固皆不容有所疑者，且二者皆仅属于现象，而现象则常有两方面，一则视对象为自身(不顾及直观此对象之形相——故此对象之性质，常为疑问的)，一则考虑此对象之直观方式者。此种方式不能求之于对象自身，唯求之于显现此对象之主观中，但此方式仍真实的必然的属于此对象之现象。

    是以时间空间为种种先天的综合知识所能自其中引来之二大知识源流(纯粹数学乃此类知识之光辉的例证，其中尤以关于空间及空间关系者为著)。时间与空间，合而言之，为一切感性直观之纯粹方式，而使先天的综合命题所以可能者。但此二类先天的知识源流，仅为吾人所有感性之条件，亦即以此点规定其自身所有之限界，即此二者之应用于对象，仅限于对象被视为现象而非表现事物为物自身。此一点乃时空二者适用效力之唯一领域；吾人如超越此点，则时空二者即不能有客观的效用。顾空间时间之观念性，则并不影响及于经验的知识之确实性，盖不问此二种方式必然的属于物自身，抑仅属于吾人所有“事物之直观”，吾人固同一保证此经验的知识之确实。反之，在主张空间时间之绝对的实在性者，则不问其以时空为实质或仅以之为属性，必然与经验本身所有之原理相抵触。盖若彼等采取以时空为实质之说(此为数学的研究自然者通常所采取之观点)，则是彼等容认有(自身非实在的)包有一切实在的事物之永久、无限、独立自存之二种虚构物(空间与时间)矣。又若采取以时空为属性之说(此为某某玄学的研究自然者之所信奉)，而视空间时间为互相并存或互相继续之现象关系——自经验抽象而来之关系，且在此种孤立状态中混杂表现者——则彼等不得不否定先天的数学理论关于实在的事物(例如在空间中)有任何适用效力，至少亦须否定其必然的正确性。盖因此类正确性非能求之于后天者。且由此种观点而言，空间与时间之先天的概念，仅为想象力之产物，其来源必须求之经验中，盖想象力以自经验抽象而来之关系，构成“包有此等关系中所有普泛性质”之事物，但离去自然所加于此等关系之制限，则此等事物即不能存在。凡主张前一说者，至少有使现象领域公开于数学命题之利益。顾当彼等欲以悟性超越现象领域时，则彼等即为此等等条件(空间与时间、永久、无限及独立自存等)所困矣。而主张后一说者，当其判断对象，不以之为现象，而欲就“对象与悟性之关系”判断之之时，空间与时间之表象，能不为之妨，此则为其所有之利益。但因彼等不能陈诉于真实的及客观的有效之先天的直观，故既不能说明先天的数学知说之可能，亦不能使经验命题必然与先天的数学知识相合。唯在吾人所有关于“感性之两种本源方式之真实性质”之理论中，此二种难点全免矣。

    最后，先验的感性论，除空间时间二要素以外，不能再包有其他要素。此就“属于感性之一切其他概念”，甚至如联结空间时间二要素之运动概念，皆以经验的事物为前提者一事观之即明矣。盖运动以“关于某某运动事物之知觉”为前提。第就空间本身而言，则在空间中并无运动者其物；因之，此运动之事物必为仅由经验始在空间中发见之事物，故必为经验的质料。据此同一理由，先验感性论，不能将变化概念列入其先天的质料中。盖时间本身并不变化，所变化者仅为时间中之事物。故变化概念乃以某某事物之存在及其规定之继起等知觉为前提者；盖即谓变化概念以经验为前提者也。

    八 先验感性论之全部要点

    (一)欲避免一切误解，则必须说明(务极明晰)吾人关于“普泛所谓感性知识之根本性质”所有之见解。

    吾人所欲主张者乃为：吾人之一切直观，仅为现象之表象；凡吾人所直观之事物，其自身决非如吾人之所直观者，而物自身所有之关系亦与其所显现于吾人者不同，且若除去主观，或仅除去普泛所谓感官之主观的性质，则空间与时间中所有对象之全部性质及一切关系，乃至空间与时间本身，皆将因而消灭。盖为现象，则不能自身独立存在，唯存在吾人心中。至对象之自身为何，及离去吾人所有感性之一切感受性，则完全非吾人之所能知者。吾人所知，仅为吾人所有“知觉此等对象之形相”——吾人所特有之一种形相，一切人类虽确具有，但非一切存在者皆必然具有者也。吾人所与之有关者，唯此吾人所特有之形相。

    空间与时间为此形相之纯粹方式，感觉则为其质料。仅此纯粹方式为吾人所能先天的知之者，即先于一切现实的知觉知之；故此类知识名为纯粹直观。至干质料则在吾人知识中，乃引达其名为后天的知识，即经验的直观者。纯粹方式，不问吾人感觉之为何种性质，其属于吾人之感性，乃具有绝对的必然性者，至质料则可在种种状态中存在。

    即令吾人能使吾人之直观极度明晰，吾人亦不能因而接近对象自身所有之性质。吾人因此所知者，仍仅吾人之直观形相，即仍仅吾人之感性。吾人自能详知此直观形相，但常须在空间与时间之条件下知之——此种条件乃根本属于主观者。故对象自身为何，即令于对象所唯一授与吾人者即现象有极其阐发详明之知识，亦决不能使吾人知之者也。

    吾人如以以下之见解为善，即以为吾人之全部感性，仅事物之杂驳表象，只包含属于物自身之事物，唯在“吾人意识上尚未区分之种种性质及部分的表象”之集会状态下所成之表象，则感性及现象之概念，将因之而成虚妄，且吾人关于此类概念之全部教说，亦将成为空虚而无意义矣。盖杂驳表象与明晰表象间之区别，仅为逻辑的，而非关于内容者。正义概念(就常识所习用之意义而言)确包含精密思辨能自此发展之一切事物，顾在通常实践的使用时，则吾人实未意识及此种思想中所含有之杂多表象。但吾人不能因而谓通常概念乃感性的，仅包含纯然现象。盖“正义”决不能成为现象；此乃悟性中之概念，而表现属于行为自身之一种“行为性质”(道德的性质)。反之，直观中所有物体之表象，则绝不包含能属于对象自身之事物，而仅包含某某事物之现象，及吾人为此事物所激动之形相，吾人之知识能力所有此种感受性，名为感性。故即令此现象能完全为吾人知悉其底蕴，而此类知识与对象自身之知识，固依然有天渊之别者也。

    莱布尼兹及完尔夫(leibnitz－wolfitan)之哲学，以感性事物与悟性事物间之差别，仅为逻辑的差别，故对于一切研究知识之本质及起源者，与以极误谬之指导。盖感性事物与悟性事物间之差别，固极明显为先验的。此非只关于二者之逻辑的方式，明晰或杂驳。乃关于二者之起源及内容。故非吾人由感性所能知之物自身性质，仅有杂驳状态；乃吾人以任何方法绝不能知物自身。今如吾人之主观的性质被除去，则所表现之对象，及感性的直观所赋予此对象之性质，将无处存在，且亦不能存在矣。盖规定对象形式之为现象者，即此主观的性质。

    吾人通常在现象中，区分为本质的属于其直观，且一切人类之感官，皆感其为如是者，及仅偶然属于其直观且其能表现不在其与普泛所谓感性相关，而仅在其与某一感官之特殊位置或其构造之物质相关。于是前一种类之知识，被称为表现对象自身，而后一种类，则称为仅表现其现象。但此种区别仅为经验的。吾人如即此而止(此为通常所习见者)，不再前进(再进一步乃吾人所应为者)，而将此经验的直观之本身视为现象(在现象中绝不能发见属于物自身者)，则吾人之先验的区别因而丧失。故虽在感官世界中，吾人即深究感官之对象，仍仅与现象相涉，而斯时吾人则自信为知物自身。如乍雨乍晴时之虹可称为现象，而雨则称为物自身。此雨为物自身之概念，若仅在物理的意义言之则正当。盖斯时雨仅被视为在一切经验中，及一切与感官相关之位置中，皆规定其在吾人之直观中常如是而非别一形相者。但若吾人对于此经验的对象，第就其普泛的性质，不考虑一切人类之感官对此经验的事物，所感是否相同，而研讨此经验的事物是否表现对象自身(所谓对象自身不能指雨点而言，盖雨点已为经验的对象，乃现象)，则此表象与对象相关之问题，立成为先验的。于是吾人知不仅雨点纯为现象，即雨点之圆形，乃至其所降落之空间，皆非物自身而仅为吾人感性直观之变状或其基本的方式，至先验的对象，则永为吾人所不能知者。

    吾人之先验感性论之第二要点，则为此理论不应成一博人赞美貌似真实之臆说，乃应具有“凡用为机官之任何理论”所必须之正确性，且不容有怀疑之者。欲完全证明此种正确性，吾人当择一能使其所占地位之确实效力因而明显，及使第一节第三段中所言者，愈益彰明之事例。

    今姑假定空间时间其本身为客观的，且为物自身所以可能之条件。第一，关于空时二者，有无数先天必然的综合命题，乃事之显然者。此关于空间尤为真确，故吾人在此研讨中首宜注意空间。今因几何学之命题为先天综合的，且以必然的正确性知之者，我特举一问题相质，——公等自何处能得此类命题，且悟性在其努力以达此种绝对的必然及普遍的有效之真理时，其所依据者又为何？除由概念或直观以外，当无其他方法；而此概念及直观之授与吾人，则或为先天的，或为后天的。在后天的授与吾人时，则为经验的概念，及为此种概念所根据之经验的直观，而此类概念与此类直观之所产生者，除其自身亦为经验的以外(即经验命题)，绝不能产生任何综合的命题，即以此故，此类命题决不能具有必然性及绝对的普遍性，顾此二者乃一切几何命题之特征。至关于到达此类知识之唯一方法，即由概念或直观先天的以达此类知识，则仅由纯然概念之所得者，仅为分析的知识，而非综合的知识，此又事之显然者也。今举“两直线不能包围一空间且无一图形能成”之命题，公等试就直线及两数之概念以抽绎此命题。今又举“有三直线能成一图形”之命题，公等试以同一态度就此命题所包含之概念以引申此命题。公等之一切努力，皆为虚掷；乃见及不得不依恃直观，一如几何学中之所习为者矣。于是公等惟在直观中，授自身以对象。但此种直观，果为何种直观？其为纯粹先天的直观，抑为经验的直观？如为经验的直观，则普遍的有效之命题决不能由之而生——更无必然的命题——盖经验决不能产生此种命题者也。于是公等必须在直观中，先天的授自身以对象，而公等之综合命题亦即根据于此。故若无先天的直观能力存于公等内部；又若主观的条件就其方式言，同时非即外的直观之对象所唯一由以可能之先天的普遍的条件；又若对象(三角形)为某某物自身而与公等之主观无关，则公等如何能以必然的存于公等内部构成三角形之主观的条件，谓亦必然属于三角形自身？盖此对象(就此种见解言)乃先于公等之知识授与公等，非因公等之知识而得，故公等不能以任何新事物(图形)加于公等所有之概念(三直线)而以之为在对象中所必然见及者。是以空间(关于时间亦同一真实)若非纯为公等直观之方式而包含先天的条件——事物唯在此先天的条件下，始能成为公等之外的对象，若无此主观的条件，则外的对象之自身亦无——则公等关于外的对象，不能有任何先天的综合的规定。因之“为一切外的内的经验之必然条件”之空间时间，纯为吾人所有一切直观之主观的条件，一切对象皆与此种条件相关，故为纯然现象，而非其现存形相之物自身云云，不仅可能或大致如是，实为真确而不容疑者。职是之故，关于现象之方式，自能先天的多所陈述，至对于现象根底中之物自身，则绝不能有所主张者也。

    (二)欲确证外感内感及感官所有一切对象(仅视为现象者)之观念性之理论，则尤宜详察以下之点，即在知识中属于直观之一切事物(若乐之感情及意志，非知识，故剔除)仅包含关系；即直观中之位置(延扩)、位置之变化(运动)、及此变化所由以规定之法则(动力)等等之关系。凡存在各特殊位置中之事物为何、即与位置变化无关之“物自身”中之活动，非直观所能接与。盖“物自身”不能仅由关系知之；故吾人所可断言者，“以外感所能接与吾人者，仅有关系，是以在外感之表象中，仅包含对象与主观之关系，而非对象自身之内部性质”。此在内感，亦同一真实，盖不仅因外感之表象，构成吾人所以之占有我心之本有质料，乃因吾人设置此等表象于其中之时间——时间在经验中，先于“表象之意识”，且在表象之根底中，为吾人所由以设定表象在心中之一类形相之方式的条件——其自身仅包含继起、同在及与继起并存之延续等等之关系。为表象而能先于“思维任何事物之一切活动”者，乃直观，直观而仅包含关系者，乃直观之方式。

    今因此种方式除有某某事物被设定于心以外，决不表现任何事物，故仅能为“心由以经其自身所有活动所激动”(即由此种设定其表象之活动)之一类形相，亦即“心由以为其自身所激动”之一类形相，易言之，此不过就内感方式而言之内感耳。由感官所表现之一切事物，即以此故常为现象，因之吾人只有二途，或否认内感，或容认所视为感官对象之主观，其由内感所表现者，仅为现象而非判断其自身之主观(设其直观纯为自我活动即智性的直观，则当判断其自身)。此全部困难，实系于主观如何能内面直观其自身之一点；顾此种困难实为一切学说所同具。自我意识(统觉)乃“我”之单纯表象，凡主观中所有一切杂多，如由自我活动所授与，则此内的直观当为智性的。在人类则此种自我意识需要关于杂多(此为以先在主观中所授与者)之内部知觉，至此种杂多所由以在心中授与之形相，以其非自发的，则必须名之为感性的。意识一人自身之能力，如探求(认知)其所存在于心中者，则必激动此心，且亦唯由此途径始能发生心自身之直观。但先行存在心中所有此种直观方式，在时间表象中，规定杂多所由以集合心中之形相，盖彼时所直观之自身，非自我活动直接所表现之自身，而为由其自身所激动之状，即为其所显现之状，而非其如实之状。

    (三)当我谓外的对象之直观及心之自身直观，在空间时间中同为表现“对象及心”如其所激动吾人感官之状，即如其所显现之状时，其意并非以此等对象为纯然幻相。盖在一现象中，对象乃至吾人所归之于对象之性质，常被视为现实所授与之事物。但因在所与对象与主观之关系中，此类性质有赖主观之直观形相，故视为现象之对象，与“所视为对象自身”之自身有区别。是以在我主张空间与时间之性质(我之设定物体及我心，皆依据空间时间，盖空时为物心存在之条件)存在吾人之直观形相中，而非存在对象自身中时，我非谓物体仅似所见在我以外，我心仅似所见在我所有自我意识中所授与。如以我所应视为现象者，而使之成为幻相，则诚我之过误。但此决非由感性直观之观念性原理而来之结果——事正相反。仅在吾人以客观的实在性归于此二种表象方式(即空间时间)，吾人始无术制止一切事物因而转为幻相。盖若吾人以空间时间为必在物自身中所有之性质，又若吾人反省吾人所陷入之妄诞悖理，——即此二无限的事物，既非实体，又非实际属于实体之事物，而乃必须存在，且必须为一切事物存在之必然的条件，甚至一切存在事物虽皆除去，而比则必须连续存在者——则吾人当不能责巴克莱(berkeley)之斥物体为幻相矣。不仅如是，甚至吾人自身之存在，在依据时间一类虚构物之独立自存之实在性时，则亦必随之化为纯然幻相——顾此种妄诞谬论尚未闻有人犯及。

    (四)在自然神学中，思维-对象［神］，彼不仅绝不能对于吾人为直观之对象，即在彼自身亦不能成为感性直观之对象，吾人乃绵密从事，从彼〔神］之直观中除去时间空间之条件——盖因彼(神)所有知识必为直观，而非常常含有制限之思维。但若吾人已先将时间空间为物自身之方式，且以此种方式为事物存在之先天的条件，即令物自身除去，而此方式尚须留存，则吾人果有何权利以除去彼(神)直观中之时间空间？时间空间若普泛为一切存在之条件，则自必亦为神之存在条件。又若吾人不以时间空间为一切事物之客观的方式，则自必以之为吾人内外直观之主观的方式，此种直观，名为感性的，亦即为此故，此直观非本源的，即非由其自身能与吾人以对象存在之直观——此一种能与吾人以对象存在之直观，就吾人之所能判断者，仅属于第一存在者所有。而吾人之直观形相则依赖对象之存在，故仅在主观之表象能力为对象所激动时，始可能。

    此种在空间时间中之直观形相固无须仅限于人类感性。一切有限之具有思维存在者，关于此点，自必与人类相一致，(吾人虽不能判断其实际是否如是。)但此种感性形相任令其如何普遍，亦不能因而终止其为感性。故此种直观形相为由来的(intuitusderivativus)而非本源的(intuitus originarius)即非智性的直观。

    据以上所述之理由，此种智性直观似仅属第一存在者。决不能归之依存的存在者——在其存在中及在其直观中皆为依存者，且仅在与所与对象之关系中，始由此种直观规定其存在者也。惟此点必须仅视为感性论之注释而不可视为感性论之论证。

    先验感性论之结论

    关于解决——先天的综合判断何以可能？——之先验哲学问题所必须之关键，吾人今已有其一，即先天的纯粹直观(时间与空间)是。在先天的判断中，吾人欲超越所与概念以外时，唯有在先天的直观中，吾人始能到达——概念中所不能发见而确能在“与概念相应之直观”中先天的发见之，且又能综合的与概念相联结——之事物。但此类基于直观之判断，决不能推广至感官对象以外；仅对于可能的经验之对象，始适用有效耳。

    第二部　先验逻辑

    导言 先验逻辑之理念

    一 泛论逻辑

    吾人之知识，发自心之二种根本源流；第一，为容受表象之能力(对于印象之感受性)，第二，为由此等表象以知对象之能力(产生概念之自发生)。由于前者，有对象授与吾人，由于后者，对象与所与表象(此为心之纯然规定)相关，而为吾人所思维。故直观及概念，乃构成吾人一切知识之要素，无直观与之相应之概念，或无概念之直观，皆不能产生知识。此直观与概念二者，又皆有纯粹的与经验的之分。当其包含感觉(感觉以对象之现实存在为前提)时，为经验的。当其无感觉杂入表象时，则为纯粹的。感觉可名为感性知识之质料。故纯粹直观仅包含“事物由之而被直观”之方式；纯粹概念仅包含普泛所谓对象之思维方式。唯纯粹直观与纯粹概念，乃先天的可能者，至经验的直观及经验的概念，则仅后天的可能者。

    心之感受性，即心在被激动时容受表象之能力，如名之为感性，则心由自身产生表象之能力(即知识之自发性)，当名之为悟性。吾人之直观，绝不能为感性以外之物，此乃吾人之本性使然；即吾人之直观仅包含“吾人由之为对象所激动”之形相。在另一方面，使吾人能思维“感性直观之对象”之能力，为悟性。此二种能力实无优劣。无感性则无对象能接与吾人，无悟性则无对象能为吾人所思维。无内容之思维成为空虚，无概念之直观，则成为盲目。故使吾人之概念感性化，即在直观中以对象加于概念。及使吾人之直观智性化即以直观归摄于概念之下，皆为切要之事。此二种能力或性能，实不能互易其机能。悟性不能直观，感官不能思维。唯由二者联合，始能发生知识。但亦无理由使此二者混淆；实须慎为划分，互相区别。此吾人之所以区分为论感性规律之学(即感性论)与论悟性规律之学(即逻辑)二者也。

    逻辑又可分为悟性普泛运用之逻辑，与悟性特殊运用之逻辑二种。前者包含思维之绝对的必然规律，无此种规律则不能有任何悟性活动。故此种逻辑之论究悟性，绝不顾及悟性所指向之对象中所有之差别。而悟性特殊运用之逻辑，则包含“关于某种对象之正确思维”之规律。前者可名之为原理之逻辑，后者可名之为某某学问之机官。后者在学校中通常作为学问之准备课程讲授，但按人类理性之实际历程，则此实为最后之所得者，以其成为机官时，所研究之特殊学问，必已到达仅须略为修正即可完成之完备程度矣。盖在能制定“关于某种对象之学问”所由以成立之规律以前，必须已周密详知所论究之对象也。

    普泛逻辑又分为纯粹与应用二种。在纯粹逻辑中，吾人抽去一切吾人悟性所由以行使之经验的条件，即将感官影响、想象作用、记忆法则、习惯力、倾向等等以及一切偏见之来源，乃至特种知识所能从而发生(或视为由之发生)之一切原因，尽行除去。盖此种种之与悟性相关，仅限于悟性在某种情形下活动，而欲熟知此种情形，则须经验。故普泛的纯粹逻辑，仅论究先天的原理，且为悟性与理性之法规(kanon)，但仅就使用悟性与理性时所有方式的事物论究之，固不问其内容之为经验的或先验的也。当普泛逻辑论及在心理学所论究之主观经验条件下所“使用悟性之规律”时，则名为应用逻辑。故应用逻辑具有经验的原理，但此应用逻辑在其论究使用悟性不顾及对象中所有差别之限度内，仍不失其为普泛的。因之应用逻辑既非普泛所谓悟性之法规，亦非特殊学问之机官，仅为清滤常识之药剂。

    故在普泛逻辑中，构成“理性之纯粹理论”之部分，必须与构成应用逻辑(虽仍为普泛的)之部分，完全分离。质言之，唯前者始成为学问，虽简约干枯，但此实为学术的阐明悟性原理论之所不得不如是者。故逻辑学者在其论究纯粹的普泛逻辑时，常须注意两种规律。

    (一)以此为普泛的逻辑，故抽去一切悟性知识之内容及一切对象中所有之差别，而只论究思维之纯然方式。

    (二)以此为纯粹的逻辑，故与经验的原理无关，而不借助于心理学(往往有人以为须借心理学之助者)，因之心理学对于悟性之法规，绝无丝毫影响可言。盖纯粹逻辑乃论证之学，其中所有之一切事物，皆必须全然先天的确实者也。

    至我之所谓应用逻辑(此与习用之意义相反，按习用之意义则应用逻辑应包含纯粹逻辑所与规律之某某实用命题)乃悟性及“具体的必然如是使用悟性”——即在能妨阻或促进其应用之偶然的主观条件下(此等主观的条件皆纯为经验的所授与者)必然如是使用悟性——之规律等之表现。此种逻辑论究注意、注意之障碍及其结果、误谬之由来以及怀疑、迟疑、确信等等之情状。纯粹的普泛逻辑与此种逻辑之关系，正犹仅包含“普泛所谓自由意志之必然的道德律”之纯粹道德学与德行论之关系——此种德行论乃在感情、倾向、及人所难免之情欲等之制限下考虑此等道德律者。此种德行论绝不能成为真实论证之学，盖其与应用逻辑相同，依据经验的及心理学的原理者也。

    二 先验逻辑

    如吾人所述，普泛逻辑抽去一切知识内容，即抽去一切知识与对象间之关系，而仅考虑知识间相互关系之逻辑方式；即普泛逻辑乃论究“普泛所谓思维之方式”。但如先验感性论所述，直观有纯粹的与经验的之分，关于对象之思维亦当同一有纯粹的与经验的之别。由是而言，吾人当有一并不抽去全部知识内容之逻辑。唯此另一种仅包含“关于对象之纯粹思维”一类规律之逻辑，则当唯一提斥一切具有经验的内容之知识。且此种逻辑又当论究吾人所由以认知对象之方法之源流，诚以此种源流不能归之于对象者。

    顾普泛逻辑则不问知识之源流，惟依据悟性在思维中所用以使表象相互关联之法则，以考虑表象——此等表象不问其先天的起源于吾人自身，抑仅经验的所与。故普泛逻辑之所论究，仅为“悟性所能赋与表象之方式”，至表象之从何种源流发生，则固非其所问也。

    我今有一言，读者务须深为注意，盖以其影响远及于后之一切所论也。即非一切种类先天的知识皆能称为先验的，仅有吾人以之知某某表象(直观或概念)之能纯粹先天的使用或先天的可能，及其所以然之故者，始能称为先验的。盖此先验的名词，乃指与知识之先天的所以可能及其先天的使用有关之一类知识而言。故空间或“空间之先天的几何学上规定”，皆非先验的表象；所能唯一称为先验的，乃“此等表象非自经验起源”云云之知识及此等表象能先天的与“经验对象”相关云云之可能性。空间之应用于普泛所谓对象者，亦为先验的，但若仅限于感官之对象，则为经验的。故先验的与经验的之区别，仅属于知识之批判范围内；与“知识与其对象之关系”，固无关也。

    在期望有先天的与对象相关之概念，且此先天的与对象相关非由于纯粹的或感性的直观，而仅为纯粹思维之活动(即既非经验的又非感性的起源之概念)，吾人乃预行构成“属于纯粹悟性及纯粹理性，吾人由之纯然先天的以思维对象之一类知识”之一种学问之理念。规定此类知识之起源、范围及客观的效力之学问，当名之为先验的逻辑，盖因其与论究理性之经验的及纯粹的二种知识之普泛逻辑不同，仅在悟性及理性之法则先天的与对象相关之限度内，论究悟性及理性之法则。

    三 普泛逻辑区分为分析论与辩证论古来宣传之问题所视为迫逻辑学者于穷地，使之或依恃可怜之伪辩，或自承其无知，因而自承其全部逻辑之为空虚者，即真理为何之问题。真理之名词上的定义，即真理乃知识与其对象一致，已假定为人所公认者，今所研讨之问题，乃一切知识之真理，其普泛及确实之标准为何耳。

    凡知其应提何种问题为合理者，已足证其聪慧而具特见。盖若问题之自身悖理而要求无谓之解答者，此不仅设问者之耻，且可诱致盲从者之悖理解答，殆如古谚所云，一人取牡羊之乳，而别有一人以筛承其下之笑谈矣。

    真理设成立在知识与对象之一致中，则此对象必因而与其他对象有别；盖若知识不与其相关之对象相一致，即令其包含有对于其他对象适用有效之点，此知识亦为虚伪。

    顾真理之普泛标准，则必须为对于知识之一切事例皆能适用有效者，固不问其对象之差别何如。而此种标准(为普泛的)之不能顾及知识之各别内容(知识与其特殊对象之关系)，则又彰彰明甚。然因真理正惟与此种内容有关，今乃欲求此类内容之普泛的真理标准，则自不可能而为悖理矣。充实而又普泛二者兼全之真理标准，实为不能求得之事。盖吾人既名知识之内容为其质料，则吾人必预行承认关于知识之真理，在其与质料有关之限度内，实无普泛之标准可求。盖此种标准就其性质言殆属自相矛盾者也。

    但在另一方面，就知识之纯然方式(除去一切内容)以论知识，则在逻辑参明悟性之普遍的及必然的规律之限度内，必须在此等规律中提供真理之标准，又事之极明显者也。

    凡与此等规律相背者皆为虚伪。盖悟性将因而与其本身所有之普泛的思维规律相背，即与其自身相矛盾。但此类标准仅与真理之方式相关，即仅与普泛所谓思维之方式相关；在此限度内，此类标准，固极正确，但其自身则不充实。诚以吾人之知识，虽能与逻辑要求完全相合，即不致有自相矛盾之事，但此知识固仍能与其对象相矛盾者也。故真理之纯然逻辑的标准，即知识与悟性理性之普泛的方式的法则相一致，乃一不可欠缺之条件(conditio sine  qua non)，因而为一切真理之消极的条件。越此限度，则非逻辑之所能矣。盖逻辑并无发见“不关方式而仅关其内容之误谬”之检验标准。

    普泛逻辑将悟性及理性之全部方式的历程分解为悟性及是理性之种种要素，而以之为吾人所有知识之一切逻辑的检讨之原理。故此一部分逻辑可名之为分析论，产生真理之消极的标准。在吾人进而决定知识内容是否包含有关于对象之积极真理以前，必须以此种逻辑之规律审察评衡一切知识之方式。但因知识之纯然方式，无论其与逻辑法则如何完全相合，亦远不足以决定知识之实质的(客观的)真理，故绝无一人敢于仅借逻辑之助，就对象加以判断或有所主张。吾人首须在逻辑之外得有可恃之报告，然后始能依据逻辑法则研讨此种报告之用法，及其在一贯之总体中之联结，盖即以此等逻辑法则审察之耳。顾以具有“使吾人所有一切知识具有悟性方式”(关于其内容任令吾人一无所教导)一类如是名贵之技术，实有令人别有所企图之处，即仅为“判断之法规”之普泛逻辑，被用为一若至少实际产生外表之客观的主张之机官，于是此种逻辑遂被误用。在以普泛逻辑如是用为机官时，此种逻辑名辩证法(dialektik)。

    古人以辩证法为学问技术名称之用者，其意义虽种种不一，吾人就彼等于此名词之实际用法所能断言者，则在古人，此名词绝不出乎“幻相逻辑(logik des scheins)之外。此乃由于模拟逻辑所规定之严密方法，及以逻辑的论题掩藏其主张之空疏，而使其无知及伪辩具有真理外形之伪辩技术。今当注意下述一点引为安全而有益之警惕，即普泛逻辑若被视为机官则常为幻相逻辑，即辩证的。盖逻辑之所教示吾人者，绝不涉及知识内容，惟在设置与悟性相合之方式的条件；而此类条件之所教示吾人者，又绝与有关之对象无涉，故欲用此种逻辑为推广、扩大吾人知识之工具(机官)，则结果终成为空谈而已——在此种空谈中吾人以某种貌似真实之辞旨，可坚持亦可攻击(倘愿如此为之)一切可能之主张。

    此种教导实有损哲学之尊严。故辩证法之名词，当别有一用法，已列在逻辑中为批判“辩证的幻相”之一种逻辑。本书中所用之辩证论，即属此种意义。

    四 先验逻辑区分为先验分析论及先验辩证论

    在先验逻辑中，吾人使悟性孤立——此犹以上先验感性论之对于感性——将纯然起源于悟性之思维部分从吾人知识中析出。此种纯粹知识之使用，依赖一种条件，即此种知识所能应用之对象，乃在直观中授与吾人者。在无直观时则吾人之一切知识即无对象，因而完全空虚。论究悟性所产生之“纯粹知识之要素”及“吾人无之则不能思维对象”之原理者，此一部分之先验逻辑，名为先验分析论。此乃真理之逻辑。盖凡与此种逻辑相背之知识，无不立失其一切内容，即失其与任何对象之一切关系，因而丧失一切真理。

    但因独立使用此等纯粹悟性知识及此等原理之诱惑甚强，甚至欲超越经验限界以外(仅有经验始能产生纯粹悟性概念所能应用之质料(对象)，故悟性遂致敢于冒险，仅借合理性之幻影，以悟性之纯粹的方式的原理为实质使用，且对于对象不加辨别而加以判断——对于并未接与吾人实亦绝不能接与吾人之对象，亦加判断。盖此先验的分析论，固当仅用作判断“悟性之经验的使用”之法规，今若赖之为悟性之普泛的无限制的应用之机官，又若吾人因而敢于仅借纯粹悟性，对于普泛所谓对象，综合的判断之、肯定之、决定之者，则误用此逻辑矣。于是纯粹悟性之使用，乃成为辩证的。故先验逻辑之第二部分，必须为批判此种辩证的幻相，名为先验辩证论，顾此非独断的产生此种幻相之术(此种技术不幸为玄学术士所通行)乃就悟性及理性之超经验使用以批判悟性及理性者。

    先验辩证论乃暴露无根据主张之虚伪妄诞，唯以纯粹悟性之批判的论究，易其仅借先验的原理以发见或扩大知识之夸大要求，而使悟性得免于伪辩的幻相者也。

    第一编 先验分析论

    先验分析论乃将吾人所有之一切先天的知识分解为纯粹悟性自身所产生之种种要素。

    在分析时首应注意以下主要四点：(一)此类概念须纯粹的而非经验的；(二)此类概念须不属直观及感性而属于思维及悟性；(三)此类概念须基本的又须严密与引申的或复合的概念有别；(四)吾人之概念表须极完备，包括纯粹悟性之全部领域。当一种学问仅在尝试状态中由概念集合而存立者，则由任何种类之评价亦绝不能保障其有如是之完备程度。

    此种完备程度仅由悟性所产生之“先天知识之总体理念”而始可能者；盖此种理念能使组成此总体之各概念有一严密分类，以表现此类概念之为组织成一体系者。纯粹悟性不仅须与一切经验的有别，且亦须与一切感性截然不同。诚以纯粹悟性乃自存自足之统一体，非自外部有所增益者。故悟性知识之总和，组织成一体系，由一理念包括之而规定之。此种体系之完备及调整，同时即能产生“其所有一切分子之正确及真纯”之标准。

    此一部分之先验逻辑，为求完备计，须分二卷，一为包含纯粹悟性之概念，一为包含纯粹悟性之原理。

    第一卷 概念分析论

    我之所谓概念分析论，非分析概念，即非如哲学的研究中之通常程序，分析“研究中所当呈显之概念”之内容而使此等概念更有区别之谓；乃在分析悟性自身之能力(此事及今罕有为之者)，盖欲仅在产生先天的概念之悟性中探求此等概念，及分析悟性能力之纯粹使用，以研讨先天的概念之所以可能耳。此为先验哲学之本有任务；余皆属普泛哲学中概念之逻辑的论究。故吾人将在人类悟性中溯求纯粹概念之元始种子及其最初倾向，此等纯粹概念本在悟性中备有，其后遇有经验机缘始行发展，且由此同一悟性将以后所附加其上之经验的条件解除，而显示其纯粹性者。

    第一章 发见一切纯粹悟性概念之途径

    当吾人促动一知识能力，视其所缘境遇之异，乃有种种概念之显现，且使其能力显示于吾人之前，此等概念又容许按观察时期之久暂及注意之敏捷，以较大或较小之完备程度集合之。但若在此种机械方法中进行其研究，则吾人决不能确定其是否完成。且吾人仅随机遇所发见之概念，决不呈显有秩序及体系的统一，终极仅就其类似之点，排列成偶，或就其内容之量，由简单以至复杂，列成系列——此一种排列在某限度中虽亦可视为以学术方法所创设者，但决非有体系者。

    先验哲学在探求其概念时，具有“依据一单一原理以进行之利便及义务”。盖此类概念，乃纯粹不杂，自绝对的统一体之悟性发生；故必依据一原理或一理念而互相联结。

    此一种联结，实提供吾人以一种规律，由此种规律，吾人始能使每一纳粹悟性概念各有其适当之位置，且亦以此规律，吾人乃得先天的决定其体系上之完备。否则，此类事情，将依据吾人之任意判断，或仅依据偶然之机缘矣。

    第一节 悟性之逻辑的运用

    以上仅消极的说明悟性为非感性的知识能力。今因无感性则吾人不能有直观，故悟性非直观能力。但除直观以外，仅有由概念而生之知识形相。故由悟性所产生之知识(至少由人类之悟性)，必为由概念而生之知识，因而非直观的而为论证的。但一切直观，以其为感性，故依赖激动，而概念则依赖机能。至我之所谓“机能”，乃指归摄种种表象于一共通表象下之统一作用而言。概念本于思维之自发性，而感性的直观则本于印象之感受性。至悟性所能使用此类概念之唯一用途，则为由此类概念而行其判断。唯因表象除其为直观时以外，无一表象直接与对象相关，故无一概念曾直接与对象相关，仅与对象之其他某某表象相关，——不问此其他表象为直观，抑其自身亦一概念。故判断乃对象之间接的知识，即“对象之表象”之表现。在一切判断中，皆有一适用于甚多表象之概念，在此等表象中，则有一所与表象乃直接与对象相关者。例如在“一切物体皆为可分的”之判断中，“可分的”之概念本适用于其他种种概念，唯在此处则特用之于物体概念，而此物体概念则又适用于所呈现于吾人之某种现象。故此类对象乃由“可分性”之概念间接表现者。因之一切判断乃吾人所有表象间之统一机能；不用直接表象而用“包含有直接表象及其他种种表象”之更高位置之表象以认知对象，由是甚多可能之知识集合于一知识中。今以吾人能将悟性之一切作用归之判断，故悟性可视为判断能力。

    盖如以上所述，悟性为思维能力。而思维则为由概念而生之知识。但为“可能的判断之宾词”之概念则与“尚未规定之对象”之某种表象相关。物体概念即指由此概念所能知之某事事物，例如金属。而概念之所以为概念，实因其包含有“由之能与对象相关之其他表象”。故概念为可能的判断之宾词，例如“一切金属皆为物体”。是以吾人若能将判断中之统一机能叙述详尽，自能发见悟性所有之全部机能。顾此极易为者，将于下节述之。

    第二节  悟性在判断中之逻辑机能

    九［l］吾人如抽去判断之一切内容，而仅考虑悟性之纯然方式，则将见判断中之思维机能可归摄为四项，每一项又各包含三子目。今列表如下：

    全称的

    (一)判断之量特称的

    单称的

    肯定的

    (二)质  否定的

    无限的

    断言的

    (三)关系   假设的

    抉择的

    相当然的

    (四)形相   实然的

    必然的

    因此种分类，与逻辑学者通常所公认之分类方法，显有不同之点(虽非其主要方面)，今特为申说如下，以免有所误解。

    (一)在三段推理中，判断之使用，逻辑学者以为单称判断能与全称判断同一处理，其说甚当。盖因单称判断绝无外延，其宾词不能仅与包含在主词概念中一部分之事物相关，而与其余部分不相涉。此宾词乃适用于主词概念全体，绝无除外，一若此主词概念为一普泛概念而具有宾词所适用于其全部之外延者。但若吾人纯然视之为知识，而就量之方面以单称判断与全称判断相比较，则单称与全称之关系，正如单一与无限之关系，本质上固自有异者也。故吾人评衡一单称判断(judicium singulars)若不仅就其本身所有之内部适用效力评衡之，而视为普泛所谓知识，就其量以与其他知识相比较，则单称判断固与全称判断(judicium commune)不同，在思维之完善子目表中，自应有一独立之位置——在限于判断作用相互间关系之逻辑，固无须乎此也。

    (二)在通常逻辑中无限判断与肯定判断同归一类而不各占一独立地位，固属正当，但在先验逻辑中，则二者亦必须严为区别。盖通常逻辑抽去宾词(即令其为否定的)之一切内容；仅研讨此宾词之是否属于主词，抑或与之相反。但先验逻辑则对于仅由否定的宾词所成之逻辑肯定，尚须考求此肯定之价值即内容为何，及由之所增益于吾人之全体知识者为何。盖我对于灵魂谓“灵魂不灭”，则由此否定的判断，至少我应无误谬。顾由“灵魂乃不灭事物”之命题，则我实构成一肯定(在就逻辑之方式而言之限度内)。在此命题中我乃以灵魂列之不灭事物之无限领域中。盖可毁灭之事物，占可能的事物全部范围之一部，不灭事物则占其他部分，故“灵魂乃不灭事物”之命题，无异于以灵魂为除去一切可毁灭者以外所留存之无限事物中之一。由此，一切可能的事物之无限领域，仅限于自其中剔除可毁灭者，及以灵魂列入其留存部分中之领域。但就令有此种剔除，其范围仍为无限，且即尚有种种部分可以删除，亦不使灵魂概念因之稍有增益，或因而以肯定的态度规定之。此类判断，就其逻辑范围而言，虽为无限，但就其知识内容而言，则仍为有限，故在判断中思维所有一切子目之先验表中，此实为不能忽略者，盖其所表显之悟性机能，在其先天的纯粹知识之领域内，或亦视为重要者也。

    (三)判断中之一切思维关系为(甲)宾词与主词，(乙)根据与结论，(丙)分列的知识及分列的知识中所有各分支(就其全部言)间之相互关系。在第一类判断中所考虑者为两概念间之关系，在第二类中则为两判断间之关系，在第三类中则为种种判断间相互之关系。例如“如有一完善之正义，则冥顽之恶事受罚矣”之假设命题，其中实包含两种命题之关系，即“如有一完善之正义”与“冥顽之恶事受罚矣”之两命题。至此两命题之自身，是否真实，则此处仍属未定之事。由此判断所思维者，仅为逻辑的结论而已。最后，抉择的判断包含两种或两种以上命题间相互之关系，顾此关系非逻辑的根据与结论之关系，而有二重关系，在一命题之范围排除其他命题之范围之限度内，为逻辑的相反对立关系，但同时在会合各命题以成全部知识之限度内，则为交互关系。故抉择判断乃展示此类知识范围所有各部分间之关系，盖每一部发之领域，对于其他部分皆为补充之者，总括之则产生此分列的知识之总体。例如“世界之存在，或由盲目的偶然性或由内部的必然性或由外部的原因”之判断。其中每一命题各占关于“普泛所谓世界存在”之可能的知识范围之一部；会合一切此类命题，始成此一知识之全部范围。将其一部分摈除于此知识之外，即等于将此知识置于其他部分中之一，将此知识置于其一部分，即等于将其余部分摈除于此知识之外。故在抉择的判断中，所知之各成分间，有某种之交互关系，即各部分固互相排挤，惟又由此以其全体规定真实之知识。盖会合为一，则此种种部分，即构成一所与知识之全部内容。在与以后所论有关之限度内，此处所必须考虑者在此。

    (四)判断之形相全然为一特殊机能。其特质在一无贡献于判断之内容(盖除量、质、关系三者以外，别无构成判断内容之事物)，而仅在与“普泛所谓思维有关之系辞”相关。想当然的判断乃以肯定或否定仅视为可能的(任意的)之判断。在实然的判断中，以肯定或否定视为实在的(真实的)，在必然的判断中，则视为必然的。两判断间之关系，构成假设的判断之两判断(antecedens etconsequens前项与后项)，种种判断间之交互关系，构成抉择的判断之各判断(各分支)，皆仅想当然的。在以上所举之例中，“有一完善的正义”之命题，非实然的陈述，乃仅视为可以假定之任意的判断；惟其逻辑的结论，则为实然的。故此类判断或竟显然误谬，但若视为想当然，则仍可为真实知识之条件。例如“世界之存在由于盲目的偶然性”之判断，在抉择的判断中，仅有想当然之意义，即此为暂可假定之命题。同时颇似指示在一切可以遵由之路径中所有一虚伪路径，以为发见真实命题之助。故想当然的命题仅展示逻辑的(非客观的)可能性——容认此一种命题与否，一任自由抉择，容纳之于悟性与否，亦惟任意为之。实然的命题则展示逻辑的实在性，即真理。例如在假设的三段推理中，前项在大前提中为想当然的，而在小前提中则为实然的，此三段推理之所展示者，即在其结论乃依据悟性法则所得者耳。至必然的命题，则思维实然的命题为由悟性法则所规定，因而为先天的所主张者；即以此展示其逻辑的必然性。盖一切事物乃逐渐与悟性忻合者，——初则想当然的以判断某某事物，继则实然的主张其真实，终则主张其与悟性联结不可分离，即必然的及直证的——故吾人以形相之三机能为思维之三子目，实属正当。

    ①由九至十二皆第二版中所加，九上接先验感性论中之八，参观64页。

    第三节 纯粹悟性概念即范畴

    一o

    以上曾时时述及，普泛逻辑抽去知识之一切内容，其由分析过程所转形为概念之表象，则求之于其他来源(不问其为何种来源)。顾先验逻辑则不然，有先验感性论所提呈于其前之先天的感性杂多，为纯粹悟性概念之质料。如无此种质料，则此类概念即无内容，因而全然空虚。空间与时间包含纯粹先天的直观之杂多，但同时又为吾人心中所有感受性之条件——唯在此条件下心始能接受对象之表象，故此条件亦必常影响于此等对象之概念。但若此种杂多为吾人所知，则吾人思维之自发性，须以某种方法审察此杂多，容受之而联结之。此种作用我名之为综合。

    我之所谓综合，就其最普泛之意义而言，即联结种种不同表象而将其中所有杂多包括于一知识活动中之作用。其杂多如非经验的所与而为先天的所与(如时间空间中之杂多)，则此综合为纯粹的。在吾人能分析吾人之表象以前，必先有表象授与吾人，故就内容而言，无一概念能首由分析产生。杂多(不问其为经验的所与或先天的所与)之综合，乃首所以产生知识者。此种知识，在其初，当然粗朴驳杂，故须分析。顾集合知识之要素，联结之而使成为某种内容者，仍此综合。故若吾人欲决定知识之最初起源者，首必注意综合。

    概言之，综合纯为想象力之结果(以后将论之)，此想象力乃心之盲目的而又不可缺之机能，无想象力吾人即不能有知识，但吾人鲜能意识之。至以此种综合加之于概念者，则属于悟性之机能，由此种悟性机能，吾人始能得真之所谓知识也。

    在其最普泛方面中所表现之纯粹综合，实与吾人以纯粹悟性概念。至我之所谓纯粹综合，乃指依据先天的综合统一之基础者而言。如计数(在大数目中，尤为易见)乃依据概念之综合，盖因其依据共同之统一概据如十进法等而行之者。由此种概念，杂多之综合统一乃成为必然的。

    种种不同表象，由分析而摄置于一概念之下——此为普泛逻辑中所处理之程序。反之，先验逻辑之所教示者，非如何以表象加之于概念，乃如何以表象之纯粹综合加之于概念。以一切对象之先天的知识而言，其所必须首先授与者，第一为纯粹直观之杂多；第二为此种杂多由于想象力之综合。但即如是，尚不能产生知识。“与此种纯粹综合以统一，且唯由此必然的综合统一之表象所成”之概念，乃提供一对象知识所须之第三要项；此类概念乃本于悟性者。

    “与判断中所有种种表象以统一”之机能，亦即为“与直观中所有种种表象之综合以统一”之机能；此种统一，就最普泛之意义表述之，吾人名之为纯粹悟性概念。在概念中经其作用由分析的统一而产生“判断之逻辑方式”之悟性，亦由普泛所谓直观中杂多之综合统一，而输入先验的内容于其表象。以此吾人乃得名此类表象为纯粹悟性概念，且视之为先天的适用于对象者——此为普泛逻辑所不能建立之结论。

    因此先天的适用于普泛所谓直观对象之纯粹悟性概念，其数正与前表中所有一切可能的判断之逻辑的机能之数相同。盖此类机能已将悟性列举详尽，且为悟性能力之详备目录。吾人今仿亚里斯多德(aristotle)名此类概念为范畴(kategorie)，盖实施之方法，吾人虽与亚氏相去甚远，至其根本目的则固相同者也。

    范畴表

    单一性

    (一)量多数性

    总体性

    实在性

    (二)质 否定性

    限性

    偶有性及实体性(实体及属性)

    (三) 关系 原因性及依存世(原因及结果)

    相互性(能动者及受动者间之交互作用)

    可能性——不可能性

    (四)形相  存在世——非存在性

    必然性——偶然性

    此为悟性先天的包含于其自身中，所有综合之一切基本的纯粹概念表。悟性正以其包含此类概念故名为纯粹悟性；盖惟由此类概念，悟性始能理解直观之杂多中所有之任何事物，即以此思维直观之对象。此种分类，乃自一共通原理，即判断能力，(此与思维能力相同)体系的发展而来。实非冥搜盲索纯粹概念之结果，支离减裂所成，盖若如是，则此类概念之数目，仅得之归纳，绝不能保证其完备矣。且若如是，则吾人亦不能发见适为此等概念在纯粹悟性中而其他概念则否之所以然矣。收集此类基本概念，实为一足值锐敏思想家亚氏为之之事业。顾亚氏并未贯之以原理，触处检集，最初得其十，名之为范畴(宾位词)。其后彼自信又发见其五，追加其上而名之为后宾位词。但亚氏之表，仍留有缺陷。且其中有若干纯粹感性形相(时间、处所、状态及前时、同时)及一经验的概念(运动)，皆不能悟性概念表中有任何地位者。此外亚氏又以若干引申的概念(能动受动)列入基本概念中；而若干基本概念则反完全遗漏。

    此处所应注意者，“所视为纯粹悟性之真实基本概念”之范畴，亦具有其纯粹引申的概念。此在先验哲学之完善体系中，固不可忽略之，然在纯为批判之论文中，则一言及之即足矣。

    我今姑名此纯粹的但为引申的之悟性概念，为悟性概念之副宾位词(predicables)——以与宾位词(即范畴)相区别。我若有基本的第一次概念，则附加引申的第二次概念而列成一纯粹悟性概念之详备系谱，固极易易。惟吾人今所欲从事者，非体系之完备，乃在构成体系时所遵循之原理，故此种补充事业留待其他机缘。盖此类事业，借本体论教本之助，即易成就者——例如置力、运动、受动之副宾位词于因果范畴下；存在、抵抗之副宾位词于相互性范畴下；生、灭、变化之副宾位词于形相范畴下，等等。当范畴与纯粹感性之形相联结，或范畴间之相互联结时，即可产生甚多之先天的引申概念。注意之，且就力之所能以列成此类概念之完备目录，固极有益而颇饶兴趣，唯吾人今则可省略之也。

    范畴之定义，我固可有之，惟在此论文中，则从略。俟后述及方法论时，就其所须之程度，我再分析此类概念。在一纯粹理性之体系中，自当有范畴之定义，但在此论文中，定义足以紊乱研究之主要目的，而引致疑虑及驳击，此类疑虑及驳击虽无伤于吾人之主要目的，然固可留待其他机缘者。且就我简略所论及之点，亦可见一完备辞典而附有一切必须之说明者，不仅可能，且亦极易之事。盖分类已备；所须者仅充实其内容而已；而此处所列之体系的位置论(topik)即足以为各概念得其固有位置之充分导引，同时又复指示此分类尚空虚而无内容也。

    一一

    此范畴表提示若干精美之点，对于由理性所得一切知识之学术方式，或有极重要之效果。盖此表在哲学之理论部分，为用极大，且在“本于先天的概念而又依据一定原理体系的分门别类之学问”，此表提供一全部学问之完备计划，实为不可缺少者，此就以下之点即知之，盖范畴表不特包含一切悟性之基本概念至极完备之程度，且复包有人类悟性中所有概念之“体系之方式”，因而提示所拟议中之思辨学问之一切节目以及此类节目之顺序，一如我在他处之所叙述者。

    由此表所提示之要点：第一、此表虽包含四类悟性概念，但可先分为两组；第一组与直观(纯粹的及经验的)之对象相关，第二组则与此等对象之存在(在对象间之相互关系中，或在对象与悟性之关系中)相关。

    在第一组中之范畴，我名之为数学的，在第二组中之范畴，则名之为力学的。前一组之范畴，并无与之相应之事物；惟在后一组中有之。此种区别须在悟性之本质中有其根据。

    第二、就概念之一切先天的分类必为两分法而观，则此每一类中所有范畴之数常同为三数之一事，实堪注意。其尤直注意者，则每一类中之第三范畴，常由第二范畴与第一范畴联结而生。

    故一切性即总体性实即视为单一性之多数性。制限性仅为与否定性联结之实在性；相互性为交互规定实体之因果性；最后必然性乃由可能性自身所授与之存在性。但不可因此即以第三范畴为仅引申的而非基本的悟性概念。盖联结第一概念与第二概念以产生第三概念，实须悟性之特殊活动，此与悟性在第一概念及第二概念中之活动不同。故(属于总体范畴之)数之概念，并非常仅依据多数性及单一性之概念而可能者(例如在无限之表象中)；又若仅由原因概念与实体概念相联结，则我不能立即理解“其影响作用”，即不能理解一实体如何能为别一实体中某某事象之原因。在此类事例中，显见须有悟性之各别活动；在其他事例中，事正相同。

    第三、范畴中属于第三组相互性之范畴，其与抉择的判断之方式(在逻辑机能表中与相互性范畴相应之方式)一致，不若其他范畴与其相应之判断机能一致之显著。

    欲保证相互性范畴实际与抉择的判断相合，则吾人必须注意，在一切抉择的判断中，其范围(即包含在任何一判断中之全量)表现为“分成各部分(从属的概念)之一全体”，且因其中并无一概念能包摄于其他概念之下，故此等概念皆视为相互同等对立，而非相互从属，因而彼此非在一方向中规定，如在一系列中者然，乃交互规定，如在一集体中者然——如抉择中之一分支设定为知识，则其余分支尽皆摈除，其他分支被设定，亦如是。

    在由种种事物所组成之一全体中，亦见其有与此类似之联结；盖一事物不从属于其他事物，如一为结果而一为其存在之原因者然，乃同时的交互的彼此同等对立，各为其他事物所有规定之原因(例如在一物体中，其各部分互相吸引、反拨)。此与因果关系(根据与归结)中所见之联结，全然不同，盖在因果关系中，归结并不交互的又复规定其根据，故不能与之共组成一全体——例如世界不与创造世界者共组成一全体。悟性在表现一分列的概念之范围于其自身时所遵循之程序，与其思维一事物为可分的之程序相同；正如在前一事例中，各分支互相排除，而又联结于一范围中，悟性表现可分的事物之各部分，各为独立存在(视为实体)而又联结在一全体中也。

    一二

    在古人之先验哲学中，尚有列——不列入范畴中，而以彼等之见解，则又必须列为对象之先天的概念之——纯粹悟性概念之一章者。但此殆等于增加范畴之数，故为不能实行之事。此类概念见之于僧院派哲学中有名之quodlibet ens est unum，verumbonum(凡实在之事物为一、为真、为善)之命题中。此种原理之应用，虽已证明其毫无成绩而仅产生循环命题，且近时在玄学中所占之位置，亦不过依例叙述而已，但在另一方面，此原理尚表现一种见解，此见解虽极空虚，顾亦保持有悠久之历史者。故关于其起源，颇值吾人之研究，且吾人亦正有理由推断此种命题乃以某种悟性规律为其根据者，唯此种悟性规律为其所曲解耳(此为习见之事)。此类所假定为事物之先验的属性，实际不过一切事物知识之逻辑的必须条件与标准，及对于此类知识所规定之量之范畴，即单一性、多数性、总体性而已。但此类属于“物本身(经验的对象)所有可能性”之范畴(此种范畴本应视为质料的)，在此更进一步之应用中，本仅以其方式的意义使用之，为一切知识之逻辑的必须条件之性质，乃同时一不经意，又由其为思维之标准者窃转变为物自身之性质。盖在一对象所有之一切知识中，第一、具有概念之统一，在吾人惟由之以思维“吾人所有知识杂多之联结”中之统一限度内，此可名为质的统一，例如戏剧、讲演、故事中主题之统一。第二、具有关于其结论之真实。自一所与概念所得之真实结论愈多，则其所有客观的实在性之标准亦愈多。此可名为性格之质的多数，此等性格乃属于一所视为共同根据之概念(但在此概念中，不能视之为量)。第三、具有完全性，此完全性成立在多数皆还至概念之统一，且完全与此概念一致，而不与其他概念相合。此可名为质的完全性(总体性)。由此可见普泛所谓知识所以可能之逻辑的标准，乃量之三种范畴，在此类范畴中，全然以“量之产生时所有之统一”为同质的；后由于“所视为联结原理”之知识性质，此类范畴乃转而为亦能在一意识中产生异质的知识之联结。故一概念(非对象之概念)所以可能之标准，在其定义，盖在定义中概念之统一、一切能直接从定义演绎而来之事物之真实、及从定义演绎而来之事物之完全性等三者产生“凡欲构成一全体概念所须之一切”。与此相同，一假设之标准成立在其所假定之说明根据之明晰，即一、假设之统一(无须任何补助的假设)；二、能从假设所演绎之结论之真实(结论与其自身及与经验之一致)；三、此类结论之说明根据之完全；至所谓完全，乃结论使吾人还至与假设中所假定者不增不减正相符合之谓，所以后天的分析还至以前先天的综合中所思维者，且与之一致。故统一性、真实性、完全性之概念，对于范畴之先验表，并未有所增益一若弥补其缺陷者然。吾人之所能为者，为使知识与其自身一致，唯在使此类概念在普泛的逻辑规律下使用耳——至此类概念与对象关系之问题，则绝不论究之也。

    第二章 纯粹悟性概念之演绎

    第一节 先验的演绎之原理

    一三

    法律学者论及权利与要求时，在法律行为中，分别权利问题(quid juris)与事实问题(quid facti)；且对于二者皆求证明。应陈述“权利或合法要求”之权利问题之证明，法律学者名为演绎(de－duction)。有甚多经验的概念，绝无有人疑问行使之。盖因经验常可用为此类经验的概念所有客观的实在性之证明，故即无演绎，吾人亦自信能有正当理由以一种意义(即所归属之意义)专用之于此类概念。但尚有如幸福、运命等之僭窃概念，此类概念，虽由近乎普遍的宽容，许其通用，然时时为“有何权利”之问题相逼迫。此种要求演绎，实陷吾人于困难之境，诚以从经验或从理性皆不能得明显之合法根据足以证明行使此类概念之为正当也。

    在构成人类知识之极复杂组织之杂多概念中，有若干概念，全然离经验而独立，识别为纯粹先天的行使者；至此类概念所以能如是行使之权利，则常须演绎。盖因经验的证明，不足证明此种先天的行使为正当，故吾人须解答“此类概念如何能与其不自任何经验得来之对象相关”之问题。说明“概念所由以能先天的与对象相关之方法”，我名之为概念之先天的演绎；以之与经验的演绎相区别，此经验的演绎乃展示“由经验及由经验上之反省以取得概念之方法”，故与概念之合法性无关，而仅与概念事实上之发生形相相关。

    吾人已有两种“不同种类，但在全然先天的与对象相关之一点，则相一致”之概念，此即“为感性方式”之空间与时间概念，及“为悟性概念”之范畴。就此等类型之概念，而求其经验的演绎，皆属劳而无益。盖此类概念之特点，即在其与对象相关，无须自经验中假借“任何能用以表现此等对象之事物”。故若此类概念之演绎必不可缺，则必为先验的。

    但吾人对于此类概念，与对于一切知识相同，虽不能在经验中发见其可能性之原理，但至少亦能在经验中发见其产生之缘起原因。感官印象提供最先之刺激，全部知识能力向之活动，于是经验成立。故经验包含有两种不同之要素，即自感官所得之知识质料，及自纯粹直观纯粹思维(此二者遇有感官印象之机缘始活动而产生概念)之内的源流所得以整理此质料之方式。研求吾人所有知识能力自特殊的知觉进展至普遍的概念之最初活动，当然获益甚大。开始此新研究者，实为名望卓著之洛克(locke)。但纯粹先天的概念之演绎，则绝不能以此种方法得之；诚以演绎不应在任何此种方向中求之也。盖就此类概念以后全然离经验而独立之运用言之，则自必能出示其与自经验来者完全不同之出生证。且因此种所尝试之生理学的由来论，乃关于事实问题，不能严格称之为演绎；故我将名之为“获有纯粹知识”之说明。关于此种知识所能有之唯一演绎，明为先验的而非经验的。盖关于先天的纯粹知识，经验的演绎实为劳而无益之事，仅为不能理解此类知识之特质之人所从事耳。

    但即容认纯粹先天的知识所可能之唯一演绎为先天的演绎，亦不能立即明了此种演绎为绝对的必须。吾人前已由先验的演绎，推溯空间与时间之根源，而说明其先天的客观效力，且规定之矣。顾几何学安然在纯然先天的知识中进行，关于其所有之基本空间概念之纯粹的合法的由来，固无须乎乞求哲学之保证。但几何学中所用之概念，仅在其与外的感性世界相关(以空间为其纯粹方式之“直观之感性世界”)，而在此感性世界中，一切几何学的知识，以其根据于先天的直观，故具有直接的证明。其对象(在与其方式相关之限度内)即由对象之知识先天的在直观中授与吾人。顾在纯粹悟性概念则大不然；盖在此种纯粹悟性概念，始发生无可趋避之先验的演绎之要求，此不仅关于此等概念之自身如是，即关于空间概念亦有此演绎之要求。盖纯粹悟性概念，并不以直观及感性之宾词叙述对象，乃以先天的思维之宾词叙述对象，故其与对象之关系，乃普遍的，即离一切感性之条件者。且纯粹悟性概念既不基于经验，又不能先于一切经验，在先天的直观中展示“可为其综合根据之任何对象”。以此等理由，纯粹悟性概念不仅关于其自身使用之客观效力及眼界有以启人之疑，且因其行使空间概念超越感性的直观条件以上，以致使空间概念亦复晦昧难明；此吾人前之所以以空间之先验的演绎为必须者也。故读者在进入纯粹理性领域之前，必须坚信此类先验的演绎之绝对必须。否则盲目进行，经种种歧途以后，仍必还至前所出发之无知地点。但同时读者若不悲叹事物性质之隐晦难明，且对障碍之难移除，亦不易于失望，则吾人对于此种事业中所有不可避免之困难必须预有透辟之先见。盖吾人只有二途，或全然放弃“在超越一切经验限界，人所尊为最高领域中构成纯粹理性判断之一切主张”，或完成此种批判的研究。

    吾人固已无甚困难，能说明“空间与时间之概念，虽为先天的知识，而必须与对象相关，以及此等概念离一切经验，使对象之综合的知识可能”之所以然之故矣。盖对象仅由此种感性之纯粹方式始能显现于吾人，而为经验的直观之对象，故空间时间乃——先天的包含“所视为现象之对象”所以可能之条件及在“所视为现象之对象”中发生具有客观的效力之综合——之纯粹直观。

    顾悟性之范畴则不然，并不表现对象所由以在直观中授与之条件。故对象无须在其必与悟性机能相关之必然性下，即能显现于吾人；因而悟性无须包含对象之先天的条件。

    于是此处乃有感性领域中所不遇及之困难，即“思维之主观的条件如何能具有客观的效力”，易言之，如何能提供“使一切对象知识所以可能”之条件。

    盖现象确能无须悟性机能在直观中授与吾人。今姑以原因概念为例，此乃指示一种特殊综合，由此种综合，依据规律，在甲事物上设定与之全然不同之乙事物。至现象何以应包含此种事物(经验不能引为其论证，盖所欲证明者乃先天的概念之客观的效力)，则非先天的所能显示，故此一种概念是否纯然空虚，以及现象中在任何处所并无其对象，乃先天的可疑之事。感性直观之对象必与先天的存在心中之“感性方式条件”相合，事极明显，盖不如是，则此类对象将不能成为吾人之对象。但谓此类对象亦必须与“为使思维之综合的统一悟性所须之条件”相合，则为理由不明之结论矣。现象固可如是组成，即悟性不能发见其与其悟性所有统一之条件相合。现象中之一切事物固可如是混杂，即在现象之系列中，无一事物呈现其能产生综合规律而合于因果概念。于是此因果概念将全然空虚而无意义矣。但因直观无须任何思维机能，故现象仍呈现对象于吾人之直观。

    吾人若思避免此等烦困之研究，而谓经验不断呈显现象间所有此类规律性之例证，因而提供“抽出原因概念及确证此种概念所有客观的效力”之无数机缘，则吾人殆未见及原因概念绝不能如是发生者也。原因概念只有二途，或全然先天的概据于悟性，或仅视为幻想摈除不用。盖原因概念严格要求申事物必为“有其他某某乙事物必然的及依据绝对的普遍规律继之而起者”。现象固亦呈显种种事例，自此等事例能得“某某事物通常依以发生之一种规律”，但现象绝不证明其继起为必然的。而因与果之综合，实有一种尊严，非经验的所能表现之者，即结果非仅继原因以起而已，乃由原因所设定而自原因发生者也。此种规律之严格的普遍性，绝非经验的规律所有；经验的规律仅能由归纳获得比较的普遍性，即应用极广耳。故吾人若处理纯粹悟性概念一若纳为经验的所产，则吾人将全然变更其使用之途矣。

    一四 转移至“范畴之先验的演绎”之途程

    综合的表象与其对象之能联结，相互间获有必然的关系及所谓相互适合，仅有二途可能。或唯对象使表象可能，或唯表象使对象可能。在前一事例，此种关系仅为经验的，其表象绝非先天的可能。就现象中所有属于感觉之要素而言，现象正属此类。在后一事例，就对象之存在而言，则表象自身并不产生其所有之对象，盖吾人今非论及“表象由意志而有之原因性”也。但若在“仅由表象，始能知某某事物为一对象”之事例时，则表象仍为对象之先天的规定。顾对象之知识所唯一由以可能之条件共有两种，第一为直观，对象由直观授与吾人(此对象虽仅为现象)；第二为概念，与此直观相应之对象，由概念始为吾人所思维。由以上所述可见第一条件(即对象由此条件始能为吾人所直观)实际先天的存在心中，为对象之方式的概据。一切现象必须与此种感性之方式的条件相合，盖因现象仅由此条件始能显现，即经验的为吾人所直观而接与吾人。于是有问题发生，即：先天的概念是否亦用作先在条件，任何事物唯在此条件下，即不为吾人所直观，亦仍能思维为普泛所谓对象。设令如是，则对象之一切经验的知识必须与此类概念一致，盖因仅以此类概念为前提，任何事物始能成为经验之对象。盖一切经验在事物所由以授与之感官直观以外，确曾包含“所视为由直观所授与即视为所显现之对象”之概念。因而普泛所谓对象之概念，实存在一切经验的知识之根底中，而为其先天的条件。故“视为先天的概念之范畴”之客观的效力就思维之方式而言，乃依据“经验由范畴而始可能”之事实。范畴由其必然性及先天的与经验之对象相关，盖因经验之任何对象，仅由范畴始能为吾人所思维也。

    于是一切先天的概念之先验的演绎，今乃具有全部研究所必须依据之原理，即先天的概念必须认为使经验所以可能之先天的条件(不问其为经验中所有直观之先天的条件，抑思维之先天的条件)。产生“使经验可能之客观的根据”之概念，亦即以此理由而为必然的。但说明“此类概念在其中见及”之经验，则非此类概念之演绎而仅为其例证。

    盖在此种说明中，此类概念纯为偶然的。除由先天的概念与可能的经验(知识之一切对象皆在此经验中发见)之本源的关系以外，则凡先天的概念与任何对象之关系，皆为吾人所全然不能理解者也。

    名①望素著之洛克未见及此，彼在经验中觅取纯粹悟性概念乃亦自经验演绎之，但其见解又不一贯，又欲借纯粹悟性概念之助，以得超越一切经验限界之知识。休谟则知欲得此超越经验之知识，此类概念之起源，必须为先天的。但因彼不能说明悟性何以能以“其自身既不在悟性中联结”之概念，思维为必然在对象中联结，且因彼未见及悟性自身殆由此类概念即成为——悟性之对象在其中发见之——经验之创造者，故彼不得不从经验——即从经验中重复联想所发生之而厥后误视为客观之主观的必然性(即从习惯)－推求悟性概念。但休谟由此等前提所论证者极为一贯。被谓借此类概念及其所发生之原理以超越经验限界，实为不可能之事。顾此二大哲学者所一致主张之经验的由来论，决不能与吾人实际所有学问上先天的知识(即纯粹数学及普泛的自然科学)相容；故此一事实即足以推翻此种由来论也。

    其中洛克广开狂热之门，盖若理性一度许其有此种权利，即不复为节制箴规所抑留于其境域内，休谟则全然陷入怀疑论，盖彼信为已发见昔之所视为理性者不过浸染吾人知识能力之一种最有势力之幻想耳。吾人今欲审察人类理性是否能安然渡过此二重障壁，与以一定之限界，而又使理性能在其所特有活动之全部领域内活动。

    但我对于范畴首先欲简略说明其意义。范畴乃普泛所谓对象之概念，由此类概念，对象之直观乃视为“就判断之逻辑机能之一所规定者”。盖断言的判断之机能，为主词与宾词关系之机能；例如“一切物体皆为可分的”。顾若以悟性之纯然逻辑的使用而言，则两概念之中，孰以主词机能归之，孰以宾词机能归之，仍为未定之事。盖吾人亦可云某某可分的事物为物体。但当以物体概念置于实体范畴之下，立即决定经验中所有物体之经验的直观必须常视为主词而决不能视为纯然宾词。一切其他范畴，亦与此相同。

    ①以下三段为第二版之所修正者，其第一版之原文如下：

    有三种基本的源流(心之性能或能力)包含“一切经验所以可能”之条件，且其自身亦不能从其他心之能力，即感官、想象力及统觉三者引来。根据此三者乃有(一)由于感官之“先天的概观(synopsis)杂多”；(二)由于想象力之“综合(synthesis)此杂多”；(三)由于本源的统觉之“统一(einheit)此综合”。所有此类能力皆具有仅关于方式之先验的(亦复经验的)使用，且为先天的可能者。关于感官，吾人已在第一部中论之矣；今将致力以理解其他二者之性质。

    第二节 纯粹悟性概念之先验的演绎(此为第二版之修正文)

    一五 普泛所谓联结之所以可能

    表象之杂多能在纯为感性(即仅为感受性)之直观中授与；而此种直观之方式，则能先天的存在吾人之表象能力中，只为主观在其中被激动之形相。但“普泛所谓杂多”之联结，则决不能由感官而来，故不能已包含在感性直观之纯粹方式中。盖联结乃表象能力所有自发性之活动；且因此种能力与感生相区别，必须名为悟性，故一切联结——不问吾人意识之与否，或为直观(经验的，或非经验的)杂多之联结，抑为种种概念之联结，——皆为悟性之活动。对于此种活动，可以名为“综合”之普泛的名称归之，以指示吾人自身若不预行联结，则不能表现事物为在对象中联结，且在一切表象中，联结乃唯一不能由对象授与者。因其为主观自身活动之一种活动，故除主观自身以外，不能有此种活动。此种活动本只为一，而同一适用于一切联结，即与联结相反之分解，——即分析——亦常预以联结为其前提，凡悟性所来预行联结者，即不能有分解，盖惟已为悟性所联结，始能有容许分析之某某事物授之于“表象能力”也。

    但“联结之概念”所包括老，除杂多及其综合之概念以外，尚有“统一杂多”之概念。联结乃“杂多之综合的统一”之表象。故此种统一之表象，不能自联结发生。反之，统一乃加其自身于“杂多之表象”，始使联结之概念可能者。先天的先于一切“联结之概念”之“统一”，非即统一之范畴(参观十)；盖一切范畴皆根据于判断之逻辑的机能，在此类机能中固已预思有联结及所与概念之统一者也。盖范畴预以联结为其前提者。故吾人必须在更高处探求此种统一(为质的，参观十二)，即在其自身中包含“判断中各种概念之统一及悟性所以可能——乃至关于悟性之逻辑的使用——之根据”者求之。

    一六 统觉之本源的综合统一

    “我思”之伴随于我所有之一切表象，必为可能之事，盖不如是，则表现于我心中者乃绝不能思维之某某事物，此殆等于谓表象不可能，或至少表象在我等于无。凡能先于一切思维授与吾人之表象，名为直观。故一切直观之杂多，与此杂多所在之同一主观中之“我思”，有必然的关系。但此种“我思”表象乃自发性之活动，即不能视为属于感性者。我名此表象为纯粹统觉，以与经验的统觉相区别，或又名之为本源的统觉，盖因此为产生“我思”表象(此表象必须能伴随一切其他表象，且在一切意识中，常为同一不变者)之自我意识，其自身不再能伴有更高之表象。此种统觉之统一，我又名之为自觉意识之先验的统一，盖欲指示自此统一发生先天的知识之可能性故耳。盖在一直观中所授与之杂多表象，若不属于一自觉意识，则此一切表象即不能皆为我之表象。如为我之表象(就令我未意识其如是)，则此种种表象必须与“其所唯一由以在一普遍的自觉意识中联结”之条件相合，盖不如是则此种种表象殆不能绝无例外皆属于我矣。自此种本源的联结，有种种结果发生。

    “杂多(在直观中所授与者)之统觉”之一贯的同一，包含表象之综合，且此同一亦仅由此种综合之意识而可能者。盖伴随种种不同表象之经验的意识，其自身乃分歧的且与主观之同一并无关系。此种与主观同一之关系，非仅由我所伴随各种表象之意识所成。

    乃纯由我使一表象与其他表象联结而意识此等表象之综合所成者。故惟在我能联结所与表象之杂多在一意识中之限度内，我始能表现此等表象中所有意识之同一于我自身。易言之，统觉之分析的统一，仅在综合的统一之前提下，始可能者。

    故“直观中所授与之表象一切皆属于我”云云之思维，正与“我联结表象在一自觉意识中”(或至少能如是联结之)云云之思维为同一之思维；此种思维其自身虽非综合表象之意识，但以此种综合之可能性为其前提者。易言之，仅在我能总括表象之杂多在一意识中，我始名此等表象一切皆为我之表象。否则我将有形形色色之自我，一如我所意识之种种表象之数。故视为先天的所产生之“直观杂多之综合的统一”，乃“统觉自身之同一”之根据，此统觉乃先天的先于我所有一切确定之思维者。但联结非存于对象中，且不能得之对象，由知觉取入悟性中。反之，联结实为悟性独有之任务，盖悟性自身亦只“先天的联结所与表象之杂多而置之于统觉之统一下”之能力而已。故统觉之原理，乃人类知识全范围中最高之原理。

    此种“统觉之必然的统一”之原理，其自身实为同一律的命题，因而为分析的命题；但此原理启示“在直观中所授与杂多”之综合之必然性，无此种综合，则自觉意识之一贯的同一，决不能为吾人所思维。盖由单纯表象之“我”，绝无杂多授与吾人；仅在与此“我”不同之直观中，始能有杂多授与；且仅由于联结在一意识中，此杂多始能为吾人所思维。至于由于自觉意识，一切杂多即能在其自身中授与之一种悟性，殆为直观的；顾吾人所有之悟性则仅能思维，若求直观必须在感官中求之。我就直观中所授与我之杂多表象，意识此自我为同一的，盖因我称此等表象一切皆为我之表象，因而以此等表象为构成一直观。此等于谓我先天的意识此“表象之必然的综合”，此即名为统觉之本源的综合统一，凡所有授与我之一切表象，必须包摄在此本源的综合统一之下，但亦由一种综合，此等表象始能包括在此本源的综合统一之下也。

    一七 综合的统一之原理为一切悟性运用之最高原理

    一切直观所以可能之最高原理，在其与感性相关者，依据先验感性论，为“一切直观之杂多，应从属空间与时间之方式的条件”。此直观所以可能之最高原理，在其与悟性相关者，则为“一切直观之杂多，应从属统觉之本源的综合统一之条件”。在直观之杂多表象授与吾人之限度内，从属前一原理；在其必须联结在一意识中之限度内，则从属后一原理。盖无此种联结，则无一事物能为吾人所思维，所认知，即因所与表象将不能共同具有“我思”统觉之活动，因而不能包括在一自觉意识中认知之。

    泛言之，悟性为知识之能力。知识由“所与表象与对象之一定关系所成”；对象则为“所与直观之杂多在对象之概念中所联结之事物”。顾表象之一切统一，皆需表象综合中之意识统一。因之，构成表象与对象之关系因而构成其客观的效力，及使表象成为知识者，即唯此意识之统一；乃至悟性之所以可能，亦依据于此。

    为其余一切悟性运用所根据，同时又全然脱离感性直观之一切条件之“元始的纯粹悟性知识”，乃统觉之本源的综合统一之原理。故外的感性直观之纯然方式之空间，其自身尚非知识；仅为提供先天的直观之杂多于“所可能之知识”者。欲知空间中之任何事物(例如线)，我必须引长之于是综合的以成所与杂多之一定的联结，故此种活动之统一，同时即为意识之统一(如在线之概念中)；由于此种意识之统一，对象(一限定的空间)始为吾人所知。故意识之综合的统一，为一切知识之客观的条件。此不仅为认知对象时我所必须之条件，乃一切直观在其成为我之对象时所必须从属之条件。否则，缺乏此种综合，杂多将不能联结在一意识中矣。

    此种命题虽以综合的统一为一切思维之条件，但此命题自身则为分析的(如上所述)。

    盖此命题仅谓在任何直观中所授与我之一切表象，必须从属此种条件，即唯在此条件下我始能将此等表象归之同一的自我而以之为我之表象，因而能由“我思”之普泛名词包括此等表象综合的联结在一统觉中而了解之。

    但此种原理不能视为可应用于一切可能的悟性，唯用之于此种悟性而已，即由其纯粹的统觉，即在“我在”之表象中毫无杂多授与者。由其自觉意识，能提供直观杂多于其自身之一种悟性——盖即谓此种悟性，由于其所有表象而表象之种种对象，应即同时存在者——关于意识之统一，自无须综合杂多之特殊活动。但人类之悟性，则仅思维而不直观，此所以必须此种活动也。此实为人类悟性之第一原理，且为不可缺者，故吾人对于其他可能的悟性，——或其自身为直观的，或则具有与空间时间种类不同之感性直观之基本方式者，——皆不能形成丝毫概念者也。

    一八 自觉意识之客观的统一

    统觉之先验的统一，乃直观中所授与之一切杂多由之而联结在一“对象之概念”中之统一。故名之为客观的，且必须以之与意识之主观的统一相区别，此主观的统一乃内感之一种规定——由此主观的统一，客观的联结所须之直观杂多始经验的授与吾人。我是否能经验的意识此杂多为同时的或继续的，则一依情状或经验的条件。故由于表象联想之“意识之经验的统一”，其自身乃关于一现象者，且全然为偶然的。但时间中直观之纯粹方式，即纯为包含一所与杂多之普泛所谓直观，乃纯由直观之杂多与唯一之“我思”之必然的关系，即由－为经验的综合之先天的基本根据之——纯粹悟性综合，而从属意识之本源的统一。仅此本源的统一有客观的效力；至统觉之经验的统一(吾人今不欲详论之，且此乃在所与之具体的条件下纯由本源的统一得来者)，则仅具有主观的效力。例如某语在某一人暗指某一事物，在别一人又暗指别一事物；在此种经验的事物中意识之统一，对于所与之事物并非必然的及普遍的有效。

    一九 一切判断之逻辑方式由其所包含之概念所有“统觉之客观的统一”所成我绝不能承受逻辑学者对于普泛所谓判断所与之说明。据彼等所言，判断乃两概念间之关系之表现。我今关于此种说明之缺点，并不欲与彼等有所争辩——盖此种说明在任何事例中亦仅能适用于断言的判断，而不能适用于假设的及抉择的判断(此后二者包含判断间之关系，非概念间之关系)，见不及此，始有种种顿困之结果发生。我仅须指示此种定义并不能说明其所主张之关系，究因何而成者。

    但我若更精密审察判断中所授与知识之关系，以之为属于悟性，以与依据再生的想象之法则而仅有主观的效力之关系相区别，则我发见判断不过所授与知识由之到达“统觉之客观的统一”之方法。此即系辞“为”意向之所在。系辞“为”乃用以使所授与表象之客观的统一与主观的统一相区别者。盖系辞“为”指示表象与本源的统觉之关系，及表象之必然的统一。就令判断自身为经验的，因而为偶然的，例如“物体为有重量者”之判断，亦复如是。在此处我非主张此等表象在经验的直观中有必然的相互关系，所主张者乃表象之相互关系，实由于直观综合中统觉之必然的统一，盖即依据一切表象所有客观的规定之原理(在知识能由此等表象获得之限度中)——此类原理皆由统觉之先验的统一之基本原理引申来者。仅有如是，始能由此种关系发生判断，盖此为客观的有效之关系，且因而能充分与仅有主观的效力之表象关系(当其依据联想律而联结时)相区别者。

    在后之事例中，我所能言者仅为“我若支承此物体，我感有重量之压迫”而不能谓“物体为有重量者”。盖所谓“物体有重量者”不仅陈述两表象常在我之知觉中联结而已(不问此知觉之重复程度如何)；乃在主张此等表象在对象中所联结者(不问其主观状态如何)。

    二0 一切感性直观皆从属范’，范畴乃感性直观之杂多所唯一由之而能统摄在一意识中之条件在一感性直观中所授与之杂多，必然的从属统觉之本源的综合统一，盖舍此以外，别无其他“直观统一”之方法可能(参观一七)。但所授与表象(不问其为直观或概念)之杂多由之而统摄在一统觉下之悟性活动，乃判断之逻辑机能(参观一九)。故一切杂多，在其在“单一之经验的直观中”授与之限度内，乃就判断之逻辑机能之一而规定之者，即由此机能而被统摄在一意识中。范畴则在其用以规定所与直观之杂多限度内(参观一三)正为此类判断机能。故所与直观中之杂多，必然的从属范畴。

    二一 注释

    包含在“我名为我所有之直观”中之杂多，由悟性综合，表现为属于“自觉意识之必然的统一”；此事即由范畴而成者。故此须有范畴之一点，实显示在一单一直观中所与杂多之经验的意识，乃从属纯粹先天的自觉意识，正与经验的直观从属先天的发生之纯粹感性直观相同。在以上之命题中，即开始纯粹悟性概念演绎；顾在此演绎中，以范畴唯源自悟性，而与感性无关，故必须抽去经验的直观之杂多所由以授与之形相，而专注意于以范畴之名由悟性所加入直观中之统一。以后(参观二六)将自“经验的直观在感性中授与之形相”以说明直观之统一，只为范畴(依据二0)对于所与直观之杂多所规定之统一而已。唯在证明范畴关于吾人所有感官之一切对象，具有先天的效力，则演绎之目的全达矣。

    但在以上之证明中，尚有一端不能略去者，即所直观之杂多，其授与必须先于悟性综合，且与悟性无关。至此事原由如何，今尚留待未决。盖吾人若思维一“其自身为直观的”之悟性(例如神之悟性决不表现所与对象于其自身，乃由其表象对象应即授与即产生)，则关于其所有知识，范畴绝无意义可言。范畴仅为“其全部能力由思维所成即由——使由直观所授与悟性之杂多所有综合由之统摄于统觉之统一下之——活动所成之悟性”之规律，此种悟性乃如是一种能力，即由其自身，绝不能认知事物，而仅联结、整理知识之质料”(即直观，此直观必须由对象授之悟性者)。至吾人悟性所有此种特质，即惟由范畴始能产生统觉之先天的统一，且仅限于如此种类及数目之范畴，其不能更有所说明，正与吾人何以乃有此类判断机能而不能别有其他判断机能，以及空间时间何以为吾人所有可能的直观之唯一方式，同为不能更有所说明者也。

    二二 范畴除对经验之对象以外，在知识中别无其他应用之途

    思维-对象与认知-对象乃截然不同之事。知识包含有两种因素：第一为概念，普泛所谓对象概由概念始为吾人所思维(范畴)；第二、直观，对象由直观始授与吾人。盖若不能有与概念相应之直观授与吾人，则此概念就其方式而言，虽仍为一思维，但绝无对象，且无任何事物之知识能由此概念成立。以我所知，斯时殆无“我之思维”所能应用之事物，且亦不能有者。如先验感性论所述，吾人所可能之唯一直观乃感性的；因之，由于纯粹悟性概念所有“关于普泛所谓对象之思维”，仅在其概念与感官对象相关之限度内，始能成为吾人之知识。感性的直观，或为纯粹直观(空间与时间)，或为由感觉在空间时间中直接表现为现实的事物之经验的直观。由纳粹直观之规定，吾人能得对象之先天的知识，如在数学中者，但此仅关于对象(所视为现象者)之方式；至能否有必须在此方式中所直观之事物，则尚留待未决。故除假定容有唯依据纯粹感性直观之方式以表现于吾人之事物以外，即数学的概念，其自身亦非知识。空间与时间中之事物，仅在其成为知觉之限度内，始授与吾人(即有感觉附随之表象)——故仅由经验的表象授与吾人。

    因之，纯粹悟性概念，即在其应用于先天的直观时，如在数学中者，亦仅限于此类直观能应用于经验的直观(纯粹概念由此类先天的直观间接应用于经验的直观)，始产生知识。

    故即以纯粹直观之助，范畴亦并不与吾人以事物之知识；至范畴之能与吾人以事物之知识，仅在其能应用于经验的直观耳。易言之，范畴仅用以使经验的知识可能者；此类经验的知识即吾人所名为经验者也。

    吾人之结论如是：范畴，就产生“事物之知识”而言，除仅对于能为经验之对象者之事物以外，并无其应用之途。

    二三

    以上之命题极关重要；盖其规定纯粹悟性概念关于对象之使用限界，正与先验感性论规定感性直观之纯粹方式之使用限界相同。空间与时间，作为对象所唯一能由以授与吾人之条件，仅适用于感官之对象，因而仅适用于经验。在此等限界以外，空间时间绝不表现任何事物；盖空间时间仅在感官中，在感官以外，即无真实性。至纯粹悟性概念则无此种制限，且可推及于普泛所谓直观之对象，仅须此直观为感性的而非智性的，固不问此直观与吾人所有者相似与否也。但扩大概念之用途至吾人之感性直观以外，实于吾人无益。盖作为对象之概念，则此等概念空无内容，且不能使吾人判断其对象究否可能也。诚以斯时吾人并无统觉之综合统一(此为构成思维方式之全部内容者)所能应用之直观，并在其应用于直观时规定一对象，故此等概念仅为思维之方式而无客观的实在性。

    故仅有吾人之感性的及经验的直观能与概念以实质及意义。

    吾人如假定有一非感性的直观之对象授与吾人，自能由“所包含在此预有前提——即无感性直观所固有之特质——中之一切宾词”以表现此对象；盖即此对象非延扩的即非在空间中者，其延续非时间，以及其中无变化(变化为时间中所有规定之继续)等等。

    但我若仅就对象之直观”之所非者言之，而不能就其所包含在此直观中者言之，则实不能成为真之知识。盖斯时我并未明示我由纯粹概念所思维之对象之可能，即不能授与吾人与此概念相应之直观，所仅能言者则吾人所有之直观不能适用于此对象而已。但所应唯一注意者，即无一范畴能适用于此类普泛所谓之某某事物。例如吾人不能以实体概念适用于此种对象，而以之为“仅能作为主词存在而绝不作为宾词存在”之某某事物。盖除经验的直观能提供此概念所适用之事例以外，我实不知是否能有与此种思维方式相应之事物。但关于此点以后尚须论之。

    二四 范畴适用于普泛所谓之感官对象

    纯粹悟性概念由悟性与普泛所谓直观之对象相关，仅须此直观为感性的，固不问其为吾人之所有抑为任何其他直观。但即以此故，此等概念纯为思维之方式，仅由此思维方式，则无确定之对象能为吾人所知。此类概念中所有杂多之综合或联结，仅与统觉之统一相关，因而为“使先天的知识所以可能”之根据(在此类先天的知识依据悟性之限度内)。故此种综合，立即为先验的，且又纯为智性的。但因在吾人心中存有先天的感性直观之某种方式，此为依存于表象能力之感受性者(感性)，故自发性之悟性，能依据统觉之综合统一，由所与表象之杂多以规定内感，因而思维先天的感性直观之杂多所有“统觉之综合统一”-此为吾人人类直观之一切对象所必须从属之条件。范畴(其自身纯为思维方式)以此种途径得其客观的实在性，即应用于能在直观中授与吾人之对象。但此等对象仅为现象，盖吾人仅能关于现象具有先天的直观也。

    此种感性直观所有杂多之综合(乃先天的可能而必然者)，可名之为形象的综合(synthesis speciosa)，以与关于普泛所谓直观之杂多在范畴中所思维之综合相区别，此种综合名为由于悟性之联结(synthesis intellectulis)。二者皆先验的，此非仅以其先天的发生而云然，且以其为其他先天的知识可能性之条件故耳。

    但此形象的综合，若仅就其与统觉之本源的综合统一之关系观之，即仅就其与在范畴中所思维之先验的统一之关系观之，则因与纯然智性的联结区别之故，应名之为想象力之先验的综合。想象力乃表现“当时并未存在之对象”于直观之能力。惟以吾人之一切直观皆为感性的，想象力由于“唯在其下想象力始能与悟性概念以相应的直观”之主观的条件，故亦属于感性。但因想象力之综合乃自发性之表现，为规定者，而非如感官之仅为被规定者，因而能依据统觉之统一，就感官之方式先天的规定感官，故在此范围内想象力乃先天的规定感性之能力；其所有“综合直观”之综合-若与范畴相符合，自必为想象力之先验的综合。此种综合乃悟性对于感性之一种活动；且为悟性对于吾人所有“可能的直观之对象”之最初应用，因而为其他一切悟性应用之根据。以其为形象的综合，须与“仅由悟性所行使而无须想象力之助”之智性的综合相区别。在想象力为自发性之限度内，我又名之为产生的想象力，以与再生的想象力有别，此再生的想象力之综合乃全然从属经验的法则即所谓联想律者，故于说明先天的知识之所以可能，毫无所贡献。再生的综合属于心理学领域，实不属于先验哲学也。

    *   *   *今为说明在吾人说明内感方式时(参观六)令人感为怪诞者最适当之处：即内感表现吾人自身于“我之意识”，亦仅如吾人所显现于吾人自身之相，而非吾人自体之说是也。

    盖吾人直观自身仅如吾人内部之所被激动者，此说颇觉矛盾，以斯时吾人对于自身应在被动之关系中矣。在心理学之体系中，欲避免此矛盾，通常乃视内感与统觉能力为同一之事物(吾人曾严密区别内感与统觉能力之不同)。

    其规定内感者为悟性及悟性联结直观杂多之本源的能力，即使直观杂多统摄于统觉(悟性自身所以可能之所依据者)下之本源能力。在吾人人类中之悟性，其自身非直观能力，即令有直观授与感性，亦不能联结此等直观以之为悟性自身所有直观之杂多而收入于其自身中。故若仅就综合之自身而观，悟性之综合，不过活动之统一而已，所谓活动，乃即令无感性之助，悟性自身亦能意识及之者之一种活动，但悟性由此种活动则又能规定感性。盖即谓悟性关于“依据感性直观方式所能授之悟性之杂多”能内部规定感性。

    此盖悟性在想象力之先验的综合之名称下，施行此种活动于受动的主观(此种活动即此主观之能力)之上，因而吾人乃得谓为内感由之而被激动也。统觉及其综合的统一实与内感绝不相同。前者为一切联结之根源，应用于普泛所谓直观之杂多，且在改形为范畴时，先于一切感性直观应用于普泛所谓对象。反之，内感仅包含直观之纯然方式，其中之杂多并无联结，故不包含确定的直观，此确定的直观仅由我所名为形象的综合者想象力之先验的作用(悟性对于内感之综合作用)而生“杂多之规定”之意识而可能者也。

    此点我常能在我自身中知觉之。盖若不在思维中引一直线，则我不能思维此直线，不作一圆，即不能思维此圆。吾人除自同一之点，设定三线，相互成为直角，即不能表现空间之三向量。乃至时间，吾人除在引一直线时(直线用为时间之外部的形象表象)，唯注意吾人所由以连续的规定内感之“综合杂多之活动”，以及因而注意内感中此种规定之连续以外，决不能表现时间。视为主观活动，因而视为综合空间中杂多之综合(吾人如抽去此种杂多而唯注意于吾人所由以依据内感方式以规定内感之活动者)之运动(运动非视为对象之规定)乃最初发生连续之概念者。故悟性非在内感中发见此种杂多之联结”，乃激动内感以产生此种联结也。

    何以思维之我能与直观自身之我相区别(盖我尚能表现至少视为可能之他种直观形相)，且因其为同一主观，二者又能为同一之我；因而我何以能谓所视为智性及思维之主观认知所思维为对象之我自身，但在我亦在直观中授与我自身之限度内，我仅认知我自身与其他现象相同，唯为所显现于我自身之我，而非对于悟性存在之我——此等问题与“我如何能为我自身之对象”，尤其与“我如何能为直观及内的知觉之对象”等问题，其难易正自相等。至其何以必属如是，则吾人如容认空间纯为外感现象之纯粹方式，由以下之事实极易说明之，盖吾人除在吾人所引之直线心象下，不能获得非外的直观对象之“时间表象”，且仅由此种引一直线之表现方法，吾人始能知时间向量之单一性；且对于一切内的知觉，吾人必从外的事物中所展示于吾人之变化中，推得其时间长度或时间点之规定，因而内感之规定，应整理为时间中之现象，正与外感之规定吾人在空间中整理之者相同。故若关于外感，吾人容认仅在吾人外部被激动之限度内，始认知对象，则吾人亦必须容认关于内感，亦仅在吾入内部被吾人自身激动之限度内，始能由内感直观我自身；易言之，就内的直观而言，吾人仅认知吾人之主观为现象，而非其自身。

    二五

    反之在“普泛所谓表象之杂多”之先验的综合中，以及在统觉之本源的综合统一中，我意识我自身既非所显现于我自身之相，亦非我自体，而仅为“我在”之一事。此种“我在”之表象，乃思维而非直观。欲知我之自身，则在“使一切可能的直观之杂多，统摄于统觉统一下”之思维活动以外，尚须杂多所由以授与吾人之一定直观形相；是以我之存在虽确非现象(更非幻相)，而我之存在之规定，则须与内感之方式一致，即依据我所联结之杂多由以在内的直观中授与我之特殊形相，始能发生。因之我关于我自体一无所知，所知者仅为所显现于自身之相。虽由联结杂多在一统觉中，一切范畴皆用为构成“关于普泛所谓对象之思维”顾此种自我之意识(统觉)尚远不能成为自我之知识。欲得“与我相异之对象”之知识，除关于普泛所谓对象之思维(在范畴中)以外，尚须我由以规定此普泛的概念之直观，故欲得关于我自身之知识，除意识(即关于我自身之思维)以外，尚须我由以规定此思维之直观(我内部中所有杂多之直观)。我为智性之存在，仅意识其联结之能力；但关于其所应联结之杂多，则我从属一制限之条件(名为内感)，即此种联结仅有依据时间关系(严格言之此全然在悟性概念以外者)始能成为可直观者。故此类智性所能认知之自我，仅为与直观(非智性的且不能由悟性自身授与者)相关所显现之相，非在“其直观为智性时”所能认知之自体。(译者按：智性的直观上文已屡见之，殆为设想之一种直观例如神之直观一类是也。)  二六 纯粹悟性概念在经验中普遍的可能运用之先验的演绎

    在玄学的演绎中，由范畴与思维之普泛的逻辑机能完全一致，已证明范畴之起源为先天的；在先验的演绎中，吾人亦已展示范畴为“关于普泛所谓直观对象”之先天的知识之所以可能(参观二0、二一)。吾人今须说明“先天的由范畴以知凡所表现于吾人感官之对象”之所以可能，此实非就其直观之方式而言，乃就其联结之法则而言，因而可谓就其对于自然规定法则，甚而使自然成为可能而言。盖除范畴负此机能以外，决不能说明所能表现于吾人感官之一切事物，何以必须从属“先天的仅起自悟性”之法则。

    首先我应注意我之所谓感知之综合(synthesis der appre－hension)，乃指一经验的直观中杂多之联结而言，知觉即直观之经验的意识(此即所视为现象者)，乃由之而始可能者。

    在空间与时间之表象中，吾人具有外的及内的感性直观之先天的方式；现象所有杂多之感知综合，则必须常与此种方式相合，盖因舍此以外，别无综合可以发生之途也。

    但空间与时间所先天的表现者，不仅为感性直观之方式，且表现其自身为包有杂多(空间时间自身所有之杂多)之直观，因而以“此种杂多之统一之规定”表现之(参观先验感性论)。是以在吾人以外或以内之杂多之综合统一，以及“所表现为在空间或时间中规定之事物必须与之相合”之联结，皆先天的授与吾人，为一切感知综合之条件——非在此等直观中授与，乃与此等直观同时授与者。此种综合的统一，在其“联结”应用于吾人感性直观之限度内，实不过依据范畴，在一本源的意识中普泛所谓所与直观之杂多所有联结之统一而已。故一切综合乃至使知觉可能之综合，皆从属范畴；且因经验为由联结知觉所成之知识，故范畴为使经验可能之条件，因而范畴先天的适用于经验之一切对象。

    *  **例如由于感知一居室之杂多，我使居室之经验的直观成为知觉时，空间及普泛所谓外的感性直观之必然的统一，实存在我之感知之根底中，即我依据空间中杂多之综合统一，以描写此居室之轮廓。但我若抽去空间之方式，则此同一之综合统一，实在悟性中，而为综合普泛所谓直观中同质的事物之范畴，即量的范畴。故感知之综合——即所谓知觉——必须完全与此种范畴相合也。

    今再举一例言之，当我知觉水之冰冻时，我感知液体与固体之两种状态，此两种状态乃彼此相互在时间关系中者。但在——我所置于现象(在此现象为内的直观之限度内)根底中之——时间内，我必然表现杂多之综合的统一，无此种综合的统一，则此时间关系不能成为就时间继续所规定在一直观中授与。顾此种综合的统一，乃吾人所由以联结“普泛所谓直观之杂多”之先天的条件者，我如抽去我之内的直观之常恒方式(即时间)，则为原因之范畴，当我应用此原因范畴于我之感性时，则我由此范畴以规定一切所发生之事物与此范畴所规定之关系相合，即我在普泛所谓时间中规定之，于是我关于此一类事件之感知，以及所视为可能的知觉之事件自身，乃从属因果关系之概念，关于其他事例，亦复如是。

    范畴乃“对于现象以及对于一切现象总和之自然(natura materialiter spectata自内容所观之自然)规定先天的法则”之概念。于是有问题发生，盖自然必须依据“非从自然引来且非以自然为范型而模仿之者之范畴”而进行，如何能为吾人所理解；即范畴既非从自然引来，如何能先天的规定自然所有杂多之联结。以下所论即为解决此谜者。

    自然中所有现象之法则，必须与悟性及其先天的方式相合，即必须与“悟性联结普泛所谓杂多之能力”相合，实与现象自身必须与先天的感性直观之方式相合，其事相类，并不足令人更为惊异。盖法则不存在现象中，而仅与现象所属之主观相关而存在(在主观具有悟性之限度内)，正与现象不存在其自身中而仅与其所属之主观相关而存在(在其具有感性之限度内)其事固相同也。物自身自必离认知事物之悟性而与其自身本有之法则相合。但现象仅为事物之表象，至此等事物关于其自身为何，则为不可知者。以现象仅为表象，其所从属之联结法则，除联结能力所规定者以外，自无其他法则。联结感性直观之杂多者为想象力；想象力关于其智性的综合之统一，则依据悟性，关于其感知之杂多，则依据感性。于是一切可能的知觉，皆依据感知之综合，而此种经验的综合又复依据先验的综合，因而依据范畴。故一切可能的知觉，以及所能达于经验的意识之一切事物，——即自然之一切现象——就其联结而言，皆必须从属范畴。自然(仅以之为普泛所谓自然)依据“所视为其所有必然与法则相合之本源的根据”之范畴(naturaformalierspectata自方式所观之自然)。但纯粹悟性除包含于普泛所谓自然中(即包含在空间时间中所有一切现象与法则相合之合法性中)之先天的法则以外，不能由范畴对于现象规定任何先天的法则。特殊的法则乃与经验的所规定之现象有关，虽皆从属范畴，但就其特殊性质而言，不能自范畴引来。欲得关于特殊法则之任何知识，必求之经验，但关于普泛所谓经验及“所能认知为经验之对象者之为何”，则仅有先天的法则能垂教吾人。

    二七 此种悟性概念演绎之结果

    吾人除由范畴以外不能思维对象；除由与此类概念相应之直观以外，不能认知所思维之对象。顾一切吾人之直观皆为感性的；在有知识之对象授与之限度内，此种知识皆为经验的。但经验的知识乃经验。故除关于可能的经验之对象以外，不能有先天的知识。

    此种知识虽限于经验之对象，然不能因而谓为一切知识皆来自经验。纯粹直观及纳粹悟性概念为知识中之要素，二者皆先天的在吾人内部中。吾人所能由以说明经验与其对象之概念必然一致者，仅有二途：或经验使此类概念可能，或此类概念使经验可能。

    前一假定不适用于范畴(亦不适用于纯粹感性直观)；盖范畴乃先天的概念，因而独立于经验之外，其以范畴为经验的起源者，殆一种自然发生说(generatio aeqivoca)。于是所留存者仅有第二假定——此殆纯粹理性之新生论(epigenesis)一种体系——即在悟性一方，范畴包有“使一切普泛所谓经验所以可能”之根据。至范畴如何使经验可能，及在范畴应用于现象时所提供“使经验所以可能”之原理为何，则将于下章论判断机能之先验的运用时详论之。

    在上述二途之间尚可提议一中道，即范畴既非吾人知识之“思维自动所得之先天的第一原理”，亦非来自经验，乃由造物主在吾人存在之最初刹那间所移植于吾人内部之“思维之主观的倾向”，且为造物主所安置就绪使其运用完全与“经验所依据以进行之自然法则”和谐——此乃一种纯粹理性之预定和谐说(praformations system)。但根据此假设，则吾人对于此种“属于未来判断之预定倾向”之假定漫无制限不能设定限界，今姑舍此难点不言，对于此提示之中道说，尚有一决定的难点，即属于范畴本质之必然性，将由此而牺牲是也。例如原因概念，乃表现一事件在前提的条件下之必然性者，此原因概念如仅依赖所移植于吾人之——按因果关系之规律以联结某某经验的表象力——任意的主观必然性，则此原因概念殆为虚伪。盖我因此不能谓结果与原因在对象中结合，即不能谓其为必然的结合，而仅能谓我之性质不能在如是联结以外以思维表象耳。此正怀疑论者之所大欲也。盖若如是，则一切吾人之知识，依存于所假定为吾人判断之各观的效力者，至此乃全成幻影；且否认此种主观的必然性者亦实不乏其人，盖此为仅能感及之必然性耳。关于仅依据个人自身性质之事物，诚无人能与之争辩者也。

    此演绎之要点

    演绎乃说明纯粹悟性概念以及一切先天的理论知识为使经验所以可能之原理——此处乃以此类原理为规定普泛所谓空间时间中现象之规定，此种规定因其终极自统觉之本源的综合统一而来，又复为悟性在与空间时间(即感性之本源方式)相关时之悟性方式。

    我因论究基本的概念，故必须分清段落(自一以至二七)。今将进论此类基本概念之运用，故不再分段落而连续论述之。

    第二节 经验所以可能之先天的根据

    (此为第一版之原文)一概念，其自身既不包含于可能的经验之概念中，又非由可能的经验之要素所成，而应完全先天的产生，且必须与对象相关云云，此实极为矛盾而不可能者。盖因无“与此概念相应之直观”，则无内容；而对象所能由以授与吾人之普泛所谓直观，则为构成可能的经验之领域——即可能的经验之全部对象。并不直接与经验相关之先天的概念，仅为概念之逻辑方式，并非由之以思维某某事物之概念自身。纯粹先天的概念如存在，自必不能包含经验的事物；但此类概念唯能用为可能的经验之先天的条件。其客观的实在性，亦唯根据此点。

    故吾人如欲知纯粹悟性概念因何可能，则必须研究经验所以可能之所依据，及自现象抽去一切经验的事物后尚留存现象之根底中为其根据之先天的条件为何。普遍的充分的“表现此种经验之方式的客观的条件”之概念，当名之为纯粹悟性概念。我一度具有纯粹悟性概念，确能思维所视为不可能或“其自身虽或可能顾不能在任何经验中授与吾人”之对象。盖在联结此类概念时，可以除去其所必然属于“可能的经验条件”之某某事物(如在精神概念中)。又或能推展纯粹概念至经验所不能追随之地(如神之概念)。但一切先天的知识(即令其属于任意想象及不自一致之空想者)之要素，虽皆非自经验引来(因若自经验引来，则不成其为先天的知识)，但必须常包有“可能的经验及经验的对象之纯粹先天的条件”。否则，将无“由此等概念所思维之事物”，且此等概念以其缺乏“资料”，其自身亦绝不能在思维中发生。

    “先天的包含一切经验中所含有之纯粹思维”之概念，吾人在范畴中见之。吾人如能证明对象之能为吾人所思维，仅由于范畴，即此已足为范畴之演绎，且足证其客观的效力之为正当。但因在此种思维中，所被促使活动者不仅思维之能力(即悟性)，又因此种能力之自身，若以之为“与对象相关之知识能力”，则关于此种关系之所以可能，尚须为之说明，故吾人首须考虑“构成经验所以可能之先天的根据”之主观的源流，此非在其经验的性质中考虑之，乃在其先验的性质中考虑之。

    每一表象若与一切其他表象渺不相关，各自孤立，则当无“所谓知识之事”发生。

    盖知识本为一全体，表象在其中互相比较而互相联结。以感官在其直观中包有杂多，我即以感官为具有概观(synopsis)。但对于此种概观，必须有常与之相应之综合；感受性之能使知识可能，仅在其与自发性相联结。此种自发性乃一切经验中所必然见及之三重综合之根据，即直观中“所视为心之变状之表象”之感知，想象力中之表象再生，及概念中之认知表象。此盖指知识之三种主观的源流，此三种主观的源流亦即使悟性自身可能者——因之使一切经验(所视为悟性之经验的所产者)可能。

    论究前之预有注意范畴之演绎，乃一异常困难之事，迫使吾人深入普泛所谓知识所以可能之最初根据，因之可避免一完备学说之经营烦劳，同时在此种研究中又一无所欠缺，故我以以下四项所论，宜为读者准备，非即训教读者。至以下之第三节，始系统的说明此类悟性之要素。

    读者务必不为此前数节中之晦昧难明所沮丧。在一从未尝试之事业中晦昧难明之点，实所难免。我信在以下一节，晦昧之点终将消失而完全洞彻矣。

    一 直观中感知之综合

    不问吾人所有表象之起源何如，是否由于外物之影响，或由内的原因所产生，是否自先天的发生，抑为“自经验发生之现象”，总之，一切表象皆为心之变状而属于内感。

    故吾人之一切知识终必从属时间(即内感之方式的条件)。一切表象必须在时间中整理、联结及使之相互成立关系。此为贯彻以后所论之共通要点，故必须切记在心，视为基础事项。

    一切直观皆在其自身中包有杂多，至此杂多之能表现为杂多，仅在心于印象之相互继起中区别时间；盖每一表象，在其包含在单一刹那时，必为绝对的统一。欲自此种杂多发生直观之统一(如空间表象中所需要之统一)，最初必须概观此杂多而联结之。此种活动我名之为感知之综合，盖因其向直观活动者，在直观固自提供杂多，但若无此种综合，则此杂多决不能表现为杂多，更不能表现为包含在单一之表象中者。

    此种感知之综合又必能先天的行之，即就非经验的一类表象行之。盖若无此种先天的感知综合，则吾人决不能先天的具有空间或时间之表象。此种空间时间之先天的表象之所以能产生，仅由于感性在其本源的感受性中所呈现之“杂多之综合”。于是吾人乃有纯粹之感知综合。

    二 想像力中再生之综合

    常时互相追随或伴随之表象，终则成为联合，设立一种关系，由此即无对象时，此等表象之一，亦能依据一定规律使心转移至其他表象，惟此纯为经验的法则。但此种再生法则乃以二事为其前提者，即现象自身实际从属此种规律，以及在此等表象之杂多中，有依据某种规律之“共在或继起”发生。否则吾人之经验的想象力将永无机缘就其固有能力行使而永藏心中，等于已死且非吾人所知之能力。盖若朱砂时红时黑，时轻时重，人时成此状时成彼状，国土在一永日中有时满复果实，有时满蔽冰雪，则我之经验的想象力，永无机缘见红色而思及有重量之朱砂矣。又如一名，时以之称此物，时以之称彼物，或同一之物，时以此名称之，时以彼名称之，而绝无现象自身所从属之法则，则不能有再生之经验的综合。

    故必有某某事物为现象之必然的综合统一之先天的根据者，使现象之再生可能。至此某某事物为何，则吾人苟一思及现象非物自身而为吾人所有表象之活动，终极则归之“内感之规定”，吾人即易发见此某某事物。盖吾人若能展示除直观包有“所以使再生之一贯的综合可能”之杂多联结以外，即吾人最纯粹之先天的直观，亦不产生知识，则此想象力之综合，自亦先于一切经验，根据于先天的原理；于是吾人必须假定一种想象力之纯粹先验的综合为“使一切经验所以可能”之条件。盖经验本身乃必然以现象之再现性为前提者。当我欲在思维中引一线或思维一画时之时间，又或表现某某特殊的数目，显然其中所包含之种种杂多表象，必由我在思维中逐一感知之。但若我在思维中常消失先在之表象(线之首段，时间之先在部分，或在所表现之数目顺序中之种种单位)，当转移至以后之表象时，先有表象并不再现，则决不能得一完全之表象；凡以上所举示之种种思维，乃至空间时间之最纯粹的最基本的表象，皆无一能发生矣。

    故感知之综合与再生之综合实为固结而不可分者。又以感知之综合乃构成“使一切知识所以可能”之先验的根据——此不独关于经验的知识，关于先天的知识亦如是——故想象力之再生的综合，应列入心之先验的活动中。吾人因而名此种能力为想象力之先验的能力。

    三 概念中认知之综合

    吾人若非意识及吾人今之所思维者正与一刹那前所思维者相同，则在表象系列中之一切再生，殆为无益之事。盖若如是，则吾人今所思维者，在其现在状态中将为一新表象，而不属于此表象所由以逐渐产生之活动矣。于是表象之杂多，将永不能成为一全体，盖以其缺乏“唯有意识所能赋与此表象杂多之统一”。在计算中，我若忘所浮于心目之许多单位乃彼此继续逐一所增加者，则我决不能知总数乃由单位逐一继续增加所产生，因而永为不知数之人。盖数之概念，实不过此种综合所有统一之意识而已。

    此“概念”一名词，其自身即提示此种意义。盖此种统一的意识乃所以联结——继续的所直观所再生之——杂多在一表象中。此种意识往往极为微弱，故吾人并不与活动自身相联结，即并不直接与产生表象之事相联结，而仅与由此所表现之结果相联结。其程度虽有此种区别，但此种意识(虽不显著)则必须常在；如无此种意识，则概念以及对象之知识，皆不可能矣。

    于此吾人必须说明吾人所谓“表象之对象”为何矣。以上吾人已论及现象自身实不过感性的表象，此感性的表象就其自身言决不可以之为所能存在于吾人表象能力以外之对象。于是在吾人言及“与吾人知识相应而又与之有别”之对象时，究指何而言？此极显而易见，此对象必为“仅思维为等于x之普泛的某某事物”，盖在吾人知识以外，吾人实无能以之与此知识相应而与之对立之事物。

    吾人今发见吾人所有“一切知识与其对象相关”之思维，实附有一种必然性之要素；对象乃视为所以防免吾人知识之妄诞无稽，而先天的以某种确定楷式规定知识者。盖在知识与对象相关之限度内，知识自必彼此必然的互相一致，即必须具有构成“对象之概念”者之统一。

    但因吾人所处理者仅有表象之杂多，又因与表象相应之x(对象)在吾人实等于无(此为应与吾人一切表象相异之某某事物)，故“对象所使之成为必然的”之统一，实不过在表象之杂多综合中“意识之方式的统一”而已。仅当吾人在直观之杂多中产生综合的统一时，吾人始能谓吾人认知对象。但若直观不能由——所以使杂多之再生成为先天的必然，以及“使杂多在其中联结”之概念可能之——综合机能依据规律而产生，则此种统一实不可能。例如吾人思维一三角形为对象，实由于吾人意识三直线之联结乃依据——三角形之直观所常能由以表现之——规律。此种规律之统一实现定一切杂多，且制限杂多使从属“使统觉之统一可能”之条件。此种统一之概念乃一等于x之对象”之表象，此等于x之对象，我由以上所举示三角形之宾词而思维之。

    一切知识皆须概念(此概念即极不完备或极晦昧)。但就概念之方式而言，概念常为用作规律之普遍的某某事物。例如物体概念乃由此概念所思维之杂多之统一，用为在吾人所有外的现象之知识中之规律。但概念之能成为直观之规律，仅限于其在任何所与现象中表现其所有杂多之必然的再生，因而表现在吾人所有“现象之意识”中之综合的统一。在“吾人以外之某某事物”之知觉中，物体概念，即所以使延扩表象及附随之不可入性、形状等等表象成为必然者。

    一切必然性，绝无例外，皆根据于先验的条件。故吾人所有一切直观之杂多以及普泛所谓对象之概念乃至一切经验之对象等等综合中，皆必有一意识统一之先验的根据，无此种先验的根据，则欲思维吾人所有直观之任何对象，殆不可能；盖此种对象实不过“由其概念表现此种综合之必然性”之某某事物而已。

    此种本源的及先验的条件，实仅先验的统觉。“依据内的知觉中吾人所有状态之种种规定”之自我意识，仅为经验的，且常变易不定的。在内的现象之流转中，实不能有常住不变之自我。此种意识通常名为内感，或经验的统觉。所必然表现为数的同一者(按即种种变易之我即同一之我)不能由经验的资料而思维其为如是。欲使此种先验的前提(按即常住不变之同一我)有效，则必须有一先于一切经验而使经验可能之条件。

    如无——先于一切直观之资料及“与之相关，对象之表象始为可能”之——意识统一，则不能有知识，及知识互相间之联结或统一。此种纯粹本源的不变意识，我将名之为先验的统觉。至其所以堪称此名，则由以下一事即知之，盖最纯粹之客观的统一，即先天的概念(空间与时间)之客观的统一，亦仅由直观与此种意识统一相关而始可能者。

    故此种统觉之数的统一，为一切概念之先天的根据，正与空间时间之杂多性为感性直观之先天的根据相同。

    此种统觉之先验的统一，自——所能共在一经验中之——一切可能的现象中，依据规律，构成一切此等表象之联结。盖若心在杂多之知识中，不能意识及——所由以综合的联结杂多在一知识中之——机能之同一，则此种意识统一，殆不可能。自我同一之本源的必然的意识，同时亦即一切现象依据概念——即依据不权使现象必然的再生且亦因而规定“其直观之对象”(此对象，即现象必然在其中联结之“某某事物之概念”)之规律——之综合所有必然的统一之意识。盖心若不见及——所由以使一切感知(此为经验的)综合从属先验的统一，使其依据先天的规律互相联结因而可能之——心之活动之同一，则决不能在其表象之杂多中思维心之同一，且先天的思维之。

    吾人今又能更适切规定吾人所有普泛所谓对象之概念。一切表象，以其为表象而言，皆有其对象，且其自身又能成为其他表象之对象。所能直接授与吾人之唯一对象为现象，其中直接与对象相关者，名直观。但此等现象并非物自身；彼等仅为表象，故又复具有对象——此为非吾人所能直观之对象，故当名之为非经验的即等于x之先验的对象。

    此先验的对象(此对象实际在吾人所有之一切知识中常为同一不变者)之纯粹概念，乃唯一能以“与对象相关”即客观的实在性授与吾人所有之一切普泛所谓经验的概念者。

    此种概念不能具有任何规定的直观，故仅与知识(与对象相关之知识)之杂多中所必须见及之统一相关。此种与对象之关系实不过意识之必然的统一，故亦为——由于联结杂多在一表象中之心之共通机能——杂多之必然的综合统一。以此种统一必须视为必然先天的(否则知识殆无对象)，其与先验的对象之关系——即吾人经验的知识之客观的实在性——实依据先验的法则，故在对象由现象授与吾人之限度内，一切现象必须从属——在经验的直观中，现象间之关系，所唯一由以可能之——综合的统一之先天的规律。易言之，经验中之现象，必须从属统觉之必然的统一之条件，正与在纯然直观中，现象必须从属空间与时间之方式的条件相同。任何知识之能成为可能，唯系于是。

    四 先简略说明“所视为先天的知识之范畴”之所以可能

    只有一单一之经验，一切知觉皆在其中表现为一贯的规律的联结，正与仅有一空间一时间，现象之一切形相及存在或非存在之一切关系皆在其中显现相同。当吾人言及种种不同经验时仅能指种种知觉而言，盖一切知觉皆属于一“同一之普泛的经验”。此种知觉之一贯的综合统一，实即经验之方式；经验实不过现象依据概念之综合的统一。

    依据经验的概念之“综合之统一”，此等概念若不依据统一之先验的根据，则此种综合之统一殆为偶然的。盖若无统一之先验的根据，则将有“现象纷集心中而又绝不容其成为经验”之事矣。盖以其缺乏依据普遍的必然的法则之联结，故知识与对象之一切关系，亦皆消失无余。现象诚能构成无思维之直观，但非知识，因之其在吾人实等于无。

    普泛所谓可能的经验之先天的条件，同时即为“使经验之对象所以可能”之条件。

    我今主张以上所引之范畴，实不过可能的经验中之思维条件，正与空间时间为此同一经验之直观条件相同。范畴乃吾人“由之对于现象思维其普泛所谓对象”之根本概念，故具有先天的客观效力。此正吾人之所欲证明者。

    但此等范畴之所以可能乃至其必然性，依存于“吾人全部感性及随感性而来之一切可能的现象与本源统觉之关系中”。在本源的统觉中，一切事物必与自我意识之一贯的统一之条件必然相合，即与综合——即依据“唯在其中统觉始能先天的证明此事物所有完全的必然的同一性之概念”之综合——之普遍的机能相一致。故原因概念，实不过依据概念之综合(在时间系列中，所随之而起者与其他现象之综合)；如无此种“具有先天的规律而使现象从属其自身”一类之统一，则决不能有知觉之杂多中所见及“意识之一贯的普遍的必然的统一”。于是此等知觉将不属于任何经验，因而无其对象，仅为表象之盲目活动，甚至与梦无异。

    欲自经验引申此等纯粹悟性概念，即以悟性概念归之纯然经验的起源之一切尝试，皆属徒劳无益之举。例如原因概念实包含非经验所能产生之必然性特质，此一事实固无须我特为之主张者。盖经验所示，乃一现象通常继别一现象而起，并不展示此种继起为必然的，更不示知吾人能先天的完全普遍的自所视为条件之前件以推论其后件。但就经验的联想律而言——此联想律在吾人主张“事件系列中之一切事物皆从属规律”时(即除其普遍的所必须继之而起之某某事物先在，决无事物发生)，所必须一贯假定之为基本者——我将问此种规律为一自然法则，所依据者为何？此种联想自身因何可能？杂多之联想所以可能之根据，在其存于对象之限度内，被称为杂多之亲和性(affinitat)。

    于是我又将问，现象所由以从属及必然的从属不变法则之“现象之一贯的亲和性”吾人如何能使吾人自身理解？

    根据我之原理，此实易解。一切可能的现象，以其为表象，皆属于一可能的自觉意识之全体。但以自觉意识乃先验的表象，故数的同一性(即同一不变性)与之不可分离，且为先天的确实者。盖除由此本源的统觉以外，无一事物能进入吾人之知识。今以此同一性实为必然的进入于现象所有一切杂多之综合中，故在此综合产生经验的知识之限度中，现象从属——现象之感知所有综合必须完全与之一致之——先天的条件。一普遍的条件之表象，某种杂多依据之始能以齐一形相设定者，称为规律，在此杂多必须如是设定时，则称法则。故一切现象乃依据必然的法则以成一贯的联结，即在先验的亲和性中(经验的亲和性仅为其结果)。

    自然应依据吾人所有统觉之主观的根据以指导其自身，且就自然所有与法则相合之合法性言，亦惟依据此主观的根据，令人闻之不胜奇异妄诞之感。但当吾人思及此自然非物自身而仅为现象之集合，即心之种种表象，则吾人仅能在吾人所有一切知识之根本能力中发见之，即在先验的统觉中发见之，(自然即因在此种统一中始能被称为一切可能的经验之对象，即自然)云云，自不致惊以为异。正以此故，此种统一始能为吾人先天的所知而以之为必然的云云，自亦不足为异。设统一在吾人所有思维之第一源流以外，而在自然之自身中授与，则此种先天的必然的统一乃绝不可能矣。于是吾人乃不知吾人所能得此“主张自然之普遍的统一”之综合命题之源流何在。盖斯时唯有从自然自身之对象引申此等综合命题；但因此事仅能经验的为之，则所能获得者仅为偶然的统一，此种偶然的统一实远不足当吾人言及自然时所指之必然的联结也。

    第三节 悟性与普泛所谓对象之关系，及先天的认知此等对象之所以可能

    (此为第一版原文)前一节中吾人所各别说明者，今将在系统的联结中论述之。普泛所谓经验及“其对象之知识”之所以可能，依据于三种主观的知识源流——感官、想象力及统觉。此三者每一项皆可视为经验的，即就其应用于所与现象时言之。但三者又皆为“使经验的使用一事可能”之先天的要素，即先天的基础。感官在知觉中，想象力在联想(及再生)中，统觉在再生表象与现象(再生表象所由以授与吾人者)二者同一之经验的意识中，即认知中，经验的表现现象。

    但一切知觉皆先天的根据于纯粹直观(时间，即“视为表象之知觉所有内的直观”之方式)，联想则先天的根据于想象力之纯粹综合，经验的意识则先天的根据于纯粹统觉(此即在一切可能的表象中自我之一贯的同一不变性)。

    吾人若欲推求此种表象联结之内的根据至表象所集注之点，——盖表象于此始能获得可能的经验所必须之知识统一，——则吾人必自纯粹统觉始。盖若直观不能收入于意识中——不问其为直接或间接——则直观之于吾人，实等于无，且绝与吾人无关。故任何知识之可能，一系于此。吾人关于“所能属于吾人所有知识”之一切表象，先天的意识“自我之完全同一不变”，乃一切表象所以可能之必然的条件。盖表象之能在我内部中表现某某事物者，仅在此等表象与其他一切表象同属一意识，且至少必须能在一意识中联结故耳。此一原理乃先天的确立者，可名之为吾人表象中(因而在直观中)所有一切杂多之统一之先验的原理。今因一主观中所有此种杂多之统一乃综合的，故纯粹统觉提供“一切可能的直观中所有杂多之综合统一之原理”。

    此种综合的统一乃以综合为前提，或包括综合，故若综合的统一为先天的必然，则综合自必亦为先天的。于是统觉之先验的统一乃与想象力之纯粹综合相关，此为一切杂多联结在一知识中所以可能之先天的条件。但仅想象力之产生的综合，始能先天的发生；其再生的综合则唯经验的条件是赖。故想象力之纯粹(产生的)综合(先于统觉者)之必然的统一原理，为一切知识所以可能之根据，尤为经验所以可能之根据。

    想象力中之杂多之综合，若不问直观种类之区别专向杂多之先天的联结者，吾人名之为先验的，又若此综合之统一在其与统觉之本源的统一相关中表现为先天的必然者，吾人名此种统一为先验的。盖统觉之统一，为一切知识所以可能之基础，故想象力所有综合之先验的统一，乃一切可能的知识之纯粹方式；由此种先验的统一，可能的经验之一切对象，自必先天的表现之。

    与想象力之综合相关之统觉统一，乃悟性；与想象力之先验的综合相关之统觉统一，则为纯粹悟性。是以在悟性中有纯粹先天的知识，此种先天的知识，包有关于一切可能的现象，想象力之纯粹综合之必然的统一。此等知识乃范畴，即纯粹悟性概念。故人类之经验的知识能力，必包有与感官对象相关之悟性——此种悟性与感官对象之关系，虽仅由直观及由于想象力之“直观之综合”间接所成。“所视为可能的经验之资料”之一切现象，皆从属悟性。此种现象与可能的经验之关系，实为必然的，盖不如是，则现象将不能产生知识，且绝不与吾人相关矣。故吾人应承认纯粹悟性由范畴而为一切经验之方式的及综合的原理以及现象具有与悟性之必然的关系。

    吾人今将自经验的事象上溯，以图使悟性由范畴与现象之必然的联结明晰。最先授与吾人者为现象。当现象与意识相联结时，称为知觉。(现象除与意识——最少为可能的——相关以外，决不能为吾人之知识对象，因而在吾人殆等于无；且因现象自身中并不具有客观的实在性，而仅存在于吾人之所知中，故殆等于无。)今因一切现象具有杂多，又因种种知觉因而各别与单一的发现于心中，故须要“感官自身中所不能具有”之知觉之联结。因之，在吾人内部中，必须存有综合此杂多之活动能力。我名此种能力为想象力。当想象力之活动直接及于知觉时，我名之为感知。盖因想象力应使直观之杂多成为一心象，故必须预行收入印象于其活动中，即必须感知印象。

    但即此杂多之感知，若不存有一主观的根据，俾心能使先行之知觉再生，与其所转移之“后继知觉”同时并在，而构成知觉之全部系列，则不能由此感知自身产生心象及联结印象，其事甚明。此主观的根据，即想象力之再生能力，纯为经验的。

    但若表象在任何顺序中，皆可逐一再生，有类偶然的集合，则不能使之成为任何确定的联结，而仅为偶然的积聚；因而不能发生任何知识。故再生必须与一规律相合，依据规律，在想象力中，一表象与某某表象联结，而不与其他表象联结。依据规律而再生之主观的经验的根据，即吾人所名为表象之联想是也。

    今若联想之统一，并不亦具有客观的根据——此客观的根据即所以使想象力在“感知之可能的综合统一之条件”以外，不能感知现象者——则现象之能契合于人类知识之联结的全体者，将完全为偶然之事矣。盖吾人即令具有联合知觉之能力，而知觉自身之是否可以联合，则仍至不确定而为偶然之事；设知觉而为不可联合之事物，则当有一群知觉乃至一感性全体存在，由之有无数经验的意识在我心中发生，但在各别状态中发生，而不属于一自我意识。顾此为不可能者。盖吾人对于一切知觉，能谓为意识之者，仅因我以一切知觉归之于一意识(本源的统觉)耳。故必须有一客观的根据(即先于“想象力之一切经验的法则”，能先天的包括之者)，为“推及于一切现象之一类法则”之可能性乃至必然性之所依据者——即使吾人不得不视一切现象为其自身必可联合之感官资料且从属现象再生中所有一贯的联结之“普遍的规律者”之根据。一切“现象联想”所有此种客观的根据，我名之为现象之亲和性。但此客观的根据，就其属于我之一切知识而言，则除统觉之统一原理以外，实无处能发见之。依据此原理，一切现象，绝无例外，必须与统觉之统一相合以入我心中，或为我所感知。但若无现象联结中之综合的统一，则与统觉之统一相合殆为不可能之事；故此种综合的统一，其自身即为客观的必然者。

    一切经验的意识在一意识(即本源的统觉之意识)中之客观的统一，乃一切可能的知觉之必然的条件。因之吾人能证明一切现象之亲和性(近或远)为——先天的根据于规律之——“想象力之综合”之必然的结果。

    今因想象力自身为先天的综合之能力，故吾人与之以产生的想象力之名。在其目的唯在“现象所有杂多之综合中”之必然的统一限度内，可名之为想象力之先验的机能。

    谓现象之亲和性、与其所随伴之联想及由联想所成“依据法则之再生”、乃至包含种种因子之经验自身，皆仅由想象力之先验的机能而可能云云，骤闻之似觉奇异，但实以前所论之明显结论。盖若无此种先验的机能，则对象之概念殆不能集合而成一统一之经验也。

    常住不变之“我”(纯粹统觉)，在吾人能意识表象之限度中，为吾人所有一切表象之相依者。一切意识之属于一“包括一切之纯粹统觉”，正与一切感性直观(所视为表象者)之属于纯粹内的直观(即时间)，同一真实。欲使想象力之机能成为智性的，其所必须加之于纯粹想象力者，即此统觉。盖因“想象力之综合”联结杂多仅如杂多之所显现于直观中者，例如三角形，虽为先天的所综合，但其自身则常为感性的。属于悟性之概念，虽由杂多与统觉之统一相关而发生作用，但其与感性直观相关，则仅由想象力。

    故“为一切先天的知识之条件”之纯粹想象力，为人类心灵之根本能力之一。吾人由想象力始使一方直观之杂多与他方“纯粹统觉之必然的统一条件”相联结。感性与悟性之两极必须由想象力之先验的机能为媒介，互相必然的联结，盖不如是，则感性虽产生现象，但不能提供经验的知识之对象，因而不能提供经验。由感知、联想(再生)及现象之认知等所成之现实的经验，在认知中(即经验之经验的要素最后最高之综合)包含“使经验之方式的统一及经验的知识之一切客观的效力(真理)可能”之某种概念。此等认知杂多之根据，在其仅与普泛所谓经验之方式相关时，即范畴是也。此不仅想象力之先验的综合中所有一切方式的统一基于范畴，即在其由于此种综合与现象联结时所有想象力之经验的使用(在认知、再生、联想、感知中)亦皆基于范畴。盖仅由此类基本概念，现象始能属于知识，乃至属于吾人之意识，因而属于吾人自身。

    “吾人所名为自然之现象”中所有之顺序及规律，乃吾人自身所输入者。若非吾人自身(即吾人心之本性)创始在自然中设立顺序及规律，则吾人决不能在现象中见及之。

    盖此种自然之统一，应为必然的统一，即应为现象联结之先天的统一；但若无此种统一之主观的根据先天的包含于吾人心之本源的认知能力中，又若此等主观的条件——因其为认知经验中任何对象之所以可能之根据——非同时客观的有效，则此种综合的统一决不能先天的建立。

    吾人已对悟性加以种种定义：如知识之自发性(此为与感性之感受性相区别者)、思维之力、概念之能力、又或判断之能力等等。凡此等定义，若真切理解之，意义实皆相同。吾人今可标识为规律之能力。此种识别特征，更有效用，且更近于悟性之本质。盖感性与吾人以方式(直观之方式)而悟性则与吾人以规律。悟性为欲在现象中发见某某规律，故常从事于研究现象。规律在其为客观的限度内即必然的依存于对象之知识之限度内，则名为法则。

    吾人虽由经验习知甚多法则，但此等法则仅为更高法则之特殊规定，至统摄其他一切法则之最高法则，则先天的自悟性自身发生。此等法则并不假借经验；反之，乃赋与现象以适合法则之性质，因而使经验可能者。故悟性乃仅由比较现象以构成规律之能力以上之事物；其自身实为自然之立法者。除由悟性以外，自然(即依据规律之“现象杂多之综合统一”)绝不能存在(盖现象本身不能在吾人以外存在，仅存在吾人之感性中)；此种自然(为经验中知识之对象者)及其所包含之一切，仅在统觉之统一中可能。故统觉之统一，乃一切现象在唯一经验中必然适合法则之先验的根据。统觉之此种统一，关于表象之杂多(在统一以外规定之)，即为其规律，此等规律之能力，即悟性。是以视为可能的经验之一切现象，先天的存在悟性中，自悟性接受其方式的可能性，正与此等现象仅为在直观之限度内存在感性中，且仅为由感性而可能者(就其方式而言)相同。

    谓悟性自身乃自然法则及自然之方式的统一之源流，骤闻之似觉过甚而不合理，但此说实极正确，且与其所相关之对象——即经验——亦极一致者也。经验的法则确不能自纯粹悟性发生。此与现象之无限丰富，仅以感性直观之纯粹方式不能完全理解之者，正自相同。但一切经验的法则，仅为悟性之纯粹法则之特殊规定，经验的法则唯从属此类纯粹法则及依据其规范，始成为可能。现象由此等纯粹法则，引受规律的性质，此正与现象之经验的方式虽各殊异，而现象必须常与感性之纯粹方式一致，固极相同者也。

    故纯粹悟性，在范畴中，乃一切现象之综合的统一之法则，首惟由此始使经验(就其方式而言)可能者。吾人在范畴之先验的演绎中所必须证明者尽在于此，盖即使人能理解悟性与感性，及悟性由感性而与经验之一切对象之关系。先天的纯粹概念之客观的效力由是始能了然，其起源及真理亦因而决定之矣。

    总述纯粹悟性概念所有此种演绎之正确，及其所以为唯一可能之演绎吾人知识所应处理之对象，若为物自身，则吾人关于对象绝不能有先天的概念。盖吾人果从何种源流以得此等概念？吾人若自对象以得此等概念(对象如何能为吾人所知之问题，姑置不论)，则吾人之概念将纳为经验的，而非先天的。又若吾人自自我以得此等概念，则此等概念仅在吾人内部中不能规定“与吾人表象相异之对象”之性质，盖即不能为“说明何以具有吾人在思维中所有性质之一类事物必须存在，及此种表象何以不完全空虚”之根据。但若吾人仅与现象相涉，则此必须先于“对象之经验的知识”之某种先天的概念，不特可能，且为必然者矣。盖因仅为吾人所有感性之变状，决不能在吾人以外见之，故视为现象之对象，实构成“纯在吾人内部中之对象”。今即以此主张一切此等现象以及吾人所能处理之一切对象，皆在我之内部中，盖皆我之同一的自我所有之种种规定，此等于谓现象之完全统一必须在同一之统觉中。但此可能的意识之统一，亦即构成“一切对象之知识”之方式；由此方式，杂多始被思维为属于一单一之对象。

    故感性的表象(直观)之杂多所由以属于一意识之“形相”，先于对象之一切知识而为此种知识之智性的方式，此智性的方式自身在对象被思维之限度内，即构成一切对象之方式的先天知识(范畴)。由于纯粹想象力之杂多之综合，即与本源的统觉相关之“一切表象之统一”，实先于一切经验的知识。因之纯粹悟性概念乃先天的可能者，在其与经验相关时，实为必然的；此盖以吾人所有知识仅与现象相涉，而现象之可能性则存在吾人内部中，其联结及统一(在一对象之表象中)亦仅在吾人自身中见之耳。故此种联结及统一必须先于一切经验，即为此经验所以可能(就其方式的方面而言)之所必须者。吾人之范畴演绎，实自此观点(此为唯一可能之观点)而进展者也。

    第二卷 原理分析论

    普泛逻辑乃根据一“完全与高等知识能力分类相合”之基本计划而构成者。此等知识能力即：悟性、判断力及理性。逻辑依据此等心力之机能及顺序(此等心力通常包括于悟性之广泛名称中)，在其分析的部分中论究概念、判断及推理。

    因此种形式逻辑乃抽去知识之一切内容(不问其为纯粹的或经验的)，而仅论究普泛所谓思维之方式(即论证的知识之方式)，故在其分析的部分中能包含理性之法规。盖理性之方式，具有其所设立之规律，此种规律纯由分析理性活动至其构成分子，即能先天的发见之，无须考虑其所包含之知识之特殊性质者也。

    先验逻辑限于特定之内容，即限于纯粹的先天的知识之内容，自不能在此分析部分中追随普泛逻辑。盖理性之先验的使用，殆非客观的有效，因而不属于真理之逻辑，即不属于分析论。以其为幻相之逻辑，故须在学术的结构中占有特殊地位，而名之以先验的辩证论。

    悟性及判断力则在先验逻辑中发见其客观的有效及正确运用之法规；故此二者属于先验逻辑之分析部分。理性则反是，努力以求关于对象先天的有所规定，因而扩大知识于可能的经验之限界以外，故全为辩证的。其幻相的主张，决不能在分析论所欲包含之法规中，占有地位。

    故原理分析论纯为判断力之法规，乃教导判断力如何应用——包有先天的规律之条件之——悟性概念于现象者。职是之故，在以悟性原理为我之论题时，我将用判断力学说之名，以此较适于指示吾人所有事业之性质也。

    导言 泛论先验的判断力

    如以普泛所谓悟性为规律之能力，则判断力乃归摄事例于规律下之能力，即辨别某某事物是否从属于一所与规律(casus dataelegis所与规律之事例)之能力。普泛逻辑并不(且不能)包含判断之规律。盖以普泛逻辑抽去知识之一切内容，其所留存之唯一事业，乃在分析的说明概念中、判断中及推理中所表现之知识方式，因而能得一切悟性使用之方式的规律。普泛逻辑若意在与吾人以普泛的教导，使吾人知如何归摄事例于此等规律之下，即如何辨别某某事物是否从属此等规律，则有待于其他的规律而始能者。但此其他的规律，正以其为一规律之故，在适用时又须判断力之指导。于此可见悟性虽为能以规律教导之充足之者，而判断力则为一特殊才能，仅能练习之而不能教导之者。判断力乃吾人所称为天禀之特殊性质；缺此能力，则非学校教育所能补救之者。盖虽有无数规律可假自有特识之人以授之低劣悟性(即所谓注入)，但正当使用此等规律之能力，则仍必属之学习者其人；缺此天赋，则凡“对于被”所已规定正当用途之规律，无一能防免其误用。医师、法官、政治家或能洞晓病理学、法律学、政治学之优越规律无算，以至足为此类学问之优秀教师，但在规律之应用上，则每易失挫。盖其悟性虽堪赞称，惟彼缺乏天赋之判断能力。彼能理解抽象之普遍规律，但不能辨别具体的一事例是否属此规律。此种过误或由于彼未经由例证及实务以训练其判断力之特殊活动。实例实为增强判断力具有极大之效用者。反之，在智性洞察之正确及精密上，实例形常为之妨。盖实例罕有严密一如规律之所要求者(as casusin terminis术语之事例)。且实例又常减弱悟性“离经验之特殊状况按规律之普遍性正当理解规律”之努力，因而使吾人习于以规律为公式而罕以之为原理用之。实例乃训练判断之工具；为缺乏此天赋才能之人所万不可欠缺者也。

    但普泛逻辑，虽不能以规律授之判断力，而先验逻辑则大异于是。先验逻辑殆以“其在使用纯粹悟性时，对于判断力，以一定之规律辅导之巩固之等事”，为其特有之事业。盖若以之为一学说，即企图扩大悟性在纯粹先天的知识之范围，则哲学绝非所必须，且实不适于此种目的，盖及今所有一切尝试，实一无所获。然若志在批判，以防免使用吾人所有甚少之纯粹悟性概念时判断力之误谬(lapsus judicii判断之误谬)，则此事业(其利益虽仅消极的)正须哲学尽其锐利洞彻之全力以从事者也。

    先验哲学具有一种特质，即在纯粹悟性概念中所授与之规律(或宁谓之为规律之普遍的条件)以外，尚能先天的举示规律所应用之事例。先验哲学在此一点所以具有优越其他学问(除数学外)之便益，由于其所论究之概念，乃先天的与对象相关者，故其客观的效力不能后天的论证之，盖若如是则属蔑视其特殊之尊严矣。故先验哲学必须以普遍的而充足的特征，构成“对象能由以与概念相合而授与”之条件。否则，概念将空无内容，因而仅为逻辑的方式而非纯粹悟性概念矣。

    此种先验判断论分为两章。第一，论究“纯粹悟性概念唯在其下始能使用”之感性条件即论究纯粹悟性图型说。第二，论究“在此等感性条件下，先天的自纯粹悟性概念所生，及先天的存在其他一切知识之基础中”之综合的判断——即论究纯粹悟性之原理。

    第一章 纯粹悟性概念之图型说

    在对象包摄于概念之下时，对象之表象必须与概念为同质；易言之，概念必包有对象(包摄于此概念下者)中所表现之某某事物。此即所谓“对象包摄于概念下”之实际意义所在。故“盘”之经验的概念与“圆”之纯粹几何学的概念为同质之事物。盖后者中所思维之圆形，能在前者中直观之也。

    但纯粹悟性概念与经验的直观(实与一切感性直观)，全然异质，决不能在任何直观中见及之。盖无一人谓范畴(例如因果范畴)可由感官直观之，且其自身乃包含在现象中者。然则直观如何能包摄于纯粹概念下，即范畴如何能应用于现象？其所以必须有此先验判断论者，正因此极自然而又极重大之问题。诚以吾人必须能说明纯粹概念如何能应用于现象。至其他学问则实无一有须此种说明者。盖在其他学问中，所由以就对象之普泛方面以思维对象之概念，与具体表现此对象一如所与之状者，并不如是十分悬殊，品类亦不如是相异，故前者之所以能应用于后者，实无须特殊之论究也。

    此必有第三者，一方与范畴同质，一方又与现象无殊，使前者能应用于后者明矣。

    此中间媒介之表象，必须为纯粹的，即无一切经验的内容，同时又必须在一方为智性的，在他方为感性的。此一种表象即先验的图型。

    悟性概念包含“普泛所谓杂多之纯粹综合的统一”。时间为内感所有杂多之方式的条件，因而为一切表象联结之方式的条件，包有纯粹直观中所有之先天的杂多。至时间之先验的规定，以其为普遍的而依据于先天的规律，故与构成时间统一之范畴同质。但在另一方面，因时间乃包含于“杂多之一切经验的表象”中，故又与现象无殊。是以范畴之应用于现象，乃由时间之先验的规定而成为可能者，此种时间之先验的规定乃悟性概念之图型为现象包摄于范畴下之媒介。

    在范畴之演绎中所有证明之后，关于纯粹悟性概念是否仅有经验的使用抑亦有先验的使用之问题；即此等概念是否为可能的经验之条件先天的仅与现象相关，或为使普泛事物所以可能之条件能推及于对象自身，不受感性之制限，我信当无一人再踌躇不决者矣。盖吾人已见及，若无对象授之概念(或至少授之构成概念之要素)，则此等概念全然不可能且不能具有任何意义。故概念不能视为应用于物自身者(不问此等事物是否或如何授与吾人)。且吾人亦已证明对象所由以授与吾人之唯一方法，乃由于感性之变状；最后吾人又证明纯粹先天的概念在其所表现于范畴中之悟性机能以外，尚必须包含某种先天的方式的感性条件(即内感之条件)。此等感性条件，构成范畴唯在其下始能应用于任何对象之普遍的条件。制限“悟性概念使用”之方式的纯粹的条件，吾人将名之为概念之图型(schema)。在此类图型中悟性之进程，吾人将名之为纯粹悟性之图型说(schematismus)。

    图型自身常为想象力之所产。但因想象力之综合，其目的不在特殊之直观，而仅在感性规定中之统一，故图型应与心象有别。今如逐一设立五点，如……形，则我得有五数之心象。但我若仅思维普泛所谓数目，不问其为五为百，则此种思维，实乃“一数量(例如千)依据某一概念在心象中表现”之方法之表象，非即心象自身。盖如此种千数之心象殆不能检验而与概念相比较。在以心象提供于概念之“想象力之普遍进程之表象”，我名之为此概念之图型。

    为吾人纯粹感性概念之基础者，实图型而非对象之心象。盖无一心象曾能适合于普泛所谓三角形之概念。心象决不能到达对于一切三角——不问其为直角、钝角或锐角——皆能有效之“概念之普遍性”；而常限于为此种种三角形中之一形。三角之图型，仅能存在思维中。此乃关于空间中之纯粹图形，想象力之一种综合规律。经验之对象，或对象之心象，从不与经验的概念相适合；盖经验的概念常依据某某特定之普遍概念，与想象力之图型(此为直观所有规定之规律)有直接之关系。犬之概念，即指示一种规律，我之想象力依据之即能普泛描画一四足兽之形态，而不限于经验实际所呈现或“我所能具体的表现之任何可能的心象”实际所呈现之任何个别特定形态。此种悟性之图型说，在其应用于现象及现象所有之纯然方式时，乃潜藏于人心深处之一种技术，自然似难容吾人发见之窥测之者。吾人至多所能言者仅为：心象乃再生的想象力之经验的能力之所产；而感性概念之图型(如空间中之图形)则为先天的纯粹想象力之所产，有若一种略图，心象自身则由此图型且依据之始成为可能者也。此等心象仅由于其所隶属之图型，始能与概念相联结。至心象自身，绝不能与概念完全相合。而纯粹悟性概念之图型，则亦绝不能还原至任何心象。盖纯粹悟性概念之图型纯为依据“由范畴所表现之概念”之一类统一规律所规定之纯粹综合。此为想象力之先验的所产，盖就一切表象而言——在此等表象应依据统觉之统一先天的联结在一概念中之限度内——此乃依据内感方式(时间)之条件综合“普泛所谓内感之规定”之一种产物。

    吾人不必对于纯粹悟性概念之先验的图型所须要之条件，再作沉闷之分析，今将依范畴之顺序且与范畴联结以说明此等图型。

    外感所有一切量(quantorum)之纯粹心象为空间；普泛所谓感官之一切对象之纯粹心象为时间。但“量(quantitatis)之纯粹图型”视为悟性概念者则为数，数乃包含“同质单位继续增加”之表象。故数纳为“普泛所谓同质直观所有杂多之综合”之统一，此一种统一乃由感知直观时，我所产生之时间自身而成者也。

    纯粹悟性概念中之实在，乃与普泛所谓感觉相应之事物；故所谓实在其概念自身乃指示“存在”(在时间中)。否定，其概念乃表现非存在(在时间中)者。此二者之相反，乃依据同一时间或充实或空虚之不同。惟以时间仅为直观之方式，亦即“视为现象之一切对象”之方式，故在“与感觉相应之对象”中之事物非“视为物自身(事物、实在)之一切对象”之先验的质料。顾一切感觉皆有其度或量，因之就一对象之感觉的表象而言(除感觉的一点以外余仍相同)感觉能由种种不同之度或量充实同一之时间，即以种种不同之程度充实内感递减以至于无(零或否定)。故实在与否定之间，存有一种关系及联结，或宁谓之自实在移至否定之一种阶梯，此种阶梯所以使一切实在皆能表现为一量者。实在之图型(在其充实时间之限度内，所视为某某事物之量者)，实即时间中之实在——如吾人自具有某度之感觉递降以至于消灭点，又或自感觉之否定点上升以至其某量——之连续的齐一的产生行动。

    实体之图型，乃时间中实在者之持久性，即——视为普泛所谓时间之经验的规定之基体，亦即在一切其他事象变易时为其常住不变者之——实在者之表象。(所有转变无常者之存在在时间中消灭，非时间自身消灭。在时间，其自身非转变无常，且为常住者，故与现象领域中非转变无常之事物即实体相应。惟与实体相关，现象之继起及共存，始能在时间中规定。)原因及普泛所谓事物之因果作用之图型乃实在者，当其设定时，常有某某事物随之而起。故此图型由杂多之继起所成——在此继起从属规律之限度内。

    相互关系或交互作用，即在实体所有属性方面，实体间互为因果之图型，乃一实体之种种规定与他一实体之种种规定，依据普遍的规律共在。

    可能性之图型，乃种种不同表象之综合与普泛所谓时间条件一致。例如相反对立者不能在同一时间存在同一事物中，而仅能相互继起。故此图型乃一事物不论在任何时间所有之表象之规定。

    现实性之图型，乃在某一定时间中之存在。

    必然性之图型，乃一对象在一切时间中之存在。

    由是吾人乃知各范畴之图型，仅包含一时间规定及仅能表现此时间规定。量之图型，乃在一对象之继续的感知中时间本身之产生(综合)。质之图型，乃感觉或知觉与时间表象之综合；即时间之充实者。关系之图型，乃知觉依据时间规定之规律，在一切时间之相互联结。最后形相及其范畴之图型，乃“视为规定对象是否及如何属于时间之所依者”之时间自身。故图型不过依据规律之“时间之先天的规定”而已。此等规律，就一切可能的对象，按范畴之顺序，与时间系列、时间内容、时间顺序及时间范围相关。

    故显然，由想象力之先验的综合，悟性图型说所产生之结果，只为直观之一切杂多在内感中之统一，间接亦即为——视为与内感感受性相应之一种机能之—一统觉之统一。

    于是纯粹悟性概念之图型，乃此等概念“在其下始得与对象相关及具有意义”之真实而唯一的条件。总之，范畴除经验的使用以外，并无其他可能的使用。盖因范畴为先天的必然统一之根据(此种先天的必然统一自“一切意识必然联结在一本源的统觉中”之源流而来)，故仅用为使现象从属“综合之普遍的规律”，因之使现象适于一贯的联结在一经验中。

    吾人所有之一切知识，皆在可能的经验之范围内，故“先于一切经验的真理而使之可能”之先验的真理，即由此种“与可能的经验之普遍的关系”所成。

    感性之图型，最初虽为使范畴成为现实者，但同时又制限范畴，即以“在悟性以外而由于感性”之条件限制范畴，此又极为明显者也。图型，即在其与范畴一致，实亦仅属现象，即对象之感性概念。(numerus est  quantitas  phaenomenon， atiorealitasphaenomenon，constans et perdurabile rerumsubstantiaphaenomenonaeternitas necessitasphaenomenon，etc．数为现象之量，感觉为现象之实在性，物之常住及连续乃现象之实体性，永恒性乃现象之必然性等等。)吾人如除去制限条件，则似能扩大以前所限制之概念之范围。就此假定之事实而论，吾人结论可谓为范畴在其纯粹之意义中，乃离去一切感性条件，应用于普泛所谓事物，一如此等事物实有之相应用之，非如图型仪表现其所现之相者。因而吾人推断范畴应在一切图型以外具有一种意义，且更有广大之应用。顾在除去一切感性条件以后，纯粹悟性概念中，固留存一种意义，但此意义纯为逻辑的，仅表示表象之单纯统一而已。纯粹概念不能发见对象，因而不能获得“可以产生某某对象之概念”之意义。例如实体，当除去持久性之感性条件时，则其意义仅指“仅能思维为主词而绝不能以之为其他事物之宾词”之某某事物而已。此一种表象，于我绝无所用，盖其关于此所视为基本的主词之性质，对我一无所示知。故范畴而无图型，仅为悟性对于概念之机能；并不表现对象。此种客观的意义，范畴自感性得之，感性在制限悟性之过程中，乃使悟性成为现实者。

    第二章 纯粹悟性之原理体系

    在前章中，吾人仅就“先验判断力在其下始能正当使用纯粹悟性概念于综合判断”之普遍的条件，以论究先验的判断力。今将在体系的联结中，展示悟性(在此批判的准备下)实际先天的所成就之判断。在此种论究中，吾人之范畴表，足为其自然而又安全之指导，固不容有所疑者也。盖因一切纯粹先天的悟性知识，应由范畴与可能的经验之关系所构成，故范畴与普泛所谓感性之关系，自当完备的体系的展示悟性所以使用之一切先验的原理。

    原理之所以称为先天者，不仅因其包有其他判断之根据，且亦因其不再根据于更高更普遍之知识。但此特征并不足使先天的原理置身于论证之外。惟以此类原理，非依据客观的考虑，乃“一切对象之知识”之基础，故其证明实不能以客观的方法行之。顾此不足以阻吾人自“普泛所谓对象之知识”所以可能之主观的源流中求取证明。故若命题不欲为人疑为论证不足之僭窃主张，则此种证明实不可欠缺者也。

    其次吾人所论究，将限于与范畴相关之原理。先验感性论之原理(据此原理，空间时间为一切事物(所视为现象者)所以可能之条件)及此类原理之制限(即此类原理不能适用于物自身)皆不在吾人今所论究之范围中。以此同一理由，数学原理亦不属此体系。

    盖数学原理，惟得之直观，而非得之纯粹悟性概念者。但因数学原理，亦为先天的综合判断，故其可能性应在本章论证之。诚以数学原理之正确及其必然的确实性，固无须为之证明，但其可能性则以其为明显之先天的知识之事例，故必须说明之而论证之也。

    吾人在分析判断与吾人所专行论究之综合判断对比之限度中，亦将论究分析判断之原理。盖由于二者之对比，吾人始能使综合判断之理论得免除一切误解，且使其特有之性质呈显于吾人之前也。

    第一节 一切分析判断之最高原理

    一切普泛所谓判断之普遍的(虽仅消极的)条件，(不问吾人所有知识之内容如何，及与对象之关系如何)为不自相矛盾；盖若自相矛盾，则此等判断之自身，即不就其与对象之关系而言，亦为空虚不实者。但即令吾人之判断不包含矛盾，而其联结概念之方法不与对象相合，或无“先天的或后天的根据”足证此判断之正当，则即无一切内部之矛盾，此判断仍为虚伪或无根据者。

    “凡与事物矛盾之宾词，决不能属于此事物”之命题，名为矛盾律，乃一切真理之普遍的(虽仅消极的)标准。以此之故，此原理仅属于逻辑。其所适用之知识，仅普泛所谓之知识，与其内容无关，其所主张即：矛盾乃完全取消知识及使之无效者。

    但矛盾律亦容有积极的使用，即不仅排除虚伪及误谬(此等虚伪及误谬，限于由矛盾而来者)，且亦以之认知真理。盖若此之判断为分析的，则不问其为否定或肯定，其真理固常能依据矛盾律真切认知之。凡与“包含在对象之知识中及在其中所思维”之概念相反者，当然常为吾人所摈除。但因与此概念相反者，当与对象矛盾，故此概念自身自当必然为对象所肯定。

    故于矛盾律必须认为一切分析的知识之“普遍的而又完全充足的原理”；但在分析的知识之范围以外，此矛盾律就其为真理之充足标准而言，实无其使用之权威及领域。

    凡与矛盾律相背之知识，决不能免于自己否定之事实，乃使矛盾律成为不可欠缺之条件(conditio sine qua non)，但非吾人所有“非分析的知识之真理”之决定根据。顾在吾人之批判的研究中，所论究者仅为吾人所有知识之综合部分；关于此种知识之真理，吾人固须时常注意不与矛盾律相背(因矛盾律为不可背者)，但决不能自矛盾律求取任何积极之指导。

    此著名之原理，虽无内容而仅为方式的，但有时由于疏忽，以含有极不需要之综合要素之揉杂成分之方法形成公式。其公式为：某某事物同时属有属无乃不可能者。此公式，姑不论以“不可能”一词所表现之必然的确实性为辞费，——因命题之性质已足明其为必然的确实者-且此命题乃受时间条件之影响者。故可改为：甲等于乙，同时即不能为非乙，但在时间继续中固能兼为乙与非乙二者。例如某人为青年，同时不能又为老人，但在某一时期中为青年，在别一时期中为非青年(老人)固自可能也。但矛盾律纯为逻辑的原理，其主张不容受时间关系之制限。故以上公式，完全与矛盾律之原意相背。

    其误解乃起于吾人先将事物之一宾词与此事物之概念脱离，以后又以此宾词与其相反之宾词联结故耳——此一进程，绝不发生与主词之矛盾，仅与“已与主词综合的联结之宾词”相矛盾，即令如是亦仅在两宾词同时肯定时始发生矛盾。今如谓不学之某人为无学问者，则必须加以“同时”之条件；盖此人一时虽为不学之人，而在其他时期则固可成为有学问之人。但若谓凡不学之人皆非有学问者，则此命题为分析的，盖不学之属性今已成为主词之概念，而此消极的判断之真理，亦已明显其为矛盾律之直接的结论，无须“同时”云云之补充条件。此即我以上改变其公式之理由，盖可使分析的命题之性质由之显然呈露也。

    第二节 一切综合判断之最高原理

    说明综合判断之所以可能，非普泛逻辑所论究之问题。甚或并此问题之名，亦无须知之。但在先验逻辑中，此为一切问题中之最重要者；且在其论究先天的综合判断之所以可能时，吾人又须顾及其效力之条件及范围，故此实为先验逻辑所论究之唯一问题。

    盖唯完成此种研究，先验逻辑始能完全达其决定纯粹悟性之范围。限界之最后目的。

    在分析判断中吾人唯限于所与概念，求自其中抽绎某某事物而已。设此分析判断为肯定的，则我仅以其中所已含有者归属之。又若其为否定的，则我仅排除其所相反者。

    但在综合判断中，则我必须超越所与概念以外，以完全与其中所含有者相异之某某事物视为与此概念具有关系。因之，此种关系绝非同一或矛盾之关系；且其关系之真伪，亦绝不能就判断自身发见之也。

    今姑假定为欲以所与概念与其他概念综合的比较，吾人必须超越所与概念以外，须有一第三者，以唯在此第三者中，两概念之综合，始能成就。然则为一切综合判断媒介之第三者，又为何物？仅有一唯一之全体，吾人之一切表象皆包含其中，此即内感及其先天的方式、时间。表象之综合依据想象力；其为判断所必须之“表象之综合的统一”，则依据统觉之统一。故综合判断之所以可能，吾人必须在内感、想象力及统觉中求之；且因此三者包有先天的表象之源泉，故纯粹之综合判断之所以可能，亦必以此三者说明之。以此之故，此三者实为完全依据表象综合而成之任何对象知识所绝对必须者也。

    知识如具有客观的实在性，即与对象相关而获有关于对象之意义及价值，则其对象必能以某种方法授与吾人。否则此等概念空无内容；吾人虽由之有所思维，但在此思维中实际一无所知；仅以表象为游戏而已。所谓授与一对象云云(此语若非指某某间接的纯然进程，而指直观中之直接表象而言)，意义所在，纯指“所由以思维对象者”之表象，与现实的或可能的经验之相关而言。即如空间时间，其概念绝不含有任何经验的事物，其完全先天的表现于心中亦极确实，但若不证明其必然应用于经验之对象，则空间时间亦不能有客观的效力，而无意义价值之可言。空间时间之表象，乃常与“引起——及集合——经验对象”之再生想象力相关之纯然图型。一离经验之对象，空间时间即失其意义。至关于其他一切种类之概念，亦复如是。

    是以经验之可能性乃对于吾人所有一切先天的知识授以客观的实在性者。但经验凭借现象之综合的统一，即凭借“依据普泛所谓现象之对象概念以综合杂多之一种综合”。一离此种综合，经验即不能成为知识而仅为知觉断片，不适于依据“完全互相联结的(可能的)意识”之规律之任何联结，故亦不合于统觉之先验的必然的统一。故经验依存于经验的方式所有之先天的原理，即依存于现象综合中所有统一之普遍的规律。至此类规律之客观的实在性，为经验及经验所以可能之必然的条件者，则常能在经验中举示。一离此种关系，则先天的综合原理绝不可能。盖斯时先天的综合原理，并无某某第三者事物即并无综合的统一所能由以表现其概念之客观的实在性之对象。

    吾人在综合判断中，关于普泛所谓空间及产生的想象力在空间中所描画之图形，虽能先天的知之甚多，且实际无须任何经验即能获得此类判断，但若不以空间为——构成外的经验质料之——现象之条件，则此种知识亦仅以幻想为戏而已。故此等纯粹综合判断与可能的经验或宁谓与经验之可能性相关(虽仅间接的)，且此等判断之综合之客观的效力，亦唯建立于此。

    盖因所视为经验的综合之经验，在此种经验可能之限度内，乃其能以实在性赋与任何非经验的综合之唯一种类之知识，故视为先天的知识之非经验的综合，在其仅包含“普泛所谓经验之综合统一所必须者”之限度内，始能具有真理，即与对象相合。

    故一切综合判断之最高原理为：一切对象从属“可能的经验中所有直观杂多之综合统一之必然的条件”。

    是以在吾人使先天的直观之方式条件、想象力之综合、及“此种综合在先验的统觉中之必然的统一”，与普泛所谓可能的经验知识相关时，先天的综合判断始成为可能。

    于是吾人主张一切普泛所谓经验所以可能之条件亦即经验之对象所以可能之条件，且此等条件，亦即以此故，在先天的综合判断中具有客观的效力。

    第三节 纯粹悟性所有一切综合原理之体系的叙述

    凡成为原理者，皆由于纯粹悟性。纯粹悟性不仅为“关于所发生事象之规律能力”，且其自身为原理之源泉，依据此等原理凡一切事物对于吾人呈现为对象者必须与规律相合。盖若无此类规律，则现象决不能产生“与之相应之对象”之知识。即如自然法则，所视为悟性之经验的使用之原理者，负有必然性之名，故至少包含预示有自其先天的有效而先于一切经验之根据而来之一种规定。自然法则绝无例外，一切皆从属悟性之更高原理。盖自然法则不过应用悟性之更高原理于现象领域中之特殊事例而已。唯有此类更高原理能提供其包含普泛所谓规律之条件者(即其解释)之一类概念。经验所授与吾人者，仅为从属规律之事例耳。

    其误以纯粹悟性原理为经验的原理，或误以经验的原理为纯粹悟性原理之危险，则固不能有者。盖依据概念而来之必然性，乃纯粹悟性原理所特有，在一切经验的命题中，则不问其应用如何广泛，显见其无此种必然性，此足以防二者之混淆也。但尚有先天的纯粹原理为吾人所不能适切归之于其为概念能力之纯粹悟性者。盖此类纯粹原理虽由悟性所媒介，但非来自纯粹概念，乃来自纯粹直观。此类原理，吾人在数学中见及之。但关于此类原理应用于经验——即其客观的效力——之问题，乃至此等先天的综合知识所以可能之演绎，则必须使吾人常还溯之于纯粹悟性。

    故我虽不以数学原理列入我之体系中，但数学之先天的客观效力及其可能性所根据之更为根本的原理，则仍归入我之体系中。此更为根本的原理，必须视为一切数学原理之基础。此类原理乃自概念以达直观，非自直观以达概念者也。

    在纯粹悟性概念应用于可能的经验时，其使用悟性之综合或为数字的或为力学的；盖综合，一部分与普泛所谓现象之直观相关，一部分则与现象之存在相关。直观之先天的条件，乃任何可能的经验之绝对必然的条件；而“可能的经验直观之对象”之存在条件，则其自身仅为偶然的。故数学的使用之原理，乃无条件的必然者，即自明的。至力学的使用之原理，固亦具有先天的必然性之性格，但仅在某某经验中所有“经验的思维之条件”下而成为必然者，故仅为间接的。故后者虽具有遍一切经验毫无疑义之正确性，但无前者所特有之直接自明性。但关于此点，在原理体系之结论中当更能批判之。

    在构造原理表时，范畴表天然适合为吾人之指导。盖原理纯为范畴之客观的应用之规律。故一切纯粹悟性原理为：

    (一)直观之公理
    (二)知觉之预测
    (三)经验之类推
    (四)普泛所谓经验的思维之公准

    我之所以选用此等等名称者，盖欲使人特注意于原理之证明及应用之有所不同耳。

    在依据量与质之范畴(仅就量与质之方式方面言之)所有现象之先天的规定中所包含之原理，就其证明能力及先天的应用于现象二者而言，皆容有直观的确实性。因之此类原理与其他二组之原理有别，盖其他二组之原理仅能有论证的确实性。即令吾人承认两方之确实性皆极完备，亦能适用此种区别。故吾人名前一类原理为数学的，后一类为力学的。

    但所应注意者，在一方既与数学之原理无关，在他方亦与普通物理学的力学之原理无涉。

    吾人所论究者仅为与内感(所与表象中之一切差异皆置之不问)相关之纯粹悟性原理。盖数学及力学之特殊原理，乃由此等纯粹悟性原理而始成为可能者。故我之以数学的力学的名之者，非就其内容而言，乃就其应用而言耳。今将就上列表中之顺序进论此类原理。

    一  直观之公理①(axiome der anschauung)

    其原理为；一切直观皆为延扩的量。

    证明

    现象在其方式方面，包含先天的为一切现象之条件之“空间时间中之直观”。除由“一定的空间时间表象所由以产生”之杂多综合以外，——即由同质的杂多之联结及其综合的统一之意识以外——现象绝不能为吾人所感知，即不能收入经验的意识中。普泛所谓直观中所有杂多及同质的事物之综合统一之意识，在对象之表象由此意识始成为可能之限度中，即量(quantum)之概念。乃至对象(所视为现象者)之知觉，亦仅由“所与感性直观之杂多”之综合的统一而可能，此种综合的统一，即“杂多及同质的事物之联结之统一由之始能在量之概念中思维之综合的统一”。易言之，现象绝无例外，一切皆量，且实为延扩的量。又以其为空间时间中之直观，故现象必须由“普泛所谓空间时间所由以规定”之同一综合而表现之也②。

    在其部分之表象使其全体表象可能因而部分之表象必然先于全体之时，我名量为延扩的。盖我欲表现一直线，若不在思维中引长之，即由一点逐次产生其一切部分，则无论其如何短小，我亦不能表现之。仅有此种方法，始能得此直观。关于一切时间，不问其如何微小，其事亦正相同。盖在此等时间中，我仅思维自一刹那至别一刹那之继续的进展，由之经由其一切之时间部分及其所增加者，始产生一定之时间量。以一切现象中所有纯粹直观之要素为空间时间二者，故一切现象(视为直观者)皆为延扩的量；仅由直观之感知进程中，部分至部分之继续的综合，此现象始能为吾人所知。因而一切现象皆被直观为集合体，即被直观为以前所与部分之复合体。但并非一切量皆属如是仅吾人在延扩的方法中所表现所感知之量，乃如是耳。

    空间之数学(几何学)乃根据于产生的想象力在产生形象中所有此种继续的综合。此为形成先天的感性直观条件(外的现象之纯粹概念之图型，仅在此条件下始能发生)之公理之基础——例如“两点之间仅能作一直线”，“两直线不能包围一空间”等等。凡此两点之间云云，严格言之，皆仅与量(quanta)本身相关之公理。

    至关于量(quantitas)即关于答复“某物之量若干”之问题者，则虽有许多命题乃综合的且为直接的确实者(indemonstrabilia不可证者)，但并无严格意义所谓之公理。

    如以等数加于等数，其和数亦皆相等，又如以等数减等数，则其余数亦皆相等一类之命题，皆分析的命题；盖我直接意识一方之数量与他方之数量正相同也。故此等命题非公理，盖公理应为先天的综合命题。在另一方面，数的关系之自明的命题，则实为综合的，但不若几何命题之普泛，故不能称之为公理，而仅能名之为算式。如七加五等于十二之命题，非分析的命题。盖在七之表象中，或五之表象中，以及两数联结之表象中，我皆末思及十二之数。(至二数之和中我必思及十二之一事，则非论点所在，盖在分析命题中，问题所在，仅为是否我在主词表象中实际思及宾词耳)。但此命题虽为综合的，亦仅单独的。盖以吾人今所注意者，仅为同质单位之综合，故此等数目虽能普泛的使用，但其综合，则仅能有一种方法行之。如我谓“由二者相加大于第三者之三直线，能成一三角形”，则我所言者，仅为产生的想象力之机能，由此机能，能将直线引之较大或较小，而使之适于任何可能的角形。反之七数仅能在一种方法中成立。由七与五综合而生之十二数目，亦复如是。故此等命题不可称之为公理(否则将有无量数之公理矣)，而仅能称之为算式。

    现象所有此种数学之先验的原理，扩大吾人之先天的知识甚广。盖唯有此种原理，始能使纯粹数学以其极精确之度，应用于经验之对象。如无此种原理，则其应用必不能如是之自明；且关于其应用思维当极混乱。盖现象非即物自身。经验的直观则仅由空间时间之纯粹直观而可能者。故几何学对于纯粹直观所主张者，对于经验的直观，能绝对的有效。谓感官之对象不适于空间中形象构成之规律(如线或角之无限可分性之规律等)之无聊反对论，应即摈除。盖若此种反对论有效，则吾人否认空间及一切数学之客观的效力，而将不明数学何以能应用于现象及其应用之程度矣。空间时间之综合，以其为一切直观之本质的方式之综合，乃所以使现象之感知可能，因而使一切外部的经验，及此种经验对象之一切知识可能者。凡纯粹数学关于“感知方式之综合”所证明者，亦必对于所感知之对象有效。一切反对论仅为陷于虚伪之理性之伪辩，此种伪辩妄称使感官之对象自吾人感性之方式条件脱离，在其本纯为现象者，乃以之为接与悟性之对象自身。

    在此种假定上，关于对象自无任何种类之综合知识能先天的得之；因而即由空间之纯粹概念，关于对象亦不能综合的有所知也。于是规定此等概念之几何学，其自身亦将不可能矣。

    ①在第一版之原文如下：

    直观之公理

    纯粹悟性之原理：一切现象，在其直观中，皆为延扩的量。

    ②此第一段乃第二版所增加者。

    二 知觉之预测(anticipationen  der wahtnehmung)

    其原理为：在一切现象中，其为感觉对象之实在者，皆具有强弱的量，即具有强弱之度。①

    证 明

    知觉乃经验的意识，即感觉所在之意识。为知觉对象之现象，与空间时间不同，非纯粹的，(纯为方式的)直观。盖空间时间之自身，乃不能为吾人所知觉者。现象在包含直观以外，尚包含普泛所谓某某对象之质料(空间时间中存在之某某事物，由此质料而表现)；盖即谓现象包含仅为主观的表象感觉之实在者，此实在者仅与吾人以主观被激动之意识，及使吾人与普泛所谓某某对象相关者。顾自经验的意识至纯粹意识，其间能逐渐转移，以至经验的意识中之实在者完全消失，仅留存“空间时间中所有杂多之纯然方式的先天意识”。故产生感觉量，“自其初等于零之纯粹直观，上达至任何所须要之量”之进程中所有之综合，亦属可能之事。但因感觉自身非客观的表象，且空间或时间之直观不应在其中见及之，故其量非延扩的，而为强弱的。此种量乃在感知之活动中所产生者，因之此种量之经验的意识，由感知活动能在某一时间中自等于零之无，增进至所与之尺度。故与感觉所有此种强弱性相应，必须有一强弱之量——即影响于感官之程度(即其所含之特殊感官)——归之于知觉之一切对象(在知觉包含感觉之限度中)②。

    一切知识凭借之我能先天的认知及先天的规定属于经验的知识之事物者，可名之为预测，此为伊壁鸠鲁斯(epicurus)所用poxnels名词之意义，固无疑也。但以现象中有一要素(即感觉亦即知觉之质料)纯不能为吾人先天的知之，且为构成经验的知识与先天的知识间之截然区别者，故可谓感觉乃此种不能预测之要素。顾在另一方面吾人因能名“空间时间中之纯粹规定”(就其形乃至量而言)为现象之“所预知者”，盖因此等纯粹规定先天的表现常能在经验中后天的授与之事物。但若在普泛所谓感觉之一切感觉中(即离特殊之感觉而言)，有某某事物能为吾人先天的知之者，则此某某事物在特殊意义中，自足当预测之名。吾人适在此关于仅由经验所得之事物(即经验之质料)，乃能先于经验预测之，骤闻之似足惊人。但实际则如是。

    纯借感觉之感知，仅占一刹那(盖若我不计及种种感觉之继续)。以感觉在现象领域中，其感知非含有自部分以达表象全体之继续的综合之一类要素，故感觉并无延扩量。

    一刹那缺乏感觉，则此刹那之表象，即表现为空虚，因而表现为等于零。故在经验的直观中，与感觉相应者，为实在(realitas phaenomenon)，与缺乏感觉相应者，为等于零之否定。但一切感觉皆能消减，故感觉能递减逐渐消失。在现象领域中实在与否定之间，有种种可能的中间感觉之一种连续，中间感觉中所有二者间之差异，较小于所与感觉与零(即完全否定)之间之差异。易言之，现象领域中之实在者常有一量。但因纯借感觉之“量之感知”，在刹那中行之，而非经由种种感觉之继续的综合，即非自部分以进至全体者，因而其量仅在感知中见及之。故实在者皆有量，但非延扩量。

    一种量吾人感知其仅为单一性者，在此量中仅由所与量渐近等于零之否定而始能表现其量之增多者，我名之为强弱量。故现象领域中之一切实在皆有强弱量，即度。如以此实在视为感觉或现象领域中某某其他实在之原因，例如变化，则所视为原因之实在者之度，当名之为力率(moment)，即如重力之力率。其所以如是名之者，盖因“度”仅指示此一种量，即其感知非继续的而为刹那的。但关于此点，我仅一言及之而已，盖以此处尚非论究因果作用之时也。

    故一切感觉以及现象领域中之一切实在，不问其如何微小皆有其度，即皆有一常能消减之强弱量。在实在与否定之间，有可能的种种实在及可能的种种更小知觉之一种连续。一切色(例如红)皆有其度，不问其度之如何微小亦绝非最小者；此外关于热、“重力之力率”等等，亦皆如是。

    其中无一部分能为最小者，即无一部分为单纯者，此一种之量之性质，名为量之连续性。空间时间皆为连续的量(quanta continua)，盖因空间时间除其视为包围于限界(点或刹那)内者以外，不能得其部分，因而仅以此种情形得之即所得之部分，其自身仍为一空间一时间。故空间唯由无数空间所成，时间由无数时间所成。点与刹那，仅为限界，即纯为限制空间与时间者之位置而已。但位置常预想有其所限制或其所欲限制之直观；纯由位置视之，为能先于空间时间授与吾人之成分，则绝无空间时间能构成者也。

    此种量亦可名之为流转的(fliessend)，盖在量之产生中所包含之“产生的想象力之综合”，乃时间中之一种进展，而时间之连续性，通常皆以流转(fliessen)或流逝(verfliessen)名之也。

    故一切现象在其直观中为延扩的，在其单纯知觉中(感觉及其随伴之实在性)为强弱的，要皆为连续的量。若现象杂多之综合中断，则吾人所得者乃为种种不同现象之集合体，而非“所视为一真纯量”之现象。此一种集合体，非由连续不断某种产生的综合所产生，乃由中断的综合重复行之所发生。我如称十三“塔拉”为金钱之量，我意苟指纯银一马克容量之价值而言，则其义甚当。盖此为一连续量，其中无一部分可视为最小者，且其中一切部分皆可成为货币之一片，此一片常含有分为种种更小片之材料。但若我以此十三塔拉之名，称十三枚货币，不问银量如何，则所用“塔拉量”之名，实不适当。

    此应名之为集合体，即金钱枚数之数目。但以一切数目中皆须预想有其统一，故“视为统一之现象”为一量，为量者则常为连续体。

    因一切现象不间在其延扩方面及强弱方面，皆为连续量，故以数学的确定，证明一切变化(一事物自一状态转移至别一状态)之为连续的云云之命题似极易事。但普泛所谓变化之因果作用，实皆以经验的原理为前提，此完全在先验哲学之范围以外者。盖在“一原因是否能变更一事物之状态，即是否能规定此事物成为某某所与状态之相反状态”云云问题，先天的悟性实未尝有所启示；此不仅因先天的悟性不能洞察事物变化之所以可能，(在先天的知识所有其他种种事例中，吾人实缺乏此种洞察)，实因变化仅在现象之某某规定状态中见及之，且因此等规定状态之原因，虽存在“不变者”中，但惟经验始能教示此等规定状态为何。在吾人现今之研究中，以吾人除一切可能的经验之纯粹基本的概念(其中绝无经验的要素)以外，别无可以使用之资料，故非破坏吾人体系之统一，即不能预测根据于某某基本的经验之泛论的自然科学。

    顾同时吾人所有原理———在其使吾人能预测种种知觉，且在某种程度内阻止自离绝知觉以推论之虚伪推理以修正离知觉而有实在之说——并未缺乏伟大价值之证明。

    如知觉中之一切实在皆有其度，在其度与否定之间，存有度量常递减为更小度量之无限阶段，又若一切感官亦必具有感觉所有感受性之特殊度量，则无一知觉因而无一经验能直接或间接证明(不问其推理之如何纡远)现象领域中之一切实在完全消失。易言之，一虚空空间或一虚空时间之证明，绝不能自经验得之也。盖第一，一完全缺乏实在，其缺乏云云之自身决不能为自感性直观知觉之；第二，决无任何现象，及任何现象所有实在之度量差异，能借以推论实在之完全缺乏。且即为说明任何差别，亦不容假设此完全缺乏实在之一点。盖即某某一限定空间或一限定时间之全部直观，为彻底实在者(即无一部分为虚空者)，但以一切实在皆有其度，度则能经由无限阶段递减至无(空隙)，而绝不变更现象之延扩量，故必有无限相异之度量以充实空间时间。故直观之延扩量虽同一不变，而其强弱量则固能在种种现象中或大或小也。

    吾人今举一例言之。一切自然哲学者类皆见及——半由重力之力率或重量，半由对于其他“运动之物质”抵抗之力率——具有同一容积之物体，以其种类之殊而量乃大异，故一致断言此种构成现象延扩量之容积，其在一切物体内必有种种程度相异之虚空。此等自然研究者(其大部分乃专心研究数学及力学之问题者)，完全以其推理根据玄学的预想之上(此为彼等竭力申言所欲避免者)，孰能梦想及之乎？彼等假定空间中之实在者(此处我之不以不可入性或重量名之者，以此等等皆为经验的概念故耳)，触处相同，其相异者仅其延扩量，即仅数量不同耳。此种预想，以其不能为经验所支持，故为纯粹玄学的，我今以先验的证明反对之，此种先验的证明并不在说明充实空间之种种差异，惟在完全破坏以上预想——此种预想即以为此种差异应在虚空的空间之假定下始能说明之者——所设想之必然性。我之证明，至少有使悟性自由之效果，盖若发见有须要其他假设以说明自然现象之时，悟性自能自由以其他方法思维此种差异之理由。盖吾人因此乃能知相等之二空间，虽完全能以不同种类之物质充实之，因而两方皆无一点无物质存在，但一切实在，就其性质言，皆有其特殊度量(抵抗或重量之度)，此种度量并不减弱其延扩量即数量，而能在其转入空隙及消灭以前，无限成为更小更小之度。故充实一空间之膨胀物(例如热及现象领域中之一切其他实在)，能无限递减其度量，而不使此空间之最小一部分丝毫有成为虚空之处。其充实空间，完全以此等更小度量充实之者，正与其他现象以较大之度量充实之者相等。我绝无意主张此即物体所有特殊重量相异之实际情形，所欲主张者仅为自纯粹悟性原理证明，吾人知觉之性质容许如是说明，以及吾人不能假定“现象之一切实在者度量同一，所异者仅为其集合及延扩量”，以及吾人如以此种度量同延扩量相异之说明为能根据于悟性之先天的知识，则尤为误谬等等耳。

    但知觉之预测，在习于先验的思索之人及由此种教示而习于慎重周密之自然研究者闻之，必常觉其奇异。主张悟性预知此种综合的原理，对于现象中之一切实在者，皆归之于度，即主张感觉自身中有内的区别之可能性者(抽去感觉之经验的性质)，将引致疑虑及难点。故悟性如何能先天的对于现象综合的有所主张，以及悟性如何能预测其自身纯为经验的而仅与感觉相关之事物，此诚足值吾人解决之一问题也。

    感觉之性质，例如色、味等等，常为经验的不能先天的表现之。但与普泛所谓感觉相应之实在者(所视为与“等于零之否定”相反对立者)，仅表现为“其概念包括存在”之某某事物，且仅指普泛所谓经验的意识中之综合而已。经验的意识在内感中能自零升至任何更高之度，故直观之某一延扩量，例如发光之表面，其所引起感觉量之大小，正与同一大小许多不甚发光者所引起之感觉集合量相等(今以现象之延扩量大小相异与强弱量无关)。故吾人完全抽去延扩量，仍能在任何一刹那之纯然感觉中表现一种综合，此种综合乃自“零”齐一的进展至所与之经验的意识。故一切感觉本身虽仅后天的授与吾人，而其具有度量之性质，则能先天的知之。今应注意之点，普泛就量而言，吾人所能先天的知之者，仅为一单一性质，即连续性；在一切性质中(现象中之实在者)，吾人所能先天的知之者，仅为其强弱量，即彼等皆有度量。至此外一切事物则皆委之经验矣。

    ①第一版之原文如下：

    知觉之预测

    预测一切知觉本身之原理如下：在一切现象中，感觉及“在对象中与感觉相应之实在者”(realitas phaenomenon)皆有一强弱量，即度量。

    ②此为第二版所增加者。

    三 经验之类推(analogie der erfahrung)

    类推之原理为：经验仅由“知觉之必然的联结之表象”而可能者。①

    证 明

    经验为经验的知识，即由知觉规定一对象之知识。故经验乃知觉之综合，并不包含在知觉中，其自身在一意识中包含知觉所有杂多之综合的统一。此种综合的统一，构成感官对象之任何知识之本质事物，即在经验中与纯然直观或感官之感觉有区别者。顾在经验中，知觉仅在偶然之顺序中集合，故在知觉自身中，并不——且不能——启示其有规定知觉联结之必然性。盖感知，仅集合经验的直观之杂多而已；吾人在其中不能发见“规定所联结之现象应具有在空间时间中联结的存在”之任何必然性表象。但因经验乃经由知觉之对象知识，故“杂多之存在”中所包含之关系，应在经验中表现为非适在时间中所构成之关系，乃客观的存在时间中之关系。然因时间自身不能为吾人所知觉，故对象在时间中存在之规定，仅能由对象在普泛所谓时间中所有之关系而成，因而仅由“先天的联结对象”之概念而成。因此等概念常带有必然性，故经验仅由知觉之必然的联结之表象而可能者也。②时间之三种形相为延续、继续及同时存在。故时间中所有现象之一切关系，亦当有三种规律，且此等规律自应先于一切经验而使经验可能者。一切现象之存在，由此等规律始能就一切时间之统一形相规定之。

    三种类推之普泛的原理，依据——就一切经验的意识，即就一切知觉在时间之一切刹那——统觉之必然的统一。以此种统一先天的为经验的意识之基础，故以上之原理依据一切现象——就其时间中之关系而言—一之综合的统一。盖本源的统觉与内感(一切表象之总和)相关，且先天的与内感之方式相关，即与“杂多之经验的意识之时间顺序”相关。一切此种杂多，就其时间关系而言，必须联结在本源的统觉中。此为统觉之先天的先验统一所要求者，凡属于我之知识(即属于我之统一的知识者)之一切事物即能为我之对象者，皆须与此要求相合。一切知觉在时间关系中所有此种综合统一(以其为先天的所规定者)，乃一种法则，即“一切经验的时间规定，必须从属普遍的时间规定”。

    故吾人今所论究之经验之类推，必须为如是叙述之规律。

    此类原理具有此种特质，即并不关涉现象及其经验的直观之综合，乃仅与现象之存在及与其存在相关“现象相互间之关系”有涉。顾某某事物在现象中所由以被吾人感知之方法，固能先天的规定之，即其综合之规律能立时授与吾人，盖即谓能在一切呈显吾人目前之经验的事例中，展示此种先天的直观之要素。但现象之存在，则不能先天的知之；且即容吾人以任何此种方法设法推断某某事物存在，吾人亦不能确定的知之，盖即不能预测“其经验直观与其他直观所由以区别之形状”。

    以前二种原理乃所以使数学能应用于现象者，我名之为数学的原理，此等原理与现象之所以可能有关，且教示吾人现象(就现象之直观及其知觉中之实在者二者而言)如何能依据数学的综合之规律产生。此二种原理皆所以使吾人使用数量，以及能规定“现象为量”。例如我能先天的规定(即能构成)太阳光之感觉度量，由二十万倍月光之发光度量结合而成。故此类第一原理可名之为构成的原理(konstitutiv)。

    但在欲使现象之存在，从属先天的规律之原理，则大异于是。盖因存在不能为吾人所构成，故此类原理仅能应用于存在之关系，且仅能产生规整的原理(regulativ)。是以吾人不能期望其有公理或预测。但若一知觉在“与其他知觉相关之时间关系”中授与吾人时，则即此其他知觉并不确定，因而吾人不能断定此其他知觉为何及其量如何，但吾人仍能主张在此其他知觉之存在中，必然与此一知觉在此种时间形相中联结。在哲学中之类推，与在数学中所表现之类推，异常不同。在数学中类推乃表显两种量的关系相等之公式，而常为构成的；故在比例式中，若已得其三项，则第四项即可由之而得，盖即能构成之者也。但在哲学中，其类推非两种量的关系之相等，乃两种质的关系之相等；故自己知之三项，吾人所能先天的获得之知识，仅为其与第四项之关系，而非第四项自身。但此关系能产生“使吾人在经验中寻求第四项”之规律，及“由之而能探索第四项”之标识。故经验之类推，仅为依据之则经验统一能自知觉发生之一类规律。并不教示吾人纯然知觉或普泛所谓经验的直观之自身如何发生。故此经验之类推，非对象(即现象)之构成的原理，而仅为规整的原理。关涉纯然直观之综合(即现象之方式之综合)，知觉之综合(即知觉之质料之综合)及经验之综合(即此类知觉之关系之综合)等等之“普泛所谓经验的思维之公准”，亦能适用此同一之主张。盖此类公准纳为规整的原理，至其与数学的(构成的)原理区别之点，则不在确实性——盖两方皆具有先天的确实性者——而在其证明之性质，即因直观的性质(以及直观的证明之性质)，乃后者所特有者也。

    就今所论之点，凡关于综合的原理所言者，尤宜特别注重之，即此等类推之有意义及效力，仅以其为悟性之经验的使用之原理，而非以其为先验的使用之原理；而此等原理之能被证明者亦仅在其经验的使用；故现象非只应包摄在范畴下，乃应包摄在范畴之图型下。盖若此等原理所应与之相关之对象而为物自身，则对于对象欲先天的综合的有所知，殆完全不可能。但此等对象仅为现象；且关于对象之完全知识——先天的原理之唯一机能，最后必须在促进此类知识——纯为吾人关于对象之可能的经验。故此等原理除为现象综合中经验的知识之统一条件以外，不能有其他目的。但此种统一，仅能在纯粹悟性概念之图型中思维之。至范畴则表现其不为感性条件所限制之一种机能，且包含此种图型之统一(在此种图型仅为普泛所谓综合之图型之限度内)。由此等原理吾人始有正当理由仅依据——不过与概念之逻辑的普遍的统一相比附之——一种类推以联结表象。

    在原理自身中，吾人固使用范畴，但在应用范畴于现象时，吾人则以范畴之图型代范畴，以之为范畴运用之关键，或宁使图型与范畴并立，为范畴之制限条件，一若成为可称之为范畴之公式者。

    ①第一版：

    经验之类推

    类推之普泛的原理为：一切现象，就其存在而言，皆先天的从属“规定现象在一时间中彼此间相直关系”之规律。

    ②第二版所增加者。

    甲、第一类推

    实体永恒性之原理

    在现象之一切变易中，实体乃永恒者；其在自然中之量，绝无增减。①证  明②

    一切现象皆在时间中；惟在视为基体(substrate)之时间中(为内的直观之永恒方式)，始能表现同时存在或继续。故“现象之一切变化皆应在其中思维”之时间，留存不变。盖时间乃“继续或同时存在”唯在其中或以之为其规定始能表现于吾人。顾时间自身为吾人所不能知觉者。因之，在知觉之对象中，即在现象中，必须有表现普泛所谓时间之基体；一切变易或同时存在，在其被感知时，必须在此种基体中，及由现象与此基体之关系而知觉之。但一切实在者之基体，即“一切属于事物存在者”之基体，为实体；而一切属于存在之事物，仅能思维为实体之一种规定。故永恒者——现象之一切时间关系惟与此永恒者相关始能规定之——乃现象领域中之实体，即现象中之实在者，且为一切变易之基体，永为同一而不变者。以实体在其存在中为不变者，故其在自然中之量，绝不能有所增减。

    吾人对于现象所有杂多之感知常为继续的，故常为变易的。故若仅由感知，则吾人绝不能规定此种杂多(视为经验之对象者)是否同时存在，抑或继续的。盖欲规定同时或继续，吾人须有存在一切时间之基本的根据，即须有常住而永恒者之某某事物，一切变易及同时存在，则仅为此永恒者存在之种种方法(时间之形相)而已。同时及继续，乃时间中之唯一关系，故时间关系仅在此永恒者中始成为可能。易言之，永恒者乃“时间自身之经验的表象”之基体；时间之任何规定，惟在此基体中始成为可能。永恒性为现象之一切存在、一切变易、及一切并存之“常住不变之所依者”，表现普泛所谓之时间。

    盖变易并不影响时间自身，仅影响时间中之现象。(同时存在并非时间自身之形相；盖时间无一部分为同时存在考；一切时间皆互相继起者)。吾人若以继续归之于时间自身，则吾人必须思维尚有使继起在其中成为可能之别一时间。在时间系列种种不同部分中之存在，仅由永恒者始获得，可名为延续之一种量。盖在仅仅继续中，存在常生灭无已，绝不具有丝毫之量。故无此永恒者则无时间关系。顾时间为不能知觉其自身者；故现象中之永恒者乃时间所有一切规定之基体，因而又为“使知觉即经验之一切综合的统一所以可能”之条件。于是时间中之一切存在及一切变易，应纯然视为持久永存事物之存在形相。在一切现象中，永恒者乃对象自身，即视为现象之实体；反之，变易或能变易之一切事物，则仅属于实体或种种实体之存在途径，即属于此等实体之规定。

    以我所见，一切时代中，不仅哲学家即常识亦皆承认此永恒性为现象所有一切变易之基体，且常以此为不容疑者。关于此点，哲学家与常识间之不同，仅在哲学家申说更为明确，谓通贯世界之一切变易中，实体永存，所变者仅其属性耳。但我实未见有企图证明此明显之综合命题者。且实罕有以此命题列在此等纯粹的完全先天的自然法则之首列者(此为此命题所应属之位置)。实体乃永恒者之命题，诚为意义重复之命题。盖此永恒性为吾人应用实体范畴于现象之唯一根据；吾人首应证明现象中有某某永恒者之事物，以及转变仅为此永恒者存在之规定。但此种证明因其与先天的综合命题有关，故不能独断的发展，即不能自概念发展。然以绝未有人见及“此类命题唯与可能的经验相关，始有效力，因而仅由经验所以可能之演绎始能证明之者”，故以上之原理虽常假设为经验之基础(盖在经验的知识中始感有此基础之必要)，而其自身乃绝未证明，诚不足以为怪矣。

    一哲学家在人询以烟重若干时，答以：“自所焚材木之重量中减去所留存残灰之重量，即得烟之重量”。如是彼实以“物质(实体)在火中亦不灭，仅其形式受有变化”为不可否定之前提。至不能自无生有之命题，亦仅永恒性原理之别一结论，或宁谓为现象中“固有主体”之持久存在之原理之别一结论。盖若现象领域中吾人之所名为实体者，应为一切时间规定所固有之基体，则一切存在不问其在过去或未来，自必唯由实体及在实体中始能规定之。故吾人之能以实体名词名一现象者，正因吾人以其存在通贯一切时间为前提故耳，且因永恒性之名，尚不能适切显示其义，盖此名词乃专用之未来时间者。

    但因永久之内的必然性与常存在之必然性，乃固结而不可分者，故用永恒性原理之名，亦自无妨。

    gigni denihilo nihil，in nihilum nil posse reverti(无决不能生有，有决不能成无)之二命题，在古人常联结不分，顾今日则有误为分离之者矣，盖由于其误信此二命题为应用于物自身者，且以第一命题为有背于世界——即令就其实体而言——依存于最高原因之说。但此种疑惧，实为无须有者。盖吾人今所论究者，仅为经验领域中之现象；且若吾人容认新事物——即新实体——可以发生，则经验之统一，将绝不可能矣。

    此盖因吾人将失去唯一能表现时间统一之事物，即将失去基体之同一性耳，一切变易唯在此基体之同一性中始具有一贯之统一。但此永恒性纯为吾人由之表现现象领域中事物存在之形相。

    一实体所有之种种规定——此不过实体存在之种种特殊形相——名为属性。属性常为实在的，盖因其与实体之存在有关(否定仅为断言实体中某某事物不存在之规定)。吾人若以特殊种类之存在，归之于此实体中之实者在(例如为物体属性之运动)则此存在名为偶有性，以与名为实体性之实体存在相区别。但此足引起种种误解；不如以属性纯视为实体存在在其中积极被规定之形相较为精密而正确。但由于吾人悟性之逻辑的使用之条件，自将“实体存在中之能变易者”分离，同时实体仍常住不变，以及自变易者与“真实永恒及为根本者”之关系，以观察此可变之分子，实为不可避免之事，故此实体范畴应列入于关系之范畴中，但与其视为实体自身中包含关系，则毋宁视实体为关系之条件。

    正确理解变化之概念，亦惟根据于此永恒性。生灭并非生灭者之变化。变化乃继同一对象之某种存在形相而起之存在形相。一切变化者皆常住，仅其状态变易而已。惟以此变易仅与能生灭之种种规定相关，故吾人亦可谓(用此有类反说之语)仅永恒者(实体)受有变化、转变者(das wanderbare)不受变化(veranderung)而仅有变易(wechsel)，盖因某某规定灭而有其他规定生耳。

    故变化仅能在实体中知觉之。“非纯为永恒者之规定而为绝对的”之生灭，决不能成为可能的知觉。盖此永恒者乃唯一所以使“自一状态转移至别一状态及自无转移至有之表象”可能者。至此等转移，经验上仅能知其为永恒者所有种种变易的规定耳。吾人今如假定某某事物绝对的开始存在，则吾人必须有一此事物尚未在其中发生之时间点。

    但此时间点若非与先已存在之事物连属，则将与何物连属？盖在先之虚空时间乃不能成为知觉之对象者。然若吾人以此新发生之事物与“先已存在而存留至新发生一刹那”之事物相联结，则此新发生之事物必纯为先于此者之事物中所有永恒者之规定。关于消灭亦复如是；盖消灭以“某一现象已不存在之时间”之经验的表象为前提者。

    实体在现象领域中，乃时间所有一切规定之基体。盖在此等实体中，有某某实体能生，某某实体能灭，则时间之经验的统一之唯一条件消失矣。于是现象将与二种不同之时间相关，存在将在二种平行流中流转——此乃极误谬者。盖仅有一时间，一切不同之时间皆必须位置在其中，其位置情形则非同时存在，乃互相继续者。

    是以永恒性乃现象唯在其下始能在可能的经验中能被规定为事物或对象之必然的条件。至关于此必然的永恒性之经验的标准——即现象之实体性之标准——则俟以后遇有机缘再加以所视为必须论及之种种注释。

    ①第一版

    一切现象包有视为对象自身之永恒者(实体)，及视为对象之纯然规定——即视为对象在其中存在之形相——之转变者。

    ②第一版

    第一类推之证明

    一切现象皆在时间中。时间能规定现象存在两种方法中，或为互相继续或为同时存在。就前者而言，时间被视为时间系列；就后者而言，时间被视为时间容量。

    乙、第二类推

    依据因果律，时间中继续之原理

    一切变化皆依据因果联结之法则发生。①

    证 明

    (前一原理已证明时间中继续之一切现象，皆仅变化，即常住之实体所有种种规定之继续的存在及不存在；故实体继其不存在而起之存在，或继其存在而起之不存在，皆为不能容许者——易言之，实体自身并无生灭。顾尚别有表现此原理之方法，即现象之一切变易(继续)皆仅变化。而实体之生灭，则非实体之变化，盖因变化之概念，以具有两种相反规定而存在——因而视为常住的——之同一主体为前提者。吾人即预行提示此点，即以此种见解进入于此第二类推之证明。)

    我知觉现象相互继起，易言之，知觉某一时间之事物状态，其相反状态在前一时间中。如是我实联结二种知觉在时间中。顾联结非纯然感官及直观之功用，乃想象力之综合能力之所产，此想象力乃就时间关系以规定内感者。但想象力能以二种方法联结此二种状态，即在时间中或甲在乙先，或乙在甲先。盖时间自身乃不能知觉之者，故孰在先孰在后，不能由其与时间相关经验的规定之于对象中。我仅意识我之想象力设置一状态在先，别一状态在后，并非对象中一状态先于别一状态也。易言之，互相继起之“现象之客观的关系”，不能由纯然知觉决定之。欲使此种关系使人知为确定不易，则两状态间之关系，何者必在先，何者必在后，不能置之于相反关系中云云，必须思维为由此必然确定其如是者。但伴随有“综合的统一之必然性”之概念，仅能为存于悟性中之纯粹概念，而非在知觉中者；在此事例中，此概念乃因果关系之概念，前者决定后者在时间中为其结果——非仅在想象力中所能见及(或绝不能知觉之者)之继续。是以经验自身——易言之现象之经验的知识——仅在吾人使现象之继续以及一切变化从属因果律之限度内而可能者；因而视为经验对象之现象，其自身亦仅依据法则而可能者。②

    “现象杂多”之感知，常为继续的。部分之表象，相互继起。在对象中其部分是否亦相互继起，此须更为深思之点，非以上所述能决定之者也。一切事物，乃至一切表象，凡吾人意识及之者，皆可名为对象。但当此等现象不在其为(所视为表象者)对象之限度内视之，而仅在其表现对象之限度内视之，则此对象之名词，就现象而论，应指何而言，此为更须深究之问题。现象在纯以其为表象之故而成为意识对象之限度内，则绝不与其感知——即在想象力之综合中所受容者——有所区别；故吾人必须承认现象之杂多，乃常继续在心中所产生者。顾若现象为物自身，则因吾人所处理者仅为吾人所有之表象，故吾人绝不能自表象之继续，以决定现象之杂多如何能在对象中联结。至物之自身为何——与“事物由以激动吾人”之表象无关——完全在吾人之知识范围以外。然现象虽非物自身，但为唯一能授与吾人使知之者，感知中所有现象之表象，虽常为继续的，但我应说明现象自身中之杂多，属于时间中之何种联结。例如在我目前之房屋现象，其中所有杂多之感知，乃继续的。于是即有疑问，此房屋之杂多，其自身是否亦继续的。顾此则无人能容认之者也。在我阐明我之对象概念之先验的意义时，我立即认知房屋并非物自身而仅为一现象，即仅为一表象，至其先验的对象，则为不可知者。然则“杂多如何能在现象自身(顾此又非物自身)中联结”之问题，其意义果安在？存在继续的感知中之事物，在此处被视为表象，同时所授与我之现象虽不过此等表象之总和，则视为此等表象所有之对象，而我自感知之表象中所得之概念，则与此对象相一致。因真理存在“知识与对象之一致”中，故立即见及吾人今所能研究者，仅关于经验的真理之方式的条件，而现象在其与感知之表象相反对立能表现为“与表象不同之对象”者，则仅在现象从属——所以使现象与一切其他感知不同，且使杂多之某种特殊联结形相成为必然的之——一种规律耳。故对象，乃现象中包含”此种感知之必然的规律之条件”者。

    今请进论吾人之问题。某某事物发生——即以前并未存在之某某事物或某某状态之发生——除有一其自身中并未包含此种状态之现象在其前，不能知觉之。盖继一虚空时间而起之“事件”——即“并无事物之状态在其前”之发生——其不能为吾人所感知，与虚空时间自身之不能为吾人所感知正相同。故一“事件”之一切感知，乃继别一知觉而起之一种知觉。但因此种继续亦在感知之一切综合中发生，一如我上举房屋现象所说明者，故一“事件”之感知，并不能因此而与其他之感知相区别。顾在一包含“发生”之现象中(知觉之前一状态吾人可名之为甲，后一状态名之为乙)，乙仅能感知为继甲而起者；而甲知觉则不能继乙而起，仅能在其前，此亦我所注意及之者。例如我见一下驶之舟。我关于舟在下流位置之知觉，乃继其上流位置之知觉而起，在此种现象之感知中，先知觉舟在下流位置而后及其在上流位置，实事之不可能者。感知中所有知觉在其中互相继起之顺序，在此种事例中乃确定者，感知即为此种顺序所束缚。顾在以上房屋之事例中，则我之知觉既能自屋顶之感知始，而终于地基，亦能自下部始而终于上部；且我感知“经验的直观之杂多”，自右而左，或自左而右，皆无不可。盖在此等知觉之系列中，为欲经验的联结杂多，并无一定顺序指示我所必须开始之点。但在一“事件”之知觉中，则常有“使知觉(在此种现象之感知中)在其中互相继起之顺序成为必然的顺序”之规律。

    故在此种事例中，感知之主观的继续，必自现象之客观的继续而来。否则感知之顺序，全不确定，一现象不能与其他现象相区别矣。盖因主观的继续，全然任意向为之，故由其自身对于杂多在对象中所由以联结之方法，绝无所证明。因之客观的继续，由现象杂多之此种顺序所成，即依此顺序所发生事物之感知，乃依据规律继先一事物之感知而起者。惟有如是，我始有正当理由不仅对于我之感知，乃对于现象自身主张其中应见有继续之事。此仅等于谓除在此种继续中以外，我不能排列我之感知耳。

    依据此种规律，在事件前之先一事物中，必存有“此事件必然继之而起所依据之规律”之条件。我不能反此顺序，自“事件”后退，由感知以规定在其先之事物。盖现象虽确与以前之某某时间点相关，但绝不能自后继之时间点，退行至以前之时间点。反之，自所与之时间点前进至继起之一定时间点，乃必然的进行之道。故因确有继起之某某事物(即所感知为继起者)，我必以此继起事物必然与在其前之其他某某相关且为“依据规律继之而起”即有必然性者。是以为条件所规制之“事件”对于某某条件与以可信赖之证明，此种条件即所以规定此事件者。

    吾人今姑假定一“事件”之前，并无此“事件”所必须依据规律继之而起之先在事物。是则知觉之一切继续，将仅在感知中，即仅为主观的，绝不能使吾人客观的决定某某知觉实在先，某某知觉为继起矣。于是吾人仅有与对象无关之表象游戏；易言之，即不能由吾人之知觉就时间关系使一现象与其他现象相区别。盖吾人感知中之继续，常为同一的，因而在现象中殆无规定现象使其后继之事成为客观的必然之事矣。于是我不能谓现象领域中有二种状态相互继起，仅能谓一种感知继其他感知而起耳。此则纯为主观的事物，并不规定任何对象；故不能视为任何对象之知识，甚至不能视为现象领域中之对象之知识。

    是以吾人若经验某某事物发生在如是经验时，常以在其先之某某事为前提，发生之事物，乃依据规律继以先之事物而起者。否则我将不能对于对象，谓其为继起矣。盖纯然在吾感知中之继续，如无规律以规定此继续与“在其先之某某事物”相关，则我实无正当理由主张对象中有任何继续。我使感知中所有我之主观的综合成为客观的，仅由其与规律相关耳，依据此规律，则现象在其继起中——即视为此等现象发生——乃为前一状态所规定者。一“事件”之经验(即所视为发生之任何事物之经验)，其自身仅在此假定上始成为可能。

    此似与迄今关于悟性进程所教示者相反。迄今所共同接受之见解乃仅由屡以齐一方法继光一现象而起之“事件”之知觉及比较，吾人始能发见一种某某事件常继某某现象而起所依据之规律，以及此为吾人由之最初引达构成原因概念之途径。顾此概念若如是构成则纯为经验的，其所提供之规律“凡发生之事物皆有一原因”云云，将一如其所依据之经验，同为偶然者矣。盖因此规律之普遍性及必然性，非根据于先天的而仅根据于归纳，故纯为空想的而非有真实之普遍的效力。此种情形与其他纯粹先天的表象之情形相同——例如空间时间。盖吾人能自经验中抽引此等表象之明晰概念，仅因吾人将此等表象置之经验中，又因经验其自身乃仅由此等表象而成者。规定“事件系列”之规律，其表象之逻辑的明晰，固惟在吾人使用之于经验中以后而始可能。但此种规律(为时间中所有现象之综合的统一之条件者)之认知，实为经验自身之根据，故先天的先于经验。

    吾人在所考虑之事例中，应指示除其时有一基本的规律迫使吾人在一切知觉顺序中务遵从知觉之此种顺序而不遵从其他顺序以外，即令在经验中，吾人亦绝不能以继续(即以前并末存在之某某事件之发生)归之于对象，而使此种继续与在吾人感知中之主观的继起相区别；且不仅如是，此种强迫实为最初使对象中继续之表象可能者。

    吾人具有在吾人内部中之表象，且能意识之。但不论此意识所及范围如何之广，且不问其如何精密及敏锐，其为纯然之表象则如故，盖此为在某一时间关系中，吾人“心”之种种内的规定耳。顾吾人何以能对于此等表象设定一对象，即在其所视为“心之状态”之主观的实在性以外，何以能以某某神秘一类之客观的实在性归之。客观的意义，不能由其与(吾人所欲名之为对象者事物之)别一表象之关系而成，盖在此种事例中仍有问题发生，即此别一表象如何能超越自身，于其主观的意义——此乃视为心的状态之规定属于此表象之意义——以外，获得客观的意义。吾人如研讨“与对象相关所赋予吾人表象之新性质为何，表象由此所获得之尊严为何”，则吾人发见其结果仅在使表象从属规律以及使吾人必然以某一种特殊方法联结此等表象；反言之，仅在吾人所有表象必然在此等表象所有时间关系之某种顺序中之限度内，此等表象始获得客观的意义。

    在现象之综合中，表象之杂多常为继续的。顾并无对象能由此表现，盖此种继续为一切感知所通有，由此种继续，任何事象不能与其他事象有所区别。但我知觉(或假定)在此种继续中尚有“对于以前状态之一种关系”，此表象乃依据规律继前状态而起者，则我立即表现某某事物为一“事件”，即表现之为发生之事物；盖即谓我感知一“我必以时间中某一确定位置归之”之对象——此一种位置，自先在之状态言之，乃固定而不可移者。故当我知觉某某事物发生时，此种表象首应包含有某某事物在其先之意识，盖仅由与“在其先者”相关，现象始能获得其时间关系，即获得存在于“其自身并未在其中之前一时间”后之时间关系。但现象之能在时间关系中获得此种确定的位置，仅在其预行假定有某某事在以先状态中为此现象所必然继之而起即依据规律继之而起之限度内始然。由此得两种结果。第一、我不能反乎系列，将所发生者列于其所继起之者之前。

    第二、先在之状态如一旦设定，则此确定之事件必然继之而起。于是其情形如是：在吾人之表象中有一种顺序，在此顺序中现在之状态(在其为所发生者之限度内)使吾人与某某先在之状态相关，一若此所与事件之相依者；此相依者固未确定为何，但与“视为其结果之事件”则有确定之关系，使此事件以必然的关系在时间系列中与其自身相联结。

    故若“先在时间必然的规定后继时间”(盖因我不能不由先在时间进入后继时间)为吾人感性之必然的法则，因而为一切知觉之方式条件，则“过去时间之现象规定后继时间中之一切存在”以及此等后继时间中之存在，所视为事件者，仅在过去时间之现象规定其在时间中之存在，即依据规律规定之限度内始能发生云云，自亦为时间系列之经验的表象所不可欠缺之法则。盖仅在现象中吾人始能经验的感知“时间联结中所有此种连续性”。

    一切经验及其所以可能，皆须有悟性。悟性之主要贡献，并不在使对象之表象明晰，而在使对象之表象可能。悟性之使对象可能，则由于其输入时间顺序于现象及其存在中。

    盖悟性对于所视为结果之每一现象，由其与先在现象之关系，各与以先天的在时间中所规定之位置。否则，现象将不能与时间自身一致，盖时间乃先天的规定其所有一切部分之位置者。今因绝对的时间不能为知觉之对象，故此种位置之规定，不能由现象与时间之关系而来。反之，现象必须互相规定彼等在时间中之位置，而使彼等之时间顺序成为必然的顺序。易言之，所继起者——即发生之事物——必须依据普遍的规律继所包含在前一状态中者之事物而起。于是有现象之系列发生，此种系列以悟性之助，在可能的知觉之系列中，产生与先天的在时间中所见及者同一之顺序及连续的联结，且使之成为必然的——时间为一切知觉必然在其中占有位置之内的直观之方式。

    故所谓某某事物发生，乃属于一可能的经验之一知觉。当吾人视现象为已规定其在时间中之位置，因而视为一对象常能依据规律，在知觉之联结中发见之时，则此经验即成为现实的。此种规律吾人由之依据时间继续以规定某某事物者，乃“一事件在其下绝对必然继起者之条件，应在先在状态中发见之”云云。故充足理由之原理，乃可能的经验之根据，即就现象在时间继续中所有之关系而言，乃现象之客观的知识之根据。

    此种原理之证明，依据以下之点。一切经验的知识，皆包含由于想象力之“杂多之综合”。此种综合，常为继续的，即其中之表象常互相继起。在想象力中，此种继起关于孰必须在先，孰必须在后，其顺序绝不确定，且继起的表象之系列，或前进或后溯，皆能行之无别者。但若此综合而为“所与现象之杂多”之感知之综合，则其顺序乃在对象中规定者，或更适切言之，此顺序乃“规定一对象者所有继续的综合之顺序”。依据此种顺序，则某某事物自必在先，且当先在事物设定时，别一某某事物自必继之而起。

    我之知觉，如包含一事件之知识，即包含所视为实际发生之某某事物之知识，则此知觉必为经验的判断，在此判断中吾人思维其继起为已确定者；即以时间中别一现象为前提，此知觉乃依据规律必然继之而起。设不如是，设我设定先在事物，而事件并非必然继之而起，则我应视此继续纯为幻想之主观的游戏，设我对于我自身仍表现之为客观的事物，则我应名之为梦。故现象(所视为可能的知觉者)之关系——依据之后继事件，即所发生之事物，就其存在而言，乃必然为先在事物依据规律规定其在时间中之存在者——易言之，即因与果之关系，就知觉之系列而言，乃吾人所有经验的判断之客观的效力之条件，亦即此等知觉所有经验的真理之条件，盖即谓此乃经验之条件耳。故在现象继起中所有因果关系之原理，对于经验之一切对象(在此等对象在继续之条件下之限度内)亦适用有效，盖因此原理自身，即为此种经验所以可能之根据耳。

    在此点，有一吾人必须立即处理之困难发生。盖现象中因果联结之原理，在吾人之公式中，本限于现象之系列的继续，但当因与果同时存在时，则亦应用之于同时存在。

    例如室内甚暖，同时户外则甚寒。我寻究其原因，乃见一暖炉。顾此为其原因之暖炉与其结果之室内温暖，同时存在。此处因与果之间，实无时间上之系列的继续。因果同时，但其法则仍能适用有效。有效果之自然原因，其大部分与其结果同时并在，至结果之所以在时间中继起者，仅由于其原因不能在刹那间完成其全部结果耳。但在结果最初发生之一刹那间，常与其原因之原因作用同时并在。设原因在一刹那前终止，则其结果决不能发生。吾人今所必不可忽视者，吾人应顾及之点乃时间之顺序，非时间之经过；盖即无时间经过，其因果关系依然存在。原因之原因作用与其直接结果间之时间，殆间不容发，为一消灭量，且因果可如是同时并在；但一方与他方之关系，则依然常在时间中规定者。我若以压迫垫褥成为凹形之铅球为原因，则原因与结果同时并在。但我仍能由因果之力学的联结之时间关系，以区别此因果二者。盖我若置球于垫褥上，凹形自能继以前之平坦形状而起，但若(以任何理由)垫褥上先有凹形，则铅球固不能继之而起者也。

    故时间中之继起，乃结果在其与先在原因所有原因作用之关系中之唯一经验的标准。

    盛水之杯乃使水上升至水平线以上之原因，此二种现象固同时并在者。盖我自较大器皿注水杯中，立见有继起之某某事象，即水自以前所有之水平位置，变形而成杯中所占之凹形。

    因果作用引达运动之概念，运动概念又复引达力之概念，力之概念又复引达实体之概念。顾以我之批判的计划，唯在论究先天的综合知识之源流，务不掺入——目的仅在概念之明晰而不在扩大之——分析以紊乱此计划，故我将概念之细密说明留于将来之纯粹理性体系。且此种分析，在现存之教本中，固已发展极为详密。概念之说明固可期之将来，但我必不将实体之经验的标准亦置之不问——在实体似不由现象之永恒性表现其自身，惟由运动乃更较为适切较易表现之限度内。

    凡有运动之处——因而有活动及力——即亦有实体，而现象之富有效果的源流之所在，则唯在实体中求之。此固持之有故，言之成理；但若吾人寻究实体应作何解，且在说明时务须避免循环论之误谬，则发见其答案诚非易事。吾人如何直接自运动以推断运动作者之永恒性？盖永恒性乃实体(所视为现象者)之本质的完全将有的特征。在依据“其以纯粹分析的方法论究概念”之通常进程，此问题固为完全不能解决者，但自吾人所形成之立足点而言，则未见其有如是之困难。运动即指示“原因作用之主体”与其结果之关系。今因一切结果皆由所发生之事物所成，因而在转变中(转变乃指示其有继续性质之时间)其所有终极的主体所视为一切变易之基体者，乃永恒者即实体。盖依据因果作用之原理，运动常为“现象所有一切变易”之第一根据，故不能在其自身有变易之主体中见之，盖在此种事例中欲规定此变易，则又须另一运动及别一主体。以此理由，证明主体之实体性运动乃充分之经验的标准，毋须吾人首先由比较知觉以探求主体之永恒性。况以此种比较方法，吾人不能到达对于量所需要之完全性及概念之严格普遍性。

    故“一切生灭原因之第一主体，在现象领域中其自身不能有生灭”云云，乃引达经验的必然性及存在中永恒性之概念，因而引达实体(视为现象者)之概念等等之一种保障的论断。

    当某某事物发生时，姑不问关于此所发生者为何之一切问题，即此发生一事，其自身已成为一研究问题。自一状态之未存在转移至此状态，即令假定此状态当其在现象领域中显现并不展示任何性质，其自身亦实须研究。如以上第一类推中所已说明者，此发生并不关于实体(盖实体并不发生)，惟关于其状态耳。故发生仅为变化，而非自无生有。

    盖若自无生有视为一异类原因之结果，则当名为创造，而不能容认为现象中之一事件，盖耶此自无生有之可能性，已足破坏经验之统一。顾当我视一切事物非现象而为物自身，且为纯然悟性之对象时，则此等事物虽为实体，但就其存在而言，固能视为依存于一异类原因者。但吾人所用之名词，斯时则将因之而附有完全相异之意义，不能应用于“视为经验之可能的对象”之现象矣。

    任何事物何以能变化，一所与时点中之一状态，其相反状态能在次一时点中继之而起云云，如何必属可能之事——关于此点，吾人先天的并无丝毫概念。对于此点吾人需要现实的力之知识，此仅能经验的授与吾人，例如动力之知识，或与此相等者某某继续的现象(即视为指示此等力之存在之运动)之知识。但置变化之内容为何——即所变之状态为何——之一切问题不问，一切变化之方式，即变化——视为别一状态之发生——惟在其下始能发生之条件，以及此等状态自身之继续(发生)，固仍能依据因果律及时间条件先天的考虑之也。

    一实体如自一甲状态转移至一乙状态，则第二状态之时点与第一状态之时点有别，且继之而起。是以所视为现象领域中之实在者之第二状态与“此实在并未存在其中之第一状态”之相异，范如乙与零之相异。盖即谓乙状态与甲状态之相异，即令仅在其量，其变化当为乙-甲之发生，此为并未存在以前状态中者，就此新发生者而言，则前状态等于零。

    于是一事物如何能自等于甲之一状态转移至等于乙之一状态之问题发生。在两刹那间常有一时间，在两刹那中之任何两状态间，常有具有量之差异。盖现象之一切部分，其自身常为量。故一切自一状态转移至别一状态之转变皆在“包含于两刹那间之时间中”显现其中第一刹那规定事物自此而生之状态，第二刹那则规定事物所转变之状态。于是此两刹那乃一变易所有之时间限界，亦即两状态间之中间状态之限界，故此两刹那之本身各形成全体变化之一部分。顾一切变化皆有一原因，此原因乃在变化所发生之全部时间中展示其因果作用。故此原因并非突然(立即或在一刹那间)产生变化，乃在一时间中产生者；因之实在(乙-甲)之量，与时间自发端之刹那甲增进至其完成之刹那乙相同，经由“包含于最初及最后者之间一切更小度量”而产生者。是以一切变化仅由因果作用之连续的运动而可能者，此种运动在其齐一速度之限度内名为力率。但变化非由力率所成，乃力率所产生而为其结果者也。

    此为一切变化之连续性法则。此法则之根据为：时间或时间中之现象，皆非由其所谓最小可能者之部分所成，但一事物之状态，在其变化中，则经由“为其要素之一切此等部分”而达其第二状态者。在现象领域中，并无其为最小者之实在者之差别，此正与在时间量中并无其为最小者之时间相同；因之实在之新状态，自此种实在并未在其中之第一状态进展经由所有一切无限度量，至此等中间度量相互间之差异常较零与甲间之差异为小。

    此种原理在研究自然上有何效用，非吾人所欲研讨之问题，所迫使吾人必须研讨者乃此种颇似扩大吾人所有自然知识之原理如何能完全先天的可能耳。虽由直接检点即能明示此原理之真实以及在经验上之实际有效，因而此原理如何可能之问题，将见其为多余之事，但此种研讨，仍绝不可废。盖因有许多主张由纯粹理性以扩大吾人知识之无根据主张，故吾人必须以以下之点为一普遍的原则，即此种主张其自身即常为不可信赖之理由，且在无严密的演绎提供证据时，则不问其独断的证明外观如何明晰，吾人固不能信任及假定其主张之正当。

    经验的知识之一切增进，知觉之一切进展——不问其对象为何或现象或纯粹直观——皆不过内感规定之扩大，即时间中之进展。此时间中之进展，规定一切事物，其自身不再为任何事物所规定。盖即谓此进展之各部分，仅在时间中，且仅由时间之综合而授与吾人者；非在综合之前授与者也。以此理由，知觉中转移至在时间中继起事物之一切转变，乃经由产生此知觉所有之时间规定，又因时间及其所有各部分常为量，此种转变亦即产生所视为量之知觉，经由其中无一最小者之一切度量自零以上达其所有一定度量。

    此乃启示先天的认知变化法则(就其方式而言)之所以可能者。吾人仅预测吾人自身所有之感知，其方式的条件，因其先于一切所与之现象在吾人内部中，故必能先天的知之。

    故正与时间包含“自存在者进展至继起者连续的进展所以可能之先天的感性条件情形相同，悟性由于统觉之统一，乃经由因果系列规定现象在此时间中之一切位置”之连续的规定所以可能之先天的条件，此因果系列中之因，必然的引达果之存在，因而使时间关系之经验的知识，普遍的对于一切时间适用有效，因而客观的有效。

    ①第一版

    产生之原理

    所发生之一切事物——即开始存在之一切事物——皆以其所依据规律继之而起之(先在的)某某事物为前提。

    ②第二版所增加者。

    丙、第三类推

    依据交相作用或共同相处之法则之共在原理

    一切实体，在其能被知觉为在空间中共在者，皆在一贯的交相作用中。①

    证明

    在经验的直观中，当事物之知觉能彼此交相继起时——按第二原理之证明中所说明者，此为现象之继续中所不能见及者——此等事物乃同时共在者。例如我之知觉，固能首向月，次及于地，亦能反之，首向地，次及于月；因此等对象之知觉能彼此交相继起，故我谓彼等乃同时共在者。顾同时共在，乃杂多在同一时间中之存在。但时间自身不能为吾人所知觉，故吾人不能纯由设定在同一时间中之事物以推断此等事物之知觉能彼此交相继起。感知中想象力之综合，仅启示一知觉在主观时，其他知觉即不在其中(反之亦然)，而非启示对象之同时共在，即非启示在同一时间中如一方存在他方亦存在以及仅因对象之如是共在，知觉乃能彼此交相继起云云。故在事物彼此外部共在之事例中，吾人如欲断言知觉之交相继起乃根据于对象，因而表现其共在为客观的，则必须有一关于事物规定之交相继起之纯粹概念。但“一方所有种种规定，其根据乃在他方中者”之实体关系，乃势力影响之关系；各实体交相包含他方实体中所有种种规定之根据者，此种关系方为共同相处或交相作用之关系。故空间中实体之同时共在，除根据此等实体交相作用之假定以外，不能在经验中认知之。此即“所视为经验对象之事物自身”所以可能之条件②。

    事物在其存在同一时间中之限度内为同时共在。但吾人何以知其在同一时间中？在感知杂多之综合中所有顺序，不关重要时，即自甲经乙、丙、丁以达戊固可，而自戊以达甲亦可之时，吾人即知其在同一时间中。盖事物若在时间中互相继续时即在始于甲而终于戊之顺序中之时，则吾人欲知觉中之感知，始自戊而还溯于甲，实为不可能者，盖甲属于过去之时间已不能为感知之对象矣。

    今姑假定杂多之实体(所视为现象者)中各实体皆完全孤立，即无一实体能在任何其他实体上活动亦不返受其交相作用之影响，则彼等之同时共在，殆不能成为可能的知觉之一对象，而一实体之存在，亦不能由经验的综合之任何步骤，引达其他实体之存在。

    盖若吾人以为此等实体为一完全虚空的空间所隔离，则在时间中自一实体进向别一实体之知觉，由于继续的知觉，固能规定后一实体之存在，但不能辨别其是否客观的继前一实体而起，抑或此乃与前一实体同时共在者。

    故除甲与乙纯然之存在以外，必须有甲对于乙及乙又对于甲所由以规定其在时间中位置之某某事物，盖惟在此种条件下，此等实体始能经验的表现为同时共在。顾此唯一能规定任何其他事物在时间中之位置者，即为此事物——或其所有种种规定——之原因。

    故各实体(盖因实体仅就其所有规定而言，始能成为结果)必须在其自身中包含其他实体中所有规定之原因作用，同时又须包含其他实体所有原因作用之结果；即实体之同时共在，若在任何可能的经验中为吾人所知时，则此等实体直接或间接必在力学的共同相处之关系中。顾在与经验之对象有关时，则凡此等对象之经验无之而其自身即不可能之事物，实为所必须者。故现象领域中之一切实体，在其同时共在之限度中，应在彼此交相作用之彻底的共同相处之关系中云云，实为所必须者。

    共同相处之一字，在德语中意义颇晦昧。解之为相互关系(communio)固可，解之为交相作用(commercium)亦可。吾人今则以后一意义用之，指力学的共同相处而言，盖无此力学的共同相处，则即位置的共同相处(communio spatii)，亦绝不能经验的为吾人所知。吾人可自吾人之经验容易认知：仅有在空间一切部分中之连续的影响，始能引吾人之感官自一对象以达其他对象。在吾人之目与天体间照耀之光，产生吾人与天体间之间接的共同相处，因之使否人知此等天体同时共在。除在空间一切部分中之物质使“吾人所有位置之知觉”可能以外，吾人决不能经验的变更吾人之位置，及知觉此变更。盖仅由此等物质之交相影响，物质之各部分始能证明其为同时存在，因之即最远之对象亦能证明(虽仅间接的)其为同时共在。无此共同相处之关系，则空间中一现象之每一知觉，将与一切其他知觉隔断，而经验的表象之连锁——即经验——每逢新对象，即将完全重行开始，与先前之表象无丝毫联结，且无任何之时间关系矣。但我并不以此论据否定虚空空间，盖虚空空间当能存在于知觉所不能到达因而无“同时共在之经验的知识”之处。

    但此种空间，在吾人实不能成为任何可能的经验之对象者也。

    关于我之论据，以下之点颇有补于更进一步之说明。在吾人心中，一切现象因其包含在一可能的经验中，故必须在统觉所有之共同相处关系中(communio)，且在对象表现为共同存在互相联结中之限度内，对象必须交相规定其在“一时间”中所有之位置，因而构成一全体。此主观的共同相处关系如为依据一客观的根据，即适用之于所视为实体之现象，则一实体之知觉必为使其他实体之知觉可能之根据，反之亦然——盖因常在知觉(所视为感知者)中所见之继续，不能归之于对象，又因此等对象与知觉相反，固可表现为同时共在者。但此乃交相影响，即实体之实际共同相处关系(commercium交相作用)，若无此种交相作用，则同时共在之经验的关系即不能在经验中见及矣。由此种交相作用，种种现象在其各在其他现象之外而又互相联结之限度内，构成一复合体(compositum reale)，此种复合体可以种种不同方法构成之。故有三种之力学的关系——一切其他关系皆由此发生——即属性、结果、合成是也。

    *  * *此三种关系即经验之三种类推。此三种类推为依据时间所有三种形相，规定现象在时间中存在之单纯原理，此三种形相即与时间自身之关系所视为量(存在之量、即延续)者、在时间中之关系所视为继续的系列者、及最后在时间中之关系所视为一切同时共在之总和者。此种时间规定之统一，全为力学的。盖时间不能视为经验在其中直接规定“一切存在之位置”者。此种规定，实不可能，诚以绝对时间不能成为知觉(现象能与之对立)之对象。对于每一现象规定其在时间中之位置者，乃悟性之规律，惟由此种规律，现象之存在始能获得关于时间关系之综合的统一；因之此种规律，实以一种先天的方法规定位置，且对于一切时间皆有效者也。

    所谓“自然”，就其经验的意义言，吾人指为依据必然的规律，即依据法则之现象联结(就现象之存在而言)。故有最初使自然可能之某种法则，且此等法则皆为先天的。

    经验的法则仅由经验始能存在，亦惟由经验始能发见之，此实“经验自身由之始成为可能之基本的法则”之结果。故吾人之各种类推实为——在仅表示时间(在时间包括一切存在之限度内)与统觉统一(此种统一仅在依据规律之综合中可能者)之关系之某种典型下——描写在一切现象联结中所有之自然之统一。要而言之，类推之所宣示者乃一切现象皆在——且必须在——一自然中，盖若无此种先天的统一，则经验之统一，以及经验中对象之规定，皆将不可能矣。

    至吾人在此等先验的自然法则中所用之证明方法，以及此类法则所有之特殊性质，应有一注释，此注释以其提供欲先天的证明智性的同时又为综合的命题之一切企图所应遵从之规律，自必亦极为重要。吾人如企图独断的证明此等类推；盖即谓吾人如企图自概念以说明以下之点——即一切存在之事物仅在永恒之事物中见之，一切“事件”皆以其依据规律继之而起之前一状态中之某某事物为前提，以及在同时共在之杂多中所有种种状态皆依据规律，同时存在“相互之关系”中，因而在共同相处关系中，——则吾人之一切劳力殆为虚掷。诚以纯由此等事物之概念，则吾人即竭其全力以分析之，亦绝不能自一对象及其存在以进展至别一对象之存在或其存在之形相。但此外有一所可采择之方法，即研讨——所视为“一切对象(此等对象之表象，对于吾人如有客观的实在性)最后必能在其中授与吾人”之知识，即——经验之所以可能。在此第三者之媒介物中(按即经验)——其本质方式由“一切现象之统觉之综合的统合”所成——吾人先天的发见现象领域中一切存在之“完全的必然的时间规定”之先天的条件，无此先天的条件，则即时间之经验的规定，亦不可能。吾人又在其中发见先天的综合统一之规律，由此等规律吾人始能预测经验。盖因缺乏此种方法，且由妄信“悟性之经验的使用所推为其原理之综合命题”，可以独断的证明之，故时时企图(虽常无效)欲得一“充足理由之原理”之证明。又因范畴之指导线索——此为唯一能启示悟性中所有之一切间隙(就概念及原理二者而言)且使人能注意及之——迄今犹付缺如，故无一人亦曾思及其他之二种类推(此二种类推虽常习用之而不自觉)。

    ①第一版

    共同相处关系之原理

    一切实体，在其同时共在之限度中，皆在彻底的共同相处之关系中，即在彼此交相作用中。

    ②此为第二版所增加者。

    四 普泛所谓经验的思维之公准

    (一)在直观中及在概念中，凡与经验之方式的条件相合者，为可能的。

    (二)凡与经验之质料的条件——即与感觉——相结合者，为现实的。

    (三)在其与现实的事物联结中，凡依据经验之普遍的条件规定之者，为必然的(即其存在为必然的)。

    证 明

    形相之范畴具有此种特质，即规定一对象时，并不丝毫扩大——此等范畴作为宾词与之系属之——概念。此等范畴仅表现概念与知识能力之关系。乃至当一事物之概念已极完备时，我仍能研问此对象仅为可能的，抑或又为现实的，如为现实的，是否又为必然的。由此在对象自身中，并无新增之规定为吾人所思及；其问题所在，仅为对象及其所有一切规定如何与悟性及悟性之经验的使用、经验的判断力、以及在应用于经验时之理性等等相关系耳。

    正以此故，形相之原理，亦不过可能性、现实性、必然性等等概念在其经验的使用中之说明耳；同时此等原理，又限制一切范畴于其纯然经验的使用，而不容许其先验的使用。盖此等范畴若非具有纯粹逻辑的意义，分析的以表现“思维之方式”，而与事物之可能性、现实性、必然性等相关联，则必与——知识之对象惟在其中始能授与吾人之——可能的经验及其综合的统一有关。

    事物之可能性之公准要求事物之概念应与普泛所谓经验之方式的条件相一致。但此公准——即普泛所谓经验之客观的方式——包含对象之知识所必须之一切综合。包含综合之一概念，其综合如不属于经验，即或为来自经验者(在此种事例中为经验的概念)或为普泛所谓经验在其方式方面所依据之先天的条件(在此种事例中则为纯粹概念)，则此概念应视为空洞而与任何对象无关者。在后一事例中(即为经验所依据之先天的条件者)，其概念仍属于经验，以其对象仅能在经验中见之。

    盖由先天的综合概念所思维之对象，其可能性之性格，如不在其构成“对象之经验的知识之方式”之综合中求之，试问吾人将从何处求得之？可能的事物之概念，须不包有任何矛盾，固为一必需之逻辑条件；但此绝不足以规定概念之客观的实在性，即绝不足以规定“由概念所思维此一对象”之可能性。例如二直线包围一图形之概念，其中并无矛盾，盖因二直线之概念及此二线连接之概念，皆不包含否定图形之意义。故二直线包围一图形之不可能性，并不起于概念自身，而与空间中图形之构成有关，即其不可能乃起于空间及其规定所有之条件耳。但此等条件，具有其自身所有之客观的实在性，即应用于可能的事物者，盖因此等条件，其自身中先天的包含普泛所谓经验之方式。

    吾人今将进而说明此“可能性之公准”之广大效用及影响。我若表现一为永恒之事物，因而其中一切变易之事物皆属于其状态，顾我绝不能自此种概念以知此一种类之事物为可能的。我又或表现某某事物之性质如是，即此事物设定，则常有其他之某某事物必然继之而起，此确思维之而无矛盾者；但此种思维，并无方法使吾人能判断此种性质(因果作用)是否应在任何可能的事物中见之。最后我能表现如是性质之繁异事物(实体)，即一事物之状态常负有其他事物状态中之某某结果，且此种情形交相如是；但我绝不能自此等概念(仅含有任意的综合者)以规定此一种类之关系是否能属于任何可能的事物。仅由此种事实即此等概念先天的表现一切经验中所有之知觉关系，吾人始知此等概念所有之客观的实在性，即其先验的真理，此真理虽不能脱离“普泛所谓经验之方式，及——对象惟在其中始能经验的为吾人所知之——综合的统一”之一切关系，但实离经验而独立者也。

    但吾人若欲自所呈显于吾人之知觉质料，以构成实体、力、交互作用等之全然新概念，而无经验自身所产生之联结范例，则吾人殆陷于空想，绝不见其有丝毫可能性之征候，盖吾人既非直接自经验获得此等概念，在构成此等概念时，又不以经验为吾人之训导。此等空想的概念与范畴不同，其能获得可能性之性格并不视为一切经验所依据之条件，以先天的方法得之，乃仅后天的得之，即视为由经验自身所授与之概念。故其可能性或为后天的经验的所知者，或绝不能知之者。一实体当永恒在空间中而不占有空间(如某某等所欲倡议之物质与思维体间之中间物)，直观的预知未来(非仅推论)之特殊最高心力，及与他人交换思想(不问其隔离如何之远)之心力云云，皆为“其可能性全无根据”之概念，盖此等概念不能依据经验及经验中所已知之法则；无此种经验的证实，此等概念乃思维之任意联结，虽无矛盾，实不能主张其有客观的实在性之权利，即对于吾人宣称所思维之一类对象并无主张其可能性之权利。至关于实在，吾人不借经验之助，显然不能具体的思维之。盖实在与感觉即经验之质料相结合，而非与吾人对之能一如所欲诉之任意空想之一类关系方式相结合。

    但我此处姑置其可能性仅能自经验中之现实性而来，一切事物不问唯就由先天的概念而来之事物可能性言之；我仍主张此等事物之可能性，决不能自此种概念之自身证明之，而仅在此等概念被视为普泛所谓经验之方式的客观的条件时证明之。

    一三角形之可能性似能自其概念自身(其概念确为独立于经验之外者)知之，盖实际吾人固能完全先天的与此概念以对象，即能构成此三角形。但以此仅对象之方式，故仍为纯然想象力之所产，其对象之可能性，仍属可疑。欲规定其可能性，须有较此以上之某某事物，即此种图形除经验之一切对象所依据之条件以外，绝不能在任何条件下思维之。空间乃外的经验之先天的方式条件，以及吾人由之在想象力中构成三角形之方式的综合，正与吾人自现象在一现象感知中在构成其经验的概念中所行使之综合相同云云，此等意见乃唯一使吾人能以事物可能性之表象与事物之概念相联结者。事与此相同以连续量之概念乃至普泛所谓量之概念皆为综合的，故此种量之可能性绝不能自概念自身明之，而仅在此等概念被视为普泛所谓经验中对象所有规定之方式的条件时始能明之。诚以吾人如欲求与此等概念相应之对象，不在——对象所唯一由之授与吾人之——经验中求之，则将在何处求之？吾人固能先于经验自身，纯由参照经验中任何事物由之始被规定为对象之方式的条件，认知事物之可能性而识别之，故能完全先天的知之。但即如是，亦仅与经验相关及在经验之限界中而可能者也。

    与视为现实的事物之知识有关之公准，并不要求——其存在应属已知之——对象之直接的知觉(因而并不要求吾人所意识之感觉)。惟吾人所必需者，乃依据经验之类推(此为设定普泛所谓经验中所有一切实在的联结之范围者)“对象与某某现实的知觉之联结”之感知耳。

    在事物之纯然概念中，并无其应发见之存在标识。盖概念虽完备至“以之思维事物在其所有一切内的规定，并无一欠缺不再别有”所需，但存在则与此一切无关，与存在有关者仅在此种事物是否如是授与吾人，即其知觉能先于概念(如须如是时)之问题耳。

    盖概念先于知觉，指示概念之纯然可能性；“其提供内容于概念”之知觉，实为现实性之唯一标识。但若概念依据其经验的联结(类推)之原理，与某某知觉相结合，则吾人亦能先于此事物之知觉，即在比较的所谓先天的方法，认知事物之存在。诚以事物之存在与一可能的经验中吾人所有知觉相结合，吾人自能在可能的知觉之系列中及在类推之指导下，使自吾人现实之知觉转移至所探究之事物。是以自被吸铁粉之知觉，吾人知贯彻一切物体之磁质之存在，此虽吾人所有机官之组织阻止吾人对于此种磁质媒介体之一切直接知识。吾人之感官如更精美，则依据感性之原理及吾人所有知觉之联结，自亦能在经验中到达关于此物质之直接经验的直观。今以吾人所有感官之粗杂，绝无术决定普泛所谓可能的经验之方式。是以吾人关于事物存在之知识所及者，仅在知觉及其依据经验的法则进展所能及之范围。吾人如不自经验出发，或不依据“现象之经验的联结之法则”进行，则吾人所推度所探究任何事物之存在，仅为浮夸不实之事而已。但观念论则竭力反对此等间接证明存在之规律；故此为驳斥观念论最适当之处。

    驳斥观念论

    观念论——此处指实质的观念论而言——乃宣称在吾人以外空间中所有对象之存在，或为可疑及不能证明者，或为虚伪及不可能者云云之理论是也。前者为笛卡尔(descartes)之疑问的观念论，以为仅有“我在”之唯一经验的主张，为确实不可疑者。

    后者为白克莱(berkeley)之独断的观念论。白克莱以为空间及“以空间为其不可分离之条件”之一切事物，乃其自身即为不可能之事物；故视空间中之事物，纯为空想之物。

    如以空间解释为必须属于物自身之一种属性，则独断的观念论，自为不可避者。盖若如是，则空间及以空间为其条件之一切事物，乃成虚构之物。顾此种观念论所依据之根据，在先验感性论中，已为吾人所倾覆矣。至疑问的观念论则并无如是主张，仅力谓除吾人自身之存在以外，无能力由直接的经验证明任何存在，此种观念论在其未发见充分证据以前，不容有决定的判断之限度内，固极为合理而合于“思维之一贯的哲学的方法”。

    故所须之证明，必须明示吾人对于外的事物，不仅想象，实具有经验；但除由证明“笛卡尔以为不可疑之内的经验，亦仅在假定有外的经验而可能者”以外，则此种证明殆不能成就者也。

    定 理

    我自身存在之单纯意识(但经验的所规定者)，证明在我以外空间中对象之存在。

    证 明

    我意识我自身之存在，为在时间中所规定者。顾时间之一切规定，皆以知觉中某某永恒事物为前提。但此永恒者不能为在我内部之某某事物，盖我在时间中存在，此事自身之能被规定，仅由此永恒者。故此永恒者之知觉，仅由在我以外之事物而可能，非由在我以外事物之表象而可能者；因之我在时间中存在之规定，仅由我知觉其在我以外现实的事物之存在而可能者。今以我在时间中存在之意识，必然与“此时间规定所以可能之条件”之意识相结合；故此意识必然与其为时间规定之条件者在我以外事物之存在相联结。易言之，我之存在之意识同时即为在我以外其他事物存在之直接的意识。

    注一、在以上之证明中，可见观念论之所戏弄者，返报之于其自身，且其食报亦极为公平。盖观念论主张唯一之直接的经验为内的经验，吾人仅能由此内的经验以推论外的事物——且此种推论与吾人自所与结果以推论其确定之原因之事例相同，仅在不确实之方法中推论而已。在此特殊之事例中，吾人所误归之外的事物之“表象之原因”，或存在吾人自身之内部中。但在以上之证明中，已说明外的经验实为直接的，以及内的经验——此非吾人自身存在之意识而为吾人在时间中存在之规定——仅由此外的经验而可能者，“我在”之表象——此为表现能伴随一切思维之意识——确在其自身中直接包括一主观之存在，但此表象并不包括关于此主观之任何知识，故亦不包括任何经验的知识，即不包括此主观之经验。盖在经验，则除某某事物存在之思维以外，吾人尚须有直观，在此“我在”之事例中，则尚须有内的直观，此主观必须就内的直观——即时间——规定之也。惟其如是，故欲规定此主观，则外的对象绝不可缺；因而谓内的经验自身之可能，仅为间接的，即仅由外的经验而可能者。

    注二、吾人认知能力在经验中即在时间规定中之一切使用，完全与此定理相合。不仅吾人除由其与空间中之永恒者相关之“外的关系中之变易”(运动，例如与地球上之对象相关之太阳运动)以外，不能知觉时间中之任何规定，且吾人所能以实体概念根据其上之永恒者(所视为直观者)亦除物质以外，别无所谓永恒者；且此永恒性，亦非由外的经验得来，乃先天的预行设定之为时间规定之必然的条件，亦即先天的预行设定之为——就其由外的事物之存在以规定吾人自身之存在——内感之规定。在“我”之表象中，关于我自身之意识并非直观，纯为一思维的主观自发性之智性的表象。故此“我”并不具有丝毫直观之宾词，此种宾词所视为永恒者，能用之为内感中时间规定之所依者。正与不可入性用为物质之经验的直观之所依者之方法相类。

    注三、关于自我具有一定内容之意识其所以可能，须有外的事物之存在一事，并不自此事实即能推断外的事物之一切直观的表象，即包含此等事物之存在，盖外物之表象，颇能纯为想象力之所产(如在梦中及幻想中)。此种表象纯为以前所有外的知觉之再生，至此外的知觉，则如以上所说明，仅由外的对象之实在而可能者。吾人此处所欲证明者，乃普泛所谓内的经验仅由普泛所谓外的经验而可能之一点耳。至某一经验是否纯为想象的，则必自其特殊之规定及由其与一切实在的经验之标准相合而辨知之者也。①①此一段结论乃第二版所增加者。

    最后关于第三公准，其所关涉者乃存在中之实质的必然性，而非概念联结中之纯然方式的逻辑的必然性。盖因感官之任何对象之存在，不能完全先天的知之，而仅比较为先天的，与其他先已授与之存在相关而认知之；且即如是，又因吾人仅能到达所视为“必须包含在经验之前后联结中某一部分内”(此所与知觉即经验之一部分)之一类存在，故存在之必然性，绝不能自概念知之，而仅由依据经验之普遍的法则与已知觉者相联结而认知之。顾除依据因果律自所与原因而有结果之存在以外，无一存在能知其为必然在其他所与现象之条件下而存在。故吾人所能知其必然存在者，非事物(实体)之存在，仅此等事物所有状态之存在；而事物状态之存在所有此种必然性，吾人仅能自知觉中所与之其他状态，依据因果之经验的法则认知之。因之可谓为必然性之标准，唯存在可能的经验之法则中，此即“一切发生之事物，由其在现象领域中所有之原因，先天的规定之”云云之法则。于是吾人所知之必然性，仅为自然中其原因已授与吾人所有此等结果之必然性，而“存在”中所有之必然性性质，不能推广至可能的经验领域以外，且即在此领域中，亦不能适用于“所视为实体之事物”之存在，盖实体绝不能视之为经验的结果—一即不能视之为出现及发生者也。故必然性仅与合于“因果之力学的法则”之现象关系，及根据此法则能先天的自一所与存在(因)推论至其他存在(果)之可能性等相关。“一切发生之事物，假设为必然的”云云，乃使世界一切变化从属一法则——即从属必然的存在之规律——之原理，无此法则，则世界将不能有名为自然者矣。故“无一事物由盲目的偶然性发生”(in mundonon datur casus)云云之命题，乃自然之先天的法则。“自然中之必然性，无一为盲目的，常为条件所规制，故为可以理解之必然性”(on daturfatum)云云之命题，亦同一为自然之先天的法则。一者皆为由之使变化之进行、从属于“事物之本质”(即视为现象之事物之本质)，盖即从属于悟性之统一之法则，盖唯在悟性之统一中，事物始能属于一经验，即属于现象之综合的统一。二者又皆属于力学的原理。前者实为因果性原理之归结，即属于经验之类推者。后者乃形相之原理；但此形相当其增加必然性之概念于因果规定之上时，其自身从属悟性之规律。连续性之原理，禁止在现象系列中有任何突飞，即禁止有突变(in mundo non datur saltus)；且就空间中一切经验的直观之总和，又禁止在雨现象之间有任何间隙或裂痕(non datur hiatus)；因而吾人可表现此命题为：凡证明空隙，乃至容认空隙为经验的综合之一部等事，皆不能入经验中。盖就空隙而言，可视为存在于可能的经验范围以外，即存在世界以外者，故此种问题不属纯然悟性之裁决范围以内——悟性仅裁决使用所与现象以得经验的知识之问题。此为对于——出可能的经验之范围以外以求判决围绕经验及限制经验之事物之——“理想的理性”之问题；故应在先验的辩证论中考虑之。至以上四命题(inmundonon datur hiatus，non datur saltus，non datur casus，nondatur fatum)与具有先验的起源之一切原理相同，吾人极易按其顺序展示之，即依据范畴之顺序，各与以适当之位置。但今读者已充分熟练，当能自为之，即当能极易发见如是处理之指导原理。此四命题在以下一点，则完全一致，即在经验的综合中，凡能破坏或阻碍悟性及“一切现象之连续的联结者”——即破坏阻碍悟性概念之统一者——皆在所不容。盖一切知觉必须在其中占有位置之经验之统一，唯在悟性中始可能者也。

    研讨可能性之范围是否大于包含一切现实性之范围，包含一切现实性之范围，是否大于其为必然的事物之总数，实引起需要综合的解决颇为微妙之问题，但此等问题，唯属于理性之裁决范围内。盖此等问题实等于探究“视为现象之事物”，是否一切皆属于一“唯一的经验”之总和及其衔接联结，一切所与的知觉皆为其一部分，此一部分，不能与任何其他现象系列相联结，抑或我之知觉在其普泛的联结中能属于“一以上之可能的经验”。悟性依据感性及统觉之主观的方式的条件，对于普泛所谓经验先天的制定“唯一使经验可能”之规律。空间时间以外之其他直观方式，思维(即经由概念而来之知识)之论证的方式以外之其他悟性方式，即令可能，吾人亦绝不能使其能为吾人自身所考虑所理解；且即假定吾人能考虑之而理解之，此等方式仍不能属于经验——经验为对象所由以授与吾人之唯一种类之知识。至属于吾人全部可能的经验之知觉以外之其他知觉，以及全然相异之物质界能否存在，则非悟性所能决断之者。悟性仅能处理所授与吾人之事物之综合。加之，通常所由以开辟可能性之极大疆域——一切现实的事物(经验之对象)仅为其一小部分——之推论，其枯窘无力，彰彰明甚。“一切现实的事物为可能的”；自此命题依据逻辑之换位法，当然随之而有“某某可能的事物为现实的”之特殊命题；顾此命题颇似含有“更有许多非现实之可能的事物”之意义。此根据于“欲构成现实的事物必须增加某某事物于可能的事物之上”，其外观颇似吾人有正当理由扩大可能的事物之数目在现实的事物以外。但此种增加于可能的事物上之进程，我绝不容许。盖所应增加于可能的事物者，即超越可能的事物，殆属不可能。其所能增加者，仅为与“我所有悟性”之关系，即在与经验之方式的条件一致之上，应增加与某某知觉之联结。但依据经验的法则与知觉相联结者(即令非直接的知觉之者)，皆为现实的。尚有其他现象系列彻底与知觉中所与者相联结，因而有一以上之“包括一切”之经验可能云云，决不能自所与者推论而来；更不能离一切所与者而有此种推论——盖无一切所与者之质料则无所能思维之事物。凡在“某自身亦不过一可能的”之条件下可能者，则此事物非在一切方面皆为可能者也。当研讨事物之可能性是否超越经验所能及之范围时，此种绝对的可能性即成为问题矣。

    我举此等问题仅在不欲省略通常所列在悟性概念中之事物耳。但绝对的可能性——即在一切方面皆有可能效力者——实际并非纯然之悟性概念，且绝不能经验的使用之。

    此专属于——超越悟性之一切可能的经验使用之——理性。故吾人自应以此等等批判为即已满足，非至其更进一步论究之适当机缘，应暂为搁置。

    在终结此第四项以及纯粹悟性之一切原理体系以前，我必须说明所以名形相原理为公准之故。我解说此名词与近时某某哲学著作者所用之意义不同，彼等曲解其固有之数学的意义，即以为设准，其意义乃指以一命题为直接正确，而无需以理由使之成为正当或证明。盖处理综合的命题，吾人若应承认其为具有无条件之效力，仅以“其自身所有主张”之明显自明为证明，而无须演绎，则不问此等命题如何明显自明，而悟性之一切批判则已放弃矣。且因不乏狂妄之主张，而此等主张又为共信所支持(虽无保障其为真理者)，故悟性易为一切妄想所侵入，对于“虽不正当但以同一确信之口调迫令吾人承认其为现实的公理”之主张，每无术拒绝赞同。是以凡在“先天的规定”综合的加于事物之概念时，即不提供证明，至少亦应提供此种主张所以合法之演绎，此实为绝不可欠缺者。

    但形相之原理，并非具有客观性之综合的原理。盖可能性、现实性、必然性之宾词，并不丝毫扩大其所肯定之概念，即对于对象之表象，并不丝毫有所增益。但因此等宾词仍为综合的，惟仅为主观的综合而已，即此等宾词以——概念所自来及其所在处之——认知能力加于(某某实在的)事物之概念，否则此等宾词对于事物概念不能有所陈述。故若一事物概念仅与经验之方式的条件相联结，即纯在悟性中者，其对象名为可能的。事物概念若与知觉相联结——即与感官所提供为质料之感觉相联结——经由知觉而为悟性所规定者，则其对象为现实的。又若事物概念由依据概念之知觉联结所规定者，则其对象名为必然的。是以形相之原理对于一概念绝无所陈述，惟以——概念所由以生之——知识能力之活动系属于概念。顾在数学中之公准，其意义实为只包含“吾人由之始能授与吾人对象及产生其概念”之综合一类实践的命题，例如以一所与线自所与点在平面上作一圆形等是也。此种命题实不能证明者，盖因其所需之程序正为吾人由之始能产生此一圆形概念之程序。以此同一权利，吾人以形相之原理为公准，盖以形相原理对于吾人事物之概念并不有所增益，而仅在展示概念与知识能力相联结之方法而已。

    原理体系之全部要点①

    一事物之可能性，不能仅自范畴规定之，以及欲展示纯粹悟性概念之客观的实在性，吾人必须常具有直观云云，此为最值注意之事实。今以关系之范畴为例。(一)某某事物如何能只为主体存在，而不为其他事物之纯然规定，即一事物如何能为实体；(二)如何因有某一事物存在，别一事物必须存在，即一事物如何能为原因；(三)当种种事物存在时，如何因有其中之一存在，某某事物乃与其他事物有关，继之而起，反之亦然，即彼此交相继起，且如何以此种方法能有实体之共同相处关系，此皆不能仅自概念规定之者也。此亦同一适用于其他范畴；例如一事物如何能等于事物集合之数，即如何能成为量。

    在缺乏直观时，吾人并不知是否吾人由范畴思维对象，是否在任何处所实有对象适合此等范畴。由此等等观之，吾人所能确定者，范畴自身并非知识，而纯为自所与直观以构成知识之“思维方式”。

    据此同一理由可推断，自纯然范畴不能构成任何综合的命题。例如吾人不能谓在一切存在中有实体(即其仅能为主体存在而不能为宾词之某某事物)；或一切事物为量等等。

    盖若缺乏直观，则无“能使吾人出所与概念以外，而使此概念与其他概念相联结”之事物。故纯自纯粹概念以证明综合的命题——例如一切偶然存在之事物皆有一原因云云——曾无一人能有所成者也。盖吾人仅能证明无此种关系(按即因果关系)，吾人即不能理解偶然性之存在，即不能先天的由悟性以知此种事物之存在，舍此不能更进一步——但由此证明，并不能推断此种关系亦即物自身所以可能之条件。读者如返思吾人关于因果原理之证明——凡发生之一切事物，即“事件”皆预想有一原因云云——彼即见及吾人仅能就可能的经验之对象，证明此原理；且即如是，亦非自纯粹概念证明之，仅以之为经验所以可能之原理，因而以之为在经验的直观中所与对象之知识之原理。吾人当然不能否认“一切偶然之事物必有原因”之命题，一切人许其纯自概念证明之。但斯时，偶然事物之概念已被解作非包含形相之范畴(即能思维其不存在之某某事物)，而为包含关系之范畴(即“其能存在仅为其他某某事物之结果”之某某事物)；此命题斯时当然为——“其仅能为结果存在之事物皆有一原因”——之自同命题矣。就实际言，当吾人须举引偶然的存在之例证时，必常求之于变化，非纯然求之于“能思维其相反方面”之可能性。顾变化乃一种“事件”，就其本身言，仅由原因而可能者；故其不存在，在其自身乃可能之事。易言之，吾人由“某某事物其能存在仅为一原因之结果”云云之事实，以认知偶然性；故若一事物已假定为偶然的，则谓其有原因，实为一分析命题。

    为欲理解事物之可能性与范畴相一致，因而证明范畴之客观的实在性，则吾人不仅需要直观，且常需外的直观，此为更堪注意之事。例如吾人就关系之纯粹概念言，吾人发见(一)为欲得与实体概念相应之直观中所有永恒的某某事物，因而证明此实体概念之客观的实在性，吾人需要空间中(物质之)直观。盖唯空间被规定为永恒的，而时间以及在内感中之一切事物，则在永久流转中。(二)为欲展示变化为“与因果概念相应”之直观，吾人必须以运动——即在空间中之变化——为吾人之例证。仅以此种方法，吾人始能得变化之直观，盖变化之可能性，绝不能由任何纯粹悟性领悟之者也。盖变化乃矛盾对立之规定，联结在同一事物之存在中。顾自事物之一所与状态有其相反状态应随之而起云云，此不仅无例证不能为理性所考虑，且若无直观，实为理性所不能理解者。其所需要之直观，则为空间中点之运动之直观。点在种种不同位置中之存在(视为相反规定之继起)，乃唯此始对于吾人产生一变化之直观者。盖吾人为欲以后使内的变化同一可以思维，则吾人必须譬喻的表现时间为一直线，及经由引长此直线(运动)之内的变化，于是以此种方法，由外的直观，使吾人自身在种种状态中之继续的存在，可以理解。至其理由，则为一切变化如应知觉其为变化，皆以直观中永恒的某某事物为前提，以及在内感中则并无永恒的直观可以见及。最后，共同相处关系之范畴之可能性，惟由理性不能理解之；因而其客观的实在性，仅应由直观——实仅由空间中之外的直观——规定之。

    当种种实体存在时，自一实体之存在，某某事物(所视为结果者)，乃能与其他实体之存在有关随之而起，且各实体皆交相如是；易言之，因在一实体中有某某事物，在其他实体中亦必须有——纯由此等其他实体之存在所不能理解之——某某事物，凡此吾人果如何思维其为可能？盖此即共同相处关系之所必需者；共同相处关系不能考虑为保有在其每一事物由其实体性各完全孤立之事物间。莱布尼兹在其以共同相处关系归之视为惟由悟性所思维之“世界之实体”，故不得不乞求神在其间媒介调处。盖正如莱氏之所见及者，实体之共同相处关系完全不能考虑为纯自实体之存在发生。但若吾人在空间中——即在外的直观中——表现此等实体，则吾人即能使——视为现象之实体之——共同相处关系之可能性，完全可以理解。盖表现之空间则在其自身中已先天的包含——为“活动及反动之实在的关系所以可能”之条件，因而为“共同相处关系所以可能”之条件——之方式的外部关系。

    所视为量之事物之可能性，及量之客观的实在性，仅能在外的直观中展示，以及仅由外的直观之媒介，始能亦应用之于内感云云，此亦同一易于说明者也。但为避免烦冗计，我不得不任读者自觅其例证耳。

    凡此等等所述极关重要，不仅证实吾人以前驳斥观念论之说，且当吾人由纯然内的意识，即由“吾人所有本性之规定”而不借外部经验的直观之助以论自我知识时，尤关重要，——盖以此等等所述乃指示吾人以此种知识可能性之限界者也。

    于是本节全部之最后结论如是：纯粹悟性之一切原理，仅为经验所以可能之先天的原理，而一切先天的综合命题，亦唯与经验相关——此等命题之可能性，其自身实完全依据于此种关系(按即与经验之关系)。

    ①此一节乃第二版之所增加者。

    第三章 一切普泛所谓对象区分为现象与本体之根据

    吾人今不仅探检纯粹悟性之疆土，审慎检察其一切部分，且亦测量其广狭大小，而与其中之一切事物以正当之位置。此领土实为一岛，为自然自身所包围，在其不可变动之眼界中。此为真理之乡——惑人之名词！——为广阔险恶之海洋所围绕，此海洋实为幻相之出处，其中海市蜃楼幻为远岸惑人，使冒险航海者永抱空愿，从事于其既不能罢，而又不能达之创业。在吾人冒险航海以探检海洋之一切方向及获得此种期望是否有任何根据之保证以前，应先一览所欲离去之乡土之地图，以研讨第一，吾人是否在任何事例，皆不能满足于此土之所有者——是否因无吾所能住居其他地域而不得不满足于此土；第二，乃至此种领土吾人以何种资格保有之且能安全抵拒一切相反之权利要求。对于此等问题，吾人在分析论之论究途程中虽已充分解答，但集注关于目前所有此等问题之种种意见，总合其答案而概论之，颇有助于增强吾人之信念。

    吾人已见及悟性自其自身得来之一切事物，虽不假之经验，而在悟性之处理下亦仅用之于经验。纯粹悟性之原理，不问其为先天的构成的，如数学的原理，或纯为规整的，如力学的原理，仅包含所可名为可能的经验之纯粹图型。盖经验仅自——悟性在想象力之综合与统觉之关系中创始的自发的授之“想象力之综合”之——综合统一而得其统一；现象(视为可能的知识之资料)，必须先天的与此种综合统一相关而与之一致。但此等悟性规律不仅先天的真实，且实为一切真理之源泉(即吾人知识与对象一致之源泉)，盖因此等规律在其自身中包含——所视为一切知识之总和，惟在其中对象始能授与吾人之——经验所以可能之根据，故吾人不以仅说明真实之事理为满足，且亦要求说明吾人之所欲知者。是以自此种批判的研究，吾人若仅习知不过在悟性之纯然经验的使用中所有之事物，吾人固无须此种精密研究，在任何事例中即能实行之，则自批判的研究所得之利益，颇似不足偿其劳。其能确实答复此点者则为：在努力扩大吾人之知识中，好事之好奇心，实较之在研究以前常预求其效用之事前证明一类习惯为害小多矣——此为一种误谬要求，盖在研究未完成以前，效用即在目前，吾人对于此种效用亦不能有丝毫概念。

    顾此种研究具有一种利益，即最钝感之习学者亦能理解而感其兴趣，其利益即在悟性专注于经验的使用而不反省其所有知识之源泉时，其所从事者，虽即圆满成就，但尚有一极重大之事业为其所不能成就，即规定悟性使用之限界，及认知何者属于其所固有之范围内，何者属于其范围外是也。此正需要吾人所创立之深遽研究。悟性在其经验的使用中，如不能辨别某某问题是否在其水平线以内，则悟性绝不能保障其所有权利主张，即保障其所有，且必须在其超越固有之领域而汩没其自身于无根据及误谬之意见中时(此为必不可免而常发生者)，准备时有消沉之幻灭感想。

    “悟性仅能以经验的方法使用其种种原理及种种概念，而不能先验的使用之”云云之主张，如为所能确知之命题，则将产生重大之效果。在任何原理中，概念之先验的使用，乃概念应用于普泛所谓事物及物自身；经验的使用，则为概念仅应用于现象，即应用于可能的经验之对象。故概念之后一使用为唯一能实行之事云云，自以下之论究明显证明之。盖吾人在一切概念中所要求者，第一，普泛所谓(思维之)概念之逻辑的方式；第二，“与概念以其所能应用之对象”之可能性。在缺乏对象时，则概念虽仍包含——“自呈现之资料以构成概念”所需要之——逻辑机能，但并无意义而完全缺乏内容。顾除直观以外，不能以对象授与概念；盖虽纯粹直观能先天的先于对象，但此种直观之能得其对象以及其客观的效力，亦仅由“纯粹直观为其方式之经验的直观”。故一切概念及一切原理，即令其为先天的可能者，亦与经验的直观——即为可能的经验之资料者——相关。概念一离此种关系，即无客观的效力，就其表象而言，则纯为想象力或悟性之游戏而已。例如数学之概念，首应在其纯粹直观中考虑之。如空间有三向量；两点之间仅能有一直线，等等。一切此类原理及数学所论究之一类对象之表象，虽皆完全先天的心中所产生，但吾人若不能常在现象中——即在经验的对象中——呈现其意义，则此等原理及表象即毫无意义。故吾人要求仅仅的概念成为可感知者，即在直观中呈现有一对象与之相应。否则概念将如吾人所谓之无意思，即毫无意义矣。数学家以构成图形适合此种要求，此种图形虽先天的产生，实为呈现于感官之现象。数学中所有量之概念，在数目中求其支持及其感性的意义，而数目又在所能呈显于目前之手指、算珠、条及点中，求其支持及感性的意义。概念自身，其起源常为先天的，故自概念引来之综合的原理及方式，亦皆为先天的；但其使用及其与“所称为其对象”之关系，终极仅能在经验中求之-至经验之所以可能，则概念实包含其方式的条件。

    一切范畴及自范畴而来之原理，其情形亦复如是，此自以下之论究见之．吾人如不立即推求之于感性之条件及现象之方式——现象为范畴之唯一对象，因而必须受其限制者——则决不能以实在形相规定任何范畴，即不能使其对象之可能性为吾人所理解。盖若除去此条件，则一切意义——即与对象之关系——皆消失；吾人由任何例证亦不能理解此概念究指何种事物而言也。①

    普泛所谓量之概念，除谓之为吾人由之能思维其中所设定者为若干倍单位之“事物之规定”以外，绝不能说明之。但此若干倍乃基于继续的重复，因而基于时间及“时间中之同质者之综合”。与否定相反之实在，仅在吾人思维时间(视为包含一切存在)或为存在所充实或视为空虚时，始能说明之者也。我若除去永恒性(此为在一切时间中之存在)，则所存留于实体之概念中者，仅有一主体之逻辑的表象——此一种表象，由于吾人表现某某事物仅能为主体存在，绝不能为宾词，而努力使之现实化者。但不仅我不知此种逻辑上优越一切之事物(按即实体)由之能归属任何事物之“任何条件”；且我亦不能以此概念有任何用处，更不能自此概念有丝毫推论。盖在此等情形下，实无对于此概念之使用所规定之对象，因而吾人不知此概念是否指示任何事物。又若我在原因概念中除去——某某事物在其中依据规律继其他某某事物而起之——时间，则我在纯粹范畴中所见及者，仅有此乃“吾人由之能推断其他某某事物之存在”之某某事物而已。在此种事例中，不仅吾人不能辨别因果，且因作此推论之能力其所需要之条件为吾人所不知，故此概念关于如何应用于对象一点，实不能有所指示者也。所谓“一切偶然的事物皆有一原因”云云之原理，貌似尊大，一若自有其至高之尊严者。但若我叩其所谓偶然者意义究何所指，公等必以“其不存在乃属可能之事”云云相答，我极愿知公等如不表现现象系列中之继续及其中继不存在而起之存在(或继存在而起之不存在)，即变易，则公等何以能规定其不存在之可能性。盖若谓事物之不存在，并不自相矛盾，实乃妄引——虽为概念所必需而远不足用之于实在的可能性之——逻辑的条件。我能在思维中除去一切存在之实体而不自相矛盾，但我不能自此点以推实体在存在中所有之客观的偶然性，即不能推论实体之不存在乃属可能之事。至关于共同相处关系之概念，则极易见及因实体及因果之纯粹范畴不容有“规定对象”之说明，故关于实体相互之关系中(commercium)所有互为因果之事，亦不容有任何此种说明之可能。在可能性、存在性及必然性之定义仅在纯粹悟性中寻求时，则除同义异语重复说明以外，决不能说明之者也。盖以概念之逻辑的可能性(即概念不自相矛盾)代事物之先验的可能性(即有对象与概念相应)，仅能欺思想简单之人而使之满足耳。②自以上所论之一切，必然有以下之结论，即纯粹悟性概念绝不容许有先验的使用，而常限于经验的使用，以及纯粹悟性之原理，仅能在可能的经验之普遍的条件下适用于感官之对象，绝不能适用于——与吾人所能由之直观被等之形相无关之——普泛所谓事物。

    因之，先验的分析论引达以下之重要结论，即悟性之所能先天的成就者，至多亦仅预知普泛所谓可能的经验之方式。且因非现象之事物不能成为经验之对象，故悟性绝不能超越此等“对象唯在其中始能授与吾人”之感性限界。悟性之原理，纯为说明现象之规律；其妄以为以系统的学说之形式提供普泛所谓事物之先天的综合知识(例如因果律）

    之本体论夸耀名称，必须代以纯粹悟性分析论之谦抑名称。

    思维为使所与直观与一对象相关之活动。此种直观形相如绝不能授与吾人时，则其对象纯为先验的，而悟性概念亦仅有先验的使用，即仅为“关于普泛所谓杂多之思维之统一”。故由“其中抽去感性直观一切条件——此为吾人所可能之唯一种类之直观——之纯粹范畴”，绝无对象为其所规定。斯时仅按种种形相，表现“关于普泛所谓对象”之思维而已。顾概念之使用包括——对象由之包摄于概念下之——判断作用，因而至少包括——某某事物在其下始能在直观中授与之——方式的条件。如缺乏此种判断条件(图型)，则一切包摄之事皆成为不可能矣。盖若如是，则绝无能包摄于此概念下之事物授与吾人。故范畴之纯然先验的使用，实际绝无使用，且亦无确定的对象，乃至在其纯然方式中所能规定之对象亦无之。是以有以下之结论，即纯粹范畴不足为先天的综合原理，以及纯粹悟性之原理仅有经验的使用，绝不能有先验的使用，以及在可能的经验范围以外，不能有先天的综合原理等等是也。

    故如以下所言，实最适切。纯粹范畴一离感性之方式的条件，则仅有先验的意义；但又不能先验的使用，以此种使用，其自身即为不可能者，盖在判断中所使用之一切条件，皆为此等范畴所无，即绝无包摄“任何所可称为对象者”在此等概念下之方式的条件。盖因斯时以其纯为纯粹范畴，不应经验的使用，且又不能先验的使用，故当离去一切感性时，此等范畴即绝无使用之处，即不能应用之于任何所可称为对象者。此等范畴乃关于普泛所谓对象之“悟性使用——即思维——之纯粹方式”；但因范畴仅为悟性之方式。故仅由范畴绝无对象能为所思维或为所规定也③。

    但吾人在此处将陷于所难避免之幻想中矣。盖就范畴之起源而言，范畴与直观之方式空间时间不同，并不根据于感性；故范畴似容许有推及感官所有一切对象以外之应用。

    但就实际言，则范畴仅为思维之方式，包含“先天的联结直观中所与杂多在一意识中”之纯然逻辑的能力；故一离吾人所可能之唯一直观，则范畴之意义尚不如纯粹感性的方式所有之意义。盖由此等感性的方式，至少有一对象授与吾人，而联结杂多之形相(此为吾人悟性所特有之形相)则在缺乏——杂多在其中始能授与吾人之——直观时，竟绝无意义可言者也。同时，吾人如名所视为现象之某某对象为感性存在体(现象)，则因斯时吾人辨别“吾人由之直观对象之形相”与属于物自身之性质不同，在此区别中含有吾人将后者——就其自身所有之性质考虑吾人虽并不如是直观之——与前者(感性体)对立，即吾人以“非吾人感官之对象，仅由悟性思维其为对象者之其他可能的事物与前者(感性体)相对立，吾人因名后者为悟性存在体(本体)。”于是问题起矣，吾人之纯粹悟性概念是否关于后者具有意义，因而能成为认知后者之途径。

    但在此问题开始之时，即到达足以引起异常误解之晦昧之点。悟性在某关系中名对象为现象，同时离去此种关系，又形成一对象自身之表象，因而表现其自身亦能构成“此种对象之概念”。且因悟性在范畴以外不再有本源的概念，故复假定对象自身至少必须由此等纯粹概念思维之，因而误以悟性存在体之完全不确定概念(即在吾人之感性以外普泛所谓某某事物之不确定概念)为由悟性以某种纯粹直悟的方法可以认知之一类存在体之确定概念。

    吾人如指一事物在其非吾人感性的直观对象，因而抽去吾人直观此事物之形相之限度内，名为本体，则此为消极的意义之本体。但若吾人以本体为非感性直观之对象，因而预想一特种之直观形相，即智性的直观，此非吾人所具有，且即其可能性吾人亦不能理解之者，则此殆为积极的意义之本体。

    感性论，亦即为消极的意义之本体论，即“悟性必须不与吾人之直观形相相关而思维之，因而以之为物自身而不以之为现象之一类事物”之学说。同时悟性亦深知以此种方法，即离去吾人所有直观形相以观察事物，则悟性决不能使范畴有任何用处。盖范畴之具有意义仅在与空间时间中直观之统一相关；乃至范围能由先天的普泛的联结之概念以规定此种统一，亦仅因空间时间之纯然观念性。在时间统一所不能见及之处，即在本体之事例中，范畴之一切使用——即范畴之全部意义——皆完全消失；盖斯时吾人无术规定“与范畴一致之事物”是否可能。关于此一点，我仅须读者参考前章所附录之全部要点之开始部分我所论述者。一事物之可能性，绝不能纯由其概念不自相矛盾云云证明之，唯由其为某某相应之直观所支持，始得证明之。故吾人若企图适用范畴于“所不视为现象之对象”，则吾人须假设一种感性以外之其他直观，于是其对象将为积极的意义之本体。但因此种形态之直观——即智性的直观——不属于吾人之知识能力，故范畴之使用，绝不能推及经验之对象以外。有与感性体相应之悟性体目无疑义，且亦能有与吾人所有感性之直观能力毫无关系之悟性体，但吾人所有之悟性概念，纯为吾人所有感性的直观之思维方式，故绝不能适用于此种悟性体。是以吾人之所名为本体者，必须以之为此种仅属消极意义之事物。

    我若从经验的知识中除去(由范畴之)一切思维，则无任何对象之知识存留。盖仅由直观，则绝无为吾人所思维之事物，且此感性之激动在我内部中一事，并不就此即等于此等表象与对象之关系。反之，我若除去一切直观，则尚留存思维之方式，——即对于可能的直观之杂多，规定其对象者之形相尚留存。因之范畴能扩大及于感性的直观以外，盖范畴乃思维普泛所谓之对象而不顾及“对象所由以授与之特殊形相(感性)”。但范畴并不因之规定更大之对象范围。盖吾人若不先假定感性以外其他种类之直观之可能性，则吾人决不能主张此种对象能授与吾人；顾吾人又绝无资格以假定此种直观。

    一概念之客观的实在性，如绝不能为吾人所知，但此概念并不包含矛盾，且同时又与——包含此概念所限制之所与概念之——其他知识相联结，则我名此概念为“想当然”者。本体之概念——即由纯粹悟性所不应思维为感官之对象而思维为物自身之概念——绝不矛盾。盖吾人不能主张感性为唯一种类可能之直观。加之，欲防阻感性的直观扩大及于物自身，即制限感性的知识之客观的效力，本体概念实所必需。此留存之事物为感性的知识所不能适用者，即名为本体，盖在展示此种感性的知识不能扩大其领域及于悟性所思维之一切事物耳。但吾人仍不能因之理解本体之何以能成为可能，且现象范围以外之领域，在吾人实等于空虚。盖即谓吾人虽具有或能推展及于感性领域外之悟性，但并无——对象由之能在感性领域外授与吾人及悟性由之能在此领域外现实的运用——之直观，且此概念亦无之。是以本体概念纯为一限界概念(grenzbegriff)，其作用在抑止感性之僭妄；故仅有消极的使用。同时，此本体概念并非任意空想之所产；虽在感性领域以外不能积极的有所肯定，但与感性之限界，实固结而不可分离者也。

    故以概念别为感性的与悟性的，虽极确当，但若以对象区分为现象与本体，世界区分为感官世界与悟性世界，就其积极的意义言，则全然不能容认者也。盖对于本体及悟性世界之概念，并无对象能为所规定，因而不能主张其成为客观的有效。吾人若离去感官，则如何能使吾人理解吾人所有之范畴——此为对于本体所唯一留存之概念——仍复指示某某事物，盖因范畴与任何对象之关系，在纯然思维之统一以外，尚须有其他之某某事物授与吾人，即尚须有范畴所能适用之可能的直观。但若本体之概念仅用之于想当然之意义，则不仅可以容许，且为限制感性计，亦为万不可缺者。顾在此种事例中，本体实非吾人所有悟性之特种对象——即一直悟的对象；且此种对象所应属之悟性种类，其自身即为问题。盖吾人丝毫不能想象“能知其对象——非由范畴论证的知之，乃以非感性的直观，直观的知之——之一种悟性”之可能性。吾人所有悟性由此种本体概念之所得者，乃消极的扩大；盖即谓悟性不为感性所制限；且适得其反，由其应用本体之名称于物自身(所不视为现象之事物)，悟性反制限感性。但在悟性制限感性时，同时亦制限其自身，认为悟性由任何范畴亦不能认知此等本体，故必须仅在“不可知者”之名称下思维之也。

    在近代哲学家之著作中，我发见感性世界(mundi sensibilis)与悟性世界(mundiintelligibilis)之名词，其所用之意完全与古人不同——其意义固极易理解，但其结果纯为空费辞说，无当于事者也。据其用法，有若干哲学家以为宜以现象之总和，在其为吾人直观之限度内，名之为感官世界，在其为吾人依据悟性法则以思维之之限度内，名之为悟性世界。教授观察星空之观察的天文学，当说明前者(感性世界)；其依据哥白尼学说体系或牛顿之重力法则所教授之理论天文学，当说明后者(悟性世界)。但此种曲解之辞，纯为伪辩的遁辞；盖此乃由变更其意义适合吾人之方便、以期避免烦困之问题耳。悟性与理性二者固用之于处理现象；但所应解答之问题，则在对象不为现象(即为本体)时，悟性与理性二者是否尚有其他使用；而当对象被思维为直悟的，盖即谓思维为仅授与悟性而不授与感官之时，则对象实作本体解。故问题乃在悟性之经验的使用以外——乃至在牛顿之世界构成说中之悟性使用以外——是否尚有先验的使用之可能，此种先验使用乃用之于“视为对象之本体”者。吾人对于此一问题，则以否定答复之。

    故当吾人谓感官表现对象如其所现之相，悟性则表现对象如其所有之相，后者所有之相云云，不应以此名词之先验的意义解之，仅应以其经验的意义解之，盖指对象必须被表现为经验之对象而言，即对象应表现为在彼此互相彻底联结中之现象，而不应表现为此等对象能离其与可能的经验(及与任何感官)之关系而为纯粹悟性之对象。此种纯粹悟性之对象，永为吾人所不能知者；乃至此种先验的或异常的知识，是否在任何条件下可能，亦绝不能为吾人所知——至少此种知识与属于吾人所有通常范畴之知识，是否同为一类，非吾人所能知。悟性与感性之在吾人，仅在此二者联合行使时，始能规定对象。

    吾人如分离此二者，则有直观而无概念，或有概念而无直观——在此二种情形中，所有表象，吾人皆不能以之应用于任何确定的对象者也。

    在所有一切此种说明以后，如尚有人不愿废弃范畴之先验的使用者，则一任彼尝试自范畴以得综合命题。盖分析命题不能使悟性有所前进；诚以分析命题仅与“已包含在概念中者”相关，至此概念自身是否与任何对象有关，或仅指示普泛所谓思维之统一(完全抽去对象所由以授与吾人之形相)，皆留待未决。悟性在其分析的使用中，仅在欲知所已存在概念中者；对于概念所能应用之对象，则非其所问。故其尝试必须以综合的及宣明的先验的原理行之，例如“凡一切存在之事物，或为实体而存在，或为属于实体之一规定而存在”，又如“一切偶然的存在之事物，皆为其他某某事物——即为其原因——之结果而存在”云云。顾此等概念不在其与可能的经验之关系中应用而应用之于物自身(本体)时，试问悟性能从何处获得此等综合命题？综合命题，常须第三者之某某事物为媒介，借以使彼此无逻辑的(分析的)类似之概念能互相联结，今试问在此处所有事例中，此第三者之某某事物果在何处？若不诉之于悟性之经验的使用，借此与纯粹的及非感性的之判断完全脱离，则此命题绝不能建立，且即此种纯粹主张之可能性，亦不能说明之。故“纯粹的及纯然悟性的对象”之概念，完全缺乏所以使其应用可能之一切原理。盖吾人不能思维此种直悟的对象所能由以授与吾人之任何方法。对于此等对象留有余地之想当然之思维，与虚空的空间相同，仅用为经验的原理之眼界，其自身并不含有——或启示——经验的原理范围以外之任何其他知识对象。

    ①在第一版此段及下段间尚有一段：

    在以上论述范畴表时，吾人曾省免对于各范畴定义之责务，盖因吾人之目的仅在范畴之综合的使用，故无需此种定义；且吾人无须对于所能省免者负不必负之责任。在吾人以概念之若干属性，即能达其目的而无须详密列举所以构成完全概念之全部属性时，不从事定义，努力(或宣称)以求规定概念之完备精审，此非有所规避，实为一重要之智巧原则。但吾人今又感知此种审慎态度尚有其更为深远之根据。诚以吾人见及即欲为范畴定义，亦非吾人之所能。盖若吾人除去——所以标识范畴为可能经验的使用之概念者—一感性之一切条件，而视范畴为普泛所谓事物之概念，即先验的使用之概念，则吾人之所能为者，仅有将判断中之逻辑机能视为物自身所以可能之条件，丝毫不能说明范畴如何能应用于对象，即范畴离去感性，在纯粹悟性中，如何能具有意义及客观的效力。

    ②在第一版以下尚有一段：

    谓应有一种概念具有意义而又不能说明之者，其说颇奇，且不合理。但范畴则具有此种特殊情状，即仅借感性之普泛条件，范畴始能具有一定意义而与任何对象相关。顾在此种条件自纯粹范畴中除去时，则范畴所能包有者，仅为使杂多归摄于概念下之逻辑机能而已。仅由此种机能即概念之方式，吾人绝不能知及辨别何种对象属此概念方式，盖因吾人已抽去“对象由之始能归属此概念方式”之感性条件矣。因之，范畴在纯粹悟性概念以外，尚须有应用于普泛所谓感性之种种规定(图型)。一离此种应用，则范畴即非“对象由之而为吾人所知及与其他概念相区别之概念”，而仅为——一思维“可能的直观所有之对象”，及依据悟性之某种机能(在所要求之更进一步之条件下)，与对象以意义，即加对象以定义之——如是多形相。但范畴自身乃吾人所不能加以定义者。普泛所谓判断之逻辑机能——单一及多数、肯定及否定、主词及宾辞——除陷于循环定义以外，皆不能加以定义者，盖固定义自身必为一判断，故必先已包含此等机能。是以纯粹范畴，在直观所有之杂多必须由此等逻辑机能之一思维之之限度中，不过普泛所谓事物之表象而已。量为仅能由“具有量之判断”(judiciicommune)思维之之规定；实在为仅能由肯定的判断思维之之规定；实体在其与直观相关中，必为一切其他规定之“终极主体”之事物。但“须此等机能之一而不须其他机能”之事物，果为何种事物，则完全悬而未决。故范畴一离感性直观之条件——范畴关于此等条件具有综合力——则与任何确定之对象无关系，因而不能加任何对象以定义，其身亦并不具有客观的概念之效力。

    ③以下四段自“吾人在此处将陷于难避之幻想”至“必须以之为此种仅属消极意义之事物”为止，在第一版中则为以下数段：

    事象在依据范畴之统一思维其为对象之限度内，名为现象。但若我假设“其纯为悟性之对象，且能授之于‘非感性的一种直观’(即作为智性的直观之对象(coramintuitu intellectuali)而授与者)之事物”，则此等事物当名之为本体。

    顾吾人必须切记以下之点，现象之概念为先验的感性论所制限，已由其自身证明本体之客观的实在性，而证实分对象为现象与本体，分世界为感性世界与悟性世界(mundus sensibilis et intelligibilis)之为正当，且其相异之处不仅在“关于同一事物吾人所有知识明晰不明晰之逻辑的方式”，乃在“两种世界由之始能在吾人知识中授与吾人”之方法不同，由于此种不同，二者自身乃有彼此种类之不同。盖若感官所表现于吾人之某某事物，纯为其所显现者，则此某某事物之自身亦必为一事物，且为非感性的直观一即悟性一之对象。易言之，其中并无感性，且唯一具有绝对客观的实在性之一种知识，必为可能之事。而对象则由此种知识表现为其所有之相，反之，吾人所有悟性之经验的使用中，事物之为吾人所知者，仅为其显现之相。设果如是，则吾人颇似不能保持吾人以前所有之主张，即不能谓由吾人悟性所生之纯粹知识，除为说明现象之原理以外，绝无他用，亦不能谓其即在先天的使用中，亦仅与经验之方式的可能性相关。

    反之，吾人应承认在范畴之经验的使用——此为感性的条件所制限者——以外，尚有纯粹的而又客观的有效之使用。盖有一完全与感官世界不同之世界展示于吾人之前，此乃“思维其为在精神中者(甚或直观之)，因而为悟性所默想之最高贵对象之世界”。

    吾人所有之一切表象确由悟性使之与某某对象相关；且因现象不过表象，故悟性使此等表象与“所视为感性直观所有对象之某某事物”相关。但此某某事物(如是所思维者）

    仅为先验的对象；所谓先验的对象乃指等于x之某某事物而言，关于此等于x之某某事物吾人绝无所知，且以吾人现今所有悟性之性质而言，亦绝不能有所知者，但以其为统觉统一之所依者，仅能为感性直观中杂多统一之用。由于此种统一，悟性联结杂多在一对象之概念中。惟此种先验的对象，不能与感官之资料分离，盖若分离，则无“由以思维此种对象”之事物矣。因之先验的对象其自身并非知识之对象，仅为在普泛所谓对象之概念下现象之表象而已——此一种概念能由此等现象之杂多规定之者。

    正以此故，范畴并不表现“唯能授与悟性之特殊对象”，而仅——由感性中所授与之事物——用以规定先验的对象，此先验的对象乃普泛所谓某某事物之概念，盖欲因而在对象之概念下，经验的认知现象也。

    吾人不满足感性基体，因而欲以“唯纯粹悟性能思维”之本体加之现象之上之原因，只如以下所述。感性(及其领域即现象界)自身为悟性所制限有一定限界，即并不与物自身相涉，而仅与——由于吾人之主观的性质——事物所显现之形相相关。此为先验的感性论全部所引达之结论；由普泛所谓现象之概念当然亦能到达此同一结论，即“其自身非现象之某某事物”必须与现象相应。盖现象一离吾人之表象，就其自身言，绝不能成为何物。故除吾人永久陷于循环论以外，现象一语必须认为已指示与某某事物有关，此某某事物之直接表象，自为感性的，但此某某事物即令离去吾人所有感性之性质(吾人直观之方式即依据于此者)，亦必为某某事物自身，即独立于感性以外之对象。

    于是产生本体之概念。但此本体概念绝非积极的，且亦非任何事物之确定的知识，而仅指关于普泛所谓某某事物之思维，在此思维中我抽去属于“感性直观方式”之一切事物。但欲本体能与一切现象区别，指示一真实之对象，则仅使我之思维解脱感性直观之一切条件，尚嫌不足；必须具有主张——与感性直观不同，此一种对象能在其中授与吾人之——别一种类直观之根据。否则我之思维固无矛盾，但仍属空虚。且吾人从未能证明感性直感为唯一可能之直观，所证明者，仅感性直观之在吾人，则为唯一可能者耳。

    但吾人亦从未能证明别一种类直观之可能。因之，吾人之思维，虽能抽去一切感性，至本体之概念，是否纯为一概念之方式，抑或在脱离感性以后，尚有任何对象留存，此尚成为一公开之问题。

    第三章 一切普泛所谓对象区分为现象与本体之根据-2

    我所使普泛所谓现象与之相关之对象，乃先验的对象，即关于普泛所谓某某事物完全未规定其内容之思维。但此不能名为本体；盖我关于此事物之自身为何，绝无所知，且除视为普泛所谓感性直观之对象——即对于一切现象其自身常为同一之事物——以外，绝无关于此普泛所谓事物之概念。我不能由任何范畴思维之；盖范畴仅对于经验的直观有效，以范畴使经验的直观归属于普泛所谓对象之概念下故耳。范畴之纯粹的使用，在逻辑上当然可能，即无矛盾，但此并无客观的效力，因范畴在斯时已非应用于任何直观，即非以对象之统一与之直观。盖范畴纯为思维之机能，由此实无对象授与我者，我仅借之以思维“在直观中可授与吾人”之事物耳。

    ④第二版之所增加者。

    附录反省概念之歧义

    自悟性之经验的使用与先验的使用混淆而起者

    反省(reflexio)并非为欲直接自对象引取概念而与对象自身相涉者，乃吾人在其中开始发见“吾人由之始能到达概念之主观的条件”之心理状态。此为所与表象与吾人所有种种不同知识源流间所有关系之意识；且仅由此种意识始能正当规定种种知识源流之相互关系。在一切进论吾人所有之表象以前，首应质询之问题为：吾人所有之表象，究在何种认知能力中联结？表象所由以联结而比较者，为悟性抑为感官？有无数判断或由习惯而承受之者，或根据于个人倾向而发生者；但因无反省在其前，或至少无批判的反省在其后，乃以此种判断为起自悟性。一切判断固非皆需检验者(即注意于此一判断成为真理之根据)，盖若判断为直接正确(例如两点之间仅能作一直线之判断)，则证明此判断之具有真理者，殆莫过于判断自身矣。但一切判断，乃至一切比较，皆须反省，即皆须辨别所与概念所属之认知能力。我由以“使表象比较与表象所属之认知能力对立以及我由以辨别所互相比较之表象属于纯粹悟性抑或属于感性直观”之活动，我名之为先验的反省。概念在内心状态中所能发生之相互关系，为同一与差别、一致与相反、内部与外部以及被规定者与规定者(质料与方式)等等之关系。欲规定此种关系适当无误，全依于此一问题之解答，即此等概念主观的完全属于何种知识能力——属于感性抑属于悟性。盖知识能力之彼此相异，实使吾人由以思维此等关系之形相有大不同者也。

    在构成任何客观的判断以前，吾人先行比较概念，欲求全称判断者，在其中寻觅(在一概念下数多表象之)同一点；欲求特称判断者，则寻觅差别点；欲求肯定判断者，则寻觅一致点；欲求否定判断者则寻觅相反点等等。以此之故，吾人似应名以上所举之概念为比较之概念(conceptus comparationis)。但若问题不在逻辑的方式而在概念之内容—一即事物本身是否同一或差别、一致或相反等等——则因事物与知识能力能有二重关系，即与感性及悟性皆可有关系，故事物所属之位置(即属悟性抑属感性)实决定“事物由之彼此相属”之形相。因之，所与表象相互间之关系，仅由先验的反省——即由表象与两种知识能力(感性及悟性)之何种能力相关之意识——始能决定之。事物是否同一或差别、一致或相反等等，不能纯由比较(comparatio)立即自概念自身决定之，唯借先验的反省(reflexic)，由辨别事物所属之认知能力始能决定之。吾人今可谓逻辑的反省纯为比较作用；盖因吾人绝不顾及所与表象所属之知识能力，故其种种表象限于其在心中占有位置，皆应以之为同一等级之事物。先验的反省则异是，盖因其与对象本身有关，包含“表象互相客观的比较”所以可能之根据，故与前一类型之反省完全不同。

    乃至此二种反省不属于同一之知识能力。此种先验的考虑实为凡对于事物欲构成先天的判断者所绝不能规避之义务。吾人今将从事于此，其关于规定悟性之实际任务，所得实非浅鲜也。

    (一)同一与差别。一对象如常以同一之内的规定(质及量quanlitas et quantitas）

    在种种机缘表现于吾人，斯时如以之为纯粹悟性之对象，则此对象常为同一之事物，即仅为一物(numericaidentitas)，而非多数之事物。但若此为现象，则吾人无须比较概念；盖即关于概念，绝无差异，而在同一时间中所有空间位置之差异，即足为对象——即感官之对象——之数的差别之根据。例如雨滴水，吾人能抽去其一切(质及量之)内的差异，仅由此雨滴水同时在不同之空间位置中为吾人所直观之事实，即有充分理由以之为两点而非一点之数的差异。莱布尼兹以现象为物自身，因而视为直悟体，即纯粹悟性之对象(虽因吾人关于此等事物所有之表象、性质混杂、莱氏仍名之为现象)，在此种假定上，彼之无差别之同一律(principium identitatis indiscernibilium)确不能反对。

    但因现象为感性之对象，与之相关之悟性使用，非纯粹的而仅为经验的，故多数及数的差别由空间自身即外的现象之条件已授与吾人矣。盖空间之一部分，虽完全与其他部分相似相等，但仍在其他部分以外，即以此在外之故，为相异之部分，当此相异之部分与其他部分相加时，即构成一较大之空间。此关于同一时间在种种不同空间位置中之一切事物——虽其他之点皆相似相等——皆能以以上所述适用之。

    (二)一致与相反。实在如仅由纯粹悟性所表现(realitasnoumenon)，则实在之间绝不能思及其有相反之事，即绝无“实在联结在同一主体时彼此相消其结果，而采取如3－3=0之形式。反之，现象中之实在者(realitas phaenomenon)，则确能容许相反。当此种实在者联结在同一主体时，一方即可全体或一部分消灭他方之结果，例如在同一直线上之两种动力，在各自相反方向之一点或引或拒，又如快乐与苦痛之对消平衡。

    (三)内部与外部。在纯粹悟性之对象中，凡与其自身相异之事物绝无关系者(限于就此对象之存在而言)，纯为内的。但空间中之现象的实体(substantia phaenomenon）

    则大异于是；其内的规定只有关系，且其自身完全由关系所成。空间中实体之所以为吾人所知者，仅由于其在空间中某部分活动之力，或使其他对象接近之(引力)，或制止其他对象透入之(拒力及不可入性)。除此以外，吾人实不知构成实体(显现在空间吾人所名为物质者)概念之任何其他性质。反之，若为纯粹悟性之对象，则一切实体必须具有内的规定及“属于其内的实在性”之能力。但除我之内感所能呈现于我者之外，尚有何种内的属性能为吾人在思维中容纳之？此等内的属性，必其自身为思维或类似思维之事物。以此之故，莱布尼兹以实体为本体，按彼所思维实体之方法，在实体中将凡可指示外的关系因而亦包括合成之一类事物，一律除去，因而使实体乃至物质之成分，皆成为具有表象能力之单纯主体——一言以蔽之，为单子(monads)。

    (四)质料与方式。此二种概念为一切其他反省之基础，与一切悟性之使用密结而不可分离者。其一(质料)指普泛所谓能被规定者，其他(方式)则指其规定者——二者皆为先验的意义，抽去所与事物中所有一切差别及其所由以被规定之形相。逻辑学者以前曾名普遍者为质料，特殊的差别为方式。在任何判断中，吾人皆可名所与概念为逻辑的质料(即判断之质料)，概念间所有之关系(由于系辞)为判断之方式。在一切存在中，其构成的要素(essentialia)为质料，构成的要素所由以联结在一事物中之形相为基本方式。

    就普泛所谓之事物而言，亦复如是，未被制限之实在，被视为一切可能性之质料，其制限(否定)则被视为——一事物依据先验的概念所由以与其他事物相区别之——方式。悟性为使其能以一定形相规定任何事物，要求首先应有某某事物授与(至少在概念中)。因之在纯粹悟性之概念中，质料先于方式；以此之故，莱布尼兹首先假定事物(monads)及事物中具有表象能力，使以后事物之外的关系及事物状态(即表象)之共同相处关系皆根据于此。在此种观点上，空间时间——前者由实体间之关系，后者由实体自身中所有规定之联结——有类因与果之关系而可能者。纯粹悟性若能直接与对象相关，空间时间若为物自身所有之规定，则实际必如以上所云云。但空间时间若仅为感性直观，吾人在其中规定一切对象纯为现象，则直观之方式(为感性之主观的性质)先于质料(感觉)；空间时间先于一切现象，先于经验所有之一切资料，且实为所以使现象(经验)可能者。以方式为先于事物本身，且为规定事物之可能性者，实为主智派哲学者所不能容受——在其以吾人直观事物(虽在混杂之表象中)如其实在之相之假定上，主智派之反对此说，自被正当。但因感性直观全然为一特殊之主观的条件，先天的存在一切知觉之根底中，为其本源的方式，故方式乃由其自身所授与，质料(即所显现之事物本身)远不能为方式之基础(吾人如仅从概念推论，则必判断质料为基础)，反之，质料自身之可能性，乃以“视为先已授与之方式的直观(时间空间)”为前提者也。

    关于反省概念之歧义附注

    我今姑名吾人所赋与概念之位置——或在感性中或在纯粹悟性中——为先验的位置。

    按概念用法之不同，判定一切概念所属之位置，及依据规律指导所以规定一切概念所处之特定位置者，则名为先验的位置论(die transscendentale topik)。此种理论，在其就每一事例辨别概念正当应属之认知能力，实足提供一“制止纯粹悟性之僭窃使用及由之而起之幻想”之安全保障。吾人可名一切概念，一切论题(许多知识项目包括于其下者)，为逻辑的位置。亚里斯多德之逻辑的位置论，即根据于此，教师及讲演者皆能利用此逻辑的位置论，为使在所与之思维论题下，以求目前所有材料中之最适合者，于是貌似一贯，论述之雄辩之。

    反之，先验的位置论，仅包含以上所举一切比较及区别所有之四项目。此等项目之所以异于范畴者，乃由于其并不依据所以构成对象之概念者(量、实在性)以呈现对象，乃仅用以在对象所有之一切杂多中，叙述表象(此为先于事物概念者)之比较耳。但此种比较，首先需要反省，易言之，需要规定“所比较之事物表象”所属之位置，即此等表象是否为纯粹悟性所思维者，抑为感性在现象中所授与者。

    吾人能在逻辑上比较概念，无须顾虑其对象所属之能力，即无须顾虑其对象为属于悟性之本体，抑或为属于感性之现象。但若吾人欲以此等概念进达其对象，则吾人首必求助于先验的反省，以决定此等对象为何种能力之对象，为悟性之对象，抑为感性之对象。缺乏此种反省，则此等概念之用法，极不安全，发生所误想之综合原理，此等原理为批判的理性所不能承认，且纯为根据于先验的意义含混而来者，即以纯粹悟性之对象与现象相混是也。

    以无此种先验的位置论，因而为反省概念之歧义所欺，莱布尼兹乃建立一世界之智性的体系，即彼信为纯由悟性及其思维之特殊的方式概念，以比较一切对象，即能获得事物内部性质之知识。吾人之反省概念表(按即同一与差别等等)实与吾人以所未期待之利益，即使莱氏体系所有一切部分中之特征，同时使其特有之思维方法之主要根据(此实根据于误解而来者)皆显现于吾人之目前。莱氏仅由概念以比较一切事物，所见及者当然除由悟性所由以区别其纯碎概念彼此间所有之差别以外，别无差别。感性直观之条件负有其自身所有之差别者，莱氏并不视之为本源的差别，盖在莱氏，感性仅为表象之混杂状态，而非表象之特殊源流。故就彼之见解而言，现象为物自身之表象。此种表象在逻辑的方式中实与悟性之知识大异，此为彼所承认者，盖由此等表象通常缺乏分析，以致混杂所附随之表象在事物之概念中，此种混杂，悟性知如何自概念中清除之者也。

    一言以蔽之，莱布尼兹使现象智性化，正与洛克按其悟性论(noogony)(如容我用此名称）

    之体系，使一切悟性之概念感性化——即将一切悟性概念说明为仅属经验的概念或反省所得之抽象的概念——相类。此两大哲学家并不以悟性及感性为两种不同之表象源流，推二者联合始能提供事物之客观的有效判断，乃各执其一，视为与物自身直接相关者。

    至其他一能力则视为仅混乱此种特选能力所产生之表象，或则视之为整理此等表象者。

    故莱布尼兹纳就悟性以比较感官对象而以之为普泛所谓之事物。第一莱氏仅在对象应由悟性判断为同一或差别之限度内比较之。且因彼所见及者，仅为对象之概念，而非对象在直观中(对象仅在其中始能授与吾人)之位置，乃完全置此等概念之先验的位置于不顾(对象是否应列在现象中或为物自身)，故彼自必以其无差别之同一律(此仅对于普泛所谓事物之概念有效者)推及于感官之对象(mundus phaenomenon)，且彼信为由此大为增进吾人所有之自然知识。我如知一滴之水——在其所有一切内的规定中——为物自身，又如任何一滴水之全部概念与一切其他一滴水之概念同一，则我自不能容许任何一滴水与任何其他一滴水有所差别。但若此滴水为空间中之现象，则此滴水不仅在悟性中有其位置(在概念下)，且在感性之外的直观中(在空间中)亦有其位置，而物理的位置则与事物之内的规定，固绝不相关者也。乙之一位置能包有“与甲位置中之某事物完全相类相等”之事物，此事之易于令人承受，正与事物内部一若彼此间永久如是相异之易于令人承受相同。位置之相异——无须更有条件——不仅使对象(视为现象者一)之多数及差别可能，且又使之成为必然者。故以上所称之法则(按即无差别之同一律)并非自然之法则。仅为“纯由概念以比较事物”之分析的规律耳。

    第二，实在(视为纯粹的肯定)在逻辑上彼此绝无抵触之原理，若就概念之关系而言，固全然为一真实命题，但就自然或任何物自身而言，则绝无意义者也。盖其间实际的抵触，确曾发生；例如甲-乙=0之事例，即二实在联结在同一之主体中互相消除其效果。

    此由自然中所有一切障碍及反动之进程不绝呈显于吾人之目前者，因其依据于力，故必名之为实在的现象(real tatis phaenomena)。力学通论实能以先天的规律指示此种抵触之经验的条件，盖力学通论乃就力之方向之相反以说明之，而此种条件全然为“实在之先验的概念”所忽略者也。莱布尼兹虽未曾以以上之命题(按：即实在在逻辑上彼此绝无抵触)为新法则，但实用之为新主张，而其后继者则明显采人其莱布尼兹、完尔夫学说之体系中矣。

    依据此种原理，一切害恶纯为“造物”所有制限之结果，即不过否定性而已，盖因与实在抵触者，仅有否定。(此就普泛所谓事物之纯然概念而言，固极真确，但就所视为现象之事物而言，则不然)。莱氏学徒又以联结一切实在在一存在体中而不惧其有任何抵触，不仅视为可能，且视为极自然者。盖彼等所唯一承认之抵触，仅为矛盾之抵触，诚以一事物之概念其自身将因此而消灭者也。彼等并不容认有交相侵害之抵触，在此种抵触中，两实在的根据各破坏其他实在的根据所有之效果——此一种抵触，仅在感性中所呈现于吾人之条件范围内，始能表现于吾人者也。

    第三，莱布尼兹之单子论(diemonadologie)除其纯在与悟性之关系中表现“内部及外部之区别”所有彼之表现形相以外，绝无任何根据。普泛所谓实体必有其某种内部性质，故此内部性质解脱一切外部关系，因而亦非他物所合成者。故单纯性为物自身中内部所有事物之基础。但实体之状态中内部所有事物，决不能由位置、形状、接触或运动所成(以此等规定，一切皆为外部关系)，故吾人所能赋与实体之内的状态，除吾人所由以内向规定吾人之感官者——即表象之状态——以外，绝无任何内部状态。故此乃完成单子之概念者，盖单子虽用为构成全宇宙之基本原质，但除仅由表象所成之活动能力以外，并无其他活动动力，严格言之，此等活动力之效能，仅限于其自身中。

    以此之故，荣氏之可能的交相作用之实体间共同相处关系之原理，自当为预定调和，而不能为物理的影响作用矣。盖因一切事物纯为局限于内部之事物，即其活动仅限于其自身所有之表象，故一实体之表象状态不能与其他实体之表象状态有任何有效之联结。

    故必须有第三者原因规定一切实体，因而使其状态彼此相应，且此非在各特殊事例中由偶然之特殊干与为之(systema assist－entiae)，乃由于——对于一切实体皆有效力——一原因理念之统一，此等实体自必同一在此原因理念之统一中，获得其存在及永恒性，因而亦必依据普遍的法则在此理念中获得其交相作用之相应性。

    第四，莱布尼兹之空间时间说，使此等感性方式智性化，此全由于此先验的反省之同一谬见而来也。盖我若纯由悟性表现事物之外部关系，则此仅能由事物交相作用之概念表现之；又若我欲联结同一事物之两种状态，则此仅能在因果之秩序中为之。因之，莱布尼兹以空间为实体共同相处关系中之某种秩序，以时间为实体所有状态之力学的继起。空间时间之所视为具有其自身固有之性质而与事物无关者，莱氏则归之于其概念之混淆，因其混淆，使吾人以纯为力学的关系之方式，视为特殊的直观，独立自存而先于物自身者。故在莱氏，空间时间乃“物(实体及其状态)自身之联结”所有之直悟的方式；事物则为直悟的实体(substantiae noumena)。且因莱氏不容感性有其特有之直观形相，而将对象之一切表象——甚至并经验的表象——皆求之于悟性中，所留存于感官者，仅为紊乱“悟性之表象”而使之畸形等等可鄙之事业而已，故除以智性化之概念对于现象亦有效力以外，莱氏并无其他可遵由之途径。

    但即吾人由纯粹悟性对于物自身能综合的有所言说(但此为不可能者)，亦仍不能适用于现象，盖现象非表现物自身者。在论究现象时——根据先验的反省——我常不得不在感性之条件下比较我之概念；因之空间时间非物自身所有之规定，乃现象所有之规定。

    至物自身为何，非我所知，且我亦无须知之者，盖因事物除现象以外，绝不能呈显吾人之目前者也。

    至其他之反省概念，亦应以同一之方法论究之。物质为现象的实体(substantiaphaenomenon)。其内属物质之事物，我在物质所占据空间之所有一切部分中及物质所发挥之一切效果中求之，至此等事物之为外感现象，固无论也。故我绝不能有绝对的内部性质，而仅有相对的内部性质，且其自身亦为外部关系所构成者。至物质之绝对的内部性质，视为应由纯粹悟性所思维者，实不过幻影而已；盖物质非纯粹悟性之对象，至其能为吾人所名为物质现象之根据之先验的对象，则纯为吾人所不能理解(即令有人能教示吾人)之某某事物。盖吾人之所能理解者，仅为在直观中附随有与吾人言语相应之某种情状之事物。以吾人绝不能洞知事物内的性质为憾者，其意义如为吾人由纯粹悟性不能理解所表现于吾人之事物其自身为何，则此等抱憾极不合理。盖其所要求者，乃在吾人无须感官即能认知事物，直观事物，因而吾人须有与人类所有全然不同之知识能力，且其相异并非程度之差，就直观而言，实为种类之异——易言之，吾人应非人间而为“吾人并其是否可能亦不能言，至关于其性质尤非所知”之存在物。由现象之观察及分析，吾人深入自然之内部隐秘，绝无一人能言此种知识在时间中能推展至何种程度为止。

    但即以所有一切此种知识，且即令自然全部皆为吾人所知，吾人仍绝不能解答此等越出自然以外之先验问题。其理由则以并未授与吾人内感以外之直观，以观察吾人自身之心，而感性来源之秘密，则正在此心中也。感性与对象之关系，及此客观的统一之先验的根据为何，其为甚深隐秘之事绝不容疑，故吾人(关于吾人自身亦仅由内感知之，因而视为现象)绝不能以感性为发见现象以外某某事物之最适合之探讨工具——但吾人固渴望探讨此非感性之原因者也。

    纯基于反省活动对于种种论断之批判，其所以有极大效用者，实在显露凡对于“仅在悟性中互相比较之对象”所有论断之绝无意义，同时又证实吾人之主要论点——即现象虽不视为物自身而包括在悟性之对象中，但现象为吾人所有知识对之能具有客观的实在性之唯一对象，易言之，关于现象实具有与其概念相应之直观者也。

    吾人如在纯然逻辑形态中反省时，则吾人仅在悟性中比较概念，以观二者是否具有同一内容，二者是否矛盾，某某事物是否包含在概念中者抑或自外部所附加者，二者之中孰为“所与者”，孰仅用为思维“所与者”之形相。但我若应用此等概念于普泛所谓对象(先验的意义)而不规定此对象是否为感性的直观之对象，抑为智性的直观之对象，则在此——禁止其概念之有任何非经验的使用——所谓对象之观念中，立即启示其所有制限，且即由此事实证明“所视为普泛所谓事物之一种对象”之表象，不仅不充分，且当其无感性的规定而脱离任何经验的条件时，实为自相矛盾者。故结论只有二途，或必须抽去一切对象(如在逻辑中)；若容有对象，则必须在感性直观之条件下思维之。盖直悟的对象需要“吾人并未具有之全然特殊直观”，在缺乏此种直观时，则此种对象之在吾人实等于无，且现象之不能为对象自身，则又极为明显者也。顾我若仅思维普泛所谓之事物，则此等事物所有外部关系中之差别，自不能构成物自身之差别；反之，事物所有外部关系之差别，实以物自身之差别为前提者。又若一方之概念与他方之概念间并无内的差别，则我仅在不同之关系中，设定同一之事物。更进一步言之，增加一纯然肯定(实在性)于其他肯定上，实积极的增加肯定；绝不因此而有所消除或妨阻；故事物中之实在者，决不能自相矛盾——以及等等。

    就以上吾入之所说明者言之，反省概念由于某种误解，在悟性之使用上实有极大影响，甚至使一切哲学家中最优越者之一人陷入于虚妄之智性的知识体系，此种体系乃无须感官之助即欲规定其对象者。正惟此故，说明此等概念之歧义中所以惑人——引起此等误谬的原理——之原因，实有极大效用，可以之为规定悟性限界而使之安固之最可依恃之方法。

    凡与一概念普遍的一致或相矛盾者，则亦必与包含于此概念下之一切特别事物一致或相矛盾(dictum de omni et nullo)，此命题固被真实；但若变更此逻辑的原理而为：

    凡不包含在普遍的概念中者，亦不包含于在此概念下之特殊的概念中，则背谬矣。盖此等概念之所以为特殊概念者，正因其自身中包有“普遍的概念中所含有者”以上之事物。

    但莱布尼兹之全部智性体系皆根据于此后一原理；故其体系实与此原理及由此原理所发生之一切歧义(在悟性之使用中)同时倾覆。

    无差别之同一律实根据于此种假定前提，即凡某种差别在普泛所谓事物之概念中所未见及者，在物自身中亦不见及之，故一切事物在其概念中彼此无分别者(质或量)，全然为同一之事物(unmoro eadem)。盖因在普泛所谓事物之纯然概念中，吾人抽去其直观之种种必需条件，今乃以吾人所抽去之条件——以奇异的假定——视为绝不存在之事物，除在其概念中所含有者以外，绝不承认为事物之所有。

    空间一立方尺之概念，不问在任何处所及任何度数思维之，其自身始终同一。但两立方尺则纯由其位置不同(num ro diversa)在空间中有所区别；此等位置为——此概念之对象在其中授与之——直观之条件；但并不属于概念而全然属于感性。故在事物之概念中除否定的陈述与肯定的陈述相联结以外，绝无矛盾；纯然肯定的概念在其联结时，决不能产生任何彼此相消之事。但在——实在(例如运动)在其中授与之——感性的直观中，则尚有在普泛所谓运动之概念中所已除去之条件(相反之方向)，此等条件乃使抵触可能者(虽非逻辑的抵触)，即如自完全积极的事物产生一零(=0)之抵触。故吾人不能因实在之概念中不见有抵触，即谓一切实在皆自相一致者也。

    依据纯然概念而言，内部的事物乃一切关系——即外部规定——之基体。故我若抽去直观之一切条件，而仅限于普泛所谓事物之概念，则我自能抽去一切外部关系，而尚存留有“其绝不指示关系而仅指示内部规定”之某某事物之概念。自此点而言，则似可谓不问事物(实体)在任何状态中皆有绝对内的而先于一切外的规定之某某事物，盖因此乃最初“所以使外的规定可能”者；因之，此种基体以其自身中已不包有任何外的关系，而为单纯的。(物体除关系以外，绝不含有任何其他事物，至少亦为其并存之各部分间之关系。)又因除由吾人之内感所授与之内部规定以外，吾人绝不知其为绝对内部的之规定，故此种基体不仅单纯的，且亦为(以吾人之内感类推之)由表象所规定者；易言之，一切事物实为单子，即为具有表象之单纯的存在物。如在普泛所谓事物之概念以外，别无“外的直观之对象唯在其下始能授与吾人”之其他条件——纯粹概念事实上为已抽去此等条件者——则此种论辩，或全然正当。盖在此等条件下，以吾人所见空间中之常住的现象(不可入的延扩)，仅能包含关系，绝无其为绝对内的之事物，但此仍为一切外的知觉之基本基体。纯由概念，若不思维其为内部的之某某事物，我实不能思维其为外部的之事物；此即关系之概念以绝对的(即独立的)所授与之事物为前提，无绝对所授与之事物，关系即不可能云云之充分理由。但在直观中，则包有为事物之纯然概念中所不能见及之某某事物；此某某事物产生“由纯然概念所绝不能知之基体”，即空间、空间及其所包含之一切，皆纯由——方式的或亦实在的——关系所成。因其无绝对内部的要素，事物绝不能由纯然概念表现之，故我不能主张“其包摄在此等概念下之物自身”中及其直观中，亦无“绝不根据于全然内部的事物”之某某外部的事物。吾人一度抽去直观之一切条件，所留存于纯然之概念中者，我承认仅有——外部的事物所唯一由以可能之——普泛所谓内部的事物及其相互间之关系。但此种仅建立于抽象上之必然性，在直观中所授与——具有仅表现关系之规定而无任何内部的事物为其基础——之事物之事例中，决不发生；盖此种事物非物自身而纯为现象也。举凡吾人就物质所知者，纯为关系(吾人之所名为“物质之内部规定”者，仅为比较的意义之内的)，但在此等关系中，有若干为独立自存而永恒者，由此等独立自存而永恒者始能与吾人以确定之对象。我若抽去此等关系，则绝无事物留存为我所思维云云，并不排除所视为现象之事物之概念，亦不排除抽象的对象之概念。所除去者乃“由纯然概念所能规定之对象”之一切可能性，即本体之可能性。以事物为应全由关系所成，闻之固令人惊奇。但此种事物纯为现象，不能由纯粹范畴思维之；其自身即纯为“普泛所谓某某事物与感官间之关系”所成。故若吾人以纯然概念开始，则除视一事物为别一事物中所有规定之原因以外，决不能以任何其他方法思维抽象的事物之关系，盖此即为吾人悟性所以思维关系之方法。但因吾人在此种事例中忽视一切直观，故吾人将“杂多之相异分子所由以决定其相互位置”之特殊形相——即在一切经验的因果作用中以为前提之感性(空间)方式——排除不顾。

    纯然直悟的对象，吾人如指此等无须感性图型由纯粹范畴所思维之事物而言，则此种对象乃不可能者。盖吾人所有一切悟性概念之客观的使用之条件，纯为吾人所有感性的直观之形相，对象即由之授与吾人者；吾人如抽去此等对象，则概念与任何对象皆无关系矣。即令吾人欲假定一种感性的直观以外之直观，而吾人所有思维之机能，关于此种直观，固依然毫无意义也。但若吾人仅以直悟的对象为“非感性的直观”之对象，为吾人所有范畴所不能适用，因而吾人绝不能有关于此种对象之任何知识(不问直观或概念)，则此种纯粹消极的意义之本体，自当容许。盖此不过谓吾人所有之直观并不推及于一切事物，而仅限于吾人所有感官之对象，故其客观的效力有所限制，而留有其他种类直观之余地，即留有“为此种直观之对象之事物”之余地。但在此种事例中，本体之概念乃想当然者，即本体乃吾人既不能谓其可能又不能谓其不可能之事物之表象；盖吾人所知者，除吾人所有之感性的直观以外，不知有其他种类之直观；范畴以外，不知有其他种类之概念，而此二者皆不能适合于非感性的表象者也。故吾人不能积极的推广吾人思维所有对象之范畴在感性条件以外，而主张于现象之外别有纯粹思维之对象(即本体)，盖因此种对象实无“其可指示之积极的意义”。诚以就范畴而言，吾人必须承认其不适于物自身之知识，且若无感性之资料，则范畴仅为悟性统一之主观的方式，并不具有对象。至思维自身，固非感官之所产，就此点而言，自亦不为感官所制限；但并不因而即谓思维具有其自身所有之纯粹使用而无须感性之助，盖若如是则思维即无对象矣。

    吾人不能以本体为此种对象，盖因本体乃指“其与吾人所有之直观悟性完全不同之直观悟性”所有想当然之对象概念，其自身实一问题。故本体之概念，非对象之概念，而为与吾人感性之限界所不可避免必然联结之问题——此即能否有完全在吾人直观以外之对象之问题。此为仅能以不定态度答复之问题，即谓因感性直观不能无差别推及于一切事物，故留有其他不同种类之对象之余地；因之此种对象自不能绝对的否定，但因吾人并无关于此等对象之确定的概念(盖因无范畴能作此种目的之用)，亦不能主张其为吾人所有悟性之对象。

    故悟性由此限制感性，但并不因而推广其自身所有之范围。在警告感性不可僭妄主张其能适用于物自身而仅限于现象之过程中，悟性固思维及“为其自身所有之对象自身”，但仅视之为先验的对象，此种对象乃现象之原因，因而其自身非现象，且不能思维之为量、为实在、为实体等等者(盖因此等概念常需“其所由以规定一对象”之感性的方式)。至此种对象是否在吾人内部中见之，抑在吾人以外见之，是否在无感性时，亦立即消灭，抑或在无感性时，尚能留存：凡此种种，皆完全非吾人所知者也。吾人如以其表象为非感性之理由，而欲名此种对象为本体，吾人固可任意为之。但因吾人绝不能应用吾人所有之悟性概念于此种对象，此种表象之在吾人，仍属空虚，除以之标识吾人感性知识之限界而留有吾人所不能以可能的经验或纯粹悟性填充之之余地以外，实无任何其他用处。

    故此种纯粹悟性之批判，并不容许吾人在能呈现为现象之对象以外，创造对象之新领域，而趋入直悟的世界之迷途；不仅如是，且即此等对象之概念，亦不容吾人有之者也。其误谬——其明显为此种错误的尝试之原因，以及虽不能证明其尝试为是，但实辩解此等尝试者——实在背反悟性之职分，先验的使用悟性，以及使对象即可能的直观合于概念，而不使概念合于可能的直观，顾对象之客观的效力，实唯依据概念合于可能的直观之一点。至此种误谬，则由统觉及思维先于“表象之一切可能的确定顺序”之事实而来。故吾人之所应为者，在思维普泛所谓之某某事物；同时一方以感性的形态规定之，他方则使直观此事物之形相与抽象所表现之普遍的对象相区别。吾人所应留置不可为者，乃“仅由思维以规定对象”之一类形相——此纯为无内容之逻辑的方式，但在吾人视之，亦可为“与感官所限制之直观无关之对象自身存在(本体)之形相”。

    在终结先验分析论以前，吾人尚须附加数语，虽未见特殊重要，但为体系完备计，实可视为所必需者也。先验哲学所通常以之开始之最高概念，乃可能与不可能之区分。

    但因一切区分皆以一被区分之概念为前提，故尚须一更高之概念，此即普泛所谓对象之概念，但此乃以相当然之意义用之，并来决定其为有为无者。以范畴为与普泛所谓对象相关之唯一概念，故辨别对象之为有为无，将依据范畴之顺序及在其指导下而进行。

    (一)与总、多、一之概念相反，为抹杀一切事物之概念，即绝无之概念。故无任何可指之直观与之相应之概念，其对象为等于无。此如本体为“无对象之概念”(ensrationis推论的实在)不能列入可能性中，但亦不能即以此故而断言其为不可能；又如某种新基本力，在思维中容受之虽不自相矛盾，但在吾人之思维亦不为自经验而来之任何例证支持之，故不能以之为可能者。

    (二)实在为有；否定为无，即“缺乏对象之概念”，如影、寒等(nihilprivativum缺乏的无)。

    (三)“直观之纯然方式”并无实体，其自身非对象而纯为对象(所视为现象者)之方式的条件，如纯粹空间与纯粹时间(ensimaginarium想象的实在)。此二者乃直观之方式，固为某某事物，但其自身非所直观之对象。

    (四)“自相矛盾而不能成立之概念”之对象，因其概念不能成立，故其对象乃不可能者，例如两直线所作之图形(nihil negativum否定的无)。

    故此种“无之概念”之区分表，应如下所列。(与之相应之有之区分，因此自明，毋待多述。）

    无，为：

    (一)无对象之空虚概念(ens rationis）

    (二)概念之空虚对象(三)无对象之空虚直观

    (nihil privativum)(ens imaginarium）

    (四)无概念之空虚对象

    (nihil negativum）

    吾人观(一)推论的实在与(四)否定的无之区别，盖因前者不列入可能性中，以其纯为空想故(虽不自相矛盾)，而后者之与可能性相反，则以其概念即取消其自身故。但二者皆为空虚概念。反之，(二)缺乏的无及(三)想象的实在，则为概念之空虚资料。设无光线授与感官，则吾人不能表现黑暗，又若无延扩体为吾人所知觉，则吾人不能表现空间。故否定及直观之纯然方式，在其缺乏实在的某某事物时，皆非对象。

    第二编 先验辩证论

    导言

    一 先验的幻相

    吾人曾泛称辩证法为幻想之逻辑。此非指概括性理论而言；盖概括性乃真理，但以不充分之根据知之耳，且其知识虽不完备，亦不以此而谓为虚伪；故此种理论不能与逻辑之分析部分相分离。吾人更不能有正当理由视现象与幻相为同一之事物。盖真理或幻相不在对象中(在此对象为吾人所直观之限度内)，而在吾人关于对象之判断中(在此对象为吾人所思维之限度内)。故谓感官无误谬实极正当—一此非因感官常能判断正确，实因感官绝无判断故耳。是以真理与误谬以及引入误谬之幻相，唯在判断中发见之，即唯在对象与悟性之关系中发见之。在完全与悟性法则相合之知识中，并无误谬。在感官之对象中——以其绝不含有判断——亦无误谬。无一自然力由其自身能背反其自身所有之法则。故悟性(不受其他原因之影响)，感官皆不能由其自身陷入误谬。悟性之不陷入误谬，盖因悟性若仅依据其自身所有之法则活动，则其结果(判断)自必与此等法则相合；与悟性之法则相合，乃一切真理中之方式的要素。至若感官则其中绝无判断，既无真实之判断，亦无虚伪之判断。今因吾人在悟性、感官二者以外，并无知识源流，故误谬纯由感性于不识不知中影响及于悟性而起，由此种影响乃致判断之主观的根据与其客观的根据混合，而使悟性违反其真实之机能，——适如运动中之物体其自身常继续就同一方向之直线进行，但若受别一方向中活动之其他力量之影响，则顿成曲线运动矣。欲使悟性之特殊活动与杂入悟性活动中之力量相分别，则必须视误谬判断为二力间之对角线——二力在两种不同方向规定判断，一若各包有一角——而分解此种复合活动为悟性及感性两种单纯活动。在纯粹先天的判断之事例中，此为先验的反省所应尽之职务，由此种反省，一如吾人以上所述，对于各表象皆使之归属其在各自相应之知识能力中所有之位置，因之一方及于他方之影响，亦从而辨别之矣。

    吾人今非论究经验的(例如视觉的)幻相，此种幻相在“本为极正确之悟性规律”之经验的使用时所发生，由此种幻相，判断能力遂为想象力之影响所误；吾人所欲论究者仅在先验的幻相，此乃影响于“绝无在经验中行使意向之原理”，故在此种事例中吾人至少应有一种“原理所以正确”之标准，以其缺乏一切批判之警戒，此种先验的幻相遂引吾人完全越出范畴之经验的使用以外，而以纯粹悟性之纯然虚伪扩大，蒙蔽吾人。吾人今名“其应用全然限于可能的经验限界内”之原理为内在的，而名宣称超越此等限界者为超验的。所谓超验的，我并非指范畴之先验的使用或误用而言，盖此种先验的使用或误用，乃判断能力未受批判之正当制抑因而未充分注意纯粹悟性所能唯一容许其自由活动之境遇限界所生之误谬。我所指者乃鼓励吾人破弃一切境界范篱，夺获——不承认有所谓划境限界之-全然新领域之现实原理。故先验的与超验的非可通用之名词。吾人以上所述纯粹悟性之原理，仅容有经验的使用，而不容有先验的使用，即不容有推及经验限界以外之使用。反之，一原理撤废此等限界甚或实际指挥吾人超越此等限界者，则名之为超验的。吾人之批判如能显露以上所指一类原理中之幻相，则仅限于经验的使用之原理，与此等超验的相对立，可名之为纯粹悟性之内在的原理。

    由纯然模拟推理方式所成之逻辑的幻相(方式的误谬推理之幻相)，全由不注意于逻辑的规律而起。苟一旦注意吾人目前之事例，则此幻相立即完全消失。反之，先验的幻相则即在已发见其为幻相及由先验的批判明知其无实效以后，亦不终止(例如“世界必须有一时间上之起始”云云命题中之幻相)。其原因则在吾人所有理性(主观的所视为人类知识之能力)之使用，本有基本的规律及格率，以及此等规律及格率皆具有客观的原理之外形。于是吾人乃以吾人所有概念互相联结之主观的必然性(此乃胜于悟性者)，视为物自身之规定中所有客观的必然性。此为不能避免之幻相，亦犹吾人观海终不免视天际水平高于海岸(此因由较高光线视天际水平耳)；更引一较适之例，则天文学家亦不能免视月初升时较大于常时，彼固不为此幻相所欺者。

    故先验辩证论以能显露超验的判断之幻相即已足，而同时又注意不为其所欺。至此幻相应如逻辑的幻相，实际消失而终止其为幻相云云，则绝非先验辩证论之所能成就者也。盖今所论究者乃自然的而不可避免之幻相，此种幻相本依据主观的原理，而欺蔽吾人貌似客观的；至逻辑的辩证论，则在其摘发虚妄推理时，仅论究其应用原理时之误谬，或论究其模拟此种推理时所有人造之幻相。故实有一种纯粹理性之自然的不可避免的辩证法——此非愚者因缺乏知识而惑乱其自身之辩证法，亦非伪辩之士欲惑乱有思虑之民众特意发明之辩证法，乃与人类理性不可分离之辩证法，且即显露其为欺妄，亦不能终止其惑乱理性而仍继续陷理性于一时迷妄，时时须更正之者也。

    二 纯粹理性为先验的幻相之所在处

    甲、论理性

    吾人一切知识始自感官进达悟性而终于理性，理性以外则无“整理直观之质料而使之隶属于思维之最高统一”之更高能力矣。顾我欲说明此种知识之最高能力，颇感困难。

    盖理性与悟性相同，能用之于纯然方式的方面(即逻辑的形态)，理性在其中抽去知识之一切内容。但理性又能有实际的使用，盖因理性在其自身中具有某种概念及某种原理之源泉，而此种概念及原理，理性皆非自感官或悟性假借来者。前一能力(按即方式的使用）

    久为逻辑学者所规定为间接推理之能力(以与直接推理consequentiis immediatis相区别)；但后一能力(即其自身产生概念之能力)之性质，则就此定义不能理解之。今因吾人分理性为逻辑的能力与先验的能力，故吾人不得不推求关于此“包含此两种概念若隶属于其下者之知识源流”之一种更高概念。由悟性之概念类推，吾人固可期待逻辑的概念能为先验的概念之关键，而逻辑概念之机能表，能立即与吾人以理性概念之系谱者也。

    在先验逻辑之第一卷中，吾人以悟性为规律之能力；今名理性为原理之能力以之与悟性相区别。

    “原理”一名词，意义甚含混，通常指凡能用为原理之任何知识而言(即令此种知识就其自身及就其本来之起源言，本非原理)。一切普遍命题，乃至由归纳自经验得来之普遍命题，皆能在三段推理中用为大前题；但其自身并不因此而为原理。数学公理(例如两点之间仅能作一直线)乃先天的普遍知识之例证，故对于所能包摄于其下之事例，自当名为原理。但我不能因此谓我自原理以知普泛所谓直线之性质及此直线之自身，盖此直线我仅能在直观中感知之也。

    故由原理所得之知识，仅为我由概念以知“普遍中之特殊”之一类知识。因之，一切三段推理皆为“由原理演绎知识”之形相。盖大前题常授与一概念，凡包摄于此概念下——一若包摄于一条件下—一之一切事物，皆依据原理而自此概念知之。今因任何普遍的知识皆能用为三段推理中之大前题，且因悟性以此种普遍的先天命题提示吾人，故此等命题就其可能之使用而言，亦能名之为原理。

    但若吾人就此等命题之由来以考虑命题之自身，则纯粹悟性所有之基本命题，殆非根据概念而来之知识。盖若吾人不为纯粹直观(在数学中)或“普泛所谓可能的经验之条件”所支持，则此等命题即非先天的所可能。“一切发生之事物皆有一原因”云云之命题，不能仅自“普泛所谓发生之概念”推论而得；事正与之相反，此种命题乃指示——关于所发生之事物，吾人如何能在经验中获得任何实际确定之概念－－之基本命题。

    是以悟性绝不能提供“自概念而来之任何综合知识”；此种自概念而来之综合知识应毫无制限，当然名之为原理者。但一切普遍的命题亦能以比较的意义称之为原理。

    此为久所期望之事——在某时期(谁知其为何时！)或能实现——即吾人应能返溯之民法所有之普泛原理以免民法之无限增加。盖惟在此等原理中，吾人始能期望发见吾人所欲称为立法简易化之秘密。在此领域中，法律仅为“欲使自由能完全与其自身调和”(按即不自相抵触)所加于吾人所有自由之制限；盖因法律之目的在——完全吾人自身所建立，且由此等概念吾人自身即能为其源因之——某某事物(按即完全自津之道德)。但对象自身即事物之本性应从属原理，且应依据纯然概念规定之云云，此一种要求即非不可能，至少亦与常识大相违反。顾不问其如何(此为吾人仍应研讨之问题)自原理引来之知识，与仅由悟性所得之知识，其绝不相同，至少今已明证之矣。悟性知识自亦能采取原理之形式而先于其他某某知识，但就其自身言，在其为综合的知识之限度内，悟性知识并不仅依据思维，且在自身中亦不包有自概念所得之普遍事物。

    悟性可视为由规律以保持现象统一之能力，理性可视为在原理下保持悟性规律之统一之能力。故理性绝不直接应用于经验或任何对象，而仅应用于悟性，盖欲借概念与“悟性之杂多知识”以先天的统一，此种统一可名之为理性之统一，与悟性所能成就之统一，种类绝不相同也。

    此为完全不用例证即能使人明晓关于理性能力之普遍概念。至此等例证，则待论究进展时提示之。

    乙、理性之逻辑的使用

    通常在直接所知与间接推论所得之二者间，设有区别。三直线所包围之图形，其中有三角，此为直接所知者；但此等三角之和等于二直角，则纯自推论得之者。惟因吾人常用推论，积久成习，不再注意此种区别，此如在所谓感官之错觉中，履行实际仅自推论所得者视为直接所知觉之事物。在一切推理之进程中，皆先有一基本命题，其次有一其他命题，即自基本命题引得之结论，以及最后复有“结论之真理所由以与基本命题之真理不可分离的”联结之推理法(逻辑的归结)。推论所得之判断如已如是包含于先在之判断中，即此判断可无需第三表象之媒介而自“先在判断”中引得之，此种推理法名为直接的推理(consequentia immediata)——我则宁名之为悟性推理。但若除基本命题中所包有之知识以外，尚需其他判断以产生其结论者，此种推理法应名为理性推理(vernun－ftschluss)。在“人皆有死”之命题中，已包含“若干人必有死”“若干必有死者为人”“绝无不死之道者为人”等等之命题；故此等命题乃自“人皆有死”命题之直接结论。反之，“一切有学问者必有死”之命题，并不包含在基本命题中(盖有学问者之概念绝不在此基本命题中发现)，仅能由一间接判断自基本命题推论得之也。

    在一切三段推理中，我最初由悟性思维一规律(大前提)。其次我由判断力包摄所知之某某事物于规律之条件下(小前提)。最后，由规律之宾词，即先天的由理性以断定由此所知者(结论)。敌视为规律之大前提，在所知者与其条件之间所表现之关系，乃各种不同三段推理之根据。因之，三段推理与判断相同，依据判断在悟性中所由以表现“所知者之关系”之不同方法共有三种；即断言的、假设的、抉择的三者是也。

    一如通常所习见，构成结论之判断如成为问题——审察其是否由已授与之判断推论而来，以及是否由之思维一绝不相同之对象——则我在悟性中探求此结论之所主张，以发见其是否依据普遍规律从属某某条件。我若发见此一种条件，又若结论之对象能包摄在所与之条件下，则其结论乃自对于知识之其他对象亦能有效之规律演绎而来者。由此观之，理性在推理中努力使由悟性所得之种种杂多知识，规约至最小数目之原理(普遍的条件)，由是以达其中之最高可能的统一。

    丙、理性之纯粹使用

    吾人能否使理性孤立，如视之为孤立则理性是否为“纯自理性发生且理性由之与对象相关之概念及判断”之独特源流；抑或理性仅为以“所谓逻辑的之某种方式”加于所与知识之一种附属的能力——此一种能力乃由以规定“由悟性所知者之相互关系”，在其能由比较以完成此事之限度中，使低级规律包摄于高级之规律下者(即此等规律其条件乃包括低级之条件在其所有之范围内者)？此为吾人今所准备论究之问题。就事实言，规律之增多及原理之统一，乃理性之要求，其目的在使悟性彻底自相一致，正与悟性使直观之杂多从属概念，由是而联结杂多相同。但此一种原理对于对象并不规定任何法则，且不包含认知或规定对象本身所以可能之任何普泛的根据；仅为有条理的整理吾人悟性所有之主观的法则，即由悟性概念之比较，此种原理能规约此等概念至最少可能的数目；且此种原理并不能使吾人有正当理由要求对象具有适于悟性之方便及开展悟性等类之齐一性；故吾人不能以任何客观的效力归之于其格率。一言以蔽之，其问题为：理性自身——即纯粹理性——是否先天的包有综合的原理及规律，且此等原理以何而成？

    关于“纯粹理性在其综合知识中所有之先验原理”所依据之根据，理性在三段推理中之方式的逻辑的进程，实与吾人以充分之指导。

    第一、理性在三段推理中并不“为欲使直观从属规律”而与直观相关，唯与概念及判断相关。因之，即令纯粹理性与对象有关，亦非与对象及对象之直观有直接关系，仅与悟性及悟性之判断有关耳——悟性及悟性之判断最初直接处理感官及其所有直观，目的在规定其对象。故理性之统一非可能的经验之统一，根本与此种统一不同，盖此种统一乃悟性之统一。“凡一切发生之事物皆有一原因”之命题，非由理性所知亦非由理性所规定之原理。此种原理乃使经验统一可能者，绝不借助于理性，理性则以其脱离此种与可能的经验之关系，纯自概念绝不能设置任何此种综合的统一者也。

    第二、理性在其逻辑的使用中，惟在发见其判断(结论)之普遍的条件，而三段推理之自身亦不过由“包摄其条件于普遍的规律(大前提)下”所成之判断而已。今因此种规律之自身亦复从属理性之同一要求，故凡在实行可能时必须推求条件之条件[由上溯推理(prosyllogismus)推求之]，因此普泛所谓理性所特有之原理在其逻辑的使用中明为：

    ——对于“由悟性所得受条件制限之一类知识”推求其不受条件之制限者，由此使受条件制限者之统一完成。

    但此种逻辑的格率仅能由吾人假定以下之点而成为纯粹理性之原理，即若有受条件制限之事物授与时，则其互相从属所有条件之全部系列——此一种系列因其为互相从属之全部系列，故其自身为不受条件之制限者——亦同一授与，即此等条件系列包含在对象及其联结中。

    此一种纯粹理性之原理明为综合的；盖受条件制限之事物分析的仅与某种条件相关而不与“不受条件制限者”相关。由此种原理自必亦随而发生种种综合命题，关于此等命题，纯粹悟性——盖因悟性仅与可能的经验之对象相关，此种对象之知识及综合则常为受条件制限者—一绝无所知。此不受条件制限者如容认其现实性，则应就其与一切受条件制限者相区别之一切规定中特别考虑之，由此自必产生许多先天的综合命题之质料。

    但自此种纯粹理性之最高原理所发生之原理，其与一切现象相关，殆为超验的；即此种原理绝不能有任何适切之经验的使用。故此种原理与一切悟性原理全然不同，悟性原理之使用纯为内在的，盖因悟性原理所有之主题，仅为经验之所以可能。今试就“条件系列(不问其在现象之综合中或在普泛所谓事物之思维中)推及于不受条件制限者”之原理而言。此种原理是否具有客观的应用性？关于悟性之经验的使用，此种原理所包含之意义如何？抑或并无此种客观的有效之理性原理，而仅为一逻辑的教条，由其上溯层层更高条件以趋向完成，因而与吾人知识以最大可能之理性统一？其形误以理性此种必然要求视为纯粹理性之先验原理，以及吾人过于草率从事，在对象本身中设定完成无止境之条件系列欤？在此种情形中，是否有其他误解及幻想潜入三段推理中，盖其大前提(与其谓之假设，毋宁视为主张)自纯粹理性而来，顾乃自经验以上溯其条件？解答此种问题实为吾人在先验辩证论中之事业，此种辩证性质，吾人今将努力自其在人类理性中所深密隐藏之源流以阐明之。今分辨证论为两章，首章论究纯粹理性之超验的概念，次章论究其超验的及辩证的三段推理。

    第一卷 纯粹理性之概念

    不问吾人对于自纯粹理性而来之概念其所以可能应如何决定，至少此种概念之非由反省得来而仅由推理得来则甚确。悟性概念亦为吾人在经验之先，“且为经验故”而先天的思维之者，但悟性概念仅包含“对于现象所有反省之统一”而已(在此等现象必然属于可能之经验的意识之限度内)。对象之知识及规定，惟由悟性概念而可能者。悟性概念乃最初提供推理所必需之质料者，且无对象之任何先天的概念——悟性概念能自其推得——在其前。在另一方面，则悟性概念之客观的实在性，唯建立在以下之事实上，即因悟性概念构成一切经验之智性的方式，自必常能展示其在经验中之应用。

    “理性概念”之名称已预行指示吾人之所论究者，不容局限于经验之某某事物，盖因理性概念所与之有关之知识，乃任何经验的知识(乃至“可能的经验或知识之经验的综合”之全体)仅为其一部分之一类知识。无一现实经验曾完全与之适合，但一切现实经验皆隶属之。理性概念能使吾人思考(begreifen)，悟性概念则使吾人领悟(verstehen)(用以与知觉相关时)。理性概念如包有不受条件制限者，则与一切经验所隶属但其自身绝不为经验对象之某某事物相关——此某某事物乃理性在其推理中自经验以引达之者，且依据之以评量衡度其经验的使用之程度，但其自身则绝不成为经验的综合之一连锁。顾若此等概念具有客观的效力，可名之为推理所得之概念(conceptusratiocinati正当推理所得之概念)；设无此种效力，以其貌似推理所得而窃得承认者，则可名之为推论之概念(conceptus ratiocinantes伪辩的概念)。但因此事仅能在纯粹理性之辩证的推理一章中证明之，故吾人今尚不能论究之。同时，正与吾人名纯粹悟性概念为范畴相同，吾人对于纯粹理性概念应与以一新名称，而名之为先验的理念。吾人今将说明此名称而申述其所以正当之理由。

    第一节 泛论理念

    吾人之言语虽极丰富，但思索者常觉其自身缺乏严格适合其概念之名词而致惶惑，且因缺乏名词故，彼不能实际使他人——甚或其自身——理解其概念。制造新名词乃在言语中立法，其事鲜能有成；且在吾人求助于此最后方策以前，不如在古语陈言中检讨，审察其中是否已备有此概念及其适切之名词。即令一名词之旧日用法，由引用此名词者之疏忽以致意义晦昧，但固执此名词之特有意义(是否与本来所用之意义相同，虽仍可疑）

    较之因不能使他人理解吾人之概念而致摧毁吾人之目的者，固远胜多矣。

    以此之故，如仅有一名词，其设定之意义完全与某一概念相合，则因使此概念与其类似之概念相区别，乃极重要之事，故应善用此名词，不可仅为辞藻富赡计，用为其他名词之类同语，而应严密保持其自身固有之意义。否则此名词极易令人不注意其唯一特有之意义，而湮没于意义相远之其他一群名词中，且惟此一名词所能保持之思想亦因而丧失矣。

    柏拉图所用理念(idee)一名词，其意义所在，异常明显，不仅绝不能自感官得之，且远超(亚里斯多德所论究之)悟性概念，诚以在经验中从未见及与此理念相应之事物。

    盖在柏拉图，理念乃事物本身之原型，非以范畴之型态仅为可能的经验之枢钮者。以柏拉图之见解言之，理念乃自最高理性发生，自此最高源流成为人类理性所分有，人类理性今虽已非其本有之状态，但由还忆之进程(此即名为哲学)刻苦努力以还忆今已晦昧之旧日理念。我今不欲在文字上论究柏拉图所系属于此名词之意义。我仅须提示以下一点，即比较一著作者在日常谈话中或在著作中，关于其论题所表现之思想而发见吾人理解其思想实远过于彼自身，此为屡所见及之事。如柏拉图因并未充分确定其概念，故有时彼之言说甚或思维，与其自身之志向相反。

    柏拉图极知吾人之知识能力，在“仅依据综合的统一以缀合现象，俾吾人能领悟此等现象为经验”以外，尚感有遥为深远之需要。彼知吾人之理性自然崇高其自身以形成远超经验领域，即并无一所与之经验对象能与之相应，但仍须认为具有其自身之实在性，而绝非空想之知识。

    柏拉图在实践的领域，即在依据于自由——自由又复依据于理性所特产之知识——之领域中，发见其理念之主要例证。凡欲自经验引申德行之概念，而使(如多数人实际之所为者)至多仅能用为极不完全一类说明之例证者，成为由此以引申知识之范型，则将使德行成为依时代环境而变迁之事物，此乃一种不容构成任何规律意义晦味之怪物。

    反之，吾人皆知如以某人为德行之范型，则“吾人所以之与所指为范型者相比较而唯一由之以判断其价值之真实原型”，仅在吾人心中发见之。此真实原型乃德行之理念，至经验之可能的对象对于此理念则仅用为例证(证明理性概念之所命令者，在某程度内能实行之)而非视作原型。谓世无一人其行动曾切合于所包含在德行之纯粹理念中者云云，亦绝不足以证明此种思想之为空想。盖对于“道德价值或违反道德”之任何判断，其所以可能，亦仅由此理念；故理念实用为一切行为趋向道德完成所不可欠缺之基础——人类性质中所不可测知之障碍，虽使吾人离道德之完成甚远。

    柏拉图之共和国已成为谚语，视为仅能存于无聊思想家脑中之幻想的完成之显著例证，白罗克(brucker)曾以此哲学家所云“君主惟在参与此等理念始能统治完善”为笑谈。但吾人则与其措词于不能实行(此为最无聊而最有害之借口)视为无益而置之不顾，不如追求此种思想，至此大哲学家所不能领导吾人之处，则当更益努力阐发其原有意义。

    容许——依据“使各人之自由与一切他人之自由相调和之法则”——最大可能的人类自由之宪法(我之所以不言最大幸福者因幸福自必追随自由而来耳)实为一必须有之理念，不仅在初次制定宪法时且在一切法律中皆必奉为根本原理者也。盖在制定宪法及法律之始，吾人务须将现实存在之一切障碍置之不顾，盖此等障碍并非不可避免自人类之本性发生，乃起于一种极可矫正之原因，即在制定法律时忽视此等纯粹理念故耳。世实无较之庸俗陈诉于所谓与理想相反之经验云云，在哲学家更为有害更为无价值者。盖若此等制度在适当时期已依据理念建立，且若此等理念不由消除一切善意之粗朴概念(正因其自经验引来)所更替，则此种与理想相反之经验绝不存在。立法行政愈与以上所举之理念相调和，则刑罚愈希，故主张(如柏拉图所主张者)在一完善之国家绝不需要刑罚，实为至理名言。此种完善国家固绝不能实现；但无碍于此理念之为正当，理念欲使人类之法律制度日近于最大可能的完成，乃提此极限为其范型耳。盖人类所能到达之最高境域为何，理念与实现之间所有间隙之程度若何，乃无人能答——或应答——之问题。盖其结果一以自由为断；且超越一切特殊之制限者，即在此自由之权能中。

    但此不仅在人类理性展示真实因果作用之处，在理念成为(行为及其对象之)主动的原因之处，即在道德领域中，即就自然自身而言，柏拉图亦正确见有“自理念起源”之明显证据。一植物、一动物以及宇宙之整然有序——乃至全自然界——皆明显展示彼等唯依据理念而可能者，且虽无一生物在其个体存在之情形中与此一种类中之最完全之理念相合，正如任何人不能与其心中所有视为其行动模范之“人性理念”相合，但此等理念仍完全在最高悟性中规定每一理念为一个体、为一不变之事物、以及为种种事物之根本原因。仅有事物之总体——在其构成宇宙之交相联结中——完全适合于理念。吾人若就柏拉图之表现方法，去其已甚，则此哲学家之精神自反省“物质的世界秩序”之模写方法飞至依据目的——即依据理念——之世界秩序之有计划有体系的布置，实为足值尊敬及师法之一种创业。但惟关于道德、立法、宗教等之原理，——此处经验自身(在关于善之事例中)乃由理念而可能者，(至理念之经验的表现，自必常为不完全者)——柏拉图之教导始展示其异常特殊之功绩。此功绩之所以不得人之承认者，正由依据经验的规律以判断之耳，顾所视为原理之经验的规律，其无效力已由其自身证明之矣。盖在与自然有关之范围内，经验固提供规律而为真理之源泉，但关于道德法则，则经验不幸为幻相之母矣！世无较之自“所已为者”引申规定“所应为者”之法则，或以局限“所已为者”之制限加于“所应为者”之上，更为可责难者也。

    但追求此种种意见，虽所以与哲学以特殊尊严，但吾人同时必须从事于平淡无奇而有实绩之事业，即平整地基使其足以支持此等宏壮无比之道德殿宇是也。盖此地基已为理性——在其自信而无效果之搜寻秘藏中——在各方实施之地下工作所腐蚀，而危及上层建筑之安固矣。故吾人现今之任务，在得洞察纯粹理性(其原理及理念)之先验的使用，俾吾人能规定——及评衡——纯粹理性之势力所及，及其真实的价值。但在此等导言终结以前，我恳求有哲学兴趣者(此较通常多数人所谓有哲学兴趣者意义更为深远)如信任我所论述，则当严密保持“意典”(idee理念)一名词之本有意义，庶不致成为通常杂乱无章用以指示各种表象之名词之一，而使学问有所损失。至关于各种表象，并不缺乏其可适合之名词，吾人固无须侵犯其中任何名词之领域。今举示其“系列的排列”如下。

    纲乃普泛所谓之表象(repraesentatio)。隶属于纲者为具有意识之表象(知觉perceptio)。仅与主观相关视为“主观状态之变状”之知觉为感觉(sensatio)，客观的知觉为知识(cognitio)。知识则或为直观，或为概念(intuitus vel conceptus)。前者直接与对象相关乃单一的，后者以种种事物所共有之形态间接与对象相关。概念或为经验的概念，或为纯粹的概念。纯粹概念在其纯然元始于悟性之限度内(并非感性之纯粹心象)，名为悟性概念。“自悟性概念所成而超越经验可能性”之概念，为理念(idee)，即理性概念。凡熟知此等区别者，如闻将赤色之表象称为“意典”(ldee)，必不能忍受。

    盖此赤色表象即名之为悟性概念，亦所不许者也。

    第二节 先验的理念

    先验分析论已明示吾人，知识之纯然逻辑的方式，其自身中如何能包有本源的纯粹的先天概念，此种概念能先于一切经验表现对象，更切实言之，即指示“惟此能使对象之经验的知识可能”之综合的统一。判断之方式(转变为“综合直观”之概念)产生“指导悟性在经验中一切使用”之范畴。吾人自亦能假定：三段推理之方式，当其应用于在范畴指导下直观之综合统一时，自含有产生特殊的先天概念之根源，此特殊的先天概念吾人可名之为纯粹理性概念，或先验的理念，此等理念依据原理以规定“悟性在处理经验全体时应如何使用之道”。

    理性在其推理中之机能，乃理性依据概念所产生之“知识之普遍性”所成，三段推理之自身即为一种判断，此种判断乃在其所有条件之全部范围内先天的所规定者。“卡乌斯必有死”之命题，我固能仅由悟性自经验得之。但我则推求包含“判断之宾词(普泛立言)所由以授与之条件”之一类概念(在以上之例中则为人之概念)；且在我归摄宾词于此条件下(此条件乃就其全部范围言之，例如人皆有死)以后，我依据之，进而规定我所有对象之知识(卡乌斯必有死)。

    因之，先在一所与条件之下，就大前提之全部范围思维其宾词以后，在三段推理之结论中，即限制此宾词属于某一对象。与此一类条件之关系，其完全外延量，名为普遍性(universalitas)。在直观之综合中，吾人具有与此相应之总体性(universitas)即条件全体。故理性之先验的概念实不过——对于任何所与之受条件制限者之——条件全体之概念。今因惟不受条件制限者始能使条件全体可能，反言之，条件全体其自身常为不受条件制限者，故纯粹理性概念吾人能普泛以不受条件制限者之概念说明之，而视为包有综合受条件制限者之根据。

    纯粹理性概念之数，殆等于悟性由范畴所表现之“关系种类”之数。故吾人第一应推求一主词中所有断言的综合之不受条件制限者；第二，应推求一系列中所有各项之假设的综合之不受条件制限者；第三，应推求一体系中所有各部分之抉择的综合之不受条件制限者。

    于是适有同一数目之三段推理种类，每一种类之三段推理由上溯推理以推演至不受条件制限者：第一，推演至其自身绝不能作为宾词之主词；第二，推演至其自身不再有任何前提之前提；第三，推演至完成其分类不再需要任何事物之“分类所有项目之集团”。纯粹理性概念(条件综合中所有全体性之概念)至少在其以“扩大悟性之统一(苟为可能者)至不受条件制限者”之任务加之吾人时，乃必须有之概念，且为根据于人类理性之本质者。但此等先验的概念并无与之适合之具体的使用，故除以“虽推穷至极限，同时亦完全自相一致”云云指导悟性以外，实无其他效用。

    但当吾人言及条件全体及“不受条件制限者”视为一切理性概念之通用名称时，吾人又遇及一不能废去之名词，且此名词亦由于长期误用，以致意义晦昧，而不能安全使用之者。绝对的(ahsolut)之名词即为此种——就其本有之意义言乃适用于一概念，此一概念在同一国语中绝无其他名词能正确适合之者——少数名词之一。故若丧失此名词，或随意使用此名词(此等于丧失)，则必随而丧失此概念自身。且因在此种事例中其概念为理性所最注意之概念，丧失此概念自必大有害于一切先验哲学。绝对的之名词今屡用以指示“某某事物之为真实乃就其自身即就其内部的性质考虑之者”。以此种意义言之，则绝对的可能乃指其自身(interne)可能而言——实际，自身可能乃对于一对象所能言及之最小限度。在另一方面，此一名词有时又用以指示“某某事物在一切方面皆有效，毫无制限”，例如绝对的独裁政治，以此种意义言之，则绝对的可能乃指在一切关系中(一切方面)可能而言一此为关于事物可能性所能言及之最大限度。吾人常见此两种意义联合为一。例如凡内部不可能者乃在任何关系中之不可能者，即绝对不可能者。但在大多数之事例中，此两种意义相去甚运，我绝不能断言因某某事物自身可能，故在一切关系中亦可能，即绝对可能者。如我以后所欲说明者，绝对的必然性绝不能常依据内的必然性，故不能以此二者为同义异名之事。设某某事物之相反方面，就其内部之性质言，为不可能者，则此相反之事物自亦在一切方面中不可能，因而此事物自身为绝对的必然。

    但我不能反用此推理，而断为某某事物如绝对的必然，则其相反方面为内部的不可能，即以事物之绝对的必然性为内部的必然性。盖此内部的必然性在某某事例中乃一异常空虚之名词，吾人绝不能以任何概念系属之者，而一事物在一切关系中(对于一切可能的事物)之必然性概念，则包有某种十分特殊之规定。今因丧失在思辨学问为最重要之概念，绝非哲学家所漠不关心之事，故我信确定概念所依存之名词而谨密保存之，当亦哲学家所不能等闲视之者也。

    我就广义用此“绝对的”之名词，以与仅比较的——即在某种关系内——适用有效者相对立。盖后者为条件所制限而前者则无制限适用有效者也。

    顾理性之先验的概念，唯在指向条件综合中之绝对的全体，除到达绝对的——即在一切关系中——不受条件制限者以外，绝不中止。盖纯粹理性以一切事委之悟性——仅有悟性直接应用于直观之对象，或宁谓为应用于想象力所综合之对象。理性自身则专与悟性概念使用中之绝对的全体相关，而努力使在范畴中所思维之综合统一到达完全不受条件制限者。吾人可名此种“现象之统一”为理性之统一；由范畴所表现之统一，则名之为悟性之统一。因而理性仅与“悟性之使用”相关，但此并非在悟性包有可能的经验根据之限度内(盖条件之绝对的全体之概念，不能应用于任何经验，诚以无一经验为不受条件制限者)，乃仅欲规定悟性趋向——悟性自身关于此种统一并无概念之——某种统一之方向，以及联结“悟性关于一切对象之种种活动”成为一绝对的全体耳。故纯粹理性概念之客观的使用，常为超验的，而纯粹悟性概念之使用，则依据其性质且因其仅应用于可能的经验，自必常为内在的。

    我所谓理念乃指理性之必然的概念，对于此概念，无相应之对象能在感官之经验中授与者。故今所研讨之纯粹理性概念，乃先验的理念。此等理念乃纯粹理性之概念，盖因其视经验中所得之一切知识为由条件之绝对的全体所规定者。但此等理念非任意所制造者，乃由理性自身之本质所设置，故与悟性之全体使用有必然的关系。最后，理念乃超验的且超越一切经验之限界；无一适合于先验的理念之对象，能在经验中见及。我若言及理念，顾就其对象而言，则又视为纯粹悟性之对象，则我言之过大，即超越对象之范围，但就其与主观之关系而言，即就其在经验的条件下之现实性而言，则以同一理由我又言之过狭，即其实现性甚小，盖因理念乃一“最大限度之概念”，绝不能具体的与之符合以授与吾人者也。今因在理性之纯然思辨的使用中，后者(即在经验的条件下规定理念之现实性者)，方为吾人之全部目的，且因接近于绝不能实际到达之概念，即令接近亦使吾人所处之地位无异于此种概念之全然无效，故吾人谈及此种概念，谓——此仅一理念耳。一切现象之绝对的全体——吾人亦可谓为——仅为一理念，盖因吾人绝不能表现之于心象，故此永为一不能解决之问题。但因另一方面，在悟性之实践的使用中，吾人之唯一任务在实行规律，故实践理性之理念常能具体的实际授与吾人(虽仅部分的)；此实一切理性之实践的使用所不可欠缺之条件。理念之实现，固常有制限及缺陷，但并无一定范围以限制理念，即常在“绝对的完成之概念”之影响下实现之。敢实践的理念常有绝大的效果，且因其与吾人现实行为相关，实为绝对所必需者。理性在此处确行使“其为事物原因”之力，以实现其概念中之所包含者；故对于此种智慧，吾人不能轻视之而谓此仅一理念而已。反之，正因其为“必然统一一切可能的目的”之理念，故必视为根本的—一最少为制限一切事物之——条件，而用作一切实践行为之标准。

    吾人对于先验的理性概念，虽谓此等概念仅为理念，但此绝不能视为其意义乃指此等概念为多余而空虚。盖即此等概念不能规定任何对象，但在一根本的及不为人所觉察之形相中，仍能对于悟性尽其职务而为悟性之扩大使用及一贯使用之法规。悟性并不因此较之由其自身之概念所当有之对象知识，获得更多任何对象之知识，但为获得此种知识计，悟性实因此而得更良好更广大之指导耳。加之——吾人在此处仅须提及而已——理性概念或能使自然概念转移至实践概念，且在此种途径中能维护道德理念而使道德理念与理性之思辨的知识相联结。凡此种种，吾人必俟之以后之说明。

    依据吾人之计划，姑置实践的理念不问，而仅在其思辨的方面考虑理性，或更限制吾人自身，仅在先验的使用方面考虑之。就此点而言，吾人必须遵由吾人在范畴演绎中所采取之步骤；必须由考虑“自理性而来之知识”之逻辑的方式，以审察理性是否因此或亦能为——使吾人能视对象自身为“与理性机能之一相关”而先天的综合的所规定者之——概念之源泉。

    若以理性为知识之某种逻辑的方式之能力，则理性实为推理之能力，即间接判断(由于包摄可能的判断之条件于所与判断之条件下)之能力。所与判断乃普遍的规律(大前提)。包摄其他可能的判断之条件于规律之条件下者为小前提。“应用规律之主张于所包摄之事例”之实际判断为结论。规律从属某种条件，普遍的有所立言。规律之条件乃见其在实际的事例中实现之。凡在此条件下所主张为普遍的有效者，在包含此条件之实际的事例中应亦视为有效。故理性由“构成一条件系列之悟性活动”以到达知识，极为明显。如是我到达“一切物体皆为可变者”之命题，仅由较远之知识(其中未见有物体之概念，但固包含此概念之条件者)，即由“凡复合之一切事物皆为可变者”开始；我由此进达较近而包摄在第一命题之条件下之命题，即“物体为复合者”之命题；最后我由此命题转移至联结较远知识(可变者)与实际在吾人目前之知识之第三命题，因而结论为“物体乃可变者”——以此种进程，我由一条件系列(前提)到达知识(结论)。凡其例证已授与吾人(在断言的或假设的判断中)之一切系列，皆能连续进行；因之此种理性之同一活动成为复合推理(ratiocinatio polysyllogistica)，此为在条件方面(perprosyllogismos上溯推理)或在受条件制限者方面(perepisyllogismos前进推理)能延长至不知所止之推理系列。

    但吾人立即觉知上溯推理(即在所与知识之根据或条件方面所推得之知识，易言之，三段推理之上升系列)之连锁或系列，其与理性能力之关系，与下降系列(即理性由前进推理在受条件制限者之方向中进展)之连锁或系列与理性能力之关系，大有不同者也。

    盖因在前一事例中，其所与之知识(结论)仅为受条件制限者，故吾人除假定其在条件方面所有系列中之一切项目(前提系列中之全体)皆授与吾人以外，不能由理性到达此种知识(结论)；仅在此种假定上吾人目前所有之判断乃先天的可能者；反之，在受条件制限者一方面，吾人关于其结果，仅能思维其在转化进程中之一系列，无一结果为吾人所曾预想者或已完全授与者，故纯为具有潜在力量之进展。是以若以知识为受条件制限者，则理性不得不视上升方向中之条件系列为已完成，为已全体授与者。但若同一知识以之为其他知识之条件，而此知识又为构成下降方向之结果系列者，则理性对于此种进展在下降方面(a pane posteriori)应进至何种程度，以及其系列全体是否可能，皆可完全置之不问者也。盖此种知识为推得结论计，实为需此种系列，由其上升方面之根据已充分决定其结论而确保之矣。至条件方面之前提系列，则或能有第一项目为其最高之条件，或者无此种项目(在此种事例中，其条件系列在上升方面乃无制限者)。但不问如何，乃至即承认吾人绝不能总揽条件之总体，顾系列则仍必包有此种总体，且若以“所视为自条件系列所得结果”之受条件制限者为真实，则全部系列亦必无条件真实。此实为理性之必然要求，理性宣告其知识为先天的所规定且为必然的，或以知识自身为先天的必然的，在此种事例中，知识无需根据，又若此知识为引申而来之知识，则以之为根据系列之一项目，至此种根据系列之自身，就其为系列而言，乃无条件真实者也。

    第三节 先验的理念之体系

    吾人现今并不论究逻辑的辩证(此乃抽去一切知识内容，限于显露在三段推理之方式中所隐藏之误谬者)，惟论究先验的辩证，此应完全先天的包含“自纯粹理性而来之某种知识以及推理所得之某种概念”之起源所在者，此种知识及概念之对象绝不能经验的授与吾人，因而完全在纯粹悟性能力之范围以外。自吾人所有知识之先验的使用在推理中及在判断中必与其逻辑的使用有关之自然关系现之，吾人推定仅能有三种辩证的推理，与理性所能由之以原理到达知识之三种推理相应，且在一切辩证的推理中，理性之任务，乃自“悟性永为所局限”之受条件制限者之综合，上达悟性所绝不能到达之不受条件制限者。

    在一切吾人所有之表象中，普遍所见及之关系为：(一)与主观之关系；(二)与对象之关系，对象则或为现象，或为普泛所谓思维之对象。吾人如总合主要分类与细目二者而言，则表象之一切关系(吾人对之能构成一概念或一理念者)共有三种：(一)与主观之关系；(二)与现象领域中“对象之杂多”之关系；(三)与一切普泛所谓事物之关系。

    一切普泛所谓纯粹概念与表象之综合的统一有关，但其中纯粹理性概念(先验的理念)，则与一切普泛所谓条件之不受条件制限之综合统一有关。故一切先验的理念可列为三类，第一类包含思维的主观之绝对的(不受条件制限之)统一；第二类包含“现象之条件系列”之绝对的统一，第三类则包含“普泛所谓思维之一切对象所有条件”之绝对的统一。

    思维的主观为心理学之对象，一切现象之总和(世界)为宇宙论之对象，而包含“一切吾人所能思维者所以可能之最高条件”之事物(一切存在之本源存在)则为神学之对象。

    是以纯粹理性对于先验心灵论(psychologia rationalis)、先验宇宙论(cosmologla ra－tionalis)、最后对于先验神学(theologia transzendentalis)提供理念。悟性对于此三类学问任何一类计划亦不能有，且即有理性之最高逻辑的使用为之后援，即由“吾人所由以自其对象(现象)之一，推进至其他一切，以达经验的综合之最远项目”所能思及之一切推理支持之，对于此三种学问亦不能有所计议；盖此三种学问纯为纯粹理性之纯粹本有产物或问题。

    纯粹理性概念果以何种精密形相包括在此一切先验的理念之三种项目下，则将在下章详述之。此等纯粹理性概念遵从范畴之指导途径。盖纯粹理性概念绝不直接与对象相关，惟与悟性关于对象所构成之概念相关。因之，仅由完成吾人论证之进程，始能说明：

    理性如何纯由断言的三段推理中所用机能之综合的使用，必然的到达“思维的主观之绝对的统一”之概念，如何由假设的三段推理中所用之逻辑进程引达“所与条件之一系列中之完全不受条件制限者”之理念，最后如何由抉择的三段推理之纯然方式，必然包含理性之最高概念，即“一切存在之本源存在”之概念——此一种思想骤视之颇似异常背理者也。

    吾人对于范畴所能举行之客观的演绎，严格言之，关于先验的理念则绝不能举示。

    正因其仅为理念，故实际与——所能授与吾人，视为与理念相合之——任何对象并无关系。吾人实能自理性之本质，主观的抽绎此等理念；此为本章中所已说明者。

    此为极易见及者，纯粹理性之意向，惟在条件方面(不问其为属性、依属、或协同之条件)之综合之绝对的全体；而与受条件制限方面之绝对的完成无关。盖欲预想条件之全体系列而先天的呈现之于悟性，则唯需前者。一度授与吾人以完全(及不受条件制限）

    之条件，则对于系列之连续，即无需理性概念；盖自条件至受条件制限者前进方向中之一切步骤，皆由悟性自身进行。故先验的理念仅为在条件系列中上溯至不受条件制限者——即上溯至原理——之用。至关于前进至受条件制限者，则理性固使悟性之法则有广大之逻辑的使用，但并无先验的一类之使用；且若吾人构成此一种综合(前进之综合)之绝对的全体，例如世界中一切未来变化之全体系列，则此实想象之事(ens rationis)乃任意所思，而非理性所有之必然的预想。盖受条件制限者之所以可能，实以其条件之全体为前提而非以其结果之全体为前提者。故此一种概念并非先验的理念之一；而吾人今之所论究者，则仅为此等先验的理念也。

    最后吾人亦见及先验的理念自身之间显然有联结及统一，纯粹理性则由此种联结及统一始能联结其一切知识成为一体系。自一人自身(心灵)之知识进至世界之知识，更由世界之知识进至存在本源，实极自然，有类理性目前提至结论之逻辑的进展。至此事是否由于逻辑的进程与先验的进程间所有关系相同之隐秘关系，则为留待论究进展时所解答之问题。但吾人对于此问题，实已获得初步的解答，盖因在论究先验的理性概念中——此种理性概念在哲学学说中，通常每与其他概念相混，甚至与悟性概念亦无适当之区别——吾人已能自其晦昧状态，振拔此等理念，决定其起源，同时复确定其精确之数目(吾人对之绝不能有所增加之数目)，呈现之于系统的联结中，因而划定纯粹理性之特殊领域。

    第二卷 纯粹理性之辩证的推理

    纯粹先验的理念虽为——依据理性之本源法则——理性之必然的产物，但其对象则可谓为吾人对之并无其概念之某某事物。盖关于适合理性要求之对象，谓吾人常能构成一悟性概念，即构成一容许在可能的经验中展示及直观之者之概念，则实为不可能之事。

    但吾人若谓关于其与理念相应之对象，吾人虽不能有任何知识，顾尚有关于此对象之想当然之概念，则较为适宜，似不致令人有所误解。

    纯粹理性概念之先验的(主观的)实在性，依属吾人由必然的三段推理曾到达此种理念之一点。故自有不包含经验的前提之三段推理，吾人由此种三段推理，自所知之某某事物以推断——吾人对之并无其概念且由于不可避免之幻相吾人与以客观的实在性之—一其他某某事物。顾此种结论与其名之为合理的，实应名之为伪辩的，－就其起源而论，固亦可名之为合理的，盖因此等结论并非空想且非偶然发生，乃自理性之本质所发生者。

    此种结论实非某某人等之伪辩，乃纯粹理性自身之伪辩。盖即人中之最聪慧者亦不能自免于此等伪辩。彼在长期努力以后，或能防免实际的误谬；但决不能解脱时时烦扰彼之幻相。

    于是共有三种辩证的推论——其数正与其结论所由以产生之理念之数相等。在第一种类之推理中，我自“绝不包有杂多之主观”之先验的概念，以推断此主观自身之绝对的统一——我虽如是推断，但关于此主观则绝无其概念。此种辩证的推理，我将名之为先验的误谬推理(paraloyismus)。第二种类之伪辩的推理，目的在指向“关于任何所与现象之条件系列之绝对全体”之先验的概念。由于我在某种方法中所思维之“系列所有不受条件制限之综合统一”之概念，常自相矛盾，我乃推断实有与此种统一相反种类之一种统一——关于此一种类之统一，我对之虽亦并无其概念。理性在此种辩证的推理中之位置，我将名之为纯粹理性之二律背驰(antinomie)。最后，在第三种类之伪辩的推理中，自“普泛所谓对象应在其下思维”之条件全体(在其能授与我之限度中)，我乃推断普泛所谓事物所以可能之一切条件之绝对的综合统一，即自我所不知之事物，仅由其先验的概念，以推论——由任何先验的概念亦绝不能知，且关于其不受条件制限之必然性我绝不能构成任何概念之——“一切存在者之本源存在”(ens entium)。此种辩证的推理，我将名之为纯粹理性之理想(ideal)。

    第一章 纯粹理性之误谬推理

    逻辑的误谬推理不问其内容为何，乃方式误谬之一种三段推理。至先验的误谬推理，则为其中具有先验的根据迫使吾人形式的推断无效结论之一类误谬推理。故此一类误谬推理乃根据于人类理性之本质而发生，虽无所害，但实为不能避免之幻相。

    吾人今到达一并不包含在“先验的概念之总括表”中，但必视为属于此表(但丝毫无须变更此表或宣称其有缺陷)之一概念。此即“我思”之概念，或宁名之为判断。此为吾人所极易见及者，此种“我思”之概念，乃一切概念——亦即先验的概念——之转轮，因而在思维先验的概念时，常含有此种概念，且其自身亦为先验的。但此“我思”概念绝不能特有所指，盖因仅用以为引导吾人一切思维之属于意识耳。同时“我思”概念即令其不杂经验成分(感官之印象)，但由吾人所有表现能力之性质，仍能使吾人区别之为两种对象。思维之我，为内感之对象，名之为“心”。其为外感之对象者，则名之为“肉体”。因之，“我”之一名词，所视为思维的存在者，乃指其可名为合理心灵论者一种心理学之对象，盖因关于“心”，我今所欲知者，仅为离一切经验(经验更特殊的具体的规定我之内容)，自此“我”之概念(在其存在一切思维之限度内)推理所能及者耳。

    合理心灵论实从事此种论究；盖在此种学问中，若有丝毫关于我之思维之经验的要素，或我内部状态之特殊知觉与其“知识之根据”交杂，则即非合理的而为经验的心灵论矣。于是吾人在此处乃见有宣称建立于“我思”之单纯命题上之学问。不问此种主张是否有正当根据，吾人固可依据先验哲学之性质进而论究之。读者不必以表现“关于自我之知觉”之此种命题实包有内的经验，以及建立于此命题上之合理心灵论，绝非纯粹的(即在此种程度内以经验的原理为其基础者)而反对之。盖此内的知觉不过纯然统觉之“我思”而已，乃至先验的概念，即由此统觉而使之可能者；诚以吾人在先验的概念中所主张者，乃“我思实体、原因”等等。盖普泛所谓内的经验及其可能性，或普泛所谓知觉及其与其他知觉之关系(其中并无特殊识别，或经验的规定授与吾人)，并不视为经验的知识，而唯视为普泛所谓经验之知识，且应以之为研讨一切经验之所以可能者，此确为一种先验的探讨。如有丝毫知觉之对象(乃至如快或不快等)加入“自觉意识之普遍的表象”内，则立即使合理心理学转为经验的心理学。

    故“我思”为合理心理学之唯一主题，其教说全部即由此主题而发展者。此种思维如与对象(我自身)相关，则仅能包含此对象之先验的宾词，盖因杂有丝毫经验的宾词，则将破坏此种学问之合理的纯洁及其离一切经验之独立性也。

    此处所要求者仅为吾人唯以此种相异之点遵从范畴之指导，即因吾人之出发点为一所与事物，即所视为思维的存在之“我”，故吾人自实体范畴开始(物自身所由以表现者)，经由范畴之系列退溯，但无须另行变更范畴表中所采用之顺序。因而合理心理学之主要论题(其所包含之其他一切事物，皆必由此等论题引申而来者)如下：(一)心为实体。

    (二)就其性质言，心为单纯的 (三)就心在种种时间存在中言，心为数的同一，即单一(非多数)。

    (四)心与空间中可能的对象相关。

    纯粹心理学之一切概念皆纯由联结方法自此等要素发生，绝不容认任何其他原理。

    此种纯为内感对象之实体，与吾人以非物质(lmmaterialitat)之概念；视为单纯的实体测与吾人以不朽(in－corruptibilitat)之概念；实体之同一，所视为智性的实体者，则与吾人以人格(personalitat)之概念；此三者联结为一，则有精神(spir－itualitat)之概念；当其与空间中之对象相关时，则与吾人以“与物体有交相关系”之概念，因而使吾人表现思维的实体为物质生活之原理，即表现为心灵(anima)及表现为动物性(animalitat)之根据。动物性为精神性所制限又复发生灵魂不灭(immortalitat)之概念。

    与此等概念相关联，吾人乃得先验的心理学(有人误以此为纯粹理性之学问)关于“吾人所有思维的存在之本质”之四种误谬推理。吾人对于此种教说，仅能以“单纯的且其自身完全空虚”之“我”之表象为其基础，不能别有所根据；此种表象吾人且不能谓之为一概念，仅能谓之为伴随一切概念之单纯意识而已。由此能思之我、或彼、或其物所表现者，除等于x之“思维之先验的主体”以外，不能再有所表现。此种主体仅由为其宾词之思维知之，一离此等宾词，则吾人关于此主体绝不能有任何概念，仍能永在循环中徘徊，盖因关于此种主体之任何判撕，无论何时，皆先已用此主体之表象而下判断者。至主体之所以有此固结不解之不便，实因意识自身非标识一特殊对象之表象，乃普泛所谓表象之方式，即在其称为知识之限度内所有表象之方式；盖仅关于知识，吾人始能谓为我由此思维某某事物。

    我所唯一由以思维之条件，即纯为我主观之性质者对于一切能思之事物应同一有效，且吾人敢于以必然的普遍的判断建立于此种貌似经验的命题上，即凡能思者，在一切事例中，其性质必与自觉意识所宣告在我自身中所有之性质相同，此点骤一思之未有不觉其可惊奇者也。至其理由则如下：吾人必须必然的先天的以“构成我所唯一由以思维事物之条件之一切性质”附与种种事物。顾关于“思维的存在”，我由任何外的经验，亦绝不能有丝毫表象，仅由自我意识始能表现之。故此类对象不过以我所有之此种意识转移至其他事物，此等其他事物仅能由此种方法始表现为“思维的存在”。但“我思”之命题，今仅想当然用之，并不在其能包含“存在之知觉”(如笛卡之我思故我在)之限度内言之，推就其纯然可能性言之而已，盖欲审察自如是单纯一命题推理而来所能应用于此命题主体之性质(不问此主体实际是否存在)究为何种性质耳。

    设吾人由纯粹理性所得关于“普泛所谓思维存在”之知识，根据于“我思”以上之事物，又若吾人亦采用“关于吾人之思维作用及自此等思维而来所有思维的自我之自然法则”等等观察，则将成立一种经验的心理学，此种经验的心理学殆一种内感之生理学，或能说明内感之现象，但绝不能启示“绝不属于可能的经验之性质(例如“单纯”之性质)”，亦不能产生“关于普泛所谓思维存在之性质”之任何必然的知识。故此种心理学并非合理心理学。

    今因“我思”(想当然用之)之命题，包含悟性之一切判断方式，且伴随一切范畴而为其转轮，故自此命题之推理，仅容许悟性之先验的使用，实显然易见者也。且因先验的使用不容有任何经验之参杂，故吾人关于其论究进程之方法，除以上所述者以外，不能更容任何颇有便益之预想。故吾人拟以批判之目光就纯粹心理学所有之一切宾词论究此命题。但①为简洁计，宜不分段落检讨之。

    ①自此“但为简洁计……”以下至289页第6行皆第二版之所修正者，至第一版之原文将附录于其后，见289页。

    以下之通论，在论究之始，颇足辅助吾人检讨此种论据。我并不纯以我所思维者认知对象，仅在我——与一切思维由以成立之意识之统一相关——规定所与直观之限度内认知之。因之，我并不由于意识我自己正在思维而认知我自己，仅在我意识——所视为与思维之机能相关所规定——“关于我自身之直观”时认知之。思维中所有自觉意识之形相其自身并非对象之概念(范畴)，纯为——并不以应知之对象授与思维，因而亦不以我自己为对象而授与思维——之一种机能。对象非“规定者之自我”之意识，仅为“被规定者之自我”之意识，即我所有内的直观之意识(在其杂多能依据思维中统觉统一之普遍的条件而联结之限度内)。

    (一)在一切判断中，“我”为规定“构成判断者之一类关系”之“规定者主体”。

    故必须承认常能以“我”——即思维之我——为主体及视为非“属于思维之纯然宾词”之某某事物。此乃一自明的且实为自同的命题；但此命题之意义，并非谓所视为对象之“我”对于我自己乃独立自存之存在者，即实体。后一见解(按即实体之见解)过于前一见解(按即常视为主体不属于任何宾词之见解)远甚，须有“非思维中所应见及之证明事实”或(在我以思维之自我仅视为其在思维之限度内)须有我在思维中所见及者以上之证明事物。

    (二)统觉之“我”以及在一切思维活动中之“我”乃一我不能分解为多数之主体，因而指逻辑上单纯之主体而言云云，乃已包含在“思维本身之概念”中者，故为分析命题。但此命题之意义并不指思维之“我”乃一单纯的实体。盖此种关于实体之命题，当为综合的。实体概念常与直观相关，直观之在我内部中者，除感性的以外，不能别有其他，故完全在悟性及悟性所有思维之范围以外。但当吾人谓“我”在思维中乃单纯的之时，则吾人之所云云者乃就此思维之范围而言者也。在其他事例中须以多大劳力决定之者——即关于一切所表现于直观中者，何为实体，此种实体能否为单纯的(例如在物质之各部分中)——而在一切表象中之最空虚表象内，一若由于天启即能直接授与我，自当令人惊奇。

    (三)“在我所意识之一切杂多中我常同一不变”之命题，亦已包含在此等概念之自身中，故亦为分析命题。但此种主体之同一(关于此种同一，我能在我所有之一切表象中意识之者)，并不与主体之任何直观相关(由主体之直观即能以主体为对象而授与吾人)，故若人格之同一指在主观所有状态之一切变化中“一人自身所有实体(所视为思维的存在者)之间一”之意识而言，则此种主体之同一不能即指为人格之同一。仅分析“我思”之命题，不足以证明此种命题；故证明此种命题，吾人尚须有“根据于所与直观之种种综合判断”。

    (四)我以我自身之存在为思维的存在者之存在，以与“在我以外之其他事物”(肉体亦在其中)相区别，亦为分析命题；盖其他事物即我所思维为与我自身相异者。但我由此并不能知离去——表象所由以授与我者之——在我以外之事物，此种“关于我自身之意识”是否可能，即我是否能仅为一思维的存在者而存在(即非以人间形体而存在)。

    是以分析普泛所谓思维中关于我自身之意识，绝不产生“所视为对象之我自身”之知识。此盖误以关于普泛所谓思维之逻辑的说明为对象之玄学的规定也。

    如有先天的证明“一切思维的存在其自身为单纯的实体，因而(自同一之证明方法推论所得者)人格与思维的存在不可分离，以及思维的存在者意识其存在与一切物质相分离而有区别”等等之可能性，则对于吾人之全部批判诚为一极大之障碍，殆为吾人所不能答复之一种反对论。盖由此种进程吾人应超越感官世界而进入本体领域；无人能反对吾人有权在此种领域中更进一步乃至居住其中，且如幸运相临当有权永久占有之。

    “一切思维的存在就本身言，为一单纯的实体”云云之命题，乃一先天的综合命题；此命题之为综合的，盖以越出其所由以出发之概念，而以其存在之形相加之于普泛所谓思维之上(即加之于思维的存在之概念之上)；此命题之为先天的，盖以所不能在任何经验中授与之宾词(单纯性之宾词)加之于其概念耳。于是由此所得之结论当为：先天的综合命题，不仅如吾人以前所主张，乃与可能经验之对象相关及以之为此种经验所以可能之原理，而后可能而后可以容许；今乃以之为能应用于普泛所谓事物及物自身者——此一种结论将断送吾人之全部批判而使吾人不得不默认旧日之推理进程矣。但在严格考虑之下，吾人固未见其如是之严重危险。

    合理心理学之全部进程为一误谬推理所支配，此种误谬推理在以下之三段推理中展示之：

    凡除以之主体以外所不能思维之者，亦即除为主体以外不能存在之事物，因而此为实体。

    一思维的存在－纯就其为思维的存在考虑之－除以之为主体以外不能思维之。

    故思维的存在亦仅为主体存在，即为实体存在。

    在大前提中吾人所言者，乃在一切关系中所能普泛思维之者之存在，因而亦能以之为可在直观中授与者。但在小前提中吾人所言及者，仅在思维的存在之以其自身为主体，纯就其与思维及意识之统一之关系言之，并不亦就其与——思维的存在所由以成为思维对象之——直观之关系言之之限度内。故其结论及由误谬推理——中间概念意义含混之误谬推理(pef sophisma figurae dic－tionis)——所到达者。

    吾人如忆及在原理之系统叙述一章所有之概括注解中及本体一节中之所论述者，则将此有名之论证归之于一种误谬推理，自见吾人之充分正当。盖在以上两处中所证明者，其自身能为主词存在而绝不能为宾词之一类事物之概念，并不具有客观的实在性；易言之，吾人不能知是否有此概念所能应用之任何对象——关于此种存在形相之可能性，吾人并无方法决定之——故此概念绝不产生知识。“实体”之名词如指“所能授与之对象”言，又若实体为产生知识之事物，则必依据一永恒的直观成为吾人所有概念之对象，唯由此实体始能授与，即为概念之客观的实在性之不可欠缺条件。顾在内的直观中并无永恒者其物，盖“我”仅为“我所思维之意识”。故吾人若不超出纯然思维以外，吾人即无应用实体概念(即独立自存的主体之概念)于“所视为思维的存在之自我”之必然的条件。与实体概念联结之单纯性概念，因实体概念之客观的实在性丧失亦随而消灭；转变为普泛所谓思维中所有自觉意识之逻辑上之质的单一性，此种单一性不问主词是否为复合，皆应呈现。

    驳斥孟但森(mendelssohn)心灵永存之证明

    此锐敏之哲学家立即见及通常所以之证明心灵——如容认其为单纯的实体——由分解不能终止其存在之论据，不足以达证明心灵之必然的连续存在之目的，盖因心灵固可假定其由消灭以失其存在者也。在其phaedo一书中，彼由说明单纯的实体不能终止其存在，以图证明心灵不能陷于此种“消灭进程(殆为真实之绝灭者)”。彼之论据如下：因心灵不能减弱，即不能渐失其存在所有之某某部分，逐渐转变至无(盖因心灵无部分心灵自身中无多数)，故无“心灵在其中之刹那”及“不在其中之刹那”之间之中间时间——盖此为不可能者。但彼未见及即令吾人承认心灵之单纯性质，即承认心灵不包有杂多彼此并立之组成分子，因而无延扩量，顾吾人仍不能否定心灵(为任何其他存在以上之事物)有强弱量，即具有“关于心灵所有一切能力”之实在性度量，亦即关于构成其存在之一切事物之实在性度量，以及此种实在性度量，经由一切无数更小之度量而可减弱者。所假定之实体——其永恒性尚未证明之事物-能以此种情状转变至无，此固非由分解，乃由逐渐丧失(衰退nemissio)其能力，即由衰弱(如容我用此名词)以至于无。盖意识自身常有一度量，而度量则常容减弱者，此同一之事例自必亦适用于其意识自我之能力及一切其他能力。故仅视为内感对象之“心灵永存”仍未证明，且实为不可证明者。

    心灵在生存中之永恒性，诚为自明之事，盖因思维的存在(如人)其自身亦为外感之对象也。但此远不能满足合理心理学者，彼纯自概念以从事于证明心灵在此生以外之绝对永存。

    吾人如以以上各命题综合的联结之，一如合理心理学之体系中所必须采用者，视为对于一切思维的存在皆有效力，且以“一切思维的存在，就其自身言，皆为实体”之命题，自关系之范畴出发，由命题之系列退溯，直至周行已毕，最后到达此等思维的存在者之存在。顾在此种合理心理学之体系中，此等存在者不仅视为意识彼等之存在独立于外物之外，且亦能由其自身就永恒性(此为实体之必然的特征)规定此种存在。故此种唯理论者之体系，必然为观念论，至少亦为怀疑的观念论。盖若规定一人自身在时间中之存在，绝不需要外物之存在，则假定外物之存在，实一无益之假定，且不能证明之矣。

    在另一方面，吾人若分析的进行，自——所视为已包含一“所与存在”在其其身中之——“我思”命题出发，进达形相，分析之以辨知其内容，因而发见此“我”是否及如何仅由此种内容以规定其在空间或时间中之存在，于是合理心灵论之命题，将不以普泛所谓思维的存在之概念开始，而以实在性开始，吾人将自此实在性所由以思维之方法，以推论在除去一切经验的事物以后，所属于普泛所谓思维的存在果为何种事物。此如下表所列：(一)我思。

    (二)为主体。  (三)为单纯的主体。

    (四)为我所有思维之一切状态中之同一的主体。

    在第二命题中是否我能存在并未规定，惟仅思维为主体而不亦视为其他存在者之宾词，因而此处所用之主体概念，仅为逻辑的意义，至其是否作为实体解，则仍未规定者也。至第三命题亦然，关于主体之性质或其实体性绝无所证明；但在此命题中，统觉之绝对的统一，即“所以构成思维之一类联结或分离”与之有关之“表象中之单纯的‘我’”具有其自身所有之重要意义。盖统觉乃实在的某某事物，其单纯性已包含在其可能性之事实中。顾在空间中并无能成为单纯的之实在的事物；点(此为空间中唯一之单纯的事物)仅为限界而已，其自身并非能视为“用以构成空间”之部分。由此言之以唯物论者之见解说明——纯为思维的主体之——自我之性质，实为不可能者。但因在第一命题中我之存在视为已定者——盖第一命题非谓一切思维的存在者存在(此则将主张其绝对的必然性，故言之过度)，而仅谓“我在思维”——此命题乃经验的，其能规定我之存在者，仅与我在时间中所有之表象相关。但为规定我之存在计，又复须永恒的某某事物，而此永恒者在我思维我自身之限度内，绝不能在内的直观中授与我者，故由此单纯的自我意识以规定我所由以存在之状态(不问其为实体或为属性)，实为不可能者。

    故若唯物论无资格说明我之存在，精神论亦同一不能说明之；其结论则为在心灵独立存在之可能性所关之范围内，吾人绝不能知。已灵之任何性质者也。

    由意识之统———此仅因吾人不得不用之为经验所以可能之所不可缺者而知之——以超出经验(吾人在此生中之存在)甚至由——经验的但全未为各种直观所规定其内容之——“我思”命题，以吾人所有之知识，推及于一切普泛所谓思维的存在之性质，此岂可能者耶？

    合理心理学之存在，不可以之为有所增益于吾人所有关于自我之知识之学说，仅以之为一种训练耳。合理心理学在此领域中对于思辨的理性，设立一不可超越的限界，一方阻抑吾人投身于无心灵之唯物论，他方则禁阻吾人没身于吾人在现世生活中所必须视为毫无根据之精神论。合理心理学虽未提供积极的理论，但实警觉吾人使吾人应以“理性对于吾人探讨现世生活限界以外之问题拒绝满足返答”，视为理性之默示，使吾人所有之自我知识自无益及浮夸之思辨转移于有益之实践的使用耳。在此种实践的使用中，固常指向经验之对象，但其原理则自更高之源流而来，规定吾人应规整吾人之行为，一若吾人之运命到达经验以外无限遥远，因而远超现世生活以外者也。

    由此观之，合理心理学之起源纯由于误解明矣。为范畴基础之意识统一，今误为主体(所视为对象者)之直观，于是乃以实体范畴应用其上。但此统一仅为思维中之统一，仅由此统一则无对象授与，故“常以所与直观为前提”之实体范畴不能适用于其上。因之，此种主体乃不能知者。范畴之主体不能由思维范畴而得“其自身为范畴对象”之概念。盖欲思维范畴，则主体之纯粹自我意识(此为应说明者)必须预想其自身之存在。时间表象所(本源的)根据之主体，不能即由时间表象以规定其自身在时间中之存在，其理亦正相同。且若此后者(按即由时间表象以规定主体)不可能，则前者即由范畴以规定自我(所视为普泛所谓思维的存在)自亦不可能。

    是以获得“推广至可能的经验限界以外，同时又促进人类所有最高利益”之知识之期望，在思辨哲学自以为能满足此期望之限度内，诚见其根据于欺妄，且在努力实现时即丧失其自身者也。但吾人批判之严格，在证明关于经验之对象独断的规定有某某事物在经验限界以外云云之为不可能，所贡献于理性者至大。盖若如是，则能保障理性防免一切相反之可能主张。顾除以下二途以外，不能保障理性。即吾人应绝无疑义必然证明吾人之命题；如不能证明之，则探究此种无力之原由，此种原由如属吾人理性之必然的限界，则必迫使一切反对者皆服属此种“拒斥——就一切主张权能而言——独断的主张之同一法则”。

    但关于依据理性之实践的使用原理(此与理性之思辨的使用密切联结)以假设来生之权力乃至必然性，并不因此而有所损失。盖纯然思辨的证明，绝不能有所影响于通常之人间理性。诚以此种证明实建立于毛发尖端其危孰甚，乃至种种学派所以维持其不坠，亦仅在使之旋转不已有类一独乐；且即在彼等之目中亦未见其有能建立任何事物于其上之持久基础。凡有益于人世之证明，皆能保持其全部价值，不使失坠，且在消除独断的矫妄主张，实获得使之明晰及自然的势力。盖斯时理性安居其自身所有之特殊领域即同时亦为自然秩序之目的秩序中；且因其自身不仅为理论的能力，且亦为实践的能力，而不为自然的条件所束缚，故有正当理由扩大“目的秩序以及吾人存在”在经验及现世之限界以外。吾人如依据世界中生物性质之类推以判断之，则在论究生物性质时，理性必须承认此一种原理，即任何官能、能力、冲动、乃至一切事物，无一为多余或与其使用不相称者，故无一事物为无目的者，正与其生存中之运命相一致——吾人如就此种类推以判断之，则吾人应以“唯一能在其自身中包有一切此种秩序之终极目的”之人，为唯一能超越此种生物性质之造物。人之天赋——不仅其才能及享受此等才能之冲动，且在彼内部中所有超越其他一切事物之道德法则——远超越彼在现世中能自天赋所得之效用及利益，由是彼乃习知离一切功利效果，乃至身后名誉虚酬，以评衡“正值意志之纯然意识”为高出其他一切价值之上者；因而感有内部之要求，由彼在现世之行为及牺牲许多现世之利益，使彼自身适合于“彼在理念中所保有之善良世界”之一员。此种有力而不可争之证明，由吾人在周围一切事物中所见日益增加之关于目的性之知识而益增强，并由关于创造无限量吾人所有之默思，且亦由在吾人所有知识之可能推广中有其不受制限之处之意识及与之等量之努力之意识而益增强。凡此种种仍留存于吾人，但我必须摈弃“纯自关于吾人自身之理论的知识以理解吾人存在之必然的连续”之希望。

    关于解决心理学的误谬推理之结论

    合理心理学中之辩证的幻相，起自以理性之理念——纯粹智力之理念——与普泛所谓思维的存在之完全未规其内容之概念相混淆。我思维我自己，由于一可能的经验，同时又抽去一切现实的经验；乃就而推断谓即离经验及其经验的条件，我亦能意识“我”之存在。其结果我以“抽去我所有经验所规定之存在”之可能的抽象与“我之思维的自我之可能的单独存在”之假定的意识相混淆，以致信为我能知在我内部中为实体者，即为此先验的主体。但实际我在思维中所有者，仅为——一切规定所以之为基础之“纯然知识方式”之——意识之统一而已。

    说明心灵与肉体交相关系之任务，本不属于吾人今所论究之心理学。盖此种心理学目的在证明“心灵之人格虽离此种交相关系(即在死后)亦尚存在”，故就此名词之本有意义言之，乃超验的。此种心理学固亦论及经验之对象，但其所论者仅为终止其为经验对象之方面。顾在另一方面，吾人之教示对于此种心灵与肉体交相关系之问题，曾有充分之解答。此问题所特有之困难(为普泛所承认者)，在假定内感对象(心)与外感对象之为异质一点，此等直观之方式的条件，在前一事例中，仅有时间，而在后一事例中，则又有空间。但吾人苟思及此二种对象之相异，不在其内的本质，仅在一方在他方之外显现之限度内，且在物质现象之根底中所视为物自身者，其性质上或未必如是之异质，则此困难立即消失，所留存之唯一问题，仅为泛论实体之交相作用如何可能之问题耳。顾此为心理学领域以外之问题，读者在分析论中关于基本的力量及能力所有种种述说以后，自不迟疑以此问题为在一切人类知识之领域外也。

    关于自合理心理学转移至宇宙论概言

    “我思”或“我在思维”之命题乃一经验的命题。但此类命题乃以经验的直观为条件，故亦以对象——即在其视为现象方面所思维为自我——为其条件。其结果则在吾人之理论中，心灵——即在思维中——完全转变为现象，因而吾人所有意识之自身在此种情形中因其纯为幻相，实际上必毫无所联属。

    思维，就其自身而言，仅为逻辑的机能，因而纯为联结一“可能的直观所有杂多”之纯粹的自发力，并不展示意识之主体如现象所有；此即思维绝不顾及直观形相(不问其为感性的或智性的)之充分理由。我由思维所表现之我自身，既非我本有之相，亦非我所现之相。我思维我自身，一若我思维“我抽去其直观形相之任何普泛所谓对象”相同。此处我若呈现我自身为思维之主体或思维之根据，则此等表象形态并无实体或原因等范畴之意义。盖范畴乃已应用于吾人感性直观一类之思维(判断)机能，——我若欲认知我自身，则须此种直观。但在另一面我若意识我自身纯为思维，则因我并不考虑我自身所有之“自我”如何能在直观中授与，故“我自身”，在思维之我视之，固纯为现象，但在我思之限度中，则决非纯然现象；盖在纯然思维中所有关于我自身之意识内，“我”即存在自身——在我自身中，虽并不因之对于思维与以任何内容。

    “我思”之命题，在其等于“我在思维”云云之限度内，非纯然逻辑的机能，乃就其存在规定主体(斯时主体同时又为对象)者，故若无内感(其直观非表现对象为物自身，仅表现之为现象)则不能发生。于是此处不仅有思维之自发性，且亦有直观之感受性，即关于我自身之思维应用于关于我自身之经验的直观。如思维之自我不仅由“我”以识别其自身为对象自身，且又规定其存在之形态，即认知其自身为本体，则此思维之自我应在关于我自身之经验的直观中，探求其视为实体原因等范畴之逻辑的机能之使用条件。

    顾此为不可能者，盖因内部的经验直观乃感性的，仅产生现象之资料，此种资料对于认知“纯粹意识所有对象”之独自存在，绝无所裨益，仅能用以获得经验耳。

    如容认吾人能由适当途径，非在经验中，而在理性纯粹使用之某种法则中——此非纯然逻辑的规律，乃同时亦先天的适用于吾人存在之法则——发见“以吾人自身为对于吾人自身存在之完全先天的立法者，且为规定此存在者等等”之根据，则将因此而启示一种自发力，吾人之实在将由此自发力——离一切经验的直观之条件——成为可规定者。

    吾人又应知在“吾人之存在之意识”中包含一先天的某某事物，此先天的某某事物能用以规定吾人之存在(其完全的规定仅在感性范围中可能者)——就某种内部能力而言——为与非感性的直悟世界有关。

    但此丝毫不足以促进合理心理学之企图。在此可惊之能力中——此种能力乃道德法则最先所启示于我者——我实应有规定我之存在之纯粹智性的原理。但此种规定应以何种宾词成之？此等宾词仅能为必须在感性的直观中授与我者之宾词而已；于是我发见我自身正与以前(就合理心理学而言)之地位相同，即仍须感性的直观赋与——我由之始能认知我自身之—一悟性概念(实体原因等等)以意义；而此等直观则绝不能助我超越经验之领域以外者也。顾就实践的使用(常指向经验之对象)而言，我自有正当理由依据其在理论的使用时所有类推之意义，应用此等概念(按即实体原因等概念)于自由及自由之主体。但若如是，则我将以此等概念(接即实体原因等概念)仅作为主词与宾词、理由与结论之纯然逻辑的机能解，依据此等逻辑的机能，行为或结果乃被规定与道德法则相合，而容许其与自然法则相同，皆能依据实体原因等范畴说明之者——道德法则与自然法则虽各根据完全不同之原理。凡此种种见解，意在防阻吾人所有视为现象之自我直观说最易陷入之误解。吾人以后更有机缘应用此种见解。

    *  *  *

    第①-误谬推理：关于实体性者其表象为吾人判断之绝对的主体因而不能用为其他事物之宾词者，为实体。所视为思维的存在之“我”，乃我所有一切可能的判断之绝对的主体，此种关于我自己之表象不能用为任何其他事物之宾词。故所视为思维的存在(心)之我为实体。

    纯粹心理学之第一误谬推理之批判

    在先验的逻辑之分析部分中，吾人曾说明纯粹范畴以及其中实体范畴除依据直观以外，其自身并无客观的意义，乃应用于“直观杂多”之综合统一机能。在缺乏此种杂多时，范畴仅为判断机能，并无内容。我能对于一切事物皆谓其为实体，其意义所在，仅为我以之与“事物之纯然宾词及规定”相区别耳。今在吾人所有之一切思维中，我为主体，思维仅为规定而从属此“我”；此“我”不能用为其他事物之规定。故一切人皆必以彼自身为实体而仅以思维为彼之存在之属性，即彼所有状态之规定。

    但我以此种实体概念将作何用？所视为思维的存在之“我”，就我自身言，永恒存在，并无任何生灭之自然状态云云，绝不能自实体概念演绎之。顾除此以外，并无我能适用“我之思维的主体之实体性概念”之其他用法，故若失其用途，则我实无须此种概念。

    因远不能纯自纯粹之实体范畴以演绎此等性质，故吾人必须自——经验中所授与所视为永恒者之——“对象之永恒性”出发。盖实体概念仅对于此种对象，始能以经验的有效用之方法应用之。但在以上之命题中，吾人并未以任何经验为吾人之基础；其推论仅自“一切思维与——所视为思维所属之共同主体之——‘我’之关系”之概念而来。

    即依据经验，吾人亦不能以任何确实之观察，证明此种永恒性。此“我”固在一切思维中，但在此种表象中，并无丝毫使此“我”与“直观之其他对象”相区别之直观痕迹。

    是以吾人固能见及此种表象必然存在一切思维中，但不能见其为常住的连续的直观，而有思维(此为转变无已者)在其中互相起伏。

    故其结论为：先验的心理学之第一推理，在其以“思维之常恒不变之逻辑的主体”为思维所属之实在的主体时，乃以貌似创见之说欺妄吾人者也。吾人并未有——且不能有——关于任何此种主体之任何知识。意识实为唯一使一切表象成为思维者，故吾人之一切知觉必须在“所视为先验的主体”(我)之意识中；但在此“我”之逻辑的意义以外，吾人对于在此“我”根抵中为其基体(如“我”在一切思维之根抵中为其基体)之主体自身，并无任何知识。顾若承认“心为实体之概念”，不能使吾人前进一步，因而不能产生伪辩的心灵论通常演绎所得之任何结论，“例如人之心灵在一切变化中乃至死后永恒存在云云等”——盖即谓吾人如承认此种概念所指之实体仅在理念中非在实在中——则“心为实体”之命题固可容许其成立者也。

    ①以下至第321页“即推广……之外”为第一版原文接第275页“故吾人……论究此命题”下。

    第二误谬推理：关于单纯性者

    其活动绝不能视为种种事物所有活动协同而成者，为单纯的。

    今心(即思维的我)乃此种存在体。故等等。(按即心为单纯的云云。)

    先验心理学之第二误谬推理之批判

    此为纯粹心理学中一切辩证的推论之最有力者。此非独断论者欲使其主张博得表面赞同所设之伪辩的欺人作用，乃似足以经历严厉检讨深密论究之一种推论。如下所述。

    一切复合的实体乃种种实体之集合体，复合体之活动或属于复合体之任何复合事物之活动，乃分配于多数实体中之种种活动，或种种属性之集合体。自种种活动的实体协同所发生之结果，在此结果仅为外部的时(例如一物体之运动乃其所有一切部分之联合运动)实为可能者。但在思维，则以其为属于思维的存在之内部属性，乃大不同。盖若假定思维者为复合体：则复合体之一切部分皆为思维之一部分，仅有联结所有一切此等部分，始能包含全体思维。但此为不能一贯主张之者。盖分配于种种存在者之种种表象(例如一诗句之各单字)绝不能构成一全体思维(一诗句)，故谓一思维应属于本质上所谓复合体者，实为不可能之事。是以思维仅在单一的实体中可能，此种实体非种种实体之集合体，乃绝对的单纯者。

    此种论证之所谓主要论据(nervus probandi)实在以下之命题中，即欲构成一思维，则种种表象必须包含在思维的主体之绝对的统一中。但无一人能自概念以证明此命题。

    盖彼将如何从事证明此命题？“一思维仅能为思维的存在绝对的统一之结果”云云之命题，不能以之为分析的命题。盖由种种表象所成之“思维之统一”，乃集合的，在其为纯然概念所能说明之限度内，其能与种种实体之联合活动之集合的统一相关，(如一物体之运动为其所有一切部分之复合运动)正与其能与主体之绝对的统一有关相同。因之，在复合的思维之事例中，必须以单纯的实体为前提之必然性，实不能依据同一律证明之。

    且亦无人敢于主张能纯自概念，容许综合的且完全先天的知此命题——至少彼若了解前所说明先天的综合命题所以可能之根据，自不致有此种主张。

    自经验以引申——其为一切思维所以可能之条件——此种主体之必然的统一亦为不可能者。盖绝对的统一之概念，姑不问其完全在经验领域以外，而经验则并不使吾人产生必然性之知识。然则吾人将自何处以得此种全部心理学的推论所依据之命题？我如欲表现一思维的存在，则我必设身处地以我自身之主观为我所欲考虑之对象(此为任何其他种类之研究所无者)，以及吾人之所以要求思维主体之绝对的统一者，则仅因不如是，则不能谓之“我思”(杂多在一表象中)，此皆显而易见者也。盖思维之全部虽能分割以及分配于种种主体，但主观的“我”则绝不能如是分割分配，而吾人在一切思维中所以之为前提者，即为此“我”。

    此处与前一误谬推理相同，当合理心理学敢于扩大其知识时，所留为其能依恃之唯一根据，仍为此统觉之方式的命题“我思”。但此命题其自身并非经验，乃属于——及先于——一切经验之统觉方式；故就其本身言，仅在其与某种可能的知识相关时，必常以之为此种知识之纯然主观的条件。吾人并无权利使此主观条件转形为对象之知识所以可能之条件，即转形为普泛所谓思维的存在之概念。盖除以吾人所有之意识公式设身自处于“一切其他智性存在”之地位，吾人决不能表现此种存在者也。

    且我自己(所视为心者)之单纯性，实际亦非自“我思”之命题推论而得；盖我之单纯性已包含在一切思维中。“我为单纯的”之命题必须视为统觉之直接表现，正与所引用笛卡尔推论之“我思故我在”(cogito ergo sum)相同，实为一重复语，盖我思(cogito)——我在思维(sum cogitans)，即直接主张我之存在。“我为单纯的”之意义，仅等于谓此“我”之表象其自身并不包含丝毫杂多，以及其为绝对的(虽仅逻辑的)统一耳。

    故著名之心理学的证明，仅建立于一表象之不可分割的统一上，此种表象仅在其与一人有关时，为管理其动词者(按如“我思”，我即管理思之动词者)。在以“我”与吾人之思维相联属时，吾人仅先验的指示属性之主体，并不注意其中之任何性质——实际关于此种主体之性质不问直接间接吾人皆绝无所知者也。此主体乃指普泛所谓某某事物(先验的主体)而言，如仅就其中并无规定之理由而言，则其表象之必为单纯的，自无疑义。实无事物较之由纯然某某事物之概念所表现者更为单纯。但主体表象之单纯性，并非即为主体自身单纯性之知识，盖当吾人仅以“我”之完全空虚名词(此一名词我能应用于一切思维的主体者)指示此主体时，已完全抽去其一切性质矣。

    我常由“我”而抱有“主体之绝对的(但仅逻辑的)统一”之思想(单纯性)，此则极为确实者。但并不因之即谓由此我知“我之主体”之现实的单纯性。“我为实体”之命题，如吾人以上所见及，所指仅为纯粹范畴而已，此种纯粹范畴我实不能有具体(经验的)使用；故我自能正当谓“我为单纯的实体”，即“其表象绝不含有杂多之综合”之实体。

    但此概念及此命题，关于“为经验对象之我自己”，对于吾人丝毫无所告知，盖因实体之概念，其自身仅用为综合之机能，并无为其基础之任何直观，故亦无对象。此仅与吾人所有知识之条件相关，并不应用于任何所能指示之对象。吾人今将以实验方法检讨此命题所假设之效用。

    无论何人必须承认心之单纯性质之主张，其所有价值，仅在我能由此以此主体与一切物质相区别，因而使主体能免于物质所常归宿之分解作用。严格言之，此实以上命题意向所在之唯一用途，故通常以“心非物质”云云表现之。我若能说明：“吾人对于合理心理学之基本命题(即一切思维之事物为单纯的实体)，虽容许其有完全客观的效力——此效力为唯自纯粹范畴而来之纯粹理性判断所特有——而吾人关于心与物质相异及与物质关系之问题，仍不能丝毫使用此命题”，此则与我前此将此假定之心理学的创见放逐于理念之领域而无任何实际之客观的效用相同。

    在先验感性论中，吾人已毫无疑义证明物体仅为吾人外感之现象，而非物自身。吾人因而有正当理由谓吾人之思维的主体非物质的；易言之，以思维的主体由吾人表现为内感之对象，故在其思维之限度内，不能为外感之对象，即不能为空间中之现象。此等于谓思维的存在就其本身言，绝不能在外的现象中见及之，以及其思维、意识、欲望等等皆不能外部直观之。凡此种种皆属于内感。此种论证实际如是自然，如是通俗，即庸众之常识亦常依持之，故自远古以来常以心与肉体为完全不同者也。

    但延扩、不可入性、凝结及运动——总之凡外感所能授与吾人之一切事物——虽非思维、情感、欲望或决心，且亦不包含此等等，顾“在外的现象之根底中，激动吾人感官，使之获有空间、物质、形象等等表象”之某某事物，当其被视为本体时(视为先验的对象更佳)，同时亦能为吾人所有思维之主体。至吾人外感所由以被激动之形相，并不授与吾人以表象、意志等等之直观，而仅授与空间及空间规定之直观云云，并非证明与以上云云相反。盖此某某事物非延扩的，亦非不可入的，或复合的，诚以此等宾词在吾人为某某(除此以外非吾人之所能知)对象所激动之限度内，仅与感性及感性之直观相关。据此种种而论，吾人固不能知此某某事物之为何种对象，仅认为如就其自身考虑之，即脱离外感之任何关系，则此等外部的现象之宾词皆不能加于其上者也。反之，内感之宾词，如表象及思维等皆与此某某事物之性质不相矛盾。因之，即令容认人之心灵其本质为单纯的，而此种单纯性，就物质之基体而言(按即为先验的对象之某某事物)亦绝不足使心与物质相区别——盖即谓吾人若以物质为纯然现象(吾人应作如是观)。

    设物质为物自身，则以其为复合体自与为单纯体之心灵完全不同。但物质仅为外部的现象，其基体不能由“吾人所能归属物体之任何宾词”知之。故我自能容认“物自身为单纯的”之可能性——虽由于其所以之激动吾人感官之形态在吾人内部中产生延扩的即复合的之直观。我固可进而主张其与吾人外感相关具有延扩之实体，其自身为具有思维者，且此等思维能由其自身所有之内感，意识的表现之也。由此观之，凡在一种关系中所名为物的存在者，同时在其他关系中则为思维的存在，其所有之思维，吾人不能直观之，然吾人固能直观其在现象领域中之符号。因之“仅有心灵(为特殊种类之实体)思维”之主张，应即废弃；吾人应复归于“人思维”之习用言词，即延扩的所视为外部的现象之同一事物，在内部(在其自身中)则为主体，非复合的而为单纯的且思维。

    但吾人固无须此种假设，能概言之如下。盖若我以“心灵”为思维的存在自身，则其是否与物质为同一种类之问题——物质非物自身，仅为吾人内部中所有表象之一种——就其名词而言已不合理。盖物自身之与“仅构成其状态之规定”性质不同，本极明显者也。

    在另一方面吾人如不以思维之“我”与物质比较，而以之与“在吾人所名为物质之外的现象根底中”之直悟体相比较，则吾人对于此直悟体绝无所知，即不能谓“心灵”在其任何内部方面与此直悟体有所不同也。

    故单纯的意识，非即关于“所视为主体之自我”之单纯性(此即使吾人能以之与物质区别，一如以之与复合体区别)之知识。

    是以在此种概念能有效用之唯一事例中，即在以我自己与“外的经验之对象”相比较时，此种单纯性之概念，若不足规定自我性质中之特征，则吾人虽仍自以为知“思维之我，即心灵(此为内感之先验的对象之名称)为单纯的”，但其所言绝不能应用于实在的对象，即丝毫不能扩大吾人之知识者也。

    于是全部合理心理学以丧失其主要基础，尽行倾覆。此处与任何处所相同，在缺乏与可能的经验之任何关系时，吾人不能期望纯由概念以扩大吾人之知识，更不能期望仅由吾人所有一切概念之主观的方式即意识，以扩大吾人之知识。诚以单纯性之根本概念，以吾人所知即为在任何经验中所绝不能见及者，故无法以之为客观有效之概念而到达之也。

    第三误谬推理：关于人格性者

    凡意识其自身在不同时间中为数的同一者，在此限度内为人格。(译者按：数的同一即历无穷次数其自身仍为同一之事物)

    今心意识其自身等等。

    故心为人格。

    先验心理学之第三误谬推理之批判

    我如欲由经验以知外部的对象数的同一，则应该注意现象中之永恒的要素(此为现象之主体，一切其他事物皆与之相关而为其规定)，且注意其在一切时间中(即“所有规定”在其中变易之时间)之同一。今“我”为内感之对象而一切时间则仅为内感之方式。

    因之，我指一切“我之继续的规定”皆与“数的同一之自我”相关，且在一切时间内(即在“关于我自己之内的直观”之方式中)皆如是。以此之故，心灵之人格性不应视为推论所得，应视为与“时间中之自觉意识”完全同一之同一命题；此即其所以先天的有效者也。盖此命题实等于谓在“我意识我自己”之全部时间内，我意识此时间属于我自己之统一；故我或谓此全部时间在我(所视为个别之统一体者)之内部中，或谓我在此一切时间中为数的同一，其事则相同也。

    故在我自身所有之意识内，必见及人格之同一。但若自他人之立场以观察我自身(视为他人之外的直观之对象)，则此外部观察者首先在时间中表现“我”，盖在统觉中(严格言之)时间仅在我内部中表现。故彼虽承认在我之意识中，此“我”完全同一在一切时间中伴随一切表象，但彼并不由此以推论“我自己之客观的永恒性”。盖正类观察者设定“我”在其中之时间，非我自身所有之时间，乃彼之感性之时间，故必然与我之意识固结之同一性，并不因之而与观察者之意识固结，即不与“包有关于我主观之外的直观”之意识固结。

    是以我在不同时间中所有意识，我自己同一之意识同一，仅为“我之思维及其一贯联结”之方式的条件，绝非证明我之主观之数的同一者。即令有“我”之逻辑的同一，其中自能发生此种“不容保留我之同一”之变化，但仍能以“同一音调之我”称之，此“我”在一切不同之状态中，乃至在包含思维的主体变化之状态中，仍能保留前一主体之思维而传之于后继之主体。

    “世界中之一切事物皆在流转中绝无永恒及常住者”云云某某古代学派之命题，虽不能与容认实体之说调和，但由自我意识之统一而言，则并不否定此命题。盖吾人不能自吾人自身所有之意识以断定吾人——就心灵而论——是否永存。盖因吾人所视为属于吾人之同一自我者，仅为吾人所意识之自我，故吾人自必判断为在吾人所意识之全部时间内，吾人为同一之自我。但吾人不能谓以外部观察者之立场而言，此判断亦当有效。

    诚以吾人在心中所见及之唯一永恒的现象，乃伴随一切表象及联结此等表象之“我”之表象，故吾人不能证明此我(即纯然－思维)能不与——由我使之互相连结之——其他思维相同，而不在同一之流转状态中也。

    心灵之人格性及为其前提之永恒性，乃至实体性，应在此处证明而不早为证明，事诚奇异。盖若吾人能以永恒性及实体性为前提，则其推论所得者，固非意识之连续性，但至少亦为在常住之主体中有一连续的意识之可能性，即此已足证明人格性矣。以人格性非因其活动有时被阻而立即终止者。但此种永恒性绝不能在——吾人自同一的统觉所推论之——吾人自身之数的同一以前，授与吾人，反之永恒性乃自数的同一推论而得者(此种论证如以正当顺序进行，则在数的同一证明以后，首应推及仅能经验的应用之实体概念)。惟因以数的同一为前提之人格同一，绝不能自“我在一切时间(我在其中认知我自己)所有之意识中之我之同一”推论而来，故吾人不能在论证之初，即将心之实体性建立于人格同一性之上也。

    同时吾人仍能保持人格性之概念——正与吾人保持实体及单纯之概念相同——惟在其仅为先验的之限度内，即与主体之统一有关之限度内，否则非吾人所能知，盖在主体所有之规定中自有“其由统觉而来之一贯的联结”。由此而言之人格性，其概念乃实践的使用所必需，且充分足供此种用途之用；但吾人绝不能因之自命为由纯粹理性以扩大吾人之自我知识，及误以为能自“同一的自我之纯然概念”以主体继续不断之相展示吾人。盖此种概念永在循环中徘徊，关于志在综合的知识之任何问题，对于吾人并无裨益。物质究为何物，就物自身(先验的对象)而言，完全非吾人之所能知，但由于其表现为外部之某某事物，其所视为现象之永恒性，吾人固能观察及之也。但我若欲观察在一切表象之变化中所有之单纯“我”，则我所与之与我所有意识之普遍的条件相比较者，除仍为我自身以外，实无其他相应之事物可用。故对于一切问题，我仅能与以义同语异之重复答复而已，盖即我以“我之概念及其统一”以代属于我自身(所视为对象者)之性质，因问者所欲询知者乃以之为已容认者也。

    第四误谬推理：关于观念性者

    (就外部的关系而言)

    凡其存在，仅能推论为“所与知觉”之原因者，仅有可疑的存在。

    今一切外的现象，即具有此种性质，其存在非直接为吾人所知觉，吾人仅能推论其为“所与知觉”之原因耳。

    故一切外感对象之存在，乃可疑者。此种不确实性，我名之为外部的现象之观念性，此种观念性之学说名为观念论，以与“以外感对象为具有可能的确实性”之相反主张所名为二元论者相区别。

    先验心理学之第四误谬推理之批判

    吾人今当首先审察其前提。论证所及，吾人自有正当理由主张“仅有在吾人内部中者，始能直接的知觉之，以及吾人自身之存在，为纯然知觉之唯一对象”。故在我以外现实对象之存在(此“我”之一字以智性的意义用之，非以经验的意义用之)，绝不能直接在知觉中授与吾人。知觉乃内感之变状，外部的对象之存在，仅在思维中始能加之于知觉，视为其外部的原因，即视为推论所得者。以此同一理由，笛卡尔限制一切知觉(就此名词之最狭意义而言)在“我(所视为思维的存在者)在”之命题中，固极有正当理由者也。盖因所谓在外者乃不在我之内部中，我即不能在我之统觉中遇及之，故亦不能在任何知觉中遇及之，质言之，知觉仅为统觉之规定耳。

    故我不能知觉外物，仅能自我之内部的知觉以推论外物之存在，盖以内部的知觉为结果，某某外物乃此知觉之近因耳。顾自所与结果以推论一决定的原因之推论常不确实，诚以结果可由一以上之原因发生。故就知觉与其原因之关系而言，其原因为内部的抑或外部的，即所名为外部的知觉者，是否仅为吾人内感之作用，抑或与“——为其原因之——现实的外的对象”有关系，仍为可疑之事。总之外部的对象之存在，仅为推论所得者，具有一切推论所具不可恃之点，而内感之对象(具有我之一切表象我自身)则为吾人直接所知觉者，其存在实不容疑。

    故观念论者之名词，并不适用于否定感官所有外部的对象存在之人，仅适用于“不承认外部的对象之存在由直接知觉知之，因而断言吾人对于外部的对象之实在性绝不能由任何可能的经验完全确定之”云云之人。

    在展示误谬推理之一切欺人的虚幻以前，我首先注意及吾人必须辨别观念论之两种形态，即先验观念论与经验观念论。所谓先验观念论，我指“以现象皆仅为表象，非物自身，以及以空间时间仅为吾人直观之感性的方式，而非视为自身独立存在之所与规定，亦非所视为物自身者一类对象之条件”等等之学说而言。与此种观念论相对立者，为先验实在论，先验实在论以空间时间为离吾人感性而自身独立存在之某某事物。是以先验实在论者解释外部的现象(其实在性乃先验实在论者所以为前提者)为物自身，此物自身离吾人及吾人之感性而存在，故在吾人之外——“吾人之外”一名词乃依据纯粹悟性概念(按即实体原因等之概念)解释之者。以后成为经验观念论者，实即此先验实在论者。

    在误行假定“感官对象如为外部的必须离感官而自身存在”以后，彼复发见自此种观点判断之，则一切吾人之感性表象皆不适于证明外的对象之实在性。

    反之，先验观念论者亦为经验实在论者，即被称为二元论者，盖彼能不出彼之自觉意识以外，承认物质之存在，即假定在“彼之表象”之确实性——即我思故我在——以外，尚有某某事物。盖彼以物质乃至物质之内部的可能性，仅视为现象；现象如与吾人之感性分离，则无。故物质之在彼，仅为表象(直观)之一种，其所以称为外部的，并非以其与外部的对象自身相关，乃因此等表象使知觉与——一切事物在其中相互外在之——空间相关耳，顾空间自身则仍在吾人之内部中者。

    在论究之始，吾人已公言赞同此种先验观念论；吾人之理论由是除去“以吾人所有自觉意识之单独证据承认物质之存在，即由是其证明物质存在之方法与证明我自己(所视为思维的存在者)存在之方法相同”之途径中所有一切难点。我意识我之表象固绝无问题；故此等表象及具有此等表象之我自己皆存在。但外部的对象(物体)仅为现象，即仅为我之表象之一种，故其对象为仅由此等表象所表现之某某事物。一离此等表象，对象即无。故外物之存在与我自己之存在相同，二者皆依据“我之自觉意识”之直接证明。

    其唯一不同之点，则为“表现我自己(所视为思维的存在者)之表象”仅属于内感，而“标识延扩体之表象”则又属于外感耳。欲到达外部的对象之实在性，正与关于我之内感对象之实在性——即关于我所有思维之实在性——相同，无须求之推论。盖在两方，其对象皆不过现象而已，其直接的知觉(意识)同时足为二者所有实在性之充分证明者也。

    故先验观念论者乃经验实在论者，容许物质(所视为现象者)具有“不容推论唯直接知觉之”一类之实在性。反之，先验实在论，则必然陷于困难，而发见其自身不得不遁入经验观念论，盖先验实在论视外感对象为与感官自身相异之某某事物，而以现象为存在吾人以外之独立自存物。依据此种观点，则不问“吾人意识吾人所有关于事物之表象”，如何明晰，仍远不能确定表象如存在则亦有与之相应之对象存在云云。反之，在吾人之体系中，此等所名为物质之外物(在其所有一切形态及变化中)，皆不过现象而已，即不过吾人内部中之表象而已，其实在性吾人直接意识之。

    就我所知，一切采用经验观念论之心理学者皆为先验实在论者，故彼等一致趋重经验观念论而视为人间思想所无可如何之问题之一，实势所必然者也。盖若吾人以外部的现象为由其对象在吾人内部中所产生之表象，又若此等对象，为其自身存在吾人以外之事物，则除自果推因以外，吾人实无能知对象存在之道；且即自果推因，所成为问题之因，在吾人以内，抑在吾人以外，必仍成为疑问。吾人固能承认其能在吾人以外(先验的意义)之某某事物，为吾人所有外部的直观之原因，但此非吾人在物质及物体的事物之表象中所思维之对象；盖此等对象皆仅现象，即仅为除在吾人内部以外绝不能见及之表象一类，其实在性正与“关于我自身所有种种思维之意识”相同，皆依据直接意识。

    至先验的对象，则就内部的及外部的直观而言，皆为不可知者。但吾人此处所欲论述者，非此先验的对象，乃经验的对象，其在空间中表现者则名为外部的对象，若在其时间关系中表现者，则名为内部的对象。但空间时间则除吾人之内部以外，固无从见及之也。

    “吾人以外”之名词，其意义自必含混，有时指离吾人而存在所视为物自身者而言，有时则指仅属于外部的现象者而言。故欲使此概念以后一意义之用法——“关于外部的直观所有实在性”之心理学问题所应采用之意义一而绝不含混，吾人应使经验的外部对象与先验的意义所谓之外部对象相区别，明显的名前者为“应在空间中所见及之事物”。

    空间时间实为先天的表象，在任何实在的对象(由感觉以规定吾人之感官者)能使吾人在此等感性的关系之下表现此对象以前，空间时间即在吾人之内部中，为吾人感性直观之方式。但质料的要素，即实在的要素——即应在空间中直观之某某事物——必以知觉为前提。知觉展示空间中某某事物之实在性；在缺乏知觉时，则绝无想象力能杜撰或产生此某某事物。故就其与“感性直观之一”相关而指示空间或时间中之实在性者，为感觉。(感觉若一度授与吾人——如与普泛所谓对象相关而非规定此对象者，则名为知觉——赖有感觉所有之杂多，吾人能在想象中描写种种对象，此等对象在想象以外，并无其在空间或时间中之经验的位置)。此固不容疑者；吾人或就苦乐而论，或就外感之感觉色、热等等而言，知觉乃由之以得使吾人思维感性的直观对象之知觉所必需之质料，故必须首先授与吾人。故此知觉(今仅就外部的直观而言)乃表现空间中之实在的某某事物。盖第一、空间乃共在之纯然可能性之表象，而知觉则为实在性之表象。第二、此种实在性在外感中即在空间中表现。第三、空间自身不过纯然表象，即除其中所表现者以外并无能视为实在之事物，反言之，则凡在其中所授与者(即由知觉所表现者)亦即其中之实在者。盖若知觉非实在者，即非由经验的直观直接授与吾人者，则知觉决不能在想象中描写，诚以直观中之实在者，固不能先天的杜撰之也。

    故一切外部的知觉，乃空间中实在的某某事物之直接证明，或无宁谓为即此实在者自身。在此种意义中，经验实在论固不容有疑者，盖有空间中实在的某某事物与吾人之外部的直观相应。空间自身以及其所有之一切现象(所视为表象者)固仅在我内部中，但实在者——即外部的直观所有一切对象之质料——则与一切空想无涉，实际在此空间中授与吾人。谓在此空间中应有吾人以外之某种事物(就先验的意义言之)授与吾人，此又不可能者，盖空间自身非在吾人感性之外。故即极端之观念论者对于“其在吾人以外(“以外”二字乃就严格之先验的意义言之)与吾人知觉相应之对象”云云亦不能要求证明。即令有任何此种对象，亦不能表现为——及直观为——在吾人以外，盖因此种表象及直观，乃以空间为其前提者，而空间中之实在者以其纯为表象之实在者，故不外知觉自身。故外部的表象之实在者，仅为知觉中之实在者，绝不能以其他途径成为实在者。

    对象之知识能自知觉产生，或纯由想象力之作用，或由经验之途径；在其进程中能发生不与对象相应之虚伪的表象，自无疑义，此种惑人之事，有时可归之于想象力之幻想(如在梦中)，有时则起于判断力之错误(如在错觉中)。欲避免此种惑人的幻想，吾人应依据规律进行，即凡依据经验的法则与知觉相联结者为现实的。但此种幻觉错觉及所以防免此幻觉错觉者，于二元论、于观念论实有同一之影响，盖吾人所与之有关者，仅在经验之方式。经验观念论及其对于吾人之外部的知觉所有客观的实在性之错误的疑问，当说明“(一)外部的知觉乃空间中实在的某某事物之直接证明，以及此空间——其自身虽仅为表象之纯然方式——在其与一切外部的现象(此亦不过纯然表象而已)相关时，具有客观的实在性；(二)在缺乏知觉时，幻想梦想皆不可能，以及吾人之外感——就经验所能自之发生之资料而言——自有其在空间中现实相应之对象”等等时，即已充分驳斥之矣。

    独断的观念论者殆为否定物质存在之人，而怀疑的观念论者，则为怀疑物质存在之人，盖以物质之不能证明故耳。前者之见解自必根据于被在物质一类事物之可能性中所假定之种种矛盾——吾人今尚无须论究此种见解。在以下一节论及辩证的推理时，关于“属于经验联结之一类事物之可能性”理性所自行构造之概念，展示理性之自相矛盾，即足除去此种困难矣。但怀疑的观念论者，则仅驳击吾人主张之根据，以为吾人所思维为根据于直接知觉之物质存在，殊不足为确信物质存在之正当理由，在此种观念论者迫使吾人在日常经验之微细进展中，亦须注意周密(否则吾人将以不合理所得之知识视为应有之知识矣)之限度内，诚为有益于人类之理性者。吾人今则能评衡此等观念论者所反对吾人之价值。盖除吾人指为使吾人在最通常主张中自相矛盾以外，观念论者实以全力迫使吾人以吾人所有一切之知觉(不问其为内部的或外部的)视为仅依属吾人感性之一类事物之意识。此等观念论者又迫使吾人不以此等知觉之外部的对象视为物自身，而仅视为表象，关于此等表象则与一切其他表象相同，吾人能直接意识之，至其所以名为外部的，则因其依属吾人所称为外感其直观为空间之故。但空间自身不过——某某知觉在其中互相联结——表象之内部的形相而已。

    吾人若以外部的对象为物自身，则完全不能理解吾人如何能到达“在吾人以外之外部的对象所有实在性”之知识，盖吾人之所依恃者仅为在吾人内部中之表象。诚以吾人不能感及在吾人自身以外者，仅能感及在吾人之内部者，故吾人之全部自觉意识除纯为吾人自身所有之规定以外，绝不产生任何事物。于是怀疑的观念论迫使吾人不得不趋赴今尚留存之唯一趋避所，即一切现象之观念性学说是也，此一种学说在先验感性论中已不问其结果而建立之矣，盖此等结果在先验感性论中实不能预见之者。斯时若有人询以其结果是否在心灵论中仅有二元论可以保持，则吾人必答之曰“然”；但此二元论仅为经验的意义。盖即谓在经验之联结中，物质——所视为现象领域中之实体者——实授与外感，正与思维的“我”——此亦视为现象领域中之实体者——授与内感相同。更进一步言之，内外两方领域中之现象，必须依据规律——此种规律乃实体范畴所引入于吾人所有外的及内的知觉之联结中，使此知觉由之构成一全体之经验者——互相联结。但若(如通常所见及者)吾人欲扩大二元论之概念，用之于先验的意义，则二元论及两种互相更迭之相反主张——一方为精神论(pneumatismus)一方为唯物论——皆无任何根据，盖因斯时吾人已误用吾人之概念，以表现对象(关于对象之自身固仍非吾人之所能知者)之形相中所有之差别视为物自身中之差别。由内感在时间中所表现之“我”，虽与在我以外空间中之对象，完全为有区别之现象，但并不以此理由而视为不同之事物。在外部的现象之根底中或在内部的直观之根底中之先验的对象，其自身既非物质亦非思维的存在，乃——其以“关于物质及思维的存在之存在形相之经验的概念”提供吾人——现象所有之根据(此根据乃吾人所不能知者)。

    是以(乃此种批判的论证明显迫使吾人为之者)吾人若固执以上所建立之规律，而不推及吾人之问题于“可能的经验能在其中以其对象呈现于吾人之前”之限界以外，则吾人决不梦想探知吾人之感官对象之自身，即离其与感官之一切关系所本有之相。但若心理学者以现象为物自身，视为其自身独立存在者，则被若为唯物论者，在其体系中，自仅承认物质；若为精神论者，则在其体系中又仅承认思维的存在(即具有吾人内感方式之存在)；若为二元论者，则承认物质与思维的存在两方，顾彼由于此种误解，对于非物自身仅为普泛所谓事物之现象，如何能自身独立存在之点，常陷入伪辨的思辨中。

    就此等误谬推理以论纳粹心理学之全体

    吾人如以——为内感之自然科学之——心理学与——为外感对象之自然科学之——物体论相比较，吾人见及二者之能由经验的知之者甚众，但其间尚有其显著之异点。在物体论中能先天的自“延扩的不可入性之存在物”之概念综合的知之者甚众，但在心理学中则绝无事物能先天的自思维的存在之概念，综合的知之其原因如下。盖二者虽皆为现象，顾外感之现象，有其固定(即常住)之某某事物，此固定的某某事物提供一基体为其转移无常之种种规定之基础，因而提供一综合的概念，即空间及空间中现象之概念；反之时间——此为吾人内部的直观之唯一方式——则并无常住之事物，因而仅产生“种种规定之变化”之知识，而不产生“能由此种种规定所规定之任何对象”之知识。盖在吾人所名为“心”者之内，一切事物皆在连续流转之中，除“我”(吾人如必须如是表现吾人自身)以外，并无常住之事物，至“我”之所以为单纯者，仅因其表象并无内容，因而无杂多故耳，即以此理由，乃若表现——(以更正确之名词言之)或指示——一单纯的对象。为欲使其由纯粹理性以得普泛所谓思维的存在之本质之知识，此“我”应为一直观，此直观——以其在一切思维中所以之为前提者(先于一切经验)——又应为先天的能产生综合命题之直观。但此“我”之不能为直观，正与其不能为任何对象之概念相同；盖此“我”乃意识之纯然方式，此种意识方式能伴随此内外两类表象，仅在有其他某某事物在——对于“对象之表象”提供质料之——直观中授与之限度内，始能使此等表象侪于知识之列。于是全部合理心理学，以其为超越人类理性所有一切能力之学问，证明其绝无所成就，其所遗留于吾人者，仅有在经验指导之下以研究吾人之心，及限定吾人之问题不能超出“由可能之内部的经验所能提供其内容”之限界而已。

    但合理心理学虽不能用以扩大知识，且在其用以扩大知识时乃完全由误谬推理所成者，但若仅以之为对于吾人辩证的推理(此等辩证的推理起于人类所有共同的及自然的理性)之批判的论究，则吾人仍不能否定其相当之消极的价值也。

    吾人何以须仰赖完全建立于纯粹理性原理之心理学？毫无疑义，其主要目的在维护吾人之思维的自我，以防免唯物论之危险耳。此则由——吾人适所授与之——思维的自我之纯粹概念成就之。盖由此种教义，吾人能脱然无虑，不再有“物质消失，一切思维乃至思维的存在者之存在，皆将因而毁灭”之恐惧，且适与之相反，其所明显说明者，则为我若除去思维的主体，则全体物质界将因而消灭耳，盖物质不过吾人主观所有感性中之现象及主观所有表象之形相而已。

    我承认此说并未与吾人以“思维的自我性质”之较进一步之知识，且亦不能使吾人规定此思维的自我之永存性，乃至离吾人所推测为外部的现象之先验的基体之独立存在；盖此先验的基体正与思维的自我相同，皆为吾人所不能知者。但我仍能发见“思辨的根据以外”之原因，以期望我之思维的本质——通彻我所有状态之一切可能的变化——之独立的连续的存在。在此种事例中，当坦白自承关于此点我之无知时，设尚能驳斥思辨的反对者之独断的攻击，而示之以在彼否定我所期望之可能性中，对于“自我之本质”其所能知者绝不能较之我固执此种期望之所能知者为多，即此所得已甚多矣。

    其他三种辩证的问题——构成合理心理学之实际目标者——皆根据于吾人心理学的概念中所有此种先验的幻相，除由以上之论究以外，绝不能解决之者：即(一)心与肉体交通团结之可能性，即关于在生存中动物性及心灵状态之问题；(二)此种交通团结之开始，即关于心在生前及临生时之问题；(三)此种交通团结之终止，即关于心在死后及临死时之问题(灵魂不灭之问题)。

    我今所主张者则为：在此等问题中所共有之种种难点以及有人欲由此等难点(以之为独断的反驳)能得“对于事物本质较之常识更得深密洞察之信证”等等，皆仅依据幻想而然耳，彼等依据幻想，使仅在思维中所存在者实体化，而以之为存在(以真实性质)于思维的主体以外之真实的对象。易言之，彼等以“延扩”(此不过现象而已)为即令离吾人感性而亦独立自存之外物之性质，且以运动为起于此等事物，且离吾人之感官，实际由其自身所发生者。盖物质(其与心之交相作用引起以上之种种问题)不过一方式而已，即由吾人所名为外感之直观，以表现不可知之对象之特殊方法而已。在吾人以外，自能有此现象(吾人所名之为物质者)所相应之某某事物；但在其为现象之性格中，自不在吾人以外而仅为吾人内部中之一思维——此种思维，虽由于以上所言之外感，表现之为存在吾人之外者。故物质并非指与内感之对象(心)完全不同而异质之一类实体而言，乃仅指“此等对象——其自身为吾人所不能知者——之现象”所有之不同性质而言，吾人之称此等表象为“外部的”，则以与吾人所列为属于内感之表象相比较故耳，此等表象固亦与其他一切思维相同，仅属于思维的主观者也。此等表象固有此种惑人的性质，即表现空间中之对象，一若与心相离而浮动于心之外。但此等表象在其中被直观之空间(即不过一表象而已)，在心以外实未见有与此表象同一性质之对应部分。因之，此问题已非心与“在吾人以外其他不同种类之所知实体”之交相关系，而仅为内感之表象与吾人所有“外部的感性之变状”联结之问题——即此等表象如何能依据一定法则，相互如是联结，以展示一贯联结的经验之统一。

    在吾人以内部的外部的现象皆视为经验中之纯然表象时，则两种感觉之联合，吾人并未见其中有何背理及奇异之点。但当“吾人以外部的现象实体化，不视之为表象而视之为其自身存在于吾人以外之事物，具有此等事物在吾人内部中所有之同一性质，且视为此等事物以其——展示为现象在彼此交相关系中之——活动加于吾人之思维的主体之上云云之时，则存在吾人以外之有效原因，立即具有“与吾人内部中所有此等原因之结果不能调和”之性质。盖原因仅与吾人之外感相关，其结果则与内感相关——此两种感觉虽在一主体中联结，彼此乃极不相同者也。在外感中除位置之变易以外，吾人未见有其他之外部的结果，除在——为其结果之——空间的关系中所发生之动向以外，吾人未见有任何动力。反之，在吾人内部中，其结果为思维，在思维中并不见有位置之关系、运动、形象以及其他空间的规定等等，吾人在结果中完全失去其与原因之联系(此等结果乃假定为由此等原因在内感中所发生者)。但吾人应思及物体非呈现于吾人之对象自身，乃吾人“所不知为何之不可知的对象”之现象；以及运动非此不可知的原因之结果，而仅为其影响于吾人感官之现象。物体、运动皆非吾人以外之事物；二者同为吾人内部中之纯然表象；故产生吾人内部中之表象者非物质之运动；运动自身仅为表象，如其以运动而使其自身为吾人所知之物质，亦仅为表象相同。于是，吾人所自造之全部难点，终极归摄在以下之点，即吾人感性之表象如何——及何以——能如是互相联结，即吾人之所名为外部的直观者，能依据经验的法则表现为在吾人以外之对象——此一问题绝不与“自吾人以外完全异质之有效原因以说明吾人表象起源”所假定之难点相联属。此种难点乃起于吾人以“不可知的原因之现象”为在吾人以外之原因自身，此一种见解仅能惑乱吾人而已，绝无其他结果可言。在由长期习惯误解已深之判断事例中，自不能立即以“在其他事例中因无不可避的幻相以惑乱概念所能到达之清理明晰程度”更正之。故吾人自伪辨的理论中解脱理性，固不能在此阶段中具有理性完全脱离伪辨的理论自由运用时所必须之清理明晰程度。

    以下所评论之点，我以为大有助于趋向此终极之清理明晰。

    一切反驳可分为独断的、批判的及怀疑的。独断的反驳直向命题反驳，而批判的反驳，则反驳命题之证明。前者要求洞察对象之本质，因而使吾人能主张“此一命题关于此对象所云云”之相反方面。在被自以为较之相反主张更为深知对象之性质，此其所以为独断的也。批判的反驳则因其不问命题之有效力与否，仅攻击其证明，故并不预想较之对方更深知对象或迫使吾人自命为关于对象更具有优越之知识，盖此反驳仅在指示此主张之无根据，而非指示此主张之为谬妄。至怀疑的反驳，则以主张与相反主张彼此对立，视为各有同等之重量，依次交替，以其一为立论，而以其他为反驳。且以二者之矛盾不相容(因对立之两方、外观皆为独断的)视为所以指示“一切关于对象之判断”皆为空虚无意义者。故独断的及怀疑的反驳，皆以为关于对象有所主张或否定时，必须洞知对象之性质。唯批判的反驳则不然，仅在指示其所反驳者唯在其构成主张时所以为前提之某某事物之空虚无意义及纯为空想而已；故铲除其所谓根据者，以倾覆其学说，并不主张建立直接与对象之性质有关之任何事物。

    在吾人执持——关于思维的主体与外物之交相作用——吾人所有理性之通常概念时，吾人为独断的，盖其视外物为独立存在于吾人以外之实在对象，与某种先验的二元论相合，此种先验的二元论并不以此等外的现象为属于主观之表象，而以之为——正如其在感性直观中所授与吾人者——在吾人以外之对象，完全与思维的主体相分离者也。此种虚伪陈述为一切关于心物交相作用之理论之基础。其所归属于现象之客观的实在性，彼等从末以之为问题。且反以之为已承认之前提；其所思辨研讨者，仅在应如何说明之及理解之等等之形相而已。就以上之见解关于心物关系所规划之说明理解之体系，通常共有三种，实为关于此问题所有可能之体系：即物理的影响说，预定调和说，及超自然的干与说是也。

    说明心物交相作用之后二种方法，乃根据于反驳第一种常识之见解者。其所以为论据者，即以为凡显现为物质者，不能由其直接的影响成为表象之原因，盖此等表象乃与物质完全种类不同之结果。顾凡持有此种见解者即不能以“仅为现象之物质”之概念——即其自身仅为某种外部的对象所产生之表象——加之于彼等之所谓“外感对象”者之上。盖在此种事例中，彼等将谓外部的对象(现象)之表象不能为吾人心中所有表象之外部的原因；顾此实为毫无意义之驳论，盖因无人能梦想有人以彼一度曾承认为表象者为其外部的原因也。依据吾人之原理，彼等仅能由指示外感之真实(先验)对象不能为“吾人包括在所名为物质之下一类表象”(现象)之原因，以建立其理论。但无人能有权利自称为彼关于吾人外感表象之先验的原因有所知；故彼等云云实毫无根据。在另一方面，凡自以为改良物理影响说者，其说如与先验的二元论之通常见解相同，以物质(就其本身言)为物自身(非不可知的对象之现象)，则彼等之论驳，殆在指示此种外部的对象(其自身除运动之因果作用以外，绝不显示任何之因果作用)决不能为表象之有效原因，而须有一第三者干与其间以建立——即非两者之交相作用，至少亦为——心物二者间之对应及协和。但以此种方法论证时，彼等实在其二元论中容有物理影响说之根本谬妄(。p乙roy怔o80。)以开始其驳难者，故被等之驳论，与其谓为驳斥物理影响说，无宁谓为适所以颠覆其自身所有之二元论的前提耳。盖关于吾人之思维的本质与物质联结之难点皆起于谬妄之二元论的见解，以物质本身为非现象——即非不可知的对象与之相应之心之表象——而为离一切感性存在于吾人以外之对象自身耳。

    故关于反驳通常所容受之物理影响说，不能以独断之形态出之。盖凡反对此说者，容受以下之见解，以物质及其运动仅为现象，即其自身仅为表象，则彼之难点仅在“吾人感性之不可知的对象，不能为吾人内部中表象之原因”一点。但彼绝无丝毫正当理由能主张此点，盖因无人能决定不可知的对象之所能为或其所不能为者也。故此种先验的观念论(如吾人以上之所证明)，为彼所不能不同意者。于是彼之唯一趋避方法殆在公然使表象实体化，而以之为在彼自身以外之实在的事物。

    顾物理影响说(在其通常之形态中)为极有根据之批判驳论所克服。所谓两种实体——思维体与延扩体——间之交相作用乃依据粗朴之二元论，而以延扩的实体——此实思维的主体之表象而已——为自身独立存在者。物理影响说所有此种误谬的解释，能如是有效处置之，即吾人已说明其证明之空虚而背理矣。

    关于思维体与延扩体间交相作用所讨论不已之问题，吾人若去其空想，则仅为：外部的直观——即空间以及充实空间中之形象及运动等之直观——如何在思维的主体中可能之问题。此为无人能解答者。吾人知识中所有此种缺陷，绝不能弥补；所能为者仅在以外的现象归之——为此种表象之原因，但吾人绝不能有所知且决不能得其任何概念之——先验的对象，以指示有此种缺陷耳。在能自经验领域内发生之一切问题中，吾人以现象为对象自身，固无须劳吾人心力以研讨其可能性(所视为现象者)之第一根据。但若一越此等限界，则先验的对象之概念自成为所必需者矣。

    解决“关于在心物交相作用以前(生前)或在其终止以后(死后)思维的本质之状态”所有之一切争辩及驳击，实依据“关于思维体及延扩体间交相作用所有之种种意见”。

    “以思维体在与物体交相作用以前即能思维”之意见，今殆成为此种主张，即以为在——某某事物所由以在空间中显现于吾人之前之——感性发生以前，能以完全不同之方法直观此等先验的对象(在吾人之现状态中所表现为物体者)。“心在与物体界一切交相作用终止以后仍能继续思维”之主张，今殆成为此种见解，即以——现今吾人绝不能知之先验的对象所由以显现为物质界之——感性，即一旦终止，而关于先验的对象之一切直观，亦不因此而即被消灭，此等同一之不可知的对象仍能继续为思维的主体所知(固已非就其物体之性质知之)云云。

    顾在思辨的原理上，无人对于此种主张能与以丝毫之根据。乃至其所主张之可能性，亦不能证明之；仅能假定之而已。但欲以有效之独断的驳论驳斥之，亦为任何人之所不可能者。盖不问其人为何，彼之不能知外部的物质现象所有之绝对的、内部的原因，正与我及其他任何人相同。以彼不能呈示任何正当理由，主张其能知“在吾人现令状态中(生存之状态中)外部的现象所真实依据者为何”，故彼亦不能知一切外部的直观之条件——即思维的主体自身——将与此种状态同时终止(死时)。

    故关于“思维的存在之本质及其与物质界联结”之一切争辩，仅由“以理性之误谬推理充实吾人知识所不能到达之间隙，而以吾人之思维为事物，且以之实体化”而起。

    于是发生一种空想之学问，在彼所肯定之事例或彼所否定之事例，二者皆属空想，盖因争辩各派或以为“关于无人能具有概念之对象”颇有所知，或则以其自身所有之表象视为对象，因而永在晦昧及矛盾之循环中徘徊无已。惟有冷静之批判(立即严肃公正)能自——以想象之福祉诱使多人困于学说及体系中之——此种独断的幻想中解脱吾人。此种批判，严格限定吾人一切之思辨的主张在可能的经验范围以内；且其限定吾人之思辨的主张，并非由于讥刺既往之失败，或慨叹理性之限界，乃依据确定之原理欲以有效的方法规定此等限界耳，至此种确定之原理乃自然欲使理性之航海不可远及经验自身所到达之连续的海岸以外，在其自身所设立之海古莱斯(hercules)柱上，揭示“不可越此”(nihilulterius)之禁条——此种海岸吾人若一旦离之远去，则必漂流于茫无涯际之海洋，此种海洋在屡以幻影诱惑吾人以后，终则迫使吾人视为绝望而放弃其烦困厌倦之努力者也。

    吾人关于纯粹理性之误谬推理中所有先验的而又自然的幻相，对于读者应有明晰之总括的说明，以及关于依据范畴表之顺序，系统的排列此等误谬推理，亦应有所辩释。

    在本节之初，吾人之所以不作此等说明及辩释者，惧其因而使吾人论证晦昧，或使人预有粗朴之成见耳。吾人今将践此责务。

    一切幻相可谓为皆由于“以思维之主观的条件为对象之知识”而起。且在先验辩证论之导言中，吾人已说明纯粹理性之自身，推与“所与受条件制限者之条件”所有综合之全体有关。今因纯粹理性之辩证的幻相不能成为经验的幻相(如经验的知识之特殊事例中所见及者)，故与思维条件中之普遍者相关，于是纯粹理性之辩证的使用，仅有三种事例。

    一、普泛所谓思维所有条件之综合。

    二、经验的思维所有条件之综合。

    三、纯粹思维所有条件之综合。

    在此三种事例中纯粹理性之自身推从事此种综合之绝对的全体即其自身为不受条件制限者一类之条件。三种先验的幻相实建立在此种分类上，此种先验的幻相，即所以发生辩证论之重要三书及纯粹理性之似是而非之三种学问——先验的心理学，先验的宇宙论，先验的神学。吾人今所论者，仅在第一种。

    就普泛所谓之思维而言，因吾人抽去思维与任何对象(不问其为感官之对象或纯粹悟性之对象)之一切关系，故普泛所谓思维所有条件之综合(第一)，绝非客观的，而纯为思维与主观之综合，此种综合被人误为对象之综合的表象。

    由此观之，对于“一切普泛所谓思维之条件”——其自身为不受条件制限者——之辩证的推理并不犯有实质上之误谬(盖因其已抽去一切内容或对象)，而纯为方式中之缺陷，故必称之为误谬推理。

    更进一步言之，以伴随一切思维之唯一条件，为“我思”之普遍的命题中之“我”，故理性应论究此种条件——在此种条件自身为不受条件制限之限度内。此仅为方式的条件，即一切思维之逻辑的统一(我抽去其中之一切对象)；但此仍表现为我所思维之对象，即“我自己”及“我之不受条件制限之统一”。

    设有人以“其在思维之事物之性质为何？”之问题相质询，则我实无“以之答复其人”之先天的知识。盖此答复应为综合的——盖分析的答复虽或能说明思维之意义为何，但除此点以外，不能产生关于此思维由以可能之所依据者之任何知识。诚以综合的解决，常需直观；而此问题则由于其高度之普泛性质，已完全置直观于不顾矣。“成为可移动者其物必为何种事物？”之问题，同一无人能就其普泛性质答复之。盖此问题并未含有可以答复之痕迹，即其中并未含有不可入性的延扩(物质)。但我对于前一问题虽不能有概括的答复，颇似我仍能就表现自觉意识之“我思”一类命题之特殊事例答复之。诚以此“我”为基本的主体，即实体；故我为单纯的云云。顾若如是，则此等命题应为由经验引来之命题，且在缺乏表现“普泛的先天的思维所以可能之条件”之普遍的规律时，此等命题即不能包有任何非经验的宾词。于是对于最初颇为我所赞同之意见——即吾人对于思维的存在之本质能构成判断且能纯由概念构成之等之意见——有所怀疑矣。但此种思维方法中所有之误谬，尚不能发见之也。

    更进而研讨我所以之归属于我身(视为普泛所谓思维的存在)之属性(按即单纯性等等)之起源，则能说明其误谬之所在。此等属性不过纯粹范畴而已，我并不能以之思维一确定的对象，仅能以之思维“表象之统一”——为欲规定表象之对象。在缺乏为其基础之直观时，范畴不能由其自身产生对象之概念；盖对象仅由直观授与，在直观授与对象以后，始依据范畴思维之。我如宣称一事物为现象领域中之实体，则首必有其直观之宾词授我，且我必能在此等宾词中分别永恒者之与转变无常者基体(事物本身)之与附属于其中者。我若称现象领域中之一事物为单纯的，乃指其直观虽为现象之一部，惟其自身则不能分割为各部分等等而言耳。但我若仅在概念中而非在现象领域中知某某事物之为单纯的，则我关于对象实一无所知，仅对于我所自行构成“不容直观之普泛所谓某某事物之概念”有所知耳。故我谓“我思维某某事物完全为单纯的”，实际仅因除谓为某某事物以外，不能再有所言耳。

    顾纯然统觉之“我”，为概念中之实体，概念中之单纯的以及等等；凡在此种意义中所有此等心理学的学说，自属正确。但此并不以吾人所欲探知之“心之知识”授与吾人。盖因此等宾词绝无用之于直观之效力，故不能具有适用于经验对象之效果，因而全然空虚无意义。实体概念并不示我以心由其自身延续，亦不示我以心为外部的直观之一部分其自身不能分割因而不能由任何自然的变化而有所生灭等等。凡此其自身延续不能分割等等，乃“所以使心在经验联结中为我所知”之性质，且对于心之起源及未来状态能有所启示。但若我谓——就纯然范畴言——“心为单纯的实体”，则显然因实体之纯然概念(为悟性所提供者)所包含者，不出一事物应表现为主体自身而不更为其他任何事物之宾词之逻辑的规定以外，故由此命题，并不能得关于“我”之永恒性之任何事物，且此“单纯的”属性，即增加于永恒性之上，实亦无所裨益。故关于“心在自然界之变化中遭遇如何”之点，吾人由此种源泉绝无所得。吾人若能假定“心为物质之单纯的部分”，则吾人能使用此种知识，更以经验关于此一部分所告知者之助，以演绎心之永恒性及——在其“单纯的性质”中所包含之——不可灭性。但关于此种种，在“我思”之心理学的原理中所有“我”之概念实一无所告知吾人。

    其所以以吾人内部中所有思维之存在者为能由此等——在各类范畴中表现绝对的统一之——纯粹范畴，知其自身，则由于以下之理由。统觉自身为范畴所以可能之根据，在范畴一方则仅表现“直观所有杂多”——在杂多在统觉中具有统一之限度内——之综合而已。故普泛所谓自觉意识乃“为一切统一之条件者”之表象，其自身则为不受条件制限者。于是吾人对于思维的“我”(心)——其视自身为实体，为单纯的，为一切时间中数的同一者，及为一切其他存在必须由之推论而来之一切存在相依者-能谓为非由范畴知其自身，乃在统觉之绝对统一中，即由其自身以知范畴，且由范畴以知一切对象。

    我之不能以我欲知任何对象时所必须以为前提者，认为对象，以及规定者之自我(思维)与被规定者之自我(思维的主体)有别，正与知识与对象有别相同，此皆极为显然者也。

    但世无较之“使吾人以思维综合中之统一视为思维主体中所知觉之统一”之幻相，更为自然，更为惑人者。吾人应称之为实体化的意识之欺妄(apperceptionissubstantiatae实体的统觉)。

    吾人对于合理心灵论之辩证的推理中所包含之误谬推理，如欲与以逻辑的名称，则以彼等之前提皆正确，吾人应名之为中间概念意义含混之误谬(sophisma figuraedictionis)宾词形态之误谬。盖其大前提在论究条件时所用范畴，纯为先验的用法，而小前提及结论，在其论究包摄于此条件下之“心”时，则又经验的使用此同一的范畴。

    例如在实体性之误谬推理中，实体概念为纯粹智性的概念，此在缺乏感性直观之条件时仅容先验的用法，即不容有丝毫用处者也。但在小前提中，则此同一概念乃应用于一切内部的经验之对象，且并不预先确知及建立此种具体的用法之条件，即并未确知此种对象之永恒性。如是吾人乃以范畴经验的用之，但在此种事例中实为不能容许者。

    最后欲展示伪辨的心灵论之一切辩证的主张，系统的在纯粹理性所规定之顺序中互相联结，即展示吾人对于此等主张网罗详尽，吾人应注意统觉通彻各类范畴仅与“每类范畴中在可能的知觉中形成其他范畴之基础者即实体性，实在性，单一性(非多数性)存在等等之悟性概念”相关，此处理性表现所有此等范畴为思维的存在所以可能之条件，至此等条件之自身，则为不受条件制限者。于是心知其自身为——(一)关系之不受条件制限之统一，即其自身非附属于其他事物乃独立自存者。

    (二)性质之有受条件制限之统一，即心非一实在的全体，而为单纯的。

    (三)时间中多数各别时间不受条件制限之统一，即心非种种不同时间中之无数不同者，而乃同一之主体。

    (四)空间中存在之不受条件制限之统一，即心非“心以外种种事物”之意识，乃仅其自身存在之意识，及其他种种事物仅为其表象之意识。

    理性为原理之能力。纯粹心理学之主张并不包含心之经验的宾词，仅包含“其意义在于经验之外，即纯由理性规定对象自身”之一类宾词(设有任何此等宾词)。故此等主张应建立于“与普泛所谓思维的存在之本质有关”之原理及普遍的概念之上。但实际并不如是，吾人之所发见者，则为“我在”之单一表象，支配其全部主张。此一表象正因其表现“我所有一切普泛所谓经验之纯粹公式”，故即宣称其自身为对于一切思维的存在皆有效之普遍命题；且因其在一切方面为单一的，故又附随有普泛所谓思维所有条件之绝对的统一之幻相，即推广其自身于可能的经验所能到达范围之外。

    第二章 纯粹理性之二律背驰

    吾人在先验辩证论之导言中已说明纯粹理性之先验的幻相起于辩证的推理，此种推理之图型乃由逻辑在其三种形式的推理中所提示者——正与范畴在一切判断之四种机能中发见其逻辑的图型相同。此等伪辨的推理之第一类型，乃论宪(主体或心之)“一切普泛所谓表象所有主观的条件之不受条件制限之统一”，与断言的三段推理相符合，其大前提为主张“宾词与主词关系”之原理。辩证的论证之第二类型，则为比拟假设的三段推理而来。以现象领域中所有客观的条件之不受条件制限之统一为其内容。第三类型(此将在以下一章论究之)其方法相同，以“普泛所谓对象所以可能之有客观的条件之不受条件制限之统一”为其主题。

    但有须特殊注意之一点。先验的误谬推理产生——关于吾人所有思维主体之理念——纯然片面的幻相。凡稍能支持相反主张之幻相，皆非理性概念所引起之幻相。因之，先验的误谬推理(虽有其所适合之幻相)虽不能否认——在批判的研究之严厉审讯中，先验的误谬推理，由之消灭其效力至化为纯然外观形式——之根本的缺陷，但此种先验的误谬推理所能提供之利益，则全然偏于精神论一面。

    当理性应用于现象之客观的综合时，则情形大异。盖在此领域中，不问其如何努力建立其不受条件制限之统一原理，且即有伟大(虽属幻相)成就之表面现象，亦立即陷入其所不得不陷入之矛盾中(在此宇宙论之领域中)，以终止其任何此种僭妄主张。

    吾人今以人类理性之新现象呈现于吾人之前——此为一全然自然的矛盾，无须故为设问或乘隙陷之，理性由其自身不得避免所必然陷入者也。此确为防护理性为纯粹片面的幻相所产生之空幻信念所麻醉，但同时又陷理性于此种诱惑，即或倾于怀疑的绝望，或以顽固态度固执某种主张，而不愿虚心倾听相反主张之理由。有一于此，皆足致健全哲学于死亡，而前者(按即怀疑的绝望)固可名之为纯粹理性之无疾而终(euthanasia)。

    在考虑由纯粹理性法则之矛盾(即二律背驰)所发生之“种种相反背驰之方式”以前，吾人应提示若干注意点，以说明辩释“吾人所欲用为论究此主题之方法”。在一切先验的理念与“现象综合中之绝对的总体”相关之限度内，我名之为宇宙概念，一则因此绝对的总体亦为“世界全体”概念(其自身仅为一理念)之基础；一则因此等概念惟与“现象之综合”(即仅与经验的综合)相关。反之，当绝对的总体为“综合一切普泛所谓可能的事物所有条件之绝对的总体”时，则将发生一种纯粹理性之理想，虽与宇宙概念有关，但实与之完全不同者也。因之，纯粹理性之二律背驰将以虚伪的纯粹合理的宇宙论之先验的原理展示吾人，正与纯粹理性之误谬推理为辩证的心理学之基础相同。但合理宇宙论之展示其先验的原理，并不在示证此种学问之有效力及欲采用之。顾名思义，理性之矛盾，其名称已足证此种虚伪的学问仅能在眩惑而又虚伪之幻相中，展示其为一绝不能与现象调和之理念耳。

    第一节 宇宙论所有理念之体系

    在进而以“依据原理之体系的精密”，列举此等理念时，吾人必须注意两点。第一、吾人必须承认纯粹的及先验的概念仅能自悟性发生。理性实际并不产生任何概念。理性之所能为者，充其量惟在使悟性概念超脱可能经验之不可避免之制限耳，即努力推广此概念于经验的事物之限界以外(虽仍与经验的事物相关)。此以以下之方法成就之。理性对于所与之受条件制限者要求在其条件方面——此为悟性以一切现象归摄于其下所视为综合统一之条件者——之绝对的总体，在此要求中，即以范畴转变为先验的理念。盖仅由使经验的综合远及于不受条件制限者，始能使经验的综合绝对的完成；顾此不受条件制限者绝不能在经验中见及之，而仅在理念中见之。理性之为此要求，实依据以下之原理，即——若受条件制限者授与时，则其条件总和及其不受条件制限者(受条件制限者，唯由此不受条件制限者而后可能)亦授与。此等先验的理念第一、纯为推及不受条件制限者之范畴，且能归约之于“依据范畴四类项目所排列之表中”。第二、非一切范畴皆适于此种用法，仅为综合由之构成“互相从属(非同等并列)之条件系列及所与受条件制限者之发生的系列”之范畴。绝对的总体仅在其与所与受条件制限者相关之条件上升系列之范围内，始为理性所要求。关于条件所有结果之下降系列或与“此等结果所有同等并列条件之集合体”相关者，皆不要求此绝对的总体。盖在所与受条件制限者之事例中，实以其条件为前提，且视为与受条件制限者连带授与者。反之，因结果并非使其条件可能，乃以条件为前提者，故当吾人进展至结果，即自条件下达所与受条件制限者之时，实无须考虑此系列是否终止；盖关于此种系列总体之问题，绝不能为理性所预想者也故吾人必须思维时间为到达此“所与刹那”中，“过去时间”已完全经过，且视为时间自身以此完全方式所授与者(按即过去全部时间)。此种完全经过之时间，即非吾人所能规定，但此说则甚真确。但因未来并非吾人到达现在之条件，故在吾人理解现在时，不问吾人如何思维未来时间，或以之为有尽，或以之为无穷，皆为绝不相关之事。今设吾人有m，n，o，之系列，其中n乃受m条件之制限所接与者，同时又为o之条件。此系列自受条件制限者n上升至m(l，k，i，等等)，又自条件n下降至受条件制限者o(p，q，r，等等)。为使能以n视为所与者，则我必以第一系列为前提。依据理性及理性对于条件总体之要求，n仅由此种系列而可能者。其可能性并不依据其后继之系列o，p，q，r，等等。故此后者系列不能视为所与者，而仅能视为所可授与者(dabilis)。

    我议以“在条件方面，自切近所与现象之条件开始，还溯更远条件之系列综合”名为追溯的(regresslv)综合；以“在受条件制限者一方自第一结果进展至更远结果之系列综合”，名为前进的(progressiv)综合。前者在前提(antecedentia)中进行，后者在结果(consequenti)中进行。故宇宙论的理念乃论究“追溯的综合”之总体，在前提中进行，非在结果中进行。总体之前进的方式所提示之纯粹理性问题，乃无益之事，且为无须有者，诚以设立此种问题非为完全理解“现象中所授与之事物”所必需者。盖吾人所须考虑者仅为其根据，而非其结果。

    在排列“依据范畴表之理念表”时，吾人首先列入吾人所有一切直观之二种本源的量，即时间与空间。时间自身即为一系列，且实为一切系列之方式的条件。在时间中，就一所与的现在而言，所视为其条件之前项(过去)，自能先天的与其后项(未来)相区别。

    故“任何所与受条件制限者所有条件系列之绝对的总体”之先验的理念，仅与一切过去时间相关；且依据理性之理念，过去时间乃“所与刹那”之条件，必须思维为在此刹那中已全部授与者也。顾在空间中，就空间之自身而言，前进与后退之间，并无区别。盖以空间之各部分乃同时共在者，为一集合体而非系列。“现在一刹那”仅能视为受过去时间条件之制限者，绝不能视为过去时间之条件，盖因此一刹那仅由过去时间始能存在，或宁谓为经由其先在之时间而存在者也。至若空间则各部分同等并列，并非互相从属，一部分非其他部分所以可能之条件；且与时间不同，空间自身并不构成一系列。但吾人所由以感知空间之“空间杂多部分之综合”，乃继续的，在时间中进行的，且含有一系列。且因在所与空间之此种“集合的种种空间之系列”中(例如丈中之尺)，所有在所与空间之延扩中所思维之种种空间，常为“所与空间”之限界条件，故空间之测定，亦应视为一所与受条件制限者之条件系列之综合，其所不同者，仅为其条件方面本身并不与受条件制限者相异耳，故在空间中前进与后退，吾人见其实相同也。然因空间之一部分并非由其他部分授与，仅由其他部分限制之，故吾人必须视各空间——在其被限制之限度内——亦皆为受条件制限者，以各空间乃预想其他空间为其限界之条件，而其他空间亦复如是。是以关于设定限界，空间中之前进，亦为追溯的，因而“条件系列中所有综合之绝对的总体”之先验的理念，亦复适用于空间。我之能有正当理由探讨关于空间中现象之绝对的总体，正与我之能探讨过去时间中现象之绝对的总体相同。对于此种问题，是否有解答可能，将在以后解决之。

    第二，空间中之实在(即物质)乃受条件制限者。其所有内部的条件乃其所有之各部分，此等部分之部分则为其更远之条件。于是此处发现有一追溯的综合，其绝对的总体乃为理性所要求。此种绝对的总体仅由完全分割而得之，由此完全分割，物质之实在或消灭至无，或成为已非物质之事物——即单纯的事物。是以此处吾人亦有一条件系列及进展至其不受条件制限者。

    第三，关于现象间实在的关系之范畴，即实体与其所有属性之范畴并不适于为先验的理念。盖即谓理性在其中并不发见追溯的进向条件之根据。属性在其内属于同一之实体时，彼此同等同列，并不构成一系列。即在其与实体之关系中，此等属性实际亦非从属实体，乃实体自身存在之形相。所有在此种范畴中其仍可视作成为先验的理性之理念者，厥为实体的事物之概念。但因此种概念仅指普泛所谓对象之概念而言，此种普泛所谓对象在吾人在其中离一切宾词，惟思维先验的主体之限度内始作为实体存在，顾吾人此处所论究之不受条件制限者，仅视为其能在现象系列中存在者，故实体的事物之不能为此种系列之一员，极为明显者也。此点对于交相关系中之种种实体，亦极真确。此等实体纯为集合的，并不包含一系列所依据之事物。吾人对于此等实体，不能如对于空间之所云云，盖空间之限界，绝不由其自身规定，而仅由其他空间为之规定，故空间彼此从属，为彼此所以可能之条件。于是所留存者，仅为因果之范畴。此范畴呈现“所与结果”之原因系列，因而吾人能自“视为受条件制限者之结果”进而上升为其条件之原因，以解答理性之问题。

    第四，可能的、现实的及必然的之概念，除在以下之限度内并不引达任何系列，即偶有的事物在其存在中必须常视为受条件制限者，且须视为依据悟性规律指向其所由以成为必然者之条件，而此条件又复指向其更高之条件，直至理性最后到达系列总体中之不受条件制限之必然性。

    当吾人选择此等在杂多综合中必然引达系列之一类范畴时，吾人发见仅有四种宇宙论的理念，与四类范畴相应：

    一、“一切现象合成一所与全体”其合成之绝对的完成二、分割现象领域中一所与全体其分割之绝对的完成三、推溯一现象之起源其推溯之绝对的完成四、现象领域中变化事物之存在皆有其由来依属，推源其由来依属之绝对的完成。

    此处有种种务须注意之点。第一、绝对的总体理念仅在说明现象，因而与“悟性关于普泛所谓事物之总体所能形成之纯粹概念”无关。现象在此处乃视为所与者；而理性之所要求者则为此等现象所以可能之条件——在此等条件构成一系列之限度内——之绝对的完成。故理性之所命令者，为绝对的(盖即谓在一切方面)完全之综合，由此种综合现象始能依据悟性法则展示之。

    第二、理性在此系列的，继续追溯的，条件之综合中实际所寻求者，唯此不受条件制限者。其目的所在，殆为前提系列之完成，即到达无须再预想其他之前提者。此不受条件制限者常包含于想象中所表现“系列之绝对的总体中”。但此绝对的完全之综合，又仅为一理念；盖吾人不能知(至少在此论究开始之际)此种综合在现象之事例中是否可能也。吾人如专由纯粹悟性概念表现一切事物而与感性的直观之条件无关，则吾人自能对于一所与受条件制限者，立即谓其互相从属之全部条件系列亦已授与之矣。盖前者仅由后者而授与吾人者。但在其就吾人所论究之现象而言时，则吾人发见有一种特殊制限，此种制限起于“条件所由以授与”之方法，即经由“直观所有杂多”之继续的综合——此种综合由追溯而完成者。至此种完成在感性是否可能，乃更进一步之问题；惟其理念则存在理性中，与吾人能否以此种理念与任何适当之经验概念相联结之事，固不相关者也。今因不受条件制限者必然包含于“现象领域内所有杂多之追溯的综合之绝对的总体”

    中——此种综合乃依据“表现现象为所与受条件制限者之条件系列”之范畴而行之者——故此处理性采用自“总体理念”开始之方法，其实际目的所在，则为不受条件制限者，固不问其全部系列之为不受条件制限者或其一部分之为不受条件制限者也。同时此总体是否——及如何——能到达，则又任其悬而末决。

    此不受条件制限者可在两种途径中择其一考虑之。其一，可视为由全部系列所成，其中一切项目毫无例外皆为受条件制限者，仅其总体为绝对的不受条件制限者。此种追溯应名为无限的。至另一可选择之途径，则绝对的不受条件制限者仅为系列之一部分——其他项目皆从属此一部分，其自身不再从属任何其他条件。自第一种观点言之，上升方向(a parte priori)之系列，毫无制限且无起始，即为无限的，同时又为以其全部授与者。但其中之追溯，绝不能完成，仅能名之为潜在之无限的。自第二观点言之，则有“系列之最初一项目”，其就过去时间而言，名为世界之起始，就空间而言名为世界之限界，就一所与有限全体之部分而言，名为单纯的，就原因而言名为绝对的自己活动(自由)，就生灭事物之存在而言，名为绝对的自然必然性。

    吾人有两种名词，世界及自然，二者有时意义相同。前者指一切现象之数学的总和及其综合——在大数中及小数中，即由合成进展及由分割进展——之总体而言。但当视世界为力学的全体时，则此同一之世界即名为自然。斯时吾人不与空间时间中之集合体(所欲规定之为量者)相关，而与现象之存在中所有之统一相关矣。在此种事例中，所发生事物之条件，名为原因。现象领域中之不受条件制限之原因作用，名为自由，其受条件制限之原因作用，则名为自然的原因(就其狭义而言)。普泛所谓存在，其受条件制限者名为偶然的，其不受条件制限者则为必然的。现象所有不受条件制限之必然性，可名之为自然的必然性。

    吾人今所论究之理念，我前已名之为宇宙论的理念，一则因世界一名词，吾人指一切现象之总和而言，专用于吾人理念所向之“现象中之不受条件制限者”；一则又因世界一名词在其先验的意义中，乃指一切存在的事物之绝对的总体而言，吾人注意所在，惟在其综合之完成(此种完成虽仅能在追溯其条件中到达之)。故虽有人反对谓此等理念皆超验的，且谓此等理念就种类言之，即非超越对象(即现象)，而专与感官世界相关与本体无涉，但其综合仍到达超越一切可能经验之程度，顾我则仍以名之为宇宙概念为最适当。但关于“追溯目的所在”之数学的及力学的不受条件制限者间之区别，我可称前二种概念为狭义之宇宙概念(因其与大小两种世界相关)，至其他两种概念则名为超验的自然概念。此种区别并无特殊之直接价值；其意义则将在以后知之。

    第二节 纯粹理性之背驰论

    如以正面主张为一切独断论之名，则反面主张并非指相反之独断的主张而言，乃指两种外观上独断的知识(thesis cum an－tithests正面主张与反面主张)之理论冲突，其中并无一种主张能证明其胜于另一主张者。故背驰论并非论究片面之主张。其所论究者仅为理性所有学说彼此相互间之冲突及此冲突之原因耳。先验背驰论乃探讨纯粹理性之二律背驰及其原因与结果之一种研究。在使用悟性原理时，设吾人不仅应用吾人之理性于经验对象，且推及此等原理于经验限界之外，即发生辩证的学说，此种学说既不能希望其为经验所证实，亦不惧为经验所否定。其中每一学说不仅其自身能免于矛盾，且在理性之本质中发见其必然性之条件——所不幸者，则其相反主张，在彼一方面所有之根据，亦正与之同一有效而必然耳。

    与此种纯粹理性之辩证性质相关联自然发生之问题如下：(一)纯粹理性在何种命题中不可避免必然陷于二律背驰？(二)此种二律背驰所由以发生之原因为何？(三)虽有此种矛盾，理性是否尚留有到达确实性之途径，且其方法如何？

    故纯粹理性之辩证论必须与两端可通之一切伪辩的命题相区别。其有关之问题，非因特殊目的所任意设立之问题，乃人类理性在其进展中所必然遇及之问题。其次，正面主张与其反面主张二者之所包含者，非发见以后立即消失之人为的幻相，乃自然而不可避免之幻相，此种幻相即令已无人为其所欺，亦仍能继续的惑人(虽不致再欺吾人)，且即能无害于人，但绝不能消灭者也。

    此种辩证的学说非与经验的概念中所有之悟性统一相关，乃与纯然理念中所有之理性统一相关。盖因此种理性统一包括依据规律之综合，自须与悟性相合；但以其尚要求综合之绝对的统一，故同时又须与理性融洽。但此种统一之条件则如是：在其与理性相适合时，对于悟性似嫌过大，在其与悟性适合时，对于理性又嫌过小。于是乃发生吾人无论如何所不能避免之冲突。

    于是此种辩证的主张，展示一辩证的战场，其中凡容许其取攻势之方面，必为胜者，限于守势之方面，常为败者。因之，勇敢的斗士，不间彼等所拥护之事项为善为恶，彼等如仅设计保有最后攻击之权利而无须抵御敌方之新攻击，则常能获得胜利之荣誉。吾人自易了解此种争斗场必时时争斗不已，两方必已获得无数次胜利，最后一决之胜负，常使拥护战胜理由之斗士支配战场，此仅因其敌人已被禁止再参与战役耳。吾人欲为一公平之审判者，必须不问争斗者所各为其争斗之事项为善为恶。此等争执必须任彼等自决之。在彼等力尽而并不能互相伤害以后，彼等或能自悟其争执之无益成为良友而散。

    此种旁观——或宁激励——彼此主张冲突之方法，其意并不在偏袒一方，惟在研讨所争论之对象是否为一欺人的现象，两方争欲把持而卒归无效者，且关于此种欺人的现象，即令并无反对论与之相抗，亦不能到达任何结果者——此种方法我谓可名之为怀疑够有凑。此与怀疑论－此为否定“技术的学问的知识”之原理，此种原理破坏一切知识之基础，努力以一切可能的方法毁弃知识之信用及其坚实性者——全然不同。盖怀疑的方法目的在确实性。欲在两方忠实奋勉所奉行之争论事例中发见其误解之点，正类贤明之立法者就法官在诉讼事件中所感之惶惑，努力获得关于法律上所有缺陷及晦昧之处之教训。在应用法律中所显现之二律背驰，对于吾人有限之智慧实为产生法律之立法事业之最良标准。理性——在抽象的思辨中不易觉悟其误谬——由此二律背驰，乃注意及在规定其原理时所有应考虑之因子。

    但此种怀疑的方法仅对于先验哲学始为主要之方法。在其他一切之研究范围中，怀疑的方法虽或能废而不用，惟在先验哲学中则不然。在数学中而用怀疑方法则谬矣；盖在数学中绝无虚伪主张能隐藏而不为人所发见，诚以其证明必常在纯粹直观指导之下，且由常为自明的综合方法进行。在实验哲学中由怀疑所引起之迟延，自极有益；但其中不能有不易除去之误解；且其决定争论之最后方法(不问发见之迟早)终必由经验提供之也。道德哲学至少亦能在可能的经验中具体的呈现其一切原理与其实践的结果；因而亦能避免由抽象所发生之误解。但在先验的主张，则大不然，其所称有权主张者，为洞察“超越一切可能的经验领域之事物”。此等主张之抽象的综合，绝不能在任何先天的直观中授与，故就其性质言，则凡此等主张中之误谬，绝不能由任何经验方法发见之。故先验的理性，除努力使其种种主张调和以外，不容有其他检讨之标准。但欲此种检讨标准(按即观察其种种主张是否能调和)行之有效，首先必使此等主张交相陷入之矛盾，自由发展而不为之妨。吾人今试罗列此种矛盾。

    先验理念之第一种矛盾正面主张世界有时间上之起始，就空间而言，亦有限界。

    证明吾人如假定为世界并无时间上之起始，则达到一切所与时间点，必已经历一永恒无始之时间，因而在世界中已经过事物继续状态之无限系列。顾系列之无限，由此种事实所成，即系列由继续的综合绝不能完成之者。故谓已经过一无限的世界系列，实为不可能者，因而世界之起始，乃世界存在之必然的条件。此为所需证明之第一点。

    至关于第二点，则任吾人又复自其相反方面言之，即假定为世界乃一共在事物之“无限的所与全体”。顾“不在直观中(即在某种限界内)所授与之量”，其量之大小，仅能由其部分之综合思维之，至此种量之总体，则仅能由“以单位逐一重复增加而使之完成之综合”思维之。故欲以充满一切空间之世界思维为一全体，必须以“一无限的世界所有各部分之继续的综合”为已完成者，即在列举一切共在事物时，必须视为已经历一无限时间者。但此为不可能者。故现实事物之无限的集合体不能视为一所与全体，故亦不能视为同时授与者。是以就空间中之延扩而言，世界非无限的，乃包围在限界中者。

    此为争论中之第二点。反面主张世界并无起始，亦无空间中之限界，就时空二者而言，世界乃无限的。

    证明盖若吾人假定为世界有起始。则因起始乃以“其中事物尚末存在之时间”在其前之一种存在，故必有其中世界尚未存在之先在时间，即虚空时间。顾在虚空时间中并无事物发生之可能，盖因此种时间除“非存在”云云外，无一部分较之其他任何时间具有特异之存在条件不问事物假定为由其自身发生或由某种其他原因发生，此点皆适用之)。

    在世界中固能开始种种事物系列；但世界自身则不能有起始，故就过去时间而言，乃无限的。

    至关于第二点，任吾人自其相反方面出发，假定为空间中之世界为有限的且有限界者，因而世界存在“毫无限界之虚空空间”中。于是事物不仅在空间中交相关系，且亦与空间有关系矣。顾因世界为一绝对的全体，世界之外并无直观之对象，即无“世界与之具有关系”之相应者，故世界与虚空空间之关系，殆为世界与空无对象之关系。但此种关系以及由虚空空间所包围之世界限界，实等于无。故世界不能在空间中有限界，即就延扩而言，世界乃无限的。

    第一种二律背驰注释一、注释正面主张在陈述此等矛盾的论证时，我并非意在畅肆伪带。盖即谓，我并不依赖特殊辩护人乘隙攻人之方法——此种辩护人先姑承认诉之于所误解之法律，盖便于其能否定此种法律以成立其自身之不法要求耳。以上所列正反两种证明皆由所争论之事实自然发生，并无可以利用任何一方独断论者到达之误谬结论所授与对方之间隙。

    我自能外表虚饰自“所与量之无限性”之错误概念出发，以独断论者之通常方法证明正面主张。我能论证如较大于其自身之量——为此量所包含之“所与单位之数量”所限定者——不可能时，则此量为无限的。顾无一数量能为最大者，以一或以上之单位常能加之于其上。因之无限的所与量以及无限的世界(就经过的系列而言或就延扩而言之无限)乃不可能者；在时空两方皆必须有所限界。此即为我之证明所可遵循之途径。但以上之概念并不适合于吾人之所谓无限的全体。盖此无限的全体并不表现其如何之大，因而非极量之概念。吾人仅由之以思维其与任何所有单位之关系，就单位而言，则无限的全体自必大于一切之数。按所择单位之大小，此无限者当随之而大小。但以无限性仅以“其与所与单位之关系”而成，自常为同一。故全体之绝对量不能以此种方法知之；以上之概念实并未涉及此绝对量也。

    无限性之真实的先验概念，如是即“在计算一量所需要此种单位之继续的综合，绝不能完成”是也。由此而得以下之结论自完全正确，即引达一所与(现在)刹那所有(过去之)现实的继续状态之永恒无限性，不能尽行经过，故世界必须有一起始点。

    在正面主张之第二部分中，并不发生所包含在“无限而又已经过之系列”中之困难，盖因无限世界之杂多，就延扩而言，乃视为同时存在而授与吾人者。但若吾人欲思维此种数量之总体而又不能诉之于“由其自身在直观中构成一总体”之限界，则吾人必须说明此一种概念即在此事例中乃“不能自全体进达部分之规定的数量，而必须由部分之继续的综合以证明全体之可能性”。顾因此种综合构成一绝不能完成之系列，故我不能先于此综合或由此综合以思维一总体。盖总体概念在此事例中，其自身乃所有部分之综合已全部完成之表象。惟因此种完成乃不可能者，因而“完成”之概念亦不可能。二、注释反面主张“所与世界系列及世界全体”之无限性之证明，乃依据此种事实，即就其反面而论(按即以世界为有限的)，即必须有一虚空时间及虚空空间以构成世界之限界。我知主张有限说者亦已努力避免此种结论，谓吾人无须设立此种——先于世界起始之绝对时间，或在世界以外之绝对空间——不可能之假定，世界在时间空间中之限界，自极可能。对于莱布尼兹学派所主张此种学说之后一部分，我自十分满意。盖空间仅为外部的直观之方式；非能为吾人外部所直观之实在的对象；非现象之相应者乃现象自身之方式耳。且因空间非对象而仅为可能的对象之方式，故不能视空间为规定事物存在——其自身为绝对的——之某某事物。所视为现象之事物规定空间，即就空间所有“量及关系”之一切可能的宾词，此等事物特规定其中特殊之一宾词，属于实在者耳。反之，若以空间为独立自存之某某事物，则空间自身并非实在的事物；故不能规定现实的事物之量或形象。更进言之，空间不问其为充实或虚空与否，能由现象制限之，但现象则不能由“现象以外之虚空的空间”制限之。此点对于时间，亦复正确。但即令承认此种种之说，亦不能否定“吾人如欲假定空间时间中之世界具有限界，则不能不假定世界以外之虚空空间及世界以前之虚空时间之两种虚构物”。

    所自以为能使吾人避免以上所言之结果(即应假定如以世界为有时间空间中之限界， 则必须有无限的虚空规定“现实的事物存在其中之量”)之论证方法，乃窃以吾人绝无所知之直悟世界潜代感性世界而成立者；即以不再预想任何其他条件之“普泛所谓存在”

    代最初之起始(有一“非存在”之时间在其前之存在)；以世界全体之范围代延扩之限界——于是可置时间空间于不问矣。但吾人今所欲论究者仅为现象界及其量，故若抽去以上所言之感性条件，则不能不破坏世界之存在本质。感性世界如有限界，则必存在无限之虚空中。扣除去虚空以及“所视为现象所以可能之先天的条件”之普泛所谓空间，则全部感性世界立即消灭。顾在吾人之问题中所授与吾人之世界，则仅有此感性世界。直悟的世界不过普泛所谓世界之普泛概念而已，其中已抽去其直观之一切条件，故关于此直悟世界并无综合的命题—一或肯定的或否定的—— 能有所主张者也。

    先验理念之第二种矛盾正面主张世界中一切复合的实体乃由单纯的部分所构成者，故除单纯的事物或由单纯的事物所构成者以外，任何处所并无事物之存在。

    证明姑任吾人假定为复合的实体非由单纯的部分所构成。于是如在思维中除去一切复合，则无复合的部分，且亦无单纯的部分(因吾人不容有单纯的部分)留存，盖即谓绝无留存之事物，因而将无实体授与矣。故或在思维中除去一切复合之事为不可能，或在其除去以后必须留存并不复合而存在之某某事物，即单纯的事物，在前一事例中则复合事物非由种种实体所成；盖复合以之应用于实体则仅为偶然的关系，实体则离去此种偶然的关系，仍必保持其为独立自毫者而永存。今因此点与吾人之假定矛盾，故存留本来之假定，即世界中实体之复合者乃由单纯的部分所构成者也。

    由此所得直接的结论，即世界中之事物绝无例外皆为单纯的存在物；复合仅为此等存在物之外部状态；吾人虽绝不能自此种复合状态中析出此等基本的实体，而使之孤立存在但理性必须思维此等实体为一切复合之基本的主体，故以之为先于一切复合之单纯的存在物也。反面主张世界中复合的事物并非由单纯的部分构成，故在世界中并无处所有任何单纯的事物之存在。

    证明假定为复合的事物(所视为实体者)由单纯的部分所成。则因一切外部的关系，以及实体之一切复合仅在空间中可能，一空间必为占据此空间之实体中所包含之同一数目之许多部分所成。顾空间非由单纯的部分所成，乃由种种空间所成。故复合的事物之一切部分皆必须占据一空间。但一切复合的事物之绝对的元始部分皆为单纯的。故单纯的事物占据一空间。今因占据空间之一切实在的事物，其自身中包有“并列之构成分子所成之一种杂多”，故为复合的；且因实在的复合体非由种种属性所构成仅(盖属性在无实体时，不能并列存在)，乃由种种实体所构成，故单纯的事物始为种种实体之复合体——此实自相矛盾。

    相反主张之第二命题，谓世界无处存有任何单纯的事物云云，其意所在，仅属如是，即绝对单纯的事物之存在，不能由任何经验或知觉(或内部的或外部的)证明之；因而绝对的单纯事物仅为一理念，其客观的实在性绝不能在任何可能的经验中展示，且以理念并无对象，不能应用于说明现象。盖若吾人假定为对于此种先验的理念能在经验中发见一对象，则此种对象之经验的直观，应被人认知为并不包有“并列之杂多因子”而联结为一统一体者。但因吾人不能由于未意识此种杂多，即推断此种杂多在一切种类之“对象之直观”中皆不可能；且因无此种证明，则绝不能建立绝对的单纯性，故此种单纯性不能由任何知觉推论而得之。一绝对单纯的对象绝不能在可能的经验中授与吾人。且所谓感官世界吾人必须指为一切可能的经验之总和，故在感官世界中任何处所皆不能见及有任何单纯的事物。此种相反主张之第二命题较之第一命题，应用范围广大多矣。盖以第一命题仅在复合体之直观中排除单纯的事物，而第二命题则在自然之全体中排斥单纯的事物。因之不能由引用(复合体之)“外部的直观之所与对象”之概念，证明此第二命题，仅能由引用此种概念与普泛所谓可能的经验之关系而证明之也。

    第二种二律背驰注释一、注释正面主张当我言及所视为必然由单纯的部分所构成之全体时，我仅指复合之(就“复合的”

    名词之严格意义言之)实体全体而言，即指杂多之偶然的统一而言，此为使各自单独授与之杂多(至少在思维中如是)互相联结，因而构成一统一体者。空间本不应名之为复合体，而应名之为总体，盖因空间之各部分仅在全体中可能，非全体由各部分而可能者也。

    此固可名之为观念的复合体，但非实在的复合体。顾此仅为一种巧辨而已。盖因空间非由实体(更非由实在的属性)所构成之复合体，故我若自空间除去复合，则将无一物——乃至无一点——存留。盖一点仅以其为空间限界而可能，即以其为复合体之限界而可能者、故空间与时间并不由单纯的部分所成。凡仅属于实体之状态者——即令其具有量，即具有变化——皆非由单纯的事物所构成；盖即谓变化之某种程度并非由多量单纯的变化累积而成。吾人自复合体以推论单纯体，仅能用之于独立自存之事物。顾事物状态之属性，并非独立自存之事物。故单纯的事物(所视为实体的复合体之构成部分者)之必然性之证明，如推及过远，无制限应用之于一切复合体——此所常见之事——则此证明自必易为人所倾覆，因而正面主张之全部理论，亦同时倾覆。加之，我今所言之单纯的事物，仅限于其必然在复合体中所授与者——复合体能分解为所视为其构成部分之单纯的事物。单子之一字在莱布尼兹所用之严格意义中，应仅指直接授与吾人，所视为单纯的实体(例如在自觉意识中)一类之单纯的事物而言，并非指复合体之要素而言。此复合体之要素宁名之元子较佳。今以我所欲证明单纯的实体之存在仅为复合体中之要素，故我可名第二种二律背驰之正面主张为先验的元子论。但以此字久已专指说明物体现象(分子）

    之特殊形相而言，因而以经验的概念为前提者，故名正面主张为单子论之辩证的原理，较为适当也。二、注释反面主张质之无限分割说，其证明纯为数学的，单子论者反对之。

    但此等反对论，立即使单子论者为人所疑。盖不问数学的证明如何自明，单子论者殊不欲承认此等证明——在空间实际为一切物质所以可能之方式的条件之限度内——乃根据于洞察空间之性质者。单子论者视此等证明纯为自“抽象而又任意的概念”而来之推论，因而不能应用之于实在的事物。顾如何能发明一“与空间之本源的直观中所授与者”不同种类之直观，及空间之先天的规定如何不能直接应用于“仅由其充实此空间而成为可能之事物”！吾人如注意此等反对论，则在数学点(虽为单纯的，但非空间之部分，仅为空间之限界)以外，吾人应以物理点为同一单纯的而又具有能(视为空间之部分)由其纯然集合以充实空间之特殊性质。对于此种谬论，固无须重述许多熟知之决定的驳论——盖欲借纯然论证的概念之肆行伪辩以论破数学之自明的证明真理实为无益之举——我仅举一点已足，即当哲学在此处以诈术掩蔽数学时，其所以如是者，实因其已忘在此论证中吾人仅与现象及其条件相关耳。此处对于“由悟性所成复合体之纯粹概念”发见单纯体之概念，实嫌不足；所应发见者乃对于复合体(物质)直观之单纯体直观。但就感性法则而言，以及在感官之对象中，此事乃绝不可能者。当实体所构成之全体，惟由纯粹悟性以思维之之时，则吾人在其所有一切复合之前，必先有其单纯体，此固极为真确者，但此点并不适用于现象之实体的全体，盖此种全体以其为空间中之经验的直观，具有“并无一部分为单纯的事物”之必然的特性，盖因空间并无一部分为单纯者也。顾单子论者实极灵敏，求避免此种困难，乃不以空间为外部的直观之对象(物体)所以可能之条件，而以此等对象及“实体间之力的关系”为空间所以可能之条件。但吾人仅有“所视为现象之物体概念”，而此等物体就其本身言，则必然以“空间为一切外部的现象所以可能之条件”为其前提者。此种适辞实无所益，在先验感性论中已详辨之矣。故惟以物体为物自身，单子论者之论证始能有效。

    第二之辩证的主张则具有此种特点，即与之相对立者乃一切辩证的主张中仅有之独断的主张，即此种主张乃欲在经验的对象中，明显证明“吾人仅以之归之于先验的理念即实体之绝对的单纯”之实在性——我所指者乃内感之对象，即思维之我，为绝对的单纯实体之主张。今毋须深论此问题(此为以上已充分考虑之者)，我仅须申述如有(例如在全然单纯无内容之我之表象中所发现者)任何事物仅思维之为对象而绝无其直观之任何综合的规定加之其上，则在此种表象中自无任何杂多及任何复合能为吾人所见及。此外则因我所由以思维此对象之宾词，纯为内感之直观，故在此对象中并无“要素并列之杂多”以及实在的复合能为吾人所发见。自觉意识即属此种性质，以思维之主体同时即为其自身所有之对象，故此主体虽能将其中所属之规定分割，而其自身则为不能分割者；盖就其自身而言，一切对象皆为绝对的统一者。顾在此主体外部的被视为直观之对象时，则必须在其现象中展示某种复合情形；故若吾人欲知其中是否具有“要素并列之杂多”，必须常以此种方法观察之也。

    先验理念之第三种矛盾正面主张依据自然法则之因果作用并非一切世界现象皆自之而来之唯一因果作用。欲说明此等现象，必须假定尚有他种因果作用，即由于自由之因果作用。

    证明吾人今姑假定除依据自然法则以外并无其他之因果作用。设果如是，则一切发生之事物，自必预想有“此事物所依据规律必然随之而起之先在状态”。但此先在状态其自身亦必为发生之某某事物(在“其中尚未有此事物之时间中”发生)；盖若此先在状态为常在者，则其结果自亦常在，而非仅为适所发生之事物矣。于是某某事物由以发生之原因之因果作用，其自身即为所发生之某某事物，此某某事物又复依据自然法则预想有一先在状态及其因果作用，以此类推则更有一较先之状态，于是追溯无已。故若一切事物仅依据自然法则发生，则常为相对的起始，绝无最初的起始，因而在原因方面依次相生之系列，亦决无完成之事。但自然法则适又如是，“若无一先天的充分决定之原因，则无一事物能发生”。于是依据自然法则以外并无因果作用可能云云之问题，就其绝对的普遍性而言，则自相矛盾矣；故此种因果作用不能视为唯一种类之因果作用。

    于是吾人必须假定某某事物由以发生之一种因果作用，此种因果作用之原因，其自身非依据必然的法则而为在其先之其他原因所规定者，盖即谓原因之绝对的自发性，由此种自发性依据自然法则进行之现象系列，即能由其自身开始。此为先验的自由，若无此种自由，则即在自然之通常过程中，其原因方面之现象系列亦绝不能完成也。反面主张并无自由；世界中之一切事物仅依据自然法则发生。

    证明假定有先验的意义之自由为一种特殊之因果作用，世界中之事件乃依据此种因果作用而发生者，即此为绝对的开始一状态之力量，因而亦为绝对的开始“此状态之结果系列”之力量；于是所得结论不仅一切系列之绝对的起始在此种自发性中，且即此种创始系列之自发性规定，易言之，此种因果作用自身亦将有一绝对的起始；于是在发生时，将无依据一定法则以规定此种活动之先在状态矣。但一切活动之开始，皆预想有一尚未活动之原因所有状态；活动之力学的开始，如以为最初的起始，则必预想有与先在之原因状态毫无因果关联之一种状态，盖即谓绝不自先在状态发生者。于是先验的自由与因果法则相反；先验的自由所假定为适用于种种活动的原因之继续的状态间之一种联结，使经验之一切统一成为不除可能。此种先验的自由在任何经验中皆不能见及之，故为思维上之虚构物。

    故宇宙所有事件之联结及秩序必须仅在自然中寻求(非在自由中寻求)。离自然法则之自由无疑自强迫中解放，但并一切规律之指导亦放弃之矣。盖不容谓自由法则进入“自然过程中所展示之因果作用”内，因而以之代自然法则。诚以自由如依据法则所规定，  则不成其为自由，仅为另一名目之自然而已。自然与先验的自由之所以异，在合法则与无法则之别耳。自然固以此种规定之事业加之悟性之上，即令悟性常在原因系列中寻求事件之更高起源，故此等原因之因果作用常为受条件制限者。但其报偿，则为自然预许有“经验依据法则之一贯的统一”。反之自由之幻相，则对于在原因连锁中寻求不已之悟性，提供一休止点而引之到达“自其自身开始活动”之不受条件制限之因果作用。但此种因果作用乃盲目的，且撤废“完全联结之经验”所唯一由以可能之种种规律。

    第三种二律背驰注释一、注释正面主张自由之先验的理念，无论如何不能构成此名词之心理学的概念之全部内容，盖此等内容大部分为经验的。先验的理念仅表显行动之绝对的自发性而已(此为行动应自负其责之固有根据)。顾在哲学上此实为真实之难点；盖在容认任何此种类型之不受条件制限之因果作用时，其中实有不可逾越之困难。在论究意志自由之问题时所常烦扰思辨理性者，即在其严格之先验方面。质言之，此问题仅为如是：吾人是否必须容认有一种自发的创始“继续的事物(或状态)系列”之力量。至此种力量如何可能，在此事例中，其为无须解答之问题，正与依据自然法则之原因性如何可能之无须解答相同。盖就吾人所见，吾人应永以“必须以自然法则之因果作用为前提”云云之先天的知识为满足，不再探求；诚以吾人丝毫不能理解“由一事物之存在而其他事物之存在即为其所规定”云云之如何可能，以此之故，此必仅由经验所指导。现象系列中由自由而来之最初的创始之必然性，吾人仅在使世界起源能为人所考虑所必需之限度内证明之；至一切后继状态，则皆能视为依据纯粹之自然法则而产生者。但因自发的创始“时间中一系列”之力量由此被证明(虽不能理解之)，自亦能容许吾人容认在世界过程内种种不同系列，就其因果作用而言，可视为能自其自身开始者，即以一种自自由而来之活动力量归之于此等系列所有之实体。且吾人必不容吾人为“由误解所得之结论”所阻，即其结论谓世界中所发生之系列仅能有相对的最初起始，盖因在世界中常有其他某种事物状态在其前，故在世界之过程中实无系列之绝对的最初状态可能。盖吾人此处所言之绝对的最初起始，非时间中之起始，乃因果作用中之起始。例如我若在此刹那时自椅起立，完全自由，并无自然的原因之影响必然规定其为如是，故一新系列以及其所有无限之自然结果，在此事件中自有其绝对的起始，至就时间而言，此一事件固为一先在系列之继续者也。

    盖我所有此种决意及行动，并不构成“纯粹自然的结果之继续系列”之部分，且非此等结果之纯然继续事象。关于此一事件之发生，自然的原因并无任何“决定影响”作用于其上。此一事件在时间上固继此等自然结果而起，但非由此等自然结果所发生，因之，就因果作用而言(虽非就时间而言)，应名之为一现象系列之绝对的最初起始。

    理性所有此种要求，即在自然的原因之系列中，吾人诉之于其由自由而来之最初起始，就以下之事观之，固能充分证实之者，即一切古代哲学家除伊壁鸠鲁派以外，在说明世界之运动时，皆觉彼等不得不假定一“元始运动者”，即最初由其自身创始此种状态系列之自由活动的原因是也。彼等并不企图由自然自身所有之资源以说明最初起始也。

    二、注释反面主张“自然万能”之拥护者(先验的自然主义)在其反对自由说之辩证的论证时，其所论证者如下。就时间而言，公等如不容认有世界中所视为数学的最初之任何事物，则就因果作用而言，固无寻求“所视为力学的最初之某某事物”之必要。公等果有何种权威制造世界之绝对最初的状态，以及“流转无已之现象系列”之绝对的起始，因而对于“无限之自然”设定一限界为公等想象之止境？盖因世界中之实体永久存在——至少经验之统一使此种假设成为必然者——故假定实体状态之变化即实体变化之系列亦常存在，并无困难，因而不应寻求一最初的起始(不问其为数学的或力学的)。此种无限引申之可能性并无一切其余事物仅为其后继者之最初项目云云，就其可能性而言，固为不能令人理解者。但公等即以此故否认此种自然中之继，则将见公等自身不得不否定许多不容理解之综合的基本性质及势力。甚至并变化自身之可能性亦将否定之。盖公等若不由经验确证“实际有变化发生”，则绝不能先天的构思思及“存在及不存在”之不绝继起也。即令容许有“自由之先验的力量”以提供“世界中所有发生事项之起始”，但此种力量无论如何应在世界之外(虽有某种主张谓在一切可能的直观总和之上，存在“任何可能的知觉中所不能授与”之一对象，但此仍为一潜妄之主张)。但以此种力量归之于世界中之实体自身，则为绝不能容许者；盖若如是，则“依据普遍法则以必然性互相规定”之现象联结，即吾人之所名为自然者，以及“经验所由以与梦幻相区别”之经验的真理之标准，皆将全然消失矣。与此种毫无法则之自由能力并存，其有秩序的体系之自然，殆不能为吾人所思维；盖以前者之影响将不绝变化后者之法则，因而在其自然过程中常为整齐一致之现象，将成为支离灭裂者矣。

    先验理念之第四种矛盾正面主张有一绝对必然的存在属于世界，或为其部分或为其原因。

    证明视为一切现象总和之感性世界，包含一变化系列。盖若无此种系列，则即“视为感性世界所以可能之条件之时间系列之表象”亦不能授与吾人。但一切变化皆从属其条件，此种条件在时间中乃先于变化而使之成为必然者。一切所授与之受条件制限者，就其存在而言，皆预想有“种种条件以至不受条件制限者之完全系列”，唯此不受条件制限者始为绝对必然者。变化之存在乃此绝对必然者之结果，故必容认有绝对必然的某某事物之存在。但此必然的存在之自身，乃属于感性世界者。盖若存在世界以外，则世界中之变化系列将自“其自身并不属于感性世界之必然的原因”起始。顾此为不可能者。盖因时间中系列之起始，仅能由时间中在其先者规定之，变化系列起始之最高条件必须在“此系列尚未发生”之时间中(盖以起始乃有一“此起始之事物尚未存在其中之时间”

    在其前之一种存在)。因之，变化之必然的原因之因果作用以及原因自身必须属于时间，因而属于现象——时间仅以其为现象方式而可能者。此种因果作用实不能离构成感官世界之现象总和思维之。是以绝对必然的某某事物包含在世界自身中，不问此某某事物为世界中变化之全部系列或变化之一部分也。反面主张世界中绝不存有绝对必然的存在，世界之外亦无视为其原因之绝对必然的存在。

    证明吾人如假定为：或世界自身乃必然的，或有一必然的存在在世界之中，则仅有两种可择之途径。或在变化系列中有一起始乃绝对必然者，因而并无原因，或此系列自身并无任何起始，且此系列之所有一切部分虽为偶然的及受条件制限者，但就其全体而言，乃绝对必然的及不受条件制限者。但前一途径与在时间中规定一切现象之力学的法则相背反；后一途径则与此命题自身相矛盾，盖若非系列中有单一项目为必然的，则系列之存在决不能为必然的。

    在另一方面，吾人若假定世界之绝对必然的原因在世界之外，则此种原因以其为世界中变化之原因系列之最高项目，必须创始使“变化及变化系始，仅能由时间中在其先者规列”等之存在。顾此原因必须自身开始活动，则其因果作用当在时间中因而属于现象之总和，即属于世界。于是所得结论，则为原因自身不应在世界以外——此点与吾人之假设相矛盾。故世界中及世界外(虽与世界有因果的联结)皆不存有任何绝对必然的存在。

    第四种二律背驰注释一、注释正面主张在证明一必然的存在者之存在时，我应(在此关联中)专用宇宙论的论证，此种论证即自现象领域中之受条件制限者上升至概念中之不受条件制限者，此种不受条件制限者乃吾人所视为系列之绝对的总体之必然的条件。欲自一最高存在之纯然理念以求证明此不受条件制限者，乃属于另一理性原理，应在以后别论之。

    纯粹宇宙论的证明，在证明必然的存在者之存在时，对于此种存在者是否世界自身或与世界有别之事物，则应置之不为决定。欲证明其为与世界有别之事物，则吾人应需“已非宇宙论的且并不在现象系列中继续进行”之种种原理。盖吾人应使用普泛所谓偶然的存在者之概念(惟视为悟性对象)及能使吾人由纯然概念联结此等偶然的存在者与一必然的存在者之原理。但此种种属于超验的哲学；吾人今尚不能论究之。

    吾人若自宇宙论上开始吾人之证明，以“现象系列及依据经验的因果律在其中追溯”

    为根据，则吾人以后必不可突然脱离此种论证形相，飞越至不属系列中所有项目之某某事物。凡以之为条件之任何事物，必须严密以“吾人所由以观察系列中(此系列乃假定为由继续的前进使吾人达最高之条件者)受条件制限者与其条件之关系”之同一方法观察之。此种关系如为感性的及在“悟性之可能经验的使用之领域” 中者，则最高条件或原因仅能依据感性法则而使追溯达一终点，即仅限其自身乃属于时间系列者。故必然的存在者必须视为宇宙系列之最高项目。

    但某某思想家容许其自身有此种突飞之自由。彼等自世界中种种变化推论变化之经验的偶然性，即变化依存于经验的规定变化者之原因，因而获得经验的条件之上升系列。

    在此范围内彼等固完全正当。但因被等在此种系列中不能发见最初的起始或任何最高项目，故彼等突自偶然性之经验的概念飞越，执持纯粹范畴，于是发生严格所谓之直悟的系列，此系列之完成乃依据一绝对必然的原因之存在。以此种原因不为感性条件所束缚，故超脱“其所有因果作用自身应有一起始”之时间条件之要求。但此种推论进程极不合理，可自以下所论推知之。

    在范畴之严格意义中，其所以名为偶然者，因其有矛盾对立者之可能耳。顾吾人不能自经验的偶然性以论证直悟的偶然性。当任何事物变化时，此事物状态之相反者，乃别一时间中之现实者，因而为可能的。但此现在状态并非先一状态之矛盾对立者。欲得此种矛盾对立者，吾人须设想在先一状态所在之同一时间内，其相反者即能存在其位置中，故此点绝不能自变化之事实推论之者。在运动中之物体(等于甲)进而静止(等于非甲)。今自“与甲状态相反之一状态，继甲状态而起”之事实，吾人不能即此推论谓甲之矛盾对立者可能，因而甲为偶然的。欲证明此种结论，应说明在运动之位置中及在运动发生之时间中，已能有静止之事。就吾人之所知者而言，静止在继运动而起之时间中实现，故亦为可能的。运动在某一时间中，静止又在别一时间中，其关系并非矛盾对立。

    因之“相反的规定”之继起(即变化)，绝不能证明在纯粹悟性概念中所表现之一类偶然性；故不能使吾人到达——同一在纯粹直悟的意义中所思维者之——一必然的存在者之存在。变化仅证明经验的偶然性；即在缺乏“属于先一时间之原因”时，新状态绝不能由其自身发生者也。此乃因果律所制定之条件。此种原因即令视为绝对必然的，亦必为能在时间中见及之原因，因而必须属于现象系列。二、注释反面主张在主张绝对必然之最高原因(此乃吾人所假定为在现象系列中上升时所遇及者)存在之途径中所有之困难，决非与“普泛所谓事物之必然的存在”之纯然概念相联结时所发生之一类困难。故此等困难非本体论的，而必为与现象系列之因果联结有关者，盖对于现象系列应假定一“其自身为不受条件制限者”之条件，因之必为宇宙论的而与经验的法则相关。此必须说明：

    原因系列中(在感性世界中者)之追溯绝不能在经验上不受条件制限之条件中终止，以及自世界状态之偶然性(为变化所证明者)而来之宇宙论的论证，并不足以维持其系列之最初的绝对的本源原因之主张。

    在此种二律背驰中实呈示一奇异景象。自同一根据在正面主张中由之以推论一本源的存在者之存在，而在反面主张中则由之以推论其不存在，且以同一之严密性推论之。

    吾人首先则主张一必然的存在者之存在，盖因全部过去时间包有一切条件之系列，因而亦包括不受条件制限者(即必然的)；今则吾人主张并无必然的存在者，其理由正因全部过去时间包有一切条件之系列，盖此一切条件其自身皆为受条件制限者。自同一理由何以所得之结论不同，今说明之如下。前一论证仅注意时间中相互规定之条件系列之绝对的总体，因而到达其不受条件制限者及必然者。反之，后一论证则考虑时间系列中所规定之一切事物之偶然性(以一切事物皆有一“条件自身在其中必须仍被规定为受条件制限者”之时间在其先)，自此种观点而言，则一切不受条件制限者及绝对的必然性皆完全消失矣。但在两方之论证方法皆完全与通常之人间理性相合，盖通常之人间理性因屡以两种不同观点考虑其对象，致陷于自相矛盾者也。梅伦(m．de mairan)以二著名天文学者间所有之争论(亦由选择立场之困难而起者)为足成一特别论文之极可注意之现象。

    其一谓月球自转，因月球常向地球之同一方面旋转。其另一人则就此同一理由得反对之结论谓，月球非自转，因月球常向地球之同一方面旋转。就各人观察月球运动时所择之现点而言，则两方之推论皆极正确者也。

    第三节  理性在此等矛盾中之实际利害关系

    吾人今已将宇宙论的理念之辩证的播弄全部呈显于吾人之前矣。此等理念在任何可能的经验中绝不能有与之相合之对象授与吾人，且即在思维中理性亦不能使此等理念与普遍的自然法则相调和。但此等理念并非任意所制造者。盖在经验的综合之继续进展中，理性苟欲超脱一切条件期在其不受条件制限之总体中认知——依据经验之规律仅能规定为受条件规约者之——事物之真相时，则理性必然到达此等理念。此等辩证的主张乃期欲解决理性之必然而不可避之四种问题之种种尝试努力耳。问题之数其所以仅止于四者，实因先天的加制限于经验的综合之上者，正为此综合的所以之为前提之四种系列。

    当理性努力扩大其领域于一切经验之限界以外时，吾人仅在——只包含彼等合法主张之根据之——干枯方式中表现理性之越权主张。以适合于先验哲学之故，此等主张尽失其经验的形态，——此等主张之美满光辉，固仅在与经验的事物联结，始能显示之者。

    但在此经验的使用中，及理性使用之进展的扩大中，哲学——始于经验领域，逐渐飞越至此等高贵理念——，实显示一种尊严及价值，如哲学能改善其越权主张，则此种尊严价值固能俯视其他一切之学问者也。盖哲学对于——一切理性之努力，终极所必须集中之终极目的之——吾人之最高期待，预许以巩固之基础。世界是否有时间上之起始，其空间中之延扩是否有任何限界；在任何处所，或在我所有之思维的自我中，是否有不可分割不可毁灭之统一，抑或仅有可分割者及转变无已者；我在我之行动中是否自由，抑或与其他存在者相同，为自然及运命所支配；最后是否有一世界之最高原因，抑或自然之事物及其秩序为吾人思维所终止之终极对象(此种对象即在吾人之思辨中亦绝不能超越之者)。凡此种种皆为问题，数学家极愿以其全部学问交换以解决此等问题者也。盖数学关于“与人类关系最密之最高目的”，不能使之有所满足。但数学之尊严(人类理性之所以自夸者)乃依据以下之点，即数学引导理性“在自然之秩序与规律性中(不问在自然中之大者及其小者同一如是)及在自然动力之极度统一中”，到达自然知识，是以其洞察程度升高至远超任何“以日常经验为基础之哲学”所能使吾人期待者；因而鼓励理性推广其使用于一切经验以外且与以机缘，同时又由适当的直观对理性提供最优越质料(在其研究之性质所许之限度内)以支持其研究。

    理性在其最高期待之中，发见其自身为相反论证之矛盾所困，则为其荣誉计，为其安全计，皆不容退缩而以此等争论为儿戏，冷淡视之；且以其自身直接与所争之事实有利害关系，更不能沉默了事，此为人类之实践利益计或属幸事，但为思辨计则极不幸者也。因之，除“研究此种矛盾(由之而使其自身分裂者)之起源是否纯然起于误解”以外，理性已无事可为。在此种研究中，两方或能牺牲其自以为是之主张；但理性永久而平和支配悟性及感性之事，则由之而开始矣。

    顾在目前吾人姑置此彻底研究不问，首宜考虑吾人如不得不在相反两派中有所选择，则究应偏袒何方。设立此种问题——即吾人若仅顾虑吾人之利害关系，而不顾及逻辑之真理标准，则吾人应如何进行之问题——关于两方所争执之权利，自绝无所决定，但具有此种利益，即此问题能使吾人了解何以参与此种争论者，虽并未因所争论之事实有任何透辟之见解受其感动而仍愿偏袒一方之故。关于许多偶然情形，此问题亦有所启发，例如一方之激越的热情，他方之冷静的坚持；且能以之说明世人何以热烈赞同一方而故挟偏见以反对他方之故。

    比较其构成正反两方出发点者之原理，即所以使吾人能(如吾人以后所见及者)决定——此种初步的研究唯自此立场能以“所须之一贯论点”成就之者之——立场。在反面主张所有之种种主张中，吾人观察思维方法之完全一致及定理之彻底统一，即一种纯粹经验论之原理，不仅应用之于说明世界内之现象，且亦应用之于解决“关于世界自身(在其总体中)之先验的理论”。反之，正面主张所有之种种主张，在现象系列内所用之经验的说明方法以外，尚预想有直悟的起始；在此范围内，其定理乃复杂的。但以其主要及显著之特质乃以“直悟的起始”为前提，我将名之为纯粹理性之独断论。

    在宇宙论的理念之规定中，吾人在其独断论方面即正面主张之方面所发见者如下：

    第一，有某种实践的利益，凡一切正常思维之人，若深知彼所有之真实利益者皆热烈参与之。即世界有其起始，我之思维的自我为单纯的因而有不灭的本质，自我之有意行动实为自由而超出于自然强迫拘束之上者，以及构成世界之种种事物中所有之一切秩序皆起于一“元始存在者”，一切事物皆自此元始存在者而得统一及合乎目的之联结，等等，——凡此种种皆为道德宗教之柱石。顾反面主张则尽夺吾人所有此种柱石，至少亦似欲夺去之者。

    第二，在正面主张方面，理性有一思辨的利益。当先验的理念以正面主张所规定之方法设定及使用时，条件之全部连锁，及受条件制限者之由来皆完全能先天的总揽之。

    盖斯时吾人自不受条件制限者出发。此非反面主张之所能为，因而反面主张实处不利之地。对于其综合条件之问题，反面主张之所能解答者，无一非使同一论究重复无已。依据反面主张，一切所有起始，皆迫使吾人更进至更高之起始；一切部分更剖分至更小之部分；一切事件皆有一为其原因之其他事件在其前；且普泛所谓存在之条件又常依据其他条件，永不能得不受条件制限者之止境，及以所视为元始存在者之独立自存之事物为其最后支持点也。

    第三，正面主张又有通俗之便益；此点确为其主张受人欢迎最得力之处。盖常识在“一切综合所有不受条件制限之起始”之理念中，并不见有任何困难。且以常识下推结果较之上溯理由尤为熟习，故对于绝对的第一者之可能性，并无所疑虑；且以此种概念为得安身立足之所，同时又为常识由以引导其行动之导线所能系属之固定点。在由“受条件制限者至条件”之上溯无已中，一足常悬空中，故不能与人以满足者也。

    在宇宙论的理念之规定中，吾人在经验论方面即反面主张之方面所见者如下：第一，并无此种(由于理性之纯粹原理而来之)实践的利益，如道德宗教对于正面主张之所提供者。反之，纯粹经验论似欲剥夺道德宗教所有之一切权能及势力。盖若无“与世界有别”

    之元始存在者，世界若无起始因而无创世主，吾人之意志若不自由，又若心灵如与物质相同为可分割而能消灭者，则道德理念及其原理将尽失其效力，而与“为其理论的基础之先验的理念”同其命运矣。

    但第二，足为此种损失之报偿者，经验论对于理性之思辨的利益确大有所贡献，此种贡献实极动人，远过于独断论在理念方面之所能提供者。依据经验论之原理，悟性常在其自身固有之根据上，即常在真纯可能的经验之领域内研讨其经验之法则，且由此种法则对于悟性所提供之“确定及易能理解之知识”，使之无穷扩张。在此处，一切对象(其自身及其所有关系二者)皆能——且应——在直观中表现，或至少在——与之相应之心象能在所与之类似直观中明显清晰提供之者之——概念中表现。并无离自然秩序之连锁而求之于理念之必要，盖理念之对象乃不可知者，以其仅为思维上之存在物绝不能授与吾人。悟性实不容离其本有之职务或借口于使职务完成而突入观念化的理性及超验的概念之领域——此一领域悟性在其中已无依据自然法则以观察及研究之必要，而仅在不能为自然事实所否定之保障下思维及空想而已，盖以其不为自然事实所产生之证据所束缚，惟以为应超越之，甚或使此等事实从属一更高之权威，即从属纯粹理性之权威。

    故经验论者绝不容许以自然之任何时期为绝对的最初之时期，或以其所洞察自然范围之任何限界为最广大之可能极度。且经验论者又不容许自“自然之对象”——此为彼由观察及数学所能分析且能在直观中综合的规定之者(延扩的)——转移至“非感官或想象所能具体的表现”之事物(单纯的)。亦不承认此种假定为正当，即假定自然自身中有任何力量能离自然法则独立作为(自由)，因而侵入悟性之职务，盖悟性之职务乃依据必然的规律以研讨现象之起源者。最后经验论者并不容认“应在自然以外元始存在者中探求”之一种原因。吾人所知者仅有自然，盖唯有自然能使对象呈现于吾人，且以其法则教示吾人也。

    经验哲学家提呈其反面主张时，如无其他目的，仅在克服——曲解理性之真实任务，在真实之洞察及知识所终止之处，乃自夸其有洞察及知识，在仅与实践的利益相关始能有效之事物，乃以为在促进思辨的利益(为彼等之便益计，切断物理的研究之线索，借口扩张知识而以之与先验的理念相连结，由此等理念吾人实际之所知者仅为吾人一无所知耳)云云人土之——粗率及僭妄；又若经验论者以此为满足，则我敢断言经验论者之原理殆为抑制吾人僭越及中和吾人主张之一种格率，但同时又为由教师(即由经验)适切所付与吾人扩大悟性之最大可能范围。吾人之进行程序如为以上云云，则吾人自不应割弃为吾人实践利益计所用之种种智性的预人假定及信仰；惟不容此等假定及信仰袭用学问及合理的洞察等之名称及尊严耳。知识(其自身本属思辨的)除经验所提供之对象以外，并无其他对象；吾人如超越此种所设置之限界，则脱离经验以求新型知识之一类综合，实缺乏“其所唯一能由以行使其综合”之直观基体。

    但当经验论自身(此为所屡见及者)对于理念之态度成为独断的，坚决否定“在其直观的知识范围以外之一切事物”时，则亦显示其同一缺乏中庸之道；且此点因理性之实践的利益受有莫大之损害，故更宜责难之者也。

    以上之正反两种主张实构成伊壁鸠鲁派与柏拉图派之对峙。

    此两种类型之哲学所言者皆过于其所知者。伊壁鸠鲁在实践方面固挟持偏见，然其奖进知识之功甚巨；柏拉图提供优越之实践原理，但容许理性对于自然现象肆行观念的说明(关于此种说明实仅有思辨知识为吾人所唯一可能者)，而忽视物理的研究。

    最后关于吾人在此相反两派间预行抉择时所应考虑之第三因素，则经验论之普遍不为人所欢迎，实足令人大为惊异者也。吾人应以为通常悟性自当热烈采用“期许专由经验的知识及其所启示之合理联结以满足彼之悟性”之纲领，而不愿采用“迫彼飞越至远超越大多数实际思想家所有洞见及其推理能力之概念”之先验的独断论。但此点正所以使独断论为通常悟性所欢迎之处。盖通常悟性自觉其所处之地位，虽最有学问之人亦不能高过于彼。通常悟性对于此等独断论所主张之事项若所知甚少或绝无所知，自无一人能夸示其博学多识；顾通常悟性关于此等事项虽不能如专门人士以学术的正确形态表示其自身，但彼所能提呈之似是而非之论证则实滔滔无已，以其仅在理念中徘徊，而理念则无一人对之能有所知者，故就理念而言，一任其所欲言者畅言之；然当论究含有研究自然之事项时，则彼寂然无语而自承其无知矣。故怠惰与虚荣二者相联结，实所以使通常悟性顽强拥护此等独断论所有之原理。除此以外尚有一点，亦为拥护此等原理之理由，盖哲学家欲容受一“被所不能以正当理由确证之原理”固极困难，欲使用一“彼所不能证明其客观的实在性之概念”自更困难，顾在通常悟性则为屡见不鲜之事。通常悟性坚持有“为彼所确信之出发点”之某某事物。乃至即欲思索此“以为前提之出发点”亦感有困难之一事曾不能使之有所不安。此因通常悟性并不知思索实际为何事，绝无有反省其所假定者；凡由彼时时使用习以为常者，遂视为已知之事而容受之。盖在通常悟性，一切思辨的利害，在实践的利害之前，实卑不足述；凡“彼之恐惧或希望所驱之假定或信仰之事物”在彼则自以为知之理解之。经验论则完全无此等“先验的观念化之理性”

    能受人欢迎之点；故不问经验论对于最高之实践原理挟有如何偏见，若谓其能超越学术社会而在通常生活上有相当势力，或为群众所欢迎，则实相忧，可无须置虑者也。

    人类理性，就其本质而言，本类于建筑。盖即谓理性以吾人之一切知识为属于一可能的体系，故仅容认此等原理，即其绝不使吾人所能到达之任何知识不能在一体系中与其他知识相联结者。但反面主张所有之种种命题则为“使知识之建筑物绝不能完成”之一类命题。此等命题所主张者为：在世界一切状态以外常发见有更古之状态，一切部分中仍含有同一可分割之其他部分，一切事件以前更有其他之事件，而此事件自身复为另一事件所产生者，以及普泛所谓存在中之一切事物，皆为受条件制限者，不受条件制限及最初之存在，实无处可以见及之云云。因反面主张否认能用为建筑基础之第一或起始之任何事物，故在此种经验论之假定下“知识之建筑物”之完成，实完全不可能者。是以理性之建筑的实际利益——非要求经验的统一，乃要求理性之纯粹先天的统一者——自足为正面主张所有种种主张之推荐书也。

    人若能超脱所有一切此种实际利害关系，不问其结果如何，推就其根据之真实力量以考虑理性所有之种种主张，又若就相反派别择一而从，为避免彼等烦困之唯一方法，则彼等将常在动摇不定之状态中矣。在今日，人类之意志自由为彼等所确信；追至明日，则又思及自然之不断连系而以自由仅为自欺之谈，谓一切事物纯为自然而已。但若彼等一旦趋赴行动，则此纯为思辨理性之播弄，殆如一梦，立即消失，彼等将专就实践的利害关系以选择其原理矣。然因思索及研究之人应费其相当时间以检讨彼自身所有之理性，完全脱离一切偏见，公表其所观察，一任他人之判断，为最适当之事，故无一人因其出席于审判相反两派之法廷而可受责，更不能禁止其出席，一任彼等在与彼等立场相同之法官前(即易陷错误微弱人间之立场)不为任何威迫所劫持，尽彼等之所能，以辩护其自身也。

    第四节 纯粹理性所有之先验问题、其解决之绝对必然性

    自称能解决一切问题及解答一切疑问，实为不知愧作之自夸，及立即丧失其一切自信之极度自欺。顾有若干种学问，就其本质而言，实要求在其领域内所发生之一切问题，应在所知范围内完全为能解答之问题，盖因解答必自问题所由以发生之同一源泉出发。

    在此等学问中，不容借口于势所难免之不可知；皆能要求其解决。吾人必须在一切可能之事例中，能依据一种规律以知何者为正，何者为谬，盖因此事有关于吾人之责任，凡吾人之所不能知者，吾人即无责任可言。反之，在说明自然现象时，必有许多说明为不确实者，许多问题为不能解决者，盖因吾人关于自然之所知者，绝不能在一切事例中足以充分说明所应说明之事。于是问题为：在先验哲学中是否有与“呈显于纯粹理性之对象”相关之任何问题为此理性所不能解决者，以及是否吾人能振振有词以辩解吾人自身不与以决定之解答。在如是辩解吾人自身时，吾人应说明吾人所能获得之任何知识，关于所应归之于对象者吾人仍完全无确实之见解，又应说明吾人因具有充分足以设定问题之概念，但吾人又完全缺乏质料或能力以解答之。

    顾我则主张先验哲学在思辨知识之全体范围内乃一独特无比之学问，盖因并无关于“所授之于纯粹理性之对象”之问题，不能为此同一之人类理性所解决，且不能借口于势所难免之不可知或问题之艰深难测，以解除完全彻底解决此问题之责任。使吾人能提呈此问题之概念，亦必使吾人有资格能解答此问题，盖因其对象不应在此概念以外见及之(如在正、谬之事例中)。

    但在先验哲学中，关于对象之性质，吾人有权要求充分解答且不容哲学家借口艰深难测以避免解答之问题，仅为宇宙论的问题。此种关于对象性质之问题，必须专与宇宙论的理念相关。盖对象必为经验上所授与，其问题仅在其与理念之相合耳。反之，对象若为先验的，因而其自身为不可知者；例如问题若为“其现象(在吾人自身中)为思维(心)”之某某事物，其自身是否为单纯体，以及一切事物是否有一绝对必然之原因，等等，斯时吾人之所为者乃在每一事例中为吾人之理念探求对象；且吾人亦极可自承此种对象为吾人之所不可知者，虽非因而谓其不可能。唯有宇宙论的理念乃有以下之特质，即此等理念能先行假定其对象及其概念所需要之经验的综合，乃已行授与吾人者。自此等理念所发生之问题仅与此种综合中之进展相关，即是否进展至包含绝对的总体之程度——此种总体，因其不能在任何经验中授与，故已非经验的矣。今因吾人在此处仅论究“视为可能的经验之对象”之事物，而非物自身，故对于超验之宇宙论的问题之解答，除理念以外，实无处可以求之。吾人并非质询对象自身之性质为何，亦非关于可能的经验，研究“在任何经验中所能具体的授与者为何”。吾人之唯一问题乃在其存在理念中者为何之一点(经验的综合对于此种理念竭其所能亦仅接近之而已)；故此问题必完全能自理念解决之者。盖因理念纯为理性之产物，故理性不能谢绝其责任而委之于不可知之对象也。

    谓一种学问应能要求——及期待——其领域中一切问题(quaestiones domesticae）

    之确实解答云云(其解答或至今尚未能发见)，其意义实不如吾人初闻时之极端。先验哲学以外，尚有两种纯粹理性之学问，其一为纯粹思辨的，其一则具有实践的内容者，即纯粹数学及纯粹道德学是也。曾闻有人提及，因必然不知其条件，故直径之于圆周在有理数中或无理数中所有之正确关系，必永为不定者乎？盖因在有理数之款项内无适当之解决，本为可能，而在无理数之款项中之不能解决，亦已发见，故其结论至少谓此种解决之不可能性，吾人能正确知之，且此种不可能性，郎巴脱(lambert)已与以所需之证明矣。至在道德之普遍原理中，则无一能以之为不确定者，盖因此种原理非全然空虚无意义，即必自吾人理性概念而来者。反之，在自然科学中，则有无穷之臆测，不能以之为有正确性者。盖自然现象乃与吾人之概念无关所授与之对象，解决此等现象之关键，不在吾人内部及吾人之纯粹思维中，乃在吾人之外者；故在许多事例中，以不能发见其关键，因而不能期待其有确实之解答。此处我当然非指先验分析论所有之种种问题(先验分析论乃从事于吾人纯粹知识之演绎者)；今所论者仅为关于对象之判断所有之确实性，非就吾人所有概念之自身论其根源也。

    理性对于自身所提呈之问题，至少应有一批判的解决之责任，故吾人不能由悲叹理性之狭隘限界，及依据自知之明，谦卑自承非吾人理性能力所能解决云云，以规避此种责任，至所谓理性对于自身提呈之问题，即世界是否自无始存在，抑有一起始；宇宙的空间是否以无限之存在事物充实之，抑包围于一定之限界中；世界中是否有任何事物为单纯的，抑一切事物皆为无限可分割者；是否有自由所产生及创造之事物，抑一切事物皆依存于“自然秩序中所有之事件连锁”；最后是否有完全不受条件制限及其自身为必然者之任何存在者，抑或一切事物在其存在中皆为受条件制限者，因而依存于外部的事物而其自身为偶然的。凡此等等问题皆与“除吾人之思维以外无处能见及之对象”相关，即与现象综合之绝对不受条件制限之总体相关。设自吾人自身所有之概念不能确实有所主张及决定，则吾人必不能转责对象谓其隐蔽自身不令吾人有所知。诚以此种对象除吾人理念以外，无处能遇及之，故此非能授与吾人者。其不能主张及决定之原因，吾人当求之于吾人之理念自身。盖在吾人固执以为有一“与理念相应之现实对象”时，此问题因其见解如是，固不容有解决者也。明晰阐明吾人概念自身中所有之辩证性质，立即使吾人对于此种问题应如何判断，有十分确定之态度。

    吾人关于此等问题不能获得确实知识云云之借口，立即遇及确须明晰答复之以下问题，即：使吾人陷于难解决之理念，果自何而来？所要求说明者是否为现象，吾人是否依据此等理念仅须探求说明此等现象之原理或规律？即令吾人假定自然全体展开于吾人之前，以及凡呈显于吾人之直观者皆为吾人之感官及意识所及，无隐遁遗漏，但仍无任何经验能使吾人理念之对象，具体为吾人所知。为达此目的计，在此尽量竭知之直观以外，吾人尚须有“由任何经验的知识所不能获得”之事物，即一种完全之综合及其绝对的总体之意识是也。因之，吾人之问题，并非在说明任何所与现象时所须有者，故不能视为由对象自身所加于吾人之问题。此种对象绝不能呈显于吾人之前，盖因其由任何可能的经验亦不能授与吾人。在一切可能的知觉中，吾人永为条件所围绕(不问其在空间或时间)，绝不能到达不受条件者，故无须吾人决定此不受条件者是否位置在综合之绝对的起始中，抑在无始系列之绝对的总体中。“全体”之名词在其经验的意义中，常为比较的。量之绝对的全体(宇宙)，分割、由来、及普泛所谓存在条件等之全体，以及关于其是否由有限的综合所成，抑由“需要无限扩大”之综合所成等等问题，皆与任何可能的经验绝无关系。例如吾人即假定物体由单纯的部分或由无尽之复合的部分所成，其所说明物体之现象，亦绝不能较善于未假定之时，乃至别有不同之说明；盖既无单纯之现象亦无无限复合之现象曾能呈显于吾人之前者。现象之要求说明者，仅限于其说明之条件在知觉中授与吾人者；但一切此等条件，即能由此种方法授与吾人，顾在其集合成为一绝对的全体时，则此绝对的全体之自身，即非一知觉。然此“全体”正理性之先验的问题所要求说明者也。

    是以此等问题之解决，绝不能在经验中求之，此点正为吾人对于“所应归之于吾人理念之对象者”不应谓其不确实之理由所在也。盖以吾人之对象仅在吾人脑中，不能在脑以外授与吾人，故吾人仅须注意“与吾人自身一致”而避免其意义含混，此种意义含混，乃使吾人之理念转形为一种“经验的授与吾人因而能按经验法则以知之者之对象”

    之推想的表象。故独断的解决，不仅不确实，实为不可能者。批判的解决(此种解决容许有完全确实性者)并不客观的考虑问题，惟就其与“问题所依据之知识根据”之关系而考虑之耳。

    第五节 四种先验伪理念中所有宇宙论的问题之怀疑的论究

    吾人如开始即了解凡所有独断的解答之结果，仅增加吾人之无知，而使吾人自一不可理解者投入于别一不可理解者，自一晦昧者投入于晦昧更甚者，甚或陷身于矛盾之中，则吾人自当自身摈斥独断的解答此等问题之要求。又或吾人所有问题之目的所在，仅为肯定或否定，则吾人宜置所假定之解答理由于不顾，首先考虑吾人依据肯定的或否定的解答所获得者为何，实为最善之方法。吾人如在肯定否定两种情形中发见其结果皆纯为无意义者，则有极强理由对于吾人之问题创始批判的检讨，以决定此问题自身是否依据一毫无根据之前提，盖因其以理念为戏，故其虚妄，由研究其应用及其结果，较之就其所有各别之表象，更易于发见之也。此乃论究“纯粹理性所提呈于纯粹理性”之问题，所有怀疑方法之极大效用。由此种方法吾人始能以最小牺牲自无数无益之独断论中振拔，而以清醒之批判代之，批判乃一种真实泻剂，极能使吾人防免此种无根据之信仰及其所引人陷入之杂驳知识也。

    故在论究宇宙论的理念时，我若能预行评衡所有“关于现象之继续综合中之不受条件制限者，不问所持见解为何，其必对于任何悟性概念非过大即过小”，则我自能了解以下之点，即因宇宙论的理念惟与经验之对象相关，而经验之对象则必与悟性之可能的概念相一致，故宇宙论的理念必完全空虚无意义；盖其对象无论吾人如何观察之，皆不能与理念相合者。此为一切宇宙概念之实际情形；亦即理性在其执持宇宙概念时所以陷于必不可免之二律背驰之故也。盖因：

    第一、若假定世界并无起始，则此世界对于吾人之概念实过大，以吾人之概念乃由继续之追溯所成，绝不能到达“所已经过之无始全体”。又若假定世界有一起始，则在必然之经验的追溯中，对于悟性概念又嫌过小。盖因起始仍以“在其前之一时间”为前提，仍非不受条件制限者；故悟性之经验的使用之法则，迫使吾人探求更高之时间条件；于是时间中所制限之世界，其对于此种法则之为过小，彰彰明甚。

    此点对于“空间中所有世界量之问题”之二重答复，亦复同一真确。世界如为无限而无限界，则对于任何可能之经验的概念实为过大。世界如为有限而有限界，则吾人有权质询所以决定此种限界者为何。虚空空间非“事物之独立自存之相应者”，不能为吾人所能终止停留之条件；更不能为经验的条件，以构成可能的经验之部分。(盖如何能有此种绝对的虚空之经验？)但欲得经验的综合中之绝对总体，此不受条件制限者必须常为经验的概念。因之，有限的世界对于吾人之概念又嫌过小。

    第二、空间中之一切现象(物质)如由无限多之部分所成，则分割中之追溯，对于吾人之概念常为过大；又若空间之分割，停留在分割之任何一项目(单纯者)时，则其追溯，对于不受条件制限者之理念，又嫌过小。盖此一项目仍容许追溯“包含其中之更可分割之部分”也。

    第三、吾人如假定世界中除依据自然法则以外，绝无事物发生，则原因所有之因果作用其自身亦常为“所发生之事物”，自须追溯更高之原因，于是上升方面条件系列之连续，将永无止境。以自然常由有效之原因工作，故对于吾人在宇宙事件之综合中所能运用之任何概念，实为过大。

    在某种事例中，吾人如承认有自发事件之发生，即由自由所产生者，则由不可避免之自然法则，仍有“何以故”之问题追寻吾人，迫使吾人依据“统制经验之因果律越出此种事件追寻因果；故吾人发见此种联结之总体(按即由自由概念所联结之总体)对于吾人所有必然的经验概念，又嫌过小也。

    第四、吾人如容认一绝对必然的存在者(不问其为世界自身，或世界中之某某事物或为世界之原因)，吾人自必在“与任何所与时间点无限相远之时间”内设定此存在者，盖不如是，则此存在者将依存于其他先在之存在者矣。但此种存在，对于吾人之经验的概念，实为过大，且由任何追溯，不问其所及如何之远，终不能到达之也。

    吾人又若以属于世界之一切事物(不问其为受条件制限者，抑为条件)皆为偶然的，则一切所与之存在，对于吾人之概念，又嫌过小。盖吾人常不得不探求“此种存在所依存之其他某种存在”。

    吾人已言及在一切此等事例中，宇宙理念对于经验的追溯，以及悟性之任何可能的概念，非过大即过小。于是吾人主张理念对于其所指向之事物，即可能的经验过大或过小，其咎实在理念。顾吾人何以不以相反态度言之，谓在前一事例中经验的概念常对于理念过小，在后一事例中则过大，故其责任应归之经验的追溯？其理由实如是。可能的经验为唯一能授与吾人概念以实在世者；在缺乏经验时，则概念仅为理念，并无真实性，即与任何对象无关。故可能之经验的概念，实为吾人所必须由以判断“此理念是否仅为理念及思维上之事物，抑能在世界中发见其对象”之标准。盖吾人之所以对于某某事物谓其较之其他某某事物过大或过小者，仅在前者特为后者设立而必须适应于后者耳。古代辩证学派所设之惑人难题中，有一问题，谓若一球不能通过一穴，吾人应否谓球过大，抑谓穴过小。在此一事例中，吾人任择何说，皆不关重要，盖吾人并不知二者之中，何者为其他一事物而存在也。但在人与其衣服之事例中，则吾人不能谓人对于衣服过长，只能谓衣服对于人过短耳。

    于是吾人引达一“至少极有根据之疑点”，即此种宇宙论的理念以及其所有一切互相矛盾之辩证的主张，其或依据——关于此等理念之对象所由以授与吾人之方法之———一空虚而纯然空想的概念欤，此种疑点实使吾人趋赴正道者，盖以其显露“使吾人久在迷途之幻相”也。

    第六节 先验的观念论为解决宇宙论的辩证论之关键

    在先验感性论中吾人已充分证明空间或时间中所直观之一切事物，以及吾人所可能之“任何经验之一切对象”，皆仅现象，即仅为表象而已，在此等事物所由以表现之形态中，或为延扩的事物，或为变化之系列，此等表象非在吾人之思维以外，有独立之存在者也。此种学说我名之为先验的观念论。实在论者(就此名词之先验的意义而言)则以吾人所有此等感性之变状为独立自存之事物，即以纯然表象为物自身。

    若以久为人所责难之经验的观念论加之吾人，则实厚诬吾人矣，盖经验的观念论虽承认空间之真纯实在性，但否定空间中之延扩的事物之存在，或至少以此等事物之存在为可疑，因而在此方面，于真实与梦幻之间乃不容有任何适切可以证明之区别。至对于时间中内感之现象，则经验的观念论以之为实在的事物并无困难；甚至主张此种内部的经验为“其对象(对象自身及所有一切此种时间规定)之现实存在”之充分的且又唯一的证明。

    反之，吾人之先验的观念论，则承认空间中所直观之“外的直观之对象”，及由内感所表现之时间中一切变易之对象同一实在。盖因空间为吾人所名为外部的直观之方式，又因无空间中之对象，则将无任何经验的表象，故吾人能——且必须——以其中之延扩的事物为实在；此点对于时间亦同一真确。但此空间此时间以及时空中之一切现象，其自身皆非事物，彼等仅为表象，不能在吾人之心以外存在。乃至吾人之心所有之内部的感性的直观(为意识之对象者)—一表现为由时间中种种不同状态之继续所规定者——亦非自身独立存在之自我本身(即非先验的主体)，而仅为对于此种存在者(非吾人所能知者）

    之感性所授与之现象而已。此种内部的现象不能承认其以任何此种独立自存之形态存在；盖因其以时间为条件，而时间则不能为物自身之规定。但空间时间中所有现象之经验的真实性，固充分足以保全之者；盖若梦幻与真纯之现象，二者确实完全在一经验中联结，则依据经验的法则，现象自能确切不移与梦幻相区别也。

    是以经验之对象绝不以其自身授与，而仅在吾人之经验中授与，故在经验以外绝不存在。月中能有居民，虽无一人曾见及之，顾必须确承其为有者。但其意义，仅谓在经验进展中吾人或能遇及之耳。盖一切事物之为实在者，皆依据经验进展之法则而与吾人之知觉相联结。故若此等事物与吾人之现实意识，有经验的联结，则被等为实在者——彼等固不能以此理由谓其本身为实在者，即不能在经验之进展以外，为独立自存之实在者。

    除知觉及自此知觉至其他可能的知觉之经验的进展以外绝无实际授与吾人之事物。

    盖现象纯为表象，其自身仅在知觉中为实在者，此种知觉只为经验的表象(即现象)之实在性而已。在吾人知觉现象之前，名此现象为实在的事物，其意义或为在经验之进展中吾人必遇及此种知觉，或则绝无意义可言。盖若吾人言及物自身，则吾人实能谓为离吾人感官及一切可能的经验之一切关系而自身独立存在者。但吾人此处所言者，仅为空间时间中之现象，此种现象非物自身所有之规定，仅吾人所有感性之规定耳。因之，在空间时间中之事物乃现象；非任何物自身，纯由表象所构成，此等表象若非在吾人内部中——盖即谓在知觉中——授与，则实无处可以遇及之。

    感性的直观之能力，严格言之，仅为感受性，即在某种形态中被激动而伴随有表象之一种能力，至表象之相互关系，则为空间时间之纯粹直观(吾人感性之纯然方式)，此等表象在其以空间时间中所有此种形态联结之，及依据经验之统一法则能规定之限度内，即名为对象。此等表象之“非感性的原因”，完全非吾人之所能知，故不能为吾人所直观之对象。盖此种对象不能在空间或时间中表现之(空间时间纯为感性的表象之条件)，顾一离此种条件，则吾人不能思维有任何直观。吾人可名“普泛所谓现象之纯粹直悟的原因”为先验的对象，但纯为因此能有与“视为感受性之感性相对应”之某某事物故耳。

    吾人能以吾人可能的知觉之全部范围及联结，归之于此先验的对象，且能谓此先验的对象先于一切经验而以自身授与者。但现象虽与先验的对象相应，并非以其自身授与，乃仅在此经验中授与吾人者，以其纯为表象故耳，此等表象乃知觉——仅在知觉依据经验统一之规律与其他知觉相联结之限度内——能标识其为一实在的对象者。故吾人能谓为过去时间之实在的事物，乃在经验之先验的对象中授与；但此等事物之为“我之对象及过去时间中之实在者”，则仅限于我依据经验的法则，对于我自身表现之为(或由历史之指导或由因果之迹象)“可能的知觉之追溯的系列”。(一言以蔽之，世界之进行过程）

    引导吾人到达“为现在时间条件之过去时间系列”——但此种系列之能被表现为现实者，非在其自身，仅在联结于一可能的经验中耳。因之，在吾人自身存在以前无量时期中之一切事件，实际仅指“自现在之知觉还至规定此知觉之种种条件(就时间而言)”所有推展经验连锁之可能性而言耳。

    故若我对于自身表现一切时间中一切空间中所有感官之“一切现实存在之对象”，我并不将此等对象设立在空间时间中一若先于经验而存在者。此种表象仅为吾人就其绝对完全所思维之可能的经验而已。盖以此等对象只不过表象而已，仅在此种可能的经验中始能授与吾人。谓此等对象之存在先于我之一切经验者，其意仅谓若自知觉出发，进展至此等对象所属之经验部分，则必当遇及之耳。至此种进展之经验的条件之原因(即决定吾人所将遇及之项目为何及我追溯至何种程度始能遇及之者)乃先验的，自必为我之所不能知者。但我并非论究此种先验的原因，所论究者仅为对象(盖即谓现象)所由以授与我之“经验中之进展规律”耳。且我或谓“在空间中之经验的进展中，我能见及较现今我所见最远距离之星尚有百倍之远之星”，抑或谓“此等星座以前虽无人见及之，以后或永无人见及之，但或能在宇宙中遇及之”云云，其结果乃无关重要之事。盖即假定此等星座所授与者为物自身与可能的经验无关，但此等事物之在于我，实等于无，即非对象(除包含于经验的追溯之系列中以外，不能成为我之对象)云云，仍为极真实者也。

    仅在另一种类之关系中——当“此等现象将用之于绝对的全体之宇宙论的理念时，即在吾人论究超越可能的经验限界之问题时，——辨别“吾人所由以视此等感官对象为实在”

    之形相，始成为重要，盖用以防免吾人误解经验的概念时所必然发生之欺妄的误谬也。

    第七节 批判的解决理性之宇宙论的自相矛盾

    纯粹理性之二律背驰，全部依据以下之辩证的论证，即：若受条件制限者授与，则其所有一切条件之全部系列自亦授与，而感官对象之授与吾人则为受条件制限者；故等等(按即其所有一切条件之全部系列自亦授与)。由此种三段推理，其大前提在吾人所见如是自然的自明的，则以构成系列之条件之不同(在现象之综合中)，即有如是多之宇宙论的理念。此等理念基本设定此等系列之绝对的总体；因之此等理念乃使理性陷于不可避免之自相矛盾。吾人如首先较正其中所用之若干概念及加以定义，则吾人自较能显露此种辩证的论证中所有欺妄之点。

    第一，以下之点十分明确，绝无疑义，即若受条件制限者授与，则追溯其所有一切之条件系列乃吾人应负之任务。盖某某事物与条件有关云云，即包含在此受条件制限者之概念中，此一条件其自身如仍为受条件制限者，则自必与更远之条件有关，如是经由系列之一切项目。故以上之命题为分析的，绝不畏惧先验的批判。吾人由悟性尽其所能以推寻——及扩大——一概念与其种种条件(直接由此概念自身所产生者)之联结，实为理性之逻辑的基本假设。其次，若受条件制限者与其条件皆为物自身，则在受条件制限者授与时，追溯条件不仅为应负之任务，且实际亦随之已授与吾人矣。且因此点适用于系列之一切项目，故条件之完全系列以及不受条件制限者随此受条件制限者之授与而授与，若自受条件制限者之授与仅由完全系列而可能之事实而言，则毋宁谓为以条件之完全系列及不受条件制限者为前提者也。受条件制限者与其条件之综合，在此处则纯为悟性之综合，悟性表现事物如其所有之相，并未顾虑吾人是否能——及如何能——获得此等事物之知识。但若吾人所论究者为现象——以其纯为表象，故除吾人到达此等现象之知识(或宁谓之到达现象之自身)以外，(按即知觉之)现象不能授与吾人，盖现象仅为知识之经验的形相而已——则我不能以同一意义谓若受条件制限者授与，其所有一切之条件(为现象者)亦同一授与，因而不能以任何方法推论其条件之绝对的总体。现象在其感知中，其自身仅为空间时间中之经验的综合，且仅在此种综合中，授与吾人。故不能因而谓“在现象领域中若受条件制限者授与，则构成其经验的条件之综合亦随而授与，及以之为前提”。此种综合在追溯中始发生，在追溯以外绝不存在。吾人之所能言者则为：

    追溯条件(即在条件方面继续之经验的综合)乃强使必行之事或应负之任务，且在此种追溯中不容遗漏任何所与之条件耳。

    就以上所述，显见宇宙论的推论之大前提，以“纯粹范畴之先验的意义”视此受条件制限者，而小前提则以“仅适用于现象之悟性概念之经验的意义”视之。故此论证犯“名为sophisma figurae dictio－nis(立言方式之误谬)”之辩证的误谬(按即中间概念意义含混之误谬)。但此种误谬非人为故意之误谬；乃吾人所有共通理性之十分自然之幻相所引使吾人陷入之误谬，即当任何事物为受条件制限者授与吾人时，并不思索或疑问即在其大前提中假定其条件及此等条件之系列。此仅“吾人对于任何结论，应有适切前提”之逻辑的要求而已。且在受条件制限者与其条件之联结中，亦并无时间顺序可言；盖此二者已先行假定其为同时授与者。加之，在小前提中，既视现象为物自身，又视为“对于纯粹悟性所授与之对象”，非如吾人在大前提中之所为者——即吾人在大前提中抽去“对象所唯一由之始能授与吾人”之一切直观条件——实未见其有所不自然。

    顾若如是，吾人实忽视概念间所有之一种重要区别。受条件制限者与其条件(及条件之全部系列)之综合，在大前提中并不附随有——经由时间或任何继起概念之——任何制限。反之，经验的综合，即包摄于小前提内之“现象中之条件系列”，则必为继起的系列中之种种项目，其授与吾人，仅为在时间中相互继起；故在此种事例中，我实无权假定“综合及由综合所表现之系列”之绝对的总体。在大前提中，系列之一切项目，皆以其自身授与，并无任何时间条件，但在此小前提中，则此等项目，仅由继续的追溯始能成立，而此种追溯则仅在其现实的实行之进程中授与吾人者。

    当已明示正反两派所同一以为“其宇宙论的主张之基础”之论证中皆含有此种误谬时，则正反两方皆应排斥，以其不能提呈任何充分之正当理由以维护其主张也。但此种争论并不因此终结——即不能视为“正反两方或其一”在彼等所主张之实际的学说中(即彼等论证之结论中)已被证明为错误者。盖彼等固不能以有效之证明根据维护其主张，但因二者之中，一为主张世界有起始，一为主张“世界无起始乃自无始以来存在考”，则二者之中必有一是，其事甚明。顾二者之中虽必有一是，惟因两方论证同等明晰，故不能决定孰是孰非。正反两派在理性法庭之前，固可使之息争言和；但此种相反之争论，则仍继续存留。故除使两方皆确信彼等之能如是有力互相排斥，即足证明“彼等所争，实际乃于虚乌有之事”，以及使之确信有先验的幻相以“虚无飘渺之实在”愚弄彼等以外，实无一劳永逸解决其争端，而使两方满足之方法。此为吾人在解决至难解决之争执时所欲遵由之途径。

    芝诺(zeno)为一精密之辩证论者，大为柏拉图所责难，视为一恶劣之伪辩家，彼欲显示其技能，初由使人可信之论证以证明一命题，继则以其同一有力之论证立即颠覆之。

    例如芝诺主张神(以芝诺之见解言，神殆即世界)既非有限亦非无限，既不在动亦不在静，既不与任何其他存在者相类似，亦非不相类似。在批判彼之论证程序者观之，彼范有否定“互相矛盾的命题之两方”之误谬的意向。但此种责难，在我视之，实不正当。彼所有命题之第一部分，我将更详细论究之。至关于其他部分，若彼之所谓“神”即指宇宙而言，则彼确应谓宇宙既非永久存在于其场处(即静止)，亦非变更其场处(即运动；)盖一切场处皆在宇宙中，而宇宙自身则不能在任何场处中者。又若宇宙包括一切所存在之事物在其自身中，则自不能与任何其他存在者类似或不类似，盖因并无其他事物——即在宇宙以外并无任何事物——能与宇宙相比较者。故若两种相反之判断，皆以不可容认之条件为其前提，则即二者相反(此种相反并不等于严格所谓之矛盾)，若其条件(两方主张皆由此种条件始能维持者)之自身倾覆，则两方自亦同时倾覆矣。

    若谓“一切物体或有香味或有恶臭”，则以能有第三者之情形，即无味之一种物体，故相互矛盾之两命题，皆可为伪。但若我谓：“一切物体或有香味或无香味”(velsuaveolens vel non suaveolens)，此二种判断乃直接互相矛盾者，仅前者为伪，其矛盾之对立，即某某物体并无香味之命题，实亦包含此等无味之物体。盖因在以前之对立中(per disparata)“为物体概念之偶然条件之味”并未由其相反之判断除去，而仍留存其上，故此两种判断并非矛盾对立之关系。

    故若吾人谓世界就延扩而言，或无限或非无限(non est infini－tus)，且若前一命题为伪，其矛盾之对立即“世界并非无限”必为真实。于是吾人惟否定无限世界之存在，而并不肯定一有限世界以代之。但若吾人谓世界或无限或有限(non infinite)，则二说可皆为伪。盖在此种事例中，吾人乃视世界自身为已限定其量者，且在其相反之判断中，吾人不仅除去其无限性(及除去无限性以后，世界之完全单独存在性殆亦同时除去)，实乃以一种规定加之世界而视之为其自身实际存在之事物(按即有限世界)。但此种主张同一为伪；盖所授与吾人之世界并非物自身，亦不以其量或无限或有限示吾人。

    今乞容我名此种对立为辩证的，名此种矛盾为分析的。故两种辩证的对立之判断，二者皆可为伪；盖其中之一并非另一判断之纯然矛盾者，乃在单纯矛盾所需以外，尚有所陈述者也。

    吾人若以“世界之量无限”及“世界之量有限”两种命题视为矛盾的对立，则吾人乃假定世界(即现象之完全系列)为物自身，即令我终止其现象系列中无限或有限之追溯，亦仍能留存者。但我若摈斥此种假定(或宁谓之摈斥此种所伴随之先验的幻相)，而否定世界为物自身，则此二种主张之矛盾对立，乃转变为纯然辩证的对立矣。盖因世界非离我所有表象之追溯系列，自身独立存在，故世界自身之存在既非无限的全体，亦非有限的全体。世界仅存在“现象系列之经验的追溯中”，并不见及其为某某物自身者也。故若此种系列常为受条件制限者，因而绝不能以其完成系列授与吾人，则世界并非一不受条件制限全体，且并不如此种无限量或有限量之一种全体而存在者也。

    吾人在此处对于第一种宇宙论的理念(即对于现象领域中量之绝对的总体)所言者，亦适用于其他之宇宙论的理念。条件系列仅在追溯的综合自身中遇及之，并非在现象领域中所视为在一切追溯以前，以其自身授与吾人之一种事物。故吾人必须谓一所与现象中所有部分之数量，其自身既非有限，亦非无限。盖现象并非自身独立存在之某某事物，其所有部分，乃由分解的综合之追溯，及在此追溯中始授与吾人者，至追溯则绝不以有限或无限之绝对的完成授与吾人者也。此点亦适用于“原因互相隶属(向上追溯)之系列”，及自受条件制限者进至“不受条件制限之必然的存在”之系列。此等系列皆不能视为以有限或无限之总体自身独立存在之事物。以其为“表象互相隶属之系列”，故此等系列仅存在力学的追溯中，在此种追溯之前，吾人绝不能有“所视为独立存在之事物系列”自身独立存在者也。

    当说明“宇宙论的理念中所有纯粹理性之二律背驰，仅为辩证的，且为由于幻相而起之矛盾，此等幻相乃因吾人以仅能用为物自身之条件之绝对的总体之理念，适用于——仅存在吾人表象中因而在其成为系列之限度内，只存在继续的追溯中之——现象而起”

    之时，此种二律背驰，立即消灭。但吾人由此种二律背驰，能得实非独断的而为批判的学理的利益。盖此种二律背驰提供“关于现象之先验的观念性”之间接的证明——此种证明应使任何不满于先验感性论中所有之直接证明之人信服。此种证明乃由以下彼此相消之二重论证(dilemma)所成立者。世界如为自身独立存在之全体，则世界或有限或无限。顾有限或无限之二者皆伪(如反面主张及正面主张之证明中各自所说明者)。故世界(一切现象之总和)为自身独立存在之全体亦伪。由此可谓为普泛所谓现象皆不外吾人之表象——此正为彼等所有先验的观念性意义之所在也。

    此点颇为重要。能使吾人见及四种二律背驰中所有之证明，非纯为无根据之欺妄。

    在假定以“现象及包括一切现象之感性世界”为物自身时，此等证明固极有根据者。但由此等命题(由此等证明所得者)所发生之矛盾，乃显示此种假定中实有虚妄背理之点，因而使吾人进而发见“其为感官对象之事物”之真实性质。先验的辩证论虽绝不容受怀疑论，但实容受怀疑的方法，此种怀疑的方法实能指此种辩证论为其有极大效用之一例证。盖当理性之论证，容许其以无制限之自由互相对立，则虽不能成为吾人之所欲寻求者，亦常能产生某种有益之点，且为更正吾人判断之助者也。

    第八节 适用于宇宙论的理念之“纯粹理性之统制的原理”

    因感性世界中之条件系列并无最高项目(所视为物自身者)能由宇宙论的总体原理授与吾人，而仅能以之为“吾人在条件系列中务须追溯”之应负职务而已，故纯粹理性之原理，应就此种意义范围内修正之；夫然后此种原理始保存其原理之效力，不视为“吾人思维其总体为实际在对象中”之公理，而视为悟性之问题，因而为主观之问题，使悟性依据理念所制定之完全程度，进行“任何所与受条件制限者之条件系列”之追溯。盖在吾人感性中(即在空间时间中)，吾人在阐明所与现象时所能到达之一切条件，仍为受条件制限者。诚以此等现象，非对象自身——如为对象自身则绝对不受条件制限者自能在其中发见——而仅为经验的表象，此等经验的表象则必常在直观中寻求在空间时间中规定彼等之条件。故理性之原理，质言之，仅为一种规律而已，命定“所与现象之条件系列”之追溯，以及禁阻其以所能到达之任何事物为绝对不受条件制限者而使追溯终结。

    此非“经验及感官对象之经验的知识所以可能”之原理；盖一切经验与其“所与直观之方式”相合，皆包围于限界之内者。且亦非理性之构成的原理，能使吾人扩大吾人“感性世界之概念”越出一切可能的经验以外者。此宁谓为“经验最大可能之继续及扩大”

    之原理，不容以任何经验的限界为绝对的限界者也。故此乃用为规律之理性原理，设定吾人在追溯中之所应为者，而非在追溯以前预知所视为自身之对象中之所有者，因之吾人名之为理性之统制的原理，以与“所视为实际存于对象中(即在现象中)条件系列之绝对的总体”之原理相区别，此种原理殆为构成的宇宙论的原理。我已试就此种区别指示实无此种构成的原理，因而以之防阻“由先验的窃自转变其意义”所必然发生之事，(苟不指出其无构成的原理，则情形必至如是)，即以客观的实在性归之于“仅用为规律之理念”是也。

    欲适当规定此种“纯粹理性规律”之意义，吾人必须首先观察此种规律不能告知吾人对象为何，而仅能告知欲到达对象之完全概念，经验的追溯如何进行。设此种规律企图前一任务，则此规律殆为构成的原理，顾此为纯粹理性所绝不能提供者。故不能以此种规律为主张“受条件制限者之条件系列，其自身或有限或无限”。盖若此，则是以仅在理念中产生之绝对的总体理念，为等于思维一——在任何经验中所不能授与之——对象矣。诚以在此意义之范围内，吾人应以“离经验的综合而独立之客观的实在性”归之于现象系列。故此种理性之理念之所能为者，不过对于条件系中之追溯的综合，规定一种规律而已；依据此种规律，则综合必须自受条件制限者，经由一切互相隶属之条件，进行至不受条件制限者，但此种综合绝不能到达此种标的，盖以绝对不受条件制限者，绝不能在经验中遇及之也。

    故吾人必须首先在其中综合绝不能完成之事例中，规定吾人所谓系列综合之意义为何。在此方面，通常有两种表达之法，其意在标识一区别，——虽未正确的予以其区别之根据。数学家仅言无限前进。哲学家则以任务在检讨概念，不以此种表达法为合理，而以不定前进之名词代之。吾人无须停留此点，以检讨此种区别之理由，或详述其用法之当否。吾人仅须以吾人特殊目的所需之精确程度规定此等概念。

    关于直线，吾人因能正当谓为能无限延长之者。在此事例中，无限前进与不定前进之区别，殆过于苛细。但当吾人谓“引一直线”，则冠以不定二字，实较之冠以无限二字，更为正确。盖后者之意，乃指公等务须延长此直线不已(此非意向之所在)，而前者之意，则仅在延长此直线一惟公等之所欲；且若吾人仅指吾人力之所能为者而言，则此不定前进之名词实极正确，盖吾人固常能使此线更长而无止境者也。在吾人仅就前进而言，即仅就自条件以至受条件制限者之进展而言之一切事例，皆如是：即此可能的进展，在现象系列中进行，实无止境。自一对父母所生之子孙，其世系之下降线，进行实无止境，吾人自能以此线为在世界中实际继续之情形。盖在此种事例中，理性绝不要求系列之绝对的总体，盖因其并未预行假定以此总体为一条件及为所授与者(datum)，而仅以之为可以授与(dabile)，且递行增加无止境之受条件制限之某某事物耳。

    当系列中自视为受条件制限者所授与之某某事物上溯时，其应进展至何种程度之问题，则情形大异于是。吾人能谓此种追溯为无限上溯乎；或仅能谓为推广至不定之程度乎？例如吾人能自现今生存之人经由其祖先系列无限上溯乎，抑或仅谓为在吾人还溯之限度内绝未遇及“以此系列为限于某点终止”之经验的根据，故吾人应——同时又不得不——就每一祖先更推寻其更远之祖先(此等祖先虽非预以为前提者)乎？

    吾人之答复如是：当其全部在经验的直观中授与时，其内部的条件系列中之推溯乃无限进行者；但当仅有此系列中之一项目授与时，自此项目出发，其追溯应进至绝对的总体，则此追溯仅有不定的性质。因之，一物体之分割，即在一定限界内所与物质之部分之分割，必谓为无限进行。盖此物质乃以视为一全体，因而以其所有一切可能的部分在经验的直观中授与者。今因此种全体所有之条件乃其部分，此种部分所有之条件乃部分之部分，准此以至无穷，又因在此种分解之推溯中，此种条件系列之“不受条件制限之(不可分割的)项目”绝未遇及，故不仅在分割中，绝无使其中止之任何经验的根据，且任何继续的分割之更远项目，其自身乃在分割继续之前，经验的已授与吾人者也。盖即渭分割乃无限进行者。反之，因任何人之祖先系列，并未以其绝对的总体在任何可能的经验内授与，故其追溯乃自血统相承之世系系列中之每一项目进行至更高项目，绝不遇有“展示一项目为绝对的不受条件制限者之经验的限界”。且因提供为其条件之种种项目，并非在追溯之前已包含在“全体之经验的直观”中，故此种追溯实非由“所授与者之分割”无限进行者，乃仅以不定的程度探求更远之项目以加增于所与项目之上，而此种更远项目之授与，其自身仍常为受条件制限者。

    在此二种事例中，不问其为无限的追溯或不定的追溯，其条件系列皆不能视为其授与吾人在对象中为无限者。此种系列，非物自身，仅为现象，以现象乃相互为条件者，仅在追溯之本身中授与吾人。故此问题已非此种条件系列之自身如何大小、有限或无限之问题，盖此种系列绝无所谓自身；所成为问题者乃吾人如何进行此种经验的追溯，以及吾人继续此种追溯应至如何程度耳。此处吾人发见关于统制此种进行程序之规律，有一重要的区别。当其“全体”经验的授与吾人时，则其内部的条件系列之无限推溯，自属可能。顾非全部授与，仅由经验的追溯，始能授与吾人之时，则吾人仅能谓为“探求系列之更高条件乃无限可能者”。在前一事例中，吾人之所能言者为：较之我由分解的推溯所能到达者，常有更多之项目，经验的已授与吾人；但在后一事例中，吾人之所能言者则为：吾人常能进行至追溯中之更远者，盖以无一项目可视为绝对不受条件制限者经验的授与吾人；且因更高项目常属可能，故探讨此种更高项目乃视为必然之事。在前一事例中，吾人必然发见系列之更远项目；在后一事例中，则因无一经验为有绝对的限界，故吾人探讨此等项目乃成为必然之事。盖或吾人并无“对于经验的追溯设定一绝对的限界”之知觉，在此种事例中，吾人必不以追溯为已完成者，又或吾人有限止吾人系列之知觉，则在此种事例中，知觉不能为所经过系列之一部分(盖制限者当与受制限者有别)，故吾人对于此条件亦必继续推溯其条件，于是推溯又复继续进行。此等见解，在以下一节论述其应用时，自当适切阐明之也。

    第九节 就一切宇宙论的理念而言，理性之统制的原理之经验的使用

    在种种机缘中，吾人已说明：悟性或理性之纯粹概念皆不能有先验的使用；而感性世界中条件系列之绝对的总体之主张，则为依据理性之先验的使用者，在此种先验的使用中，理性自其所假定为物自身者以要求此种不受条件制限之完成，又因感性世界并不包含此种完成，故吾人关于感性世界中系列之绝对量，绝无正当理由论究其为有限的或其自身为无制限的，所能探讨者仅在“吾人就经验追溯其条件，遵从理性之规律，因而除与其对象一致者以外，所有解答皆不能使吾人满足”之时，吾人应在经验的追溯中进行至何种程度一事耳。

    故所留存于吾人者仅有——视为统制“可能的经验之继续及“量”之规律之——理性原理之效力之问题，至不能以理性原理为现象(视为物自身者)之构成的原理，则已充分证明之矣。吾人如能严格注意此等结论，则理性之自相冲突自当全部终止。盖此种批判的解决不仅铲除“使理性自相冲突”之幻相，且在更正其为矛盾唯一源泉之误解时，以“其使理性自相一致之教义”代幻相。于是在其他情形下殆为辩证的之原理，今则转变为学理的原理矣。实际，此种原理如能确立为“依据其主观的意义，且又与经验之对象相合，以规定悟性所有最大可能之经验的使用”，则其结果殆与“其为——纯粹理性之所不可能者——先天的规定对象自身之公理”相等。盖仅与“此种原理能有力指导悟性之最大可能之经验的使用”相比例，此种原理始能“关于经验之对象”有任何影响以扩大及更正吾人之知识。

    一   解决关于“宇宙全体现象所组成之总体”之宇宙论的理念

    在此处与其他之宇宙论问题相同，理性之统制的原理所根据者为：在经验的追溯中，吾人不能有任何绝对的限界之经验，即不能有所视为经验上绝对不受条件制限者之任何条件之经验。其理由如是：此种经验当包含以无或虚空围绕之现象限界，且在继续追溯中，吾人应能在知觉中遇及此种限界——顾此为不可能者。

    此种命题实质所言者，乃吾人在经验的追溯中所能到达之唯一条件，必其自身仍须视为经验上受条件制限者，此命题实含有以下之制限的规律，即不问吾人在上升系列中进展如何之远，吾人常须探讨系列之更高项目，此种项目或能由经验为吾人所知或不能为吾人所知者也。

    故对于第一类宇宙论的问题之解决，吾人仅须规定“在追溯宇宙(空间或时间中)之不受条件制限之量时，所绝不能制限其上升者”是否能名之为无限的追溯，抑或名之为不定的继续追溯。

    “世界一切过去状态之系列，以及在宇宙的空间中同时存在之一切事物”之完全普泛的表象，其自身仅为我所思维之“可能之经验的追溯”(此虽以不定态度思维之者)。

    仅以此种方法始能对于一所与知觉发生“此种条件系列之概念”。顾吾人仅在概念中始能以宇宙为一全体，此全体绝不能在直观中有之。故吾人不能自宇宙全体之量以论证追溯之量，依据前者以决定后者；反之，仅就经验上所追溯之量，我始能对于我自身构成关于世界量之概念。但关于此种经验的追溯，吾人之所能知者，至多仅为自条件系列之一切所与项目，吾人常在经验上更进展至其更高及更远项目耳。现象全体之量，并不由此以绝对的态度决定之；故吾人不能谓此追溯乃无限前进者。盖若谓其为无限前进，则吾人应预知追溯所尚未到达之项目，表现此等项目之数为任何经验的追溯所不能到达之大数，因而应在追溯之前决定世界之量(虽仅消极的)，——顾此为不可能者。盖世界非由任何直观以其总体授与我者，亦非先于追溯以其量授与我者。是以关于世界之量绝不能有所言论，即谓其中能有无限追溯，亦所不可。吾人之所能为者，仅依据“规定世界中所有经验的追溯”之规律，以探求“世界所有量”之概念耳。此种规律之所规定者不过谓：不问吾人在经验的条件之系列中能到达如何之远，吾人绝不能假定一绝对的限界，应以所视为受条件制限之一切现象从属于视为其条件之其他现象，且吾人必须更向此条件进展。此为不定的追溯，以其并未决定对象中之量，故此种追溯显足与无限的追溯相区别者也。

    故我不能谓世界在空间中或关于过去时间为无限的。任何此种量之概念，以其为“一所与之无限量”，在经验上乃不可能者，因而关于视为感官对象之世界，无限云云之量之概念，亦为绝对不可能者。且我亦不能谓自一所与之知觉向“系列中(不问其为空间或过去时间)一切制限此知觉之条件”之追溯，为无限进行；盖若如是则是以世界具有无限量为前提矣。我又不能谓追溯乃有限的，盖此种绝对的限界同一在经验上为不可能者。故我关于经验之全体对象(即感官世界)，不能有所言说；我必须以“规定如何获得与对象相合之经验及推展此经验”之规律，制限我之主张。

    于是关于世界量之宇宙论问题，其为最初而消极之解答为：世界并无时间上之最初的起始，空间上之极限的限界。

    盖若吾人假定其相反方面，则是时间上为虚空的时间所限制，空间上为虚空的空间所限制矣。但因世界为现象，其自身不能以此两种方法限制之(以现象非物自身)，故此等世界之限界应在可能的经验中授与，盖即谓吾人应要求能得“为绝对的虚空时间或虚空空间所限制”之限界知觉。但此种经验以其完全空无内容，乃不可能者。因之，世界之绝对的限界，乃经验上不可能者，故亦为绝对不可能者。

    至其肯定的解答亦直接由之而来即：现象系列中之追溯，以其为世界量之一种规定，故为不定的进行。此等于谓感性世界虽无绝对的量，而经验的追溯(仅由此追溯，感性世界始能在其条件方面授与吾人)则自有自身之法则，即必须常自所视为受条件制限者之一切项目进展至更远之项目，其所以行之者，则或由吾人自身之经验，或由历史之线索，或由因果之连锁。且以规律常有进一步之要求，故吾人唯一及恒常之目的，必为“悟性之可能的经验使用之扩大”，此即理性在应用其原理时所有唯一之固有任务。

    此种规律并不命定——必须在某一种现象中进行无止境之——确定之经验的追溯，例如自一现时生存之人物向其祖先系列追溯，吾人绝不能期望遇及最初一对之配偶，又如在天体系列中，吾人绝不容许有一极限之太阳系等等。所有此规律所要求者，仅为自现象进展至现象而已；即令此等进展所向之现象，不产生任何现实知觉(例如因其度量过微对于吾人意识不能成为经验时)然以其为现象，故仍属于可能的经验也。

    一切起始皆在时间中，延扩体之一切限界皆在空间中。但空间时间仅属感官世界。

    因之，世界中之现象固受条件之制限，而世界自身则既非有条件为其制限，亦非以不受条件制限云云为其限界者也。

    理与此同，因世界绝不能以其视为已完成者授与吾人，又因“所与受条件制限者之条件系列”以其为宇宙系列，亦不能以其所视以为已完成者授与吾人，故“世界量之概念”，仅由追溯授与吾人，非先于追溯在一集合的直观中授与者也。但追溯仅以进行规定世界之量而成，并不以任何一定的概念授与吾人。故追溯并不产生任何其与某种单位量相关时所能称为“无限”之量之概念。易言之，追溯并非无限进行，(一若“此无限”

    能授与吾人者)乃仅进行至不定之远度耳，盖欲由追溯以得——在此追溯中且即由此追溯而始成为现实之——经验的量，则其进行自属不定者也。

    二 解决关于“直观中所与一全体所有分割之总体”之宇宙论的理念

    吾人如分割直观中所与一全体，则吾人自受条件制限之某某事物进至其所以可能之条件。部分之分割(细分或分解)乃此等条件系列中之追溯。此种系列之绝对的总体，仅在追溯设能到达其单纯的部分时，始能授与吾人。但在继续前进的分解时，所有其一切部分若其自身仍为可分割者，则分割——即自受条件制限者至其条件之追溯——乃无限进行者。盖种种条件(种种部分)其自身本包含于受条件制限者之中，且因此受条件规约者在一包围于限界内之直观中以全体授与吾人，故其一切部分皆与受条件制限者一同授与。是以，追溯不能仅名之不定的追溯。此种不定的追溯惟关于第一种宇宙论的理念，始可容许之，盖因第一种宇宙论的理念之所要求者，乃自受条件制限者进展至其条件，而此等条件以其在受条件制限者之外，故非由受条件制限者授与，且亦随同授与，乃在经验的追溯中始增加其上者。但吾人不能对于一“能无限分割之全体”谓为由无限多部分所构成者。盖一切部分虽包含于一全体之直观中，但其全部分割则并不包含其中，而仅由继续的分解所构成，即仅在追溯本身所构成，由此追溯，此种系列始成为现实者也。

    今因此种追溯乃无限者，故其所到达之一切项目(即一切部分)皆包含于“所视为一集合体之所与全体中”。但其全部之分割系列并不包含其中，盖分割系列乃无限的继续，绝不成为全体，故不能展示一“无限的多量”或展示全体中所有“无限多量之任何总括”。

    此种泛论显能应用于空间。所直观为“在限界内之一切空间”，皆为此种全体，凡由分解所得此种全体之各部分，其自身仍为空间。故一切有限界之空间，乃无限可分割者。

    自此发生此说之第二种应用，即应用之于包围于限界内之外部的现象即物体，自极自然。物体之可分性，乃根据于空间之可分性，此种空间之可分性构成“所视为一延扩的全体之物体”之可能性。故物体乃无限的可分，但非由无限多部分所构成者也。

    诚以物体在空间中应表现为实体，故就空间可分性之法则而言，物体自与空间有别。

    吾人确能容认分解绝不能自空间除去其一切复合性；盖若如是，则是谓空间(空间中并无独立自存之事物)已终止其为空间，顾此乃不可能者。反之，若谓排遣物质之复合性将绝无一物留存，则显见其与实体之概念不合，所谓实体即指一切复合之主体而言，即令除去其在空间中之联结(物体之要素由此空间中之联结始构成一物体)，实体亦必永存于复合事物所有之要素中。但此说对于由纯粹悟性概念所思维之物自身则然，但不能适用于吾人所名为“现象领域中之实体”。盖此种实体，非绝对的主体，仅为感性之常住心象；除视之为一直观(其中绝不见有不受条件之性质)以外，绝无所有。

    此种无限前进之规律，其能应用于“所视为纯然充实空间之现象”之再分，固无疑义，但不能应用于——其中所有部分在授与时即已如是确定的截然有别，以构成相互有别之区别量之——一全体。吾人不能谓一有机的全体之一切部分，其自身仍如是组织，即在分解其部分至无限时，仍能常见有其他之有机的部分，一言以蔽之，全体为无限之有机组织者。盖此非吾人所能思维之假设。在物质之无限分解中所发见之部分，能成为组织，自极真实。“空间中所与现象”之分割无限性，仅根据于此种事实，即由此无限性所与者，仅有可分性(至可分性之自身，即关于其部分之数目，则为维对的不定者)——至部分之本身，则仅由再分所授与所规定者也。一言以蔽之，全体自身非为已分割者。

    故部分之数目(分割能在一全体中规定此种部分数目)将依据吾人在分割之追溯中所注意之进展程度何如。反之，在所思维为组织无限之有机体事例中，其全体表现为已分割成种种部分，且在一切追溯之前，以确定的而又无限的部分数目授与吾人。但此乃自相矛盾。盖此种无限之内部错综，乃吾人所视为一种无限的(即绝不完成者)系列，同时又视为在与他有别之一复合体中之已完成者。无限可分性之属于现象，仅限于现象为继续的量；此与占有空间不可分离者，盖占有空间实为无限可分性根据之所在耳。其视任何事物为与他有别之区别量者，乃以其中所有单位之数目视为已确定者，因而以之为在一切事例中常等于某某数目。一有机体中所有之有机组织究能到达何种程度，此仅经验能示知；就吾人经验之所及者，虽不能正确到达任何无机的部分，但至少必须容认经验此种无机的部分之可能性。顾当吾人在普泛所谓现象之先验的分割时，则其分割究推展至如何程度之问题，并不待经验之解答；此乃由理性之原理所决定者，此种理性原理命定“在分解延扩体时，其经验的追溯，依据此种现象之性质，绝不能视为绝对完成者”。

    解决教学的先验理念之结论点，与解决力学的先验原理之出发点“经由一切先验的理念，在图表形式中，表现纯粹理性之二律背驰，以及展示此种矛盾之根据所在，及其铲除之唯一方法，在宣布正反二者皆属虚伪”之时，吾人曾以条件与受条件制限者之关系为皆在空间时间中者。此乃通常悟性平常所有之假定，顾所有矛盾则皆由此而起者也。就此种见解言之，则“受条件制限者之条件系列”中所有总体之一切辩证的表象，彻底皆为同一性格。条件随同受条件制限者常为系列中之一项目，因而与受条件制限者同质。在此种系列中，其追溯绝不能思维为完成者，盖若思维其为完成，则必谬以“其自身本为受条件制限者之一项目”为最初的项目，因而以之为不受条件制限者；故对于对象(即受条件制限者)不应常仅就其量考虑之，但至少对于其条件之系列，乃就其量考虑之者。于是发生以下之困难——此一种困难由任何调和方法皆不能处理之，唯有直截了当解决之耳——即理性使系列对于悟性过长或过短，因而悟性绝不能与理性所制定之理念相等而适合之也。

    但在此所有种种中，吾人曾忽视在对象间所得之本质的区别，即在“理性努力使之跻于理念之悟性概念”间所得之本质的区别。据吾人以前所举之范畴表，其中二组概念包含现象之数学的综合，其他二组则包含现象之力学的综合。迄今为止，固无须顾及此种区别；盖正类在一切先验的理念之普泛表象中，吾人已与现象领域中之条件相合，在此二种数学的先验理念中，吾人心中所有之唯一对象，乃所视为现象之对象耳。但吾人今进而考虑力学的悟性概念适于理性之理念究至何种程度，则此种区别即成重要，关于理性所陷入之争论，以一完全新观点展示吾人。此种争讼在吾人已往之裁决中，曾以两方主张皆依据误谬之前提而排弃之者。但因在力学的二律背驰中，或能发见与理性要求相合之前提，且因法官或能修正其诉状中之缺点(盖两方之诉状皆犯有陈述不当之过)，故或能解决此争端使两方满足，此种情形在数学的二律背驰之事实中，实为不可能者也。

    吾人如仅考虑条件系列方推展，以及考虑此系列是否达于理念抑或理念对于系列过大或过小，则所有系列在此等方面实皆为同质。但为此等理念基础之悟性概念，则能包含或仅同质(一切量之复合及分割皆以同质为前提者)之综合，或为异质之综合。盖至少在力学的综合之事例中(在因果之连结中及在必然者与偶然者之连结中事皆相同)，能容许有异质者也。

    故在现象系列之数学的连结中，所能容许者仅有感性的条件，盖即谓条件自身无一非系列之一部分。反之，在感性的条件之力学的系列中，能容许有其自身非系列之一部分而在系列以外，纯为直悟的之异质条件。理性以此种方法获得满足，在现象之先设立不受条件制限者，但同时现象之永为受条件制限者之性质，并不因之而有所妨，且在破坏悟性所制定之原理时，现象之系列亦不因而中断。

    因力学的理念容许有“在现象系列以外现象所有之条件”，即容许有“其自身非现象”之条件，故吾人到达一与“数学的二律背驰中所可能之任何结论”完全不同之结论。

    在数学的二律背驰中，吾人不得不摈斥对立之辩证的主张二者皆为误谬。反之，在力学的系列中，完全受条件制限者(此与所视为现象之系列不可分离)与“虽为经验上不受条件制限者但又非感性的”之条件相连系。于是吾人乃能一方使悟性满足，他方使理性满足。凡以某种方法在纯然现象中寻求“不受条件制限之总体”所有之辩证的论证，皆扫地无余，而理性之命题在其与以如是更正确之说明时，正反两方皆能同为真实。顾此在仅与“数学上不受条件制限之统一”有关之宇宙论的理念之事例中，则绝不能如是；盖在此等宇宙论的理念中，无一现象系列之条件能发见其自身非现象，顾既视为现象，则自为系列中所有项目之一也。

    三 解决关于“宇宙事象皆自其原因而来其所有总体”之宇宙论的理念

    当吾人论究所发生之事象时，吾人所可考虑者，仅有两种因果作用；或为依据自然之因果作用，或自自由所发生之因果作用。前者为感性世界中一种状态与“其所依据规律继之而起之前一状态”之连结。因现象之因果作用依据时间条件，且若先在状态常存在，则先在状态决不能产生“时间中为最初成立”之结果，故所发生或成立之事象，其原因之因果作用自身，亦必为有所自来而成立者，且依据悟性之原理，此原因之自身亦复须有一原因。

    反之，所谓自由就其宇宙论的意义而言，我指为“自发的创始一种状态”之力量而言。故此种因果作用其自身非如自然法则所要求，在时间中有其他原因规定之者。就此种意义言之，自由乃纯然先验的理念，第一、此等理念绝不含有假自经验之任何事物；第二、与“任何经验中所不能规定或授与”之对象相关。凡发生之一切事物皆有一原因云云，乃一普遍的法则，实为一切经验所以可能之条件。故凡原因之因果作用，其自身为所发生所成立者，则其自身亦必复有一原因；于是经验之全部领域，不问其推展如何之远，皆转变为一“纯然自然的事物之总和”。但因在此种情形中，绝不能得——规定因果关系之——条件之绝对的总体，故理性自行创造一自发性之理念，此种自发性之理念能由其自身创始行动，而无须依据因果律，由先在原因以规定其行动者也。

    所尤须注意者，自由之实践的概念乃以此先验的理念为基础，且“自由所以可能之问题常为其所包围烦困之种种难点”之真实原由实在此种先验的理念中。自由就其实践的意义而言，乃脱离任何感性的冲动所加压迫之意志独立。盖意志在其受动的被激动时，即为感性的动机所激动时，为感性的；若受动的使意志成为机械的必然时，则为动物的(arbitrium brutum)。人类意志确为感性的(arbitritm sensitivum)，但非动物的，而为自由的。盖感性并未使其行动成为机械的必然。故在人中实有一种脱离感性的冲动所加任何压迫之自决力量。

    感性世界之一切因果作用若仅为自然，则一切事件自当依据必然的法则在时间中为其他事件所规定。现象在规定意志时，自当在意志之行动中发生现象所有之自然的结果，且使此等行动成为机械的必然。故否定先验的自由，必因而消减一切实践的自由。盖实践的自由预行假定某某事象虽未发生，但应发生，以及在现象领域中所发见此种事象之原因并非决定的，即非排斥“吾人所有意志”之因果作用——此一种因果作用超然于自然的原因之外，甚至与自然的原因之势力及影响相反抗，能产生“依据经验的法则在时间顺序中所规定之某某事象”，故能创始“完全自其自身所发生之事件系列”。

    于是此处之问题，一如理性在超越可能的经验限界自相矛盾时所常见者，其问题实非生理学的，而为先验的。至关于自由所以可能之问题，实与心理学有关；惟因其依据纯粹理性之辩证的论证，故其论究及解决，完全属于先验哲学。在企图此种解决之前(此种解决之任务，乃先验哲学所不能辞谢者)，我必须对于论究此问题时先验哲学所有之进行程序更精密的规定其范围及界线。

    现象如为物自身，空间时间如为物自身存在之方式，则条件自常为与受条件制限者属于同一系列之项目；故在现今之事例中与其他之先验的理念相同，自当发生二律背驰，即系列对于悟性必过大或过小。但理性之力学的概念(吾人在此节及以下一节所论究者）

    则具有此种特质，即此等概念并不与“所视为量者之对象”相关，而仅与其存在相关。

    因之，吾人能抽去条件系列之量，仅考虑条件与受条件制限者之力学的关系。在论究关于自然与自由之问题时，吾人所遇之困难乃自由究否可能，设属可能，则自由能否与因果关系之自然法则所有普遍性并存。谓世界中一切结果，非由自然发生即由自由发生云云，果为一真实之抉择命题乎；抑或吾人必须如是言之方可，即谓在同一事件中，以不同之关系，二者皆能在其中发见乎？感性世界中之一切事件依据自然之不变法则，彻底互相联结，云云，乃先验分析论之确定原理，而绝不容有例外者。故问题仅在自由是否完全为此种不可犯的规律所排斥，抑或一种结果虽依据自然而如是规定之，同时又能根据于自由。以现象为有绝对的实在性之通行而又误谬之前提，在此处实显示其有混乱理性之有害影响。盖若现象为物自身，自由即不能维持。斯时自然将为一切事件之完全而又充分之决定的原因矣。“事件之条件”将为仅在现象系列中所见及之一类条件；现象及其结果二者，皆将依据自然法则而成为机械的必然者。反之，若不以现象为具有其实际所有以上之意义，即若不以现象为物自身而仅视为依据经验的法则所联结之表象，则现象自身必具有“其非现象一类之根据”。此种直悟的原因(按即非现象一类者)之结果显现于吾人，因而能由其他现象规定之，但其因果作用则不能如是规定之者。其结果虽应在“经验的条件之系列中”发见之，顾其直悟的原因以及其因果作用，则在系列以外。

    故就其直悟的原因而言，则此结果可视为自由者，同时就现象之方面而言，则又可视为依据自然之必然性自现象所产生者。此种区别在以极普泛的及抽象的方法言之，自不得不见其造作晦昧，但在其应用之过程中，立即明显而使人能理解者也。我之目的，仅在指出因在自然之关联衔接中，所有一切现象之一贯的联结乃一不易的法则，故固执现象之实在性，其结果必毁弃一切自由。是以凡随从流俗之见者，绝不能调和自然与自由者也。

    其与自然的必然性之普遍法则相调和“由于自由之因果作用”之可能性凡在感官对象中“其自身非现象”之事物，我名之为直悟的事物。故若在感性世界中所必须视为现象之事物，其自身具有“不为感性直观之对象”之能力，且由此种能力又能为现象之原因，则此种存在体之因果作用能自两种观点视之。视为物自身之因果作用，此乃就其行动而言为直悟的；视为感官世界中现象之因果作用，此乃就其结果而言为感性的。故吾人关于此种主体之能力，应构成经验的及智性的两种因果作用之概念，而视二者为指同一之结果而言。此种考虑“感官对象所有能力”之二重方法，并不与吾人应自现象及可能的经验所构成之任何概念相矛盾。盖因现象非物自身，故必须依据一先验的对象，此先验的对象乃规定现象为纯然表象者；因而并无事物足以妨阻吾人在先验对象所由以表现之性质以外，以一种非现象之因果作用(其所有结果虽应在现象中见之）

    归之于此种先验的对象。一切有效力的原因必有一种性格(即其所有因果作用之法则)，无此种性格，则不能成为原因。故按以上之假定，吾人在属于感性世界之主体中，第一应有一经验的性格，由此种性格，“所视为现象之主体”之行动，依据不变之自然法则与其他现象彻底联结。且因此等行动能自其他现象而来，故此等行动与此等现象相联结，构成自然秩序中之单一系列。第二、吾人亦应容许主体有一种直悟的性格，由此种性格，主体实为“此等(就其性质而言)所视为现象之同一行动”之原因，但此种性格，其自身并不从属任何感性之条件，且其自身亦非现象。吾人名前者为“现象领域中之事物”之性格，后者为“所视为物自身之事物”之性格。

    顾此种行动的主体在其直悟的性格中，殆不从属任何时间条件；盖时间仅为现象之条件，而非物自身之条件。在此种主体中无一行动有所谓始终者，故此种主体不从属“规定时间中所有一切可变的事物之法则”，即“凡发生之一切事物，必在发生以前之现象中有其原因”之法则是也。一言以蔽之，在此主体为直悟的之限度内，则其因果作用并不在此等经验的条件之系列内占有位置，盖由此等经验的条件，乃使事件成为感官世界中之机械的必然者也。此种直悟的性格，绝不能直接知之，诚以事物除其所显现者以外，绝无能为吾人所知觉者。此应依据经验的性格思维之——正与吾人关于先验的对象之自身，虽绝无所知，而不得不以先验的对象为现象之基础相同。

    故在其经验的性格中，此种所视为现象之主体应从属一切因果规定之法则。在此范围内，主体不过感官世界之一部分，其所有结果与一切其他现象相同，必为自然之必然的产物。就“所见外的现象之影响于主体及其经验的性格(即其因果作用之法则)由经验始为吾人所知”之比例范围内，一切主体之行动必须容许有依据自然法则之说明。易言之，关于完全及必然的规定其行动所需之一切事物，必须在可能的经验内求之。

    在其直悟的性格中(吾人关于此种性格仅有一普泛的概念)，此同一之主体必须视为解脱一切感性之影响及“一切由于现象之规定”。以其为本体，其中绝无所谓发生之事象；故不能有“需要时间中力学的规定”之变化，因而亦非依存现象有任何之因果隶属关系。其结果，因自然的必然性仅在感性世界中见之，故此种行动的存在体，在其行动中必独立于一切此种必然性之外而解脱之也。无一种行动乃在此种行动的存在体自身中开始者；但吾人谓行动的存在体自其自身创始“其在感性世界中之结果”，亦极正确。

    但即如是，吾人不应谓感性世界中之结果，能自其自身开始；盖此等结果常为先在之经验的条件所预行规定者，——此固仅由其经验的性格(此不过直悟的性格之现象而已)使然——因而仅为自然的原因系列之继续而始可能者。故自然与自由，就此二名词之充分意义而言，能在同一之活动中并存，而不相矛盾，盖或为自然，或为自由，就此等活动之就其直悟的原因而言，抑或就其感性的原因而言耳。

    在自由与普遍的自然必然性相联结中所有关于自由之宇宙论的理念之说明我曾以概论吾人所有先验的问题之解决为宜，盖如是则吾人自较能概观理性到达解决时所采取之途径。我今将进而陈述此种解决中所含有之种种因子，逐一详细考虑之。

    一切发生之事象皆有一原因，乃自然之法则。今因此种原因之因果作用(即此原因之活动)在时间中先于所随之而起之结果，故此种原因其自身不能永存，而必为所发生者，且在现象中必有此种原因之活动又复被其规定之原因。因之，一切事件皆为在自然秩序中经验的所规定者。仅由此种法则，现象始能构成一自然而成为经验之对象。此种法则乃悟性之法则，绝不容许有背反此种法则者，且无一现象能脱离此种法则。设容许有脱离此种法则者，则将使一现象立于一切可能的经验之外，而与一切可能的经验之对象有别，因而使此一现象成为纯然思维上之事物，即纯为脑中之幻影矣。

    此殆指有原因连锁之存在，此种连锁，在追溯其条件时，不容有绝对的总体者也。

    但此不足以烦扰吾人。盖此点在泛论“理性在现象系列中向不受条件制限者进行时所陷入之二律背驰”，已论及之矣。设吾人为先验实在论之幻想所惑，则自然与自由将无一留存。此处所有唯一之问题为：若容许事件之全体系列中仅有自然的必然性，则是否尚能对于同一之事件一方仅视为自然之结果，他方又视为由自由而来之结果；抑或在此两种因果作用之间，有直接的矛盾？

    在现象领域中之所有原因中，确不能有绝对的及自其自身能创始一系列之任何事物。

    所视为现象之一切活动，在其发生一事件之限度内，其自身即为一事件(即所发生者)，而以“能在其中发见其原因之其他状态”为前提者也。于是凡发生之一切事象纯为系列之继续，而此种系列之可能项目，则绝无自其自身创始者。故在时间继续中，自然的原因所有之活动，其自身即为结果；此等结果皆以时间系列中先于彼等之原因为前提。至本源的活动即能自其自身发生“以前所未存在者”，则不应在因果的联结之现象中求之。

    今容认结果皆为现象，其所有原因亦为现象，则是否其原因之因果作用，必须全为经验的？抑或宁可谓为现象领域中之一切结果，虽必须依据经验的因果法则与其原因相联结，但此经验的因果作用(丝毫不破坏其与自然的原因相连结)之自身，则为“非经验的而为直悟的”因果作用之结果？此种直悟的因果作用殆为一种本源的(对于现象而言）

    原因之活动，故就此种能力之归属而言，则非现象而为直悟的；但就其为自然连锁中之一节结而言，则自必视为完全属于感官世界者也。

    在欲使吾人能探求及规定“自然的事件之自然的条件”(盖即现象领域中自然的事件之原因)，自须有现象之因果联结之原理。设承认此种原理且无任何例外以减弱其效力，则悟性所有之一切要求——即在悟性之经验的使用中，在一切发生事象中所见者，只有自然，且当如是为之者——完全满足；而物理的说明，自能直前进行，一无所阻。

    今吾人如假定(即令其假定为一纯然空想)自然原因中，有某种原因具有纯为直悟的一种能力，此等悟性之要求，亦绝不因之有所障碍，盖此种能力之规定活动，绝非依据经验的条件，而仅依据“悟性之根据”者也。吾人自必同时能假定此等原因在现象领域中之活动乃与一切经验的因果法则相合者。于是行动的主体(所视为现象之原因者)，由其一切活动之不可分解的依存性，目必与自然相系属，仅在吾人自经验的对象上溯先验的对象时，吾人乃发见“此种主体以及其在现象领域中所有一切因果作用，在其本体中，具有必须视为纯然直悟的一类条件”。盖若在规定现象以何种方法能成为原因时，吾人从属自然之规律，自无须顾虑此等现象之根据为何，以及必须以此等现象之连结为存于先验的主体(此为吾人经验上所不可知者)中与否也。此种直悟的根据不应在经验的论究中考虑之；此仅与“纯粹悟性中所思维者”相关；且此种思维之结果及纯粹悟性之活动，虽应在现象中见之，但此等现象必仍能依据自然法则以其他现象为其原因，完全因果的说明之。吾人以此等结果之经验的性格为说明之最高根据，完全置其直悟的性格(即其经验的性格之先验的原因)于不顾，而视之为完全所不可知者，惟在以经验的性格为此种直悟的性格之感性的记号之限度内始一顾虑之。

    吾人今试应用之于经验。人为感性世界中现象之一，在此限度内，即为自然的原因之一，其因果作用必须遵从经验的法则。与自然中其他一切事物相同，彼必须有一经验的性格。此种性格吾人由彼在其活动中所启示之力量及能力而知之。在无生命或纯然动物之自然中，吾人绝不见有任何根据以思维其在纯然受感性状态之条件所制限者以外，尚有其他任何能力。但人则由感官以知自然之其余一切事物，又由纯粹统觉以知其自身；此实在“被所不能视为感官影象之活动及内的规定”中认知之。故彼对于自身，一方视为现象，他方就其不能以其活动归之“感性之感受性”之某种能力言，则视为纯粹直悟的对象。吾人名此等能力为悟性及理性。尤其在理性，吾人以十分特殊而特有的方法以之与一切经验的受条件制限之能力相区别。盖理性专就理念以观察其对象，且依据理念以规定悟性，悟性则进而以其自身所有与理念类似之纯粹概念用之于经验。

    吾人之理性具有因果作用云云，或吾人至少表现理性于吾人自身为具有因果作用云云，乃自“吾人在一切实践的行为事项中所以之为规律而加于吾人之行动力量之命令”

    而证明之者。“应当”表显一种必然性及与——在自然全体中任何处所不能见及之——某种根据之一种联结。悟性在自然中所能知者仅为：此为何、此曾为何、此将为何而已。

    吾人不能谓自然中之任何事物，在其一切时间关系中实际为何之外，“当为某某”。当吾人仅就自然过程而言时，“应当”绝无意义。问自然中当发生者为何，正与问圆周所当有之性质为何，同一背理。吾人所能有正当理由询问者仅为：自然中发生者为何，圆周之性质为何而已。

    此种“应当”表现一种可能的活动，其根据除纯然概念以外，不能别有其他；反之，在纯然自然的活动之事例中，则其根据必常为现象。“应当”所适用之活动，自必在自然的条件下可能者。但此等条件就规定意志自身而言，并无任何作用，仅规定意志之效果及其在现象领域中之结果耳。不问自然根据或感性冲动迫使我意欲者如何众多，此等自然根据及感性冲动绝不能发生“应当”，仅发生一种意欲，此种意欲虽远非必然的，顾常为受条件制限者；由理性所宣布之“应当”，则以“制限及目的”加之此种意欲——且更禁阻之，或委任之也。不问所意欲者为纯然感性之对象(快乐)或理性之对象(善)，理性对于经验上所与之任何根据，绝不退让。理性在此处并不遵从“事物在现象中所呈现之事物秩序”，而以完全自发性自行构成一种其与理念相合之理性自身所有之秩序，使经验的条件适应于此种秩序，且依据此种秩序宣告行动为必然的——即令此等行动从未发生，且或将来亦绝不发生。同时理性又预行假定对于此等行动能具有因果作用，盖不如是则不能自其理念期待有经验的结果矣。

    今任吾人就此等见解采取吾人之立场，且至少亦以理性具有“关于现象之因果作用”

    为可能者。理性虽自有其理性之本质，但仍必展示一种经验的性格。盖一切原因皆以——为其结果之某种现象依据之继之而起之——规律为前提；而一切规律皆要求“结果之整齐划一”。此种整齐划一实为原因概念(所视为一种能力者)之所以为基础者，在此必须由纯然现象所展示之限度内，可名之为原因之经验的性格。此种性格乃持久不变者，但其结果则按其“所伴随及部分的制限之者之条件”之变化不居，在种种可变之形式中显现。

    故一切人之意志皆有一种经验的性格，此种性格不过彼之理性之某种因果作用而已，在此种因果作用在现象领域内所有之结果中展示一种规律之限度内，吾人可自此种规律就其所有种类及程度推断理性之行动及此等行动之根据为何，因而关于彼之意志之主观的原理能形成一种评判。今因此种经验的性格之自身，必须自为其结果之现象中发见之，又必须自经验所显示现象与之相合之规律中发见之，故现象领域中，人之行动由其经验的性格及与此种性格合作之其他原因，被规定为与自然秩序相合者；且若吾人能就人之意志所有之一切现象研究详尽，则无一人之行动，吾人不能正确预言之，而认为自其先在条件所必然的进行而来者也。是以在就此种经验的性格而言之限度内，并无自由；且亦仅在此种性格之范围内，“人”始能为吾人所研究——盖即谓吾人若只观察之，及按人类学之方法以求创立一种研讨“人之行动之发动的原因”之自然科学的研究。

    但当吾人就其与理性之关系考虑此等行动时——我非指吾人由之以说明此等行动由来之思辨的理性，乃指限于其自身为“产生此等行动之原因”之理性——盖即谓吾人如就其实践的关系，以此等行动与理性之标准相比较，吾人即发见完全与自然秩序相异之规律及秩序。盖可成为如是，即凡在自然过程中所发生者，及依据经验的根据所不得不发生者，皆为不当发生者。但有时吾人发见(或至少信以为如是)理性之理念，在实际事实中，证明其有“关于人之行动(所视为现象者)之因果作用”，且此等行动之发生并非因其为经验的原因所规定，乃因其为理性之理由所规定者也。

    于是容认对于理性可主张其具有关于现象之因果作用，则即其经验的性格(为感官之形相)完全—一详细规定且规定其为必然者，但其行动仍能谓为自由者也。盖此经验的性格之自身，又完全在直悟的性格(为思维之形相)中所规定者。顾此直悟的性格非吾人之所能知；吾人仅能由现象以指示其性质；而此等现象实际仅产生关于感官形相(即经验的性格)之直接知识。行动在能以思维形相(直悟的性格)为其原因之限度内，并不依据经验的法则随此原因发生；盖即谓此种行动并非有纯粹理性之条件在其先，乃仅有此等条件在内感之现象领域内所有之结果在其先耳。纯粹理性以其为纯粹直悟的能力，不从属时间方式，因而亦不从属时间中继起之条件。理性之因果作用在其直悟的性格中，并不以产生结果而在某某时间上发生或起始。盖若在时间上发生或起始，则理性自身乃从属——因果系列在时间内被规定时所依据之——“现象之自然法则”；且其因果作用将为自然而非自由矣。故吾人所能有正当理由言之者仅为：理性关于现象如能有因果作用，则此因果作用乃一种能力，“凡结果之经验的系列所有之感性条件”，由此种能力而开始者也。盖存于理性中之条件并非感性的，因而非其自身开始。于是吾人所不能在任何经验的系列中发见者，至此乃见其可能，即继续的事件系列之条件，其自身能为经验上不受条件制限者。盖此处之条件乃在现象系列之外(在直悟的事物中)，故不从属任何感性条件以及从属“经由先在的原因之时间规定”。

    此同一原因在其他关系中则属于现象系列。人之自身即为一现象。彼之意志具有一种经验的性格，此种经验的性格乃彼之一切行动之经验的原因。并无依据此种——不包含在自然结果之系列内，或不遵从此等系列所有法则(依据此种法则，则不能有时间中所发生事物之经验上不受条件制限之因果作用)之——性格以规定“人”之条件。故无一所与行动(盖此种行动仅能知觉其为现象)能绝对自其自身开始。但就纯粹理性而言，吾人不能谓为决定意志之状态，有某某其他状态在其先，其自身为此其他状态所规定者也。盖以理性自身非现象，不从属任何感性条件，故即关于其因果作用，其中亦无时间上继起之事，且依据规律规定时间中继起之力学的自然法则，亦不能适用于理性。

    理性为“人所由以显现之一切意志行动”之长住条件。此等行动在其发生之前，皆在经验的性格中所预定者。至关于直悟的性格(关于此种性格、经验的性格乃其感性的图型)，则不能有时间先后；一切行动，凡与“其在时间中与其他现象之关系”无关者，乃纯粹理性之直悟的性格之直接结果。故理性自由活动；非由时间中先在之外的或内的根据，力学的在自然的原因之连锁中规定之者也。因之，此种自由不应仅消极的视为超脱经验的条件而已。盖若仅消极的视为如是，则理性之能力将终止其为现象之原因矣。

    必须又以积极之意义归之于创始事件系列之力量。在理性自身中绝无起始之事；盖以其为一切有意行动所有不受条件制限之条件，不容有时间中先于其自身之条件。至理性之结果，则实有“在现象系列中之起始”，但在此种系列中绝无绝对最初之起始。

    欲以理性经验的使用之例证，说明此种理性之统制的原理——但非确证此原理，盖以例证证明先验的命题，乃无益之举——吾人姑举一有意之行动，例如能使社会发生混乱之恶意虚言。第一、吾人宜尽力发见此种虚言所由来之动机；第二、既明此等动机之后，吾人进而决定此种行动及其结果所能归罪于犯者，究为如何程度。关于第一问题，吾人就行动之经验的性格追溯其根源，发见其根源在受不良教育及多损友，其一部分又在其不识羞耻之气质恶劣及轻率浮躁等等，乃至其间所能参入之一时的原因，亦不能置之不顾。吾人进行此种研讨，正与吾人对于所与之自然的结果探求其决定的原因之系列相同。惟吾人虽信此种行动乃如是被决定者，顾并不以彼之不幸气质之故，亦不以影响于彼之环境之故，乃至以彼已往之生活方法之故，吾人能宽免此行为者而不责罚之也；盖吾人预行假定，吾人能不问其生活之方法如何，且能以过去之条件系列视为并未发生，而以行动为完全不受任何以前状态之条件制限，一若行为者在此行动中由其自身开始一完全新有之结果系列者然。吾人之责罚，乃根据于理性之法则，斯时吾人视理性为一原因，此种原因与以上所举之一切经验的条件(按即不良教育等等)无关，能规定——且应规定——行为者不如是行动而另行行动。此种理性之因果作用，吾人并不仅视为协助之动力，而完全视为动力之自身，乃至当感性冲动与之直接相反时，此种因果作用亦仍为行动之主动力；此种行动乃归之直悟的性格者；当被捏造虚言之刹那间，其罪即完全在彼。理性与一切行动之经验的条件无关，完全自由，虚言完全由于理性之玩忽义务。

    此种督责，显见吾人以理性为不为感性的势力所动摇，且不易受变化。至理性之现象——理性由以在其结果中表显其自身之形相——自有变化；但在吾人所视为理性之自身中，则并无先在状态决定其后继状态之事。盖即谓理性并不属于感性的条件系列，此种系列乃依据自然法则使现象成为机械的必然者。理性在一切时间中，一切环境下，呈现于人之一切行动中，常为同一不变者；但其自身非在时间中，因而并不陷入以前理性并未在其中之任何新状态中。关于此等新状态理性乃规定之者，非为其所规定者也。故吾人不能问“理性何以不另行规定其自身与此相异”，仅能问“理性何以不由其因果作用另行规定现象与此相异”耳。但对此问题，并无解答可能。盖不同之直悟的性格将有不同之经验的性格。当吾人谓不问彼过去之全部生活过程如何，行为者固能自制其虚言，其意乃指“在理性直接支配下之行动，及理性在其因果作用中不从属现象或时间之任何条件”而言。时间相异，虽使现象在其相互关系中有根本之不同——盖现象非物自身，因而非原因自身——但不能使行动与理性之关系因而有何相异之处。

    是以在吾人关于“自由行动之因果作用”之判断中，吾人能推溯至直悟的原因，但不能超越此原因之外。吾人之所能知者，直悟的原因乃自由的，即在感性之外所规定者，且以此种情形，直悟的原因能为现象之感性的不受条件制限之条件。但欲说明何以在所与环境中，直悟的性格所应授与者，适为此等现象，及此种经验的性格，何以超越吾人所有理性之一切能力，且实超越理性所有一切之推究权利，此正与吾人研讨何以吾人外部的感性直观之先验的对象，仅授与空间中之直观，而非其他形态之直观相同，皆不能解答者也。但吾人所应解决之问题，则无须设置任何此种论题。吾人之问题仅为：自由与自然的必然性是否能存于同一之行动中而不相冲突，此则吾人已充分解答之矣。吾人已说明因自由能与“与自然的必然性之条件完全不同种类之条件”相关，故后者之法则并不影响于前者，且二者能各自独立存在而不相互有所妨阻者也。

    ***读者应十分注意观察在以上所述之种种中，吾人之意旨并不在建立自由之实在性为含有“吾人感性世界所有现象之原因”之能力之一。盖此种研讨以其非仅论究概念，故非先验的。加之，此种论究不能有所成就，盖吾人绝不能自经验以推论“不依据经验法则所思维之任何事物”。甚至吾人之意旨亦不在证明自由之可能性。盖此种证明，吾人亦不能有所成就，诚以吾人不能自纯然概念先天的以知任何实在根据及其因果作用之所以可能也。自由在此处仅视为一种先验的理念，由此种理念乃导理性思维能由感性之不受条件制限者开始现象领域中之条件系列云云，因而理性乃陷入与其自身对于悟性之经验的运用所制定之此一类法则相背反之二律背驰中。吾人之所唯一能说明，且为吾人唯一之所欲说明者乃：“此种二律背驰实根据于纯然幻相”，以及“由于自由之因果作用，至少不与自然不相容”之二点耳。

    四 解决“普泛就现象之存在而言所有现象依存性之总体”之宇宙论的理念

    在上一小节中，吾人曾就其构成力学的系列，以考虑感性世界之变化，每一项目皆隶属其他项目，一若果之于因。吾人今将以此种状态系列仅用为吾人探求“可以之为一切可变的事物之最高条件”之一种存在之导引，即以之为吾人探求必然的存在者之导引。

    吾人此处所论究者，非不受条件制限之因果作用，乃实体自身所有不受条件制限之存在。

    于是吾人意向所在之系列，实为概念之系列，而非“一直观为其他直观条件”之直观系列。

    但因现象总和中之一切事物，皆为可变之事物，因而在其存在中，皆为受条件制限者，故在“依存的存在之全体系列”中，不能有以其存在视为绝对的必然者之任何不受条件制限之项目。故若现象为物自身，又若(由上一假定之所推得者)条件与受条件制限者皆属同一之直观系列，则绝无其所视为感官世界中现象存在条件之必然的存在者存在之可能性。

    力学的追溯，在一重要方面与数学的追溯有别。盖因数学的追溯仅限于联结部分形成一全体，或分割一全体为部分，故此种系列之条件，必常视为系列之部分，因而必视为同质的且必视为现象。反之，力学的追溯，吾人并不与“所与部分之不受条件制限之全体”之可能性，或与“所与全体之不受条件制限之部分”相关，而仅与“一状态来自其原因”，或“实体自身之偶然的存在来自必然的存在”之由来相关。故在此后一种追溯中，条件应与受条件制限者同构成经验的系列之部分云云，实非所必需者也。

    于是吾人有避免此种表面的二律背驰之方法。盖若各就不同之方面言之，则此等矛盾之命题两方皆可谓为真实。感官世界中之一切事物皆可谓为偶然的，因而仅有经验上受条件制限之存在，但同时亦能有全体系列之非经验的条件；即能有不受条件制限之必然存在者。此种必然的存在者，以其为系列之直悟的条件，故非系列之一项目，不属于系列，乃至亦非系列之最高项目，且亦不能使系列之任何项目成为经验上之不受条件制限者。全部感性世界在其所有一切项目经验上受条件制限而存在之限度内，殆不受此必然的存在者之影响，一仍其原有情状。此种考虑“不受条件制限之存在者如何能用为现象根据”之方法，与吾人在前一小节中论究“自由所有经验上不受条件制限之因果作用”

    时所遵循之方法不同。盖在论究自由之因果作用时，以事物本身为其原因(substantiaphaenomenon现象的实体)，且以之为属于条件系列，仅其因果作用被思维为直悟的耳。

    反之，在此处论究以不受条件制限之存在者为现象之根据，则必以必然的存在者为完全在感性世界之系列以外(ens extramu danum视为超世界的实在者)，且以为纯然直悟的。

    除此以外，必然的存在者实无其他方法能免于从属“使一切现象成为偶然的及依存的之法则”。

    故理性之统制的原理在其与吾人现有问题有关之范围内，则如下：感性世界中之一切事物，皆具有一种经验上受条件制限之存在，且其所有之性质，无一能为不受条件制限之必然者；以及对于条件系列中之一切项目，吾人必须期待有——且须尽力探求——某种可能的经验中之经验的条件；以及吾人绝无正当理由自经验的系列以外之条件引申一种存在，或视“此种存在”在系列范围内为绝对的独立自存者。顾同时此种原理绝不妨阻吾人承认全体系列能依据——脱离一切经验的条件，其自身包有一切现象所以可能之根据之——某某直悟的存在者。

    在以上所述之种种中，吾人并无证明“此种存在者之不受条件制限之必然存在”之意向，且亦无建立“感性世界中现象存在之纯粹直悟的条件”可能性之意向。正如吾人在一方面限制理性不使其脱离经验的条件之线索以免误入超经验的之歧途，而采用不能有任何具体的表现之说明根据，故吾人在另一方面亦必限制悟性之纯然经验的使用之法则，使其对于普泛所谓事物之可能性，不致贸然有所决定，且使其不致仅以“在说明现象时毫无用处”之理由，而以直悟的事物为不可能。故吾人之所说明者仅为：一切自然的事物及其所有经验的条件之彻底的偶然性与吾人任意所假定之必然的(但纯然直悟的)条件，乃并行不悖者；且其间并无真实之矛盾，二者皆可谓事真实者也。此种由悟性所思之绝对的必然存在者，其本身或为不可能，但此种不可能绝不能自“属于感性世界一切事物之普遍的偶然性及依存性”推论而得，亦不能自“禁阻吾人停留在其所有偶然的项目任何之一，以及禁阻乞助于世界以外之原因”之原理推论而来。盖理性之进行，一方之途径在其经验的使用，而另一方之途径则在其先验的使用也。

    感性世界所包含者只有现象，此等现象纯为表象，表象则常为感性的受条件制限者；在此领域中物自身绝不能为吾人之对象。故在论究经验的系列之项目时，不问此项目为何，吾人绝无权能突飞于感性之关联衔接以外，实不足惊异。盖若突飞于感性之关联衔接以外，则是以现象为——离其先验的根据而存在，且当吾人在现象以外探求现象之存在原因时，仍能保持其地位之——物自身矣。此点确为偶然的事物最后所归宿之点，但非所以论于事物之纯然表象者，盖纯然事物表象所有之偶然性，其自身仅为现象体，除能引达“规定现象体”之追溯(即仅引达经验的追溯)以外，并无其他追溯可言。反之，思维有一现象(即感性世界)之直悟的根据，且以之为超脱现象之偶然性者，则既不与现象系列中无限之经验的追溯相矛盾，亦不与现象之彻底偶然性相抵触。此实吾人欲除去表面的二律背驰所应为之一切；且亦仅能以此种方法为之。盖若一切事物在其存在中受条件之制限，其条件又常为感性的，因而属于系列，则此条件自身必仍为受条件制限者，如吾人在第四种二律背驰之反面主张中之所说明者。故或“理性由于其要求不受条件制限者之故，仍必自相矛盾”，或“必须以此不受条件制限者置之系列以外之直悟的事物中”。直悟的事物之必然性，斯时并不需要——或容许——任何经验的条件；故在与现象有关之限度内，此直悟的事物乃不受条件制限之必然者也。

    理性之经验的使用在与感性世界中存在之条件相关涉时，并不因容认一纯粹直悟的存在者而有所影响；依据彻底的偶然性之原理，自经验的条件进至“仍常为经验的之更高条件”。但当吾人所注意者为与目的有关涉“理性之纯粹使用”时，则此种统制的原理并不拒绝假定一种不在系列中之直悟的原因，此亦极为真实者也。盖斯时直悟的原因仅指“纯粹先验的，而非吾人所知”之普泛所谓感性系列所以可能之根据而言耳。直悟的原因之存在于一切感性条件之外，且就此等条件而言乃不受条件制限之必然者云云，并不与现象之无限制的偶然性不相容，盖即谓并不与经验的条件中绝无止境之追溯不相容也。

    关于纯粹理性所有全部二律背驰之结论要点

    当理性在其概念中专注意于感性世界中之条件总体及考虑理性在此方面对于条件能获得如何满足时，吾人之理念立为先验的及宇宙论的。但以不受条件制限者(吾人实际所论究者即为此不受条件制限者)置之“完全在感性世界以外之事物”中，因而在一切可能的经验以外之时，则此等理念又立为超验的。斯时此等理念已非仅用以完成“理性之经验的使用”——此一种“完全理念”虽绝不能完全到达，但必须永远追求之者。反之，此等理念完全脱离经验而自行构成绝非经验所能提供其质料之对象，此种对象之客观的实在性并不根据于经验的系列之完成，乃根据于纯粹先天的概念者。此种超验的理念有其一种纯粹直悟的对象；此种对象自可容认之为先验的对象，但在吾人容认以下之两点方可，即第一、吾人对于此种对象绝无所知；其次，此种对象不能思维为“以辨别内心之宾词所规定之事物”。以此种对象在一切经验的概念之外，故吾人断绝一切所能建立此种对象所以可能之理由，丝毫无主张此种对象之正当理由。此种对象纯为思维上之存在物。但发生第四种二律背驰之宇宙论的理念，则迫使吾人采此步骤。盖现象之存在，绝不能根据其自身而常为受条件制限者，故要求吾人探求与一切现象完全不同之某某事物，即探求偶然性在其中终止之直悟的对象。但吾人一度容许吾人自身假定独立自存之实在完全在感性领域以外，则仅能以现象为——其自身为智性一类之存在事物所由以表现直悟的对象之——偶然的形相。因之，关于直悟的对象所留存于吾人之唯一推求资源，仅在使用类推方法，吾人由类推方法以经验概念构成某种直悟的事物之概念——所视为物自身一类之事物，吾人固绝无所知者也。今因偶然的事物除由经验以外，不为吾人所知，而吾人此处所论究者又绝不成为经验之对象，故吾人必须自“其自身乃必然的之事物”即自“普泛所谓事物之纯粹概念”以引申关于此等事物之知识。是以吾人所用以超越感官世界所采取之第一步，乃迫使吾人在探求此种新知识时，即以研究绝对必然的存在者为起始，自“此绝对必然的事物之概念”以引申一切事物之概念(限于此等事物为纯粹直悟的)。此点吾人欲在次章论述之。

    第三章 纯粹理性之理想

    第一节 泛论理想

    吾人在以上论述中已见及离感性条件则无对象能由纯粹悟性概念所表现。盖斯时缺乏概念之“客观的实在之条件”，其中除思维之纯然方式以外，绝不见有任何事物。顾若以纯粹悟性概念应用于现象，则能具体的展示此等纯粹悟性概念，盖因在现象中，纯粹悟性概念获得经验概念所专有之质料——经验概念不过具体之悟性概念而已。但理念之离客观的实在则较之范畴更远，盖以不能见有“理念在其中能具体的表现”之现象。

    理念含有一种完全性，无一可能之经验的知识曾到达之者。在理念中，理性之目的仅在系统的统一，而欲使经验的可能之统一接近此种统一，顾从未能完全到达之也。

    但我所名为理想者则似较之理念去客观的实在更远。我之所谓理想，非仅指具体的理念而言，乃指个体的理念而言，即视为仅由理念所能规定或已为其所规定之个体的事物。

    人性(以之为一理念)在其完全完成之程度内，不仅包有属于人之天性及构成吾人所有“人性概念”之一切基本性质——此等基本性质推展至完全与其所有之目的相合，此等目的乃吾人关于“完人”之理念——且在此种概念之外，尚包有其理念之完全规定“所必需之一切事物”。盖一切矛盾的宾词，每组之中仅有其一能适用于“完人”之理念。在吾人所谓理想，以柏拉图之见解言之，则为神性之理念，为“神性所有纯粹直观之个体的对象”，为“一切可能的存在中之最完善者”，为“现象领域中一切模本之原型”。

    吾人即不冥想如是高远，亦必自承人类理性不仅包有理念，且亦包有理想，此等理想虽非如柏拉图之理念具有创造力，但亦具有实践力量(以之为统制的原理)而构成“某种行动之可能的完善”之基础。道德概念以其依据经验的某某事物(快或不快)，非完全之纯粹理性概念。但就理性所由以制限自由(自由自身并无法则)之原理而言，则此等道德概念(当吾人仅注意其方式时)极可用为纯粹理性概念之例证者也。德及其所伴随之人类智慧(此就其十分纯洁者言之)皆为理念。顾(斯多噶派之所谓)哲人则为理想，盖仅思想中所有，完全与“智慧之理念”相一致之人物。此犹理念授与吾人以规律，理想在此种事例中，则用为模拟人物之完善规定之原型；吾人之行动，除吾人心中所有此种“神人”之行谊以外，并无其他标准可言，吾人惟与此种“神人”之行谊相比较，以之判断吾人自身，因而改进吾人自身，——吾人虽绝不能到达其所命定之完全程度。吾人虽不能容认此等理想具有客观的实在(存在)，但并不因而视为脑中之空想；此等理想实以理性所不可或缺之标准授之理性，以“在某种类中乃十分完全事物”之概念提供于理性，因而使理性能评衡其不完全事物之程度及其所有之缺陷。但欲在一实例中(即在现象领域中)实现其理想，例如欲在一故事中描述哲人之性格，乃事之所不能行者。此种尝试实有背理之点，且远不足以增进德性，盖以自然的制限(此常破坏理念之完善)，使目的所在之幻相完全不可能，且使由理念而来之“善行”类似空想，以致善行自身蒙有疑点。

    此乃理性所有理想之性质，此等理想必常依据一定概念而用为吾人在行为中在批判的判断中之规律及原型。至想象之所产，则性质完全不同；无一人对于想象之所产能说明之或与以可理解之概念；每一想象产物为一种草图(monogram)，即纯然一列之特殊性质，并非由“可以指示之规律”所规定者，与其谓为构成一定的心象，毋宁谓为成一“由杂驳经验而来之暗昧速写图形”——此一种表象殆如画家、相士自承其脑中所载之事物以之为彼等所有想象事物或批判的判断等所不能传达之影象。此种表象可名之为感性之理想(虽不确当)，盖因此等表象乃被视为“可能的经验直观之模型”(不能实现者)，但又绝不提供可以说明及检讨此等表象之规律。

    反之，理性在其理想中，目的在依据先天的规律之完全规定。因之，理性自行思维一种对象，且以此种对象为能完全依据原理规定之者。但此种规定所需之条件，不能在经验中求之，故此概念之自身乃超经验的。

    第二节 先验的理想(先验的原型 prototypon transcendentale）

    一切概念就其所不包含其内者而言，则为未被规定者，而从属“能受规定之原理”。

    依据此种原理，则凡二矛盾对立之宾词，仅有其中之一能属于一概念。此种原理乃根据矛盾律，故为纯粹逻辑的原理。以其为纯粹逻辑的原理，故抽去知识之一切内容，而仅与知识之逻辑的方式相关。

    但一切事物就其可能性而言，则又从属“完全规定之原理”，依据此种原理，凡事物所有之一切可能的宾词若与其矛盾对立者集合，则每组矛盾对立者之中必有其一属于此事物。此种原理非仅依据矛盾律；盖除“就各事物与二矛盾的宾词之关系以考虑之”

    以外，此原理尚就各事物与“一切可能性之总和”(即事物之一切宾词之总和)之关系以考虑之。此原理预行假定此种总和为一先天的条件，故进而表现各事物，一若自其在一切可能性之总和中“所有之分”而来引申其自身所有之可能性。故“完全规定之原理”

    与内容有关，不仅与逻辑的方式相关者也。此为意在构成一事物之完全概念所有一切宾词之综合之原理，非“仅与二矛盾的宾词之一相关”之分析的表现之原理。此种原理含有一先验的前提，即预行假定含有“一切可能性之质料”，此种可能性又复被视为包有“各事物之特殊的可能性之先天的资料”。

    “凡存在之一切事物为受完全规定者”之命题，其意义并不仅指每组所与矛盾的宾词之一，必常属于事物而言，乃指一切可能的宾词每组之一必常属于事物而言耳。在此命题之意义范围内，不仅宾词以逻辑的方法相互比较，乃事物本身以先验的方法与一切可能的宾词之总和相比较。故此命题所主张者如是：凡欲完全知一事物，吾人必须知一切可能的宾词，且必须由之肯定的或否定的规定此事物。是以完全规定，乃一概念就此概念之全体而言，则绝不能具体展示之者。此概念乃根据一理念，而此理念则仅存在理性能力中——此种能力乃对于悟性制定其完全使用之规律者也。

    所谓“一切可能性之总和”之理念，在其用为“一切事物之完全规定之条件”之限度内，其自身虽为未被规定者(就其能构成此理念之宾词而言)，吾人仅视为一切可能的宾词之总和，但若严密审察之，则吾人将发见此种理念乃一根本概念，摈除一切由其他宾词所已授与之引申的宾词或与其他宾词不相容之宾词；且实明确以其自身为一完全先天的所规定之概念。于是，此种理念成为一“个体的对象”之概念，此种个体对象乃完全由纯然理念所规定，故必须名之为纯粹理性之理想。

    当吾人不仅逻辑的且实先验的——即与其能先天的所思维为属于此等宾词之内容相关——考虑一切可能的宾词时，发见吾人由某某宾词以表现存在，由其他宾词以表现纯然“不存在”。逻辑的否定(此纯由“不”字所指示者)本不与概念相关，乃仅与“概念在判断中与其他概念之关系”相关，因而远不足以规定一概念(就其内容而言)。“不死”

    之名词并不能使吾人宣称由之表现对象中之纯然不存在；盖此名词使一切内容悉仍其旧，毫无所影响。反之，先验的否定，所指乃“不存在”自身，与先验的肯定相对立，此先验的肯定乃“其概念自身即表现一种存在”之某某事物。故先验的肯定名为实在，盖因推由此种肯定，且仅在此种肯定所到达之范围内，对象始为某某事物(物)，反之，其相反之否定所指则为“纯然缺乏”，且在仅思维此种否定之限度内，始表现一切物性之被撤废。

    顾除根据相反之肯定以外，实无一人能确定的思维一否定。凡生而盲者不能有丝毫黑暗观念，以彼等并无光明之观念故。野蛮人绝不知贫穷，以彼不知有财富故。无知者并无“彼等无知”之概念，以彼等绝无知识故，以及等等。是以一切否定之概念，皆为引申的；其包有“一切事物之完全规定及可能性所有之资料以及所谓质料或先验的内容”者乃实在。

    故若理性在事物之完全规定中用一先验的基体，此种基体一若包有——事物之一切可能的宾词必须自其中探取之——全部质料，则此种基体不外一“实在总体(omnitudorealitatis)之理念”。一切真实之否定，不过制限而已——此一名称若不以无制限者即“所有一切”为基础，则不能应用之也。

    但“具有一切实在性者”之概念，正为“所完全规定之物自身”之概念；且因在矛盾的宾词之一切可能的各组中，其中之一即绝对属于存在之宾词应在“存在之规定”中发见之，故“一实在的存在体”(ens realissimum)之概念，为一“个体的存在者”之概念。是以此存在者乃——用为必然属于一切存在事物之“完全规定”之基础——之一种先验的理想。此种理想乃一切存在事物所以可能之最高而完全之实质的条件——此种条件乃关于对象之一切思维(在与其内容相关之限度内)所应推根寻源之所在。且亦为人类理想所能之唯一真实之理想。盖一事物之概念——此一概念其自身乃普遍的——仅在此唯一之事例中，始完全由其自身及在自身中所规定，而被认知为“一个体之表象”。

    由理性所成“概念之逻辑的规定”，根据抉择的三段推理，其中大前提包含一逻辑的分列(一普遍的概念所有范围之分列)，小前提限制此范围于某一部分中，结论则以此一部分规定此概念。普泛所谓实在之普遍概念，不能先天的分割之，盖若无经验，则吾人实不知“所包摄在此总纲(genus)下之任何一定种类之实在”。故在一切事物之完全规定中所预想之先验的大前提，不过“一切实在性之总和”之表象而已；此不仅为一“色摄一切宾词在其自身下之概念”(此就其先验的内容而言)；且亦包含此等宾词在其身中；而一切事物之完全规定则以制限此“总体实在性”为其基础，盖以此总体实在性之一部分归之此事物，而摈除其他部分故耳——此一种程序与“抉择的大前提中之二者择一，及小前提中以分列部分之一分支规定对象”极相合。因之，理性在使用先验的理想为其规定一切可能的事物之基础(即理性规定一切可能的事物皆与此理想有关)时，乃以比拟理性在抉择的三段推理中之进行程序之方法而进行者——此实我所依据为“一切先验的理念之系统的分类之原理”，视为与三种三段推理平行及相应者。

    理性在进达其目的之际(即表现事物之必然的完全规定之际)并不以“与此理想相应之存在者”存在为前提，而仅以此种存在者之理念为前提，其事甚明，此种理念则仅欲自完全规定所有不受条件制限之总体引申其受条件制限之总体(即有限者之总体)而设定之耳。故理想乃一切事物之原型(prototypon)，一切事物皆为不完全之模造品(ectypa)，其所有可能性之质料皆自此原型而来，且虽以种种不同之程度接近此原型，但常离现实到达此原型甚远。

    故事物所有之一切可能性(即就事物之内容而言，为综合杂多之可能性)必须视为引申的，唯有一例外，即其自身包有一切实在性者之可能性。此后一种类之可能性，必须视为本原的。盖一切否定(此为任何事物所能与“实在的存在体”(ens realissimum)相区别之唯一宾词)乃一较大实在性之纯然制限，终极则为最高实在性之纯然制限；故此等否定皆以此实在性为其前提，且就其内容而言，首自此实在性而来者也。事物所有之一切杂多仅为制限——构成事物之共通基体之——“最高实在性之概念”之相应的种种不同形相，正与一切图形仅能为“制限无限的空间”所有如是多种种之不同形相相同。

    理性之理想所有之对象，乃仅由理性及仅在理性中呈现于吾人之对象，故名为元始的存在者(ens originarium)。以此元始的存在者绝无事物能在其上，故又名为最高存在者(enssummum)；又以一切受条件制限之事物皆从属此最高存在者，故又名为一切存在者之存在者(ens entium)。

    但此等名词并不用以指示一现实的对象与其他事物之客观的关系，乃指示一理念与种种概念之客观的关系。至对于此种“卓越无匹之存在者”之存在，则吾人绝无所知。

    吾人不能谓元始的存在者乃由一群支生的存在者所成，盖因支生者必以元始者为前提，彼等自身不能构成此元始者。故元始的存在者之理念必视为单纯的。

    因之一切其他可能性自此元始的存在者而来，严格言之，不能视为对于元始者之最高实在性之一种制限，即不能视为元始者之分割。盖若如是，则是以元始的存在者仅为支生的存在者之集合体矣；如吾人适所说明，此为不可能者——在吾人最初之粗略陈述中，虽曾使用此制限之名词。反之，最高实在必为一切事物所以可能之条件，为事物之根据，非事物之总和；故事物杂多性之所依据者，实非元始的存在者自身之制限，乃自元始者而来之一切事物，其中包括吾人之一切感性及现象领域中之一切实在——此类存在不能视为成分属于最高存在者之理念。

    在追求吾人所有此种理念之际，吾人如进而以此理念实体化，则吾人应能由“最高实在之纯然概念”以规定元始的存在者为“唯一、单纯、一切充足、永存等等之存在者”。要之，吾人应能由一切宾词就其不受条件制限之完全性规定此元始的存在者。此种存在者之概念，就其先验的意义而言，乃神之概念；故如以上之所定义，纯粹理性之理想，为先验的神学之对象。

    但在先验的理念此种用法中，吾人应越出先验的理念之“目的及效力”所有之种种限界。盖理性在其以理念为事物之完全规定之基础时，仅以理念为“所有一切实在之概念”，并非要求“所有一切此种实在必须客观的授与，其自身必须为一事物”。盖此种事物乃纯然一种想象，吾人由以联结及实现“吾人所有理念之杂多”在一“所视为个体的存在者之理想”中者。但吾人并无权利以行此事，即假定此种设想之可能性，亦有所不能。且自此种理想而来之任何结果，皆与事物之完全规定无关，亦不能对之有丝毫影响；至以上所述，理念乃事物规定之所必需者云云，在事物之规定中亦仅有辅助作用耳。

    但仅叙述吾人理性之进行程序及其辩证性质实有所不足；吾人又必须努力发见此种辩证性质之来源，吾人始能以之为一悟性之现象，而说明其所发生之幻相。盖吾人今所言及之理想，其所根据之理念乃自然的而非任意设置者。故所应有之问题为：理性何以能以事物所有之一切可能性为自一唯一之根本的可能性(即最高实在之可能性)而来，因而预行假定此种根本的可能性包含于一“个体的元始存在者”之中？

    对于此问题之答复，显然出于先验的分析论中之论究。感官所有对象之可能性，乃此等对象与吾人所有思维之关系，在此关系中能先天的思维某某事物(即经验的方式)，但构成质料之事物，即现象领域中之实在(与感觉相应之事物)，则必须授与吾人，盖以不如是则不能思维此实在，且即其可能性亦不能表现之也。顾感官之对象，仅在其与“现象领域中所可能之一切宾词”相比较，始能完全规定之，且由此等宾词始肯定的或否定的表现之。但因构成事物本身之事物(即现象领域中之实在者)必须授与吾人——否则绝不能思及此事物——且因“一切现象之实在者”在其中授与吾人者，乃所视为单一而拥抱一切之“经验”，故感官所有一切对象所以可能之质料，必预行假定为在一全体中授与者；经验的对象之一切可能性及其彼此相互之区别完全之规定，仅能根据于此全体所有之制限。就事实言，除此等感官所有之对象以外，实无其他对象能授与吾人，除在一可能的经验之关联衔接中以外，绝无其他处所能授与吾人对象；因之除预行假定一切经验的实在之总和为其可能性之条件以外，绝无事物能为吾人之对象。今由于一自然的幻相，吾人乃以此种仅适用于“为吾人感官对象之事物”之原理，为必对于普泛所谓事物有效力之原理。因而，除去此种制限，吾人乃以“关于所视为现象之事物之可能性吾人所有概念”之经验的原理，视为普泛所谓事物之可能性之先验的原理矣。

    吾人若因此而以此种“一切实在之总和”之理念实体化，则因吾人辩证的以“视为一全体之经验”之集合的统一，代悟性之经验的使用之分配的统一；于是以此种现象之全部领域思维为一“包含一切经验的实在在其自身中”之个体事物；又复由以上所言之先验的易置以——为一切事物所以可能之本源及对于一切事物之完全规定提供其实在的条件者——一类事物之概念代之。

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    第三节 思辨的理性证明最高存在者存在之论据

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    第三节 思辨的理性证明最高存在者存在之论据

    为悟性所有概念之完全规定计，理性须预行假定有能与悟性以充足基础之某某事物，固极迫切需要，但理性极易意识及此种预想之为观念的及纯然空想的性质，仅在此种根据上，则不易使理性以其自身所有思维之纯然产物信为真实之存在者——设理性不为其他方向所迫，在“自所与之受条件制限者进至不受条件制限者”之追溯中寻求一止境。

    此种不受条件制限者实非以其自身为实在者而授与吾人，且亦不以其为具有“纯自概念而来之实在性”而授与吾人；惟在吾人推寻此等条件进至其根据时，则此不受条件制限者即为唯一能完成条件系列之事物。此为人类理性由其本质引导吾人全体(即极无反省之人亦然)所采用之途径，——虽非人人能在此途径中继续追寻。此种途径不以概念开始，乃以通常之经验开始，故其自身乃以实际存在之某某事物为根据。但若此种根据不建立于绝对的必然者之不可动的磐石上，则必有倾覆之惧。顾若在绝对的必然者以外及其下，而有任何虚空的空间，又若其自身非具备一切事物使无复有疑问之余地，——盖即谓除其实在性为无限的以外——则此种不可动的柱石之自身，又将以无所支持而倾覆矣。

    吾人如容认某某事物现实存在，则不问此某某事物为何，吾人又必容认有必然的存在之某某事物。盖偶然的事物仅在“为其原因之其他偶然的存在”之条件下存在，且吾人又必须自此原因以推求其他原因，直至到达“非偶然的且为不受条件制限之必然者”

    之原因为止。此即理性“推本穷源进展至元始的存在者”所依据之论据。

    理性今寻求其与“存在所有此种最高形相即不受条件制限之必然性之形相”相合之概念——其意非欲先天的自概念以推求“此概念所表现之事物”之存在(盖若此点为理性之所要求，则理性之探讨应仅限于概念，殆不要求一所与存在为其基础矣)，仅欲在理性所有之种种概念中寻求“绝无任何方面与绝对的必然性相矛盾”之概念耳。盖必须有“以绝对的必然性而存在”之某某事物云云，乃视为由论据中之初步过程已建立之矣。

    故若除去一切与此必然性不相容之事物，所留存者仅有一种存在，则此种存在必为绝对必然的存在者，不问其必然性是否能为吾人所了解，盖即谓不问是否能纯自其概念演绎之也。

    凡其概念中包含对于一切何以故质询(allem warum)之解答(das darum)，在各方面无丝毫缺陷，在一切事例中皆足为其条件者，此即最适于以绝对的必然性归之之存在者。

    盖此存在者虽包含一切可能的事物之条件，顾其自身则并不需要任何条件，且亦不容其有任何条件，故能满足(至少在此一方面)“不受条件制限之必然性”之概念。在此方面，一切其他概念自必不足与言此；盖因此等概念皆有缺陷而需其他条件以完成之，故此等概念不能有超脱一切更进一步之条件之特征。吾人固不当论证凡不包有最高及一切方面完备之条件者，其自身在其存在中即为受条件制限者。但吾人能谓此种存在者并不具有——理性所唯一由之能由先天的概念关于任何存在者以知其为不受条件制限者之——一种特征。

    故“一实在的存在体”之概念，在可能的事物之一切概念中，乃最与“不受条件制限之必然存在者之概念”相适合；此虽不能完全与之适合，但以在此事中吾人无选择余地，故不得不固执此概念。盖吾人不能无必然的存在者之存在；一度既容认其存在，则在可能性之全部范围内，吾人不能发见有任何事物能较之“一实在的存在体”对于“存在形相中此种卓越无匹之形相”具有更有根据之要求也。

    此为人类理性之自然进程。此种进程由其使理性自身确信有某某必然的存在者之存在开始。理性对于此种存在者，认为具有不受条件制限之一种存在。于是理性探求超脱任何条件者之概念，而在“其自身为一切其他事物之充足条件者”之中即在包含所有一切实在性者之中发见之。但包含一切而无制限者，乃绝对的统一体，且包括“唯一的存在者又为最高存在者”之概念。因之，吾人结论谓其为一切事物本源根据之最高存在者，必以绝对的必然性而存在。

    若吾人之目的在到达一种决定——盖即谓某种必然的存在者之存在若以之为已容认者，又若更进一步人皆赞同吾人必须对于此存在者为何到达一种决定——则必容许以上之思维方法具有一种力量。盖在此种情形中，不能善为选择，或宁谓为绝无选择之余地，惟觉吾人不得不决定以“完全实在之绝对的统一”，为可能性之最后源泉耳。但若并无事物要求吾人有所决定，且直至其证据之重量足以迫使吾人同意为止，对此论点宁可置之不顾时；易言之，吾人之所为者，若仅在评衡吾人实际之所知者究有几许，自以为有所知者又究有几许，则以上之论据，实见其极为薄弱，须有特殊之深厚同情为之后援，以弥补其主张之缺陷。

    盖若吾人以其论点为如此处所论述者，即第一、吾人能正确自“任何所与存在”

    (此或为我自身之存在)推断一“不受条件制限之必然存在者”之存在；第二、吾人必须以包含一切实在性因而包含一切条件之存在者，视为绝对不受条件制限者，以及吾人在关于实在的存在体之此种概念中因而发见“吾人又能以绝对的必然性加于其上之存在者”

    之概念——顾即容认此种种，亦绝不因之而即推断“并不具有最高实在性之有限的存在者”之概念，即以此故，与绝对的实在不相容。盖吾人在有限的存在者之概念中，虽未发见不受条件制限者(此不受条件制限者乃包含于条件总体之概念中者)，但吾人并不因之即可推断有限存在者之存在，即以此故，必为受条件限制者；正与吾人在假设的三段推理中，不能谓“凡无某种条件(在所论究之事例中乃依据纯粹概念之“完全性条件”）

    之处，受条件制限者亦不存在”相同。反之，吾人能完全自由主张任何有限的存在者，(不以其为有限之故)亦能为不受条件制限之必然者——吾人虽不能自吾人关于此等存在者所有之普遍概念推论其必然性。故以上之论据，丝毫不能与吾人关于必然的存在者性质之概念，实为一无所成就者也。

    但此种论据仍继续具有其重要性，且赋有一种权威，吾人不能仅以其客观上不充足之故，立即进而剥夺之。盖若容认在理性之理念中，有完全有效之人类责任，但除假定有最高存在者对于实践的法则与以效力及确证以外(在此种情形中，吾人应有遵从此等概念之责任，盖此等概念自客观言之，虽不充足，但依据吾人理性所有之标准，则仍为优越之法则，且吾人绝不知有更善及更可信奉者能与之比较)，则其应用于吾人自身，殆缺乏一切实在性，即为并不具有动机之责任。故吾人所有决定此事之义务，将借实践的增加之力，使思辨之悬而未断所微妙保持之平衡偏重一方。盖为此种实践的切迫动机所迫促时，理性若不能(不问其理论上之洞察如何不完备)使其判断与此等——至少较之吾人所知之其他任何事物更为重要之——要求相合，则理性将受其自身所有判断谴责(再无较之此等判断更为审慎周密者)。

    此种依据“偶然性事物内部不完备”之论据，实际虽为先验的，但以其如是单纯而自然，故在其提出以后，立为常人所容受。吾人见事物之变化生灭；故此等事物(或至少此等事物之状态)必须具有原因。但关于所能在经验中授与之一切原因，亦能以此同一之问题加之，更探讨其原因所在。故除最高因果作用所在之处，——即在“本源的其自身中包含一切可能的结果之充足根据，且其概念由包括一切之圆满充足一属性，吾人极易容纳之者”之存在者中——实无吾人更能适当安置其终极的因果作用之地。于是吾人进而以此最高原因视为绝对必然者，盖因吾人发见吾人追溯之必达此点，实为绝对必然之事，且发见更无可以超越此点之根据。故一切民族在其最愚昧之多神教中亦见有一神教之微光，彼等之到达此点，非由反省及深远之思辨所致，乃纯由通常悟性之自然倾向所致，盖以其逐渐进展至认知其自身所有之要求也。

    由思辨的理性证明神之存在仅有三种可能的方法引达此种目标(按即神之存在)之一切途径，［第一］或由一定的经验及由经验所知之感性世界之特殊性质开始，依据因果律，自此上推至世界以外之最高原因；［第二］或自纯然不定的经验即自普泛所谓存在之经验开始；［第三］最后或抽去一切经验，完全先天的自纯然概念，论证一最高原因之存在。第一证明为自然神学的，第二证明为宇宙论的，第三为本体论的。此外并无——且不能有——其他之证明矣。

    我意在说明理性之不能在经验一途径有所进展，亦犹其在先验的一途径之不能进展，以及理性纯由思辨能力欲展其双翼翱翔于感性世界之上，实为无益之举。至关于吾人所必须由以论究此等论据之顺序，则与理性在其自身发展之前进中所采取之途径(即吾人在以上之叙述中所采取之途径)正相反。盖在此种探讨中，经验虽为最初所授与之机缘，但在其所有一切此种努力中，揭示理性欲使自身到达之目标，及在其努力进达此目标时为其唯一之领导者，实为先验的概念。故我将先自检讨先验的证明开始，然后再论究“增加经验的因子，在增进论据之力量上果有何种效果”。

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    第四节关于神之存在本体论的证明之不可能

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    第四节关于神之存在本体论的证明之不可能

    由以上所述观之，显见绝对必然的存在者之概念，乃一纯粹理性之概念，即纯然一理念，其客观的实在性，远不能自“为理性所要求”一事证明之。盖理念之所训导吾人者，仅关于某种不能到达之完全性，故其效用与其谓为用以推展悟性至新对象，毋宁谓为用以限制悟性之为愈也。但吾人在此处遇及奇异而又烦困之事，即在“自所与之普泛所谓存在推论至某某绝对必然的存在者”时，虽见其为势所必至，且正当合理，但悟性所能唯一由以构成此种必然性概念之一切条件，则多为吾人推论此绝对必然的存在者之障碍。

    在一切时代中，人皆谈及绝对必然的存在者，顾谈及此事时之所努力者，多不在理解此种事物是否及如何容许为吾人所思维，而惟在证明其存在。对于此种概念与以文字上之定义，即谓“此为不能不存在之某某事物”云云，自无困难。但此种定义，在使“以其不存在为绝对不可思维”云云，成为必然的之种种条件，则绝不使人有所洞见。

    顾吾人欲决定“依待此种概念吾人是否确思维任何事物”，则此等条件正为吾人所欲知之条件。仅由引入不受条件制限一语，而除去“悟性欲以某某事物为必然的时所不可欠缺之一切条件”之策略，实远不足以显示在此不受条件制限之必然者之概念中，是否我仍思维任何事物，抑或全然空虚无物。

    不特此也，此种概念初则盲目尝试，久则完全习熟，假定有无数例证展示其意义；以此之故乃以为无须更进而探讨此概念之能否为人理解矣。于是一切几何学上之命题，例如“一三角形具有三种角乃绝对必然的”云云之事实，以为足以使吾人陈说“完全在吾人之悟性范围以外之对象”一事之为正当，一若吾人已完全了解吾人由此对象之概念意向所指之事物为何也。

    至其所谓例证，绝无例外，皆自判断得来，非自事物及其存在得之者。但判断之不受条件制限之必然性，非即事物之绝对的必然性。判断之绝对的必然性，仅为事物所有受条件制限之必然性，即判断中宾词所有受条件制限之必然性。以上命题并非声言三角乃绝对的必然者，仅谓在“有一三角形”之条件下(即授与一三角形)，其中必然发见三角。此种逻辑的必然性所有之惑人影响，实如是之大，故由包括“存在”于其意义范围内之一种方法，以构成事物之先天的概念一类之单纯计划，吾人即自以为已能使以下之推断为正当，即因“存在”必然属于此种概念之对象——常在吾人设定此事物为授与者(视为现实存在)之条件下——吾人依据同一律亦必然需要设定其对象之存在，因而此种存在者之自身乃绝对必然的——重言以声明之，此种存在者之为绝对必然的，乃因此种存在者之存在，已包含于所任意假定之概念中，且在“吾人设定此概念之对象”之条件下包含之也。

    在同一律之命题中，我若摈除其宾词而保留其主词，则有矛盾发生；故谓宾词必然属于主词。但吾人若将主词宾词一并除去，则无矛盾；盖斯时并无能矛盾之事物留存。

    若设定一三角形而又除去其三角，则为自相矛盾；但将一三角形与其所有之三角一并除去，则无矛盾。此点同一适用于绝对必然的存在者之概念。如除去此种存在者之存在，吾人乃除去此物本身与其所有之一切宾词；则斯时并无矛盾之问题可以发生。斯时在此存在者之外，绝无能矛盾之事物，盖以事物之必然性并非以之为自“外部的任何事物”

    而来者；且亦无能与之矛盾之内部的任何事物，盖在除去事物本身时，吾人同时除去其所有之一切内部的性质也。“神为全能”乃一必然的判断。吾人若设定一神性(即一无限的存在者)，即不能摈除全能性；盖此二概念乃同一者。但吾人若谓“无神”，则既无全能性，亦无神之其他任何宾词授与；此等宾词皆与其主词一并除去，故在此种判断中并无丝毫矛盾。

    于是吾人见及一判断之宾词，如与其主词一并除去，则无内部的矛盾能发生，此点不问其宾词为何，皆能适用之也。欲避免此种结论之唯一方法，则在论证有“不能除去且必须永久存留”之主词。顾此不过谓有绝对必然的主词之另一说法而已；且我所致疑者即此假定，而以上之命题则自以为证明其可能性者也。盖我对于除去此事物与其所有这一切宾词而尚能留有矛盾之事物，实不能构成丝毫概念；在并无矛盾时，仅由纯粹先天的概念，我实无“以其不存在为不可能”之标准。

    所有此等人人所必须同意之普泛见解，吾人尚能以一种事例指摘之，此种事例乃以之为实际与以上之意见相反之证明，即有一概念，且实仅此一概念，以其对象为不存在或摈除其对象，则为自相矛盾，此即实在的存在体(按ens realissimum乃指为一切事物之本体之存在体)之概念。盖已声言此实在的存在体具有所有一切实在性，以及吾人有正当理由假定“此种存在者乃可能者”(概念并不自相矛盾之一事，绝不能证明其对象之可能性，但我一时姑容认此相反之主张)。顾此论据进而以“所有一切实在性”包括存在；故存在包含于一可能的事物之概念中。于是若除去此事物，则此事物之内的可能性自亦被除去——此则自相矛盾者也。

    我之答复如下。在吾人所自承仅就其可能性所思维之事物之概念中，引入存在之概念时——不问假借何种名称——已有一矛盾在其中矣。如容认其为正当，一时固获得表面之胜利；但实际则绝无所主张：仅同义异语之辞费而已。吾人必须诘问：甲或乙事物(不问此种事物为何，姑容认其为可能者)存在云云之命题，为一分析的命题，抑为一综合的命题？如为分析的，则事物存在之主张，对于事物之思维，绝无所增益；但若扣是，则或“吾人内部中之思维即事物本身”，或吾预行假定有一种属于可能的领域之存在，然后据此理由自其内部的可能性以推断其存在——一凡此不过一可怜之同义异语之辞费而已。事物概念中之实在一语，较之宾词概念中之存在一语别有意义云云，实不足应付此种反驳。盖若所有一切设定(不问其所设定者为何)名为实在，则事物与其所有之宾词，已设定在主词之概念中，而假定其为现实的矣；宾词中存在云云仅为重复之辞。反之，吾人若容认(一切有理性之人所必须容认者)一切存在的命题皆为综合的，则吾人何以能公然主张“除去存在之宾词不能不有矛盾”云云。此乃仅在分析命题中所有之情形，亦正所以构成其分析的性格者也。

    我若不见及由逻辑的宾词与实在的宾词相混(即与规定事物之宾词相混)所发生之幻相殆在较正范围以外，则我将期望由精确规定存在之概念，以直接方法终止此种无聊之争辩矣。任何事物苟为吾人所欲，皆能用为逻辑的宾词；乃至主词亦能为其自身之宾词；盖逻辑乃抽去一切内容者也。但规定之者之宾词，乃自外加干主词概念且扩大之者之宾词。故此种宾词非已包含于其概念中者。

    “存在”(sein)显然非一实在的宾词；即此非能加于事物概念上之某某事物之概念。

    此仅设定一事物或某种规定，一若其自身存在者。在逻辑上，此仅一判断之系辞而已。

    “神为全能”之命题包有二种概念，每一概念皆有其对象——神及全能。“为”之一字并未增加新宾词，仅用以设定宾词与其主词之关系而已。吾人今若就主词(神)与其所有之一切宾词(全能宾词在其中)总括言之，谓“神在”或“有神”(按以上“为”“在”

    “有”三字德文为sein英文为being)，吾人并未以新宾词加于神之概念，仅设定此主词自身与其所有之一切宾词，且实设定为“与我之概念有关之一种对象”。对象与概念二者之内容必皆同一；由我思维其对象(由于“此为”二字)为“绝对所授与者”云云，对于仅表现其为可能者之概念，绝不能有所增益。易言之，实在者之所包含者，不过纯然可能者而已。一百实在的“泰拉”(译者按货币名)之所包含者，较之一百可能的“泰拉”

    并未稍增一毫。盖以可能的泰拉所指为概念，而实在的泰拉则所指为对象及设定此对象，故若实在者之所包含者较之可能者为多，则在此种情形下，我之概念将不能表现其对象之全部，殆非此对象之适合概念矣。顾一百实在泰拉影响于我之财产状况，较之一百泰拉之概念(即一百泰拉之可能性之概念)，全然不同。盖以对象现实存在，非分析的包含于我之概念中，乃综合的增加于我之概念(此为我之状态之规定)之上者；但所述之一百泰拉则并不因存在我之概念之外，其自身有丝毫增加。

    不问吾人以何种宾词及几多宾词思维一事物——即令吾人完全规定此事物——在吾人宣称有此一事物时，对于此事物并未丝毫有所增加。否则此存在之事物殆非吾人在概念中所思维之同一事物，而为较之所思维者以上之事物；因而吾人不能谓我之概念之确实对象，实际存在。吾人如就一事物思维其实在之一切形态而遗其一，此所失之实在性，非因我言“此缺陷之事物实际存在”，而即增加于其上也。反之，此事物即以我所思维之同一缺陷而存在，盖以不如是，则实际所存在者与我所思维者，殆为不同之事物矣。

    故即我思维一存在者为最高实在而毫无缺陷时，此存在者是否实际存在，仍为一问题。

    盖在我之概念中，关于一普泛所谓事物之可能的实在内容，虽一无缺憾，但在其与我之全部思维状态之关系中，则仍有所欠缺，即我不能谓此种对象之知识在后天(按即在现实经验中)亦属可能是也。吾人在此处乃发见吾人现今所有困难之原由。吾人之所论究者，若为感官之对象，则吾人自不能以事物之存在与事物之纯然概念相混。盖由对象之概念所思维者，仅思维为合于“普泛所谓可能的经验知识之普通条件”，反之，由事物之存在所思维者，乃思维为属于“所视为一全体之经验之关联衔接”中者。是以在其与“所视为一全体之经验”之内容相联结时，对象之概念固并未丝毫扩大，但其所有结果，则为吾人之思维由之获得一增加之可能的知觉。故若吾企图惟由纯粹范畴以思维存在，则吾人不能举一标识使存在与纯然可能性相区别，此实不足惊异者也。

    不问吾人关于一对象之概念所包含之内容为何及如何之多，吾人如欲以存在归之此对象，则必须越出概念以外。在感官对象之事例中，此种越出概念以外之事，由此等对象依据经验的法则与吾人所有知觉之某一知觉相联结而发生。但在论究纯粹思维之对象时，吾人绝无知此等对象存在之何种方法，盖此种对象应以完全先天的方法知之也。吾人所有关于一切存在之意识(不问其直接由于知觉，或间接由于使某某事物与知觉相联结之推论)，皆专属于经验之统一；任何在此领域外之所谓存在，虽非吾人所能宣称为绝对不可能之一类，但亦为吾人所绝不能证实其正当之一种假定性质。

    最高存在者之概念在许多方面诚为一极有实益之理念；但正以其为一纯然理念，故仅由其自身绝不能扩大吾人关于实际所存在者之知识。乃至关于“由经验所知者及在经验中所知者以外任何存在之可能性”，此种理念亦不能有所启示吾人。可能性之分析的标准，以其由“仅仅肯定(实在性)决不发生矛盾”云云之原理所成，故不能否定此最高存在者。但因此等实在性非在其特殊性格中授与吾人；又因即令其在特殊性格中授与吾人，吾人仍不能加以判断；且因综合的知识所以可能之标准，除在经验中以外绝不能在他处求之——而理念之对象则为不能属于经验者，——故在一事物中所有一切实在的性质之联结，皆为综合的，其可能性则为吾人所不能先天的决定之者也。是以莱布尼兹远不能成就彼所自负之事业——即先天的理解“此种至高无上之理想的存在者”之可能性。

    故企图欲以笛卡尔之本体论的论据证明最高存在者之存在，仅丧失如是多之劳苦及努力耳；吾人之不能由纯然理念以增进吾人关于神学的识见之积聚，亦由商贾之不能在其资产簿上加上若干单位以增进其财富也。

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    第五节 关于神之存在宇宙论的证明之不可能

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    第五节 关于神之存在宇宙论的证明之不可能

    企图自纯为任意设定之理念抽绎“与此理念相应之对象之存在”，乃极不自然之过程，且纯为复兴昔日僧院派所有之技巧。在吾人之理性一方，若非先有“以某种必然的事物(吾人之追溯以此为终点者)为普泛所谓存在之基础”之需要；又若理性非迫而探求“能满足(如可能时)此种要求且使吾人能以完全先天的方法认知一种存在”之概念时(因此种必然性必须为不受条件制限且为先天的确实者)，则此种企图绝不能发生。此种概念被假定为应在实在的存在体(ens realissimum)之理念中发见之；故此理念仅用为此必然的存在者之更为确定之知识，至其必然的存在，则吾人已在其他根据上确信之，或为人所说服者。顾此种理性之自然的进程，隐蔽不为人所见，于是以此种概念为止境者乃反企图以之为发端，因而乃自仅适于补充“存在之必然性”者演绎“存在之必然性”

    矣。于是乃有失败之本体论的证明，此种证明既不能满足自然而健全之悟性，亦不能满足需要严格证明之学术的要求。

    吾人今所欲从事检讨之宇宙论的证明，保有使绝对必然性与最高实在性之连结，但非如前一证明自最高实在性推论存在之必然性，乃自“先已授与某某存在者之不受条件制限之必然性”推论此存在者之无制限的实在性。于是此种证明进入一种——不问其为合理的或仅伪辩的，总之乃自然的，且不仅使常识深信即思辨的悟性亦极信奉之——推理途径。且此种证明又草就自然神学中所有一切证明之初步纲要，此种纲要常为人所追从，且此后亦将常为人所追认者，固不问其以无数多余之饰品粉饰之而掩蔽之也。此种证明莱布尼兹名之为自世界之偶然性(a contingentia mundi)推论之证明，吾人今将进而说明之并检讨之。

    此种证明之推论如下：如有任何事物存在，则亦必有一绝对必然的存在者存在。至少我存在。故一绝对必然的存在者存在。小前提包含一种经验，大前提则包含“自其有任何经验以推论必然者之存在”之推论。故此证明实际乃以经验开始，非完全先天的或本体论的。以此之故，且因一切可能的经验之对象称为世界，故名之为宇宙论的证明。因在论究经验之对象时，此种证明抽去“此世界所由以能与任何其他可能的世界相异”之一切特质，故此名称又可用以使之与自然神学的证明相区别，此种自然神学的证明，乃以“吾人感官所展示于吾人之世界”之特殊性质之观察为基础者也。

    于是此种证明进行推论如下：必然的存在者仅能以一种方法规定之，即以每组可能的相反宾词之一规定之。故此必然的存在者完全由其自身所有之概念规定之。顾仅有一可能的概念完全先天的规定事物，即实在的存在体(ens realissimum)之概念。故实在的存在体(ens realissimum)之概念乃所能由之以思维必然的存在者之唯一概念。易言之，最高存在者必然存在。

    在此种宇宙论的论据中联结有如是多之伪辩的原理，以致思辨的理性似在此种事例中竭其所有辩证的技巧之力以产生最大之可能的先验幻想。今姑暂缓检讨此种论据，吾人第欲详述“所由以粉饰旧论据为新论据，且由之以陈诉于两种证人——一则具有纯粹理性之信任状，一则具有经验之信任状者——之一致同意”之种种策略。实际唯一之证人，乃以纯粹理性之名所发言者，仅改易其形貌及音调，努力使之转变为第二种证人耳。

    此种证明欲为其自身设置一坚强基础乃立足于经验之上，因而表示其与——完全置其全部信用于先天的概念之上之——本体论的证明有别。但宇宙论的证明仅以此种经验为论据中简单一步骤之用，即以之推断必然的存在者之存在耳。至此种存在者具有何种性质，则其经验的前提不能告知吾人。于是理性乃完全摈弃经验，努力自纯然概念以求发见绝对必然的存在者所必须有之性质为何，即自概念探求“在一切可能的事物中其自身包含绝对的必然性所必须之条件者”。顾又假定此等条件，除实在的存在体(ensrealissimum)之概念以外，无处可以发见之；于是结论为：实在的存在体(ensrealissimum)乃绝对必然的存在者。但吾人在此处预行假定最高实在之概念，完全适合于存在之绝对的必然性之概念，即预行假定存在之绝对的必然性能自最高实在推得之，此则极为明显者也。顾此为本体论的证明所主张之命题；今在宇宙论的证明中复假定之，且以之为其证明之基础；但此种假定乃宇宙论的证明表示所欲摈弃之假定。盖绝对的必然性乃纯自概念所规定之一种存在。如我谓最高实在之概念乃专用于——且适合于——必然的存在者之概念，且实为其唯一之概念，则我自必亦容认必然的存在者能自此种概念推得之。于是所谓宇宙论的证明所能有之任何证明力，实际皆由“纯自概念所推论之本体论的证明”而来。则是陈诉于经验云云，完全为一多余之事矣；盖经验或能引吾人到达绝对的必然性之概念，但不能证明此种必然性之属于任何一定事物。诚以在吾人努力证明此种必然性之属于某一定事物时，吾人必须立即放弃一切经验而在纯粹概念中探求，以发见此等概念中是否有一包含绝对必然的存在者所以可能之条件者。如吾人以此种方法能决定必然的存在者之可能性，则自亦能以之证明其存在。盖吾人斯时所言者乃；在一切可能的存在者之中，有一存在者负荷有绝对的必然性，即此种存在者以绝对的必然性而存在者也。

    谬妄之论据，揭之于正确之三段推理之方式中，最易发见之。此为吾人今欲在所论究之事例中行之者。

    设“一切绝对必然的存在者亦即一切存在者中之最实在者”云云之命题果属正确(此为宇宙论的证明精髓nervus probandi之所在)，则必与一切肯定的判断相同，至少能由减量法(per accidens)换位。于是乃推论为若干实在的存在体(entia realissima）

    亦即绝对必然的存在者。但一实在的存在体并无与其他实在的存在体相异之点，凡适用于“统摄于此概念下之若干实在的存在体”，自亦适用于一切实在的存在体。故在此种事例中，我不仅由减量法，即由单纯之换位法，亦能使此命题换位，而谓一切实在的存在体(ensrealissimum)乃必然的存在者。但因此种命题惟自其先天的概念规定之，故实在的存在体之纯然概念，必须负荷有此种存在者之绝对的必然性；此则正为本体论的证明所主张而宇宙论的证明之所否认者——宇宙论的证明之结论虽实潜以此种主张为基础。

    于是思辨的理性在其企图证明最高存在者之存在时所进入之第二种途径，不仅与第一种途径相同，纯属欺人，且尚具有附加的缺点，即犯有论点不中肯(ignoratioelenchi)之缺点。此种方法本表示以新途径引导吾人者，乃在略一纡回以后，复引吾人还至吾人遵其命令所已放弃之途径。

    我曾谓在此宇宙论的论据中，藏有全部辩证的假定之巢穴，此种辩证的假定，先验的批判极易发见之而毁弃之。此处我仅列举此等欺人的原理，至进一步之检讨及拒斥等事，则一任今已充分熟习此类事业之读者自为之。

    宇宙论的证明中所包含者，例如(一)吾人由以自偶然的事物推论一原因之先验的原理。此种原理仅能适用于感官世界；出此世界之外，则绝无意义。盖偶然的事物之纯然智性的概念，不能发生任何此种因果作用一类之综合的命题。而因果律则仅适用于感官世界，此外并无意义，且亦无其所以适用之标准。但在宇宙论的证明中，则此因果律正欲用之使吾人能越出感官世界以外者也。(二)自感官世界中所次第发生之无限的原因系列之不可能以推断第一原因之推论。理性所有使用之原理，即在经验世界中亦不能容吾人作此种推断，至出此世界以外在因果系列所绝不能到达之领域中，则更有所不能矣。

    (三)理性关于完成此种系列之无正当根据之自满。除去——必然性之概念无之则不可能——之一切条件，在理性斯时根据吾人不能更进有所思，遂以为已完成“系列之概念”。

    (四)“联结一切实在于一实在中”(并无内的矛盾)之概念之逻辑的可能性与此种实在(按即包括一切实在者)之先验的可能性，二者间之相混。在此种实在之先验的所以可能之事例中，须有一原理以证明此种综合之实际能行，顾此种原理其自身仅能适用于可能的经验之领域——等等。

    宇宙论的证明之进行程序乃故意如是规划，使吾人能避免“应先天的由纯然概念以证明必然的存在者之存在”耳。此种证明乃要求以本体论的方法成就之者，此则吾人所感为完全无力承受之事业。因之，吾人以一现实的存在(一种普泛所谓经验)为吾人推论之出发点，就吾人以此种方法推论之所能及，进展至“此种存在”之某种绝对必然的条件。斯时吾人已无需说明此种条件之所以可能。盖已证明此种条件存在，则关于其可能性之问题，实完全为多余之事矣。今若吾人欲更圆满规定此种必然的存在者之性质，则吾人并不努力以其实际所适合之方法为之，即自其概念以发见其存在之必然性之方法为之。盖若吾人能以此种方法为之，则应无需经验上之出发点。不特此也，所有吾人之所探求者为其消极的条件(conditio sine qua non)，无此种条件则一存在者即非绝对必然的。此在“自一所与结果以推论其根据”之一切其他种类之推理中，固极正当；但在现今之事例中，则不幸有以下之情形，即绝对的必然性所需之条件，仅在一唯一之存在者中发见之。故此存在者必须在其概念中包含绝对的必然性所需之一切事物，因而能使我先天的推论此种绝对的必然性。于是我必须亦能相反的推论而谓：凡应用此种(最高实在之)概念之任何事物，乃绝对必然的。我若不能作此种推论(我若避免本体论的证明则我必赞同此种推论)，则我在所遵由之新途径中已受顿挫而仍返至我之出发点矣。最高存在者之概念，满足“一切就事物之内的规定先天的所能设立之问题”，故为一种独一无比之理想，盖其概念虽为普遍的，同时亦指示一“列在一切可能的事物中之个体”。

    但此概念关于其自身存在之问题——此虽为吾人探讨之真实目的——并未与以满足，且若任何人承认一必然的存在者之存在，但欲知在一切实际存在之事物中，何者即此存在者，则吾人不能以“此即必然的存在者”之确定语答之。

    欲减轻理性探求其“说明根据之统一”之事业，固可容许吾人设想一“一切充足之存在者”之存在，为一切可能的结果之原因。但在僭妄断言“此种存在者必然的存在”

    时，则吾人对于此可容许之假设，已非以温和之言辞出之，乃以确信的态度主张其必然的正确矣。盖关于吾人所自称知其为绝对必然之知识，其自身亦必须负荷有绝对的必然性者也。

    先验的理想之全部问题归结如下：或授与绝对的必然性而探求具有此必然性之概念，或授与某某事物之概念，而发见此某某事物之为绝对必然者。二者之中如有一可能，则其他一点亦必可能；盖理性仅以自概念而来之必然性认为绝对的必然者也。但此二者皆完全出乎“吾人关于此事所以满足吾人悟性”之最大努力以外，且欲使悟性承服其无力之一切企图亦皆无效。

    吾人所必不可缺之“一切事物之最后承托者”之不受条件制限之必然性，在人类理性实为一不可逾越之真实深渊。即如哈拉尔(haller)就其所有一切森严可畏之崇高性所描述之“永恒”本身，其在精神上之印象，亦远不及此不受条件制限之必然性之烈；盖永恒仅量度事物之延续而非支持之也。吾人所表现为在一切可能的存在者中最高之存在者，一若其一人独语谓：我自永恒至永恒，在我之外，除由于我之意志使之存在者以外，绝无事物存在，顾我自何而来？此种思维，吾人虽不能摈绝，然亦不能耐受。此处吾人所有一切之支持点，皆丧失无余；最大完成与最小完成相同，在纯然思辨的理性之前亦空虚无实，此思辨的理性绝不以丝毫努力保留此二者之一，即容许此二者完全消失，亦不觉有所损失者也。

    由某种结果以显示其存在之种种自然力，永为吾人所难以探究之事；盖吾人推溯此等自然力之原由，不能过于远离观察。在现象根底中之先验的对象(以及吾人之感性何以从属某某最高条件而不从属其他条件之故)，亦永为吾人难以探究之事。实有“物自身”授与吾人，但吾人不能洞察其本质。顾纯粹理性之理想则大异于是；此则绝不能谓其难以探究者。盖因关于其实在，除仅在理性一方由之以完成一切综合的统一之需要以外，并不要求与以任何之信任确证；又因其绝非以之为可思维之对象而授与者，故不能以对象所由以存在之方法探究之而致难以探究。事适与此相反，以其纯为理念，故必须在理性之本质中探求其所在及其解决，故必容许研讨。盖吾人应能以客观的根据或主观的根据(在纯然幻相之事例)说明吾人所有一切之概念、意见及主张，此即理性之所以为理性者也。

    关于一必然的存在者之存在在一切先验的证明中所有辩证的幻相之发见及说明以上二种证明皆为先验的，即皆在经验的原理之外所尝试者。盖宇宙论的证明虽以一种普泛所谓经验为前提，但在其应用于——由普泛所谓经验的意识所授与之——一种存在时，非根据于此种经验之任何特殊性质，乃根据于理性之纯粹原理。更进一步则立即放弃此种经验之导引，而以唯纯粹概念是赖矣。于是在此等先验的证明中——联结必然性之概念与最高实在之概念，而使仅能成为理念者实在化实体化之——辩证的而又自然的幻相之原因究何在？吾人何以不得不假定存在之事物间有某一事物其自身乃必然的，同时又对此种存在者之存在退避不前，如临深渊？吾人如何能使理性关于此事保持其自身一致，且使理性自“勉为赞同以后又复撤回之举棋不定之状态”中自拔，而到达确定的洞见？

    事实上颇有令人奇异之处，即吾人一度假定某某事物之存在，即不能避免推论此存在之某某事物为必然的。宇宙论的论据即依据此种极自然之(虽非因而即谓为正确)推论。

    顾在另一方面，我任举任何事物之概念(不问此事物为何)，即见此事物之存在绝不能由我表现之为绝对的必然，且又见此存在之事物，不问其为何，皆不能阻我思维其非存在。

    是以我虽不得不假定某某必然的事物为普泛所谓存在之条件，但我不能以任何特殊的事物视为其自身乃必然的。易言之，除假定一必然的存在者以外，我绝不能完成关于存在条件之追溯，顾我又绝不能以此种存在者为起始者也。

    我若不得不思维某某必然的事物为现存事物之条件，而又不能以任何特殊的事物视为其自身乃必然的，则其结果必为“必然性与偶然性并非与物自身有关”；否则将有矛盾发生矣。因之，此二种原理无一能为客观的。但可视之为理性之主观的原理。其一原理令吾人探求某某必然的事物为一切所与存在者之条件，即探求至到达完全先天的说明为止；其又一原理则永禁阻吾人有此种完成之期望，即禁阻吾人以任何经验的事物为不受条件制限由之以解除吾人更进而求其由来之劳苦。由此观之，此二种原理纯为辅导的及统制的，且为仅与理性之方式的利益有关，故能并行不悖。其一命令吾人使自然哲学化，一若有一“一切存在事物之必然的第一根据”——虽其目的仅在常追求“所视为想象的最后根据之理念”，以使吾人之知识有系统的统一。其另一原理则警戒吾人不可以现存事物之任何规定视为此种最后的根据，即不可以之为绝对的必然者，而常须留有更进一步推求其由来之余地，即以任何规定皆视为“被其他事物所限制之受条件制限者”。

    但若在事物中所知觉之一切事物，吾人皆必须以之为受条件制限者，则在经验上所容许授与之事物，无一能被视为绝对的必然者矣。

    故因绝对的必然者仅意在用为获得现象间最大可能的统一(此为现象之最后根据)之原理，又因——盖以第二种规律，命令吾人常须以统一之一切经验的原因视为有所由来者——吾人在世界内绝不能到达此种统一，故吾人必须以绝对的必然者视为在世界以外之存在者。

    古代哲学家以自然中之一切方式皆视为偶然的；其视质料，则步武常人之判断，视为本源的及必然的。但若不相对的以质料为现象之基体，而就质料之自身及其存在考虑之，则绝对的必然性之理念立即消失。盖并无绝对强使理性接受“此种存在”之事物；反之，理性常能在思维中视之为无，而并无矛盾；诚以绝对的必然性，惟在思维中所见之必然性而已。故此种信念必由某种统制的原理而来。实际上延扩及不可入性(二者在古代哲学家间构成物质之概念)构成统一现象之最高经验的原理，此种原理在其为经验上不受条件制限之限度内，具有统制的原理之性格。但因构成“现象中所有实在者”之质料，其一切规定(包含不可入性在内)乃一种结果(活动)，结果则必有其原因，因而其性质常为有所由来者，故质料不合于——所视为一切有所由来者之统一原理之——必然的存在者理念。(盖其所有实在的属性乃有所由来者，皆不过受条件制限之必然而已，因而能除去之者——于是质料之全部存在，皆能除去矣。)设不如是，则吾人应由经验的方法到达统一之最后根据——一此则为第二种统制的原理所不许者。故其结果，质料及凡属于世界之任何事物，皆不合于“必然的本源存在者之理念”，即在以此必然的本原存在者仅视为最大经验的统一之原理时，亦复如是。此种存在者或原理，必须登之世界以外，一任吾人以坚强之信念自由从其他现象推求世界之现象及此等现象存在之由来，一若世界中并无必然的存在者，同时吾人又复自由以不断努力趋向此种推溯由来之完成，一若预想有此种必然的存在者为一最后根据。

    由此言之，最高存在者之理想，不过理性之统制的原理而已，此种原理导使吾人视世界中之一切联结，一若皆自一“一切充足之必然的原因”所产生者。吾人能以在说明世界联结时所有之系统的及——依据普遍的法则——必然的统一规律根据于此理想；但此理想并非即主张其自身必然的存在之一种主张。同时吾人不能避免失验的潜行更替，由于先验的更替，此种方式的原理乃表现为构成的原理，此种统一成为实体化。吾人在此处之进行，正类吾人在空间事例中之所为。空间仅为感性之原理，但因其为一切形体之基本源流及条件(一切形体仅为空间自身之种种限制而已)，故遂以空间为独立自存之绝对必然的某某事物，及先天的以其自身授与之对象。与此情形相同，因自然之系统的统一，除吾人预想有一所视为最高原因之实在的存在体之理念以外，不能制定其为“吾人理性之经验的使用”之原理，故此实在的存在体之理念应表现为现实的对象，实极自然，此种对象就其为最高条件之性格而言，又为必然的——于是统制的原理一变而为构成的原理矣。在吾人以此最高存在者(其与世界相关为绝对不受条件制限之必然者)为由自身存在之物自身时，此种更替实极显然。盖斯时吾人不能考虑其必然性意义之所在。

    至必然性之概念，仅存于吾人之理性中，而为思维之方式的条件；并不容许其实体化而为存在之实质的条件者也。

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    第六节 自然神学的证明之不可能

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    第六节 自然神学的证明之不可能

    如普泛所谓事物之概念及任何普泛所谓存在之经验，皆不足以应论证之所要求，则所留存之事，唯有尝试探讨一定的经验，即现存世界所有事物之经验，及此等事物之秩序与性质，是否能提供一种证明之基础，此种证明乃能助吾人到达最高存在者之确定信念者。吾人拟名此种证明为自然神学的。设此种企图亦复失败，则其结果自必为与吾人先验的理念相应之存在者，关于其存在绝不能由纯然思辨的理性与以满足之证明者也。

    就以上所言观之，吾人能以极简易直截之词答复此问题，固极显然。盖任何经验如何能与理念适合？理念之特殊性质，正在无一经验曾能与之适合之一点。“必然的及一切充足之本源存在者”之先验的理念，如是过大，如是超绝一切经验的事物之上，而经验的事物则常为受条件制限者，故吾人每傍徨不知所措，一则因吾人绝不能在经验中发见有充分满足此种概念之质料，一则因吾人常在受条件制限者之范围内探求，无术以得不受条件制限者——无一经验的综合法则，曾与吾人以此种不受条件制限者之例证，或至少对于其追寻有所指示也。

    最高存在者之自身，若亦在条件连锁之中，则亦为系列之一项目而与在其下之低级项目相同，自当要求更探求其所自来之更高根据。反之，吾人若欲使此最高存在者与连锁分离，而以之为不在自然原因系列中之纯粹直悟的存在者，则吾人理性将以何种桥梁，渡此深渊，以达此最高存在者？盖统制“自结果到达原因”之一切法则，即吾人所有知识之一切综合及扩大唯与可能的经验相关，因而仅与感性世界之对象相关，一离此等对象则绝不能有任何意义者也。

    此一世界以——在其无限广大及其部分之无限分割中之所展示者——如是繁复、秩序、目的及美之无量数阶段呈显于吾人之前，故即以吾人之微弱悟性所能获得之知识而言，吾人已遇及如是多无量伟大之奇迹，非言语所能形容，数字所能衡度，使吾人之思维自身失其一切常度，吾人之全部判断陷于无言惊愕之中，此无言惊愕正为其广大之雄辩。触处吾人见有果与因、目的与方法之连锁，及生灭之有规律。无一事物自其自身到达“吾人所由以发见其存在”之情状而常指向“为其原因之其他事物”，同时此一原因又复指向其他原因，使吾人重复同一之探讨。故若非在此种偶然的事物所有无限的连锁之上，吾人假定有某某事物以支持之——此某某事物乃本源的独立自存的为宇宙起源之原因，同时又保持其连续者——则全宇宙必沉入虚无之深渊中。吾人视此最高的原因，应如何重大—一就世界中之一切事物而言，承认其为最高者？吾人并不知世界之全部内容，至如何与一切可能的事物比较以衡度其广大，则更非吾人之所知矣。但因就原果作用而言，吾人不能无一最后及最高之存在者，则有何物能阻抑吾人不以完全程度归之于此存在者，而以之为在其他一切可能的事物之上者？此则吾人由表现此存在者为唯一之实体，集合一切可能的完全性在其自身中——虽仅由一抽象的概念之微弱纲要——而极易为之者也。此种概念极合于理性所有简省原理之要求；并无自相矛盾之处，亦绝不与任何经验相背驰；且又具有此种性格，即使理性由此种概念在探求秩序及目的时所有之指导而得在经验内扩大其使用。

    此种证明常足令人以敬意提及之者。此为最陈旧、最明晰、最合常人理性之证明。

    且极鼓励研究自然，一若其证明自身即由研究自然而来，且由研究自然而常获得更新之活力者。在吾人观察所不及之处，此种证明提示目的及意向，且由一特殊统一之指导概念，即自然以外之原理，以扩大吾人关于自然之知识。此种知识又复反响于其原因，即反响于其所以使其达此知识之理念，因而增强对于“自然之最高创造者”之信仰，使此信仰具有坚强不挠之确信力。

    故欲以任何方法消灭此种论据之权威，不仅拂逆人情，且亦完全无效。理性常为此种不绝增进之论证(虽为经验的但极有力)所维持，不易为技巧艰深之思辨所提示之疑点折服，故并非由于一睹自然之伟大及宇宙之庄严，立时自一切忧郁的反省之迟疑不决中自拔，一苦自梦幻中觉醒者然——自高处上溯高处直至最高之处，自受条件制限者上溯条件直至最高及不受条件制限之一切有限存在创造者。

    吾人固不反对此种进行程序之合理及效用，且宁愿推荐于世人而鼓励之，但有人以为此种论证方法自能进展至必然的正确，且并不基于特殊爱好或为其他方面所支持，即能得人同意云云，吾人仍不能赞同之也。过自尊大之善辩者所有独断的言辞，如以较为温和谦卑之语气出之，以要求一种信仰，(此种信仰虽非令人无条件服从，而实适于祛除吾人之疑点)，则殊不见其有损于此经世良谟。故我谓自然神学的证明，绝不能由其自身证明一最高存在者之存在，而必须返至本体论的论证以弥补其缺陷。此种证明不过用为本体论的论证之一种导引而已；故本体论的论证实包含(在思辨的证明能成立之限度内)人类理性所绝不能废止之唯一可能之证明根据。

    自然神学的证明之主要点如下：(一)吾人在世界中触处见及“依据一定的意向以最大智慧所成就之秩序”之明显符号；此种秩序乃在“其内容之繁复不可名状，其范围之广大不可限量之宇宙”中。(二)此种有目的之秩序，与世界之事物迥不相同，不过偶然属于此世界之事物而已；盖即谓若非由“一与根本的理念相合之有秩序的合理的原理”，按其终极的意向，加以选择、计划，则繁复纷歧之种种事物不能由其自身借繁复纷歧之种种联结方法，共同合作，以实现一定之终极的意向也。(三)故有一崇高聪睿之原因(其数或不止一)存在，此种原因必为此种世界——即不仅由繁殖而视为盲目工作之无限势力之自然，乃由自由而视为智性之世界——之原因。(四)此种原因之统一，可自世界各部分间(一若技术所布置之建筑物之各部分)所有交相关系之统一推论而得——在吾人之观察足以证实之限度内，以正确性推得之，至在此限界之外，则依据类推原理以概括性推得之。

    此处吾人就其“自某种自然的产物及人类技术所产生者——斯时吾人毁损自然强迫自然不依其自身之目的进行而依据吾人所有之目的进行者——之间之类推”所得之结论(此种类推诉之于特殊自然的产物与房屋、舟船、时表等之类似性)，吾人无须严格批判此自然的理性。对于“以自然之根底中有一原因之因果作用与人造的产物所有原因之因果作用相似，即此原因乃悟性及意志；以及一种‘自己活动之自然’(此为使一切技术乃至理性自身可能者)所有内的可能性，乃自其他技术即自超人的技术而来者”云云所有类推之结论(此种推理方法或不能敌锐利之先验的批判)，吾人在此处无须疑及之。总之，吾人必须承认吾人如必须举一原因，则吾人在此处除就有目的之产物(仅有此类产物其原因及其活动形相完全为吾人所知)类推以外，实无更能安全进行之方法。理性绝不能不以所知之因果作用为说明所不知者及不可证明者之根据。

    就此种论证方法而言，在自然中所有如是多合乎目的及和谐适应之事，仅足以证明方式之偶然性，实不足以证明质料之偶然性，即不足以证明世界中实体之偶然性。欲证明世界中实体之偶然性，吾人应证明世界中之事物，若非其实体为最高智慧之所产，则其自身即不能依据普遍的法则，如是有秩序而和谐。但欲证明此点，吾人应在“与人类技术类比所得之证明”以外，尚须有完全不同之其他证明根据。故此论据所能证明者，至多乃一常局限于其工作所用质料之“世界建筑工程师”，而非使一切事物皆从属其理念之世界创造者。顾此点极不合于“展示于吾人目前之崇高意向”，即不合于证明一“一切充足之元始存在者”。欲证明质料自身之偶然性，吾人应求之先验的论据，但此正为吾人在此处所决欲避免者。

    故其推论如是，即遍彻世界触处所可观察之秩序及合乎目的，可视为完全偶然的设置，吾人可由之论证“与此相应之原因”之存在。但此种原因之概念，必须能使吾人对于此种原因确有所知，故此种原因概念只能为具有全能全智等等——一言以蔽之，即具有适合于“成为一切充足之存在者”之一切完成——之存在者之概念。盖非常伟大、令人惊叹、权能不可限量及卓越无匹等等宾词，绝不与吾人以任何确定的概念，实际上并未告知吾人此物之自身究为何也。此等宾词仅为观察者在其默思世界时，与彼自身及彼之理解能力相比较，关于对象之量所有之相对的表象而已，不问吾人使此对象伟大化，抑在观察的主观与此对象之关系中使主观自顾藐小，要之此等宾词皆赞美之辞耳。凡吾人论及事物之(完成之)量之处，除包括一切可能的完成之概念以外，绝无确定的概念；在此概念中所完全规定者，仅为实在性之全量(omnitudo)。

    我信并无一人敢于自承彼了解所观察之世界之量(关于范围及内容二者)与全能之关系，世界秩序与最高智慧之关系，世界统一与其创造者之绝对的统一之关系等等。故自然神学关于世界之最高原因，不能与吾人以任何确定的概念，因而不能用为神学(此神学自身又复为宗教之基础)之基础。

    欲由经验的途径进展至绝对的总体，乃完全不可能者。顾此点正自然神学的证明之所企图者。然则所用以渡此广阔之深渊者，其术如何？

    自然神学的证明，固能引吾人至赞美世界创造者之伟大、智慧、权能等等之点，但不能使吾人更进一步。因之，吾人放弃自经验的证明根据所得之论据，而返至“吾人在论证之最初步骤中自世界之秩序及合乎目的推论所得之偶然性”一点。以此种偶然性为吾人唯一之前提，吾人惟由先验的概念进达一绝对必然的存在者之存在，及所视为最后一步，即自第一原因之绝对的必然性概念，进至此必然的存在者之确定的——或可以确定的——概念，即进至一“抱拥一切之实在”之概念。是则自然神学的证明(在其失败时）

    一遇此种困难，立即近至宇宙论的证明；又因宇宙论的证明，仅为粉饰之本体论的证明，故自然神学的证明实际仅由纯粹理性以达其目的者也——自然神学的证明在出发时，虽否认与纯粹理性有任何因缘，而自以为在“由经验得来之确信的证据”上建立其结论者。

    故凡提议自然神学的论证之人，实无根据可以轻侮先验的证明方法，自以为洞察自然而卑视先验的证明为“晦昧的思辨所修饰之人为产物”。盖若彼等愿检讨其自身所有之论证进程，则将发见被等在自然及经验之坚固根据上进展至相当程度以后，见其自身依然离彼等理性所想望之对象甚远，彼等乃突离此种经验根据而转入纯然可能性之领域内，在此领域内彼等期望鼓其观念之翼以接近此对象—一此对象乃不能为彼等一切经验的探讨到达者。在彼等可惊之突飞以后，自以为发见一坚强之根基，乃推展其概念(确定的概念，彼等今始具有之，惟不知如何具有之耳)于创造之全部领域。于是彼等乃引证经验以说明“此种推理所含有完全由纯粹理性所产之理想”(此种说明方法虽极不适当，且远出于其对象所有奠严之下)；彼等始终否认由于“与经验完全相异之途径”以到达此种知识或假设。

    故关于本源的或最高的存在者之存在，自然神学的证明实依据宇宙论的证明，而宇宙论的证明则依据本体论的证明。且因在此三者以外，思辨的理性实无其他之途径可觅，故关于超绝“悟性之一切经验的使用”之命题，若果有任何证明可能，则自纯粹理性概念而来之本体论的证明，实为其唯一可能之证明。

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    第七节 根据理性之思辨的原理之一切神学之批判-1

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    第七节 根据理性之思辨的原理之一切神学之批判

    我若名“关于本源的存在者之知识”为神学，则神学或唯根据理性(theologiarationalis合理神学)或根据天启(theologia reve－lata天启神学)。合理神学其由纯粹理性唯以先验的概念(ensoriginarium，realissimum，ens entium本源的存在者、实在的存在者、一切存在者之存在者)思维其对象者，名为先验神学，其由借自然(自吾人心之本质)所得之概念——以本源的存在者为最高智力之概念——以思维其对象者，则应名为自然神学。凡仅容认先验神学之人，名为有神论者(deist)；其兼容自然神学之人，则名为信神论者(theist)。有神论者承认吾人唯由理性能知一本源的存在者之存在，但以为吾人所有关于此种存在者之概念，则仅先验的、即“具有一切实在性但吾人不能以任何较此更为特殊形相规定之”之存在者之概念。信神论者则主张由于与自然类比，理性能更精密规定其对象，即视为“由于其悟性及自由，其自身中包含其他一切事物之最后根据”之存在者。是以有神论者仅表现此种存在者为世界之原因(其为世界之原因是否由于此种存在者本质之必然性，抑由于自由，则仍为未决定者)，而信神论者则表现之为世界之创造者。

    复次，先验神学其欲自一普泛所谓经验(并未以任何更为特殊之形相规定“经验所属世界”之性质)推演本源的存在者之存在，名为宇宙论的神学；其信为由纯然概念，无须任何经验之助，即能知此种存在者之存在，名为本体论的神学。

    自然神学则自世界中所展示之组织、秩序、统一以推论世界创造者之性质及存在——在此世界中，吾人应认知有二种因果作用与其所有之规律，即自然及自由。自然神学自此世界上推至一最高之智力或以之为一切自然的秩序及其完成之原理，或以之为一切道德的秩序及其完成之原理。前者名为物理的神学，后者则名为道德的神学。

    今因吾人不欲以神之概念仅指一切事物根源所在之“盲目工作之永恒自然”，而以之为“由于其悟性及自由，为一切事物之创造者之最高存在者”；且因神之概念仅在此种意义中始能使吾人关心注意，故严格言之，吾人自能否定有神论者有任何神之信仰，而仅许其有关于本源的存在者或最高原因之主张耳。顾因无一人应于拒斥其所不敢主张者受责，故不如谓为有神论者信神，而信神论者则信有生命之神(summa intelligentia最高悟性)，较为温和而公正也。吾人今将进而研讨理性所有此等一切努力之可能的根源为何。

    为此种研讨计，理论的知识可释为认知所存在者为何之知识，实践的知识则释为表现应存在者为何之知识。根据此种定义，理性之理论的使用，乃我由之先天的(必然的）

    知有某某事物；而实践的使用，则我由之先天的以知“所应发生者”。今有某某事物或应发生某某事物，若正确无疑，唯此正确性同时又仅为受条件制限者，则此正确性之某一定条件、或能绝对必然的预行假定之，或任意的偶然的预行假定之。在前一事例中，其条件乃设定为基本要项者(per thesin由于主张)；在后一事例中，则其条件乃假定之者(per hypothesin由于假设)。今因有绝对必然之实践的法则即道德律，故其结论自必为；此等法则如必须预行假定任何存在者之存在为其拘束力所以可能之条件，则此种存在必为设定为基本要项者；此足为——由之以推论此种一定条件——之受条件制限者，其自身吾人先天的知其为绝对必然之充足理由。异时，吾人将说明道德律不仅以一最高存在者之存在为前提，且以道德律之自身在其他方面乃绝对的必然者，故又使吾人有正当理由设定其为基本要项——此固仅由实践的观点设定之者也。今则吾人对此论证方法姑置之不问。

    凡吾人仅论究“所存在者为何”(非论究应存在者)之处于经验中所授与吾人之受条件制限者，常被视为偶然的。故其条件不认为绝对必然的，而仅用为相对必然的，或宁用为所需之某某事物；就其自身及先天的而言，则为吾人“企图由理性以知受条件制限者”所假定之任意的前提。故若事物之绝对必然性，在理论的知识之领域内，应为吾人所知，则此必然性仅能自先天的概念得之，而绝不由于设定此必然性为与“经验中所授与之存在”有关之一种原因而得之者。

    理论的知识若与任何经验中所不能到达之对象或对象之概念相涉，则为思辨的。其所以如是名之者，欲以之与“自然知识”相区别耳，自然知识乃仅与可能的经验中所授与之对象或对象之宾词相关者也。

    吾人所由以自“视为结果之发生事物”(经验的偶然事物)以推论一原因之原理，乃自然知识之原理，非思辨知识之原理。盖若吾人抽去其所以成为“包含一切可能的经验之条件”之原理者，且除去一切的经验的事物而企图欲就普泛所谓偶然的事物以主张有一原因存在，则此种主张对于其能指示吾人“如何自吾人目前之事物转入完全不同之事物”(名为其原因者)之任何综合的命题，仍无丝毫可以辩释其能正当成立之处。盖在此种纯然思辨的使用中，“凡其客观的实在性容许吾人具体的理解之任何意义”，不仅自偶然性之概念中除去，且在原因之概念中亦无之也。

    吾人若自世界中所有事物之存在以推论其原因之存在，则吾人非就自然之知识使用理性，而就思辨运用理性耳。盖前一类型之知识，其以之为经验上之偶然的事物而指其与一原因相关者，非物自身(实体)，仅为所发生之事物，即事物之状态耳。至“实体(质料)自身在其存在中乃偶然的”云云，则应以纯粹思辨的方法知之。复次，即令吾人仅言及世界之方式，即事物在其中联结及变化之途径，及欲自此方式以推论一“完全与世界不同”之原因，则因吾人所推论之对象非可能的经验之对象，故此仍为纯粹思辨的理性之判断。苟如是使用，则“仅在经验领域中有效，在经验以外绝不能应用，且实毫无意义”之因果原理，将完全失其固有之效用矣。

    我今主张“凡欲以任何纯然思辨的方法在神学中使用理性”之一切企图，皆完全无效，就其性质而言，亦实空无实际，且理性在自然研究中使用之原理，绝不引达任何神学。因之，所可能之唯一之理性神学，乃以道德律为基础，或求道德律之指导者。理性之一切综合原理，仅容许内在的使用；欲得关于最高存在者之知识，则吾人应以此等原理超验的用之，顾悟性绝不适于此种超验的使用。如经验上有效之因果律能引达本源的存在者，则此本源的存在者必属于经验对象之连锁，在此情形中，此本源的存在者将与一切现象相同，其自身仍为受条件制限者矣。但即由因果关系之力学的法则，超越经验限界以外之突飞视为可以容许之事，顾吾人由此种进程所能获得之概念，果为何种概念？

    此远不足提供一最高存在者之概念，盖因经验绝不授与吾人——关于提供此种原因之证据所必需之——一切可能的结果中之最大者。吾人如欲以“具有最高完成及本源的必然性之存在者”之理念，弥补吾人概念中所有此种规定之缺陷，此固可以好意容受之者；但不能视为其具有不可争辩之证明力，吾人有正当权利以要求之者。自然神学的证明，以其联结思辨及直观，故或能增加其他证明(如有此种证明)之重量；但就其自身单独言之，则仅为悟性对于神学的知识准备之用，在此方向与悟性以一种自然倾向，其自身则不能完成此工作者也。

    凡此种种，实明显指向所得之结论，即先验的问题仅容先验的解答，即仅容“完全根据先天的概念、绝不参杂丝毫经验的要素”之解答。但今所考虑之问题，明为综合的，要求推展吾人之知识于一切经验限界以外，即推展至一“与吾人所有纯然理念相应(此种理念在任何经验中不能有与之相应者)之存在者”之存在。顾就吾人所已证明者言之，则先天的综合知识，仅在其表现“可能的经验之方式的条件”之限度内可能；故一切原理仅有内在的效力，即此等原理仅能应用于经验的知识之对象(即现象)。是以欲以先验的进程由纯然思辨的理性构造一“神学”之一切企图，皆毫无效果者也。

    但即有任何人自择与其丧失彼长期所依恃之“论据坚决之确信”，毋宁怀疑分析论中所授与之种种证明，但彼仍不能拒绝答复吾人所提之要求，即被自信能借理念之力超越一切可能的经验之上，果如何且以何种内部灵感而可能，至少彼应有一满足之说明。

    新证明或企图改良旧证明等等，我一律乞免。在此领域中选择之余地实少，盖因一切纯然思辨的证明，终极常使吾人返至同一证明，即返至本体论；故我并无实在理由恐惧“拥护通感性的理性之独断的斗士”之丰富创见。且我不避论战，摘发任何此种企图中之谬见，以挫折其主张；此实我即不以自身为一特殊战士，亦优为之也。但即以此种方法，我亦绝不能消除“习于独断的信仰形相之人士”所有之幸运期望；故我仅限于温和的要求，以为彼等应以普遍的及根据“人类悟性之本质及吾人所有其他知识源泉之本质”

    等言辞，对于此一问题与以满足之答复，即：吾人如何能如是开始所提议之“完全先天的扩大吾人知识”之事业，又如何能使之进入“吾人经验所不及其中无术证明吾人自身所创设之任何概念之客观的实在性”之领域。不问悟性以何种方法能到达一概念，但其对象之存在，则由任何分析过程亦绝不能在概念中发见之；盖关于对象存在之知识，正以在“关于对象之纯然思维”以外，设定对象自身之事实而成者也。唯由概念以进达“新对象及超自然的存在者之发见”，乃完全不可能者；且此事即诉之于经验，亦属无益，盖经验在一切事例中仅与吾人以现象耳。

    但理性在其纯然思辨的使用中，虽远不足以成此伟大事业，即不足以证明一最高存在者之存在，但在其改正“自其他源泉所得关于此存在者之知识”一点，则有极大效用，即使此种知识不自相矛盾而与“所以观察直悟的对象之一切观点”相调和，且使其得免有“与本源的存在者之概念不相容”之一切事物及无一切经验的制限之揉杂其中。

    故先验的神学虽十分无力，但就其消极的使用而言，则仍极重要，且在吾人理性仅论究纯粹理念(此理念乃不容有先验的标准以外之标准者)之限度内，先验的神学实用为吾人理性之永久监察者。盖若在其他关系中，或依据实践的理由，所预行假定“视为最高智力之最高的及一切充足的存在者”之前提，已证明其效力确实无疑，则在先验的方面，精确规定此概念为一“必然的及最高实在的存在者”之概念，以免有“属于纯然现象(如广义之拟人论)与最高实在不相容”之一切事物，同时又适当处置一切相反之主张(不问其为无神的、有神的或拟人的)，自极为重要者也。此种批判的措置并无任何困难，盖因其能使吾人证明人类理性无力主张此种存在者存在之同一根据，亦必足以证明一切相反主张之无效力。盖吾人果自何种源泉能由理性之纯然思辨的运用获得此种知识，谓并无“为一切事物最后根据之最高存在者”，以及谓此最高存在者并无吾人就一思维的存在者所有力学的实在性自其结果类推所谓论之种种属性，或谓(如拟人论之所论辩者）

    此最高存在者必须从属感性所势必加于“吾人由经验所知之智力”上之一切制限云云。

    由此观之，最高存在者就理性之纯然思辨的使用而言，虽永为一纯然理想，但为一毫无瑕疵之理想，即为完成“人类全部知识”之概念。此种概念之客观的实在性，固不能由纯然思辨的理性证明之，但亦不能由思辨的理性否定之。是以若有一能补救此种缺陷之道德的神学，则以前仅为“想当然者之先验的神学”，将证明其自身在规定此种最高存在者之概念及不绝检验“其常为感性所欺而屡与其所有理念不能调和之理性”，实为不可或缺者也。必然、无限、统一、世界以外之存在(非以之为世界之心灵)、超脱一切时间条件之永恒、超脱一切空间条件之遍在、全能等等，皆为纯粹先验的宾词，且即以此故，此等宾词之纯化概念(此为一切神学之所不可缺者)，皆仅自先验的神学得之。

    先验辩证论附录纯粹理性所有理念之统制的使用纯粹理性所有一切辨证的尝试之结果，不仅证实吾人在先验的分析论中所已证明者，即吾人所有自以为能引吾人越出可能的经验限界之一切结论，皆欺人而无根据；且亦更进一步教示吾人，人类理性具有逾越此等限界之自然倾向，以及先验的理念之于理性，正与范畴之于悟性相同，皆极自然者——其所异者，则范畴乃引达真理，即使吾人之概念与其对象相合，而理念则产生“虽纯然幻相而又不能拒斥”之事物，且其有害之影响，即由最严刻之批判，亦仅能中和之而已。

    一切事物凡在吾人所有力量之性质中有其基础者，自必适于此等力量之正当使用，且与之一致——吾人如能防免某种误解因而发见此等力量之正当趋向。故吾人自能假定先验的理念自有其善美、正当、及内在的用途，顾在其意义为人所误解而以之为实在的事物之概念时，此等理念的应用之际，即成为超验的，且即以此故而能成为欺人者矣。

    盖理念之所以能或为超验的，或为内在的(即或列之于一切可能的经验以外，或在经验之限界内发见其使用之道)不在理念自身，而仅有其用处，就其应用于“所假定为与之相应之对象’而言，则为超验的，就其关于悟性所处理之对象仅指导普泛所谓悟性之使用而言，则为内在的。至一切先验的潜行易替之误谬，则应归之判断之失错，绝不能归之于悟性，或理性者也。

    理性与对象绝无直接的关系，仅与悟性相关；理性仅由悟性始有其自身所特有之经验的使用。故理性非创造(对象之)概念，仅整理概念而与之以统一，此等概念之所以能有此种统一，仅在此等概念用之于“最广大可能之应用”之际，即其意向欲在种种系列中获得其总体之际。悟性自身并不与此种总体有关，仅与“此种条件系列依据概念所由以成立之联结”相关。是以理性以“悟性及其有效之应用”为其所有之唯一对象。此正与悟性以概念统一对象中之杂多者相同，理性以理念统一杂多之概念，设定一集合的统一，作为悟性活动之目标，否则悟性仅与部分之分配的统一有关耳。

    因之，我主张先验的理念绝不容许有任何构成的使用。当其以此种误谬方法视理念，因而以先验的理念为提供“某种对象之概念”时，则此等理念乃伪辩的，即纯然辩证的概念。顾在另一方面，则此等理念有其优越的且实不可欠缺之必然的一种统制的作用，即指导悟性趋向某种目标之使用，凡由悟性所有一切规律所揭示之途径，皆集注此一目标，一若集注于此等途径所有之交切点者然。此交切点实为一纯然理念，即一想象的焦点(focus imaginar－ius)，惟以其在可能的经验疆域以外，悟性概念实际并非自此点而进行者；但此点用以与悟性概念以此种与其最大可能的扩大相联结之最大可能的统一。

    由此乃发生“此等路线起自经验的可能知识领域以外之实在的对象”之幻相——正与镜中所见反射之对象若在镜后者情形相同。顾若吾人欲导悟性越出一切所与经验(为可能的经验总和之部分)，因而获得其最大可能的扩大，则此种幻相乃势所必需者，此正与镜中错觉相同，若在横陈于吾人目前之对象以外，复欲觅远在吾人背后之对象，则所陷入之幻相，乃成势所必需者矣。

    吾人若就其全部范围考虑由悟性所得之知识，即见及理性对于此类知识所有态度之特征，乃在制定及求成就此等知识之系统化，即展示“此等知识所有各部分依据一单一原理所成之联结”。此种理性之统一，常预行假定一理念，即常预行假定一“知识全体所有方式”之理念——此一全体乃先于各部分之限定的知识，且包含先天的规定“一切部分之位置及其与其他部分所有关系”之条件。因此，此种理念在由悟性所得之知识中，设定一种完全的统一为其基本要项，由于此种统一，此种知识乃非偶然的集合而为依据必然的法则联结所成之体系。吾人不能谓此种理念乃一对象之概念，实仅“此等概念所有彻底的统一”之概念耳(在此等统一用为悟性规律之限度内)。此等理性概念非自自然得来；反之，吾人乃依据此等理念以探讨自然者，在自然不能与此等理念适合时，吾人常以吾人之知识为有缺陷。纯土、纯水、纯气等等之不能有，乃普泛所承认者。顾欲适当规定此等自然原因在其所产生之现象中各自所有之分际，则吾人自须要求此等纯土云云之概念(就其完全之纯粹性而言，此等纯土云云其起源固件在理性中者)。故欲依据一机械性之理念以说明物体间之化学作用，则一切种类之物质皆归原为土(纳就其重量而言)，盐、燃烧体(就其力言)以及为媒介体之水、空气等(盖即最初二类即土与盐、燃烧体等所由以产生其结果之机构)。通常所用之表现方法自与此有所不同；但理性之影响于自然科学者之分类，则仍易于发见也。

    理性如为由普遍以演绎特殊之能力，又若普遍之自身已正确而为所与者，则实行归摄进程，所须者仅为判断力，由此归摄进程乃以必然的形相规定特殊的事物。我将名此为理性之必然的使用。顾若普遍仅能容许为想当然者，且为一纯然理念，则特殊即正确，但推得“此特殊为正确”之规律其所有普遍性，仍属疑问。种种特殊事例(尽皆正确者）

    以规律检讨之，观其是否由规律而来。设所能引用之一切特殊的事例皆自规律而来，则吾人以此论证规律之普遍性，由此普遍性复论证一切特殊的事例乃至及于尚未见及之事例。我将名此为理性之假设的使用。

    根据所视为想当然的要念之理念所有理性之假设的使用，质言之，并非构成的，即严格判断之，并非吾人能视为证明“吾人所用为假设之普遍的规律”之真实之一类性格。

    盖吾人何以知实际自所采用之原理得来之一切可能的结果，能证明此原理之普遍性？理性之假设的使用，仅为统制的；其唯一目的在尽其力之所能以“统一”加入吾人所有之细分之知识体中，因而使其规律接近于普遍性。

    故理性之假设的使用，其目的在悟性知识之系统的统一，此种统一乃悟性规律之真理所有标准。顾系统的统一(以其为一纯然理念)仅为所计议之统一，不应视为此统一自身已授与者，仅应视为一所欲解决之问题。此种统一辅助吾人在悟性所有之杂多及特殊之使用形相中，发见悟性所有之原理，以指导悟性注意于尚未发生之事例，因而使之更为条理井然。

    但吾人自以上见解所能得之唯一结论，仅为悟性所有杂多知识之系统的统一(其由理性所制定者)，及一逻辑的原理。此种原理之机能，乃借理念在“悟性不能由其自身建立规律之事例中”辅助悟性，同时对于悟性之纷繁规律与以“在单一原理下之统一或体系”，因而能以一切可能的方法保持其前后一贯。但谓对象之构成性质和认知“对象之为对象”之悟性本质，其自身被规定为具有系统的统一，以及谓吾人能在某种程度内先天的设定此种统一为一基本要项，与理性之任何特殊利益无关，乃至谓吾人因而能主张悟性所有之一切可能的知识(包括经验的知识)皆具有理性所要求之统一而从属一共同原理，悟性所有之种种知识固极纷歧，皆能自此共同原理演绎之——凡此云云殆主张理性之先验的原理，并使系统的统一不仅视为方法，成为主观的逻辑的必然，且亦成为客观的必然者矣。

    吾人可以理性使用之一事例说明此点。在与悟性概念相合之种种统一中，实体之因果作用(所名为力者)之统一亦属其内。同一实体所有之种种现象，骤一视之，异常纷歧，以致吾人在最初应假定为有种种不同之结果，即有此种种不同之力。例如人类心中有感觉、意识、想象、记忆、顿智、辨别力、快乐、欲望等等。顾有一逻辑的格率，要求吾人应尽其所能以此等现象互相比较，且发见其所隐藏之同一性，以减除此种外观上之纷歧。吾人应探讨想象与意识相联结是否即与记忆、顿智、辨别力为同一之事物，乃至或即与悟性及理性同一。逻辑虽不能决定根本力是否实际存在，但此种根本力之理念，则为包含于“种种纷歧繁杂之力之系统的表现”中之问题。理性之逻辑的原理，要求吾人尽其所能使此种统一完备；此力与彼力各自所有之现象，愈见其彼此相同，则此等现象之为“同一力之不同表现”亦愈见其然，此同一力在其与“较为特殊之种种力”有关，应名之为根本力。至关于其他种类之力，亦复如是。

    此等相对的根本力又必互相比较，意在探求其一致点，因而使其更近于一唯一的本源力，即绝对的根本力。但此种理性之统一，乃纯然假设的。吾人并非主张必须遇及此一种力，所主张者乃吾人为理性之实际利益计，即对于经验所能提供吾人之杂多规律，为建立某种原理计，必须探求之力耳。凡在可能之范围内，吾人必须努力以此种方法使“系统的统一”输入吾人之知识中。

    但在转移至悟性之先验的运用时，吾人发见此种根本力之理念不仅以之为理住假设的使用之问题，且以设定一实体所有种种力之系统的统一为基本要项，及表现理性之必然的原理而要求其具有客观的实在性。盖即无任何企图以展示此种种力之和谐一致，甚或在一切此种企图失败以后，吾人亦尚须行假定此种统一实际存在，此不仅以上所援引事例为实体之统一计如是，即在与普泛所谓物质相关之事例中——其中吾人所遇及之种种力，虽在某种程度视为同质，但实亦异常纷歧繁杂者——亦复如是。在一切此种事例中，理性预行假定种种力之系统的统一，其所根据者为特殊之自然法则应归摄于更为普遍之法则下，且“节约原理”不仅为理性之经济的要求，且亦自然自身所有法则之一。

    除吾人亦预行假定一先验的原理——此种系统的统一即由此种原理先天的假定为必然的属于对象——以外，欲了解如何能有一“理性由之制定规律统一”之逻辑的原理，诚属难事。盖理性果以何种权利在其逻辑的使用中要求吾人以“自然中所显示之种种力”

    为纯然一种变相的统一，以及尽其所能自一根本的力引申此种统一——如任意认为“一切力之为异质，及所引申之系统的统一，能与自然不相一致”等事亦属可能，则理性如何能要求以上云云之事？斯时理性将与其自身所有之职能相背，乃欲以“与自然性质完全不相容”之理念为其目的矣。吾人亦不能谓理性在其依据自身所有之原理进行时，由于观察自然之偶有性质即到达此种统一之知识。盖要求吾人探求此种统一之理性法则，乃一必然的法则，诚以无此种统一，则吾人即无理性，无理性则无悟性之一贯运用，缺乏一贯运用则无经验的真理之充足标准。故欲保持一经验的标准，则吾人不得不预行假定自然之系统的统一，乃客观的有效且为必然的。

    哲学家即其自身虽不常承认此种先验的原理或曾意识及用此原理，但吾人固发见此种原理以极可注意之形相暗默包含于彼等所由于进行之原理中。各个别事物在种种方面之歧异，并不拒绝“种之同一”，种种不同之种必须视为“少数之类所有之不同规定”，此少数之类又必须视为更高类之不同规定，一切循此推进；总之，吾人必须在“可能之经验的概念能自更高更普泛的概念演绎”之限度内，探求一切可能之经验的概念之某种系统的统一——此乃一逻辑的原理(僧院派所建立之规律)，无之则不能有理性之任何使用者也。盖吾人仅在以普遍的性质归之于事物，视为其特殊的性质所根据之基础之限度内，始能由普遍以推断特殊。

    此种统一之应在自然中见之云云，乃哲学家在“基本事项(即原理)不应无故增多”

    (entia praeter necessitatem non esse multiplicanda)之著名僧院派格率中所以为前提者。此种格率宣称：“事物就其本性而言，即为提供理性统一之质料者，且其表面上之无限歧异，实不足以妨阻吾人假定在此纷歧繁复之后有根本性质之统一”——此等性质由于其重复之规定，纷歧繁复之状态能由之而来。此种统一虽纯然一理念，乃一切时代所热烈探求之者，故应节制“对于此种统一之愿欲”，实无须鼓励之。化学家能将一切盐类归纳于酸及盐基二大要类，实为极大之进步；彼等复努力说明即令有此二者之区别，亦仅同一之根本物质之变异或不同之显现。化学家逐渐将不同种类之土(石及金属之质料)归纳为三类，最后则归纳为二类；但尚不满意，彼等不能捐弃“在此等歧异状态之后仅有一类”，且在土及盐类之间应有共同原理等等之思想。此自可假定为纯然一种经济的规划，理性由之使其自身免于一切可能的劳苦者，即一假设的企图如能成功，则由于其所到达之统一，对于所设想之说明原理自与以概括性之真理。

    但此种自私的目的，极易与理念相区别。盖依据理念则一切人皆预行假定理性之统一与自然自身一致，且理性——虽不能规定此种统一之限界——在此处则对于自然非乞求而为命令。

    在所呈显于吾人之现象间，若果有如是极大之歧异——我非指其方式，盖在方式中现象自能互相类似；乃指其内容，即就现存事物之纷歧繁复而言——以致最锐敏之人类悟性亦绝不能比较此等现象以发见其极微之类似性(此为极能思及之可能性)，则“类”

    之逻辑原理将完全不能成立；乃至吾人并“类”之概念或任何其他普遍的概念亦不能有之；而此唯一从事此种概念之悟性自身，亦将不复存在矣。故若“类”之逻辑的原理应用于自然(此处所谓自然仅指所授与吾人之对象而言)，自当预行假定一先验的原理。依据此种先验的原理，在可能的经验之纷歧繁复中，必须预行假定有同质之性质(吾人虽不能以先天的形相决定其程度)；盖无此同质之性质，则无经验的概念可能，因而将无经验可能矣。

    设定同一性为基本要项之“类之逻辑的原理”，由另一相反之原理使其归于平衡，即“种”之原理，此“种”之原理以事物在同一类之下虽互相一致，但在各事物中则要求其繁复纷歧，且命令悟性对于同一性与差别性应以同等程度注意之。此种(辨别的观察即辨别差异之能力之)原理，对于前一(理智能力ingenium之)原理(按史密斯英译小注谓：康德在其人类学中以理智与判断力对立，理智乃吾人由以决定普遍适于特殊之能力，而判断力则为吾人由以决定特殊合于普遍者)所有可能的轻率，加以制限；于是理性展示有自相矛盾之二重实际利益，在一方面为关于“类”之外延的范围之实际利益(普遍性)，在另一方面则为关于“种”之繁复之内包的内容之实际利益(规定性)。在外延的事例中，悟性在其概念之下思维更多之事物，在内包之事例中，则在概念之中思维更多之事物。自然研究者在被等思维方法之分歧中，亦显现有此种二重之实际利益。吾人大概可以断言，凡偏重思辨的研究之人，皆厌恶异质性质，而常注视“类”之统一；在另一方面，则凡偏重经验的研究之人，常努力分化自然直至其繁复程度一若将消灭“其能依据普遍的原理以规定自然现象”之期望。

    此种经验的思维形相，实根据“目的在一切知识之系统的完成”之逻辑的原理——制定以“类”开始，吾人以所保持体系之扩大之形相下推所能包含于“类”下之杂多，正与在其他一可择之进程即思辨的进程中上溯其“类”，吾人努力以保持体系之统一者相同。盖若吾人专注意于标示“类”之概念范围，则吾人即不能规定其逻辑的区分究能进行至何种程度，亦犹吾人纯自物体所占之空间不能判断空间所有部分之物理的分割究能进展至何种程度也。因之，一切“类”须有种之纷歧，此等“种”又须有“族”之纷歧；且以无一“族”其自身无一范围(其外延一如普遍的概念)，故理性——以其欲进至完成——要求不能以任何“种”为最下级之种。盖因“种”常为一概念，仅包有差别事物所共同之点，非已完全规定之者。故“种”不能直接与个体相关，必常有其他概念(即“族”)包摄于“种”之下。此种特殊化法则可成为以下之原理：繁复不能无故减削(entium varietates  non  temere  esse  minuendas)。

    此种逻辑的法则若非根据一先验的特殊化法则，则将毫无意义而不能应用，此种先验的特殊化法则，实非要求在“所能为吾人对象之事物”中实际有无限之歧异——此种逻辑的原理，仅关于可能的分类之逻辑的范围，主张其不定而已，并未与“主张其无限者”以任何机缘——不过以此种任务加之悟性，即使其在一切所可发见之“种”下，探求其“族”，在一切差别之下，探求更小之差别耳。盖若无更下之概念，即不能有更高之概念。今悟性仅能由概念获有知识，故不问分类进程进展至如何程度，绝非由于纯然直观，而常由于更下之概念。现象知识在其完全规定中(此仅由悟性而可能者)，则要求吾人所有概念之分化前进不已，常须更进展至所留存之其他差别点，此等差别点在“种”

    之概念中则为吾人所已抽去者，在“类”之概念中更无论矣。

    此种分类法则不能自经验得来，盖经验绝不能以此种广大的远景展示吾人。经验的特殊化若非由先在之先验的特殊化法则为之导引，则在辨别杂多时，不久即到达停止点，此种先验的特殊化法则，以其为一理性原理，常引吾人探求更进一步之差别，乃至在感官不能以此等差别展示吾人之时，亦常疑其实际存在。吸收性土类之分为种种种类(石灰土类及盐酸土类)，乃仅在先在的理性规律之指导下所可能之发见——理性在以下之假定下进行，即自然如是纷歧繁复，故吾人能预想有此种差别点存在，因而以探求此种差别点之任务加之悟性。吾人之所以能有任何悟性能力者，实仅在“自然中有差别”之假定下，其事正与仅在“自然之对象显示有同质性质”之条件下，吾人始有悟性能力相同。盖包括于一概念下之纷歧繁复，正所以对于概念使用及悟性发挥与以机缘者也。

    是以理性为悟性准备其活动之领域：(一)由于在更高之“类”下所有杂多之同质之原理；(二)由于在更下之“种”下所有同质的事物之歧异之原理；及(三)为欲完成系统的统一，更须有一法则，即一切概念有亲和性之法则——此一法则制定吾人由于繁复纷歧之逐渐增进，自各“种”进展至一切其他之“种”。此等法则吾人可名之为方式之同质性、特殊性、连续性等等之原理。所谓连续性之原理，乃联结其他二者而成，盖因仅由上溯更高之“类”及下推更下之“种”二种进程，吾人乃能获得“完全之系统的联结”之理念。盖斯时一切杂多的差别皆互相有关，以彼等皆自一最高之“类”发生，经由“益复扩大的规定之一切阶段”。

    三种逻辑的原理所制定之系统的统一，能以以下之方法说明之。一切概念皆可视为一点，此点作为观察者之停留场，有其自身所有之视阈，即繁复之事物皆能自此立场表现之，自此立场以校阅之耳。此种视阈必能包有无量数之点，每点皆有其自身所有之更狭隘之视阈；易言之，一切“种”依据特殊化之原理皆包有“族”，而逻辑的视阈则专由更小之视阈(族)所成，绝非由“不具有外延(个体)之点”所成者也。但对于种种之视阈，即“类”(每类皆由其自身所有之概念规定之者)，能有一共同之视阈，其与此共同之视阈相关一若自一共同之中心，检阅种种之类”；自此种更高之“类”，吾人更能前进，直至到达一切“类”中之最高者为止，因而到达普遍的真实的视阈，此种视阈乃自最高概念之立场规定之者，且包括一切杂多——类、种、族——在其自身之下。

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    第七节 根据理性之思辨的原理之一切神学之批判-2

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    由同质性之法则引吾人到达此最高之立场，由特殊化之法则引吾人到达一切更下之立场及其最大可能之歧异。且因在一切可能的概念之全部范围内并无空隙，又因出此范围以外并无事物可遇及，故自普遍的视阈及完全的区分之二种前提，发生以下之原理：

    方式之间并无空隙(non datur vacuum formarum)，即种种本源的最初的“类”并非由空隙使之互相孤立分离；一切杂多的“类”纯为一唯一之最高的及普遍的“类”之分化。

    自此种原理乃得其直接的结论：方式之间有连续性(datur continuum formarum)，即“种”之一切歧异皆互相为绿，自一“种”转移至其他之“种”，不容有突飞之事，仅经由介在各种间之更小程度之歧异而成。总之，(自理性而言)“种”或“族”彼此间皆不能为最近之事物；常能有其他中间之“种”，中间“种”之与各种间之差异，常较各种彼此间之差异为小。

    第一法则乃使吾人对于无数种类不同之本源的“类”不即以此为止境而满足，令吾人注意其同质性；第二法则则又阻抑此种趋向统一之倾向，而主张在吾人进而应用普遍的概念于个体之前，应先在概念中区分为各族。第三法则制定“即在最繁复之杂多中，吾人亦见及自一‘种’逐渐转移至他‘种’之间所有同质性，因而认知种种分枝间之关系，一若皆自同一之根干发生者”云云，以联结以上二种法则。

    但此种“种之连续性”(就逻辑的方式而言)之逻辑的原理，乃以一种先验的法则(自然中连续性之法则)为前提者，无此种先验的法则，则前一法则仅能引悟性陷入歧途，使其遵循一“殆完全与自然自身所制定者相反”之途径。故此种法则必须以纯粹先验的根据为基础，而非依据经验的根据。盖若依据经验的根据，则法则之成立将后于体系，顾实际则吾人所有自然知识中之一切体系，皆自法则所发生者也。此等法则之形成，并非由于——提出此等法则为一纯然实验的提案所作之——实验之任何秘密计划。此等预见(按即以上所云之法则)当其证实时，即产生强有力之证据，以维持“假设的所思及之统一乃极有根据者”之见解；因而此种证据在此一方面具有确实之效用。但此则极显明者，此等法则乃以“根本的原因之节约、结果之纷繁、及由此二者而来之自然各部分之互相接近”等等，就其自身言，为与理性及自然二者皆相合者。故此等原理，其自身直接具有令人深信采用之根据，非仅以之为方法上之方便也。

    但极易见及此种方式之连续性纯为一理念，在经验中实不能发见有与此理念相合之对象。盖第一、自然中之“种”实际分为种种，因而必须构成一不连续之区别量(quantum discretum)。推溯此等“种”之亲和性，若继续进展不已，则在所与二种间之中间分子，自必确为无限，顾此乃不可能者。且第二、吾人对于此种法则不能有任何确定之经验的使用，盖因其所训令吾人者，仅为“吾人应探求亲和性之阶段”云云，极为宽泛之指示而已，至吾人应探求此等亲和性阶段究至何种程度，及以何种方法探求之，则此种法则组未与吾人以任何标准。

    吾人如以此等系统的统一之原理，置之“适于其经验的使用之顺序”中测此等原理所占之顺序如下：杂多、亲和、统一，每一项皆视为其完全程度已达最高之理念。理性以由悟性所得及直接与经验相关之知识为前提，依据远越出一切可能的经验以外之理念，以探求此种知识之统一。杂多之亲和性(不间杂多之如何纷歧，乃视为包摄于一统一原理之下者)固与事物相关，但更与事物之性质及其力量有关。例如吾人所有不完全之经验，最初如使吾人以行星轨道为圆形，其后吾人若发见其中与圆形说有所歧异，吾人推溯此等歧异，直至依据一定的法则，经由无限之中间阶段，能改变圆形为所推想之种种歧异轨道中之一。盖即谓吾人假定行星之运行非圆形乃多少近于圆形之性质；于是吾人到达一椭圆形之理念。又因彗星在观察所及之范围内，并非以任何此种轨道回至其先有之位置，故彗星之途径展示有更大之歧异。于是吾人推想彗星乃遵抛物线之轨道进行者，此种轨道近似椭圆，就吾人所有之观察而言，实难与“具有异常延扩之长轴”之椭圆相区别。故在此等原理指导之下，吾人在轨道之“类”的方式中发见有统一点，因而发见行星运动(即引力)所有一切法则之原因中之统一。于是吾人乃以所得之效果推而广之，努力以同一原理说明一切变异及与此等法则表面上相违反之情形；最后甚至吾人进而增加“绝非经验所能证实”之事物，即依据亲和性之规律，推想彗星之双曲线轨道，在此种轨道中，彗星完全脱离吾人所有之太阳系，自一太阳向一太阳转移，联结宇宙之最远部分——此一宇宙在吾人虽为无限，但由同一之动力一贯联结之。

    此等原理之显著形相及其中唯一与吾人有关者，乃在其颇似先验的，以及此等原理虽包含“用为理性之经验的使用之指导”之纯然理念——理性之追从此等理念殆有类于渐近线的，即永益接近而永不能到达之——但此等理念以其为先天的综合命题，亦具有“客观的而又不定的效力”，用为可能的经验之规律。此等理念又能在努力构成经验时，用为辅助的原理而得极大之效用。但此等理念不能有先验的演绎；盖如吾人以上之所说明，关于理念，此种演绎乃绝不可能者。

    在先验分析论中吾人已以悟性之力学的原理与数学的原理相区别，以力学的原理为直观之纯然统制的原理，而数学的原理就其与直观之关系而言则为构成的原理。但此等力学的原理关于经验固亦为构成的，盖以此等原理乃使“无之则不能有经验”之一类概念，先天的可能者。顾纯粹理性之原理，关于经验的概念，则绝不能为构成的；盖因不能有“与此等原理相应之感性图型”授与吾人，故此等原理绝不能有具体的对象。然若吾人不容理性原理有此种所视为构成的原理之经验的使用，则吾人如何能保障此等原理有统制的使用，以及使其因而有客观的效力，且此种统制的使用，吾人果指何而言？

    悟性乃理性之对象，正与感性为悟性之对象相同。使“悟性所有一切可能之经验的活动之统一”系统化，乃理性之职务；正与“以概念联结现象之杂多及使其归摄于经验的法则之下”之为悟性职务相同。但悟性活动而无感性图型，则为不确定者；正与理性统一就悟性在其下应系统的联结其概念之条件及其所到达之“范围”而言，其自身为不确定者相同。顾吾人虽不能在直观中发见“一切悟性概念所有完全系统的统一”之图型，但必须有类似此种图型者授与。此种类似者乃“悟性在一原理下所有知识之分化及统一”

    中之最大理念。盖除去其发生不定量之杂多之一切制限条件，则最大及绝对的完全，自能确定的思维之矣。故理性之理念乃感性图型之类似者；其所不同之点，即在应用悟性概念于理性图型并不产生关于对象本身之知识(如应用范畴于其感性图型中之事例)，而仅产生一切悟性运用所有系统的统一之规律或原理。今因“先天的命令悟性所有运用之彻底的统一”之一切原理，亦适用于经验之对象(虽仅间接的)，故纯粹理性原理，关于此种对象，亦必有客观的实在性，但此非为其欲在对象中有所规定，仅为其欲指示“悟性之经验的确定的使用所由以能完全与其自身一致”之进程耳。此则由于“使悟性运用尽其所能与彻底的统一之原理相联结及在此原理之指导下以规定其进程”而成就之者。

    自“理性关于对象知识之某种可能的完成之所有实际利益”而来非自“对象之性质”

    而来之一切主观的原理，我名为理性之格率。于是有思辨的理性之格率，此种格率虽颇似客观的原理，但完全根据其思辨的利益者也。

    在以纯然统制的原理为构成的原理，因而用为客观的原理时，此等原理自陷于互相抵触。但若仅以之为格率，则无实在的抵触，盖仅理性所有之实际利益不同乃发生种种不同之思维形相耳。就实际言，理性亦仅有唯一之一种实际利益，其格率之互相抵触，仅此种实际利益所欲由以努力获到满足之方法有所不同，及此等方法之互相钳制耳。

    故一思想家或偏重于杂多(依据特殊化之原理)，而另一思想家则或偏重于统一(依据集合之原理)。各信其判断乃由洞察对象而到达者，实则完全依据其或多或少偏执于二种原理之一而然耳。且因此等原理皆非以客观的根据为基础，而仅以理性之实际利益为基础，故原理之名实不能严格适用之；名之为“格率”，殆较为切当。当吾人见及“有识之士关于人、动物、植物乃至矿物之特性，争执不已，有谓各民族有其特殊之遗传特性，各家族各种族等等亦各有其确定之遗传的特异，与之相反者则又谓在此一切事例中，自然对于一切事物本精确构成其同一之素质，其所有差别实起于外部之偶然的情形云云”之际，吾人仅须考虑彼等之作此等主张，其所指之对象果为何种对象，即可知彼等之于对象障蔽甚深，不容被等谓由于洞察对象之性质而有所云云也。此种争论纯起于理性之有二重实际利益，一方醉心(或至少采用)于一种利益，他方则倾心于其他一种之利益。故自然中“纷繁”之格率与“统一”之格率间之歧异，本极易调和之。但在以格率为产生客观的洞察之期间，则直至发见有一种方法以调整彼等相反之主张及在此一方面有以满足理性为止，彼等不仅发生争执，且将成为积极的障障，使真理之发见长期为之停濡不进也。

    关于莱布尼兹所提出，巴奈(bonnet)所维护，世人所广为论究之“造物之连续的阶段之法则”，其主张或否定，即可以以上所论述适用之。此纯由“根据理性之实际利益之亲和性原理”而来。盖观察及洞察自然之构成性质，绝不能使吾人对于此一法则有客观的主张。经验中所呈显于吾人之此种阶梯，彼此相去甚远；在吾人所见似为微细之差别，在自然本身则常为广大之间隙，故自任何此种观察，吾人对于自然之终极意向皆不能有所决定——吾人如思及在如是多量之事物中发见类似性及接近性，绝非难事，则更见其然。在另一方面，则“依据此种原理以探求自然中秩序”之方法，及命令吾人应以此种秩序为根据于自然本身(至在何处及达何种程度，可置之不问)之格率，确为理性之正当的优越的统制原理。在此种统制的能力中，此种原理远越出经验或观察之所能证实者；且其自身虽无所规定，但实用以揭示“趋向系统的统一”之途径者也。

    人类理性所有自然的辩证性质之终极意向纯粹理性之理念，其自身绝不能成为辩证的，此等理念所引起之惑人的幻相，自必仅由于误用理念所致。盖理念乃自理性之本质发生；此种对于思辨所有一切“权利及主张”之最高法庭，其自身乃为感人及幻相之根源，实为不可能者。故自当以理念为有“其自身所有之功用及吾人所有理性之自然性质所规定之适切职务”。顾伪辩者流，常大声疾呼，攻讦理性之背理及矛盾，彼等虽不能深入理性所有最深秘之意向，但仍极口非难理性之种种命令。然被等之所以有自己独立主张之可能性，及使彼等能谴责“理性之所要求彼等者”之教化，实皆理性之所赐也。

    吾人非首先与以先验的演绎，则不能正确使用一先天的概念。顾纯粹理性之理念，实不容有如范畴事例中所可能之此种演绎。但若此等理念有丝毫客观的效力(不问此种适用效力如何不确定)，而非纯然思想上之虚构物，则其演绎自必可能，固不问其与“吾人所能授与范畴之演绎”相异如何之大(此为吾人所承认者)也。此点将以之完成吾人理性之批判工作而为吾人令所欲从事者。

    所授之于我之理性之某某事物，绝对视为对象或仅视为理念中之对象，其间实大有区别。在前一事例中，吾人之概念乃用以规定对象者；在后一事例中，则实际仅有一图型，对此图型并无对象直接授与，甚至并假设的对象亦无之，且此种图型仅能使吾人以间接方法表现其他对象，即由此等对象与此理念之关系，在其系统的统一中表现之。故我谓最高智力之概念为纯然一理念，盖即谓此种概念之客观的实在性，不应视为由其直接与对象相关而成(盖在此种意义中，则吾人应不能以其客观的效力为正当矣)。此仅一图型，依据最大可能之理性统一条件而构成者——此为普泛所谓事物概念之图型，仅用以保持吾人理性之经验的使用中所有最大可能之系统的统一者。是以吾人殆自——“所视为经验对象之根据或原因”之——此种理念之假定的对象，引申经验对象之由来。例如吾人宣称“世界之事物必须视为一若自一最高智力接受其存在”云云。此种理念，实仅为辅导的概念，而非明示的概念。盖此种理念，并未示吾人以对象如何构成，而仅指示吾人在此理念之指导下吾人应如何求以规定经验对象之构成性质及联结耳。是以若能说明三种先验的理念(心理学的、宇宙论的、神学的)，虽不能直接与其所相应之对象相关，或规定之，但仍以之为理性之经验的使用之规律，在此种“理念中之对象”之前提下，引导吾人要系统的统一，又若能说明此等理念以此乃有所贡献于经验知识之扩大，绝不能与经验的知识相背反，则吾人自能推断“常依据此种理念以进行云云，乃理性之必然的格率”。此实思辨的理性所有一切理念之先验的演绎，此等理念不以之为扩大吾人知识至“较之经验所能授与为数更多之对象”之构成的原理，乃以之为“普泛所谓经验的知识所有杂多之系统的统一”之统制的原理，此种经验的知识，由此统制的原理，更能在其自身所有之范围内适当保持其安全，且较之缺乏此种理念，仅由悟性原理之运用所可能者，更能有效的改进之。

    我将努力使之更为明晰。依据此等所视为原理之理念，第一、在心理学中，吾人在内的经验指导下，联结吾人所有心之一切现象，一切活动及感受性，一若心乃“以人格的同一持久存在(至少在此生中)之一单纯实体”，同时此实体所有之状态(肉体之状态仅为外的条件而居于此等状态)，又在连续的变化之中。第二、在宇宙论中，吾人在一所视为绝不容许完成之研讨中，必须推求“内的外的自然现象”两方所有之条件，一若现象系列之自身无穷无尽，并无任何最初的或最高的项目。顾在如是推求时，吾人无须否定“在一切现象以外，尚有现象之纯粹直悟的根据”；但以吾人对于此等根据绝无所知，故在吾人说明自然时，绝不可企图引用之。最后第三、在神学领域中，吾人必须视“能属于可能的经验之联结衔接”之一切事物，一若构成一绝对的——但同时乃完全依存的及感性的受条件制限者之——统一，但同时又视一切现象之总和(即感性世界自身)，一若在其自身之外有一“唯一、最高、及一切充足之根据”，即一独立自存的、本源的、创造的理性。盖唯以此种创造的理性之理念为鉴，吾人始能指导吾人理性之经验的使用，以保持其最大可能之扩大——即由于“视一切现象一若皆自此种原型所发生者”。易言之，吾人不当以心之一切内的现象为来自一单纯之思维的实体，应以心之内的现象为依据一单纯的存在者之理念彼此互相因缘引申而成者；吾人不当以世界之秩序及系统的统一为来自一最高之智力，应视为自最高聪睿的原因之理念获得规律，依据此种规律，理性在联结世界中之经验的因果时，能使之用于最有效用之处，及满足其自身所有之要求。

    顾并无任何事物足以妨阻吾人假定此等理念亦为客观的，即使之实体化——唯宇宙论的理念则在例外，以理性在此处若亦以理念为客观的实在，则陷于二律背驰矣。至心理学的及神学的理念，则并不含有二律背驰，且亦无矛盾。于是如何能有任何人争论其可能之客观的实在性？盖凡否定其可能性者，正与吾人欲肯定之者相同，关于此种可能性皆绝无所知。但无积极的障碍以阻吾人如是假定之一事，实不足为假定任何事物之充分根据；吾人不当仅依恃“倾于完成其自身所设立之事业”之思辨的理性权威，即可引入“超越吾人所有一切概念(虽不与此等概念相矛盾)，而视为实在的确定的对象”之思想上之存在物。不应以此等理念为自身独立存在，仅能视为具有“图型之实在性”而已——一切自然知识所有系统的统一之规整的原理之图型。仅应以此等理念视为实在的事物之类似者，不应以其自身为实在的事物。吾人自理念之对象除去其条件，此等条件乃制限吾人悟性所提供之概念，但亦唯此等条件，吾人始能对于任何事物具有确定的概念。

    于是吾人之所思维者，乃——吾人对之绝无概念(就其自身而言)，但仍表现其与现象之总体相关，有类现象间之相互关系之——某某事物。

    吾人如以此种方法假定此类理想的存在者，则吾人实际并未推展吾人知识于可能的经验对象以外；仅由“其图型由理念所提供”之系统的统一，推展此种经验之经验的统一而已——故此种理念并无权利要求为构成的原理，仅能为统制的原理。盖容许吾人设定与此理念相应之事物，即某某事物乃至一实在的存在者，并非即谓吾人宣称由先验的概念以扩大吾人关于事物之知识。诚以此种存在者仅在理念中设定，而非设定其自身，故仅以之表现系统的统一，此种系统的统一乃用为理性之经验的使用之规律者。至关于此种统一之根据，即关于“统一所依据为原因”之存在者之内的性格为何，则绝无所决定者也。

    故纯粹思辨的理性所授与吾人关于“神”之先验的唯一确定的概念，就其最严格之意义言之，乃有神的；即理性并未确定此一概念之客观的效力，仅产生“其为一切经验的实在之最高的必然的统一之根据”之某某事物之理念而已。此某某事物，除依据理性之法则类推其为“一切事物之原因”之实在的实体以外，吾人不能思维之。在吾人敢于以此事物为一特殊的对象，而不永以“理性之统制的原理之纯然理念”为满足之限度内，乃以完成一切思维条件为远过于人类悟性力之所及而置之，此即吾人必须思维此某某事物之所以然。顾此种思维进程与追求吾人知识中之完全系统的统一之进程(对于此种进程理性至少不加以限制)乃不相容者。

    以下之点，即此种假定之理由所在：盖若吾人假定一“神”，对于其最高完成之内的可能性或其存在之必然性，吾人固不能有丝毫概念，但在另一方面，则吾人对于“与偶然的事物有关之一切问题”，皆能与以满意之解答，且关于理性在其经验的使用中所追求之最高统一，亦能与理性以最圆满之满足。至吾人关于此假定自身不能使理性满足之一事，乃显示其为理性之思辨的实际利益，并非——能以其自远超于理性范围以上之点出发为正当之——任何洞见；且即由此实际利益，努力总括理性所有之对象，视为构成一完全的全体者也。

    吾人今到达“论究此同一假定之思维进程”上所有之一种区别，此种区别颇似琐碎，但在先验的哲学，则极为重要。即我在相对的意义中固可有充分根据假定某某事物(suppositio relativa)，但无绝对的假定此某某事物(supposito absoluta)之权利。

    此种区别在纯然之统制的原理之事例中应考虑之。吾人认知此原理之必然性，但对于其必然性之由来，则绝无所知；且吾人之所以假定其有最高的根据者，仅以欲更能确定以思维此原理之普遍性耳。例如当我思维一“与纯然理念乃至与先验的理念相应”之存在者为存在之时，我并无权利假定此种存在者自身之存在，盖因并无概念使我由之能思维足以适合此种目的所视为确定之任何对象——凡关于我之概念之客观的效力所需要之条件，皆为此理念自身所摈除矣。实在性、实体、因果作用等之概念，乃至“存在之必然性”之概念，除其“使关于对象之经验的知识可能”之用途以外，绝无可用以规定任何对象之任何意义。故此等概念能用以说明感官世界中所有事物之可能性，但不能以之说明宇宙自身之可能性。此等说明之根据，应在世界以外，因而不能为可能的经验之对象。

    但我虽不能假定此种不可思议之对象自身存在，顾仍能假定其为与感官世界有关之“纯然理念之对象”。盖若我之理性之“最大可能之经验的使用”，依据一理念(系统的完全统一之理念，此理念我今将更精密规定之)，则此理念自身虽绝不能在经验中适当展示之，但欲接近经验的统一之最高可能的程度，则仍为势所必需者，故我不仅有资格且亦不得不实现此理念，即“对于此理念设定一实在的对象”。但我之设定此种对象，仅以之为我所绝不知其自身之某某事物，且以其为此种系统的统一之根据，在与此种统一有关之范围内，我乃以“与悟性在经验的范围内所用之概念相类似之性质”，归之于此种对象。因之，就世界中之实在性，即就实体、因果作用、必然性等类推，我思维一“具有此种种之最高完全程度”之存在者；且因此种理念仅依存我之理性，故我能思维此种存在者为独立自存之理性，此种独立自存之理性——由最大调和及最大统一之理念——视为宇宙之原因。我之除去“能制限理念之一切条件”者，仅以欲在此种本源的根据支持之下，使宇宙中所有杂多之系统的统一，及由此统一而来之“理性之最大经验的使用”可能耳。我之为此，由于表现一切联结一若及一最高理性之命令(吾人之理性，仅此最高理性之微弱的模拟而已)。于是我进而专由“本仅能适用于感官世界之概念”

    以思维此最高存在者。但因我不过相对的用此先验的假定，即仅以此假定为授与经验之最大可能的统一之基体，故我全然由“仅属于感官世界之性质”，以思维此与感官世界相异之存在者。盖我不希求——且亦无正当理由以希求——能知此种“我之理念所有之对象”之自身为何。良以并无适用于此种目的之概念；即彼实在性、实体、因果作用等等之概念，乃至“存在之必然性”之概念，当吾人敢于以此等概念越出感官领域以外时，则一切失其意义，而为一种可能的概念之空虚名称，其自身全无内容矣。我仅思维一存在者(其自身完全非我所知)与宇宙之最大可能系统的统一之关系，其目的唯在用之为“我之理性之最大可能经验的使用”之统制的原理之图型耳。

    设吾人目的所在为“吾人所有理念之先验的对象”，则吾人不能以实在性、实体、因果作用等等概念之名词，预行假定其自身之实在，盖因此等概念丝毫不能适用于“与感官世界完全相异之任何事物”。故理性关于所以为最高原因之最高存在者所设立之假定，仅为相对的；此仅为感官世界中之系统的统一而规划者，纯为一理念中之某某事物，至关于其自身，则吾人绝无概念。此即说明关于“授与感官所视为现实存在之事物”何以吾人需要一其自身为必然的之元始存在者之理念，且关于此存在者或其绝对的必然性又绝不能构成丝毫概念之所以然也。

    吾人今关于全部先验的辩证论之结果，能有一明晰的见解，且能精确规定纯粹理性所有理念之终极意向，至其所以成为辩证的者，则仅由疏忽及误解耳。纯粹理性，实际除其自身以外，并不涉及任何事物。且不能有其他职务。盖所授与理性者，非——应归摄于“经验的概念之统一”之——对象，乃由悟性所提供——须归摄于理性概念之统一(即须归摄于依据原理之联结之统一)——之知识。理性之统一，乃体系之统一；此种系统的统一，并非客观的用为推广理性之应用于“对象”之原理，乃主观的用为推广理性之应用于“对象之一切可能的经验知识”之格率。顾因理性对于“悟性之经验的使用”

    所能授与之系统的联结，不仅促进其扩大，且亦保障其正确，故此种系统的统一之原理，在此范围内亦为客观的，但以一种空漠不定之形相(principium vagum)耳。此非能使吾人关于其直接的对象有所规定之构成的原理，乃仅为无限的(不定的)促进、增强、“理性之经验的使用”之统制的原理及格率——绝不与其经验的使用之法则相背而进行，同时又开展“不在悟性认知范围内”之新途径。

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    第七节 根据理性之思辨的原理之一切神学之批判-3

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    但理性除与此种统一之理念以一对象以外，不能思维此种系统的统一；且因经验绝不能以一完全系统的统一之例证授与吾人，故吾人所应赋与理念之对象，非经验之所能提供者。此种对象以其为理性所怀抱(ens rationis ratiocitae)，纯为一理念；非假定其为“绝对实在的及此即对象自身”之某某事物，乃仅设定其想当然如是者(盖因吾人由任何悟性概念皆不能到达之者)，盖欲因此吾人能视感官世界中所有事物之一切联结一若根据于此一存在者耳。在此种进程中，吾人唯一之目的，在保持——理性所必不可缺且虽以一切途径促进“由悟性所得之一切经验的知识”而绝不能障碍其统一之——系统的统一。

    吾人如以此种理念为“主张或假定一实在的事物”(吾人能以系统的世界秩序之根据归之者)，则吾人误解此理念之意义矣。反之，“非吾人概念所及”之此种根据，其本有之性质为何，乃完全未定之事；至设定此理念，则仅以之为观点，唯由此种观点，始能更进而扩大“在理性如是切要，在悟性如是有益”之统一。总之，此种先验的事物，仅为统制的原理之图型，理性由此种图型，在其能力所及之限度内，推广系统的统一于全部经验领域之上。

    此种理念所有之第一对象，乃所视为“思维的自然物”或视为“心”之“我”自身。

    我若欲研求思维的存在者自身所赋有之性质，则我必质之经验。盖除范畴之图型在感性直观中授与吾人以外，我即不能以任何范畴适用于此种对象。但我绝不因适用范畴而到达一切内感现象之系统的统一。于是理性采用“一切思维之经验的统一之概念”以代不能使吾人前进之(心之现实性质之)经验的概念；且由于以此种统一为不受条件制限，及本源的理性乃自此种统一构成一理性概念，即一单纯的实体之概念，此种实体其自身永无变化(人格的同一)，而与此实体以外之其他实在的事物相联结；一言以蔽之，乃单纯的独立自存的智性之理念。但即如是，理性之意向所在，除在说明心之现象时所有系统的统一之原理以外，余皆置之不顾者也。理性努力欲表现一切规定存在于单一之主体中，一切能力(在可能之限度内)自单一之根本能力而来，一切变化属于同一之永久的存在者之状态，一切空间中之现象完全与思维活动相异。实体之单纯性及其他种种性质，殆仅为此种统制的原理之图型，而非预行假定其为心所有性质之现实根据。盖此等性质或依据完全不同之根据，此等根据，吾人绝不能知之。心自身不能由此等所设想之宾词知之，即令吾人以此等宾词为绝对适用于心，亦不能由之以知心之自身。盖此等宾词仅构成一“不能具体表现之纯然理念”。吾人如仅注意以下之点，即“不以之为纯然理念以上之事物，而以之为在规定吾人所有心之现象时，仅与理性之体系化的使用有关，始能有效”，则自此种心理学的理念所能产生者，自仅属有益之事矣。盖因在说明“专属于内感事物”之际，自无物体的现象之经验的法则(此为完全不同之法则)杂入其中。关于心之生灭及再生等之虚妄假设，无一可以容许。故关于此种内感对象之考虑，应完全保持其纯洁，不容有异类的性质混入。且理性探讨之趋向，亦在使此一方面之说明根据，尽其所能归纳于单一之原理。凡此等等，由于“所视为宛若一实在的存在者”之图形而圆满到达之，且除此图型以外，实亦无他途可以到达之。心理学的理念之意义所能指示者，亦不过统制的原理之图形而已。盖若我问及心自身是否为精神的性质，则此问题殆无意义。盖用此种概念(按即心灵)不仅抽去物质的自然，且抽去普泛所谓之自然，易言之，抽去任何可能经验所有之一切宾词，因而抽去思维“此种概念之对象”所必需之一切条件；顾概念仅以其与一对象相关始能谓其具有意义者也。

    纯然思辨的理性之第二种统制的理念，则为普泛所谓世界之概念。盖自然本为理性需要统制的原理之唯一所与对象。此自然为二重，或为思维的，或为物质的。思维此物质的自然，则在关于其内的可能性之限度内，即在限定范畴之适用于物质的自然之限度内，吾人实无须理念，即无须超越经验之表象。且在此一方面亦实无任何理念可能，盖因处理物质的自然，吾入仅受感性直观之指导。物质的自然之事例，与心理学的根本概念“我”之事例完全不同，此种“我”之概念，先天的包含思维之某种方式，即思维之统一。故所留存于纯粹理性者，仅有普泛所谓之自然、及依据某种原理“自然中所有种种条件之完全”而已。此等条件系列之绝对总体，在引申此等条件之各项目时，乃一理念，此种理念，在理性之经验的使用中，绝不能完全实现，但仍用为一种规律，以命令吾人在处理此种系列时应如例进行者，即在说明现象时，不问其在追溯的顺序中或在上升的顺序中，吾人当视此种系列一若其自身乃无限的，即一若其进行乃不定的。在另一方面，当以理性自身视为决定的原因，如在自由之领域内时，盖即谓在实践的原理之事例中时，则吾人应若有一“非感性所有而为纯粹悟性所有”之对象在吾人之前而进行者也。在此种实践的领域内，其条件已不在现象系列中；此等条件能设定在系列以外，因而能以状态之系列视为宛若由于一直悟的原因而具有绝对的起始者。凡此种种，所以说明宇宙论的理念纯为统制的原理，远不能以构成的原理之形相设定此种系列之现实的总体。至关于此种论题之详细论究，可参观纯粹理性之二律背驰一章。

    纯粹理性之第三种理念，包含“其为一切宇宙论的系列之唯一的充足的原因之存在者”之纯然相对的假定者，乃神之理念。吾人并无丝毫根据以绝对的形相假定此种理念之对象(假定其自身)；盖能使吾人仅依据其概念而信仰(或主张)最高完成及由其本质为唯一绝对必然之存在者，究为何物，且即吾人能信仰之或主张之，吾人又如何能说明此种进程之为正当？此仅由于其与世界相关，吾人始能企图证明此种假定之必然性，于是事极明显，此种存在者之理念与一切思辨的理念相同，仅欲构成一种理性之命令，即世界中之一切联结皆当依据系统的统一之原理观察之——一若一切此种联结皆自——所视为最高的一切充足的原因之——“包括一切之唯一存在者”而来。是以事极明显，理性在此处除对于其经验的使用之扩大，制定其自身所有之方式的规律以外，并无其他目的，决无任何越出一切经验的使用限界以外之扩大。因之，此种理念在其应用于可能的经验时，并非以任何隐蔽方法含有“要求其性格上成为构成的”之任何原理，此则极为明显者也。

    此种唯依据理性概念之最高方式的统一，乃事物之有目的的统一。理性之思辨的实际利益，使其必然以世界中之一切秩序视为一若以最高理性之目的所创设。此种原理在其应用于经验领域时，完全以新观点开展于吾人理性之前，即世界事物可以依据目的论之法则而联结之，因而使其能到达其最大系统的统一。故关于所视为宇宙唯一原因(虽仅在理念中)之最高智力之假定，常能有益于理性而绝不能伤害之。故在研究地球(此为圆形但略带扁平形)、山、海等等之形状时，吾人若假定其为世界创造者之贤明目的之结果，则吾人实能以此种方法获得无数发见。又若吾人以此种原理仅限于统制的用法，则即有误谬，亦不致与吾人以任何大害。盖其所能发生最恶劣之事，殆在吾人所期待有目的论的联结(nexus finalis)之处，仅发见一机械的或物理的联结(nexus effectivus）

    耳。在此种事例中，吾人仅不能发见其所增加的统一；并未毁损理性在其经验的使用中所主张之统一。但即有此种失望，亦不能影响及于目的论的法则自身(就其普泛的意义而言)。盖当一解剖学者以一种目的归之于某种动物之肢体，而此种目的则显然能证明其为不合者，斯时固能证明此解剖学者之误，但在任何事例中，欲证明自然之组织(不问其为何)绝不适合于任何目的，此则全然不可能者。因之，医学的生理学关于有机体关节所尽其效用之目的，所有极有限之经验的知识，借纯粹理性所唯一负责之原理而扩大之；且由此原理竭其所能扩大至确信的与人人赞同的假定，即动物所有之一切事物，皆有其效用，且合于某种良善之目的。如以此种假定为构成的，则远超过于观察在此程度内所能证明其正当之范围外矣；故吾人必须断言，此种假定仅为理性之统制的原理，以“世界最高原因之有目的的因果作用”之理念，辅助吾人保持最高可能之系统的统———一若此种依据最高之贤明目的而活动“所视为最高智力之存在者”乃一切事物之原因。

    但吾人如忽视“理念仅限于统制的用法”之限制，则将引理性入于歧途。盖斯时理性离经验根据(仅经验能包含“揭示理性正当途径”之目标)，冒险越出其外，以趋向不可思议不可究极之事物，及飞越至令人眩晕之高度，乃发见其自身完全与一切依据经验之可能的行动相断绝矣。

    自“吾人以有背理念本质之方法(即构成的而非仅为统制的)使用最高存在者之理念”

    所发生之第一种误谬，乃理性玩忽怠惰(ignava ratio)之误谬。“凡使吾人以研讨自然(不问任何主题)为已绝对完成，致理性以为其自身所设立之事业一若业已完全成就，而终止更进行研讨”之一切原理，吾人皆可以此名称名之。故心理学的理念，当其用为构成的原理以说明心之现象，因而扩大吾人关于自我所有之知识于经验限界以外(推及其死后之状态)时，确曾使理性之事业简易易为；但实障碍乃至完全毁灭“吾人理性在经验指导下论究自然之用途”。独断的精神论者以彼所信为在“我”中直接知觉之“思维的实体之统一”，说明“在状态之一切变化中”人格之常住不变的统一；或以吾人关于思维的主体非物质性之意识，说明“吾人关于死后始能发生者之所有之利害关系”；以及等等。于是彼对于此等内部的现象之原因，废止一切经验的研讨，(在此种经验原因应在物理的说明根据中探求之限度内)；彼依恃超经验的理性之假定的权威，自以为有权忽视“在经验中为内在的”一类之知识源流，此虽牺牲一切实在的洞察，在彼则固有极大之便利者也。此种有害的结果，在独断的处理吾人所有最高智力之理念中，及误以此理念为基础之神学的自然体系(自然神学)中，尤为显著。盖在此种研讨领域中，吾人若不在物质的机械性之普遍法则中探求其原因，而直接诉之于最高智慧之不可究极的命令，则在自然中所展示之一切目的以及吾人所仅能归之于自然之种种目的，将使吾人探讨原因成为一极易之事，因而使吾人以理性劳作为已完成，实则斯时吾人仅废止理性之使用耳——此种使用乃完全依据自然秩序及其变化系列所展示之普遍法则，以自然秩序及其变化系列为其指导者也。吾人如自目的论的观点，不仅考虑自然之某某部分，如陆地之分布及其构造，山岭之构成性质及其位置，或仅动植物之有机组织等等，而使此种自然之系统的统一与最高智力之理念相关，完全成为普遍的，则自能避免此种误谬。盖斯时吾人以自然为依据普遍法则，以目的性为其基础者，依据此普遍法则欲在任何事例中证明此种目的性固极困难，但无一特殊的布置能在此目的性之外者也。于是吾人有一“目的论的联结之系统的统一”之统制的原理——但此种联结，吾人并不预定其如是。

    吾人之所能断然行之者，乃在发见“目的论的联结实际为何”之期望下，依据普遍的法则，以探求物理机械的联结耳。仅有此种方法，有目的的统一之原理，始能常有助于扩大与经验相关之理性使用，而无任何事例与之相妨。

    由误解以上系统的统一之原理所发生之第二种误谬，乃理性颠倒之误谬(perversaratio，)。系统的统一之理念，应仅用为统制的原理，以指导吾人依据普遍的自然法则，在事物之联结中探求此种统一；故吾人当信为在使用此种原理时，吾人愈能以经验的形相证实此种统一，则愈能近于完全——此种完全自属绝不能到达者。不用此种方法，则自必采用相反之进程而颠倒矣。有目的的统一原理之实在性，不仅以之为前提且又使之实体化；又因最高智力之概念，其自身完全在吾人理解能力以外，吾人乃以拟人论的方法规定之，因而强迫的专断的以种种目的加之自然之上，而不由物理的探讨途径，以推寻所以探求此类目的之更合理的进程。于是意仅在辅助吾人完成“依据普遍的法则之自然统一”之目的论，不仅趋向于撤废此种统一，且又妨阻理性成就其固有之目的，即依据此等法则，由自然以证明最高智力的原因之存在之理性目的。盖若最完全之目的性，不能先天的在自然中预行假定之，即以之为属于自然之本质，则如何能要求吾人探求此种目的性，及经由目的性之一切阶段，以接近一切事物之创造者之最高完成(此为绝对必然的而必须先天的认知之完成)？统制的原理制定系统的统一，乃——不仅经验的知之且先天的预行假定之者(虽以不确定之态度假定之)之——自然中之统一，应绝对的以为前提，而视为自“事物之本质”而来者也。但若我开始即以一“最高有目的的存在者”

    为一切事物之根据，则实际上自然之统一性必被委弃，将以之为偶然之事，而与事物之性质完全无关，且视为不能自其固有之普遍的法则知之者。于是发生一最恶之循环论；即吾人正在假定之主要争论之点是也。

    以关于自然之系统的统一之统制的原理为一构成的原理，且以仅在理念中用为理性自相一致使用之根据者，使之实体化而预定之为一原因，此仅使理性昏乱而已。探讨自然自有其固有之独立的进程，即依据自然原因所有之普遍的法则，保持自然原因之连锁。

    即以此种进程进行，实亦依据宇宙创造者之理念而进行者，但非欲由此演绎“所永在探求之目的性”，不过欲自此种目的性以知此种创造者之存在耳。由于在自然所有事物之本质中，及在可能限度内在普泛所谓事物之本质中，探求此种目的性，以求知此种所视为绝对必然的最高存在者之存在。不问此事是否有成，若以纯然统制的原理之条件制限理念，则理念自身固常真实，且能保证其使用之正当者也。

    完全之有目的统一，构成绝对的意义之完成。吾人若不在“构成经验所有全部对象(即构成吾人所有一切客观的有效知识之全部对象)之事物”之本质中，发见此种统一，以及不在自然之普遍的必然的法则中发见此种统一，则吾人如何能宣称自此种统一，直接推论——所视为一切因果作用之根源所在之——本源的存在者之最高及绝对必然的“完成”之理念？最大可能之系统的统一以及其结果之有目的的统一，乃使用理性之训练学校，且实为理性最大可能之使用所以可能之基础。故此种统一之理念与吾人理性之本性，乃固结而不可分者。此种理念，即以此故，在吾人为立法的；故吾人应假定一“与此相应之立法的理性”(intellectus archetypus)，实极自然，所视为吾人理性对象之“自然之一切系统的统一”皆自此立法的理性而来也。

    在论述纯粹理性之二律背驰时，吾人已言及纯粹理性所提出之问题，应在一切事例中，皆容许答复，且就此等问题而言，不容以吾人知识有限为遁辞(此种遁辞在关于自然之种种问题，乃不可避者，且为适切之辞)。盖吾人此处所质询者，非关于事物性质之问题，乃仅自理性之本性发生，且仅与其自身所有内部性质相关之问题。吾人今能就纯粹理性最关心之两问题限度内证实此种主张(骤见之，颇似轻率之主张)；因而最后完成吾人关于纯粹理性辩证性质之论究。

    在与先验的神学有关之范围内，吾人第一如问及是否有与世界不同之任何事物，包含“世界秩序及依据普遍法则之世界联结”之根据，其答复则为无疑有之。盖世界乃现象之总和，故必须有现象之某某先验的根据，即仅能由纯粹悟性所思维之根据。第二、如问及是否此种存在者乃最大实在的、必然的等等之实体，则吾人答以此种问题乃完全无意义者。盖吾人所能由以企图构成“此种对象之概念”之一切范畴，仅容经验的使用，当其不用之于可能的经验之对象(即感官世界)时，则绝无意义。出此领域之外，此等范畴仅为概念之室名，吾人固可容许有此等空名概念，但由此等空名概念之自身，则吾人绝不能有所领悟者也。第三、如问及吾人是否至少能以经验对象之类推，思维此种与世界不同之存在者，则其答复为确能思维之，但仅为理念中之对象，而非实在之对象，即仅为世界组织之系统的统一、秩序、目的性等等之“吾人所不可知之基体”——理性不得不构成此种理念以为其研讨自然之统制的原理。不仅如是，吾人更能自由容许“于其统制的职能有益”之拟人论(anthropomorphismus)加入此种理念中，而不为人所谴责。

    盖此永为一理念而已，并非直接与世界不同之存在者相关，乃与世界之系统的统一之统制的原理相关，且仅由此种统一之图型，即由最高智力(此种智力在其创造世界时，乃依据贤明之目的而行动者)之图型，而与之相关者也。至此种世界统一之本源的根据之自身为何，吾人不能自以为由此已有所决定，仅在与“关于世界事物所有理性之系统的使用”相关之范围内，吾人应如何运用此种根据，或宁谓为如何运用其理念耳。

    但尚有人以此种问题相逼问者，即：吾人能否依据此种根据假定一世界之聪慧之全能创造者？吾人无疑能之，不仅能之，且必须如是假定之。但斯时吾人是否推展吾人之知识于可能的经验领域以外？则绝不如是。竭吾人之所为者，仅预行假定一某某事物，即预行假定一先验的对象而已，至此先验的对象之自身为何，则吾人绝无概念。吾人若研究自然，则不得不以世界之系统的有目的的排列为前提，而吾人之所以能由一种智力(一种经验的概念)类推，以思维此种不可知之存在者，亦仅在与世界之系统的有目的的排列相关耳；即就根据于此种存在者之目的及完成而言，以“依据吾人所有理性之条件所能视为包含此种统一之根据”之一类性质，赋之于此种存在者。故此种理念，仅在吾人之理性与世界相关之使用范围内，始能有效。吾人如以绝对的客观的一种效力归之于此种理念，则是吾人忘却吾人之所思维者仅为理念中之存在者；且吾人若如是自“非由观察世界所能规定”之根据出发，则吾人已不能以适合于理性之经验的使用一种方法，应用此原理矣。

    但尚有人问我能否以最高存在者之概念及前提，用之于“唯理的考虑世界”能，此正理性依恃此种理念之目的所在。但我能否因此进而以外表上有目的布置视为其目的所在，因而以此等目的为自神意(此固间接由于“推广神意所建立之某种自然方策”)而来？

    吾人实能如是为之，但有一条件，即不问其主张神之智慧依据其最高目的处理一切事物，或主张“最高智慧之理念”乃依据普遍法则探讨自然之统制的原理，及自然之系统的有目的的统一之原理(乃至在不能发见此种统一之事例中亦然)吾人均视为无足轻重之事。易言之，当吾人知觉此种统一时，不问吾人谓为神以其智慧，愿望其如是，或谓为“自然”贤明的排列之如是，此在吾人乃一极不相干之事。盖吾人之所以能采用最高智力之理念为统制的原理之图型，正由于此最大可能之系统的有目的的统一耳——此种统一乃吾人理性所要求为一切自然探讨所必须以之为基础之统制的原理。故吾人愈能发见世界中之有目的，则愈能证实吾人理念之正当。但因此种原理之唯一目的，在指导吾人探求最大可能程度之“自然之必然的统一”，故吾人之探求自然统一，在能到达此种统一之限度内，虽有赖于最高存在者之理念，但若吾人忽视自然之普遍的法则(盖欲发见理念所唯一适用之自然)，而以此种自然之目的性视为起于偶然的超自然的，则不能不陷于自相矛盾。盖吾人实无正当理由假定一“在自然以上具有此种性质之存在者”，其所以采用此种存在者之理念者，盖欲以现象为依据因果规定之原理，而互相系统的联结故耳。

    职是之故，在思维世界之原因时，吾人不仅能就某种微妙之拟人论(无此种拟人论，则吾人对于世界原因绝不能有所思维)，在吾人之理念中表现此种世界原因，即以之为具有“悟性、快与不快之感情、及与此等悟性感情相应之欲望决意”之存在者，且亦能以超越“吾人关于世界秩序所有之经验的知识所能归之于此原因之任何完成”，即无限之完成，归之于此世界原因。盖系统的统一之统制的法则，制定吾人研究自然应以“与最大可能之杂多相联结”之系统的有目的的统一，一若触处可无限见及之者。诚以吾人所能发见此种世界之完成，虽极微渺，但吾人所有理性之立法，仍要求吾人必须常探求推度此种完成，且依据此种原理以指导吾人之探究自然，实为有百利而无一害者。但在此种表现原理为包括“最高创造者之理念”之方法中，我并非以此原理根据于此种存在者之现实存在及吾人确知此存在者之知识，但仅根据于其理念，且我实际并非自此种存在者引申任何事物，仅自其理念引申之耳——即依据此种理念自世界事物之本性引申之耳——此则极为明显者也。关于此种理性概念真实用途之不定形式之意识，实促使一切时代之哲学家使用中庸及合理之言辞，盖因彼等语及自然之智慧与用意及神之智慧时，一若自然与神之智慧，乃同义之名词——在彼等专论究思辨的理性之范围内，固愿择用自然之名词，其理由则在能使吾人避免轶出所能正当主张者以外，且又能导使理性专向其固有之领域(即自然)进行也。

    是以纯粹理性在最初，其所期许者，似不外扩大知识于一切经验限界以外，若正当理解之，则仅包含统制的原理而已，此种统制的原理固制定较之悟性之经验的使用所能到达之更大统一，但就其努力目标置之非常辽远之一事言之，则仍能由系统的统一，在最大可能之程度以与其自身一致而不相矛盾。但在另一方面，此等原理若被误解，而以之为超经验的知识之构成的原理，则将由令人迷惑及欺人之幻相而发生偏见及纯然空想的知识，因而发生矛盾及永久之争论也。

    * **故一切人类知识以直观始，由直观进至概念，而终于理念。吾人之知识，就此三种要素而言，虽具有先天的知识源流(此种先天的知识源流，最初视之，虽似蔑视一切经验之限界者)，但彻底的批判，则使吾人确信理性在其思辨的使用时，绝不能以此等要素超越可能的经验领域，且此种最高知识能力之本有职务，目的在依据一切可能的统一原理——目的之原理乃其最重要者——使用一切方法及此等方法之原理，以探求透入自然之甚深秘密，但绝不超越自然之外，盖在自然以外，对于吾人仅有虚空的空间而已。

    “一切似能扩大吾人知识于现实经验以外之命题”之批判的检讨，如在先验分析论中之所为者，无疑足以使吾人确信此等命题绝不能引至可能的经验以外之任何事物。吾人若不怀疑明晰之抽象的普泛的学说，以及惑人的外观的展望，若不引诱吾人趋避此等学说所加之束缚，则吾人自能省略质询“超经验的理性为维护其越权行为所提出之辩证论的证人”之烦劳。盖吾人自始已完全确知此等越权行为，其意虽或诚实，但必为绝对于根据者，诚以其与“人所绝不能到达之一种知识”有关故耳。但除吾人能通彻“即明哲之士亦为其所欺之幻相”之真实原因以外，不能终止此种论辩。加之，分解吾人所有一切超经验的知识至其要素(视为关于吾人内部性质之一种研究)一事，其自身极有价值，实为一切哲学家应尽之义务。因之，思辨的理性所有一切此等努力，虽无效果可言，吾人仍以穷流溯源至其最初源流，为一至要之事。且因辩证的幻相，不仅在吾人之判断中欺吾人，且因吾人在此等判断中具有利害关系，此等幻相又具有自然的吸引之力，且将永远继续有之，故为防阻此种未来之误谬起见，吾人详述所能叙述者，以之为此种公案之纪录而藏之于人类理性之纪录保存所，实极为适宜者也。

    二 先验方法论   导言

    吾人如以一切纯粹思辨的理性所有知识之总和视为——吾人至少在吾人自身内部具有其理念之——一种建筑物，则能调为在先验原理论中，吾人已评衡其材料而决定其足以建筑何种建筑物及其高度与强度矣。吾人实见及吾人虽曾默思建筑一高矗云霄之塔，而所供之材料，则仅足以建立一居宅，其广适足以合于吾人在经验水平上之业务，其高仅足容俯视此经验之平野而已。故吾人所计划之勇敢事业，乃由材料缺乏而不得不失败——更不必提及巴别城及其通天高塔矣，此城此塔，因语言混乱，使工匠间关于应依照施工之设计发生争论，终以散遗此等工师于全世界，使各按其自身之计划各自建筑自用之建筑物而无成者也。顾吾人今之所论究者，乃在计划而非在材料；盖以吾人已受警告，不可任意以完全超越吾人能力之盲目计划冒险为之，但尚不能抑遏为吾人自身建筑一安全居宅之心愿，故吾人必须就吾人所有，及适于吾人需要之材料，以设计吾人之建筑物。故我之所谓先验方法论，乃指规定“纯粹理性所有完全体系之方式的条件”而言。在此方面，吾人应论究理性之训练、法规、建筑术及历史，以提供(在其先验的方面)“僧院派以实践的逻辑之名在其与普泛所谓悟性之使用相关者所曾尝试而未能满意”之事项。盖因普泛逻辑不限于“悟性所使之可能之任何特殊知识”(例如不限于其纯粹知识)，且亦不限于某种对象，故除由其他学问假借其所有知识以外，不能在“可能的方法之名称及在一切学问中用以体系化之学术名词”之外，更有所论述；且此种逻辑，仅用以使新学者预先认知名词而已，至此等名词之意义及用法，则非至以后不能学习之也。

    第一章 纯粹理性之训练

    由于普遍之知识欲，消极的判断(即不仅关于其方式，且亦关于其内容之消极的判断)，不为人所重视。且实以此种消极的判断为吾人所有不断努力欲扩大知识之敌，即欲得人宽容，亦须善为辩解，至欢迎及尊敬，则更无论矣。

    在与逻辑的方式有关之范围内，吾人固能一如吾人所欲，使任何命题成为何消极的；但关于或为判断所扩大、或为判断所制限，吾人所有普泛所谓知识之内容，则消极的判断之特有任务，惟在摈除误谬。因之，意在摈除虚伪知识之消极的命题，若用之于并无误谬可能之处，即属真实，亦极空虚无意义，盖此种用法，不合于其目的，且正以此故，往往发生不合理之命题，如僧院派所提出“亚力山大若无军队，则不能征服任何国土”之一类命题是也。

    但在吾人可能的知识限界极狭之处，亟欲判断之心极强之处，围绕吾人之幻相诱惑力极强而由误谬所发生之害处极大之处，则仅用以防免误谬之消极的教训，较之由以增进吾人知识之无数积极的示知，更为重要。所由以拘束及消灭“违背某种规律之常有倾向”之强制，吾人名之为训练。此与教化有别，教化之目的，仅在授与某种技巧，并不铲除任何已有之习惯的行动方法。就才能之发展而言，则以才能自身本有表现其自身之冲动，故训练之所贡献者乃消极的，而启发及学说之所贡献者则为积极的。

    天禀及吾人所有之种种天赋才能(如想像力及巧智等)，皆倾于容许其自身自由放纵之活动者，自种种方面言之，其须训练，任何人皆以为然。但在理性以对于其他一切努力加以训练为其本有任务者，今谓其自身亦须受此种训练，则人当以为异矣；实则理性迄今之所以免于训练者，仅因自其表面之庄严及既有之地位观之，故无人能疑其窃以空想代概念，以言辞代事物之无聊举动也。

    关于理性之在经验上使用，实无须批判，盖以在此方面，理性之原理，常受经验之检讨。在数学中，亦无须批判，以此处理性概念必须进而具体的在纯粹直观中展示，因而其中无根据及任意空想之一切事物，皆立即显露。但在既无经验的直观又无纯粹直观保持理性在明显可见之轨道内时，盖即谓就理性依据纯然概念在其先验的使用中考虑之之时，则须训练以制限其越出“可能的经验之狭小限界”以外之倾向，及防免其放纵、误谬，自极重要，故纯粹理性之全部哲学，亦仅此种严格之消极的效用而已。特殊的误谬，固能由检举而获免，其原因则由批判而更正。但如在纯粹理性之事例中，吾人乃到达“种种幻相与误谬推理密切联结，在共同原理下组织所成”之全部体系，故须有一特殊之消极的立法，根据理性本质及其纯粹使用之对象，在训练之名称下建立一种警戒及自己检讨之体系——在此种体系之前，无一伪辩的幻相能成立，且不问其因要求例外之特殊待遇所提呈之理由为何，立即显露其身身之虚伪者也。

    但极须注意者，在此先验的批判之第二主要部分，纯粹理性之训练，并非指向由于纯粹理性所得知识之内容，乃在其方法耳。盖前者已在先验原理论中论究之矣。顾“使用理性”之形相不问其所应用者为何种对象，实极相似，惟同时其先验的使用，与一切其他用法，则又如是根本不同，故若无特别为此种目的所筹划之意在训戒之消极的训练教示，则吾人不能期望避免由所用方法(此种方法在其他领域中实合于理性之用，唯在此先验的领域中则不然)不当，而必然发生之误谬。

    第一节 关于纯粹理性独断的使用之训练

    数学呈显“纯粹理性无经验之助独自扩大成功”之最光荣例证。例证乃有传染性者，尤其一种能力在一领域中已有成功，自必以为能在其他领域中，期望亦获同一之幸运。

    是以纯粹理性期望在先验的使用中扩大其领域，亦如在其数学的使用时，能同一成功，尤在其择用“在数学中显有功效之同一方法”时为然。故认知“到达必然的正确性所名为数学的之方法”，与“吾人由以努力欲在哲学中获得同一正确性及在哲学中应名为独断的之方法”是否同一，在吾人实极为重要者也。

    哲学的知识乃由理性自概念所得之知识；数学的知识乃由理性自构成概念所得之知识。所谓构成概念，乃指先天的展示“与概念相应之直观”而言。故构成一概念，吾人需要“非经验的直观”。此种直观以其为一直观故，必须为一“个别的对象”，但以其乃构成一概念(一普遍的表象)，故在其表象中又必须表显适于“属此同一概念之一切可能的直观”之普遍的效力。例如我之构成一三角形，或唯由想像在纯粹直观中表现“与此种概念相应之对象”，或依据纯粹直观以经验的直观又表现之于纸上——在两种事例中，皆完全为先天的，未尝在任何经验中求取范例。吾人所描画之个别图形乃经验的，但亦用以表现概念而不损及概念之普遍性。盖在此种经验的直观中，吾人仅考虑“吾人所由以构成概念之活动”，而抽去许多规定(如边及角之大小等)，此类规定，以其不能改变三角之概念，故极不相干者也。

    是以哲学的知识，唯在普遍中考虑特殊，而数学的知识则在特殊中甚或在个别事例中——虽常先天的及由于理性——考虑普遍。因之，正如此种个别的对象为一用以构成此对象之某种普遍的条件”所规定，其概念(与此概念相应之个别对象，仅为此概念之图型)之对象，亦必思维为普遍的所规定者。

    故两种“理性知识”间之本质的相异，实在此方式上之不同，而不在其质料或对象之不同。凡谓哲学仅以质为对象，数学仅以量为对象，以区别哲学与数学者，实误以结果为原因耳。数学知识之方式，乃其“专限于量”之原因。盖仅有量之概念容许构成，即容许先天的在直观中展示之；至“质”则不能在任何“非经验的直观”中表现之。因之，理性仅能由概念获得“质”之知识。除由经验以外，无一人能获得与实在之概念相应之直观；吾人绝不能先天的自吾人自身所有之源泉，及在“实在之经验的意识”之先，具有此种直观。圆锥物之形状，吾人固能无须任何经验之助、仅依据其概念自行在直观中构成之，但此圆锥物之色彩，则必先在某种经验中授与吾人。我除经验所提供之例证以外，不能在直观中表现普泛所谓原因之概念；关于其他概念，亦复如是。哲学与数学相同，实曾论究量之问题，如总体、无限等等。数学亦论究质之问题，如以线、面之不同视为不同性质之空间，及以延扩之连续性视为空间性质之一等等。但即哲学与数学，在此等事例中，有一共同对象，而理性所由以处理此种对象之形相，则在哲学中者与在数学中者全然相异。哲学限于普遍的概念；数学仅由概念则一无所成，故立即趋赴直观，数学在直观中具体的考虑其概念(虽非在经验的直观中而仅在先天的所呈现之直观中，即在其所构成之直观中考虑之)，在此种直观中，凡自“用以构成此对象之普遍的条件”

    而来者，对于其所构成之“概念之对象”必普遍的有效。

    设令以一三角形概念授与哲学家，而任被以其自身之方法寻究三角形所有各角之和与直角之关系。则彼所得者，仅有“为三直线所包围而具有三种角之图形”之概念而已。

    不问彼默思此概念如何之久，决不能产生任何新事物。彼能分析直线、角及三之数字等等之概念，而使之明晰，但绝不能到达“不包含于此等概念中之任何性质”。今试令几何学家处理此等问题。彼立即开始构成一三角形。因彼知两直角之和正等于自直线上之一点所能构成之一切邻角之和，故被延长三角形之一边而得两邻角，此等邻角之和等于两直角。于是彼引一对边平行线以分割外角，而见彼已得与内角相等之外邻角——以及等等。以此种方法，经由直观所导引之推理连锁，彼乃到达关于此问题之圆满证明及普遍有效之解决。

    但数学不仅构成几何学中所有之量(quanta)；且亦构成代数学中所有之量(quantitas)。在代数中，数学完全抽去“以此种量之概念所思维之对象性质”。斯时数学采用某种符号以代一切此种量(数)如加、减、开方等等之构成。数学一度在量之普遍的概念中区别量所有之种种不同关系以后，即依据某种普遍的规律，在直观中展示量所由以产生及变化之一切演算方法。例如一数量为其他数量所除时两种数量之符号，依除法之记号而联结之，在其他之数学进程中，亦复如是；故在代数中由符号的构成，正如在几何中由直证的构成(对象自身之几何的构成)，吾人乃能到达“论证的知识由纯然概念所绝不能到达”之结果。

    哲学家与数学家二者皆实行理性之技术，其一由概念以行之：其一则由彼依据概念先天的所展示之直观行之，顾二者所有之成功乃有如是之根本的差异，其理由何在？就吾人以上阐明先验原理论时之所述各点观之，即能了然其原因所在。吾人在此处并不论究仅由分权概念所能产生之分析命题(论究此种命题，哲学家优于数学家)，唯论究综合命题，且实论究所能先天认知之综合命题。盖我决不可专注意于“我在所有之三角形概念中实际所思维之事物”(此仅纯然定义而已)；必须越出概念之外而到达“不包含于此概念中但又属于此概念”之性质。顾此事除我依据经验的直观或纯粹的直观之条件以规定我之对象以外，实不可能。依据经验的直观之条件以规定我之对象之方法，仅与吾人以经验的命题(依据各角之测量)，此种经验的命题并无普遍性，更无必然性；因而绝不合于吾人之目的。其第二种方法，乃数学之方法，且在此种事例中则为几何学的构成之方法，我由此种方法联结——属于普泛所谓三角形之图型因而属于其概念之——杂多在一纯粹直观中(正如我在经验的直观中之所为者)。普遍的综合命题，必须由此种方法构成之。

    故欲使三角形哲学化，即论证的思维此三角形，在我殆为极无益之事。除“以之开始之纯然定义”以外，我不能更前进一步。世自有仅由概念所构成之先验的综合，此种综合惟哲学家始能处理之；但此种综合仅与普泛所谓之事物相关，乃规定“事物之知觉所以能属于可能的经验”之条件者。但在数学的问题中，并无此种问题，亦绝无关于“存在”之问题，仅有关于对象自身所有性质之问题，盖即谓仅在此等性质与对象之概念相联结之范围内成为问题耳。

    在以上之例证中，吾人之所努力者，仅在使“理性依据概念之论证的使用”与“理性由于构成概念之直观的使用”之间所存之极大差异，辨别明晰。顾此点自必引达以下之问题，即使理性之二重使用成为必然者，其原因为何，且吾人如何认知其所用者为第一种方法，抑第二种方法。

    吾人所有之一切知识最后皆与可能的直观有关，盖知识唯由直观始有对象授与。顾先天的概念(即非经验的概念)或其自身中已包括一纯粹直观(设为如是，则其概念能为吾人所构成)、或仅包括“非先天的所授与之可能的直观”之综合。在此后一事例中，吾人固能用此种概念以构成先天的综合判断，但仅依据概念之论证的，绝非由于构成概念之直观的也。

    先天的所授与之唯一直观，乃纯然现象方式之直观，即空间时间。所视为量之空间时间概念，能先天的在直观中展示之，即或自量之性质(形)方面构成之，或仅就其量中所有“数”构成之(同质的杂多之纯然综合)。但事物所由以在时间空间中授与吾人之“现象质料”，则仅能在知觉中表现，因而为后天的。先天的表现“此种现象之经验的内容”之唯一概念，乃普泛所谓事物之概念，此种普泛所谓事物之先天的综合知识，仅能以——知觉所能后天的授与吾人之事物之——综合之规律授与吾人而已。绝不能产生关于实在的对象之先天的直观，盖以此种直观必须为经验的也。

    关于普泛所谓事物(其直观不容先天的授与者)之综合命题，乃先验的。先验的命题，绝不能由构成概念以授与吾人，仅依据先天的概念以授与吾人。此等命题所包含者，仅为吾人依据之在经验上探求“所不能先天的以直观表现之事物(即知觉)所有某种综合的统一”之规律。但此等综合的原理，不能在一特殊事例中，先天的展示其所有概念任何之一；仅借经验(此经验自身仅依据此等综合的原理而始可能者)后天的展示之。

    吾人若就一概念，综合的判断之，则吾人必须越出此概念以外，而诉之于此概念所由以授与之直观。盖若吾人限于所包含于此概念中者而判断之，则此判断纯为分析的，就实际所包含于此概念中者，仅用为说明思维而已。但我能自概念转至与其相应之纯粹的或经验的直观，以便具体的在此种直观中考虑概念，因而先天的或后天的认知“此概念之对象”之性质为何。先天的方法由构成概念以合理的数学的知识授与吾人，后天的方法则仅以经验的(机械的)知识授与吾人，此种知识乃不能产生必然的自明的命题者。

    是以我即能分析我所有关于黄金之经验的概念，而所得者仅为列举我实际以此名词所思维之一切事物而已，此虽改进我之知识所有之逻辑的性格，但绝无所增益于其上者也。

    但我若探取“世所熟知以黄金所名之物体”，则由此物体获得种种知觉；此等知觉产生综合的、但属于经验的之种种命题。当其概念为数学的，例如在三角形之概念中之时，则我能构成此概念，即先天的在直观中以此概念授与吾人，且以此种方法而得综合的而又合理的之知识。但若所授与我者为实在性、实体、力等等之先验的概念，则其所指示者既非经验的直观，又非纯粹直观，仅为经验的直观之综合，此等直观以其为经验的之故，不能先天的授与吾人。又因此种综合不能超出概念先天的进至其所相应之直观，故其概念不能产生任何有所规定的综合命题，仅产生“可能之经验的直观之综合”所有之原理。故先验的命题，乃由理性依据纯然概念所得之综合的知识；且为论证的知识，盖此种知识虽为唯一所以使经验的知识之综合的统一可能者，但又不能先天的授与吾人直观者也。

    于是有理性之二重使用；此二种使用形相在其知识之有普遍性及先天的起源之点，彼此固相类似，但其结果则大异。其相异之理由，则以在现象领域中(在此范围内一切对象皆为授与吾人者)有二种要素，即直观之方式(空间时间)，此为完全能先天的认知之规定之者，及质料(物质的要素)或内容，此指在空间时间中所见及之某某事物，因而含有与感觉相应之一种现实存在。关于此种“除经验的形相以外，绝不能以任何确定的形相授与”之质料的要素，吾人所能先天的具有之者，除“可能的感觉之综合”云云之一类不确定概念(就其在可能的经验中属于统觉之统一限度内而言)以外，实无其他任何事物。至关于方式的要素，则吾人能先天的在直观中规定吾人所有之概念，盖因吾人在空间时间中由同质之综合自行创造对象自身——此等对象乃仅被视为量者。前一方法名为依据概念之理性使用；用此方法时，吾人之所能为者不过按现象之现实内容归摄之于概念之下耳。至其概念，则除经验的即后天的(虽常依据此等概念，以之为经验的综合之规律)规定之以外，不能以此种方法使其内容确定之。另一方法，名为“由于构成概念之理性使用”；且因概念在此处与一先天的直观相关，故此等概念即以此故为先天的、而能无须经验的资料之助，以十分确定之形相在纯粹直观中授与吾人。关于存在空间或时间中之一切事物，凡就以下之问题所考虑者；(一)此种事物是否为量且其程度如何；(二)是否吾人以之为积极的存在者，抑以之为缺乏此种积极的存在；(三)在何种程度内，此种占有空间或时间之某某事物，为元始的基体，或仅实体所有之规定；(四)是否此种存在与其他存在有为因或为果之关系；(五)最后关于其存在是否孤立，抑或与其他存在有相互关系而彼此依存——此等问题亦以其为此种存在之可能性、现实性、必然性，或与此等等相反者之问题，一切皆属于理性自概念所得之知识，此种知识名为哲学的。但(一)空间中之先天的直观所有之规定(形状)，(二)时间之区分(延续)，(三)乃至“时间空间内同一事物之综合”中所有普遍的要素之知识，及由此所产生之一直观量(数)——凡此种种皆由于构成概念之理性工作名为数学的。

    理性在数学的使用中所到达之极大成效，自必发生此种期望，以为理性或至少理性之方法，在其他领域中，亦将与在量之领域中相同，有同一之成效。盖此种方法具有能使其一切概念在先天的所能提供之直观中实现之便益，由此即成为所谓“控制自然”矣；反之，纯粹哲学当其由先天的论证概念，以求洞察自然世界时，实陷于渺茫之中，盖以不能先天的直观此等概念之实在，因而证实之也。且在精通数学之士，一旦从事彼等之计划，对于此种进程，从未缺乏自信，即在庸众，对于数学家之熟练，亦抱有极大期望。

    盖因数学家关于其数学，从未企图使之哲学化(此诚一难事！)，故理性之二种使用间所有之特殊异点，彼等绝不思及之。自常识假借而来之“通行之经验的规律”，数学家以之为公理。数学家之所从事者，虽正为空间时间之概念(以之为唯一之本源的最)，但关于空间时间概念由来之问题，则绝不关心。复次，数学家以研究纯粹悟性概念之起源以及规定其效力所及范围之事，为多余之举；盖彼等仅留意于使用此等概念而已。凡此种种，数学家若不逾越其固有之限界(即自然世界之限界)，则彼等完全正当。但若彼等于不知不识间越出感性领域而进入纯粹的乃至先验的概念之不安定根据，则此一地域(instabilistellus，innabilisunda不安定地域，浊流)既不容其立足，亦不容其游泳，彼等仓猝就道，所经之路程、痕迹，至此立即消失。反之，在数学中，凡彼等所经之路程，皆成为荡荡大道，即后世子孙依然能以确信，高视阔步于其间也。

    吾人以精密正确规定纯粹理性在先验的使用中之限界，为吾人之义务。但探求此种先验的知识，实有此一种特点，即虽有极明显极迫切之警戒，吾人仍容其自身为虚妄之期望所惑，因而不能立即全部放弃“越出经验疆域以达智性世界之惑入领域”之一切企图。故必须切断此等迷妄的期望之最后一线，即指示在此类知识中以数学的方法探求，决不能有丝毫益处(除更明显展示此种方法之限界而外)；以及指示数学与哲学，在自然科学中虽实携手共进，但仍为完全不同之学问，一方所有之进行程序，他方决不能模拟之也。

    数学之精密性基于定义、公理及证明。顾此等定义、公理、证明，就数学家所解说之意义，无一能为哲学家所成就或模拟之者，我今说明此一事即已满足。几何家在哲学中以其方法仅能制造无数空中楼阁，正与哲学的方法在数学中使用，仅能产生空谈相同。

    哲学之所由以成，正在认知其限界；即如数学家，其才能本为一特殊性格，专限于其固有领域，出此以外，则不能轻视哲学之警告，或傍若无人，一若彼优胜于哲学家者然。

    一、定义。下一定义，就此一语本身所指而言，其实际意义，仅在事物概念之限界内，呈现事物之完全的本源的概念而已。如以此为吾人之标准，则经验的概念绝不能加以定义，仅能使之明晓。盖因吾人在其中所发见者，仅为某种感性对象之微少特征，故吾人绝不能保证不以其语在指示同一对象时有时表现较多特征，有时较少特征。是以在黄金之概念中，一人之所思维者，或在其重量、颜色、坚韧性之外，加以不朽之性质，但其他之人则或不知有此种性质。吾人之用某种特征，仅限其能适合于辨别之目的；新有观察，则除去某种性质及增加其他性质；故概念之限界，绝不能确定。且对于经验的概念，例如“水”一类之概念，加以定义，果有何种效用？当吾人言及水与其性质时，并不就其语所思维者，即已终止，且进而实验之。名词其具有吾人所加于其上之若干特征者，与其视为事物之概念，毋宁仅视为一种记号，较为适当；其所谓定义，仅规定字义而已。第二、先天的授与之概念，如实体、原因、权利、平等、等等，严格言之，无一能加以定义者。盖凡所与概念之明晰表象(就其授与而言，或仍混杂)，除我知其与对象适合以外，我绝不能保证其已完全成就。顾对象之概念，则因其为所授与者，可包括无数晦昧之表象(此等表象在吾人应用其概念时，虽常使用之，但在分析时，吾人多忽略之)，故关于我之概念之分析，其完全程度，常在可疑中，适切例证之多，亦仅足以使其完全程度成为大概正确，绝不能使之成为必然正确。我宁择用阐释之名以代定义之名，盖以阐释之名较为妥善，批判者关于其分析之完备与否，虽尚有所疑，但以此名至某种有效程度而接受之。无论经验的概念或先天的所授与之概念，既皆不容有定义，则所能加以定义之唯一种类之概念，仅有任意制造之概念。我所制造之概念，我常能加以定义；盖因此种概念非由悟性性质或经验所授与，乃我有意自行制造之者，故我必知我用此概念时所欲思维之事物。但我不能谓由此我已对于一真实对象，加以定义。盖若此概念依存经验的条件，例如舟中时钟之概念等类，则此种我所任意制造之概念，关于其对象之存在及可能性，并未有所保证。甚至我自此种概念并不知有否对象，至我之说明与其谓为对象之定义，毋宁谓为表明我之计划。故除包含“容许先天的构成之任意的综合”之一类概念以外，并无任何容许定义之概念留存。因之，数学乃唯一具有定义之学问。盖数学所思维之对象，先天的在直观中展示之，且此种对象所包含者确不能较之概念或多或少，盖因其对象之概念乃由定义而授与者——此乃本源的授与吾人，即无须自任何其他源流引申其定义。对于阐释(exposition)、说明(explication)、表明(declaration)、定义(definition)等等之原拉丁名词，德语仅有(erklarung)一语，故在吾人要求完全摈除以定义之尊称加之哲学的说明时，实无须过于谨严。吾人之所注意者，仅限于以下一点，即哲学的定义绝不能过于所与概念之阐释，而数学的定义则为构成“本源的由心自身所形成”之概念，前者虽仅能由分析得之(其完全程度绝不能必然的确实)，而后者则综合的所产生者也。故数学的定义，乃构成概念，而哲学的定义，则仅说明其概念而已。由此所得之结论如下：

    (甲)在哲学中除纯为试验以外，吾人绝不可模仿数学以定义开始。盖因定义乃所与概念之分析，以概念之先行存在为前提(此等概念虽在混杂之状态中)，而不完全之说明，必先于完全之说明。因之，吾人在到达完全的说明即定义之前，能由不完全的分析所得之少数特征，以推论无数事象。总之，在哲学中精密及明晰之定义，应在吾人研讨之终结时到达之，非以之开始者也。反之，在数学中，吾人并无先于定义之任何概念，概念自身由定义始授与吾人。职是之故，数学必常以(且常能)定义开始。

    (乙)数学的定义绝不能有误谬。盖因其概念由定义始授与吾人，其所包含者，除定义所欲由概念以指示之者以外，绝不含有其他任何事物。关于数学之内容，虽绝无不正确之事物能输入其中，但其所衣被之方式(即关于其精密)，有时亦有缺陷(此种事例虽极少见)。例如圆之通常说明，“圆为曲线上所有之点与同一点(中心)等距离之曲线”，即具有缺点，盖“曲”之规定，实无须加入者也。盖若如是，则必须有自定义所演绎且易于证明之特殊定理，即“线中所有一切点如与同一点等距离，则其线为曲线”

    (无一部分为直者)云云之特殊定理。反之，分析的定义则陷于误谬之道甚多，或由于“以实际不属于其概念之特征加入之”，或由于缺乏“成为定义主要特征之周密”。后一缺点，由于吾人关于分析之完全程度绝不能十分保证所致。因此种种，定义之数学的方法，不容在哲学中模拟之也。

    二、公理。此等公理，在其直接正确之限度内，皆为先天的综合原理。顾一概念不能综合的而又直接的与其他概念相联结，盖因需要越出此二概念之外之第三者，作为吾人知识之媒介。是以哲学因其仅为理性由概念所知者，故其中所有之原理，无一足当公理之名。反之，数学能有公理，盖因其以构成概念之方法，能在对象之直观中先天的直接的联结对象之宾词，例如“三点常在一平面中”之命题是。但仅自概念而来之综合原理，则绝不能直接的正确，例如“凡发生之事象皆有一原因”之命题是。在此处我必须寻求一第三者，即经验中所有时间规定之条件；我不能直接仅自概念获得此种原理之知识。故论证的原理与直观的原理(即公理)全然不同；常须演绎。反之，公理则无须此种演绎，即以此故为自明的——哲学的原理不问其正确性如何之大，绝不能提出此种要求。

    因之，纯粹的先验的理性之综合命题，皆绝不能如“二二得四”命题之为自明的(但往往有人傲然主张此等命题有如是性质)。在分析论中，我曾以某种直观之公理加入纯粹悟性之原理表中；但其中所用之原理，其自身并非公理，仅用以标示“普泛所谓公理所以可能”之原理，至其自身则不过自概念而来之原理耳。盖数学之可能性，其自身必在先验的哲学中证明之。故哲学并无公理，且绝不能以任何此种绝对的态度制定其先天的原理，而必须甘愿承受由彻底的演绎以证明其关于先天的原理之权威。

    三、明示的证明。一必然的证明，在其为直观的之限度内，能名之为明示的证明。

    经验教吾人以事物之所有相，并不教吾人以“事物除此所有相以外不能别有其他”。因之证明之经验的根据，无一能成为必然的证明。乃至自论证的知识中所用之先天的概念，亦绝不能发生直观的正确，即直证的自明证据，固不问其判断在其他关系中如何必然的正确也。故仅数学具有“明示的证明”，盖因数学之知识，非自概念得来，乃自构成概念得来，即自“能依据概念先天的授与之直观”得来。乃至具有方程式之代数方式(正确之答案以及其证明，乃自此等方程式由归约所演绎之者)，其性质固非几何学的，但仍为构成的(以此种学问特有方法之符号构成其概念)。系属此等符号之概念，尤其关于量之关系者，由符号在直观中呈现之；此种方法在其具有辅导的利益以外，由于使其符号一一呈现于吾人目前而得防免推论之误。顾哲学的知识必不能有此种利益，盖以其常抽象的(由概念)考虑普遍的事物，而数学则能具体的(在个别之直观中)同时又由纯粹先天的表象考虑普遍的事物，因此一切误谬立能自明。故我与其称哲学的知识为明示的证明(此种证明顾名思义乃由对象之直观以进行且在其中进行者)，毋宁谓为论述的(论证的）

    证明，盖因此等证明乃仅借语言文字之力(思维中之对象)以行之者也。

    由以上所述之种种，所得结论则为：傲然采取独断的步骤，以数学之名称标识自饰者，实不适于哲学之本质，尤其在纯粹理性之领域内，更不适当，盖哲学虽有种种根据，期望与数学有姊妹的联结，但实不属数学一类之等级。此种矫妄之主张，实为绝不能成就之无聊主张，且实使哲学违反其真实之目的，所谓哲学之真实目的者，即在暴露“忘却限界之理性幻想”，及充分使吾人之概念明晰，以使理性之矫妄的思辨探求，复归于谦恭而彻底之自知之明耳。故理性在其先验的努力中，不可以热烈期望急速前进，一若所经历之途径，乃直接趋向目标者，所承受之前提，一若能安然依赖，无须常时还顾，无须考虑吾人是否能在推论进程中发见缺点，此等缺点乃在原理中所忽略，且使此等原理必须更为圆满规定或全然变更之者。

    我以必然的命题不问其为可明示证明的或直接的正确，分为定说(dogmata)及定理(mathemata)两种。直接自概念而来之综合命题为定说；直接由构成概念所得之综合命题为定理。分析的判断，其关于对象，实际所教示吾人者，仅为吾人所有概念之已包含者；此等判断，并不推广吾人知识于对象概念以外，仅在使概念明晰而已。故此等判断不能名之为定说(此一名词或应译为学说lehrspruche)。关于比二种先天的综合命题，就通常之用语惯习而言，仅有属于哲学的知识之命题，可名为定说；算术或几何之命题，难以此名名之。故言语之习惯用法，证实吾人关于此名词之解释，即仅有自概念而来之判断，始能名之为定说，而基于构成概念之命题，则不能以此名名之也。

    顾在纯粹理性之全部领域中，即在其纯然思辨的使用中，并不见有一直接自概念而来之综合判断。盖就吾人之所论述者言之，理念不能构成“任何客观的有效之综合判断”

    之基础。纯粹理性固曾由悟性概念建立巩固原理，但非直接唯由概念建立之，常间接由此等概念与全然偶然的某某事物，即可能的经验之关系而建立之。当以此种经验(即为可能的经验对象之某某事物)为前提时，此等原理实为必然的正确；但直接就此等原理之自身而言，则绝不能先天的知之。例如“凡发生之一切事象皆有其原因”之命题，无一人能仅自其所包含之概念洞察此命题。故此一命题，虽自其他观点，即自其可能的使用之唯一领域(即经验)，能以完全必然的正确证明之，但此命题非定说。顾此种命题虽须证明，但应名之为原理，不应名之为定理，盖因其具有此种特殊性格，即此种命题，乃使——为其自身所有证明之根据之——经验可能，且在经验中必常以之为前提者。

    今若在纯粹理性之思辨使用中，并无定说用为其特殊主题，则一切独断的方法，不问其假自数学或特行自创，皆为不适当者。盖此等独断的方法，仅用以掩藏缺点、误谬、及陷哲学于歧途而已，盖哲学之真实目的，在使理性之一切步骤极明显呈显于吾人之前。

    顾其方法则常能成为体系的。此乃因吾人之理性自身主观的即为一体系，即在其“由于纯然概念之纯粹使用”中，亦不过“吾人之研讨所能依据统一原理由以进行”之一种体系而已，至其材料则仅由经验提供之。吾人在此处不能论究先验的哲学所特有之方法；今之所论究者，仅在批判的评衡“自吾人能力所能期待之事物”而已——吾人是否能建筑；如能建筑，则以吾人所能支配之材料(先天的纯粹概念)，可期望此建筑物达如何高度。

    第二节 关于纯粹理性争辩的使用之训练

    理性在其一切事业中，必须从属批判；理性如以任何禁令限制批判之自由，则必害及其身，而以一有害之疑虑加之其自身。实无较之“能自此种检讨幸免”，更为重要(由于其效用)、更为神圣之事，盖以此种检讨，铁面无私，并不知有个人之地位荣誉令其尊敬。理性之存在即依赖此种自由。盖理性并无专断的威权；其裁决，无论何时纯为自由公民之同意所成，至此等公民，则每人必容许其(毫无障碍或嗾使)自由发表其反对意见乃至其否决权。

    顾理性虽绝不能拒绝从属批判，但并不常有畏惧批判之理由。理性在其独断的(非数学的)使用中，并不彻底自觉应严格遵守其自身所有之最高法则，即以谦抑态度，乃至完全放弃其一切僭窃之独断的威权，以立于高级裁判的理性之批判的检讨之前而不觉其强迫难堪是也。

    但在理性非处理法官之判决事件，而为处理同等公民之要求事件，其反对此等要求，又仅在防卫自身时，则其情形完全不同。盖以此等要求在其自身所有之肯定中，意在成为独断的，正与在否定之者成为独断的相同，故自人的标准言()，理性能以一种防免一切侵犯之形态及以一种确保所有不惧外来要求之资格赋予之，以保障其自身，惟就真理标准言()，此种资格，固不能决定的证明之也。

    我之所谓纯粹理性之争辩的使用，乃指辩护其命题以反抗“否定此等命题之独断的相反命题”而言。此处之争论，并不在其自身所有主张能不虚伪，而仅在无一人能以必然的正确乃至以较大程度之近似主张其相反方面一点。吾人在此处并不依据宽容保持吾人之所有；盖吾人对于所有之资格，虽不十分具备，但无一人能证明此种资格之不合法，则固十分确实者也。

    纯粹理性之必有矛盾等类事，且以一“为一切争执之最高法庭”之理性，而必与自身争执，此诚可悲之事。在前章吾人已论究此种矛盾；但已知其仅为依据误解之表面冲突。盖理性依据通常偏见，以现象为物自身，乃以两种方法之一，要求其综合之绝对完全(此事在两种方法之任何一方，同一为不可能者)——此一种要求，在现象方面乃绝不能容许者。故所提出之“以自身授与之现象系列有一绝对最初起源”及“此种系列乃绝对的，及就其自身而言，并无任何起源”两命题，其中并无真实之理性自相矛盾。盖此两命题互相一致，可以并存，诚以其为现象之故，就其存在而言(视为现象)，则绝非其自身即绝非所视为自相矛盾之某某事物；至以此等现象为自身独立存在之一种假定，则自必引至自相矛盾之推论矣。

    但尚有其他事例，吾人不能指摘任何此种误解之，故不能以以上之方法处理其中之理性矛盾——例如一方以有神论的态度主张有一最高存在者，一方则以无神论的态度主张并无最高存在者；又如在心理学中，一方以能思维之事物赋有绝对的常住的统一，因而与转变无常之物质的统一有别，而其反对方面则以心非“非物质的统一”，不能免于转变无常。盖因在此等事例中，悟性仅处理物自身而非现象，故此等问题之对象，不杂有任何与其性质相矛盾之异质的要素。故若纯粹理性在否定方面有所主张，其主张乃等于拥护其所否定的争辩之积极理由，则有真实之矛盾矣。诚以在批判“独断的肯定方面所提呈之证明根据”之限度内，固自由容许批判，但并不即以此故而放弃此等肯定主张，此等肯定主张至少理性之实际利益偏护之——此种利益在反对方面实不能陈诉之者也。

    关于“有神”及“有来生”理性所有之两种基本命题，某某思虑深远之士(如苏遂sulzer等)见及过去所用论据之薄弱，以为他日吾人或能期望发见其坚强之佐证，在我则绝不抱有此种意见。反之，我实确信此事绝不能有。盖对于此种“与经验之对象及其内的可能性无关”之综合的主张，果从何处获得其根据。惟绝无一人能独断的以丝毫(极少程度)证明，主张其相反方面，则亦十分确实者也。此因彼仅能由纯粹理性以证明此点，故彼必须从事于证明“所视为纯粹智性之最高存在者及在吾人内部之思维的主体之不可能”。但从何处获得此类知识，使彼有权能就存在于一切可能的经验以外之事物，综合的判断之。故吾人能完全保证永无一人能证明其相反方面，吾人亦无须论究其形式的论据。吾人当能容受此等命题——在理性之经验的使用中，密切与吾人所有理性之思辨的利益相固结不解，且为调和思辨的利益与实践的利益之唯一方策之一类命题。就反驳吾人之反对者(此处之所谓反对者不可仅视为批判者)，吾人实准备告以“事在疑似尚不能裁决”(nonliquet)，此不能不使彼感受烦困者。同时吾人实不惧彼以此种论调反加之吾人自身，盖因吾人常保有理性之主观的格率，此为反对者之所必无者，在此种格率掩护之下，故吾人对于彼之无效攻讦，能冷静视之也。

    由此观之，并无纯粹理性之真实矛盾。盖此种矛盾冲突之战场，应在纯粹神学及心理学之领域中；在此等领域中断无一战士能准备充足，其所持武器，实不足惧。讥笑与大言，为彼之全部武器，此等武器固能视为儿戏，一笑置之者也。此为慰藉理性及鼓励理性之一种见解，盖理性职在扫除一切误谬，若亦必与其自身相矛盾而无平和及静保所有之期望，则理性将何所依恃。

    凡自然自身所组成之一切事物，皆适于某种目的之用。乃至毒物亦有其用途。盖此等毒物乃用以对消吾人体液内所产生之其他毒物，在一切完备之药局中，为一不可缺少之物。对于“纯粹思辨的理性之偏信及自负”所有之反对意见，乃自理性自身之本质所生，故必有其效用及目的，不当蔑视之。何以神意设置“与吾人最高利益有密切关联之许多事物”而远非吾人所能到达，仅容吾人以隐约及疑似之态度理会之——在此种情形下吾人之探索目光与其谓为满足，毋宁更受其激刺？关于此种不确定之事欲贸然有大胆辞说，吾人自当疑此种辞说是否有益，甚至疑其是否有害矣。但关于探讨及批判容许理性完全自由，因而不致妨阻理性注意其固有之利益，则常为最善之事，此固不容疑者。

    此等利益由制限理性之思辨以促进之，实不亚于由扩大思辨以促进之，但当外来影响参杂其间，使理性逸出其本有之途径，以及由“其与理性本有目的不相容之事物”拘束理性时，则常受损害矣。

    故当容许汝之反对者以理性之名发言，且应仅以理性之武器反驳之。此外，对于其结果与吾人实践的利益有关者，实毋庸过虑，盖在纯然思辨的论争中，此等利益绝不受其影响。凡仅用以展示理性某种二律背驰之矛盾者，以其由理性之本质而来，吾人必须倾听之而审察之。就对象之两面考虑，理性自受其益，有此制限，理性之判断，自能更正。故此处之所论争者，实非理性之实践的利益，乃其表现之形相耳。盖吾人在此处虽不当用知识二字，但在最严正的理性之前，吾人仍有充分根据使用十分正当之坚强信仰一语也。

    吾人如询问天性特适于公正判断之冷静的休谟，所以使彼以惨淡苦思之巧辩，颠覆“慰藉人类而于人类有益”之信念——即人之理性具有充分洞察力以到达“关于最高存在者之主张及确定的概念”之信念——者为何，则彼将答以：仅欲增进理性自知之明，且因愤慨有人加理性以危害之故，盖此等人虽夸大理性之力量，但实妨阻理性坦白自承其弱点，此等弱点由理性自行检讨，即行了然者也。在另一方面，吾人若询问专信奉理性之经验的使用对于一切超验的思辨毫无同情之披立斯脱莱(priestley)，所以使彼(彼自身乃一宗教之虔诚教师)推翻宗教二大柱石——自由及灵魂不灭(来生之期望在彼仅视为期待复活之奇迹耳)之动机何在，则彼之所能答者，仅有关于理性之利益一点，盖若吾人欲使某对象选出物质的自然法则(此为吾人所能知及能精密规定之唯一法则)之外，则理性之利益必大受损害。对于“能知如何使其背理教说与宗教利益联结”而怀有善良意向之披立斯脱莱，加以苛责而与以苦痛，实属不当，盖被实不能知其行为固已超出自然科学之领域以外者也。对于性情善良、道德品格毫无缺陷之休谟，当其在此领域内主张其巧为辞说之思辨为正当时，亦当予以同一之谅解。盖世人所有信念上之对象，正如体谟之所主张，完全在自然科学之限界以外，而在纯粹理念之领域中也。

    然则应何以处之，尤其在吾人见及似将危害人类之最善利益时？当无较之吾人由此所不得不有之决断，更为自然更为合理矣。一任此等思想家自由采择其自身所有之路线。

    彼等如显展其才能，如发动更新而深奥之论究，一言以蔽之，彼等如显示其理性，则理性必常有所获。吾人如在不受羁勒之理性所有方策以外，依赖其他方策，吾人如对于反对者高呼叛逆，一若欲召集凡庸，共同赴救火灾(此等凡庸之人并不能理解此种精辟之议论)者然，则吾人将成为笑谈矣。盖在此等议论中所争之问题，并不与人类最善利害有益或有害之事相关，仅在理性以“抽去一切利益之思辨”究能进至何种程度，以及此种思辨是否能说明任何事物，或“必须放弃之，以与实践的利益相交换”等等耳。故吾人且不必执剑赴战，宁愿在批判之安全地位，为一平和之傍观者。此种争斗，在战士方面固极艰辛，但在吾人固能欢迎之者，且其结果(确为完全不流血者)对于吾人理论上之识见，亦必有有益之贡献。盖欲求理性有所启发，而又先行命令理性必须偏袒何方，此实背理之至。且就理性之自身而言，已为理性所抑止而置之于限界之内，故吾人无须召集警卫，意在以市民权力加之于“吾人以其优胜为危险之一方”。在此种辩证的论战中，实无足以引起吾人忧虑之胜利可得。

    理性实亟须此种辩证的论战；且极愿此种论战早日开始而在无拘束之公众赞同下行之者也。盖在此种情形下，批判即能早日成熟，一切争论自必立即终止，论战两方乃能认知所以使彼等争执之幻相及偏见。

    在人类性质中实有不诚实之点，此与由自然而来之一切事物相同，最后必有所贡献于良善目的，所谓不诚实之点即“掩藏真实情绪而表示所视为善良及可信之假饰情绪”

    之一种倾向是也。此种掩藏吾人自身而表面粉饰为有所贡献于吾人利益之一类倾向，不仅使吾人开化，且在某种程度内，渐使吾人道德化，固毫无疑义者也。盖在吾人不能由礼让、诚实、谦抑之外表以透视其内部之时期内，吾人乃在围绕吾人之外表善良之真实例证中，发见一改进自身之学校。但此种“表现吾人自身优于吾人所有实际情形及表示吾人并未参有之情绪”之倾向，仅用为临时处置，引导吾人脱离野蛮粗鲁之状态，而容吾人采取至少知其为善良之外表的行动。但当真实之原理已行发展，且成为吾人所有思维方法之一部分时，则此种伪饰必日益为人所猛烈攻击；否则此种伪饰将腐蚀人心，且以虚饰外表之杂草妨阻盖良情绪之成长矣。

    乃至在思辨的思想之表现中(此处公正坦白以主张吾人之思想本极少障碍，且以虚伪行之，亦未见有益)，不幸乃亦见有不诚实及虚饰伪善等事。世无较之“以虚伪方式传达思想以掩藏吾人对于自身主张所感觉之疑点，或对于吾人自身所认为不充足之证明根据与以决定之外表形相”，对于知识，更为有害，在纯然个人的虚荣孕育此等秘密计划之时期内(此为与特殊利益无关，且为“不易容许其必然正确”之一类思辨的判断之普通情形)，此等个人的虚荣乃为其他之个人虚荣在其夺取公众接受之进程中所对抗；于是终局所得之结果，乃亦与完全由正直诚实之进程所得之结果无异(此则得之更速)。

    常人之见解，以为“醉心微妙论辨之人，其目的唯在动摇公众福利之基础时，与其静默退让至仅成为一实践的信念，而迫使吾人自承缺乏思辨的必然正确性，使假定之敌得占优胜，毋宁进而以伪辩的论据促进善良主张”，不仅贤明可许，且实堪嘉尚。顾我则不能不以为世无较之奸诈、虚伪、欺骗、与维护善良主张之目的，更为根本不相容者。在纯粹思辨之事项中，吾人评衡理性所引之意见时，吾人应以完全真诚的态度出之，此乃所能要求之最小限度。吾人对于此一小事果能确实如所期望，则关于神、灵魂不灭、自由等之重要问题，早已解决，或立即到达一结论矣。故目的纯洁与主张善良之为反比例，乃常有之事，且正直诚实之人，在攻击一方，较之拥护一方，或更易于得之也。

    故我假定为我之读者不愿见以不正之方法辩护正当之主张；且又假定读者因而一致同意以下之点，即依据吾人之批判方法，不顾通常所有之事，而唯注意于所应有之事，其实则不会有纯粹理性之论争也。盖关于一事物，两方皆不能在现实的经验乃至可能的经验中表出其实在性，则两人如何能进行其论争(此一种论争，两方惟熟思事物之纯然理念，欲自此纯然理念以抽绎理念以上之事物，即对象自身之实在性)？彼等既皆不能使其正面主张为人所真实理解及使之正确，惟攻击驳斥其反对者之主张而已，双方究有何种方策以终止其论争？以下之点，乃纯粹理性所有一切主张之运命：即因此等主张超越一切可能的经验之条件(出此条件以外真理之确证绝不可能)，同时又须使用悟性法则(此等法则仅适于经验的使用，但无此等法则，则在综合的思维中不能前进一步)，故两方皆不能避免各自暴露其弱点，因而各能利用他方之弱点。

    纯粹理性之批判，可视为纯粹理性所有一切论争之真实法庭；盖此批判不卷入此等论争(即直接对于对象之论争)之中，而旨在依据其最初所制定之原理，规定及评衡普泛所谓理性之权利而已。

    在缺乏此种批判时，理性殆在自然状态中，唯由战争始能建立及维护其主张及要求。

    反之，批判则按其自身所设定之根本原理，到达其所有之一切断定，无一人能疑及其权威，使吾人保有法律的秩序之平和，在此种秩序中，吾人之争执，唯由所认为法律的行动之方法以行之。在前一状态中，争执以互称胜利而终结，其后仅有调停者所安排之一时休战；在后一状态中，则争执乃以司法的判决而终结，此种判决以适中冲突之根本所在，故能保持永久之和平。独断的理性所有终止无期之争执，最后迫使吾人求助于批判理性自身及基于此种批判之立法以消灭争端。一如霍布斯(hobbes)所言，自然状态乃一不正及暴乱之状态，吾人除中止此种状态，服从法律之制裁以外，实无他途可择，至法律之限制吾人之自由，仅欲使其与他人之自由及全体之公益相一致耳。

    此种自由，自有权将吾人自觉所不能处理之思想及疑点公开请求评论，而不因之被人斥为危险可厌之市民。此乃人类理性所有基本权利之一，人类理性除认“每人于其中皆有其发言权之普遍的人类理性”以外，不认有其他任何法官。且因所能改善吾人状态之一切改进，必自此种普遍的人类理性之源流得之，故此种权利乃神圣而不可侵犯者。

    吾人声斥反对或攻击“已为社会大部分及最良部分所赞同之观点”之大胆主张为危险，实不智之甚；盖若如是，则是以此等反对主张所不应具有之重要性归之矣。无论何时，我闻及才智之士有否定人类意志自由、来生期望、及神之存在之证明时，我必热望读其书，盖我期由彼之才能以增进我关于此等事项之识见。顾在我未展读其书之前，已完全确定彼所有之特殊主张无一有正当理由；此非因我自信关于此等重要命题具有决定的证明，实因“以纯粹理性之一切源流展示于我”之先验的批判，已完全使我确信理性在此领域中，固不能到达肯定的主张，且亦不能建立(甚或更有所不能)任何否定的断论。盖自由思想家果从何处获得其所自诩之知识，例如“并无最高存在者”云云之知识？此种命题在可能的经验之外，因而在一切人类之洞察限界以外。至独断的拥护善良主张者之辩解，则我绝不欲读之。盖我已预知彼之攻击其敌人之伪辩的论据，仅欲使其自身之伪辩的论据得人承认耳；且我又知人所熟知之虚伪的论据，实不及新奇及钩心斗角所创建之虚伪的论据，能以如是多材料提供新观察。反对宗教者，就彼自身所有之方法而言，实亦独断的，但彼实与我以应用及改善(在某一方面)我之批判原理之最适机缘，同时我又无须顾虑此等原理有丝毫为其所危及也。

    然则青年(至少在其受大学教育时)是否对于此种论著，不可接近，非至其判断能力成熟以后，或宁在吾人所欲贯输彼等之学说在被等心中已根深蒂固足以抵抗“令其趋向相反见解”之引诱(不问此种引诱来自何方)以前，不可不极力戒勉其不可早知此种危险之命题乎？

    吾人如在纯粹理性之事项中固执独断的进程，而以严格抗争的形态处置吾人之论敌，即由吾人自身加入论战，因而自行准备所以维护相反主张之证明，则此程进程在当时确最适切，但就久远而言，则世无较之“在一时置青年理性于保护之下”之愚拙而无效果者也。此固一时能卫护青年抵抗诱惑。但当青年以好奇心或爱时尚而注意及此等著作时，则青年之信念是否能经历试验而不为动摇？无论何人在抵御论敌之攻击时，仅有独断的武器可用，而不能发展所隐藏于彼自身胸中与论敌胸中所有者相同之辩证性质，则彼实处于危险之地位。彼见新奇引人之伪辩的论据与“久已不能动人且反足令人疑其利用青年轻信之伪辩的论据”对抗。以致彼信为欲表示其已脱离幼稚训练而趋于长成，除排弃此等怀有善意之警劝以外，实无较善之方法；且以彼习于独断论之故，乃一口饮尽“以相反之独断论毁灭彼所有一切原理”之毒药。

    在大学教法中，吾人应遵循“与现今为人所欢迎者正相反”之途径——常准备以纯粹理性批判中所有之彻底教训为依据之教法。盖欲使此种批判原理务能极早发生作用，且欲表示此种批判原理，即在辩证的幻相发展至最高度之际，亦有其充分力量，则在独断论者所视为可惧之攻击，应使其对于学生之理性发挥充分之力量(学生之理性虽仍微弱，然已由批判启发之)及容许学生获有由自身检讨之机缘，引用批判原理，逐一检讨攻击者所有主张之如何毫无根据，此实为绝对所必需者也。以解决此等论据，使之烟消云灭，在彼实毫无困难，故彼极早即自觉其所有防卫自身抵御此种有害的欺诈之能力，此等欺诈之于彼，最后必完全失其所有之诱惑力。毁灭论敌所有结构之一种痛击，自必同一毁灭彼自身亦或欲建立之任何思辨的结构。顾此点并不丝毫使彼有所不宁，盖因彼已无须此种托庇之所，且在实践方面仍保有极大期望，彼在实践方面，确能期望发见“所能建立彼之合理的有益的体系”之坚强根据。

    故切实言之，在纯粹理之领域中，实无争执可言。两方皆凿空蹈虚，皆与自身所有之阴影斗，盖因彼等所争者已出自然界限之外，彼处则绝无事物能为彼等以独断的体会所争夺所把持者也。一任彼等争斗，顾彼等所击破之阴影又复立即团聚为一，恢复常态，此正如天堂之勇士，时以不流血之争斗为消遣娱乐之具。

    但吾人亦不能承认有纯粹理性之怀疑的使用，类如所可名为理性一切争论中之中立原理。使理性自相冲突，与正反两方以武器，然后以冷静讥讽之态度傍观其猛烈之斗争，此自独断论之观点言之，实非佳事，而显见其为幸灾乐祸之恶质。但吾人苟思及独断论者之顽固不化、大言不惭、以及其坚拒以任何批判裁抑其主张，则除使另一方与之有同等资格之大言与此一方之大言相冲突以外，实无其他可采之途径，在此冲突中，所期望者，在由论敌之抵抗，至少能使理性爽然自失，对于自身之矫妄主张有所怀疑，而愿倾听批判也。但一任吾人只安于此等疑点，因怀疑理论而推崇信仰及自承无知二者，为不仅对于独断论者之自满对症发药，且又为终结理性自相矛盾之正当方法云云，则实为一无益之举，绝不足以克服理性之不安者也。就怀疑方法而言，最善亦不过为“觉醒理性之美满的独断迷梦，而引之进入更精密的检讨其自身地位”之方策而已。顾因规避令人烦困之理性纷争事务之怀疑方法，其外表颇似吾人到达哲学中永久和平之捷径，即不如是，至少在以“蔑视一切此种研究佯为表示其具有哲学的资望”之人视之，为其所欢迎之途径，故我以阐明此种思维方法之真相为一至要之事。

    纯粹理性在其内部冲突时怀疑的满足之不可能自觉无知之意识(除此种无知同时认为必然的以外)，并不以此终止我之探究，宁以其无知正应成为探究之理由。一切无知或为关于事物之无知，或为关于知识之机能、限界之无知。无知若仅为偶然的，则在前一类无知中，必激动我关于事物(对象)之独断的探究，在后一类之无知中，则必激动我关于可能的知识限界之批判的探究。但“我之无知而为绝对的必然，因而放弃一切探究”之一事，不能自观察方面经验的证明之，仅由关于吾人知识之根本源流，批判的行其检讨以证明之。故除先天的根据以外，不能决定吾人理性之限界；顾在另一方面，以吾人之知识范围不能确定不能不有所不知者之理性界限，则由参照吾人虽尽知一切亦尚有应知者留存其后之事可后天的认知之。关于吾人所无知之前一种类之知识(按此指依据先天的根据以决定理性之限界)，仅由批判理性自身而可能知之者，故为学问；后一种类(按此指后天的不能尽知)则仅为知觉，吾人不能谓自知觉可推论其所及之程度如何远也。我若就地球所显现于感官者，表现其为具有圆形地平线之平面，则我不能知其延展至如何程度。但经验所教示我者，凡我所往之处，常见有围绕我之空间，我能在此空间中更向前进行；于是，我知在任何所与时间中我所关于地球之实际知识之限界，但不知一切可能的地理学之限界。顾我若进至如是程度，知地球之为球形，其表面之为球面，则我即自其一小部分，例如自其一经纬度之量，亦能依据先天的原理，确定的知其直径，由直径以知地球之总体面积；故我对于此地球，表面所包括之种种对象，虽属无知，但关于其圆周、大小及限界，则固有所知也。

    吾人知识所有一切可能的对象之总和在吾人视之似为一具有明显地平线之平面——即在其周围一望之范围内，包括此平面之所有一切吾人所名为“不受条件制限之总体”

    之理念。欲经验的到达此种概念，实不可能，且依据一确信之原理欲先天的规定其概念之一切企图，亦已证明其无效。顾由纯粹理性所提出之一切问题，则仍为关于地平线以外、或在其境界线上果有何物之一类问题。

    体谟乃关于人类理性之地理学者之一，此等地理学者以为将此等问题置之于人类理性之地平线以外，即已处理之矣——推此一种地平线，彼尚不能规定之者。休谟尤特详论因果律，所见甚是，以为因果律之真理，乃至普泛所谓有效原因之概念所有之客观的效力，非根据洞察，即非根据先天的知识，故因果律所有之权威，不能归之于必然性，仅能归之于其在经验过程中所有之普遍效用，及自此种效用所得彼所名为习惯者之主观的必然性。由吾人理性无力以超经验之形相使用此种原理之故，休谟乃推断理性所有超越经验的事物之一切越权主张为空虚无效。

    此一类进行程序——检讨理性所有之事实，若必须责难，则责难之——可名之为理性之检举。此种检举，自必致疑及“原理之一切超验的使用”。但此仅为第二步，绝不能以此完成研讨工作。在纯粹理性事项中之第一步，标识其在幼稚时期者，乃独断的。

    第二步则为怀疑的，及指示经验使吾人之判断力较为贤明，较为周密。但尚须有第三步，此为完全成熟之判断力所能采取之步骤，根据“已证明为普遍性之确信原理”，即非检讨理性所有之事实，乃就理性所有能力之全部范围及理性对于纯粹先天的知识之适合倾向，以检讨理性之自身。此非理性之检举，乃理性之批判，由此所证明者，非理性现有之疆界，乃其确定的必然的限界，非关于此或彼某部分之无知，乃关于其某一种类一切可能的问题之不可知，凡此等等，皆自原理证明之，非纯然推测所能到达者也。故怀疑论乃人类理性之休憩所，在此处，理性能反省其独断的漫游旅程，检查理性所在之地域，俾在将来能更正确选择其途径。但此非能永久安居之处。此种永久安居之处，仅能由完全正确之知识得之，所谓完全正确之知识，乃对于对象自身及“吾人关于对象之一切知识所有之限界”二者之正确知识。

    吾人之理性，非如一延展至不知所届，其限界仅能约略认知之平面；此实须以之与一球面相比较，其半径能自其表面上弧形之曲线规定之——盖即谓能自先天的综合命题之性质规定之——由此吾人又能举示其容积及限界。出此球面(经验之领域)之外，绝无能为理性对象之事物；不仅如是，即关于此种设想的对象之问题，亦仅与理性以之图满规定“归摄于悟性概念下及能在经验的范围内见及之关系”者之主观的原理有关。

    吾人实际具有先天的综合知识，此由在经验之先预测经验之悟性原理所证明者。任何人若不能完全理解此等原理之可能性，其初被自倾向于怀疑此等原理是否实际先天的存于吾人内部中；但彼不能即以此故，宣告此等原理在悟性力量以外，因而以理性在此等原理指导下所采取之一切步骤为空虚无效。彼之所能言者仅如是，即：吾人如能洞察此等知识之起源及其真实性质，自能确定吾人所有理性之范围及限界，但在未能有此种洞察以前，则任何关于理性限界之主张，皆任意言之者耳。以此之故，对于一切独断的哲学之彻底的怀疑(此种哲学乃未经批判理性自身而进行者)，完全正当；但吾人不能因而完全否定理性有采取向前进展步骤之权利——吾人一度已为理性准备及由更彻底准备之根据使之确保其向前进展之途径。盖纯粹理性所呈显于吾人之一切概念乃至一切问题，其来源不在经验中而完全在理性自身中，故必容许解决，且关于其有效力或无效力亦必容许决定之者也。吾人并无权利忽视此等问题，一若其解决实以事物之性质为断者然，因而吾人不能借口于无能力，拒绝进一步之研讨；盖因此等理念皆理性自身所产生，自有对其效力或其惑人的辩证的性质说明之责任。

    一切怀疑的争辩，应专向独断论者，盖独断论者对于彼所以为基础之客观的原理，不挟任何疑虑(即毫无批判)，沾沾自得向其所采之途径进行；怀疑的争辩，应计划唯使此种独断论者失其面目，因而使彼有自知之明。顾就此种争辩之自身而言，关于决定何者能为吾人所知，何者吾人所不能知，实不能使吾人有丝毫用处者也。理性所有一切独断的企图之失败，皆属事实一类，使此等理性事实受怀疑论之检举，常为有益之事。但此种怀疑论之检举关于使理性期望在未来之企图中较有所成就及在此基础上建立其主张之理性期待，绝不能有所决定；因之纯然检举，不能终结关于人类理性所有权利之争执。

    休谟殆为一切怀疑论者中最优秀之士，关于“觉醒理性使之自行检讨之怀疑方法”

    所能及之影响，实无人能与之匹敌。故吾人在合于吾人目的之范围内，究明如是聪明可敬之人所用之推理过程及其错误，自必有以酬吾人之劳——此一种推理过程，在其出发时，确在真理之轨道上者。

    休谟殆知在某种判断中，吾人越出吾人关于对象所有之概念(彼虽从未推阐此事)。

    我名此种判断为综合的。至说明我如何能由经验越出我所已有之概念，则绝非难事。经验自身乃知觉之综合，因此我由知觉所得之概念，因增加其他知觉而亦增加。但吾人假定吾人自身能先天的超出吾人之概念以扩大吾人之知识。此则吾人或由纯粹悟性企图为之，此乃关于至少能为经验之对象者，或由纯粹理性企图为之，此乃关于绝不能在经验中见及之事物，性质乃至此种事物之存在。顾吾人之怀疑的哲学家，则对于此应有区别之两种判断，并不区别，直前径行以概念之此种自行增殖，及所可谓为不由经验受胎，悟性及理性方面之自行生殖为不可能。故彼以此等能力所有一切假定的先天原理为空想，断言此等原理不过由经验及其法则所发生之“习俗所养成之一种习惯”，因而纯然经验的，即其自身乃偶然的一类规律，吾人乃以所假定之必然性及普遍性归之。为欲维护此种惊人的主张，彼乃引用普遍所承认之因果律。盖因无一悟性能力能使吾人自一事物之概念到达“普遍的必然的由此所授与之其他某某事物之存在”，故彼信为彼能断言在缺乏经验时，吾人绝无任何事物能增殖吾人之概念，及使吾人能有正当理由提出先天的如是扩大其自身之一种判断。日光融化白蜡，而又使土块坚硬，彼指出无一悟性能自吾人关于此等事物所已有之概念，以发见此等事实，更不能依据法则以推断此等事实。仅有经验能教吾人以此种法则。顾就吾人在先验逻辑中之所发见者，吾人虽不能直接越出所与概念之内容，但在与第三者事物，即与可能的经验相关时，吾人仍能知其与其他事物联结之法则，且以先天的形相知之。我固不能离去经验先天的以任何特殊的方法自结果以决定其原因，或自原因以决定其结果，但若以前坚硬之蜡今乃融化，则我能先天的知必有某某事物在其前(例如太阳之热)、融化之事乃依据固定法则继此某某事物而来者也。故休谟之误，乃在以吾人依据法则所决定者之偶然性，推论法则自身之偶然性。彼以“越出事物之概念，到达可能的经验”(此为先天的发生，乃构成概念之客观的实在性者)与“现实的经验对象之综合”(此则常为经验的)相混。

    故彼以亲和性之原理(此根据于悟性而肯定必然的联结者)与联想之规律(此仅存于模拟的想像力中，且仅能展示偶然的联结而非客观的联结)相混。

    就其他之点而言，休谟乃一世罕与匹之锐利思想家，至其所有怀疑论之误谬，主要由于彼与一切独断论者所共有之缺点而来，即彼对于所能归之于悟性之一切种类之先天的综合，并未有一系统的评衡。盖彼若有一系统的评衡，则彼将见及(仅指种种可能的例证之一而言)永久性之原理实即此种性格之原理，且与因果律相同，乃在经验以前“预测经验”之原理。于是被对于悟性及纯粹理性所由以先天的扩大其自身之种种活动，自能制定其确定之限界矣。顾不如是，彼仅限制悟性而不明定其限界，且虽普遍不信任，而对于吾人所不可避免之无知，则又不能提供任何确定的知识。盖彼虽检举某种悟性原理，彼实未尝企图以批判之评量权衡，就悟性所有之一切力量检定悟性之自身；彼之否定“实际非悟性所能提供者”，固属正当，但彼又进而否定悟性所有先天的扩大其自身之一切力量，且即如是，彼又绝未就悟性之全体而检验之。故一切怀疑论所应有之运命，亦复降于休谟，即彼自身所有之怀疑的教说亦成为可疑之事，以其仅依据偶然之事实，而非根据于“能迫使独断论的主张必然放弃其一切权利”之原理。

    加之，彼之攻击，主要虽在理性之辩证的越权主张，但彼在悟性之极有根据之主张与理性之辩证的越权主张之间，并未设有区别。因之，理性要求“放任其自身”之特有热诚，并未稍受影响，仅一时有所妨阻耳。理性并未觉其所欲放纵其自身之场处为人所封锁；因之即在某某特殊方向感受阻塞，理性亦不能完全停止此等冒险事业。反之，此种攻击仅引起敌对准备，而使人更益冥顽固执己见。但对于理性之一切力量有一周密完全之评量——以及“对于理性在最适当之狭小疆域内之所有权所由以获得确实性，且因而又知过大要求之为无益”之信念——即足终结一切争执，而使理性安于“有限的而无争执”之世业矣。

    无批判之独断论者，以彼并未测定其悟性之范围，因而并未依据原理规定其可能的知识之限界，故此等怀疑论的攻击，在无批判的独断论者，不仅感有危险，且将毁灭之也。盖独断论者并未预知彼之能力能扩大至如何程度，且信为此等限界仅能由“尝试与失败”之单纯方法决定之。其结果，则当攻击来时，彼所不能辨正之主张，即令仅有其一，或此种主张含有彼所不能以任何原理说明之幻相，其疑点即遍及于彼所有之一切辩论，不问此等辩论表面如何动听也。

    故怀疑论乃一严格教师，督使独断论的推理者发展“悟性及理性之坚实批判”。当吾人已进步至如是程度，则毋庸更惧攻击，盖吾人已知以吾人实际所有与完全在吾人所有以外者，严为区别；且因吾人对于在吾人所有以外之领域，并无任何要求，故吾人不能陷入关于此一领域之争执。是以怀疑的程序就其自身而言，对于理性之种种问题，虽不能有满意之解答，但此种方法由于引起理性趋于思虑周密，及指示适于确保理性之“合法的所有”之根本方策，实为解答之准备途径。

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    第三节 纯粹理性关于假设之训练

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    第三节 纯粹理性关于假设之训练

    以吾人之理性批判最后所教吾人者，为吾人不能以“理性之纯粹的思辨的使用”到达任何知识，顾是否对于假设有较大之领域？盖在吾人不能有主张之处，是否并最少限度创造理论、表示意见之自由亦无之？

    想像力若非纯然幻想的，而为在理性严密监视下之创造的；则必常预有“十分确实而非想像的或仅意见”之某某事物，即对象自身之可能性。此种可能性一度建立以后，关于其现实性，自能容其以意见立论；但此种意见，如非无根据者，则必与现实所授与者相联结，在此种联结内，此意见即为正确，盖因其用为说明现实所授与者也。所以，假定惟在斯时，始能名为假设。

    以吾人关于力学的联结之可能性，不能先天的构成丝毫概念，又因纯粹悟性之范畴，不足规划任何此种概念，仅在经验中遇及此种概念时，用以理会之而已，故吾人不能依据此等范畴，以经验中所不容有之任何新性质，创造的想像任何对象；因而吾人不能在任何正当的假设中使用此种对象；否则吾人乃以理性根据于空想，而非根据于事物之概念矣。故发明任何新本源的力量，例如无须感官之助，即能直观其对象之悟性；又如无须任何接触即能吸引之力；又如存在空间中而又非不可入者之新种类实体，皆为不可许者。又如设想“与经验中所见完全相异”之实体间交通方式，以及非空间的之占居、非时间的之延续，亦皆为不应有者。总之，吾人之理性仅能以可能的经验之条件用为事物可能性之条件；绝不能进而构成完全脱离此等条件之事物概念。盖此种概念虽非自相矛盾，但无对象。

    就以前所述，理性概念乃纯然理念，并无“在任何经验中所能见及”之对象。但此种概念并不即以此故而能指其所设想之对象为可能的。此种概念，吾人仅以之为想当然者，盖欲因此吾人能以“经验领域中悟性之系统的使用之规整的原理”建立于其上耳(作为辅导的拟议)。除此种关系而外，此种概念纯为思维上之空想存在物，其可能性不可证明，因而不容以假设之性格用之于说明现实的现象。思维“心”为单纯的，自极可容许，盖欲依据此种理念，以心所有能力之完全的必然的统一，用为吾人说明“心之内部现象”之原理；固不问此种统一绝不能具体的认知之者也。但假定“心”为单纯的实体(一超验的概念)，则是提出一种不仅不可证明(如在许多物理的假设之事例中者然)，且为十分盲目武断、姑妄言之之命题矣。盖单纯的事物绝不能在任何经验中见及之；且所谓实体，此处若指感性的直观之永久对象而言，则单纯的现象之可能性，乃完全不可理解者。理性并未提供任何充分根据以假定(即作为一种意见亦有所不可)纯然直悟的存在事物，或属于感性世界所有事物之纯然直悟的性质——吾人虽亦不能自称有任何洞察能使吾人有正当理由独断的否定之(以吾人并无关于此种事物可能或不可能之概念)。

    在说明所与现象时，除此等已发见其依据现象之已知法则与“所与现象”联结者以外，并无其他之事物或说明根据，可以引证。“以理性之纯然理念用为说明自然的存在事实”之先验的假设，实际并非说明；若由此进行，则是以吾人绝不理解之某某事物说明“吾人就已知之经验的原理所未充分理解之某某事物”矣。且此种“假设”之原理，至多亦不过用以满足理性，而非用以促进悟性关于对象之使用。自然中之秩序及目的性，必须以自然根据及依据自然法则说明之；即最妄诞之假设，如仅为物理的，则较之“仅欲有一说明而假定”之超自然的假设(如诉之于神的创造者一类之假设)，可容受多矣。

    此种超自然的假设，形为理性怠情之原理(ignavara－tio)，盖欲以一纯然理念为休止点(与理性十分适合之理念)，吾人势必略去一切原因，而此等原因之客观的实在性，至少关于其可能性，则固能在经验过程中认知之者。至此等原因系列所有说明根据之绝对的总体，关于自然的存在事事自须提示，并未有任何困难；盖因此等存在事实仅为现象，吾人对之，绝无须要求综合条件系列中所有任何种类之完全性。

    在理性之思辨的使用中，求之于先验的假设，及以为“吾人诉之于超自然的，即能补正物理的说明根据所有之缺陷”云云，乃绝不能容许者。对于此种进行程序之反对理由有二：一则以理性由此绝不能丝毫有所进展，且断绝其自身所有使用中之一切进路；一则以此种放纵理想之法，终局将夺去理性在其固有领域中(即在经验之领域中)耕耘所得之一切成果。盖凡在说明自然的存在事实发见有困难时，随处常有一“先验的说明根据”，以免除吾人前进探求之困难，于是吾人之研究，非由洞察而终结，乃由——最初即构成为必然包含“绝对元始者之概念”之——一种完全不可理解之原理之助而终结之也。

    容许假设之第二要求，乃在其充分先天的说明实际所与之结果。顾吾人若因此种目的须求助于补充的假设，则将令人疑及此等假设纯为空想；盖每一假说需要解释辩正，明其不妄，正与基本的假设之所需者相同，故此等假设不能信任为可恃之证据。吾人若假定一绝对完全之原因，则在说明世界中所展示之目的性、秩序、广大等等，自不致张皇失措；但就明显之变异及害恶而言(至少就吾人概念之所判断者)，则欲维护原有之假设，以应付此等变异及害恶所提示之相反事实，自须有其他新假设。若以“人类心灵之单纯的圆满自足”，用为说明心之现象，则为“与物质中所生变化相类之现象”而来之某种困难(成长及衰灭)所反驳，故吾人须求助于新假设，顾此种新假设诚或不无可信，但除求其维持者之一类意见(即基本的假设)与以证明以外，尚不能有可靠之证据。

    此处所引“为理性所有主张之例证”——心之非物质的统一及最高存在者之存在等——如非提出之为假设而以之为先天的所证明之教义定说，则我除告以须注意其证明应有明示证明之必然的确实性以外，我今不欲论究之。盖所从事于说明者不过此等理念之实在性为大概如是，其谬正与欲证明一几何命题之纯为大概如是者相同。理性在其离一切经验而使用时，或能完全先天的知其命题以及知其为必然的，或则绝不能有所知。故理性之判断，绝非意见；理性或必须放弃一切判断，或必须以必然的正确性肯定之。至对于“属于事物者等类事项”所有意见及大概如是之判断，仅能在说明现实所授与之事物时提出之，或为“依据经验的法则，由实际所与事物之根底中所有事实而来”之结果。

    故意见及大概如是之判断，仅与经验之对象系列相关。在此领域以外形成意见，则纯以思想为游戏耳。盖斯时吾人尚须以其他意见为前提——即由不确实之途径或亦能到达真理之意见是也。

    但在论究纯粹理性之纯然思辨的问题时，假设虽不能为建立命题于其上之用，但为拥护命题起见，此等假设固仍完全可容许者；盖即谓假设不可以任何独断的形态用之，仅能以争辩的形态用之。所谓拥护命题，我非指对于其主张增加新根据而言，仅指论破“敌方用以摧毁此种主张之伪辩的论据”而言耳。顾纯粹理性所有一切综合命题，皆有此种特点，即在主张某某理念之实在性时，吾人固绝不能有“足以使吾人命题正确”之知识，但吾人之论敌亦不能主张其相反方面。此种人类理性所有冒险尝试之运命相等，在思辨的知识中并不偏袒一方，此理性之所以常为争斗无已之战场也。但理性关于其实践的使用，则有权设定“在纯然思辨领域中无充分证明绝不容假定”之基本的某某事物。

    盖所有此种假定，虽破怀“思辨完善无缺”之原理，顾实践的利益，则与此种原理绝不相关。在实践的范围内，理性有种种所有权，关于此等所有权无须提呈证明，且理性亦不能提供之者。因之，证明之责任，厥在论敌一方。但因后者关于所争论之对象在其所欲证明其不存在者，其一无所知，与前者欲主张其实在者相同，故“以某某事物为实践上必然的假定”之人，显然居有利之地位(meliorest conditio posside。tis所有者居有利之地位)。盖以彼自卫其所有善良主张，能自由运用敌方所用以攻击此种主张之同一武器，即假设是也。此等假设，意不在增强关于此方主张之证明，仅在显示敌方关于所争论之事实，在彼所自以为关于思辨的洞察优胜于人者，实则更一无所知耳。

    故在纯粹理性之领域中，仅容以假设为战争之武器，仅为防卫权利而用之，而非用以建立权利也。但吾人必须常在吾人自身中，探求敌方。盖思辨的理性，在其先验的使用中，其自身即为辩证的；吾人所恐惧之驳论，实在吾人自身中。吾人欲消灭此等反对论，俾能建立永久和平，吾人必须搜寻此等反对论一如吾人在权利诉讼事件中之所为者然，盖此等权利主张虽已陈旧，但绝不成为丧失时效者也。外表之平静，纯为虚有其表之平静。深藏人类理性本质中之扰乱根苗必须铲除之。顾除“吾人与之以自由，乃至与之以滋养，使其滋生长养，以显现于吾人之前，从而完全摧毁之”以外，尚有何术足以铲除之？顾吾人必须自身设想任何论敌所从未思及之反对论，且与论敌以吾人所有之武器而穿其处于彼所能渴望之有利地位。在此种种中，吾人绝无所惧，且有大望，即吾人因之能获得以后不再受人攻评之一种所有是也。

    故为准备完全起见，在其他种种准备事项中，吾人更需纯粹理性之假设。盖此等假设虽以未受任何经验法则之锻炼而为不良之武器，但其尚有效力，正与敌人之所用以攻击吾人之武器相等。故若假定(在某种非思辨的关系中)“心之本质非物质的，不受物质的变化之影响”，而遇及此种困难，即经验似证明“吾人心力之发扬及错乱，同为吾人所有肉体的器官之种种变状”，则吾人能以以下之基本假定减弱此种证明之力，即假定肉体仅为“在吾人现有状态中(在此生中)用为吾人所有全部感性能力以及一切思维之条件”之基本现象，以及假定其自肉体分离，可视为吾人知识能力之感性的使用终结，智性的使用开始。如是见解，肉体始不为思维之原因，而仅视为思维之制限的条件，因而肉体虽实促进感性的动物的生活，但即据此事实，应以肉体为“纯粹的精神的生活”之障。动物的感性的生活之依存肉体的组织，当不能因之证明吾人全部生活依存“吾人所有肉体的器官状态”之上。吾人应更进一步，探求所从未提及或从未充分发展之新反对论。

    生育一事，在人与在非理性之生物相同，惟机缘是赖，且常视资生之道，统治者之气质心境，乃至罪恶等等情形而定。此种情形乃使假定人有永久生命十分困难，即假定“其生命在其出生之初，情形即如是无聊，如是完全依属吾人自身选择”之生物，乃能有延展至永久未来之生存之云，自必十分困难。至关于全体种族(在此地上者)之延续，则此种困难可以忽视，盖各个事例中所有之偶然情形，仍从属一普遍法则，惟就各个体而言，则由如是微细之原因以期待如是效力重大之结果，确见其极为可疑耳。顾吾人能提出一种先验的假设以答复此种驳论，即谓一切生命(按即普泛所谓生命)，严格言之，仅为直悟的，不受时间变化之影响，既不以生而始，亦不以死而终；且此生仅为现象，即纯粹精神的生活之感性的表象，而全部感性世界，则纯为在吾人现有知识状态中所飘浮于吾人目前之图画，其自身殆如梦幻，并无客观的实在性；又若吾人能直观吾人自身及事物，一如其实有之相，则吾人即能在一精神世界中观察吾人自身，吾人与此种世界之唯一真实之交通，非由出生而始，自亦不由肉体死亡而终——生与死二者纯为现象。

    顾关于此种种，吾人实一无知识。吾人仅以假设的形相，借此以抵御反驳；并非实际主张之。盖此尚不能列为理性之理念，仅为自卫起见所规画之概念耳。惟吾人在此处进行，完全与理性相合。吾人之论敌妄以缺乏经验的条件即等于证明吾人所有信念之全部不可能，因而假定被已竭尽所有之可能性以推论者。今吾人之所能为者，唯在对于此种论敌，指示彼之不能为纯然经验之法则包括可能的事物之全部，正犹吾人之不能在经验以外到达任何足证吾人理性有正当理由所到达之结论。任何人以防卫之假设的方策，抵御其论敌所有粗率矫妄之否定，切勿以其意在采取此等意见为彼自身所有之意见；当彼已能处置其论敌之断独的矫妄主张以后，即置此等意见于不顾。盖对于“他人主张”

    所采之纯然否定的态度自可视为极中正和平，但若进而以“对于一种主张之驳论”，为其相反主张之证明，则其所云云矫妄幻诞，实不亚于其在积极的肯定的立场之所有者也。

    故在理性之思辨的使用中所视为意见之假设，其自身并无效力，仅为敌方之超验的矫妄主张相关时，始有效用可言耳。盖以可能的经验之原理为普泛所谓事物所以可能之条件，其进行过程之为超验的，正与主张超验的概念(其对象除在一切可能经验限界以外，任何处所皆不能见及之)之客观的实在相同。凡纯粹理性之所断言的判断之者(与理性所知之一切事物相同)，皆为必然的；不如是则为绝无所主张。因之，纯粹理性实际并不包含任何意见。以上所引之假设，则纯为想当然之判断，此等想当然之判断，虽不容有任何证明，但至少不能拒斥之。故此等假设仅为个人意见。惟吾人不能不以之为抵御“所可发生之疑虑”之武器；乃至欲保全吾人内部之安宁，亦必须有此等假设。吾人必须使此等假设保持此种性格谨慎，避免以其为有独立权威或绝对效力之假定，盖不如是，则此等假设将陷理性于空想及幻想中也。

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    第四节 纯粹理性关于其证明之训练

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    第四节 纯粹理性关于其证明之训练

    先验的综合命题之证明，与“产生先天的综合知识之其他一切证明”所有之区别，惟在以下之点，即在前一事例中，理性不能直接应用其概念于对象，必须首先证明此等概念之客观的效力及其所有先天的综合之可能性。此种规律不仅为审慎严密起见所必需，且实为“此等证明”自身所以可能之根本所在。我若先天的越出一对象之概念，其所以能如是者，仅由此概念以外所提供之某某特殊引导为之助耳。在数学中引导我之综合者为先天的直观；因而一切吾人所有之结论，能直接自纯粹直观引来。在先验的知识中，就吾人仅与悟性概念相关而言，吾人之引导实为经验之可能性。此种证明，并不显示所与概念(例如所发生之事象之概念)直接引达其他概念(原因概念)；盖此种转移将为一不能辩释其为正当之突飞。证明由于指示“经验自身以至经验之对象无此种联结，则不可能”而进行者。因之，证明在同时又必须指示“综合的先天的到达所不包含于事物概念中之事物知识”之可能性。除适合此种要求以外，证明将如溃决两岸之河流，漫溢四野，随联想潜流之偶然所及，无所不往。此种“依据联想之主观的原因，及所视为洞察自然的亲和性”之信念外表，实不能抵消此种冒险之推论过程必然发生之疑虑。以此之故，凡欲证明充足理由之原理所有一切企图，皆无效果可言，此为识者之所公认；顾以不能放弃此种原理，故在到达吾人所有先验的批判以前，以为更尝试新的独断证明，毋宁大胆诉之人类常识之为愈——求之常识，实为证明理性根据已在绝望状态中之一种征候。

    但若所应证明之命题为纯粹理性之一种主张，又若我因而欲以纯然理念越出我之经验的概念，则证明综合中所有此一步骤(假定其为可能的)之为正当，实一切中最要之事，而为“凡欲证明命题自身”所有任何企图之先在条件。故关于吾人所有思维的实体之单纯性质，自统觉统一引申而来之所谓证明，不问表面如何言之成理，实遇及不可避免之困难，盖因绝对的单纯性非能直接与知觉相关之概念，乃为一理念，应推论得之者，故不能了解仅仅意识(此为包含于一切思维中者或至能包含之)——此虽为一单纯表象——如何能引导吾人到达“仅能包有思维在其中之一种事物”之知识及意识。我如表现一“在运动中之物体”之力之表象，此在我自为绝对的统一，我所有此力之表象，自亦单纯；因而我能以“点”之运动表现此种表象——盖物体容积在此处并非有关联应考虑之事，故能毫不损及其运动之力，任意视为极小之物，甚而视为存在一点中。但我不能因此即断言“若除物体之运动力以外，更无其他事物授与我，则能以此物体为一单纯的实体”——仅因其表象抽去容积大小因而成为单纯者。由抽象所到达之单纯者，与视为一对象之单纯者完全不同；抽象所得之“我”在其自身中固能不包有任何杂多，但就其他意义而言，如指心自身而言，则能成为一极度复杂之概念，以在其自身之中包有异常复杂之事物，且心云者，即指此等复杂事物而言也。于是我在此等论据中，发见有一种误谬推理。但欲防御此种误谬推理(盖若无某种预警，则吾人关于证明不怀抱任何疑念)，则常须手际备有“关于意在证明经验以上之事物之综合的命题”之所以可能之标准，实为至要之事。此种标准，由以下之要求条件所成，即“证明”不应直接进达所愿望之断言，而仅由——能论证以先天的形相扩展所与概念直至理念及实现此种理念等等之可能性之——原理到达之。如常遵守此种审慎态度，以及在企图任何证明以前，吾人如熟虑如何及以何种可期待之根据，吾人能期望此种由于纯粹理性之扩展，及在此种事例中“其非自概念发展而来且在其任何可能的经验相关时皆不能预测之者”之洞察，果从何处得来，果如是，则吾人自能省免无数“困难而又无效果”之勤劳，对于理性不再期待其有明显超越其能力之事矣——或宁谓为理性在其被“极欲思辨的扩大其领域之热烈欲望”所袭时，不易使之服从自制纪律，以制止之也。

    故第一规律为：吾人为此等证明获得正当之保证起见，非直至考虑“此等证明所根据之原理，果自何种源流得来，及有何种权利能期待吾人之推论成功”等等以后，不企图任何先验的证明。此等原理如为悟性原理(例如因果律)，则以此等原理企图到达纯粹理性之理念，实为无益之举；盖此等原理仅适用于可能的经验之对象。此等原理如为纯粹理性之原理，则亦为劳而无益之事。理性诚有其自身之原理；但若以此等原理为客观的原理，则皆为辩证的，除欲使经验系统的一贯联结起见，以之为理性在经验中使用之统制的原理以外，绝不能有何效力。但若提出此种所宣称之证明，则吾人必须以成熟判断力所有“事在疑似尚不能裁决”(nonliquet)之词应付其惑人之劝诱力；且吾人虽不能发见其所含之幻相，但吾人固有十分权利要求其中所用原理之演绎；此等原理如仅来自理性，则绝不能应付此种要求。故吾人无须论究一切无根据幻相之特殊性质而—一驳斥之；在固执法律之批判理性法庭之前，此种策略层出不穷之全部辩证性质，固能总括处理之也。

    先验的证明之第二特性为：每一先验的命题仅能有一种证明。我若不自概念推论而自“与概念相应之直观”推论，则不问其为数学中之纯粹直观，或自然科学中之经验的直观，所用为推论基础之直观，以综合命题所有之种种材料提供于我，此种材料我能以种种方法联结之，因其能容我自种种之点出发，故我能由种种途径到达同一命题。

    顾在先验的证明之事例中，吾人常自一概念出发，依据此种概念以主张对象所以可能之综合的条件。盖因在此概念以外，更无能由以规定对象之事物，故仅能有一种证明根据。此种证明之所能包含者，仅为与此唯一概念相合之“普泛所谓对象之规定”而已。

    例如在先验的分析论中，吾人自“唯一由以使普泛所谓发生之概念客观的可能”之条件——即由于指示“时间中一事件之规定以及所视为属于经验之事件，除从属力学的规律以外，则不可能”——引申而得“凡发生之一切事物皆有一原因”之原理。此为唯一可能的证明根据；盖事件(在其被表现时)之具有客观的效力(即真理)，仅限于由因果律规定一对象合于概念耳。此种原理之其他证明，固亦曾有人尝试及之，例如自所发生者之偶然性证明之。但检讨此种论据，除发生一事以外，即除“先未存在之对象今存在”以外，吾人不能发见有任何偶然性征候，故又还至以前所有之同一证明根据。事与此相同，如应证明“能思之一切事物皆为单纯的”之命题，则吾人置思维之杂多于不顾，唯执持“单纯之、一切思维皆与其相关”之“我”一概念。此点同一适用于“神存在”之先验的证明；盖此种证明，仅根据最实在的存在者与必然的存在者二种概念之一致，而不在其他任何处所求之也。

    如是注意绵密，使关于理性主张之批判归约至极小范围。当理性仅由概念行其职务时，设果有任何可能的证明，则仅有一种可能的证明。故若吾人见及独断论者提出十种证明，吾人即能十分确定彼实一无所有。盖若彼有一必然的证明(此常为纯粹理性事项之所必需者)，则何以尚须其他证明？彼之目的，仅能与议会中辩士之目的相同，此种辩士意在利用听众之弱点，对于不同之团体陈说其不同之论据——此等听众并不深求事实之真相，极愿从速了事，故获得最初所能吸引彼等之注意者，即决定之矣。

    纯粹理性所特有之第三规律，在其服从关于先验的证明之训练之限度内，为：其证明决不可迂回的(apagogisch)，常须明示的(ostensiv)。在一切种类之知识中，直接的即明示的证明，乃以“真理之信念”与“洞察真理之来源”相联结之证明；反之，迂回的证明，虽能产生正确性，但不能使吾人就其与“所以可能之根据”相联结，以了解真理。故后者与其视为满足一切理性要求之证明程序，毋宁视为最后所依恃之一种方法。

    但关于使人信服之能力，则迂回的证明较优于直接的证明，盖矛盾常较最善之联结，更伴有明晰之表象，而接近论证之直观的正确性也。

    迂回的证明之用于种种学问之真实理由，殆即以此。当某种知识所由之而来之根据或过多或过于隐秘之时，吾人乃尝试是否由其结果能到达所欲探索之知识。顾此种肯定式(modus ponens主张的形相)推理即自其结果之真理推论一主张之真理，仅在其所有一切可能的结果皆已知其为真实时，方可用之；盖在此种事例中，对于其所以如是，仅有一种可能的根据，故此种根据亦必真实。但此种过程为不能实行者；诚以欲探求任何所与命题所有之一切可能的结果，实非吾人能力所及。顾在吾人仅努力欲证明某某事物仅为一假设时，则此种推理方法仍可依恃，其须特别加以改变，自不待言。至所加之改变，则为吾人依据类推以主张其结论，其所根据之理由为：吾人所检讨之许多结果，若皆与所假定之根据相合，则其他一切可能的结果自亦与之相合。惟就论据之性质而言，则一假设绝不能以此证据即能转变为已证明之真理，此则极明显者也。至自结果进达理由之否定式(modus tollens废弃的形相)推理，则不仅十分严格，且亦为极易之证明方法。

    盖若有一虚伪结果能自一命题引出，则命题之自身即伪。故非如直接的证明所用之方法，须完全洞察命题之可能性，以检点所能引导吾人到达命题真理之全部根据系列，吾人欲证明其相反方面之自身为伪，仅须指示自其相反方面所产生之结果中之一为伪即足，于是吾人所应证明之命题亦因而真实矣。

    但迂回的证明方法，仅在不能误以吾人表象中所有主观的事物更替客观的事物(即对象中所有事物之知识)之学问中，方可行之。在能发生此种更替之学问中，则必常有以下之事，即所与命题之相反方面，仅与思维之主观的条件相矛盾，并非与对象相矛盾，或两命题仅在所误为客观的条件之主观的条件下互相矛盾；此条件若伪，则两方皆能为伪，固不能自一方之伪以推论他方之真也。

    在数学中此种更替实不可能；因而迂回的证明在数学中自有其真实地位。在自然科学中，吾人所有之一切知识，皆根据经验的直观，此种更替，大抵能由观察之重复校订防免之；但在此领域中，此种证明方法，大都并不置重。但纯粹理性之先验的规划，皆在辩证的幻相所特适之领域内行之，即在主观的事物之领域内行之，此种主观的事物，在其前提中，对于理性表现为客观的，甚或强理性以其自身为客观的。故在此领域中，就综合命题有关之范围而言，绝不容“以否定其相反方面为证实其自身主张为正当”之事。盖此种驳斥或仅为相反方面之意见与“任何事物唯在其下始能为吾人理性所考虑之主观的条件”相冲突之表现，此种驳斥，固丝毫不足以否定事物自身者——例如一存在者存在之不受条件制限之必然性，完全非吾人所能思议，因而必然的最高存在者之思辨的证明，在主观的理由上自当反对之，但吾人尚无权利否定此种元始的存在者自身之可能性——或肯定方面与否定方面两方同为先验的幻相所欺，而以彼等之主张，根据于一不可能之对象概念。在此种事例中吾人能以“不存在之事物并不具有何种性质”(nonentis nullasunt predicata)之规律适用之，即关于对象所有之一切主张，不问其为肯定的或否定的，皆属误谬，因而吾人不能由驳斥相反方面迂回到达真理之知识。例如今假定感性世界以其自身之总体授与吾人，则谓其非在空间中为无限的，即属有限的制限的，实误矣。此二者皆伪。盖现象(以其为纯然表象)而又以自身(以之为对象)授与，实为不可能之事；且此种想像的总体之无限性，固为不受条件制限者，但此则与概念中所以为前提之“量之不受条件制限之规定”(即总体之规定)相矛盾(因现象中之一切事物皆为受条件制限者)。

    迂回的证明方法，具有真实之诱惑势力，独断的推理者常以之博得其赞美之人。此有类一斗士对于怀疑彼党之名誉及权利者，必申请与之决斗，以此扶植彼党之名誉及其不可争之权利。但此种傲慢夸大，于所争事项之是非，实无所证明，仅表示斗士间各自之强力而已，且此仅表示采取攻势者之强力耳。旁观者见及各孤迭为胜败，致常疑及其所争之对象。惟斗争者则无采取此种怀疑的态度之资格，当告以“时间本身不需代辩者”

    (non defensoribusistis tempus eget)已足。各人必须以合法之证明(此种证明伴有其所依据根据之先验的演绎)直接防护其所主张。仅在此点实行以后，吾人始能决断其主张所可认为合理者究至何种程度。若其论敌根据主观的根据，则极易驳斥之。惟独断论者则不能沾有此种利益。盖彼自身所有之判断，通常亦皆根据主观的势力；彼同一能为其论敌所窘迫。但若两方皆由直接的方法进行，则或彼等立即发见对于其主张提示根据之困难，乃至不可能，以致除乞求于“有时效的权威”之某种方式以外，一无所依恃；或吾人之批判极易发见彼等独断的进程所由以发生之幻相，迫使纯粹理性放弃其在思辨领域中之夸大的僭越，而退至其所固有领域(实践原理之领域)之限界中。

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    第二章 纯粹理性之法规

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    纯粹理性批判 第二章 纯粹理性之法规

    理性在其纯粹使用中一无所成就，且须训练以抑制其放纵而防免其由放纵所生之欺诈，此实使人类理性感受屈辱者也。顾在另一方面，若见及理性自身能够且必须实行训练，以及非强使其服属任何外来的检察，又若见及所强加于其思辨的使用上之限界，亦复制限其所有一切论敌之伪辩的僭妄主张，以及使彼能抵御一切攻击，保持“以前过分要求中之所可留存者”，则自必能使理性意气复振而获得自信。一切纯粹理性之哲学，其所有最大(或为唯一的)之效用，仅为消极的；盖哲学非用为扩大理性之工具，而仅为制限纯粹理性之训练，且其功效不在发见真理，仅有防免误谬之寻常劳绩耳。

    但必须有——属于纯粹理性领域其所以发生误谬仅在误解，但实际上仍为理性努力所欲趋向之目标之——积极的知识之某种源泉。否则如何能说明吾人终难抑止务欲在经验限界以外寻求坚固立场之愿望？理性预感有对于彼具有极大价值之对象。但在遵循纯粹思辨之途径欲以接近此等对象时，此等对象即隐匿无踪。大抵理性可在仍留存于彼仅有之其他途径中，即实践的使用中，期望有较大之成功。

    我之所谓法规，乃指“某种知识能力正确使用所有先天的原理之总和”而言。故普泛的逻辑，在其分析的部分中，乃普泛对于悟性及理性之法规，惟仅关于其形式，而抽去一切内容。先验的分析论，亦同一显示其为纯粹悟性之法规；盖惟悟性能有真实之先天的综合知识。但在无知识能力之正确使用可能时，则无法规。顾如以前所有之证明所说明者，由纯粹理性在其思辨的使用中而来之综合知识，乃完全不可能者。故关于理性之思辨的使用，并无法规；盖此种使用完全为辩证的。一切先验的逻辑，在此一方面，纯为训练。是以若有纯粹理性之任何正确运用，则在此种事例中必有其使用之法规，故此种法规非处理理性之思辨的使用，乃处理理性之实践的使用者。吾人今将进而研讨此种理性之实践的使用。

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    第一节 吾人所有理性纯粹使用之终极目的

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    第一节 吾人所有理性纯粹使用之终极目的

    理性为其本性之倾向所驱，欲越出其经验的使用之领域以外，突入纯粹使用中，仅借理念到达一切知识之最后限界，除完成其在体会一“独立自存之系统的全体”中所有之途径以外，决不满足。此种努力，是否纯为理性所有思辨的利益之结果？抑或必须以之为其原由专在理性之实践的利益？

    我关于纯粹理性在其思辨的发挥中之成就所有一切问题，姑置之不问，仅研讨唯以其解决为理性之终极目的(不问到达与否)及以其他一切目的仅视为其方策之一类问题。

    此等最高目的必须自理性之本性有某种统一，盖若如是统一，则此等目的能促进人类至高(不附属于其他更高利益之下者)之利益。

    理性之思辨在其先验的使用中所指向之终极目的，与三种对象相关：即意志自由、灵魂不灭及神之存在是也。此三者与理性之纯然思辨的利益，关系甚浅；若仅为理性之思辨的利益计，吾人殆不欲从事于先验的研讨之劳——与重重障碍争斗无已令人疲困之一种事业——盖凡关于此等事项所能有之发见，吾人皆不能以任何具体的有益形相用之，即不能用之于研究自然中。设令意志而为自由，此仅在吾人决意之直悟的原因上能有意义而已。盖关于意志外部所表现之现象，即吾人行为之现象，吾人必须依据“吾人无之则不能以任何经验的形相使用理性”之根本的及不可破弃之一种格率以说明其他一切自然现象之同一方法，即依据一不变的法则说明之。第二，吾人即能洞察心之精神的性质，因而洞察其不灭之精神的性质，吾人亦不能以此种洞察用为说明“此生”之现象或“来生”之特殊性质。盖吾人所有非物质的性质之概念，纯为消极的，丝毫未扩大吾人之知识，除纯为空想不为哲学所容许者以外，对于此等推论，并未与以充分材料。第三，一最高智力之存在如被证明，吾人固能借此使“世界之构造及排列中所有之目的”大概可以理解，但绝不能保证能以任何特殊组织及布置为自此最高智力而来或在知觉所不及之处贸然推论有任何如是等事。盖自“完全超越吾人所有一切可能的知识之某某事物”以演绎吾人所知之某某事物，不可超越自然的原因，及废弃能由经验训示吾人之事项，实为理性所有思辨的使用之必然的规律。总之，此三命题在思辨的理性，则常为超验的，不容有内在的使用(即与经验之对象相关，因而在某种形相中实际为有益于吾人之一种使有)，且就命题之自身而言，第加重负于吾人之理性而已，实为完全无益之事。

    故此三基本命题，如绝非知识所必需，而吾人之理性仍坚强推崇于吾人之前，则其重要所在，适切言之，自必仅在实践的方面。

    我之所谓“实践的”乃指由自由所可能之一切事物。顾在“行使吾人自由意志之条件而为经验的”之时，则理性对之只能有一统制的使用，且仅能用以产生“其在经验的法则中之统一”。例如在处世条规中，理性之全部任务，惟在联结“吾人之欲望所加于吾人之一切目的”在幸福之唯一目的中，及调整“所有到达此唯一目的之种种方策”与此目的相合而已。故在此领域内，为欲到达感性所提呈于吾人之种种目的起见，理性只能提供自由行动之实用的法则；不能与吾人以纯粹的而完全先天所规定之法则也。此后一类型之法则，即纯粹的实践法则，其目的完全由理性先天所授与，且非以“经验的条件所限制之形相”加于吾人，乃以绝对的形相命令吾人者，当为纯粹理性之产物。此种法则，即道德律；故惟道德律属于理性之实践的运用，而容许有一种法规。

    在“可名为纯粹哲学之训练”中，理性之全部准备，其实际目的皆在以上所举之三问题。顾此等问题之自身，又复使吾人关涉更远与以下之问题相关，即若意志而自由，有神有未来世界，则吾人之所应为者为何之问题是也。以此点与吾人对于最高目的之态度有关，故自然在其“为吾人所备之贤明准备中”，即在吾人所有理性之本性中，其最后意向，惟在道德的利益，此则极为明显者也。

    但在吾人之注意转向“先验的哲学以外之对象”时，吾人务须审慎，不可过为辞费，损及体系之统一，又不可过于简略，以致欠缺明晰而使人不生信念。我竭其所能与先验的因素密接，而完全除去“所能偶然随伴之心理学的即经验的因素”，以期避免此两种危险。

    我首先所必须言及者，我今仅以此种实践的意义用此自由概念，“其不能经验的用以说明现象，且其自身对于理性成为一问题”(如前已论及者)之其他先验的意义，则皆置之不顾。除感性的冲动(病理的)以外不能决定之意志，乃纯粹动物的(arbitrium bru－tum)。能离感性的冲动而唯由理性所表现之动机决定者，名为自由意志(arbitriumliberum)，凡与此种意志相联结者，不问为其原因或结果，皆名为实践的。实践的意志自由之事实，能由经验证明之。盖人类意志非仅由刺激(即直接影响于感官者)决定；吾人具有“以更间接的形相引起其有益或有害等之表象，以克服在吾人之感性的欲求能力上所有印象”之力量。但就吾人全体状态以考虑可欲求者为何(即关于考虑何者为善为有益)之等等考虑，则根据理性。故理性提供成为无上命令之法则，即意志之客观的法则，此种法则告知吾人应发生者为何——虽或绝不发生——因而与“仅与所发生者相关之自然法则”不同。是以此等法则应名为实践的法则。

    理性在其由以制定种种法则之行动中，是否其自身复为其他势力所决定，以及在其与感性的冲动相关时，所名为自由者，是否在其与更高更远行动的原因相关时，仍属于自然，此在实践的领域中实为与吾人无关之问题，盖此处吾人之所要求于理性者，仅行为之规律而已；以上所言乃纯然思辨的问题，在吾人考虑何者应为、何者不应为之范围内，固能置之不顾者也。吾人虽由经验知实践的自由为自然中原因之一，即为决定意志之理性所有之因果作用，但先验的自由则要求此种理性——就其开始一现象系列之因果作用而言——离去感性世界所有一切决定事物之原因而独立。故先验的自由颇似与“自然法则以及一切可能的经验”相反；因而留存为一问题。但此种问题不进入“理性在实践的运用中之领域”；故在纯粹理性之法规中，吾人之所论究者，仅有两问题，皆与纯粹理性之实践的利益相关，且关于此两问题，必有一理性使用之法规可能——即是否有神、是否有来生之两问题。先验的自由之问题，则仅属思辨的知识之事，当吾人论究实践的事项之时，自能以之为与吾人无关之争论而置之不顾。且关于此一问题，殆已在纯粹理性之二律背驰一章内充分论究之矣。

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    第二节 视为纯粹理性终极目的之决定根据之最高善理想

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    第二节 视为纯粹理性终极目的之决定根据之最高善理想

    理性在其思辨的使用中引导吾人经由经验领域，因经验中不能发见完全满足，乃自经验趋达思辨的理念，顾此等思辨的理念终极又引吾人复归经验。在此种进行中，理念固已实现其目的，但其达此目的之情形(固极有益)，则不足以副吾人之期待。顾尚有一其他之研究方向留待吾人：即在实践的范围中是否能见及纯粹理性，在此范围中纯粹理性是否能引导吾人到达——吾人适所陈述之纯粹理性所有最高目的之——理念，以及理性是否能自其实践的利益立场以其“就思辨的利益而言所完全绝拒斥之事物”提供吾人。

    我之理性所有之一切关心事项(思辨的及实践的)，皆总括在以下之三问题中：

    (一)我所能知者为何？

    (二)我所应为者为何？

    (三)我所可期望者为何？

    第一问题纯为思辨的。对于此一问题，一如我所自负，已竭尽一切可能之解答，最后且已发见理性所不得不满足之解答，且此种解答在理性不涉及实践的事项之范围内，固有充分理由使理性满足。但就纯粹理性“全部努力”实际所指向之其他二大目的而言，则吾人仍离之甚远，一若自始即联于安逸，规避此种研讨之劳者。是以在与知识有关之范围内，吾人之不能到达其他二大问题之知识，至少极为确实，且已确定的证明之矣。

    第二问题纯为实践的。此一问题固能进入纯粹理性之范围，但即令如是，亦非先验的而为道德的，故就此问题自身而言，不能成为本批判中所论究之固有主题。

    第三问题——我如为我所应为者，则所可期望者为何？——乃实践的同时又为理论的其情形如是，即实践的事项仅用为引导吾人到达解决理论问题之线索，当此种线索觅得以后，则以之解决思辨的问题。盖一切期望皆在幸福，其与实践的事项及道德律之关系，正与认知及自然法则与事物之理论的知识之关系相同。前者最后到达“某某事物(规定“可能之终极目的”者)之存在乃因某某事物应当发生”之结论；后者则到达“某某事物(其作用如最高原因”)之存在乃因某某事物发生”之结论。

    幸福乃满足吾人所有一切愿望之谓，就愿望之杂多而言，扩大的满足之，就愿望之程度而言，则增强的满足之，就愿望之延续而言，则历久的满足之。自幸福动机而来之实践的法则，我名之为实用的(处世规律)，其除“以其行为足值幸福之动机”以外别无其他动机之法则——没有此一种法则——我则名之为道德的(道德律)。前者以“吾人如欲到达幸福则应为何事”劝告吾人；后者则以“吾人为具有享此幸福之价值起见，必须如何行动”命令吾人。前者根据经验的原理；盖仅借经验，我始能知有何种渴求满足之愿望，以及所能满足此等愿望之自然原因为何。后者则置愿望及满足愿望之自然方策等等不顾，仅考虑普泛所谓理性的存在者之自由，及此种自由所唯一由以能与幸福分配(此乃依据原理而分配者)相和谐之必然的条件。故此后一法则，能根据纯粹理性之纯然理念而先天的知之。

    我以为实际确有“完全先天规定(与经验的动机即幸福无关)何者应为何者不应为(即规定普泛所谓理性的存在者之自由之使用)之纯粹的道德律”；此等道德律以绝对的态度命令吾人(非以其他经验的目的为前提而纯为假设的)，故在一切方面为必然的。我之作此假定，实极正当，盖我不仅能诉之于最博学多闻之道德研究家所用之证明，且能诉之于一切人之道德判断(在其努力欲明晰思维此种法则之限度内)。

    是以纯粹理性实非在其思辨的使用中，而在其实践的使用中(此又为道德的使用)，包含经验所以可能之原理，即包含“据在人类历史中所可见及与道德的训示符合之行为”

    之原理。盖因理性命令应有此种行为，故此种行为之发生，必须可能。因之，特殊种类之系统的统一即道德的统一，自亦必须可能。吾人已发见自然之系统的统一，不能依据理性之思辨的原理证明之。盖理性关于普泛所谓自由，虽有因果作用，但关于所视为一全体之自然，则并无因果作用；以及理性之道理的原理，虽能引起自由行动，但不能引起自然法则。因之，纯粹理性之原理，在其实践的使用中(意即指其道德的作用)，始具有客观的实在性。

    在世界能与一切道德律相合之限度内，我名此世界为一道德世界；此种世界乃由理性的存在者之自由所能成立，且依据必然的道德律所应成立者。此处由于吾人除去一切条件(种种目的)乃至道德所遭遇之一切特殊困难(人类本性之弱点或缺陷)，此种世界乃被思维为一直悟的(可想的)世界。故在此程度内，此种世界乃一纯然理念(同时虽为一实践的理念)，顾此理念实能具有(且以其亦应有)影响感性世界之势力，就其力之所能，使感性世界与此理念相一致。是以道德世界之理念具有客观的实在性，但非以其与直悟的直观之对象(吾人绝不能思维任何此种对象)相关，乃以其与感性世界有关耳，但此感性世界乃视为纯粹理性在其实践的使用中之对象，即在“每一理性的存在者之自由意志，在道德律之下，与其自身及一切人之自由，完全系统的统一”之限度内，视为理性的存在者在感性世界中之神秘团体(corpus mysticum)。

    此为解答纯粹理性关于其实践的关心事项所有两大问题之第一问题：－汝应为“由之汝成为足值幸福者”之事。其第二问题为：——我若如是行动，即非不足值幸福者，则我能否期望由之获得幸福？答复此一问题，吾人应考虑先天的制定法则之纯粹理性原理，是否必然的亦以此期望与法则相联结。

    我以为就理性之观点而言，即在理性之理论的使用范围内而言，假定一切人皆有理由期望能得由彼之足值幸福之行为所致力程度之幸福，以及假定道德体系与幸福体系密结不可分离(虽仅在纯粹理性之理念中)，正与“就理性在其实践的使用上而言道德律乃必然的”云云相同，实亦为必然的。

    顾在直悟的世界中即在道德世界中(在此世界之概念中吾人抽去道德所有之一切障碍“欲望”)，则能以“幸福与道德联结而成为比例之一种体系”视为必然的，盖以一方为道德律所鼓励，一方又为道德律所限制之自由，其自身乃普泛的幸福之原因，此因理性的存在者在此种原理指导之下，其自身乃成为“其自身所有以及他人所有之持久的福祉”之创造者。但此种自食其报之道德体系，仅为一理念，实现此种理念，须根据“一切人为其所当为”之条件，即理性的存在者之一切行动，一若自“包括一切私人意志在其自身内或在其自身下”之最高意志而来。但因道德律在一切人行使其自由时，即令他人之行为不合道德律，亦仍拘束之而务使遵守，故非世界事物之性质，亦非行为自身之因果关系及其与道德之关系，能决定此等行为之结果如何与幸福相关者也。故以上所谓“幸福之期望”与“锐意致力自身足值幸福”二者间之必然的联结，不能由理性知之。此仅赖“依据道德律以统制一切之最高理性”亦在自然根底中设定为其原因而后能者也。

    最完善之道德意志与最高福祉在其中联结之一种智力之理念，乃世界中一切幸福之原因，在幸福与道德(即足值幸福)有精密关系之限度内，我名之为最高善之理想。故理性仅在本源的最高善之理想中，能发见引申的最高善之二要素(接即道德与幸福)间之联结根据(此种联结自实践的观点言之，乃必然的)——此种根据乃直悟的即道德的世界之根据。今因理性必然的迫使吾人表现为属于此种道德世界，而感官所呈现于吾人者只为一现象世界，故吾人必须假定道德世界乃吾人在感官世界(其中并未展示价值与幸福间之联结)中行为之结果，因而道德世界之在吾人，成为一未来世界。由此观之，“神”及“来生”乃两种基本设想，依据纯粹理性之原理，此两种基本设想与此同一理性所加于吾人之责任，实不可分离。

    道德由其自身构成一体系。顾幸福则不如是，除其与道德有精密比例以分配以外，别无体系可言。但此精密比例分配，仅在贤明之创造者及统治者支配下之直悟的世界中可能。理性不得不假定此种“统治者”及吾人所视为“未来世界中之生活”；不如是则将以道德律为空想，盖因无此种基本没想，则理性所以之与道德律联结之必然的结果(按即幸福)将不能推得之矣。故一切人又视道德律为命令；但若道德律非先天的以适合之结果与其规律相联结，因而伴随有期许与逼迫，则道德律不能成为命令。但若道德律不存于“唯一能使目的的统一可能，所视为最高善之必然的存在者”之中，则道德律亦不能具有“期许”及“逼迫”之力。

    在吾人仅就理性存在者在其中及彼等在最高善之统治下，依据道德律相互联结而言之范围内，莱布尼兹名此世界为恩宠之国(das reich der gnaden)以与自然之国相区别，此等理性的存在者在自然之国固亦在道德律统治之下，但就其行为所可期待之结果而言，则除依据自然过程在吾人之感官世界中所可得之结果以外，别无其他结果可言。故视吾人自身为在恩宠国中之一事——此处除吾人由不值幸福之行为自行限制其所应得之分以外，一切幸福皆等待吾人之来临——自实践的观点而言，乃理性之一种必然的理念。

    实践的法则在其为行为之主观的根据(即主观的原理)之限度内，名为格率。关于道德之“纯洁程度及其结果”之评判，依据理念行之，至关于道德律之遵守，则依据格率行之。

    吾人生活之全部途径应从属道德的格率，实为必然之事；但除“理性以纯为理念之道德律与——对于依据道德律之行为，规定其有精密与吾人最高目的适合之一种结果(不问其在今生或来生)者——发动的原因相联结”以外，此事殆不可能。故若无“神”

    及无“吾人今虽不可见而实期望之一种世界”，则光荣之道德理念，乃成为赞美叹赏之对象，而非目的及行为之发动所在矣。盖因此等道德律，不能完全实现——在一切理性的存在者实为自然之事，且为此同一纯粹理性先天所决定而使之成为必然的之——目的。

    幸福就其自身而言，在吾人之理性视之远非完全之善。理性除幸福与足值幸福(即道德的行为)联结以外，并不称许幸福(不问个人倾问，如何愿望幸福)。道德就其自身及所伴随之足享幸福之价值而言，亦远非完全之善。欲使“善”完全，则行为足值“幸福”之人，必须能期望参与幸福。乃至毫无一切私人目的之理性，苟处于应分配一切幸福于他人之地位，则除福德一致以外，亦不能有其他之判断；盖在实践的理念中，道德与幸福两种要素本质上联结一致，至其联结之形相，则为道德性情乃参与幸福之条件及使之可能者，而非相反的，幸福之展望使道德性情可能者。盖在后一情形中，此种性情殆非道德的，因而不值完全之幸福——幸福自理性之观点而言，除由吾人之不道德行为所发生之制限以外，不容有任何制限。

    故幸福仅在与理性的存在者之道德有精密之比例中(理性的存在者由此精密的比例致力于足值幸福之行为)，构成——吾人依据纯粹的而又实践的理性之命令所不得不处身其中——此种世界之最高善。此种世界实仅为一种直悟的世界，盖感性世界并不期许吾人能自事物本质有任何此种“目的之系统的统一”。且此种统一之实在性，除根据于本源的最高善之基本设想以外，亦无其他任何根据。在如是思维之最高善中，备有“最高原因之一切充足性”之目性具足之理性，依据最完备之计划，以建设事物之普遍的秩序，且维持之而完成之——此一种秩序在感官世界中，大部分隐匿而不为吾人所见。

    此种道德的神学，具有优于思辨的神学之特点，即道德的神学势必引达“唯一的一切具足的理性的元始存在者”之概念，而思辨的神学则在客观根据上甚至指示其途径之程度亦无之，至关于其存在，则更不能与人以确信矣。盖在先验神学及自然神学中不问理性能引吾人到达如何之远，吾人皆不能发见有任何相当根据以假定只有一唯一的存在者，此唯一的存在者，吾人极有理由应置之于一切自然的原因之先，且能在一切方面以此等自然的原因依存其下。顾在另一方面，吾人若自所视为世界之必然的法则之“道德的统一”之观点以考虑“所唯一能以其适切的结果授之于此种必然的法则，使此种法则因而对于吾人具有强迫力”之原因，必须为何种原因，则吾人自必断言必须有一唯一的最高意志，此种最高意志乃包括一切此等法则在其自身中者。盖若在种种不同意志之下，吾人如何能发见目的之完全统一。以自然全体及其与世界中道德之关系，从属彼之意志，故此“神”必为全能；以彼可知吾人内部最深远之情绪及其道德的价值，故必为全知；以彼可立即满足最高善所要求之一切要求，故必遍在；以此种自然与自由之和谐，永不失错，故必永恒，以及等等。

    但此种智性世界中所有此种目的之系统的统———此一种世界实仅所视为自然之感性世界，但以之为一自由之体系，则能名之为直悟的即道德的世界(regnum gratiae恩宠国)——势必引达“依据自然之普遍法则构成此种大全体之一切事物”之有目的的统一(正与前一种统一依据道德之普遍的必然的法则相同)，于是实践的理性与思辨的理性相联结。若此世界应与理性此种使用，即无此种使用，则吾人自身将不值其为具有理性者，盖即道德的使用一致——此种使用乃完全根据最高善之理念——则此世界必须表现为起于理念。如是一切自然之探讨，皆倾向采取目的体系之方式，扩而充之，即成为一种自然神学。但此种自然神学，以其渊源于道德秩序，乃根据于自由本质之一种统一，而非由外部命令偶然所组成，故以自然之有目的性与“先天的必与事物内部可能性联结而不可分离之根据”相联结，因而引达先验神学——此一种神学以“最高本体论的圆满具足之理想”为系统的统一之原理。且因一切事物皆起源于唯一的元始存在者之绝对的必然性。故此种原理依据自然之普遍的必然的法则以联结此等事物。

    吾人若非自身抱有目的，则即关于经验，其能以吾人之悟性有何用处？但最高目的乃道德目的，吾人仅能知其为纯粹理性所授于吾人者。顾即具备此等道德目的，且用之为一导线，但若非自然自身显示其计划之统一，则吾人不能用自然知识以任何有益于吾人之形相建立知识。盖无此种统一，则吾人即不能自身具有理性，诚以无此种统一则将无训练理性之学校，且亦无“由其对于必然的概念所能提供质料之对象”而来之培植。

    但前一种目的的统一，乃必然的，并根据于意志之本质，后一种自然中计划之统一，则以其包含具体的应用之条件，故亦必为必然的。由此观之，吾人知识之先验的扩大(如由理性所保有者)，不应视为原因，应仅视为“纯粹理性所加于吾人之实践的目的”之结果。

    因之，吾人在人类理性之历史中，发见此种情形即在道德概念未充分纯化及规定以前，以及依据此等道德概念及自必然的原理以了解其目的之系统的统一以前，自然知识乃至在许多其他科学中理性极显著之发展，对于神性亦仅能发生浅薄不一贯之概念，或如某时代所见及关于一切此等事项致有令人惊异之异常冷淡。深入道德的理念(此为吾人宗教所有极端之纯粹道德律，使之成为必然的)，使理性由于其所不得不参与之关心事项更锐敏感及其对象(按即神)。此则与一切由更为广博之自然观点或由正确可恃之先验洞察(此种洞察实从未见有)而来之任何影响无关而到达之者。产生吾人今所以为正确之“神之概念”者，乃道德理念——吾人之所以以此种概念为正确者，非因思辨的理性能使吾人确信其正确所在，乃因此种概念完全与理性之道德的原理一致耳。故吾人最后必须以吾人之最高利益与——理性仅能思维而不能证明，因而显示其非已证明的定说，而为就“理性所有最基本的目的”而言，所绝对必需之基本设想之——一种知识相联结之功绩，常归之于纯粹理性(虽仅在其实践的使用一方)。

    但当实践的理性到达此种目标，即到达所视为最高善之唯一的元始存在者之概念时，则断不可以为理性自身已超脱其所适用之一切经验的条件而到达新对象之直接知识，因而能自此种概念出发，以及能由此种概念以推演道德律本身。盖引吾人到达“自性具足的原因”或“贤明的世界统治者”之基本设想即此等道德律，此由于此等道德律内部之实践的必然性所致，盖以经由此种主动者(按即神)，则能与道德律以结果也。故吾人不可颠倒此种程序，以道德律为偶然的而纯自统治者之意志而来，尤其除依据道德律以构成此一种意志以外，吾人关于此一种意志实无任何概念。因而吾人在实践的理性具有权利指导吾人之限度内，吾人之视某种行为为义务所在，不可不行，非以其为“神之命令”

    之故，乃因吾人对此等行为，内感其为义务，始以之为神之命令耳。吾人应依据“规定其与理性原理相一致之目的的统一”以研究自由，且仅在吾人以理性自“行为本身”之性质所教吾人之道德律为神圣之限度内，始信吾人之行为与神之意志相合；且仅由促进“世界中所有在吾人自身以及在他人皆为最善之事项”，吾人始信能为此意志服役。故道德的神学，仅有内在的使用。此种神学由其指示吾人如何适应于“目的之全部体系”，及规戒吾人力避“因欲直接自最高存在者之理念觅取指导，而废弃吾人一生在正当行为中所有道德上立法的理性之指导”等等之狂热(且实非虔诚事神之道)，使吾人能在现世中尽其责分。盖直接欲自最高存在者之理念觅取指导，乃以道德的神学为“超经验的使用”；此与纯粹思辨之超经验的使用相同，必使理念之终极目的颠倒错乱而挫折之也。

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    第三节 意见、知识及信仰

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    第三节 意见、知识及信仰

    以一事物为真实及吾人悟性中所有之事，此虽可依据客观的根据，但亦需作此判断者个人心中之主观的原因。其判断如对于一切具有理性之人有效，则其判断之根据，自属客观的充分，其以此判断为真实云云名为确信。若其所有根据，仅属主观之特殊性格，则名为“私见”。

    “私见”乃纯然幻相，盖以“仅存于主观中之判断根据”，乃视为客观的。此种判断，仅有个人私的效力，其以此为真实云云者不容传达他人。但真理唯赖“与对象一致”，就此点而论，每一悟性之判断因而亦必须互相一致(consentientla uni tertio，consentiuntinter se凡与第三者一致者亦互相一致)。吾入所由以决定吾人之以一事物为真实云云，其为确信抑为私见之标准，乃外部的，即传达他人及发见其对于一切人类理性有效之可能性是也。盖斯时至少先有一种假定，即一切判断互相一致之根据(不问个人之性格各各不同)，在依据一共同根据，即在对象以此之故，所有一切此等判断皆与对象一致——判断之真实，乃以此而证明者。

    故在主观视判断纯为彼心之现象时，“私见”在主观上不能与“确信”相区别。但吾人所由以检验他人悟性之实验，即“对于吾人有效之判断，其所有之根据，是否对于他人之理性亦如对于吾人之理性，有同一之结果”，乃一种方策，此虽仅属主观的并非产生确信之一种方策，但实为探索判断中所有任何纯然个人私的效力(即其中所有纯然私见之任何事物)之方策。

    此外吾人若能列举判断中吾人所以为其客观的根据之主观的原因，因而能说明欺人的判断乃吾人心中所有之一种事象，且无须顾及对象之性格，即能如是说明为之者，于是吾人显露其幻相而不再为其所欺，此虽就幻相之主观的原因本在吾人之本性内而言，固时时仍须多少受其影响者也。

    我除其产生确信者以外，不能有所主张，即不能宣称其为必然对于一切人有效之判断。“私见”在我以为然时，自能随我之便而保持之，但不能(且不应)公然以之为足以拘束我自身以外任何人之判断。

    以一事物为真实云云，即判断之主观的效力，在其与确信(此乃同时为客观的有效者）

    有关系时，有以下之三种等级：即意见、信仰及知识。意见乃其主持一判断在意识上不仅客观的感其不充足即主观的亦感其不充足。若吾人所主持之判断，仅主观的充足，同时以为客观的不充足，此即吾人之所名为信仰者。最后，以一事物为真实云云，在主观客观两方皆充足时，则为知识。其主观的充足性，名为确信(对于我自身)，其客观的充足性，名为正确(对于一切人)。此种极易了解之名词，固无须我多费时间以解说之也。

    若非至少就判断(其自身纯为想当然者)借之与真理相联结(此种联结虽不完备，但非任意空想)之某某事物有所知，则决不冒昧树立意见。且此种联结之法则，又必须正确。盖若关于此种法则，我亦仅有意见，则一切纯为想像之游戏，丝毫与真理无关矣。

    复次，在以纯粹理性行其判断时，绝不容有意见。盖因此种判断，非根据经验理由，乃在一切事例中所有一切皆必然先天的到达之者，故其联结之原理，须有普遍性必然性以及完全之正确性；否则吾人将无到达真理之导引矣。故在纯粹数学中欲有意见，实为背谬；盖非吾人必知之，即终止一切判断耳。此在道德原理之事例中亦然，盖因吾人不可仅以“容许此行为之意见”为根据而贸然行动，必须知其可以容许而后行之。

    反之，在理性之先验的使用中，用意见之名词，自属过弱，但用知识之名词，则又过强。故在纯然思辨的范围内，吾人不能有所判断。盖吾人以某某事物为真实云云之主观的根据(如能产生信仰一类之主观的根据)，在思辨的问题中，实不能容许，诚以此等根据一离经验之支持，即不能主持，且不容以同等程度传达于他人者也。

    以事物为真实云云在理论上并不充足而能名之为信仰者，仅自实践的观点言之耳。

    此种实践的观点，或与技能有关，或与道德有关，前者与任意的偶然的目的有关，后者则与绝对的必然之目的相关。

    凡一种目的，在一度接受以后，则到达此目的之条件，皆假设为必然的。我若不知能自以到达此目的之其他条件，则此必然性乃主观的充足，但亦仅比较的充足而已。反之，我若正确知无一人能知有到达所提示目的之任何其他条件，则此必然性乃绝对的充足而适用于一切人。在前一事例中，我之假定及以某种条件为真实云云，纯为一偶然的信仰；在后一事例中，则为必然的信仰。医生对病势危范之病人，必有所处置，但不知其病之性质。彼观察种种症候，若不能更发见属于他种病症之症候，则彼断为肺病。顾即以彼自身之评判而言，彼之信仰，亦仅为偶然的；其他诊断者或许能有较为健全之断案。此种偶然的信仰，构成某种行动之实际的行使方策之根据者，我名之为实用的信仰。

    检验某人之所主张是否纯为彼一人之私见，抑至少为彼之主观的确信(即彼之坚固的信仰)，其通常方法，则为赌赛。常见有某种人以绝无错误之积极的不可妥协的自信态度，提出其主张。与之赌赛，即足以窘迫之。有时显露彼所有之信仰，仅值一“窦开脱”而非十“窦开脱”。盖彼极顾赌一“窦开脱”，当赌十“窦开脱”时，则彼已非先前情形，自觉彼之有误，亦极可能。在某一事例中，吾人若以一生之幸福相赌，则吾人所有意气飞扬之判断，必大为减色；成为极端自馁，始发见召人之信仰，并未到如是程度。故实用的信仰程度不一，常按所储之利害不同，可大可小者也。

    但在许多事例中，当吾人处理一吾人对之不能有所作为之对象，因而关于此对象之判断纯为理论的之时，吾人能想像一种态度，对于此种态度，吾人自以为具有充分根据，但事实上并无到达其正确性之现存方策。故即在纯然理论的判断中，亦有实践的判断之类似者，就其心理的情形而言，极合于信仰之名词，吾人可名之为学说的信仰。如借任何经验能决定此问题，我愿以一切所有赌此一事，即吾人所见之行星，至少其中之一，有人居住。故我谓其他世界有人居住之一事，非纯然意见，乃一极强之信仰，盖我愿冒大险以赌其正确者也。

    理人今必须承认“神”存在之说，属于学说的信仰。盖因关于世界之理论的知识，我不能引证任何事物必然以此种思想(按即神之存在说)为我说明世界所展示之现象之条件，毋宁谓为我不得不视一切事物一若纯为自然，以使用我之理性。顾有目的的统一，乃应用我之理性于自然之一重要条件，我不能忽视之，尤其在经验以如是丰富之目的的统一例证提供于我，更不能忽视之。但除“最高智力按其最贤明之目的以安排一切事物”

    之基本设想以外，我不知更有“此种统一能由之在我研究自然时供我以指导”之其他条件。因之，我必须设想一贤明之世界统治者以为“偶然的但非不重要的目的”即指导自然研究之条件。且我在说明自然时所有企图之结果，屡屡证实此种设想之效用，故我谓“我若进而声言仅以此种设想为一意见不足以尽其意”云云，实无任何可引以决定的反对此言之事。即在此种理论的关系中，亦能谓为我坚信神。故此种信仰，严格言之，非实践的；必须名之为学说的信仰，自然之神学(自然神学)必常发生此种学说的信仰。见及人类本性天赋之优越，而生命之短，实不适于发挥吾人之能力，故吾人能在此同一之神的智慧中，发见“人类心灵之有来生”一种学说的信仰之，亦颇有充分根据。

    在此种事例中，信仰之名词，自客观的观点言之，乃谦抑之名词，自主观的观点言之，则为吾人自信坚强之表白。我若进而以理论上所有信仰为我有正当理由所假定之假设，则我须因此保证我对于世界原因及另一世界等之性质，较之在我实际所能提供者以上，更有适切之概念。盖我若有所假定，即令纯为一种假设，我至少亦必须知“我所须假定者之性质”，此种性质非其概念，实其现实存在。故信仰之名词，仅与“理念所授与我之指导”及“促进我之理性活动中——此使我坚信理念，且毋须我能与以思辨的说明，即能坚信——理念的主观影响”相关。

    但纯然学说的信仰则颇缺坚定性；吾人由于遭逢思辨的困难屡失去此种信仰——吾人终极虽必回复此种信仰。

    至道德的信仰则全然不同。盖在此处某某事象之必须发生，即我在一切方面必须与道德律相合之一事，乃绝对必然者。此处目的坚强确立，就我所能有之洞察，“此种目的能由以与其他一切目的联结，因而具有实践的效力之条件”，仅有一种可能的条件，即有“神”及有“未来世界”是也。我又确知无一人能知引达“此种在道德律下之目的统一”之任何其他条件。以道德的训条同时即我之格率(理性命令其应如是者)故我必信有神及来生之存在，且确信绝无动摇此种信仰之事物，盖以我之道德律将由动摇信念而颠覆，我若不成为自身所深恶痛疾之人，则不能废弃此等道德律。

    故即在理性所有超出经验限界之一切抱有大望之企图失败以后，在与吾人实践的立场有关之限度内，仍留有足以满足吾人者也。世固无一人能自诩彼知神及来生之存在；设彼果知此事，则彼即为我所历久寻觅未得之人。凡一切知识如与纯然理性之对象相关，则能传达；因而我自能期望在彼教导之下，我自身所有之知识，能以此种惊奇形态开展。

    否，我之确信，非逻辑的确实，乃道德的确实；且因此种确信依据(道德情绪之)主观的根据，甚至我不可谓“神之存在等等，在道德上确实”，仅能谓我在道德上确信有“神之存在等等”耳。易言之，有神及另一世界之信仰，与我之道德情绪，参伍交织，故决无能自我夺去信仰之恐惧，正与我无丝毫理由俱有失去道德情绪相同。

    其间唯一可疑之点，似为理性的信仰依据“道德情绪之假定”之一事。设吾人置此等道德情绪于不顾，而就一完全漠视道德律之人言之，则斯时理性所提供之问题，纯成为一思辨之问题，且能由类推之坚强根据支持之，而非由此种必须强迫极端怀疑派屈服之根据支持之。但在此等问题中，无一人能超脱一切利害关系。盖由缺乏善良情绪，彼虽可断绝道德上之利害关心，但即在此种事例中，仍留有足以使被恐有神之存在及有来生。关于此点，仅须彼至少不能自以为有任何确实性断言无神及无来生，即足证明之矣。

    盖若以无神及无来生为确实，则应纯由理性证明之，因而被应必然的证明神及来生之不可能，此则确无一人能合理的从事之者也。故此点可用为消极的信仰，固不能发生道德及善良情绪，但仍发生与此二者相类似之事，即一种强有力之抑止，使恶劣情绪不致突发也。

    但或有人谓纯粹理性在经验限界以外所有之展望中，所成就者仅有此乎？果不出此二信条(神及来生)以外乎？设果如是则无须商之哲学家，通常悟性即优为之矣。

    我在此处不再欲多论哲学由其批判之惨淡努力所尽力于人类理性之劳绩，乃至最后承认此种劳绩乃纯然消极的；关于此点，在以下一节，当更详言之。我所欲即时答复者，即：公等实际所要求者，是否与一切人有关之知识，应超越通常悟性，而常由哲学家启示公等？是则公等之所以为误者，正为证实以上所有主张之正确无误耳。盖吾人因而发见最初所不能预见之事，即在平等无别与一切人有关之事项中，自然并无使天赋有偏颇之过误，且关于人类本性所有之主要目的，最高哲学之所能到达者，亦不能逾越“在自然所赋与极平庸悟性之指导下所可能之事”。

    第三章 纯粹理性之建筑术

    我之所谓建筑术，乃指构成体系之技术而言。以系统的统一乃最初使通常知识跻于学问等级之事，即自知识之纯然集合构成一体系，故建筑术乃吾人知识中关于构成学问之学说，因而必然成为方法论之一部分。

    依据理性之立法的命令，吾人所有之纷歧知识不容纳为断片的，必须构成一体系。

    仅有如是，始能促进理性之主要目的。我之所谓体系，乃指杂多之知识在一理念下之统一而言。此种理念乃理性所提供之概念，即“一全体之方式”之概念——在“此种概念不仅先天的规定其所有杂多内容之范围，且亦决定其所有部分间相互应占位置”之限度内。故理性之学问的概念，包含与此种要求适合之“全体之目的及方式”。目的之统一(所有一切部分皆与此统一相关，且一切部分皆在此统一之理念中相互关联)，能使吾人自“吾人所有知识之其他部分”决定是否有任何部分遗漏，以及阻止任何任意增加，或关于其全体之完成，阻止有“与先天的所决定之限界不相合”之任何不确定性。故全体乃一有机组织的统一体(articulatio)非一集合体(coacervatio)。此种统一体自内成长(perintussusceptionem由内摄取)，非由外部的增加(per appositionem由于附加)所致。

    故有类动物肉体，其成长非由新肢体之增加，乃由各肢体不变本有之比例日益增强，对于其所有之种种目的，更有效用耳。

    理念为使其实现，需要一图型，即需要其各部分所有构成分子之繁复，及一种秩序，此二者必须自其目的所阐明之原理先天的规定之。非依据理念即非就理性之终极目的所规划，乃经验的依据其偶有之目的(其数不能预知)所规划之图型，产生技术的统一；反之，自理念所创设之图型(其中之目的乃理性先天的所提出，非俟经验的授与之者)则用为建筑术的统一之基础。至吾人之所称为学问者——其图型必须与理念相合，包含纲领(monogramma)及全体分为部分之区分，即先天的包含之，及包含此纲领及区分时，则必须以正确性及依据原理以与一切其他全体相区别——非就其繁复的构成分子之类似性，或为一切任意的外部目的起见偶然使用吾人之具体知识，以技术的形态构成之者，乃就其各部分之亲和性及此等部分之自“其由之始能构成一全体之唯一最高的内部的目的”而来，以建筑术的形态构成之也。

    无论何人，除彼具有以为基础之理念以外，决不企图建立学问。但在缔造学问时，图型乃至彼最初所与此学问之定义，罕能与彼之理念相合。盖此种理念深藏理性中，有类一胚种，其中各部分尚未发达，即在显微镜之观察下，亦仅约略认知之。是以因学问乃自某种普遍的利益之观点所规划者，故吾人不可依据其创立者对于此等学问之叙述以说明之而规定之，其说明规定应与理念相合，此种理念乃根据于理性自身，自吾人所已集合部分之自然的统一而来者也。盖吾人斯时将发见其创立者及其最近之后继者，皆在探索彼等永不能使其自身明晰之一种理念，因而彼等无力规定此学问之固有内容，以及其结构(系统的统一)限界等等。

    仅在吾人按“潜藏吾人心中之理念之暗示”，浪费无数时间，以杂乱情形收集材料以后，且实在吾人以技术的形态长期间集合材料以后，始使吾人能更明晰认知其理念，以建筑术的形态与理念相合规划一全体，此诚不幸之至。体系之构成，其情形颇似下等有机体，由于融合所集合之概念而偶然发生(generatio aequivoca)，其初极不完全，渐次达于完成，但此等逐渐发达之体系皆具有其图型，在理性之纯然自行发展中，宛如一本源的胚种。故不仅每一体系结构与理念相合，且此等体系又皆有机的联结在一“人类知识之体系”中，有类全体之一部分，而容许有一种“人类总知识之建筑”，建筑此种人类总知识，就现时所集得材料之多，且能自古代体系之废墟中获得材料之点言之，不仅可能，且实非难事。在此处，吾人以完成吾人现有之业务为已足，即仅概述自纯粹理性所发生一切知识之建筑术之纲要；欲概述此等建筑术，则吾人将自吾人知识能力之共同根干分为二大支之点开始，此二大支之一即为理性。此处我之所谓理性，乃指高等知识能力之全部而言，因而以“理性的”与“经验的”相对立。

    我若抽去一切客观的所视为知识内容等物，则一切知识自主观的视之，或为历史的、或为理性的。历史的知识，乃接受所得之知识(cognitio ex datis)；理性的知识，则由原理所得之知识(cog－nitio ex principiis)。授与吾人之知识即令为独创的，但具有此知识之人，所知者若仅为自外所授与彼者(此即授彼知识之方式)，则不问其由直接经验或听闻而来，或由(如在通常知识之事例中)教导而来，在具有此种知识之个人而言，仍仅为历史的知识。故在习得(就此名词之严格意义而言)一种哲学体系(例如完尔夫哲学体系)之人，虽能以此种体系所有之原理、说明、证明及其全部学说之形式的区分，——深印在心，如示诸掌，实亦仅有完尔夫哲学之完全历史的知识耳。彼所知及所判断者，仅为所授之彼者。吾人若驳斥其一定义，则彼殆不知自何处更得其他定义。彼以他人之心意构成彼所有之心意，模仿能力之本身，实非生产的。易言之，彼之知识在彼非自理性发生，就客观言之，此虽亦由理性而来之知识，但就其主观的性格而言，则纯为历史的知识。彼充分体会此种知识而保有之；即彼已完全习得之，而纯为一生人之石膏模型。客观的合理之理性的知识(即最初唯在人类理性中发生之知识)，其所以亦能主观的名之为理性的知识者，仅在此等知识自理性之普遍的源泉(即自原理)而来耳——此等源泉亦能自之发生批判，乃至自此源泉驳斥所习得者。

    自理性发生之一切知识，或自概念而来，或自构成概念而来。前者名为哲学的，后者名为数学的。我在先验方法论之第一章中，已论究此两种知识间之根本区别。如吾人适所言及知识能客观为哲学的而主观则为历史的，此在大多数之学徒及永不在出其学派以外终身甘为学徒之人皆如是。但数学的知识，则就其主观的性格及适如其所学习者之点而言，亦能视为自理性所发生之知识，因而关于数学，并无吾人在哲学知识中所设立之区别，此则大可注意者也。此由于教师所唯一能引取其知识之源泉，不在他处，唯在理性之基本的本有的原理中，因而学徒不能自任何其他源泉以得知识，且亦不能争论其是非，且此又由于理性在此处之使用，虽亦先天的，但仅具体的，即在“纯粹的因而无误”之直观中使用，排除一切幻相及误谬。故一切自理性发生之(先天的)学问中，唯有数学可以学习；哲学则除历史的以外，绝不能学习；至关于与理性有关之事项，则吾人至多学习哲学化而已。

    哲学乃一切哲学的知识之体系。吾人若以哲学指评衡“一切哲学化企图”之原型而言，又若此种原型为评衡各种主观的哲学(此种哲学之结构，往往分歧繁复而易于改变）

    之用，则此种哲学必须视为客观的哲学。所视为客观的之哲学，乃一可能的学问(非具体的存在)之纯然理念，但吾人由种种不同途径努力接近此种理念，直至最后发见为感性产物所掩蔽之唯一真实途径，以及迄今无成之心象能与此原型相类(在人力所能及之限度内)为止。非至此种时期，吾人不能学习哲学；盖哲学在何处，何人有哲学，吾人如何认知哲学？吾人仅能学习哲学化，即依据理性之普遍原理在“某种实际存在之哲学上企图”发挥理性之才能，但常保有“理性就此等原理所由来之源泉中，探讨、证实或驳斥此等原理之权利”。

    自来哲学之概念，纯为一种学究的形式概念，即专就其所视为学问之性格探索，因而其所见者仅在学问所专有之系统的统一，其结果不过知识之逻辑的完成一种“知识体系之概念”。但尚有哲学之另一概念，即世界概念(conceptus cosmicus)，此种概念常构成哲学名称之真实基础，尤其在此种概念之宛然人格化，及其原型在理想的哲学家中表现时为然。就此种观点而言，哲学乃一切知识与人类理性之基本目的(teleologiarationis humanae)相关之学问，哲学家非理性领域之技术家，其自身乃人类理性之立法者。在此种意义中，凡有人自称哲学家而自以为与“唯存于理念中之模型”相等者，实僭妄之至。

    数学家、自然哲学家、逻辑家等，不问前二者在理性的知识领域中，后二者尤其在哲学的知识领域中如何成功，实仅理性领域中之技术家而已。有一理想中所拟议之教师，以数学家等等应有之业务加之被等，用彼等为工具，以促进人类理性之基本目的。吾人所必须称之为哲学家者唯此人，唯以天壤间实际并无斯人，顾彼之立法之理念，则在一切人类所天赋之理性中皆可见及之，故吾人应完全与此种立法的理念相合，依据此种世界概念，自其基本的目的之立场更精密规定哲学关于系统的统一之所训示者。

    基本目的并非即最高目的；就理性对于完全系统的统一之要求而言，仅能以其中之一为最高目的。故基本目的或为终极目的，或为必然与前者联结而为前者方策之附属目的。前者实不外人之全部职分，论究此种目的之哲学，名为道德哲学。以道德哲学高出于理性所有一切其他职务，故古人之所谓哲学家，常特指道德家而言；即在今日，吾人由某种比拟，称“以理性自制之人”为哲学家，固不问其知识之如何浅狭也。

    人类理性之立法(哲学)，有二大目标，即自然与自由，因而不仅包含自然法则，且亦包含道德法则，最初在两种不同之体系中表现此二者，终极则在唯一之哲学的体系中表现之。自然之哲学，论究一切所有之事物，道德之哲学则论究应有之事物。一切哲学或为纯粹理性所发生之知识，或由理性自经验的原理所获得之知识。前者名为纯粹哲学，后者名为经验哲学。

    纯粹理性之哲学，或为预备的，此乃就理性所有一切纯粹先天的知识，研讨理性之能力，名为批判，或为纯粹理性之体系，即“在系统的联结中，展示自纯粹理性所发生之哲学的知识之全体”(不问真与伪)之学问，此则名为玄学。顾玄学之名称，亦可加于纯粹哲学之全体(即批判亦包括在内)，因而包括“一切能先天认知之事物”之检讨，以及“构成此种纯粹哲学知识体系之事物”之阐释——因之与理性之一切经验的数学的使用相区别。

    玄学分为纯粹理性思辨的使用之玄学，及实践的使用之玄学，因而或为自然玄学或为道德玄学。前者包含“纯自概念(因而数学除外)而来用于一切事物之理论知识中”之一切纯粹理性原理；后者包含先天的规定吾人一切行动及使之成为必然者之原理。顾道德乃应用于吾人所有“能完全先天的自原理而来之行动”之唯一法典。因之，道德玄学实际乃纯粹的道德哲学，并不以人类学或其他经验的条件为其基础。“玄学”之名称，就其严格意义言之，通常保留为“思辨的理性之去学”之用。但以纯粹的道德哲学实际构成“自纯粹理性而来之人类知识及哲学的知识特殊部门”之部分，故吾人应为道德哲学保留玄学之名称。顾吾人今则非论究此点，姑置之。

    按知识所有种类及其起源之不同，离析种种不同知识而使之得保持其不相混淆(此种混淆由于吾人使用此等知识时通常联结为一而起)，实为至要之事。化学家在分析物体时，数学家在其特殊训练中之所为者，在哲学家应以更高之程度为之，于是彼始能在悟性之繁复使用中，正确规定属于各特殊种类知识之部分，及其特殊价值与影响。人类理性自其最初开始思维(毋宁谓之反省)以来，从不能废弃玄学；但又从未能以充分免除一切外来要素之方式获得玄学。此一种学问之理念，其渊源之古，实与思辨的人类理性同时；果有理性的存在者而不以学术方法或通俗方法思辨者乎？顾吾人所有知识之两种要素——在吾人所有力量中完全先天的得来之要素，及仅能自经验后天的得来之要素——从未能充分明晰区别，乃至并职业的思想家亦不能辨别明晰，是以彼等不能决定特种知识之分界，以致盘踞人类理性中如是之久如是之深之“学问之真实理念”，不能成立。

    当宣称玄学为“人类知识所有第一原理之学问”时，其意向所在，并非标识玄学为特殊种类之知识，仅以之为“就普遍性而言占某种优越地位之知识”，顾此点尚不足使此种知识与经验的知识相区别。盖在经验的原理中，吾人固能区别某种原理较其他原理更为普遍，因而其等级较高；但在各部分互相隶属之系列中(在此一系列中，吾人并不辨别何者完全先天的、何者仅为后天的所知)，吾人应在何处划一界线，使最高或第一部分与较下之隶属部分相区别？如在计算年代时，吾人之能区别世界时期，仅在分之为第一世纪及以后等等之世纪，则吾人对之意将谓何？吾人应问：第五世纪、第十世纪等等，是否与第一世纪同属于世纪？于是我以同一之态度问：延扩之概念是否属于玄学？公等答以是。然则物体之概念是否亦如是？又答以是。然则液体之概念何如？则公等不胜其烦；盖若如是推进，则一切事物皆将属于玄学矣。故(在普遍下所有特殊之)纯然隶属阶段，不能决定学问之限界，极为明显；在今所考虑之事例中，唯规定种类及起源之完全不同始足决定其限界。但玄学之基本理念，尚在其他方面有所晦昧，此由于其显示与数学有某种类似性(以其为先天的知识故)而起。在二者皆属先天的起源之限度内，二者确有关系；但当忆及哲学知识与数学知识间之差异时(即一自概念而来，一则仅由构成概念以到达其先天的判断)，吾人应认知其有种类上之决定的差异，此种差异固常感觉之，但从未能以明晰之标准阐明之耳。于是乃有此种情形，因哲学家并彼等所有学问之理念亦不能发展，致彼等在缔造其学问时，不能有确定之目的及安全之指导，因之，在此种任意所思之创业中，以彼不知应择之途径，致关于各人所自以为由其特殊途径所得之发见，常互相争执，其结果，彼等所有之学问，最初为局外人所轻视，终则即彼等自身亦轻视之矣。

    一切纯粹的先天知识，由于“此种知识所唯一能由以发生之特别知识能力，其自身具有一种特殊的统一；玄学乃以叙述此种系统的统一中之纯粹先天的知识为其事业”之哲学。“特别占有玄学名称即吾人所名为自然玄学及以先天的概念在每一所有事物(非应有之事物)之范围内，考虑每一事物”之思辨的部分，今分类如下。

    玄学就其狭义而言，由先验哲学及纯粹理性之自然学而成。前者在“其与普泛所谓对象有关而不顾及其能授与之对象之原理及概念”之体系中，仅论究悟性及理性(ontologia本体论)；后者论究自然即论究所与对象之总和(不问授与感官或授与其他种类之直观——吾人如愿用此名词)，因而为自然学——虽仅为合理的。在此种合理的自然研究中之理性使用，或为物理的，或为超物理的，更以适当之名词言之，即或为内在的或为超经验的。前者论究所能在经验(具体的)中应用之自然知识，后者则论究超越一切经验之“经验对象之联结”。此种超经验的自然学、或以内的联结或以外的联结为其对象，但二者皆超越可能的经验。其论究内的联结者，乃自然全体之自然学，即先验的世界知识；其论究外的联结者，则为自然全体与“在自然之上之存在者”有关之自然学，盖即谓关于“神”之先验的知识。

    反之，内在的自然学，视自然为一切感官对象之总和，因而适如自然之所授与吾人者，唯与“自然所唯一能由以授与吾人”之先天的条件相合耳。故此等对象仅有两种。

    一、外感之对象及其总和，即物的自然。二、内感之对象即心，及与“吾人所有关于心之基本概念”相合之对象，即思维的自然。物的自然之玄学，名为物理学；以其必须仅包含关于物的自然之先天的知识之原理，故为合理的物理学。思维的自然之玄学，名为心理学，以同一理由应仅指心理学之合理的知识而言。

    于是玄学之全部体系由四种主要部分所成：(一)本体论；(二)合理的自然学；(三）合理的宇宙论；(四)合理的神学。其第二部分，即由纯粹理性所发展之自然学说，包含二分科，即合理的物理学(physica rationalis)及合理的心理学(psychologla ra－tionalis)。

    纯粹理性自身之哲学所本有之理念，制定此种区分，故此种区分与理性之基本目的相合而为建筑术的，非仅与偶然所观察之类似性相合而为技术的，即非漫无方针所创设者。因之，此种区分亦为不变的，而有立法的权威。但尚有某某数点，颇似可疑，且足以减弱吾人关于其主张正当之信念。

    第一、在此等对象授与吾人感官(即后天的授与吾人)之限度内，吾人如何能期待具有关于对象之先天的知识(以及玄学)？且如何能知事物之本性及先天的依据原理到达合理的自然学？其答复如是：吾人所取之经验者，除授与吾人以外感或内感之对象以外，不再需要其他任何事物。吾人由物质之纯然概念(不可入性无生命的延扩)以得外感对象，由思维的存在者之概念(在所谓“我思”之经验的内部表象中)以得内感对象。至其余等等，则在全部玄学的论究此等对象时，吾人必须废弃一切“意在为使吾人对于对象能有更进一步之判断、以任何其他更为特殊的经验加于此等概念上”之经验的原理。

    第二、吾人对于经验的心理学应以何种态度视之，此种心理学常要求在玄学中占有位置，且当吾人之时代，在以先天的方法期在玄学有所成就之事失望以后，关于玄学之进步，所期望于经验的心理学者甚大。我答以经验的心理学属于适切所谓(经验的)自然学说所属之范围，即属于应用哲学一方面，至此应用哲学之先天的原理则包含在纯粹哲学中；故纯粹哲学虽不可与应用哲学相混淆，但就此点而言，实互相密切联结。是以经验的心理学完全摈弃于玄学领域以外；此实在玄学之理念中已完全排除之矣。但按僧院派之旧习，吾人必须容许经验的心理学在玄学中占有某种位置(虽仅属枝叶地位)，且自经济的动机而言，亦当如是，盖因经验的心理学尚未发达至能以其自身成为研究主题，但若完全摈弃之，或强以之安置于较其与玄学为邻，更不适宜之处，则以其尚属重要，又似不宜。经验的心理学特如一容许其久居家内之异乡人，直至其能在完全之人类学中设置其自身所有之居住区域(即属于经验的自然学说之附属品)为止，吾人当许其一时寄居也。

    概言之，以上种种即玄学之理念。最初所期待于玄学者较之所能合理要求者为大，玄学一时颇以种种愉快的预期自娱。但在证明此等期望为欺人以后，玄学遂为世人所蔑视。吾人所有批判之论证，就其全体而言，必已充分使读者确信，玄学虽不能为宗教之基础，但必能常继续为宗教之堡垒，且人类理性就其本质之为辩证的而言，绝不能废弃此种学问，盖玄学抑止理性，且以学问的完全确信的自知之明，以防阻“纵横无法之思辨的理性失其制裁，必然在道德以及宗教之领域内所犯之残毁荒芜之事”。故吾人确信玄学虽为“不就其性质判断学问，而仅就其偶有之效果判断之人”所淡漠轻蔑，但吾人必常复归玄学一若复归曾与仳离之爱人者然。盖在玄学中吾人论究基本目的——玄学必须不断从事此种目的，或努力如实洞察此等目的，或驳斥自以为已到达此等目的之人。

    仅有玄学(自然玄学及道德玄学二者，尤以“用为玄学之导论及准备”之尝试的自恃的理性批判)能适切构成所可称为哲学者(就哲学一名词之严格意义言之)。哲学所唯一首先从事者为智慧，哲学由学问之途径探索之，至学问之途径一旦跋涉以后，即绝不能荒芜而为荆棘所蔽，且不容有迷离彷徨者也。数学，自然科学，乃至吾人所有之经验的知识，其大部分虽为偶然的目的之工具，但其最后结果又为人类之必然的基本的目的之工具而有高尚价值。顾此等学问之能尽此后一种任务，仅借助于“由理性自纯然概念所得之知识”，此种知识吾人虽可任意名之，但其实则不过玄学耳。

    以此同一理由，玄学亦即人类理性圆满充足之发展。今姑置其与特殊目的联结视为学问所有之影响不论，玄学亦为一种不可或缺之训练。盖玄学在论究理性时，乃就其成为“某某学问所以可能及运用一切学问”之基础者等等要素及最高格率论究之。故就玄学为纯然思辨而言，谓其用以防止误谬，非用以扩大知识云云，并不伤及玄学之价值。

    反之，此实予玄学以尊严及权威，盖经玄学之检查，得以保持学术界之共同秩序、和谐以及福祉，而防阻多所尽力于学术界之人有忽视“最高目的，即一切人类之幸福者也”。

    第四章 纯粹理性之历史

    在此处揭示此一标题，仅为指示今后之从事哲学者在此体系内尚留有彼等必须完成之一部分耳。我自先验的观点，即自纯粹理性之本质，对于在此领域中曾努力从事之人士所有著作予以概括一览，即为已足——此一览中发见无数庄严之结构，顾仅在废墟中耳。

    人在哲学之幼稚时代所以之开始者，实为吾人所欲以之为终点者，即以关于神之知识开始，专心从事于另一世界之期望，或宁谓为从事研讨另一世界之特殊性质，不能别有其他途径，此实为极可注意之点。自各民族野蛮时代遗留至今之古代宗教仪式所产生之宗教概念，虽极粗鄙，但此并不妨阻较为开化之人士致力于此等事项之自由研讨；彼等极易认知除度其纯洁善良之生活以外，并无较善根据或较可依恃之方法，以取悦于统治世界之不测威力，因而使彼等至少能在另一世界中获得幸福。因之，神学及道德，及以后人所致力之一切抽象的理性研究之二种动机，或宁谓为二种关联之点。其逐渐以此等以后以玄学著名之劳作委之纯粹思辨的理性者，主要实为神学。

    我在此处并不企图区分玄学中所发生种种变迁之历史时期，仅略述在玄学理论中发生主要革命之各种理念。此处我发见在所有种种对立争论之过程中，发生最显著之变迁者，共有三种争点。

    (一)关于吾人由理性所得之一切知识之对象，有纯为感觉论者，有纯为智性论者。

    伊壁鸠鲁可视为感觉论者中之特出哲学家，柏拉图则为智性论者中之巨孽。二派间之区别(虽似不自然)，自古已然；至此两派之观点则不断继续保待，直至今日。感觉派主张实在性惟在感官对象中见之，其他一切事物皆为空想；反之，智性派则谓感官中所有不过幻相而已，仅有悟性知真实之事物。感觉派固不否认悟性概念之实在性；但此种实在性之在彼等，纯为逻辑的，反之，在智性派则此种实在性为神秘的。感觉派容认智性的概念，但仅承认感性的对象。智性派要求真实对象应为纯粹直悟的，且主张吾人由纯粹悟性具有一种不伴随感官之直观——就彼等之意见而言，感官仅使悟性昏乱而已。

    (二)关于由纯粹理性所得知识之起源，即此等知识是否自经验而来，抑或与经验无关而起于理性之问题。亚里斯多德可视为经验论者之重镇，柏拉图则为理性论者之领袖。

    在近代，洛克追随亚里斯多德之后，莱布尼兹则追随柏拉图之后(莱布尼兹之说，虽多与柏拉图之神秘体系不合)，并不能使此种争论到达任何确定的结论。不问吾人对于伊壁鸠鲁之见解如何，至少彼在感觉论之体系中，其彻底一致，远过于亚里斯多德及洛克，盖彼从未以推论越出经验限界以外。此点就洛克而言，尤为确实，盖彼在以一切概念及原理自经验引来以后，乃在用此等概念原理时，突越出经验如是之远，乃至主张吾人之能证明神之存在及灵魂不灭，一如任何数学的命题同一坚决确实，——此二者虽完全在可能的经验限界以外。

    (三)关于方法。如有任何事物可当方法之名，则必为一种与原理相合之进行程序。

    吾人可将在此研究领域中今所通行之方法，分为自然论的及学术的。纯粹理性之自然论者所奉以为原理者，乃“彼由通常理性无须学问”，即由彼所名为“坚实之理性”关于成为玄学问题之最崇高问题，能较“由思辨之所可能者”更有所成就。如是彼在实质上乃主张吾人由肉睛决定月之大小及距离，其确实性能远过于用数学的规划所决定者。此纯为蔑视理论，并据以为原理；其中尤为背谬者，则以“蔑视一切人为的技术”誉为扩大吾人知识之方法。以自然论派之人，缺乏较深洞见，故不应深责彼等。被等追随通常理性，并未自诩其无知为含有“吾人如何自德谟克利特(democritus)深井汲取真理”之一类神秘。quod sapio，satisest mihi；non ego curo，esse quod arcesilasaerumnosique sclones(我以我所知者为已足，既不欲为亚尔采西拉斯，亦不欲为忧患孔多之索伦)云云，乃其标语，彼等以此标语可渡其安舒及足值赞美之生涯，既不劳瘁于学问，亦不因被等之参与而使学问混乱。

    至关于采用学术的方法之人，则彼等所择之方法，或为独断的或为怀疑的；但不问其用何种方法，彼等皆须系统的进行。我可以完尔夫为前一种方法之代表，休谟为后一种方法之代表，今为简略计，不再另举他人。此外唯有批判的途径，尚公开于人。读者若有坚忍之心，惠然肯与我携手偕行此径，则彼可自行判断，设若被小心翼翼竭其助力，使此小径成为大道，则是否若干世纪以来所未能成就之事业，立能于本世纪终结以前成就；即关于“人类理性始终以其全力热烈从事迄今尚无所获之事”，使之能完全满足是也。

  • 皮亚杰《结构主义》

    第一章 导言和问题的地位

    1．定义

    人们常说，要规定结构主义的特征是很困难的，因为结构主义的形式繁多，没有一个公分母，而且大家说到的种种“结构”，所获得的涵义越来越不同。不过，如果把在当代各种科学中和越来越时髦的流行讨论中的结构主义所具有的不同涵义加以比较，似乎还是有可能来做一次综合的尝试的。但是，如要进行这种综合，有一个明确的条件，就是必须对于事实上总是联系在一起而法理上又应该互相独立看待的两个问题，分别开来考虑：一个是积极方面，即包含在这些不同种类的结构主义之中的已经取得的成就或带来的希望里，结构观念所具有的理想；另一个是在每一个不同种类的结构主义的产生和发展过程中，伴随着反对当时占统治地位的倾向而表现出来的批判意图。

    在进行这种区分的时候，我们应该承认，所有“结构主义者”所已经达到或正在追求的一个具有可理解性的共同理想，是存在的；而结构主义者们的批判意图，则是十二万分地不同。例如，象在数学界，对于有些人来说，结构主义乃是要反对把不同来源的各个部门分割开来，同时由于利用同形结构而重又找出统一性来；对于另一些人来说，如象在连续几代的语言学家中，结构主义主要地是要把加在孤立现象之上的历时性研究抛在脑后，用共时性的理论去找出语言的整体系统来；在心理学里面，结构主义则更多地是要反对“原子论”倾向，因为这种倾向是要力求把各个整体还原成原先存在的成分之间的若干联想。在流行的讨论之中，我们看到结构主义在攻击历史决定主义、功能主义、以及有时甚至还攻击一般地求助于人类主体来解释问题的一切形式。

    所以，显然，如若人们要从反对不同意见的角度来给结构主义下定义，要从坚持结构主义曾经反对过的各种态度方面去下定义，那么我们就只能找到与科学史和思想史上的种种曲折变化相联系的分歧和矛盾了。反之，把结构观念的积极特征作为中心，我们就至少能够从所有的结构主义里找到两个共同的方面：一方面，是一个要求具有内在固有的可理解性的理想或种种希望，这种理想或希望是建立在这样的公设上的：即一个结构是本身自足的，理解一个结构不需要求助于同它本性无关的任何因素；另一方面，是已经取得的一些成就，它达到这样的程度：人们已经能够在事实上得到某些结构，而且这些结构的使用表明结构具有普遍的、并且显然是有必然性的某几种特性，尽管它们是有多样性的。

    关于第一个近似点，结构是一个由种种转换规律组成的体系。这个转换体系作为体系（相对于其各成分的性质而言）含有一些规律。正是由于有一整套转换规律的作用，转换体系才能保持自己的守恒或使自己本身得到充实。而且，这种种转换并不是在这个体系的领域之外完成的，也不求助于外界的因素。总而言之，一个结构包括了三个特性：整体性、转换性、和自身调整性。

    关于第二个近似点，结构应该是可以形式化（或译：公式化〕的。不过这可以是指在发现结构之后很久，或者是紧接着在发现结构的初期阶段。需要说明的是，用形式化表示结构乃是理论家的任务，然而结构本身对于理论家而言是独立的；这个形式化，可以直接用数理逻辑方程式表达出来，或者通过控制论模式作为中间阶段。所以，形式化可能存在着不同的过渡阶段，这要取决于理论家的决定。对于他所发现的结构的存在方式，要在每一个特定的研究领域里去加以说明。

    转换的概念，首先使我们可以为问题划定一个范围。因为，如果要把形式主义这个术语的一切意义包容在结构这个观念里，结构主义就得把一切不是严格经验主义的、而求助于形式或本质的哲学理论，从柏拉图到胡塞尔，主要经过康德，都包括在内，甚至还要包括经验主义的某些变种，如求助于句法学和语义学的形式来解释逻辑的“逻辑实证主义”。然而，按照现时所确定的意义，逻辑本身却并不总是包括作为整体又作为一些转换规律的结构的，“种种结构”的：现时的逻辑学在许多方面仍然还是从属于相当顽强的原子论的，逻辑结构主义还只是刚刚有了个开端。

    所以，在这本小书里，我们将只限于谈适用于不同科学的结构主义，这就已经是相当冒险的事情了；当然最终还要谈到在不同程度上受到人文科学中出现的结构主义的启发而产生的几个哲学运动。但是，应该首先把前面提出的定义稍稍加以说明，并且还要使人懂得，象一个自身封闭的转换体系这样从表面上看来如此抽象的一个概念，为什么却在一切领域里竟能使人们产生这样大的希望。

    2. 整体性

    各种结构都有自己的整体性，这个特点是不言而喻的。因为所有的结构主义者都一致同意的唯一的一个对立关系（用在第1节里已经提到的各种批判意图里说的意义），就是在结构与聚合体即与全体没有依存关系的那些成分组成的东西之间的对立关系。当然，一个结构是由若干个成分所组成的；但是这些成分是服从于能说明体系之成为体系特点的一些规律的。这些所谓组成规律，并不能还原为一些简单相加的联合关系，这些规律把不同于各种成分所有的种种性质的整体性质赋予作为全体的全体。例如，数学中的整数就并不是孤立地存在的，人们并不是在随便什么样的程序里发现了它们，然后再把它们汇合成一个整体的。整数只是按照数的系列本身才表现出来的，这个数系列具有：“群”、“体“、“环”等的结构性质，而这些性质是不同于每一个数的性质的。就每一个数的性质而言，可以是偶数或是奇数，是素数或是能被n＞ 1的数除尽的数，等等。

    但是，在事实上这个整体性的特性提出了许多问题。这里我们只研究其中的两个主要问题：一个是关于整体性的性质问题；另一个关系到整体有形成过程还是预先形成的这个方式的问题。

    认为一切领域中都可以把科学认识论的态度归结为两者必居其一的选择问题——要不就承认是一个具有其结构规律的整体，要不就认为是从若干成分出发而来的一个原子论式的组织——这恐怕是错误的。无论谈的是感知结构或“格式塔”的完形学说，还是谈的社会的整体性（社会的阶级整体或全社会的整体）等等，我们都可以看到，在思想史上，无论在［心理学里〕知觉方面反对联想主义的先验假设或是在社会学里反对个人主义的先验假设等等，人们总是把两类学说同这些先验假设对立起来。这两类学说之中，只有第二类学说才似乎符合当代结构主义的精神。而第一类学说只是满足于把想要由简到繁办事的人们所看来是自然的思想步骤［译者按：即指从感觉印象到知觉复合体，从个别人到社会群体，等等］，颠倒过来，并按照一种被认为是自然规律的“涌现”方式，一开始并不增加什么，就提出整体性来。当奥古斯特·孔德用人类来解释人，而不再是用人来解释人类，当涂尔千认为社会整体是从个人的汇合中涌现出来，就象分子是从原子的集合中涌现出来一样的时候，或者当“格式塔”学派认为在种种原始的知觉里面能立即看到一个整体性，可以比之于电磁学里的场效应的时候，这些人当然是有功绩的。他们告诉了我们：一个整体并不是一个诸先决成分的简单总和；但是，他们把整体看作先于成分，或者看作是在这些成分发生接触的同时所得到的产物，这样，他们就把自己的任务简单化了，就有把组成规律的本性这种中心问题丢到一边去的危险。

    然而，在原子论式的联想图式和涌现论的整体性图式之外，是还存在一种第三种立场的。这种立场，就是运算结构主义的立场。这种立场，从一开始就采取了一种重视关系的态度；按照这种态度，认为真正重要的事情，既不是要人必须接受成分，也不是要人必须接受这样的整体而又说不出所以然来，而是在这些成分之间的那些关系；换句话说，就是组成的程序或过程（依人们说的是主观意向性运算还是客观现实而定），因为这个全体只是这些关系或组成程序或过程的一个结果，这些关系的规律就是那个体系的规律。

    但是这就产生第二个问题，这是个更为严重的问题；实际它是一切结构主义的中心问题：由组成程序或过程产生的这些整体性，从来就是被组成的吗？可是怎样组成的，或者被谁组成的？还是一开始就已经是（并且是否一直是？）处在组成的过程之中呢？换句话说，种种结构是否都具有一个形成过程？或者只有一个多少具有永久性的预先形成过程呢？一边是原子论式的联合所假定的、经验主义已经使我们习惯了的、没有结构的发生论；另一边是主张没有发生过程的整体性或形式，因而这就不断会冒又回到谈本质、谈柏拉图主义式的理念、或谈种种先验形式的超验论的立场的危险：结构主义必须或者是从两者之间做出选择，或者是找出超越这些立场的解决办法。可是正是在这一点上，很自然地产生了最多的分歧意见——直到有这样的意见，认为不应该提出结构与发生论的关系问题，因为结构从本性上来说是非时间性的（好象在这里并不存在选择的问题了，而这正好就是预成论的意思）。

    事实上，这个由整体性概念本身已经引起的问题，只要我们认真地对待“结构”的第二个特性，就可以清楚了。从结构这个术语的现代含义来讲，“结构”就是要成为一个若干“转换”[按：在有些学科里译为“变换”]的体系，而不是某个静止的“形式”。

    3．转换

    如果说被构成的这些整体性的特质是由于它们的组成规律而得来的，那么这些规律从性质上来说就是起造结构作用的，正是这种永恒的双重性，或更正确他说，这种总是而且同时是起造结构作用和被构成的这种两极性的特性，首先说明了这个概念能获得成功的道理。而且，这个概念，就象库尔诺的“级”（“ordre”）的概念一样（不过这是现代数学结构中的一个特殊情况），通过它的运用本身，就保证了它的可理解性。然而，一项起结构作用的活动，只能包含在一个转换体系里面进行。。

    这项限制性条件看起来可能叫人奇怪，如果人们是对照索绪尔在开创语言学结构主义时的学说（索绪尔只谈了“系统”，并且是为了用来说明共时性的对立规律和共时性的平衡规律的）来看的话，或者是对照心理学结构主义最早的形式来看的话，因为一个“格式塔”（完形）所说明的知觉形式的特征，一般是静态的。然而，要判断一个思想潮流，不能光看它的来源，还要看它的流向，而且从语言学和心理学的一开始，我们就看到转换观念的出现了。语言的共时性系统不是静止不动的：它要按照被这个系统的各种对立或联系所决定的需要，拒绝或接受各种革新；在人们还没有看到在乔姆斯基学说意义上的“转换语法”诞生之前，索绪尔的在某种程度上已经是能动的平衡概念很快地就延伸为巴利的文体论；而巴利的文体论已经在种种个别变化的有限意义上研究转换关系了。至于心理学里的“格式塔”，它们的创始人从一开始就已经谈到了转换感觉材料的“组织”规律，到今天人们关于这些规律所作出的概率论概念，又把知觉的这个转换方面强化了。

    事实上，一切已知的结构，从最初级的数学“群”结构，到规定亲属关系的结构……等，都是一些转换体系。但是这些转换，可以是非时间性的（因为，如1＋1立即就“成”2，而3并不需要有时间上的间隔就“紧跟”在2的后面了），也可以是有时间性的（因为象结婚就要用一点时间）。而且，如果这些结构不具有这样的转换的话，它们就会跟随便什么静止的形式混同起来，也就会失去一切解释事物的作用了。但是，这就不可避免地会提出这些转换的来源问题，所以直捷他说，也就是这些转换和“形成过程”的关系问题。当然，在一个结构里，应当把它受这些转换所制约的各种成分，跟决定这些转换的规律本身区分开来，于是，这样的一些规律就可能很容易被人看成是不变的，并且甚至在不是严格形式化（用形式化在科学上的意义）的一些结构主义里，我们找到一些不甚倾向于发生心理学的杰出人物，也竟会从转换规则的稳定性一下子就跳到天赋性去：例如乔姆斯基就是这样的情况，在他看来，生成语法似乎必需要有天赋的句法规则，好象要解释稳定性，就不能用平衡作用的限制性过程来说明，就好象把天赋性的假设交给所假定的生物学，就不会引起象发生心理学所引起的那样复杂的形成过程问题似的。

    但是，一切反历史的或反发生论的结构主义，它们没有明说出来的希望，就是要把结构最后建立在如同数理逻辑体系的结构那样的非时间性的基础上面（而在这一方面，乔姆斯基的天赋论还伴随着要把他的句法归结为一种“单子”式”的形式结构）。不过，如果人们要着手建立一个有关各种结构的普遍理论，这个普遍理论必须符合跨学科的科学认识论的要求，那么，除非一下子就躲进先验论的天国里去，否则在非时间性的转换体系面前，如“群”结构或“部分的集合”（“ensemble des　parties”）的网结构等，就不大可能不问一下，结构是怎么得来的。于是，人们总可以先提出一些规定作为公理；但是从科学认识论的观点看，这只是一种高雅的偷换办法，它就是利用一群勤劳的建筑者以前的劳动，而不是自己去建立起始的材料。另一种方法，从科学认识论上看来要比较地不容易在认知方面受到那种在表面上接受而把问题的实质加以改变的待遇，这就是建立结构的谱系学的方法，是哥德尔在各种结构之间引进比较“强”些或“弱”些的区分而不得不采取的方法（见第二章）。在这种情况下，有一个中心问题是回避不了的；这还不是历史的或心理发生学的问题，但至少是个结构的构造问题，以及结构主义与构造论之间的分不开的关系的问题。所以，这将是我们将要讨论的诸论题之一。

    4．自身调整性

    结构的第三个基本特性是能自己调整；这种自身调整性质带来了结构的守恒性和某种封闭性。试从上述这两个结果来开始说明，它们的意义就是，一个结构所固有的各种转换不会越出结构的边界之外，只会产生总是属于这个结构并保存该结构的规律的成分。例如，做加法或减法，把完全是任意的两个整数一个加上另一个或从一个中减去另一个，人们总是得到整数，而且它们证实这些数目的“加法群”的那些规律。正是在这种意义上，结构把自身封闭了起来；但这种封闭性丝毫不意味所研究的这个结构不能以子结构的名义加入到一个更广泛的结构里去。只是这个结构总边界的变化，并未取消原先的边界，并没有归并现象，仅有联盟现象。子结构的规律并没有发生变化，而仍然保存着。所以，所发生的变化，是一种丰富现象。

    这些守恒的特性，以及虽然新成分在无限地构成而结构边界仍然具有稳定性质，是以结构的自身调整性为前题的。毫无疑问，这个基本性质，加强了结构概念的重要性，并且加强了它在各个领域里所引起的希望。因为，当人们一旦做到了把某个知识领域归结为一个有自身调整性质的结构时，人们就会感到已经掌握这个体系内在的发动机了。当然，结构的这个自身调整性，是按照不同的程序或过程才能实现的，这就又引入了一个复杂性逐渐增长的级次的考虑；因此，就又归结到了构造过程的问题和最终是形成过程的问题。

    在这个梯级的顶端（但一旦用“顶端，这个词，就可能有不同的意见，在我们认为是“顶端”的地方，有些人将会说那是金字塔的基础），自我调整通过非常有规则的运算而起作用。这些规则不是别的，正是我们所考虑过的结构的那些整体性规律。于是，人们也许会说，谈自身调整性是在玩文字游戏，因为，人们想到的，或者是指一个结构的那些规律，那当然是由这些规律来调整这个结构的，或者是指进行运算的数学家或逻辑学家，如果他们是正常状态下的人，那当然是会很好地控制自己行动的。不过，如果他的这些运算非常符合规则，如果结构的这些规律就是一些转换规律而具有运算性质，那么，剩下的就还要问一下，从结构的观点出发来看，一个运算是什么东西呢，然而，从控制论观点来看（即是从调整科学的观点看），运算就是一个“完善的”调节作用。这个意思就是说，运算并不局限于在知道了行动的结果时才去纠正错误，而是由于具有内在的控制手段，它能对行动的结果起预先矫正的作用，这些控制方法，如可逆性（举例如+n-n≠0），它就是矛盾原理的来源（如果+n-n≠0，那么n≠n了）。

    另一方面，还存在着一个不是严格逻辑性或数学性的种种结构的巨大范畴，也就是说这些结构的转换是在时间内进行的，如语言学结构、社会学结构、心理学结构等。当然，在这种情况下，它们事实上的调整是以某些调节作用为前提的，这些调节作用是在这个术语的控制论意义上说的，不是建立在严格的、也就是说完全是可逆的（通过逆向性或相互性）运算的基础上的；而是建立在一套预见作用和倒摄作用（即英语中的feedbacks[反馈]的基础之上的。预见作用和倒摄作用的应用，其范围包括了全部生命界（从生理学上的调节作用和基因团或“遗传库”的体内平衡（homeostasie]开始。参见第10节）。

    最后，调节作用这个术语，在习常的意义上似乎是从更加简单的结构机制来的；不能不承认，这些机制也是有权列入一般所说的“结构”的领域里的。这些就是节奏机制，人们可以在生物和人类的一切阶段上找到这些节奏机制的。然而，节奏是通过建立以种种对称性和重复为基础的最初级的手段来保证它的自身调节作用的。

    节奏、调节作用和运算，这些是结构的自身调整或自身守恒作用的三个主要程序：人人都可以自由地从这些程序中发现这些结构“真实”构造过程的各个阶段，也可把在没有时间性的形式下、几乎是柏拉图主义式的那些运算机制放在基础上，从而引出其余的一切，把次序颠倒过来。但是，至少从新结构的构造过程的观点来看，应该把两个等级的调节作用区分开来。有一些调节作用，仍然留在已经构成或差不多构造完成了的结构的内部，成为在平衡状态下完成导致结构自身调整的自身调节作用。另一些调节作用，却参与构造新的结构，把早先的一个或多个结构合并构成新结构，并把这些结构以在更大结构里的子结构的形式，整合在新结构里面。

    第二章 数学结构和逻辑结构

    5．群的概念

    如果不从检验数学结构开始，就不可能对结构主义进行批判性的陈述。其所以如此，不仅因为有逻辑上的理由，而且还同思想史本身的演变有关。固然，产生结构主义的初期，在语言学和心理学里起过作用的那种种创造性影响，并不具有数学的性质（索绪尔学说中关于共时性平衡的理论是从经济学上得到启发的；“格式塔”学派的完形论学说则是从物理学上得到启发的），可是当今社会和文化人类学大师列维-斯特劳斯（Levi-Strauss），却是直接从普通代数学里引出他的结构模式来的。

    另方面，如果我们接受在第一章里所提出的结构主义定义，那末最早被认识和研究了的结构，是由伽洛瓦（Galois）所发现的“群”的结构，这似乎是无可置疑的。并且这个“群”的结构在十九世纪逐步征服了数学这门科学。一个群，就是由一种组合运算（例如加法）汇合而成的一个若干成分（例如正负整数）的集合，这个组合运算应用在这个集合的某些成分上去，又会得出属于这个集合的一个成分来。还存在一个中性成分（在我们选用的这个例子里，是零），这个中性成分和另外一个成分结合，并不使这另一个成分发生改变（这儿是n+0＝0+n＝n；尤其是这里还存在一个逆向运算（在我们这个特定情况里，是减法），正向运算和逆向运算组合在一起，就得出那个中性成分来（+n-n＝-n+n＝0；最后，这些组合都是符合结合律性质的组合（这儿是[n+m]+l=n+[m＋l])。

    群结构作为代数基础，已经显示出具有非常普遍和非常丰富的内容。几乎在所有的数学领域里，并且在逻辑学里，我们都又发现了群结构。在物理学里，群结构具有基本的重要性；在生物学里，也可能会有一天情况相同。所以，力求明了这种成功的由来是很重要的了。因为群可能被看做是各种“结构”的原型，而且，在某些人们所提出的东西必须加以论证的领域里，当它具备了一些精确的形式时，群能提供最坚实的理由，使人们对其结构主义的未来，抱有希望。

    这些理由中的第一条，是数理逻辑的抽象形式；群就是从中引出来的；这抽象形式，就解释了群的使用的普遍性。当有一个性质从客体本身经过抽象被发现出来以后，这个性质当然就向我们提供了这些客体的情况。但是，所抽象出来的性质越是具有普遍性，这个性质就越贫乏而有很少用处的危险，因为它对于一切都能适用。体现数理逻辑思维特点的“反映抽象”（abstraction reflechissante）的性质则不是这样，恰恰相反，它不是从容体里抽象出来的，而是从人们对于客体所加上的动作、并且主要地是从这些动作的最普遍的协调作用（coordination）之中抽象出来的；例如从汇集（reunir）、赋序（ordonner）和找出对应关系（mettre en correspondance）等等过程里抽象出来。然而人们在群中看到的，正好就是这些有普遍性的协调作用，首先就是：a)回到出发点的可能性（群的逆向运算);b)经由不同途径而达到同一个目的、但到达点不因为所经过的途径不同而改变的这种可能性（群的结合律性质）。至于组合（如汇集等）的本性，可以不受顺序的制约（可互相置换的群），也可以建立在必然的顺序上。

    正因为这样，群的结构就成了一个确实有严密逻辑联系的工具，这个工具因内部的调整或自身调节作用而具有自己的逻辑。事实上，这个工具通过其自身的活动，使理性主义的三个基本原理发挥了作用：在转换关系的可逆性中体现了不矛盾原理；中性成分的恒定性保证了同一性原理；最后一个原理人们较少强调，但它同样是一个基本原理，就是到达点不受所经途径不同的影响而保持不变的原理。例如，在空间里位移的一个整体，就是这样（因为，两个连续的位移仍旧是一个位移；因为一个位移能够被逆向的位移或“返回”所抵消，等等）。然而位移群的结合律性质相当于“迂回”的行为，在这一点上，对于空间的一致性来说是基本的。因为，如果到达点因所经途径不同而时常在改变的话，那就会没有空间可言，而只有可与赫拉克利特所谈过的那条江相比拟的永恒流水了。

    其次，群是转换作用的基本工具，而且还是合理的转换作用的基本工具。这种转换作用不是一下子同时改变一切，而是每一次转换都与一个不变量联系起来。这样，一个固体在习常空间里位移，就让它的大小保持不变；一个整体被分成为许多部分，就让总和保持不变，等等。只要有了群结构，就完全可以揭露梅耶森（E. Meyerson）用来建立他的科学认识论的那个反命题的人为性质了；按照他的反命题，一切变化都是非理性的，只有同一性才是理性的特点。

    群作为转换作用与守恒作用不可分割的结合，是构造论的无与伦比的工具。这不仅由于群是一个转换的体系，而且还因为，并且主要因为，通过一个群分化成它的子群，以及有可能通过这些子群之一过渡到另一些子群，这些转换在某种程度上是可以加以配方的。就是因为这样，除了被位移图形的大小之外（因此是距离），位移群让它的角、平行线、直线等保持不变。于是人们能使大小改变而保持其余一切不变，就得到一个较普遍的群，而原位移群成了这个更普遍的群中的一个子群：这就是相似群，可以在不改变形状的情况下放大图象。接着，人们可以改变图象的各个角，但是保持它原来的平行线和直线等，这样就得到了一个更普遍的群，而上述相似群就成了它的一个子群, 这就是“仿射”几何群，例如，把一个菱形改变成另一个菱形，这个群就要发生作用。继续把平行线改变而保留直线，于是就得到一个“射影”群（透视等），先前那些图象所构成的群就成了它嵌套的子群了。最后，连这些直线也不保留，而在某种程度上把某些图象看作是有弹性的，唯一被保留下来的是图象上各个点之间一一对应的、或对应连续的对应关系，于是这就产生了最普遍的群，即拓扑学所特有的“同型拓扑”（homeomorphies）群。这样，各种不同的几何学原先看来是静态的、纯粹图形化的、分散在不相联系的章节里描写的模型，现在使用群结构之后，就正好形成了一个巨大的构造，其转换作用，因为有了子群之间的嵌套接合关系（emboltement），就可以使得从一个子结构向另一个子结构过渡成为可能（且不谈普通测量学；我们可以依靠拓扑学，从普通测量学中引出非欧几何或欧氏几何的特殊测量学，从而再回到位移群上来）。克莱因（F. Klein）在《埃尔兰根纲领》（Programme d’Erlangen）这部著名著作里所陈述的，就是这个从图形几何变成一整个转换体系的根本改变。这是由于群结构的运用而为我们取得了的可以称之为是结构主义的确实胜利的第一个实例。

    6．母结构

    但这还只是一个部分的胜利。在数学界可以称之为结构主义学派的，也就是布尔巴基学派（les Bourbaki）的特征的乃是企图使全部数学服从于结构的观念。

    传统的数学，是由各不相关的章节如代数、数论、数学分析、几何、概率论等等所形成的一个整体，其中每一部分研究一个特定的领域，各自研究若干被内在性质所决定的“存在”或对象。群结构可以应用于极不相同的成分，而不是仅仅适用于代数的运算。这个事实促使布尔巴基学派按照类似的抽象原理来展开对种种结构的研究。如果我们能把诸如数、位移、射影等（而我们已经看到，这里既有运算的结果，也有加在运算本身上的运算）这些已被抽象化了的对象称为“成分”，群的特性却不是由这些成分的本性来确定的。群以高一级的新的抽象超越这些成分；这新的抽象就是要抽绎出我们可以使任何一种成分都能受其支配的某些共同的转换规则。同样，布尔巴塞学派的方法，就是用组成同型性（isomorphismes)的办法，去抽绎出最普遍的结构，使各种不同门类的数学成分，不问这些成分来自哪个领域，完全根本不管它们各自的特殊性质，都能服从于这些最普遍的结构。

    这样一件工作的出发点，是某种归纳法，因为我们所研究的各种基本结构的数目和形式都并不是先验地推演出来的。这种归纳法，导致发现了三种“母结构”，即所有其它结构的来源，而它们之间被认为是再不能互相合并了（三这个数目，是经逆退式分析得到的结果，不是某种先验构造的结果）。首先是各种“代数结构”，代数结构的原型就是群，但是还有群的派生物（“环“[anneaux英文为rings]、“体”[corps英文为field]，等等）。代数结构都是以存在着正运算和逆运算为其特点，即有从否定意义上体现的可逆性（如T是正运算，T-1是它的逆运算，则T-1·T =0）。其次，我们可以看到有研究关系的各种“次序结构”，它的原型是“网”（reseau或treillis，英文为lattice或 Comwork)，也就是一种普遍性可以和群相比拟的结构，这种结构最近才有人进行研究（戴德金德（Dedekind〕、比尔霍夫（Birkhoff〕等人）。“网”用“后于”（succede）和“先于”（precede）的关系把它的各成分联系起来；因为每两个成分中总包含有一个最小的“上界”（后来的诸成分中最近的那个成分，或“上限”[supremum]）和一个最大的“下界”（前面成分中最高的那个成分，或“下限[infimum]）。网和群一样，适用于相当大量的情况（例如，适用于一个集合中的“部分集合”或“单化复合体”[simplexe]，或适用于一个群和它的那些子群，等等）。网的可逆性普遍形式不再是逆向性关系了，而是相互性关系：如用加号（+）替换乘号（·）、用“先于”关系替换“后于”关系，就使“A·B先于A＋B”这样一个命题转换成了“A＋B后于A·B”这样一个命题了。最后，第三类母结构是拓扑学性质的，是建立在邻接性、连续性和界限概念上的结构。

    这些基本结构被区分出来并被阐明了特性之后，其它结构就通过两个过程接着产生：或者通过组合的方式，把一些成分的整体，同时放到两个结构中（例子是代数拓扑学）；或者通过分化的方式，也就是说，硬性规定某些确定子结构的限制性公设（例子是，用引进直线守恒，接着是平行线守恒，接着是角的守恒，……等的办法，以连续一个接一个嵌套的子群的形式，从同型拓扑群中派生出来的各种几何群。参见第五节）。人们同样还可以从强结构到“比较弱的结构”进行分化，例如，一个结合律性质的“半群”，既没有中性成分，也没有逆成分（自然数> 0）。

    为了把这些不同方面互相联系起来，为了帮助说明结构的普遍意义可能是什么情况，值得先思考一下：“数学建筑学”（布尔巴基学派用语）的基础，是否具有“自然的”性质，或者只能建立在公设化的形式基础上？这里我们已经可以在“自然数”指正整数的意义上使用“自然（的）”这个术语了；正整数在数学上使用它们之前先已经构成，是用从日常活动里所抽出来的运算构成的，这些运算，如早在原始社会里一对一的物物交换中所使用的、或是儿童玩耍时使用的一一对应的关系，在坎托尔（Cantor）用来建立第一个超穷基数以前，已经使用了几千年了。

    人们可以惊奇地看到，儿童在发展过程中最初使用的一些运算，也就是从他加在客体上的动作的普遍协调中直接取得的运算，正好可以分为三大范畴，划分的标准，根据：运算的可逆性来自逆向性，象代数结构一样（在这个儿童的特殊情况下，是分类结构和数的结构）；或运算的可逆性来自互反性，象次序结构一样（在这个特殊情况下，是序列、序列对应关系、等等）；或者是运算组合系统不是以近似与差别为基础，而是来自邻近性、连续性、和界限的规律，这就组成了一些初级的拓扑学结构（从心理发生学的观点来看，这些结构先于矩阵结构和投影结构，与种种几何学的发展历史正好相反，但却与理论推衍产生的顺序相符！）。

    所以，这些事实似乎表明，早从智慧形成的相当原始阶段时起，布尔巴基学派研究所得的那些母结构，在如果不说原始、自然还是非常初步的，并且从理论层次上说离开这些母结构所能具有的普遍性和可能有的形式化程度还很远的形式下，就已经与智慧的功能作用的必要协调，有相对应的关系了。其实，要证明刚才讨论的那些初始的运算在事实上来自感知-运动（级）协调本身是不会很难的，在人类的婴儿身上和在黑猩猩身上一样，这些协调的工具性动作肯定已经具有若干“结构”了。（可参见第四章）

    但是，在阐明从逻辑观点看来上面这些见解意味着什么之前，我们先要看到，布尔巴基学派的结构主义，在一个值得指出的潮流的影响之下，正在转化演变的过程之中。因为这个潮流的确使人看到了发现——如果不说造成——新结构的方式。这就是要创立“范畴”麦克莱恩[MacLane] 、艾伦贝格[Eilenberg]等），也就是说要创立一个有若干成分的类，其中包含这些成分所具有的各种函数，所以这个类带有多型性（morphismes)。事实上，按照现在的词义，函数就是一个集合在另外一个集合上或在自身上的“应用”，并导致建立各种形式的同型性或“多型性”。这差不多就等于说，在强调函数时，范畴的重点不再是母结构，而是放在可以发现出结构来的、建立关系的那些程序本身上面。这就又等于把新结构不是看成从先前的各种运算已达成的各种“存在”中引出来的，而是从作为形成过程的这些运算本身里抽绎出来的。

    因此，巴普特（S．Papert）在上面所说的范畴里看到的，更多地是为真正理解数学家的运算而努力，而不是为了理解“一元化”数学的运算法的努力，这不是没有道理的。这儿就是反映抽象的一个新的例子，说明这个反映抽象法的本质，不是来自客体，而是来自加在这些客体上的那些动作（即使原先的客体已经是这样抽象得到的一个结果），这些事实，对于结构构成的性质和方法而言，是很宝贵的。

    7．逻辑结构

    初看起来，逻辑学似乎是结构的特别有利的领域，因为逻辑学是研究认识的形式，而不是研究认识的内容的。而且还进一步，当我们在（第六节已经指出的）“自然数”这个：“自然”的意义上提出自然逻辑这个问题（现时逻辑学家的看法不对）时，我们很快就看到，逻辑形式处理过的内容仍然有某些形式，具有可以逻辑化的形式的方向，这些内容的形式包括了一些加工得更差的内容，但这些内容又是有某些形式的；如此依次类推，每一个成分对于比它高级的成分来说是内容，而对于比它低级的成分来说是形式。

    但是，固然这些形式上的嵌套接合关系和形式与内容的相对性，对于结构主义理论说来都是极有启发意义的，逻辑学对于这些关系和相对性的问题却并不感觉兴趣，只是在形式化的界限问题（参看第8节）上，才间接地有关。符号逻辑或数理逻辑（今天唯一算得上的逻辑）是建立在这上升的形式一内容阶梯上任意一点的，不过要有使这任意一点成为一个绝对起点的系统化的意图；这样一个意图是合理的，因为这个意图借助于设定公理的方法是可以实现的。事实上，只须选择一定数目的概念和一定数目的命题作为起点；把这些概念看作是不能下定义的，意思是说，这些概念是用来为其他概念下定义的；并且把这些命题看作是不要加以论证的（因为对于所选择的体系而言，选择这些概念是自由的），而这些命题却是为论证服务的。不过，这些基本的概念和公理应该是充分的，它们相互之间可以并存，并且要减少到最低限度，就是说不是多余的。其次，要只用运算程序的形式给自己定出一些构造规则；于是形式化就成为一个自给自足的体系，并不求助于外在的直觉，而且这个体系的起点在某种意义上是绝对的。不言而喻，还有一个形式化的上界问题，还有要知道那些不能下定义和不要加以论证的范围有多大，这些认识论的问题。但是，从逻辑学家所处的形式观点来看，这儿无疑就是唯一的一个在纯粹是内部调整意义上、也就是在完全自身调节作用的意义上、绝对自主的例子。

    因此，从广义的观点出发，我们可以同意，每一个逻辑体系（逻辑体系是有无数个的）都能组成一个结构，因为每一个逻辑体系都具有整体性、转换性和自身调整性这三个性质。然而，一方面，这是些专门为此（ad hoc）建立起来的“结构”。而不管我们是否说出来，结构主义的真实倾向却是要达到“自然的”结构；“自然的”这个概念有点模棱两可，并且经常是名声不好的，它或者是指在人性中深深扎根的意思（有重又回到先验论上去的危险），或者相反是指有一个某种意义上独立于人性的绝对存在，它只是应该适应人性而已（这第二个意思有重又回到超经验的本质上去的危险）。

    另方面，这里有一个更严重的问题：一个逻辑体系，就它所证明的定理的整体而言，就是一个封闭性的整体。但是，这只是一个相对的整体，因为对那些它不加以证明的定理而言（特别是那些不能决定真假的定理，原因是形式化有限度），这个体系的上方是开放着的；而且这个体系的下方也是开放着的，原因是作为出发点的概念和公理，包含着一个有许多未加说明的成分的世界。

    后面这个问题，是我们称之为逻辑学的结构主义所特别关心的问题。因为逻辑学结构主义所明白说出来的企图，就是要找出，在被所设定的公理法定了的作为出发点的那些运算下面，可能有些什么。而我们已经找到的，乃是一个若干真正结构的整体，不但可以和数学家所使用的大结构——这些大结构使人在直觉上必须接受，与它们的形式化无关——相比拟；而且与数学家所使用的某些大结构是有同一性的，于是它又成了我们今天叫做普通代数学的这个结构理论的一部分。

    特别使人感到惊奇的，是十九世纪符号逻辑学的伟大创始人之一——布尔的逻辑学，构成了一种代数学，叫做布尔代数学。布尔代数学保证了“类”的逻辑和传统形式下的命题逻辑的解释，而且相当于模数为2的算术，就是说它唯一的值是0和1。可是，我们可以从这个代数学中引出一个“网”的结构（参看第6节），只要在所有网结构的共同特性上，增加一个分配性的特性，一个包含着一个极大成分和一个极小成分的特性，还有主要的一个是互补性的特性（这样，每个项都包含了它的逆向或否定项）：于是人们称之为“布尔网”。

    另一方面，排中选言的（或者是p或者是q，不能兼是两者）和等价的（既是p又是q,或者既不是p也不是q)这两种布尔运算，二者都能组成一个群，而且这两个群之中的每一个群，都可以转换成一个交替的环。这样，我们看到，在逻辑学上又找到了数学上通用的两个主要结构。

    但是，此外我们还能抽绎出一个更普遍的群，作为克莱因四元群（groupede quaternalite)的一个特殊情况。假定是这样一个蕴涵命题p => q的运算：如果我们把这个命题改成逆命题（N），就得到p·(-q)可这就否定了蕴涵关系）。如果我们把p ＝> q命题的两个项对调，或者单保持原来的蕴涵关系形式而放在否定了的命题之间（-p =>-q),我们就得到它的互反性命题R，即q=>p。如果在p=>q命题的正常形式（也就是p.q V (-p).q V (-p).(-q)中，我们把符号（V）和（·）进行交换，我们就得到p=>q命题的对射性命题C，即(-p).q。最后，如果我们保留p= >q命题不变，我们就得到了恒等性变换I。于是，我们就以代换的方式得到：NR=C；NC=R；CR=N；还有NRC＝I。

    这样，就有了一个四种变换的群，其二值命题逻辑运算（命题可以是二元的、三元的、等等）提供的例子，和用它的“部分的集合”的那些成分组成四元运算所得到的例子有同样的多；这些四元运算中的某些例子可以是：I＝R和N＝C，或者I=C和N＝R；但是，自然从来不能I=N的。

    总而言之，在逻辑学中存在着一些完全意义的“结构”，这是很明确的，而且对于结构主义理论来说，更加有意义的是，我们可以从自然思维的发展中追溯这些结构在心理上的起源。所以，这里有一个问题，要留在将来再加以讨论。

    8．形式化的权宜性限度

    但是，关于逻辑结构的思考，对一般结构主义来说，还有另外一个好处：就是指明在哪些方面“结构”不能跟它们的形式化混为一谈？并且指明，在什么上面，从一种我们将要努力逐步加以说明的意义上说，结构是从。“自然的”现实中产生的。

    1931年，哥德尔（Kurt Godel ）有一个发现，影响深远，值得注意。这是因为这个发现推翻了当时占统治地位的、要把全部数学归结为逻辑学、又从逻辑学归结为纯粹的形式化的那种观点；还因为这个发现给形式化规定了一些界限；无疑，这些形式化的界限是可以变动的，或者说是权宜性的，但是在结构建立的某个时候却始终是存在的。的确，他已经证明了一种足够丰富和前后一贯的理论，例如象初等算术，是不能用它本身的手段或某些更“弱”的手段（在这个特殊情况下，是怀特海德（Whitehead）和罗素（Russell）的《数学原理》中的逻辑）来证明它本身是没有矛盾的：仅仅依靠它自己的工具，这个理论就的确会导致一些不能决定真假的命题，因而也就不能达到完备的境地。相反，人们后来发现，在作为出发点的理论内部原来不能实现的这些论证，要是用了更“强”的手段，却可以实现。金琛（Gentzen）用坎托尔的超穷算术在初等算术上做到了这点。但是，坎托尔的超穷算术也无法完成它自己的体系；为了做到这一点，就得求助于更高一级型式的理论。

    这些阐述第一个值得注意之点是，在诸结构是可以互相比较的某个特定的领域内引进了结构相对强弱的概念。这样，引进的等级关系马上就暗示了一个构造论观念，就象生物学里不同特性的等级关系曾经暗示过演化论观念一样：一个弱结构使用较初级的方法去论证，而设计越复杂的工具则和愈来愈强的结构相对应，这样看似乎是合理的。

    然而，这个构造论观念并不是随便想出来的。哥德尔这些发现的第二个基本教训，的确就是非常直接地迫使大家要接受构造论观念，因为要在论证其不矛盾性方面完成一个理论，只分析这个理论的先验的假设是不够的，而必须去建造下一个理论！直到那时候，人们原可以把各种理论看作是组成了一座美丽的金字塔，建立在自给自足的基础之上，最下面的一层是最坚固的，因为它是用最简单的工具组成的。但是，如果简单性成了弱的标志，如果为了加固一层就必须建造下面一层，那金字塔的坚固性实际上是悬挂在它的顶上；而金字塔的这个顶端本身也没有完成，而要不断往上增高：于是金字塔的形象要求颠倒过来了，更确切他说，是被一个越往上升越来越大的螺旋塔的形象所代替了。

    事实上，结构作为转换体系的观念，因此就与连续形成的构造论（constructivisme）一致了。然而，事情发展到这种样子的理由归根结蒂是相当简单的，而且意义是相当普遍的。我们已经从哥德尔的研究结果中引出了若干关于形式化的限度的重要看法，并己能证明除了存在形式化的等级之外，还存在着不同程度地半形式化半直觉性的或相近的知识的不同等级，可以说，它们也在等着实现形式化哩。因而形式化的界限是可变动的、或权宜性的，而不是象标志王国的疆界的一个城墙那样，一旦封闭，就一成不变了。拉德利哀（J．Ladriere）曾提出一个巧妙的解释，他认为“我们不能一下子就把思维可能有的各种运算一览无余”。这是第一个正确的估计。但是，一方面，我们思维可能有的运算数目不是一下子就能确定的，而是有可能逐渐增加的；另一方面，我们的浏览能力随着智力的发展而变化很大，所以，我们可以希望浏览能力的扩大。反之，如果我们考虑到第7节开头所提到的形式与内容的相对性，干脆他说就是由于这样的事实：不存在只有形式自身的形式，也不存在只有内容自身的内容，每个（从感知一运动性动作到运算，或从运算到理论等等的）成分都同时起到对于被它所统属的内容而言是形式，而对于比它高一级的形式而言又是内容的作用。初等算术是一个形式，这是毫无疑问的；但是，初等算术在超穷算术中成了一个内容（作为“可数的幂”）。结果是，在每一个层次上，一定内容的可能的形式化，仍然是受到这个内容的性质所限制的。相对于各种具体的动作来说，“自然逻辑”虽然是一个形式，但“自然逻辑”的形式化并不能推得很远；直觉数学的形式化能推得远得多，虽则对这些直觉数学要加以修正，才能对直觉数学作形式化的处理；依次类推。

    然而，如果说在人的行为的各个阶段，直到简单到感觉-运动图式，以及这些图式的特殊情况知觉图式等，都能找到一些形式，那末是否可以从中得出结论说，一切都是“结构”，并且就此结束我们的陈述呢？在一个意义上也许可以说是的，但是只有在这个意义上，就是说一切都是可以有结构的。可是，结构作为种种转换规律组成的自身调整体系，是不能跟随便什么形式混为一谈的：我们说一堆石子也有一个形式（因为依照“格式塔”学派的理论，存在着“好”形式，也有“坏”形式：参看第11节），但是，只有当我们给这堆石子作出一个精致的理论，把它整个“潜在”运动的体系考虑在内，这堆石子才成其为一个“结构”。这个问题，就把我们引到物理学上来了。

    第三章 物理学结构和生物学结构

    9．物理学的结构和因果关系

    在人类科学的先进运动中，结构主义是已经革新了并将继续启发着人类科学的理论形态；因此，一开始就不可避免地要检验结构主义在数学上和逻辑学上的意义。但是，人们可能会问，为什么还要到物理学上来检验它的意义呢？这是因为，我们并不先验地知道，这些结构是否来源于人，还是来源于自然界，或者来源于两方面；而人和自然界的会合，是必须要在人对物理现象进行解释的领域里去加以研究的。

    长久以来，物理学家的科学理想就是要测量物理现象，建立定量定律，并用一些概念，诸如加速度、质量、功、能……等，来解释这些定律。物理学家用其中一些概念来给另一些概念下定义，以求保留某些守恒性原理，表示其有前后一贯性。只要在物理学的这个古典阶段上，我们就可以来谈结构，尤其就是那些大理论的结构。在这些理论领域里，种种关系互相配合成为一个关系的体系。例如，在牛顿物理学里，就有惯性、作用力和反作用力相等、力作为质量与加速度之积等的体系；或者如在马克斯韦尔的体系中，有种种电与磁的过程间的互反性关系。但是，自从“原理物理学”动摇，物理学研究推广到了现象阶梯的极高层次和极低层次，又自从那尝试把力学从属于电磁学的这种前景出乎意料地被推翻以后，我们正在看到，对于结构观念作出了愈来愈高的评价：计量理论已成为当代物理学中必须小心从事的问题，人们竟致于到了要在测量之前先去寻找结构，并且要把结构看作是一个由若干可能状态和可能转换关系组成的整体，所研究的真实系统，要在这些可能状态和可能转换的整体之中去取得它的确定位置，而同时这个位置又要用这个种种可能的整体来加以解释和说明。

    对于结构主义而言，物理学的这种演变所引起的一个主要问题，就是因果关系的本性问题。更确切点说，就是在解释因果关系定律时所利用的数理逻辑结构与现实世界所假定具有的结构这两方面的关系问题。如果依照实证主义的观点，把数学解释成是一种简单的言语符号表达方式，那这个问题肯定已经不再存在，而科学本身也就归结为一种纯粹的描写。可是，只要一旦承认逻辑结构和数学结构是作为转换关系的体系而存在的，那就要确定这样的问题：是否只有这些形式化的转换才能说明在事实里所观察到的真实变化和守恒性呢？或者相反，这些形式化的转换，只是不以人们意志为转移的、客观的物理因果关系的固有机制内化在我们心灵中的反映；或者最后是这些外在的结构和我们运算的结构之间存在着一种虽然没有同一性、却具有永久性的联系，而在一些中介领域，例如在生物学结构或我们的感知-运动动作的领域里，我们会看到这种联系正在具体地体现在这些领域里并在起作用。

    为了明确观念，本世纪初关于因果关系的伟大学说之中有两个学说可以引来作为倾向于上述三种解释中的前两种的代表：第一种是梅耶森的解释，他把因果关系看成是先验性的，因为因果关系是从不同关系之中归纳出来的相同的东西；第二种是布隆施威克（L.Brunschvicg）的解释，他用“存在着一个（相对论意义上的）宇宙”这个公式来为因果关系下定义。然而，这两个体系中，第一个体系的明显困难是，仅仅解释了守恒方面而放弃了转换的方面，而在“非理性”的范围里转换对于因果关系来说却是主要的。至于第二个体系，它带来的结果则是，把运算的结构合并进了因果关系里去，把算术看作是一个“物理数学”的分科（且不管人们谈到布隆施威克的唯心主义会说的一切！），但是，这个假说还有待于心理生物学的验证。

    从这里再回到物理学上来，第一个明显的事实是，对于一整套定律进行的数理逻辑推演，只要仍然是形式上的，就不足以解释这些定律：要进行解释，就还要假设在现象下面有一些存在或“客体”，以及这些存在之间互相在另一方身上行使实际的作用。但是，特别令人印象深刻的事实是，这些实际作用竟在许多情况下与运算非常相似，而且正是到了前者与后者之间具有对应性的程度时我们才感到是“理解了”。可是，理解或说明，一点也不限于把我们的运算应用在现实上，证实现实世界是“让人摆布的”；因为一个简单的应用，依然还是在定律层次之内的东西。为了要超出这个层次，得出原因，必须还要有更多的东西：必须把这些运算分别赋予作为客体的客体所有，而且把这些客体理解为它们本身就是算子，到了这时，而且只有到了这时，我们才能谈论因果“结构”，因为这个因果结构是这些算子在它们之间实有的相互作用里的客观的体系。

    从这样一个观点出发，物理的现实和用来描写这种现实的数学工具之间具有永恒的一致，已经是相当出奇的了。因为这些数学工具常常是在使用它们之前先就存在的；而这些工具在出现新事实的机会被建立起来时，它们并不是从这个物理事实里抽绎出来的，而是用推理的方法制定出来的，这种推理甚至于达到了模拟的程度。然而，这个一致，并不是象实证主义所认为的是一种言语表达方式和它所指称的事物之间的一致（因为，各种言语表达方式是没有在事物出现之前预先叙述它们将要描述的事件的习惯的），而是在人的运算和客体-算子的运算之间的一致；所以也就是在有肉体有精神的人这位特殊的算子（或者说是这位种种运算的制造者），和种种不同级别的物理客体这些不可胜数的算子之间的和谐。因此，在这儿存在的，或者是莱布尼茨梦想过的那些门窗紧闭的单子之间预先建立的和谐的光辉证明；或者是，如果这些单子偶然地不是封闭而是开放的时候，那就是已知的生物适应的最美好的例子了（就是说，既是物理化学的、又是具有认知性质的）。

    然而，如果对于一般运算来说是真的，那末，对于最显著的种种运算“结构”来说就仍然是真的。例如，人们相当了解，群的种种结构（见第5节）在物理学中，从微观物理学一直到相对论的天体力学，已非常普遍地被应用了。然而，群结构的这种应用，对于主体的种种运算结构和外部客观的算子的结构之间的关系来说，是有很大意义的。在这方面，人们可以区分出三种情况。首先，第一种情况，群对于物理学家来说可以有一个试探性的价值，但只表示在物理上不能实现的转换关系，例如PCT四元群，其中P指的是宇称（一个图形转变成镜子里和它对称的图形），C指的是电荷（一个粒子转变成它的反粒子），T指的是时间的反向！其次，第二种情况，转换作用并不构成不依靠物理学家的某些物理过程，而是掌握种种因素的实验者的具体活动的结果，或者是观察人员将种种不同情况下测量仪器上可能有的读数加以协调的结果。劳伦兹群有一种实现的情况就符合这第二种类型，只要当这个群引入参照点的改变就使速度不同的两个观察者的两种观点协调起来。于是群的转换就成为主体的某些运算，但是在某些情况下在物理学上是可以实现的。当一些真实的转换是由同一个主体施加在所研究的体系上时，就是这个群的第二种实现所表明的情况。由此引出了第三种情况，群的种种转换在物理学上可以不受实验者操作的影响而实现，或者在物理学上是有意义的，但是在“潜在可能”或潜在的状态下。

    这第三种情况最为有趣，它就是当几个力由自身组成力的合成（平行四边形）时的情况。可以回想一下，对于合力为R的两个力而言，只要把这个合力的方向颠倒过来，以使得这第三个力R’等于合力R而方向相反，即能同前两个力保持平衡。于是也应该提到，用与这个系统的种种联系相适合的一切“可能的功”的补偿作用来说明这些平衡状态，是值得称赞的说明。那末，加上力的合成原理，这就在群概念的基础上建立起一个巨大的说明性的“结构”了。

    马克斯·普朗克（Max Planck）在创造量子物理学中所起的作用，人们是相当清楚的，但人们也同样相当地了解，他并不完全适应由他所掀起的思想潮流。他曾经主张，物理现象在服从作用原因的同时，还肩并肩地完全服从于最小运动的原理：然而，在他看来，这个原理属于“目的性原因的性质，目的性原因是从相反方向，也就是说是用未来，或更确切一点说是用既定目的，作为导向这个目的的展开过程的来源”。然而，除了我们已经认为光子具有算子的品质以外，在我们认为光子具有和“有理性的生物”（同书p.129）行为相同（发光光线从某个恒星出发，尽管穿过大气层时受到种种折射，还是通过最短的光的途径到达我们这里）的能力之前，我们还得要思考一下，在这种情况下，相对于所有邻近的途径而言，费马（Fermat）积分式的最小值是怎样确定出来的。然而，这儿又一次象在可能的功的情况下一样。我们把现实放进全部可能的转换里去，在与真正径迹邻近的所有可能的变异之间通过逐步用补偿关系，找出说明。

    最后，在用概率论来说明的情况下，这些可能的转换的作用是明显的：用概率的（就是熵的）增加来说明热力学第二定律，虽则这一次乃是和群的组成相反的一种不可逆性，亦即用组成一个可能性的整体，从而推论出实在的东西来的方法（因为概率是有效事例数与这些“可能”事例数之比），来确定出一个结构的。

    总起来说，存在着一些不依赖于人的物理结构，但是这些物理结构却符合于我们的运算结构，其中包括可能看来是精神活动所特有的性质，即建立在可能性的基础上、并把现实放置在这个潜在可能的系统里的性质。这种因果关系结构与运算结构的紧密联系，在依靠部分地是人为建立起来的模型上的情况、或在过程的开展与实验者的活动不可分的微观物理学的特殊情况下，是相当可以理解的（从而产生了爱丁顿[Eddington]的比较清醒的话，他认为，不断地重又找到“群”的形式是大自然了）；相反，当许多不同来源的知识符合点表明我们外部的结构有客观性时，在运算结构与因果关系结构之间存在紧密关系却提出了一个问题。关于这种情况，最简单的解释就是要记得，首先我们是在动作本身里面去发现因果关系的，不是在梅恩·德·比朗（Maine de Biran）的那种形而上学意义上说的一种“自我”的动作之中去发现因果关系的，而是在感觉-运动性和工具性动作中，幼儿就已经发现了运动的传递性以及推力和抵抗力的作用了。然而，动作也是运算的源泉；这并不是因为动作预先包含了运算，就如同动作也并不包含全部的因果关系一样，而是因为在动作的普遍协调中包括一定量的初级结构，它们足以做反映抽象和后来的构造过程的出发点。不过这就把我们引导到生物学的结构上来了。

    10．有机界的结构

    活的有机体，在种种其他体系之间同时既是一个物理化学体系，又是主体活动的源泉。如果象我们已经认为的（见第 1节）那样，一个结构真的是一个能自身调节的有若干转换作用的整体性体系的话，那末有机体就是各种结构的原型了；而且，如果人们能够精确地了解自身的结构，那末由于有机体的人具有既是复杂的物理客体、又是行为的原动力这双重性质，就会给我们提供一把结构主义理论的钥匙了。可是我们还没有达到这个地步；生物学经过了好几个世纪的简单化的还原主义，或者是讲得多而解释得少的唯生主义之后，真正的生物学结构主义甚至还只是刚在形成的过程中。

    单就把生命现象还原为物理化学现象的尝试而言，就象种种还原问题一样，对于结构主义也已经是有教益的了。但是在这种有巨大重要性的情况下，这种尝试具有特殊的尖锐性。以往还原主义的原理，认为在无机界中认识了A、B、C等现象之后，就应该足以理解用它们组成的总和或乘积：从而产生了一长系列叫做“机械论” 的学说。这些学说中最糟糕的例子是笛卡尔的“动物-机器”论，和那种没有明确承认失败、在许多地方还受人尊重、主张由偶然的变异并在事后选择的进化论图式。就这样，人们简单地忘记了两件主要事实。一个事实是，物理学不是靠把累积的知识相加而进步的，而是新的发现M、N等总是导致对知识A、B、C等进行全面的重新解释；可是未来仍然会有未知的X、Y等的发现的。另一个事实是，物理学本身把复杂还原成简单的尝试，例如把电磁学还原成机械力学这样，最后总是得到一些综合理论，其中低级的内容被高级的内容丰富了，由此而来的相互同化作用阐明了整体“结构”的存在，这与加法式的组成或同一化的组成恰好相反。所以，我们可以毫不忧虑地等待着把生命现象还原为物理化学现象，因为这些还原不会把任何东西“还原掉”，而是会把这有关的两个项转换得对双方更加有利。

    唯生论经常不断地用各种整体性观念、内在目的性或外在目的性等观念，来反对简单化的反结构主义的还原论的尝试。但只要人们还没有明确说明在一个体系中发挥作用的那些转换的因果关系模式和运算模式时，这还称不上是结构。同样，摩根（LloydMorgan)和另外一些人坚决主张的“涌现论”学说，只限于证明有不同水平的整体性的存在，却又说这些整体性是在某个时候“涌现”出来的；这种理论只是提出了这里面存在着问题而已，另一方面，如果说唯生论着重在把有机体作为主体或主体的来源，来跟客体的机械论相对立，那也只是或者满足于从常识的内省得到启发的对于主体的表象，或者象德里施（Driesch)那样满足于亚里士多德式的“形式”的形而上学。

    有趣的是要在这方面指出：生物学方面明确主张结构主义的第一次尝试，是贝达朗菲（L.von Bertalanffy）的“有机论”。这是受到“格式塔”（完形）即知觉和运动结构的领域里所进行的实验心理学研究工作的启发产生的。但是，这位生物学理论家的创作就其努力建立一种“各个系统的普遍理论”而言固然具有无可争辩的兴趣，可是从生物学的当代结构主义趋向来看，主要还是在比较生理学、因果关系胚胎学、遗传学、演化理论、动物行为学等学科内部的进展，才是富有意义的。

    从结构的观点来看，长期以来生理学继贝尔纳（ClaudeBernard）的研究工作之后运用了一个非常重要的概念，这就是坎农（Cannon）提出的 “体内环境恒定”（或译“体内平衡”homeostasie）的概念。这个概念，涉及到机体内部环境的永恒性平衡状态，因而也涉及到内部环境的调整，于是引起对整个有机体的自身调节作用的阐明。然而，整个有机体的自身调节作用，在三个方面超越了已知的物理平衡作用的形式（特别是按照勒·夏托列 [LeChatelier]原理，发生“平衡位移”时的部分补偿作用）。

    第一个方面，我们看到，结构的调整，首先取决于一个总的自身调节作用，其次是由起调节作用的各个分化了的器官来保证。例如根据马考洋（Markosjan）的研究，血液凝固的多种因素，产生一种从种系发生学上看已经古老的自发的调节作用（可能从腔肠动物开始），然后这些因素受到第一个调节器官即激素系统的控制，最后又受第二个调节器官即神经系统的控制。

    由此而来，第二个方面，一个生命结构包含一种与有机体在其整体方面起机能作用相联系的机能作用，这样，这个生命结构就担负或包含了一个在生物学意义上可以用子结构相对于整体结构所起的作用来确定的功能。在生命领域里，这个事实是很难提出异议的；但是在各种认知领域里，我们看到有些作者却用结构主义来反对任何功能主义的情况，这种意见将留在以后来加以讨论。

    第三方面，让我们注意，与有机结构的这种功能性质紧密联系，就是这些有机结构具有一个各种物理结构所不知道的方面（除非对物理学家来说），这就是要和意义联系起来。这些意义，在行为领域里对生命主体来说是明显的；尤其是行为领域里的本能结构，使种种遗传的“意义的标志”（动物行为学家说的种种IRM：天赋行为机制[innate releasing mechanisms])都发挥了作用。但是，从出现了生物学上所特有的正常与不正常的区别之后，这些意义在任何功能活动中就不是明显的了。例如在出生时有窒息危险的情况下，血液的凝固立刻会产生一个神经系的调节作用。

    但是生物体内平衡并不只有生理学上的意义。现代生物学结构主义的主要成就之一，就是已经能够抛弃掉把一个基因团作为许多孤立基因的聚合体来看的形象，而是看成一个系统，在系统里，这些基因象多布赞斯基（Dobzhansky）所说的，不再“象独奏者，而是象一个乐队”似地起作用，特别是有一些起协调作用的基因，使好多个基因仅为某一个性质协同地起作用，或者是一个基因为几个性质起作用，等等。遗传学的单位不再是个别的基因团，而是“种群”，不是一个简单的混合体，而是一个种系的组合体；以致它的遗传“库”呈现出一种“遗传上的体内平衡”，也就是一种增加存活概率的平衡作用，而且正如多布赞斯基和斯巴斯基（Spassky）所已经做的，当人使几个已知种系杂交成一个“种群笼”（“cage a populatlon”），繁殖了几代之后，来研究它们的比率时，是可以验证的。还不止如此，变异的基本过程不再是突变，而是遗传上的“再组合”，这是形成新的遗传结构的主要工具。

    在胚胎发生学领域中，自从发现了“形成体”（organisateurs）、结构的调节作用和复生作用之后，已经开始了的结构主义倾向，因瓦廷顿（Waddington）的研究工作而越发加强了，他引进了“血缘恒定”（homeorhesie）的概念，也就是在发育中的能动的平衡，对于围绕着“胚胎顺序”（creodes）即胚胎发育必须遵循的途径可能有的偏差，能够起补偿作用。但瓦廷顿尤其指出了在胚胎发育过程中以环境为一方。遗传综合体为另一方之间的相互作用（表现型的形成），并且强调了这样一个事实，表现型就这样成了基因团对于环境刺激的反应，选择就在这些“反应”上进行，而不是在遗传型本身上面进行：由于进行了这样的选择，才有“遗传同化作用”即把获得的性质固定下来的可能性。总的说来，瓦廷顿在环境和有机体的关系上看到了一种控制论的回路，使得环境在制约有机体的同时，有机体也在选择他的环境。这里自身调节结构的概念超越了个体和种群本身，包括整个由环境X 表现型X 种群遗传库所组成的复合体。总之，从演化的意义上来看，这种解释是带基本性的。但是，正象还有作者仍然认为胚胎发育完全是先天形成，从而否定了后生成（epigenese）概念的价值（相反，瓦廷顿却恢复了这个概念的全部意义），近几年来有时有人主张整个演化作用是由建立在脱氧核糖核酸（DNA）构成成份基础上的组合系统所预先确定的。要是这样，那就是某种预成论的结构主义对于演化论本身的胜利了。如着重新确立环境的地位，那环境所提出的问题就要由内源变异来提供答案了；人们一定会把辩证的意义归于演化，而不是在演化里只看到有一种永恒的先天命定作用的。先天命定说的缺陷和缺点现在已成为无法解释的了。

    现代生物学的这些成就，对一般结构主义来说是很珍贵的，尤其是因为这些成就，跟行为的比较理论即“动物行为学”（ethologie）合并一起，为心理发生学的结构主义提供了不可缺少的基础。事实上，一方面，动物行为学已经阐明了存在着一个各种本能的复杂结构，以致今天我们可以说有一种本能的逻辑，并能分析本能逻辑的各种不同的等级水平；这样，本能在成为从遗传上说未编码的动作和人为制造的工具的逻辑之前，它先就是一种器官或有机工具的逻辑了。另一方面，这同样是重要的，现代动物行为学趋向于证明，任何学习和任何记忆必须以某些先存在的结构为基础而形成（而且甚至要以核糖核酸[RNA]的结构为基础；核糖核酸是受生殖物质的脱氧核糖核酸即DNA的变异影响的复制品）。以前，经验主义到因环境不同而获得的最偶然的变化里去寻找知识构成的模式；可是，同经验的接触和因环境不同而获得的最偶然的改变，都只能通过与某些结构发生同化作用才能固定下来；并不是所有的结构都是天赋的和不能改变的，但是要比经验知识开头时的那些摸索更稳固更加一贯。

    综上所述，生物学的“整体”和“自身调节作用”，虽则是物质性的，并且具有物理化学的内容，它们却使我们懂得了在“结构”和主体之间有不可分割的联系，因为有机体就是这个主体的根源：如果按照富科（Michel Foucault）所说，人只是“[历史发展上的]各种事物的次序中的某个裂口”，相当于“我们知识里的一个简单的褶皱”（不过还不到两个世纪）；那就仍然值得记住：这个裂口和这个褶皱是从一个非常大的、但组织得很好的爆裂声中产生的，这个爆裂声就是整个生命界所构造成的。

    第四章 心理学的结构

    11．心理学中结构主义的开端与“格式塔”理论

    我们可以认为，心理学里的结构观念的出现，是在本世纪初，当时，维尔茨堡（Wurzburg）学派的“思维心理学”反对（同时有法国的比奈[BiCom]和瑞士的克拉帕莱德（Claparede］也反对)联想主义；联想主义企图用先存在成分（感觉和印象）之间的机械联想来说明一切。另外，特别今人注意的是，从这个时期开始，比勒（K.Buhler）就已经用严格的实验方法证明了结构的主观性质，从此、现象学就经常引用这种结构的主观性：意向和意义（这些现象学概念相当于我们在第1节里已经介绍过的客观定义中的具有自身调节作用的转换概念）。事实上，比勒指出了，不但判断是一种起统一作用的行为（在这一点上，所有反对联想主义的人是立即就同意的），而且思维包含着复杂性逐步增加的若干等级，他称之为Bewusstheit(“意识”）（不依赖意象而赋予意义的思维）， Regelbewusstsein（“规律意识”）（在关系结构等里面起作用的关于规律的意识），和intentio（“意向”），即为了建立从思想到行为的整体建筑或体系的受到计划定向的综合行为。

    不过，“思维心理学”没有面向心理发生和生物学的根本的功能作用的方向，而单独在已经完成的成人智力领域里去进行分析（而且我们知道，心理学家所研究的 “成人”总是在他的助教或大学生之中挑选的），最后就只是发现一些逻辑结构，因而产生这样一个自己必须接受的结论：“思维是逻辑的一面镜子”；可是，对发生过程的分析，显然要导致推翻这些说法。

    但是，最引人注目的心理学结构主义形式，毫无疑问是由“格式塔”理论所提供的。这“格式塔”理论，产生于一九一二年的韦特默尔以及克勒的趋向一致的研究，莱温（K.Lewjn）以及他看门徒们在社会心理学方面继续发展了“格式塔”理论。完形理论，或“格式塔”学说，是在现象学的氛围里发展起来的，可是只从现象学保留了关于主体客体之间基本相互作用的概念，而决然地沿着克勒所受过的物理学家的教育和在他和别的人研究的“场”的模型中起作用的自然主义的方向发展。然而，今天再来评价，这些模型对于完形理论所曾起过的影响，在某些方面却是有害的，尽管这种影响在他的原理方面起过促进作用。

    事实上，一个力场，如同一个电磁场，就是一个有机的整体，这就是说，其中力的组成按照方向和强度而具有一定的形式：不过，这里力的组成几乎是瞬间完成的。如果也可以谈转换的话，这些转换几乎是瞬时的。可是，在神经系统和多突触“场”的范围里，电流的速度要缓慢得多（对于 5 波直到 dd==== 波来说，每秒钟循环3到9周）。如果说，从输入神经出发组成知觉是迅速的，这也不能成为可以把这个例子推广到所有的“格式塔”上去的理由。可是，克勒专注于场效应，导致他只是在“顿悟”中才看到有真正的智力行为，好象在最后的直觉出现以前的那些摸索还不是智力行为似的。尤其是“格式塔”学派对于功能与心理发生的观点以及最后还有对主体的活动极少重视，无疑场模型是要负责任的。

    正因为“格式塔”是被人这样认为的，所以并不妨碍“格式塔”代表一种使相当数目的结构主义者喜欢的“结构”类型。这些结构主义者没有明说或者已明说出来的理想，就是要找出一些他们可以认为是“纯粹”的结构来，因为他们所要的结构没有历史，更没有发生过程，没有功能，而且和主体没有关系。在哲学领域里要建立这样的本质是容易的，因为哲学领域中的发明有不受任何限制的自由；然而，在可以查核的现实世界领域里却很难遇到这样的情况。“格式塔”就给我们提供了这样一种假设：所以认真地审查这个假设的价值是重要的。

    “格式塔”结构主义的中心观念是整体性观念。早在1890年，埃伦费尔斯（Ehrenfels）就曾指出，存在着一些建立在整体或形式性质（“形质” [Gestaltqualittat])上的知觉，如一个音乐旋律或一个面部表情这样的复杂客体的性质。确实，如果人们把某个调的旋律转位为另一个调，那么所有一个个的音都改变了，可是人们还能听出是同一个旋律。但是埃伦费尔斯在这些整体性质中只看到了一些与感觉的实在互相重叠的知觉的实在；而相反，“格式塔”理论的独创性，则是否认感觉作为预先存在的心理成分而存在，只赋予感觉“被组成结构的”成分的地位，而不看作“起造结构作用的”成分。所以，从一开始就有的，是一个具有整体性的整体，问题是要解释这个知觉整体：在这里，场的假说起作用了。按照场的假说，那些输入神经冲动并不是孤立地一个一个地触及大脑的，而是通过神经系统的电场的居间作用，几乎立即产生一些组织好的“完形”。但是，我们还得要找到这种组织的规律。

    正因为一个场里的所有成分都一直属于整体，每一局部的变化部会引起整体的改组，所以，知觉整体的第一个规律，就是不仅存在有作为整体的整体特性，而且整体的量值也并不等于各部分的总和。换句话说，知觉整体的第一个规律，就是全体的组成，其规律不是加法性的；在这一点上克勒说得非常清楚，因为在他的《论物理学的格式塔》（德文全名为。Die physischen Gestalten in Ruhe und im Stationaren Zustand”，1920）一书里，他不承认机械力的组成具有“格式塔”的性质，就因为机械力是以加法关系组成的。在知觉领域中，这种非加法性组成的性质是容易验证的，被分隔的空间比未被分隔时要显得大些：在某些重量错觉中，一个复杂的客体A＋B（把一根铝棒放在一个空盒子上，两者共同组成一个同一颜色的简单形式），看起来似乎比铝棒A在单独时要轻一点（由于与体积发生关系等的原因）。

    第二个基本规律是知觉整体有采取可能的“最优形式”的倾向（“优良形式”优先律）。这些“优良形式”的特征，是具有简单性、规律性、对称性、连续性、成分之间的邻近性等等。在场的假设中，这就是平衡以及最少量动作这些物理原理的一些效应（极值效应[extremum]，如肥皂泡完形的情况：面积最小而体积最大），等等。还存在其他一些经过多方验证了的重要规律（如图形总是脱离背景的规律，即界限属于图形而不属于背景的规律等），可是，在我们的讨论里，只需举出前述这两条规律就够了。

    首先，我们要着重指出平衡作用这个概念的重要性。用了这个概念，就可以解释优良形式优先律，不必去用天赋观念作解释了：因为平衡的规律是具有强制性的（coercitive），事实上，用这些平衡规律就足以说明这些过程的普遍性，不必把这种普遍性归诸于遗传性了。另一方面，作为既是物理过程又是生理过程的这种平衡作用，同时既是一个转换体系——虽然是很快的转换——在它调整时又是一个自主的体系：这两个性质，再加上整体性的一些普遍规律，就使“格式塔”适合于第一节里为结构所提出的定义了。

    反之，单是各种知觉的领域中，我们早就可以问：场的假说和随之而来的反功能主义的各种不同后果，是否足以说明种种现象呢？就大脑的场而论，皮龙（pieron）曾指出过，如果把一次通常的似动实验［译者按：指表面上看起来象是运动］中的两个刺激，一个一个各别地向每一只分开的眼睛呈示出来，那末这个似动现象就不再产生了，因为这个理论原先假设会存在于两个脑半球之间的即时回路没有了。

    从心理学的观点看，人们能够使知觉服从于种种学习；这就和物理场的解释很不符合了。布伦士维克（E.Brunswick）证明了他称之为“经验的格式塔” 的存在，与“几何的格式塔”相对立。例如，把介于一只手和一个用五根对称的羽毛组成的图形之间的一个图形，向人们快速呈示（用速示器），成年人之中只有一半的人把图形向对称图形方向修正（优良几何形式规律），另一半人则把图形改向手的形状（经验的格式塔）：可是，如果说在经验和如布伦士维克所说的在出现概率（真实模式的相对频率）的影响下，知觉发生了改变，那就是因为知觉组成结构的过程是服从于一些功能规律，而不仅是服从于物理定律（场定律）的，克勒的主要合作者瓦拉赫（Wallach）就只得承认在知觉构成结构过程中有记忆的作用。

    另一方面，我同几批合作者一起，也证明了：随着年岁的增大，知觉有一个明显的演化；而且在场效应（是指视力集中场的含义）之外，存在着一些“知觉活动”，即用近似于有意向的探索、主动的比较等来确定关系的活动，它们在发育过程中明显地改变了“格式塔”：如果我们用记录的方法来特别研究眼动对图形的探索，就发现随着年龄的增长，眼动越来越协调和配合。至于场效应，它们的近乎立即产生的相互作用，似乎是由在感受器官各部分和被感知的图形的各部分之间的“相遇” 概率机制所支配，主要是由这些相遇之间的“配对”或对应的概率机制所支配。我们可以从这个概率的图式中抽绎出一条使现在已知的种种平面几何视错觉得到协调的定律

    总而言之，早在知觉领域中，主体就已经不是单纯的这样一个剧院：它的舞台上上演着不受主体影响的、被一种自动的物理平衡作用规律事先调节好了的各种戏剧：主体乃是演员，甚至时常还是这些造结构过程的作者，他随着这些造结构过程的逐渐展开，用由反对外界干扰的补偿作用所组成的积极平衡作用——因而也就是用一个连续不断的自身调节作用，来调整这些造结构过程。

    在知觉领域里起作用的东西，必然更有理由地要在动作领域和智力领域里起作用；因为格式塔学派原想把动作和智力活动服从于格式塔的一般组成规律，特别是服从于知觉的格式塔组成规律。克勒关于高等猿猴智力的那本书，因为描写的事实新鲜而令人赞赏，他在这本书里把智力行为看成是感知场向最优形式方向所发生的一种突然重组作用。而韦特默尔则力求把三段论式的作用或数学推理作用还原为服从于格式塔诸规律的某些重造结构作用。但有两大难点反对用推广“场”的假说来做这样的解释：第一个难点是，数理逻辑结构虽然一无可疑地代表若干整体性规律（见第5至第7节），却不是“格式塔”，因为数理逻辑结构具有严格的加法性质（2 加2正好地等于4，尽管，或者因为，这种加法是群的整体性结构的规律之一）。第二个难点是，感知-运动阶段或智力活动阶段的主体是有主动性的，而且这样的主体用反映抽象的程序为自己组成他自己的结构，除了在相当特殊的情况之外，反映抽象与知觉的成图形过程是没有什么关系的。不过这个问题对于结构主义的理论来说是一个中心问题，还要更深入地加以审察。

    12．结构与智力的发生过程

    人们可以给结构提出种种起点：或者说结构是象永恒的本质那样被赋予存在的；或是从富科（Michei Foucault）称为是一种考古学的那种任性的历史过程中莫名其妙地涌现出来的；或者结构是象“格式塔”那样从物理世界里汲取来的；或者说结构是这样那样地从主体那里以某种方式产生的。然而，这些方式并不是不可胜数的。结构只能从三个方面开端：从天赋方面产生，这种先天的先形成过程使人想起了预先决定论（除非把这些遗传的起源归之于生物学的原因，这就必然要引起这些遗传起源的形成问题人结构或者能偶然地涌现出来（这就又回到了刚才说过的：“考古学”上，不过是从主体的或人的“褶皱”［“pl”］内部涌现出来的）；结构或者是从某种构造过程中产生的。总之，只有三种解答：预成论，偶然创造论，或者构造论（说从经验中抽出结构来，这不是一种不同的解答，因为，经验只能或者是被一种预先制约经验的组织作用所“组成结构的”，或者经验是被理解成直接接受在外部世界中预先形成了的一些外部结构而得来的）。

    偶然涌现的概念，同结构的观念差不多是矛盾的（我们在第21节里还要谈这一点），无论如何，同数理逻辑结构的本性是矛盾的。因此，真正的问题是预成还是后天构成的问题。初看起来，一个结构是一个封闭的有自主性的整体，似乎结构必然是预成的，从而使柏拉图式的理论倾向在数学里和逻辑学里永远地重复发生；某种静态的结构主义，在那些醉心于主张有绝对的开始、或主张要与历史学和心理学不发生关系这种立场的作者们那里，取得了胜利。但是，另一方面，由于至少在抽象的系谱学上说结构是相互产生的一些转换体系，由于最正式的结构具有运算的性质，转换的概念就暗示形成的概念，而自身调整就唤起了自身构造作用来了。

    在对智力的形成作研究时所遇到的就是这个中心问题，并且是研究中必然要遇到的中心问题，因为问题是要解释主体在发展过程中怎样会获得数理逻辑结构的？于是或者说主体发现的是现成的数理逻辑结构。可是人们相当明白，主体并不是象感知颜色或物体下落那样地看出数理逻辑结构的存在的，也明白只有在儿童具有了最低限度的同化吸收工具时才有对结构进行教育传授（家庭的或学校的）的可能，而这些同化吸收工具已经就是属于这样的结构了（我们将会在第17节里看到，语言的传授也是这样的）。或者相反，我们将承认结构是主体把它们构造出来的。但是主体绝对不能随意地好象玩一个游戏或画一幅画那样来自由地安排结构。这样构成的结构，其特殊问题是要懂得，这个结构构造过程怎么样和为什么能得出一些必然的结果，“好象”这些必然结果是任何时候都被预先决定好了似的。

    然而，观察和经验以最明确的方式表明，逻辑结构是被构造出来的，并且要化足足十二年左右的时间才能确立；不过也表明，这样的构造过程要服从某些特殊的规律，并不是通过随便什么方式学习得来的，而是由于反映抽象过程（参看第5节）和一种在自身调节作用意义上的平衡作用这双重的作用：反映抽象按照需要逐渐提供构造用的材料；平衡作用则提供结构内部的可逆性组织。这些结构通过它们本身的构造过程，会产生那在先验论看起来总认为是不能不放在出发点上或放在先决条件地位上的必然性；而事实上，这种必然性却只是最终才得到的。

    当然，人的结构并不是没有出发点的；如果说任何结构都是一种发生过程的结果的话，那未在事实面前应该决然地承认，发生过程总是从一个比较简单的结构向一个更复杂的结构的过渡，而且这样一个过程是按照没有止境的后退过程进行的（根据现有的知识）。所以，逻辑结构的构造过程，就有一些作为出发点的材料，但这些材料并不是最原始的，它们只表示是我们无法再往上追溯时所取作分析的开端；这些材料还不具备从它们当中将要抽象出来的东西，和在构造过程中以后要从它们产生的东西。这些作为出发点的材料，我们用一个总的名称“动作的普遍协调作用”来表示，意指一切感知-运动协调作用所共有的联系，而不先去对各种水平作细节的分析：无论是有机体的自发运动和无疑是从自发运动稳定了的分化作用所产生的那些反射；或者更进一步的反射的复合体，以及如新生儿吮乳这样的本能编码了的复合体，以及经过习得的习惯，直到感知-运动性智力或手段性［即工具性］行为开始为止，都包括在内。而在所有这些根源于天赋而后天获得分化的行为里，人们从中可以又找到某些共同的功能因素和某些共同的结构成分。功能因素就是同化作用，即一种行为主动产生并与新的事物整合成一体的过程（例如，婴儿吸吮拇指时就把这拇指整合在他的吮乳图式中），以及种种同化图式对于客体多样性的顺应作用。结构成分主要地就是某些次序关系（在反射中的运动次序、在一个习惯里的那些反射的运动次序、在手段和所追求的目的之间的种种接合中的运动次序），全部嵌套接合关系（一个简单图式，例如用手抓，从属于另一个较复杂的图式，例如把手拉），和全部对应关系（例如在再认性同化作用中的对应关系等）。

    可是，通过种种简单同化作用和相互性同化作用的变化，这些初级协调形式从先于言语的感知-运动水平起，就可以建立某些平衡了的结构了；这就是说，这些结构的调节作用已经保证在某种程度上的可逆性了。最值得注意的两个结构，首先是实际位移群（位移的协调、迂回和转回：参看第5节），以及与位移群联系的不变因素，即从感知场出来、并在重新建立起它们的位移时能够再看到的客体的永久性；其次是在各种手段性的行为中起作用的、客体化和空间化的因果关系形式（利用支撑物或棍棒等把和主体有一定距离的物体拉到主体身边，等等）。所以在这个水平上我们就可以说到智力了，但这是一种感知-运动阶段的智力，还没有表象，主要与动作和动作的各种协调作用有关。

    但是从有了符号功能之后（言语、象征性游戏、意象，等等），不是现实地感知的情境也可以重现，即有了表象或思维，于是我们就看到有最初的反映抽象作用出现了。这种最初的反映抽象作用，是从感知-运动图式里抽出某些联系。这些联系于是被“反映”（物理学上的含义）在这个新的层次，即思维的层次上，而且是以不同的行为和概念性结构的形式组合成的。例如，原来是在感知-运动的层次上被放在随便那个装接起来的图式中的次序关系，被从这些图式中抽出来而产生一个特殊的行为，即排列或序次的行为；同样，嵌套接合关系也从原来暗含它们的背景中分离出来，产生分类的行为（如图形的排列等）；种种对应关系很早就相当系统化了（一个因素可以，‘应用［或贴合]”到几个因素上，在副本和原型之间成分对成分的对应，等等）。在这些行为中，不可否认地有了一个逻辑的开端，但有两个基本限制：还没有看到可逆性，因此也不存在运算（如果我们用逆向性的可能来为运算下定义的话），其结果就不存在量的守恒（一个整体分开了就不能保持相同的总量，等等）。所以，这只是一种半逻辑（从逻辑的本义上说，因为它缺少逻辑的一半，即逆向性）；然而这个半逻辑在积极方面也表现出两个相当基本的概念：1）首先是函数的概念，即按照次序重叠贴比或应用的概念（有向性的配对）：例如，人们把一条线折成互成直角的两个线段A和B，拉这条线，儿童懂得，线段B拉长与线段A变短是互为函数的，但是他并不因此就认为A＋B的整个长度是不变的，因为儿童判断长度的方法是次序性的（依到达终点的顺序来决定长短：比较长＝比较远），而不是凭各个间隔长的总量来判断的。2）其次是同一性的关系（尽管长度大小有改变，但还是那“同”一根线段）。然而，不管这些概念是多么地有局限性，这种函数和同一性，已经在十分原始的“范畴”（第6节中所指的含义）的形式下组成结构了。

    产生运算的阶段（7-10岁）是第三个阶段，然而是以建立在客体本身之上的“具体”形式表现出来的。例如：有运算性质的序列，有了包括在两个方向里的次序，这就产生了直到那时还不懂、或虽然已经看出但还不知道有必然性的那种传递性；带有把包含关系量化的分类；乘法矩阵；由序列和包含关系的综合而建立的数，和由划分和次序的综合而建立的度量；把在此以前一直是顺序化的大小数量化，以及有了量的守恒。这些不同运算所特有的整体结构我们称之为“群集”，即是某种不完全群（因为缺乏完整的结合律性质）或“半网”（有下限而没有上限，或者反过来有上限而没有下限。参看第6节），尤其是它们的组成过程是不成组合系统地逐渐进行的。

    可是，在对这些结构进行分析的时候，人们不难辨认出，这些结构完全来自先前的结构，反映抽象提供了结构的一切成分，平衡作用成了运算可逆性的来源，它们是在这双重作用下得来的。于是，我们就一步一步地看到了真正的结构建立起来，因为这些结构已经是具有“逻辑性”的结构了。可是，这些结构与先前的结构相比虽然是新的，作为结构组成成分的转换却是从造成这一结构的那些转换得来的，只是因为它们有平衡了的组织而与那些转换有所不同。

    但是，这还不是一切；反映抽象的新的集合导致了对先前的运算进行新的运算，所以没有增加任何新的东西，只是一次重新组织。但是，这次重新组织是非常重要的：一方面，在概括综合种种分类后，主体就达到了把种种分类结合成一种分类（二次幂的运算）：称为组合系统（la Combinatoire），从而产生了“部分的整体”和布尔（Boole）网；另一方面，把类“群集”的可逆性所特有的逆向性（A-A＝0）和关系“群集”所特有的互反性相协调，这就导致了INRC四元群的建立，这在第7节中已经解释过了。

    再回到我们出发时的问题上来。所以，我们看到，在主张逻辑结构绝对预成论和主张逻辑结构自由或偶然发明论之间，还有构造论的地位。这种构造过程，因为它对平衡作用不断增加的需要而要进行自我调整（如果调整的确是为了得到既灵活又稳定的一个平衡状态，那么，这种需要在构造过程中只会有增加），就会导致同时建立起一种最终的必然性和一种具备可逆性的不受时间限制的程式。当然，人们总可以说，主体这样只是重新找到了潜在地永恒存在的结构而已；而因为数理逻辑科学更多地是些研究可能性的科学，而较少地是研究实在世界的科学，它们是可以满足于这种柏拉图主义来供其学科内部的应用的。但是，如果我们要把彼此分割的知识发展为一种科学认识论，我们就要想一下，这个潜在的可能性又该放在什么位置上呢？把潜在可能性放在本质的基础上，只是一种用待决问题作论据的错误逻辑理由而已。到物理世界里去找也是不能接受的。把它的位置放在有机界的生命中去已经有成效得多，但不能忘记这样的情况：普通代数并不“包含”在细菌或病毒的行为中。于是，剩下的问题就是要知道构造过程本身了。我们看不出为什么这样思考问题是不合理的：现实的最后性质就是永恒的构造过程，而不是把现成的结构积累起来。

    13．结构与功能

    现在有些人不喜欢用主体来解释问题。当然，如果把主体的“亲身经验”（experiences vecues）看作是主体的特性的话，那么我们承认自己就是这样的人。不幸的是仍然有更多的作者，他们认为心理学家按定义说都是集中力量从个体体验的意义上去理解主体的，那我们可以说并不知道有这样的心理学家。如果说，心理分析学家耐心地专门研究个别病例，他们一次次地反复找到同样的心理冲突和情结来，那也仍然是因为要得到共同机制的缘故。

    在建构认知结构的情况下，不言而喻，“体验”只起到一个很次要的作用。因为这些结构并不存在于一个个主体的意识中，而完全是另外一回事；这些结构乃是存在于主体的运算行为之中。还因为在达到有可能对于这些结构作科学思考的年龄之前，这些主体是从来没有意识到过这些作为整体结构而存在的结构的。

    所以很显然，如果要从主体的活动上去说明前面的构造过程的话，那么这个主体就指的是认识论上的主体，也就是指在同一水平上一切个别主体所共有的机制而言，换句话说，就是“平常”主体都共有的机制。这里所说的“平常”要随便是谁到这种程度：使分析主体的种种作用的最有教益的手段之一是用方程式或机器去建立起 “人工智能”的模式，并且为这个模式提供一个控制论的理论，不是抽象地在它的结构方面（代数可以提供这样的条件），而是要在它实际实现和功能起作用的方面得出各种必要和充分条件来。

    正是从这种观点来看，结构是与功能起作用以及在生物学含义上的功能不可分的。有的读者也许已经看到，在把自身调整或自身调节作用包括在结构的定义里面时（第4节），我们已经超越了全部的必要条件了。然而，每个人都承认，一个结构必然有一些组成规律，结构是调整好了的。那末，结构是由谁或用什么来调整的呢？如果是由结构的理论家来调整的，那末结构不过是形式上的存在而已。如果结构是“实在的”，那就会有主动的调整；而且因为结构是自主性的，所以我们就要说到自身调节作用（第12节刚举过自身调节的例子）。这样，我们又回到了功能作用的必然性上。如果事实强制地把结构赋予主体，我们就完全可以给主体下个定义：主体是功能作用的中心。

    但是，为什么要有这样一个中心呢？如果说结构是存在的，而且甚至每一个结构都包含着自身调节作用，那末，把主体看成是功能作用的中心，是否又等于简单地把主体归结为只起舞台的作用呢？这正是我们责备于格式塔理论的（第11节）。人们是否又被拉回到了没有主体的结构，象某些现代结构主义者所梦想的那样呢？如果说结构仍然是静止的，那么，不言而喻，当然就会是这样。但是，如果各结构之间意外地开始建立起联系，而且不是用在封闭的“单子”之间的先天的和谐来建立的联系，于是，起联系作用的器官就无可争议地又成了主体，而且只有在两种意义下有可能：或者，主体就成为先验论中超经验的自我的“种种结构的结构”，或更简单地说，就是心理学的综合理论中的“自我”（参阅让内（P.JaCom）的第一本书，书名《心理自动机制》（L’automatisme psychologique），他的动力论已经引导他在功能和心理发生学的方向方面超越了这些机制];或者，主体没有这样一种能力，而且在没有建立这些结构以前并不具有这些结构，那就应该更加谦虚地、也更加适合现实地来说明主体的特性，把主体只看成是一个功能作用的中心。

    现在时间到了，我们记得，数学家的结构主义研究事实上已经回答了这个问题，并且跟心理发生学的分析竟有惊人的一致（虽则他们并没有想到过这些):即是，在所有整体的整体等含义上的“所有结构的结构”，是不存在的；不仅因为有已知的矛盾，而且还有更深刻的原因，就是形式化的限制（这种限制我们在第8节中已经归之于形式和内容的相对性，我们现在看到它还在起作用，而且这实际也一样，这些相对性是取决于反映抽象的各种条件的）。换句话说，结构的形式化，本身就是一种构造过程，当这些结构在具体方面逐渐展开的平衡作用产生心理发生学上的衍生分支关系时，这种构造过程就在抽象方面引导人们建立起结构的系谱学来（例如，从函数到群集，又从群集到有四个转换关系的群，并且到各种网）。

    在第12节里所提到的构造过程中，导致结构形成的主要功能（生物学意义上的功能）是“同化作用”的功能，我们用它来代替在非结构主义理论的原子论图式中的 “联想”的功能。事实上，同化作用是能产生某些图式的，并由此产生结构。从生物学的观点看，有机体在同环境中的物体或能量所发生的每一个相互作用里，就在顺应环境的同时把物体或能量与自身的结构加以同化，同化作用是使有机体的种种形式具有恒久性和连续性的因素。在行为的领域中，一个动作有重复的倾向（再生同化作用），从而产生一种图式，它有把有机体自己起作用所需要的新旧客体整合于自身的倾向（认知同化作用和统括同化作用）。因此同化作用是不断地建立关系和产生对应以及“应用”（或“贴合”，即“applications”）等的源泉。在概念性表象的层次上，同化作用终于产生了这些普遍性图式，即各种结构。但是，同化作用并不就是结构：因为同化作用只是产生结构的种种构造过程的一个功能方面，它在每个特殊情况中都介入进来，但是迟早要导致产生相互性的同化作用，也就是使种种结构相互之间联结得日益紧密的各种联系。

    在我们结束这第12和第13节之前，不能不提到这样一个事实：并不是所有的作者都赞同这样一种结构主义的，尤其在美国是如此。例如勃鲁纳（J． Bruner）就既不认为有结构，甚至也不认为有运算，因为在勃鲁纳看来，结构和运算都沾染上了“逻辑主义”的毛病，并不能表达真正的心理事实本身。然而，他相信主体有动作和“战略”（strategies）（指决策理论的含义）：那末怎么能认为动作不能内化为运算呢？怎么能认为“战略”是孤立的而不是相互协调成为系统的呢？另一方面，他想要在表象的不同模式之间的冲突中去寻求主体认识进步的源泉：言语、意象和动作本身的图式。可是，如果说所有这些模式中的任何一个都只提供了一个关于现实的不完全的、有时还是变形了的幻象，那未主体怎么能使这些模式调和呢？除非他或者去参考现实的摹本，但这是不能实现的，因为摹本不是单一指称的（而且为了摹写现实，就得要通过这个摹本本身以外的办法来认识这个现实）；或者就只好去参考作为一切可以使用的工具的协调的种种结构了。不过，言语本身难道最终不会起到这种构造者的特殊作用吗？乔姆斯基的结构主义难道不可能用来使这一章里讨论的问题简单化吗？这就是我们现在应该要去衡量的事了。

    第五章 语言学的结构主义

    14．共时性结构主义

    言语表达是一种集体制度。言语的规则是个人必须遵守的。自从有了人，言语就一代一代地以强制性方式传递下来。现代言语的种种不同形式（或称为语言）就是由先前的形式演变而来的；先前的形式又是从更原始的形式流传下来的。言语就是这样从未间断地从唯一来源或多种始初形式而来。另一方面，每一个词指一个概念，它是词的意义。最坚决的反精神主义者们，例如布龙菲尔德（Bloomfield），甚至主张概念的性质要全部归结为词的这个意义（更确切一些，布龙菲尔德说过，概念是不存在的：除了词的意义之外，概念就什么也不是。这实际照样是赋予概念以存在和为概念下定义的一种方式）。而且，句法和语义学都包括了一整套的规则；当要把个人的思想表达给别人或自己进行内心表达时，个人的思维必须服从这些规则。

    总而言之，言语是不受个人决定影响的具有数千年传统的传输者，又是任何人进行思维所必不可少的工具。言语在人类的现实生活中构成了一个情况特殊的范畴。所以，由于它的年代（远在科学出现的年代之前）、它的普遍性和它的权力，言语很自然地被看做是有特殊重要性的结构的源泉了。在谈语言学家所理解的那些言语的结构之前，首先让我们回忆一下，有一整个认识论的学派，即逻辑实证主义学派，他们把逻辑和数学看成是构成一种普通句法学和普通语义学的东西；根据这样一种看法，我们在第二章里所描写的那些结构，就只是些语言学的结构了。相反，我们已经把这些结构看作是一种从动作的普遍协调出发的通过构造过程和反映抽象而得来的产物：从这第二种看法来看，这样的普遍协调可以被应用到一切上去，在交际和交换的动作的协调中也会同样地看到，因而在言语中也会看到。在这种情况下，语言学结构就同样地值得感兴趣了；但是语言学结构和与所指意义有关的结构两者之间的关系，则是另外一回事。不管结论如何，语言学结构和逻辑结构之间的关系问题，对于一般结构主义来说，是一个根本性问题。

    狭义的语言学结构主义的产生，开始于索绪尔（F. de Saussure）；他证明语言的过程并不能归结为语言的历时性研究，例如一个词的历史，时常离说明这个词现在的意思相差很远。其原因是除了历史之外，还有一个“体系”的问题（索绪尔没有用过结构这个术语），而这样一个体系主要是由对于这个体系的种种成分都发生影响的平衡规律组成的，在历史的每一个时刻，这些规律都取决于语言的共时性。事实上，在语言中起作用的基本关系，乃是符号和意义之间的对应关系。种种意义合成的整体，自然地形成一个以区别和对立关系为基础的系统，因为这些意义相互之间是有联系的；而且还形成一个共时性的系统，因为这些意义之间是相互依存的关系。

    可是，这种最初的结构主义固然主要地是共时性的（与十九世纪比较语法的历时性观点相反，而且也与哈里斯[Harris]以及最近乔姆斯基的结构主义转换语法的见解相对立），但因为有好些作者，即使不是语言学家，他们也从索绪尔的影响中汲取了他所主张的结构与历史无关的观念，所以就有三类理由，应该认真地对这种共时性的结构主义加以权衡。这些理由中的第一类理由是非常一般的，它关系到认为平衡规律相对于发展规律而言有相对独立性这种看法：在这一点上，索绪尔从经济学上得到了一部分启发。在他那个时代，经济学主要着重在平衡规律的研究（继瓦尔拉[Walras]之后是帕累托[Pareto]），而且事实上在经济领域里，危机能够引起一个与价值历史无关的价值的完全大改变（1968年的烟草价格取决于当时市场的相互作用，而不取决于1939年或1914年的价格）。这种考虑本来也有可能会从生物学本身引出来，因为，一个器官可以改变功能，或者同一功能可以由不同的器官承担。

    第二类理由（从事实上说，也许可以说是第一类）是要摆脱从语言学的外面来的种种因素的愿望，只研究本体系的内在性质。

    但是索绪尔结构主义的共时性特性的第三类理由，是和语言学所特有的一种情况有关的。索绪尔对于这一情况曾经以非常系统化的严密性一再强调过：这就是语言符号的任意性。语言符号是约定俗成的，与它的意义不具有内在联系，因而它的意义也是不稳定的。所以，这就是这样一个原理：按照这个原理，表义符号在它的发音性质中并没有任何一定能唤起被它表义的价值或内容的地方。这一符号任意性的肯定意见，已经由于耶斯柏森（Jespersen）而减轻分量了；最近雅各布逊（Jakobson）又提出了疑问。可是，索绪尔早已预先用他自己区分“根本任意性”和“相对任意性”的做法，对这些反对意见作出了回答；大体上说来，指明一个概念的词同它的概念之间的关系，要比这个概念与它的定义或内容之间的关系来说少一些，这是无可怀疑的。固然语言符号有时伴同有象征性（用索绪尔关于在“象征者”和“被象征者”之间的符号形式内容关系或相似关系的含义），并且象班维尼斯特（Benveniste）所说的对于说话人本人来说，词似乎并没有任何任意性（年幼儿童甚至认为事物的名字是实实在在地属于那个事物的：如人们在看到了山而还没有发现它的名字之前，一座山就总已经先有它的名字了！），但不言而喻，语言的多种多样本身，正好就证明了语言符号有约定俗成的性质。不仅如此，符号永远是社会性的（在习惯上明确地或不明确地约定俗成的）；可是象征则如同在象征性游戏或在梦里一样，可以是起源于个人。

    然则，果真这样，那就很明显，语言学中的这种共时性与历时性的关系，只能与这两者在其它领域中的关系的情况不同；因为在别的领域中，结构不是表达手段的结构，而是被表达其意义的事物本身（相对于表达意义者而言）的结构，也就是种种现实的结构，这些现实本身，就包含有它们的价值和正常的能力。特别是一个常模本身，因为是有强制性的，也就是说要用这种强制性来保持它的价值，它现在的平衡就要取决于它的历史，因为这个发展的有区别性的特点，正好是要导向这样一种平衡（参看第12节）。可是一个词的历史可以就是它的意义一系列改变的历史，除了要满足这个词所处的那些一个个接着来的共时性系统的表达需要这一必要性之外，意义的各个改变之间并没有其它关系。所以规范性质的结构和约定俗成的结构从共时性和历时性的关系上来说，是处于两种截然对立的情况。至于价值结构，则象在经济学里那样，它们处于一种中间地位：若从生产资料发展的情况看，它们是与历时性相联系的；若从价值本身的相互作用来说，则它们主要地与共时性相联系。

    就在布龙菲尔德和他的合作者们发展一种主要是描写性的、建立在分布法上的分类性语言学从而延伸了索绪尔的共时性结构主义的时候，这种共时性结构主义从音位学的研究中找到了一些新的形式。直到那时候，“对立”的作用（一个类中的两分法）主要只涉及到表意义者和被表意义者之间的关系，而到了特鲁别茨柯依（Troubetzkoy）时，一个音位对立的体系被建立起来了，音素按照对立关系去定义；这个结构主义，还因雅各布逊的成分分化系统而变得更加精细。从叶尔姆斯列夫（Hjelmslev）到布郎达尔（v.Brondal）和托叶比（Togeby）（且不谈特里尔[Trier]的“语义场”）的语符学，结构变成了“内部相互依赖的自主实体”，而如果在“任何话语过程的背后，人们都应该找得到一个系统”，那么一个过程就只是一个系统向另一个系统的过渡，这个过渡不是形成过程，而是由第二个系统靠纯粹是共时性的相互作用获得的优越性造成的。叶尔姆斯列夫所用的词汇有些难以理解，以致难以对他的观念加以讨论；但是我们仍然要指出，在我们还要加以讨论（第16节）的语言和逻辑的关系方面，他曾提出过可能构成它们共同来源的一种“底层逻辑”的假说。不过，他的结构主义并不因此就主要地不是静态的结构主义；因为，它的重点是放在“相互依赖关系”上面，而不是放在转换作用上。

    15．转换结构主义；个体发生论和种系发生论之间的关系

    尽管有强有力的理由把语言学结构主义同共时性的考虑联系起来，人们还是怀着强烈的兴趣看到，从哈里斯起，尤其到了乔姆斯基，语言学结构主义当前的形式在句法结构的范围内，采取了明显是生成语法的方向；这种语言学“生成为关系的研究，合乎情理地伴随有对于转换规律进行形式化的努力；此外，我们还要指出，这些转换规律具有一种“过滤”性的调节能力，能够淘汰某些造得不好的结构。从这种看法出发，语言学的“结构”到达了最一般性的结构的行列，具有种种整体性的规律，这些规律是转换规律而不是描写性的静态的规律，而且它们具有从这一组成关系的种种性质而来的自身调整作用。

    这种看法上的重要改变，其推动力有两类，为对各种结构主义进行比较研究（不单是研究结构本身）值得加以分析，因为它们都包含了一种我们可以毫不夸大地称之为跨学科联系的态度。第一类推动力来自对言语的创造性方面的观察。哈里斯和阿勒（M. Halle）都做过这种观察，但言语的创造性主要表现在话语（与语言相对而言）的领域里面，也就是在心理语言学的领域里面。事实上，语言学在对心理学采取怀疑态度几十年之后，心理语言学又重新建起了桥梁，乔姆斯基就直接对此非常感兴趣：“在现在研究的种种主要问题的中心，就是我们可以称之为在日常使用水平上的言语的创造性方面……一切发生的事情，都似乎是：说话人在他表达过程中逐渐在某种程度上创造出他的语言，或是在倾听周围人讲话的过程中逐渐重新发现了语言，就这样，说话人把一个前后一贯的规则体系即生成（语法〕法典（着重点是我们加的）同化吸收到他自己的思维本体里去，这个生成法典又反过来确定实际表达或听到的一个有无限数句子的整体的语义学解释。换句话说，就好象说话人支配着一部他本族语的‘生成语法’”。

    在对“生成语法”转换规律进行研究中，使乔姆斯基得到启发的第二个主要动力，要更加难于理解，因为初看起来，那似乎是导向彻底的固定论而正好不是走向发生论和转换的概念的：这就是这种语法植根在理性之中，并且是植根在某种“天赋”的理性之中的思想。乔姆斯基在这条道路上走得很远，在他最近的著作《笛卡尔派语言学》（Crtesian Linguistics）里，他在分析言语与“精神”的关系时，甚至引阿尔诺（Arnauld）和朗斯洛（Lancelot）（《波尔·罗瓦雅尔的理性普通语法》[La Grammaire generale et raisonneede Port-Roya1]）以及笛卡尔本人为远祖。事实上，允许建立种种派生句的转换规则，是从稳定的核心句里抽绎出这些派生句来的，乔姆斯基正是参考了这些核心句才把它们和逻辑联系起来的（例如，主语和谓语[按：在逻辑上译为主词和宾词]的关系）。但是，这并不妨碍这种新的立场（关于这个问题乔姆斯基曾说过：“这种立场又把我们重新引向……一种古老的思想传统，而不是在语言学和心理学的领域中构成一种彻底的创新”）成为对逻辑实证主义而言是一种完全意义上的“逆向”：由布龙菲尔德热忱地继承的逻辑实证主义，企图把数学和逻辑学归结到语言学上去，把整个心理生活归结到话语上面去；而最新的语言学则是从逻辑学中派生出语法学来，把言语从被理性定向的心理生活中派生出来……

    这种逆向关系在方法论的范围内也同样是相当清楚的。巴赫（E.Bach）在一篇有趣的论文里，文风谦恭，精神公正，对逻辑实证主义和从它产生的语言学方法进行了尖锐的批评，对乔姆斯基结构主义的认识论前提做了深入的分析。按照巴赫的观点，美国语言学从1925年至1957年做出的值得注意的努力，是以培根的方法论为特征的：用归纳法积累事实，事后才把或多或少地颇有联系的不同水平各个领域（语音学、句法学等）组成一个金字塔，对种种假设采取怀疑态度，总之对观念不信任，从“原型句”中去寻找“基础”，等等。巴赫把乔姆斯基的方法放在克卜勒（Kepler）的门庭之下来反对培根；乔姆斯基的方法，相反地认为这样的“基础”是不存在的，而且认为科学需要假设（而且甚至是波普尔［K. Popper下所说过的那种假设：即最好的假设是最少有可能的假设，这些假设虽则“有不真实的可能”，却可以排除最大数目的结论）。结果是：乔姆斯基不去寻找能够用归纳法手段即一步步地达到种种特种语言以及一般言语的各种属性，而是去想，什么才是能说明各种语言的共同结构并按照不同的特种语言使这个结构分化所必需而又充分的语法理论的那些公设。事实上，乔姆斯基就是通过数理逻辑的形式化（建立在运算规则系统、递现功能、生成法典、尤其是以顺序和运算结合律为基础而得来的初级“单子”结构上面）、普通语言学（主要建立在作为创造性组成成分的句法的基础上）和心理语言学（说话人关于他自己的母语具有的不明说的知识）这三者的混合，最后达到他的语言学结构学说的。

    总之，乔姆斯基的语言学结构的概念包括下面一些内容。首先，可以用递现的方式获得一整套其形式为A->的改写规则，其中A表示范畴符号（句子等）， z表示一个或几个符号的语符列（包括新的范畴符号或终端符号）。把转换运算应用到非终端符号的语符列上去，我们就得到了派生的语句，这些转换规则的总体就组成了生成语法，这种语法“能够马上在义符和音素之间的无穷尽的可能组合里建立起联系”。

    这是一个真正的结构主义的程序，因为这个程序抽象出了一个严密的转换系统。形成了多少有些复杂的“网”）；它成了比较语言学研究者的极好的工具，而且这个程序还有这样一个巨大好处：既可应用在作为说话或听话人内化了的个人的语法能力上面，又可以运用在作为一种制度的语言上面。相当数量的心理语言学家，例如埃尔文（s．Ervin）和米勒（w.Miller），布朗（R·Brown）和贝吕吉（v.Bellugi），曾重构了“儿童语法”，那是很独特而且与成人语法相差很远的。乔姆斯基的结构主义在发生学上的这些应用值得认真地加以注意：首先，从惠特尼（Dwighi whitneyy）（在1867和1874年）、涂尔干和索绪尔。受前面两位的影响、开始，要在作为社会制度的语言和个人话语之间造成对立，把话语和用话语表达的全部个人的思维看成好象只是在集体的框框里模铸出来的，乔姆斯基学说的这些应用已经明显地把这种对立缓和了；其次，因为对个体发生作用地位的这种考虑，是与当前人们在各种非常不同的学科中可以注意到的一种倾向相符的：个体发生即使是属于种系发生或社会发展的范畴之内，它在这些范畴内也还总是反过来使这些范畴也发生改变，这就象瓦廷顿所设想的生物学，而且如果允许我们作这样对比的话，也在许多方面象发生认识论。

    这种在个体发生学和语言学结构主义之间的可能的联系，今夭甚至在从前难以想象的领域里也可以看到；这里指的是在感情和无意识象征作用的领域。真的，很久以前，巴利（Ch．Bally）就已经从事于他称之为“感情言语”的研究了，这种言语的功能是加强日常言语表达中连续不断地被用滥了的表达力的：但是巴利的 “文体论”主要是指出了语言的规范结构在感情言语表达中的分解现象。相反，我们却可以问自己：感情是否就没有它自己的言语表达呢，这是弗洛伊德，在布劳伊勒（B1euler）和荣格（Jung）的影响之下，想用掩饰作用来解释象征作用之后，终于来为之进行辩护的假设。不过，荣格在象征中看到的是遗传的“古老原型”（“archetypes”），而弗洛伊德则合乎道理地从个人的个体发生中去找寻象征的来源。于是，我们这里似乎是处在与语言学并无直接关系的领域里了，虽然这个领域对于符号功能和普通符号学来说，显而易见是很重要的。可是不然，拉康（J．Lacan）最近第一个发觉，任何心理分析都是要通过言语表达的。当然，这里有分析者的言语，但是在正常情况下分析者说话很少；主要是被分析者的言语，因为对被分析者来说，心理分析过程主要就在于把个人无意识的象征符号翻译成社会化的有意识的言语。以这一新观念为中心，拉康从语言学结构主义和已知数学模式得到启发，力求抽绎出一些新的转换结构，来实现这种似乎没有可能的企图：把无意识界的非理性的东西和内心象征的无法表达的东西，纳入到在正常情况下用以表达可言传事物的言语模子中去。这是一个尝试，这种尝试的想法本身肯定是有价值的。但是，在其结果还没有被“门外汉们”按照这些心理分析学小救派所赋予的意义来理解清楚之前，要来分析这些结果是困难的（因为，固然要懂得一点人家所说事实的知识的意思，但是，一项真理之成为真理，却只有在摆脱了产生它的方面的那些影响，才能为人所理解）。

    16．语言结构的社会形成、天赋性质、或平衡作用

    构成乔姆斯基的特征的是发生论和笛卡尔主义这样有趣的混合，这使得他必须要为这一当代语言学家所意想不到的意见去辩护。这个意见把笛卡尔的“天赋观念刀和遗传性联系起来了；而按照某些生物学家的意见，几乎全部的心理生活都应该用这种遗传性来解释：“如果确实真的各种自然言语的语法不但复杂而且抽象，而且语法的不同种类又非常有限，特别在最高度抽象的水平上说是如此，那么，通常人们似乎都把这些语法看成依语法这名词可以接受的意义而言是文化的成果，这种看法是否正确就又成为问题了。非常有可能，一种语法是从某个天赋的固定图式（着重点是我们加的）经过简单分化获得的，而不是由逐步积累材料、语列、语链和新的组合而获得的……，而且一般说来，只要我们稍懂得一点言语结构，就会相信理性主义的假设有最大机会被人看到富有成果，而且大体上看完全是正确的”（前引文章法文版第20一21页）。

    因此，我们正面对着在大多数作者那里存在而未表现出来的一个假设，因为他们的结构主义倾向促使他们怀疑任何心理发生论和任何历史决定主义，但又并不因此就赞成把结构推到超经验的本质上去。乔姆斯基既有实验感，又有形式化感，他的立场要有分寸得多，因为各个个别语法按照在发展过程中起作用的转换过程而分化：于是天赋的那部分就是核心，即“固定图式”以及转换的普遍性形式结构，而它们的变异性则属于他和哈里斯在言语行为中所着重指出的“创造性”方面。但是，我们仍然面临着一个基本问题，即关于“天赋的固定图式”的问题，这个问题还要从不同方面去进行考察。

    首先是生物学方面的问题。如果有任何一个特性被认为有遗传性，那就要说明它是如何形成的。要理解大脑皮层的言语中心在人类化的过程中是怎样出现的，这已经是一个使人相当困惑的问题了：用突变和自然选择来解释是不够的，尤其因为涉及的是一种主要是与生俱来的关于个人之间交际的活动。如果要使负责言语表达的基因在遗传上不仅担负起传递从外界获得发音言语表达的能力，而且还要有一个固定的有形成作用的图式，从而产生语言本身，问题自然就变得更加复杂了。而且，如果这种起形成作用的核心另外还要把“理性”担负起来，因而还应该承认理性也是遗传的，于是就只有两个合理的答案了（因为，让我们坚持这一点，简单地谈突变和选择，而又没有一点客观材料为依据，这就象贝达朗菲所说的是向“西藏的祷告木铎”去求援似的了）：或者说是一直有的预成作用（可是为了使预成形式表现出来，为什么非要等到人的出现呢？黑猩猩或蜜蜂不是已经很令人有好感了吗？）；或者说是与环境的相互作用，这种相互作用使得选择加在成为基因团对于外界刺激作用的“反应”的表现型的反应上。

    不过，当我们涉及到个体发生学的领域，其中的后天获得的品质和转换作用的细节都是可以证实的，我们却面临着这样的事实：它们固然与乔姆斯基的假设有一些确定的关系，然而从遗传出发点的重要性或幅度来看，却是有所不同的（参看第12和第13节）。道理无疑简单地就是，在乔姆斯基看到有一种两可选择——或者是一种必须接受的天赋图式；或者是从外界获得，主要是文化方面的获得，但是有种种变化，并且不能解释所讨论中的图式何以有限制性和必然性——的地方，实际上有三种解答可供选择，而不只是有两种：当然有先天遗传或后天从外界来的获得，可是也有内部平衡作用的种种过程或自身调节作用。然而，这些过程象遗传一样会导致一些必然的结果，从某种观点上看甚至还更加有必然性，因为遗传的变异在内容方面，远比表现在任何行为中的自身调整作用的普遍性组织规律的变异来得多。特别是遗传只能建立在可以照原样地传下来或不能传下来的内容上，而自身调节作用则强制规定一个与构造过程可以相容的方向，这个构造过程正因为是被指定了方向的，就变得是必然的了。

    而在语言学结构的情况下，有两类考虑对于上面这种解释是有利的，这些考虑似乎使天赋的假设成为不必要的，但同时又保存了乔姆斯基的全部解释体系：这就是，一方面，关于转换语法建立控制论模式的希望，另一方面，对于在发育的第二年过程里使言语获得成为可能的先决条件，作心理发生学的分析。

    关于第一点，应该提到莫斯科科学院绍米扬（S．Saumjan）的研究工作，他企图把起作用的转换纳入一个以“联系成分”（“ relateurs”）为基础的“转换场”，“联系成分”会提供有自动综合作用的运算系统，人们可以大大地寄希望于这种分析，以求能够抽绎出这种运算系统的必要条件和充分条件，或者反过来指出这个转换场的局限性。可是，即使是它的局限性，对于我们讨论的问题来说也是有教益的，因为如果真的象巴·希来尔（Bar Hillel）所设想的那样，各种语法形式系统并不包含完全的决定程序，在逻辑领域中形式化的限度（参看第8节）所带来的结果在这里也象在别处一样，会强制规定出分阶段的构造过程的必要性，并且会排除从出发点上就预先包含一切的概念。

    可是，从实验资料的观点来看，而不再是从形式化的观点或从转换信息的控制论机器的观点来看，发育到第二年时言语相对地出现较迟的这个事实，似乎正好是叫人必须接受这样一种构造论。的确，为什么恰好到这个发育阶段而不是更早熟地出现言语呢？用条件反射来解释是太容易了；假如这样解释是正确的话，那习得言语从第二个月就会开始了；但是与条件反射的解释相反，言语要以感知-运动性智力本身预先形成为前提，这就证明了乔姆斯基关于必须有与理性有关的基础（语言底层〕的思想。但是这种智力本身并不是一开始就预先形成的，我们能够一步步地看着这种智力怎样地从同化图式的逐步协调里得来。因此，这就使得辛克莱（H.Sinclair）——关于她的研究我们等一下再谈——认识到要在感知-运动阶段图式的协调所固有的重复、排次序、和结合律联系（用这个词的逻辑含义）的种种过程里，去探求乔姆斯基的“单子”的来源。如果这个假设能够被证实，那么我们将得到一个基本的语言学结构的可能解释，而免掉非常笨拙的“天赋” 观念了。

    17．语言学结构与逻辑学结构

    现在，我们可以回头来考虑我们出发时的问题了。这个问题仍然是结构主义或普通科学认识论上最有争论的问题之一，对于这个问题进行严肃的解决应该要作好各种仔细的考虑。甚至在苏联，在那里几年前就认为把言语作为“第二信号系统”的巴甫洛夫学说概念似乎已经解决了所有问题了，而就在这样一个文化中心里的一位语言学家如绍米扬，对于言语和思维的关系问题，也宣称这是“当前哲学上所提出来的最深奥最困难的问题之一”。在这里，我们的目的并不是要在几行字里来讨论这个普遍问题，而只是从结构主义的观点出发，考虑到在语言学结构的研究中已经取得的进步，简单地指出问题所处的地位。

    不过，一开始要重新提一下两个重要的事实。第一个重要事实是，从索绪尔和其他一些人开始，人们已经懂得，语言符号只构成符号功能的一个方面，而其实语言学只是索绪尔想要用“普通符号学”的名字建立的这个学科之中有特殊重要性但毕竟是有限的一部分。然而象征性或符号性功能，除言语之外，还包括了以表象形式进行的模仿（延迟模仿等出现在感知-运动时期的末期，无疑保证了感知-运动阶段与表象阶段之间的联系）、姿态的模拟、象征性游戏、心理表象等等，人们经常忘了表象作用和思维。且不说真正所谓的逻辑结构）的发展是同这个普通符号功能相联系的，不是仅仅和言语有联系。就因为这样，不带脑损伤的年幼聋哑人是能够掌握象征性游戏（或幻想）、手势言语等等的（相反，有脑损伤的年幼聋哑人则没有符号功能）。在象奥莱隆（P.Oleron）、弗思（H.Furth）、樊尚（M.Vincent)、艾福尔脱（F.Affolter）等人那样研究他们的逻辑运算（序列、分类、守恒等）时，我们就看到这些逻辑结构在发展中，有时有某些延迟，但比起哈脱维尔（Y·Hatwell）所研究的先天盲人儿童来，要不明显得多。后者的言语是正常的，但他们的

    ①弗思的值得注意的著作《没有言语的思维》（Thought without language），1965，使用的技术巧妙，有大量的证明，在这方面是特别有教益的。言语只是很晚才补偿了感知-运动图式的顺应作用的缺乏；而在聋哑儿童身上，言语的缺乏却并不排除运算结构的发展，比正常儿童平均延迟一到两年，这可以归之于缺乏社会刺激的缘故。

    所要提到的第二个重要事实，是智慧先于言语。这不仅如我们在第16节里看到的和象在聋哑儿童的例子中所证实了的从个体发生学上看是如此。而且从种系发生学上看，例如对高等猿猴的智力所做的许多研究工作，也证明了这一点。然而，感知运动性的智力已经包括了某些来自动作的普遍协调的结构（如次序、图式的嵌套包含关系、各种对应关系等），所以要排除把原因归于言语。

    从以上的论述中可以明显地看出，固然言语是从部分地有了结构的智力中产生的，而言语也会反过来构成智慧，于是真正的问题从这里就开始了，当然我们不能说这些问题是已经解决了的。但是，我们可以采取两种方法来研究：第一种是转换分析，可以在心理语言学中研究句法学习（例如布雷纳［M.D.S． Braine]），第二种是运算分析，可以对逻辑结构的学习进行实验(如英海尔德[Inhelder]、辛克莱、博韦[Bovet])。在某些特定的点上，我们已经有可能对上述两类结构之间的几种相互关系加以分析，而且还能察觉到它们之间的相互作用所达到的程度，以及在语言结构或逻辑结构之中哪一些似乎导致了别的结构的构成。

    就是这样，辛克莱在一本新的精确实验的文集里陈述了以下一些成果。例如，她首先用把一定量的液体移注到不同形状的大口瓶里的办法，用有能力或没有能力推断出量的守恒作为分别运算水平的判别标准来进行选择，把儿童组成两组：第一小组由明显地是前运算期的儿童组成，他们否认这种守恒，而第二小组受试儿童则马上就接受了这种守恒，还能用可逆性和补偿关系的论点来证明这种守恒性。另一方面，辛克莱并不参照这些守恒实验，而根据对于成对的物品或互相比较的两组物体进行描述的方法，来分析受试者的言语：如出示一支大铅笔和一支小铅笔，一支长而细的铅笔和一支短而粗的铅笔，一组4-5个小球和另一组两个小球，等等，于是给孩子这样的指示语：“给我一支比较小的铅笔”，或“给我一支小一点细一点的铅笔”，等等。第一组儿童，几乎全用了些“标量”（语言学上的含义）语言，如 “那只大，那只小”或“这儿很多”和“那儿不多”等等。反之，第二组受试儿童主要使用了“矢量”语言：如“这支比那支大些”，“那儿比这儿多些”，等等。另外，遇到有两种差别的情况时，第一组儿童一开始先忽略了其中的一种，或只用以下四句话来回答：“那支大；那支小；那支（第一支）细；那支粗”；反之，第二组表现出了二元联系，他们这样说：“那支长些细些，那支短些粗些”等等。总之，运算水平和语言水平之间有明显的相互关系，人们马上就能看出，第二组儿童的语言结构能够在哪些方面帮助他们的推理。可是，第一组儿童懂得高一级水平的表达方法，用命令执行的控制方法能够细致地加以证实。于是，辛克莱使第一组儿童进行语言学习，学习是艰难的，但还是有可能的。但是对这组儿童的守恒概念所作的新试验只取得了极小的进步，即在十个人之中大约有一个能回答得出来。

    自然，这样的试验还应多多地去做。固然在具体运算的水平上（参看第12节），似乎是运算结构先子语言结构，并且带动了语言结构，接着后来运算结构却又要依靠语言结构；但是在命题运算水平上产生的情况，仍然要用类似的方法来检验才好。在这个水平上，儿童的言语改变得非常显著，同时儿童的推理变成是假设推论性的了。如果说，现在几乎很明显了，语言并不是逻辑的起源，又如果说乔姆斯基把语言依托在逻辑上也是有道理的，那末语言和逻辑之间相互作用的细节仍然是一个需要研究的天地，它刚开始被用仅有的一些实验和对应的形式化的方法研究过，它们所能提供给讨论的材料，要比得出的观念为多。

    第六章 结构在社会研究中的利用

    18．整体性结构主义还是方法论结构主义

    如果说结构是一个转换体系，它含有作为整体的这个体系自己的规律和一些保证体系自身调节的规律，那末，一切有关社会研究的形式，不管它们多么不同，都是要导向结构主义的：因为社会性的整体或“子整体”，都从一开始就非作为整体来看不可；又因为这些整体是能动的，所以是转换的中枢；还因为这些整体的自我调节，能用社群所强加的各种类型的限制和种种标准或规则这样一个有特殊性的社会事实表现出来。但是，这种整体性结构主义比起真正的方法论上的结构主义来，至少有两个差别。

    第一个差别在于从涌现过渡到组成规律：例如，在涂尔干那里整体性概念还只是涌现出来的，因为整体本身是从各种组成成分的汇合中产生出来。整体就构成一个起说明作用的原始概念。反之，他的最亲密的合作人马赛尔·莫思（Marcel Mauss），则被列维-斯特劳斯看成是人类学结构主义的创始人，这特别是因为莫思在关于天赋的研究中，寻求并发现了有转换性质的相互作用的细节。

    第二个差别是从第一个差别中引出来的，整体性结构主义只限于把可以观察的联系或相互作用的体系，看作是自身满足的；而方法论结构主义的本质，乃是要到一个深层结构里去找出对这个经验性体系的解释，这个深层结构可以使人们对这个体系作出在某种程度上是演绎性的解释，而且要通过建构数理逻辑模型来重建这个深层结构。在这种情况下，而这是有根本性的，结构是不属于能观察到的“事实”范围之内的，尤其是对于所研究的那个社群中个别成员来说，结构仍然是处于“无意识”状态中的（列维-斯特劳斯经常强调这一方面）。在这上面，它们比起物理学结构主义和心理学结构主义来，有两点说明非常具有启发意义：一、和物理学中的因果关系一样，社会结构也应该用推演的方式重建，而不能作为经验性材料来看待，这就意味着，社会结构之与能观察的关系之间，其关系就如同在物理学中因果关系之与定律之间的关系；二、另方面，象在心理学里一样，结构不属于意识而属于行为，个体只是在适应不好的时候，才在不完全地意识到的情况下，获得关于结构的有限的认识。

    我们从社会学和社会心理学开始来谈。这两个学科的界限是越来越模糊了（就象任何更多地取决于职业性的自主愿望而不是由事物的本质来决定的学科那样），人们可以从莱温身上看到一个典型例子，说明关于方法论结构主义所怀有的希望部分地得到的实现以及必然地具有的跨学科性质。莱温早先在柏林时是克勒的学生，很早就有把“格式塔”结构应用在研究社会关系方面的计划，为此他推广了“场”的概念。就在“格式塔”学派把感知场和更一般性地把认知场只作为同时领会的全部成分的整体（这个总体回路包括主体的神经系统，但如已在第11节中所看到的，它很少包括主体的内源活动）的时候，莱温却为分析感情关系和社会关系，提出包括主体和他的倾向和需要在内的“总体场”概念。可是，这些倾向和需要不但是内在的，而且按照场的轮廓，特别是按照物体的“邻近”性，这个场会产生激发作用（指“Aufforderungscharakter”），表现为场内的种种成分的全部相互作用。之后，莱温又从拓扑学得到启发，用邻接、分离、边界（包括“心理障碍”即种种抑制和禁阻）、包含、相交等术语来分析他的总体场：这种拓扑学，可惜数学意义不多，因为我们从中没有看到能不再应用于“总体场”的已知定理；但是在纯粹定性的空间分析连同它组成的中心直觉的意义上说，仍然可算得是拓扑学。在下一个阶段，莱温引进了矢量概念，这有用图形理论来描述场的整体性和达成网结构的双重优点。”

    就是用纯粹的结构主义方法，莱温和他的学生（利皮特Lippitt、怀特White，和从柏林学派时期起的登博Dembo、霍佩 Hoppe，特别是蔡加尼克[Zeigarnik])创立了一种感情社会心理学，在美国已经有了很大的发展，并且在“团体动力学”方面（在安亚伯Ann Arbor，按：即美国密歇根大学所在地〕还始终存在着一个由卡特赖特Cartwright主持下专门研究这个问题的研究所）是目前许多研究的主要来源之一。然而，这些研究形形色色，门类繁多，今天已经提供了一个完全建立在经验的基础上的良好分析范例，但是作因果关系的解释时，则有赖于建立结构模型，甚至还有一些研究小社群的（指社会中的团体而不是第5节中“群”的含义）的数学模型的专家，例如美国的卢斯（R.D.Luce）和法国的弗拉芒（Cl． Flament）。

    这里我们很少谈到微观社会学和社会（关系）测量学。因为，这两者或者按上文已经明确的性质属于可观察关系的特性这个意义上说是整体性的，即使这些关系增多而成为有“辩证”意义的多元论，这些关系却并不构成结构；或者它们依靠通常的统计方法来表示数量关系，而并不因此就达到了结构的高度。

    Ⅱ．反之，宏观社会学自然就提出种种结构的大问题来了。我们将在第七章里来讨论阿尔杜塞（L.Althusser）用结构主义翻译马克思主义的情况，因为这就有一个要涉及到整个辩证法的问题。在这里，我们参考帕森斯（T.Parsons）的著作，再一次提出结构与功能的问题是适当的（第13节里已经涉及到这个问题），因为他用的是“结构-功能”法。在英美，大凡谈到结构，涉及的总是可以观察到的关系和相互作用，这种倾向相当普遍；而事实上，得要指出，帕森斯已部分地跳出了这种经验的框框。因为他把结构定义为一个社会体系的各种成分的稳定布局，它不受外界强加于它的变动的影响。于是他就要明确阐明平衡的理论，甚至还委托他的一个合作者对他这个平衡理论加以形式化。至于功能，则被认为是在结构对外部环境进行适应时起作用的。

    因此，在一个人们可以说是通过调节作用保持自己守恒性的总体“体系”里，结构和功能是不可分的。帕森斯主要提出的问题是要了解个人怎样能把共同价值整合进来。正是从这种看法出发，他提出了“社会作用”的理论，按照个人面对两可选择时是否服从集体的价值，来分析两可选择的不同类型。

    莱维（M.J.Levy）的著作和帕森斯的著作是一致的。莱维把结构归结为可以观察到的一致性，并把功能归结为结构通过时间的种种表现。但是，在共时性和历时性之间的这些关系，我们认为，按所说的是规范、价值（规范性的或自发性的）、广义上的象征或符号（参看第14节）而有所不同。反之，帕森斯在功能与价值之间所建立的联系，则无疑相当深刻：在一种社会背景中，结构尽管是无意识的，迟早也要表现为规范或规则，以或多或少稳定的方式强迫个人接受。可是，不管我们怎样相信结构有持久性（我们将在第19节中讨论），那些规则仍然可以有功能作用的改变，这从价值的变化上表现出来。可是价值就其本身来说是没有“结构”的，除非在这种情况下，即价值中的某些形式，如道德价值，要依靠某些规范时，才不是这样。于是价值似乎就成了某种不同尺度的标志，这就是功能的尺度；这样，价值和规范合在一起的二重性和相互依赖性，似乎证明在区分结构与功能的同时，有把结构与功能联系起来的必要性。

    Ⅲ．正是这个功能与结构的问题，对经济结构的问题有决定性作用。佩卢（F.Perroux）用“表示在时间和空间里有确定位置的一个经济整体的特性的那些比例和关系”来给结构下定义，他这个概念的限制性本身就表明与我们直到现在所讨论的种种结构是不相同的。然而，其所以这样的理由，并不是由于他似乎把自己限制在可以观察到的关系这个事实。廷伯根（J．Tinbergen）看到的经济结构是“对有关经济对某些变化作出反应的方式的不可直接观察到的特征所作的考虑”。在计量经济学中，这些特征用系数来表示，而且，“这些系数的整体提供了双重的信息”：一方面，这个系数的整体提供了这个经济的兰图；另一方面，它确定对某些变化作出反应的途径。经济结构包含着一个功能作用，没有比这更好的说法了，因为经济结构是能够作出”反应”的：所以经济结构是与功能不能分的。

    至于经济结构的性质，人们首先把它集中在平衡的分析上；可是，当主要问题变成经济周期动力学问题时，问题就已经在于使平衡概念在功能作用的意义上具有灵活性：马歇尔（Marshall）认为，解决这个问题就在于象物理学中那样用“平衡位移”的结构来扩大平衡结构；而凯恩斯（Keynes）则企图把持续时期用经济主体的预测和计算的形式纳入到现在之中。可是在这两种情况（还有别的经济学者的情况）之下，正象格兰格（G.G.Granger）所说的）平衡的结构概念就成了能解释经济周期的“算子”了。

    况且，经济结构的特征不仅在于这种功能作用的优先性：无疑由于这个事实，结构还包括着一个主要是概率性的方面，结果是，结构的自身调整不是出于严密的运算，而是由于用倒摄作用（retroactions）和近似于反馈型式的预测所进行的调节。这个值得注意的结构构成的形式，既在经济主体的个人决定的层次（博弈论）上能够看到，同样在经济计量学对大经济整体进行分析的层次上也能看到。格兰格甚至竟说，博弈论表明要排除心理因素；如果人们想到的只是帕累托（Pareto）或博姆-巴韦克（Bohm- Bawerk）的比较粗略的心理学，那他就说对了。但是，当我们想起在一般行为中（而不是在意识中）——不仅在感情领域里（如让内指出的，感情领域表达出了行为的全部经济学），而且还在知觉和认识发展的领域里——决定机制所起的作用时，我们相反就会在博弈论里看到，在经济结构和主体的感情与认知调整作用之间，有比从前远为紧密的联结。

    至于宏观经济学中，经济计量学所引出的具有反馈作用的巨大系统，它们太著名了，就不必多加讨论了。

    Ⅳ．与自发的价值成对照的是，建立在规范的基础之上的社会结构，却具有一种值得注意的在逻辑术语意义上的运算性质。每个人都知道凯尔森（H.kelsen）把法律结构的特点看作是一些由规范组成的金字塔，用他称之为“控罪”的规范之间的一个总的蕴涵关系牢固地结合起来：在金字塔的顶端，是建立起一切的、特别是宪法的合法性的“基本规范”：从宪法产生建立政府法令或法院权力的有效性的法律的有效性；从法律的有效性又产生“判决”的合法特性，如此等等，一直到多种多样的“个体化规范”（刑法判决、对个人的任命、文凭、等等）。可是，如果这样一个美好的结构能轻易地写成代数网的形式（由于每一个规范，除了在上面没有任何东西的基本规范，和在下面再没有任何东西的个体化规范之外，它既是上级规范的“应用”，同时又创造了下级规范），那么它的特性是什么呢？当然是社会学家说的社会性；但是凯尔森的回答是，规范（或“Sollen”，即“应是”，英文为“ought”，法文为“devoir”）是不能归结为事实（或 “Sein”，即“实是”，英文为“To be”，法文为“etre”）的。凯尔森本人主张，是具有固有的规范性；但是在这种情况下，如果“基本规范”不是通过法的主体用“承认”行为给予它法律有效性而取得的活，这“基本规范”又是与什么发生联系的呢，“自然”法的拥护者们认为，这是与“人性”相联系的结构：对于相信人性永恒性的人说来，这是显然的答案；可是，对于想要参考人性的形成过程来理解人性的人来说，这只是个循环论证而已。

    19．克洛德.列维-斯特劳斯（Claude Levi-Strauss）的人类学结构主义

    社会文化人类学主要研究的是原始社会。在原始社会里，心理社会过程是与语言结构、经济结构和司法结构分不开的，因而我们把重点放在这个综合性学科上面，好弥补前面说明的过于简略。另方面，由于列维-斯特劳斯学说是相信人性永恒性的体现，他的人类学结构主义具有典型性，它是人们在经验的人文科学中曾用过的非功能主义的、非发生论的、非历史主义的、但却是最引人注目的演绎式的模式：正是由于这个原因，在本书里我们要对它进行特别的研究。因为，这种学说把结构看做是人类社会生活的初始事实，而第12和13节里我们曾阐述过关于智力的构造论结构主义，在这两者之间要不存在联系，我们认为是难以想象的。

    为了抓住这种方法的新颖之点，看一看这种方法如何被运用到成为好些人种社会学的关键概念的图腾制度这个假实体上，那是极有教益的。列维一斯特劳斯从涂尔干论及已经内化在一切原始宗教里的逻辑机制的一段深刻的活里，得出结论认为：“因此，有一种智力活动，其性质不能是社会具体组织的反映”（该书第138页人进而拒不承认“社会先于智力”（第139页）；这种结构主义的第一个基本原理，就是要到“具体”社会关系的背后，去寻找出只能通过对抽象模式作有演绎作用的构造才能得到的、“无意识的”基础结构来。由是产生了一种肯定是共时性的观点。但是这个共时性观点与语言学中的共时性观点事实上有所不同。一方面，这个共时性观点是由于我们对于信仰和习俗的起源（第101页）无可救药地一无所知所引起的；另方面，就因为这个道理，这种共时性体系的不同变化比起语言的共时性体系来要少，“习俗是在产生内在感情之前作为外在的规范而给出的，而这些无知无觉的规范又决定着个人的感情，并且决定着这些个人感情能够而且应该在其中表现出它来的环境”（第101页）。然而，这些规范取决于具有恒久性的“结构”；这样的共时性从某种程度上说就成了不变化的历时性的表现！当然，这不是说列维-斯特劳斯想要废除历史；不过在历史引进变化的地方，问题仍然是“结构”，不过这一次是历时性的了，但是历时性结构并不影响人的智能。对于人的智能，历史只是“对于查清任何一种有关人的或不关于人的结构的全部成分时是必不可少的。所以，远不是说，对于可理解性的追求，象走到终点似地以历史为归宿，而是要以历史为起点来作任何可理解性的探究……历史引向一切，但是以从历史里走出来为条件”（《野蛮人的思想》[La pensee sauvage]，第347-348页）。

    当然，这样一种立场是反功能主义的，至少相对于例如象马林诺夫斯基（Malinovski）的“更是生物学和心理学的观点，而不是人种学的观点”亦即“自然主义、效用论和情感的观点”（《图腾制度》第82页）来说是如此。当然，只依据受弗洛伊德学说影响的通常某种类型的“解释”，我们懂得为什么列维-斯特劳斯有时似乎要给生物学和心理学的解释能力指出这样的局限性来。的确，对于用感情解释（“人的最晦暗不明的角落”）（第99页），他提出这些决定性的指摘是应该赞扬的，这些解释是忘记了“本身难于解释的东西，从这个事实看来就不适合用来作解释”（第100页）。同样，我们看到列维-斯特劳斯离开了联想主义，只能为此感到高兴；可叹的是在某些地方，联想主义还依然活着：应该是“用对立和相关、排斥和包含、相容和不相容等的逻辑来解释联想律，而不是相反：革新了的联想主义，应该建立在一个运算体系的基础上面，这个运算体系是不会和布尔代数没有相似之处的”（第130页）。但是，固然我们由此能够看到“把心理关系联接起来的一个逻辑连结的系列”（第116页），固然在一切领域里，决定性的步骤是“把内容重新整合到形式中来”（第123页），问题将仍然是迟早要把社会学结构主义即人类学结构主义，跟生物学结构主义和心理学结构主义互相协调起来；而生物学结构主义和心理学结构主义在任何水平上（从体内稳定状态到各种运算）都不能不有一个功能方面。

    就列维-斯特劳斯所利用的结构而言，正如大家都知道的那样，他除了从语言学出发时受到启发的音位学结构和总的说来是索绪尔式的结构之外，还在不同的亲属关系的组织里找到了转换的网和群等等代数结构，他在诸如韦伊（A.Weil）和吉尔博（G.Th．Guilbaud）等数学家的帮助下，甚至把这些结构予以形式化。这些结构不仅应用在亲属关系上去，而且还用在从一种分类到另一种分类、从一个神话到另一个神话的过程中，总之，在所研究的种种文明的一切“实践” 和认知成果之中，都能找到这些结构。

    从有两段带基本性的文字里，我们可以了解列维一斯特劳斯在这种人类学的解释里所给予这些结构的意义：

    “如果如我们所相信的那样，精神的无意识活动就是给内容规定一些形式，如果这些形式对所有人的精神，不论是古代人和现代人，野蛮人和文明人，都基本上是相同的——就象对于言语里表现出来的象征功能所作的研究结果如此辉煌地表明的那样——，那就应该，而且也有充分条件，在每一种制度和习俗的下面去找到这种无意识的结构，来得到对其它制度和习俗能够有效的解释原理；当然，条件是要把这种分析进行得相当深入”（《结构人类学》[Anthropologie structurale]第28页）。但是，这种不变的人类精神或“精神的无意识活动”，在列维-斯特劳斯的思想中占有一个明确的位置，它既不是乔姆斯基的天赋观念，更不是“亲身体验”（那是要“摒弃”的，“除非以后在客观的综合里再把这‘亲身体验’整合进去”，见《悲惨的热带》［Tristes tropiques]第50页），而是一个插在基础和上层建筑之间的图式系统：“马克思主义——如果不是马克思本人的话——太经常地这样理解，似乎种种实践（lespratiques）是立即从‘实践活动’ （praxis）产生的。我们并不怀疑基础有无可置疑的第一性，而认为在‘实践活动’和实践之间，中间总有一个中介，这就是概念图式；一个物质，一个形式，双方都剥掉了独立的存在，通过概念图式的运算合成了种种结构，也就是同时既是经验性的而又是有可理解性的种种存在实体。我们愿意对马克思开始草创的这个上层建筑的理论，作出贡献，而把发展对于真正意义上的基础的研究，留给历史学——加上人口统计学、技术学、历史地理学和人种志的帮助——来完成，这项研究基本上不是我们的问题，因为人种学首先是一种心理学”（《野蛮人的思维》[La pensee sauvage]第173-174页）。

    一经认可结构的存在，有如拉德克里夫-布朗（Radcliffe Brown英国人种学家中和结构分析最为接近者）所主张，这种结构不能同可以观察到的相互作用系统混为一谈，那未这个伟大学说所引起的中心问题，就是要知道，这种结构的“存在”到底是什么呢？这肯定不是只与随便安排他的模式的这位唯一的理论家相关的形式存在，因为结构存在于这位理论家“之外”，并且成为被理论家所观察到的种种关系的来源，以致于结构若不和事实紧密一致，就会失去任何真理的价值。结构也不是先验的“本质”，因为列维- 斯特劳斯不是现象学家，而且不相信“自我”或“亲身体验”有第一性的意义。不断地一再提到的公式是，结构来源于“智能”或来源于自身永远相同的人的精神，从而得出结构先于社会（与他所指责的涂尔干的“社会先于智能”相反），结构先于心理活动（从而有“把心理关系联接起来的逻辑连结”），并且更有理由说结构先于有机体（根据有机体来解释感情是有道理的，但有机体不是“结构”的来源）。但这一来问题就更加尖锐了：智能或精神“存在”的方式，如果既不是社会的，也不是心理的，更不是有机体的，那是什么样的呢？

    如果留着这个问题不作回答，那就等于说只谈到“自然”结构而不再说什么了，但是自然结构会今人讨厌地想起什么“自然法权”等来。可是，我们是能够想出一个答案的。列维-斯特劳斯说得好，如果必须把内容重新整合在形式里，那同样重要的就是要记得，既不存在绝对意义上的形式，也不存在绝对意义上的内容。在现实世界里也和在数学里一样，任何形式，对于包含这个形式的那些更高级的形式而言，就是内容；任何内容，对于这个内容所包含的那些内容来说，就是形式。不过（正如我们在第8节中已经看到的），这也并不意味着一切都是“结构”，还得要了解怎样从形式的这种普遍性过渡到结构的存在上去，因为结构是更有确定意义、更有限制性的存在。

    首先我们应该看到，如果说依照这种看法，一切都是“可以成为结构的”，“结构”仍然只相当于在其他种种“形式的形式”之间的某一些，服从于有限制的、但又特别可以理解的一些标准，那就是要组成作为体系而具有自己规律的整体，并且要求这些规律建立在转换作用之上，尤其是要保证这个结构有自主性的自身调整性。可是，怎样就能从随便什么“形式”以这样的方式组成“结构”呢？当问题是逻辑学家或数学家的抽象结构时，那是逻辑学家或数学家通过“反映抽象”（参看第5 节）从这些形式中抽绎出来的。而在现实世界中，则存在着一种普遍的形成过程，把形式引向结构和保证这些结构有内在的自身调整作用：这就是一个平衡作用过程。在物理领域里，这种平衡作用就已经把一个体系定位在它潜在的功的整体之中（参看第9节）；在有机体的领域里，平衡作用保证生物在各种水平上达到体内平衡状态（参看第10节人在心理学的领域里，它说明智慧的发展情况（参看第12和13节）；在社会领域里，它也会起到类似的作用。事实上，如果人们记得，任何形式的平衡都包含一个组成一个“群”的潜在的转换体系，如果人们能够区分各种平衡状态和作为达到平衡状态的过程的平衡作用，那末这个过程不仅说明种种调节是这个过程的各个阶段，而且说明这些调节作用的最后形式是运算可逆性。所以，认知功能或实践功能的平衡作用，包含了为解释理性图式所必须的一切东西：一个调整好了的转换体系和一扇面向可能性的门户，这就是从有时间性的形成作用过渡到非时间性的相互联系的两个条件。

    从这样的观点来看，这个关于决定社会先干智能还是智能先于社会的问题就不会提出来了：因为集体的智能，就是在一切“协同运算”（Co． operations）中发挥作用的那些运算相互影响而得到的平衡了的社会性。同样，智慧并不先于心理生活，也不是作为它所产生的种种效应之中的一种简单效应：智力是一切认知功能的平衡的形式。而智能和有机生命间的关系（译者按：智能（intellect）指用概念思维的能力，或称悟性〕也是属于同样的性质：如果人们不能说任何生命过程都是“智慧”的，我们却能够赞同很久以前达西·汤姆森（Darcy Thomson）研究形态学（《论生长与形式》（On Growth and Form]，这本著作和其他矿物学方面的研究一样，都曾对列维-斯特劳斯早期思想有过影响）的转换作用时所说的，生命就是几何学；今天我们甚至可以断言，在很多方面，生命就象一台控制论的机器、或一种“人工智能”（也就是普遍智慧）在工作。

    但是依照这种看法，人的精神自身永远相同，如列维-斯特劳斯本人所说，“象征功能”的永久性就是它的明证，那末人的精神又成了什么呢？我们承认我们并不了解，如果人们把这种精神看作是一个由许许多多永久性图式合在一起的汇集，这种看法为什么就要比起把精神看作是一种仍然开放的、连续不断的自动构造过程，其结果更受人尊重。坚持符号功能的观点，人们在接受索绪尔对符号和象征的区分时（我们感到比皮尔斯[ Peirce] 的区分要深刻），人们不就已经可以想到，从形象化的象征到分析性的符号，就已经有了演化吗？这就是在卢梭论及比喻的原始用法的一段文章里的含义；列维-斯特劳斯在谈到“推论思维的初始形式”时曾用赞许的口吻引述了这段文章（见《图腾制度》第146页）。然而，说“初始”就是意味着有后续，或者至少有几个水平了；而如果说“野蛮人的思维”在文明人中永远存在，其水平要比科学思维低级：然则分列等级的不同水平就意味着在形成过程中有不同的阶段。人们特别要问，列维-斯特劳斯在《野蛮人的思维》一书里记载的那些美好的“原始”分类，它们大概不是没有否定的“应用”的一个成果，而是在运算意义上的“群集”的成果吧？

    在关于这种“自然”逻辑的整体是什么这个问题上，我们对于列维- 斯特劳斯的结构主义和列维-布留尔（Levy-Bruhl）的实证主义之间原则上的总的对立是相当清楚的。但是，列维-布留尔在他的遗著里收回了他的观点。在我们看来，这正象他在初期著作里似地，同样是走得太过头了。并没有“原始思维”，但也许的确有一种在前运算水平意义上或在仅有的几种具体运算开始时的一种有限水平意义上的（参见第12节）前逻辑。“互渗” （participation)是一个富有意义的观念，如果我们不是把“互渗”看成是一种不管有什么矛盾和同一性的神秘联系，而是一种在幼年儿童身上经常看到的处在类与个体中途的关系的话：如我们在桌子上投下一个阴影，对于4-5岁的孩子来说，就认为是“树下面的影子”或黑夜的影子，不是用包含在一个普遍类里的方法，也不用直接的空间转移方法（虽则受试人有时因为没有更好的解释，会这样说），而是通过某种在一些物体之间直接“焊合”的方法；这些物体，以后在一经懂了规律之后，就会或者分解开来，或者合成为同一类。即使在这种“互渗”关系中我们只看到一种“类比思维”，它作为双重意义上的前逻辑，即先于明确的逻辑，和为这种明确逻辑的制订作准备，也还是有其意义的。

    无疑，列维-斯特劳斯所描写的亲属关系的体系，表明有着一种进步得多的逻辑的存在。不过，尤其对于人种志学家来说，这当然不是个人发明的结果（如泰勒 [Taylor]说的“野蛮人哲学家”的发明），只有集体的长期酝酿才能创造出这样的成果来。所以这是关于“制度”的问题，而且对于语言学结构来说也是相同的问题，语言结构的能力是超过说话人的平均能力的。如果集体自身调节概念或集体平衡作用概念具有一点儿意义的话，那么很明显，为要判断一定社会的成员是属于逻辑［水平〕还是属于前逻辑［水平］，单参照他们已经结晶了的文化成果是不够的：真正的问题是把这些集体工具的整体利用到每个人生活中的日常推理里去。然而，这些工具很有可能大大地高出于这个日常逻辑水平。列维-斯特劳斯使我们想起了土人在亲属关系的体系中精确地。‘计算”出隐含的关系的情况。但是这些还不够，因为这个亲缘关系体系是完成了的，已经调节好了的，又具有特定的意义；而我们想要看到的，则是个人的创造性。

    所以，就我们来说，我们相信，只要对于不同社会的成员，无论成人还是儿童，关于他们运算水平（第12节里说的含义）的精确的研究还没有系统地做出来之前，问题还是不要先下结论。然而，这些研究做起来很难，因为做这类研究，要求对检查运算的技术要有良好的心理学素养（用自由谈话的方式而不是用测验的标准化形式，并不是所有的心理学家都具备这种修养的），而且还要有足够的人种学知识和能够对受试者的语言有充分的掌握。我们知道的这种尝试不多。有一项尝试是关于澳大利亚著名的阿龙塔人（Aruntsa)的，结果似乎表明在形成守恒概念上（把一定量的液体倒进不同形状的容器中的守恒性），有系统性的落后；但是，仍然可以通过学习掌握这个概念。通过这个特殊例子，似乎表明已经达到具体运算水平的初级阶段。但是这里还得要检验命题运算（如组合系统等），尤其要从这些观点来研究其他社会。

    至于结构的功能方面，只要我们承认有一部分自身构造作用，那就很难撇开这个问题。如果各种效用因素不能单独用来说明结构的形成过程，它们就等于提出了某些问题来，要这种形成过程为它提供答案，因而结果就使形成过程和答案接近起来了(参见第10节瓦廷顿的思想）。另一方面，一个结构按照社会中出现的新需要而改变其功能，这也是常见的。

    总而言之，前面的这些说明，没有哪一点使我们要怀疑列维一斯特劳斯所作分析的积极方面，特别是结构主义的方面。上面这些说明的唯一目的，只是要把他的这些分析从光辉的孤立状态之中引出来，因为，人们在一开始就把自己安放在完成状态之中时，也许忘掉人类活动本身在认知方面是最有特征的性质：人类与许多动物类不同，动物只有在物种改变时才能有改变，而人却能在使世界改变的同时改变自己，能在建立自己的结构时使自己成为结构，并不是由于非时间性的宿命从外界或内部消极地接受这些结构的。智慧的历史不是一份简单的“成分一览表”：智慧是一束转换，这些转换同文化的转换或象征性功能的转换不能混为一谈，而是远比这后两种转换开始得早，而且产生这后两种转换；如果理性的演化不是没有理由的，而是由于在逐渐同外界环境相互作用中不得不具有的内在必然性的缘故而发展的，理性终于还是从动物或人类婴儿的水平演进到列维-斯特劳斯的结构人种学的水平了。

    第七章 结构主义和哲学

    20．结构主义和辩证法

    在这一章里，我们将只提到在进行结构主义研究时所引起的两个普遍性问题。人们可以把这一研究中所引起的问题的单子无限地扩大，因为这种列举的方式已经成了一时时尚，新近的哲学家再没有不跟着走的；这一时尚的新颖性，使人淡忘了这种方法在科学领域里的陈旧性，因为在某些哲学里科学是容易被忽视的。

    Ⅰ．我们的两个问题中的第一个显然是不得不研究的。因为，在人们专心致志于结构的研究而贬低了发生、历史和功能的情况下，当所研究的不是主体本身的活动时，这就必然要和辩证思维的种种中心倾向发生抵触。所以，看到列维-斯特劳斯在他的《野蛮人的思维》一书里差不多用了整整最后一章来讨论萨特（J.P.Sartre）的《辩证理性批判》 （Critique de la raison dialectique），我们认为这是很自然而且又很有教益的。对这场争论在这里加以检讨，在我们看来也是肯定非做不可的，特别是因为我们感到，争论的对立双方似乎都已经忘了这样一个基本事实，即在各种科学本身的领域，结构主义总是同构造论紧密联系的，而且就构造论而言，因为有历史发展、对立面的对立和 “矛盾解决”等特有的标记，人们是不能不承认它有辩证性质的，更不用说辩证倾向与结构主义倾向是有共同的整体性观念的了。

    在萨特所运用的辩证思维里，其主要构成成分是构造论以及构造论的推论历史决定论。关于这第二点，列维-斯特劳斯除了在上文中已经讨论过的对历史的总的批判之外，还很有道理地特别指出萨特的思想说不通，因为他把中心放在自我上，或一个“我们”上，“但一面又谴责这个‘我们’只是一个自我的二次幂，它的本身对于别的‘我们’又是严严实实地封闭的”（《野蛮人的思维》法文本第341页）。不过，在萨特那里，这些并不是辩证法的产物：它们只是一种存在主义的残余，它是仍然带有哲学性质的辩证法还没有能够去掉的一种存在主义的尾巴。反之，在科学思维领域里，辩证化过程本身就含有使各种看法发生互反关系的意思。至于构造论呢，我们采取与列维-斯特劳斯的异议相反的立场，把它保存下来，但是有这样一个带有根本性的保留，即萨特（除了极个别的例外情况外）认为构造论是哲学思维的特权，与科学知识不同，而且他对科学知识的描绘几乎完全是从实证主义及其“分析”方法借用来的。然而，不仅实证主义不是科学，它只给了科学一个系统地歪曲了的形象，而且如梅耶森经常指出的，在哲学上最主张实证主义的学者都只限于在他们作品的前言中声明他们这样的信仰，而当他们阐发他们的经验分析和他们的解释性理论的时候，他们的做法与这个学说主张的常常几乎是相反：所以，如果我们指责他们没有意识到、或有认识论意义上的错误，这是一回事；但是如果我们不再把他们的科学工作同实证主义相提并论，则完全是另外一回事。

    这样说了之后，可以看到，列维-斯特劳斯在辩证理性和科学思维之间所建立的联系，虽然更为正确一些，但是从对于科学思维的要求来看，仍然留有一种令人不安的不足，必须把辩证过程所占的地位，恢复到比列维-斯特劳斯似乎希望赋予它的还要重要的位置。而且，看来很清楚，如果说列维-斯特劳斯把辩证过程多少有些低估了，这是由于他的结构主义是相对静止的或反历史主义的，而并不是因为有了一般的结构主义倾向的缘故。

    如果我们对列维-斯特劳斯确实理解的话，他是把辩证理性看作是一种“一直在起构造作用的”理性的（见《野蛮人的思维》法文本第325页及以下各页），但是有“勇敢”的含义，就是说，它建造起一座座的桥梁，向前迈进；这与分析性理性相反，分析性理性是为了理解而分解事物，并且主要是为了检验。但是，说“辩证理性……不是别的东西，而就是分析性理性……只是在分析性理性上加了点儿东西”（第326页），我们根据这样一个补充来说，并不是要强词夺理；这个补充的意思，几乎就是要把后者所缺少的创造功能或进步功能给予前者，而同时又把验证的主要工作为前者保留下来。当然，这种区别是本质性的，同样当然的是，并不存在两种理性，只有理性可以采取的两种态度或两类“方法”（用笛卡尔赋予这个词的意义）。但是，辩证态度所要求的构造，不仅是要在我们无知的深渊之上“建造一座座便桥”，这个无知的深渊的彼岸在不断地向远处伸展（第325页）：这种构造过程还假定有更多东西，因为时常就是构造过程本身，在同种种肯定结合起来时产生种种否定，接下去在共同的“矛盾解决”中再得到它们之间的协调一致。

    这个黑格尔或康德的模式并不是抽象的模式或纯概念的模式，否则它就会既不能使科学也不能使结构主义感兴趣了。只要思维努力背离虚假的绝对性，这个模式就表现出思维不可避免的步骤。在结构的领域里，这个模式相当于一个不断重复的历史程序，巴什拉（G.Bachelard）在他最优秀的著作之一《非的哲学》（Laphilosophie du non）里曾描述过这个程序。它的原理是，一个结构一经被构成，人们就对结构中能表现本质的或至少是必要的性质之一给予否定。例如，作为有交换律的古典代数学，从汉密尔顿（Hamilton）开始人们就创造了一种无交换律的代数学；欧氏几何学又被非欧几何学配成了对；以排中律为基础的二值逻辑，则有布劳威尔（Brouwer）否认这个原则在无穷集合情况下的价值而用多值逻辑来补充，如此等等。在数理逻辑结构的领域里，这就几乎成了一种方法：有了一个已知的结构，人们就企图用一个否定的体系来建造出各种互补的体系或不同的体系，然后人们把它们汇集成一个复杂的整体结构。在格里斯（Griss）的“没有否定的逻辑”里，一直到否定本身也这样地被加以否定。另一方面，当问题是要决定，象在有限的基数和序数之间、在概念和判断之间等等的关系之中那样，究竟是系统A 导致系统B，或者是相反系统B导致系统A时，人们可以肯定，最后总是要由辩证的相互作用或辩证圈来取代线性的先后关系或前后联系的。

    在物理科学和生物科学的范围里，情况是类似的，虽则这种类似的情况是从康德称之为“现实的矛盾”或事实上的矛盾中衍生出来的：是否还需要请大家回忆光学理论的微粒观点和波动观点之间的摇摆，回忆由马克斯韦尔在电与磁过程之间所引进的互反性关系等等呢？在这些领域里，如同在抽象结构的领域里一样，看来的确是，辩证态度构成了建立结构的一个主要方面，这个方面既是对分析的补充，又是和分析不可分开的，甚至也是为了形式化所不可分开的：列维-特劳斯小心翼翼地同意要给分析性理性“加点儿东西”，这些东西要比“建造便桥”多出很多，而且无疑就是要用著名的“螺旋形”或不是循环论证的圆圈来代替线状模式或树形模式，这种螺旋形或不是循环论证的圆圈非常近闲于发展程序上所特有的发生圈或相互作用。

    Ⅱ．这样，关于辩证思维的讨论就把我们引导到了关于历史的问题上以及先是阿尔杜塞接着是戈德利埃（M.Godelier）对马克思著作进行结构主义分析的方式上来了，虽则马克思赋予历史发展以主要地位是在他的社会学解释里才涉及的。从另一方面看，马克思有一个结构主义方面，至少已经到了介于我们在第18 节里所说的“总体结构”和在现代人类学含义上的结构这两者之间的半路上了，这是很明显的。因为，马克思把属于现实的“基础”与意识形态的上层建筑区分开来，而且他用虽则还停留在质的分析上可是相当精确的术语来描写这些现实基础，使我们远远离开了简单地可以观察到的关系。阿尔杜塞的著作的意义是建立马克思主义的科学认识论，除了其他目的之外，他还有两个非常合理的目的，一个是从黑格尔的辩证法里阐发出马克思的辩证法来，另一个是给马克思主义辩证法一个现代结构主义的形式。

    关于这第一点，阿尔杜塞做了两点重要的说明（从中他还得出了这样一个结论——对于这个结论我们不发表意见——这就是关于青年马克思具有黑格尔主义的论点是个可以讨论的问题，因为他认为马克思多半是从康德甚至还有费希特所提的问题出发的）。第一点，它和第二点是有紧密联系的，对于马克思主义来说，与唯心主义相反，思维就是一种“生产”，是一种“理论实践”，它主要不是个别主体的产物，而是一个有社会因素和历史因素参予的紧密不可分的相互作用的结果：这就产生了对马克思这段著名文章的解释，其中把“具体的整体性”作为“精神上的具体”（Gedankenkoncretum）看作“实际上是一种思想和概念作用的产物”。

    我们从阿尔杜塞那儿要汲取的第二点说明，就是马克思学说的辩证矛盾与黑格尔的辩证矛盾没有关系。黑格尔的辩证矛盾最后归结为对立面的同一性（identite）；而对于马克思说来，它是一种“超决定作用”的产物，如果我们确实理解的话，那就又是不可分的的相互作用造成的产物。同样，阿尔杜塞还正确地指出，马克思和黑格尔的“整体性”概念也是不同的。

    于是，就是这种社会方面的超决定作用（相当干物理中因果关系的某些形式），引导阿尔杜塞把生产关系的内部矛盾，或者说在生产关系和生产力之间的矛盾，以及广义他说就是把马克思主义经济学的整个机器，都纳入一个转换结构的系统里，他并且努力地为这个转换结构系统提供连结的关节和形式他的原理。有人指责他搞形式主义；但是，人们的这种指责不过是平常对于任何严肃的结构主义发出的没有根据的责难而已。有人反对阿尔杜塞，主要是在某些人看来，他好象没有给人的地位以足够的重视；可是，如果说重视“个人”的价值（可叹的是个人的价值太经常地被同个人自己的价值混淆了！)不如重视动作的构造活动即认识主体的构造活动，那未把知识的特点看作是一种生产这个事实，是与原来的马克思主义的最牢固的传统之一相符合的。

    至于谈到历史的结构与历史的转换之间的关系时，戈德利埃在一个非常清楚的注解里指出，仍然还有工作需要完成：如果我们把社会结构比作数学范畴（事物的种种集合以及它们的可能的“应用”：见第6节的最后部分），那末人们就能够确定哪些功能是与结构相符合或不相符的了；可是，还要知道，在形成一个系统的全部结构中，各结构之间互相结合的方式怎样会“在被连接起来的诸结构中的一个结构内部引起一个主导的功能”，在这一点上，目前的结构分析还有待完善，但是，这要与历史的转换和发生过程的转换密切结合来进行。从这种观点出发，戈德利埃（以非常卓越的方式补充了阿尔杜塞对马克思的矛盾论所进行的分析）的确强调指出了，“对于结构的研究要优先于对结构的发生过程和结构演化的研究”，他并且注意到：马克思自己把价值理论放在《资本论》的开头部分，就是使用的这种方法。况且，我们也看到（第12和13节），即使在心理发生学的领域里，发生也从来只是从一个结构向另一个结构的过渡，这个过渡解释了第二个结构，而同时，对所有这两个结构的认识又是为理解这个作为转换的过渡所必要的。但是，他得出的下面这样一个结论，值得一提，因为这个结论也概括了我们反对列维-斯特劳斯的意见，以及整个这本书的总观点：“要使人类学向历史学挑战或历史学向人类学挑战，毫无成果地把心理学和社会学对立起来，把社会学和历史学对立起来，也许都是不可能的事情。归根结底，人的‘科学’的可能性将要建立在发现社会结构的功能作用的规律、演变的规律、和内部对应关系的规律的可能性上面……因而也就是建立在推广结构分析方法的上面，结构分析方法已经成了能够解释种种结构变化和演变的条件和解释结构的功能的条件了”（见前引《现代》杂志同书第864页）。结构和功能，发生和历史，个别主体和社会，在这样理解的结构主义里，在这种结构主义使它的分析工具越来越精致的情况下，就都变得不可分割了。

    21．没有结构的结构主义

    富科先生在其《词与物》（Lesmots et les choses）这本书里，从相反的方面给我们提供了相当令人吃惊的例证，这本著作的文笔多姿多采，充满了叫人预想不到的光辉思想，渊博的学识给人以深刻的印象（特别是关于生物学的历史，但是就心理学的历史而言，就不能等量齐观了），但是，这部著作从通常的结构主义里只保留了些消极方面。在他的这本“人文科学的考古学”（该书的副标题）里，除了主要与言语有联系的概念原型的探究之外，我们竟找不出别的东西来。富科主要抱怨的是人；他把人文科学看作只是一些 “突变”——即“先验性历史性的”或“认识阶”（“episteme”，［译者按：富科所起的名词]）的暂时性产物，这些“突变”或“认识阶”是在时间的历程中毫无秩序地相继而来的。实际上，这种对人的科学研究产生于十九世纪，到它寿终正寝的时候将要消亡，而没有人能够预见将要由那一类新的“认识阶”来代替它。

    富科是好奇地到结构主义本身里去寻找这种行将消亡的理由之一的。结构主义给了“可能性，也提出了任务，用构成形式化的言语来使古老的经验主义理性纯化，并从先验数学的种种新形式出发来进行第二次纯粹理性批判“（第394页）。其实，在这样推广言语本身的能力时，“当把言语的各种可能性推向极端的时候，所要发生的事情就是：人‘完了’。人在到达任何可能有的话语的顶峰时，所到达的并不是人自己的中心，而是到了人的极限的边缘：这就到了死神在徘徊、思想在熄灭、起源时的许诺被无限地推迟的这个区域”（第394-395页）。可是，“结构主义并不是一种新的方法；它是现代知识令人不安的觉醒了的意识”（第 221页）。

    各种怀疑主义认识论的真正作用，是要在动摇原先的舒舒服服的立场的同时，提出新的问题来。当然，我们是希望富科能够促使出现一位未来的康德，能够把我们从教条的沉睡之中拉到第二次觉醒之中的。我们特别要期待的是，这位作者的具有革命意图的著述能给我们提出对人文科学的有益的批判，对于“认识阶”这个新概念给出足够清楚的阐述，并对他自己的结构主义的限制性概念有一个论证。可是，这三点我们都没有得到满足，因为在他巧妙的陈述之下，我们只找到不可胜数的断言或省略，作者有意要让读者尽可能地来进行类比，以求找到示范的例证。

    例如他说，人文科学不仅都是些“伪科学；它们根本就不是科学；确定人文科学的实证性并使它们扎根在现代‘认识阶’里去的那个外形，同时也就使它们无法成其为科学；而如果有人又要问为什么人文科学还是得到了科学的称号，那么只要请大家回忆一下，人文科学之需要并且接受从一些科学借来的某些模式的转让，其原因就在于对人文科学的根源所下的考古学定义”（第378页）。如果有人现在就向这些出乎意料的断言要求证据，那未只能找到以下这几点证据：1）“确定人文科学的实证性的外形”是由富科所发明的一个“三面体”（第355-359页），三个面是a)数学和物理科学，b)生物学、经济学和语言学，它们都不是人文科学（第364页），c)哲学的思考。2）因为人文科学既不是a,也不是b,不是c,所以人文科学就不是科学：C.Q.F.D。（证明完毕）。3）至于人文科学为什么相信自己是科学，“对它们的根源所下的考古学定义”很容易就能说明这点，因为富科的“考古学定义”，就等于事后讲述发生过的事情，就好象这一切早就能从它们的“认识阶”的知识里先验地推论出来似的（因为“历史证明，凡是被人思考过的东西，还将被现在还没有出现的另一种思想再来思考的”，第383 页）。

    事实上，富科的人文科学批判，通过给人文科学下一个任何人文科学的代表学者都不会接受的限制性定义的方法，有点把任务减轻了。例如说：语言学不是人文科学，属于人文科学的仅仅只是“各个个人或社群理解词等等的方式”（第364页）。科学的心理学是从十九世纪“工业社会强加于个人的新规范中”诞生的（第 356页；我们倒真想要知道是哪些新规范！），于是，科学的心理学的生物学基础就被干脆砍掉了。从这种心理学中只留下了对个人表象的分析，任何一位心理学家都不会以此满足的；当然还留下了弗洛伊德的无意识，富科所以欣赏它的价值，尤其因为它宣告了人的终结，意思是指人的意识作为享有不应得特权地位的研究对象的解体。不过，富科在这里忘记了整个认知生活是与同样也是无意识的结构联系着的，而结构的功能作用重又把知识与整个生命联系在一起。

    但是，如果这个片面的批判是为了一项发现而付出的代价的话，那以上所说的这一切，都算不得怎么太重要的。初看起来，“认识阶”的概念似乎是新颖的，并且包含着一种也许会受欢迎的认识论结构主义。他的那些“认识阶”并不形成一个康德学说意义上的先验范畴的体系，因为他的“认识阶”与康德的先验范畴相反，而且与列维-斯特劳斯的“人的精神”也相反，这两者都既是必然的而又是永久存在的；他的“认识阶”却是在历史的进程中互相接着产生的，并且还是以无法预见的方式来到的。它们不是从简单的心智活动习惯所产生的可观察到的关系的体系，它们也不是在科学史上某个时刻能够推广的带有限制性的思想方式的体系。它们是些 “历史上的先验性”，象先验的形式一样是知识的先决条件，可是，它们只延续一个有限的历史时期，当它们的命运终结时就让位给别的“认识阶”。

    阅读富科关于被他一个接着一个地区分出来的“认识阶”的分析时，很难叫人不联想到库恩（Th．S．Kuhn）在他关于科学革命的著名著作里所描述的“范型”（paradigms）。初看起来，富科的企图甚至显得更为深刻，因为他的企图是有结构主义的雄心的，而且还因为如果他的企图成功了，就会导致发现真正的科学认识论的结构，把一个时代的科学的种种基本原理相互联系起来；而库恩只限于描述这些结构，并对已经引起突变的各种危机做历史的分析。不过，要实现富科的计划，就应该有一个方法；可是他不去问在什么样的先决条件下人们有权认为一个意义明确的“认识阶”真正在起作用，以及根据什么样的标准人们就可以把不管什么人按照在解释科学史时的不同方式所能够建立起来的某一个别的不同的“认识阶”体系，认为不合规定。富科只是相信他的直觉，并且用想当然的思考来代替任何系统的方法论。

    于是不可避免地就会出现两种危险：第一，在赋予一种“认识阶”的性质之中有武断性，用一些性质来代替有可能选上的另一些性质，而有些则尽管重要却被删除掉了；第二，属性会具有异质性，被假设是紧密相关的属性，它们却属于思维的不同层次，虽则在历史上说是同时的。

    关于这些障碍的第一点，上文提到的代表当代“认识阶”的那个三面体，从任何观点来看都是武断的。首先，正如我们已经看到的，富科本人给了自己一个用他自己的方式来区分人文科学的权利，他把语言学和经济学从人文科学中删去，除非当这二者不是涉及到所有人而是涉及到个人或有限的社群时：而心理学和社会学还是在三面体的内部徘徊，不能有一个稳定的地位：我们看到，富科以他自己的方式修改了的那个“认识阶”，就是富科自己的认识阶，而不是各种科学潮流中的认识阶。另一方面，他所主张的三面体是静态的，然而当代科学的基本特点，乃是一个由许多相互作用组成的整体，这些相互作用趋向于赋予系统以一种具有多种交叉的环状形式：热动力学X信息论，心理学X动物行为学X生物学，心理语言学X生成语法，逻辑学X心理发生学，……等等。最后，哲学的思考被作为一个独立的方面插进去，其实科学认识论越来越成为每一门科学内部的东西，它的情况愈来愈依靠各科学的环本身和不断变化着的学科间的关系（这正是书上第329页那个断言所蕴涵的内容，即人这个“奇怪的双重物’’具有“经验-先验”的性质）。

    至于富科的“认识阶”的第二个缺点，就是它内在的异质性，这在第87页的表上特别看得清楚，那就是把十六、十八世纪的“认识阶”归结成线性次序和分类学式的树形次序。事实上，分类学属于相当初级的逻辑“归组”（参看第12节）的结构，但有包括由远及近的构造过程（邻近性）在内的许多限制。然而，当生物学的思维还停留在这个水平上时，数学思维从十六世纪起就进入了微积分分析的阶段，并且具有了相互作用的模式（已经丝毫没有线状性质了），例如牛顿第三定律的相互作用模式（作用力和反作用力相等）：断言所谈到的是同一个“认识阶”，借口说是具有共时性的性质，这就干脆成了历史的牺牲品了！而富科是打算靠他的智慧活动“考古学”把自己从历史中解放出来的；这也就是置水平的不同于不顾了，而在这里很明显地有着两种不同的水平。

    这个不同水平的主要问题在富科的著作里是完全不存在的，因为这个主要问题与富科个人的“考古学的”“认识阶”是相反的。为这个对不同水平的否定所付出的代价是太大了：“认识阶”的先后顺序问题，因此就变得完全是不可理解的了，而且这是有意要这样的：“认识阶”的这位创造者对这种情形似乎还表现出某种满意哩。事实上，先后出现的“认识阶”相互间是不能从这一些中去推论出那一些来的，既不能从形式上去推论，也不能从辩证法上去推论；它们相互之间也不能以任何演变关系彼此继续，既没有发生学上的演变关系，也没有历史的演变关系。换句话说，理性的“考古学”的真正含义就是，理性的变换是没有理由的，理性的结构是通过偶然的突变或暂时的涌现而出现和消失的；而在当代控制论的结构主义产生之前，那时的生物学家正是用这种方式来理解突变的。

    因而，把富科的结构主义称为没有结构的结构主义就并不过分了。他从静态的结构主义中保留了所有消极的方面：对历史和发生的贬低，对功能的蔑视，而且迄今还无人可与之匹敌地也否定了主体本身，因为他认为人很快就要消失了。至于积极的方面，他的结构只不过是些用形象表现的图式，而不是必然以结构的自身调整来达成守恒的转换系统。在富科有目的的非理性主义中唯一确定的一点，就是求助于言语，因为言语是外在于个人的，所以把它看作是支配人的：但是，“言语的存在” 对于富科来说仍然有意地要是一种神秘的东西，他只是喜欢强调语言有“谜一般的顽强性”（第394页）。

    富科的著作，虽则具有那种破坏性智慧的尖锐泼辣，却并不因此就减少它无与伦比的价值：这部著作明显地证明了，想要把构造论和结构主义割裂开来而得到前后一贯的结构主义是不可能的。

    结构主义结论

    在要概括这本小书从一些主要的结构主义的立场里所力求阐发出来的论点时，我们首先应该指出，如果说这个方法的许多运用都是新的，那么结构主义本身出现在科学思想史上却已有很长的历史了；虽则它同演绎和实验结合起来相对来说是晚近才形成的。之所以要等待这么久才发现有可能使用这种方法，那不言而喻，首先是因为人类智慧的自然倾向是从简单到复杂地逐渐进步的，因而在分析工作遇到困难叫人不能不承认之前，是不知道有种种相互依存关系和各种整体系统的。其次，是因为结构之为结构是观察不到的，结构所处的不同水平，必须通过抽象出形式的形式或第n次幂的体系才能达到的；这就要求作出特别的反映抽象的努力才行。

    但是，如果说科学的结构主义的历史是由来已久的，那么从中应该引出的教训就是在谈到结构主义这个题目时，不能把它作为一种学说或哲学看待，否则它早就被别的学说超越了。结构主义主要地乃是一种方法，有为这个术语所包含的技术性、强制性、智慧上的诚实性以及在逐步的接近过程中取得进步的意思。因此，不管科学本身应该为新问题所保持的开放精神有多大，我们还是要为看到时尚只是热衷于一个模式，并产生出一些走样的或歪曲了的复制品而只能感到忧虑。所以，必须要过一段时间，才能让真正的结构主义，即方法论的结构主义，去判断人们以结构主义的名义所说的一切和所做的一切。

    提出这些注意之后，从我们一系列的探讨之中抽绎出来的主要结论，就是结构的研究不能是排它性的，特别是在人文科学和一般生命科学范围内，结构主义并不取消任何其它方面的研究。正好相反，结构主义的研究趋向于把所有这些研究整合进来，而且整合的方式是和科学思维中任何整合的方式是一样的，即在互反和相互作用的方式上进行整合。不管什么地方，我们如果看到在一些个别的结构主义立场中有某种排它性，它的上文或下文总向我们指出，人们为要证明这些限制性和强硬态度的合理而采用的模式，恰恰是在朝着与人们所要赋予这些模式的方向相反的方面发展着。我们只举一个例子，在人们从语言学中汲取出了各种各样的富有成果的、但有点片面的灵感之后，乔姆斯基出乎意料的返回却使这些过于狭隘的观点缓和了。

    我们总的结论的第二点就是，从其精神本身来说，对结构的探求，只能在多学科之间的协调上取得出路。理由非常简单：希望在人为地限定的一个领域里谈论结构（象一门个别的科学就是这样的领域），人们很快就会弄到不知道把结构的“存在”放置在什么地方才好，因为按照定义来讲，结构是永远不能与可观察到的关系混为一谈的，而只有这些可以观察的关系才是被明确限制在一个所研究的科学领域里面的。例如，列维-斯特劳斯就把他的结构定位在介于基础和实践即有意识的意识形态之间半路上的一个由若干概念图式组成的体系里面，这是因为“人类学首先就是一种心理学”的缘故。在这一点上他是很有道理的。因为，关于智力的心理发生学研究同样证明了，个别主体的意识里一点也不包含形成这个个别主体的活动的那些机制，相反地行为却意味着有唯一说明它的可理解性的种种“结构”的存在：而且还有，它们也是群、网、“归组”等等同样的结构。但是，如果有人要问我们把这些结构放在什么地方？那我们就把列维一斯特劳斯的话转个位置来作为回答：介于神经系统和有意识的行为本身之间的半路上，“因为心理学首先就是一种生物学”。但是也许有人会要继续往下说去，可是由于各种科学形成一个环形而不是形成一个线性系列，从生物学往下说到物理学，接着就要从生物学和物理学追溯到数学，最终又回到了……我们说回到了人，以便不要在人的机体还是人的精神之间来作抉择。

    在继续谈我们的结论的时候，的确有一个我们看来是应该提出来的，一个由比较研究得出的结论：“结构”没有消灭人，也没有消灭主体的活动。真的，应该懂得，在关于人们所应叫做“主体”的东西上面，已经被某些哲学传统积累起了许多的误解了。第一，应当要区别开个别主体与认识论上的主体。在这里并不涉及个别主体，而是指的认识论的主体，即是在同一水平上的一切主体所共同的认知核心。第二，应该把总是支离破碎的、时常是歪曲的“初意识到” （la prise de conscience）与主体在其智慧活动里所能努力做到的这两方面分开来看。主体知道它的结果（译者按：即“体验”）而不知道所凭借的机制。但是，如果说这样地把主体同“我”和“体验”分解开来的话，那么还剩下主体的运算，这些运算是从主体自己动作的普遍协调里通过反映抽象得来的：恰好就是这些运算，构成他所利用的种种结构的组成成分。主张说这样一来主体就已经消失，而让位给非个人性和普遍性了，应该说那是忘记了：主体的活动，在认识层次上说（也许如同在道德价值或美学价值等等的层次上一样），要求有一个继续不断的除中心作用过程来把他从自发的心理方面的自我中心现象里解放出来，这样做并不就是为了要得到一个外在于他的完备的普遍性，而是为了有利于一个协调的和建立互反关系的连续不断的过程；正是这个过程本身是结构的产生者，它使种种结构处于不断的构造和再构造的过程之中。

    证明这个主张的理由是由下述的结论所提供的，它也是从不同领域的比较之中得出来的：不存在没有构造过程的结构，无论是抽象的构造过程，或是发生学的构造过程。但是，正如人们已经看到的，这两类构造过程并不是象人们习惯上所想象的那样地相距很远的。自从哥德尔开始，人们在数理逻辑理论中把结构区分为或多或少地强或弱的，那些最强的结构只能在种种初级的（弱的）结构之后建立起来，而那些最强的结构对于弱结构的完成又是必要的；因此抽象结构的体系成了与永远不会完结的整体构造过程密切相关的了；这个不会完结的整体构造过程要受到形式化的限制，也就是说，正如我们假设过的，事实上，一个内容永远是下一级内容的形式，而一个形式永远是比它更高级的形式的内容。在这种情况下，抽象的构造过程只是一个发生过程的形式化了的倒转，因为发生过程也是通过反映抽象而进行的，不过是从较低水平的阶段开始的。当然，在有些领域里，发生过程的资料是不知道的，或者可以说是失掉了，例如在人种学里，自然人们只好打肿脸充胖子而安排得把发生过程看成是没有用的。但是，在象智慧心理学里这样，发生过程为日常观察所不能不接受，人们就看到在发生过程和结构之间，有着必然的相互依存关系的事实：发生过程从来就是从一个结构向另一个结构的形成过渡，但是它是一个从最弱导向最强的形成过渡；而结构从来只是一个转换的体系，不过它的根基是运算系统，所以是有赖于适当工具的预先形成的。

    但是，发生过程问题远不只是一个心理学上的问题：这就要把结构观念的意义本身提出来讨论了。因为科学认识论的基本选择，就是永恒的预定论（predestination）还是构造论的问题。当然，对于一位数学家来说，相信有“理念”，相信在发现负数和开方求根之前，虚数√-1从古以来就在上帝的怀抱里永恒地存在，这是富有魅力的。可是，自从哥德尔定理出现之后，上帝本身也已经不再是不动的了，他不断地建立起越来越“强”的系统，这样上帝就变得更加活跃了。可是，如果我们从数学转而来看现实的结构或“自然”结构时，问题就更加尖锐了：乔姆斯基的理性天赋论，或者列维-斯特劳斯主张的人类智慧永恒论，只有在忽视了生物学的条件下才能使我们的精神得到满足，至于谈到有机界的结构，我们又可以在这里面看到，那或者是演化中结构过程的产物，或者是其成分自古以来就铭刻在原始的脱氧核糖核酸（DNA）里的一种组合系统的产物。总之，在一切层次上都又会碰到这个问题的。在我们所处的有限领域里，作为结束，只要看到以下几点就够了：关于发生构造论的研究是存在的；这些研究工作由于有了结构主义的前景已经得到了加强，而不是被削弱了；因此，正象我们在语言学和智慧心理学里所看到的那样，做一个综合是必不可少的。

    还有功能主义的问题。如果认识的主体并没有因结构主义而被取消．如果说他的那些结构跟一个发生过程不可分，那么当然功能的概念就没有失去它的任何价值，而是一直被蕴涵在作为结构来源的自身调节作用里的。可是在这里，事实的论证，也是有形式的或者说是合法的理由来证明其确有根据的。对功能作用加以否定，实际上就又回到了在“自然”结构的领域里去假设有一个实体，不管它是主体本身，是社会，还是生命界，等等，它会成为“一切结构的结构”。因为，除非跟富科一起认为有被区分开的、一个个接着来而又是偶然性的“认识阶”，那种种结构只有成为体系才有生命。然而，只要因为有长久以来早就知道的二律背反的原因，只要由于有较近时期知道的形式化种种限制的理由，一个一切结构的结构是不会实现的。由此得出这样一个结论：主体的本性就是构成一个功能作用的中心，而不是一座先验的完成了的建筑物的所在地，而且如果有人把社会、人类、生命界，甚至全宇宙来代替这个主体，所得的结果还是一样的。

    综上所述，结构主义真的是一种方法而不是一种学说，或者说如果它成为学说的话，那结构主义就要引出大量的学说来。作为方法，结构主义在应用上只能是有限制的，也就是说，如果结构主义由于要得到丰富成果而被引导去同一切其他方法发生联系的时候，它假定有其它方法的存在，并且也丝毫不排斥发生过程或功能作用的研究；相反，结构主义在一切必须发生接触的边缘领域中，用它强有力的手段加强这些研究。另方面，作为方法论，结构主义是开放性的，就是说，在这些接触交换过程中，也许它接受的没有它给与的那么多，因为结构主义是最新的产物，还充满着丰富的预见不到的东西，不过它要整合大量的资料，并且有种种新的问题要解决。

    如同在数学里布尔巴基学派的结构主义由于有了一种求助于一些更加能动的结构（各种“范畴”及其“函数”的基本维（译者注：参看第6节后一部分的叙述1）的运动，已经得到了发展；同样，在不同学科里一切结构主义的现有形式，也一定因为多种多样的发展而壮大；而且，由于结构主义同一种内在的辩证法紧密联系，人们可以确信，某些结构主义的信徒碰到看来跟结构主义不相容的立场而从中推论出的一切否定、贬低、或限制，恰恰正相当于种种交叉点，在这些地方，那些对立命题总是被新的综合所超越。

    总之，当人们有把结构主义当成一种哲学的倾向时，威胁结构主义的永远存在着的危险是结构的实在论；只要人们一忘记在结构和成为结构的来源的各种运算之间的关系，就会到这种实在论里去找出路。反之，在人们记得结构首先是、并且主要是一束转换关系的情况下，那就会排除以下的情况：或者把结构跟客体所固有的物理算子或生物算子分离开来，或者把结构同主体所完成的运算分离开来。结构只代表这些运算的组成规律或平衡形式；结构并不是先于它们或高于它们的、为它们所依靠的实体。事实上，与任何活动相对而言，运算本身就是互相协调，组织成体系：正是这些体系通过它们构造过程的本身构成了种种结构，而并不是这些结构事先决定了动作和种种构造过程，能先于动作和构造过程而存在。所以，在这本小书里所分析的结构主义的关键，在于运算的第一性，以及这种第一性在数学或物理的科学认识论里、在智慧心理学里、和在社会的实践和理论之间的关系里所包含有的一切意义。在把种种结构同它们的来源切断时，人们才可以把结构当做是形式化的本质；当结构不是停留在字面上，也就是把结构重新放进它们的来源中去时，人们才能重新建立起结构与发生构造论即历史构造论之间不可分割的紧密关系，和与主体的种种活动之间的不可分割的紧密关系。

  • Bill Bryson《A Short History of Nearly Everything》23-29

    part v   life itself

    23    THE RICHNESS OF BEING

    here and there in the natural history museum in london, built into recesses along theunderlit corridors or standing between glass cases of minerals and ostrich eggs and a centuryor so of other productive clutter, are secret doors—at least secret in the sense that there isnothing about them to attract the visitor’s notice. occasionally you might see someone withthe distracted manner and interestingly willful hair that mark the scholar emerge from one ofthe doors and hasten down a corridor, probably to disappear through another door a littlefurther on, but this is a relatively rare event. for the most part the doors stay shut, giving nohint that beyond them exists another—a parallel—natural history museum as vast as, and inmany ways more wonderful than, the one the public knows and adores.

    the natural history museum contains some seventy million objects from every realm oflife and every corner of the planet, with another hundred thousand or so added to thecollection each year, but it is really only behind the scenes that you get a sense of what atreasure house this is. in cupboards and cabinets and long rooms full of close-packed shelvesare kept tens of thousands of pickled animals in bottles, millions of insects pinned to squaresof card, drawers of shiny mollusks, bones of dinosaurs, skulls of early humans, endlessfolders of neatly pressed plants. it is a little like wandering through darwin’s brain. the spiritroom alone holds fifteen miles of shelving containing jar upon jar of animals preserved inmethylated spirit.

    back here are specimens collected by joseph banks in australia, alexander von humboldtin amazonia, darwin on the beagle voyage, and much else that is either very rare orhistorically important or both. many people would love to get their hands on these things. afew actually have. in 1954 the museum acquired an outstanding ornithological collection fromthe estate of a devoted collector named richard meinertzhagen, author of birds of arabia,among other scholarly works. meinertzhagen had been a faithful attendee of the museum foryears, coming almost daily to take notes for the production of his books and monographs.

    when the crates arrived, the curators excitedly jimmied them open to see what they had beenleft and were surprised, to put it mildly, to discover that a very large number of specimensbore the museum’s own labels. mr. meinertzhagen, it turned out, had been helping himself totheir collections for years. it also explained his habit of wearing a large overcoat even duringwarm weather.

    a few years later a charming old regular in the mollusks department—“quite a distinguishedgentleman,” i was told—was caught inserting valued seashells into the hollow legs of hiszimmer frame.

    “i don’t suppose there’s anything in here that somebody somewhere doesn’t covet,”

    richard fortey said with a thoughtful air as he gave me a tour of the beguiling world that isthe behind-the-scenes part of the museum. we wandered through a confusion of departmentswhere people sat at large tables doing intent, investigative things with arthropods and palm
    fronds and boxes of yellowed bones. everywhere there was an air of unhurried thoroughness,of people being engaged in a gigantic endeavor that could never be completed and mustn’t berushed. in 1967, i had read, the museum issued its report on the john murray expedition, anindian ocean survey, forty-four years after the expedition had concluded. this is a worldwhere things move at their own pace, including a tiny lift fortey and i shared with a scholarlylooking elderly man with whom fortey chatted genially and familiarly as we proceededupwards at about the rate that sediments are laid down.

    when the man departed, fortey said to me: “that was a very nice chap named normanwho’s spent forty-two years studying one species of plant, st. john’s wort. he retired in 1989,but he still comes in every week.”

    “how do you spend forty-two years on one species of plant?” i asked.

    “it’s remarkable, isn’t it?” fortey agreed. he thought for a moment. “he’s very thoroughapparently.” the lift door opened to reveal a bricked-over opening. fortey lookedconfounded. “that’s very strange,” he said. “that used to be botany back there.” he puncheda button for another floor, and we found our way at length to botany by means of backstaircases and discreet trespass through yet more departments where investigators toiledlovingly over once-living objects. and so it was that i was introduced to len ellis and thequiet world of bryophytes—mosses to the rest of us.

    when emerson poetically noted that mosses favor the north sides of trees (“the moss uponthe forest bark, was pole-star when the night was dark”) he really meant lichens, for in thenineteenth century mosses and lichens weren’t distinguished. true mosses aren’t actuallyfussy about where they grow, so they are no good as natural compasses. in fact, mosses aren’tactually much good for anything. “perhaps no great group of plants has so few uses,commercial or economic, as the mosses,” wrote henry s. conard, perhaps just a touch sadly,in how to know the mosses and liverworts, published in 1956 and still to be found on manylibrary shelves as almost the only attempt to popularize the subject.

    they are, however, prolific. even with lichens removed, bryophytes is a busy realm, withover ten thousand species contained within some seven hundred genera. the plump andstately moss flora of britain and ireland by a. j. e. smith runs to seven hundred pages, andbritain and ireland are by no means outstandingly mossy places. “the tropics are where youfind the variety,” len ellis told me. a quiet, spare man, he has been at the natural historymuseum for twenty-seven years and curator of the department since 1990. “you can go outinto a place like the rain forests of malaysia and find new varieties with relative ease. i didthat myself not long ago. i looked down and there was a species that had never beenrecorded.”

    “so we don’t know how many species are still to be discovered?”

    “oh, no. no idea.”

    you might not think there would be that many people in the world prepared to devotelifetimes to the study of something so inescapably low key, but in fact moss people number inthe hundreds and they feel very strongly about their subject. “oh, yes,” ellis told me, “themeetings can get very lively at times.”

    i asked him for an example of controversy.

    “well, here’s one inflicted on us by one of your countrymen,” he said, smiling lightly, andopened a hefty reference work containing illustrations of mosses whose most notablecharacteristic to the uninstructed eye was their uncanny similarity one to another. “that,” hesaid, tapping a moss, “used to be one genus, drepanocladus. now it’s been reorganized intothree: drepanocladus, wamstorfia, and hamatacoulis.”

    “and did that lead to blows?” i asked perhaps a touch hopefully.

    “well, it made sense. it made perfect sense. but it meant a lot of reordering of collectionsand it put all the books out of date for a time, so there was a bit of, you know, grumbling.”

    mosses offer mysteries as well, he told me. one famous case—famous to moss peopleanyway—involved a retiring type called hyophila stanfordensis, which was discovered on thecampus of stanford university in california and later also found growing beside a path incornwall, on the southwest tip of england, but has never been encountered anywhere inbetween. how it came to exist in two such unconnected locations is anybody’s guess. “it’snow known as hennediella stanfordensis,” ellis said. “another revision.”

    we nodded thoughtfully.

    when a new moss is found it must be compared with all other mosses to make sure that ithasn’t been recorded already. then a formal description must be written and illustrationsprepared and the result published in a respectable journal. the whole process seldom takesless than six months. the twentieth century was not a great age for moss taxonomy. much ofthe century’s work was devoted to untangling the confusions and duplications left behind bythe nineteenth century.

    that was the golden age of moss collecting. (you may recall that charles lyell’s fatherwas a great moss man.) one aptly named englishman, george hunt, hunted british mosses soassiduously that he probably contributed to the extinction of several species. but it is thanksto such efforts that len ellis’s collection is one of the world’s most comprehensive. all780,000 of his specimens are pressed into large folded sheets of heavy paper, some very oldand covered with spidery victorian script. some, for all we knew, might have been in thehand of robert brown, the great victorian botanist, unveiler of brownian motion and thenucleus of cells, who founded and ran the museum’s botany department for its first thirty-oneyears until his death in 1858. all the specimens are kept in lustrous old mahogany cabinets sostrikingly fine that i remarked upon them.

    “oh, those were sir joseph banks’s, from his house in soho square,” ellis said casually, asif identifying a recent purchase from ikea. “he had them built to hold his specimens from theendeavour voyage.” he regarded the cabinets thoughtfully, as if for the first time in a longwhile. “i don’t know howwe ended up with them in bryology,” he added.

    this was an amazing disclosure. joseph banks was england’s greatest botanist, and theendeavour voyage—that is the one on which captain cook charted the 1769 transit of venusand claimed australia for the crown, among rather a lot else—was the greatest botanicalexpedition in history. banks paid ￡10,000, about $1 million in today’s money, to bringhimself and a party of nine others—a naturalist, a secretary, three artists, and four servants—on the three-year adventure around the world. goodness knows what the bluff captain cook
    made of such a velvety and pampered assemblage, but he seems to have liked banks wellenough and could not but admire his talents in botany—a feeling shared by posterity.

    never before or since has a botanical party enjoyed greater triumphs. partly it was becausethe voyage took in so many new or little-known places—tierra del fuego, tahiti, newzealand, australia, new guinea—but mostly it was because banks was such an astute andinventive collector. even when unable to go ashore at rio de janeiro because of a quarantine,he sifted through a bale of fodder sent for the ship’s livestock and made new discoveries.

    nothing, it seems, escaped his notice. altogether he brought back thirty thousand plantspecimens, including fourteen hundred not seen before—enough to increase by about aquarter the number of known plants in the world.

    but banks’s grand cache was only part of the total haul in what was an almost absurdlyacquisitive age. plant collecting in the eighteenth century became a kind of internationalmania. glory and wealth alike awaited those who could find new species, and botanists andadventurers went to the most incredible lengths to satisfy the world’s craving for horticulturalnovelty. thomas nuttall, the man who named the wisteria after caspar wistar, came toamerica as an uneducated printer but discovered a passion for plants and walked halfwayacross the country and back again, collecting hundreds of growing things never seen before.

    john fraser, for whom is named the fraser fir, spent years in the wilderness collecting onbehalf of catherine the great and emerged at length to find that russia had a new czar whothought he was mad and refused to honor his contract. fraser took everything to chelsea,where he opened a nursery and made a handsome living selling rhododendrons, azaleas,magnolias, virginia creepers, asters, and other colonial exotica to a delighted english gentry.

    huge sums could be made with the right finds. john lyon, an amateur botanist, spent twohard and dangerous years collecting specimens, but cleared almost $200,000 in today’smoney for his efforts. many, however, just did it for the love of botany. nuttall gave most ofwhat he found to the liverpool botanic gardens. eventually he became director of harvard’sbotanic garden and author of the encyclopedicgenera of north american plants (which henot only wrote but also largely typeset).

    and that was just plants. there was also all the fauna of the new worlds—kangaroos, kiwis,raccoons, bobcats, mosquitoes, and other curious forms beyond imagining. the volume of lifeon earth was seemingly infinite, as jonathan swift noted in some famous lines:

    so, naturalists observe, a fleahath smaller fleas that on him prey;and these have smaller still to bite ’em;and so proceed ad infinitum.

    all this new information needed to be filed, ordered, and compared with what was known.

    the world was desperate for a workable system of classification. fortunately there was a manin sweden who stood ready to provide it.

    his name was carl linné (later changed, with permission, to the more aristocraticvonlinné), but he is remembered now by the latinized form carolus linnaeus. he was born in1707 in the village of r?shult in southern sweden, the son of a poor but ambitious lutherancurate, and was such a sluggish student that his exasperated father apprenticed him (or, by
    some accounts, nearly apprenticed him) to a cobbler. appalled at the prospect of spending alifetime banging tacks into leather, young linné begged for another chance, which wasgranted, and he never thereafter wavered from academic distinction. he studied medicine insweden and holland, though his passion became the natural world. in the early 1730s, still inhis twenties, he began to produce catalogues of the world’s plant and animal species, using asystem of his own devising, and gradually his fame grew.

    rarely has a man been more comfortable with his own greatness. he spent much of hisleisure time penning long and flattering portraits of himself, declaring that there had never“been a greater botanist or zoologist,” and that his system of classification was “the greatestachievement in the realm of science.” modestly he suggested that his gravestone should bearthe inscription princeps botanicorum, “prince of botanists.” it was never wise to question hisgenerous self-assessments. those who did so were apt to find they had weeds named afterthem.

    linnaeus’s other striking quality was an abiding—at times, one might say, a feverish—preoccupation with sex. he was particularly struck by the similarity between certain bivalvesand the female pudenda. to the parts of one species of clam he gave the names vulva, labia,pubes, anus, and hymen. he grouped plants by the nature of their reproductive organs andendowed them with an arrestingly anthropomorphic amorousness. his descriptions of flowersand their behavior are full of references to “promiscuous intercourse,” “barren concubines,”

    and “the bridal bed.” in spring, he wrote in one oft-quoted passage:

    love comes even to the plants. males and females . . . hold their nuptials . . .

    showing by their sexual organs which are males, which females. the flowers’

    leaves serve as a bridal bed, which the creator has so gloriously arranged, adornedwith such noble bed curtains, and perfumed with so many soft scents that thebridegroom with his bride might there celebrate their nuptials with so much thegreater solemnity. when the bed has thus been made ready, then is the time for thebridegroom to embrace his beloved bride and surrender himself to her.

    he named one genus of plants clitoria. not surprisingly, many people thought him strange.

    but his system of classification was irresistible. before linnaeus, plants were given namesthat were expansively descriptive. the common ground cherry was called physalis amnoramosissime ramis angulosis glabris foliis dentoserratis. linnaeus lopped it back to physalisangulata, which name it still uses. the plant world was equally disordered by inconsistenciesof naming. a botanist could not be sure ifrosa sylvestris alba cum rubore, folio glabro wasthe same plant that others called rosa sylvestris inodora seu canina. linnaeus solved thepuzzlement by calling it simply rosa canina. to make these excisions useful and agreeable toall required much more than simply being decisive. it required an instinct—a genius, in fact—for spotting the salient qualities of a species.

    the linnaean system is so well established that we can hardly imagine an alternative, butbefore linnaeus, systems of classification were often highly whimsical. animals might becategorized by whether they were wild or domesticated, terrestrial or aquatic, large or small,even whether they were thought handsome and noble or of no consequence. buffon arrangedhis animals by their utility to man. anatomical considerations barely came into it. linnaeus
    made it his life’s work to rectify this deficiency by classifying all that was alive according toits physical attributes. taxonomy—which is to say the science of classification—has neverlooked back.

    it all took time, of course. the first edition of his great systema naturae in 1735 was justfourteen pages long. but it grew and grew until by the twelfth edition—the last that linnaeuswould live to see—it extended to three volumes and 2,300 pages. in the end he named orrecorded some 13,000 species of plant and animal. other works were more comprehensive—john ray’s three-volume historia generalis plantarum in england, completed a generationearlier, covered no fewer than 18,625 species of plants alone—but what linnaeus had that noone else could touch were consistency, order, simplicity, and timeliness. though his workdates from the 1730s, it didn’t become widely known in england until the 1760s, just in timeto make linnaeus a kind of father figure to british naturalists. nowhere was his systemembraced with greater enthusiasm (which is why, for one thing, the linnaean society has itshome in london and not stockholm).

    linnaeus was not flawless. he made room for mythical beasts and “monstrous humans”

    whose descriptions he gullibly accepted from seamen and other imaginative travelers. amongthese were a wild man, homo ferus, who walked on all fours and had not yet mastered the artof speech, and homo caudatus, “man with a tail.” but then it was, as we should not forget, analtogether more credulous age. even the great joseph banks took a keen and believing interestin a series of reported sightings of mermaids off the scottish coast at the end of the eighteenthcentury. for the most part, however, linnaeus’s lapses were offset by sound and oftenbrilliant taxonomy. among other accomplishments, he saw that whales belonged with cows,mice, and other common terrestrial animals in the order quadrupedia (later changed tomammalia), which no one had done before.

    in the beginning, linnaeus intended only to give each plant a genus name and a number—convolvulus 1, convolvulus 2,and so on—but soon realized that that was unsatisfactory andhit on the binomial arrangement that remains at the heart of the system to this day. theintention originally was to use the binomial system for everything—rocks, minerals, diseases,winds, whatever existed in nature. not everyone embraced the system warmly. many weredisturbed by its tendency toward indelicacy, which was slightly ironic as before linnaeus thecommon names of many plants and animals had been heartily vulgar. the dandelion was longpopularly known as the “pissabed” because of its supposed diuretic properties, and othernames in everyday use included mare’s fart, naked ladies, twitch-ballock, hound’s piss, openarse, and bum-towel. one or two of these earthy appellations may unwittingly survive inenglish yet. the “maidenhair” in maidenhair moss, for instance, does not refer to the hair onthe maiden’s head. at all events, it had long been felt that the natural sciences would beappreciably dignified by a dose of classical renaming, so there was a certain dismay indiscovering that the self-appointed prince of botany had sprinkled his texts with suchdesignations asclitoria, fornicata, andvulva.

    over the years many of these were quietly dropped (though not all: the common slipperlimpet still answers on formal occasions to crepidula fornicata) and many other refinementsintroduced as the needs of the natural sciences grew more specialized. in particular the systemwas bolstered by the gradual introduction of additional hierarchies.genus (pluralgenera) andspecies had been employed by naturalists for over a hundred years before linnaeus, andorder, class, and family in their biological senses all came into use in the 1750s and 1760s.

    but phylum wasn’t coined until 1876 (by the german ernst haeckel), and family and order
    were treated as interchangeable until early in the twentieth century. for a time zoologists usedfamily where botanists placed order, to the occasional confusion of nearly everyone.

    1linnaeus had divided the animal world into six categories: mammals, reptiles, birds, fishes,insects, and “vermes,” or worms, for everything that didn’t fit into the first five. from theoutset it was evident that putting lobsters and shrimp into the same category as worms wasunsatisfactory, and various new categories such as mollusca and crustacea were created.

    unfortunately these new classifications were not uniformly applied from nation to nation. inan attempt to reestablish order, the british in 1842 proclaimed a new set of rules called thestricklandian code, but the french saw this as highhanded, and the société zoologiquecountered with its own conflicting code. meanwhile, the american ornithological society, forobscure reasons, decided to use the 1758 edition of systema naturae as the basis for all itsnaming, rather than the 1766 edition used elsewhere, which meant that many american birdsspent the nineteenth century logged in different genera from their avian cousins in europe.

    not until 1902, at an early meeting of the international congress of zoology, did naturalistsbegin at last to show a spirit of compromise and adopt a universal code.

    taxonomy is described sometimes as a science and sometimes as an art, but really it’s abattleground. even today there is more disorder in the system than most people realize. takethe category of the phylum, the division that describes the basic body plans of all organisms.

    a few phyla are generally well known, such as mollusks (the home of clams and snails),arthropods (insects and crustaceans), and chordates (us and all other animals with a backboneor protobackbone), though things then move swiftly in the direction of obscurity. among thelatter we might list gnathostomulida (marine worms), cnidaria (jellyfish, medusae,anemones, and corals), and the delicate priapulida (or little “penis worms”). familiar or not,these are elemental divisions. yet there is surprisingly little agreement on how many phylathere are or ought to be. most biologists fix the total at about thirty, but some opt for a numberin the low twenties, while edward o. wilson in the diversity of life puts the number at asurprisingly robust eighty-nine. it depends on where you decide to make your divisions—whether you are a “lumper” or a “splitter,” as they say in the biological world.

    at the more workaday level of species, the possibilities for disagreements are even greater.

    whether a species of grass should be called aegilops incurva, aegilops incurvata, or aegilopsovata may not be a matter that would stir many nonbotanists to passion, but it can be a sourceof very lively heat in the right quarters. the problem is that there are five thousand species ofgrass and many of them look awfully alike even to people who know grass. in consequence,some species have been found and named at least twenty times, and there are hardly any, itappears, that haven’t been independently identified at least twice. the two-volume manual ofthe grasses of the united states devotes two hundred closely typeset pages to sorting out allthe synonymies, as the biological world refers to its inadvertent but quite commonduplications. and that is just for the grasses of a single country.

    to deal with disagreements on the global stage, a body known as the internationalassociation for plant taxonomy arbitrates on questions of priority and duplication. at1to illustrate, humans are in the domain eucarya, in the kingdom animalia, in the phylum chordata, in thesubphylum vertebrata, in the class mammalia, in the order primates, in the family hominidae, in the genus homo,in the species sapiens. (the convention, im informed, is to italicize genus and species names, but not those ofhigher divisions.) some taxonomists employ further subdivisions: tribe, suborder, infraorder, parvorder, andmore.

    intervals it hands down decrees, declaring that zauschneria californica (a common plant inrock gardens) is to be known henceforth as epilobium canum or that aglaothamniontenuissimum may now be regarded as conspecific with aglaothamnion byssoides, but notwithaglaothamnion pseudobyssoides. normally these are small matters of tidying up thatattract little notice, but when they touch on beloved garden plants, as they sometimes do,shrieks of outrage inevitably follow. in the late 1980s the common chrysanthemum wasbanished (on apparently sound scientific principles) from the genus of the same name andrelegated to the comparatively drab and undesirable world of the genus dendranthema.

    chrysanthemum breeders are a proud and numerous lot, and they protested to the real ifimprobable-sounding committee on spermatophyta. (there are also committees forpteridophyta, bryophyta, and fungi, among others, all reporting to an executive called therapporteur-général; this is truly an institution to cherish.) although the rules of nomenclatureare supposed to be rigidly applied, botanists are not indifferent to sentiment, and in 1995 thedecision was reversed. similar adjudications have saved petunias, euonymus, and a popularspecies of amaryllis from demotion, but not many species of geraniums, which some yearsago were transferred, amid howls, to the genus pelargonium. the disputes are entertaininglysurveyed in charles elliott’s the potting-shed papers.

    disputes and reorderings of much the same type can be found in all the other realms of theliving, so keeping an overall tally is not nearly as straightforward a matter as you mightsuppose. in consequence, the rather amazing fact is that we don’t have the faintest idea—“noteven to the nearest order of magnitude,” in the words of edward o. wilson—of the number ofthings that live on our planet. estimates range from 3 million to 200 million. moreextraordinary still, according to a report in the economist, as much as 97 percent of theworld’s plant and animal species may still await discovery.

    of the organisms that we do know about, more than 99 in 100 are only sketchilydescribed—“a scientific name, a handful of specimens in a museum, and a few scraps ofdescription in scientific journals” is how wilson describes the state of our knowledge. in thediversity of life, he estimated the number of known species of all types—plants, insects,microbes, algae, everything—at 1.4 million, but added that that was just a guess. otherauthorities have put the number of known species slightly higher, at around 1.5 million to 1.8million, but there is no central registry of these things, so nowhere to check numbers. in short,the remarkable position we find ourselves in is that we don’t actually know what we actuallyknow.

    in principle you ought to be able to go to experts in each area of specialization, ask howmany species there are in their fields, then add the totals. many people have in fact done so.

    the problem is that seldom do any two come up with matching figures. some sources put thenumber of known types of fungi at 70,000, others at 100,000—nearly half as many again. youcan find confident assertions that the number of described earthworm species is 4,000 andequally confident assertions that the figure is 12,000. for insects, the numbers run from750,000 to 950,000 species. these are, you understand, supposedly the known number ofspecies. for plants, the commonly accepted numbers range from 248,000 to 265,000. thatmay not seem too vast a discrepancy, but it’s more than twenty times the number of floweringplants in the whole of north america.

    putting things in order is not the easiest of tasks. in the early 1960s, colin groves of theaustralian national university began a systematic survey of the 250-plus known species ofprimate. oftentimes it turned out that the same species had been described more than once—
    sometimes several times—without any of the discoverers realizing that they were dealing withan animal that was already known to science. it took groves four decades to untangleeverything, and that was with a comparatively small group of easily distinguished, generallynoncontroversial creatures. goodness knows what the results would be if anyone attempted asimilar exercise with the planet’s estimated 20,000 types of lichens, 50,000 species ofmollusk, or 400,000-plus beetles.

    what is certain is that there is a great deal of life out there, though the actual quantities arenecessarily estimates based on extrapolations—sometimes exceedingly expansiveextrapolations. in a well-known exercise in the 1980s, terry erwin of the smithsonianinstitution saturated a stand of nineteen rain forest trees in panama with an insecticide fog,then collected everything that fell into his nets from the canopy. among his haul (actuallyhauls, since he repeated the experiment seasonally to make sure he caught migrant species)were 1,200 types of beetle. based on the distribution of beetles elsewhere, the number ofother tree species in the forest, the number of forests in the world, the number of other insecttypes, and so on up a long chain of variables, he estimated a figure of 30 million species ofinsects for the entire planet—a figure he later said was too conservative. others using thesame or similar data have come up with figures of 13 million, 80 million, or 100 millioninsect types, underlining the conclusion that however carefully arrived at, such figuresinevitably owe at least as much to supposition as to science.

    according to the wall street journal, the world has “about 10,000 active taxonomists”—not a great number when you consider how much there is to be recorded. but, the journaladds, because of the cost (about $2,000 per species) and paperwork, only about fifteenthousand new species of all types are logged per year.

    “it’s not a biodiversity crisis, it’s a taxonomist crisis!” barks koen maes, belgian-bornhead of invertebrates at the kenyan national museum in nairobi, whom i met briefly on avisit to the country in the autumn of 2002. there were no specialized taxonomists in thewhole of africa, he told me. “there was one in the ivory coast, but i think he has retired,” hesaid. it takes eight to ten years to train a taxonomist, but none are coming along in africa.

    “they are the real fossils,” maes added. he himself was to be let go at the end of the year, hesaid. after seven years in kenya, his contract was not being renewed. “no funds,” maesexplained.

    writing in the journal nature last year, the british biologist g. h. godfray noted that thereis a chronic “lack of prestige and resources” for taxonomists everywhere. in consequence,“many species are being described poorly in isolated publications, with no attempt to relate anew taxon2to existing species and classifications.” moreover, much of taxonomists’ time istaken up not with describing new species but simply with sorting out old ones. many,according to godfray, “spend most of their career trying to interpret the work of nineteenth-century systematicists: deconstructing their often inadequate published descriptions orscouring the world’s museums for type material that is often in very poor condition.” godfrayparticularly stresses the absence of attention being paid to the systematizing possibilities ofthe internet. the fact is that taxonomy by and large is still quaintly wedded to paper.

    2the formal word for a zoological category, such as phylum or genus. the plural is taxa.

    in an attempt to haul things into the modern age, in 2001 kevin kelly, cofounder of wiredmagazine, launched an enterprise called the all species foundation with the aim of findingevery living organism and recording it on a database. the cost of such an exercise has beenestimated at anywhere from $2 billion to as much as $50 billion. as of the spring of 2002, thefoundation had just $1.2 million in funds and four full-time employees. if, as the numberssuggest, we have perhaps 100 million species of insects yet to find, and if our rates ofdiscovery continue at the present pace, we should have a definitive total for insects in a littleover fifteen thousand years. the rest of the animal kingdom may take a little longer.

    so why do we know as little as we do? there are nearly as many reasons as there areanimals left to count, but here are a few of the principal causes:

    most living things are small and easily overlooked.in practical terms, this is not always abad thing. you might not slumber quite so contentedly if you were aware that your mattress ishome to perhaps two million microscopic mites, which come out in the wee hours to sup onyour sebaceous oils and feast on all those lovely, crunchy flakes of skin that you shed as youdoze and toss. your pillow alone may be home to forty thousand of them. (to them your headis just one large oily bon-bon.) and don’t think a clean pillowcase will make a difference. tosomething on the scale of bed mites, the weave of the tightest human fabric looks like ship’srigging. indeed, if your pillow is six years old—which is apparently about the average age fora pillow—it has been estimated that one-tenth of its weight will be made up of “sloughedskin, living mites, dead mites and mite dung,” to quote the man who did the measuring, dr.

    john maunder of the british medical entomology center. (but at least they areyour mites.

    think of what you snuggle up with each time you climb into a motel bed.)3these mites havebeen with us since time immemorial, but they weren’t discovered until 1965.

    if creatures as intimately associated with us as bed mites escaped our notice until the age ofcolor television, it’s hardly surprising that most of the rest of the small-scale world is barelyknown to us. go out into a woods—any woods at all—bend down and scoop up a handful ofsoil, and you will be holding up to 10 billion bacteria, most of them unknown to science. yoursample will also contain perhaps a million plump yeasts, some 200,000 hairy little fungiknown as molds, perhaps 10,000 protozoans (of which the most familiar is the amoeba), andassorted rotifers, flatworms, roundworms, and other microscopic creatures known collectivelyas cryptozoa. a large portion of these will also be unknown.

    the most comprehensive handbook of microorganisms, bergey’s manual of systematicbacteriology, lists about 4,000 types of bacteria. in the 1980s, a pair of norwegian scientists,jostein goks?yr and vigdis torsvik, collected a gram of random soil from a beech forest neartheir lab in bergen and carefully analyzed its bacterial content. they found that this singlesmall sample contained between 4,000 and 5,000 separate bacterial species, more than in thewhole of bergey’s manual. they then traveled to a coastal location a few miles away,scooped up another gram of earth, and found that it contained 4,000 to 5,000 other species. asedward o. wilson observes: “if over 9,000 microbial types exist in two pinches of substratefrom two localities in norway, how many more await discovery in other, radically differenthabitats?” well, according to one estimate, it could be as high as 400 million.

    3we are actually getting worse at some matters of hygiene. dr. maunder believes that the move toward low-temperature washing machine detergents has encouraged bugs to proliferate. as he puts it: “if you wash lousyclothing at low temperatures, all you get is cleaner lice.”
    we don’t look in the right places. in the diversity of life, wilson describes how onebotanist spent a few days tramping around ten hectares of jungle in borneo and discovered athousand new species of flowering plant—more than are found in the whole of northamerica. the plants weren’t hard to find. it’s just that no one had looked there before. koenmaes of the kenyan national museum told me that he went to one cloud forest, asmountaintop forests are known in kenya, and in a half hour “of not particularly dedicatedlooking” found four new species of millipedes, three representing new genera, and one newspecies of tree. “big tree,” he added, and shaped his arms as if about to dance with a verylarge partner. cloud forests are found on the tops of plateaus and have sometimes beenisolated for millions of years. “they provide the ideal climate for biology and they havehardly been studied,” he said.

    overall, tropical rain forests cover only about 6 percent of earth’s surface, but harbor morethan half of its animal life and about two-thirds of its flowering plants, and most of this liferemains unknown to us because too few researchers spend time in them. not incidentally,much of this could be quite valuable. at least 99 percent of flowering plants have never beentested for their medicinal properties. because they can’t flee from predators, plants have hadto contrive chemical defenses, and so are particularly enriched in intriguing compounds. evennow nearly a quarter of all prescribed medicines are derived from just forty plants, withanother 16 percent coming from animals or microbes, so there is a serious risk with everyhectare of forest felled of losing medically vital possibilities. using a method calledcombinatorial chemistry, chemists can generate forty thousand compounds at a time in labs,but these products are random and not uncommonly useless, whereas any natural moleculewill have already passed what the economist calls “the ultimate screening programme: overthree and a half billion years of evolution.”

    looking for the unknown isn’t simply a matter of traveling to remote or distant places,however. in his book life: an unauthorised biography, richard fortey notes how oneancient bacterium was found on the wall of a country pub “where men had urinated forgenerations”—a discovery that would seem to involve rare amounts of luckand devotion andpossibly some other quality not specified.

    there aren’t enough specialists.the stock of things to be found, examined, and recordedvery much outruns the supply of scientists available to do it. take the hardy and little-knownorganisms known as bdelloid rotifers. these are microscopic animals that can survive almostanything. when conditions are tough, they curl up into a compact shape, switch off theirmetabolism, and wait for better times. in this state, you can drop them into boiling water orfreeze them almost to absolute zero—that is the level where even atoms give up—and, whenthis torment has finished and they are returned to a more pleasing environment, they willuncurl and move on as if nothing has happened. so far, about 500 species have been identified(though other sources say 360), but nobody has any idea, even remotely, how many there maybe altogether. for years almost all that was known about them was thanks to the work of adevoted amateur, a london clerical worker named david bryce who studied them in his sparetime. they can be found all over the world, but you could have all the bdelloid rotifer expertsin the world to dinner and not have to borrow plates from the neighbors.

    even something as important and ubiquitous as fungi—and fungi are both—attractscomparatively little notice. fungi are everywhere and come in many forms—as mushrooms,molds, mildews, yeasts, and puffballs, to name but a sampling—and they exist in volumes
    that most of us little suspect. gather together all the fungi found in a typical acre of meadowand you would have 2,500 pounds of the stuff. these are not marginal organisms. withoutfungi there would be no potato blights, dutch elm disease, jock itch, or athlete’s foot, but alsono yogurts or beers or cheeses. altogether about 70,000 species of fungi have been identified,but it is thought the number could be as high as 1.8 million. a lot of mycologists work inindustry, making cheeses and yogurts and the like, so it is hard to say how many are activelyinvolved in research, but we can safely take it that there are more species of fungi to be foundthan there are people to find them.

    the world is a really big place.we have been gulled by the ease of air travel and otherforms of communication into thinking that the world is not all that big, but at ground level,where researchers must work, it is actually enormous—enormous enough to be full ofsurprises. the okapi, the nearest living relative of the giraffe, is now known to exist insubstantial numbers in the rain forests of zaire—the total population is estimated at perhapsthirty thousand—yet its existence wasn’t even suspected until the twentieth century. the largeflightless new zealand bird called the takahe had been presumed extinct for two hundredyears before being found living in a rugged area of the country’s south island. in 1995 a teamof french and british scientists in tibet, who were lost in a snowstorm in a remote valley,came across a breed of horse, called the riwoche, that had previously been known only fromprehistoric cave drawings. the valley’s inhabitants were astonished to learn that the horse wasconsidered a rarity in the wider world.

    some  people  think  even  greater  surprises may await us. “a leading british ethno-biologist,” wrote the economist in 1995, “thinks a megatherium, a sort of giant ground slothwhich may stand as high as a giraffe . . . may lurk in the fastnesses of the amazon basin.”

    perhaps significantly, the ethnobiologist wasn’t named; perhaps even more significantly,nothing more has been heard of him or his giant sloth. no one, however, can categorically saythat no such thing is there until every jungly glade has been investigated, and we are a longway from achieving that.

    but even if we groomed thousands of fieldworkers and dispatched them to the farthestcorners of the world, it would not be effort enough, for wherever life can be, it is. life’sextraordinary fecundity is amazing, even gratifying, but also problematic. to survey it all, youwould have to turn over every rock, sift through the litter on every forest floor, sieveunimaginable quantities of sand and dirt, climb into every forest canopy, and devise muchmore efficient ways to examine the seas. even then you would overlook whole ecosystems. inthe 1980s, spelunkers entered a deep cave in romania that had been sealed off from theoutside world for a long but unknown period and found thirty-three species of insects andother small creatures—spiders, centipedes, lice—all blind, colorless, and new to science.

    they were living off the microbes in the surface scum of pools, which in turn were feeding onhydrogen sulfide from hot springs.

    our instinct may be to see the impossibility of tracking everything down as frustrating,dispiriting, perhaps even appalling, but it can just as well be viewed as almost unbearablyexciting. we live on a planet that has a more or less infinite capacity to surprise. whatreasoning person could possibly want it any other way?

    what is nearly always most arresting in any ramble through the scattered disciplines ofmodern science is realizing how many people have been willing to devote lifetimes to the
    most sumptuously esoteric lines of inquiry. in one of his essays, stephen jay gould notes howa hero of his named henry edward crampton spent fifty years, from 1906 to his death in1956, quietly studying a genus of land snails in polynesia called partula. over and over, yearafter year, crampton measured to the tiniest degree—to eight decimal places—the whorls andarcs and gentle curves of numberless partula, compiling the results into fastidiously detailedtables. a single line of text in a crampton table could represent weeks of measurement andcalculation.

    only slightly less devoted, and certainly more unexpected, was alfred c. kinsey, whobecame famous for his studies of human sexuality in the 1940s and 1950s. but before hismind became filled with sex, so to speak, kinsey was an entomologist, and a dogged one atthat. in one expedition lasting two years, he hiked 2,500 miles to assemble a collection of300,000 wasps. how many stings he collected along the way is not, alas, recorded.

    something that had been puzzling me was the question of how you assured a chain ofsuccession in these arcane fields. clearly there cannot be many institutions in the world thatrequire or are prepared to support specialists in barnacles or pacific snails. as we parted at thenatural history museum in london, i asked richard fortey how science ensures that whenone person goes there’s someone ready to take his place.

    he chuckled rather heartily at my naiveté. “i’m afraid it’s not as if we have substitutessitting on the bench somewhere waiting to be called in to play. when a specialist retires or,even more unfortunately, dies, that can bring a stop to things in that field, sometimes for avery long while.”

    “and i suppose that’s why you value someone who spends forty-two years studying asingle species of plant, even if it doesn’t produce anything terribly new?”

    “precisely,” he said, “precisely.” and he really seemed to mean it.

    24    CELLS

    it starts with a single cell. the first cell splits to become two and the two become fourand so on. after just forty-seven doublings, you have ten thousand trillion(10,000,000,000,000,000) cells in your body and are ready to spring forth as a human being.

    1and every one of those cells knows exactly what to do to preserve and nurture you from themoment of conception to your last breath.

    you have no secrets from your cells. they know far more about you than you do. each onecarries a copy of the complete genetic code—the instruction manual for your body—so itknows not only how to do its job but every other job in the body. never in your life will youhave to remind a cell to keep an eye on its adenosine triphosphate levels or to find a place forthe extra squirt of folic acid that’s just unexpectedly turned up. it will do that for you, andmillions more things besides.

    every cell in nature is a thing of wonder. even the simplest are far beyond the limits ofhuman ingenuity. to build the most basic yeast cell, for example, you would have tominiaturize about the same number of components as are found in a boeing 777 jetliner andfit them into a sphere just five microns across; then somehow you would have to persuade thatsphere to reproduce.

    but yeast cells are as nothing compared with human cells, which are not just more variedand complicated, but vastly more fascinating because of their complex interactions.

    your cells are a country of ten thousand trillion citizens, each devoted in some intensivelyspecific way to your overall well-being. there isn’t a thing they don’t do for you. they letyou feel pleasure and form thoughts. they enable you to stand and stretch and caper. whenyou eat, they extract the nutrients, distribute the energy, and carry off the wastes—all thosethings you learned about in junior high school biology—but they also remember to make youhungry in the first place and reward you with a feeling of well-being afterward so that youwon’t forget to eat again. they keep your hair growing, your ears waxed, your brain quietlypurring. they manage every corner of your being. they will jump to your defense the instantyou are threatened. they will unhesitatingly die for you—billions of them do so daily. andnot once in all your years have you thanked even one of them. so let us take a moment now toregard them with the wonder and appreciation they deserve.

    we understand a little of how cells do the things they do—how they lay down fat ormanufacture insulin or engage in many of the other acts necessary to maintain a complicatedentity like yourself—but only a little. you have at least 200,000 different types of protein1actually, quite a lot of cells are lost in the process of development, so the number you emerge with is reallyjust a guess. depending on which source you consult the number can vary by several orders of magnitude. thefigure of ten thousand trillion (or quadrillion) is from margulis and sagan, 1986.

    laboring away inside you, and so far we understand what no more than about 2 percent ofthem do. (others put the figure at more like 50 percent; it depends, apparently, on what youmean by “understand.”)surprises at the cellular level turn up all the time. in nature, nitric oxide is a formidabletoxin and a common component of air pollution. so scientists were naturally a little surprisedwhen, in the mid-1980s, they found it being produced in a curiously devoted manner inhuman cells. its purpose was at first a mystery, but then scientists began to find it all over theplace—controlling the flow of blood and the energy levels of cells, attacking cancers andother pathogens, regulating the sense of smell, even assisting in penile erections. it alsoexplained why nitroglycerine, the well-known explosive, soothes the heart pain known asangina. (it is converted into nitric oxide in the bloodstream, relaxing the muscle linings ofvessels, allowing blood to flow more freely.) in barely the space of a decade this one gassysubstance went from extraneous toxin to ubiquitous elixir.

    you  possess  “some  few  hundred”  different  types of cell, according to the belgianbiochemist christian de duve, and they vary enormously in size and shape, from nerve cellswhose filaments can stretch to several feet to tiny, disc-shaped red blood cells to the rod-shaped photocells that help to give us vision. they also come in a sumptuously wide range ofsizes—nowhere more strikingly than at the moment of conception, when a single beatingsperm confronts an egg eighty-five thousand times bigger than it (which rather puts the notionof male conquest into perspective). on average, however, a human cell is about twentymicrons wide—that is about two hundredths of a millimeter—which is too small to be seenbut roomy enough to hold thousands of complicated structures like mitochondria, and millionsupon millions of molecules. in the most literal way, cells also vary in liveliness. your skincells are all dead. it’s a somewhat galling notion to reflect that every inch of your surface isdeceased. if you are an average-sized adult you are lugging around about five pounds of deadskin, of which several billion tiny fragments are sloughed off each day. run a finger along adusty shelf and you are drawing a pattern very largely in old skin.

    most living cells seldom last more than a month or so, but there are some notableexceptions. liver cells can survive for years, though the components within them may berenewed every few days. brain cells last as long as you do. you are issued a hundred billionor so at birth, and that is all you are ever going to get. it has been estimated that you lose fivehundred of them an hour, so if you have any serious thinking to do there really isn’t a momentto waste. the good news is that the individual components of your brain cells are constantlyrenewed so that, as with the liver cells, no part of them is actually likely to be more than abouta month old. indeed, it has been suggested that there isn’t a single bit of any of us—not somuch as a stray molecule—that was part of us nine years ago. it may not feel like it, but at thecellular level we are all youngsters.

    the first person to describe a cell was robert hooke, whom we last encounteredsquabbling with isaac newton over credit for the invention of the inverse square law. hookeachieved many things in his sixty-eight years—he was both an accomplished theoretician anda dab hand at making ingenious and useful instruments—but nothing he did brought himgreater admiration than his popular book microphagia: or some physiological descriptions ofminiature bodies made by magnifying glasses, produced in 1665. it revealed to an enchantedpublic a universe of the very small that was far more diverse, crowded, and finely structuredthan anyone had ever come close to imagining.

    among the microscopic features first identified by hooke were little chambers in plantsthat he called “cells” because they reminded him of monks’ cells. hooke calculated that aone-inch square of cork would contain 1,259,712,000 of these tiny chambers—the firstappearance of such a very large number anywhere in science. microscopes by this time hadbeen around for a generation or so, but what set hooke’s apart were their technicalsupremacy. they achieved magnifications of thirty times, making them the last word inseventeenth-century optical technology.

    so it came as something of a shock when just a decade later hooke and the other membersof london’s royal society began to receive drawings and reports from an unlettered linendraper in holland employing magnifications of up to 275 times. the draper’s name wasantoni van leeuwenhoek. though he had little formal education and no background inscience, he was a perceptive and dedicated observer and a technical genius.

    to this day it is not known how he got such magnificent magnifications from simplehandheld devices, which were little more than modest wooden dowels with a tiny bubble ofglass embedded in them, far more like magnifying glasses than what most of us think of asmicroscopes, but really not much like either. leeuwenhoek made a new instrument for everyexperiment he performed and was extremely secretive about his techniques, though he didsometimes offer tips to the british on how they might improve their resolutions.

    2over a period of fifty years—beginning, remarkably enough, when he was already pastforty—he made almost two hundred reports to the royal society, all written in low dutch,the only tongue of which he was master. leeuwenhoek offered no interpretations, but simplythe facts of what he had found, accompanied by exquisite drawings. he sent reports on almosteverything that could be usefully examined—bread mold, a bee’s stinger, blood cells, teeth,hair, his own saliva, excrement, and semen (these last with fretful apologies for their unsavorynature)—nearly all of which had never been seen microscopically before.

    after he reported finding “animalcules” in a sample of pepper water in 1676, the membersof the royal society spent a year with the best devices english technology could producesearching for the “little animals” before finally getting the magnification right. whatleeuwenhoek had found were protozoa. he calculated that there were 8,280,000 of these tinybeings in a single drop of water—more than the number of people in holland. the worldteemed with life in ways and numbers that no one had previously suspected.

    inspired by leeuwenhoek’s fantastic findings, others began to peer into microscopes withsuch keenness that they sometimes found things that weren’t in fact there. one respecteddutch observer, nicolaus hartsoecker, was convinced he saw “tiny preformed men” in spermcells. he called the little beings “homunculi” and for some time many people believed that allhumans—indeed, all creatures—were simply vastly inflated versions of tiny but completeprecursor beings. leeuwenhoek himself occasionally got carried away with his enthusiasms.

    in one of his least successful experiments he tried to study the explosive properties ofgunpowder by observing a small blast at close range; he nearly blinded himself in the process.

    2leeuwenhoek was close friends with another delft notable, the artist jan vermeer. in the mid-1660s, vermeer,who previously had been a competent but not outstanding artist, suddenly developed the mastery of light andperspective for which he has been celebrated ever since. though it has never been proved, it has long beensuspected that he used a camera obscura, a device for projecting images onto a flat surface through a lens. nosuch device was listed among vermeers personal effects after his death, but it happens that the executor ofvermeers estate was none other than antoni van leeuwenhoek, the most secretive lens-maker of his day.

    in 1683 leeuwenhoek discovered bacteria, but that was about as far as progress could getfor the next century and a half because of the limitations of microscope technology. not until1831 would anyone first see the nucleus of a cell—it was found by the scottish botanistrobert brown, that frequent but always shadowy visitor to the history of science. brown, wholived from 1773 to 1858, called it nucleus from the latin nucula, meaning little nut or kernel.

    not until 1839, however, did anyone realize that all living matter is cellular. it was theodorschwann, a german, who had this insight, and it was not only comparatively late, as scientificinsights go, but not widely embraced at first. it wasn’t until the 1860s, and some landmarkwork by louis pasteur in france, that it was shown conclusively that life cannot arisespontaneously but must come from preexisting cells. the belief became known as the “celltheory,” and it is the basis of all modern biology.

    the cell has been compared to many things, from “a complex chemical refinery” (by thephysicist james trefil) to “a vast, teeming metropolis” (the biochemist guy brown). a cell isboth of those things and neither. it is like a refinery in that it is devoted to chemical activityon a grand scale, and like a metropolis in that it is crowded and busy and filled withinteractions that seem confused and random but clearly have some system to them. but it is amuch more nightmarish place than any city or factory that you have ever seen. to begin withthere is no up or down inside the cell (gravity doesn’t meaningfully apply at the cellularscale), and not an atom’s width of space is unused. there is activity every where and aceaseless thrum of electrical energy. you may not feel terribly electrical, but you are. thefood we eat and the oxygen we breathe are combined in the cells into electricity. the reasonwe don’t give each other massive shocks or scorch the sofa when we sit is that it is allhappening on a tiny scale: a mere 0.1 volts traveling distances measured in nanometers.

    however, scale that up and it would translate as a jolt of twenty million volts per meter, aboutthe same as the charge carried by the main body of a thunderstorm.

    whatever their size or shape, nearly all your cells are built to fundamentally the same plan:

    they have an outer casing or membrane, a nucleus wherein resides the necessary geneticinformation to keep you going, and a busy space between the two called the cytoplasm. themembrane is not, as most of us imagine it, a durable, rubbery casing, something that youwould need a sharp pin to prick. rather, it is made up of a type of fatty material known as alipid, which has the approximate consistency “of a light grade of machine oil,” to quotesherwin b. nuland. if that seems surprisingly insubstantial, bear in mind that at themicroscopic level things behave differently. to anything on a molecular scale water becomesa kind of heavy-duty gel, and a lipid is like iron.

    if you could visit a cell, you wouldn’t like it. blown up to a scale at which atoms wereabout the size of peas, a cell itself would be a sphere roughly half a mile across, and supportedby a complex framework of girders called the cytoskeleton. within it, millions upon millionsof objects—some the size of basketballs, others the size of cars—would whiz about likebullets. there wouldn’t be a place you could stand without being pummeled and rippedthousands of times every second from every direction. even for its full-time occupants theinside of a cell is a hazardous place. each strand of dna is on average attacked or damagedonce every 8.4 seconds—ten thousand times in a day—by chemicals and other agents thatwhack into or carelessly slice through it, and each of these wounds must be swiftly stitched upif the cell is not to perish.

    the proteins are especially lively, spinning, pulsating, and flying into each other up to abillion times a second. enzymes, themselves a type of protein, dash everywhere, performingup to a thousand tasks a second. like greatly speeded up worker ants, they busily build and
    rebuild molecules, hauling a piece off this one, adding a piece to that one. some monitorpassing proteins and mark with a chemical those that are irreparably damaged or flawed. onceso selected, the doomed proteins proceed to a structure called a proteasome, where they arestripped down and their components used to build new proteins. some types of protein existfor less than half an hour; others survive for weeks. but all lead existences that areinconceivably frenzied. as de duve notes, “the molecular world must necessarily remainentirely beyond the powers of our imagination owing to the incredible speed with whichthings happen in it.”

    but slow things down, to a speed at which the interactions can be observed, and thingsdon’t seem quite so unnerving. you can see that a cell is just millions of objects—lysosomes,endosomes, ribosomes, ligands, peroxisomes, proteins of every size and shape—bumping intomillions of other objects and performing mundane tasks: extracting energy from nutrients,assembling structures, getting rid of waste, warding off intruders, sending and receivingmessages, making repairs. typically a cell will contain some 20,000 different types of protein,and of these about 2,000 types will each be represented by at least 50,000 molecules. “thismeans,” says nuland, “that even if we count only those molecules present in amounts of morethan 50,000 each, the total is still a very minimum of 100 million protein molecules in eachcell. such a staggering figure gives some idea of the swarming immensity of biochemicalactivity within us.”

    it is all an immensely demanding process. your heart must pump 75 gallons of blood anhour, 1,800 gallons every day, 657,000 gallons in a year—that’s enough to fill four olympic-sized swimming pools—to keep all those cells freshly oxygenated. (and that’s at rest. duringexercise the rate can increase as much as sixfold.) the oxygen is taken up by themitochondria. these are the cells’ power stations, and there are about a thousand of them in atypical cell, though the number varies considerably depending on what a cell does and howmuch energy it requires.

    you may recall from an earlier chapter that the mitochondria are thought to have originatedas captive bacteria and that they now live essentially as lodgers in our cells, preserving theirown genetic instructions, dividing to their own timetable, speaking their own language. youmay also recall that we are at the mercy of their goodwill. here’s why. virtually all the foodand oxygen you take into your body are delivered, after processing, to the mitochondria,where they are converted into a molecule called adenosine triphosphate, or atp.

    you may not have heard of atp, but it is what keeps you going. atp molecules areessentially little battery packs that move through the cell providing energy for all the cell’sprocesses, and you get through a lot of it. at any given moment, a typical cell in your bodywill have about one billion atp molecules in it, and in two minutes every one of them willhave been drained dry and another billion will have taken their place. every day you produceand use up a volume of atp equivalent to about half your body weight. feel the warmth ofyour skin. that’s your atp at work.

    when cells are no longer needed, they die with what can only be called great dignity. theytake down all the struts and buttresses that hold them together and quietly devour theircomponent parts. the process is known as apoptosis or programmed cell death. every daybillions of your cells die for your benefit and billions of others clean up the mess. cells canalso die violently—for instance, when infected—but mostly they die because they are told to.

    indeed, if not told to live—if not given some kind of active instruction from another cell—cells automatically kill themselves. cells need a lot of reassurance.

    when, as occasionally happens, a cell fails to expire in the prescribed manner, but ratherbegins to divide and proliferate wildly, we call the result cancer. cancer cells are really justconfused cells. cells make this mistake fairly regularly, but the body has elaboratemechanisms for dealing with it. it is only very rarely that the process spirals out of control. onaverage, humans suffer one fatal malignancy for each 100 million billion cell divisions.

    cancer is bad luck in every possible sense of the term.

    the wonder of cells is not that things occasionally go wrong, but that they manageeverything so smoothly for decades at a stretch. they do so by constantly sending andmonitoring streams of messages—a cacophony of messages—from all around the body:

    instructions, queries, corrections, requests for assistance, updates, notices to divide or expire.

    most of these signals arrive by means of couriers called hormones, chemical entities such asinsulin, adrenaline, estrogen, and testosterone that convey information from remote outpostslike the thyroid and endocrine glands. still other messages arrive by telegraph from the brainor from regional centers in a process called paracrine signaling. finally, cells communicatedirectly with their neighbors to make sure their actions are coordinated.

    what is perhaps most remarkable is that it is all just random frantic action, a sequence ofendless encounters directed by nothing more than elemental rules of attraction and repulsion.

    there is clearly no thinking presence behind any of the actions of the cells. it all just happens,smoothly and repeatedly and so reliably that seldom are we even conscious of it, yet somehowall this produces not just order within the cell but a perfect harmony right across the organism.

    in ways that we have barely begun to understand, trillions upon trillions of reflexive chemicalreactions add up to a mobile, thinking, decision-making you—or, come to that, a rather lessreflective but still incredibly organized dung beetle. every living thing, never forget, is awonder of atomic engineering.

    indeed, some organisms that we think of as primitive enjoy a level of cellular organizationthat makes our own look carelessly pedestrian. disassemble the cells of a sponge (by passingthem through a sieve, for instance), then dump them into a solution, and they will find theirway back together and build themselves into a sponge again. you can do this to them overand over, and they will doggedly reassemble because, like you and me and every other livingthing, they have one overwhelming impulse: to continue to be.

    and that’s because of a curious, determined, barely understood molecule that is itself notalive and for the most part doesn’t do anything at all. we call it dna, and to begin tounderstand its supreme importance to science and to us we need to go back 160 years or so tovictorian england and to the moment when the naturalist charles darwin had what has beencalled “the single best idea that anyone has ever had”—and then, for reasons that take a littleexplaining, locked it away in a drawer for the next fifteen years.

    25    DARWIN’S SINGULAR NOTION

    in the late summer or early autumn of 1859, whitwell elwin, editor of the respectedbritish journal the quarterly review, was sent an advance copy of a new book by thenaturalist charles darwin. elwin read the book with interest and agreed that it had merit, butfeared that the subject matter was too narrow to attract a wide audience. he urged darwin towrite a book about pigeons instead. “everyone is interested in pigeons,” he observedhelpfully.

    elwin’s sage advice was ignored, and on the origin of species by means of naturalselection, or the preservation of favoured races in the struggle for life was published in latenovember 1859, priced at fifteen shillings. the first edition of 1,250 copies sold out on thefirst day. it has never been out of print, and scarcely out of controversy, in all the time since—not bad going for a man whose principal other interest was earthworms and who, but for asingle impetuous decision to sail around the world, would very probably have passed his lifeas an anonymous country parson known for, well, for an interest in earthworms.

    charles robert darwin was born on february 12, 1809,1in shrewsbury, a sedate markettown in the west midlands of england. his father was a prosperous and well-regardedphysician. his mother, who died when charles was only eight, was the daughter of josiahwedgwood, of pottery fame.

    darwin enjoyed every advantage of upbringing, but continually pained his widowed fatherwith his lackluster academic performance. “you care for nothing but shooting, dogs, and rat-catching, and you will be a disgrace to yourself and all your family,” his father wrote in a linethat nearly always appears just about here in any review of darwin’s early life. although hisinclination was to natural history, for his father’s sake he tried to study medicine at edinburghuniversity but couldn’t bear the blood and suffering. the experience of witnessing anoperation on an understandably distressed child—this was in the days before anesthetics, ofcourse—left him permanently traumatized. he tried law instead, but found that insupportablydull and finally managed, more or less by default, to acquire a degree in divinity fromcambridge.

    a life in a rural vicarage seemed to await him when from out of the blue there came a moretempting offer. darwin was invited to sail on the naval survey ship hms beagle, essentiallyas dinner company for the captain, robert fitzroy, whose rank precluded his socializing withanyone other than a gentleman. fitzroy, who was very odd, chose darwin in part because heliked the shape of darwin’s nose. (it betokened depth of character, he believed.) darwin wasnot fitzroy’s first choice, but got the nod when fitzroy’s preferred companion dropped out.

    from a twenty-first-century perspective the two men’s most striking joint feature was their1an auspicious date in history: on the same day in kentucky, abraham lincoln was born.

    extreme youthfulness. at the time of sailing, fitzroy was only twenty-three, darwin justtwenty-two.

    fitzroy’s formal assignment was to chart coastal waters, but his hobby—passion really—was to seek out evidence for a literal, biblical interpretation of creation. that darwin wastrained for the ministry was central to fitzroy’s decision to have him aboard. that darwinsubsequently proved to be not only liberal of view but less than wholeheartedly devoted tochristian fundamentals became a source of lasting friction between them.

    darwin’s time aboard hms beagle, from 1831 to 1836, was obviously the formativeexperience of his life, but also one of the most trying. he and his captain shared a small cabin,which can’t have been easy as fitzroy was subject to fits of fury followed by spells ofsimmering resentment. he and darwin constantly engaged in quarrels, some “bordering oninsanity,” as darwin later recalled. ocean voyages tended to become melancholyundertakings at the best of times—the previous captain of the beagle had put a bullet throughhis brain during a moment of lonely gloom—and fitzroy came from a family well known fora depressive instinct. his uncle, viscount castlereagh, had slit his throat the previous decadewhile serving as chancellor of the exchequer. (fitzroy would himself commit suicide by thesame method in 1865.) even in his calmer moods, fitzroy proved strangely unknowable.

    darwin was astounded to learn upon the conclusion of their voyage that almost at oncefitzroy married a young woman to whom he had long been betrothed. in five years indarwin’s company, he had not once hinted at an attachment or even mentioned her name.

    in every other respect, however, the beagle voyage was a triumph. darwin experiencedadventure enough to last a lifetime and accumulated a hoard of specimens sufficient to makehis reputation and keep him occupied for years. he found a magnificent trove of giant ancientfossils, including the finest megatherium known to date; survived a lethal earthquake inchile; discovered a new species of dolphin (which he dutifully named delphinus fitzroyi);conducted diligent and useful geological investigations throughout the andes; and developeda new and much-admired theory for the formation of coral atolls, which suggested, notcoincidentally, that atolls could not form in less than a million years—the first hint of hislong-standing attachment to the extreme antiquity of earthly processes. in 1836, aged twenty-seven, he returned home after being away for five years and two days. he never left englandagain.

    one thing darwin didn’t do on the voyage was propound the theory (or even a theory) ofevolution. for a start, evolution as a concept was already decades old by the 1830s. darwin’sown grandfather, erasmus, had paid tribute to evolutionary principles in a poem of inspiredmediocrity called “the temple of nature” years before charles was even born. it wasn’t untilthe younger darwin was back in england and read thomas malthus’s essay on the principleof population (which proposed that increases in food supply could never keep up withpopulation growth for mathematical reasons) that the idea began to percolate through his mindthat life is a perpetual struggle and that natural selection was the means by which somespecies prospered while others failed. specifically what darwin saw was that all organismscompeted for resources, and those that had some innate advantage would prosper and pass onthat advantage to their offspring. by such means would species continuously improve.

    it seems an awfully simple idea—it is an awfully simple idea—but it explained a great deal,and darwin was prepared to devote his life to it. “how stupid of me not to have thought ofit!” t. h. huxley cried upon reading on the origin of species. it is a view that has beenechoed ever since.

    interestingly, darwin didn’t use the phrase “survival of the fittest” in any of his work(though he did express his admiration for it). the expression was coined five years after thepublication of on the origin of species by herbert spencer in principles of biology in 1864.

    nor did he employ the word evolution in print until the sixth edition of origin (by which timeits use had become too widespread to resist), preferring instead “descent with modification.”

    nor, above all, were his conclusions in any way inspired by his noticing, during his time inthe galápagos islands, an interesting diversity in the beaks of finches. the story asconventionally told (or at least as frequently remembered by many of us) is that darwin,while traveling from island to island, noticed that the finches’ beaks on each island weremarvelously adapted for exploiting local resources—that on one island beaks were sturdy andshort and good for cracking nuts, while on the next island beaks were perhaps long and thinand well suited for winkling food out of crevices—and it was this that set him to thinking thatperhaps the birds had not been created this way, but had in a sense created themselves.

    in fact, the birds had created themselves, but it wasn’t darwin who noticed it. at the timeof the beagle voyage, darwin was fresh out of college and not yet an accomplished naturalistand so failed to see that the galápagos birds were all of a type. it was his friend theornithologist john gould who realized that what darwin had found was lots of finches withdifferent talents. unfortunately, in his inexperience darwin had not noted which birds camefrom which islands. (he had made a similar error with tortoises.) it took years to sort themuddles out.

    because of these oversights, and the need to sort through crates and crates of other beaglespecimens, it wasn’t until 1842, six years after his return to england, that darwin finallybegan to sketch out the rudiments of his new theory. these he expanded into a 230-page“sketch” two years later. and then he did an extraordinary thing: he put his notes away andfor the next decade and a half busied himself with other matters. he fathered ten children,devoted nearly eight years to writing an exhaustive opus on barnacles (“i hate a barnacle as noman ever did before,” he sighed, understandably, upon the work’s conclusion), and fell preyto strange disorders that left him chronically listless, faint, and “flurried,” as he put it. thesymptoms nearly always included a terrible nausea and generally also incorporatedpalpitations, migraines, exhaustion, trembling, spots before the eyes, shortness of breath,“swimming of the head,” and, not surprisingly, depression.

    the cause of the illness has never been established, but the most romantic and perhapslikely of the many suggested possibilities is that he suffered from chagas’s disease, alingering tropical malady that he could have acquired from the bite of a benchuga bug insouth america. a more prosaic explanation is that his condition was psychosomatic. in eithercase, the misery was not. often he could work for no more than twenty minutes at a stretch,sometimes not that.

    much of the rest of his time was devoted to a series of increasingly desperate treatments—icy plunge baths, dousings in vinegar, draping himself with “electric chains” that subjectedhim to small jolts of current. he became something of a hermit, seldom leaving his home inkent, down house. one of his first acts upon moving to the house was to erect a mirroroutside his study window so that he could identify, and if necessary avoid, callers.

    darwin kept his theory to himself because he well knew the storm it would cause. in 1844,the year he locked his notes away, a book called vestiges of the natural history of creationroused much of the thinking world to fury by suggesting that humans might have evolvedfrom lesser primates without the assistance of a divine creator. anticipating the outcry, the
    author had taken careful steps to conceal his identity, which he kept a secret from even hisclosest friends for the next forty years. some wondered if darwin himself might be the author.

    others suspected prince albert. in fact, the author was a successful and generally unassumingscottish publisher named robert chambers whose reluctance to reveal himself had a practicaldimension as well as a personal one: his firm was a leading publisher of bibles. vestiges waswarmly blasted from pulpits throughout britain and far beyond, but also attracted a good dealof more scholarly ire. the edinburgh review devoted nearly an entire issue—eighty-fivepages—to pulling it to pieces. even t. h. huxley, a believer in evolution, attacked the bookwith some venom, unaware that the author was a friend.

    2darwin’s manuscript might have remained locked away till his death but for an alarmingblow that arrived from the far east in the early summer of 1858 in the form of a packetcontaining a friendly letter from a young naturalist named alfred russel wallace and the draftof a paper, on the tendency of varieties to depart indefinitely from the original type,outlining a theory of natural selection that was uncannily similar to darwin’s secret jottings.

    even some of the phrasing echoed darwin’s own. “i never saw a more striking coincidence,”

    darwin reflected in dismay. “if wallace had my manuscript sketch written out in 1842, hecould not have made a better short abstract.”

    wallace didn’t drop into darwin’s life quite as unexpectedly as is sometimes suggested.

    the two were already corresponding, and wallace had more than once generously sentdarwin specimens that he thought might be of interest. in the process of these exchangesdarwin had discreetly warned wallace that he regarded the subject of species creation as hisown territory. “this summer will make the 20th year (!) since i opened my first note-book, onthe question of how & in what way do species & varieties differ from each other,” he hadwritten to wallace some time earlier. “i am now preparing my work for publication,” headded, even though he wasn’t really.

    in any case, wallace failed to grasp what darwin was trying to tell him, and of course hecould have no idea that his own theory was so nearly identical to one that darwin had beenevolving, as it were, for two decades.

    darwin was placed in an agonizing quandary. if he rushed into print to preserve his priority,he would be taking advantage of an innocent tip-off from a distant admirer. but if he steppedaside, as gentlemanly conduct arguably required, he would lose credit for a theory that he hadindependently propounded. wallace’s theory was, by wallace’s own admission, the result of aflash of insight; darwin’s was the product of years of careful, plodding, methodical thought. itwas all crushingly unfair.

    to compound his misery, darwin’s youngest son, also named charles, had contracted scarletfever and was critically ill. at the height of the crisis, on june 28, the child died. despite thedistraction of his son’s illness, darwin found time to dash off letters to his friends charleslyell and joseph hooker, offering to step aside but noting that to do so would mean that allhis work, “whatever it may amount to, will be smashed.” lyell and hooker came up with thecompromise solution of presenting a summary of darwin’s and wallace’s ideas together. thevenue they settled on was a meeting of the linnaean society, which at the time was strugglingto find its way back into fashion as a seat of scientific eminence. on july 1, 1858, darwin’s2darwin was one of the few to guess correctly. he happened to be visiting chambers one day when an advancecopy of the sixth edition of vestiges was delivered. the keenness with which chambers checked the revisionswas something of a giveaway, though it appears the two men did not discuss it.

    and wallace’s theory was unveiled to the world. darwin himself was not present. on the dayof the meeting, he and his wife were burying their son.

    the darwin–wallace presentation was one of seven that evening—one of the others was onthe flora of angola—and if the thirty or so people in the audience had any idea that they werewitnessing the scientific highlight of the century, they showed no sign of it. no discussionfollowed. nor did the event attract much notice elsewhere. darwin cheerfully later noted thatonly one person, a professor haughton of dublin, mentioned the two papers in print and hisconclusion was “that all that was new in them was false, and what was true was old.”

    wallace, still in the distant east, learned of these maneuverings long after the event, butwas remarkably equable and seemed pleased to have been included at all. he even referred tothe theory forever after as “darwinism.” much less amenable to darwin’s claim of prioritywas a scottish gardener named patrick matthew who had, rather remarkably, also come upwith the principles of natural selection—in fact, in the very year that darwin had set sail inthebeagle. unfortunately, matthew had published these views in a book called naval timberand arboriculture, which had been missed not just by darwin, but by the entire world.

    matthew kicked up in a lively manner, with a letter to gardener’s chronicle, when he sawdarwin gaining credit everywhere for an idea that really was his. darwin apologized withouthesitation, though he did note for the record: “i think that no one will feel surprised thatneither i, nor apparently any other naturalist, has heard of mr. matthew’s views, consideringhow briefly they are given, and they appeared in the appendix to a work on naval timberand arboriculture.”

    wallace continued for another fifty years as a naturalist and thinker, occasionally a verygood one, but increasingly fell from scientific favor by taking up dubious interests such asspiritualism and the possibility of life existing elsewhere in the universe. so the theorybecame, essentially by default, darwin’s alone.

    darwin never ceased being tormented by his ideas. he referred to himself as “the devil’schaplain” and said that revealing the theory felt “like confessing a murder.” apart from allelse, he knew it deeply pained his beloved and pious wife. even so, he set to work at onceexpanding his manuscript into a book-length work. provisionally he called it an abstract ofan essay on the origin of species and varieties through natural selection —a title so tepidand tentative that his publisher, john murray, decided to issue just five hundred copies. butonce presented with the manuscript, and a slightly more arresting title, murray reconsideredand increased the initial print run to 1,250.

    on the origin of species was an immediate commercial success, but rather less of a criticalone. darwin’s theory presented two intractable difficulties. it needed far more time than lordkelvin was willing to concede, and it was scarcely supported by fossil evidence. where,asked darwin’s more thoughtful critics, were the transitional forms that his theory so clearlycalled for? if new species were continuously evolving, then there ought to be lots ofintermediate forms scattered across the fossil record, but there were not.

    3in fact, the record asit existed then (and for a long time afterward) showed no life at all right up to the moment ofthe famous cambrian explosion.

    3by coincidence, in 1861, at the height of the controversy, just such evidence turned up when workers inbavaria found the bones of an ancient archaeopteryx, a creature halfway between a bird and a dinosaur. (it hadfeathers, but it also had teeth.) it was an impressive and helpful find, and its significance much debated, but asingle discovery could hardly be considered conclusive.

    but now here was darwin, without any evidence, insisting that the earlier seas must havehad abundant life and that we just hadn’t found it yet because, for whatever reason, it hadn’tbeen preserved. it simply could not be otherwise, darwin maintained. “the case at presentmust remain inexplicable; and may be truly urged as a valid argument against the views hereentertained,” he allowed most candidly, but he refused to entertain an alternative possibility.

    by way of explanation he speculated—inventively but incorrectly—that perhaps theprecambrian seas had been too clear to lay down sediments and thus had preserved no fossils.

    even darwin’s closest friends were troubled by the blitheness of some of his assertions.

    adam sedgwick, who had taught darwin at cambridge and taken him on a geological tour ofwales in 1831, said the book gave him “more pain than pleasure.” louis agassiz dismissed itas poor conjecture. even lyell concluded gloomily: “darwin goes too far.”

    1. h. huxley disliked darwin’s insistence on huge amounts of geological time because hewas a saltationist, which is to say a believer in the idea that evolutionary changes happen notgradually but suddenly. saltationists (the word comes from the latin for “leap”) couldn’taccept that complicated organs could ever emerge in slow stages. what good, after all, is one-tenth of a wing or half an eye? such organs, they thought, only made sense if they appeared ina finished state.

    the belief was surprising in as radical a spirit as huxley because it closely recalled a veryconservative religious notion first put forward by the english theologian william paley in1802 and known as argument from design. paley contended that if you found a pocket watchon the ground, even if you had never seen such a thing before, you would instantly perceivethat it had been made by an intelligent entity. so it was, he believed, with nature: itscomplexity was proof of its design. the notion was a powerful one in the nineteenth century,and it gave darwin trouble too. “the eye to this day gives me a cold shudder,” heacknowledged in a letter to a friend. in the origin he conceded that it “seems, i freely confess,absurd in the highest possible degree” that natural selection could produce such an instrumentin gradual steps.

    even so, and to the unending exasperation of his supporters, darwin not only insisted thatall change was gradual, but in nearly every edition of origin he stepped up the amount of timehe supposed necessary to allow evolution to progress, which pushed his ideas increasingly outof favor. “eventually,” according to the scientist and historian jeffrey schwartz, “darwin lostvirtually all the support that still remained among the ranks of fellow natural historians andgeologists.”

    ironically, considering that darwin called his book on the origin of species, the one thinghe couldn’t explain was how species originated. darwin’s theory suggested a mechanism forhow a species might become stronger or better or faster—in a word, fitter—but gave noindication of how it might throw up a new species. a scottish engineer, fleeming jenkin,considered the problem and noted an important flaw in darwin’s argument. darwin believedthat any beneficial trait that arose in one generation would be passed on to subsequentgenerations, thus strengthening the species.

    jenkin pointed out that a favorable trait in one parent wouldn’t become dominant insucceeding generations, but in fact would be diluted through blending. if you pour whiskeyinto a tumbler of water, you don’t make the whiskey stronger, you make it weaker. and if youpour that dilute solution into another glass of water, it becomes weaker still. in the same way,any favorable trait introduced by one parent would be successively watered down by
    subsequent matings until it ceased to be apparent at all. thus darwin’s theory was not a recipefor change, but for constancy. lucky flukes might arise from time to time, but they wouldsoon vanish under the general impulse to bring everything back to a stable mediocrity. ifnatural selection were to work, some alternative, unconsidered mechanism was required.

    unknown to darwin and everyone else, eight hundred miles away in a tranquil corner ofmiddle europe a retiring monk named gregor mendel was coming up with the solution.

    mendel was born in 1822 to a humble farming family in a backwater of the austrianempire in what is now the czech republic. schoolbooks once portrayed him as a simple butobservant provincial monk whose discoveries were largely serendipitous—the result ofnoticing some interesting traits of inheritance while pottering about with pea plants in themonastery’s kitchen garden. in fact, mendel was a trained scientist—he had studied physicsand mathematics at the olmütz philosophical institute and the university of vienna—and hebrought scientific discipline to all he did. moreover, the monastery at brno where he livedfrom 1843 was known as a learned institution. it had a library of twenty thousand books and atradition of careful scientific investigation.

    before embarking on his experiments, mendel spent two years preparing his controlspecimens, seven varieties of pea, to make sure they bred true. then, helped by two full-timeassistants, he repeatedly bred and crossbred hybrids from thirty thousand pea plants. it wasdelicate work, requiring them to take the most exacting pains to avoid accidental cross-fertilization and to note every slight variation in the growth and appearance of seeds, pods,leaves, stems, and flowers. mendel knew what he was doing.

    he never used the word gene —it wasn’t coined until 1913, in an english medicaldictionary—though he did invent the terms dominant and recessive. what he established wasthat every seed contained two “factors” or “elemente,” as he called them—a dominant oneand a recessive one—and these factors, when combined, produced predictable patterns ofinheritance.

    the results he converted into precise mathematical formulae. altogether mendel spenteight years on the experiments, then confirmed his results with similar experiments onflowers, corn, and other plants. if anything, mendel was too scientific in his approach, forwhen he presented his findings at the february and march meetings of the natural historysociety of brno in 1865, the audience of about forty listened politely but was conspicuouslyunmoved, even though the breeding of plants was a matter of great practical interest to manyof the members.

    when mendel’s report was published, he eagerly sent a copy to the great swiss botanistkarl-wilhelm von n?geli, whose support was more or less vital for the theory’s prospects.

    unfortunately, n?geli failed to perceive the importance of what mendel had found. hesuggested that mendel try breeding hawkweed. mendel obediently did as n?geli suggested,but quickly realized that hawkweed had none of the requisite features for studying heritability.

    it was evident to him that n?geli had not read the paper closely, or possibly at all. frustrated,mendel retired from investigating heritability and spent the rest of his life growingoutstanding vegetables and studying bees, mice, and sunspots, among much else. eventuallyhe was made abbot.

    mendel’s findings weren’t quite as widely ignored as is sometimes suggested. his studyreceived a glowing entry in the encyclopaedia britannica —then a more leading record of
    scientific thought than now—and was cited repeatedly in an important paper by the germanwilhelm olbers focke. indeed, it was because mendel’s ideas never entirely sank below thewaterline of scientific thought that they were so easily recovered when the world was readyfor them.

    together, without realizing it, darwin and mendel laid the groundwork for all of lifesciences in the twentieth century. darwin saw that all living things are connected, thatultimately they “trace their ancestry to a single, common source,” while mendel’s workprovided the mechanism to explain how that could happen. the two men could easily havehelped each other. mendel owned a german edition of the origin of species, which he isknown to have read, so he must have realized the applicability of his work to darwin’s, yet heappears to have made no effort to get in touch. and darwin for his part is known to havestudied focke’s influential paper with its repeated references to mendel’s work, but didn’tconnect them to his own studies.

    the one thing everyone thinks featured in darwin’s argument, that humans are descendedfrom apes, didn’t feature at all except as one passing allusion. even so, it took no great leap ofimagination to see the implications for human development in darwin’s theories, and itbecame an immediate talking point.

    the showdown came on saturday, june 30, 1860, at a meeting of the british associationfor the advancement of science in oxford. huxley had been urged to attend by robertchambers, author of vestiges of the natural history of creation, though he was still unawareof chambers’s connection to that contentious tome. darwin, as ever, was absent. the meetingwas held at the oxford zoological museum. more than a thousand people crowded into thechamber; hundreds more were turned away. people knew that something big was going tohappen, though they had first to wait while a slumber-inducing speaker named john williamdraper of new york university bravely slogged his way through two hours of introductoryremarks on “the intellectual development of europe considered with reference to the viewsof mr. darwin.”

    finally, the bishop of oxford, samuel wilberforce, rose to speak. wilberforce had beenbriefed (or so it is generally assumed) by the ardent anti-darwinian richard owen, who hadbeen a guest in his home the night before. as nearly always with events that end in uproar,accounts vary widely on what exactly transpired. in the most popular version, wilberforce,when properly in flow, turned to huxley with a dry smile and demanded of him whether heclaimed attachment to the apes by way of his grandmother or grandfather. the remark wasdoubtless intended as a quip, but it came across as an icy challenge. according to his ownaccount, huxley turned to his neighbor and whispered, “the lord hath delivered him into myhands,” then rose with a certain relish.

    others, however, recalled a huxley trembling with fury and indignation. at all events,huxley declared that he would rather claim kinship to an ape than to someone who used hiseminence to propound uninformed twaddle in what was supposed to be a serious scientificforum. such a riposte was a scandalous impertinence, as well as an insult to wilberforce’soffice, and the proceedings instantly collapsed in tumult. a lady brewster fainted. robertfitzroy, darwin’s companion on the beagle twenty-five years before, wandered through thehall with a bible held aloft, shouting, “the book, the book.” (he was at the conference topresent a paper on storms in his capacity as head of the newly created meteorologicaldepartment.) interestingly, each side afterward claimed to have routed the other.

    darwin did eventually make his belief in our kinship with the apes explicit in the descentof man in 1871. the conclusion was a bold one since nothing in the fossil record supportedsuch a notion. the only known early human remains of that time were the famous neandertalbones from germany and a few uncertain fragments of jawbones, and many respectedauthorities refused to believe even in their antiquity. the descent of man was altogether amore controversial book, but by the time of its appearance the world had grown less excitableand its arguments caused much less of a stir.

    for the most part, however, darwin passed his twilight years with other projects, most ofwhich touched only tangentially on questions of natural selection. he spent amazingly longperiods picking through bird droppings, scrutinizing the contents in an attempt to understandhow seeds spread between continents, and spent years more studying the behavior of worms.

    one of his experiments was to play the piano to them, not to amuse them but to study theeffects on them of sound and vibration. he was the first to realize how vitally importantworms are to soil fertility. “it may be doubted whether there are many other animals whichhave played so important a part in the history of the world,” he wrote in his masterwork on thesubject, the formation of vegetable mould through the action of worms (1881), which wasactually more popular thanon the origin of species had ever been. among his other bookswere on the various contrivances by which british and foreign orchids are fertilised byinsects (1862), expressions of the emotions in man and animals (1872), which sold almost5,300 copies on its first day, the effects of cross and self fertilization in the vegetablekingdom (1876)—a subject that came improbably close to mendel’s own work, withoutattaining anything like the same insights—and his last book, the power of movement inplants. finally, but not least, he devoted much effort to studying the consequences ofinbreeding—a matter of private interest to him. having married his own cousin, darwinglumly suspected that certain physical and mental frailties among his children arose from alack of diversity in his family tree.

    darwin was often honored in his lifetime, but never for on the origin of species ordescentof man. when the royal society bestowed on him the prestigious copley medal it was for hisgeology, zoology, and botany, not evolutionary theories, and the linnaean society wassimilarly pleased to honor darwin without embracing his radical notions. he was neverknighted, though he was buried in westminster abbey—next to newton. he died at down inapril 1882. mendel died two years later.

    darwin’s theory didn’t really gain widespread acceptance until the 1930s and 1940s, withthe advance of a refined theory called, with a certain hauteur, the modern synthesis,combining darwin’s ideas with those of mendel and others. for mendel, appreciation wasalso posthumous, though it came somewhat sooner. in 1900, three scientists workingseparately in europe rediscovered mendel’s work more or less simultaneously. it was onlybecause one of them, a dutchman named hugo de vries, seemed set to claim mendel’sinsights as his own that a rival made it noisily clear that the credit really lay with the forgottenmonk.

    the world was almost ready, but not quite, to begin to understand how we got here—howwe made each other. it is fairly amazing to reflect that at the beginning of the twentiethcentury, and for some years beyond, the best scientific minds in the world couldn’t actuallytell you where babies came from.

    and these, you may recall, were men who thought science was nearly at an end.

    26    THE STUFF OF LIFE

    if your two parents hadn’t bonded just when they did—possibly to the second, possiblyto the nanosecond—you wouldn’t be here. and if their parents hadn’t bonded in a preciselytimely manner, you wouldn’t be here either. and if their parents hadn’t done likewise, andtheir parents before them, and so on, obviously and indefinitely, you wouldn’t be here.

    push backwards through time and these ancestral debts begin to add up. go back just eightgenerations to about the time that charles darwin and abraham lincoln were born, andalready there are over 250 people on whose timely couplings your existence depends.

    continue further, to the time of shakespeare and the mayflower pilgrims, and you have nofewer than 16,384 ancestors earnestly exchanging genetic material in a way that would,eventually and miraculously, result in you.

    at twenty generations ago, the number of people procreating on your behalf has risen to1,048,576. five generations before that, and there are no fewer than 33,554,432 men andwomen on whose devoted couplings your existence depends. by thirty generations ago, yourtotal number of forebears—remember, these aren’t cousins and aunts and other incidentalrelatives, but only parents and parents of parents in a line leading ineluctably to you—is overone billion (1,073,741,824, to be precise). if you go back sixty-four generations, to the time ofthe romans, the number of people on whose cooperative efforts your eventual existencedepends has risen to approximately 1,000,000,000,000,000,000, which is several thousandtimes the total number of people who have ever lived.

    clearly something has gone wrong with our math here. the answer, it may interest you tolearn, is that your line is not pure. you couldn’t be here without a little incest—actually quitea lot of incest—albeit at a genetically discreet remove. with so many millions of ancestors inyour background, there will have been many occasions when a relative from your mother’sside of the family procreated with some distant cousin from your father’s side of the ledger. infact, if you are in a partnership now with someone from your own race and country, thechances are excellent that you are at some level related. indeed, if you look around you on abus or in a park or café or any crowded place, most of the people you see are very probablyrelatives. when someone boasts to you that he is descended from william the conqueror orthe mayflower pilgrims, you should answer at once: “me, too!” in the most literal andfundamental sense we are all family.

    we are also uncannily alike. compare your genes with any other human being’s and onaverage they will be about 99.9 percent the same. that is what makes us a species. the tinydifferences in that remaining 0.1 percent—“roughly one nucleotide base in every thousand,”

    to quote the british geneticist and recent nobel laureate john sulston—are what endow uswith our individuality. much has been made in recent years of the unraveling of the human
    genome. in fact, there is no such thing as “the” human genome. every human genome isdifferent. otherwise we would all be identical. it is the endless recombinations of ourgenomes—each nearly identical, but not quite—that make us what we are, both as individualsand as a species.

    but what exactly is this thing we call the genome? and what, come to that, are genes?

    well, start with a cell again. inside the cell is a nucleus, and inside each nucleus are thechromosomes—forty-six little bundles of complexity, of which twenty-three come from yourmother and twenty-three from your father. with a very few exceptions, every cell in yourbody—99.999 percent of them, say—carries the same complement of chromosomes. (theexceptions are red blood cells, some immune system cells, and egg and sperm cells, which forvarious organizational reasons don’t carry the full genetic package.) chromosomes constitutethe complete set of instructions necessary to make and maintain you and are made of longstrands of the little wonder chemical called deoxyribonucleic acid or dna—“the mostextraordinary molecule on earth,” as it has been called.

    dna exists for just one reason—to create more dna—and you have a lot of it inside you:

    about six feet of it squeezed into almost every cell. each length of dna comprises some 3.2billion letters of coding, enough to provide 103,480,000,000possible combinations, “guaranteed tobe unique against all conceivable odds,” in the words of christian de duve. that’s a lot ofpossibility—a one followed by more than three billion zeroes. “it would take more than fivethousand average-size books just to print that figure,” notes de duve. look at yourself in themirror and reflect upon the fact that you are beholding ten thousand trillion cells, and thatalmost every one of them holds two yards of densely compacted dna, and you begin toappreciate just how much of this stuff you carry around with you. if all your dna werewoven into a single fine strand, there would be enough of it to stretch from the earth to themoon and back not once or twice but again and again. altogether, according to onecalculation, you may have as much as twenty million kilometers of dna bundled up insideyou.

    your body, in short, loves to make dna and without it you couldn’t live. yet dna is notitself alive. no molecule is, but dna is, as it were, especially unalive. it is “among the mostnonreactive, chemically inert molecules in the living world,” in the words of the geneticistrichard lewontin. that is why it can be recovered from patches of long-dried blood or semenin murder investigations and coaxed from the bones of ancient neandertals. it also explainswhy it took scientists so long to work out how a substance so mystifyingly low key—so, in aword, lifeless—could be at the very heart of life itself.

    as a known entity, dna has been around longer than you might think. it was discoveredas far back as 1869 by johann friedrich miescher, a swiss scientist working at the universityof tübingen in germany. while delving microscopically through the pus in surgicalbandages, miescher found a substance he didn’t recognize and called it nuclein (because itresided in the nuclei of cells). at the time, miescher did little more than note its existence, butnuclein clearly remained on his mind, for twenty-three years later in a letter to his uncle heraised the possibility that such molecules could be the agents behind heredity. this was anextraordinary insight, but one so far in advance of the day’s scientific requirements that itattracted no attention at all.

    for most of the next half century the common assumption was that the material—nowcalled deoxyribonucleic acid, or dna—had at most a subsidiary role in matters of heredity. itwas too simple. it had just four basic components, called nucleotides, which was like having
    an alphabet of just four letters. how could you possibly write the story of life with such arudimentary alphabet? (the answer is that you do it in much the way that you create complexmessages with the simple dots and dashes of morse code—by combining them.) dna didn’tdo anything at all, as far as anyone could tell. it just sat there in the nucleus, possibly bindingthe chromosome in some way or adding a splash of acidity on command or fulfilling someother trivial task that no one had yet thought of. the necessary complexity, it was thought,had to exist in proteins in the nucleus.

    there were, however, two problems with dismissing dna. first, there was so much of it:

    two yards in nearly every nucleus, so clearly the cells esteemed it in some important way. ontop of this, it kept turning up, like the suspect in a murder mystery, in experiments. in twostudies in particular, one involving the pneumonococcus bacterium and another involvingbacteriophages (viruses that infect bacteria), dna betrayed an importance that could only beexplained if its role were more central than prevailing thought allowed. the evidencesuggested that dna was somehow involved in the making of proteins, a process vital to life,yet it was also clear that proteins were being made outside the nucleus, well away from thedna that was supposedly directing their assembly.

    no one could understand how dna could possibly be getting messages to the proteins. theanswer, we now know, was rna, or ribonucleic acid, which acts as an interpreter betweenthe two. it is a notable oddity of biology that dna and proteins don’t speak the samelanguage. for almost four billion years they have been the living world’s great double act, andyet they answer to mutually incompatible codes, as if one spoke spanish and the other hindi.

    to communicate they need a mediator in the form of rna. working with a kind of chemicalclerk called a ribosome, rna translates information from a cell’s dna into terms proteinscan understand and act upon.

    however, by the early 1900s, where we resume our story, we were still a very long wayfrom understanding that, or indeed almost anything else to do with the confused business ofheredity.

    clearly there was a need for some inspired and clever experimentation, and happily the ageproduced a young person with the diligence and aptitude to undertake it. his name wasthomas hunt morgan, and in 1904, just four years after the timely rediscovery of mendel’sexperiments with pea plants and still almost a decade before gene would even become a word,he began to do remarkably dedicated things with chromosomes.

    chromosomes had been discovered by chance in 1888 and were so called because theyreadily absorbed dye and thus were easy to see under the microscope. by the turn of thetwentieth century it was strongly suspected that they were involved in the passing on of traits,but no one knew how, or even really whether, they did this.

    morgan chose as his subject of study a tiny, delicate fly formally called drosophilamelanogaster, but more commonly known as the fruit fly (or vinegar fly, banana fly, orgarbage fly). drosophila is familiar to most of us as that frail, colorless insect that seems tohave a compulsive urge to drown in our drinks. as laboratory specimens fruit flies had certainvery attractive advantages: they cost almost nothing to house and feed, could be bred by themillions in milk bottles, went from egg to productive parenthood in ten days or less, and hadjust four chromosomes, which kept things conveniently simple.

    working out of a small lab (which became known inevitably as the fly room) inschermerhorn hall at columbia university in new york, morgan and his team embarked ona program of meticulous breeding and crossbreeding involving millions of flies (onebiographer says billions, though that is probably an exaggeration), each of which had to becaptured with tweezers and examined under a jeweler’s glass for any tiny variations ininheritance. for six years they tried to produce mutations by any means they could think of—zapping the flies with radiation and x-rays, rearing them in bright light and darkness, bakingthem gently in ovens, spinning them crazily in centrifuges—but nothing worked. morgan wason the brink of giving up when there occurred a sudden and repeatable mutation—a fly thathad white eyes rather than the usual red ones. with this breakthrough, morgan and hisassistants were able to generate useful deformities, allowing them to track a trait throughsuccessive generations. by such means they could work out the correlations betweenparticular characteristics and individual chromosomes, eventually proving to more or lesseveryone’s satisfaction that chromosomes were at the heart of inheritance.

    the problem, however, remained the next level of biological intricacy: the enigmatic genesand the dna that composed them. these were much trickier to isolate and understand. aslate as 1933, when morgan was awarded a nobel prize for his work, many researchers stillweren’t convinced that genes even existed. as morgan noted at the time, there was noconsensus “as to what the genes are—whether they are real or purely fictitious.” it may seemsurprising that scientists could struggle to accept the physical reality of something sofundamental to cellular activity, but as wallace, king, and sanders point out in biology: thescience of life (that rarest thing: a readable college text), we are in much the same positiontoday with mental processes such as thought and memory. we know that we have them, ofcourse, but we don’t know what, if any, physical form they take. so it was for the longest timewith genes. the idea that you could pluck one from your body and take it away for study wasas absurd to many of morgan’s peers as the idea that scientists today might capture a straythought and examine it under a microscope.

    what was certainly true was that something associated with chromosomes was directingcell replication. finally, in 1944, after fifteen years of effort, a team at the rockefellerinstitute in manhattan, led by a brilliant but diffident canadian named oswald avery,succeeded with an exceedingly tricky experiment in which an innocuous strain of bacteria wasmade permanently infectious by crossing it with alien dna, proving that dna was far morethan a passive molecule and almost certainly was the active agent in heredity. the austrian-born biochemist erwin chargaff later suggested quite seriously that avery’s discovery wasworth two nobel prizes.

    unfortunately, avery was opposed by one of his own colleagues at the institute, a strong-willed and disagreeable protein enthusiast named alfred mirsky, who did everything in hispower to discredit avery’s work—including, it has been said, lobbying the authorities at thekarolinska institute in stockholm not to give avery a nobel prize. avery by this time wassixty-six years old and tired. unable to deal with the stress and controversy, he resigned hisposition and never went near a lab again. but other experiments elsewhere overwhelminglysupported his conclusions, and soon the race was on to find the structure of dna.

    had you been a betting person in the early 1950s, your money would almost certainly havebeen on linus pauling of caltech, america’s leading chemist, to crack the structure of dna.

    pauling was unrivaled in determining the architecture of molecules and had been a pioneer inthe field of x-ray crystallography, a technique that would prove crucial to peering into theheart of dna. in an exceedingly distinguished career, he would win two nobel prizes (for chemistry in 1954 and peace in 1962), but with dna he became convinced that the structurewas a triple helix, not a double one, and never quite got on the right track. instead, victory fellto an unlikely quartet of scientists in england who didn’t work as a team, often weren’t onspeaking terms, and were for the most part novices in the field.

    of the four, the nearest to a conventional boffin was maurice wilkins, who had spent muchof the second world war helping to design the atomic bomb. two of the others, rosalindfranklin and francis crick, had passed their war years working on mines for the britishgovernment—crick of the type that blow up, franklin of the type that produce coal.

    the most unconventional of the foursome was james watson, an american prodigy whohad distinguished himself as a boy as a member of a highly popular radio program called thequiz kids (and thus could claim to be at least part of the inspiration for some of the membersof the glass family in franny and zooey and other works by j. d. salinger) and who hadentered the university of chicago aged just fifteen. he had earned his ph.d. by the age oftwenty-two and was now attached to the famous cavendish laboratory in cambridge. in1951, he was a gawky twenty-three-year-old with a strikingly lively head of hair that appearsin photographs to be straining to attach itself to some powerful magnet just out of frame.

    crick, twelve years older and still without a doctorate, was less memorably hirsute andslightly more tweedy. in watson’s account he is presented as blustery, nosy, cheerfullyargumentative, impatient with anyone slow to share a notion, and constantly in danger ofbeing asked to go elsewhere. neither was formally trained in biochemistry.

    their assumption was that if you could determine the shape of a dna molecule you wouldbe able to see—correctly, as it turned out—how it did what it did. they hoped to achieve this,it would appear, by doing as little work as possible beyond thinking, and no more of that thanwas absolutely necessary. as watson cheerfully (if a touch disingenuously) remarked in hisautobiographical book the double helix, “it was my hope that the gene might be solvedwithout my learning any chemistry.” they weren’t actually assigned to work on dna, and atone point were ordered to stop it. watson was ostensibly mastering the art of crystallography;crick was supposed to be completing a thesis on the x-ray diffraction of large molecules.

    although crick and watson enjoy nearly all the credit in popular accounts for solving themystery of dna, their breakthrough was crucially dependent on experimental work done bytheir competitors, the results of which were obtained “fortuitously,” in the tactful words of thehistorian lisa jardine. far ahead of them, at least at the beginning, were two academics atking’s college in london, wilkins and franklin.

    the new zealand–born wilkins was a retiring figure, almost to the point of invisibility. a1998 pbs documentary on the discovery of the structure of dna—a feat for which he sharedthe 1962 nobel prize with crick and watson—managed to overlook him entirely.

    the most enigmatic character of all was franklin. in a severely unflattering portrait,watson in the double helix depicted franklin as a woman who was unreasonable, secretive,chronically uncooperative, and—this seemed especially to irritate him—almost willfullyunsexy. he allowed that she “was not unattractive and might have been quite stunning had shetaken even a mild interest in clothes,” but in this she disappointed all expectations. she didn’t
    even use lipstick, he noted in wonder, while her dress sense “showed all the imagination ofenglish blue-stocking adolescents.”

    1however, she did have the best images in existence of the possible structure of dna,achieved by means of x-ray crystallography, the technique perfected by linus pauling.

    crystallography had been used successfully to map atoms in crystals (hence“crystallography”), but dna molecules were a much more finicky proposition. only franklinwas managing to get good results from the process, but to wilkins’s perennial exasperationshe refused to share her findings.

    if franklin was not warmly forthcoming with her findings, she cannot be altogetherblamed. female academics at king’s in the 1950s were treated with a formalized disdain thatdazzles modern sensibilities (actually any sensibilities). however senior or accomplished,they were not allowed into the college’s senior common room but instead had to take theirmeals in a more utilitarian chamber that even watson conceded was “dingily pokey.” on topof this she was being constantly pressed—at times actively harassed—to share her results witha trio of men whose desperation to get a peek at them was seldom matched by more engagingqualities, like respect. “i’m afraid we always used to adopt—let’s say a patronizing attitudetoward her,” crick later recalled. two of these men were from a competing institution and thethird was more or less openly siding with them. it should hardly come as a surprise that shekept her results locked away.

    that wilkins and franklin did not get along was a fact that watson and crick seem to haveexploited to their benefit. although crick and watson were trespassing rather unashamedlyon wilkins’s territory, it was with them that he increasingly sided—not altogether surprisinglysince franklin herself was beginning to act in a decidedly queer way. although her resultsshowed that dna definitely was helical in shape, she insisted to all that it was not. towilkins’s presumed dismay and embarrassment, in the summer of 1952 she posted a mocknotice around the king’s physics department that said: “it is with great regret that we have toannounce the death, on friday 18th july 1952 of d.n.a. helix. . . . it is hoped that dr. m.h.f.

    wilkins will speak in memory of the late helix.”

    the outcome of all this was that in january 1953, wilkins showed watson franklin’simages, “apparently without her knowledge or consent.” it would be an understatement to callit a significant help. years later watson conceded that it “was the key event . . . it mobilizedus.” armed with the knowledge of the dna molecule’s basic shape and some importantelements of its dimensions, watson and crick redoubled their efforts. everything now seemedto go their way. at one point pauling was en route to a conference in england at which hewould in all likelihood have met with wilkins and learned enough to correct themisconceptions that had put him on the wrong line of inquiry, but this was the mccarthy eraand pauling found himself detained at idlewild airport in new york, his passport confiscated,on the grounds that he was too liberal of temperament to be allowed to travel abroad. crickand watson also had the no less convenient good fortune that pauling’s son was working atthe cavendish and innocently kept them abreast of any news of developments and setbacks athome.

    still facing the possibility of being trumped at any moment, watson and crick appliedthemselves feverishly to the problem. it was known that dna had four chemical1in 1968, harvard university press canceled publication of the double helix after crick and wilkinscomplained about its characterizations, which the science historian lisa jardine has described as “gratuitouslyhurtful.” the descriptions quoted above are after watson softened his comments.

    components—called adenine, guanine, cytosine, and thiamine—and that these paired up inparticular ways. by playing with pieces of cardboard cut into the shapes of molecules, watsonand crick were able to work out how the pieces fit together. from this they made a meccano-like model—perhaps the most famous in modern science—consisting of metal plates boltedtogether in a spiral, and invited wilkins, franklin, and the rest of the world to have a look.

    any informed person could see at once that they had solved the problem. it was withoutquestion a brilliant piece of detective work, with or without the boost of franklin’s picture.

    the april 25, 1953, edition of nature carried a 900-word article by watson and crick titled“a structure for deoxyribose nucleic acid.” accompanying it were separate articles bywilkins and franklin. it was an eventful time in the world—edmund hillary was just about toclamber to the top of everest while elizabeth ii was imminently to be crowned queen ofengland—so the discovery of the secret of life was mostly overlooked. it received a smallmention in the news chronicle and was ignored elsewhere.

    rosalind franklin did not share in the nobel prize. she died of ovarian cancer at the age ofjust thirty-seven in 1958, four years before the award was granted. nobel prizes are notawarded posthumously. the cancer almost certainly arose as a result of chronic overexposureto x-rays through her work and needn’t have happened. in her much-praised 2002 biographyof franklin, brenda maddox noted that franklin rarely wore a lead apron and often steppedcarelessly in front of a beam. oswald avery never won a nobel prize either and was alsolargely overlooked by posterity, though he did at least have the satisfaction of living just longenough to see his findings vindicated. he died in 1955.

    watson and crick’s discovery wasn’t actually confirmed until the 1980s. as crick said inone of his books: “it took over twenty-five years for our model of dna to go from being onlyrather plausible, to being very plausible . . . and from there to being virtually certainlycorrect.”

    even so, with the structure of dna understood progress in genetics was swift, and by 1968the journal science could run an article titled “that was the molecular biology that was,”

    suggesting—it hardly seems possible, but it is so—that the work of genetics was nearly at anend.

    in fact, of course, it was only just beginning. even now there is a great deal about dna thatwe scarcely understand, not least why so much of it doesn’t actually seem to do anything.

    ninety-seven percent of your dna consists of nothing but long stretches of meaninglessgarble—“junk,” or “non-coding dna,” as biochemists prefer to put it. only here and therealong each strand do you find sections that control and organize vital functions. these are thecurious and long-elusive genes.

    genes are nothing more (nor less) than instructions to make proteins. this they do with acertain dull fidelity. in this sense, they are rather like the keys of a piano, each playing asingle note and nothing else, which is obviously a trifle monotonous. but combine the genes,as you would combine piano keys, and you can create chords and melodies of infinite variety.

    put all these genes together, and you have (to continue the metaphor) the great symphony ofexistence known as the human genome.

    an alternative and more common way to regard the genome is as a kind of instructionmanual for the body. viewed this way, the chromosomes can be imagined as the book’schapters and the genes as individual instructions for making proteins. the words in which the
    instructions are written are called codons, and the letters are known as bases. the bases—theletters of the genetic alphabet—consist of the four nucleotides mentioned a page or two back:

    adenine, thiamine, guanine, and cytosine. despite the importance of what they do, thesesubstances are not made of anything exotic. guanine, for instance, is the same stuff thatabounds in, and gives its name to, guano.

    the shape of a dna molecule, as everyone knows, is rather like a spiral staircase ortwisted rope ladder: the famous double helix. the uprights of this structure are made of a typeof sugar called deoxyribose, and the whole of the helix is a nucleic acid—hence the name“deoxyribonucleic acid.” the rungs (or steps) are formed by two bases joining across thespace between, and they can combine in only two ways: guanine is always paired withcytosine and thiamine always with adenine. the order in which these letters appear as youmove up or down the ladder constitutes the dna code; logging it has been the job of thehuman genome project.

    now the particular brilliance of dna lies in its manner of replication. when it is time toproduce a new dna molecule, the two strands part down the middle, like the zipper on ajacket, and each half goes off to form a new partnership. because each nucleotide along astrand pairs up with a specific other nucleotide, each strand serves as a template for thecreation of a new matching strand. if you possessed just one strand of your own dna, youcould easily enough reconstruct the matching side by working out the necessary partnerships:

    if the topmost rung on one strand was made of guanine, then you would know that thetopmost rung on the matching strand must be cytosine. work your way down the ladderthrough all the nucleotide pairings, and eventually you would have the code for a newmolecule. that is just what happens in nature, except that nature does it really quickly—inonly a matter of seconds, which is quite a feat.

    most of the time our dna replicates with dutiful accuracy, but just occasionally—aboutone time in a million—a letter gets into the wrong place. this is known as a single nucleotidepolymorphism, or snp, familiarly known to biochemists as a “snip.” generally these snipsare buried in stretches of noncoding dna and have no detectable consequence for the body.

    but occasionally they make a difference. they might leave you predisposed to some disease,but equally they might confer some slight advantage—more protective pigmentation, forinstance, or increased production of red blood cells for someone living at altitude. over time,these slight modifications accumulate in both individuals and in populations, contributing tothe distinctiveness of both.

    the balance between accuracy and errors in replication is a fine one. too many errors andthe organism can’t function, but too few and it sacrifices adaptability. a similar balance mustexist between stability in an organism and innovation. an increase in red blood cells can helpa person or group living at high elevations to move and breathe more easily because more redcells can carry more oxygen. but additional red cells also thicken the blood. add too many,and “it’s like pumping oil,” in the words of temple university anthropologist charles weitz.

    that’s hard on the heart. thus those designed to live at high altitude get increased breathingefficiency, but pay for it with higher-risk hearts. by such means does darwinian naturalselection look after us. it also helps to explain why we are all so similar. evolution simplywon’t let you become too different—not without becoming a new species anyway.

    the 0.1 percent difference between your genes and mine is accounted for by our snips.

    now if you compared your dna with a third person’s, there would also be 99.9 percentcorrespondence, but the snips would, for the most part, be in different places. add more
    people to the comparison and you will get yet more snips in yet more places. for every one ofyour 3.2 billion bases, somewhere on the planet there will be a person, or group of persons,with different coding in that position. so not only is it wrong to refer to “the” human genome,but in a sense we don’t even have “a” human genome. we have six billion of them. we are all99.9 percent the same, but equally, in the words of the biochemist david cox, “you could sayall humans share nothing, and that would be correct, too.”

    but we have still to explain why so little of that dna has any discernible purpose. it startsto get a little unnerving, but it does really seem that the purpose of life is to perpetuate dna.

    the 97 percent of our dna commonly called junk is largely made up of clumps of lettersthat, in ridley’s words, “exist for the pure and simple reason that they are good at gettingthemselves duplicated.”

    2most of your dna, in other words, is not devoted to you but toitself: you are a machine for reproducing it, not it for you. life, you will recall, just wants tobe, and dna is what makes it so.

    even when dna includes instructions for making genes—when it codes for them, asscientists put it—it is not necessarily with the smooth functioning of the organism in mind.

    one of the commonest genes we have is for a protein called reverse transcriptase, which hasno known beneficial function in human beings at all. the one thing itdoes do is make itpossible for retroviruses, such as the aids virus, to slip unnoticed into the human system.

    in other words, our bodies devote considerable energies to producing a protein that doesnothing that is beneficial and sometimes clobbers us. our bodies have no choice but to do sobecause the genes order it. we are vessels for their whims. altogether, almost half of humangenes—the largest proportion yet found in any organism—don’t do anything at all, as far aswe can tell, except reproduce themselves.

    all organisms are in some sense slaves to their genes. that’s why salmon and spiders andother types of creatures more or less beyond counting are prepared to die in the process ofmating. the desire to breed, to disperse one’s genes, is the most powerful impulse in nature.

    as sherwin b. nuland has put it: “empires fall, ids explode, great symphonies are written,and behind all of it is a single instinct that demands satisfaction.” from an evolutionary pointof view, sex is really just a reward mechanism to encourage us to pass on our genetic material.

    scientists had only barely absorbed the surprising news that most of our dna doesn’t doanything when even more unexpected findings began to turn up. first in germany and then inswitzerland researchers performed some rather bizarre experiments that produced curiouslyunbizarre outcomes. in one they took the gene that controlled the development of a mouse’seye and inserted it into the larva of a fruit fly. the thought was that it might producesomething interestingly grotesque. in fact, the mouse-eye gene not only made a viable eye inthe fruit fly, it made a fly’s eye. here were two creatures that hadn’t shared a commonancestor for 500 million years, yet could swap genetic material as if they were sisters.

    the story was the same wherever researchers looked. they found that they could inserthuman dna into certain cells of flies, and the flies would accept it as if it were their own.

    2junk dna does have a use. it is the portion employed in dna fingerprinting. its practicality for this purposewas discovered accidentally by alec jeffreys, a scientist at the university of leicester in england. in 1986jeffreys was studying dna sequences for genetic markers associated with heritable diseases when he wasapproached by the police and asked if he could help connect a suspect to two murders. he realized his techniqueought to work perfectly for solving criminal cases-and so it proved. a young baker with the improbable name ofcolin pitchfork was sentenced to two life terms in prison for the murders.

    over 60 percent of human genes, it turns out, are fundamentally the same as those found infruit flies. at least 90 percent correlate at some level to those found in mice. (we even havethe same genes for making a tail, if only they would switch on.) in field after field,researchers found that whatever organism they were working on—whether nematode wormsor human beings—they were often studying essentially the same genes. life, it appeared, wasdrawn up from a single set of blueprints.

    further probings revealed the existence of a clutch of master control genes, each directingthe development of a section of the body, which were dubbed homeotic (from a greek wordmeaning “similar”) or hox genes. hox genes answered the long-bewildering question of howbillions of embryonic cells, all arising from a single fertilized egg and carrying identicaldna, know where to go and what to do—that this one should become a liver cell, this one astretchy neuron, this one a bubble of blood, this one part of the shimmer on a beating wing. itis the hox genes that instruct them, and they do it for all organisms in much the same way.

    interestingly, the amount of genetic material and how it is organized doesn’t necessarily, oreven generally, reflect the level of sophistication of the creature that contains it. we haveforty-six chromosomes, but some ferns have more than six hundred. the lungfish, one of theleast evolved of all complex animals, has forty times as much dna as we have. even thecommon newt is more genetically splendorous than we are, by a factor of five.

    clearly it is not the number of genes you have, but what you do with them. this is a verygood thing because the number of genes in humans has taken a big hit lately. until recently itwas thought that humans had at least 100,000 genes, possibly a good many more, but thatnumber was drastically reduced by the first results of the human genome project, whichsuggested a figure more like 35,000 or 40,000 genes—about the same number as are found ingrass. that came as both a surprise and a disappointment.

    it won’t have escaped your attention that genes have been commonly implicated in anynumber of human frailties. exultant scientists have at various times declared themselves tohave found the genes responsible for obesity, schizophrenia, homosexuality, criminality,violence, alcoholism, even shoplifting and homelessness. perhaps the apogee (or nadir) of thisfaith in biodeterminism was a study published in the journal science in 1980 contending thatwomen are genetically inferior at mathematics. in fact, we now know, almost nothing aboutyou is so accommodatingly simple.

    this is clearly a pity in one important sense, for if you had individual genes that determinedheight or propensity to diabetes or to baldness or any other distinguishing trait, then it wouldbe easy—comparatively easy anyway—to isolate and tinker with them. unfortunately, thirty-five thousand genes functioning independently is not nearly enough to produce the kind ofphysical complexity that makes a satisfactory human being. genes clearly therefore mustcooperate. a few disorders—hemophilia, parkinson’s disease, huntington’s disease, andcystic fibrosis, for example—are caused by lone dysfunctional genes, but as a rule disruptivegenes are weeded out by natural selection long before they can become permanentlytroublesome to a species or population. for the most part our fate and comfort—and even oureye color—are determined not by individual genes but by complexes of genes working inalliance. that’s why it is so hard to work out how it all fits together and why we won’t beproducing designer babies anytime soon.

    in fact, the more we have learned in recent years the more complicated matters have tendedto become. even thinking, it turns out, affects the ways genes work. how fast a man’s beard
    grows, for instance, is partly a function of how much he thinks about sex (because thinkingabout sex produces a testosterone surge). in the early 1990s, scientists made an even moreprofound discovery when they found they could knock out supposedly vital genes fromembryonic mice, and the mice were not only often born healthy, but sometimes were actuallyfitter than their brothers and sisters who had not been tampered with. when certain importantgenes were destroyed, it turned out, others were stepping in to fill the breach. this wasexcellent news for us as organisms, but not so good for our understanding of how cells worksince it introduced an extra layer of complexity to something that we had barely begun tounderstand anyway.

    it is largely because of these complicating factors that cracking the human genome becameseen almost at once as only a beginning. the genome, as eric lander of mit has put it, is likea parts list for the human body: it tells us what we are made of, but says nothing about howwe work. what’s needed now is the operating manual—instructions for how to make it go.

    we are not close to that point yet.

    so now the quest is to crack the human proteome—a concept so novel that the termproteome didn’t even exist a decade ago. the proteome is the library of information thatcreates proteins. “unfortunately,” observed scientific american in the spring of 2002, “theproteome is much more complicated than the genome.”

    that’s putting it mildly. proteins, you will remember, are the workhorses of all livingsystems; as many as a hundred million of them may be busy in any cell at any moment. that’sa lot of activity to try to figure out. worse, proteins’ behavior and functions are based notsimply on their chemistry, as with genes, but also on their shapes. to function, a protein mustnot only have the necessary chemical components, properly assembled, but then must also befolded into an extremely specific shape. “folding” is the term that’s used, but it’s amisleading one as it suggests a geometrical tidiness that doesn’t in fact apply. proteins loopand coil and crinkle into shapes that are at once extravagant and complex. they are more likefuriously mangled coat hangers than folded towels.

    moreover, proteins are (if i may be permitted to use a handy archaism) the swingers of thebiological world. depending on mood and metabolic circumstance, they will allowthemselves to be phosphorylated, glycosylated, acetylated, ubiquitinated, farneysylated,sulfated, and linked to glycophosphatidylinositol anchors, among rather a lot else. often ittakes relatively little to get them going, it appears. drink a glass of wine, as scientificamerican notes, and you materially alter the number and types of proteins at large in yoursystem. this is a pleasant feature for drinkers, but not nearly so helpful for geneticists who aretrying to understand what is going on.

    it can all begin to seem impossibly complicated, and in some ways itis impossiblycomplicated. but there is an underlying simplicity in all this, too, owing to an equallyelemental underlying unity in the way life works. all the tiny, deft chemical processes thatanimate cells—the cooperative efforts of nucleotides, the transcription of dna into rna—evolved just once and have stayed pretty well fixed ever since across the whole of nature. asthe late french geneticist jacques monod put it, only half in jest: “anything that is true of e. coli must be true of elephants, except more so.”

    every living thing is an elaboration on a single original plan. as humans we are mereincrements—each of us a musty archive of adjustments, adaptations, modifications, andprovidential tinkerings stretching back 3.8 billion years. remarkably, we are even quite closely related to fruit and vegetables. about half the chemical functions that take place in abanana are fundamentally the same as the chemical functions that take place in you.

    it cannot be said too often: all life is one. that is, and i suspect will forever prove to be, themost profound true statement there is.

    part  vi the road to us

    descended from the apes! my dear,let us hope that it is not true, but if it is,let us pray that it will not become generally known.

    -remark attributed to the wife of the bishop of Worcester after Darwin’s theory of evolution was explained to her

    27    ICE TIME

    i had a dream, which was notall a dream.

    the bright sun wasextinguish’d, and the starsdid wander . . . —Byron, “darkness”

    in 1815 on the island of sumbawa in indonesia, a handsome and long-quiescent mountainnamed tambora exploded spectacularly, killing a hundred thousand people with its blast andassociated tsunamis. it was the biggest volcanic explosion in ten thousand years—150 timesthe size of mount st. helens, equivalent to sixty thousand hiroshima-sized atom bombs.

    news didn’t travel terribly fast in those days. in london, the times ran a small story—actually a letter from a merchant—seven months after the event. but by this time tambora’seffects were already being felt. thirty-six cubic miles of smoky ash, dust, and grit haddiffused through the atmosphere, obscuring the sun’s rays and causing the earth to cool.

    sunsets were unusually but blearily colorful, an effect memorably captured by the artist j. m.

    1. turner, who could not have been happier, but mostly the world existed under anoppressive, dusky pall. it was this deathly dimness that inspired the byron lines above.

    spring never came and summer never warmed: 1816 became known as the year withoutsummer. crops everywhere failed to grow. in ireland a famine and associated typhoidepidemic killed sixty-five thousand people. in new england, the year became popularlyknown as eighteen hundred and froze to death. morning frosts continued until june andalmost no planted seed would grow. short of fodder, livestock died or had to be prematurelyslaughtered. in every way it was a dreadful year—almost certainly the worst for farmers inmodern times. yet globally the temperature fell by only about 1.5 degrees fahrenheit. earth’snatural thermostat, as scientists would learn, is an exceedingly delicate instrument.

    the nineteenth century was already a chilly time. for two hundred years europe and northamerica in particular had experienced a little ice age, as it has become known, whichpermitted all kinds of wintry events—frost fairs on the thames, ice-skating races along dutchcanals—that are mostly impossible now. it was a period, in other words, when frigidity wasmuch on people’s minds. so we may perhaps excuse nineteenth-century geologists for beingslow to realize that the world they lived in was in fact balmy compared with former epochs,and that much of the land around them had been shaped by crushing glaciers and cold thatwould wreck even a frost fair.

    they knew there was something odd about the past. the european landscape was litteredwith inexplicable anomalies—the bones of arctic reindeer in the warm south of france, hugerocks stranded in improbable places—and they often came up with inventive but not terribly
    plausible explanations. one french naturalist named de luc, trying to explain how graniteboulders had come to rest high up on the limestone flanks of the jura mountains, suggestedthat perhaps they had been shot there by compressed air in caverns, like corks out of apopgun. the term for a displaced boulder is an erratic, but in the nineteenth century theexpression seemed to apply more often to the theories than to the rocks.

    the great british geologist arthur hallam has suggested that if james hutton, the father ofgeology, had visited switzerland, he would have seen at once the significance of the carvedvalleys, the polished striations, the telltale strand lines where rocks had been dumped, and theother abundant clues that point to passing ice sheets. unfortunately, hutton was not a traveler.

    but even with nothing better at his disposal than secondhand accounts, hutton rejected out ofhand the idea that huge boulders had been carried three thousand feet up mountainsides byfloods—all the water in the world won’t make a boulder float, he pointed out—and becameone of the first to argue for widespread glaciation. unfortunately his ideas escaped notice, andfor another half century most naturalists continued to insist that the gouges on rocks could beattributed to passing carts or even the scrape of hobnailed boots.

    local  peasants,  uncontaminated  by  scientific orthodoxy, knew better, however. thenaturalist jean de charpentier told the story of how in 1834 he was walking along a countrylane with a swiss woodcutter when they got to talking about the rocks along the roadside. thewoodcutter matter-of-factly told him that the boulders had come from the grimsel, a zone ofgranite some distance away. “when i asked him how he thought that these stones had reachedtheir location, he answered without hesitation: ‘the grimsel glacier transported them on bothsides of the valley, because that glacier extended in the past as far as the town of bern.’ ”

    charpentier was delighted. he had come to such a view himself, but when he raised thenotion at scientific gatherings, it was dismissed. one of charpentier’s closest friends wasanother swiss naturalist, louis agassiz, who after some initial skepticism came to embrace,and eventually all but appropriate, the theory.

    agassiz had studied under cuvier in paris and now held the post of professor of naturalhistory at the college of neuchatel in switzerland. another friend of agassiz’s, a botanistnamed karl schimper, was actually the first to coin the term ice age (in german eiszeit ), in1837, and to propose that there was good evidence to show that ice had once lain heavilyacross not just the swiss alps, but over much of europe, asia, and north america. it was aradical notion. he lent agassiz his notes—then came very much to regret it as agassizincreasingly got the credit for what schimper felt, with some legitimacy, was his theory.

    charpentier likewise ended up a bitter enemy of his old friend. alexander von humboldt, yetanother friend, may have had agassiz at least partly in mind when he observed that there arethree stages in scientific discovery: first, people deny that it is true; then they deny that it isimportant; finally they credit the wrong person.

    at all events, agassiz made the field his own. in his quest to understand the dynamics ofglaciation, he went everywhere—deep into dangerous crevasses and up to the summits of thecraggiest alpine peaks, often apparently unaware that he and his team were the first to climbthem. nearly everywhere agassiz encountered an unyielding reluctance to accept his theories.

    humboldt urged him to return to his area of real expertise, fossil fish, and give up this madobsession with ice, but agassiz was a man possessed by an idea.

    agassiz’s theory found even less support in britain, where most naturalists had never seena glacier and often couldn’t grasp the crushing forces that ice in bulk exerts. “could scratches
    and polish just be due to ice ?” asked roderick murchison in a mocking tone at one meeting,evidently imagining the rocks as covered in a kind of light and glassy rime. to his dying day,he expressed the frankest incredulity at those “ice-mad” geologists who believed that glacierscould account for so much. william hopkins, a cambridge professor and leading member ofthe geological society, endorsed this view, arguing that the notion that ice could transportboulders presented “such obvious mechanical absurdities” as to make it unworthy of thesociety’s attention.

    undaunted, agassiz traveled tirelessly to promote his theory. in 1840 he read a paper to ameeting of the british association for the advancement of science in glasgow at which hewas openly criticized by the great charles lyell. the following year the geological society ofedinburgh passed a resolution conceding that there might be some general merit in the theorybut that certainly none of it applied to scotland.

    lyell did eventually come round. his moment of epiphany came when he realized that amoraine, or line of rocks, near his family estate in scotland, which he had passed hundreds oftimes, could only be understood if one accepted that a glacier had dropped them there. buthaving become converted, lyell then lost his nerve and backed off from public support of theice age idea. it was a frustrating time for agassiz. his marriage was breaking up, schimperwas hotly accusing him of the theft of his ideas, charpentier wouldn’t speak to him, and thegreatest living geologist offered support of only the most tepid and vacillating kind.

    in 1846, agassiz traveled to america to give a series of lectures and there at last found theesteem he craved. harvard gave him a professorship and built him a first-rate museum, themuseum of comparative zoology. doubtless it helped that he had settled in new england,where the long winters encouraged a certain sympathy for the idea of interminable periods ofcold. it also helped that six years after his arrival the first scientific expedition to greenlandreported that nearly the whole of that semicontinent was covered in an ice sheet just like theancient one imagined in agassiz’s theory. at long last, his ideas began to find a realfollowing. the one central defect of agassiz’s theory was that his ice ages had no cause. butassistance was about to come from an unlikely quarter.

    in the 1860s, journals and other learned publications in britain began to receive papers onhydrostatics, electricity, and other scientific subjects from a james croll of anderson’suniversity in glasgow. one of the papers, on how variations in earth’s orbit might haveprecipitated ice ages, was published in the philosophical magazine in 1864 and wasrecognized at once as a work of the highest standard. so there was some surprise, and perhapsjust a touch of embarrassment, when it turned out that croll was not an academic at theuniversity, but a janitor.

    born in 1821, croll grew up poor, and his formal education lasted only to the age ofthirteen. he worked at a variety of jobs—as a carpenter, insurance salesman, keeper of atemperance hotel—before taking a position as a janitor at anderson’s (now the university ofstrathclyde) in glasgow. by somehow inducing his brother to do much of his work, he wasable to pass many quiet evenings in the university library teaching himself physics,mechanics, astronomy, hydrostatics, and the other fashionable sciences of the day, andgradually began to produce a string of papers, with a particular emphasis on the motions ofearth and their effect on climate.

    croll was the first to suggest that cyclical changes in the shape of earth’s orbit, fromelliptical (which is to say slightly oval) to nearly circular to elliptical again, might explain the
    onset and retreat of ice ages. no one had ever thought before to consider an astronomicalexplanation for variations in earth’s weather. thanks almost entirely to croll’s persuasivetheory, people in britain began to become more responsive to the notion that at some formertime parts of the earth had been in the grip of ice. when his ingenuity and aptitude wererecognized, croll was given a job at the geological survey of scotland and widely honored:

    he was made a fellow of the royal society in london and of the new york academy ofscience and given an honorary degree from the university of st. andrews, among much else.

    unfortunately, just as agassiz’s theory was at last beginning to find converts in europe, hewas busy taking it into ever more exotic territory in america. he began to find evidence forglaciers practically everywhere he looked, including near the equator. eventually he becameconvinced that ice had once covered the whole earth, extinguishing all life, which god hadthen re-created. none of the evidence agassiz cited supported such a view. nonetheless, inhis adopted country his stature grew and grew until he was regarded as only slightly below adeity. when he died in 1873 harvard felt it necessary to appoint three professors to take hisplace.

    yet, as sometimes happens, his theories fell swiftly out of fashion. less than a decade afterhis death his successor in the chair of geology at harvard wrote that the “so-called glacialepoch . . . so popular a few years ago among glacial geologists may now be rejected withouthesitation.”

    part of the problem was that croll’s computations suggested that the most recent ice ageoccurred eighty thousand years ago, whereas the geological evidence increasingly indicatedthat earth had undergone some sort of dramatic perturbation much more recently than that.

    without a plausible explanation for what might have provoked an ice age, the whole theoryfell into abeyance. there it might have remained for some time except that in the early 1900sa serbian academic named milutin milankovitch, who had no background in celestial motionsat all—he was a mechanical engineer by training—developed an unexpected interest in thematter. milankovitch realized that the problem with croll’s theory was not that it wasincorrect but that it was too simple.

    as earth moves through space, it is subject not just to variations in the length and shape ofits orbit, but also to rhythmic shifts in its angle of orientation to the sun—its tilt and pitch andwobble—all affecting the length and intensity of sunlight falling on any patch of land. inparticular it is subject to three changes in position, known formally as its obliquity,precession, and eccentricity, over long periods of time. milankovitch wondered if there mightbe a relationship between these complex cycles and the comings and goings of ice ages. thedifficulty was that the cycles were of widely different lengths—of approximately 20,000,40,000, and 100,000 years, but varying in each case by up to a few thousand years—whichmeant that determining their points of intersection over long spans of time involved a nearlyendless amount of devoted computation. essentially milankovitch had to work out the angleand duration of incoming solar radiation at every latitude on earth, in every season, for amillion years, adjusted for three ever-changing variables.

    happily  this  was  precisely  the  sort  of repetitive toil that suited milankovitch’stemperament. for the next twenty years, even while on vacation, he worked ceaselessly withpencil and slide rule computing the tables of his cycles—work that now could be completed ina day or two with a computer. the calculations all had to be made in his spare time, but in1914 milankovitch suddenly got a great deal of that when world war i broke out and he wasarrested owing to his position as a reservist in the serbian army. he spent most of the next
    four years under loose house arrest in budapest, required only to report to the police once aweek. the rest of his time was spent working in the library of the hungarian academy ofsciences. he was possibly the happiest prisoner of war in history.

    the  eventual  outcome  of  his diligent scribblings was the 1930 book mathematicalclimatology and the astronomical theory of climatic changes. milankovitch was right thatthere was a relationship between ice ages and planetary wobble, though like most people heassumed that it was a gradual increase in harsh winters that led to these long spells ofcoldness. it was a russian-german meteorologist, wladimir k?ppen—father-in-law of ourtectonic friend alfred wegener—who saw that the process was more subtle, and rather moreunnerving, than that.

    the cause of ice ages, k?ppen decided, is to be found in cool summers, not brutal winters.

    if summers are too cool to melt all the snow that falls on a given area, more incoming sunlightis bounced back by the reflective surface, exacerbating the cooling effect and encouraging yetmore snow to fall. the consequence would tend to be self-perpetuating. as snow accumulatedinto an ice sheet, the region would grow cooler, prompting more ice to accumulate. as theglaciologist gwen schultz has noted: “it is not necessarily the amount of snow that causes icesheets but the fact that snow, however little, lasts.” it is thought that an ice age could startfrom a single unseasonal summer. the leftover snow reflects heat and exacerbates the chillingeffect. “the process is self-enlarging, unstoppable, and once the ice is really growing itmoves,” says mcphee. you have advancing glaciers and an ice age.

    in the 1950s, because of imperfect dating technology, scientists were unable to correlatemilankovitch’s carefully worked-out cycles with the supposed dates of ice ages as thenperceived, and so milankovitch and his calculations increasingly fell out of favor. he died in1958, unable to prove that his cycles were correct. by this time, write john and mary gribbin,“you would have been hard pressed to find a geologist or meteorologist who regarded themodel as being anything more than an historical curiosity.” not until the 1970s and therefinement of a potassium-argon method for dating ancient seafloor sediments were histheories finally vindicated.

    the milankovitch cycles alone are not enough to explain cycles of ice ages. many otherfactors are involved—not least the disposition of the continents, in particular the presence oflandmasses over the poles—but the specifics of these are imperfectly understood. it has beensuggested, however, that if you hauled north america, eurasia, and greenland just threehundred miles north we would have permanent and inescapable ice ages. we are very lucky, itappears, to get any good weather at all. even less well understood are the cycles ofcomparative balminess within ice ages, known as interglacials. it is mildly unnerving toreflect that the whole of meaningful human history—the development of farming, the creationof towns, the rise of mathematics and writing and science and all the rest—has taken placewithin an atypical patch of fair weather. previous interglacials have lasted as little as eightthousand years. our own has already passed its ten thousandth anniversary.

    the fact is, we are still very much in an ice age; it’s just a somewhat shrunken one—thoughless shrunken than many people realize. at the height of the last period of glaciation, aroundtwenty thousand years ago, about 30 percent of the earth’s land surface was under ice. tenpercent still is—and a further 14 percent is in a state of permafrost. three-quarters of all thefresh water on earth is locked up in ice even now, and we have ice caps at both poles—asituation that may be unique in earth’s history. that there are snowy winters through much of
    the world and permanent glaciers even in temperate places such as new zealand may seemquite natural, but in fact it is a most unusual situation for the planet.

    for most of its history until fairly recent times the general pattern for earth was to be hotwith no permanent ice anywhere. the current ice age—ice epoch really—started about fortymillion years ago, and has ranged from murderously bad to not bad at all. ice ages tend towipe out evidence of earlier ice ages, so the further back you go the more sketchy the picturegrows, but it appears that we have had at least seventeen severe glacial episodes in the last 2.5million years or so—the period that coincides with the rise of homo erectus in africafollowed by modern humans. two commonly cited culprits for the present epoch are the riseof the himalayas and the formation of the isthmus of panama, the first disrupting air flows,the second ocean currents. india, once an island, has pushed two thousand kilometers into theasian landmass over the last forty-five million years, raising not only the himalayas, but alsothe vast tibetan plateau behind them. the hypothesis is that the higher landscape was notonly cooler, but diverted winds in a way that made them flow north and toward northamerica, making it more susceptible to long-term chills. then, beginning about five millionyears ago, panama rose from the sea, closing the gap between north and south america,disrupting the flows of warming currents between the pacific and atlantic, and changingpatterns of precipitation across at least half the world. one consequence was a drying out ofafrica, which caused apes to climb down out of trees and go looking for a new way of livingon the emerging savannas.

    at all events, with the oceans and continents arranged as they are now, it appears that icewill be a long-term part of our future. according to john mcphee, about fifty more glacialepisodes can be expected, each lasting a hundred thousand years or so, before we can hope fora really long thaw.

    before fifty million years ago, earth had no regular ice ages, but when we did have themthey tended to be colossal. a massive freezing occurred about 2.2 billion years ago, followedby a billion years or so of warmth. then there was another ice age even larger than the first—so large that some scientists are now referring to the age in which it occurred as thecryogenian, or super ice age. the condition is more popularly known as snowball earth.

    “snowball,” however, barely captures the murderousness of conditions. the theory is thatbecause of a fall in solar radiation of about 6 percent and a dropoff in the production (orretention) of greenhouse gases, earth essentially lost its ability to hold on to its heat. itbecame a kind of all-over antarctica. temperatures plunged by as much as 80 degreesfahrenheit. the entire surface of the planet may have frozen solid, with ocean ice up to half amile thick at higher latitudes and tens of yards thick even in the tropics.

    there is a serious problem in all this in that the geological evidence indicates iceeverywhere, including around the equator, while the biological evidence suggests just asfirmly that there must have been open water somewhere. for one thing, cyanobacteriasurvived the experience, and they photosynthesize. for that they needed sunlight, but as youwill know if you have ever tried to peer through it, ice quickly becomes opaque and after onlya few yards would pass on no light at all. two possibilities have been suggested. one is that alittle ocean water did remain exposed (perhaps because of some kind of localized warming ata hot spot); the other is that maybe the ice formed in such a way that it remained translucent—a condition that does sometimes happen in nature.

    if earth did freeze over, then there is the very difficult question of how it ever got warmagain. an icy planet should reflect so much heat that it would stay frozen forever. it appearsthat rescue may have come from our molten interior. once again, we may be indebted totectonics for allowing us to be here. the idea is that we were saved by volcanoes, whichpushed through the buried surface, pumping out lots of heat and gases that melted the snowsand re-formed the atmosphere. interestingly, the end of this hyper-frigid episode is marked bythe cambrian outburst—the springtime event of life’s history. in fact, it may not have been astranquil as all that. as earth warmed, it probably had the wildest weather it has everexperienced, with hurricanes powerful enough to raise waves to the heights of skyscrapersand rainfalls of indescribable intensity.

    throughout all this the tubeworms and clams and other life forms adhering to deep oceanvents undoubtedly went on as if nothing were amiss, but all other life on earth probably cameas close as it ever has to checking out entirely. it was all a long time ago and at this stage wejust don’t know.

    compared with a cryogenian outburst, the ice ages of more recent times seem pretty smallscale, but of course they were immensely grand by the standards of anything to be found onearth today. the wisconsian ice sheet, which covered much of europe and north america,was two miles thick in places and marched forward at a rate of about four hundred feet a year.

    what a thing it must have been to behold. even at their leading edge, the ice sheets could benearly half a mile thick. imagine standing at the base of a wall of ice two thousand feet high.

    behind this edge, over an area measuring in the millions of square miles, would be nothingbut more ice, with only a few of the tallest mountain summits poking through. wholecontinents sagged under the weight of so much ice and even now, twelve thousand years afterthe glaciers’ withdrawal, are still rising back into place. the ice sheets didn’t just dribble outboulders and long lines of gravelly moraines, but dumped entire landmasses—long islandand cape cod and nantucket, among others—as they slowly swept along. it’s little wonderthat geologists before agassiz had trouble grasping their monumental capacity to reworklandscapes.

    if ice sheets advanced again, we have nothing in our armory that could deflect them. in1964, at prince william sound in alaska, one of the largest glacial fields in north americawas hit by the strongest earthquake ever recorded on the continent. it measured 9.2 on therichter scale. along the fault line, the land rose by as much as twenty feet. the quake was soviolent, in fact, that it made water slosh out of pools in texas. and what effect did thisunparalleled outburst have on the glaciers of prince william sound? none at all. they justsoaked it up and kept on moving.

    for a long time it was thought that we moved into and out of ice ages gradually, overhundreds of thousands of years, but we now know that that has not been the case. thanks toice cores from greenland we have a detailed record of climate for something over a hundredthousand years, and what is found there is not comforting. it shows that for most of its recenthistory earth has been nothing like the stable and tranquil place that civilization has known,but rather has lurched violently between periods of warmth and brutal chill.

    toward the end of the last big glaciation, some twelve thousand years ago, earth began towarm, and quite rapidly, but then abruptly plunged back into bitter cold for a thousand yearsor so in an event known to science as the younger dryas. (the name comes from the arcticplant the dryas, which is one of the first to recolonize land after an ice sheet withdraws. therewas also an older dryas period, but it wasn’t so sharp.) at the end of this thousand-year
    onslaught average temperatures leapt again, by as much as seven degrees in twenty years,which doesn’t sound terribly dramatic but is equivalent to exchanging the climate ofscandinavia for that of the mediterranean in just two decades. locally, changes have beeneven more dramatic. greenland ice cores show the temperatures there changing by as much asfifteen degrees in ten years, drastically altering rainfall patterns and growing conditions. thismust have been unsettling enough on a thinly populated planet. today the consequenceswould be pretty well unimaginable.

    what is most alarming is that we have no idea—none—what natural phenomena could soswiftly rattle earth’s thermometer. as elizabeth kolbert, writing in the new yorker, hasobserved: “no known external force, or even any that has been hypothesized, seems capableof yanking the temperature back and forth as violently, and as often, as these cores haveshown to be the case.” there seems to be, she adds, “some vast and terrible feedback loop,”

    probably involving the oceans and disruptions of the normal patterns of ocean circulation, butall this is a long way from being understood.

    one theory is that the heavy inflow of meltwater to the seas at the beginning of theyounger dryas reduced the saltiness (and thus density) of northern oceans, causing the gulfstream to swerve to the south, like a driver trying to avoid a collision. deprived of the gulfstream’s warmth, the northern latitudes returned to chilly conditions. but this doesn’t begin toexplain why a thousand years later when the earth warmed once again the gulf stream didn’tveer as before. instead, we were given the period of unusual tranquility known as theholocene, the time in which we live now.

    there is no reason to suppose that this stretch of climatic stability should last much longer.

    in fact, some authorities believe that we are in for even worse than what went before. it isnatural to suppose that global warming would act as a useful counterweight to the earth’stendency to plunge back into glacial conditions. however, as kolbert has pointed out, whenyou are confronted with a fluctuating and unpredictable climate “the last thing you’d want todo is conduct a vast unsupervised experiment on it.” it has even been suggested, with moreplausibility than would at first seem evident, that an ice age might actually be induced by arise in temperatures. the idea is that a slight warming would enhance evaporation rates andincrease cloud cover, leading in the higher latitudes to more persistent accumulations of snow.

    in fact, global warming could plausibly, if paradoxically, lead to powerful localized cooling innorth america and northern europe.

    climate is the product of so many variables—rising and falling carbon dioxide levels, theshifts of continents, solar activity, the stately wobbles of the milankovitch cycles—that it is asdifficult to comprehend the events of the past as it is to predict those of the future. much issimply beyond us. take antarctica. for at least twenty million years after it settled over thesouth pole antarctica remained covered in plants and free of ice. that simply shouldn’t havebeen possible.

    no less intriguing are the known ranges of some late dinosaurs. the british geologiststephen drury notes that forests within 10 degrees latitude of the north pole were home togreat beasts, including tyrannosaurus rex. “that is bizarre,” he writes, “for such a highlatitude is continually dark for three months of the year.” moreover, there is now evidencethat these high latitudes suffered severe winters. oxygen isotope studies suggest that theclimate around fairbanks, alaska, was about the same in the late cretaceous period as it isnow. so what was tyrannosaurus doing there? either it migrated seasonally over enormousdistances or it spent much of the year in snowdrifts in the dark. in australia—which at that
    time was more polar in its orientation—a retreat to warmer climes wasn’t possible. howdinosaurs managed to survive in such conditions can only be guessed.

    one thought to bear in mind is that if the ice sheets did start to form again for whateverreason, there is a lot more water for them to draw on this time. the great lakes, hudson bay,the countless lakes of canada—these weren’t there to fuel the last ice age. they were createdby it.

    on the other hand, the next phase of our history could see us melting a lot of ice rather thanmaking it. if all the ice sheets melted, sea levels would rise by two hundred feet—the heightof a twenty-story building—and every coastal city in the world would be inundated. morelikely, at least in the short term, is the collapse of the west antarctic ice sheet. in the past fiftyyears the waters around it have warmed by 2.5 degrees centigrade, and collapses haveincreased dramatically. because of the underlying geology of the area, a large-scale collapseis all the more possible. if so, sea levels globally would rise—and pretty quickly—by betweenfifteen and twenty feet on average.

    the extraordinary fact is that we don’t know which is more likely, a future offering us eonsof perishing frigidity or one giving us equal expanses of steamy heat. only one thing iscertain: we live on a knife edge.

    in the long run, incidentally, ice ages are by no means bad news for the planet. they grindup rocks and leave behind new soils of sumptuous richness, and gouge out fresh water lakesthat provide abundant nutritive possibilities for hundreds of species of being. they act as aspur to migration and keep the planet dynamic. as tim flannery has remarked: “there is onlyone question you need ask of a continent in order to determine the fate of its people: ‘did youhave a good ice age?’ ” and with that in mind, it’s time to look at a species of ape that trulydid.

    28    THE MYSTERIOUS BIPED

    just before christmas 1887, a young dutch doctor with an un-dutch name, marieeugène fran?ois thomas dubois, arrived in sumatra, in the dutch east indies, with theintention of finding the earliest human remains on earth.

    1 several things were extraordinary about this. to begin with, no one had ever gone lookingfor ancient human bones before. everything that had been found to this point had been foundaccidentally, and nothing in dubois’s background suggested that he was the ideal candidate tomake the process intentional. he was an anatomist by training with no background inpaleontology. nor was there any special reason to suppose that the east indies would holdearly human remains. logic dictated that if ancient people were to be found at all, it would beon a large and long-populated landmass, not in the comparative fastness of an archipelago.

    dubois was driven to the east indies on nothing stronger than a hunch, the availability ofemployment, and the knowledge that sumatra was full of caves, the environment in whichmost of the important hominid fossils had so far been found. what is most extraordinary in allthis—nearly miraculous, really—is that he found what he was looking for.

    at the time dubois conceived his plan to search for a missing link, the human fossil recordconsisted of very little: five incomplete neandertal skeletons, one partial jawbone of uncertainprovenance, and a half-dozen ice-age humans recently found by railway workers in a cave at acliff called cro-magnon near les eyzies, france. of the neandertal specimens, the bestpreserved was sitting unremarked on a shelf in london. it had been found by workers blastingrock from a quarry in gibraltar in 1848, so its preservation was a wonder, but unfortunatelyno one yet appreciated what it was. after being briefly described at a meeting of the gibraltarscientific society, it had been sent to the hunterian museum in london, where it remainedundisturbed but for an occasional light dusting for over half a century. the first formaldescription of it wasn’t written until 1907, and then by a geologist named william sollas“with only a passing competency in anatomy.”

    so instead the name and credit for the discovery of the first early humans went to theneander valley in germany—not unfittingly, as it happens, for by uncanny coincidenceneander in greek means “new man.” there in 1856 workmen at another quarry, in a cliff faceoverlooking the düssel river, found some curious-looking bones, which they passed to alocal schoolteacher, knowing he had an interest in all things natural. to his great credit theteacher, johann karl fuhlrott, saw that he had some new type of human, though quite what itwas, and how special, would be matters of dispute for some time.

    many people refused to accept that the neandertal bones were ancient at all. august mayer,a professor at the university of bonn and a man of influence, insisted that the bones were1though dutch, dubois was from eijsden, a town bordering the french-speaking part of belgium.

    merely those of a mongolian cossack soldier who had been wounded while fighting ingermany in 1814 and had crawled into the cave to die. hearing of this, t. h. huxley inengland drily observed how remarkable it was that the soldier, though mortally wounded, hadclimbed sixty feet up a cliff, divested himself of his clothing and personal effects, sealed thecave opening, and buried himself under two feet of soil. another anthropologist, puzzlingover the neandertal’s heavy brow ridge, suggested that it was the result of long-term frowningarising from a poorly healed forearm fracture. (in their eagerness to reject the idea of earlierhumans, authorities were often willing to embrace the most singular possibilities. at about thetime that dubois was setting out for sumatra, a skeleton found in périgueux was confidentlydeclared to be that of an eskimo. quite what an ancient eskimo was doing in southwestfrance was never comfortably explained. it was actually an early cro-magnon.)it was against this background that dubois began his search for ancient human bones. hedid no digging himself, but instead used fifty convicts lent by the dutch authorities. for a yearthey worked on sumatra, then transferred to java. and there in 1891, dubois—or rather histeam, for dubois himself seldom visited the sites—found a section of ancient human craniumnow known as the trinil skullcap. though only part of a skull, it showed that the owner hadhad distinctly nonhuman features but a much larger brain than any ape. dubois called itanthropithecus erectus (later changed for technical reasons to pithecanthropus erectus) anddeclared it the missing link between apes and humans. it quickly became popularized as “javaman.” today we know it as homo erectus.

    the next year dubois’s workers found a virtually complete thighbone that lookedsurprisingly modern. in fact, many anthropologists think itis modern, and has nothing to dowith java man. if it is an erectus bone, it is unlike any other found since. nonetheless duboisused the thighbone to deduce—correctly, as it turned out—that pithecanthropus walkedupright. he also produced, with nothing but a scrap of cranium and one tooth, a model of thecomplete skull, which also proved uncannily accurate.

    in 1895, dubois returned to europe, expecting a triumphal reception. in fact, he met nearlythe opposite reaction. most scientists disliked both his conclusions and the arrogant manner inwhich he presented them. the skullcap, they said, was that of an ape, probably a gibbon, andnot of any early human. hoping to bolster his case, in 1897 dubois allowed a respectedanatomist from the university of strasbourg, gustav schwalbe, to make a cast of the skullcap.

    to dubois’s dismay, schwalbe thereupon produced a monograph that received far moresympathetic attention than anything dubois had written and followed with a lecture tour inwhich he was celebrated nearly as warmly as if he had dug up the skull himself. appalled andembittered, dubois withdrew into an undistinguished position as a professor of geology at theuniversity of amsterdam and for the next two decades refused to let anyone examine hisprecious fossils again. he died in 1940 an unhappy man.

    meanwhile, and half a world away, in late 1924 raymond dart, the australian-born head ofanatomy at the university of the witwatersrand in johannesburg, was sent a small butremarkably complete skull of a child, with an intact face, a lower jaw, and what is known asan endocast—a natural cast of the brain—from a limestone quarry on the edge of the kalaharidesert at a dusty spot called taung. dart could see at once that the taung skull was not of ahomo erectus like dubois’s java man, but from an earlier, more apelike creature. he placedits age at two million years and dubbed it australopithecus africanus, or “southern ape man ofafrica.” in a report to nature, dart called the taung remains “amazingly human” and
    suggested the need for an entirely new family, homo simiadae (“the man-apes”), toaccommodate the find.

    the authorities were even less favorably disposed to dart than they had been to dubois.

    nearly everything about his theory—indeed, nearly everything about dart, it appears—annoyed them. first he had proved himself lamentably presumptuous by conducting theanalysis himself rather than calling on the help of more worldly experts in europe. even hischosen name, australopithecus, showed a lack of scholarly application, combining as it didgreek and latin roots. above all, his conclusions flew in the face of accepted wisdom.

    humans and apes, it was agreed, had split apart at least fifteen million years ago in asia. ifhumans had arisen in africa, why, that would make us negroid, for goodness sake. it wasrather as if someone working today were to announce that he had found the ancestral bones ofhumans in, say, missouri. it just didn’t fit with what was known.

    dart’s sole supporter of note was robert broom, a scottish-born physician andpaleontologist of considerable intellect and cherishably eccentric nature. it was broom’shabit, for instance, to do his fieldwork naked when the weather was warm, which was often.

    he was also known for conducting dubious anatomical experiments on his poorer and moretractable patients. when the patients died, which was also often, he would sometimes burytheir bodies in his back garden to dig up for study later.

    broom was an accomplished paleontologist, and since he was also resident in south africahe was able to examine the taung skull at first hand. he could see at once that it was asimportant as dart supposed and spoke out vigorously on dart’s behalf, but to no effect. forthe next fifty years the received wisdom was that the taung child was an ape and nothingmore. most textbooks didn’t even mention it. dart spent five years working up a monograph,but could find no one to publish it. eventually he gave up the quest to publish altogether(though he did continue hunting for fossils). for years, the skull—today recognized as one ofthe supreme treasures of anthropology—sat as a paperweight on a colleague’s desk.

    at the time dart made his announcement in 1924, only four categories of ancient hominidwere known—homo heidelbergensis, homo rhodesiensis, neandertals, and dubois’s javaman—but all that was about to change in a very big way.

    first, in china, a gifted canadian amateur named davidson black began to poke around ata place, dragon bone hill, that was locally famous as a hunting ground for old bones.

    unfortunately, rather than preserving the bones for study, the chinese ground them up tomake medicines. we can only guess how many priceless homo erectus bones ended up as asort of chinese equivalent of bicarbonate of soda. the site had been much denuded by thetime black arrived, but he found a single fossilized molar and on the basis of that alone quitebrilliantly announced the discovery of sinanthropus pekinensis, which quickly became knownas peking man.

    at black’s urging, more determined excavations were undertaken and many other bonesfound. unfortunately all were lost the day after the japanese attack on pearl harbor in 1941when a contingent of u.s. marines, trying to spirit the bones (and themselves) out of thecountry, was intercepted by the japanese and imprisoned. seeing that their crates held nothingbut bones, the japanese soldiers left them at the roadside. it was the last that was ever seen ofthem.

    in the meantime, back on dubois’s old turf of java, a team led by ralph von koenigswaldhad found another group of early humans, which became known as the solo people from thesite of their discovery on the solo river at ngandong. koenigswald’s discoveries might havebeen more impressive still but for a tactical error that was realized too late. he had offeredlocals ten cents for every piece of hominid bone they could come up with, then discovered tohis horror that they had been enthusiastically smashing large pieces into small ones tomaximize their income.

    in the following years as more bones were found and identified there came a flood of newnames—homo aurignacensis, australopithecus transvaalensis, paranthropus crassidens,zinjanthropus boisei,and scores of others, nearly all involving a new genus type as well as anew species. by the 1950s, the number of named hominid types had risen to comfortably overa hundred. to add to the confusion, individual forms often went by a succession of differentnames as paleoanthropologists refined, reworked, and squabbled over classifications. solopeople were known variously as homo soloensis, homo primigenius asiaticus, homoneanderthalensis soloensis, homo sapiens soloensis, homo erectus erectus, and, finally, plainhomo erectus .

    in an attempt to introduce some order, in 1960 f. clark howell of the university ofchicago, following the suggestions of ernst mayr and others the previous decade, proposedcutting the number of genera to just two—australopithecus and homo —and rationalizingmany of the species. the java and peking men both became homo erectus. for a time orderprevailed in the world of the hominids.

    2 it didn’t last.

    after about a decade of comparative calm, paleoanthropology embarked on another periodof swift and prolific discovery, which hasn’t abated yet. the 1960s produced homo habilis,thought by some to be the missing link between apes and humans, but thought by others not tobe a separate species at all. then came (among many others) homo ergaster, homolouisleakeyi, homo rudolfensis, homo microcranus, and homo antecessor, as well as a raft ofaustralopithecines: a.afarensis, a. praegens, a. ramidus, a. walkeri, a. anamensis, and stillothers. altogether, some twenty types of hominid are recognized in the literature today.

    unfortunately, almost no two experts recognize the same twenty.

    some continue to observe the two hominid genera suggested by howell in 1960, but othersplace some of the australopithecines in a separate genus called paranthropus , and still othersadd an earlier group called ardipithecus. some put praegens into australopithecus and someinto a new classification, homo antiquus, but most don’t recognize praegens as a separatespecies at all. there is no central authority that rules on these things. the only way a namebecomes accepted is by consensus, and there is often very little of that.

    a big part of the problem, paradoxically, is a shortage of evidence. since the dawn of time,several billion human (or humanlike) beings have lived, each contributing a little geneticvariability to the total human stock. out of this vast number, the whole of our understandingof human prehistory is based on the remains, often exceedingly fragmentary, of perhaps fivethousand individuals. “you could fit it all into the back of a pickup truck if you didn’t mind2humans are put in the lamely homimdae. its members, traditionally called hominids, include any creatures(including extinct ones) that are more closely related to us than to any surviving chimpanzees. the apes,meanwhile, are lumped together in a family called pongidae. many authorities believe that chimps, gorillas, andorangutans should also be included in this family, with humans and chimps in a subfamily called homininae.

    the upshot is that the creatures traditionally called hominids become, under this arrangement, hominins. (leakeyand others insist on that designation.) hominoidea is the name of the aue sunerfamily which includes us.

    how much you jumbled everything up,” ian tattersall, the bearded and friendly curator ofanthropology at the american museum of natural history in new york, replied when i askedhim the size of the total world archive of hominid and early human bones.

    the shortage wouldn’t be so bad if the bones were distributed evenly through time andspace, but of course they are not. they appear randomly, often in the most tantalizing fashion.

    homo erectus walked the earth for well over a million years and inhabited territory from theatlantic edge of europe to the pacific side of china, yet if you brought back to life everyhomo erectus individual whose existence we can vouch for, they wouldn’t fill a school bus.

    homo habilis consists of even less: just two partial skeletons and a number of isolated limbbones. something as short-lived as our own civilization would almost certainly not be knownfrom the fossil record at all.

    “in europe,” tattersall offers by way of illustration, “you’ve got hominid skulls in georgiadated to about 1.7 million years ago, but then you have a gap of almost a million years beforethe next remains turn up in spain, right on the other side of the continent, and then you’ve gotanother 300,000-year gap before you get a homo heidelbergensis in germany—and none ofthem looks terribly much like any of the others.” he smiled. “it’s from these kinds offragmentary pieces that you’re trying to work out the histories of entire species. it’s quite atall order. we really have very little idea of the relationships between many ancient species—which led to us and which were evolutionary dead ends. some probably don’t deserve to beregarded as separate species at all.”

    it is the patchiness of the record that makes each new find look so sudden and distinct fromall the others. if we had tens of thousands of skeletons distributed at regular intervals throughthe historical record, there would be appreciably more degrees of shading. whole new speciesdon’t emerge instantaneously, as the fossil record implies, but gradually out of other, existingspecies. the closer you go back to a point of divergence, the closer the similarities are, so thatit becomes exceedingly difficult, and sometimes impossible, to distinguish a late homoerectus from an early homo sapiens, since it is likely to be both and neither. similardisagreements can often arise over questions of identification from fragmentary remains—deciding, for instance, whether a particular bone represents a female australopithecus boiseior a male homo habilis.

    with so little to be certain about, scientists often have to make assumptions based on otherobjects found nearby, and these may be little more than valiant guesses. as alan walker andpat shipman have drily observed, if you correlate tool discovery with the species of creaturemost often found nearby, you would have to conclude that early hand tools were mostly madeby antelopes.

    perhaps nothing better typifies the confusion than the fragmentary bundle of contradictionsthat was homo habilis. simply put, habilis bones make no sense. when arranged in sequence,they show males and females evolving at different rates and in different directions—the malesbecoming less apelike and more human with time, while females from the same period appearto be moving away from humanness toward greater apeness. some authorities don’t believehabilis is a valid category at all. tattersall and his colleague jeffrey schwartz dismiss it as amere “wastebasket species”—one into which unrelated fossils “could be conveniently swept.”

    even those who see habilis as an independent species don’t agree on whether it is of the samegenus as us or is from a side branch that never came to anything.

    finally, but perhaps above all, human nature is a factor in all this. scientists have a naturaltendency to interpret finds in the way that most flatters their stature. it is a rare paleontologistindeed who announces that he has found a cache of bones but that they are nothing to getexcited about. or as john reader understatedly observes in the book missing links, “it isremarkable how often the first interpretations of new evidence have confirmed thepreconceptions of its discoverer.”

    all this leaves ample room for arguments, of course, and nobody likes to argue more thanpaleoanthropologists. “and of all the disciplines in science, paleoanthropology boasts perhapsthe largest share of egos,” say the authors of the recent java man —a book, it may be noted,that itself devotes long, wonderfully unselfconscious passages to attacks on the inadequaciesof others, in particular the authors’ former close colleague donald johanson. here is a smallsampling:

    in our years of collaboration at the institute he [johanson] developed a well-deserved, if unfortunate, reputation for unpredictable and high-decibel personalverbal assaults, sometimes accompanied by the tossing around of books orwhatever else came conveniently to hand.

    so, bearing in mind that there is little you can say about human prehistory that won’t bedisputed by someone somewhere, other than that we most certainly had one, what we thinkwe know about who we are and where we come from is roughly this:

    for the first 99.99999 percent of our history as organisms, we were in the same ancestralline as chimpanzees. virtually nothing is known about the prehistory of chimpanzees, butwhatever they were, we were. then about seven million years ago something major happened.

    a group of new beings emerged from the tropical forests of africa and began to move abouton the open savanna.

    these were the australopithecines, and for the next five million years they would be theworld’s dominant hominid species. (austral is from the latin for “southern” and has noconnection in this context to australia.) australopithecines came in several varieties, someslender and gracile, like raymond dart’s taung child, others more sturdy and robust, but allwere capable of walking upright. some of these species existed for well over a million years,others for a more modest few hundred thousand, but it is worth bearing in mind that even theleast successful had histories many times longer than we have yet achieved.

    the most famous hominid remains in the world are those of a 3.18-million-year-oldaustralopithecine found at hadar in ethiopia in 1974 by a team led by donald johanson.

    formally known as a.l. (for “afar locality”) 288–1, the skeleton became more familiarlyknown as lucy, after the beatles song “lucy in the sky with diamonds.” johanson has neverdoubted her importance. “she is our earliest ancestor, the missing link between ape andhuman,” he has said.

    lucy was tiny—just three and a half feet tall. she could walk, though how well is a matterof some dispute. she was evidently a good climber, too. much else is unknown. her skull wasalmost entirely missing, so little could be said with confidence about her brain size, thoughskull fragments suggested it was small. most books describe lucy’s skeleton as being 40percent complete, though some put it closer to half, and one produced by the americanmuseum of natural history describes lucy as two-thirds complete. the bbc television series
    ape man actually called it “a complete skeleton,” even while showing that it was anythingbut.

    a human body has 206 bones, but many of these are repeated. if you have the left femurfrom a specimen, you don’t need the right to know its dimensions. strip out all the redundantbones, and the total you are left with is 120—what is called a half skeleton. even by this fairlyaccommodating standard, and even counting the slightest fragment as a full bone, lucyconstituted only 28 percent of a half skeleton (and only about 20 percent of a full one).

    in the wisdom of the bones, alan walker recounts how he once asked johanson how hehad come up with a figure of 40 percent. johanson breezily replied that he had discounted the106 bones of the hands and feet—more than half the body’s total, and a fairly important half,too, one would have thought, since lucy’s principal defining attribute was the use of thosehands and feet to deal with a changing world. at all events, rather less is known about lucythan is generally supposed. it isn’t even actually known that she was a female. her sex ismerely presumed from her diminutive size.

    two years after lucy’s discovery, at laetoli in tanzania mary leakey found footprints leftby two individuals from—it is thought—the same family of hominids. the prints had beenmade when two australopithecines had walked through muddy ash following a volcaniceruption. the ash had later hardened, preserving the impressions of their feet for a distance ofover twenty-three meters.

    the american museum of natural history in new york has an absorbing diorama thatrecords the moment of their passing. it depicts life-sized re-creations of a male and a femalewalking side by side across the ancient african plain. they are hairy and chimplike indimensions, but have a bearing and gait that suggest humanness. the most striking feature ofthe display is that the male holds his left arm protectively around the female’s shoulder. it is atender and affecting gesture, suggestive of close bonding.

    the tableau is done with such conviction that it is easy to overlook the consideration thatvirtually everything above the footprints is imaginary. almost every external aspect of thetwo figures—degree of hairiness, facial appendages (whether they had human noses or chimpnoses), expressions, skin color, size and shape of the female’s breasts—is necessarilysuppositional. we can’t even say that they were a couple. the female figure may in fact havebeen a child. nor can we be certain that they were australopithecines. they are assumed to beaustralopithecines because there are no other known candidates.

    i had been told that they were posed like that because during the building of the dioramathe female figure kept toppling over, but ian tattersall insists with a laugh that the story isuntrue. “obviously we don’t know whether the male had his arm around the female or not,but we do know from the stride measurements that they were walking side by side and closetogether—close enough to be touching. it was quite an exposed area, so they were probablyfeeling vulnerable. that’s why we tried to give them slightly worried expressions.”

    i asked him if he was troubled about the amount of license that was taken in reconstructingthe figures. “it’s always a problem in making re-creations,” he agreed readily enough. “youwouldn’t believe how much discussion can go into deciding details like whether neandertalshad eyebrows or not. it was just the same for the laetoli figures. we simply can’t know thedetails of what they looked like, but we can convey their size and posture and make somereasonable assumptions about their probable appearance. if i had it to do again, i think i might
    have made them just slightly more apelike and less human. these creatures weren’t humans.

    they were bipedal apes.”

    until very recently it was assumed that we were descended from lucy and the laetolicreatures, but now many authorities aren’t so sure. although certain physical features (theteeth, for instance) suggest a possible link between us, other parts of the australopithecineanatomy are more troubling. in their book extinct humans, tattersall and schwartz point outthat the upper portion of the human femur is very like that of the apes but not of theaustralopithecines; so if lucy is in a direct line between apes and modern humans, it meanswe must have adopted an australopithecine femur for a million years or so, then gone back toan ape femur when we moved on to the next phase of our development. they believe, in fact,that not only was lucy not our ancestor, she wasn’t even much of a walker.

    “lucy and her kind did not locomote in anything like the modern human fashion,” insiststattersall. “only when these hominids had to travel between arboreal habitats would they findthemselves walking bipedally, ‘forced’ to do so by their own anatomies.” johanson doesn’taccept this. “lucy’s hips and the muscular arrangement of her pelvis,” he has written, “wouldhave made it as hard for her to climb trees as it is for modern humans.”

    matters grew murkier still in 2001 and 2002 when four exceptional new specimens werefound. one, discovered by meave leakey of the famous fossil-hunting family at laketurkana in kenya and called kenyanthropus platyops (“kenyan flat-face”), is from about thesame time as lucy and raises the possibility that it was our ancestor and lucy was anunsuccessful side branch. also found in 2001 were ardipithecus ramidus kadabba, dated atbetween 5.2 million and 5.8 million years old, and orrorin tugenensis, thought to be 6 millionyears old, making it the oldest hominid yet found—but only for a brief while. in the summerof 2002 a french team working in the djurab desert of chad (an area that had never beforeyielded ancient bones) found a hominid almost 7 million years old, which they labeledsahelanthropus tchadensis. (some critics believe that it was not human, but an early ape andtherefore should be called sahelpithecus.) all these were early creatures and quite primitivebut they walked upright, and they were doing so far earlier than previously thought.

    bipedalism is a demanding and risky strategy. it means refashioning the pelvis into a fullload-bearing instrument. to preserve the required strength, the birth canal must becomparatively narrow. this has two very significant immediate consequences and one longer-term one. first, it means a lot of pain for any birthing mother and a greatly increased dangerof fatality to mother and baby both. moreover to get the baby’s head through such a tightspace it must be born while its brain is still small—and while the baby, therefore, is stillhelpless. this means long-term infant care, which in turn implies solid male–female bonding.

    all this is problematic enough when you are the intellectual master of the planet, but whenyou are a small, vulnerable australopithecine, with a brain about the size of an orange,3therisk must have been enormous.

    3absolute brain size does not tell you everything-or possibly sometimes even much. elephants and whales bothhave brains larger than ours, but you wouldnt have much trouble outwitting them in contract negotiations. it isrelative size that matters, a point that is often overlooked. as gould notes, a. africanus had a brain of only 450cubic centimeters, smaller than that of a gorilla. but a typical africanus male weighed less than a hundredpounds, and a female much less still, whereas gorillas can easily top out at 600 pounds (gould pp. 181-83).

    so why did lucy and her kind come down from the trees and out of the forests? probablythey had no choice. the slow rise of the isthmus of panama had cut the flow of waters fromthe pacific into the atlantic, diverting warming currents away from the arctic and leading tothe onset of an exceedingly sharp ice age in northern latitudes. in africa, this would haveproduced seasonal drying and cooling, gradually turning jungle into savanna. “it was not somuch that lucy and her like left the forests,” john gribbin has written, “but that the forestsleft them.”

    but stepping out onto the open savanna also clearly left the early hominids much moreexposed. an upright hominid could see better, but could also be seen better. even now as aspecies, we are almost preposterously vulnerable in the wild. nearly every large animal youcan care to name is stronger, faster, and toothier than us. faced with attack, modern humanshave only two advantages. we have a good brain, with which we can devise strategies, andwe have hands with which we can fling or brandish hurtful objects. we are the only creaturethat can harm at a distance. we can thus afford to be physically vulnerable.

    all the elements would appear to have been in place for the rapid evolution of a potentbrain, and yet that seems not to have happened. for over three million years, lucy and herfellow australopithecines scarcely changed at all. their brain didn’t grow and there is no signthat they used even the simplest tools. what is stranger still is that we now know that forabout a million years they lived alongside other early hominids who did use tools, yet theaustralopithecines never took advantage of this useful technology that was all around them.

    at one point between three and two million years ago, it appears there may have been asmany as six hominid types coexisting in africa. only one, however, was fated to last: homo,which emerged from the mists beginning about two million years ago. no one knows quitewhat the relationship was between australopithecines and homo, but what is known is thatthey coexisted for something over a million years before all the australopithecines, robust andgracile alike, vanished mysteriously, and possibly abruptly, over a million years ago. no oneknows why they disappeared. “perhaps,” suggests matt ridley, “we ate them.”

    conventionally, the homo line begins with homo habilis, a creature about whom we knowalmost nothing, and concludes with us, homo sapiens (literally “man the thinker”). inbetween, and depending on which opinions you value, there have been half a dozen otherhomo species: homo ergaster, homo neanderthalensis, homo rudolfensis, homoheidelbergensis, homo erectus, and homo antecessor.

    homo habilis (“handy man”) was named by louis leakey and colleagues in 1964 and wasso called because it was the first hominid to use tools, albeit very simple ones. it was a fairlyprimitive creature, much more chimpanzee than human, but its brain was about 50 percentlarger than that of lucy in gross terms and not much less large proportionally, so it was theeinstein of its day. no persuasive reason has ever been adduced for why hominid brainssuddenly began to grow two million years ago. for a long time it was assumed that big brainsand upright walking were directly related—that the movement out of the forests necessitatedcunning new strategies that fed off of or promoted braininess—so it was something of asurprise, after the repeated discoveries of so many bipedal dullards, to realize that there wasno apparent connection between them at all.

    “there is simply no compelling reason we know of to explain why human brains gotlarge,” says tattersall. huge brains are demanding organs: they make up only 2 percent of thebody’s mass, but devour 20 percent of its energy. they are also comparatively picky in what
    they use as fuel. if you never ate another morsel of fat, your brain would not complainbecause it won’t touch the stuff. it wants glucose instead, and lots of it, even if it means short-changing other organs. as guy brown notes: “the body is in constant danger of beingdepleted by a greedy brain, but cannot afford to let the brain go hungry as that would rapidlylead to death.” a big brain needs more food and more food means increased risk.

    tattersall thinks the rise of a big brain may simply have been an evolutionary accident. hebelieves with stephen jay gould that if you replayed the tape of life—even if you ran it backonly a relatively short way to the dawn of hominids—the chances are “quite unlikely” thatmodern humans or anything like them would be here now.

    “one of the hardest ideas for humans to accept,” he says, “is that we are not theculmination of anything. there is nothing inevitable about our being here. it is part of ourvanity as humans that we tend to think of evolution as a process that, in effect, wasprogrammed to produce us. even anthropologists tended to think this way right up until the1970s.” indeed, as recently as 1991, in the popular textbook the stages of evolution, c.

    loring brace stuck doggedly to the linear concept, acknowledging just one evolutionary deadend, the robust australopithecines. everything else represented a straightforwardprogression—each species of hominid carrying the baton of development so far, then handingit on to a younger, fresher runner. now, however, it seems certain that many of these earlyforms followed side trails that didn’t come to anything.

    luckily for us, one did—a group of tool users, which seemed to arise from out of nowhereand overlapped with the shadowy and much disputed homo habilis. this is homo erectus, thespecies discovered by eugène dubois in java in 1891. depending on which sources youconsult, it existed from about 1.8 million years ago to possibly as recently as twenty thousandor so years ago.

    according to the java man authors, homo erectus is the dividing line: everything thatcame before him was apelike in character; everything that came after was humanlike. homoerectus was the first to hunt, the first to use fire, the first to fashion complex tools, the first toleave evidence of campsites, the first to look after the weak and frail. compared with all thathad gone before, homo erectus was extremely human in form as well as behavior, itsmembers long-limbed and lean, very strong (much stronger than modern humans), and withthe drive and intelligence to spread successfully over huge areas. to other hominids, homoerectus must have seemed terrifyingly powerful, fleet, and gifted.

    erectus was “the velociraptor of its day,” according to alan walker of penn stateuniversity and one of the world’s leading authorities. if you were to look one in the eyes, itmight appear superficially to be human, but “you wouldn’t connect. you’d be prey.”

    according to walker, it had the body of an adult human but the brain of a baby.

    although erectus had been known about for almost a century it was known only fromscattered fragments—not enough to come even close to making one full skeleton. so it wasn’tuntil an extraordinary discovery in africa in the 1980s that its importance—or, at the veryleast, possible importance—as a precursor species for modern humans was fully appreciated.

    the remote valley of lake turkana (formerly lake rudolf) in kenya is now one of theworld’s most productive sites for early human remains, but for a very long time no one hadthought to look there. it was only because richard leakey was on a flight that was divertedover the valley that he realized it might be more promising than had been thought. a teamwas dispatched to investigate, but at first found nothing. then late one afternoon kamoya
    kimeu, leakey’s most renowned fossil hunter, found a small piece of hominid brow on a hillwell away from the lake. such a site was unlikely to yield much, but they dug anyway out ofrespect for kimeu’s instincts and to their astonishment found a nearly complete homo erectusskeleton. it was from a boy aged between about nine and twelve who had died 1.54 millionyears ago. the skeleton had “an entirely modern body structure,” says tattersall, in a way thatwas without precedent. the turkana boy was “very emphatically one of us.”

    also found at lake turkana by kimeu was knm-er 1808, a female 1.7 million years old,which gave scientists their first clue that homo erectus was more interesting and complexthan previously thought. the woman’s bones were deformed and covered in coarse growths,the result of an agonizing condition called hypervitaminosis a, which can come only fromeating the liver of a carnivore. this told us first of all that homo erectus was eating meat.

    even more surprising was that the amount of growth showed that she had lived weeks or evenmonths with the disease. someone had looked after her. it was the first sign of tenderness inhominid evolution.

    it was also discovered that homo erectus skulls contained (or, in the view of some, possiblycontained) a broca’s area, a region of the frontal lobe of the brain associated with speech.

    chimps don’t have such a feature. alan walker thinks the spinal canal didn’t have the sizeand complexity to enable speech, that they probably would have communicated about as wellas modern chimps. others, notably richard leakey, are convinced they could speak.

    for a time, it appears, homo erectus was the only hominid species on earth. it was hugelyadventurous and spread across the globe with what seems to have been breathtaking rapidity.

    the fossil evidence, if taken literally, suggests that some members of the species reached javaat about the same time as, or even slightly before, they left africa. this has led some hopefulscientists to suggest that perhaps modern people arose not in africa at all, but in asia—whichwould be remarkable, not to say miraculous, as no possible precursor species have ever beenfound anywhere outside africa. the asian hominids would have had to appear, as it were,spontaneously. and anyway an asian beginning would merely reverse the problem of theirspread; you would still have to explain how the java people then got to africa so quickly.

    there are several more plausible alternative explanations for how homo erectus managedto turn up in asia so soon after its first appearance in africa. first, a lot of plus-or-minusinggoes into the dating of early human remains. if the actual age of the african bones is at thehigher end of the range of estimates or the javan ones at the lower end, or both, then there isplenty of time for african erects to find their way to asia. it is also entirely possible that oldererectus bones await discovery in africa. in addition, the javan dates could be wrongaltogether.

    now for the doubts. some authorities don’t believe that the turkana finds are homoerectus at all. the snag, ironically, was that although the turkana skeletons were admirablyextensive, all othererectus fossils are inconclusively fragmentary. as tattersall and jeffreyschwartz note in extinct humans, most of the turkana skeleton “couldn’t be compared withanything else closely related to it because the comparable parts weren’t known!” the turkanaskeletons, they say, look nothing like any asian homo erectus and would never have beenconsidered the same species except that they were contemporaries. some authorities insist oncalling the turkana specimens (and any others from the same period) homo ergaster.

    tattersall and schwartz don’t believe that goes nearly far enough. they believe it wasergaster“or a reasonably close relative” that spread to asia from africa, evolved intohomo erectus,and then died out.

    what is certain is that sometime well over a million years ago, some new, comparativelymodern, upright beings left africa and boldly spread out across much of the globe. theypossibly did so quite rapidly, increasing their range by as much as twenty-five miles a year onaverage, all while dealing with mountain ranges, rivers, deserts, and other impediments andadapting to differences in climate and food sources. a particular mystery is how they passedalong the west side of the red sea, an area of famously punishing aridity now, but even drierin the past. it is a curious irony that the conditions that prompted them to leave africa wouldhave made it much more difficult to do so. yet somehow they managed to find their wayaround every barrier and to thrive in the lands beyond.

    and that, i’m afraid, is where all agreement ends. what happened next in the history ofhuman development is a matter of long and rancorous debate, as we shall see in the nextchapter.

    but it is worth remembering, before we move on, that all of these evolutionary jostlingsover five million years, from distant, puzzled australopithecine to fully modern human,produced a creature that is still 98.4 percent genetically indistinguishable from the modernchimpanzee. there is more difference between a zebra and a horse, or between a dolphin anda porpoise, than there is between you and the furry creatures your distant ancestors left behindwhen they set out to take over the world.

    29    THE RESTLESS APESOME

    time about a million and a half years ago, some forgotten genius of the hominidworld did an unexpected thing. he (or very possibly she) took one stone and carefully used itto shape another. the result was a simple teardrop-shaped hand axe, but it was the world’sfirst piece of advanced technology.

    it was so superior to existing tools that soon others were following the inventor’s lead andmaking hand axes of their own. eventually whole societies existed that seemed to do littleelse. “they made them in the thousands,” says ian tattersall. “there are some places inafrica where you literally can’t move without stepping on them. it’s strange because they arequite intensive objects to make. it was as if they made them for the sheer pleasure of it.”

    from a shelf in his sunny workroom tattersall took down an enormous cast, perhaps a footand a half long and eight inches wide at its widest point, and handed it to me. it was shapedlike a spearhead, but one the size of a stepping-stone. as a fiberglass cast it weighed only afew ounces, but the original, which was found in tanzania, weighed twenty-five pounds. “itwas completely useless as a tool,” tattersall said. “it would have taken two people to lift itadequately, and even then it would have been exhausting to try to pound anything with it.”

    “what was it used for then?”

    tattersall gave a genial shrug, pleased at the mystery of it. “no idea. it must have had somesymbolic importance, but we can only guess what.”

    the axes became known as acheulean tools, after st. acheul, a suburb of amiens innorthern france, where the first examples were found in the nineteenth century, and contrastwith the older, simpler tools known as oldowan, originally found at olduvai gorge intanzania. in older textbooks, oldowan tools are usually shown as blunt, rounded, hand-sizedstones. in fact, paleoanthropologists now tend to believe that the tool part of oldowan rockswere the pieces flaked off these larger stones, which could then be used for cutting.

    now here’s the mystery. when early modern humans—the ones who would eventuallybecome us—started to move out of africa something over a hundred thousand years ago,acheulean tools were the technology of choice. these early homo sapiens loved theiracheulean tools, too. they carried them vast distances. sometimes they even took unshapedrocks with them to make into tools later on. they were, in a word, devoted to the technology.

    but although acheulean tools have been found throughout africa, europe, and western andcentral asia, they have almost never been found in the far east. this is deeply puzzling.

    in the 1940s a harvard paleontologist named hallum movius drew something called themovius line, dividing the side with acheulean tools from the one without. the line runs in asoutheasterly direction across europe and the middle east to the vicinity of modern-daycalcutta and bangladesh. beyond the movius line, across the whole of southeast asia andinto china, only the older, simpler oldowan tools have been found. we know that homosapiens went far beyond this point, so why would they carry an advanced and treasured stonetechnology to the edge of the far east and then just abandon it?

    “that troubled me for a long time,” recalls alan thorne of the australian nationaluniversity in canberra. “the whole of modern anthropology was built round the idea thathumans came out of africa in two waves—a first wave of homo erectus, which became javaman and peking man and the like, and a later, more advanced wave of homo sapiens, whichdisplaced the first lot. yet to accept that you must believe thathomo sapiens got so far withtheir more modern technology and then, for whatever reason, gave it up. it was all verypuzzling, to say the least.”

    as it turned out, there would be a great deal else to be puzzled about, and one of the mostpuzzling findings of all would come from thorne’s own part of the world, in the outback ofaustralia. in 1968, a geologist named jim bowler was poking around on a long-dried lakebedcalled mungo in a parched and lonely corner of western new south wales when somethingvery unexpected caught his eye. sticking out of a crescent-shaped sand ridge of a type knownas a lunette were some human bones. at the time, it was believed that humans had been inaustralia for no more than 8,000 years, but mungo had been dry for 12,000 years. so whatwas anyone doing in such an inhospitable place?

    the answer, provided by carbon dating, was that the bones’ owner had lived there whenlake mungo was a much more agreeable habitat, a dozen miles long, full of water and fish,fringed by pleasant groves of casuarina trees. to everyone’s astonishment, the bones turnedout to be 23,000 years old. other bones found nearby were dated to as much as 60,000 years.

    this was unexpected to the point of seeming practically impossible. at no time sincehominids first arose on earth has australia not been an island. any human beings who arrivedthere must have come by sea, in large enough numbers to start a breeding population, aftercrossing sixty miles or more of open water without having any way of knowing that aconvenient landfall awaited them. having landed, the mungo people had then found their waymore than two thousand miles inland from australia’s north coast—the presumed point ofentry—which suggests, according to a report in the proceedings of the national academy ofsciences, “that people may have first arrived substantially earlier than 60,000 years ago.”

    how they got there and why they came are questions that can’t be answered. according tomost anthropology texts, there’s no evidence that people could even speak 60,000 years ago,much less engage in the sorts of cooperative efforts necessary to build ocean-worthy craft andcolonize island continents.

    “there’s just a whole lot we don’t know about the movements of people before recordedhistory,” alan thorne told me when i met him in canberra. “do you know that whennineteenth-century anthropologists first got to papua new guinea, they found people in thehighlands of the interior, in some of the most inaccessible terrain on earth, growing sweetpotatoes. sweet potatoes are native to south america. so how did they get to papua newguinea? we don’t know. don’t have the faintest idea. but what is certain is that people havebeen moving around with considerable assuredness for longer than traditionally thought, andalmost certainly sharing genes as well as information.”

    the problem, as ever, is the fossil record. “very few parts of the world are even vaguelyamenable to the long-term preservation of human remains,” says thorne, a sharp-eyed manwith a white goatee and an intent but friendly manner. “if it weren’t for a few productiveareas like hadar and olduvai in east africa we’d know frighteningly little. and when youlook elsewhere, often wedo know frighteningly little. the whole of india has yielded just oneancient human fossil, from about 300,000 years ago. between iraq and vietnam—that’s adistance of some 5,000 kilometers—there have been just two: the one in india and aneandertal in uzbekistan.” he grinned. “that’s not a whole hell of a lot to work with. you’releft with the position that you’ve got a few productive areas for human fossils, like the greatrift valley in africa and mungo here in australia, and very little in between. it’s notsurprising that paleontologists have trouble connecting the dots.”

    the traditional theory to explain human movements—and the one still accepted by themajority of people in the field—is that humans dispersed across eurasia in two waves. thefirst wave consisted of homo erectus, who left africa remarkably quickly—almost as soon asthey emerged as a species—beginning nearly two million years ago. over time, as they settledin different regions, these early erects further evolved into distinctive types—into java manand peking man in asia, and homo heidelbergensis and finally homo neanderthalensis ineurope.

    then, something over a hundred thousand years ago, a smarter, lither species of creature—the ancestors of every one of us alive today—arose on the african plains and began radiatingoutward in a second wave. wherever they went, according to this theory, these new homosapiens displaced their duller, less adept predecessors. quite how they did this has alwaysbeen a matter of disputation. no signs of slaughter have ever been found, so most authoritiesbelieve the newer hominids simply outcompeted the older ones, though other factors may alsohave contributed. “perhaps we gave them smallpox,” suggests tattersall. “there’s no real wayof telling. the one certainty is that we are here now and they aren’t.”

    these first modern humans are surprisingly shadowy. we know less about ourselves,curiously enough, than about almost any other line of hominids. it is odd indeed, as tattersallnotes, “that the most recent major event in human evolution—the emergence of our ownspecies—is perhaps the most obscure of all.” nobody can even quite agree where trulymodern humans first appear in the fossil record. many books place their debut at about120,000 years ago in the form of remains found at the klasies river mouth in south africa,but not everyone accepts that these were fully modern people. tattersall and schwartzmaintain that “whether any or all of them actually represent our species still awaits definitiveclarification.”

    the first undisputed appearance of homo sapiens is in the eastern mediterranean, aroundmodern-day israel, where they begin to show up about 100,000 years ago—but even therethey are described (by trinkaus and shipman) as “odd, difficult-to-classify and poorlyknown.” neandertals were already well established in the region and had a type of tool kitknown as mousterian, which the modern humans evidently found worthy enough to borrow.

    no neandertal remains have ever been found in north africa, but their tool kits turn up allover the place. somebody must have taken them there: modern humans are the onlycandidate. it is also known that neandertals and modern humans coexisted in some fashionfor tens of thousands of years in the middle east. “we don’t know if they time-shared thesame space or actually lived side by side,” tattersall says, but the moderns continued happilyto use neandertal tools—hardly convincing evidence of overwhelming superiority. no lesscuriously, acheulean tools are found in the middle east well over a million years ago, but
    scarcely exist in europe until just 300,000 years ago. again, why people who had thetechnology didn’t take the tools with them is a mystery.

    for a long time, it was believed that the cro-magnons, as modern humans in europebecame known, drove the neandertals before them as they advanced across the continent,eventually forcing them to its western margins, where essentially they had no choice but tofall in the sea or go extinct. in fact, it is now known that cro-magnons were in the far west ofeurope at about the same time they were also coming in from the east. “europe was a prettyempty place in those days,” tattersall says. “they may not have encountered each other allthat often, even with all their comings and goings.” one curiosity of the cro-magnons’ arrivalis that it came at a time known to paleoclimatology as the boutellier interval, when europewas plunging from a period of relative mildness into yet another long spell of punishing cold.

    whatever it was that drew them to europe, it wasn’t the glorious weather.

    in any case, the idea that neandertals crumpled in the face of competition from newlyarrived cro-magnons strains against the evidence at least a little. neandertals were nothing ifnot tough. for tens of thousands of years they lived through conditions that no modern humanoutside a few polar scientists and explorers has experienced. during the worst of the ice ages,blizzards with hurricane-force winds were common. temperatures routinely fell to 50 degreesbelow zero fahrenheit. polar bears padded across the snowy vales of southern england.

    neandertals naturally retreated from the worst of it, but even so they will have experiencedweather that was at least as bad as a modern siberian winter. they suffered, to be sure—aneandertal who lived much past thirty was lucky indeed—but as a species they weremagnificently resilient and practically indestructible. they survived for at least a hundredthousand years, and perhaps twice that, over an area stretching from gibraltar to uzbekistan,which is a pretty successful run for any species of being.

    quite who they were and what they were like remain matters of disagreement anduncertainty. right up until the middle of the twentieth century the accepted anthropologicalview of the neandertal was that he was dim, stooped, shuffling, and simian—thequintessential caveman. it was only a painful accident that prodded scientists to reconsiderthis view. in 1947, while doing fieldwork in the sahara, a franco-algerian paleontologistnamed camille arambourg took refuge from the midday sun under the wing of his lightairplane. as he sat there, a tire burst from the heat, and the plane tipped suddenly, striking hima painful blow on the upper body. later in paris he went for an x-ray of his neck, and noticedthat his own vertebrae were aligned exactly like those of the stooped and hulking neandertal.

    either he was physiologically primitive or neandertal’s posture had been misdescribed. infact, it was the latter. neandertal vertebrae were not simian at all. it changed utterly how weviewed neandertals—but only some of the time, it appears.

    it is still commonly held that neandertals lacked the intelligence or fiber to compete onequal terms with the continent’s slender and more cerebrally nimble newcomers, homosapiens. here is a typical comment from a recent book: “modern humans neutralized thisadvantage [the neandertal’s considerably heartier physique] with better clothing, better firesand better shelter; meanwhile the neandertals were stuck with an oversize body that requiredmore food to sustain.” in other words, the very factors that had allowed them to survivesuccessfully for a hundred thousand years suddenly became an insuperable handicap.

    above all the issue that is almost never addressed is that neandertals had brains that weresignificantly larger than those of modern people—1.8 liters for neandertals versus 1.4 formodern people, according to one calculation. this is more than the difference between
    modern homo sapiens and late homo erectus , a species we are happy to regard as barelyhuman. the argument put forward is that although our brains were smaller, they weresomehow more efficient. i believe i speak the truth when i observe that nowhere else inhuman evolution is such an argument made.

    so why then, you may well ask, if the neandertals were so stout and adaptable andcerebrally well endowed, are they no longer with us? one possible (but much disputed)answer is that perhaps they are. alan thorne is one of the leading proponents of an alternativetheory, known as the multiregional hypothesis, which holds that human evolution has beencontinuous—that just as australopithecines evolved into homo habilis and homoheidelbergensis became over time homo neanderthalensis, so modernhomo sapiens simplyemerged from more ancient homo forms.homo erectus is, on this view, not a separate speciesbut just a transitional phase. thus modern chinese are descended from ancient homo erectusforebears in china, modern europeans from ancient european homo erectus, and so on.

    “except that for me there are no homo erectus,” says thorne. “i think it’s a term which hasoutlived its usefulness. for me, homo erectus is simply an earlier part of us. i believe onlyone species of humans has ever left africa, and that species ishomo sapiens.”

    opponents of the multiregional theory reject it, in the first instance, on the grounds that itrequires an improbable amount of parallel evolution by hominids throughout the old world—in africa, china, europe, the most distant islands of indonesia, wherever they appeared. somealso believe that multiregionalism encourages a racist view that anthropology took a very longtime to rid itself of. in the early 1960s, a famous anthropologist named carleton coon of theuniversity of pennsylvania suggested that some modern races have different sources oforigin, implying that some of us come from more superior stock than others. this hearkenedback uncomfortably to earlier beliefs that some modern races such as the african “bushmen”

    (properly the kalahari san) and australian aborigines were more primitive than others.

    whatever coon may personally have felt, the implication for many people was that someraces are inherently more advanced, and that some humans could essentially constitutedifferent species. the view, so instinctively offensive now, was widely popularized in manyrespectable places until fairly recent times. i have before me a popular book published bytime-life publications in 1961 called the epic of man based on a series of articles in lifemagazine. in it you can find such comments as “rhodesian man . . . lived as recently as25,000 years ago and may have been an ancestor of the african negroes. his brain size wasclose to that of homo sapiens.” in other words black africans were recently descended fromcreatures that were only “close” to homo sapiens.

    thorne emphatically (and i believe sincerely) dismisses the idea that his theory is in anymeasure racist and accounts for the uniformity of human evolution by suggesting that therewas a lot of movement back and forth between cultures and regions. “there’s no reason tosuppose that people only went in one direction,” he says. “people were moving all over theplace, and where they met they almost certainly shared genetic material throughinterbreeding. new arrivals didn’t replace the indigenous populations, they joined them. theybecame them.” he likens the situation to when explorers like cook or magellan encounteredremote peoples for the first time. “they weren’t meetings of different species, but of the samespecies with some physical differences.”

    what you actually see in the fossil record, thorne insists, is a smooth, continuoustransition. “there’s a famous skull from petralona in greece, dating from about 300,000 yearsago, that has been a matter of contention among traditionalists because it seems in some ways
    homo erectus but in other ways homo sapiens. well, what we say is that this is just what youwould expect to find in species that were evolving rather than being displaced.”

    one thing that would help to resolve matters would be evidence of interbreeding, but that isnot at all easy to prove, or disprove, from fossils. in 1999, archeologists in portugal found theskeleton of a child about four years old that died 24,500 years ago. the skeleton was modernoverall, but with certain archaic, possibly neandertal, characteristics: unusually sturdy legbones, teeth bearing a distinctive “shoveling” pattern, and (though not everyone agrees on it)an indentation at the back of the skull called a suprainiac fossa, a feature exclusive toneandertals. erik trinkaus of washington university in st. louis, the leading authority onneandertals, announced the child to be a hybrid: proof that modern humans and neandertalsinterbred. others, however, were troubled that the neandertal and modern features weren’tmore blended. as one critic put it: “if you look at a mule, you don’t have the front endlooking like a donkey and the back end looking like a horse.”

    ian tattersall declared it to be nothing more than “a chunky modern child.” he accepts thatthere may well have been some “hanky-panky” between neandertals and moderns, butdoesn’t believe it could have resulted in reproductively successful offspring.

    1“i don’t knowof any two organisms from any realm of biology that are that different and still in the samespecies,” he says.

    with the fossil record so unhelpful, scientists have turned increasingly to genetic studies,in particular the part known as mitochondrial dna. mitochondrial dna was only discoveredin 1964, but by the 1980s some ingenious souls at the university of california at berkeley hadrealized that it has two features that lend it a particular convenience as a kind of molecularclock: it is passed on only through the female line, so it doesn’t become scrambled withpaternal dna with each new generation, and it mutates about twenty times faster than normalnuclear dna, making it easier to detect and follow genetic patterns over time. by tracking therates of mutation they could work out the genetic history and relationships of whole groups ofpeople.

    in 1987, the berkeley team, led by the late allan wilson, did an analysis of mitochondrialdna from 147 individuals and declared that the rise of anatomically modern humansoccurred in africa within the last 140,000 years and that “all present-day humans aredescended from that population.” it was a serious blow to the multiregionalists. but thenpeople began to look a little more closely at the data. one of the most extraordinary points—almost too extraordinary to credit really—was that the “africans” used in the study wereactually african-americans, whose genes had obviously been subjected to considerablemediation in the past few hundred years. doubts also soon emerged about the assumed ratesof mutations.

    by 1992, the study was largely discredited. but the techniques of genetic analysiscontinued to be refined, and in 1997 scientists from the university of munich managed toextract and analyze some dna from the arm bone of the original neandertal man, and thistime the evidence stood up. the munich study found that the neandertal dna was unlike anydna found on earth now, strongly indicating that there was no genetic connection betweenneandertals and modern humans. now this really was a blow to multiregionalism.

    1one possibility is that neandertals and cro-magnons had different numbers of chromosomes, a complicationthat commonly arises when species that are close but not quite identical conjoin. in the equine world, forexample, horses have 64 chromosomes and donkeys 62. mate the two and you get an offspring with areproductively useless number of chromosomes, 63. you have, in short, a sterile mule.

    then in late 2000 nature and other publications reported on a swedish study of themitochondrial dna of fifty-three people, which suggested that all modern humans emergedfrom africa within the past 100,000 years and came from a breeding stock of no more than10,000 individuals. soon afterward, eric lander, director of the whiteheadinstitute/massachusetts institute of technology center for genome research, announced thatmodern europeans, and perhaps people farther afield, are descended from “no more than afew hundred africans who left their homeland as recently as 25,000 years ago.”

    as we have noted elsewhere in the book, modern human beings show remarkably littlegenetic variability—“there’s more diversity in one social group of fifty-five chimps than inthe entire human population,” as one authority has put it—and this would explain why.

    because we are recently descended from a small founding population, there hasn’t been timeenough or people enough to provide a source of great variability. it seemed a pretty severeblow to multiregionalism. “after this,” a penn state academic told the washington post,“people won’t be too concerned about the multiregional theory, which has very littleevidence.”

    but all of this overlooked the more or less infinite capacity for surprise offered by theancient mungo people of western new south wales. in early 2001, thorne and his colleaguesat the australian national university reported that they had recovered dna from the oldest ofthe mungo specimens—now dated at 62,000 years—and that this dna proved to be“genetically distinct.”

    the mungo man, according to these findings, was anatomically modern—just like you andme—but carried an extinct genetic lineage. his mitochondrial dna is no longer found inliving humans, as it should be if, like all other modern people, he was descended from peoplewho left africa in the recent past.

    “it turned everything upside down again,” says thorne with undisguised delight.

    then other even more curious anomalies began to turn up. rosalind harding, a populationgeneticist at the institute of biological anthropology in oxford, while studying betaglobingenes in modern people, found two variants that are common among asians and theindigenous people of australia, but hardly exist in africa. the variant genes, she is certain,arose more than 200,000 years ago not in africa, but in east asia—long before modern homosapiens reached the region. the only way to account for them is to say that ancestors ofpeople now living in asia included archaic hominids—java man and the like. interestingly,this same variant gene—the java man gene, so to speak—turns up in modern populations inoxfordshire.

    confused, i went to see harding at the institute, which inhabits an old brick villa onbanbury road in oxford, in more or less the neighborhood where bill clinton spent hisstudent days. harding is a small and chirpy australian, from brisbane originally, with the rareknack for being amused and earnest at the same time.

    “don’t know,” she said at once, grinning, when i asked her how people in oxfordshireharbored sequences of betaglobin that shouldn’t be there. “on the whole,” she went on moresomberly, “the genetic record supports the out-of-africa hypothesis. but then you find theseanomalous clusters, which most geneticists prefer not to talk about. there’s huge amounts ofinformation that would be available to us if only we could understand it, but we don’t yet.

    we’ve barely begun.” she refused to be drawn out on what the existence of asian-origin
    genes in oxfordshire tells us other than that the situation is clearly complicated. “all we cansay at this stage is that it is very untidy and we don’t really know why.”

    at the time of our meeting, in early 2002, another oxford scientist named bryan sykes hadjust produced a popular book called the seven daughters of eve in which, using studies ofmitochondrial dna, he had claimed to be able to trace nearly all living europeans back to afounding population of just seven women—the daughters of eve of the title—who livedbetween 10,000 and 45,000 years ago in the time known to science as the paleolithic. to eachof these women sykes had given a name—ursula, xenia, jasmine, and so on—and even adetailed personal history. (“ursula was her mother’s second child. the first had been taken bya leopard when he was only two. . . .”)when i asked harding about the book, she smiled broadly but carefully, as if not quitecertain where to go with her answer. “well, i suppose you must give him some credit forhelping to popularize a difficult subject,” she said and paused thoughtfully. “and thereremains the remote possibility that he’s right.” she laughed, then went on more intently:

    “data from any single gene cannot really tell you anything so definitive. if you follow themitochondrial dna backwards, it will take you to a certain place—to an ursula or tara orwhatever. but if you take any other bit of dna, any gene at all, and traceit back, it will takeyou someplace else altogether.”

    it was a little, i gathered, like following a road randomly out of london and finding thateventually it ends at john o’groats, and concluding from this that anyone in london musttherefore have come from the north of scotland. they might have come from there, of course,but equally they could have arrived from any of hundreds of other places. in this sense,according to harding, every gene is a different highway, and we have only barely begun tomap the routes. “no single gene is ever going to tell you the whole story,” she said.

    so genetic studies aren’t to be trusted?

    “oh you can trust the studies well enough, generally speaking. what you can’t trust are thesweeping conclusions that people often attach to them.”

    she thinks out-of-africa is “probably 95 percent correct,” but adds: “i think both sides havedone a bit of a disservice to science by insisting that it must be one thing or the other. thingsare likely to turn out to be not so straightforward as either camp would have you believe. theevidence is clearly starting to suggest that there were multiple migrations and dispersals indifferent parts of the world going in all kinds of directions and generally mixing up the genepool. that’s never going to be easy to sort out.”

    just at this time, there were also a number of reports questioning the reliability of claimsconcerning the recovery of very ancient dna. an academic writing in nature had noted howa paleontologist, asked by a colleague whether he thought an old skull was varnished or not,had licked its top and announced that it was. “in the process,” noted the nature article, “largeamounts of modern human dna would have been transferred to the skull,” rendering ituseless for future study. i asked harding about this. “oh, it would almost certainly have beencontaminated already,” she said. “just handling a bone will contaminate it. breathing on itwill contaminate it. most of the water in our labs will contaminate it. we are all swimming inforeign dna. in order to get a reliably clean specimen you have to excavate it in sterileconditions and do the tests on it at the site. it is the trickiest thing in the world not tocontaminate a specimen.”

    so should such claims be treated dubiously? i asked.

    harding nodded solemnly. “very,” she said.

    if you wish to understand at once why we know as little as we do about human origins, ihave the place for you. it is to be found a little beyond the edge of the blue ngong hills inkenya, to the south and west of nairobi. drive out of the city on the main highway touganda, and there comes a moment of startling glory when the ground falls away and you arepresented with a hang glider’s view of boundless, pale green african plain.

    this is the great rift valley, which arcs across three thousand miles of east africa,marking the tectonic rupture that is setting africa adrift from asia. here, perhaps forty milesout of nairobi, along the baking valley floor, is an ancient site called olorgesailie, which oncestood beside a large and pleasant lake. in 1919, long after the lake had vanished, a geologistnamed j. w. gregory was scouting the area for mineral prospects when he came across astretch of open ground littered with anomalous dark stones that had clearly been shaped byhuman hand. he had found one of the great sites of acheulean tool manufacture that iantattersall had told me about.

    unexpectedly in the autumn of 2002 i found myself a visitor to this extraordinary site. iwas in kenya for another purpose altogether, visiting some projects run by the charity careinternational, but my hosts, knowing of my interest in humans for the present volume, hadinserted a visit to olorgesailie into the schedule.

    after its discovery by gregory, olorgesailie lay undisturbed for over two decades beforethe famed husband-and-wife team of louis and mary leakey began an excavation that isn’tcompleted yet. what the leakeys found was a site stretching to ten acres or so, where toolswere made in incalculable numbers for roughly a million years, from about 1.2 million yearsago to 200,000 years ago. today the tool beds are sheltered from the worst of the elementsbeneath large tin lean-tos and fenced off with chicken wire to discourage opportunisticscavenging by visitors, but otherwise the tools are left just where their creators dropped themand where the leakeys found them.

    jillani ngalli, a keen young man from the kenyan national museum who had beendispatched to act as guide, told me that the quartz and obsidian rocks from which the axeswere made were never found on the valley floor. “they had to carry the stones from there,” hesaid, nodding at a pair of mountains in the hazy middle distance, in opposite directions fromthe site: olorgesailie and ol esakut. each was about ten kilometers, or six miles, away—along way to carry an armload of stone.

    why the early olorgesailie people went to such trouble we can only guess, of course. notonly did they lug hefty stones considerable distances to the lakeside, but, perhaps even moreremarkably, they then organized the site. the leakeys’ excavations revealed that there wereareas where axes were fashioned and others where blunt axes were brought to be resharpened.

    olorgesailie was, in short, a kind of factory; one that stayed in business for a million years.

    various replications have shown that the axes were tricky and labor-intensive objects tomake—even with practice, an axe would take hours to fashion—and yet, curiously, they werenot particularly good for cutting or chopping or scraping or any of the other tasks to whichthey were presumably put. so we are left with the position that for a million years—far, farlonger than our own species has even been in existence, much less engaged in continuous
    cooperative efforts—early people came in considerable numbers to this particular site to makeextravagantly large numbers of tools that appear to have been rather curiously pointless.

    and who were these people? we have no idea actually. we assume they were homoerectus because there are no other known candidates, which means that at their peak—theirpeak —the olorgesailie workers would have had the brains of a modern infant. but there is nophysical evidence on which to base a conclusion. despite over sixty years of searching, nohuman bone has ever been found in or around the vicinity of olorgesailie. however muchtime they spent there shaping rocks, it appears they went elsewhere to die.

    “it’s all a mystery,” jillani ngalli told me, beaming happily.

    the olorgesailie people disappeared from the scene about 200,000 years ago when the lakedried up and the rift valley started to become the hot and challenging place it is today. butby this time their days as a species were already numbered. the world was about to get itsfirst real master race, homo sapiens . things would never be the same again.

    Goodbye

    in the early 1680s, at just about the time that edmond halley and his friends christopherwren and robert hooke were settling down in a london coffeehouse and embarking on thecasual wager that would result eventually in isaac newton’s principia , henry cavendish’sweighing of the earth, and many of the other inspired and commendable undertakings thathave occupied us for much of the past four hundred pages, a rather less desirable milestonewas being passed on the island of mauritius, far out in the indian ocean some eight hundredmiles off the east coast of madagascar.

    there, some forgotten sailor or sailor’s pet was harrying to death the last of the dodos, thefamously flightless bird whose dim but trusting nature and lack of leggy zip made it a ratherirresistible target for bored young tars on shore leave. millions of years of peaceful isolationhad not prepared it for the erratic and deeply unnerving behavior of human beings.

    we don’t know precisely the circumstances, or even year, attending the last moments of thelast dodo, so we don’t know which arrived first, a world that contained a principia or one thathad no dodos, but we do know that they happened at more or less the same time. you wouldbe hard pressed, i would submit, to find a better pairing of occurrences to illustrate the divineand felonious nature of the human being—a species of organism that is capable of unpickingthe deepest secrets of the heavens while at the same time pounding into extinction, for nopurpose at all, a creature that never did us any harm and wasn’t even remotely capable ofunderstanding what we were doing to it as we did it. indeed, dodos were so spectacularlyshort on insight, it is reported, that if you wished to find all the dodos in a vicinity you hadonly to catch one and set it to squawking, and all the others would waddle along to see whatwas up.

    the indignities to the poor dodo didn’t end quite there. in 1755, some seventy years afterthe last dodo’s death, the director of the ashmolean museum in oxford decided that theinstitution’s stuffed dodo was becoming unpleasantly musty and ordered it tossed on abonfire. this was a surprising decision as it was by this time the only dodo in existence,stuffed or otherwise. a passing employee, aghast, tried to rescue the bird but could save onlyits head and part of one limb.

    as a result of this and other departures from common sense, we are not now entirely surewhat a living dodo was like. we possess much less information than most people suppose—ahandful of crude descriptions by “unscientific voyagers, three or four oil paintings, and a fewscattered osseous fragments,” in the somewhat aggrieved words of the nineteenth-centurynaturalist h. e. strickland. as strickland wistfully observed, we have more physical evidenceof some ancient sea monsters and lumbering saurapods than we do of a bird that lived intomodern times and required nothing of us to survive except our absence.

    so what is known of the dodo is this: it lived on mauritius, was plump but not tasty, andwas the biggest-ever member of the pigeon family, though by quite what margin is unknownas its weight was never accurately recorded. extrapolations from strickland’s “osseous fragments” and the ashmolean’s modest remains show that it was a little over two and a halffeet tall and about the same distance from beak tip to backside. being flightless, it nested onthe ground, leaving its eggs and chicks tragically easy prey for pigs, dogs, and monkeysbrought to the island by outsiders. it was probably extinct by 1683 and was most certainlygone by 1693. beyond that we know almost nothing except of course that we will not see itslike again. we know nothing of its reproductive habits and diet, where it ranged, what soundsit made in tranquility or alarm. we don’t possess a single dodo egg.

    from beginning to end our acquaintance with animate dodos lasted just seventy years. thatis a breathtakingly scanty period—though it must be said that by this point in our history wedid have thousands of years of practice behind us in the matter of irreversible eliminations.

    nobody knows quite how destructive human beings are, but it is a fact that over the last fiftythousand years or so wherever we have gone animals have tended to vanish, in oftenastonishingly large numbers.

    in  America,  thirty  genera  of  large  animals—some very large indeed—disappearedpractically at a stroke after the arrival of modern humans on the continent between ten andtwenty thousand years ago. altogether north and south america between them lost aboutthree quarters of their big animals once man the hunter arrived with his flint-headed spearsand keen organizational capabilities. europe and asia, where the animals had had longer toevolve a useful wariness of humans, lost between a third and a half of their big creatures.

    Australia, for exactly the opposite reasons, lost no less than 95 percent.

    because the early hunter populations were comparatively small and the animal populationstruly monumental—as many as ten million mammoth carcasses are thought to lie frozen in thetundra of northern siberia alone—some authorities think there must be other explanations,possibly involving climate change or some kind of pandemic. as ross macphee of theamerican museum of natural history put it: “there’s no material benefit to huntingdangerous animals more often than you need to—there are only so many mammoth steaksyou can eat.” others believe it may have been almost criminally easy to catch and clobberprey. “in australia and the americas,” says tim flannery, “the animals probably didn’t knowenough to run away.”

    some of the creatures that were lost were singularly spectacular and would take a littlemanaging if they were still around. imagine ground sloths that could look into an upstairswindow, tortoises nearly the size of a small fiat, monitor lizards twenty feet long baskingbeside desert highways in western australia. alas, they are gone and we live on a muchdiminished planet. today, across the whole world, only four types of really hefty (a metric tonor more) land animals survive: elephants, rhinos, hippos, and giraffes. not for tens of millionsof years has life on earth been so diminutive and tame.

    the question that arises is whether the disappearances of the stone age and disappearancesof more recent times are in effect part of a single extinction event—whether, in short, humansare inherently bad news for other living things. the sad likelihood is that we may well be.

    according to the university of chicago paleontologist david raup, the background rate ofextinction on earth throughout biological history has been one species lost every four yearson average. according to one recent calculation, human-caused extinction now may berunning as much as 120,000 times that level.

    in the mid-1990s, the australian naturalist tim flannery, now head of the south australianmuseum in adelaide, became struck by how little we seemed to know about many
    extinctions, including relatively recent ones. “wherever you looked, there seemed to be gapsin the records—pieces missing, as with the dodo, or not recorded at all,” he told me when imet him in melbourne a year or so ago.

    flannery recruited his friend peter schouten, an artist and fellow australian, and togetherthey embarked on a slightly obsessive quest to scour the world’s major collections to find outwhat was lost, what was left, and what had never been known at all. they spent four yearspicking through old skins, musty specimens, old drawings, and written descriptions—whatever was available. schouten made life-sized paintings of every animal they couldreasonably re-create, and flannery wrote the words. the result was an extraordinary bookcalled a gap in nature, constituting the most complete—and, it must be said, moving—catalog of animal extinctions from the last three hundred years.

    for some animals, records were good, but nobody had done anything much with them,sometimes for years, sometimes forever. steller’s sea cow, a walrus-like creature related tothe dugong, was one of the last really big animals to go extinct. it was truly enormous—anadult could reach lengths of nearly thirty feet and weigh ten tons—but we are acquainted withit only because in 1741 a russian expedition happened to be shipwrecked on the only placewhere the creatures still survived in any numbers, the remote and foggy commander islandsin the bering sea.

    happily, the expedition had a naturalist, georg steller, who was fascinated by the animal.

    “he took the most copious notes,” says flannery. “he even measured the diameter of itswhiskers. the only thing he wouldn’t describe was the male genitals—though, for somereason, he was happy enough to do the female’s. he even saved a piece of skin, so we had agood idea of its texture. we weren’t always so lucky.”

    the one thing steller couldn’t do was save the sea cow itself. already hunted to the brinkof extinction, it would be gone altogether within twenty-seven years of steller’s discovery ofit. many other animals, however, couldn’t be included because too little is known about them.

    the darling downs hopping mouse, chatham islands swan, ascension island flightless crake,at least five types of large turtle, and many others are forever lost to us except as names.

    a great deal of extinction, flannery and schouten discovered, hasn’t been cruel or wanton,but just kind of majestically foolish. in 1894, when a lighthouse was built on a lonely rockcalled stephens island, in the tempestuous strait between the north and south islands of newzealand, the lighthouse keeper’s cat kept bringing him strange little birds that it had caught.

    the keeper dutifully sent some specimens to the museum in wellington. there a curator grewvery excited because the bird was a relic species of flightless wrens—the only example of aflightless perching bird ever found anywhere. he set off at once for the island, but by the timehe got there the cat had killed them all. twelve stuffed museum species of the stephens islandflightless wren are all that now exist.

    at least we have those. all too often, it turns out, we are not much better at looking afterspecies after they have gone than we were before they went. take the case of the lovelycarolina parakeet. emerald green, with a golden head, it was arguably the most striking andbeautiful bird ever to live in north america—parrots don’t usually venture so far north, asyou may have noticed—and at its peak it existed in vast numbers, exceeded only by thepassenger pigeon. but the carolina parakeet was also considered a pest by farmers and easilyhunted because it flocked tightly and had a peculiar habit of flying up at the sound of gunfire(as you would expect), but then returning almost at once to check on fallen comrades.

    in his classic american omithology, written in the early nineteenth century, charleswillson peale describes an occasion in which he repeatedly empties a shotgun into a tree inwhich they roost:

    at each successive discharge, though showers of them fell, yet the affection of thesurvivors seemed rather to increase; for, after a few circuits around the place, they againalighted near me, looking down on their slaughtered companions with such manifestsymptoms of sympathy and concern, as entirely disarmed me.

    by the second decade of the twentieth century, the birds had been so relentlessly huntedthat only a few remained alive in captivity. the last one, named inca, died in the cincinnatizoo in 1918 (not quite four years after the last passenger pigeon died in the same zoo) andwas reverently stuffed. and where would you go to see poor inca now? nobody knows. thezoo lost it.

    what is both most intriguing and puzzling about the story above is that peale was a lover ofbirds, and yet did not hesitate to kill them in large numbers for no better reason than that itinterested him to do so. it is a truly astounding fact that for the longest time the people whowere most intensely interested in the world’s living things were the ones most likely toextinguish them.

    no one represented this position on a larger scale (in every sense) than lionel walterrothschild, the second baron rothschild. scion of the great banking family, rothschild was astrange and reclusive fellow. he lived his entire life in the nursery wing of his home at tring,in buckinghamshire, using the furniture of his childhood—even sleeping in his childhoodbed, though eventually he weighed three hundred pounds.

    his passion was natural history and he became a devoted accumulator of objects. he senthordes of trained men—as many as four hundred at a time—to every quarter of the globe toclamber over mountains and hack their way through jungles in the pursuit of newspecimens—particularly things that flew. these were crated or boxed up and sent back torothschild’s estate at tring, where he and a battalion of assistants exhaustively logged andanalyzed everything that came before them, producing a constant stream of books, papers, andmonographs—some twelve hundred in all. altogether, rothschild’s natural history factoryprocessed well over two million specimens and added five thousand species of creature to thescientific archive.

    remarkably, rothschild’s collecting efforts were neither the most extensive nor the mostgenerously funded of the nineteenth century. that title almost certainly belongs to a slightlyearlier but also very wealthy british collector named hugh cuming, who became sopreoccupied with accumulating objects that he built a large oceangoing ship and employed acrew to sail the world full-time, picking up whatever they could find—birds, plants, animalsof all types, and especially shells. it was his unrivaled collection of barnacles that passed todarwin and served as the basis for his seminal study.

    however, rothschild was easily the most scientific collector of his age, though also themost regrettably lethal, for in the 1890s he became interested in hawaii, perhaps the mosttemptingly vulnerable environment earth has yet produced. millions of years of isolation hadallowed hawaii to evolve 8,800 unique species of animals and plants. of particular interest torothschild were the islands’ colorful and distinctive birds, often consisting of very smallpopulations inhabiting extremely specific ranges.

    the tragedy for many hawaiian birds was that they were not only distinctive, desirable, andrare—a dangerous combination in the best of circumstances—but also often heartbreakinglyeasy to take. the greater koa finch, an innocuous member of the honeycreeper family, lurkedshyly in the canopies of koa trees, but if someone imitated its song it would abandon its coverat once and fly down in a show of welcome. the last of the species vanished in 1896, killedby rothschild’s ace collector harry palmer, five years after the disappearance of its cousin thelesser koa finch, a bird so sublimely rare that only one has ever been seen: the one shot forrothschild’s collection. altogether during the decade or so of rothschild’s most intensivecollecting, at least nine species of hawaiian birds vanished, but it may have been more.

    Rothschild was by no means alone in his zeal to capture birds at more or less any cost.

    others in fact were more ruthless. in 1907 when a well-known collector named alansonbryan realized that he had shot the last three specimens of black mamos, a species of forestbird that had only been discovered the previous decade, he noted that the news filled him with“joy.”

    it was, in short, a difficult age to fathom—a time when almost any animal was persecuted ifit was deemed the least bit intrusive. in 1890, new york state paid out over one hundredbounties for eastern mountain lions even though it was clear that the much-harassed creatureswere on the brink of extinction. right up until the 1940s many states continued to paybounties for almost any kind of predatory creature. west virginia gave out an annual collegescholarship to whoever brought in the most dead pests—and “pests” was liberally interpretedto mean almost anything that wasn’t grown on farms or kept as pets.

    perhaps nothing speaks more vividly for the strangeness of the times than the fate of thelovely little bachman’s warbler. a native of the southern united states, the warbler wasfamous for its unusually thrilling song, but its population numbers, never robust, graduallydwindled until by the 1930s the warbler vanished altogether and went unseen for many years.

    then in 1939, by happy coincidence two separate birding enthusiasts, in widely separatedlocations, came across lone survivors just two days apart. they both shot the birds, and thatwas the last that was ever seen of bachman’s warblers.

    the impulse to exterminate was by no means exclusively american. in australia, bountieswere paid on the tasmanian tiger (properly the thylacine), a doglike creature with distinctive“tiger” stripes across its back, until shortly before the last one died, forlorn and nameless, in aprivate hobart zoo in 1936. go to the tasmanian museum today and ask to see the last of thisspecies—the only large carnivorous marsupial to live into modern times—and all they canshow you are photographs. the last surviving thylacine was thrown out with the weekly trash.

    i mention all this to make the point that if you were designing an organism to look after lifein our lonely cosmos, to monitor where it is going and keep a record of where it has been, you wouldn’t choose human beings for the job.

    but here’s an extremely salient point: we have been chosen, by fate or providence orwhatever you wish to call it. as far as we can tell, we are the best there is. we may be allthere is. it’s an unnerving thought that we may be the living universe’s supreme achievementand its worst nightmare simultaneously.

    because we are so remarkably careless about looking after things, both when alive andwhen not, we have no idea—really none at all—about how many things have died offpermanently, or may soon, or may never, and what role we have played in any part of theprocess. in 1979, in the book the sinking ark, the author norman myers suggested thathuman activities were causing about two extinctions a week on the planet. by the early 1990she had raised the figure to some six hundred per week. (that’s extinctions of all types—plants, insects, and so on as well as animals.) others have put the figure even higher—to wellover a thousand a week. a united nations report of 1995, on the other hand, put the totalnumber of known extinctions in the last four hundred years at slightly under 500 for animalsand slightly over 650 for plants—while allowing that this was “almost certainly anunderestimate,” particularly with regard to tropical species. a few interpreters think mostextinction figures are grossly inflated.

    the fact is, we don’t know. don’t have any idea. we don’t know when we started doingmany of the things we’ve done. we don’t know what we are doing right now or how ourpresent actions will affect the future. what we do know is that there is only one planet to do iton, and only one species of being capable of making a considered difference. Edward o.Wilson expressed it with unimprovable brevity in the diversity of life: “one planet, on eexperiment.”

    if this book has a lesson, it is that we are awfully lucky to be here—and by “we” i meanevery living thing. to attain any kind of life in this universe of ours appears to be quite anachievement. as humans we are doubly lucky, of course: we enjoy not only the privilege ofexistence but also the singular ability to appreciate it and even, in a multitude of ways, tomake it better. it is a talent we have only barely begun to grasp.

    we have arrived at this position of eminence in a stunningly short time. behaviorallymodern human beings—that is, people who can speak and make art and organize complexactivities—have existed for only about 0.0001 percent of earth’s history. but surviving foreven that little while has required a nearly endless string of good fortune.

    we really are at the beginning of it all. the trick, of course, is to make sure we never findthe end. and that, almost certainly, will require a good deal more than lucky breaks.

    ACKNOWLEDGMENTS

    as i sit here, in early 2003, i have before me several pages of manuscript bearing majestically encouraging and tactful notes from ian tattersal of the american museum of natural history pointing out, inter alia, that perigueux is not a wine producing region, that it is inventive but atouch unorthodox of me to italicize taxonomic divisions above the level of genus and species,that i have persistently misspelled olorgesaille, a place that i recently visited, and so on in similar vein through two chapters of text covering his area of expertise, early humans.

    goodness knows how many other inky embarrassments may lurk in these pages yet, but itis thanks to dr. tattersall and all of those whom i am about to mention that there arent manyhundreds more. i cannot begin to thank adequately those who helped me in the preparation ofthis book. i am especially indebted to the following, who were uniformly generous and kindlyand showed the most heroic reserves of patience in answering one simple, endlessly repeatedquestion: “im sorry, but can you explain that again?”in the united states: ian tattersall of the american museum of natural history in newyork; john thorstensen, mary k. hudson, and david blanchflower of dartmouth college inhanover, new hampshire; dr. william abdu and dr. bryan marsh of dartmouth-hitchcockmedical center in lebanon, new hampshire; ray anderson and brian witzke of the iowadepartment of natural resources, iowa city; mike voorhies of the university of nebraskaand ashfall fossil beds state park near orchard, nebraska; chuck offenburger of buenavista university, storm lake, iowa; ken rancourt, director of research, mount washingtonobservatory, gorham, new hampshire; paul doss, geologist of yellowstone national park,and his wife, heidi, also of the national park; frank asara of the university of california atberkeley; oliver payne and lynn addison of the national geographic society; james o.

    farlow, indianapurdue university; roger l. larson, professor of marine geophysics,university of rhode island; jeff guinn of the fort worth star-telegram newspaper; jerry kasten of dallas, texas; and the staff of the iowa historical society in desmoines.

    in england: david caplin of imperial college, london; richard fortey, les ellis, and kathyway of the natural history museum; martin raff of university college, london; rosalindharding of the institute of biological anthropology in oxford; dr. laurence smaje, formerlyof the wellcome institute; and keith blackmore of  the times.

    in australia: the reverend robert evans of hazelbrook, new south wales; alan thorneand victoria bennett of the australian national university in canberra; louise burke andjohn hawley of canberra; anne milne of the sydney morning herald; ian nowak, formerlyof the geological society of western australia; thomas h. rich of museum victoria; timflannery, director of the south australian museum in adelaide; and the very helpful staff ofthe state library of new south wales in sydney.

    and elsewhere: sue superville, information center manager at the museum of new zealandin wellington, and dr. emma mbua, dr. koen maes, and jillani ngalla of the kenya nationalmuseum in nairobi.

    i am also deeply and variously indebted to patrick janson-smith, gerald howard, mariannevelmans, alison tulett, larry finlay, steve rubin, jed mattes, carol heaton, charles elliott, david bryson, felicity bryson, dan mclean, nick southern, patrick gallagher, larryashmead, and the staff of the peerless and ever-cheery howe library in hanover, newhampshire.

    above all, and as always, my profoundest thanks to my dear wife, Cynthia.

  • Bill Bryson《A Short History of Nearly Everything》16-22

    part v   life itself

    The more i examine the universe and study the details of its architecture,the more evidence i find that the universe in some sense must have known we were coming. -Freeman Dyson

    16    LONELY PLANET

    it isn’t easy being an organism. in the whole universe, as far as we yet know, there is only one place, an inconspicuous outpost of the milky way called earth, that will sustain you,and even it can be pretty grudging.

    from the bottom of the deepest ocean trench to the top of the highest mountain, the zone that covers nearly the whole of known life, is only something over a dozen miles—not much when set against the roominess of the cosmos at large.

    for humans it is even worse because we happen to belong to the portion of living things that took the rash but venturesome decision 400 million years ago to crawl out of the seas and become land based and oxygen breathing. in consequence, no less than 99.5 percent of the world’s habitable space by volume, according to one estimate, is fundamentally—in practical terms completely—off-limits to us.

    it isn’t simply that we can’t breathe in water, but that we couldn’t bear the pressures.

    because water is about 1,300 times heavier than air, pressures rise swiftly as you descend—by the equivalent of one atmosphere for every ten meters (thirty-three feet) of depth. on land,if you rose to the top of a five-hundred-foot eminence—cologne cathedral or the Washington monument, say—the change in pressure would be so slight as to be indiscernible. at the same depth underwater, however, your veins would collapse and your lungs would compress to the approximate dimensions of a coke can. amazingly, people do voluntarily dive to such depths,without breathing apparatus, for the fun of it in a sport known as free diving. apparently the experience of having your internal organs rudely deformed is thought exhilarating (though not presumably as exhilarating as having them return to their former dimensions upon resurfacing). to reach such depths, however, divers must be dragged down, and quite briskly,by weights. without assistance, the deepest anyone has gone and lived to talk about it afterward was an Italian named umberto pelizzari, who in 1992 dove to a depth of 236 feet,lingered for a nanosecond, and then shot back to the surface. in terrestrial terms, 236 feet is just slightly over the length of one New York city block. so even in our most exuberant stunts we can hardly claim to be masters of the abyss.

    other organisms do of course manage to deal with the pressures at depth, though quite how some of them do so is a mystery. the deepest point in the ocean is the mariana trench in the pacific. there, some seven miles down, the pressures rise to over sixteen thousand pounds persquare inch. we have managed once, briefly, to send humans to that depth in a sturdy diving vessel, yet it is home to colonies of amphipods, a type of crustacean similar to shrimp but transparent, which survive without any protection at all. most oceans are of course much shallower, but even at the average ocean depth of two and a half miles the pressure is equivalent to being squashed beneath a stack of fourteen loaded cement trucks.

    nearly everyone, including the authors of some popular books on oceanography, assumes that the human body would crumple under the immense pressures of the deep ocean. in fact,this appears not to be the case. because we are made largely of water ourselves, and water is“virtually incompressible,” in the words of frances ashcroft of oxford university, “the bodyremains at the same pressure as the surrounding water, and is not crushed at depth.” it is the gases inside your body, particularly in the lungs, that cause the trouble. these do compress,though at what point the compression becomes fatal is not known. until quite recently it was thought that anyone diving to one hundred meters or so would die painfully as his or her lungs imploded or chest wall collapsed, but the free divers have repeatedly proved otherwise. itappears, according to ashcroft, that “humans may be more like whales and dolphins than had been expected.”

    plenty else can go wrong, however. in the days of diving suits—the sort that wereconnected to the surface by long hoses—divers sometimes experienced a dreadedphenomenon known as “the squeeze.” this occurred when the surface pumps failed, leadingto a catastrophic loss of pressure in the suit. the air would leave the suit with such violencethat the hapless diver would be, all too literally, sucked up into the helmet and hosepipe.

    when hauled to the surface, “all that is left in the suit are his bones and some rags of flesh,”

    the biologist j. b. s. haldane wrote in 1947, adding for the benefit of doubters, “this hashappened.”

    (incidentally, the original diving helmet, designed in 1823 by an englishman namedcharles deane, was intended not for diving but for fire-fighting. it was called a “smokehelmet,” but being made of metal it was hot and cumbersome and, as deane soon discovered,firefighters had no particular eagerness to enter burning structures in any form of attire, butmost especially not in something that heated up like a kettle and made them clumsy into thebargain. in an attempt to save his investment, deane tried it underwater and found it was idealfor salvage work.)the real terror of the deep, however, is the bends—not so much because they areunpleasant, though of course they are, as because they are so much more likely. the air webreathe is 80 percent nitrogen. put the human body under pressure, and that nitrogen istransformed into tiny bubbles that migrate into the blood and tissues. if the pressure ischanged too rapidly—as with a too-quick ascent by a diver—the bubbles trapped within thebody will begin to fizz in exactly the manner of a freshly opened bottle of champagne,clogging tiny blood vessels, depriving cells of oxygen, and causing pain so excruciating thatsufferers are prone to bend double in agony—hence “the bends.”

    the bends have been an occupational hazard for sponge and pearl divers since timeimmemorial but didn’t attract much attention in the western world until the nineteenthcentury, and then it was among people who didn’t get wet at all (or at least not very wet andnot generally much above the ankles). they were caisson workers. caissons were encloseddry chambers built on riverbeds to facilitate the construction of bridge piers. they were filledwith compressed air, and often when the workers emerged after an extended period ofworking under this artificial pressure they experienced mild symptoms like tingling or itchyskin. but an unpredictable few felt more insistent pain in the joints and occasionally collapsedin agony, sometimes never to get up again.

    it was all most puzzling. sometimes workers would go to bed feeling fine, but wake upparalyzed. sometimes they wouldn’t wake up at all. ashcroft relates a story concerning thedirectors of a new tunnel under the thames who held a celebratory banquet as the tunnelneared completion. to their consternation their champagne failed to fizz when uncorked inthe compressed air of the tunnel. however, when at length they emerged into the fresh air of alondon evening, the bubbles sprang instantly to fizziness, memorably enlivening thedigestive process.

    apart from avoiding high-pressure environments altogether, only two strategies are reliablysuccessful against the bends. the first is to suffer only a very short exposure to the changes inpressure. that is why the free divers i mentioned earlier can descend to depths of five hundredfeet without ill effect. they don’t stay under long enough for the nitrogen in their system todissolve into their tissues. the other solution is to ascend by careful stages. this allows thelittle bubbles of nitrogen to dissipate harmlessly.

    a great deal of what we know about surviving at extremes is owed to the extraordinaryfather-and-son team of john scott and j. b. s. haldane. even by the demanding standards ofbritish intellectuals, the haldanes were outstandingly eccentric. the senior haldane was bornin 1860 to an aristocratic scottish family (his brother was viscount haldane) but spent mostof his career in comparative modesty as a professor of physiology at oxford. he wasfamously absent-minded. once after his wife had sent him upstairs to change for a dinnerparty he failed to return and was discovered asleep in bed in his pajamas. when roused,haldane explained that he had found himself disrobing and assumed it was bedtime. his ideaof a vacation was to travel to cornwall to study hookworm in miners. aldous huxley, thenovelist grandson of t. h. huxley, who lived with the haldanes for a time, parodied him, atouch mercilessly, as the scientist edward tantamount in the novel point counter point .

    haldane’s gift to diving was to work out the rest intervals necessary to manage an ascentfrom the depths without getting the bends, but his interests ranged across the whole ofphysiology, from studying altitude sickness in climbers to the problems of heatstroke in desertregions. he had a particular interest in the effects of toxic gases on the human body. tounderstand more exactly how carbon monoxide leaks killed miners, he methodically poisonedhimself, carefully taking and measuring his own blood samples the while. he quit only whenhe was on the verge of losing all muscle control and his blood saturation level had reached 56percent—a level, as trevor norton notes in his entertaining history of diving, stars beneaththe sea, only fractionally removed from nearly certain lethality.

    haldane’s son jack, known to posterity as j.b.s., was a remarkable prodigy who took aninterest in his father’s work almost from infancy. at the age of three he was overhearddemanding peevishly of his father, “but is it oxyhaemoglobin or carboxyhaemoglobin?”

    throughout his youth, the young haldane helped his father with experiments. by the time hewas a teenager, the two often tested gases and gas masks together, taking turns to see howlong it took them to pass out.

    though j. b. s. haldane never took a degree in science (he studied classics at oxford), hebecame a brilliant scientist in his own right, mostly in cambridge. the biologist petermedawar, who spent his life around mental olympians, called him “the cleverest man i everknew.” huxley likewise parodied the younger haldane in his novel antic hay, but also usedhis ideas on genetic manipulation of humans as the basis for the plot of brave new world.

    among many other achievements, haldane played a central role in marrying darwinian
    principles of evolution to the genetic work of gregor mendel to produce what is known togeneticists as the modern synthesis.

    perhaps uniquely among human beings, the younger haldane found world war i “a veryenjoyable experience” and freely admitted that he “enjoyed the opportunity of killing people.”

    he was himself wounded twice. after the war he became a successful popularizer of scienceand wrote twenty-three books (as well as over four hundred scientific papers). his books arestill thoroughly readable and instructive, though not always easy to find. he also became anenthusiastic marxist. it has been suggested, not altogether cynically, that this was out of apurely contrarian instinct, and that if he had been born in the soviet union he would havebeen a passionate monarchist. at all events, most of his articles first appeared in thecommunist daily worker.

    whereas his father’s principal interests concerned miners and poisoning, the youngerhaldane became obsessed with saving submariners and divers from the unpleasantconsequences of their work. with admiralty funding he acquired a decompression chamberthat he called the “pressure pot.” this was a metal cylinder into which three people at a timecould be sealed and subjected to tests of various types, all painful and nearly all dangerous.

    volunteers might be required to sit in ice water while breathing “aberrant atmosphere” orsubjected to rapid changes of pressurization. in one experiment, haldane simulated adangerously hasty ascent to see what would happen. what happened was that the dentalfillings in his teeth exploded. “almost every experiment,” norton writes, “ended withsomeone having a seizure, bleeding, or vomiting.” the chamber was virtually soundproof, sothe only way for occupants to signal unhappiness or distress was to tap insistently on thechamber wall or to hold up notes to a small window.

    on another occasion, while poisoning himself with elevated levels of oxygen, haldane hada fit so severe that he crushed several vertebrae. collapsed lungs were a routine hazard.

    perforated eardrums were quite common, but, as haldane reassuringly noted in one of hisessays, “the drum generally heals up; and if a hole remains in it, although one is somewhatdeaf, one can blow tobacco smoke out of the ear in question, which is a socialaccomplishment.”

    what was extraordinary about this was not that haldane was willing to subject himself tosuch risk and discomfort in the pursuit of science, but that he had no trouble talkingcolleagues and loved ones into climbing into the chamber, too. sent on a simulated descent,his wife once had a fit that lasted thirteen minutes. when at last she stopped bouncing acrossthe floor, she was helped to her feet and sent home to cook dinner. haldane happily employedwhoever happened to be around, including on one memorable occasion a former primeminister of spain, juan negrín. dr. negrín complained afterward of minor tingling and “acurious velvety sensation on the lips” but otherwise seems to have escaped unharmed. he mayhave considered himself very lucky. a similar experiment with oxygen deprivation lefthaldane without feeling in his buttocks and lower spine for six years.

    among haldane’s many specific preoccupations was nitrogen intoxication. for reasons thatare still poorly understood, beneath depths of about a hundred feet nitrogen becomes apowerful intoxicant. under its influence divers had been known to offer their air hoses topassing fish or decide to try to have a smoke break. it also produced wild mood swings. inone test, haldane noted, the subject “alternated between depression and elation, at onemoment begging to be decompressed because he felt ‘bloody awful’ and the next minutelaughing and attempting to interfere with his colleague’s dexterity test.” in order to measure
    the rate of deterioration in the subject, a scientist had to go into the chamber with thevolunteer to conduct simple mathematical tests. but after a few minutes, as haldane laterrecalled, “the tester was usually as intoxicated as the testee, and often forgot to press thespindle of his stopwatch, or to take proper notes.” the cause of the inebriation is even now amystery. it is thought that it may be the same thing that causes alcohol intoxication, but as noone knows for certain what causes that we are none the wiser. at all events, without thegreatest care, it is easy to get in trouble once you leave the surface world.

    which brings us back (well, nearly) to our earlier observation that earth is not the easiestplace to be an organism, even if it is the only place. of the small portion of the planet’ssurface that is dry enough to stand on, a surprisingly large amount is too hot or cold or dry orsteep or lofty to be of much use to us. partly, it must be conceded, this is our fault. in terms ofadaptability, humans are pretty amazingly useless. like most animals, we don’t much likereally hot places, but because we sweat so freely and easily stroke, we are especiallyvulnerable. in the worst circumstances—on foot without water in a hot desert—most peoplewill grow delirious and keel over, possibly never to rise again, in no more than six or sevenhours. we are no less helpless in the face of cold. like all mammals, humans are good atgenerating heat but—because we are so nearly hairless—not good at keeping it. even in quitemild weather half the calories you burn go to keep your body warm. of course, we cancounter these frailties to a large extent by employing clothing and shelter, but even so theportions of earth on which we are prepared or able to live are modest indeed: just 12 percentof the total land area, and only 4 percent of the whole surface if you include the seas.

    yet when you consider conditions elsewhere in the known universe, the wonder is not thatwe use so little of our planet but that we have managed to find a planet that we can use even abit of. you have only to look at our own solar system—or, come to that, earth at certainperiods in its own history—to appreciate that most places are much harsher and much lessamenable to life than our mild, blue watery globe.

    so far space scientists have discovered about seventy planets outside the solar system, outof the ten billion trillion or so that are thought to be out there, so humans can hardly claim tospeak with authority on the matter, but it appears that if you wish to have a planet suitable forlife, you have to be just awfully lucky, and the more advanced the life, the luckier you have tobe. various observers have identified about two dozen particularly helpful breaks we havehad on earth, but this is a flying survey so we’ll distill them down to the principal four. theyare:

    excellent location.we are, to an almost uncanny degree, the right distance from the right sortof star, one that is big enough to radiate lots of energy, but not so big as to burn itself outswiftly. it is a curiosity of physics that the larger a star the more rapidly it burns. had our sunbeen ten times as massive, it would have exhausted itself after ten million years instead of tenbillion and we wouldn’t be here now. we are also fortunate to orbit where we do. too muchnearer and everything on earth would have boiled away. much farther away and everythingwould have frozen.

    in 1978, an astrophysicist named michael hart made some calculations and concluded thatearth would have been uninhabitable had it been just 1 percent farther from or 5 percent
    closer to the sun. that’s not much, and in fact it wasn’t enough. the figures have since beenrefined and made a little more generous—5 percent nearer and 15 percent farther are thoughtto be more accurate assessments for our zone of habitability—but that is still a narrow belt.

    1to appreciate just how narrow, you have only to look at venus. venus is only twenty-fivemillion miles closer to the sun than we are. the sun’s warmth reaches it just two minutesbefore it touches us. in size and composition, venus is very like earth, but the smalldifference in orbital distance made all the difference to how it turned out. it appears thatduring the early years of the solar system venus was only slightly warmer than earth andprobably had oceans. but those few degrees of extra warmth meant that venus could not holdon to its surface water, with disastrous consequences for its climate. as its water evaporated,the hydrogen atoms escaped into space, and the oxygen atoms combined with carbon to forma dense atmosphere of the greenhouse gas co2. venus became stifling. although people ofmy age will recall a time when astronomers hoped that venus might harbor life beneath itspadded clouds, possibly even a kind of tropical verdure, we now know that it is much toofierce an environment for any kind of life that we can reasonably conceive of. its surfacetemperature is a roasting 470 degrees centigrade (roughly 900 degrees fahrenheit), which ishot enough to melt lead, and the atmospheric pressure at the surface is ninety times that ofearth, or more than any human body could withstand. we lack the technology to make suitsor even spaceships that would allow us to visit. our knowledge of venus’s surface is based ondistant radar imagery and some startled squawks from an unmanned soviet probe that wasdropped hopefully into the clouds in 1972 and functioned for barely an hour beforepermanently shutting down.

    so that’s what happens when you move two light minutes closer to the sun. travel fartherout and the problem becomes not heat but cold, as mars frigidly attests. it, too, was once amuch more congenial place, but couldn’t retain a usable atmosphere and turned into a frozenwaste.

    but just being the right distance from the sun cannot be the whole story, for otherwise themoon would be forested and fair, which patently it is not. for that you need to have:

    the right kind of planet.i don’t imagine even many geophysicists, when asked to counttheir blessings, would include living on a planet with a molten interior, but it’s a pretty nearcertainty that without all that magma swirling around beneath us we wouldn’t be here now.

    apart from much else, our lively interior created the outgassing that helped to build anatmosphere and provided us with the magnetic field that shields us from cosmic radiation. italso gave us plate tectonics, which continually renews and rumples the surface. if earth wereperfectly smooth, it would be covered everywhere with water to a depth of four kilometers.

    there might be life in that lonesome ocean, but there certainly wouldn’t be baseball.

    in addition to having a beneficial interior, we also have the right elements in the correctproportions. in the most literal way, we are made of the right stuff. this is so crucial to ourwell-being that we are going to discuss it more fully in a minute, but first we need to considerthe two remaining factors, beginning with another one that is often overlooked:

    1the discovery of extremophiles in the boiling mudpots of yellowstone and similar organisms found elsewheremade scientists realize that actually life of a type could range much farther than that-even, perhaps, beneath theicy skin of pluto. what we are talking about here are the conditions that would produce reasonably complexsurface creatures.

    we’re a twin planet.not many of us normally think of the moon as a companion planet,but that is in effect what it is. most moons are tiny in relation to their master planet. themartian satellites of phobos and deimos, for instance, are only about ten kilometers indiameter. our moon, however, is more than a quarter the diameter of the earth, which makesours the only planet in the solar system with a sizeable moon in comparison to itself (exceptpluto, which doesn’t really count because pluto is itself so small), and what a difference thatmakes to us.

    without the moon’s steadying influence, the earth would wobble like a dying top, withgoodness knows what consequences for climate and weather. the moon’s steady gravitationalinfluence keeps the earth spinning at the right speed and angle to provide the sort of stabilitynecessary for the long and successful development of life. this won’t go on forever. themoon is slipping from our grasp at a rate of about 1.5 inches a year. in another two billionyears it will have receded so far that it won’t keep us steady and we will have to come up withsome other solution, but in the meantime you should think of it as much more than just apleasant feature in the night sky.

    for a long time, astronomers assumed that the moon and earth either formed together orthat the earth captured the moon as it drifted by. we now believe, as you will recall from anearlier chapter, that about 4.5 billion years ago a mars-sized object slammed into earth,blowing out enough material to create the moon from the debris. this was obviously a verygood thing for us—but especially so as it happened such a long time ago. if it had happened in1896 or last wednesday clearly we wouldn’t be nearly so pleased about it. which brings us toour fourth and in many ways most crucial consideration:

    timing.the universe is an amazingly fickle and eventful place, and our existence within itis a wonder. if a long and unimaginably complex sequence of events stretching back 4.6billion years or so hadn’t played out in a particular manner at particular times—if, to take justone obvious instance, the dinosaurs hadn’t been wiped out by a meteor when they were—youmight well be six inches long, with whiskers and a tail, and reading this in a burrow.

    we don’t really know for sure because we have nothing else to compare our own existenceto, but it seems evident that if you wish to end up as a moderately advanced, thinking society,you need to be at the right end of a very long chain of outcomes involving reasonable periodsof stability interspersed with just the right amount of stress and challenge (ice ages appear tobe especially helpful in this regard) and marked by a total absence of real cataclysm. as weshall see in the pages that remain to us, we are very lucky to find ourselves in that position.

    and on that note, let us now turn briefly to the elements that made us.

    there are ninety-two naturally occurring elements on earth, plus a further twenty or so thathave been created in labs, but some of these we can immediately put to one side—as, in fact,chemists themselves tend to do. not a few of our earthly chemicals are surprisingly littleknown. astatine, for instance, is practically unstudied. it has a name and a place on theperiodic table (next door to marie curie’s polonium), but almost nothing else. the problem
    isn’t scientific indifference, but rarity. there just isn’t much astatine out there. the mostelusive element of all, however, appears to be francium, which is so rare that it is thought thatour entire planet may contain, at any given moment, fewer than twenty francium atoms.

    altogether only about thirty of the naturally occurring elements are widespread on earth, andbarely half a dozen are of central importance to life.

    as you might expect, oxygen is our most abundant element, accounting for just under 50percent of the earth’s crust, but after that the relative abundances are often surprising. whowould guess, for instance, that silicon is the second most common element on earth or thattitanium is tenth? abundance has little to do with their familiarity or utility to us. many of themore obscure elements are actually more common than the better-known ones. there is morecerium on earth than copper, more neodymium and lanthanum than cobalt or nitrogen. tinbarely makes it into the top fifty, eclipsed by such relative obscurities as praseodymium,samarium, gadolinium, and dysprosium.

    abundance also has little to do with ease of detection. aluminum is the fourth mostcommon element on earth, accounting for nearly a tenth of everything that’s underneath yourfeet, but its existence wasn’t even suspected until it was discovered in the nineteenth centuryby humphry davy, and for a long time after that it was treated as rare and precious. congressnearly put a shiny lining of aluminum foil atop the washington monument to show what aclassy and prosperous nation we had become, and the french imperial family in the sameperiod discarded the state silver dinner service and replaced it with an aluminum one. thefashion was cutting edge even if the knives weren’t.

    nor does abundance necessarily relate to importance. carbon is only the fifteenth mostcommon element, accounting for a very modest 0.048 percent of earth’s crust, but we wouldbe lost without it. what sets the carbon atom apart is that it is shamelessly promiscuous. it isthe party animal of the atomic world, latching on to many other atoms (including itself) andholding tight, forming molecular conga lines of hearty robustness—the very trick of naturenecessary to build proteins and dna. as paul davies has written: “if it wasn’t for carbon, lifeas we know it would be impossible. probably any sort of life would be impossible.” yetcarbon is not all that plentiful even in humans, who so vitally depend on it. of every 200atoms in your body, 126 are hydrogen, 51 are oxygen, and just 19 are carbon.

    2other elements are critical not for creating life but for sustaining it. we need iron tomanufacture hemoglobin, and without it we would die. cobalt is necessary for the creation ofvitamin b12. potassium and a very little sodium are literally good for your nerves.

    molybdenum, manganese, and vanadium help to keep your enzymes purring. zinc—bless it—oxidizes alcohol.

    we have evolved to utilize or tolerate these things—we could hardly be here otherwise—but even then we live within narrow ranges of acceptance. selenium is vital to all of us, buttake in just a little too much and it will be the last thing you ever do. the degree to whichorganisms require or tolerate certain elements is a relic of their evolution. sheep and cattlenow graze side by side, but actually have very different mineral requirements. modern cattleneed quite a lot of copper because they evolved in parts of europe and africa where copperwas abundant. sheep, on the other hand, evolved in copper-poor areas of asia minor. as arule, and not surprisingly, our tolerance for elements is directly proportionate to their2of the remaining four, three are nitrogen and the remaining atom is divided among all the other elements.

    abundance in the earth’s crust. we have evolved to expect, and in some cases actually need,the tiny amounts of rare elements that accumulate in the flesh or fiber that we eat. but step upthe doses, in some cases by only a tiny amount, and we can soon cross a threshold. much ofthis is only imperfectly understood. no one knows, for example, whether a tiny amount ofarsenic is necessary for our well-being or not. some authorities say it is; some not. all that iscertain is that too much of it will kill you.

    the properties of the elements can become more curious still when they are combined.

    oxygen and hydrogen, for instance, are two of the most combustion-friendly elements around,but put them together and they make incombustible water.

    3odder still in combination aresodium, one of the most unstable of all elements, and chlorine, one of the most toxic. drop asmall lump of pure sodium into ordinary water and it will explode with enough force to kill.

    chlorine is even more notoriously hazardous. though useful in small concentrations forkilling microorganisms (it’s chlorine you smell in bleach), in larger volumes it is lethal.

    chlorine was the element of choice for many of the poison gases of the first world war. and,as many a sore-eyed swimmer will attest, even in exceedingly dilute form the human bodydoesn’t appreciate it. yet put these two nasty elements together and what do you get? sodiumchloride—common table salt.

    by and large, if an element doesn’t naturally find its way into our systems—if it isn’tsoluble in water, say—we tend to be intolerant of it. lead poisons us because we were neverexposed to it until we began to fashion it into food vessels and pipes for plumbing. (notincidentally, lead’s symbol is pb, for the latin plumbum, the source word for our modernplumbing.) the romans also flavored their wine with lead, which may be part of the reasonthey are not the force they used to be. as we have seen elsewhere, our own performance withlead (not to mention mercury, cadmium, and all the other industrial pollutants with which weroutinely dose ourselves) does not leave us a great deal of room for smirking. when elementsdon’t occur naturally on earth, we have evolved no tolerance for them, and so they tend to beextremely toxic to us, as with plutonium. our tolerance for plutonium is zero: there is no levelat which it is not going to make you want to lie down.

    i have brought you a long way to make a small point: a big part of the reason that earthseems so miraculously accommodating is that we evolved to suit its conditions. what wemarvel at is not that it is suitable to life but that it is suitable to our life—and hardlysurprising, really. it may be that many of the things that make it so splendid to us—well-proportioned sun, doting moon, sociable carbon, more magma than you can shake a stick at,and all the rest—seem splendid simply because they are what we were born to count on. noone can altogether say.

    other worlds may harbor beings thankful for their silvery lakes of mercury and driftingclouds of ammonia. they may be delighted that their planet doesn’t shake them silly with itsgrinding plates or spew messy gobs of lava over the landscape, but rather exists in apermanent nontectonic tranquility. any visitors to earth from afar would almost certainly, atthe very least, be bemused to find us living in an atmosphere composed of nitrogen, a gassulkily disinclined to react with anything, and oxygen, which is so partial to combustion thatwe must place fire stations throughout our cities to protect ourselves from its livelier effects.

    but even if our visitors were oxygen-breathing bipeds with shopping malls and a fondness for3oxygen itself is not combustible; it merely facilitates the combus tion of other things. this is just as well, for ifoxygen were corn bustible, each time you lit a match all the air around you would bur into flame. hydrogen gas,on the other hand, is extremely corn bustible, as the dirigible hindenburg demonstrated on may 6, 193 inlakehurst, new jersey, when its hydrogen fuel burst explosive) into flame, killing thirty-six people.

    action movies, it is unlikely that they would find earth ideal. we couldn’t even give themlunch because all our foods contain traces of manganese, selenium, zinc, and other elementalparticles at least some of which would be poisonous to them. to them earth might not seem awondrously congenial place at all.

    the physicist richard feynman used to make a joke about a posteriori conclusions, as theyare called. “you know, the most amazing thing happened to me tonight,” he would say. “isaw a car with the license plate arw 357. can you imagine? of all the millions of licenseplates in the state, what was the chance that i would see that particular one tonight?

    amazing!” his point, of course, was that it is easy to make any banal situation seemextraordinary if you treat it as fateful.

    so it is possible that the events and conditions that led to the rise of life on earth are notquite as extraordinary as we like to think. still, they were extraordinary enough, and one thingis certain: they will have to do until we find some better.

    17   INTO THE TROPOSPHERE

    thank goodness for the atmosphere. it keeps us warm. without it, earth would be alifeless ball of ice with an average temperature of minus 60 degrees fahrenheit. in addition,the atmosphere absorbs or deflects incoming swarms of cosmic rays, charged particles,ultraviolet rays, and the like. altogether, the gaseous padding of the atmosphere is equivalentto a fifteen-foot thickness of protective concrete, and without it these invisible visitors fromspace would slice through us like tiny daggers. even raindrops would pound us senseless if itweren’t for the atmosphere’s slowing drag.

    the most striking thing about our atmosphere is that there isn’t very much of it. it extendsupward for about 120 miles, which might seem reasonably bounteous when viewed fromground level, but if you shrank the earth to the size of a standard desktop globe it would onlybe about the thickness of a couple of coats of varnish.

    for scientific convenience, the atmosphere is divided into four unequal layers: troposphere,stratosphere, mesosphere, and ionosphere (now often called the thermosphere). thetroposphere is the part that’s dear to us. it alone contains enough warmth and oxygen to allowus to function, though even it swiftly becomes uncongenial to life as you climb up through it.

    from ground level to its highest point, the troposphere (or “turning sphere”) is about ten milesthick at the equator and no more than six or seven miles high in the temperate latitudes wheremost of us live. eighty percent of the atmosphere’s mass, virtually all the water, and thusvirtually all the weather are contained within this thin and wispy layer. there really isn’tmuch between you and oblivion.

    beyond the troposphere is the stratosphere. when you see the top of a storm cloudflattening out into the classic anvil shape, you are looking at the boundary between thetroposphere and stratosphere. this invisible ceiling is known as the tropopause and wasdiscovered in 1902 by a frenchman in a balloon, léon-philippe teisserenc de bort. pause inthis sense doesn’t mean to stop momentarily but to cease altogether; it’s from the same greekroot as menopause. even at its greatest extent, the tropopause is not very distant. a fastelevator of the sort used in modern skyscrapers could get you there in about twenty minutes,though you would be well advised not to make the trip. such a rapid ascent withoutpressurization would, at the very least, result in severe cerebral and pulmonary edemas, adangerous excess of fluids in the body’s tissues. when the doors opened at the viewingplatform, anyone inside would almost certainly be dead or dying. even a more measuredascent would be accompanied by a great deal of discomfort. the temperature six miles up canbe -70 degrees fahrenheit, and you would need, or at least very much appreciate,supplementary oxygen.

    after you have left the troposphere the temperature soon warms up again, to about 40degrees fahrenheit, thanks to the absorptive effects of ozone (something else de bortdiscovered on his daring 1902 ascent). it then plunges to as low as -130 degrees fahrenheit inthe mesosphere before skyrocketing to 2,700 degrees fahrenheit or more in the aptly namedbut very erratic thermosphere, where temperatures can vary by a thousand degrees from day
    to night—though it must be said that “temperature” at such a height becomes a somewhatnotional concept. temperature is really just a measure of the activity of molecules. at sealevel, air molecules are so thick that one molecule can move only the tiniest distance—aboutthree-millionths of an inch, to be precise—before banging into another. because trillions ofmolecules are constantly colliding, a lot of heat gets exchanged. but at the height of thethermosphere, at fifty miles or more, the air is so thin that any two molecules will be milesapart and hardly ever come in contact. so although each molecule is very warm, there are fewinteractions between them and thus little heat transference. this is good news for satellitesand spaceships because if the exchange of heat were more efficient any man-made objectorbiting at that level would burst into flame.

    even so, spaceships have to take care in the outer atmosphere, particularly on return trips toearth, as the space shuttle columbia demonstrated all too tragically in february 2003.

    although the atmosphere is very thin, if a craft comes in at too steep an angle—more thanabout 6 degrees—or too swiftly it can strike enough molecules to generate drag of anexceedingly combustible nature. conversely, if an incoming vehicle hit the thermosphere attoo shallow an angle, it could well bounce back into space, like a pebble skipped across water.

    but you needn’t venture to the edge of the atmosphere to be reminded of what hopelesslyground-hugging beings we are. as anyone who has spent time in a lofty city will know, youdon’t have to rise too many thousands of feet from sea level before your body begins toprotest. even experienced mountaineers, with the benefits of fitness, training, and bottledoxygen, quickly become vulnerable at height to confusion, nausea, exhaustion, frostbite,hypothermia, migraine, loss of appetite, and a great many other stumbling dysfunctions. in ahundred emphatic ways the human body reminds its owner that it wasn’t designed to operateso far above sea level.

    “even under the most favorable circumstances,” the climber peter habeler has written ofconditions atop everest, “every step at that altitude demands a colossal effort of will. youmust force yourself to make every movement, reach for every handhold. you are perpetuallythreatened by a leaden, deadly fatigue.” in the other side of everest, the british mountaineerand filmmaker matt dickinson records how howard somervell, on a 1924 british expeditionup everest, “found himself choking to death after a piece of infected flesh came loose andblocked his windpipe.” with a supreme effort somervell managed to cough up theobstruction. it turned out to be “the entire mucus lining of his larynx.”

    bodily distress is notorious above 25,000 feet—the area known to climbers as the deathzone—but many people become severely debilitated, even dangerously ill, at heights of nomore than 15,000 feet or so. susceptibility has little to do with fitness. grannies sometimescaper about in lofty situations while their fitter offspring are reduced to helpless, groaningheaps until conveyed to lower altitudes.

    the absolute limit of human tolerance for continuous living appears to be about 5,500meters, or 18,000 feet, but even people conditioned to living at altitude could not tolerate suchheights for long. frances ashcroft, in life at the extremes, notes that there are andean sulfurmines at 5,800 meters, but that the miners prefer to descend 460 meters each evening andclimb back up the following day, rather than live continuously at that elevation. people whohabitually live at altitude have often spent thousands of years developing disproportionatelylarge chests and lungs, increasing their density of oxygen-bearing red blood cells by almost athird, though there are limits to how much thickening with red cells the blood supply can
    stand. moreover, above 5,500 meters even the most well-adapted women cannot provide agrowing fetus with enough oxygen to bring it to its full term.

    in the 1780s when people began to make experimental balloon ascents in europe,something that surprised them was how chilly it got as they rose. the temperature drops about3 degrees fahrenheit with every thousand feet you climb. logic would seem to indicate thatthe closer you get to a source of heat, the warmer you would feel. part of the explanation isthat you are not really getting nearer the sun in any meaningful sense. the sun is ninety-threemillion miles away. to move a couple of thousand feet closer to it is like taking one stepcloser to a bushfire in australia when you are standing in ohio, and expecting to smell smoke.

    the answer again takes us back to the question of the density of molecules in the atmosphere.

    sunlight energizes atoms. it increases the rate at which they jiggle and jounce, and in theirenlivened state they crash into one another, releasing heat. when you feel the sun warm onyour back on a summer’s day, it’s really excited atoms you feel. the higher you climb, thefewer molecules there are, and so the fewer collisions between them.

    air is deceptive stuff. even at sea level, we tend to think of the air as being ethereal and allbut weightless. in fact, it has plenty of bulk, and that bulk often exerts itself. as a marinescientist named wyville thomson wrote more than a century ago: “we sometimes find whenwe get up in the morning, by a rise of an inch in the barometer, that nearly half a ton has beenquietly piled upon us during the night, but we experience no inconvenience, rather a feeling ofexhilaration and buoyancy, since it requires a little less exertion to move our bodies in thedenser medium.” the reason you don’t feel crushed under that extra half ton of pressure is thesame reason your body would not be crushed deep beneath the sea: it is made mostly ofincompressible fluids, which push back, equalizing the pressures within and without.

    but get air in motion, as with a hurricane or even a stiff breeze, and you will quickly bereminded that it has very considerable mass. altogether there are about 5,200 million milliontons of air around us—25 million tons for every square mile of the planet—a notinconsequential volume. when you get millions of tons of atmosphere rushing past at thirty orforty miles an hour, it’s hardly a surprise that limbs snap and roof tiles go flying. as anthonysmith notes, a typical weather front may consist of 750 million tons of cold air pinnedbeneath a billion tons of warmer air. hardly a wonder that the result is at timesmeteorologically exciting.

    certainly there is no shortage of energy in the world above our heads. one thunderstorm, ithas been calculated, can contain an amount of energy equivalent to four days’ use ofelectricity for the whole united states. in the right conditions, storm clouds can rise to heightsof six to ten miles and contain updrafts and downdrafts of one hundred miles an hour. theseare often side by side, which is why pilots don’t want to fly through them. in all, the internalturmoil particles within the cloud pick up electrical charges. for reasons not entirelyunderstood the lighter particles tend to become positively charged and to be wafted by aircurrents to the top of the cloud. the heavier particles linger at the base, accumulating negativecharges. these negatively charged particles have a powerful urge to rush to the positivelycharged earth, and good luck to anything that gets in their way. a bolt of lightning travels at270,000 miles an hour and can heat the air around it to a decidedly crisp 50,000 degreesfahrenheit, several times hotter than the surface of the sun. at any one moment 1,800thunderstorms are in progress around the globe—some 40,000 a day. day and night across theplanet every second about a hundred lightning bolts hit the ground. the sky is a lively place.

    much of our knowledge of what goes on up there is surprisingly recent. jet streams, usuallylocated about 30,000 to 35,000 feet up, can bowl along at up to 180 miles an hour and vastlyinfluence weather systems over whole continents, yet their existence wasn’t suspected untilpilots began to fly into them during the second world war. even now a great deal ofatmospheric phenomena is barely understood. a form of wave motion popularly known asclear-air turbulence occasionally enlivens airplane flights. about twenty such incidents a yearare serious enough to need reporting. they are not associated with cloud structures oranything else that can be detected visually or by radar. they are just pockets of startlingturbulence in the middle of tranquil skies. in a typical incident, a plane en route fromsingapore to sydney was flying over central australia in calm conditions when it suddenlyfell three hundred feet—enough to fling unsecured people against the ceiling. twelve peoplewere injured, one seriously. no one knows what causes such disruptive cells of air.

    the process that moves air around in the atmosphere is the same process that drives theinternal engine of the planet, namely convection. moist, warm air from the equatorial regionsrises until it hits the barrier of the tropopause and spreads out. as it travels away from theequator and cools, it sinks. when it hits bottom, some of the sinking air looks for an area oflow pressure to fill and heads back for the equator, completing the circuit.

    at the equator the convection process is generally stable and the weather predictably fair,but in temperate zones the patterns are far more seasonal, localized, and random, whichresults in an endless battle between systems of high-pressure air and low. low-pressuresystems are created by rising air, which conveys water molecules into the sky, forming cloudsand eventually rain. warm air can hold more moisture than cool air, which is why tropical andsummer storms tend to be the heaviest. thus low areas tend to be associated with clouds andrain, and highs generally spell sunshine and fair weather. when two such systems meet, itoften becomes manifest in the clouds. for instance, stratus clouds—those unlovable,featureless sprawls that give us our overcast skies—happen when moisture-bearing updraftslack the oomph to break through a level of more stable air above, and instead spread out, likesmoke hitting a ceiling. indeed, if you watch a smoker sometime, you can get a very goodidea of how things work by watching how smoke rises from a cigarette in a still room. atfirst, it goes straight up (this is called a laminar flow, if you need to impress anyone), and thenit spreads out in a diffused, wavy layer. the greatest supercomputer in the world, takingmeasurements in the most carefully controlled environment, cannot tell you what forms theseripplings will take, so you can imagine the difficulties that confront meteorologists when theytry to predict such motions in a spinning, windy, large-scale world.

    what we do know is that because heat from the sun is unevenly distributed, differences inair pressure arise on the planet. air can’t abide this, so it rushes around trying to equalizethings everywhere. wind is simply the air’s way of trying to keep things in balance. airalways flows from areas of high pressure to areas of low pressure (as you would expect; thinkof anything with air under pressure—a balloon or an air tank—and think how insistently thatpressured air wants to get someplace else), and the greater the discrepancy in pressures thefaster the wind blows.

    incidentally, wind speeds, like most things that accumulate, grow exponentially, so a windblowing at two hundred miles an hour is not simply ten times stronger than a wind blowing attwenty miles an hour, but a hundred times stronger—and hence that much more destructive.

    introduce several million tons of air to this accelerator effect and the result can be exceedingly
    energetic. a tropical hurricane can release in twenty-four hours as much energy as a rich,medium-sized nation like britain or france uses in a year.

    the impulse of the atmosphere to seek equilibrium was first suspected by edmondhalley—the man who was everywhere—and elaborated upon in the eighteenth century by hisfellow briton george hadley, who saw that rising and falling columns of air tended toproduce “cells” (known ever since as “hadley cells”). though a lawyer by profession, hadleyhad a keen interest in the weather (he was, after all, english) and also suggested a linkbetween his cells, the earth’s spin, and the apparent deflections of air that give us our tradewinds. however, it was an engineering professor at the école polytechnique in paris,gustave-gaspard de coriolis, who worked out the details of these interactions in 1835, andthus we call it the coriolis effect. (coriolis’s other distinction at the school was to introducewatercoolers, which are still known there as corios, apparently.) the earth revolves at a brisk1,041 miles an hour at the equator, though as you move toward the poles the rate slopes offconsiderably, to about 600 miles an hour in london or paris, for instance. the reason for thisis self-evident when you think about it. if you are on the equator the spinning earth has tocarry you quite a distance—about 40,000 kilometers—to get you back to the same spot. if youstand beside the north pole, however, you may need travel only a few feet to complete arevolution, yet in both cases it takes twenty-four hours to get you back to where you began.

    therefore, it follows that the closer you get to the equator the faster you must be spinning.

    the coriolis effect explains why anything moving through the air in a straight line laterallyto the earth’s spin will, given enough distance, seem to curve to the right in the northernhemisphere and to the left in the southern as the earth revolves beneath it. the standard wayto envision this is to imagine yourself at the center of a large carousel and tossing a ball tosomeone positioned on the edge. by the time the ball gets to the perimeter, the target personhas moved on and the ball passes behind him. from his perspective, it looks as if it has curvedaway from him. that is the coriolis effect, and it is what gives weather systems their curl andsends hurricanes spinning off like tops. the coriolis effect is also why naval guns firingartillery shells have to adjust to left or right; a shell fired fifteen miles would otherwisedeviate by about a hundred yards and plop harmlessly into the sea.

    considering the practical and psychological importance of the weather to nearly everyone,it’s surprising that meteorology didn’t really get going as a science until shortly before theturn of the nineteenth century (though the term meteorology itself had been around since1626, when it was coined by a t. granger in a book of logic).

    part of the problem was that successful meteorology requires the precise measurement oftemperatures, and thermometers for a long time proved more difficult to make than you mightexpect. an accurate reading was dependent on getting a very even bore in a glass tube, andthat wasn’t easy to do. the first person to crack the problem was daniel gabriel fahrenheit, adutch maker of instruments, who produced an accurate thermometer in 1717. however, forreasons unknown he calibrated the instrument in a way that put freezing at 32 degrees andboiling at 212 degrees. from the outset this numeric eccentricity bothered some people, and in1742 anders celsius, a swedish astronomer, came up with a competing scale. in proof of theproposition that inventors seldom get matters entirely right, celsius made boiling point zeroand freezing point 100 on his scale, but that was soon reversed.

    the person most frequently identified as the father of modern meteorology was an englishpharmacist named luke howard, who came to prominence at the beginning of the nineteenthcentury. howard is chiefly remembered now for giving cloud types their names in 1803.

    although he was an active and respected member of the linnaean society and employedlinnaean principles in his new scheme, howard chose the rather more obscure askesiansociety as the forum to announce his new system of classification. (the askesian society,you may just recall from an earlier chapter, was the body whose members were unusuallydevoted to the pleasures of nitrous oxide, so we can only hope they treated howard’spresentation with the sober attention it deserved. it is a point on which howard scholars arecuriously silent.)howard divided clouds into three groups: stratus for the layered clouds, cumulus for thefluffy ones (the word means “heaped” in latin), and cirrus (meaning “curled”) for the high,thin feathery formations that generally presage colder weather. to these he subsequentlyadded a fourth term, nimbus (from the latin for “cloud”), for a rain cloud. the beauty ofhoward’s system was that the basic components could be freely recombined to describe everyshape and size of passing cloud—stratocumulus, cirrostratus, cumulocongestus, and so on. itwas an immediate hit, and not just in england. the poet johann von goethe in germany wasso taken with the system that he dedicated four poems to howard.

    howard’s system has been much added to over the years, so much so that the encyclopedicif little read international cloud atlas runs to two volumes, but interestingly virtually all thepost-howard cloud types—mammatus, pileus, nebulosis, spissatus, floccus, and mediocris area sampling—have never caught on with anyone outside meteorology and not terribly muchthere, i’m told. incidentally, the first, much thinner edition of that atlas, produced in 1896,divided clouds into ten basic types, of which the plumpest and most cushiony-looking wasnumber nine, cumulonimbus.

    1that seems to have been the source of the expression “to be oncloud nine.”

    for all the heft and fury of the occasional anvil-headed storm cloud, the average cloud isactually a benign and surprisingly insubstantial thing. a fluffy summer cumulus severalhundred yards to a side may contain no more than twenty-five or thirty gallons of water—“about enough to fill a bathtub,” as james trefil has noted. you can get some sense of theimmaterial quality of clouds by strolling through fog—which is, after all, nothing more than acloud that lacks the will to fly. to quote trefil again: “if you walk 100 yards through a typicalfog, you will come into contact with only about half a cubic inch of water—not enough togive you a decent drink.” in consequence, clouds are not great reservoirs of water. only about0.035 percent of the earth’s fresh water is floating around above us at any moment.

    depending on where it falls, the prognosis for a water molecule varies widely. if it lands infertile soil it will be soaked up by plants or reevaporated directly within hours or days. if itfinds its way down to the groundwater, however, it may not see sunlight again for manyyears—thousands if it gets really deep. when you look at a lake, you are looking at acollection of molecules that have been there on average for about a decade. in the ocean theresidence time is thought to be more like a hundred years. altogether about 60 percent of1if you have ever been struck by how beautifully crisp and well defined the edges of cumulus clouds tend to be,while other clouds are more blurry, the explanation is that in a cumulus cloud there is a pronounced boundarybetween the moist interior of the cloud and the dry air beyond it. any water molecule that strays beyond the edgeof the cloud is immediately zapped by the dry air beyond, allowing the cloud to keep its fine edge. much highercirrus clouds are composed of ice, and the zone between the edge of the cloud and the air beyond is not soclearly delineated, which is why they tend to be blurry at the edges.

    water molecules in a rainfall are returned to the atmosphere within a day or two. onceevaporated, they spend no more than a week or so—drury says twelve days—in the skybefore falling again as rain.

    evaporation is a swift process, as you can easily gauge by the fate of a puddle on asummer’s day. even something as large as the mediterranean would dry out in a thousandyears if it were not continually replenished. such an event occurred a little under six millionyears ago and provoked what is known to science as the messinian salinity crisis. whathappened was that continental movement closed the strait of gibraltar. as the mediterraneandried, its evaporated contents fell as freshwater rain into other seas, mildly diluting theirsaltiness—indeed, making them just dilute enough to freeze over larger areas than normal.

    the enlarged area of ice bounced back more of the sun’s heat and pushed earth into an iceage. so at least the theory goes.

    what is certainly true, as far as we can tell, is that a little change in the earth’s dynamicscan have repercussions beyond our imagining. such an event, as we shall see a little furtheron, may even have created us.

    oceans are the real powerhouse of the planet’s surface behavior. indeed, meteorologistsincreasingly treat oceans and atmosphere as a single system, which is why we must give thema little of our attention here. water is marvelous at holding and transporting heat. every day,the gulf stream carries an amount of heat to europe equivalent to the world’s output of coalfor ten years, which is why britain and ireland have such mild winters compared with canadaand russia.

    but water also warms slowly, which is why lakes and swimming pools are cold even on thehottest days. for that reason there tends to be a lag in the official, astronomical start of aseason and the actual feeling that that season has started. so spring may officially start in thenorthern hemisphere in march, but it doesn’t feel like it in most places until april at the veryearliest.

    the oceans are not one uniform mass of water. their differences in temperature, salinity,depth, density, and so on have huge effects on how they move heat around, which in turnaffects climate. the atlantic, for instance, is saltier than the pacific, and a good thing too. thesaltier water is the denser it is, and dense water sinks. without its extra burden of salt, theatlantic currents would proceed up to the arctic, warming the north pole but deprivingeurope of all that kindly warmth. the main agent of heat transfer on earth is what is knownas thermohaline circulation, which originates in slow, deep currents far below the surface—aprocess first detected by the scientist-adventurer count von rumford in 1797.

    2what happensis that surface waters, as they get to the vicinity of europe, grow dense and sink to greatdepths and begin a slow trip back to the southern hemisphere. when they reach antarctica,they are caught up in the antarctic circumpolar current, where they are driven onward intothe pacific. the process is very slow—it can take 1,500 years for water to travel from the2the term means a number of things to different people, it appears. in november 2002, carl wunsch of mitpublished a report in science, “what is the thermohaline circulation?,” in which he noted that the expressionhas been used in leading journals to signify at least seven different phenomena (circulation at the abyssal level,circulation driven by differences in density or buoyancy, “meridional overturning circulation of mass,” and soon)-though all have to do with ocean circulations and the transfer of heat, the cautiously vague and embracingsense in which i have employed it here.

    north atlantic to the mid-pacific—but the volumes of heat and water they move are veryconsiderable, and the influence on the climate is enormous.

    (as for the question of how anyone could possibly figure out how long it takes a drop ofwater to get from one ocean to another, the answer is that scientists can measure compoundsin the water like chlorofluorocarbons and work out how long it has been since they were lastin the air. by comparing a lot of measurements from different depths and locations they canreasonably chart the water’s movement.)thermohaline circulation not only moves heat around, but also helps to stir up nutrients asthe currents rise and fall, making greater volumes of the ocean habitable for fish and othermarine creatures. unfortunately, it appears the circulation may also be very sensitive tochange. according to computer simulations, even a modest dilution of the ocean’s saltcontent—from increased melting of the greenland ice sheet, for instance—could disrupt thecycle disastrously.

    the seas do one other great favor for us. they soak up tremendous volumes of carbon andprovide a means for it to be safely locked away. one of the oddities of our solar system is thatthe sun burns about 25 percent more brightly now than when the solar system was young.

    this should have resulted in a much warmer earth. indeed, as the english geologist aubreymanning has put it, “this colossal change should have had an absolutely catastrophic effecton the earth and yet it appears that our world has hardly been affected.”

    so what keeps the world stable and cool?

    life does. trillions upon trillions of tiny marine organisms that most of us have neverheard of—foraminiferans and coccoliths and calcareous algae—capture atmospheric carbon,in the form of carbon dioxide, when it falls as rain and use it (in combination with otherthings) to make their tiny shells. by locking the carbon up in their shells, they keep it frombeing reevaporated into the atmosphere, where it would build up dangerously as a greenhousegas. eventually all the tiny foraminiferans and coccoliths and so on die and fall to the bottomof the sea, where they are compressed into limestone. it is remarkable, when you behold anextraordinary natural feature like the white cliffs of dover in england, to reflect that it ismade up of nothing but tiny deceased marine organisms, but even more remarkable when yourealize how much carbon they cumulatively sequester. a six-inch cube of dover chalk willcontain well over a thousand liters of compressed carbon dioxide that would otherwise bedoing us no good at all. altogether there is about twenty thousand times as much carbonlocked away in the earth’s rocks as in the atmosphere. eventually much of that limestone willend up feeding volcanoes, and the carbon will return to the atmosphere and fall to the earth inrain, which is why the whole is called the long-term carbon cycle. the process takes a verylong time—about half a million years for a typical carbon atom—but in the absence of anyother disturbance it works remarkably well at keeping the climate stable.

    unfortunately, human beings have a careless predilection for disrupting this cycle byputting lots of extra carbon into the atmosphere whether the foraminiferans are ready for it ornot. since 1850, it has been estimated, we have lofted about a hundred billion tons of extracarbon into the air, a total that increases by about seven billion tons each year. overall, that’snot actually all that much. nature—mostly through the belchings of volcanoes and the decayof plants—sends about 200 billion tons of carbon dioxide into the atmosphere each year,nearly thirty times as much as we do with our cars and factories. but you have only to look atthe haze that hangs over our cities to see what a difference our contribution makes.

    we know from samples of very old ice that the “natural” level of carbon dioxide in theatmosphere—that is, before we started inflating it with industrial activity—is about 280 partsper million. by 1958, when people in lab coats started to pay attention to it, it had risen to 315parts per million. today it is over 360 parts per million and rising by roughly one-quarter of 1percent a year. by the end of the twenty-first century it is forecast to rise to about 560 partsper million.

    so far, the earth’s oceans and forests (which also pack away a lot of carbon) have managedto save us from ourselves, but as peter cox of the british meteorological office puts it:

    “there is a critical threshold where the natural biosphere stops buffering us from the effects ofour emissions and actually starts to amplify them.” the fear is that there would be a runawayincrease in the earth’s warming. unable to adapt, many trees and other plants would die,releasing their stores of carbon and adding to the problem. such cycles have occasionallyhappened in the distant past even without a human contribution. the good news is that evenhere nature is quite wonderful. it is almost certain that eventually the carbon cycle wouldreassert itself and return the earth to a situation of stability and happiness. the last time thishappened, it took a mere sixty thousand years.

    18    THE BOUNDING MAIN

    imagine trying to live in a world dominated by dihydrogen oxide, a compound that hasno taste or smell and is so variable in its properties that it is generally benign but at othertimes swiftly lethal. depending on its state, it can scald you or freeze you. in the presence ofcertain organic molecules it can form carbonic acids so nasty that they can strip the leavesfrom trees and eat the faces off statuary. in bulk, when agitated, it can strike with a fury thatno human edifice could withstand. even for those who have learned to live with it, it is anoften murderous substance. we call it water.

    water is everywhere. a potato is 80 percent water, a cow 74 percent, a bacterium 75percent. a tomato, at 95 percent, is little but water. even humans are 65 percent water,making us more liquid than solid by a margin of almost two to one. water is strange stuff. it isformless and transparent, and yet we long to be beside it. it has no taste and yet we love thetaste of it. we will travel great distances and pay small fortunes to see it in sunshine. andeven though we know it is dangerous and drowns tens of thousands of people every year, wecan’t wait to frolic in it.

    because water is so ubiquitous we tend to overlook what an extraordinary substance it is.

    almost nothing about it can be used to make reliable predictions about the properties of otherliquids and vice versa. if you knew nothing of water and based your assumptions on thebehavior of compounds most chemically akin to it—hydrogen selenide or hydrogen sulphidenotably—you would expect it to boil at minus 135 degrees fahrenheit and to be a gas at roomtemperature.

    most liquids when chilled contract by about 10 percent. water does too, but only down to apoint. once it is within whispering distance of freezing, it begins—perversely, beguilingly,extremely improbably—to expand. by the time it is solid, it is almost a tenth morevoluminous than it was before. because it expands, ice floats on water—“an utterly bizarreproperty,” according to john gribbin. if it lacked this splendid waywardness, ice would sink,and lakes and oceans would freeze from the bottom up. without surface ice to hold heat in,the water’s warmth would radiate away, leaving it even chillier and creating yet more ice.

    soon even the oceans would freeze and almost certainly stay that way for a very long time,probably forever—hardly the conditions to nurture life. thankfully for us, water seemsunaware of the rules of chemistry or laws of physics.

    everyone knows that water’s chemical formula is h2o, which means that it consists of onelargish oxygen atom with two smaller hydrogen atoms attached to it. the hydrogen atomscling fiercely to their oxygen host, but also make casual bonds with other water molecules.

    the nature of a water molecule means that it engages in a kind of dance with other watermolecules, briefly pairing and then moving on, like the ever-changing partners in a quadrille,to use robert kunzig’s nice phrase. a glass of water may not appear terribly lively, but everymolecule in it is changing partners billions of times a second. that’s why water moleculesstick together to form bodies like puddles and lakes, but not so tightly that they can’t be easily
    separated as when, for instance, you dive into a pool of them. at any given moment only 15percent of them are actually touching.

    in one sense the bond is very strong—it is why water molecules can flow uphill whensiphoned and why water droplets on a car hood show such a singular determination to beadwith their partners. it is also why water has surface tension. the molecules at the surface areattracted more powerfully to the like molecules beneath and beside them than to the airmolecules above. this creates a sort of membrane strong enough to support insects andskipping stones. it is what gives the sting to a belly flop.

    i hardly need point out that we would be lost without it. deprived of water, the human bodyrapidly falls apart. within days, the lips vanish “as if amputated, the gums blacken, the nosewithers to half its length, and the skin so contracts around the eyes as to prevent blinking.”

    water is so vital to us that it is easy to overlook that all but the smallest fraction of the wateron earth is poisonous to us—deadly poisonous—because of the salts within it.

    we need salt to live, but only in very small amounts, and seawater contains way more—about seventy times more—salt than we can safely metabolize. a typical liter of seawater willcontain only about 2.5 teaspoons of common salt—the kind we sprinkle on food—but muchlarger amounts of other elements, compounds, and other dissolved solids, which arecollectively known as salts. the proportions of these salts and minerals in our tissues isuncannily similar to seawater—we sweat and cry seawater, as margulis and sagan have putit—but curiously we cannot tolerate them as an input. take a lot of salt into your body andyour metabolism very quickly goes into crisis. from every cell, water molecules rush off likeso many volunteer firemen to try to dilute and carry off the sudden intake of salt. this leavesthe cells dangerously short of the water they need to carry out their normal functions. theybecome, in a word, dehydrated. in extreme situations, dehydration will lead to seizures,unconsciousness, and brain damage. meanwhile, the overworked blood cells carry the salt tothe kidneys, which eventually become overwhelmed and shut down. without functioningkidneys you die. that is why we don’t drink seawater.

    there are 320 million cubic miles of water on earth and that is all we’re ever going to get.

    the system is closed: practically speaking, nothing can be added or subtracted. the water youdrink has been around doing its job since the earth was young. by 3.8 billion years ago, theoceans had (at least more or less) achieved their present volumes.

    the water realm is known as the hydrosphere and it is overwhelmingly oceanic. ninety-seven percent of all the water on earth is in the seas, the greater part of it in the pacific, whichcovers half the planet and is bigger than all the landmasses put together. altogether thepacific holds just over half of all the ocean water (51.6 percent to be precise); the atlantic has23.6 percent and the indian ocean 21.2 percent, leaving just 3.6 percent to be accounted forby all the other seas. the average depth of the ocean is 2.4 miles, with the pacific on averageabout a thousand feet deeper than the atlantic and indian oceans. altogether 60 percent ofthe planet’s surface is ocean more than a mile deep. as philip ball notes, we would better callour planet not earth but water.

    of the 3 percent of earth’s water that is fresh, most exists as ice sheets. only the tiniestamount—0.036 percent—is found in lakes, rivers, and reservoirs, and an even smaller part—just 0.001 percent—exists in clouds or as vapor. nearly 90 percent of the planet’s ice is inantarctica, and most of the rest is in greenland. go to the south pole and you will bestanding on nearly two miles of ice, at the north pole just fifteen feet of it. antarctica alone
    has six million cubic miles of ice—enough to raise the oceans by a height of two hundred feetif it all melted. but if all the water in the atmosphere fell as rain, evenly everywhere, theoceans would deepen by only an inch.

    sea level, incidentally, is an almost entirely notional concept. seas are not level at all.

    tides, winds, the coriolis force, and other effects alter water levels considerably from oneocean to another and within oceans as well. the pacific is about a foot and a half higher alongits western edge—a consequence of the centrifugal force created by the earth’s spin. just aswhen you pull on a tub of water the water tends to flow toward the other end, as if reluctant tocome with you, so the eastward spin of earth piles water up against the ocean’s westernmargins.

    considering the age-old importance of the seas to us, it is striking how long it took theworld to take a scientific interest in them. until well into the nineteenth century most of whatwas known about the oceans was based on what washed ashore or came up in fishing nets,and nearly all that was written was based more on anecdote and supposition than on physicalevidence. in the 1830s, the british naturalist edward forbes surveyed ocean beds throughoutthe atlantic and mediterranean and declared that there was no life at all in the seas below2,000 feet. it seemed a reasonable assumption. there was no light at that depth, so no plantlife, and the pressures of water at such depths were known to be extreme. so it came assomething of a surprise when, in 1860, one of the first transatlantic telegraph cables washauled up for repairs from more than two miles down, and it was found to be thicklyencrusted with corals, clams, and other living detritus.

    the first really organized investigation of the seas didn’t come until 1872, when a jointexpedition between the british museum, the royal society, and the british government setforth from portsmouth on a former warship called hms challenger. for three and a halfyears they sailed the world, sampling waters, netting fish, and hauling a dredge throughsediments. it was evidently dreary work. out of a complement of 240 scientists and crew, onein four jumped ship and eight more died or went mad—“driven to distraction by the mind-numbing routine of years of dredging” in the words of the historian samantha weinberg. butthey sailed across almost 70,000 nautical miles of sea, collected over 4,700 new species ofmarine organisms, gathered enough information to create a fifty-volume report (which tooknineteen years to put together), and gave the world the name of a new scientific discipline:

    oceanography. they also discovered, by means of depth measurements, that there appeared tobe submerged mountains in the mid-atlantic, prompting some excited observers to speculatethat they had found the lost continent of atlantis.

    because the institutional world mostly ignored the seas, it fell to devoted—and veryoccasional—amateurs to tell us what was down there. modern deep-water exploration beginswith charles william beebe and otis barton in 1930. although they were equal partners, themore colorful beebe has always received far more written attention. born in 1877 into a well-to-do family in new york city, beebe studied zoology at columbia university, then took ajob as a birdkeeper at the new york zoological society. tiring of that, he decided to adoptthe life of an adventurer and for the next quarter century traveled extensively through asiaand south america with a succession of attractive female assistants whose jobs wereinventively described as “historian and technicist” or “assistant in fish problems.” hesupported these endeavors with a succession of popular books with titles like edge of thejungle and jungle days, though he also produced some respectable books on wildlife andornithology.

    in the mid-1920s, on a trip to the galápagos islands, he discovered “the delights ofdangling,” as he described deep-sea diving. soon afterward he teamed up with barton, whocame from an even wealthier family, had also attended columbia, and also longed foradventure. although beebe nearly always gets the credit, it was in fact barton who designedthe first bathysphere (from the greek word for “deep”) and funded the $12,000 cost of itsconstruction. it was a tiny and necessarily robust chamber, made of cast iron 1.5 inches thickand with two small portholes containing quartz blocks three inches thick. it held two men, butonly if they were prepared to become extremely well acquainted. even by the standards of theage, the technology was unsophisticated. the sphere had no maneuverability—it simply hungon the end of a long cable—and only the most primitive breathing system: to neutralize theirown carbon dioxide they set out open cans of soda lime, and to absorb moisture they opened asmall tub of calcium chloride, over which they sometimes waved palm fronds to encouragechemical reactions.

    but the nameless little bathysphere did the job it was intended to do. on the first dive, injune 1930 in the bahamas, barton and beebe set a world record by descending to 600 feet. by1934, they had pushed the record to 3,028 feet, where it would stay until after the war. bartonwas confident the device was safe to a depth of 4,500 feet, though the strain on every bolt andrivet was audibly evident with each fathom they descended. at any depth, it was brave andrisky work. at 3,000 feet, their little porthole was subjected to nineteen tons of pressure persquare inch. death at such a depth would have been instantaneous, as beebe never failed toobserve in his many books, articles, and radio broadcasts. their main concern, however, wasthat the shipboard winch, straining to hold on to a metal ball and two tons of steel cable,would snap and send the two men plunging to the seafloor. in such an event, nothing couldhave saved them.

    the one thing their descents didn’t produce was a great deal of worthwhile science.

    although they encountered many creatures that had not been seen before, the limits ofvisibility and the fact that neither of the intrepid aquanauts was a trained oceanographer meantthey often weren’t able to describe their findings in the kind of detail that real scientistscraved. the sphere didn’t carry an external light, merely a 250-watt bulb they could hold upto the window, but the water below five hundred feet was practically impenetrable anyway,and they were peering into it through three inches of quartz, so anything they hoped to viewwould have to be nearly as interested in them as they were in it. about all they could report, inconsequence, was that there were a lot of strange things down there. on one dive in 1934,beebe was startled to spy a giant serpent “more than twenty feet long and very wide.” itpassed too swiftly to be more than a shadow. whatever it was, nothing like it has been seenby anyone since. because of such vagueness their reports were generally ignored byacademics.

    after their record-breaking descent of 1934, beebe lost interest in diving and moved on toother adventures, but barton persevered. to his credit, beebe always told anyone who askedthat barton was the real brains behind the enterprise, but barton seemed unable to step fromthe shadows. he, too, wrote thrilling accounts of their underwater adventures and even starredin a hollywood movie called titans of the deep, featuring a bathysphere and many excitingand largely fictionalized encounters with aggressive giant squid and the like. he evenadvertised camel cigarettes (“they don’t give me jittery nerves”). in 1948 he increased thedepth record by 50 percent, with a dive to 4,500 feet in the pacific ocean near california, butthe world seemed determined to overlook him. one newspaper reviewer of titans of the deepactually thought the star of the film was beebe. nowadays, barton is lucky to get a mention.

    at all events, he was about to be comprehensively eclipsed by a father-and-son team fromswitzerland, auguste and jacques piccard, who were designing a new type of probe called abathyscaphe (meaning “deep boat”). christened trieste, after the italian city in which it wasbuilt, the new device maneuvered independently, though it did little more than just go up anddown. on one of its first dives, in early 1954, it descended to below 13,287 feet, nearly threetimes barton’s record-breaking dive of six years earlier. but deep-sea dives required a greatdeal of costly support, and the piccards were gradually going broke.

    in 1958, they did a deal with the u.s. navy, which gave the navy ownership but left themin control. now flush with funds, the piccards rebuilt the vessel, giving it walls five inchesthick and shrinking the windows to just two inches in diameter—little more than peepholes.

    but it was now strong enough to withstand truly enormous pressures, and in january 1960jacques piccard and lieutenant don walsh of the u.s. navy sank slowly to the bottom of theocean’s deepest canyon, the mariana trench, some 250 miles off guam in the western pacific(and discovered, not incidentally, by harry hess with his fathometer). it took just under fourhours to fall 35,820 feet, or almost seven miles. although the pressure at that depth wasnearly 17,000 pounds per square inch, they noticed with surprise that they disturbed a bottom-dwelling flatfish just as they touched down. they had no facilities for taking photographs, sothere is no visual record of the event.

    after just twenty minutes at the world’s deepest point, they returned to the surface. it wasthe only occasion on which human beings have gone so deep.

    forty years later, the question that naturally occurs is: why has no one gone back since? tobegin with, further dives were vigorously opposed by vice admiral hyman g. rickover, aman who had a lively temperament, forceful views, and, most pertinently, control of thedepartmental checkbook. he thought underwater exploration a waste of resources and pointedout that the navy was not a research institute. the nation, moreover, was about to becomefully preoccupied with space travel and the quest to send a man to the moon, which madedeep sea investigations seem unimportant and rather old-fashioned. but the decisiveconsideration was that the trieste descent didn’t actually achieve much. as a navy officialexplained years later: “we didn’t learn a hell of a lot from it, other than that we could do it.

    why do it again?” it was, in short, a long way to go to find a flatfish, and expensive too.

    repeating the exercise today, it has been estimated, would cost at least $100 million.

    when underwater researchers realized that the navy had no intention of pursuing apromised exploration program, there was a pained outcry. partly to placate its critics, thenavy provided funding for a more advanced submersible, to be operated by the woods holeoceanographic institution of massachusetts. called alvin, in somewhat contracted honor ofthe oceanographer allyn c. vine, it would be a fully maneuverable minisubmarine, though itwouldn’t go anywhere near as deep as the trieste. there was just one problem: the designerscouldn’t find anyone willing to build it. according to william j. broad in the universebelow: “no big company like general dynamics, which made submarines for the navy,wanted to take on a project disparaged by both the bureau of ships and admiral rickover, thegods of naval patronage.” eventually, not to say improbably, alvin was constructed bygeneral mills, the food company, at a factory where it made the machines to producebreakfast cereals.

    as for what else was down there, people really had very little idea. well into the 1950s, thebest maps available to oceanographers were overwhelmingly based on a little detail fromscattered surveys going back to 1929 grafted onto, essentially an ocean of guesswork. the
    navy had excellent charts with which to guide submarines through canyons and aroundguyots, but it didn’t wish such information to fall into soviet hands, so it kept its knowledgeclassified. academics therefore had to make do with sketchy and antiquated surveys or relyon hopeful surmise. even today our knowledge of the ocean floors remains remarkably lowresolution. if you look at the moon with a standard backyard telescope you will seesubstantial craters—fracastorious, blancanus, zach, planck, and many others familiar to anylunar scientist—that would be unknown if they were on our own ocean floors. we have bettermaps of mars than we do of our own seabeds.

    at the surface level, investigative techniques have also been a trifle ad hoc. in 1994, thirty-four thousand ice hockey gloves were swept overboard from a korean cargo ship during astorm in the pacific. the gloves washed up all over, from vancouver to vietnam, helpingoceanographers to trace currents more accurately than they ever had before.

    today alvin is nearly forty years old, but it still remains america’s premier research vessel.

    there are still no submersibles that can go anywhere near the depth of the mariana trenchand only five, including alvin, that can reach the depths of the “abyssal plain”—the deepocean floor—that covers more than half the planet’s surface. a typical submersible costsabout $25,000 a day to operate, so they are hardly dropped into the water on a whim, still lessput to sea in the hope that they will randomly stumble on something of interest. it’s rather asif our firsthand experience of the surface world were based on the work of five guys exploringon garden tractors after dark. according to robert kunzig, humans may have scrutinized“perhaps a millionth or a billionth of the sea’s darkness. maybe less. maybe much less.”

    but oceanographers are nothing if not industrious, and they have made several importantdiscoveries with their limited resources—including, in 1977, one of the most important andstartling biological discoveries of the twentieth century. in that year alvin found teemingcolonies of large organisms living on and around deep-sea vents off the galápagos islands—tube worms over ten feet long, clams a foot wide, shrimps and mussels in profusion,wriggling spaghetti worms. they all owed their existence to vast colonies of bacteria thatwere deriving their energy and sustenance from hydrogen sulfides—compounds profoundlytoxic to surface creatures—that were pouring steadily from the vents. it was a worldindependent of sunlight, oxygen, or anything else normally associated with life. this was aliving system based not on photosynthesis but on chemosynthesis, an arrangement thatbiologists would have dismissed as preposterous had anyone been imaginative enough tosuggest it.

    huge amounts of heat and energy flow from these vents. two dozen of them together willproduce as much energy as a large power station, and the range of temperatures around themis enormous. the temperature at the point of outflow can be as much as 760 degreesfahrenheit, while a few feet away the water may be only two or three degrees above freezing.

    a type of worm called an alvinellid was found living right on the margins, with the watertemperature 140 degrees warmer at its head than at its tail. before this it had been thought thatno complex organisms could survive in water warmer than about 130 degrees, and here wasone that was surviving warmer temperatures than that and extreme cold to boot. thediscovery transformed our understanding of the requirements for life.

    it also answered one of the great puzzles of oceanography—something that many of usdidn’t realize was a puzzle—namely, why the oceans don’t grow saltier with time. at the riskof stating the obvious, there is a lot of salt in the sea—enough to bury every bit of land on theplanet to a depth of about five hundred feet. millions of gallons of fresh water evaporate from
    the ocean daily, leaving all their salts behind, so logically the seas ought to grow more saltywith the passing years, but they don’t. something takes an amount of salt out of the waterequivalent to the amount being put in. for the longest time, no one could figure out whatcould be responsible for this.

    alvin’s discovery of the deep-sea vents provided the answer. geophysicists realized that thevents were acting much like the filters in a fish tank. as water is taken down into the crust,salts are stripped from it, and eventually clean water is blown out again through the chimneystacks. the process is not swift—it can take up to ten million years to clean an ocean—but itis marvelously efficient as long as you are not in a hurry.

    perhaps nothing speaks more clearly of our psychological remoteness from the oceandepths than that the main expressed goal for oceanographers during international geophysicalyear of 1957–58 was to study “the use of ocean depths for the dumping of radioactivewastes.” this wasn’t a secret assignment, you understand, but a proud public boast. in fact,though it wasn’t much publicized, by 1957–58 the dumping of radioactive wastes had alreadybeen going on, with a certain appalling vigor, for over a decade. since 1946, the united stateshad been ferrying fifty-five-gallon drums of radioactive gunk out to the farallon islands,some thirty miles off the california coast near san francisco, where it simply threw themoverboard.

    it was all quite extraordinarily sloppy. most of the drums were exactly the sort you seerusting behind gas stations or standing outside factories, with no protective linings of anytype. when they failed to sink, which was usually, navy gunners riddled them with bullets tolet water in (and, of course, plutonium, uranium, and strontium out). before it was halted inthe 1990s, the united states had dumped many hundreds of thousands of drums into aboutfifty ocean sites—almost fifty thousand of them in the farallons alone. but the u.s. was by nomeans alone. among the other enthusiastic dumpers were russia, china, japan, new zealand,and nearly all the nations of europe.

    and what effect might all this have had on life beneath the seas? well, little, we hope, butwe actually have no idea. we are astoundingly, sumptuously, radiantly ignorant of lifebeneath the seas. even the most substantial ocean creatures are often remarkably little knownto us—including the most mighty of them all, the great blue whale, a creature of suchleviathan proportions that (to quote david attenborough) its “tongue weighs as much as anelephant, its heart is the size of a car and some of its blood vessels are so wide that you couldswim down them.” it is the most gargantuan beast that earth has yet produced, bigger eventhan the most cumbrous dinosaurs. yet the lives of blue whales are largely a mystery to us.

    much of the time we have no idea where they are—where they go to breed, for instance, orwhat routes they follow to get there. what little we know of them comes almost entirely fromeavesdropping on their songs, but even these are a mystery. blue whales will sometimes breakoff a song, then pick it up again at the same spot six months later. sometimes they strike upwith a new song, which no member can have heard before but which each already knows.

    how they do this is not remotely understood. and these are animals that must routinely cometo the surface to breathe.

    for animals that need never surface, obscurity can be even more tantalizing. consider thefabled giant squid. though nothing on the scale of the blue whale, it is a decidedly substantialanimal, with eyes the size of soccer balls and trailing tentacles that can reach lengths of sixty
    feet. it weighs nearly a ton and is earth’s largest invertebrate. if you dumped one in a normalhousehold swimming pool, there wouldn’t be much room for anything else. yet no scientist—no person as far as we know—has ever seen a giant squid alive. zoologists have devotedcareers to trying to capture, or just glimpse, living giant squid and have always failed. theyare known mostly from being washed up on beaches—particularly, for unknown reasons, thebeaches of the south island of new zealand. they must exist in large numbers because theyform a central part of the sperm whale’s diet, and sperm whales take a lot of feeding.

    1according to one estimate, there could be as many as thirty million species of animalsliving in the sea, most still undiscovered. the first hint of how abundant life is in the deepseas didn’t come until as recently as the 1960s with the invention of the epibenthic sled, adredging device that captures organisms not just on and near the seafloor but also buried inthe sediments beneath. in a single one-hour trawl along the continental shelf, at a depth of justunder a mile, woods hole oceanographers howard sandler and robert hessler netted over25,000 creatures—worms, starfish, sea cucumbers, and the like—representing 365 species.

    even at a depth of three miles, they found some 3,700 creatures representing almost 200species of organism. but the dredge could only capture things that were too slow or stupid toget out of the way. in the late 1960s a marine biologist named john isaacs got the idea tolower a camera with bait attached to it, and found still more, in particular dense swarms ofwrithing hagfish, a primitive eel-like creature, as well as darting shoals of grenadier fish.

    where a good food source is suddenly available—for instance, when a whale dies and sinks tothe bottom—as many as 390 species of marine creature have been found dining off it.

    interestingly, many of these creatures were found to have come from vents up to a thousandmiles distant. these included such types as mussels and clams, which are hardly known asgreat travelers. it is now thought that the larvae of certain organisms may drift through thewater until, by some unknown chemical means, they detect that they have arrived at a foodopportunity and fall onto it.

    so why, if the seas are so vast, do we so easily overtax them? well, to begin with, theworld’s seas are not uniformly bounteous. altogether less than a tenth of the ocean isconsidered naturally productive. most aquatic species like to be in shallow waters where thereis warmth and light and an abundance of organic matter to prime the food chain. coral reefs,for instance, constitute well under 1 percent of the ocean’s space but are home to about 25percent of its fish.

    elsewhere, the oceans aren’t nearly so rich. take australia. with over 20,000 miles ofcoastline and almost nine million square miles of territorial waters, it has more sea lapping itsshores than any other country, yet, as tim flannery notes, it doesn’t even make it into the topfifty among fishing nations. indeed, australia is a large net importer of seafood. this isbecause much of australia’s waters are, like much of australia itself, essentially desert. (anotable exception is the great barrier reef off queensland, which is sumptuously fecund.)because the soil is poor, it produces little in the way of nutrient-rich runoff.

    even where life thrives, it is often extremely sensitive to disturbance. in the 1970s, fishermenfrom australia and, to a lesser extent, new zealand discovered shoals of a little-known fishliving at a depth of about half a mile on their continental shelves. they were known as orange1the indigestible parts of giant squid, in particular their beaks, accumulate in sperm whales stomachs into thesubstance known as ambergris, which is used as a fixative in perfumes. the next time you spray on chanel no. 5(assuming you do), you may wish to reflect that you are dousing yourself in distillate of unseen sea monster.

    roughy, they were delicious, and they existed in huge numbers. in no time at all, fishing fleetswere hauling in forty thousand metric tons of roughy a year. then marine biologists madesome alarming discoveries. roughy are extremely long lived and slow maturing. some maybe 150 years old; any roughy you have eaten may well have been born when victoria wasqueen. roughy have adopted this exceedingly unhurried lifestyle because the waters they livein are so resource-poor. in such waters, some fish spawn just once in a lifetime. clearly theseare populations that cannot stand a great deal of disturbance. unfortunately, by the time thiswas realized the stocks had been severely depleted. even with careful management it will bedecades before the populations recover, if they ever do.

    elsewhere, however, the misuse of the oceans has been more wanton than inadvertent.

    many fishermen “fin” sharks—that is, slice their fins off, then dump them back into the waterto die. in 1998, shark fins sold in the far east for over $250 a pound. a bowl of shark finsoup retailed in tokyo for $100. the world wildlife fund estimated in 1994 that the numberof sharks killed each year was between 40 million and 70 million.

    as of 1995, some 37,000 industrial-sized fishing ships, plus about a million smaller boats,were between them taking twice as many fish from the sea as they had just twenty-five yearsearlier. trawlers are sometimes now as big as cruise ships and haul behind them nets bigenough to hold a dozen jumbo jets. some even use spotter planes to locate shoals of fish fromthe air.

    it is estimated that about a quarter of every fishing net hauled up contains “by-catch”—fishthat can’t be landed because they are too small or of the wrong type or caught in the wrongseason. as one observer told the economist: “we’re still in the dark ages. we just drop a netdown and see what comes up.” perhaps as much as twenty-two million metric tons of suchunwanted fish are dumped back in the sea each year, mostly in the form of corpses. for everypound of shrimp harvested, about four pounds of fish and other marine creatures aredestroyed.

    large areas of the north sea floor are dragged clean by beam trawlers as many as seventimes a year, a degree of disturbance that no ecosystem can withstand. at least two-thirds ofspecies in the north sea, by many estimates, are being overfished. across the atlantic thingsare no better. halibut once abounded in such numbers off new england that individual boatscould land twenty thousand pounds of it in a day. now halibut is all but extinct off thenortheast coast of north america.

    nothing, however, compares with the fate of cod. in the late fifteenth century, the explorerjohn cabot found cod in incredible numbers on the eastern banks of north america—shallowareas of water popular with bottom-feeding fish like cod. some of these banks were vast.

    georges banks off massachusetts is bigger than the state it abuts. the grand banks offnewfoundland is bigger still and for centuries was always dense with cod. they were thoughtto be inexhaustible. of course they were anything but.

    by 1960, the number of spawning cod in the north atlantic had fallen to an estimated 1.6million metric tons. by 1990 this had sunk to 22,000 metric tons. in commercial terms, thecod were extinct. “fishermen,” wrote mark kurlansky in his fascinating history, cod, “hadcaught them all.” the cod may have lost the western atlantic forever. in 1992, cod fishingwas stopped altogether on the grand banks, but as of last autumn, according to a report innature, stocks had not staged a comeback. kurlansky notes that the fish of fish fillets and fish
    sticks was originally cod, but then was replaced by haddock, then by redfish, and lately bypacific pollock. these days, he notes drily, “fish” is “whatever is left.”

    much the same can be said of many other seafoods. in the new england fisheries offrhode island, it was once routine to haul in lobsters weighing twenty pounds. sometimes theyreached thirty pounds. left unmolested, lobsters can live for decades—as much as seventyyears, it is thought—and they never stop growing. nowadays few lobsters weigh more thantwo pounds on capture. “biologists,” according to the new york times, “estimate that 90percent of lobsters are caught within a year after they reach the legal minimum size at aboutage six.” despite declining catches, new england fishermen continue to receive state andfederal tax incentives that encourage them—in some cases all but compel them—to acquirebigger boats and to harvest the seas more intensively. today fishermen of massachusetts arereduced to fishing the hideous hagfish, for which there is a slight market in the far east, buteven their numbers are now falling.

    we are remarkably ignorant of the dynamics that rule life in the sea. while marine life ispoorer than it ought to be in areas that have been overfished, in some naturally impoverishedwaters there is far more life than there ought to be. the southern oceans around antarcticaproduce only about 3 percent of the world’s phytoplankton—far too little, it would seem, tosupport a complex ecosystem, and yet it does. crab-eater seals are not a species of animal thatmost of us have heard of, but they may actually be the second most numerous large species ofanimal on earth, after humans. as many as fifteen million of them may live on the pack icearound antarctica. there are also perhaps two million weddel seals, at least half a millionemperor penguins, and maybe as many as four million adélie penguins. the food chain isthus hopelessly top heavy, but somehow it works. remarkably no one knows how.

    all this is a very roundabout way of making the point that we know very little about earth’sbiggest system. but then, as we shall see in the pages remaining to us, once you start talkingabout life, there is a great deal we don’t know, not least how it got going in the first place.

    19    THE RISE OF LIFE

    in 1953, stanley miller, a graduate student at the university of chicago, took twoflasks—one containing a little water to represent a primeval ocean, the other holding amixture of methane, ammonia, and hydrogen sulphide gases to represent earth’s earlyatmosphere—connected them with rubber tubes, and introduced some electrical sparks as astand-in for lightning. after a few days, the water in the flasks had turned green and yellow ina hearty broth of amino acids, fatty acids, sugars, and other organic compounds. “if goddidn’t do it this way,” observed miller’s delighted supervisor, the nobel laureate haroldurey, “he missed a good bet.”

    press reports of the time made it sound as if about all that was needed now was forsomebody to give the whole a good shake and life would crawl out. as time has shown, itwasn’t nearly so simple. despite half a century of further study, we are no nearer tosynthesizing life today than we were in 1953 and much further away from thinking we can.

    scientists are now pretty certain that the early atmosphere was nothing like as primed fordevelopment as miller and urey’s gaseous stew, but rather was a much less reactive blend ofnitrogen and carbon dioxide. repeating miller’s experiments with these more challenginginputs has so far produced only one fairly primitive amino acid. at all events, creating aminoacids is not really the problem. the problem is proteins.

    proteins are what you get when you string amino acids together, and we need a lot of them.

    no one really knows, but there may be as many as a million types of protein in the humanbody, and each one is a little miracle. by all the laws of probability proteins shouldn’t exist.

    to make a protein you need to assemble amino acids (which i am obliged by long tradition torefer to here as “the building blocks of life”) in a particular order, in much the same way thatyou assemble letters in a particular order to spell a word. the problem is that words in theamino acid alphabet are often exceedingly long. to spell collagen, the name of a commontype of protein, you need to arrange eight letters in the right order. but to make collagen, youneed to arrange 1,055 amino acids in precisely the right sequence. but—and here’s anobvious but crucial point—you don’t make it. it makes itself, spontaneously, withoutdirection, and this is where the unlikelihoods come in.

    the chances of a 1,055-sequence molecule like collagen spontaneously self-assembling are,frankly, nil. it just isn’t going to happen. to grasp what a long shot its existence is, visualize astandard las vegas slot machine but broadened greatly—to about ninety feet, to be precise—to accommodate 1,055 spinning wheels instead of the usual three or four, and with twentysymbols on each wheel (one for each common amino acid).

    1how long would you have topull the handle before all 1,055 symbols came up in the right order? effectively forever. evenif you reduced the number of spinning wheels to two hundred, which is actually a moretypical number of amino acids for a protein, the odds against all two hundred coming up in a1there are actually twenty-two naturally occurring amino acids known on earth, and more may await discovery,but only twenty of them are necessary to produce us and most other living things. the twenty-second, calledpyrrolysine, was discovered in 2002 by researchers at ohio state university and is found only in a single type ofarchaean (a basic form of life that we will discuss a little further on in the story) called methanosarcina barkeri.

    prescribed sequence are 1 in 10260(that is a 1 followed by 260 zeroes). that in itself is a largernumber than all the atoms in the universe.

    proteins, in short, are complex entities. hemoglobin is only 146 amino acids long, a runt byprotein standards, yet even it offers 10190possible amino acid combinations, which is why ittook the cambridge university chemist max perutz twenty-three years—a career, more orless—to unravel it. for random events to produce even a single protein would seem astunning improbability—like a whirlwind spinning through a junkyard and leaving behind afully assembled jumbo jet, in the colorful simile of the astronomer fred hoyle.

    yet we are talking about several hundred thousand types of protein, perhaps a million, eachunique and each, as far as we know, vital to the maintenance of a sound and happy you. andit goes on from there. a protein to be of use must not only assemble amino acids in the rightsequence, but then must engage in a kind of chemical origami and fold itself into a veryspecific shape. even having achieved this structural complexity, a protein is no good to you ifit can’t reproduce itself, and proteins can’t. for this you need dna. dna is a whiz atreplicating—it can make a copy of itself in seconds—but can do virtually nothing else. so wehave a paradoxical situation. proteins can’t exist without dna, and dna has no purposewithout proteins. are we to assume then that they arose simultaneously with the purpose ofsupporting each other? if so: wow.

    and there is more still. dna, proteins, and the other components of life couldn’t prosperwithout some sort of membrane to contain them. no atom or molecule has ever achieved lifeindependently. pluck any atom from your body, and it is no more alive than is a grain of sand.

    it is only when they come together within the nurturing refuge of a cell that these diversematerials can take part in the amazing dance that we call life. without the cell, they arenothing more than interesting chemicals. but without the chemicals, the cell has no purpose.

    as the physicist paul davies puts it, “if everything needs everything else, how did thecommunity of molecules ever arise in the first place?” it is rather as if all the ingredients inyour kitchen somehow got together and baked themselves into a cake—but a cake that couldmoreover divide when necessary to produce more cakes. it is little wonder that we call it themiracle of life. it is also little wonder that we have barely begun to understand it.

    so what accounts for all this wondrous complexity? well, one possibility is that perhaps itisn’t quite—not quite—so wondrous as at first it seems. take those amazingly improbableproteins. the wonder we see in their assembly comes in assuming that they arrived on thescene fully formed. but what if the protein chains didn’t assemble all at once? what if, in thegreat slot machine of creation, some of the wheels could be held, as a gambler might hold anumber of promising cherries? what if, in other words, proteins didn’t suddenly burst intobeing, but evolved .

    imagine if you took all the components that make up a human being—carbon, hydrogen,oxygen, and so on—and put them in a container with some water, gave it a vigorous stir, andout stepped a completed person. that would be amazing. well, that’s essentially what hoyleand others (including many ardent creationists) argue when they suggest that proteinsspontaneously formed all at once. they didn’t—they can’t have. as richard dawkins arguesin the blind watchmaker, there must have been some kind of cumulative selection processthat allowed amino acids to assemble in chunks. perhaps two or three amino acids linked up
    for some simple purpose and then after a time bumped into some other similar small clusterand in so doing “discovered” some additional improvement.

    chemical  reactions  of  the  sort  associated with life are actually something of acommonplace. it may be beyond us to cook them up in a lab, à la stanley miller and haroldurey, but the universe does it readily enough. lots of molecules in nature get together to formlong chains called polymers. sugars constantly assemble to form starches. crystals can do anumber of lifelike things—replicate, respond to environmental stimuli, take on a patternedcomplexity. they’ve never achieved life itself, of course, but they demonstrate repeatedly thatcomplexity is a natural, spontaneous, entirely commonplace event. there may or may not be agreat deal of life in the universe at large, but there is no shortage of ordered self-assembly, ineverything from the transfixing symmetry of snowflakes to the comely rings of saturn.

    so powerful is this natural impulse to assemble that many scientists now believe that lifemay be more inevitable than we think—that it is, in the words of the belgian biochemist andnobel laureate christian de duve, “an obligatory manifestation of matter, bound to arisewherever conditions are appropriate.” de duve thought it likely that such conditions would beencountered perhaps a million times in every galaxy.

    certainly there is nothing terribly exotic in the chemicals that animate us. if you wished tocreate another living object, whether a goldfish or a head of lettuce or a human being, youwould need really only four principal elements, carbon, hydrogen, oxygen, and nitrogen, plussmall amounts of a few others, principally sulfur, phosphorus, calcium, and iron. put thesetogether in three dozen or so combinations to form some sugars, acids, and other basiccompounds and you can build anything that lives. as dawkins notes: “there is nothingspecial about the substances from which living things are made. living things are collectionsof molecules, like everything else.”

    the bottom line is that life is amazing and gratifying, perhaps even miraculous, but hardlyimpossible—as we repeatedly attest with our own modest existences. to be sure, many of thedetails of life’s beginnings remain pretty imponderable. every scenario you have ever readconcerning the conditions necessary for life involves water—from the “warm little pond”

    where darwin supposed life began to the bubbling sea vents that are now the most popularcandidates for life’s beginnings—but all this overlooks the fact that to turn monomers intopolymers (which is to say, to begin to create proteins) involves what is known to biology as“dehydration linkages.” as one leading biology text puts it, with perhaps just a tiny hint ofdiscomfort, “researchers agree that such reactions would not have been energeticallyfavorable in the primitive sea, or indeed in any aqueous medium, because of the mass actionlaw.” it is a little like putting sugar in a glass of water and having it become a cube. itshouldn’t happen, but somehow in nature it does. the actual chemistry of all this is a littlearcane for our purposes here, but it is enough to know that if you make monomers wet theydon’t turn into polymers—except when creating life on earth. how and why it happens thenand not otherwise is one of biology’s great unanswered questions.

    one of the biggest surprises in the earth sciences in recent decades was the discovery ofjust how early in earth’s history life arose. well into the 1950s, it was thought that life wasless than 600 million years old. by the 1970s, a few adventurous souls felt that maybe it wentback 2.5 billion years. but the present date of 3.85 billion years is stunningly early. earth’ssurface didn’t become solid until about 3.9 billion years ago.

    “we can only infer from this rapidity that it is not ‘difficult’ for life of bacterial grade toevolve on planets with appropriate conditions,” stephen jay gould observed in the new yorktimes in 1996. or as he put it elsewhere, it is hard to avoid the conclusion that “life, arising assoon as it could, was chemically destined to be.”

    life emerged so swiftly, in fact, that some authorities think it must have had help—perhapsa good deal of help. the idea that earthly life might have arrived from space has a surprisinglylong and even occasionally distinguished history. the great lord kelvin himself raised thepossibility as long ago as 1871 at a meeting of the british association for the advancement ofscience when he suggested that “the germs of life might have been brought to the earth bysome meteorite.” but it remained little more than a fringe notion until one sunday inseptember 1969 when tens of thousands of australians were startled by a series of sonicbooms and the sight of a fireball streaking from east to west across the sky. the fireball madea strange crackling sound as it passed and left behind a smell that some likened to methylatedspirits and others described as just awful.

    the fireball exploded above murchison, a town of six hundred people in the goulburnvalley north of melbourne, and came raining down in chunks, some weighing up to twelvepounds. fortunately, no one was hurt. the meteorite was of a rare type known as acarbonaceous chondrite, and the townspeople helpfully collected and brought in some twohundred pounds of it. the timing could hardly have been better. less than two months earlier,the apollo 11 astronauts had returned to earth with a bag full of lunar rocks, so labsthroughout the world were geared up—indeed clamoring—for rocks of extraterrestrial origin.

    the murchison meteorite was found to be 4.5 billion years old, and it was studded withamino acids—seventy-four types in all, eight of which are involved in the formation of earthlyproteins. in late 2001, more than thirty years after it crashed, a team at the ames researchcenter in california announced that the murchison rock also contained complex strings ofsugars called polyols, which had not been found off the earth before.

    a few other carbonaceous chondrites have strayed into earth’s path since—one that landednear tagish lake in canada’s yukon in january 2000 was seen over large parts of northamerica—and they have likewise confirmed that the universe is actually rich in organiccompounds. halley’s comet, it is now thought, is about 25 percent organic molecules. getenough of those crashing into a suitable place—earth, for instance—and you have the basicelements you need for life.

    there are two problems with notions of panspermia, as extraterrestrial theories are known.

    the first is that it doesn’t answer any questions about how life arose, but merely movesresponsibility for it elsewhere. the other is that panspermia sometimes excites even the mostrespectable adherents to levels of speculation that can be safely called imprudent. franciscrick, codiscoverer of the structure of dna, and his colleague leslie orgel have suggestedthat earth was “deliberately seeded with life by intelligent aliens,” an idea that gribbin calls“at the very fringe of scientific respectability”—or, put another way, a notion that would beconsidered wildly lunatic if not voiced by a nobel laureate. fred hoyle and his colleaguechandra wickramasinghe further eroded enthusiasm for panspermia by suggesting that outerspace brought us not only life but also many diseases such as flu and bubonic plague, ideasthat were easily disproved by biochemists. hoyle—and it seems necessary to insert areminder here that he was one of the great scientific minds of the twentieth century—alsoonce suggested, as mentioned earlier, that our noses evolved with the nostrils underneath as away of keeping cosmic pathogens from falling into them as they drifted down from space.

    whatever prompted life to begin, it happened just once. that is the most extraordinary factin biology, perhaps the most extraordinary fact we know. everything that has ever lived, plantor animal, dates its beginnings from the same primordial twitch. at some point in anunimaginably distant past some little bag of chemicals fidgeted to life. it absorbed somenutrients, gently pulsed, had a brief existence. this much may have happened before, perhapsmany times. but this ancestral packet did something additional and extraordinary: it cleaveditself and produced an heir. a tiny bundle of genetic material passed from one living entity toanother, and has never stopped moving since. it was the moment of creation for us all.

    biologists sometimes call it the big birth.

    “wherever you go in the world, whatever animal, plant, bug, or blob you look at, if it isalive, it will use the same dictionary and know the same code. all life is one,” says mattridley. we are all the result of a single genetic trick handed down from generation togeneration nearly four billion years, to such an extent that you can take a fragment of humangenetic instruction, patch it into a faulty yeast cell, and the yeast cell will put it to work as if itwere its own. in a very real sense, it is its own.

    the dawn of life—or something very like it—sits on a shelf in the office of a friendlyisotope geochemist named victoria bennett in the earth sciences building of the australiannational university in canberra. an american, ms. bennett came to the anu fromcalifornia on a two-year contract in 1989 and has been there ever since. when i visited her, inlate 2001, she handed me a modestly hefty hunk of rock composed of thin alternating stripesof white quartz and a gray-green material called clinopyroxene. the rock came from akiliaisland in greenland, where unusually ancient rocks were found in 1997. the rocks are 3.85billion years old and represent the oldest marine sediments ever found.

    “we can’t be certain that what you are holding once contained living organisms becauseyou’d have to pulverize it to find out,” bennett told me. “but it comes from the same depositwhere the oldest life was excavated, so it probably had life in it.” nor would you find actualfossilized microbes, however carefully you searched. any simple organisms, alas, would havebeen baked away by the processes that turned ocean mud to stone. instead what we would seeif we crunched up the rock and examined it microscopically would be the chemical residuesthat the organisms left behind—carbon isotopes and a type of phosphate called apatite, whichtogether provide strong evidence that the rock once contained colonies of living things. “wecan only guess what the organism might have looked like,” bennett said. “it was probablyabout as basic as life can get—but it was life nonetheless. it lived. it propagated.”

    and eventually it led to us.

    if you are into very old rocks, and bennett indubitably is, the anu has long been a primeplace to be. this is largely thanks to the ingenuity of a man named bill compston, who isnow retired but in the 1970s built the world’s first sensitive high resolution ion microprobe—or shrimp, as it is more affectionately known from its initial letters. this is amachine that measures the decay rate of uranium in tiny minerals called zircons. zirconsappear in most rocks apart from basalts and are extremely durable, surviving every naturalprocess but subduction. most of the earth’s crust has been slipped back into the oven at somepoint, but just occasionally—in western australia and greenland, for example—geologistshave found outcrops of rocks that have remained always at the surface. compston’s machineallowed such rocks to be dated with unparalleled precision. the prototype shrimp was built
    and machined in the earth science department’s own workshops, and looked like somethingthat had been built from spare parts on a budget, but it worked great. on its first formal test, in1982, it dated the oldest thing ever found—a 4.3-billion-year-old  rock from westernaustralia.

    “it caused quite a stir at the time,” bennett told me, “to find something so important soquickly with brand-new technology.”

    she took me down the hall to see the current model, shrimp ii. it was a big heavy pieceof stainless-steel apparatus, perhaps twelve feet long and five feet high, and as solidly built asa deep-sea probe. at a console in front of it, keeping an eye on ever-changing strings offigures on a screen, was a man named bob from canterbury university in new zealand. hehad been there since 4 a.m., he told me. shrimp ii runs twenty-four hours a day; there’s thatmany rocks to date. it was just after 9a.m. and bob had the machine till noon. ask a pair ofgeochemists how something like this works, and they will start talking about isotopicabundances and ionization levels with an enthusiasm that is more endearing than fathomable.

    the upshot of it, however, was that the machine, by bombarding a sample of rock withstreams of charged atoms, is able to detect subtle differences in the amounts of lead anduranium in the zircon samples, by which means the age of rocks can be accurately adduced.

    bob told me that it takes about seventeen minutes to read one zircon and it is necessary toread dozens from each rock to make the data reliable. in practice, the process seemed toinvolve about the same level of scattered activity, and about as much stimulation, as a trip to alaundromat. bob seemed very happy, however; but then people from new zealand verygenerally do.

    the earth sciences compound was an odd combination of things—part offices, part labs,part machine shed. “we used to build everything here,” bennett said. “we even had our ownglassblower, but he’s retired. but we still have two full-time rock crushers.” she caught mylook of mild surprise. “we get through a lot of rocks. and they have to be very carefullyprepared. you have to make sure there is no contamination from previous samples—no dustor anything. it’s quite a meticulous process.” she showed me the rock-crushing machines,which were indeed pristine, though the rock crushers had apparently gone for coffee. besidethe machines were large boxes containing rocks of all shapes and sizes. they do indeed getthrough a lot of rocks at the anu.

    back in bennett’s office after our tour, i noticed hanging on her wall a poster giving anartist’s colorfully imaginative interpretation of earth as it might have looked 3.5 billion yearsago, just when life was getting going, in the ancient period known to earth science as thearchaean. the poster showed an alien landscape of huge, very active volcanoes, and asteamy, copper-colored sea beneath a harsh red sky. stromatolites, a kind of bacterial rock,filled the shallows in the foreground. it didn’t look like a very promising place to create andnurture life. i asked her if the painting was accurate.

    “well, one school of thought says it was actually cool then because the sun was muchweaker.” (i later learned that biologists, when they are feeling jocose, refer to this as the“chinese restaurant problem”—because we had a dim sun.) “without an atmosphereultraviolet rays from the sun, even from a weak sun, would have tended to break apart anyincipient bonds made by molecules. and yet right there”—she tapped the stromatolites—“youhave organisms almost at the surface. it’s a puzzle.”

    “so we don’t know what the world was like back then?”

    “mmmm,” she agreed thoughtfully.

    “either way it doesn’t seem very conducive to life.”

    she nodded amiably. “but there must have been something that suited life. otherwise wewouldn’t be here.”

    it certainly wouldn’t have suited us. if you were to step from a time machine into thatancient archaean world, you would very swiftly scamper back inside, for there was no moreoxygen to breathe on earth back then than there is on mars today. it was also full of noxiousvapors from hydrochloric and sulfuric acids powerful enough to eat through clothing andblister skin. nor would it have provided the clean and glowing vistas depicted in the poster invictoria bennett’s office. the chemical stew that was the atmosphere then would haveallowed little sunlight to reach the earth’s surface. what little you could see would beillumined only briefly by bright and frequent lightning flashes. in short, it was earth, but anearth we wouldn’t recognize as our own.

    anniversaries were few and far between in the archaean world. for two billion yearsbacterial organisms were the only forms of life. they lived, they reproduced, they swarmed,but they didn’t show any particular inclination to move on to another, more challenging levelof existence. at some point in the first billion years of life, cyanobacteria, or blue-green algae,learned to tap into a freely available resource—the hydrogen that exists in spectacularabundance in water. they absorbed water molecules, supped on the hydrogen, and releasedthe oxygen as waste, and in so doing invented photosynthesis. as margulis and sagan note,photosynthesis is “undoubtedly the most important single metabolic innovation in the historyof life on the planet”—and it was invented not by plants but by bacteria.

    as cyanobacteria proliferated the world began to fill with o2to the consternation of thoseorganisms that found it poisonous—which in those days was all of them. in an anaerobic (or anon-oxygen-using) world, oxygen is extremely poisonous. our white cells actually useoxygen to kill invading bacteria. that oxygen is fundamentally toxic often comes as a surpriseto those of us who find it so convivial to our well-being, but that is only because we haveevolved to exploit it. to other things it is a terror. it is what turns butter rancid and makes ironrust. even we can tolerate it only up to a point. the oxygen level in our cells is only about atenth the level found in the atmosphere.

    the new oxygen-using organisms had two advantages. oxygen was a more efficient way toproduce energy, and it vanquished competitor organisms. some retreated into the oozy,anaerobic world of bogs and lake bottoms. others did likewise but then later (much later)migrated to the digestive tracts of beings like you and me. quite a number of these primevalentities are alive inside your body right now, helping to digest your food, but abhorring eventhe tiniest hint of o2. untold numbers of others failed to adapt and died.

    the cyanobacteria were a runaway success. at first, the extra oxygen they produced didn’taccumulate in the atmosphere, but combined with iron to form ferric oxides, which sank to thebottom of primitive seas. for millions of years, the world literally rusted—a phenomenonvividly recorded in the banded iron deposits that provide so much of the world’s iron oretoday. for many tens of millions of years not a great deal more than this happened. if youwent back to that early proterozoic world you wouldn’t find many signs of promise for
    earth’s future life. perhaps here and there in sheltered pools you’d encounter a film of livingscum or a coating of glossy greens and browns on shoreline rocks, but otherwise life remainedinvisible.

    but about 3.5 billion years ago something more emphatic became apparent. wherever theseas were shallow, visible structures began to appear. as they went through their chemicalroutines, the cyanobacteria became very slightly tacky, and that tackiness trappedmicroparticles of dust and sand, which became bound together to form slightly weird but solidstructures—the stromatolites that were featured in the shallows of the poster on victoriabennett’s office wall. stromatolites came in various shapes and sizes. sometimes they lookedlike enormous cauliflowers, sometimes like fluffy mattresses (stromatolite comes from thegreek for “mattress”), sometimes they came in the form of columns, rising tens of metersabove the surface of the water—sometimes as high as a hundred meters. in all theirmanifestations, they were a kind of living rock, and they represented the world’s firstcooperative venture, with some varieties of primitive organism living just at the surface andothers living just underneath, each taking advantage of conditions created by the other. theworld had its first ecosystem.

    for many years, scientists knew about stromatolites from fossil formations, but in 1961they got a real surprise with the discovery of a community of living stromatolites at sharkbay on the remote northwest coast of australia. this was most unexpected—so unexpected,in fact, that it was some years before scientists realized quite what they had found. today,however, shark bay is a tourist attraction—or at least as much of a tourist attraction as a placehundreds of miles from anywhere much and dozens of miles from anywhere at all can ever be.

    boardwalks have been built out into the bay so that visitors can stroll over the water to get agood look at the stromatolites, quietly respiring just beneath the surface. they are lusterlessand gray and look, as i recorded in an earlier book, like very large cow-pats. but it is acuriously giddying moment to find yourself staring at living remnants of earth as it was 3.5billion years ago. as richard fortey has put it: “this is truly time traveling, and if the worldwere attuned to its real wonders this sight would be as well-known as the pyramids of giza.”

    although you’d never guess it, these dull rocks swarm with life, with an estimated (well,obviously estimated) three billion individual organisms on every square yard of rock.

    sometimes when you look carefully you can see tiny strings of bubbles rising to the surface asthey give up their oxygen. in two billion years such tiny exertions raised the level of oxygenin earth’s atmosphere to 20 percent, preparing the way for the next, more complex chapter inlife’s history.

    it has been suggested that the cyanobacteria at shark bay are perhaps the slowest-evolvingorganisms on earth, and certainly now they are among the rarest. having prepared the way formore complex life forms, they were then grazed out of existence nearly everywhere by thevery organisms whose existence they had made possible. (they exist at shark bay becausethe waters are too saline for the creatures that would normally feast on them.)one reason life took so long to grow complex was that the world had to wait until thesimpler organisms had oxygenated the atmosphere sufficiently. “animals could not summonup the energy to work,” as fortey has put it. it took about two billion years, roughly 40percent of earth’s history, for oxygen levels to reach more or less modern levels ofconcentration in the atmosphere. but once the stage was set, and apparently quite suddenly, anentirely new type of cell arose—one with a nucleus and other little bodies collectively calledorganelles (from a greek word meaning “little tools”). the process is thought to have startedwhen some blundering or adventuresome bacterium either invaded or was captured by some
    other bacterium and it turned out that this suited them both. the captive bacterium became, itis thought, a mitochondrion. this mitochondrial invasion (or endosymbiotic event, asbiologists like to term it) made complex life possible. (in plants a similar invasion producedchloroplasts, which enable plants to photosynthesize.)mitochondria manipulate oxygen in a way that liberates energy from foodstuffs. withoutthis niftily facilitating trick, life on earth today would be nothing more than a sludge ofsimple microbes. mitochondria are very tiny—you could pack a billion into the spaceoccupied by a grain of sand—but also very hungry. almost every nutriment you absorb goesto feeding them.

    we couldn’t live for two minutes without them, yet even after a billion years mitochondriabehave as if they think things might not work out between us. they maintain their own dna.

    they reproduce at a different time from their host cell. they look like bacteria, divide likebacteria, and sometimes respond to antibiotics in the way bacteria do. in short, they keep theirbags packed. they don’t even speak the same genetic language as the cell in which they live.

    it is like having a stranger in your house, but one who has been there for a billion years.

    the new type of cell is known as a eukaryote (meaning “truly nucleated”), as contrastedwith the old type, which is known as a prokaryote (“prenucleated”), and it seems to havearrived suddenly in the fossil record. the oldest eukaryotes yet known, called grypania, werediscovered in iron sediments in michigan in 1992. such fossils have been found just once, andthen no more are known for 500 million years.

    compared with the new eukaryotes the old prokaryotes were little more than “bags ofchemicals,” in the words of the geologist stephen drury. eukaryotes were bigger—eventuallyas much as ten thousand times bigger—than their simpler cousins, and carried as much as athousand times more dna. gradually a system evolved in which life was dominated by twotypes of form—organisms that expel oxygen (like plants) and those that take it in (you andme).

    single-celled eukaryotes were once called protozoa (“pre-animals”), but that term isincreasingly disdained. today the common term for them is protists . compared with thebacteria that had gone before, these new protists were wonders of design and sophistication.

    the simple amoeba, just one cell big and without any ambitions but to exist, contains 400million bits of genetic information in its dna—enough, as carl sagan noted, to fill eightybooks of five hundred pages.

    eventually the eukaryotes learned an even more singular trick. it took a long time—abillion years or so—but it was a good one when they mastered it. they learned to formtogether into complex multicellular beings. thanks to this innovation, big, complicated,visible entities like us were possible. planet earth was ready to move on to its next ambitiousphase.

    but before we get too excited about that, it is worth remembering that the world, as we areabout to see, still belongs to the very small.

    20    SMALL WORLD

    it’s probably not a good idea to take too personal an interest in your microbes. louispasteur, the great french chemist and bacteriologist, became so preoccupied with them that hetook to peering critically at every dish placed before him with a magnifying glass, a habit thatpresumably did not win him many repeat invitations to dinner.

    in fact, there is no point in trying to hide from your bacteria, for they are on and around youalways, in numbers you can’t conceive. if you are in good health and averagely diligent abouthygiene, you will have a herd of about one trillion bacteria grazing on your fleshy plains—about a hundred thousand of them on every square centimeter of skin. they are there to dineoff the ten billion or so flakes of skin you shed every day, plus all the tasty oils and fortifyingminerals that seep out from every pore and fissure. you are for them the ultimate food court,with the convenience of warmth and constant mobility thrown in. by way of thanks, they giveyou b.o.

    and those are just the bacteria that inhabit your skin. there are trillions more tucked awayin your gut and nasal passages, clinging to your hair and eyelashes, swimming over thesurface of your eyes, drilling through the enamel of your teeth. your digestive system alone ishost to more than a hundred trillion microbes, of at least four hundred types. some deal withsugars, some with starches, some attack other bacteria. a surprising number, like theubiquitous intestinal spirochetes, have no detectable function at all. they just seem to like tobe with you. every human body consists of about 10 quadrillion cells, but about 100quadrillion bacterial cells. they are, in short, a big part of us. from the bacteria’s point ofview, of course, we are a rather small part of them.

    because we humans are big and clever enough to produce and utilize antibiotics anddisinfectants, it is easy to convince ourselves that we have banished bacteria to the fringes ofexistence. don’t you believe it. bacteria may not build cities or have interesting social lives,but they will be here when the sun explodes. this is their planet, and we are on it onlybecause they allow us to be.

    bacteria, never forget, got along for billions of years without us. we couldn’t survive a daywithout them. they process our wastes and make them usable again; without their diligentmunching nothing would rot. they purify our water and keep our soils productive. bacteriasynthesize vitamins in our gut, convert the things we eat into useful sugars andpolysaccharides, and go to war on alien microbes that slip down our gullet.

    we depend totally on bacteria to pluck nitrogen from the air and convert it into usefulnucleotides and amino acids for us. it is a prodigious and gratifying feat. as margulis andsagan note, to do the same thing industrially (as when making fertilizers) manufacturers mustheat the source materials to 500 degrees centigrade and squeeze them to three hundred timesnormal pressures. bacteria do it all the time without fuss, and thank goodness, for no larger
    organism could survive without the nitrogen they pass on. above all, microbes continue toprovide us with the air we breathe and to keep the atmosphere stable. microbes, including themodern versions of cyanobacteria, supply the greater part of the planet’s breathable oxygen.

    algae and other tiny organisms bubbling away in the sea blow out about 150 billion kilos ofthe stuff every year.

    and they are amazingly prolific. the more frantic among them can yield a new generationin less than ten minutes; clostridium perfringens, the disagreeable little organism that causesgangrene, can reproduce in nine minutes. at such a rate, a single bacterium could theoreticallyproduce more offspring in two days than there are protons in the universe. “given an adequatesupply of nutrients, a single bacterial cell can generate 280,000 billion individuals in a singleday,” according to the belgian biochemist and nobel laureate christian de duve. in the sameperiod, a human cell can just about manage a single division.

    about once every million divisions, they produce a mutant. usually this is bad luck for themutant—change is always risky for an organism—but just occasionally the new bacterium isendowed with some accidental advantage, such as the ability to elude or shrug off an attack ofantibiotics. with this ability to evolve rapidly goes another, even scarier advantage. bacteriashare information. any bacterium can take pieces of genetic coding from any other.

    essentially, as margulis and sagan put it, all bacteria swim in a single gene pool. anyadaptive change that occurs in one area of the bacterial universe can spread to any other. it’srather as if a human could go to an insect to get the necessary genetic coding to sprout wingsor walk on ceilings. it means that from a genetic point of view bacteria have become a singlesuperorganism—tiny, dispersed, but invincible.

    they will live and thrive on almost anything you spill, dribble, or shake loose. just givethem a little moisture—as when you run a damp cloth over a counter—and they will bloom asif created from nothing. they will eat wood, the glue in wallpaper, the metals in hardenedpaint. scientists in australia found microbes known as thiobacillus concretivorans that livedin—indeed, could not live without—concentrations of sulfuric acid strong enough to dissolvemetal. a species called micrococcus radiophilus was found living happily in the waste tanksof nuclear reactors, gorging itself on plutonium and whatever else was there. some bacteriabreak down chemical materials from which, as far as we can tell, they gain no benefit at all.

    they have been found living in boiling mud pots and lakes of caustic soda, deep insiderocks, at the bottom of the sea, in hidden pools of icy water in the mcmurdo dry valleys ofantarctica, and seven miles down in the pacific ocean where pressures are more than athousand times greater than at the surface, or equivalent to being squashed beneath fiftyjumbo jets. some of them seem to be practically indestructible. deinococcus radiodurans is,according to theeconomist , “almost immune to radioactivity.” blast its dna with radiation,and the pieces immediately reform “like the scuttling limbs of an undead creature from ahorror movie.”

    perhaps the most extraordinary survival yet found was that of a streptococcus bacteriumthat was recovered from the sealed lens of a camera that had stood on the moon for two years.

    in short, there are few environments in which bacteria aren’t prepared to live. “they arefinding now that when they push probes into ocean vents so hot that the probes actually startto melt, there are bacteria even there,” victoria bennett told me.

    in the 1920s two scientists at the university of chicago, edson bastin and frank greer,announced that they had isolated from oil wells strains of bacteria that had been living at
    depths of two thousand feet. the notion was dismissed as fundamentally preposterous—therewas nothing to live on at two thousand feet—and for fifty years it was assumed that theirsamples had been contaminated with surface microbes. we now know that there are a lot ofmicrobes living deep within the earth, many of which have nothing at all to do with theorganic world. they eat rocks or, rather, the stuff that’s in rocks—iron, sulfur, manganese,and so on. and they breathe odd things too—iron, chromium, cobalt, even uranium. suchprocesses may be instrumental in concentrating gold, copper, and other precious metals, andpossibly deposits of oil and natural gas. it has even been suggested that their tireless nibblingscreated the earth’s crust.

    some scientists now think that there could be as much as 100 trillion tons of bacteria livingbeneath our feet in what are known as subsurface lithoautotrophic microbial ecosystems—slime for short. thomas gold of cornell has estimated that if you took all the bacteria out ofthe earth’s interior and dumped it on the surface, it would cover the planet to a depth of fivefeet. if the estimates are correct, there could be more life under the earth than on top of it.

    at depth microbes shrink in size and become extremely sluggish. the liveliest of them maydivide no more than once a century, some no more than perhaps once in five hundred years.

    as the economist has put it: “the key to long life, it seems, is not to do too much.” whenthings are really tough, bacteria are prepared to shut down all systems and wait for bettertimes. in 1997 scientists successfully activated some anthrax spores that had lain dormant foreighty years in a museum display in trondheim, norway. other microorganisms have leaptback to life after being released from a 118-year-old can of meat and a 166-year-old bottle ofbeer. in 1996, scientists at the russian academy of science claimed to have revived bacteriafrozen in siberian permafrost for three million years. but the record claim for durability so faris one made by russell vreeland and colleagues at west chester university in pennsylvaniain 2000, when they announced that they had resuscitated 250-million-year-old bacteria calledbacillus permians that had been trapped in salt deposits two thousand feet underground incarlsbad, new mexico. if so, this microbe is older than the continents.

    the report met with some understandable dubiousness. many biochemists maintained thatover such a span the microbe’s components would have become uselessly degraded unless thebacterium roused itself from time to time. however, if the bacterium did stir occasionallythere was no plausible internal source of energy that could have lasted so long. the moredoubtful scientists suggested that the sample may have been contaminated, if not during itsretrieval then perhaps while still buried. in 2001, a team from tel aviv university argued thatb. permians were almost identical to a strain of modern bacteria, bacillus marismortui, foundin the dead sea. only two of its genetic sequences differed, and then only slightly.

    “are we to believe,” the israeli researchers wrote, “that in 250 million years b. permianshas accumulated the same amount of genetic differences that could be achieved in just 3–7days in the laboratory?” in reply, vreeland suggested that “bacteria evolve faster in the labthan they do in the wild.”

    maybe.

    it is a remarkable fact that well into the space age, most school textbooks divided the worldof the living into just two categories—plant and animal. microorganisms hardly featured.

    amoebas and similar single-celled organisms were treated as proto-animals and algae as
    proto-plants. bacteria were usually lumped in with plants, too, even though everyone knewthey didn’t belong there. as far back as the late nineteenth century the german naturalisternst haeckel had suggested that bacteria deserved to be placed in a separate kingdom, whichhe called monera, but the idea didn’t begin to catch on among biologists until the 1960s andthen only among some of them. (i note that my trusty american heritage desk dictionaryfrom 1969 doesn’t recognize the term.)many organisms in the visible world were also poorly served by the traditional division.

    fungi, the group that includes mushrooms, molds, mildews, yeasts, and puffballs, were nearlyalways treated as botanical objects, though in fact almost nothing about them—how theyreproduce and respire, how they build themselves—matches anything in the plant world.

    structurally they have more in common with animals in that they build their cells from chitin,a material that gives them their distinctive texture. the same substance is used to make theshells of insects and the claws of mammals, though it isn’t nearly so tasty in a stag beetle as ina portobello mushroom. above all, unlike all plants, fungi don’t photosynthesize, so theyhave no chlorophyll and thus are not green. instead they grow directly on their food source,which can be almost anything. fungi will eat the sulfur off a concrete wall or the decayingmatter between your toes—two things no plant will do. almost the only plantlike quality theyhave is that they root.

    even less comfortably susceptible to categorization was the peculiar group of organismsformally called myxomycetes but more commonly known as slime molds. the name no doubthas much to do with their obscurity. an appellation that sounded a little more dynamic—“ambulant self-activating protoplasm,” say—and less like the stuff you find when you reachdeep into a clogged drain would almost certainly have earned these extraordinary entities amore immediate share of the attention they deserve, for slime molds are, make no mistake,among the most interesting organisms in nature. when times are good, they exist as one-celled individuals, much like amoebas. but when conditions grow tough, they crawl to acentral gathering place and become, almost miraculously, a slug. the slug is not a thing ofbeauty and it doesn’t go terribly far—usually just from the bottom of a pile of leaf litter to thetop, where it is in a slightly more exposed position—but for millions of years this may wellhave been the niftiest trick in the universe.

    and it doesn’t stop there. having hauled itself up to a more favorable locale, the slimemold transforms itself yet again, taking on the form of a plant. by some curious orderlyprocess the cells reconfigure, like the members of a tiny marching band, to make a stalk atopof which forms a bulb known as a fruiting body. inside the fruiting body are millions ofspores that, at the appropriate moment, are released to the wind to blow away and becomesingle-celled organisms that can start the process again.

    for years slime molds were claimed as protozoa by zoologists and as fungi by mycologists,though most people could see they didn’t really belong anywhere. when genetic testingarrived, people in lab coats were surprised to find that slime molds were so distinctive andpeculiar that they weren’t directly related to anything else in nature, and sometimes not evento each other.

    in 1969, in an attempt to bring some order to the growing inadequacies of classification, anecologist from cornell university named r. h. whittaker unveiled in the journalscience aproposal to divide life into five principal branches—kingdoms, as they are known—calledanimalia, plantae, fungi, protista, and monera. protista, was a modification of an earlier
    term, protoctista, which had been suggested a century earlier by a scottish biologist namedjohn hogg, and was meant to describe any organisms that were neither plant nor animal.

    though whittaker’s new scheme was a great improvement, protista remained ill defined.

    some taxonomists reserved it for large unicellular organisms—the eukaryotes—but otherstreated it as the kind of odd sock drawer of biology, putting into it anything that didn’t fitanywhere else. it included (depending on which text you consulted) slime molds, amoebas,and even seaweed, among much else. by one calculation it contained as many as 200,000different species of organism all told. that’s a lot of odd socks.

    ironically, just as whittaker’s five-kingdom classification was beginning to find its wayinto textbooks, a retiring academic at the university of illinois was groping his way toward adiscovery that would challenge everything. his name was carl woese (rhymes with rose), andsince the mid-1960s—or about as early as it was possible to do so—he had been quietlystudying genetic sequences in bacteria. in the early days, this was an exceedingly painstakingprocess. work on a single bacterium could easily consume a year. at that time, according towoese, only about 500 species of bacteria were known, which is fewer than the number ofspecies you have in your mouth. today the number is about ten times that, though that is stillfar short of the 26,900 species of algae, 70,000 of fungi, and 30,800 of amoebas and relatedorganisms whose biographies fill the annals of biology.

    it isn’t simple indifference that keeps the total low. bacteria can be exasperatingly difficultto isolate and study. only about 1 percent will grow in culture. considering how wildlyadaptable they are in nature, it is an odd fact that the one place they seem not to wish to live isa petri dish. plop them on a bed of agar and pamper them as you will, and most will just liethere, declining every inducement to bloom. any bacterium that thrives in a lab is bydefinition exceptional, and yet these were, almost exclusively, the organisms studied bymicrobiologists. it was, said woese, “like learning about animals from visiting zoos.”

    genes, however, allowed woese to approach microorganisms from another angle. as heworked, woese realized that there were more fundamental divisions in the microbial worldthan anyone suspected. a lot of little organisms that looked like bacteria and behaved likebacteria were actually something else altogether—something that had branched off frombacteria a long time ago. woese called these organisms archaebacteria, later shortened toarchaea.

    it has be said that the attributes that distinguish archaea from bacteria are not the sort thatwould quicken the pulse of any but a biologist. they are mostly differences in their lipids andan absence of something called peptidoglycan. but in practice they make a world ofdifference. archaeans are more different from bacteria than you and i are from a crab orspider. singlehandedly woese had discovered an unsuspected division of life, so fundamentalthat it stood above the level of kingdom at the apogee of the universal tree of life, as it israther reverentially known.

    in 1976, he startled the world—or at least the little bit of it that was paying attention—byredrawing the tree of life to incorporate not five main divisions, but twenty-three. these hegrouped under three new principal categories—bacteria, archaea, and eukarya (sometimesspelled eucarya)—which he called domains.

    woese’s new divisions did not take the biological world by storm. some dismissed them asmuch too heavily weighted toward the microbial. many just ignored them. woese, according
    to frances ashcroft, “felt bitterly disappointed.” but slowly his new scheme began to catchon among microbiologists. botanists and zoologists were much slower to admire its virtues.

    it’s not hard to see why. on woese’s model, the worlds of botany and zoology are relegatedto a few twigs on the outermost branch of the eukaryan limb. everything else belongs tounicellular beings.

    “these folks were brought up to classify in terms of gross morphological similarities anddifferences,” woese told an interviewer in 1996. “the idea of doing so in terms of molecularsequence is a bit hard for many of them to swallow.” in short, if they couldn’t see a differencewith their own eyes, they didn’t like it. and so they persisted with the traditional five-kingdom division—an arrangement that woese called “not very useful” in his mildermoments and “positively misleading” much of the rest of the time. “biology, like physicsbefore it,” woese wrote, “has moved to a level where the objects of interest and theirinteractions often cannot be perceived through direct observation.”

    in 1998 the great and ancient harvard zoologist ernst mayr (who then was in his ninety-fourth year and at the time of my writing is nearing one hundred and still going strong) stirredthe pot further by declaring that there should be just two prime divisions of life—“empires”

    he called them. in a paper published in the proceedings of the national academy of sciences,mayr said that woese’s findings were interesting but ultimately misguided, noting that“woese was not trained as a biologist and quite naturally does not have an extensivefamiliarity with the principles of classification,” which is perhaps as close as onedistinguished scientist can come to saying of another that he doesn’t know what he is talkingabout.

    the specifics of mayr’s criticisms are too technical to need extensive airing here—theyinvolve issues of meiotic sexuality, hennigian cladification, and controversial interpretationsof the genome of methanobacterium thermoautrophicum, among rather a lot else—butessentially he argues that woese’s arrangement unbalances the tree of life. the bacterialrealm, mayr notes, consists of no more than a few thousand species while the archaean has amere 175 named specimens, with perhaps a few thousand more to be found—“but hardlymore than that.” by contrast, the eukaryotic realm—that is, the complicated organisms withnucleated cells, like us—numbers already in the millions. for the sake of “the principle ofbalance,” mayr argues for combining the simple bacterial organisms in a single category,prokaryota, while placing the more complex and “highly evolved” remainder in the empireeukaryota, which would stand alongside as an equal. put another way, he argues for keepingthings much as they were before. this division between simple cells and complex cells “iswhere the great break is in the living world.”

    the distinction between halophilic archaeans and methanosarcina or between flavobacteriaand gram-positive bacteria clearly will never be a matter of moment for most of us, but it isworth remembering that each is as different from its neighbors as animals are from plants. ifwoese’s new arrangement teaches us anything it is that life really is various and that most ofthat variety is small, unicellular, and unfamiliar. it is a natural human impulse to think ofevolution as a long chain of improvements, of a never-ending advance toward largeness andcomplexity—in a word, toward us. we flatter ourselves. most of the real diversity inevolution has been small-scale. we large things are just flukes—an interesting side branch. ofthe twenty-three main divisions of life, only three—plants, animals, and fungi—are largeenough to be seen by the human eye, and even they contain species that are microscopic.

    indeed, according to woese, if you totaled up all the biomass of the planet—every living
    thing, plants included—microbes would account for at least 80 percent of all there is, perhapsmore. the world belongs to the very small—and it has for a very long time.

    so why, you are bound to ask at some point in your life, do microbes so often want to hurtus? what possible satisfaction could there be to a microbe in having us grow feverish orchilled, or disfigured with sores, or above all expire? a dead host, after all, is hardly going toprovide long-term hospitality.

    to begin with, it is worth remembering that most microorganisms are neutral or evenbeneficial to human well-being. the most rampantly infectious organism on earth, abacterium called wolbachia, doesn’t hurt humans at all—or, come to that, any othervertebrates—but if you are a shrimp or worm or fruit fly, it can make you wish you had neverbeen born. altogether, only about one microbe in a thousand is a pathogen for humans,according to national geographic —though, knowing what some of them can do, we couldbe forgiven for thinking that that is quite enough. even if mostly benign, microbes are still thenumber-three killer in the western world, and even many less lethal ones of course make usdeeply rue their existence.

    making a host unwell has certain benefits for the microbe. the symptoms of an illnessoften help to spread the disease. vomiting, sneezing, and diarrhea are excellent methods ofgetting out of one host and into position for another. the most effective strategy of all is toenlist the help of a mobile third party. infectious organisms love mosquitoes because themosquito’s sting delivers them directly to a bloodstream where they can get straight to workbefore the victim’s defense mechanisms can figure out what’s hit them. this is why so manygrade-a diseases—malaria, yellow fever, dengue fever, encephalitis, and a hundred or soother less celebrated but often rapacious maladies—begin with a mosquito bite. it is afortunate fluke for us that hiv, the aids agent, isn’t among them—at least not yet. any hivthe mosquito sucks up on its travels is dissolved by the mosquito’s own metabolism. whenthe day comes that the virus mutates its way around this, we may be in real trouble.

    it is a mistake, however, to consider the matter too carefully from the position of logicbecause microorganisms clearly are not calculating entities. they don’t care what they do toyou any more than you care what distress you cause when you slaughter them by the millionswith a soapy shower or a swipe of deodorant. the only time your continuing well-being is ofconsequence to a pathogen is when it kills you too well. if they eliminate you before they canmove on, then they may well die out themselves. this in fact sometimes happens. history,jared diamond notes, is full of diseases that “once caused terrifying epidemics and thendisappeared as mysteriously as they had come.” he cites the robust but mercifully transientenglish sweating sickness, which raged from 1485 to 1552, killing tens of thousands as itwent, before burning itself out. too much efficiency is not a good thing for any infectiousorganism.

    a great deal of sickness arises not because of what the organism has done to you but whatyour body is trying to do to the organism. in its quest to rid the body of pathogens, theimmune system sometimes destroys cells or damages critical tissues, so often when you areunwell what you are feeling is not the pathogens but your own immune responses. anyway,getting sick is a sensible response to infection. sick people retire to their beds and thus areless of a threat to the wider community. resting also frees more of the body’s resources toattend to the infection.

    because there are so many things out there with the potential to hurt you, your body holdslots of different varieties of defensive white cells—some ten million types in all, eachdesigned to identify and destroy a particular sort of invader. it would be impossibly inefficientto maintain ten million separate standing armies, so each variety of white cell keeps only afew scouts on active duty. when an infectious agent—what’s known as an antigen—invades,relevant scouts identify the attacker and put out a call for reinforcements of the right type.

    while your body is manufacturing these forces, you are likely to feel wretched. the onset ofrecovery begins when the troops finally swing into action.

    white cells are merciless and will hunt down and kill every last pathogen they can find. toavoid extinction, attackers have evolved two elemental strategies. either they strike quicklyand move on to a new host, as with common infectious illnesses like flu, or they disguisethemselves so that the white cells fail to spot them, as with hiv, the virus responsible foraids, which can sit harmlessly and unnoticed in the nuclei of cells for years before springinginto action.

    one of the odder aspects of infection is that microbes that normally do no harm at allsometimes get into the wrong parts of the body and “go kind of crazy,” in the words of dr.

    bryan marsh, an infectious diseases specialist at dartmouth–hitchcock medical center inlebanon, new hamphire. “it happens all the time with car accidents when people sufferinternal injuries. microbes that are normally benign in the gut get into other parts of thebody—the bloodstream, for instance—and cause terrible havoc.”

    the scariest, most out-of-control bacterial disorder of the moment is a disease callednecrotizing fasciitis in which bacteria essentially eat the victim from the inside out, devouringinternal tissue and leaving behind a pulpy, noxious residue. patients often come in withcomparatively mild complaints—a skin rash and fever typically—but then dramaticallydeteriorate. when they are opened up it is often found that they are simply being consumed.

    the only treatment is what is known as “radical excisional surgery”—cutting out every bit ofinfected area. seventy percent of victims die; many of the rest are left terribly disfigured. thesource of the infection is a mundane family of bacteria called group a streptococcus, whichnormally do no more than cause strep throat. very occasionally, for reasons unknown, someof these bacteria get through the lining of the throat and into the body proper, where theywreak the most devastating havoc. they are completely resistant to antibiotics. about athousand cases a year occur in the united states, and no one can say that it won’t get worse.

    precisely the same thing happens with meningitis. at least 10 percent of young adults, andperhaps 30 percent of teenagers, carry the deadly meningococcal bacterium, but it lives quiteharmlessly in the throat. just occasionally—in about one young person in a hundredthousand—it gets into the bloodstream and makes them very ill indeed. in the worst cases,death can come in twelve hours. that’s shockingly quick. “you can have a person who’s inperfect health at breakfast and dead by evening,” says marsh.

    we would have much more success with bacteria if we weren’t so profligate with our bestweapon against them: antibiotics. remarkably, by one estimate some 70 percent of theantibiotics used in the developed world are given to farm animals, often routinely in stockfeed, simply to promote growth or as a precaution against infection. such applications givebacteria every opportunity to evolve a resistance to them. it is an opportunity that they haveenthusiastically seized.

    in 1952, penicillin was fully effective against all strains of staphylococcus bacteria, to suchan extent that by the early 1960s the u.s. surgeon general, william stewart, felt confidentenough to declare: “the time has come to close the book on infectious diseases. we havebasically wiped out infection in the united states.” even as he spoke, however, some 90percent of those strains were in the process of developing immunity to penicillin. soon one ofthese new strains, called methicillin-resistant staphylococcus aureus, began to show up inhospitals. only one type of antibiotic, vancomycin, remained effective against it, but in 1997a hospital in tokyo reported the appearance of a strain that could resist even that. withinmonths it had spread to six other japanese hospitals. all over, the microbes are beginning towin the war again: in u.s. hospitals alone, some fourteen thousand people a year die frominfections they pick up there. as james surowiecki has noted, given a choice betweendeveloping antibiotics that people will take every day for two weeks or antidepressants thatpeople will take every day forever, drug companies not surprisingly opt for the latter.

    although a few antibiotics have been toughened up a bit, the pharmaceutical industry hasn’tgiven us an entirely new antibiotic since the 1970s.

    our carelessness is all the more alarming since the discovery that many other ailments maybe bacterial in origin. the process of discovery began in 1983 when barry marshall, a doctorin perth, western australia, found that many stomach cancers and most stomach ulcers arecaused by a bacterium called helicobacter pylori. even though his findings were easily tested,the notion was so radical that more than a decade would pass before they were generallyaccepted. america’s national institutes of health, for instance, didn’t officially endorse theidea until 1994. “hundreds, even thousands of people must have died from ulcers whowouldn’t have,” marshall told a reporter from forbes in 1999.

    since then further research has shown that there is or may well be a bacterial component inall kinds of other disorders—heart disease, asthma, arthritis, multiple sclerosis, several typesof mental disorders, many cancers, even, it has been suggested (inscience no less), obesity.

    the day may not be far off when we desperately require an effective antibiotic and haven’tgot one to call on.

    it may come as a slight comfort to know that bacteria can themselves get sick. they aresometimes infected by bacteriophages (or simply phages), a type of virus. a virus is a strangeand unlovely entity—“a piece of nucleic acid surrounded by bad news” in the memorablephrase of the nobel laureate peter medawar. smaller and simpler than bacteria, viruses aren’tthemselves alive. in isolation they are inert and harmless. but introduce them into a suitablehost and they burst into busyness—into life. about five thousand types of virus are known,and between them they afflict us with many hundreds of diseases, ranging from the flu andcommon cold to those that are most invidious to human well-being: smallpox, rabies, yellowfever, ebola, polio, and the human immunodeficiency virus, the source of aids.

    viruses prosper by hijacking the genetic material of a living cell and using it to producemore virus. they reproduce in a fanatical manner, then burst out in search of more cells toinvade. not being living organisms themselves, they can afford to be very simple. many,including hiv, have ten genes or fewer, whereas even the simplest bacteria require severalthousand. they are also very tiny, much too small to be seen with a conventional microscope.

    it wasn’t until 1943 and the invention of the electron microscope that science got its first lookat them. but they can do immense damage. smallpox in the twentieth century alone killed anestimated 300 million people.

    they also have an unnerving capacity to burst upon the world in some new and startlingform and then to vanish again as quickly as they came. in 1916, in one such case, people ineurope and america began to come down with a strange sleeping sickness, which becameknown as encephalitis lethargica. victims would go to sleep and not wake up. they could beroused without great difficulty to take food or go to the lavatory, and would answer questionssensibly—they knew who and where they were—though their manner was always apathetic.

    however, the moment they were permitted to rest, they would sink at once back intodeepest slumber and remain in that state for as long as they were left. some went on in thismanner for months before dying. a very few survived and regained consciousness but nottheir former liveliness. they existed in a state of profound apathy, “like extinct volcanoes,” inthe words of one doctor. in ten years the disease killed some five million people and thenquietly went away. it didn’t get much lasting attention because in the meantime an even worseepidemic—indeed, the worst in history—swept across the world.

    it is sometimes called the great swine flu epidemic and sometimes the great spanish fluepidemic, but in either case it was ferocious. world war i killed twenty-one million people infour years; swine flu did the same in its first four months. almost 80 percent of americancasualties in the first world war came not from enemy fire, but from flu. in some units themortality rate was as high as 80 percent.

    swine flu arose as a normal, nonlethal flu in the spring of 1918, but somehow over thefollowing months—no one knows how or where—it mutated into something more severe. afifth of victims suffered only mild symptoms, but the rest became gravely ill and often died.

    some succumbed within hours; others held on for a few days.

    in the united states, the first deaths were recorded among sailors in boston in late august1918, but the epidemic quickly spread to all parts of the country. schools closed, publicentertainments were shut down, people everywhere wore masks. it did little good. betweenthe autumn of 1918 and spring of the following year, 548,452 people died of the flu inamerica. the toll in britain was 220,000, with similar numbers dead in france and germany.

    no one knows the global toll, as records in the third world were often poor, but it was notless than 20 million and probably more like 50 million. some estimates have put the globaltotal as high as 100 million.

    in an attempt to devise a vaccine, medical authorities conducted tests on volunteers at amilitary prison on deer island in boston harbor. the prisoners were promised pardons if theysurvived a battery of tests. these tests were rigorous to say the least. first the subjects wereinjected with infected lung tissue taken from the dead and then sprayed in the eyes, nose, andmouth with infectious aerosols. if they still failed to succumb, they had their throats swabbedwith discharges taken from the sick and dying. if all else failed, they were required to sitopen-mouthed while a gravely ill victim was helped to cough into their faces.

    out of—somewhat amazingly—three hundred men who volunteered, the doctors chosesixty-two for the tests. none contracted the flu—not one. the only person who did grow illwas the ward doctor, who swiftly died. the probable explanation for this is that the epidemichad passed through the prison a few weeks earlier and the volunteers, all of whom hadsurvived that visitation, had a natural immunity.

    much about the 1918 flu is understood poorly or not at all. one mystery is how it eruptedsuddenly, all over, in places separated by oceans, mountain ranges, and other earthly
    impediments. a virus can survive for no more than a few hours outside a host body, so howcould it appear in madrid, bombay, and philadelphia all in the same week?

    the probable answer is that it was incubated and spread by people who had only slightsymptoms or none at all. even in normal outbreaks, about 10 percent of people have the flubut are unaware of it because they experience no ill effects. and because they remain incirculation they tend to be the great spreaders of the disease.

    that would account for the 1918 outbreak’s widespread distribution, but it still doesn’texplain how it managed to lay low for several months before erupting so explosively at moreor less the same time all over. even more mysterious is that it was primarily devastating topeople in the prime of life. flu normally is hardest on infants and the elderly, but in the 1918outbreak deaths were overwhelmingly among people in their twenties and thirties. olderpeople may have benefited from resistance gained from an earlier exposure to the same strain,but why the very young were similarly spared is unknown. the greatest mystery of all is whythe 1918 flu was so ferociously deadly when most flus are not. we still have no idea.

    from time to time certain strains of virus return. a disagreeable russian virus known ash1n1 caused severe outbreaks over wide areas in 1933, then again in the 1950s, and yet againin the 1970s. where it went in the meantime each time is uncertain. one suggestion is thatviruses hide out unnoticed in populations of wild animals before trying their hand at a newgeneration of humans. no one can rule out the possibility that the great swine flu epidemicmight once again rear its head.

    and if it doesn’t, others well might. new and frightening viruses crop up all the time.

    ebola, lassa, and marburg fevers all have tended to flare up and die down again, but no onecan say that they aren’t quietly mutating away somewhere, or simply awaiting the rightopportunity to burst forth in a catastrophic manner. it is now apparent that aids has beenamong us much longer than anyone originally suspected. researchers at the manchesterroyal infirmary in england discovered that a sailor who had died of mysterious, untreatablecauses in 1959 in fact had aids. but for whatever reasons the disease remained generallyquiescent for another twenty years.

    the miracle is that other such diseases haven’t gone rampant. lassa fever, which wasn’tfirst detected until 1969, in west africa, is extremely virulent and little understood. in 1969, adoctor at a yale university lab in new haven, connecticut, who was studying lassa fevercame down with it. he survived, but, more alarmingly, a technician in a nearby lab, with nodirect exposure, also contracted the disease and died.

    happily the outbreak stopped there, but we can’t count on such good fortune always. ourlifestyles invite epidemics. air travel makes it possible to spread infectious agents across theplanet with amazing ease. an ebola virus could begin the day in, say, benin, and finish it innew york or hamburg or nairobi, or all three. it means also that medical authoritiesincreasingly need to be acquainted with pretty much every malady that exists everywhere, butof course they are not. in 1990, a nigerian living in chicago was exposed to lassa fever on avisit to his homeland, but didn’t develop symptoms until he had returned to the united states.

    he died in a chicago hospital without diagnosis and without anyone taking any specialprecautions in treating him, unaware that he had one of the most lethal and infectious diseaseson the planet. miraculously, no one else was infected. we may not be so lucky next time.

    and on that sobering note, it’s time to return to the world of the visibly living.

    21    LIFE GOES ON

    it isn’t easy to become a fossil. the fate of nearly all living organisms—over 99.9percent of them—is to compost down to nothingness. when your spark is gone, everymolecule you own will be nibbled off you or sluiced away to be put to use in some othersystem. that’s just the way it is. even if you make it into the small pool of organisms, the lessthan 0.1 percent, that don’t get devoured, the chances of being fossilized are very small.

    in order to become a fossil, several things must happen. first, you must die in the rightplace. only about 15 percent of rocks can preserve fossils, so it’s no good keeling over on afuture site of granite. in practical terms the deceased must become buried in sediment, whereit can leave an impression, like a leaf in wet mud, or decompose without exposure to oxygen,permitting the molecules in its bones and hard parts (and very occasionally softer parts) to bereplaced by dissolved minerals, creating a petrified copy of the original. then as thesediments in which the fossil lies are carelessly pressed and folded and pushed about byearth’s processes, the fossil must somehow maintain an identifiable shape. finally, but aboveall, after tens of millions or perhaps hundreds of millions of years hidden away, it must befound and recognized as something worth keeping.

    only about one bone in a billion, it is thought, ever becomes fossilized. if that is so, itmeans that the complete fossil legacy of all the americans alive today—that’s 270 millionpeople with 206 bones each—will only be about fifty bones, one quarter of a completeskeleton. that’s not to say of course that any of these bones will actually be found. bearing inmind that they can be buried anywhere within an area of slightly over 3.6 million squaremiles, little of which will ever be turned over, much less examined, it would be something ofa miracle if they were. fossils are in every sense vanishingly rare. most of what has lived onearth has left behind no record at all. it has been estimated that less than one species in tenthousand has made it into the fossil record. that in itself is a stunningly infinitesimalproportion. however, if you accept the common estimate that the earth has produced 30billion species of creature in its time and richard leakey and roger lewin’s statement (inthe sixth extinction ) that there are 250,000 species of creature in the fossil record, thatreduces the proportion to just one in 120,000. either way, what we possess is the merestsampling of all the life that earth has spawned.

    moreover, the record we do have is hopelessly skewed. most land animals, of course, don’tdie in sediments. they drop in the open and are eaten or left to rot or weather down tonothing. the fossil record consequently is almost absurdly biased in favor of marine creatures.

    about 95 percent of all the fossils we possess are of animals that once lived under water,mostly in shallow seas.

    i mention all this to explain why on a gray day in february i went to the natural historymuseum in london to meet a cheerful, vaguely rumpled, very likeable paleontologist namedrichard fortey.

    fortey knows an awful lot about an awful lot. he is the author of a wry, splendid bookcalled life: an unauthorised biography, which covers the whole pageant of animate creation.

    but his first love is a type of marine creature called trilobites that once teemed in ordovicianseas but haven’t existed for a long time except in fossilized form. all shared a basic body planof three parts, or lobes—head, tail, thorax—from which comes the name. fortey found hisfirst when he was a boy clambering over rocks at st. david’s bay in wales. he was hookedfor life.

    he took me to a gallery of tall metal cupboards. each cupboard was filled with shallowdrawers, and each drawer was filled with stony trilobites—twenty thousand specimens in all.

    “it seems like a big number,” he agreed, “but you have to remember that millions uponmillions of trilobites lived for millions upon millions of years in ancient seas, so twentythousand isn’t a huge number. and most of these are only partial specimens. finding acomplete trilobite fossil is still a big moment for a paleontologist.”

    trilobites first appeared—fully formed, seemingly from nowhere—about 540 million yearsago, near the start of the great outburst of complex life popularly known as the cambrianexplosion, and then vanished, along with a great deal else, in the great and still mysteriouspermian extinction 300,000 or so centuries later. as with all extinct creatures, there is anatural temptation to regard them as failures, but in fact they were among the most successfulanimals ever to live. their reign ran for 300 million years—twice the span of dinosaurs,which were themselves one of history’s great survivors. humans, fortey points out, havesurvived so far for one-half of 1 percent as long.

    with so much time at their disposal, the trilobites proliferated prodigiously. most remainedsmall, about the size of modern beetles, but some grew to be as big as platters. altogetherthey formed at least five thousand genera and sixty thousand species—though more turn upall the time. fortey had recently been at a conference in south america where he wasapproached by an academic from a small provincial university in argentina. “she had a boxthat was full of interesting things—trilobites that had never been seen before in southamerica, or indeed anywhere, and a great deal else. she had no research facilities to studythem and no funds to look for more. huge parts of the world are still unexplored.”

    “in terms of trilobites?”

    “no, in terms of everything.”

    throughout the nineteenth century, trilobites were almost the only known forms of earlycomplex life, and for that reason were assiduously collected and studied. the big mysteryabout them was their sudden appearance. even now, as fortey says, it can be startling to go tothe right formation of rocks and to work your way upward through the eons finding no visiblelife at all, and then suddenly “a whole profallotaspis or elenellus as big as a crab will popinto your waiting hands.” these were creatures with limbs, gills, nervous systems, probingantennae, “a brain of sorts,” in fortey’s words, and the strangest eyes ever seen. made of
    calcite rods, the same stuff that forms limestone, they constituted the earliest visual systemsknown. more than this, the earliest trilobites didn’t consist of just one venturesome speciesbut dozens, and didn’t appear in one or two locations but all over. many thinking people inthe nineteenth century saw this as proof of god’s handiwork and refutation of darwin’sevolutionary ideals. if evolution proceeded slowly, they asked, then how did he account forthis sudden appearance of complex, fully formed creatures? the fact is, he couldn’t.

    and so matters seemed destined to remain forever until one day in 1909, three months shyof the fiftieth anniversary of the publication of darwin’s on the origin of species , when apaleontologist named charles doolittle walcott made an extraordinary find in the canadianrockies.

    walcott was born in 1850 and grew up near utica, new york, in a family of modest means,which became more modest still with the sudden death of his father when walcott was aninfant. as a boy walcott discovered that he had a knack for finding fossils, particularlytrilobites, and built up a collection of sufficient distinction that it was bought by louisagassiz for his museum at harvard for a small fortune—about $70,000 in today’s money.

    although he had barely a high school education and was self taught in the sciences, walcottbecame a leading authority on trilobites and was the first person to establish that trilobiteswere arthropods, the group that includes modern insects and crustaceans.

    in 1879 he took a job as a field researcher with the newly formed united states geologicalsurvey and served with such distinction that within fifteen years he had risen to be its head. in1907 he was appointed secretary of the smithsonian institution, where he remained until hisdeath in 1927. despite his administrative obligations, he continued to do fieldwork and towrite prolifically. “his books fill a library shelf,” according to fortey. not incidentally, hewas also a founding director of the national advisory committee for aeronautics, whicheventually became the national aeronautics and space agency, or nasa, and thus canrightly be considered the grandfather of the space age.

    but what he is remembered for now is an astute but lucky find in british columbia, highabove the little town of field, in the late summer of 1909. the customary version of the storyis that walcott, accompanied by his wife, was riding on horseback on a mountain trail beneaththe spot called the burgess ridge when his wife’s horse slipped on loose stones. dismountingto assist her, walcott discovered that the horse had turned a slab of shale that contained fossilcrustaceans of an especially ancient and unusual type. snow was falling—winter comes earlyto the canadian rockies—so they didn’t linger, but the next year at the first opportunitywalcott returned to the spot. tracing the presumed route of the rocks’ slide, he climbed 750feet to near the mountain’s summit. there, 8,000 feet above sea level, he found a shaleoutcrop, about the length of a city block, containing an unrivaled array of fossils from soonafter the moment when complex life burst forth in dazzling profusion—the famous cambrianexplosion. walcott had found, in effect, the holy grail of paleontology. the outcrop becameknown as the burgess shale, and for a long time it provided “our sole vista upon the inceptionof modern life in all its fullness,” as the late stephen jay gould recorded in his popular bookwonderful life .

    gould, ever scrupulous, discovered from reading walcott’s diaries that the story of theburgess shale’s discovery appears to have been somewhat embroidered—walcott makes nomention of a slipping horse or falling snow—but there is no disputing that it was anextraordinary find.

    it is almost impossible for us whose time on earth is limited to a breezy few decades toappreciate how remote in time from us the cambrian outburst was. if you could fly backwardsinto the past at the rate of one year per second, it would take you about half an hour to reachthe time of christ, and a little over three weeks to get back to the beginnings of human life.

    but it would take you twenty years to reach the dawn of the cambrian period. it was, in otherwords, an extremely long time ago, and the world was a very different place.

    for one thing, 500-million-plus years ago when the burgess shale was formed it wasn’t atthe top of a mountain but at the foot of one. specifically it was a shallow ocean basin at thebottom of a steep cliff. the seas of that time teemed with life, but normally the animals left norecord because they were soft-bodied and decayed upon dying. but at burgess the cliffcollapsed, and the creatures below, entombed in a mudslide, were pressed like flowers in abook, their features preserved in wondrous detail.

    in annual summer trips from 1910 to 1925 (by which time he was seventy-five years old),walcott excavated tens of thousands of specimens (gould says 80,000; the normallyunimpeachable fact checkers of national georgraphic say 60,000), which he brought back towashington for further study. in both sheer numbers and diversity the collection wasunparalleled. some of the burgess fossils had shells; many others did not. some were sighted,others blind. the variety was enormous, consisting of 140 species by one count. “the burgessshale included a range of disparity in anatomical designs never again equaled, and notmatched today by all the creatures in the world’s oceans,” gould wrote.

    unfortunately, according to gould, walcott failed to discern the significance of what hehad found. “snatching defeat from the jaws of victory,” gould wrote in another work, eightlittle piggies, “walcott then proceeded to misinterpret these magnificent fossils in the deepestpossible way.” he placed them into modern groups, making them ancestral to today’s worms,jellyfish, and other creatures, and thus failed to appreciate their distinctness. “under such aninterpretation,” gould sighed, “life began in primordial simplicity and moved inexorably,predictably onward to more and better.”

    walcott died in 1927 and the burgess fossils were largely forgotten. for nearly half acentury they stayed shut away in drawers in the american museum of natural history inwashington, seldom consulted and never questioned. then in 1973 a graduate student fromcambridge university named simon conway morris paid a visit to the collection. he wasastonished by what he found. the fossils were far more varied and magnificent than walcotthad indicated in his writings. in taxonomy the category that describes the basic body plans ofall organisms is the phylum, and here, conway morris concluded, were drawer after drawer ofsuch anatomical singularities—all amazingly and unaccountably unrecognized by the manwho had found them.

    with his supervisor, harry whittington, and fellow graduate student derek briggs, conwaymorris spent the next several years making a systematic revision of the entire collection, andcranking out one exciting monograph after another as discovery piled upon discovery. manyof the creatures employed body plans that were not simply unlike anything seen before orsince, but were bizarrely different. one, opabinia, had five eyes and a nozzle-like snout withclaws on the end. another, a disc-shaped being called peytoia, looked almost comically like apineapple slice. a third had evidently tottered about on rows of stilt-like legs, and was so oddthat they named it hallucigenia. there was so much unrecognized novelty in the collectionthat at one point upon opening a new drawer conway morris famously was heard to mutter,“oh fuck, not another phylum.”

    the english team’s revisions showed that the cambrian had been a time of unparalleledinnovation and experimentation in body designs. for almost four billion years life haddawdled along without any detectable ambitions in the direction of complexity, and thensuddenly, in the space of just five or ten million years, it had created all the basic bodydesigns still in use today. name a creature, from a nematode worm to cameron diaz, and theyall use architecture first created in the cambrian party.

    what was most surprising, however, was that there were so many body designs that hadfailed to make the cut, so to speak, and left no descendants. altogether, according to gould, atleast fifteen and perhaps as many as twenty of the burgess animals belonged to no recognizedphylum. (the number soon grew in some popular accounts to as many as one hundred—farmore than the cambridge scientists ever actually claimed.) “the history of life,” wrote gould,“is a story of massive removal followed by differentiation within a few surviving stocks, notthe conventional tale of steadily increasing excellence, complexity, and diversity.”

    evolutionary success, it appeared, was a lottery.

    one creature thatdid manage to slip through, a small wormlike being called pikaiagracilens, was found to have a primitive spinal column, making it the earliest known ancestorof all later vertebrates, including us.pikaia were by no means abundant among the burgessfossils, so goodness knows how close they may have come to extinction. gould, in a famousquotation, leaves no doubt that he sees our lineal success as a fortunate fluke: “wind back thetape of life to the early days of the burgess shale; let it play again from an identical startingpoint, and the chance becomes vanishingly small that anything like human intelligence wouldgrace the replay.”

    gould’s book was published in 1989 to general critical acclaim and was a great commercialsuccess. what wasn’t generally known was that many scientists didn’t agree with gould’sconclusions at all, and that it was all soon to get very ugly. in the context of the cambrian,“explosion” would soon have more to do with modern tempers than ancient physiologicalfacts.

    in fact, we now know, complex organisms existed at least a hundred million years beforethe cambrian. we should have known a whole lot sooner. nearly forty years after walcottmade his discovery in canada, on the other side of the planet in australia, a young geologistnamed reginald sprigg found something even older and in its way just as remarkable.

    in 1946 sprigg was a young assistant government geologist for the state of south australiawhen he was sent to make a survey of abandoned mines in the ediacaran hills of the flindersrange, an expanse of baking outback some three hundred miles north of adelaide. the ideawas to see if there were any old mines that might be profitably reworked using newertechnologies, so he wasn’t studying surface rocks at all, still less fossils. but one day whileeating his lunch, sprigg idly overturned a hunk of sandstone and was surprised—to put itmildly—to see that the rock’s surface was covered in delicate fossils, rather like theimpressions leaves make in mud. these rocks predated the cambrian explosion. he waslooking at the dawn of visible life.

    sprigg submitted a paper to nature , but it was turned down. he read it instead at the nextannual meeting of the australian and new zealand association for the advancement ofscience, but it failed to find favor with the association’s head, who said the ediacaran
    imprints were merely “fortuitous inorganic markings”—patterns made by wind or rain ortides, but not living beings. his hopes not yet entirely crushed, sprigg traveled to london andpresented his findings to the 1948 international geological congress, but failed to exciteeither interest or belief. finally, for want of a better outlet, he published his findings in thetransactions of the royal society of south australia. then he quit his government job andtook up oil exploration.

    nine  years  later,  in  1957,  a  schoolboy  named john mason, while walking throughcharnwood forest in the english midlands, found a rock with a strange fossil in it, similar toa modern sea pen and exactly like some of the specimens sprigg had found and been trying totell everyone about ever since. the schoolboy turned it in to a paleontologist at the universityof leicester, who identified it at once as precambrian. young mason got his picture in thepapers and was treated as a precocious hero; he still is in many books. the specimen wasnamed in his honor chamia masoni.

    today some of sprigg’s original ediacaran specimens, along with many of the other fifteenhundred specimens that have been found throughout the flinders range since that time, canbe seen in a glass case in an upstairs room of the stout and lovely south australian museumin adelaide, but they don’t attract a great deal of attention. the delicately etched patterns arerather faint and not terribly arresting to the untrained eye. they are mostly small and disc-shaped, with occasional, vague trailing ribbons. fortey has described them as “soft-bodiedoddities.”

    there is still very little agreement about what these things were or how they lived. theyhad, as far as can be told, no mouth or anus with which to take in and discharge digestivematerials, and no internal organs with which to process them along the way. “in life,” forteysays, “most of them probably simply lay upon the surface of the sandy sediment, like soft,structureless and inanimate flatfish.” at their liveliest, they were no more complex thanjellyfish. all the ediacaran creatures were diploblastic, meaning they were built from twolayers of tissue. with the exception of jellyfish, all animals today are triploblastic.

    some experts think they weren’t animals at all, but more like plants or fungi. thedistinctions between plant and animal are not always clear even now. the modern spongespends its life fixed to a single spot and has no eyes or brain or beating heart, and yet is ananimal. “when we go back to the precambrian the differences between plants and animalswere probably even less clear,” says fortey. “there isn’t any rule that says you have to bedemonstrably one or the other.”

    nor is it agreed that the ediacaran organisms are in any way ancestral to anything alivetoday (except possibly some jellyfish). many authorities see them as a kind of failedexperiment, a stab at complexity that didn’t take, possibly because the sluggish ediacaranorganisms were devoured or outcompeted by the lither and more sophisticated animals of thecambrian period.

    “there is nothing closely similar alive today,” fortey has written. “they are difficult tointerpret as any kind of ancestors of what was to follow.”

    the feeling was that ultimately they weren’t terribly important to the development of lifeon earth. many authorities believe that there was a mass extermination at the precambrian–cambrian boundary and that all the ediacaran creatures (except the uncertain jellyfish) failed
    to move on to the next phase. the real business of complex life, in other words, started withthe cambrian explosion. that’s how gould saw it in any case.

    as for the revisions of the burgess shale fossils, almost at once people began to questionthe interpretations and, in particular, gould’s interpretation of the interpretations. “from thefirst there were a number of scientists who doubted the account that steve gould hadpresented, however much they admired the manner of its delivery,” fortey wrote in life. thatis putting it mildly.

    “if only stephen gould could think as clearly as he writes!” barked the oxford academicrichard dawkins in the opening line of a review (in the london sunday telegraph) ofwonderful life. dawkins acknowledged that the book was “unputdownable” and a “literarytour-de-force,” but accused gould of engaging in a “grandiloquent and near-disingenuous”

    misrepresentation of the facts by suggesting that the burgess revisions had stunned thepaleontological community. “the view that he is attacking—that evolution marchesinexorably toward a pinnacle such as man—has not been believed for 50 years,” dawkinsfumed.

    and yet that was exactly the conclusion to which many general reviewers were drawn.

    one, writing in the new york times book review, cheerfully suggested that as a result ofgould’s book scientists “have been throwing out some preconceptions that they had notexamined for generations. they are, reluctantly or enthusiastically, accepting the idea thathumans are as much an accident of nature as a product of orderly development.”

    but the real heat directed at gould arose from the belief that many of his conclusions weresimply mistaken or carelessly inflated. writing in the journal evolution, dawkins attackedgould’s assertions that “evolution in the cambrian was a different kind of process fromtoday” and expressed exasperation at gould’s repeated suggestions that “the cambrian was aperiod of evolutionary ‘experiment,’ evolutionary ‘trial and error,’ evolutionary ‘false starts.’ .

    . . it was the fertile time when all the great ‘fundamental body plans’ were invented.

    nowadays, evolution just tinkers with old body plans. back in the cambrian, new phyla andnew classes arose. nowadays we only get new species!”

    noting how often this idea—that there are no new body plans—is picked up, dawkins says:

    “it is as though a gardener looked at an oak tree and remarked, wonderingly: ‘isn’t it strangethat no major new boughs have appeared on this tree for many years? these days, all the newgrowth appears to be at the twig level.’ ”

    “it was a strange time,” fortey says now, “especially when you reflected that this was allabout something that happened five hundred million years ago, but feelings really did runquite high. i joked in one of my books that i felt as if i ought to put a safety helmet on beforewriting about the cambrian period, but it did actually feel a bit like that.”

    strangest of all was the response of one of the heroes of wonderful life, simon conwaymorris, who startled many in the paleontological community by rounding abruptly on gouldin a book of his own, the crucible of creation. the book treated gould “with contempt, evenloathing,” in fortey’s words. “i have never encountered such spleen in a book by aprofessional,” fortey wrote later. “the casual reader of the crucible of creation, unaware of
    the history, would never gather that the author’s views had once been close to (if not actuallyshared with) gould’s.”

    when i asked fortey about it, he said: “well, it was very strange, quite shocking really,because gould’s portrayal of him had been so flattering. i could only assume that simon wasembarrassed. you know, science changes but books are permanent, and i suppose he regrettedbeing so irremediably associated with views that he no longer altogether held. there was allthat stuff about ‘oh fuck, another phylum’ and i expect he regretted being famous for that.”

    what happened was that the early cambrian fossils began to undergo a period of criticalreappraisal. fortey and derek briggs—one of the other principals in gould’s book—used amethod known as cladistics to compare the various burgess fossils. in simple terms, cladisticsconsists of organizing organisms on the basis of shared features. fortey gives as an examplethe idea of comparing a shrew and an elephant. if you considered the elephant’s large size andstriking trunk you might conclude that it could have little in common with a tiny, sniffingshrew. but if you compared both of them with a lizard, you would see that the elephant andshrew were in fact built to much the same plan. in essence, what fortey is saying is thatgould saw elephants and shrews where they saw mammals. the burgess creatures, theybelieved, weren’t as strange and various as they appeared at first sight. “they were often nostranger than trilobites,” fortey says now. “it is just that we have had a century or so to getused to trilobites. familiarity, you know, breeds familiarity.”

    this wasn’t, i should note, because of sloppiness or inattention. interpreting the forms andrelationships of ancient animals on the basis of often distorted and fragmentary evidence isclearly a tricky business. edward o. wilson has noted that if you took selected species ofmodern insects and presented them as burgess-style fossils nobody would ever guess that theywere all from the same phylum, so different are their body plans. also instrumental in helpingrevisions were the discoveries of two further early cambrian sites, one in greenland and onein china, plus more scattered finds, which between them yielded many additional and oftenbetter specimens.

    the upshot is that the burgess fossils were found to be not so different after all.

    hallucigenia, it turned out, had been reconstructed upside down. its stilt-like legs wereactually spikes along its back. peytoia, the weird creature that looked like a pineapple slice,was found to be not a distinct creature but merely part of a larger animal called anomalocaris.

    many of the burgess specimens have now been assigned to living phyla—just where walcottput them in the first place. hallucigenia and some others are thought to be related toonychophora, a group of caterpillar-like animals. others have been reclassified as precursorsof the modern annelids. in fact, says fortey, “there are relatively few cambrian designs thatare wholly novel. more often they turn out to be just interesting elaborations of well-established designs.” as he wrote in his book life: “none was as strange as a present daybarnacle, nor as grotesque as a queen termite.”

    so the burgess shale specimens weren’t so spectacular after all. this made them, as forteyhas written, “no less interesting, or odd, just more explicable.” their weird body plans werejust a kind of youthful exuberance—the evolutionary equivalent, as it were, of spiked hair andtongue studs. eventually the forms settled into a staid and stable middle age.

    but that still left the enduring question of where all these animals had come from—howthey had suddenly appeared from out of nowhere.

    alas, it turns out the cambrian explosion may not have been quite so explosive as all that.

    the cambrian animals, it is now thought, were probably there all along, but were just toosmall to see. once again it was trilobites that provided the clue—in particular that seeminglymystifying appearance of different types of trilobite in widely scattered locations around theglobe, all at more or less the same time.

    on the face of it, the sudden appearance of lots of fully formed but varied creatures wouldseem to enhance the miraculousness of the cambrian outburst, but in fact it did the opposite.

    it is one thing to have one well-formed creature like a trilobite burst forth in isolation—thatreally is a wonder—but to have many of them, all distinct but clearly related, turning upsimultaneously in the fossil record in places as far apart as china and new york clearlysuggests that we are missing a big part of their history. there could be no stronger evidencethat they simply had to have a forebear—some grandfather species that started the line in amuch earlier past.

    and the reason we haven’t found these earlier species, it is now thought, is that they weretoo tiny to be preserved. says fortey: “it isn’t necessary to be big to be a perfectlyfunctioning, complex organism. the sea swarms with tiny arthropods today that have left nofossil record.” he cites the little copepod, which numbers in the trillions in modern seas andclusters in shoals large enough to turn vast areas of the ocean black, and yet our totalknowledge of its ancestry is a single specimen found in the body of an ancient fossilized fish.

    “the cambrian explosion, if that’s the word for it, probably was more an increase in sizethan a sudden appearance of new body types,” fortey says. “and it could have happened quiteswiftly, so in that sense i suppose it was an explosion.” the idea is that just as mammalsbided their time for a hundred million years until the dinosaurs cleared off and then seeminglyburst forth in profusion all over the planet, so too perhaps the arthropods and other triploblastswaited in semimicroscopic anonymity for the dominant ediacaran organisms to have theirday. says fortey: “we know that mammals increased in size quite dramatically after thedinosaurs went—though when i say quite abruptly i of course mean it in a geological sense.

    we’re still talking millions of years.”

    incidentally, reginald sprigg did eventually get a measure of overdue credit. one of themain early genera, spriggina, was named in his honor, as were several species, and the wholebecame known as the ediacaran fauna after the hills through which he had searched. by thistime, however, sprigg’s fossil-hunting days were long over. after leaving geology he foundeda successful oil company and eventually retired to an estate in his beloved flinders range,where he created a wildlife reserve. he died in 1994 a rich man.

    22    GOOD-BYE TO ALL THAT

    when you consider it from a human perspective, and clearly it would be difficult forus to do otherwise, life is an odd thing. it couldn’t wait to get going, but then, having gottengoing, it seemed in very little hurry to move on.

    consider the lichen. lichens are just about the hardiest visible organisms on earth, butamong the least ambitious. they will grow happily enough in a sunny churchyard, but theyparticularly thrive in environments where no other organism would go—on blowymountaintops and arctic wastes, wherever there is little but rock and rain and cold, and almostno competition. in areas of antarctica where virtually nothing else will grow, you can findvast expanses of lichen—four hundred types of them—adhering devotedly to every wind-whipped rock.

    for a long time, people couldn’t understand how they did it. because lichens grew on barerock without evident nourishment or the production of seeds, many people—educatedpeople—believed they were stones caught in the process of becoming plants. “spontaneously,inorganic stone becomes living plant!” rejoiced one observer, a dr. homschuch, in 1819.

    closer inspection showed that lichens were more interesting than magical. they are in facta partnership between fungi and algae. the fungi excrete acids that dissolve the surface of therock, freeing minerals that the algae convert into food sufficient to sustain both. it is not avery exciting arrangement, but it is a conspicuously successful one. the world has more thantwenty thousand species of lichens.

    like most things that thrive in harsh environments, lichens are slow-growing. it may take alichen more than half a century to attain the dimensions of a shirt button. those the size ofdinner plates, writes david attenborough, are therefore “likely to be hundreds if notthousands of years old.” it would be hard to imagine a less fulfilling existence. “they simplyexist,” attenborough adds, “testifying to the moving fact that life even at its simplest leveloccurs, apparently, just for its own sake.”

    it is easy to overlook this thought that life just is. as humans we are inclined to feel that lifemust have a point. we have plans and aspirations and desires. we want to take constantadvantage of all the intoxicating existence we’ve been endowed with. but what’s life to alichen? yet its impulse to exist, to be, is every bit as strong as ours—arguably even stronger.

    if i were told that i had to spend decades being a furry growth on a rock in the woods, ibelieve i would lose the will to go on. lichens don’t. like virtually all living things, they willsuffer any hardship, endure any insult, for a moment’s additional existence. life, in short, justwants to be. but—and here’s an interesting point—for the most part it doesn’t want to bemuch.

    this is perhaps a little odd because life has had plenty of time to develop ambitions. if youimagine the 4,500-billion-odd years of earth’s history compressed into a normal earthly day,then life begins very early, about 4a.m., with the rise of the first simple, single-celled
    organisms, but then advances no further for the next sixteen hours. not until almost 8:30 inthe evening, with the day five-sixths over, has earth anything to show the universe but arestless skin of microbes. then, finally, the first sea plants appear, followed twenty minuteslater by the first jellyfish and the enigmatic ediacaran fauna first seen by reginald sprigg inaustralia. at 9:04p.m. trilobites swim onto the scene, followed more or less immediately bythe shapely creatures of the burgess shale. just before 10p.m. plants begin to pop up on theland. soon after, with less than two hours left in the day, the first land creatures follow.

    thanks to ten minutes or so of balmy weather, by 10:24 the earth is covered in the greatcarboniferous forests whose residues give us all our coal, and the first winged insects areevident. dinosaurs plod onto the scene just before 11p.m. and hold sway for about three-quarters of an hour. at twenty-one minutes to midnight they vanish and the age of mammalsbegins. humans emerge one minute and seventeen seconds before midnight. the whole of ourrecorded history, on this scale, would be no more than a few seconds, a single human lifetimebarely an instant. throughout this greatly speeded-up day continents slide about and bangtogether at a clip that seems positively reckless. mountains rise and melt away, ocean basinscome and go, ice sheets advance and withdraw. and throughout the whole, about three timesevery minute, somewhere on the planet there is a flashbulb pop of light marking the impact ofa manson-sized meteor or one even larger. it’s a wonder that anything at all can survive insuch a pummeled and unsettled environment. in fact, not many things do for long.

    perhaps an even more effective way of grasping our extreme recentness as a part of this4.5-billion-year-old picture is to stretch your arms to their fullest extent and imagine thatwidth as the entire history of the earth. on this scale, according to john mcphee in basin andrange, the distance from the fingertips of one hand to the wrist of the other is precambrian.

    all of complex life is in one hand, “and in a single stroke with a medium-grained nail file youcould eradicate human history.”

    fortunately, that moment hasn’t happened, but the chances are good that it will. i don’twish to interject a note of gloom just at this point, but the fact is that there is one otherextremely pertinent quality about life on earth: it goes extinct. quite regularly. for all thetrouble they take to assemble and preserve themselves, species crumple and die remarkablyroutinely. and the more complex they get, the more quickly they appear to go extinct. whichis perhaps one reason why so much of life isn’t terribly ambitious.

    so anytime life does something bold it is quite an event, and few occasions were moreeventful than when life moved on to the next stage in our narrative and came out of the sea.

    land was a formidable environment: hot, dry, bathed in intense ultraviolet radiation,lacking the buoyancy that makes movement in water comparatively effortless. to live onland, creatures had to undergo wholesale revisions of their anatomies. hold a fish at each endand it sags in the middle, its backbone too weak to support it. to survive out of water, marinecreatures needed to come up with new load-bearing internal architecture—not the sort ofadjustment that happens overnight. above all and most obviously, any land creature wouldhave to develop a way to take its oxygen directly from the air rather than filter it from water.

    these were not trivial challenges to overcome. on the other hand, there was a powerfulincentive to leave the water: it was getting dangerous down there. the slow fusion of thecontinents into a single landmass, pangaea, meant there was much, much less coastline thanformerly and thus much less coastal habitat. so competition was fierce. there was also an
    omnivorous and unsettling new type of predator on the scene, one so perfectly designed forattack that it has scarcely changed in all the long eons since its emergence: the shark. neverwould there be a more propitious time to find an alternative environment to water.

    plants began the process of land colonization about 450 million years ago, accompanied ofnecessity by tiny mites and other organisms that they needed to break down and recycle deadorganic matter on their behalf. larger animals took a little longer to emerge, but by about 400million years ago they were venturing out of the water, too. popular illustrations haveencouraged us to envision the first venturesome land dwellers as a kind of ambitious fish—something like the modern mudskipper, which can hop from puddle to puddle duringdroughts—or even as a fully formed amphibian. in fact, the first visible mobile residents ondry land were probably much more like modern wood lice, sometimes also known as pillbugsor sow bugs. these are the little bugs (crustaceans, in fact) that are commonly thrown intoconfusion when you upturn a rock or log.

    for those that learned to breathe oxygen from the air, times were good. oxygen levels inthe devonian and carboniferous periods, when terrestrial life first bloomed, were as high as35 percent (as opposed to nearer 20 percent now). this allowed animals to grow remarkablylarge remarkably quickly.

    and how, you may reasonably wonder, can scientists know what oxygen levels were likehundreds of millions of years ago? the answer lies in a slightly obscure but ingenious fieldknown as isotope geochemistry. the long-ago seas of the carboniferous and devonianswarmed with tiny plankton that wrapped themselves inside tiny protective shells. then, asnow, the plankton created their shells by drawing oxygen from the atmosphere and combiningit with other elements (carbon especially) to form durable compounds such as calciumcarbonate. it’s the same chemical trick that goes on in (and is discussed elsewhere in relationto) the long-term carbon cycle—a process that doesn’t make for terribly exciting narrative butis vital for creating a livable planet.

    eventually in this process all the tiny organisms die and drift to the bottom of the sea,where they are slowly compressed into limestone. among the tiny atomic structures theplankton take to the grave with them are two very stable isotopes—oxygen-16 and oxygen-18.

    (if you have forgotten what an isotope is, it doesn’t matter, though for the record it’s an atomwith an abnormal number of neutrons.) this is where the geochemists come in, for theisotopes accumulate at different rates depending on how much oxygen or carbon dioxide is inthe atmosphere at the time of their creation. by comparing these ancient ratios, thegeochemists can cunningly read conditions in the ancient world—oxygen levels, air and oceantemperatures, the extent and timing of ice ages, and much else. by combining their isotopefindings with other fossil residues—pollen levels and so on—scientists can, with considerableconfidence, re-create entire landscapes that no human eye ever saw.

    the principal reason oxygen levels were able to build up so robustly throughout the periodof early terrestrial life was that much of the world’s landscape was dominated by giant treeferns and vast swamps, which by their boggy nature disrupted the normal carbon recyclingprocess. instead of completely rotting down, falling fronds and other dead vegetative matteraccumulated in rich, wet sediments, which were eventually squeezed into the vast coal bedsthat sustain much economic activity even now.

    the heady levels of oxygen clearly encouraged outsized growth. the oldest indication of asurface animal yet found is a track left 350 million years ago by a millipede-like creature on a
    rock in scotland. it was over three feet long. before the era was out some millipedes wouldreach lengths more than double that.

    with such creatures on the prowl, it is perhaps not surprising that insects in the periodevolved a trick that could keep them safely out of tongue shot: they learned to fly. some tookto this new means of locomotion with such uncanny facility that they haven’t changed theirtechniques in all the time since. then, as now, dragonflies could cruise at up to thirty-fivemiles an hour, instantly stop, hover, fly backwards, and lift far more proportionately than anyhuman flying machine. “the u.s. air force,” one commentator has written, “has put them inwind tunnels to see how they do it, and despaired.” they, too, gorged on the rich air. incarboniferous forests dragonflies grew as big as ravens. trees and other vegetation likewiseattained outsized proportions. horsetails and tree ferns grew to heights of fifty feet, clubmosses to a hundred and thirty.

    the first terrestrial vertebrates—which is to say, the first land animals from which wewould derive—are something of a mystery. this is partly because of a shortage of relevantfossils, but partly also because of an idiosyncratic swede named erik jarvik whose oddinterpretations and secretive manner held back progress on this question for almost half acentury. jarvik was part of a team of scandinavian scholars who went to greenland in the1930s and 1940s looking for fossil fish. in particular they sought lobe-finned fish of the typethat presumably were ancestral to us and all other walking creatures, known as tetrapods.

    most animals are tetrapods, and all living tetrapods have one thing in common: four limbsthat end in a maximum of five fingers or toes. dinosaurs, whales, birds, humans, even fish—all are tetrapods, which clearly suggests they come from a single common ancestor. the clueto this ancestor, it was assumed, would be found in the devonian era, from about 400 millionyears ago. before that time nothing walked on land. after that time lots of things did. luckilythe team found just such a creature, a three-foot-long animal called an ichthyostega. theanalysis of the fossil fell to jarvik, who began his study in 1948 and kept at it for the nextforty-eight years. unfortunately, jarvik refused to let anyone study his tetrapod. the world’spaleontologists had to be content with two sketchy interim papers in which jarvik noted thatthe creature had five fingers in each of four limbs, confirming its ancestral importance.

    jarvik died in 1998. after his death, other paleontologists eagerly examined the specimenand found that jarvik had severely miscounted the fingers and toes—there were actually eighton each limb—and failed to observe that the fish could not possibly have walked. thestructure of the fin was such that it would have collapsed under its own weight. needless tosay, this did not do a great deal to advance our understanding of the first land animals. todaythree early tetrapods are known and none has five digits. in short, we don’t know quite wherewe came from.

    but come we did, though reaching our present state of eminence has not of course alwaysbeen straightforward. since life on land began, it has consisted of four megadynasties, as theyare sometimes called. the first consisted of primitive, plodding but sometimes fairly heftyamphibians and reptiles. the best-known animal of this age was the dimetrodon, a sail-backed creature that is commonly confused with dinosaurs (including, i note, in a picturecaption in the carl sagan book comet). the dimetrodon was in fact a synapsid. so, onceupon a time, were we. synapsids were one of the four main divisions of early reptilian life,the others being anapsids, euryapsids, and diapsids. the names simply refer to the number andlocation of small holes to be found in the sides of their owners’ skulls. synapsids had one holein their lower temples; diapsids had two; euryapsids had a single hole higher up.

    over time, each of these principal groupings split into further subdivisions, of which someprospered and some faltered. anapsids gave rise to the turtles, which for a time, perhaps atouch improbably, appeared poised to predominate as the planet’s most advanced and deadlyspecies, before an evolutionary lurch let them settle for durability rather than dominance. thesynapsids divided into four streams, only one of which survived beyond the permian.

    happily, that was the stream we belonged to, and it evolved into a family of protomammalsknown as therapsids. these formed megadynasty 2.

    unfortunately for the therapsids, their cousins the diapsids were also productively evolving,in their case into dinosaurs (among other things), which gradually proved too much for thetherapsids. unable to compete head to head with these aggressive new creatures, thetherapsids by and large vanished from the record. a very few, however, evolved into small,furry, burrowing beings that bided their time for a very long while as little mammals. thebiggest of them grew no larger than a house cat, and most were no bigger than mice.

    eventually, this would prove their salvation, but they would have to wait nearly 150 millionyears for megadynasty 3, the age of dinosaurs, to come to an abrupt end and make room formegadynasty 4 and our own age of mammals.

    each of these massive transformations, as well as many smaller ones between and since,was dependent on that paradoxically important motor of progress: extinction. it is a curiousfact that on earth species death is, in the most literal sense, a way of life. no one knows howmany species of organisms have existed since life began. thirty billion is a commonly citedfigure, but the number has been put as high as 4,000 billion. whatever the actual total, 99.99percent of all species that have ever lived are no longer with us. “to a first approximation,” asdavid raup of the university of chicago likes to say, “all species are extinct.” for complexorganisms, the average lifespan of a species is only about four million years—roughly aboutwhere we are now.

    extinction is always bad news for the victims, of course, but it appears to be a good thingfor a dynamic planet. “the alternative to extinction is stagnation,” says ian tattersall of theamerican museum of natural history, “and stagnation is seldom a good thing in any realm.”

    (i should perhaps note that we are speaking here of extinction as a natural, long-term process.

    extinction brought about by human carelessness is another matter altogether.)crises in earth’s history are invariably associated with dramatic leaps afterward. the fall ofthe ediacaran fauna was followed by the creative outburst of the cambrian period. theordovician extinction of 440 million years ago cleared the oceans of a lot of immobile filterfeeders and, somehow, created conditions that favored darting fish and giant aquatic reptiles.

    these in turn were in an ideal position to send colonists onto dry land when another blowoutin the late devonian period gave life another sound shaking. and so it has gone at scatteredintervals through history. if most of these events hadn’t happened just as they did, just whenthey did, we almost certainly wouldn’t be here now.

    earth has seen five major extinction episodes in its time—the ordovician, devonian,permian, triassic, and cretaceous, in that order—and many smaller ones. the ordovician(440 million years ago) and devonian (365 million) each wiped out about 80 to 85 percent ofspecies. the triassic (210 million years ago) and cretaceous (65 million years) each wipedout 70 to 75 percent of species. but the real whopper was the permian extinction of about 245million years ago, which raised the curtain on the long age of the dinosaurs. in the permian, at
    least 95 percent of animals known from the fossil record check out, never to return. evenabout a third of insect species went—the only occasion on which they were lost en masse. it isas close as we have ever come to total obliteration.

    “it was, truly, a mass extinction, a carnage of a magnitude that had never troubled the earthbefore,” says richard fortey. the permian event was particularly devastating to sea creatures.

    trilobites vanished altogether. clams and sea urchins nearly went. virtually all other marineorganisms were staggered. altogether, on land and in the water, it is thought that earth lost 52percent of its families—that’s the level above genus and below order on the grand scale of life(the subject of the next chapter)—and perhaps as many as 96 percent of all its species. itwould be a long time—as much as eighty million years by one reckoning—before speciestotals recovered.

    two points need to be kept in mind. first, these are all just informed guesses. estimates forthe number of animal species alive at the end of the permian range from as low as 45,000 toas high as 240,000. if you don’t know how many species were alive, you can hardly specifywith conviction the proportion that perished. moreover, we are talking about the death ofspecies, not individuals. for individuals the death toll could be much higher—in many cases,practically total. the species that survived to the next phase of life’s lottery almost certainlyowe their existence to a few scarred and limping survivors.

    in between the big kill-offs, there have also been many smaller, less well-known extinctionepisodes—the hemphillian, frasnian, famennian, rancholabrean, and a dozen or so others—which were not so devastating to total species numbers, but often critically hit certainpopulations. grazing animals, including horses, were nearly wiped out in the hemphillianevent about five million years ago. horses declined to a single species, which appears sosporadically in the fossil record as to suggest that for a time it teetered on the brink ofoblivion. imagine a human history without horses, without grazing animals.

    in nearly every case, for both big extinctions and more modest ones, we have bewilderinglylittle idea of what the cause was. even after stripping out the more crackpot notions there arestill more theories for what caused the extinction events than there have been events. at leasttwo dozen potential culprits have been identified as causes or prime contributors: globalwarming, global cooling, changing sea levels, oxygen depletion of the seas (a conditionknown as anoxia), epidemics, giant leaks of methane gas from the seafloor, meteor and cometimpacts, runaway hurricanes of a type known as hypercanes, huge volcanic upwellings,catastrophic solar flares.

    this last is a particularly intriguing possibility. nobody knows how big solar flares can getbecause we have only been watching them since the beginning of the space age, but the sun isa mighty engine and its storms are commensurately enormous. a typical solar flare—something we wouldn’t even notice on earth—will release the energy equivalent of a billionhydrogen bombs and fling into space a hundred billion tons or so of murderous high-energyparticles. the magnetosphere and atmosphere between them normally swat these back intospace or steer them safely toward the poles (where they produce the earth’s comely auroras),but it is thought that an unusually big blast, say a hundred times the typical flare, couldoverwhelm our ethereal defenses. the light show would be a glorious one, but it would almostcertainly kill a very high proportion of all that basked in its glow. moreover, and ratherchillingly, according to bruce tsurutani of the nasa jet propulsion laboratory, “it wouldleave no trace in history.”

    what all this leaves us with, as one researcher has put it, is “tons of conjecture and verylittle evidence.” cooling seems to be associated with at least three of the big extinctionevents—the ordovician, devonian, and permian—but beyond that little is agreed, includingwhether a particular episode happened swiftly or slowly. scientists can’t agree, for instance,whether the late devonian extinction—the event that was followed by vertebrates movingonto the land—happened over millions of years or thousands of years or in one lively day.

    one of the reasons it is so hard to produce convincing explanations for extinctions is that itis so very hard to exterminate life on a grand scale. as we have seen from the manson impact,you can receive a ferocious blow and still stage a full, if presumably somewhat wobbly,recovery. so why, out of all the thousands of impacts earth has endured, was the kt event sosingularly devastating? well, first itwas positively enormous. it struck with the force of 100million megatons. such an outburst is not easily imagined, but as james lawrence powell haspointed out, if you exploded one hiroshima-sized bomb for every person alive on earth todayyou would still be about a billion bombs short of the size of the kt impact. but even thatalone may not have been enough to wipe out 70 percent of earth’s life, dinosaurs included.

    the kt meteor had the additional advantage—advantage if you are a mammal, that is—that it landed in a shallow sea just ten meters deep, probably at just the right angle, at a timewhen oxygen levels were 10 percent higher than at present and so the world was morecombustible. above all the floor of the sea where it landed was made of rock rich in sulfur.

    the result was an impact that turned an area of seafloor the size of belgium into aerosols ofsulfuric acid. for months afterward, the earth was subjected to rains acid enough to burn skin.

    in a sense, an even greater question than that of what wiped out 70 percent of the speciesthat were existing at the time is how did the remaining 30 percent survive? why was the eventso irremediably devastating to every single dinosaur that existed, while other reptiles, likesnakes and crocodiles, passed through unimpeded? so far as we can tell no species of toad,newt, salamander, or other amphibian went extinct in north america. “why should thesedelicate creatures have emerged unscathed from such an unparalleled disaster?” asks timflannery in his fascinating prehistory of america, eternal frontier.

    in the seas it was much the same story. all the ammonites vanished, but their cousins thenautiloids, who lived similar lifestyles, swam on. among plankton, some species werepractically wiped out—92 percent of foraminiferans, for instance—while other organisms likediatoms, designed to a similar plan and living alongside, were comparatively unscathed.

    these are difficult inconsistencies. as richard fortey observes: “somehow it does notseem satisfying just to call them ‘lucky ones’ and leave it at that.” if, as seems entirely likely,the event was followed by months of dark and choking smoke, then many of the insectsurvivors become difficult to account for. “some insects, like beetles,” fortey notes, “couldlive on wood or other things lying around. but what about those like bees that navigate bysunlight and need pollen? explaining their survival isn’t so easy.”

    above all, there are the corals. corals require algae to survive and algae require sunlight,and both together require steady minimum temperatures. much publicity has been given in thelast few years to corals dying from changes in sea temperature of only a degree or so. if theyare that vulnerable to small changes, how did they survive the long impact winter?

    there are also many hard-to-explain regional variations. extinctions seem to have been farless severe in the southern hemisphere than the northern. new zealand in particular appears to
    have come through largely unscathed even though it had almost no burrowing creatures. evenits vegetation was overwhelmingly spared, and yet the scale of conflagration elsewheresuggests that devastation was global. in short, there is just a great deal we don’t know.

    some animals absolutely prospered—including, a little surprisingly, the turtles once again.

    as flannery notes, the period immediately after the dinosaur extinction could well be knownas the age of turtles. sixteen species survived in north america and three more came intoexistence soon after.

    clearly it helped to be at home in water. the kt impact wiped out almost 90 percent ofland-based species but only 10 percent of those living in fresh water. water obviously offeredprotection against heat and flame, but also presumably provided more sustenance in the leanperiod that followed. all the land-based animals that survived had a habit of retreating to asafer environment during times of danger—into water or underground—either of whichwould have provided considerable shelter against the ravages without. animals thatscavenged for a living would also have enjoyed an advantage. lizards were, and are, largelyimpervious to the bacteria in rotting carcasses. indeed, often they are positively drawn to it,and for a long while there were clearly a lot of putrid carcasses about.

    it is often wrongly stated that only small animals survived the kt event. in fact, among thesurvivors were crocodiles, which were not just large but three times larger than they are today.

    but on the whole, it is true, most of the survivors were small and furtive. indeed, with theworld dark and hostile, it was a perfect time to be small, warm-blooded, nocturnal, flexible indiet, and cautious by nature—the very qualities that distinguished our mammalian forebears.

    had our evolution been more advanced, we would probably have been wiped out. instead,mammals found themselves in a world to which they were as well suited as anything alive.

    however, it wasn’t as if mammals swarmed forward to fill every niche. “evolution mayabhor a vacuum,” wrote the paleobiologist steven m. stanley, “but it often takes a long timeto fill it.” for perhaps as many as ten million years mammals remained cautiously small. inthe early tertiary, if you were the size of a bobcat you could be king.

    but once they got going, mammals expanded prodigiously—sometimes to an almostpreposterous degree. for a time, there were guinea pigs the size of rhinos and rhinos the sizeof a two-story house. wherever there was a vacancy in the predatory chain, mammals rose(often literally) to fill it. early members of the raccoon family migrated to south america,discovered a vacancy, and evolved into creatures the size and ferocity of bears. birds, too,prospered disproportionately. for millions of years, a gigantic, flightless, carnivorous birdcalled titanis was possibly the most ferocious creature in north america. certainly it was themost daunting bird that ever lived. it stood ten feet high, weighed over eight hundred pounds,and had a beak that could tear the head off pretty much anything that irked it. its familysurvived in formidable fashion for fifty million years, yet until a skeleton was discovered inflorida in 1963, we had no idea that it had ever existed.

    which brings us to another reason for our uncertainty about extinctions: the paltriness ofthe fossil record. we have touched already on the unlikelihood of any set of bones becomingfossilized, but the record is actually worse than you might think. consider dinosaurs.

    museums give the impression that we have a global abundance of dinosaur fossils. in fact,overwhelmingly museum displays are artificial. the giant diplodocus that dominates theentrance hall of the natural history museum in london and has delighted and informedgenerations of visitors is made of plaster—built in 1903 in pittsburgh and presented to the
    museum by andrew carnegie. the entrance hall of the american museum of natural historyin new york is dominated by an even grander tableau: a skeleton of a large barosaurusdefending her baby from attack by a darting and toothy allosaurus. it is a wonderfullyimpressive display—the barosaurus rises perhaps thirty feet toward the high ceiling—but alsoentirely fake. every one of the several hundred bones in the display is a cast. visit almost anylarge natural history museum in the world—in paris, vienna, frankfurt, buenos aires,mexico city—and what will greet you are antique models, not ancient bones.

    the fact is, we don’t really know a great deal about the dinosaurs. for the whole of the ageof dinosaurs, fewer than a thousand species have been identified (almost half of them knownfrom a single specimen), which is about a quarter of the number of mammal species alivenow. dinosaurs, bear in mind, ruled the earth for roughly three times as long as mammalshave, so either dinosaurs were remarkably unproductive of species or we have barelyscratched the surface (to use an irresistibly apt cliché).

    for millions of years through the age of dinosaurs not a single fossil has yet been found.

    even for the period of the late cretaceous—the most studied prehistoric period there is,thanks to our long interest in dinosaurs and their extinction—some three quarters of allspecies that lived may yet be undiscovered. animals bulkier than the diplodocus or moreforbidding than tyrannosaurus may have roamed the earth in the thousands, and we maynever know it. until very recently everything known about the dinosaurs of this period camefrom only about three hundred specimens representing just sixteen species. the scantiness ofthe record led to the widespread belief that dinosaurs were on their way out already when thekt impact occurred.

    in the late 1980s a paleontologist from the milwaukee public museum, peter sheehan,decided to conduct an experiment. using two hundred volunteers, he made a painstakingcensus of a well-defined, but also well-picked-over, area of the famous hell creek formationin montana. sifting meticulously, the volunteers collected every last tooth and vertebra andchip of bone—everything that had been overlooked by previous diggers. the work took threeyears. when finished they found that they had more than tripled the global total of dinosaurfossils from the late cretaceous. the survey established that dinosaurs remained numerousright up to the time of the kt impact. “there is no reason to believe that the dinosaurs weredying out gradually during the last three million years of the cretaceous,” sheehan reported.

    we are so used to the notion of our own inevitability as life’s dominant species that it ishard to grasp that we are here only because of timely extraterrestrial bangs and other randomflukes. the one thing we have in common with all other living things is that for nearly fourbillion years our ancestors have managed to slip through a series of closing doors every timewe needed them to. stephen jay gould expressed it succinctly in a well-known line: “humansare here today because our particular line never fractured—never once at any of the billionpoints that could have erased us from history.”

    we started this chapter with three points: life wants to be; life doesn’t always want to bemuch; life from time to time goes extinct. to this we may add a fourth: life goes on. andoften, as we shall see, it goes on in ways that are decidedly amazing.

  • Bill Bryson《A Short History of Nearly Everything》1-7

    CONTENTS

    introduction

    part i lost in the cosmos 1 how to build a universe 2 welcome to the solar system 3 the reverend evanss universe

    part ii the size of the earth 4 the measure of things 5 the stone-breakers 6 science red in tooth and claw 7 elemental matters

    part iii anew age dawns 8 einsteins universe 9 the mighty atom 10 getting the lead out 11 muster marks quarks 12 the earth moves

    part iv dangerous planet 13 bang! 14 the fire below 15 dangerous beauty

    part v life itself 16 lonely planet 17 into the troposphere 18 the bounding main 19 the rise of life 20 small world 21 life goes on 22 good-bye to all that 23 the richness of being 24 cells 25 darwins singular notion 26 the stuff of life

    part vi the road to us 27 ice time 28 the mysterious biped 29 the restless ape 30 good-bye

    notes

    bibliography

    acknowledgments

    the physicist leo szilard once announced to his friend hans bethe that he was thinking of keeping a diary: “i dont intend to publish. iam merely going to record the facts for the information of god.””dont you think god knows the facts?” bethe asked.

    “yes,” said szilard.

    “he knows the facts, but he does not know this version of the facts.”

    -hans christian von baeyer,taming the atom

    INTRODUCTION

    welcome. and congratulations. i am delighted that you could make it. getting here wasnteasy, i know. in fact, i suspect it was a little tougher than you realize.

    to begin with, for you to be here now trillions of drifting atoms had somehow to assemblein an intricate and intriguingly obliging manner to create you. its an arrangement sospecialized and particular that it has never been tried before and will only exist this once. forthe next many years (we hope) these tiny particles will uncomplainingly engage in all thebillions of deft, cooperative efforts necessary to keep you intact and let you experience thesupremely agreeable but generally underappreciated state known as existence.

    why atoms take this trouble is a bit of a puzzle. being you is not a gratifying experience atthe atomic level. for all their devoted attention, your atoms dont actually care about you-indeed, dont even know that you are there. they dont even know that they are there. they aremindless particles, after all, and not even themselves alive. (it is a slightly arresting notionthat if you were to pick yourself apart with tweezers, one atom at a time, you would produce amound of fine atomic dust, none of which had ever been alive but all of which had once beenyou.) yet somehow for the period of your existence they will answer to a single overarching impulse: to keep you.

    the bad news is that atoms are fickle and their time of devotion is fleeting-fleeting indeed.

    even a long human life adds up to only about 650,000 hours. and when that modest milestone flashes past, or at some other point thereabouts, for reasons unknown your atoms will shut you down, silently disassemble, and go off to be other things. and that’s it for you.

    still, you may rejoice that it happens at all. generally speaking in the universe it doesn’t, so far as we can tell. this is decidedly odd because the atoms that so liberally and congenially flock together to form living things on earth are exactly the same atoms that decline to do it elsewhere. whatever else it may be, at the level of chemistry life is curiously mundane:

    carbon, hydrogen, oxygen, and nitrogen, a little calcium, a dash of sulfur, a light dusting of other very ordinary elements-nothing you wouldn’t find in any ordinary drugstore-and thats all you need. the only thing special about the atoms that make you is that they make you.

    that is of course the miracle of life.

    whether or not atoms make life in other corners of the universe, they make plenty else;indeed, they make everything else. without them there would be no water or air or rocks, no stars and planets, no distant gassy clouds or swirling nebulae or any of the other things that make the universe so usefully material. atoms are so numerous and necessary that we easily overlook that they needn’t actually exist at all. there is no law that requires the universe to fill itself with small particles of matter or to produce light and gravity and the other physical properties on which our existence hinges. there needn’t actually be a universe at all. for the longest time there wasn’t. there were no atoms and no universe for them to float about in.

    there was nothing-nothing at all anywhere.

    so thank goodness for atoms. but the fact that you have atoms and that they assemble insuch a willing manner is only part of what got you here. to be here now, alive in the twenty-first century and smart enough to know it, you also had to be the beneficiary of anextraordinary string of biological good fortune. survival on earth is a surprisingly trickybusiness. of the billions and billions of species of living thing that have existed since thedawn of time, most-99.99 percent-are no longer around. life on earth, you see, is not only brief but dismayingly tenuous. it is a curious feature of our existence that we come from aplanet that is very good at promoting life but even better at extinguishing it.

    the average species on earth lasts for only about four million years, so if you wish to bearound for billions of years, you must be as fickle as the atoms that made you. you must beprepared to change everything about yourself-shape, size, color, species affiliation,everything-and to do so repeatedly. thats much easier said than done, because the process ofchange is random. to get from “protoplasmal primordial atomic globule” (as the gilbert andsullivan song put it) to sentient upright modern human has required you to mutate new traitsover and over in a precisely timely manner for an exceedingly long while. so at variousperiods over the last 3.8 billion years you have abhorred oxygen and then doted on it, grownfins and limbs and jaunty sails, laid eggs, flicked the air with a forked tongue, been sleek,been furry, lived underground, lived in trees, been as big as a deer and as small as a mouse,and a million things more. the tiniest deviation from any of these evolutionary shifts, and youmight now be licking algae from cave walls or lolling walrus-like on some stony shore ordisgorging air through a blowhole in the top of your head before diving sixty feet for amouthful of delicious sandworms.

    not only have you been lucky enough to be attached since time immemorial to a favoredevolutionary line, but you have also been extremely-make that miraculously-fortunate in yourpersonal ancestry. consider the fact that for 3.8 billion years, a period of time older than theearths mountains and rivers and oceans, every one of your forebears on both sides has beenattractive enough to find a mate, healthy enough to reproduce, and sufficiently blessed by fateand circumstances to live long enough to do so. not one of your pertinent ancestors wassquashed, devoured, drowned, starved, stranded, stuck fast, untimely wounded, or otherwisedeflected from its lifes quest of delivering a tiny charge of genetic material to the rightpartner at the right moment in order to perpetuate the only possible sequence of hereditarycombinations that could result-eventually, astoundingly, and all too briefly-in you.

    this is a book about how it happened-in particular how we went from there being nothing atall to there being something, and then how a little of that something turned into us, and alsosome of what happened in between and since. thats a great deal to cover, of course, which iswhy the book is called a short history of nearly everything, even though it isnt really. itcouldnt be. but with luck by the time we finish it will feel as if it is.

    my own starting point, for what its worth, was an illustrated science book that i had as aclassroom text when i was in fourth or fifth grade. the book was a standard-issue 1950sschoolbookbattered, unloved, grimly hefty-but near the front it had an illustration that justcaptivated me: a cutaway diagram showing the earths interior as it would look if you cut intothe planet with a large knife and carefully withdrew a wedge representing about a quarter ofits bulk.

    its hard to believe that there was ever a time when i had not seen such an illustrationbefore, but evidently i had not for i clearly remember being transfixed. i suspect, in honesty,my initial interest was based on a private image of streams of unsuspecting eastboundmotorists in the american plains states plunging over the edge of a sudden 4,000-mile-highcliff running between central america and the north pole, but gradually my attention did turnin a more scholarly manner to the scientific import of the drawing and the realization that theearth consisted of discrete layers, ending in the center with a glowing sphere of iron andnickel, which was as hot as the surface of the sun, according to the caption, and i rememberthinking with real wonder: “how do they know that?”i didnt doubt the correctness of the information for an instant-i still tend to trust thepronouncements of scientists in the way i trust those of surgeons, plumbers, and otherpossessors of arcane and privileged information-but i couldnt for the life of me conceive how any human mind could work out what spaces thousands of miles below us, that no eye hadever seen and no x ray could penetrate, could look like and be made of. to me that was just amiracle. that has been my position with science ever since.

    excited, i took the book home that night and opened it before dinner-an action that i expect prompted my mother to feel my forehead and ask if i was all right-and, starting with the first page, i read.

    and heres the thing. it wasnt exciting at all. it wasnt actually altogether comprehensible.

    above all, it didnt answer any of the questions that the illustration stirred up in a normal inquiring mind: how did we end up with a sun in the middle of our planet? and if it is　burning away down there, why isnt the ground under our feet hot to the touch? and why isn’t the rest of the interior melting-or is it? and when the core at last burns itself out, will some of the earth slump into the void, leaving a giant sinkhole on the surface? and how do you know　this? how did you figure it out?

    but the author was strangely silent on such details-indeed, silent on everything butanticlines, synclines, axial faults, and the like. it was as if he wanted to keep the good stuffsecret by making all of it soberly unfathomable. as the years passed, i began to suspect thatthis was not altogether a private impulse. there seemed to be a mystifying universalconspiracy among textbook authors to make certain the material they dealt with never strayedtoo near the realm of the mildly interesting and was always at least a longdistance phone callfrom the frankly interesting.

    i now know that there is a happy abundance of science writers who pen the most lucid andthrilling prose-timothy ferris, richard fortey, and tim flannery are three that jump out froma single station of the alphabet (and thats not even to mention the late but godlike richardfeynman)-but sadly none of them wrote any textbook i ever used. all mine were written bymen (it was always men) who held the interesting notion that everything became clear whenexpressed as a formula and the amusingly deluded belief that the children of america wouldappreciate having chapters end with a section of questions they could mull over in their owntime. so i grew up convinced that science was supremely dull, but suspecting that it needntbe, and not really thinking about it at all if i could help it. this, too, became my position for along time.

    then much later-about four or five years ago-i was on a long flight across the pacific,staring idly out the window at moonlit ocean, when it occurred to me with a certainuncomfortable forcefulness that i didnt know the first thing about the only planet i was evergoing to live on. i had no idea, for example, why the oceans were salty but the great lakeswerent. didnt have the faintest idea. i didnt know if the oceans were growing more saltywith time or less, and whether ocean salinity levels was something i should be concernedabout or not. (i am very pleased to tell you that until the late 1970s scientists didnt know theanswers to these questions either. they just didnt talk about it very audibly.)and ocean salinity of course represented only the merest sliver of my ignorance. i didntknow what a proton was, or a protein, didnt know a quark from a quasar, didnt understandhow geologists could look at a layer of rock on a canyon wall and tell you how old it was,didnt know anything really. i became gripped by a quiet, unwonted urge to know a littleabout these matters and to understand how people figured them out. that to me remained thegreatest of all amazements-how scientists work things out. how does anybody know howmuch the earth weighs or how old its rocks are or what really is way down there in thecenter? how can they know how and when the universe started and what it was like when itdid? how do they know what goes on inside an atom? and how, come to that-or perhapsabove all-can scientists so often seem to know nearly everything but then still cant predict anearthquake or even tell us whether we should take an umbrella with us to the races nextwednesday?

    so i decided that i would devote a portion of my life-three years, as it now turns out-toreading books and journals and finding saintly, patient experts prepared to answer a lot ofoutstandingly dumb questions. the idea was to see if it isnt possible to understand andappreciate-marvel at, enjoy even-the wonder and accomplishments of science at a level thatisnt too technical or demanding, but isnt entirely superficial either.

    that was my idea and my hope, and that is what the book that follows is intended to be.

    anyway, we have a great deal of ground to cover and much less than 650,000 hours in whichto do it, so lets begin.

    PART  I  LOST IN THE COSMOS

    they’re all in the same plane.

    they’re all going around in the same direction. . . .

    it’s perfect, you know.

    it’s gorgeous.

    it’s almost uncanny.

    -astronomer Geoffrey Marcy describing the solar system

    1   HOW TO BUILD A UNIVERSENO MATTER

    how hard you try you will never be able to grasp just how tiny, how spatiallyunassuming, is a proton. it is just way too small.

    a proton is an infinitesimal part of an atom, which is itself of course an insubstantial thing.

    protons are so small that a little dib of ink like the dot on this i can hold something in theregion of 500,000,000,000 of them, rather more than the number of seconds contained in halfa million years. so protons are exceedingly microscopic, to say the very least.

    now imagine if you can (and of course you can’t) shrinking one of those protons down to abillionth of its normal size into a space so small that it would make a proton look enormous.

    now pack into that tiny, tiny space about an ounce of matter. excellent. you are ready to starta universe.

    i’m assuming of course that you wish to build an inflationary universe. if you’d preferinstead to build a more old-fashioned, standard big bang universe, you’ll need additionalmaterials. in fact, you will need to gather up everything there is every last mote and particle ofmatter between here and the edge of creation and squeeze it into a spot so infinitesimallycompact that it has no dimensions at all. it is known as a singularity.

    in either case, get ready for a really big bang. naturally, you will wish to retire to a safeplace to observe the spectacle. unfortunately, there is nowhere to retire to because outside thesingularity there is no where. when the universe begins to expand, it won’t be spreading outto fill a larger emptiness. the only space that exists is the space it creates as it goes.

    it is natural but wrong to visualize the singularity as a kind of pregnant dot hanging in adark, boundless void. but there is no space, no darkness. the singularity has no “around”

    around it. there is no space for it to occupy, no place for it to be. we can’t even ask how longit has been there—whether it has just lately popped into being, like a good idea, or whether ithas been there forever, quietly awaiting the right moment. time doesn’t exist. there is no pastfor it to emerge from.

    and so, from nothing, our universe begins.

    in a single blinding pulse, a moment of glory much too swift and expansive for any form ofwords, the singularity assumes heavenly dimensions, space beyond conception. in the firstlively second (a second that many cosmologists will devote careers to shaving into ever-finerwafers) is produced gravity and the other forces that govern physics. in less than a minute theuniverse is a million billion miles across and growing fast. there is a lot of heat now, tenbillion degrees of it, enough to begin the nuclear reactions that create the lighter elements—principally hydrogen and helium, with a dash (about one atom in a hundred million) oflithium. in three minutes, 98 percent of all the matter there is or will ever be has beenproduced. we have a universe. it is a place of the most wondrous and gratifying possibility,and beautiful, too. and it was all done in about the time it takes to make a sandwich.

    when this moment happened is a matter of some debate. cosmologists have long arguedover whether the moment of creation was 10 billion years ago or twice that or something inbetween. the consensus seems to be heading for a figure of about 13.7 billion years, but thesethings are notoriously difficult to measure, as we shall see further on. all that can really besaid is that at some indeterminate point in the very distant past, for reasons unknown, therecame the moment known to science as t = 0. we were on our way.

    there is of course a great deal we don’t know, and much of what we think we know wehaven’t known, or thought we’ve known, for long. even the notion of the big bang is quite arecent one. the idea had been kicking around since the 1920s, when georges lema?tre, abelgian priest-scholar, first tentatively proposed it, but it didn’t really become an activenotion in cosmology until the mid-1960s when two young radio astronomers made anextraordinary and inadvertent discovery.

    their names were arno penzias and robert wilson. in 1965, they were trying to make useof a large communications antenna owned by bell laboratories at holmdel, new jersey, butthey were troubled by a persistent background noise—a steady, steamy hiss that made anyexperimental work impossible. the noise was unrelenting and unfocused. it came from everypoint in the sky, day and night, through every season. for a year the young astronomers dideverything they could think of to track down and eliminate the noise. they tested everyelectrical system. they rebuilt instruments, checked circuits, wiggled wires, dusted plugs.

    they climbed into the dish and placed duct tape over every seam and rivet. they climbedback into the dish with brooms and scrubbing brushes and carefully swept it clean of whatthey referred to in a later paper as “white dielectric material,” or what is known morecommonly as bird shit. nothing they tried worked.

    unknown to them, just thirty miles away at princeton university, a team of scientists led byrobert dicke was working on how to find the very thing they were trying so diligently to getrid of. the princeton researchers were pursuing an idea that had been suggested in the 1940sby the russian-born astrophysicist george gamow that if you looked deep enough into spaceyou should find some cosmic background radiation left over from the big bang. gamowcalculated that by the time it crossed the vastness of the cosmos, the radiation would reachearth in the form of microwaves. in a more recent paper he had even suggested an instrumentthat might do the job: the bell antenna at holmdel. unfortunately, neither penzias andwilson, nor any of the princeton team, had read gamow’s paper.

    the noise that penzias and wilson were hearing was, of course, the noise that gamow hadpostulated. they had found the edge of the universe, or at least the visible part of it, 90 billiontrillion miles away. they were “seeing” the first photons—the most ancient light in theuniverse—though time and distance had converted them to microwaves, just as gamow hadpredicted. in his book the inflationary universe , alan guth provides an analogy that helps toput this finding in perspective. if you think of peering into the depths of the universe as likelooking down from the hundredth floor of the empire state building (with the hundredth floorrepresenting now and street level representing the moment of the big bang), at the time ofwilson and penzias’s discovery the most distant galaxies anyone had ever detected were onabout the sixtieth floor, and the most distant things—quasars—were on about the twentieth.

    penzias and wilson’s finding pushed our acquaintance with the visible universe to within halfan inch of the sidewalk.

    still unaware of what caused the noise, wilson and penzias phoned dicke at princeton anddescribed their problem to him in the hope that he might suggest a solution. dicke realized at
    once what the two young men had found. “well, boys, we’ve just been scooped,” he told hiscolleagues as he hung up the phone.

    soon afterward the astrophysical journal published two articles: one by penzias andwilson describing their experience with the hiss, the other by dicke’s team explaining itsnature. although penzias and wilson had not been looking for cosmic background radiation,didn’t know what it was when they had found it, and hadn’t described or interpreted itscharacter in any paper, they received the 1978 nobel prize in physics. the princetonresearchers got only sympathy. according to dennis overbye in lonely hearts of the cosmos, neither penzias nor wilson altogether understood the significance of what they had founduntil they read about it in the new york times .

    incidentally, disturbance from cosmic background radiation is something we have allexperienced. tune your television to any channel it doesn’t receive, and about 1 percent of thedancing static you see is accounted for by this ancient remnant of the big bang. the next timeyou complain that there is nothing on, remember that you can always watch the birth of theuniverse.

    although everyone calls it the big bang, many books caution us not to think of it as anexplosion in the conventional sense. it was, rather, a vast, sudden expansion on a whoppingscale. so what caused it?

    one notion is that perhaps the singularity was the relic of an earlier, collapsed universe—that we’re just one of an eternal cycle of expanding and collapsing universes, like the bladderon an oxygen machine. others attribute the big bang to what they call “a false vacuum” or “ascalar field” or “vacuum energy”—some quality or thing, at any rate, that introduced ameasure of instability into the nothingness that was. it seems impossible that you could getsomething from nothing, but the fact that once there was nothing and now there is a universeis evident proof that you can. it may be that our universe is merely part of many largeruniverses, some in different dimensions, and that big bangs are going on all the time all overthe place. or it may be that space and time had some other forms altogether before the bigbang—forms too alien for us to imagine—and that the big bang represents some sort oftransition phase, where the universe went from a form we can’t understand to one we almostcan. “these are very close to religious questions,” dr. andrei linde, a cosmologist atstanford, told the new york times in 2001.

    the big bang theory isn’t about the bang itself but about what happened after the bang.

    not long after, mind you. by doing a lot of math and watching carefully what goes on inparticle accelerators, scientists believe they can look back to 10-43seconds after the moment ofcreation, when the universe was still so small that you would have needed a microscope tofind it. we mustn’t swoon over every extraordinary number that comes before us, but it isperhaps worth latching on to one from time to time just to be reminded of their ungraspableand amazing breadth. thus 10-43is 0.0000000000000000000000000000000000000000001, orone 10 million trillion trillion trillionths of a second.

    **a word on scientific notation: since very large numbers are cumbersome to write and nearly impossible to read, scientistsuse a shorthand involving powers (or multiples) of ten in which, for instance, 10,000,000,000 is written 1010 and 6,500,000becomes 6.5 x 106. the principle is based very simply on multiples of ten: 10 x 10 (or 100) becomes 102; 10 x 10 x 10 (or1,000) is 103; and so on, obviously and indefinitely. the little superscript number signifies the number of zeroes followingthe larger principal number. negative notations provide latter in print (especially essentially a mirror image, with thesuperscript number indicating the number of spaces to the right of the decimal point (so 10-4 means 0.0001). though i salutethe principle, it remains an amazement to me that anyone seeing “1.4 x 109 km3’ would see at once that that signifies 1.4
    most of what we know, or believe we know, about the early moments of the universe isthanks to an idea called inflation theory first propounded in 1979 by a junior particlephysicist, then at stanford, now at mit, named alan guth. he was thirty-two years old and,by his own admission, had never done anything much before. he would probably never havehad his great theory except that he happened to attend a lecture on the big bang given bynone other than robert dicke. the lecture inspired guth to take an interest in cosmology, andin particular in the birth of the universe.

    the eventual result was the inflation theory, which holds that a fraction of a moment afterthe dawn of creation, the universe underwent a sudden dramatic expansion. it inflated—ineffect ran away with itself, doubling in size every 10-34seconds. the whole episode may havelasted no more than 10-30seconds—that’s one million million million million millionths of asecond—but it changed the universe from something you could hold in your hand tosomething at least 10,000,000,000,000,000,000,000,000 times bigger. inflation theoryexplains the ripples and eddies that make our universe possible. without it, there would be noclumps of matter and thus no stars, just drifting gas and everlasting darkness.

    according to guth’s theory, at one ten-millionth of a trillionth of a trillionth of a trillionthof a second, gravity emerged. after another ludicrously brief interval it was joined byelectromagnetism and the strong and weak nuclear forces—the stuff of physics. these werejoined an instant later by swarms of elementary particles—the stuff of stuff. from nothing atall, suddenly there were swarms of photons, protons, electrons, neutrons, and much else—between 1079and 1089of each, according to the standard big bang theory.

    such quantities are of course ungraspable. it is enough to know that in a single crackinginstant we were endowed with a universe that was vast—at least a hundred billion light-yearsacross, according to the theory, but possibly any size up to infinite—and perfectly arrayed forthe creation of stars, galaxies, and other complex systems.

    what is extraordinary from our point of view is how well it turned out for us. if theuniverse had formed just a tiny bit differently—if gravity were fractionally stronger orweaker, if the expansion had proceeded just a little more slowly or swiftly—then there mightnever have been stable elements to make you and me and the ground we stand on. had gravitybeen a trifle stronger, the universe itself might have collapsed like a badly erected tent,without precisely the right values to give it the right dimensions and density and componentparts. had it been weaker, however, nothing would have coalesced. the universe would haveremained forever a dull, scattered void.

    this is one reason that some experts believe there may have been many other big bangs,perhaps trillions and trillions of them, spread through the mighty span of eternity, and that thereason we exist in this particular one is that this is one we could exist in. as edward p. tryonof columbia university once put it: “in answer to the question of why it happened, i offer themodest proposal that our universe is simply one of those things which happen from time tobillion cubic kilometers, and no less a wonder that they would choose the former over the in a book designed for the generalreader, where the example was found). on the assumption that many general readers are as unmathematical as i am, i will usethem sparingly, though they are occasionally unavoidable, not least in a chapter dealing with things on a cosmic scale.

    time.” to which adds guth: “although the creation of a universe might be very unlikely,tryon emphasized that no one had counted the failed attempts.”

    martin rees, britain’s astronomer royal, believes that there are many universes, possibly aninfinite number, each with different attributes, in different combinations, and that we simplylive in one that combines things in the way that allows us to exist. he makes an analogy witha very large clothing store: “if there is a large stock of clothing, you’re not surprised to find asuit that fits. if there are many universes, each governed by a differing set of numbers, therewill be one where there is a particular set of numbers suitable to life. we are in that one.”

    rees maintains that six numbers in particular govern our universe, and that if any of thesevalues were changed even very slightly things could not be as they are. for example, for theuniverse to exist as it does requires that hydrogen be converted to helium in a precise butcomparatively stately manner—specifically, in a way that converts seven one-thousandths ofits mass to energy. lower that value very slightly—from 0.007 percent to 0.006 percent,say—and no transformation could take place: the universe would consist of hydrogen andnothing else. raise the value very slightly—to 0.008 percent—and bonding would be sowildly prolific that the hydrogen would long since have been exhausted. in either case, withthe slightest tweaking of the numbers the universe as we know and need it would not be here.

    i should say that everything is just right so far. in the long term, gravity may turn out to be alittle too strong, and one day it may halt the expansion of the universe and bring it collapsingin upon itself, till it crushes itself down into another singularity, possibly to start the wholeprocess over again. on the other hand it may be too weak and the universe will keep racingaway forever until everything is so far apart that there is no chance of material interactions, sothat the universe becomes a place that is inert and dead, but very roomy. the third option isthat gravity is just right—“critical density” is the cosmologists’ term for it—and that it willhold the universe together at just the right dimensions to allow things to go on indefinitely.

    cosmologists in their lighter moments sometimes call this the goldilocks effect—thateverything is just right. (for the record, these three possible universes are known respectivelyas closed, open, and flat.)now the question that has occurred to all of us at some point is: what would happen if youtraveled out to the edge of the universe and, as it were, put your head through the curtains?

    where would your head be if it were no longer in the universe? what would you find beyond?

    the answer, disappointingly, is that you can never get to the edge of the universe. that’s notbecause it would take too long to get there—though of course it would—but because even ifyou traveled outward and outward in a straight line, indefinitely and pugnaciously, you wouldnever arrive at an outer boundary. instead, you would come back to where you began (atwhich point, presumably, you would rather lose heart in the exercise and give up). the reasonfor this is that the universe bends, in a way we can’t adequately imagine, in conformance witheinstein’s theory of relativity (which we will get to in due course). for the moment it isenough to know that we are not adrift in some large, ever-expanding bubble. rather, spacecurves, in a way that allows it to be boundless but finite. space cannot even properly be saidto be expanding because, as the physicist and nobel laureate steven weinberg notes, “solar
    systems and galaxies are not expanding, and space itself is not expanding.” rather, thegalaxies are rushing apart. it is all something of a challenge to intuition. or as the biologist j.

    1. s. haldane once famously observed: “the universe is not only queerer than we suppose; itis queerer than we can suppose.”

    the analogy that is usually given for explaining the curvature of space is to try to imaginesomeone from a universe of flat surfaces, who had never seen a sphere, being brought toearth. no matter how far he roamed across the planet’s surface, he would never find an edge.

    he might eventually return to the spot where he had started, and would of course be utterlyconfounded to explain how that had happened. well, we are in the same position in space asour puzzled flatlander, only we are flummoxed by a higher dimension.

    just as there is no place where you can find the edge of the universe, so there is no placewhere you can stand at the center and say: “this is where it all began. this is the centermostpoint of it all.” we are all at the center of it all. actually, we don’t know that for sure; wecan’t prove it mathematically. scientists just assume that we can’t really be the center of theuniverse—think what that would imply—but that the phenomenon must be the same for allobservers in all places. still, we don’t actually know.

    for us, the universe goes only as far as light has traveled in the billions of years since theuniverse was formed. this visible universe—the universe we know and can talk about—is amillion million million million (that’s 1,000,000,000,000,000,000,000,000) miles across. butaccording to most theories the universe at large—the meta-universe, as it is sometimescalled—is vastly roomier still. according to rees, the number of light-years to the edge ofthis larger, unseen universe would be written not “with ten zeroes, not even with a hundred,but with millions.” in short, there’s more space than you can imagine already without going tothe trouble of trying to envision some additional beyond.

    for a long time the big bang theory had one gaping hole that troubled a lot of people—namely that it couldn’t begin to explain how we got here. although 98 percent of all thematter that exists was created with the big bang, that matter consisted exclusively of lightgases: the helium, hydrogen, and lithium that we mentioned earlier. not one particle of theheavy stuff so vital to our own being—carbon, nitrogen, oxygen, and all the rest—emergedfrom the gaseous brew of creation. but—and here’s the troubling point—to forge these heavyelements, you need the kind of heat and energy of a big bang. yet there has been only onebig bang and it didn’t produce them. so where did they come from?

    interestingly, the man who found the answer to that question was a cosmologist who heartily despised the big bang as a theory and coined the term “big bang” sarcastically, as away of mocking it. we’ll get to him shortly, but before we turn to the question of how we gothere, it might be worth taking a few minutes to consider just where exactly “here” is.

    2  WELCOME TO THE SOLAR SYSTEMAS

    astronomers these days can do the most amazing things. if someone struck a matchon the moon, they could spot the flare. from the tiniest throbs and wobbles of distant starsthey can infer the size and character and even potential habitability of planets much tooremote to be seen—planets so distant that it would take us half a million years in a spaceship to get there. with their radio telescopes they can capture wisps of radiation so preposterously faint that the total amount of energy collected from outside the solar system by all of them together since collecting began (in 1951) is “less than the energy of a single snowflakestriking the ground,” in the words of carl sagan.

    in short, there isn’t a great deal that goes on in the universe that astronomers can’t findwhen they have a mind to. which is why it is all the more remarkable to reflect that until 1978no one had ever noticed that pluto has a moon. in the summer of that year, a youngastronomer named james christy at the u.s. naval observatory in flagstaff, arizona, wasmaking a routine examination of photographic images of pluto when he saw that there wassomething there—something blurry and uncertain but definitely other than pluto. consulting acolleague named robert harrington, he concluded that what he was looking at was a moon.

    and it wasn’t just any moon. relative to the planet, it was the biggest moon in the solarsystem.

    this was actually something of a blow to pluto’s status as a planet, which had never beenterribly robust anyway. since previously the space occupied by the moon and the spaceoccupied by pluto were thought to be one and the same, it meant that pluto was much smallerthan anyone had supposed—smaller even than mercury. indeed, seven moons in the solarsystem, including our own, are larger.

    now a natural question is why it took so long for anyone to find a moon in our own solarsystem. the answer is that it is partly a matter of where astronomers point their instrumentsand partly a matter of what their instruments are designed to detect, and partly it’s just pluto.

    mostly it’s where they point their instruments. in the words of the astronomer clarkchapman: “most people think that astronomers get out at night in observatories and scan theskies. that’s not true. almost all the telescopes we have in the world are designed to peer atvery tiny little pieces of the sky way off in the distance to see a quasar or hunt for black holesor look at a distant galaxy. the only real network of telescopes that scans the skies has beendesigned and built by the military.”

    we have been spoiled by artists’ renderings into imagining a clarity of resolution thatdoesn’t exist in actual astronomy. pluto in christy’s photograph is faint and fuzzy—a piece ofcosmic lint—and its moon is not the romantically backlit, crisply delineated companion orbyou would get in a national geographic painting, but rather just a tiny and extremelyindistinct hint of additional fuzziness. such was the fuzziness, in fact, that it took seven yearsfor anyone to spot the moon again and thus independently confirm its existence.

    one nice touch about christy’s discovery was that it happened in flagstaff, for it was therein 1930 that pluto had been found in the first place. that seminal event in astronomy waslargely to the credit of the astronomer percival lowell. lowell, who came from one of theoldest and wealthiest boston families (the one in the famous ditty about boston being thehome of the bean and the cod, where lowells spoke only to cabots, while cabots spoke onlyto god), endowed the famous observatory that bears his name, but is most indeliblyremembered for his belief that mars was covered with canals built by industrious martians for purposes of conveying water from polar regions to the dry but productive lands nearer theequator.

    lowell’s other abiding conviction was that there existed, somewhere out beyond neptune,an undiscovered ninth planet, dubbed planet x. lowell based this belief on irregularities hedetected in the orbits of uranus and neptune, and devoted the last years of his life to trying tofind the gassy giant he was certain was out there. unfortunately, he died suddenly in 1916, atleast partly exhausted by his quest, and the search fell into abeyance while lowell’s heirssquabbled over his estate. however, in 1929, partly as a way of deflecting attention awayfrom the mars canal saga (which by now had become a serious embarrassment), the lowellobservatory directors decided to resume the search and to that end hired a young man fromkansas named clyde tombaugh.

    tombaugh had no formal training as an astronomer, but he was diligent and he was astute,and after a year’s patient searching he somehow spotted pluto, a faint point of light in aglittery firmament. it was a miraculous find, and what made it all the more striking was thatthe observations on which lowell had predicted the existence of a planet beyond neptuneproved to be comprehensively erroneous. tombaugh could see at once that the new planetwas nothing like the massive gasball lowell had postulated, but any reservations he or anyoneelse had about the character of the new planet were soon swept aside in the delirium thatattended almost any big news story in that easily excited age. this was the first american-discovered planet, and no one was going to be distracted by the thought that it was really justa distant icy dot. it was named pluto at least partly because the first two letters made amonogram from lowell’s initials. lowell was posthumously hailed everywhere as a genius ofthe first order, and tombaugh was largely forgotten, except among planetary astronomers,who tend to revere him.

    a few astronomers continue to think there may be a planet x out there—a real whopper,perhaps as much as ten times the size of jupiter, but so far out as to be invisible to us. (itwould receive so little sunlight that it would have almost none to reflect.) the idea is that itwouldn’t be a conventional planet like jupiter or saturn—it’s much too far away for that;we’re talking perhaps 4.5 trillion miles—but more like a sun that never quite made it. moststar systems in the cosmos are binary (double-starred), which makes our solitary sun a slightoddity.

    as for pluto itself, nobody is quite sure how big it is, or what it is made of, what kind ofatmosphere it has, or even what it really is. a lot of astronomers believe it isn’t a planet at all,but merely the largest object so far found in a zone of galactic debris known as the kuiperbelt. the kuiper belt was actually theorized by an astronomer named f. c. leonard in 1930,but the name honors gerard kuiper, a dutch native working in america, who expanded theidea. the kuiper belt is the source of what are known as short-period comets—those thatcome past pretty regularly—of which the most famous is halley’s comet. the more reclusivelong-period comets (among them the recent visitors hale-bopp and hyakutake) come fromthe much more distant oort cloud, about which more presently.

    it is certainly true that pluto doesn’t act much like the other planets. not only is it runty andobscure, but it is so variable in its motions that no one can tell you exactly where pluto will bea century hence. whereas the other planets orbit on more or less the same plane, pluto’sorbital path is tipped (as it were) out of alignment at an angle of seventeen degrees, like thebrim of a hat tilted rakishly on someone’s head. its orbit is so irregular that for substantialperiods on each of its lonely circuits around the sun it is closer to us than neptune is. for most of the 1980s and 1990s, neptune was in fact the solar system’s most far-flung planet.

    only on february 11, 1999, did pluto return to the outside lane, there to remain for the next228 years.

    so if pluto really is a planet, it is certainly an odd one. it is very tiny: just one-quarter of 1percent as massive as earth. if you set it down on top of the united states, it would cover notquite half the lower forty-eight states. this alone makes it extremely anomalous; it means thatour planetary system consists of four rocky inner planets, four gassy outer giants, and a tiny,solitary iceball. moreover, there is every reason to suppose that we may soon begin to findother even larger icy spheres in the same portion of space. then we will have problems. afterchristy spotted pluto’s moon, astronomers began to regard that section of the cosmos moreattentively and as of early december 2002 had found over six hundred additional trans-neptunian objects, or plutinos as they are alternatively called. one, dubbed varuna, is nearlyas big as pluto’s moon. astronomers now think there may be billions of these objects. thedifficulty is that many of them are awfully dark. typically they have an albedo, orreflectiveness, of just 4 percent, about the same as a lump of charcoal—and of course theselumps of charcoal are about four billion miles away.

    and how far is that exactly? it’s almost beyond imagining. space, you see, is justenormous—just enormous. let’s imagine, for purposes of edification and entertainment, thatwe are about to go on a journey by rocketship. we won’t go terribly far—just to the edge ofour own solar system—but we need to get a fix on how big a place space is and what a smallpart of it we occupy.

    now the bad news, i’m afraid, is that we won’t be home for supper. even at the speed oflight, it would take seven hours to get to pluto. but of course we can’t travel at anything likethat speed. we’ll have to go at the speed of a spaceship, and these are rather more lumbering.

    the best speeds yet achieved by any human object are those of the voyager 1 and2 spacecraft,which are now flying away from us at about thirty-five thousand miles an hour.

    the reason the voyager craft were launched when they were (in august and september1977) was that jupiter, saturn, uranus, and neptune were aligned in a way that happens onlyonce every 175 years. this enabled the two voyagers to use a “gravity assist” technique inwhich the craft were successively flung from one gassy giant to the next in a kind of cosmicversion of “crack the whip.” even so, it took them nine years to reach uranus and a dozen tocross the orbit of pluto. the good news is that if we wait until january 2006 (which is whennasa’s new horizons spacecraft is tentatively scheduled to depart for pluto) we can takeadvantage of favorable jovian positioning, plus some advances in technology, and get there inonly a decade or so—though getting home again will take rather longer, i’m afraid. at allevents, it’s going to be a long trip.

    now the first thing you are likely to realize is that space is extremely well named and ratherdismayingly uneventful. our solar system may be the liveliest thing for trillions of miles, butall the visible stuff in it—the sun, the planets and their moons, the billion or so tumblingrocks of the asteroid belt, comets, and other miscellaneous drifting detritus—fills less than atrillionth of the available space. you also quickly realize that none of the maps you have everseen of the solar system were remotely drawn to scale. most schoolroom charts show theplanets coming one after the other at neighborly intervals—the outer giants actually castshadows over each other in many illustrations—but this is a necessary deceit to get them all
    on the same piece of paper. neptune in reality isn’t just a little bit beyond jupiter, it’s waybeyond jupiter—five times farther from jupiter than jupiter is from us, so far out that itreceives only 3 percent as much sunlight as jupiter.

    such are the distances, in fact, that it isn’t possible, in any practical terms, to draw the solarsystem to scale. even if you added lots of fold-out pages to your textbooks or used a reallylong sheet of poster paper, you wouldn’t come close. on a diagram of the solar system toscale, with earth reduced to about the diameter of a pea, jupiter would be over a thousand feetaway and pluto would be a mile and a half distant (and about the size of a bacterium, so youwouldn’t be able to see it anyway). on the same scale, proxima centauri, our nearest star,would be almost ten thousand miles away. even if you shrank down everything so that jupiterwas as small as the period at the end of this sentence, and pluto was no bigger than amolecule, pluto would still be over thirty-five feet away.

    so the solar system is really quite enormous. by the time we reach pluto, we have come sofar that the sun—our dear, warm, skin-tanning, life-giving sun—has shrunk to the size of apinhead. it is little more than a bright star. in such a lonely void you can begin to understandhow even the most significant objects—pluto’s moon, for example—have escaped attention.

    in this respect, pluto has hardly been alone. until the voyager expeditions, neptune wasthought to have two moons; voyager found six more. when i was a boy, the solar system wasthought to contain thirty moons. the total now is “at least ninety,” about a third of which havebeen found in just the last ten years.

    the point to remember, of course, is that when considering the universe at large we don’tactually know what is in our own solar system.

    now the other thing you will notice as we speed past pluto is that we are speeding pastpluto. if you check your itinerary, you will see that this is a trip to the edge of our solarsystem, and i’m afraid we’re not there yet. pluto may be the last object marked onschoolroom charts, but the system doesn’t end there. in fact, it isn’t even close to endingthere. we won’t get to the solar system’s edge until we have passed through the oort cloud, avast celestial realm of drifting comets, and we won’t reach the oort cloud for another—i’m sosorry about this—ten thousand years. far from marking the outer edge of the solar system, asthose schoolroom maps so cavalierly imply, pluto is barely one-fifty-thousandth of the way.

    of course we have no prospect of such a journey. a trip of 240,000 miles to the moon stillrepresents a very big undertaking for us. a manned mission to mars, called for by the firstpresident bush in a moment of passing giddiness, was quietly dropped when someone workedout that it would cost $450 billion and probably result in the deaths of all the crew (their dnatorn to tatters by high-energy solar particles from which they could not be shielded).

    based on what we know now and can reasonably imagine, there is absolutely no prospectthat any human being will ever visit the edge of our own solar system—ever. it is just too far.

    as it is, even with the hubble telescope, we can’t see even into the oort cloud, so we don’tactually know that it is there. its existence is probable but entirely hypothetical.

    *about all that can be said with confidence about the oort cloud is that it starts somewherebeyond pluto and stretches some two light-years out into the cosmos. the basic unit ofmeasure in the solar system is the astronomical unit, or au, representing the distance from*properly called the opik-oort cloud, it is named for the estonian astronomer ernst opik, who hypothesized itsexistence in 1932, and for the dutch astronomer jan oort, who refined the calculations eighteen years later.

    the sun to the earth. pluto is about forty aus from us, the heart of the oort cloud about fiftythousand. in a word, it is remote.

    but let’s pretend again that we have made it to the oort cloud. the first thing you mightnotice is how very peaceful it is out here. we’re a long way from anywhere now—so far fromour own sun that it’s not even the brightest star in the sky. it is a remarkable thought that thatdistant tiny twinkle has enough gravity to hold all these comets in orbit. it’s not a very strongbond, so the comets drift in a stately manner, moving at only about 220 miles an hour. fromtime to time some of these lonely comets are nudged out of their normal orbit by some slightgravitational perturbation—a passing star perhaps. sometimes they are ejected into theemptiness of space, never to be seen again, but sometimes they fall into a long orbit aroundthe sun. about three or four of these a year, known as long-period comets, pass through theinner solar system. just occasionally these stray visitors smack into something solid, likeearth. that’s why we’ve come out here now—because the comet we have come to see hasjust begun a long fall toward the center of the solar system. it is headed for, of all places,manson, iowa. it is going to take a long time to get there—three or four million years atleast—so we’ll leave it for now, and return to it much later in the story.

    so that’s your solar system. and what else is out there, beyond the solar system? well,nothing and a great deal, depending on how you look at it.

    in the short term, it’s nothing. the most perfect vacuum ever created by humans is not asempty as the emptiness of interstellar space. and there is a great deal of this nothingness untilyou get to the next bit of something. our nearest neighbor in the cosmos, proxima centauri,which is part of the three-star cluster known as alpha centauri, is 4.3 light-years away, a sissyskip in galactic terms, but that is still a hundred million times farther than a trip to the moon.

    to reach it by spaceship would take at least twenty-five thousand years, and even if you madethe trip you still wouldn’t be anywhere except at a lonely clutch of stars in the middle of avast nowhere. to reach the next landmark of consequence, sirius, would involve another 4.6light-years of travel. and so it would go if you tried to star-hop your way across the cosmos.

    just reaching the center of our own galaxy would take far longer than we have existed asbeings.

    space, let me repeat, is enormous. the average distance between stars out there is 20million million miles. even at speeds approaching those of light, these are fantasticallychallenging distances for any traveling individual. of course, it is possible that alien beingstravel billions of miles to amuse themselves by planting crop circles in wiltshire orfrightening the daylights out of some poor guy in a pickup truck on a lonely road in arizona(they must have teenagers, after all), but it does seem unlikely.

    still, statistically the probability that there are other thinking beings out there is good.

    nobody knows how many stars there are in the milky way—estimates range from 100 billionor so to perhaps 400 billion—and the milky way is just one of 140 billion or so othergalaxies, many of them even larger than ours. in the 1960s, a professor at cornell namedfrank drake, excited by such whopping numbers, worked out a famous equation designed tocalculate the chances of advanced life in the cosmos based on a series of diminishingprobabilities.

    under drake’s equation you divide the number of stars in a selected portion of the universeby the number of stars that are likely to have planetary systems; divide that by the number ofplanetary systems that could theoretically support life; divide that by the number on whichlife, having arisen, advances to a state of intelligence; and so on. at each such division, thenumber shrinks colossally—yet even with the most conservative inputs the number ofadvanced civilizations just in the milky way always works out to be somewhere in themillions.

    what an interesting and exciting thought. we may be only one of millions of advancedcivilizations. unfortunately, space being spacious, the average distance between any two ofthese civilizations is reckoned to be at least two hundred light-years, which is a great dealmore than merely saying it makes it sound. it means for a start that even if these beings knowwe are here and are somehow able to see us in their telescopes, they’re watching light that leftearth two hundred years ago. so they’re not seeing you and me. they’re watching the frenchrevolution and thomas jefferson and people in silk stockings and powdered wigs—peoplewho don’t know what an atom is, or a gene, and who make their electricity by rubbing a rodof amber with a piece of fur and think that’s quite a trick. any message we receive from themis likely to begin “dear sire,” and congratulate us on the handsomeness of our horses and ourmastery of whale oil. two hundred light-years is a distance so far beyond us as to be, well,just beyond us.

    so even if we are not really alone, in all practical terms we are. carl sagan calculated thenumber of probable planets in the universe at large at 10 billion trillion—a number vastlybeyond imagining. but what is equally beyond imagining is the amount of space throughwhich they are lightly scattered. “if we were randomly inserted into the universe,” saganwrote, “the chances that you would be on or near a planet would be less than one in a billiontrillion trillion.” (that’s 1033, or a one followed by thirty-three zeroes.) “worlds are precious.”

    which is why perhaps it is good news that in February 1999 the international astronomical union ruled officially that pluto is a planet. the universe is a big and lonely place. we can do with all the neighbors we can get.

    3  THE REVEREND EVANS’S UNIVERSE

    when the skies are clear and the moon is not too bright, the reverend robert evans, aquiet and cheerful man, lugs a bulky telescope onto the back deck of his home in the blue mountains of Australia, about fifty miles west of Sydney, and does an extraordinary thing. helooks deep into the past and finds dying stars.

    looking into the past is of course the easy part. glance at the night sky and what you see ishistory and lots of it—the stars not as they are now but as they were when their light left them. for all we know, the north star, our faithful companion, might actually have burnedout last january or in 1854 or at any time since the early fourteenth century and news of it justhasn’t reached us yet. the best we can say—can ever say—is that it was still burning on thisdate 680 years ago. stars die all the time. what bob evans does better than anyone else whohas ever tried is spot these moments of celestial farewell.

    by day, evans is a kindly and now semiretired minister in the uniting church in australia,who does a bit of freelance work and researches the history of nineteenth-century religiousmovements. but by night he is, in his unassuming way, a titan of the skies. he huntssupernovae.

    supernovae occur when a giant star, one much bigger than our own sun, collapses and thenspectacularly explodes, releasing in an instant the energy of a hundred billion suns, burningfor a time brighter than all the stars in its galaxy. “it’s like a trillion hydrogen bombs going offat once,” says evans. if a supernova explosion happened within five hundred light-years of us,we would be goners, according to evans—“it would wreck the show,” as he cheerfully puts it.

    but the universe is vast, and supernovae are normally much too far away to harm us. in fact,most are so unimaginably distant that their light reaches us as no more than the faintesttwinkle. for the month or so that they are visible, all that distinguishes them from the otherstars in the sky is that they occupy a point of space that wasn’t filled before. it is theseanomalous, very occasional pricks in the crowded dome of the night sky that the reverendevans finds.

    to understand what a feat this is, imagine a standard dining room table covered in a blacktablecloth and someone throwing a handful of salt across it. the scattered grains can bethought of as a galaxy. now imagine fifteen hundred more tables like the first one—enough tofill a wal-mart parking lot, say, or to make a single line two miles long—each with a randomarray of salt across it. now add one grain of salt to any table and let bob evans walk amongthem. at a glance he will spot it. that grain of salt is the supernova.

    evans’s is a talent so exceptional that oliver sacks, in an anthropologist on mars, devotesa passage to him in a chapter on autistic savants—quickly adding that “there is no suggestionthat he is autistic.” evans, who has not met sacks, laughs at the suggestion that he might beeither autistic or a savant, but he is powerless to explain quite where his talent comes from.

    “i just seem to have a knack for memorizing star fields,” he told me, with a franklyapologetic look, when i visited him and his wife, elaine, in their picture-book bungalow on atranquil edge of the village of hazelbrook, out where sydney finally ends and the boundlessaustralian bush begins. “i’m not particularly good at other things,” he added. “i don’tremember names well.”

    “or where he’s put things,” called elaine from the kitchen.

    he nodded frankly again and grinned, then asked me if i’d like to see his telescope. i hadimagined that evans would have a proper observatory in his backyard—a scaled-downversion of a mount wilson or palomar, with a sliding domed roof and a mechanized chair thatwould be a pleasure to maneuver. in fact, he led me not outside but to a crowded storeroomoff the kitchen where he keeps his books and papers and where his telescope—a whitecylinder that is about the size and shape of a household hot-water tank—rests in a homemade,swiveling plywood mount. when he wishes to observe, he carries them in two trips to a smalldeck off the kitchen. between the overhang of the roof and the feathery tops of eucalyptustrees growing up from the slope below, he has only a letter-box view of the sky, but he says itis more than good enough for his purposes. and there, when the skies are clear and the moonnot too bright, he finds his supernovae.

    the term supernova was coined in the 1930s by a memorably odd astrophysicist namedfritz zwicky. born in bulgaria and raised in switzerland, zwicky came to the californiainstitute of technology in the 1920s and there at once distinguished himself by his abrasivepersonality and erratic talents. he didn’t seem to be outstandingly bright, and many of hiscolleagues considered him little more than “an irritating buffoon.” a fitness buff, he wouldoften drop to the floor of the caltech dining hall or other public areas and do one-armedpushups to demonstrate his virility to anyone who seemed inclined to doubt it. he wasnotoriously aggressive, his manner eventually becoming so intimidating that his closestcollaborator, a gentle man named walter baade, refused to be left alone with him. amongother things, zwicky accused baade, who was german, of being a nazi, which he was not. onat least one occasion zwicky threatened to kill baade, who worked up the hill at the mountwilson observatory, if he saw him on the caltech campus.

    but zwicky was also capable of insights of the most startling brilliance. in the early 1930s,he turned his attention to a question that had long troubled astronomers: the appearance in thesky of occasional unexplained points of light, new stars. improbably he wondered if theneutron—the subatomic particle that had just been discovered in england by jameschadwick, and was thus both novel and rather fashionable—might be at the heart of things. itoccurred to him that if a star collapsed to the sort of densities found in the core of atoms, theresult would be an unimaginably compacted core. atoms would literally be crushed together,their electrons forced into the nucleus, forming neutrons. you would have a neutron star.

    imagine a million really weighty cannonballs squeezed down to the size of a marble and—well, you’re still not even close. the core of a neutron star is so dense that a single spoonfulof matter from it would weigh 200 billion pounds. a spoonful! but there was more. zwickyrealized that after the collapse of such a star there would be a huge amount of energy leftover—enough to make the biggest bang in the universe. he called these resultant explosionssupernovae. they would be—they are—the biggest events in creation.

    on january 15, 1934, the journal physical review published a very concise abstract of apresentation that had been conducted by zwicky and baade the previous month at stanforduniversity. despite its extreme brevity—one paragraph of twenty-four lines—the abstractcontained an enormous amount of new science: it provided the first reference to supernovaeand to neutron stars; convincingly explained their method of formation; correctly calculatedthe scale of their explosiveness; and, as a kind of concluding bonus, connected supernovaexplosions to the production of a mysterious new phenomenon called cosmic rays, which hadrecently been found swarming through the universe. these ideas were revolutionary to say theleast. neutron stars wouldn’t be confirmed for thirty-four years. the cosmic rays notion,
    though considered plausible, hasn’t been verified yet. altogether, the abstract was, in thewords of caltech astrophysicist kip s. thorne, “one of the most prescient documents in thehistory of physics and astronomy.”

    interestingly, zwicky had almost no understanding of why any of this would happen.

    according to thorne, “he did not understand the laws of physics well enough to be able tosubstantiate his ideas.” zwicky’s talent was for big ideas. others—baade mostly—were leftto do the mathematical sweeping up.

    zwicky also was the first to recognize that there wasn’t nearly enough visible mass in theuniverse to hold galaxies together and that there must be some other gravitational influence—what we now call dark matter. one thing he failed to see was that if a neutron star shrankenough it would become so dense that even light couldn’t escape its immense gravitationalpull. you would have a black hole. unfortunately, zwicky was held in such disdain by mostof his colleagues that his ideas attracted almost no notice. when, five years later, the greatrobert oppenheimer turned his attention to neutron stars in a landmark paper, he made not asingle reference to any of zwicky’s work even though zwicky had been working for years onthe same problem in an office just down the hall. zwicky’s deductions concerning dark matterwouldn’t attract serious attention for nearly four decades. we can only assume that he did alot of pushups in this period.

    surprisingly little of the universe is visible to us when we incline our heads to the sky. onlyabout 6,000 stars are visible to the naked eye from earth, and only about 2,000 can be seenfrom any one spot. with binoculars the number of stars you can see from a single locationrises to about 50,000, and with a small two-inch telescope it leaps to 300,000. with a sixteen-inch telescope, such as evans uses, you begin to count not in stars but in galaxies. from hisdeck, evans supposes he can see between 50,000 and 100,000 galaxies, each containing tensof billions of stars. these are of course respectable numbers, but even with so much to take in,supernovae are extremely rare. a star can burn for billions of years, but it dies just once andquickly, and only a few dying stars explode. most expire quietly, like a campfire at dawn. in atypical galaxy, consisting of a hundred billion stars, a supernova will occur on average onceevery two or three hundred years. finding a supernova therefore was a little bit like standingon the observation platform of the empire state building with a telescope and searchingwindows around manhattan in the hope of finding, let us say, someone lighting a twenty-first-birthday cake.

    so when a hopeful and softspoken minister got in touch to ask if they had any usable fieldcharts for hunting supernovae, the astronomical community thought he was out of his mind.

    at the time evans had a ten-inch telescope—a very respectable size for amateur stargazingbut hardly the sort of thing with which to do serious cosmology—and he was proposing tofind one of the universe’s rarer phenomena. in the whole of astronomical history before evansstarted looking in 1980, fewer than sixty supernovae had been found. (at the time i visitedhim, in august of 2001, he had just recorded his thirty-fourth visual discovery; a thirty-fifthfollowed three months later and a thirty-sixth in early 2003.)evans, however, had certain advantages. most observers, like most people generally, are inthe northern hemisphere, so he had a lot of sky largely to himself, especially at first. he alsohad speed and his uncanny memory. large telescopes are cumbersome things, and much oftheir operational time is consumed with being maneuvered into position. evans could swing his little sixteen-inch telescope around like a tail gunner in a dogfight, spending no more thana couple of seconds on any particular point in the sky. in consequence, he could observeperhaps four hundred galaxies in an evening while a large professional telescope would belucky to do fifty or sixty.

    looking for supernovae is mostly a matter of not finding them. from 1980 to 1996 heaveraged two discoveries a year—not a huge payoff for hundreds of nights of peering andpeering. once he found three in fifteen days, but another time he went three years withoutfinding any at all.

    “there is actually a certain value in not finding anything,” he said. “it helps cosmologists towork out the rate at which galaxies are evolving. it’s one of those rare areas where theabsence of evidenceis evidence.”

    on a table beside the telescope were stacks of photos and papers relevant to his pursuits,and he showed me some of them now. if you have ever looked through popular astronomicalpublications, and at some time you must have, you will know that they are generally full ofrichly luminous color photos of distant nebulae and the like—fairy-lit clouds of celestial lightof the most delicate and moving splendor. evans’s working images are nothing like that. theyare just blurry black-and-white photos with little points of haloed brightness. one he showedme depicted a swarm of stars with a trifling flare that i had to put close to my face to see.

    this, evans told me, was a star in a constellation called fornax from a galaxy known toastronomy as ngc1365. (ngc stands for new general catalogue, where these things arerecorded. once it was a heavy book on someone’s desk in dublin; today, needless to say, it’sa database.) for sixty million silent years, the light from the star’s spectacular demise traveledunceasingly through space until one night in august of 2001 it arrived at earth in the form ofa puff of radiance, the tiniest brightening, in the night sky. it was of course robert evans onhis eucalypt-scented hillside who spotted it.

    “there’s something satisfying, i think,” evans said, “about the idea of light traveling formillions of years through space and just at the right moment as it reaches earth someonelooks at the right bit of sky and sees it. it just seems right that an event of that magnitudeshould be witnessed.”

    supernovae do much more than simply impart a sense of wonder. they come in severaltypes (one of them discovered by evans) and of these one in particular, known as a iasupernova, is important to astronomy because it always explodes in the same way, with thesame critical mass. for this reason it can be used as a standard candle to measure theexpansion rate of the universe.

    in 1987 saul perlmutter at the lawrence berkeley lab in california, needing more iasupernovae than visual sightings were providing, set out to find a more systematic method ofsearching for them. perlmutter devised a nifty system using sophisticated computers andcharge-coupled devices—in essence, really good digital cameras. it automated supernovahunting. telescopes could now take thousands of pictures and let a computer detect thetelltale bright spots that marked a supernova explosion. in five years, with the new technique,perlmutter and his colleagues at berkeley found forty-two supernovae. now even amateursare finding supernovae with charge-coupled devices. “with ccds you can aim a telescope atthe sky and go watch television,” evans said with a touch of dismay. “it took all the romanceout of it.”

    i asked him if he was tempted to adopt the new technology. “oh, no,” he said, “i enjoy myway too much. besides”—he gave a nod at the photo of his latest supernova and smiled—“ican still beat them sometimes.”

    the question that naturally occurs is “what would it be like if a star exploded nearby?” ournearest stellar neighbor, as we have seen, is alpha centauri, 4.3 light-years away. i hadimagined that if there were an explosion there we would have 4.3 years to watch the light ofthis magnificent event spreading across the sky, as if tipped from a giant can. what would itbe like if we had four years and four months to watch an inescapable doom advancing towardus, knowing that when it finally arrived it would blow the skin right off our bones? wouldpeople still go to work? would farmers plant crops? would anyone deliver them to the stores?

    weeks later, back in the town in new hampshire where i live, i put these questions to johnthorstensen, an astronomer at dartmouth college. “oh no,” he said, laughing. “the news ofsuch an event travels out at the speed of light, but so does the destructiveness, so you’d learnabout it and die from it in the same instant. but don’t worry because it’s not going to happen.”

    for the blast of a supernova explosion to kill you, he explained, you would have to be“ridiculously close”—probably within ten light-years or so. “the danger would be varioustypes of radiation—cosmic rays and so on.” these would produce fabulous auroras,shimmering curtains of spooky light that would fill the whole sky. this would not be a goodthing. anything potent enough to put on such a show could well blow away themagnetosphere, the magnetic zone high above the earth that normally protects us fromultraviolet rays and other cosmic assaults. without the magnetosphere anyone unfortunateenough to step into sunlight would pretty quickly take on the appearance of, let us say, anovercooked pizza.

    the reason we can be reasonably confident that such an event won’t happen in our cornerof the galaxy, thorstensen said, is that it takes a particular kind of star to make a supernova inthe first place. a candidate star must be ten to twenty times as massive as our own sun and“we don’t have anything of the requisite size that’s that close. the universe is a mercifully bigplace.” the nearest likely candidate he added, is betelgeuse, whose various sputterings havefor years suggested that something interestingly unstable is going on there. but betelgeuse isfifty thousand light-years away.

    only half a dozen times in recorded history have supernovae been close enough to bevisible to the naked eye. one was a blast in 1054 that created the crab nebula. another, in1604, made a star bright enough to be seen during the day for over three weeks. the mostrecent was in 1987, when a supernova flared in a zone of the cosmos known as the largemagellanic cloud, but that was only barely visible and only in the southern hemisphere—andit was a comfortably safe 169,000 light-years away.

    supernovae are significant to us in one other decidedly central way. without them wewouldn’t be here. you will recall the cosmological conundrum with which we ended the firstchapter—that the big bang created lots of light gases but no heavy elements. those camelater, but for a very long time nobody could figure out  how they came later. the problem wasthat you needed something really hot—hotter even than the middle of the hottest stars—toforge carbon and iron and the other elements without which we would be distressingly
    immaterial. supernovae provided the explanation, and it was an english cosmologist almostas singular in manner as fritz zwicky who figured it out.

    he was a yorkshireman named fred hoyle. hoyle, who died in 2001, was described in anobituary in nature as a “cosmologist and controversialist” and both of those he most certainlywas. he was, according to nature ’s obituary, “embroiled in controversy for most of his life”

    and “put his name to much rubbish.” he claimed, for instance, and without evidence, that thenatural history museum’s treasured fossil of an archaeopteryx was a forgery along the linesof the piltdown hoax, causing much exasperation to the museum’s paleontologists, who had tospend days fielding phone calls from journalists from all over the world. he also believed thatearth was not only seeded by life from space but also by many of its diseases, such asinfluenza and bubonic plague, and suggested at one point that humans evolved projectingnoses with the nostrils underneath as a way of keeping cosmic pathogens from falling intothem.

    it was he who coined the term “big bang,” in a moment of facetiousness, for a radiobroadcast in 1952. he pointed out that nothing in our understanding of physics could accountfor why everything, gathered to a point, would suddenly and dramatically begin to expand.

    hoyle favored a steady-state theory in which the universe was constantly expanding andcontinually creating new matter as it went. hoyle also realized that if stars imploded theywould liberate huge amounts of heat—100 million degrees or more, enough to begin togenerate the heavier elements in a process known as nucleosynthesis. in 1957, working withothers, hoyle showed how the heavier elements were formed in supernova explosions. forthis work, w. a. fowler, one of his collaborators, received a nobel prize. hoyle, shamefully,did not.

    according to hoyle’s theory, an exploding star would generate enough heat to create all thenew elements and spray them into the cosmos where they would form gaseous clouds—theinterstellar medium as it is known—that could eventually coalesce into new solar systems.

    with the new theories it became possible at last to construct plausible scenarios for how wegot here. what we now think we know is this:

    about 4.6 billion years ago, a great swirl of gas and dust some 15 billion miles acrossaccumulated in space where we are now and began to aggregate. virtually all of it—99.9percent of the mass of the solar system—went to make the sun. out of the floating materialthat was left over, two microscopic grains floated close enough together to be joined byelectrostatic forces. this was the moment of conception for our planet. all over the inchoatesolar system, the same was happening. colliding dust grains formed larger and larger clumps.

    eventually the clumps grew large enough to be called planetesimals. as these endlesslybumped and collided, they fractured or split or recombined in endless random permutations,but in every encounter there was a winner, and some of the winners grew big enough todominate the orbit around which they traveled.

    it all happened remarkably quickly. to grow from a tiny cluster of grains to a baby planetsome hundreds of miles across is thought to have taken only a few tens of thousands of years.

    in just 200 million years, possibly less, the earth was essentially formed, though still moltenand subject to constant bombardment from all the debris that remained floating about.

    at this point, about 4.5 billion years ago, an object the size of mars crashed into earth,blowing out enough material to form a companion sphere, the moon. within weeks, it isthought, the flung material had reassembled itself into a single clump, and within a year it had
    formed into the spherical rock that companions us yet. most of the lunar material, it isthought, came from the earth’s crust, not its core, which is why the moon has so little ironwhile we have a lot. the theory, incidentally, is almost always presented as a recent one, butin fact it was first proposed in the 1940s by reginald daly of harvard. the only recent thingabout it is people paying any attention to it.

    when earth was only about a third of its eventual size, it was probably already beginning toform an atmosphere, mostly of carbon dioxide, nitrogen, methane, and sulfur. hardly the sortof stuff that we would associate with life, and yet from this noxious stew life formed. carbondioxide is a powerful greenhouse gas. this was a good thing because the sun wassignificantly dimmer back then. had we not had the benefit of a greenhouse effect, the earthmight well have frozen over permanently, and life might never have gotten a toehold. butsomehow life did.

    for the next 500 million years the young earth continued to be pelted relentlessly bycomets, meteorites, and other galactic debris, which brought water to fill the oceans and thecomponents necessary for the successful formation of life. it was a singularly hostileenvironment and yet somehow life got going. some tiny bag of chemicals twitched andbecame animate. we were on our way.

    four billion years later people began to wonder how it had all happened. and it is there thatour story next takes us.

    part  ii the size of the earthnature and nature’s laws lay hid innight;god said, let newton be! and allwas light.

    -alexander pope

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    4    THE MEASURE OF THINGS

    if you had to select the least convivial scientific field trip of all time, you could certainlydo worse than the french royal academy of sciences’ peruvian expedition of 1735. led by ahydrologist named pierre bouguer and a soldier-mathematician named charles marie de lacondamine, it was a party of scientists and adventurers who traveled to peru with the purposeof triangulating distances through the andes.

    at the time people had lately become infected with a powerful desire to understand theearth—to determine how old it was, and how massive, where it hung in space, and how it hadcome to be. the french party’s goal was to help settle the question of the circumference ofthe planet by measuring the length of one degree of meridian (or 1/360 of the distance aroundthe planet) along a line reaching from yarouqui, near quito, to just beyond cuenca in what isnow ecuador, a distance of about two hundred miles.

    1almost at once things began to go wrong, sometimes spectacularly so. in quito, the visitorssomehow provoked the locals and were chased out of town by a mob armed with stones. soonafter, the expedition’s doctor was murdered in a misunderstanding over a woman. thebotanist became deranged. others died of fevers and falls. the third most senior member ofthe party, a man named pierre godin, ran off with a thirteen-year-old girl and could not beinduced to return.

    at one point the group had to suspend work for eight months while la condamine rode off tolima to sort out a problem with their permits. eventually he and bouguer stopped speakingand refused to work together. everywhere the dwindling party went it was met with thedeepest suspicions from officials who found it difficult to believe that a group of frenchscientists would travel halfway around the world to measure the world. that made no sense atall. two and a half centuries later it still seems a reasonable question. why didn’t the frenchmake their measurements in france and save themselves all the bother and discomfort of theirandean adventure?

    the answer lies partly with the fact that eighteenth-century scientists, the french in particular,seldom did things simply if an absurdly demanding alternative was available, and partly witha practical problem that had first arisen with the english astronomer edmond halley manyyears before—long before bouguer and la condamine dreamed of going to south america,much less had a reason for doing so.

    * triangulation, their chosen method, was a popular technique based on the geometric fact that if you know thelength of one side of a triangle and the angles of two corners, you can work out all its other dimensions withoutleaving your chair. suppose, by way of example, that you and i decided we wished to know how far it is to themoon. using triangulation, the first thing we must do is put some distance between us, so lets say for argumentthat you stay in paris and i go to moscow and we both look at the moon at the same time. now if you imagine aline connecting the three principals of this exercise-that is, you and i and the moon-it forms a triangle. measurethe length of the baseline between you and me and the angles of our two corners and the rest can be simplycalculated. (because the interior angles of a triangle always add up to 180 degrees, if you know the sum of twoof the angles you can instantly calculate the third; and knowing the precise shape of a triangle and the length ofone side tells you the lengths of the other sides.) this was in fact the method use by a greek astronomer,hipparchus of nicaea, in 150 b.c. to work out the moons distance from earth. at ground level, the principles oftriangulation are the same, except that the triangles dont reach into space but rather are laid side to side on amap. in measuring a degree of meridian, the surveyors would create a sort of chain of triangles marching acrossthe landscape.

    halley was an exceptional figure. in the course of a long and productive career, he was asea captain, a cartographer, a professor of geometry at the university of oxford, deputycontroller of the royal mint, astronomer royal, and inventor of the deep-sea diving bell. hewrote authoritatively on magnetism, tides, and the motions of the planets, and fondly on theeffects of opium. he invented the weather map and actuarial table, proposed methods forworking out the age of the earth and its distance from the sun, even devised a practicalmethod for keeping fish fresh out of season. the one thing he didn’t do, interestingly enough,was discover the comet that bears his name. he merely recognized that the comet he saw in1682 was the same one that had been seen by others in 1456, 1531, and 1607. it didn’tbecome halley’s comet until 1758, some sixteen years after his death.

    for all his achievements, however, halley’s greatest contribution to human knowledge maysimply have been to take part in a modest scientific wager with two other worthies of his day:

    robert hooke, who is perhaps best remembered now as the first person to describe a cell, andthe great and stately sir christopher wren, who was actually an astronomer first and architectsecond, though that is not often generally remembered now. in 1683, halley, hooke, andwren were dining in london when the conversation turned to the motions of celestial objects.

    it was known that planets were inclined to orbit in a particular kind of oval known as anellipse—“a very specific and precise curve,” to quote richard feynman—but it wasn’tunderstood why. wren generously offered a prize worth forty shillings (equivalent to a coupleof weeks’ pay) to whichever of the men could provide a solution.

    hooke, who was well known for taking credit for ideas that weren’t necessarily his own,claimed that he had solved the problem already but declined now to share it on the interestingand inventive grounds that it would rob others of the satisfaction of discovering the answer forthemselves. he would instead “conceal it for some time, that others might know how to valueit.” if he thought any more on the matter, he left no evidence of it. halley, however, becameconsumed with finding the answer, to the point that the following year he traveled tocambridge and boldly called upon the university’s lucasian professor of mathematics, isaacnewton, in the hope that he could help.

    newton was a decidedly odd figure—brilliant beyond measure, but solitary, joyless, pricklyto the point of paranoia, famously distracted (upon swinging his feet out of bed in the morninghe would reportedly sometimes sit for hours, immobilized by the sudden rush of thoughts tohis head), and capable of the most riveting strangeness. he built his own laboratory, the firstat cambridge, but then engaged in the most bizarre experiments. once he inserted a bodkin—a long needle of the sort used for sewing leather—into his eye socket and rubbed it around“betwixt my eye and the bone as near to [the] backside of my eye as i could” just to see whatwould happen. what happened, miraculously, was nothing—at least nothing lasting. onanother occasion, he stared at the sun for as long as he could bear, to determine what effect itwould have upon his vision. again he escaped lasting damage, though he had to spend somedays in a darkened room before his eyes forgave him.

    set atop these odd beliefs and quirky traits, however, was the mind of a supreme genius—though even when working in conventional channels he often showed a tendency topeculiarity. as a student, frustrated by the limitations of conventional mathematics, heinvented an entirely new form, the calculus, but then told no one about it for twenty-sevenyears. in like manner, he did work in optics that transformed our understanding of light andlaid the foundation for the science of spectroscopy, and again chose not to share the results forthree decades.

    for all his brilliance, real science accounted for only a part of his interests. at least half hisworking life was given over to alchemy and wayward religious pursuits. these were not meredabblings but wholehearted devotions. he was a secret adherent of a dangerously hereticalsect called arianism, whose principal tenet was the belief that there had been no holy trinity(slightly ironic since newton’s college at cambridge was trinity). he spent endless hoursstudying the floor plan of the lost temple of king solomon in jerusalem (teaching himselfhebrew in the process, the better to scan original texts) in the belief that it held mathematicalclues to the dates of the second coming of christ and the end of the world. his attachment toalchemy was no less ardent. in 1936, the economist john maynard keynes bought a trunk ofnewton’s papers at auction and discovered with astonishment that they were overwhelminglypreoccupied not with optics or planetary motions, but with a single-minded quest to turn basemetals into precious ones. an analysis of a strand of newton’s hair in the 1970s found itcontained mercury—an element of interest to alchemists, hatters, and thermometer-makersbut almost no one else—at a concentration some forty times the natural level. it is perhapslittle wonder that he had trouble remembering to rise in the morning.

    quite what halley expected to get from him when he made his unannounced visit in august1684 we can only guess. but thanks to the later account of a newton confidant, abrahamdemoivre, we do have a record of one of science’s most historic encounters:

    in 1684 drhalley came to visit at cambridge [and] after they had some timetogether the drasked him what he thought the curve would be that would bedescribed by the planets supposing the force of attraction toward the sun to bereciprocal to the square of their distance from it.

    this was a reference to a piece of mathematics known as the inverse square law, which halleywas convinced lay at the heart of the explanation, though he wasn’t sure exactly how.

    srisaac replied immediately that it would be an [ellipse]. the doctor, struck withjoy & amazement, asked him how he knew it. ‘why,’ saith he, ‘i have calculatedit,’ whereupon drhalley asked him for his calculation without farther delay,srisaac looked among his papers but could not find it.

    this was astounding—like someone saying he had found a cure for cancer but couldn’tremember where he had put the formula. pressed by halley, newton agreed to redo thecalculations and produce a paper. he did as promised, but then did much more. he retired fortwo years of intensive reflection and scribbling, and at length produced his masterwork: thephilosophiae naturalis principia mathematica or mathematical principles of naturalphilosophy, better known as the principia .

    once in a great while, a few times in history, a human mind produces an observation soacute and unexpected that people can’t quite decide which is the more amazing—the fact orthe thinking of it. principia was one of those moments. it made newton instantly famous. for
    the rest of his life he would be draped with plaudits and honors, becoming, among much else,the first person in britain knighted for scientific achievement. even the great germanmathematician gottfried von leibniz, with whom newton had a long, bitter fight over priorityfor the invention of the calculus, thought his contributions to mathematics equal to all theaccumulated work that had preceded him. “nearer the gods no mortal may approach,” wrotehalley in a sentiment that was endlessly echoed by his contemporaries and by many otherssince.

    although the principia has been called “one of the most inaccessible books ever written”

    (newton intentionally made it difficult so that he wouldn’t be pestered by mathematical“smatterers,” as he called them), it was a beacon to those who could follow it. it not onlyexplained mathematically the orbits of heavenly bodies, but also identified the attractive forcethat got them moving in the first place—gravity. suddenly every motion in the universe madesense.

    at principia ’s heart were newton’s three laws of motion (which state, very baldly, that athing moves in the direction in which it is pushed; that it will keep moving in a straight lineuntil some other force acts to slow or deflect it; and that every action has an opposite andequal reaction) and his universal law of gravitation. this states that every object in theuniverse exerts a tug on every other. it may not seem like it, but as you sit here now you arepulling everything around you—walls, ceiling, lamp, pet cat—toward you with your own little(indeed, very little) gravitational field. and these things are also pulling on you. it wasnewton who realized that the pull of any two objects is, to quote feynman again,“proportional to the mass of each and varies inversely as the square of the distance betweenthem.” put another way, if you double the distance between two objects, the attractionbetween them becomes four times weaker. this can be expressed with the formulaf = gmmr2which is of course way beyond anything that most of us could make practical use of, but atleast we can appreciate that it is elegantly compact. a couple of brief multiplications, a simpledivision, and, bingo, you know your gravitational position wherever you go. it was the firstreally universal law of nature ever propounded by a human mind, which is why newton isregarded with such universal esteem.

    principia’s production was not without drama. to halley’s horror, just as work wasnearing completion newton and hooke fell into dispute over the priority for the inversesquare law and newton refused to release the crucial third volume, without which the firsttwo made little sense. only with some frantic shuttle diplomacy and the most liberalapplications of flattery did halley manage finally to extract the concluding volume from theerratic professor.

    halley’s traumas were not yet quite over. the royal society had promised to publish thework, but now pulled out, citing financial embarrassment. the year before the society hadbacked a costly flop called the history of fishes , and they now suspected that the market fora book on mathematical principles would be less than clamorous. halley, whose means werenot great, paid for the book’s publication out of his own pocket. newton, as was his custom,contributed nothing. to make matters worse, halley at this time had just accepted a positionas the society’s clerk, and he was informed that the society could no longer afford to provide him with a promised salary of ￡50 per annum. he was to be paid instead in copies of thehistory of fishes .

    newton’s laws explained so many things—the slosh and roll of ocean tides, the motions ofplanets, why cannonballs trace a particular trajectory before thudding back to earth, why wearen’t flung into space as the planet spins beneath us at hundreds of miles an hour2—that ittook a while for all their implications to seep in. but one revelation became almostimmediately controversial.

    this was the suggestion that the earth is not quite round. according to newton’s theory,the centrifugal force of the earth’s spin should result in a slight flattening at the poles and abulging at the equator, which would make the planet slightly oblate. that meant that thelength of a degree wouldn’t be the same in italy as it was in scotland. specifically, the lengthwould shorten as you moved away from the poles. this was not good news for those peoplewhose measurements of the earth were based on the assumption that the earth was a perfectsphere, which was everyone.

    for half a century people had been trying to work out the size of the earth, mostly bymaking very exacting measurements. one of the first such attempts was by an englishmathematician named richard norwood. as a young man norwood had traveled to bermudawith a diving bell modeled on halley’s device, intending to make a fortune scooping pearlsfrom the seabed. the scheme failed because there were no pearls and anyway norwood’s belldidn’t work, but norwood was not one to waste an experience. in the early seventeenthcentury bermuda was well known among ships’ captains for being hard to locate. theproblem was that the ocean was big, bermuda small, and the navigational tools for dealingwith this disparity hopelessly inadequate. there wasn’t even yet an agreed length for anautical mile. over the breadth of an ocean the smallest miscalculations would becomemagnified so that ships often missed bermuda-sized targets by dismaying margins. norwood,whose first love was trigonometry and thus angles, decided to bring a little mathematical rigorto navigation and to that end he determined to calculate the length of a degree.

    starting with his back against the tower of london, norwood spent two devoted yearsmarching 208 miles north to york, repeatedly stretching and measuring a length of chain ashe went, all the while making the most meticulous adjustments for the rise and fall of the landand the meanderings of the road. the final step was to measure the angle of the sun at york atthe same time of day and on the same day of the year as he had made his first measurement inlondon. from this, he reasoned he could determine the length of one degree of the earth’smeridian and thus calculate the distance around the whole. it was an almost ludicrouslyambitious undertaking—a mistake of the slightest fraction of a degree would throw the wholething out by miles—but in fact, as norwood proudly declaimed, he was accurate to “within ascantling”—or, more precisely, to within about six hundred yards. in metric terms, his figureworked out at 110.72 kilometers per degree of arc.

    in 1637, norwood’s masterwork of navigation, the seaman’s practice , was published andfound an immediate following. it went through seventeen editions and was still in printtwenty-five years after his death. norwood returned to bermuda with his family, becoming a2how fast you are spinning depends on where you are. the speed of the earth’s spin varies from a little over1,000 miles an hour at the equator to 0 at the poles.

    successful planter and devoting his leisure hours to his first love, trigonometry. he survivedthere for thirty-eight years and it would be pleasing to report that he passed this span inhappiness and adulation. in fact, he didn’t. on the crossing from england, his two young sonswere placed in a cabin with the reverend nathaniel white, and somehow so successfullytraumatized the young vicar that he devoted much of the rest of his career to persecutingnorwood in any small way he could think of.

    norwood’s two daughters brought their father additional pain by making poor marriages.

    one of the husbands, possibly incited by the vicar, continually laid small charges againstnorwood in court, causing him much exasperation and necessitating repeated trips acrossbermuda to defend himself. finally in the 1650s witch trials came to bermuda and norwoodspent his final years in severe unease that his papers on trigonometry, with their arcanesymbols, would be taken as communications with the devil and that he would be treated to adreadful execution. so little is known of norwood that it may in fact be that he deserved hisunhappy declining years. what is certainly true is that he got them.

    meanwhile, the momentum for determining the earth’s circumference passed to france.

    there, the astronomer jean picard devised an impressively complicated method oftriangulation involving quadrants, pendulum clocks, zenith sectors, and telescopes (forobserving the motions of the moons of jupiter). after two years of trundling and triangulatinghis way across france, in 1669 he announced a more accurate measure of 110.46 kilometersfor one degree of arc. this was a great source of pride for the french, but it was predicated onthe assumption that the earth was a perfect sphere—which newton now said it was not.

    to complicate matters, after picard’s death the father-and-son team of giovanni andjacques cassini repeated picard’s experiments over a larger area and came up with results thatsuggested that the earth was fatter not at the equator but at the poles—that newton, in otherwords, was exactly wrong. it was this that prompted the academy of sciences to dispatchbouguer and la condamine to south america to take new measurements.

    they chose the andes because they needed to measure near the equator, to determine ifthere really was a difference in sphericity there, and because they reasoned that mountainswould give them good sightlines. in fact, the mountains of peru were so constantly lost incloud that the team often had to wait weeks for an hour’s clear surveying. on top of that, theyhad selected one of the most nearly impossible terrains on earth. peruvians refer to theirlandscape as muy accidentado —“much accidented”—and this it most certainly is. thefrench had not only to scale some of the world’s most challenging mountains—mountainsthat defeated even their mules—but to reach the mountains they had to ford wild rivers, hacktheir way through jungles, and cross miles of high, stony desert, nearly all of it uncharted andfar from any source of supplies. but bouguer and la condamine were nothing if nottenacious, and they stuck to the task for nine and a half long, grim, sun-blistered years.

    shortly before concluding the project, they received word that a second french team, takingmeasurements in northern scandinavia (and facing notable discomforts of their own, fromsquelching bogs to dangerous ice floes), had found that a degree was in fact longer near thepoles, as newton had promised. the earth was forty-three kilometers stouter when measuredequatorially than when measured from top to bottom around the poles.

    bouguer and la condamine thus had spent nearly a decade working toward a result theydidn’t wish to find only to learn now that they weren’t even the first to find it. listlessly, they
    completed their survey, which confirmed that the first french team was correct. then, still notspeaking, they returned to the coast and took separate ships home.

    something else conjectured by newton in the principia was that a plumb bob hung near amountain would incline very slightly toward the mountain, affected by the mountain’sgravitational mass as well as by the earth’s. this was more than a curious fact. if youmeasured the deflection accurately and worked out the mass of the mountain, you couldcalculate the universal gravitational constant—that is, the basic value of gravity, known asg—and along with it the mass of the earth.

    bouguer and la condamine had tried this on peru’s mount chimborazo, but had beendefeated by both the technical difficulties and their own squabbling, and so the notion laydormant for another thirty years until resurrected in england by nevil maskelyne, theastronomer royal. in dava sobel’s popular book longitude, maskelyne is presented as a ninnyand villain for failing to appreciate the brilliance of the clockmaker john harrison, and thismay be so, but we are indebted to him in other ways not mentioned in her book, not least forhis successful scheme to weigh the earth. maskelyne realized that the nub of the problem laywith finding a mountain of sufficiently regular shape to judge its mass.

    at his urging, the royal society agreed to engage a reliable figure to tour the british islesto see if such a mountain could be found. maskelyne knew just such a person—theastronomer and surveyor charles mason. maskelyne and mason had become friends elevenyears earlier while engaged in a project to measure an astronomical event of great importance:

    the passage of the planet venus across the face of the sun. the tireless edmond halley hadsuggested years before that if you measured one of these passages from selected points on theearth, you could use the principles of triangulation to work out the distance to the sun, andfrom that calibrate the distances to all the other bodies in the solar system.

    unfortunately, transits of venus, as they are known, are an irregular occurrence. theycome in pairs eight years apart, but then are absent for a century or more, and there were nonein halley’s lifetime.

    3but the idea simmered and when the next transit came due in 1761,nearly two decades after halley’s death, the scientific world was ready—indeed, more readythan it had been for an astronomical event before.

    with the instinct for ordeal that characterized the age, scientists set off for more than ahundred locations around the globe—to siberia, china, south africa, indonesia, and thewoods of wisconsin, among many others. france dispatched thirty-two observers, britaineighteen more, and still others set out from sweden, russia, italy, germany, ireland, andelsewhere.

    it was history’s first cooperative international scientific venture, and almost everywhere itran into problems. many observers were waylaid by war, sickness, or shipwreck. others madetheir destinations but opened their crates to find equipment broken or warped by tropical heat.

    once again the french seemed fated to provide the most memorably unlucky participants.

    jean chappe spent months traveling to siberia by coach, boat, and sleigh, nursing his delicateinstruments over every perilous bump, only to find the last vital stretch blocked by swollen3the next transit will be on june 8, 2004, with a second in 2012. there were none in the twentieth century.

    rivers, the result of unusually heavy spring rains, which the locals were swift to blame on himafter they saw him pointing strange instruments at the sky. chappe managed to escape withhis life, but with no useful measurements.

    unluckier still was guillaume le gentil, whose experiences are wonderfully summarizedby timothy ferris in coming of age in the milky way . le gentil set off from france a yearahead of time to observe the transit from india, but various setbacks left him still at sea on theday of the transit—just about the worst place to be since steady measurements wereimpossible on a pitching ship.

    undaunted, le gentil continued on to india to await the next transit in 1769. with eightyears to prepare, he erected a first-rate viewing station, tested and retested his instruments,and had everything in a state of perfect readiness. on the morning of the second transit, june4, 1769, he awoke to a fine day, but, just as venus began its pass, a cloud slid in front of thesun and remained there for almost exactly the duration of the transit: three hours, fourteenminutes, and seven seconds.

    stoically, le gentil packed up his instruments and set off for the nearest port, but en routehe contracted dysentery and was laid up for nearly a year. still weakened, he finally made itonto a ship. it was nearly wrecked in a hurricane off the african coast. when at last hereached home, eleven and a half years after setting off, and having achieved nothing, hediscovered that his relatives had had him declared dead in his absence and hadenthusiastically plundered his estate.

    in comparison, the disappointments experienced by britain’s eighteen scattered observerswere mild. mason found himself paired with a young surveyor named jeremiah dixon andapparently they got along well, for they formed a lasting partnership. their instructions wereto travel to sumatra and chart the transit there, but after just one night at sea their ship wasattacked by a french frigate. (although scientists were in an internationally cooperativemood, nations weren’t.) mason and dixon sent a note to the royal society observing that itseemed awfully dangerous on the high seas and wondering if perhaps the whole thingoughtn’t to be called off. in reply they received a swift and chilly rebuke, noting that they hadalready been paid, that the nation and scientific community were counting on them, and thattheir failure to proceed would result in the irretrievable loss of their reputations. chastened,they sailed on, but en route word reached them that sumatra had fallen to the french and sothey observed the transit inconclusively from the cape of good hope. on the way home theystopped on the lonely atlantic outcrop of st. helena, where they met maskelyne, whoseobservations had been thwarted by cloud cover. mason and maskelyne formed a solidfriendship and spent several happy, and possibly even mildly useful, weeks charting tidalflows.

    soon afterward, maskelyne returned to england where he became astronomer royal, andmason and dixon—now evidently more seasoned—set off for four long and often perilousyears surveying their way through 244 miles of dangerous american wilderness to settle aboundary dispute between the estates of william penn and lord baltimore and theirrespective colonies of pennsylvania and maryland. the result was the famous mason anddixon line, which later took on symbolic importance as the dividing line between the slaveand free states. (although the line was their principal task, they also contributed severalastronomical surveys, including one of the century’s most accurate measurements of a degree
    of meridian—an achievement that brought them far more acclaim in england than the settlingof a boundary dispute between spoiled aristocrats.)back in europe, maskelyne and his counterparts in germany and france were forced to theconclusion that the transit measurements of 1761 were essentially a failure. one of theproblems, ironically, was that there were too many observations, which when broughttogether often proved contradictory and impossible to resolve. the successful charting of avenusian transit fell instead to a little-known yorkshire-born sea captain named james cook,who watched the 1769 transit from a sunny hilltop in tahiti, and then went on to chart andclaim australia for the british crown. upon his return there was now enough information forthe french astronomer joseph lalande to calculate that the mean distance from the earth tothe sun was a little over 150 million kilometers. (two further transits in the nineteenthcentury allowed astronomers to put the figure at 149.59 million kilometers, where it hasremained ever since. the precise distance, we now know, is 149.597870691 millionkilometers.) the earth at last had a position in space.

    as for mason and dixon, they returned to england as scientific heroes and, for reasonsunknown, dissolved their partnership. considering the frequency with which they turn up atseminal events in eighteenth-century science, remarkably little is known about either man. nolikenesses exist and few written references. of dixon the dictionary of national biographynotes intriguingly that he was “said to have been born in a coal mine,” but then leaves it to thereader’s imagination to supply a plausible explanatory circumstance, and adds that he died atdurham in 1777. apart from his name and long association with mason, nothing more isknown.

    mason is only slightly less shadowy. we know that in 1772, at maskelyne’s behest, heaccepted the commission to find a suitable mountain for the gravitational deflectionexperiment, at length reporting back that the mountain they needed was in the central scottishhighlands, just above loch tay, and was called schiehallion. nothing, however, wouldinduce him to spend a summer surveying it. he never returned to the field again. his nextknown movement was in 1786 when, abruptly and mysteriously, he turned up in philadelphiawith his wife and eight children, apparently on the verge of destitution. he had not been backto america since completing his survey there eighteen years earlier and had no known reasonfor being there, or any friends or patrons to greet him. a few weeks later he was dead.

    with mason refusing to survey the mountain, the job fell to maskelyne. so for four monthsin the summer of 1774, maskelyne lived in a tent in a remote scottish glen and spent his daysdirecting a team of surveyors, who took hundreds of measurements from every possibleposition. to find the mass of the mountain from all these numbers required a great deal oftedious calculating, for which a mathematician named charles hutton was engaged. thesurveyors had covered a map with scores of figures, each marking an elevation at some pointon or around the mountain. it was essentially just a confusing mass of numbers, but huttonnoticed that if he used a pencil to connect points of equal height, it all became much moreorderly. indeed, one could instantly get a sense of the overall shape and slope of the mountain.

    he had invented contour lines.

    extrapolating from his schiehallion measurements, hutton calculated the mass of the earthat 5,000 million million tons, from which could reasonably be deduced the masses of all theother major bodies in the solar system, including the sun. so from this one experiment welearned the masses of the earth, the sun, the moon, the other planets and their moons, and gotcontour lines into the bargain—not bad for a summer’s work.

    not everyone was satisfied with the results, however. the shortcoming of the schiehallionexperiment was that it was not possible to get a truly accurate figure without knowing theactual density of the mountain. for convenience, hutton had assumed that the mountain hadthe same density as ordinary stone, about 2.5 times that of water, but this was little more thanan educated guess.

    one improbable-seeming person who turned his mind to the matter was a country parsonnamed john michell, who resided in the lonely yorkshire village of thornhill. despite hisremote and comparatively humble situation, michell was one of the great scientific thinkers ofthe eighteenth century and much esteemed for it.

    among a great deal else, he perceived the wavelike nature of earthquakes, conducted muchoriginal research into magnetism and gravity, and, quite extraordinarily, envisioned thepossibility of black holes two hundred years before anyone else—a leap of intuitive deductionthat not even newton could make. when the german-born musician william herscheldecided his real interest in life was astronomy, it was michell to whom he turned forinstruction in making telescopes, a kindness for which planetary science has been in his debtever since.

    4but of all that michell accomplished, nothing was more ingenious or had greater impactthan a machine he designed and built for measuring the mass of the earth. unfortunately, hedied before he could conduct the experiments and both the idea and the necessary equipmentwere passed on to a brilliant but magnificently retiring london scientist named henrycavendish.

    cavendish is a book in himself. born into a life of sumptuous privilege—his grandfatherswere dukes, respectively, of devonshire and kent—he was the most gifted english scientistof his age, but also the strangest. he suffered, in the words of one of his few biographers,from shyness to a “degree bordering on disease.” any human contact was for him a source ofthe deepest discomfort.

    once he opened his door to find an austrian admirer, freshly arrived from vienna, on thefront step. excitedly the austrian began to babble out praise. for a few moments cavendishreceived the compliments as if they were blows from a blunt object and then, unable to takeany more, fled down the path and out the gate, leaving the front door wide open. it was somehours before he could be coaxed back to the property. even his housekeeper communicatedwith him by letter.

    although he did sometimes venture into society—he was particularly devoted to the weeklyscientific soirées of the great naturalist sir joseph banks—it was always made clear to theother guests that cavendish was on no account to be approached or even looked at. thosewho sought his views were advised to wander into his vicinity as if by accident and to “talk as4in 1781 herschel became the first person in the modern era to discover a planet. he wanted to call it george,after the british monarch, but was overruled. instead it became uranus.

    it were into vacancy.” if their remarks were scientifically worthy they might receive amumbled reply, but more often than not they would hear a peeved squeak (his voice appearsto have been high pitched) and turn to find an actual vacancy and the sight of cavendishfleeing for a more peaceful corner.

    his wealth and solitary inclinations allowed him to turn his house in clapham into a largelaboratory where he could range undisturbed through every corner of the physical sciences—electricity, heat, gravity, gases, anything to do with the composition of matter. the secondhalf of the eighteenth century was a time when people of a scientific bent grew intenselyinterested in the physical properties of fundamental things—gases and electricity inparticular—and began seeing what they could do with them, often with more enthusiasm thansense. in america, benjamin franklin famously risked his life by flying a kite in an electricalstorm. in france, a chemist named pilatre de rozier tested the flammability of hydrogen bygulping a mouthful and blowing across an open flame, proving at a stroke that hydrogen isindeed explosively combustible and that eyebrows are not necessarily a permanent feature ofone’s face. cavendish, for his part, conducted experiments in which he subjected himself tograduated jolts of electrical current, diligently noting the increasing levels of agony until hecould keep hold of his quill, and sometimes his consciousness, no longer.

    in the course of a long life cavendish made a string of signal discoveries—among muchelse he was the first person to isolate hydrogen and the first to combine hydrogen and oxygento form water—but almost nothing he did was entirely divorced from strangeness. to thecontinuing exasperation of his fellow scientists, he often alluded in published work to theresults of contingent experiments that he had not told anyone about. in his secretiveness hedidn’t merely resemble newton, but actively exceeded him. his experiments with electricalconductivity were a century ahead of their time, but unfortunately remained undiscovereduntil that century had passed. indeed the greater part of what he did wasn’t known until thelate nineteenth century when the cambridge physicist james clerk maxwell took on the taskof editing cavendish’s papers, by which time credit had nearly always been given to others.

    among much else, and without telling anyone, cavendish discovered or anticipated the lawof the conservation of energy, ohm’s law, dalton’s law of partial pressures, richter’s lawof reciprocal proportions, charles’s law of gases, and the principles of electricalconductivity. that’s just some of it. according to the science historian j. g. crowther, he alsoforeshadowed “the work of kelvin and g. h. darwin on the effect of tidal friction on slowingthe rotation of the earth, and larmor’s discovery, published in 1915, on the effect of localatmospheric cooling . . . the work of pickering on freezing mixtures, and some of the work ofrooseboom on heterogeneous equilibria.” finally, he left clues that led directly to thediscovery of the group of elements known as the noble gases, some of which are so elusivethat the last of them wasn’t found until 1962. but our interest here is in cavendish’s lastknown experiment when in the late summer of 1797, at the age of sixty-seven, he turned hisattention to the crates of equipment that had been left to him—evidently out of simplescientific respect—by john michell.

    when assembled, michell’s apparatus looked like nothing so much as an eighteenth-century version of a nautilus weight-training machine. it incorporated weights,counterweights, pendulums, shafts, and torsion wires. at the heart of the machine were two350-pound lead balls, which were suspended beside two smaller spheres. the idea was tomeasure the gravitational deflection of the smaller spheres by the larger ones, which would allow the first measurement of the elusive force known as the gravitational constant, and fromwhich the weight (strictly speaking, the mass)5of the earth could be deduced.

    because gravity holds planets in orbit and makes falling objects land with a bang, we tendto think of it as a powerful force, but it is not really. it is only powerful in a kind of collectivesense, when one massive object, like the sun, holds on to another massive object, like theearth. at an elemental level gravity is extraordinarily unrobust. each time you pick up a bookfrom a table or a dime from the floor you effortlessly overcome the combined gravitationalexertion of an entire planet. what cavendish was trying to do was measure gravity at thisextremely featherweight level.

    delicacy was the key word. not a whisper of disturbance could be allowed into the roomcontaining the apparatus, so cavendish took up a position in an adjoining room and made hisobservations with a telescope aimed through a peephole. the work was incredibly exactingand involved seventeen delicate, interconnected measurements, which together took nearly ayear to complete. when at last he had finished his calculations, cavendish announced that theearth weighed a little over 13,000,000,000,000,000,000,000 pounds, or six billion trillionmetric tons, to use the modern measure. (a metric ton is 1,000 kilograms or 2,205 pounds.)today, scientists have at their disposal machines so precise they can detect the weight of asingle bacterium and so sensitive that readings can be disturbed by someone yawning seventy-five feet away, but they have not significantly improved on cavendish’s measurements of1797. the current best estimate for earth’s weight is 5.9725 billion trillion metric tons, adifference of only about 1 percent from cavendish’s finding. interestingly, all of this merelyconfirmed estimates made by newton 110 years before cavendish without any experimentalevidence at all.

    so, by the late eighteenth century scientists knew very precisely the shape and dimensionsof the earth and its distance from the sun and planets; and now cavendish, without evenleaving home, had given them its weight. so you might think that determining the age of theearth would be relatively straightforward. after all, the necessary materials were literally attheir feet. but no. human beings would split the atom and invent television, nylon, and instantcoffee before they could figure out the age of their own planet.

    to understand why, we must travel north to scotland and begin with a brilliant and genialman, of whom few have ever heard, who had just invented a new science called geology.

    5to a physicist, mass and weight are two quite different things. your mass stays the same wherever you go, butyour weight varies depending on how far you are from the center of some other massive object like a planet.

    travel to the moon and you will be much lighter but no less massive. on earth, for all practical purposes, massand weight are the same and so the terms can be treated as synonymous. at least outside the classroom.

    5    THE STONE-BREAKERS

    at just the time that henry cavendish was completing his experiments in london, fourhundred miles away in edinburgh another kind of concluding moment was about to take placewith the death of james hutton. this was bad news for hutton, of course, but good news forscience as it cleared the way for a man named john playfair to rewrite hutton’s work withoutfear of embarrassment.

    hutton was by all accounts a man of the keenest insights and liveliest conversation, a delightin company, and without rival when it came to understanding the mysterious slow processesthat shaped the earth. unfortunately, it was beyond him to set down his notions in a form thatanyone could begin to understand. he was, as one biographer observed with an all but audiblesigh, “almost entirely innocent of rhetorical accomplishments.” nearly every line he pennedwas an invitation to slumber. here he is in his 1795 masterwork, a theory of the earth withproofs and illustrations , discussing . . . something:

    the world which we inhabit is composed of the materials, not of the earth whichwas the immediate predecessor of the present, but of the earth which, in ascendingfrom the present, we consider as the third, and which had preceded the land thatwas above the surface of the sea, while our present land was yet beneath the waterof the ocean.

    yet almost singlehandedly, and quite brilliantly, he created the science of geology andtransformed our understanding of the earth. hutton was born in 1726 into a prosperousscottish family, and enjoyed the sort of material comfort that allowed him to pass much of hislife in a genially expansive round of light work and intellectual betterment. he studiedmedicine, but found it not to his liking and turned instead to farming, which he followed in arelaxed and scientific way on the family estate in berwickshire. tiring of field and flock, in1768 he moved to edinburgh, where he founded a successful business producing salammoniac from coal soot, and busied himself with various scientific pursuits. edinburgh atthat time was a center of intellectual vigor, and hutton luxuriated in its enriching possibilities.

    he became a leading member of a society called the oyster club, where he passed hisevenings in the company of men such as the economist adam smith, the chemist josephblack, and the philosopher david hume, as well as such occasional visiting sparks asbenjamin franklin and james watt.

    in the tradition of the day, hutton took an interest in nearly everything, from mineralogy tometaphysics. he conducted experiments with chemicals, investigated methods of coal miningand canal building, toured salt mines, speculated on the mechanisms of heredity, collectedfossils, and propounded theories on rain, the composition of air, and the laws of motion,among much else. but his particular interest was geology.

    among the questions that attracted interest in that fanatically inquisitive age was one thathad puzzled people for a very long time—namely, why ancient clamshells and other marinefossils were so often found on mountaintops. how on earth did they get there? those whothought they had a solution fell into two opposing camps. one group, known as theneptunists, was convinced that everything on earth, including seashells in improbably lofty places, could be explained by rising and falling sea levels. they believed that mountains,hills, and other features were as old as the earth itself, and were changed only when watersloshed over them during periods of global flooding.

    opposing them were the plutonists, who noted that volcanoes and earthquakes, amongother enlivening agents, continually changed the face of the planet but clearly owed nothing towayward seas. the plutonists also raised awkward questions about where all the water wentwhen it wasn’t in flood. if there was enough of it at times to cover the alps, then where, pray,was it during times of tranquility, such as now? their belief was that the earth was subject toprofound internal forces as well as surface ones. however, they couldn’t convincingly explainhow all those clamshells got up there.

    it was while puzzling over these matters that hutton had a series of exceptional insights.

    from looking at his own farmland, he could see that soil was created by the erosion of rocksand that particles of this soil were continually washed away and carried off by streams andrivers and redeposited elsewhere. he realized that if such a process were carried to its naturalconclusion then earth would eventually be worn quite smooth. yet everywhere around himthere were hills. clearly there had to be some additional process, some form of renewal anduplift, that created new hills and mountains to keep the cycle going. the marine fossils onmountaintops, he decided, had not been deposited during floods, but had risen along with themountains themselves. he also deduced that it was heat within the earth that created newrocks and continents and thrust up mountain chains. it is not too much to say that geologistswouldn’t grasp the full implications of this thought for two hundred years, when finally theyadopted plate tectonics. above all, what hutton’s theories suggested was that earth processesrequired huge amounts of time, far more than anyone had ever dreamed. there were enoughinsights here to transform utterly our understanding of the earth.

    in 1785, hutton worked his ideas up into a long paper, which was read at consecutivemeetings of the royal society of edinburgh. it attracted almost no notice at all. it’s not hardto see why. here, in part, is how he presented it to his audience:

    in the one case, the forming cause is in the body which is separated; for, after thebody has been actuated by heat, it is by the reaction of the proper matter of thebody, that the chasm which constitutes the vein is formed. in the other case, again,the cause is extrinsic in relation to the body in which the chasm is formed. therehas been the most violent fracture and divulsion; but the cause is still to seek; andit appears not in the vein; for it is not every fracture and dislocation of the solidbody of our earth, in which minerals, or the proper substances of mineral veins,are found.

    needless to say, almost no one in the audience had the faintest idea what he was talkingabout. encouraged by his friends to expand his theory, in the touching hope that he mightsomehow stumble onto clarity in a more expansive format, hutton spent the next ten yearspreparing his magnum opus, which was published in two volumes in 1795.

    together the two books ran to nearly a thousand pages and were, remarkably, worse thaneven his most pessimistic friends had feared. apart from anything else, nearly half the completed work now consisted of quotations from french sources, still in the original french.

    a third volume was so unenticing that it wasn’t published until 1899, more than a centuryafter hutton’s death, and the fourth and concluding volume was never published at all.

    hutton’s theory of the earth is a strong candidate for the least read important book in science(or at least would be if there weren’t so many others). even charles lyell, the greatestgeologist of the following century and a man who read everything, admitted he couldn’t getthrough it.

    luckily hutton had a boswell in the form of john playfair, a professor of mathematics atthe university of edinburgh and a close friend, who could not only write silken prose but—thanks to many years at hutton’s elbow—actually understood what hutton was trying to say,most of the time. in 1802, five years after hutton’s death, playfair produced a simplifiedexposition of the huttonian principles, entitled illustrations of the huttonian theory of theearth. the book was gratefully received by those who took an active interest in geology,which in 1802 was not a large number. that, however, was about to change. and how.

    in the winter of 1807, thirteen like-minded souls in london got together at the freemasonstavern at long acre, in covent garden, to form a dining club to be called the geologicalsociety. the idea was to meet once a month to swap geological notions over a glass or two ofmadeira and a convivial dinner. the price of the meal was set at a deliberately hefty fifteenshillings to discourage those whose qualifications were merely cerebral. it soon becameapparent, however, that there was a demand for something more properly institutional, with apermanent headquarters, where people could gather to share and discuss new findings. inbarely a decade membership grew to four hundred—still all gentlemen, of course—and thegeological was threatening to eclipse the royal as the premier scientific society in thecountry.

    the members met twice a month from november until june, when virtually all of themwent off to spend the summer doing fieldwork. these weren’t people with a pecuniary interestin minerals, you understand, or even academics for the most part, but simply gentlemen withthe wealth and time to indulge a hobby at a more or less professional level. by 1830, therewere 745 of them, and the world would never see the like again.

    it is hard to imagine now, but geology excited the nineteenth century—positively grippedit—in a way that no science ever had before or would again. in 1839, when roderickmurchison published the silurian system, a plump and ponderous study of a type of rockcalled greywacke, it was an instant bestseller, racing through four editions, even though it costeight guineas a copy and was, in true huttonian style, unreadable. (as even a murchisonsupporter conceded, it had “a total want of literary attractiveness.”) and when, in 1841, thegreat charles lyell traveled to america to give a series of lectures in boston, selloutaudiences of three thousand at a time packed into the lowell institute to hear his tranquilizingdescriptions of marine zeolites and seismic perturbations in campania.

    throughout the modern, thinking world, but especially in britain, men of learning venturedinto the countryside to do a little “stone-breaking,” as they called it. it was a pursuit takenseriously, and they tended to dress with appropriate gravity, in top hats and dark suits, exceptfor the reverend william buckland of oxford, whose habit it was to do his fieldwork in anacademic gown.

    the field attracted many extraordinary figures, not least the aforementioned murchison,who spent the first thirty or so years of his life galloping after foxes, converting aeronauticallychallenged birds into puffs of drifting feathers with buckshot, and showing no mental agilitywhatever beyond that needed to read the times or play a hand of cards. then he discoveredan interest in rocks and became with rather astounding swiftness a titan of geologicalthinking.

    then there was dr. james parkinson, who was also an early socialist and author of manyprovocative pamphlets with titles like “revolution without bloodshed.” in 1794, he wasimplicated in a faintly lunatic-sounding conspiracy called “the pop-gun plot,” in which it wasplanned to shoot king george iii in the neck with a poisoned dart as he sat in his box at thetheater. parkinson was hauled before the privy council for questioning and came within anace of being dispatched in irons to australia before the charges against him were quietlydropped. adopting a more conservative approach to life, he developed an interest in geologyand became one of the founding members of the geological society and the author of animportant geological text, organic remains of a former world, which remained in print forhalf a century. he never caused trouble again. today, however, we remember him for hislandmark study of the affliction then called the “shaking palsy,” but known ever since asparkinson’s disease. (parkinson had one other slight claim to fame. in 1785, he becamepossibly the only person in history to win a natural history museum in a raffle. the museum,in london’s leicester square, had been founded by sir ashton lever, who had driven himselfbankrupt with his unrestrained collecting of natural wonders. parkinson kept the museum until1805, when he could no longer support it and the collection was broken up and sold.)not quite as remarkable in character but more influential than all the others combined wascharles lyell. lyell was born in the year that hutton died and only seventy miles away, in thevillage of kinnordy. though scottish by birth, he grew up in the far south of england, in thenew forest of hampshire, because his mother was convinced that scots were feckless drunks.

    as was generally the pattern with nineteenth-century gentlemen scientists, lyell came from abackground of comfortable wealth and intellectual vigor. his father, also named charles, hadthe unusual distinction of being a leading authority on the poet dante and on mosses.

    (orthotricium lyelli, which most visitors to the english countryside will at some time have saton, is named for him.) from his father lyell gained an interest in natural history, but it was atoxford, where he fell under the spell of the reverend william buckland—he of the flowinggowns—that the young lyell began his lifelong devotion to geology.

    buckland was a bit of a charming oddity. he had some real achievements, but he isremembered at least as much for his eccentricities. he was particularly noted for a menagerieof wild animals, some large and dangerous, that were allowed to roam through his house andgarden, and for his desire to eat his way through every animal in creation. depending onwhim and availability, guests to buckland’s house might be served baked guinea pig, mice inbatter, roasted hedgehog, or boiled southeast asian sea slug. buckland was able to find meritin them all, except the common garden mole, which he declared disgusting. almostinevitably, he became the leading authority on coprolites—fossilized feces—and had a tablemade entirely out of his collection of specimens.

    even when conducting serious science his manner was generally singular. once mrs.

    buckland found herself being shaken awake in the middle of the night, her husband crying inexcitement: “my dear, i believe that cheirotherium ’s footsteps are undoubtedly testudinal.”

    together they hurried to the kitchen in their nightclothes. mrs. buckland made a flour paste,which she spread across the table, while the reverend buckland fetched the family tortoise.

    plunking it onto the paste, they goaded it forward and discovered to their delight that itsfootprints did indeed match those of the fossil buckland had been studying. charles darwinthought buckland a buffoon—that was the word he used—but lyell appeared to find himinspiring and liked him well enough to go touring with him in scotland in 1824. it was soonafter this trip that lyell decided to abandon a career in law and devote himself to geology full-time.

    lyell was extremely shortsighted and went through most of his life with a pained squint,which gave him a troubled air. (eventually he would lose his sight altogether.) his other slightpeculiarity was the habit, when distracted by thought, of taking up improbable positions onfurniture—lying across two chairs at once or “resting his head on the seat of a chair, whilestanding up” (to quote his friend darwin). often when lost in thought he would slink so lowin a chair that his buttocks would all but touch the floor. lyell’s only real job in life was asprofessor of geology at king’s college in london from 1831 to 1833. it was around this timethat he produced the principles of geology, published in three volumes between 1830 and1833, which in many ways consolidated and elaborated upon the thoughts first voiced byhutton a generation earlier. (although lyell never read hutton in the original, he was a keenstudent of playfair’s reworked version.)between hutton’s day and lyell’s there arose a new geological controversy, which largelysuperseded, but is often confused with, the old neptunian–plutonian dispute. the new battlebecame an argument between catastrophism and uniformitarianism—unattractive terms for animportant and very long-running dispute. catastrophists, as you might expect from the name,believed that the earth was shaped by abrupt cataclysmic events—floods principally, which iswhy catastrophism and neptunism are often wrongly bundled together. catastrophism wasparticularly comforting to clerics like buckland because it allowed them to incorporate thebiblical flood of noah into serious scientific discussions. uniformitarians by contrast believedthat changes on earth were gradual and that nearly all earth processes happened slowly, overimmense spans of time. hutton was much more the father of the notion than lyell, but it waslyell most people read, and so he became in most people’s minds, then and now, the father ofmodern geological thought.

    lyell believed that the earth’s shifts were uniform and steady—that everything that hadever happened in the past could be explained by events still going on today. lyell and hisadherents didn’t just disdain catastrophism, they detested it. catastrophists believed thatextinctions were part of a series in which animals were repeatedly wiped out and replacedwith new sets—a belief that the naturalist t. h. huxley mockingly likened to “a succession ofrubbers of whist, at the end of which the players upset the table and called for a new pack.” itwas too convenient a way to explain the unknown. “never was there a dogma more calculatedto foster indolence, and to blunt the keen edge of curiosity,” sniffed lyell.

    lyell’s  oversights  were  not  inconsiderable. he failed to explain convincingly howmountain ranges were formed and overlooked glaciers as an agent of change. he refused toaccept louis agassiz’s idea of ice ages—“the refrigeration of the globe,” as he dismissivelytermed it—and was confident that mammals “would be found in the oldest fossiliferousbeds.” he rejected the notion that animals and plants suffered sudden annihilations, andbelieved that all the principal animal groups—mammals, reptiles, fish, and so on—hadcoexisted since the dawn of time. on all of these he would ultimately be proved wrong.

    yet it would be nearly impossible to overstate lyell’s influence. the principles of geologywent through twelve editions in lyell’s lifetime and contained notions that shaped geological
    thinking far into the twentieth century. darwin took a first edition with him on thebeaglevoyage and wrote afterward that “the great merit of the principles was that it altered thewhole tone of one’s mind, and therefore that, when seeing a thing never seen by lyell, one yetsaw it partially through his eyes.” in short, he thought him nearly a god, as did many of hisgeneration. it is a testament to the strength of lyell’s sway that in the 1980s when geologistshad to abandon just a part of it to accommodate the impact theory of extinctions, it nearlykilled them. but that is another chapter.

    meanwhile, geology had a great deal of sorting out to do, and not all of it went smoothly.

    from the outset geologists tried to categorize rocks by the periods in which they were laiddown, but there were often bitter disagreements about where to put the dividing lines—nonemore so than a long-running debate that became known as the great devonian controversy.

    the issue arose when the reverend adam sedgwick of cambridge claimed for the cambrianperiod a layer of rock that roderick murchison believed belonged rightly to the silurian. thedispute raged for years and grew extremely heated. “de la beche is a dirty dog,” murchisonwrote to a friend in a typical outburst.

    some sense of the strength of feeling can be gained by glancing through the chapter titlesof martin j. s. rudwick’s excellent and somber account of the issue, the great devoniancontroversy. these begin innocuously enough with headings such as “arenas of gentlemanlydebate” and “unraveling the greywacke,” but then proceed on to “the greywacke defendedand attacked,” “reproofs and recriminations,” “the spread of ugly rumors,” “weaverrecants his heresy,” “putting a provincial in his place,” and (in case there was any doubtthat this was war) “murchison opens the rhineland campaign.” the fight was finally settledin 1879 with the simple expedient of coming up with a new period, the ordovician, to beinserted between the two.

    because the british were the most active in the early years, british names are predominantin the geological lexicon. devonian is of course from the english county of devon. cambriancomes from the roman name for wales, while ordovician and silurian recall ancient welshtribes, the ordovices and silures. but with the rise of geological prospecting elsewhere,names began to creep in from all over.jurassic refers to the jura mountains on the border offrance and switzerland.permian recalls the former russian province of perm in the uralmountains. forcretaceous (from the latin for “chalk”) we are indebted to a belgian geologistwith the perky name of j. j. d’omalius d’halloy.

    originally, geological history was divided into four spans of time: primary, secondary,tertiary, and quaternary. the system was too neat to last, and soon geologists werecontributing additional divisions while eliminating others. primary and secondary fell out ofuse altogether, while quaternary was discarded by some but kept by others. today onlytertiary remains as a common designation everywhere, even though it no longer represents athird period of anything.

    lyell, in his principles, introduced additional units known as epochs or series to cover theperiod since the age of the dinosaurs, among them pleistocene (“most recent”), pliocene(“more recent”), miocene (“moderately recent”), and the rather endearingly vague oligocene(“but a little recent”). lyell originally intended to employ “-synchronous” for his endings,giving us such crunchy designations as meiosynchronous and pleiosynchronous. thereverend william whewell, an influential man, objected on etymological grounds andsuggested instead an “-eous” pattern, producing meioneous, pleioneous, and so on. the “-cene” terminations were thus something of a compromise.

    nowadays, and speaking very generally, geological time is divided first into four greatchunks known as eras: precambrian, paleozoic (from the greek meaning “old life”),mesozoic (“middle life”), and cenozoic (“recent life”). these four eras are further dividedinto anywhere from a dozen to twenty subgroups, usually called periods though sometimesknown as systems. most of these are also reasonably well known: cretaceous, jurassic,triassic, silurian, and so on.

    1then come lyell’s epochs—the pleistocene, miocene, and so on—which apply only to themost recent (but paleontologically busy) sixty-five million years, and finally we have a massof finer subdivisions known as stages or ages. most of these are named, nearly alwaysawkwardly, after places: illinoian, desmoinesian, croixian, kimmeridgian, and so on in likevein. altogether, according to john mcphee, these number in the “tens of dozens.”

    fortunately, unless you take up geology as a career, you are unlikely ever to hear any of themagain.

    further confusing the matter is that the stages or ages in north america have differentnames from the stages in europe and often only roughly intersect in time. thus the northamerican cincinnatian stage mostly corresponds with the ashgillian stage in europe, plus atiny bit of the slightly earlier caradocian stage.

    also, all this changes from textbook to textbook and from person to person, so that someauthorities describe seven recent epochs, while others are content with four. in some books,too, you will find the tertiary and quaternary taken out and replaced by periods of differentlengths called the palaeogene and neogene. others divide the precambrian into two eras, thevery ancient archean and the more recent proterozoic. sometimes too you will see the termphanerozoic used to describe the span encompassing the cenozoic, mesozoic, and paleozoiceras.

    moreover, all this applies only to units of time . rocks are divided into quite separate unitsknown as systems, series, and stages. a distinction is also made between late and early(referring to time) and upper and lower (referring to layers of rock). it can all get terriblyconfusing to nonspecialists, but to a geologist these can be matters of passion. “i have seengrown men glow incandescent with rage over this metaphorical millisecond in life’s history,”

    the british paleontologist richard fortey has written with regard to a long-running twentieth-century dispute over where the boundary lies between the cambrian and ordovician.

    at least today we can bring some sophisticated dating techniques to the table. for most ofthe nineteenth century geologists could draw on nothing more than the most hopefulguesswork. the frustrating position then was that although they could place the various rocksand fossils in order by age, they had no idea how long any of those ages were. whenbuckland speculated on the antiquity of an ichthyosaurus skeleton he could do no better thansuggest that it had lived somewhere between “ten thousand, or more than ten thousand timesten thousand” years earlier.

    although there was no reliable way of dating periods, there was no shortage of peoplewilling to try. the most well known early attempt was in 1650 when archbishop jamesussher of the church of ireland made a careful study of the bible and other historical sourcesand concluded, in a hefty tome called annals of the old testament , that the earth had been1there will be no testing here, but if you are ever required to memorize them you might wish to remember johnwilfords helpful advice to think of the eras (precambrian, paleozoic, mesozoic, an( cenozoic) as seasons in ayear and the periods (permian, triassic jurassic, etc.) as the months.

    created at midday on october 23, 4004b.c. , an assertion that has amused historians andtextbook writers ever since.

    2there is a persistent myth, incidentally—and one propounded in many serious books—thatussher’s views dominated scientific beliefs well into the nineteenth century, and that it waslyell who put everyone straight. stephen jay gould, in time’s arrow, cites as a typicalexample this sentence from a popular book of the 1980s: “until lyell published his book,most thinking people accepted the idea that the earth was young.” in fact, no. as martin j. s.

    rudwick puts it, “no geologist of any nationality whose work was taken seriously by othergeologists advocated a timescale confined within the limits of a literalistic exegesis ofgenesis.” even the reverend buckland, as pious a soul as the nineteenth century produced,noted that nowhere did the bible suggest that god made heaven and earth on the first day,but merely “in the beginning.” that beginning, he reasoned, may have lasted “millions uponmillions of years.” everyone agreed that the earth was ancient. the question was simply howancient.

    one of the better early attempts at dating the planet came from the ever-reliable edmondhalley, who in 1715 suggested that if you divided the total amount of salt in the world’s seasby the amount added each year, you would get the number of years that the oceans had beenin existence, which would give you a rough idea of earth’s age. the logic was appealing, butunfortunately no one knew how much salt was in the sea or by how much it increased eachyear, which rendered the experiment impracticable.

    the first attempt at measurement that could be called remotely scientific was made by thefrenchman georges-louis leclerc, comte de buffon, in the 1770s. it had long been knownthat the earth radiated appreciable amounts of heat—that was apparent to anyone who wentdown a coal mine—but there wasn’t any way of estimating the rate of dissipation. buffon’sexperiment consisted of heating spheres until they glowed white hot and then estimating therate of heat loss by touching them (presumably very lightly at first) as they cooled. from thishe guessed the earth’s age to be somewhere between 75,000 and 168,000 years old. this wasof course a wild underestimate, but a radical notion nonetheless, and buffon found himselfthreatened with excommunication for expressing it. a practical man, he apologized at oncefor his thoughtless heresy, then cheerfully repeated the assertions throughout his subsequentwritings.

    by the middle of the nineteenth century most learned people thought the earth was at leasta few million years old, perhaps even some tens of millions of years old, but probably notmore than that. so it came as a surprise when, in 1859 in on the origin of species , charlesdarwin announced that the geological processes that created the weald, an area of southernengland stretching across kent, surrey, and sussex, had taken, by his calculations,306,662,400 years to complete. the assertion was remarkable partly for being so arrestinglyspecific but even more for flying in the face of accepted wisdom about the age of the earth.

    3itproved so contentious that darwin withdrew it from the third edition of the book. the2although virtually all books find a space for him, there is a striking variability in the details associated withussher. some books say he made his pronouncement in 1650, others in 1654, still others in 1664. many cite thedate of earths reputed beginning as october 26. at least one book of note spells his name “usher.” the matter isinterestingly surveyed in stephen jay goulds eight little piggies.

    3darwin loved an exact number. in a later work, he announced that the number of worms to be found in anaverage acre of english country soil was 53,767.

    problem at its heart remained, however. darwin and his geological friends needed the earth tobe old, but no one could figure out a way to make it so.

    unfortunately for darwin, and for progress, the question came to the attention of the greatlord kelvin (who, though indubitably great, was then still just plain william thomson; hewouldn’t be elevated to the peerage until 1892, when he was sixty-eight years old and nearingthe end of his career, but i shall follow the convention here of using the name retroactively).

    kelvin was one of the most extraordinary figures of the nineteenth century—indeed of anycentury. the german scientist hermann von helmholtz, no intellectual slouch himself, wrotethat kelvin had by far the greatest “intelligence and lucidity, and mobility of thought” of anyman he had ever met. “i felt quite wooden beside him sometimes,” he added, a bit dejectedly.

    the sentiment is understandable, for kelvin really was a kind of victorian superman. hewas born in 1824 in belfast, the son of a professor of mathematics at the royal academicalinstitution who soon after transferred to glasgow. there kelvin proved himself such aprodigy that he was admitted to glasgow university at the exceedingly tender age of ten. bythe time he had reached his early twenties, he had studied at institutions in london and paris,graduated from cambridge (where he won the university’s top prizes for rowing andmathematics, and somehow found time to launch a musical society as well), been elected afellow of peterhouse, and written (in french and english) a dozen papers in pure and appliedmathematics of such dazzling originality that he had to publish them anonymously for fear ofembarrassing his superiors. at the age of twenty-two he returned to glasgow university totake up a professorship in natural philosophy, a position he would hold for the next fifty-threeyears.

    in the course of a long career (he lived till 1907 and the age of eighty-three), he wrote 661papers, accumulated 69 patents (from which he grew abundantly wealthy), and gained renownin nearly every branch of the physical sciences. among much else, he suggested the methodthat led directly to the invention of refrigeration, devised the scale of absolute temperaturethat still bears his name, invented the boosting devices that allowed telegrams to be sentacross oceans, and made innumerable improvements to shipping and navigation, from theinvention of a popular marine compass to the creation of the first depth sounder. and thosewere merely his practical achievements.

    his theoretical work, in electromagnetism, thermodynamics, and the wave theory of light,was equally revolutionary.

    4he had really only one flaw and that was an inability to calculatethe correct age of the earth. the question occupied much of the second half of his career, buthe never came anywhere near getting it right. his first effort, in 1862 for an article in apopular magazine called macmillan’s , suggested that the earth was 98 million years old, butcautiously allowed that the figure could be as low as 20 million years or as high as 400million. with remarkable prudence he acknowledged that his calculations could be wrong if4in particular he elaborated the second law of thermodynamics. a discussion of these laws would be a book initself, but i offer here this crisp summation by the chemist p. w atkins, just to provide a sense of them: “thereare four laws. the third of them, the second law, was recognized first; the first, the zeroth law, wasformulated last; the first law was second; the third law might not even be a law in the same sense as theothers.” in briefest terms, the second la\\ states that a little energy is always wasted. you cant have a perpetualmotion device because no matter how efficient, it will always lose energy and eventually run down. the first lawsays that you cant create energy and the third that you cant reduce temperatures to absolute zero; there willalways be some residual warmth. as dennis overbye notes, the three principal laws are sometimes expressedjocularly as (1) you cant win, (2) you cant break even, and (3) you cant get out of the game.

    “sources now unknown to us are prepared in the great storehouse of creation”—but it wasclear that he thought that unlikely.

    with the passage of time kelvin would become more forthright in his assertions and lesscorrect. he continually revised his estimates downward, from a maximum of 400 millionyears, to 100 million years, to 50 million years, and finally, in 1897, to a mere 24 millionyears. kelvin wasn’t being willful. it was simply that there was nothing in physics that couldexplain how a body the size of the sun could burn continuously for more than a few tens ofmillions of years at most without exhausting its fuel. therefore it followed that the sun and itsplanets were relatively, but inescapably, youthful.

    the problem was that nearly all the fossil evidence contradicted this, and suddenly in thenineteenth century there was a lot of fossil evidence.

    6    SCIENCE RED IN TOOTH AND CLAW

    in 1787, someone in new jersey—exactly who now seems to be forgotten—found anenormous thighbone sticking out of a stream bank at a place called woodbury creek. thebone clearly didn’t belong to any species of creature still alive, certainly not in new jersey.

    from what little is known now, it is thought to have belonged to a hadrosaur, a large duck-billed dinosaur. at the time, dinosaurs were unknown.

    the bone was sent to dr. caspar wistar, the nation’s leading anatomist, who described it ata meeting of the american philosophical society in philadelphia that autumn. unfortunately,wistar failed completely to recognize the bone’s significance and merely made a few cautiousand uninspired remarks to the effect that it was indeed a whopper. he thus missed the chance,half a century ahead of anyone else, to be the discoverer of dinosaurs. indeed, the boneexcited so little interest that it was put in a storeroom and eventually disappeared altogether.

    so the first dinosaur bone ever found was also the first to be lost.

    that the bone didn’t attract greater interest is more than a little puzzling, for its appearancecame at a time when america was in a froth of excitement about the remains of large, ancientanimals. the cause of this froth was a strange assertion by the great french naturalist thecomte de buffon—he of the heated spheres from the previous chapter—that living things inthe new world were inferior in nearly every way to those of the old world. america, buffonwrote in his vast and much-esteemed histoire naturelle , was a land where the water wasstagnant, the soil unproductive, and the animals without size or vigor, their constitutionsweakened by the “noxious vapors” that rose from its rotting swamps and sunless forests. insuch an environment even the native indians lacked virility. “they have no beard or bodyhair,” buffon sagely confided, “and no ardor for the female.” their reproductive organs were“small and feeble.”

    buffon’s observations found surprisingly eager support among other writers, especiallythose whose conclusions were not complicated by actual familiarity with the country. adutchman named comeille de pauw announced in a popular work called recherchesphilosophiques sur les américains that native american males were not only reproductivelyunimposing, but “so lacking in virility that they had milk in their breasts.” such viewsenjoyed an improbable durability and could be found repeated or echoed in european texts tillnear the end of the nineteenth century.

    not surprisingly, such aspersions were indignantly met in america. thomas jeffersonincorporated a furious (and, unless the context is understood, quite bewildering) rebuttal in hisnotes on the state of virginia , and induced his new hampshire friend general john sullivanto send twenty soldiers into the northern woods to find a bull moose to present to buffon asproof of the stature and majesty of american quadrupeds. it took the men two weeks to trackdown a suitable subject. the moose, when shot, unfortunately lacked the imposing horns thatjefferson had specified, but sullivan thoughtfully included a rack of antlers from an elk orstag with the suggestion that these be attached instead. who in france, after all, would know?

    meanwhile in philadelphia—wistar’s city—naturalists had begun to assemble the bones ofa giant elephant-like creature known at first as “the great american incognitum” but lateridentified, not quite correctly, as a mammoth. the first of these bones had been discovered ata place called big bone lick in kentucky, but soon others were turning up all over. america,it appeared, had once been the home of a truly substantial creature—one that would surelydisprove buffon’s foolish gallic contentions.

    in their keenness to demonstrate the incognitum’s bulk and ferocity, the americannaturalists appear to have become slightly carried away. they overestimated its size by afactor of six and gave it frightening claws, which in fact came from a megalonyx, or giantground sloth, found nearby. rather remarkably, they persuaded themselves that the animalhad enjoyed “the agility and ferocity of the tiger,” and portrayed it in illustrations as pouncingwith feline grace onto prey from boulders. when tusks were discovered, they were forced intothe animal’s head in any number of inventive ways. one restorer screwed the tusks in upsidedown, like the fangs of a saber-toothed cat, which gave it a satisfyingly aggressive aspect.

    another arranged the tusks so that they curved backwards on the engaging theory that thecreature had been aquatic and had used them to anchor itself to trees while dozing. the mostpertinent consideration about the incognitum, however, was that it appeared to be extinct—afact that buffon cheerfully seized upon as proof of its incontestably degenerate nature.

    buffon died in 1788, but the controversy rolled on. in 1795 a selection of bones made theirway to paris, where they were examined by the rising star of paleontology, the youthful andaristocratic georges cuvier. cuvier was already dazzling people with his genius for takingheaps of disarticulated bones and whipping them into shapely forms. it was said that he coulddescribe the look and nature of an animal from a single tooth or scrap of jaw, and often namethe species and genus into the bargain. realizing that no one in america had thought to writea formal description of the lumbering beast, cuvier did so, and thus became its officialdiscoverer. he called it a mastodon (which means, a touch unexpectedly, “nipple-teeth”).

    inspired by the controversy, in 1796 cuvier wrote a landmark paper, note on the species ofliving and fossil elephants, in which he put forward for the first time a formal theory ofextinctions. his belief was that from time to time the earth experienced global catastrophes inwhich groups of creatures were wiped out. for religious people, including cuvier himself, theidea raised uncomfortable implications since it suggested an unaccountable casualness on thepart of providence. to what end would god create species only to wipe them out later? thenotion was contrary to the belief in the great chain of being, which held that the world wascarefully ordered and that every living thing within it had a place and purpose, and always hadand always would. jefferson for one couldn’t abide the thought that whole species would everbe permitted to vanish (or, come to that, to evolve). so when it was put to him that theremight be scientific and political value in sending a party to explore the interior of americabeyond the mississippi he leapt at the idea, hoping the intrepid adventurers would find herdsof healthy mastodons and other outsized creatures grazing on the bounteous plains.

    jefferson’s personal secretary and trusted friend meriwether lewis was chosen co-leader andchief naturalist for the expedition. the person selected to advise him on what to look out forwith regard to animals living and deceased was none other than caspar wistar.

    in the same year—in fact, the same month—that the aristocratic and celebrated cuvier waspropounding his extinction theories in paris, on the other side of the english channel a rathermore obscure englishman was having an insight into the value of fossils that would also havelasting ramifications. william smith was a young supervisor of construction on the somersetcoal canal. on the evening of january 5, 1796, he was sitting in a coaching inn in somersetwhen he jotted down the notion that would eventually make his reputation. to interpret rocks,there needs to be some means of correlation, a basis on which you can tell that thosecarboniferous rocks from devon are younger than these cambrian rocks from wales. smith’sinsight was to realize that the answer lay with fossils. at every change in rock strata certainspecies of fossils disappeared while others carried on into subsequent levels. by noting which
    species appeared in which strata, you could work out the relative ages of rocks wherever theyappeared. drawing on his knowledge as a surveyor, smith began at once to make a map ofbritain’s rock strata, which would be published after many trials in 1815 and would become acornerstone of modern geology. (the story is comprehensively covered in simonwinchester’s popular book the map that changed the world .)unfortunately, having had his insight, smith was curiously uninterested in understandingwhy rocks were laid down in the way they were. “i have left off puzzling about the origin ofstrata and content myself with knowing that it is so,” he recorded. “the whys and whereforescannot come within the province of a mineral surveyor.”

    smith’s  revelation  regarding  strata  heightened the moral awkwardness concerningextinctions. to begin with, it confirmed that god had wiped out creatures not occasionally butrepeatedly. this made him seem not so much careless as peculiarly hostile. it also made itinconveniently necessary to explain how some species were wiped out while others continuedunimpeded into succeeding eons. clearly there was more to extinctions than could beaccounted for by a single noachian deluge, as the biblical flood was known. cuvier resolvedthe matter to his own satisfaction by suggesting that genesis applied only to the most recentinundation. god, it appeared, hadn’t wished to distract or alarm moses with news of earlier,irrelevant extinctions.

    so by the early years of the nineteenth century, fossils had taken on a certain inescapableimportance, which makes wistar’s failure to see the significance of his dinosaur bone all themore unfortunate. suddenly, in any case, bones were turning up all over. several otheropportunities arose for americans to claim the discovery of dinosaurs but all were wasted. in1806 the lewis and clark expedition passed through the hell creek formation in montana, anarea where fossil hunters would later literally trip over dinosaur bones, and even examinedwhat was clearly a dinosaur bone embedded in rock, but failed to make anything of it. otherbones and fossilized footprints were found in the connecticut river valley of new englandafter a farm boy named plinus moody spied ancient tracks on a rock ledge at south hadley,massachusetts. some of these at least survive—notably the bones of an anchisaurus, whichare in the collection of the peabody museum at yale. found in 1818, they were the firstdinosaur bones to be examined and saved, but unfortunately weren’t recognized for what theywere until 1855. in that same year, 1818, caspar wistar died, but he did gain a certainunexpected immortality when a botanist named thomas nuttall named a delightful climbingshrub after him. some botanical purists still insist on spelling it wistaria .

    by this time, however, paleontological momentum had moved to england. in 1812, atlyme regis on the dorset coast, an extraordinary child named mary anning—aged eleven,twelve, or thirteen, depending on whose account you read—found a strange fossilized seamonster, seventeen feet long and now known as the ichthyosaurus, embedded in the steep anddangerous cliffs along the english channel.

    it was the start of a remarkable career. anning would spend the next thirty-five yearsgathering fossils, which she sold to visitors. (she is commonly held to be the source for thefamous tongue twister “she sells seashells on the seashore.”) she would also find the firstplesiosaurus, another marine monster, and one of the first and best pterodactyls. though noneof these was technically a dinosaur, that wasn’t terribly relevant at the time since nobody then
    knew what a dinosaur was. it was enough to realize that the world had once held creaturesstrikingly unlike anything we might now find.

    it wasn’t simply that anning was good at spotting fossils—though she was unrivalled atthat—but that she could extract them with the greatest delicacy and without damage. if youever have the chance to visit the hall of ancient marine reptiles at the natural history museumin london, i urge you to take it for there is no other way to appreciate the scale and beauty ofwhat this young woman achieved working virtually unaided with the most basic tools innearly impossible conditions. the plesiosaur alone took her ten years of patient excavation.

    although untrained, anning was also able to provide competent drawings and descriptions forscholars. but even with the advantage of her skills, significant finds were rare and she passedmost of her life in poverty.

    it would be hard to think of a more overlooked person in the history of paleontology thanmary anning, but in fact there was one who came painfully close. his name was gideonalgernon mantell and he was a country doctor in sussex.

    mantell was a lanky assemblage of shortcomings—he was vain, self-absorbed, priggish,neglectful of his family—but never was there a more devoted amateur paleontologist. he wasalso lucky to have a devoted and observant wife. in 1822, while he was making a house callon a patient in rural sussex, mrs. mantell went for a stroll down a nearby lane and in a pile ofrubble that had been left to fill potholes she found a curious object—a curved brown stone,about the size of a small walnut. knowing her husband’s interest in fossils, and thinking itmight be one, she took it to him. mantell could see at once it was a fossilized tooth, and aftera little study became certain that it was from an animal that was herbivorous, reptilian,extremely large—tens of feet long—and from the cretaceous period. he was right on allcounts, but these were bold conclusions since nothing like it had been seen before or evenimagined.

    aware that his finding would entirely upend what was understood about the past, and urgedby his friend the reverend william buckland—he of the gowns and experimental appetite—to proceed with caution, mantell devoted three painstaking years to seeking evidence tosupport his conclusions. he sent the tooth to cuvier in paris for an opinion, but the greatfrenchman dismissed it as being from a hippopotamus. (cuvier later apologized handsomelyfor this uncharacteristic error.) one day while doing research at the hunterian museum inlondon, mantell fell into conversation with a fellow researcher who told him the tooth lookedvery like those of animals he had been studying, south american iguanas. a hastycomparison confirmed the resemblance. and so mantell’s creature became iguanodon , aftera basking tropical lizard to which it was not in any manner related.

    mantell prepared a paper for delivery to the royal society. unfortunately it emerged thatanother dinosaur had been found at a quarry in oxfordshire and had just been formallydescribed—by the reverend buckland, the very man who had urged him not to work in haste.

    it was the megalosaurus, and the name was actually suggested to buckland by his friend dr.

    james parkinson, the would-be radical and eponym for parkinson’s disease. buckland, it maybe recalled, was foremost a geologist, and he showed it with his work on megalosaurus. in hisreport, for the transactions of the geological society of london , he noted that the creature’steeth were not attached directly to the jawbone as in lizards but placed in sockets in themanner of crocodiles. but having noticed this much, buckland failed to realize what it meant:

    megalosaurus was an entirely new type of creature. so although his report demonstrated littleacuity or insight, it was still the first published description of a dinosaur, and so to him rather
    than the far more deserving mantell goes the credit for the discovery of this ancient line ofbeings.

    unaware that disappointment was going to be a continuing feature of his life, mantellcontinued hunting for fossils—he found another giant, the hylaeosaurus, in 1833—andpurchasing others from quarrymen and farmers until he had probably the largest fossilcollection in britain. mantell was an excellent doctor and equally gifted bone hunter, but hewas unable to support both his talents. as his collecting mania grew, he neglected his medicalpractice. soon fossils filled nearly the whole of his house in brighton and consumed much ofhis income. much of the rest went to underwriting the publication of books that few cared toown. illustrations of the geology of sussex , published in 1827, sold only fifty copies and lefthim ￡300 out of pocket—an uncomfortably substantial sum for the times.

    in some desperation mantell hit on the idea of turning his house into a museum andcharging admission, then belatedly realized that such a mercenary act would ruin his standingas a gentleman, not to mention as a scientist, and so he allowed people to visit the house forfree. they came in their hundreds, week after week, disrupting both his practice and his homelife. eventually he was forced to sell most of his collection to pay off his debts. soon after, hiswife left him, taking their four children with her.

    remarkably, his troubles were only just beginning.

    in the district of sydenham in south london, at a place called crystal palace park, therestands a strange and forgotten sight: the world’s first life-sized models of dinosaurs. not manypeople travel there these days, but once this was one of the most popular attractions inlondon—in effect, as richard fortey has noted, the world’s first theme park. quite a lotabout the models is not strictly correct. the iguanodon’s thumb has been placed on its nose,as a kind of spike, and it stands on four sturdy legs, making it look like a rather stout andawkwardly overgrown dog. (in life, the iguanodon did not crouch on all fours, but wasbipedal.) looking at them now you would scarcely guess that these odd and lumbering beastscould cause great rancor and bitterness, but they did. perhaps nothing in natural history hasbeen at the center of fiercer and more enduring hatreds than the line of ancient beasts knownas dinosaurs.

    at the time of the dinosaurs’ construction, sydenham was on the edge of london and itsspacious park was considered an ideal place to re-erect the famous crystal palace, the glassand cast-iron structure that had been the centerpiece of the great exhibition of 1851, and fromwhich the new park naturally took its name. the dinosaurs, built of concrete, were a kind ofbonus attraction. on new year’s eve 1853 a famous dinner for twenty-one prominentscientists was held inside the unfinished iguanodon. gideon mantell, the man who had foundand identified the iguanodon, was not among them. the person at the head of the table wasthe greatest star of the young science of paleontology. his name was richard owen and bythis time he had already devoted several productive years to making gideon mantell’s lifehell.

    owen had grown up in lancaster, in the north of england, where he had trained as a doctor.

    he was a born anatomist and so devoted to his studies that he sometimes illicitly borrowedlimbs, organs, and other parts from cadavers and took them home for leisurely dissection.

    once while carrying a sack containing the head of a black african sailor that he had just
    removed, owen slipped on a wet cobble and watched in horror as the head bounced awayfrom him down the lane and through the open doorway of a cottage, where it came to rest inthe front parlor. what the occupants had to say upon finding an unattached head rolling to ahalt at their feet can only be imagined. one assumes that they had not formed any terriblyadvanced conclusions when, an instant later, a fraught-looking young man rushed in,wordlessly retrieved the head, and rushed out again.

    in 1825, aged just twenty-one, owen moved to london and soon after was engaged by theroyal college of surgeons to help organize their extensive, but disordered, collections ofmedical and anatomical specimens. most of these had been left to the institution by johnhunter, a distinguished surgeon and tireless collector of medical curiosities, but had neverbeen catalogued or organized, largely because the paperwork explaining the significance ofeach had gone missing soon after hunter’s death.

    owen swiftly distinguished himself with his powers of organization and deduction. at thesame time he showed himself to be a peerless anatomist with instincts for reconstructionalmost on a par with the great cuvier in paris. he become such an expert on the anatomy ofanimals that he was granted first refusal on any animal that died at the london zoologicalgardens, and these he would invariably have delivered to his house for examination. once hiswife returned home to find a freshly deceased rhinoceros filling the front hallway. he quicklybecame a leading expert on all kinds of animals living and extinct—from platypuses,echidnas, and other newly discovered marsupials to the hapless dodo and the extinct giantbirds called moas that had roamed new zealand until eaten out of existence by the maoris. hewas the first to describe the archaeopteryx after its discovery in bavaria in 1861 and the firstto write a formal epitaph for the dodo. altogether he produced some six hundred anatomicalpapers, a prodigious output.

    but it was for his work with dinosaurs that owen is remembered. he coined the termdinosauria in 1841. it means “terrible lizard” and was a curiously inapt name. dinosaurs, aswe now know, weren’t all terrible—some were no bigger than rabbits and probably extremelyretiring—and the one thing they most emphatically were not was lizards, which are actually ofa much older (by thirty million years) lineage. owen was well aware that the creatures werereptilian and had at his disposal a perfectly good greek word, herpeton, but for some reasonchose not to use it. another, more excusable error (given the paucity of specimens at the time)was that dinosaurs constitute not one but two orders of reptiles: the bird-hipped ornithischiansand the lizard-hipped saurischians.

    owen was not an attractive person, in appearance or in temperament. a photograph fromhis late middle years shows him as gaunt and sinister, like the villain in a victorianmelodrama, with long, lank hair and bulging eyes—a face to frighten babies. in manner hewas cold and imperious, and he was without scruple in the furtherance of his ambitions. hewas the only person charles darwin was ever known to hate. even owen’s son (who soonafter killed himself) referred to his father’s “lamentable coldness of heart.”

    his undoubted gifts as an anatomist allowed him to get away with the most barefaceddishonesties. in 1857, the naturalist t. h. huxley was leafing through a new edition ofchurchill’s medical directory when he noticed that owen was listed as professor ofcomparative anatomy and physiology at the government school of mines, which rathersurprised huxley as that was the position he held. upon inquiring how churchill’s had madesuch an elemental error, he was told that the information had been provided to them by dr.

    owen himself. a fellow naturalist named hugh falconer, meanwhile, caught owen taking
    credit for one of his discoveries. others accused him of borrowing specimens, then denyinghe had done so. owen even fell into a bitter dispute with the queen’s dentist over the creditfor a theory concerning the physiology of teeth.

    he did not hesitate to persecute those whom he disliked. early in his career owen used hisinfluence at the zoological society to blackball a young man named robert grant whose onlycrime was to have shown promise as a fellow anatomist. grant was astonished to discover thathe was suddenly denied access to the anatomical specimens he needed to conduct hisresearch. unable to pursue his work, he sank into an understandably dispirited obscurity.

    but no one suffered more from owen’s unkindly attentions than the hapless andincreasingly tragic gideon mantell. after losing his wife, his children, his medical practice,and most of his fossil collection, mantell moved to london. there in 1841—the fateful yearin which owen would achieve his greatest glory for naming and identifying the dinosaurs—mantell was involved in a terrible accident. while crossing clapham common in a carriage,he somehow fell from his seat, grew entangled in the reins, and was dragged at a gallop overrough ground by the panicked horses. the accident left him bent, crippled, and in chronicpain, with a spine damaged beyond repair.

    capitalizing  on  mantell’s  enfeebled  state, owen set about systematically expungingmantell’s contributions from the record, renaming species that mantell had named yearsbefore and claiming credit for their discovery for himself. mantell continued to try to dooriginal research but owen used his influence at the royal society to ensure that most of hispapers were rejected. in 1852, unable to bear any more pain or persecution, mantell took hisown life. his deformed spine was removed and sent to the royal college of surgeonswhere—and now here’s an irony for you—it was placed in the care of richard owen, directorof the college’s hunterian museum.

    but the insults had not quite finished. soon after mantell’s death an arrestingly uncharitableobituary appeared in the literary gazette. in it mantell was characterized as a mediocreanatomist whose modest contributions to paleontology were limited by a “want of exactknowledge.” the obituary even removed the discovery of the iguanodon from him andcredited it instead to cuvier and owen, among others. though the piece carried no byline, thestyle was owen’s and no one in the world of the natural sciences doubted the authorship.

    by this stage, however, owen’s transgressions were beginning to catch up with him. hisundoing began when a committee of the royal society—a committee of which he happenedto be chairman—decided to award him its highest honor, the royal medal, for a paper he hadwritten on an extinct mollusc called the belemnite. “however,” as deborah cadbury notes inher excellent history of the period, terrible lizard, “this piece of work was not quite asoriginal as it appeared.” the belemnite, it turned out, had been discovered four years earlierby an amateur naturalist named chaning pearce, and the discovery had been fully reported ata meeting of the geological society. owen had been at that meeting, but failed to mentionthis when he presented a report of his own to the royal society—in which, not incidentally,he rechristened the creature belemnites owenii in his own honor. although owen was allowedto keep the royal medal, the episode left a permanent tarnish on his reputation, even amonghis few remaining supporters.

    eventually huxley managed to do to owen what owen had done to so many others: he hadhim voted off the councils of the zoological and royal societies. as a final insult huxleybecame the new hunterian professor at the royal college of surgeons.

    owen would never again do important research, but the latter half of his career was devotedto one unexceptionable pursuit for which we can all be grateful. in 1856 he became head ofthe natural history section of the british museum, in which capacity he became the drivingforce behind the creation of london’s natural history museum. the grand and belovedgothic heap in south kensington, opened in 1880, is almost entirely a testament to his vision.

    before owen, museums were designed primarily for the use and edification of the elite, andeven then it was difficult to gain access. in the early days of the british museum, prospectivevisitors had to make a written application and undergo a brief interview to determine if theywere fit to be admitted at all. they then had to return a second time to pick up a ticket—that isassuming they had passed the interview—and finally come back a third time to view themuseum’s treasures. even then they were whisked through in groups and not allowed tolinger. owen’s plan was to welcome everyone, even to the point of encouraging workingmento visit in the evening, and to devote most of the museum’s space to public displays. he evenproposed, very radically, to put informative labels on each display so that people couldappreciate what they were viewing. in this, somewhat unexpectedly, he was opposed by t. h.

    huxley, who believed that museums should be primarily research institutes. by making thenatural history museum an institution for everyone, owen transformed our expectations ofwhat museums are for.

    still, his altruism in general toward his fellow man did not deflect him from more personalrivalries. one of his last official acts was to lobby against a proposal to erect a statue inmemory of charles darwin. in this he failed—though he did achieve a certain belated,inadvertent triumph. today his statue commands a masterly view from the staircase of themain hall in the natural history museum, while darwin and t. h. huxley are consignedsomewhat obscurely to the museum coffee shop, where they stare gravely over peoplesnacking on cups of tea and jam doughnuts.

    it would be reasonable to suppose that richard owen’s petty rivalries marked the low pointof nineteenth-century paleontology, but in fact worse was to come, this time from overseas. inamerica in the closing decades of the century there arose a rivalry even more spectacularlyvenomous, if not quite as destructive. it was between two strange and ruthless men, edwarddrinker cope and othniel charles marsh.

    they had much in common. both were spoiled, driven, self-centered, quarrelsome, jealous,mistrustful, and ever unhappy. between them they changed the world of paleontology.

    they began as mutual friends and admirers, even naming fossil species after each other,and spent a pleasant week together in 1868. however, something then went wrong betweenthem—nobody is quite sure what—and by the following year they had developed an enmitythat would grow into consuming hatred over the next thirty years. it is probably safe to saythat no two people in the natural sciences have ever despised each other more.

    marsh, the elder of the two by eight years, was a retiring and bookish fellow, with a trimbeard and dapper manner, who spent little time in the field and was seldom very good atfinding things when he was there. on a visit to the famous dinosaur fields of como bluff,wyoming, he failed to notice the bones that were, in the words of one historian, “lyingeverywhere like logs.” but he had the means to buy almost anything he wanted. although hecame from a modest background—his father was a farmer in upstate new york—his uncle
    was the supremely rich and extraordinarily indulgent financier george peabody. when marshshowed an interest in natural history, peabody had a museum built for him at yale andprovided funds sufficient for marsh to fill it with almost whatever took his fancy.

    cope was born more directly into privilege—his father was a rich philadelphiabusinessman—and was by far the more adventurous of the two. in the summer of 1876 inmontana while george armstrong custer and his troops were being cut down at little bighorn, cope was out hunting for bones nearby. when it was pointed out to him that this wasprobably not the most prudent time to be taking treasures from indian lands, cope thought fora minute and decided to press on anyway. he was having too good a season. at one point heran into a party of suspicious crow indians, but he managed to win them over by repeatedlytaking out and replacing his false teeth.

    for a decade or so, marsh and cope’s mutual dislike primarily took the form of quietsniping, but in 1877 it erupted into grandiose dimensions. in that year a coloradoschoolteacher named arthur lakes found bones near morrison while out hiking with a friend.

    recognizing the bones as coming from a “gigantic saurian,” lakes thoughtfully dispatchedsome samples to both marsh and cope. a delighted cope sent lakes a hundred dollars for histrouble and asked him not to tell anyone of his discovery, especially marsh. confused, lakesnow asked marsh to pass the bones on to cope. marsh did so, but it was an affront that hewould never forget.

    it also marked the start of a war between the two that became increasingly bitter,underhand, and often ridiculous. they sometimes stooped to one team’s diggers throwingrocks at the other team’s. cope was caught at one point jimmying open crates that belonged tomarsh. they insulted each other in print and each poured scorn on the other’s results.

    seldom—perhaps never—has science been driven forward more swiftly and successfully byanimosity. over the next several years the two men between them increased the number ofknown dinosaur species in america from 9 to almost 150. nearly every dinosaur that theaverage person can name—stegosaurus, brontosaurus, diplodocus, triceratops—was found byone or the other of them.

    1unfortunately, they worked in such reckless haste that they oftenfailed to note that a new discovery was something already known. between them theymanaged to “discover” a species calleduintatheres anceps no fewer than twenty-two times. ittook years to sort out some of the classification messes they made. some are not sorted outyet.

    of the two, cope’s scientific legacy was much the more substantial. in a breathtakinglyindustrious career, he wrote some 1,400 learned papers and described almost 1,300 newspecies of fossil (of all types, not just dinosaurs)—more than double marsh’s output in bothcases. cope might have done even more, but unfortunately he went into a rather precipitatedescent in his later years. having inherited a fortune in 1875, he invested unwisely in silverand lost everything. he ended up living in a single room in a philadelphia boarding house,surrounded by books, papers, and bones. marsh by contrast finished his days in a splendidmansion in new haven. cope died in 1897, marsh two years later.

    in his final years, cope developed one other interesting obsession. it became his earnestwish to be declared the type specimen forhomo sapiens —that is, that his bones would be theofficial set for the human race. normally, the type specimen of a species is the first set of1the notable exception being the tyrannosaurus rex, which was found by barnum brown in 1902.

    bones found, but since no first set of homo sapiens bones exists, there was a vacancy, whichcope desired to fill. it was an odd and vain wish, but no one could think of any grounds tooppose it. to that end, cope willed his bones to the wistar institute, a learned society inphiladelphia endowed by the descendants of the seemingly inescapable caspar wistar.

    unfortunately, after his bones were prepared and assembled, it was found that they showedsigns of incipient syphilis, hardly a feature one would wish to preserve in the type specimenfor one’s own race. so cope’s petition and his bones were quietly shelved. there is still notype specimen for modern humans.

    as for the other players in this drama, owen died in 1892, a few years before cope ormarsh. buckland ended up by losing his mind and finished his days a gibbering wreck in alunatic asylum in clapham, not far from where mantell had suffered his crippling accident.

    mantell’s twisted spine remained on display at the hunterian museum for nearly a centurybefore being mercifully obliterated by a german bomb in the blitz. what remained ofmantell’s collection after his death passed on to his children, and much of it was taken to newzealand by his son walter, who emigrated there in 1840. walter became a distinguished kiwi,eventually attaining the office of minister of native affairs. in 1865 he donated the primespecimens from his father’s collection, including the famous iguanodon tooth, to the colonialmuseum (now the museum of new zealand) in wellington, where they have remained eversince. the iguanodon tooth that started it all—arguably the most important tooth inpaleontology—is no longer on display.

    of course dinosaur hunting didn’t end with the deaths of the great nineteenth-century fossilhunters. indeed, to a surprising extent it had only just begun. in 1898, the year that fellbetween the deaths of cope and marsh, a trove greater by far than anything found before wasdiscovered—noticed, really—at a place called bone cabin quarry, only a few miles frommarsh’s prime hunting ground at como bluff, wyoming. there, hundreds and hundreds offossil bones were to be found weathering out of the hills. they were so numerous, in fact, thatsomeone had built a cabin out of them—hence the name. in just the first two seasons, 100,000pounds of ancient bones were excavated from the site, and tens of thousands of pounds morecame in each of the half dozen years that followed.

    the upshot is that by the turn of the twentieth century, paleontologists had literally tons ofold bones to pick over. the problem was that they still didn’t have any idea how old any ofthese bones were. worse, the agreed ages for the earth couldn’t comfortably support thenumbers of eons and ages and epochs that the past obviously contained. if earth were reallyonly twenty million years old or so, as the great lord kelvin insisted, then whole orders ofancient creatures must have come into being and gone out again practically in the samegeological instant. it just made no sense.

    other scientists besides kelvin turned their minds to the problem and came up with resultsthat only deepened the uncertainty. samuel haughton, a respected geologist at trinity collegein dublin, announced an estimated age for the earth of 2,300 million years—way beyondanything anybody else was suggesting. when this was drawn to his attention, he recalculatedusing the same data and put the figure at 153 million years. john joly, also of trinity, decidedto give edmond halley’s ocean salts idea a whirl, but his method was based on so manyfaulty assumptions that he was hopelessly adrift. he calculated that the earth was 89 millionyears old—an age that fit neatly enough with kelvin’s assumptions but unfortunately not withreality.

    such was the confusion that by the close of the nineteenth century, depending on whichtext you consulted, you could learn that the number of years that stood between us and thedawn of complex life in the cambrian period was 3 million, 18 million, 600 million, 794million, or 2.4 billion—or some other number within that range. as late as 1910, one of themost respected estimates, by the american george becker, put the earth’s age at perhaps aslittle as 55 million years.

    just when matters seemed most intractably confused, along came another extraordinaryfigure with a novel approach. he was a bluff and brilliant new zealand farm boy namedernest rutherford, and he produced pretty well irrefutable evidence that the earth was at leastmany hundreds of millions of years old, probably rather more.

    remarkably, his evidence was based on alchemy—natural, spontaneous, scientificallycredible, and wholly non-occult, but alchemy nonetheless. newton, it turned out, had not beenso wrong after all. and exactly how that came to be is of course another story.

    7    ELEMENTAL MATTERSCHEMISTRY

    as an earnest and respectable science is often said to date from 1661, whenrobert boyle of oxford published the sceptical chymist —the first work to distinguishbetween chemists and alchemists—but it was a slow and often erratic transition. into theeighteenth century scholars could feel oddly comfortable in both camps—like the germanjohann becher, who produced an unexceptionable work on mineralogy called physicasubterranea , but who also was certain that, given the right materials, he could make himselfinvisible.

    perhaps nothing better typifies the strange and often accidental nature of chemical sciencein its early days than a discovery made by a german named hennig brand in 1675. brandbecame convinced that gold could somehow be distilled from human urine. (the similarity ofcolor seems to have been a factor in his conclusion.) he assembled fifty buckets of humanurine, which he kept for months in his cellar. by various recondite processes, he converted theurine first into a noxious paste and then into a translucent waxy substance. none of it yieldedgold, of course, but a strange and interesting thing did happen. after a time, the substancebegan to glow. moreover, when exposed to air, it often spontaneously burst into flame.

    the commercial potential for the stuff—which soon became known as phosphorus, fromgreek and latin roots meaning “light bearing”—was not lost on eager businesspeople, but thedifficulties of manufacture made it too costly to exploit. an ounce of phosphorus retailed forsix guineas—perhaps five hundred dollars in today’s money—or more than gold.

    at first, soldiers were called on to provide the raw material, but such an arrangement washardly conducive to industrial-scale production. in the 1750s a swedish chemist named karl(or carl) scheele devised a way to manufacture phosphorus in bulk without the slop or smellof urine. it was largely because of this mastery of phosphorus that sweden became, andremains, a leading producer of matches.

    scheele was both an extraordinary and extraordinarily luckless fellow. a poor pharmacistwith little in the way of advanced apparatus, he discovered eight elements—chlorine, fluorine,manganese, barium, molybdenum, tungsten, nitrogen, and oxygen—and got credit for none ofthem. in every case, his finds were either overlooked or made it into publication aftersomeone else had made the same discovery independently. he also discovered many usefulcompounds, among them ammonia, glycerin, and tannic acid, and was the first to see thecommercial potential of chlorine as a bleach—all breakthroughs that made other peopleextremely wealthy.

    scheele’s one notable shortcoming was a curious insistence on tasting a little of everythinghe worked with, including such notoriously disagreeable substances as mercury, prussic acid(another of his discoveries), and hydrocyanic acid—a compound so famously poisonous that150 years later erwin schr?dinger chose it as his toxin of choice in a famous thoughtexperiment (see page 146). scheele’s rashness eventually caught up with him. in 1786, agedjust forty-three, he was found dead at his workbench surrounded by an array of toxicchemicals, any one of which could have accounted for the stunned and terminal look on hisface.

    were the world just and swedish-speaking, scheele would have enjoyed universal acclaim.

    instead credit has tended to lodge with more celebrated chemists, mostly from the english-speaking world. scheele discovered oxygen in 1772, but for various heartbreakingly complicated reasons could not get his paper published in a timely manner. instead credit wentto joseph priestley, who discovered the same element independently, but latterly, in thesummer of 1774. even more remarkable was scheele’s failure to receive credit for thediscovery of chlorine. nearly all textbooks still attribute chlorine’s discovery to humphrydavy, who did indeed find it, but thirty-six years after scheele had.

    although chemistry had come a long way in the century that separated newton and boylefrom scheele and priestley and henry cavendish, it still had a long way to go. right up to theclosing years of the eighteenth century (and in priestley’s case a little beyond) scientistseverywhere searched for, and sometimes believed they had actually found, things that justweren’t there: vitiated airs, dephlogisticated marine acids, phloxes, calxes, terraqueousexhalations, and, above all, phlogiston, the substance that was thought to be the active agentin combustion. somewhere in all this, it was thought, there also resided a mysterious élanvital, the force that brought inanimate objects to life. no one knew where this ethereal essencelay, but two things seemed probable: that you could enliven it with a jolt of electricity (anotion mary shelley exploited to full effect in her novel frankenstein ) and that it existed insome substances but not others, which is why we ended up with two branches of chemistry:

    organic (for those substances that were thought to have it) and inorganic (for those that didnot).

    someone of insight was needed to thrust chemistry into the modern age, and it was thefrench who provided him. his name was antoine-laurent lavoisier. born in 1743, lavoisierwas a member of the minor nobility (his father had purchased a title for the family). in 1768,he bought a practicing share in a deeply despised institution called the ferme générale (orgeneral farm), which collected taxes and fees on behalf of the government. althoughlavoisier himself was by all accounts mild and fair-minded, the company he worked for wasneither. for one thing, it did not tax the rich but only the poor, and then often arbitrarily. forlavoisier, the appeal of the institution was that it provided him with the wealth to follow hisprincipal devotion, science. at his peak, his personal earnings reached 150,000 livres a year—perhaps $20 million in today’s money.

    three years after embarking on this lucrative career path, he married the fourteen-year-olddaughter of one of his bosses. the marriage was a meeting of hearts and minds both. madamelavoisier had an incisive intellect and soon was working productively alongside her husband.

    despite the demands of his job and busy social life, they managed to put in five hours ofscience on most days—two in the early morning and three in the evening—as well as thewhole of sunday, which they called their jour de bonheur (day of happiness). somehowlavoisier also found the time to be commissioner of gunpowder, supervise the building of awall around paris to deter smugglers, help found the metric system, and coauthor thehandbook méthode de nomenclature chimique , which became the bible for agreeing on thenames of the elements.

    as a leading member of the académie royale des sciences, he was also required to take aninformed and active interest in whatever was topical—hypnotism, prison reform, therespiration of insects, the water supply of paris. it was in such a capacity in 1780 thatlavoisier made some dismissive remarks about a new theory of combustion that had beensubmitted to the academy by a hopeful young scientist. the theory was indeed wrong, but thescientist never forgave him. his name was jean-paul marat.

    the one thing lavoisier never did was discover an element. at a time when it seemed as ifalmost anybody with a beaker, a flame, and some interesting powders could discover something new—and when, not incidentally, some two-thirds of the elements were yet to befound—lavoisier failed to uncover a single one. it certainly wasn’t for want of beakers.

    lavoisier had thirteen thousand of them in what was, to an almost preposterous degree, thefinest private laboratory in existence.

    instead he took the discoveries of others and made sense of them. he threw out phlogistonand mephitic airs. he identified oxygen and hydrogen for what they were and gave them boththeir modern names. in short, he helped to bring rigor, clarity, and method to chemistry.

    and his fancy equipment did in fact come in very handy. for years, he and madamelavoisier occupied themselves with extremely exacting studies requiring the finestmeasurements. they determined, for instance, that a rusting object doesn’t lose weight, aseveryone had long assumed, but gains weight—an extraordinary discovery. somehow as itrusted the object was attracting elemental particles from the air. it was the first realization thatmatter can be transformed but not eliminated. if you burned this book now, its matter wouldbe changed to ash and smoke, but the net amount of stuff in the universe would be the same.

    this became known as the conservation of mass, and it was a revolutionary concept.

    unfortunately, it coincided with another type of revolution—the french one—and for this onelavoisier was entirely on the wrong side.

    not only was he a member of the hated ferme générale, but he had enthusiastically builtthe wall that enclosed paris—an edifice so loathed that it was the first thing attacked by therebellious citizens. capitalizing on this, in 1791 marat, now a leading voice in the nationalassembly, denounced lavoisier and suggested that it was well past time for his hanging.

    soon afterward the ferme générale was shut down. not long after this marat was murderedin his bath by an aggrieved young woman named charlotte corday, but by this time it was toolate for lavoisier.

    in 1793, the reign of terror, already intense, ratcheted up to a higher gear. in octobermarie antoinette was sent to the guillotine. the following month, as lavoisier and his wifewere making tardy plans to slip away to scotland, lavoisier was arrested. in may he andthirty-one fellow farmers-general were brought before the revolutionary tribunal (in acourtroom presided over by a bust of marat). eight were granted acquittals, but lavoisier andthe others were taken directly to the place de la revolution (now the place de la concorde),site of the busiest of french guillotines. lavoisier watched his father-in-law beheaded, thenstepped up and accepted his fate. less than three months later, on july 27, robespierrehimself was dispatched in the same way and in the same place, and the reign of terrorswiftly ended.

    a hundred years after his death, a statue of lavoisier was erected in paris and muchadmired until someone pointed out that it looked nothing like him. under questioning thesculptor admitted that he had used the head of the mathematician and philosopher the marquisde condorcet—apparently he had a spare—in the hope that no one would notice or, havingnoticed, would care. in the second regard he was correct. the statue of lavoisier-cum-condorcet was allowed to remain in place for another half century until the second worldwar when, one morning, it was taken away and melted down for scrap.

    in the early 1800s there arose in england a fashion for inhaling nitrous oxide, or laughinggas, after it was discovered that its use “was attended by a highly pleasurable thrilling.” for
    the next half century it would be the drug of choice for young people. one learned body, theaskesian society, was for a time devoted to little else. theaters put on “laughing gasevenings” where volunteers could refresh themselves with a robust inhalation and thenentertain the audience with their comical staggerings.

    it wasn’t until 1846 that anyone got around to finding a practical use for nitrous oxide, asan anesthetic. goodness knows how many tens of thousands of people suffered unnecessaryagonies under the surgeon’s knife because no one thought of the gas’s most obvious practicalapplication.

    i mention this to make the point that chemistry, having come so far in the eighteenthcentury, rather lost its bearings in the first decades of the nineteenth, in much the way thatgeology would in the early years of the twentieth. partly it was to do with the limitations ofequipment—there were, for instance, no centrifuges until the second half of the century,severely restricting many kinds of experiments—and partly it was social. chemistry was,generally speaking, a science for businesspeople, for those who worked with coal and potashand dyes, and not gentlemen, who tended to be drawn to geology, natural history, and physics.

    (this was slightly less true in continental europe than in britain, but only slightly.) it isperhaps telling that one of the most important observations of the century, brownian motion,which established the active nature of molecules, was made not by a chemist but by a scottishbotanist, robert brown. (what brown noticed, in 1827, was that tiny grains of pollensuspended in water remained indefinitely in motion no matter how long he gave them tosettle. the cause of this perpetual motion—namely the actions of invisible molecules—waslong a mystery.)things might have been worse had it not been for a splendidly improbable character namedcount von rumford, who, despite the grandeur of his title, began life in woburn,massachusetts, in 1753 as plain benjamin thompson. thompson was dashing and ambitious,“handsome in feature and figure,” occasionally courageous and exceedingly bright, butuntroubled by anything so inconveniencing as a scruple. at nineteen he married a rich widowfourteen years his senior, but at the outbreak of revolution in the colonies he unwisely sidedwith the loyalists, for a time spying on their behalf. in the fateful year of 1776, facing arrest“for lukewarmness in the cause of liberty,” he abandoned his wife and child and fled justahead of a mob of anti-royalists armed with buckets of hot tar, bags of feathers, and anearnest desire to adorn him with both.

    he decamped first to england and then to germany, where he served as a military advisorto the government of bavaria, so impressing the authorities that in 1791 he was named countvon rumford of the holy roman empire. while in munich, he also designed and laid out thefamous park known as the english garden.

    in between these undertakings, he somehow found time to conduct a good deal of solidscience. he became the world’s foremost authority on thermodynamics and the first toelucidate the principles of the convection of fluids and the circulation of ocean currents. healso invented several useful objects, including a drip coffeemaker, thermal underwear, and atype of range still known as the rumford fireplace. in 1805, during a sojourn in france, hewooed and married madame lavoisier, widow of antoine-laurent. the marriage was not asuccess and they soon parted. rumford stayed on in france, where he died, universallyesteemed by all but his former wives, in 1814.

    but our purpose in mentioning him here is that in 1799, during a comparatively briefinterlude in london, he founded the royal institution, yet another of the many learnedsocieties that popped into being all over britain in the late eighteenth and early nineteenthcenturies. for a time it was almost the only institution of standing to actively promote theyoung science of chemistry, and that was thanks almost entirely to a brilliant young mannamed humphry davy, who was appointed the institution’s professor of chemistry shortlyafter its inception and rapidly gained fame as an outstanding lecturer and productiveexperimentalist.

    soon after taking up his position, davy began to bang out new elements one afteranother—potassium, sodium, magnesium, calcium, strontium, and aluminum or aluminium,depending on which branch of english you favor.

    1he discovered so many elements not somuch because he was serially astute as because he developed an ingenious technique ofapplying electricity to a molten substance—electrolysis, as it is known. altogether hediscovered a dozen elements, a fifth of the known total of his day. davy might have done farmore, but unfortunately as a young man he developed an abiding attachment to the buoyantpleasures of nitrous oxide. he grew so attached to the gas that he drew on it (literally) three orfour times a day. eventually, in 1829, it is thought to have killed him.

    fortunately more sober types were at work elsewhere. in 1808, a dour quaker named johndalton became the first person to intimate the nature of an atom (progress that will bediscussed more completely a little further on), and in 1811 an italian with the splendidlyoperatic name of lorenzo romano amadeo carlo avogadro, count of quarequa and cerreto,made a discovery that would prove highly significant in the long term—namely, that twoequal volumes of gases of any type, if kept at the same pressure and temperature, will containidentical numbers of molecules.

    two things were notable about avogadro’s principle, as it became known. first, itprovided a basis for more accurately measuring the size and weight of atoms. usingavogadro’s mathematics, chemists were eventually able to work out, for instance, that atypical atom had a diameter of 0.00000008 centimeters, which is very little indeed. andsecond, almost no one knew about avogadro’s appealingly simple principle for almost fiftyyears.

    2partly this was because avogadro himself was a retiring fellow—he worked alone,corresponded very little with fellow scientists, published few papers, and attended nomeetings—but also it was because there were no meetings to attend and few chemicaljournals in which to publish. this is a fairly extraordinary fact. the industrial revolution was1the confusion over the aluminum/aluminium spelling arose b cause of some uncharacteristic indecisiveness ondavys part. when he first isolated the element in 1808, he called it alumium. for son reason he thought better ofthat and changed it to aluminum four years later. americans dutifully adopted the new term, but mai britishusers disliked aluminum, pointing out that it disrupted the -ium pattern established by sodium, calcium, andstrontium, so they added a vowel and syllable.

    2the principle led to the much later adoption of avogadros number, a basic unit of measure in chemistry, whichwas named for avogadro long after his death. it is the number of molecules found in 2.016 grams of hydrogengas (or an equal volume of any other gas). its value is placed at 6.0221367 x 1023, which is an enormously largenumber. chemistry students have long amused themselves by computing just how large a number it is, so i canreport that it is equivalent to the number of popcorn kernels needed to cover the united states to a depth of ninemiles, or cupfuls of water in the pacific ocean, or soft drink cans that would, evenly stacked, cover the earth to adepth of 200 miles. an equivalent number of american pennies would be enough to make every person on eartha dollar trillionaire. it is a big number.

    driven in large part by developments in chemistry, and yet as an organized science chemistrybarely existed for decades.

    the chemical society of london was not founded until 1841 and didn’t begin to produce aregular journal until 1848, by which time most learned societies in britain—geological,geographical, zoological, horticultural, and linnaean (for naturalists and botanists)—were atleast twenty years old and often much more. the rival institute of chemistry didn’t come intobeing until 1877, a year after the founding of the american chemical society. becausechemistry was so slow to get organized, news of avogadro’s important breakthrough of 1811didn’t begin to become general until the first international chemistry congress, in karlsruhe,in 1860.

    because chemists for so long worked in isolation, conventions were slow to emerge. untilwell into the second half of the century, the formula h2o2might mean water to one chemistbut hydrogen peroxide to another. c2h4could signify ethylene or marsh gas. there was hardlya molecule that was uniformly represented everywhere.

    chemists also used a bewildering variety of symbols and abbreviations, often self-invented.

    sweden’s j. j. berzelius brought a much-needed measure of order to matters by decreeing thatthe elements be abbreviated on the basis of their greek or latin names, which is why theabbreviation for iron is fe (from the latin ferrum ) and that for silver is ag (from the latinargentum ). that so many of the other abbreviations accord with their english names (n fornitrogen, o for oxygen, h for hydrogen, and so on) reflects english’s latinate nature, not itsexalted status. to indicate the number of atoms in a molecule, berzelius employed asuperscript notation, as in h2o. later, for no special reason, the fashion became to render thenumber as subscript: h2o.

    despite the occasional tidyings-up, chemistry by the second half of the nineteenth centurywas in something of a mess, which is why everybody was so pleased by the rise toprominence in 1869 of an odd and crazed-looking professor at the university of st. petersburgnamed dmitri ivanovich mendeleyev.

    mendeleyev (also sometimes spelled mendeleev or mendeléef) was born in 1834 attobolsk, in the far west of siberia, into a well-educated, reasonably prosperous, and verylarge family—so large, in fact, that history has lost track of exactly how many mendeleyevsthere were: some sources say there were fourteen children, some say seventeen. all agree, atany rate, that dmitri was the youngest. luck was not always with the mendeleyevs. whendmitri was small his father, the headmaster of a local school, went blind and his mother hadto go out to work. clearly an extraordinary woman, she eventually became the manager of asuccessful glass factory. all went well until 1848, when the factory burned down and thefamily was reduced to penury. determined to get her youngest child an education, theindomitable mrs. mendeleyev hitchhiked with young dmitri four thousand miles to st.

    petersburg—that’s equivalent to traveling from london to equatorial guinea—and depositedhim at the institute of pedagogy. worn out by her efforts, she died soon after.

    mendeleyev dutifully completed his studies and eventually landed a position at the localuniversity. there he was a competent but not terribly outstanding chemist, known more forhis wild hair and beard, which he had trimmed just once a year, than for his gifts in thelaboratory.

    however, in 1869, at the age of thirty-five, he began to toy with a way to arrange theelements. at the time, elements were normally grouped in two ways—either by atomic weight(using avogadro’s principle) or by common properties (whether they were metals or gases,for instance). mendeleyev’s breakthrough was to see that the two could be combined in asingle table.

    as is often the way in science, the principle had actually been anticipated three yearspreviously by an amateur chemist in england named john newlands. he suggested that whenelements were arranged by weight they appeared to repeat certain properties—in a sense toharmonize—at every eighth place along the scale. slightly unwisely, for this was an ideawhose time had not quite yet come, newlands called it the law of octaves and likened thearrangement to the octaves on a piano keyboard. perhaps there was something in newlands’smanner of presentation, but the idea was considered fundamentally preposterous and widelymocked. at gatherings, droller members of the audience would sometimes ask him if he couldget his elements to play them a little tune. discouraged, newlands gave up pushing the ideaand soon dropped from view altogether.

    mendeleyev used a slightly different approach, placing his elements into groups of seven,but employed fundamentally the same principle. suddenly the idea seemed brilliant andwondrously perceptive. because the properties repeated themselves periodically, the inventionbecame known as the periodic table.

    mendeleyev was said to have been inspired by the card game known as solitaire in northamerica and patience elsewhere, wherein cards are arranged by suit horizontally and bynumber vertically. using a broadly similar concept, he arranged the elements in horizontalrows called periods and vertical columns called groups. this instantly showed one set ofrelationships when read up and down and another when read from side to side. specifically,the vertical columns put together chemicals that have similar properties. thus copper sits ontop of silver and silver sits on top of gold because of their chemical affinities as metals, whilehelium, neon, and argon are in a column made up of gases. (the actual, formal determinant inthe ordering is something called their electron valences, for which you will have to enroll innight classes if you wish an understanding.) the horizontal rows, meanwhile, arrange thechemicals in ascending order by the number of protons in their nuclei—what is known as theiratomic number.

    the structure of atoms and the significance of protons will come in a following chapter, sofor the moment all that is necessary is to appreciate the organizing principle: hydrogen hasjust one proton, and so it has an atomic number of one and comes first on the chart; uraniumhas ninety-two protons, and so it comes near the end and has an atomic number of ninety-two.

    in this sense, as philip ball has pointed out, chemistry really is just a matter of counting.

    (atomic number, incidentally, is not to be confused with atomic weight, which is the numberof protons plus the number of neutrons in a given element.) there was still a great deal thatwasn’t known or understood. hydrogen is the most common element in the universe, and yetno one would guess as much for another thirty years. helium, the second most abundantelement, had only been found the year before—its existence hadn’t even been suspectedbefore that—and then not on earth but in the sun, where it was found with a spectroscopeduring a solar eclipse, which is why it honors the greek sun god helios. it wouldn’t beisolated until 1895. even so, thanks to mendeleyev’s invention, chemistry was now on a firmfooting.

    for most of us, the periodic table is a thing of beauty in the abstract, but for chemists itestablished an immediate orderliness and clarity that can hardly be overstated. “without adoubt, the periodic table of the chemical elements is the most elegant organizational chartever devised,” wrote robert e. krebs in the history and use of our earth’s chemicalelements, and you can find similar sentiments in virtually every history of chemistry in print.

    today we have “120 or so” known elements—ninety-two naturally occurring ones plus acouple of dozen that have been created in labs. the actual number is slightly contentiousbecause the heavy, synthesized elements exist for only millionths of seconds and chemistssometimes argue over whether they have really been detected or not. in mendeleyev’s dayjust sixty-three elements were known, but part of his cleverness was to realize that theelements as then known didn’t make a complete picture, that many pieces were missing. histable predicted, with pleasing accuracy, where new elements would slot in when they werefound.

    no one knows, incidentally, how high the number of elements might go, though anythingbeyond 168 as an atomic weight is considered “purely speculative,” but what is certain is thatanything that is found will fit neatly into mendeleyev’s great scheme.

    the nineteenth century held one last great surprise for chemists. it began in 1896 whenhenri becquerel in paris carelessly left a packet of uranium salts on a wrapped photographicplate in a drawer. when he took the plate out some time later, he was surprised to discoverthat the salts had burned an impression in it, just as if the plate had been exposed to light. thesalts were emitting rays of some sort.

    considering the importance of what he had found, becquerel did a very strange thing: heturned the matter over to a graduate student for investigation. fortunately the student was arecent émigré from poland named marie curie. working with her new husband, pierre, curiefound that certain kinds of rocks poured out constant and extraordinary amounts of energy,yet without diminishing in size or changing in any detectable way. what she and her husbandcouldn’t know—what no one could know until einstein explained things the followingdecade—was that the rocks were converting mass into energy in an exceedingly efficient way.

    marie curie dubbed the effect “radioactivity.” in the process of their work, the curies alsofound two new elements—polonium, which they named after her native country, and radium.

    in 1903 the curies and becquerel were jointly awarded the nobel prize in physics. (mariecurie would win a second prize, in chemistry, in 1911, the only person to win in bothchemistry and physics.)at mcgill university in montreal the young new zealand–born ernest rutherford becameinterested in the new radioactive materials. with a colleague named frederick soddy hediscovered that immense reserves of energy were bound up in these small amounts of matter,and that the radioactive decay of these reserves could account for most of the earth’s warmth.

    they also discovered that radioactive elements decayed into other elements—that one dayyou had an atom of uranium, say, and the next you had an atom of lead. this was trulyextraordinary. it was alchemy, pure and simple; no one had ever imagined that such a thingcould happen naturally and spontaneously.

    ever the pragmatist, rutherford was the first to see that there could be a valuable practicalapplication in this. he noticed that in any sample of radioactive material, it always took the
    same amount of time for half the sample to decay—the celebrated half-life—and that thissteady, reliable rate of decay could be used as a kind of clock. by calculating backwards fromhow much radiation a material had now and how swiftly it was decaying, you could work outits age. he tested a piece of pitchblende, the principal ore of uranium, and found it to be 700million years old—very much older than the age most people were prepared to grant theearth.

    in the spring of 1904, rutherford traveled to london to give a lecture at the royalinstitution—the august organization founded by count von rumford only 105 years before,though that powdery and periwigged age now seemed a distant eon compared with the roll-your-sleeves-up robustness of the late victorians. rutherford was there to talk about his newdisintegration theory of radioactivity, as part of which he brought out his piece of pitchblende.

    tactfully—for the aging kelvin was present, if not always fully awake—rutherford notedthat kelvin himself had suggested that the discovery of some other source of heat wouldthrow his calculations out. rutherford had found that other source. thanks to radioactivity theearth could be—and self-evidently was—much older than the twenty-four million yearskelvin’s calculations allowed.

    kelvin beamed at rutherford’s respectful presentation, but was in fact unmoved. he neveraccepted the revised figures and to his dying day believed his work on the age of the earth hismost astute and important contribution to science—far greater than his work onthermodynamics.

    as  with  most  scientific  revolutions,  rutherford’s new findings were not universallyaccepted. john joly of dublin strenuously insisted well into the 1930s that the earth was nomore than eighty-nine million years old, and was stopped only then by his own death. othersbegan to worry that rutherford had now given them too much time. but even withradiometric dating, as decay measurements became known, it would be decades before we gotwithin a billion years or so of earth’s actual age. science was on the right track, but still wayout.

    kelvin died in 1907. that year also saw the death of dmitri mendeleyev. like kelvin, hisproductive work was far behind him, but his declining years were notably less serene. as heaged, mendeleyev became increasingly eccentric—he refused to acknowledge the existenceof radiation or the electron or anything else much that was new—and difficult. his finaldecades were spent mostly storming out of labs and lecture halls all across europe. in 1955,element 101 was named mendelevium in his honor. “appropriately,” notes paul strathern, “itis an unstable element.”

    radiation, of course, went on and on, literally and in ways nobody expected. in the early1900s pierre curie began to experience clear signs of radiation sickness—notably dull achesin his bones and chronic feelings of malaise—which doubtless would have progressedunpleasantly. we shall never know for certain because in 1906 he was fatally run over by acarriage while crossing a paris street.

    marie curie spent the rest of her life working with distinction in the field, helping to foundthe celebrated radium institute of the university of paris in 1914. despite her two nobelprizes, she was never elected to the academy of sciences, in large part because after the deathof pierre she conducted an affair with a married physicist that was sufficiently indiscreet toscandalize even the french—or at least the old men who ran the academy, which is perhapsanother matter.

    for a long time it was assumed that anything so miraculously energetic as radioactivitymust be beneficial. for years, manufacturers of toothpaste and laxatives put radioactivethorium in their products, and at least until the late 1920s the glen springs hotel in the fingerlakes region of new york (and doubtless others as well) featured with pride the therapeuticeffects of its “radioactive mineral springs.” radioactivity wasn’t banned in consumerproducts until 1938. by this time it was much too late for madame curie, who died ofleukemia in 1934. radiation, in fact, is so pernicious and long lasting that even now herpapers from the 1890s—even her cookbooks—are too dangerous to handle. her lab books arekept in lead-lined boxes, and those who wish to see them must don protective clothing.

    thanks to the devoted and unwittingly high-risk work of the first atomic scientists, by the early years of the twentieth century it was becoming clear that earth was unquestionably venerable, though another half century of science would have to be done before anyone could confidently say quite how venerable. science, meanwhile, was about to get a new age of it sown—the atomic one.

  • 史蒂芬·霍金《大设计》

    目录

    第一章  存在之谜 第二章  定律之治 第三章  何为实在 第四章  可择历史 第五章  万物之理 第六章  选择宇宙 第七章  表观奇迹 第八章  伟大设计 术语表

    第一章 存在之谜

     我们每个人都只能存在很短的时间，在这短暂的时间里我们只能探索整个宇宙的一隅。然而，人类是好奇的物种。我们想要知道，我们追寻答案。生活在这时而仁慈又时而残酷的广袤世界，凝望着头顶上的浩渺苍穹，人们一直以来就在寻问大堆的问题：我们怎么理解我们身居其中的世界？宇宙怎么行为？实在的本质是什么？所有一切从何而来？宇 宙需要一个创造者吗？我们中的大多数人都不会花太多的时间去操心这些问题，但几乎我们所有人都会在某些时候为它们发愁。

    在传统上，这些问题是哲学问题，然而哲学死了。哲学已经跟不上科学尤其是物理学的现代发展。在我们探索知识的进程中，科学家已成 为发现的火炬手。本书的目的就在于给出由新近的探索发现和理论进展 提供的解答。它们带领我们走进一个描绘宇宙和人类在宇宙中所处位置 的新图景，那个图景非常不同于传统图景，甚至也不同于我们在一二十 年前所描绘的那个。不过，这个新概念的最初轮廓是可以追溯到几乎一 个世纪以前的。

    按照传统的宇宙观念，物体沿着定义明确的路径运动，并且拥有确 定的历史。我们能够指明它们在每一个时刻的精确位置。尽管这种描述 对于日常目的已经足够成功了，但是，在20世纪20年代，人们发现这 种“经典”图景不能解释观测到的实存于原子和亚原子尺度的看似奇异的 行为样态。作为替代，这就有必要采纳一个称为量子物理的不同框架。 量子论已被证明对于预测那些尺度中发生的事件是非常精确的，同时它 也能再现旧有经典理论运用到日常生活宏观世界所给出的预言。然而， 量子物理和经典物理是建立在迥异的物理实在观念的基础之上的。

    量子论可以用许多不同的方式来表述，但理查德（迪克）?费恩曼 给出的表述可能是最为直观的，他是一个生活丰富多彩的人，工作于加州理工学院，经常在路边的脱衣舞夜总会敲奏邦戈鼓。按照费恩曼的说法，一个系统并非只有一个历史而是有每一种可能的历史。在追寻答案的进程中，我们将详细解释费恩曼的方法，并运用这种方法来探究这样一个观念，即宇宙本身并没有单一的历史，甚至也不是独立的存在。这个观念即使在许多物理学家看来都显得太过激进了。的确，正如今天科 学当中的许多观点一样，它似乎违背了常识。然而，常识基于日常经 验，而不是基于需要通过技术奇迹才能显现的宇宙，这些技术奇迹允许 我们深入观察原子或是追溯早期宇宙。

    在现代物理学到来以前，人们普遍认为，关于世界的所有知识都能 通过直接的观测获得，事物就是它们表现出来的样子，通过我们的知觉 被我们感知。然而，基于费恩曼观点这类与日常经验冲突的观念的现代 物理学，它取得的惊人成就已经表明事实并非如此。关于实在的那种幼稚观点因而是与现代物理学格格不入的。为了解决这些悖论，我们将采 纳一种称为依赖模型的实在论的方法。它基于这样的观念，即我们的大 脑通过建立一个关于世界的模型来解译我们的感官输入。当这样的模型 能够成功地解释事件，我们就倾向于给它以及组成它的元素和概念赋予 实在性或者绝对真理性。然而，可能存在不同的方法，在每一种方法中 人们可以利用不同的基本元素和概念来为相同的物理状况建模。假如有 两种这样的物理理论或者模型都能准确地预测同一个事件，我们就不能 认为一个比另一个更真实；相反，我们可以自由地运用任何最为简便的 模型。

    科学史上，从柏拉图到牛顿经典理论再到现代量子论，我们已经发 现了一连串越来越好的理论或模型。人们自然会问，这种发现的序列最 后是否会终结于一个宇宙终极理论，它将包含所有的力并预言我们所能 做的一切观测，又或者我们将持续不断地找到越来越好的理论而没有任 何一个理论不能再作改进？对于这个问题，我们尚无确切答案，不过， 如果确实存在一个万物终极理论，那么我们现在已经有了其候选者，这 就是所谓的M理论。M理论是具备在我们看来最终理论所应具备的所有 性质的惟一模型，我们后面的讨论有许多都基于M理论。

    M理论不是通常意义上的那种理论，而是许多各不相同的理论的全 族，其中每一个理论仅仅在物理状况的某个范围内才能算是好的描述。 这有点像地图。众所周知，我们不能只用一幅地图就展现地表全貌。常 用于世界地图的墨卡托投影法会使得更北和更南的区域显得越来越大， 并且没有覆盖北极和南极。为了忠实地绘制整个地球，我们必须使用一 系列地图，每张地图都只能覆盖一个有限的地区。这些地图彼此叠合， 在叠合之处，它们就显示同样的地表景观。M理论与此类似，M理论中 的各种理论看上去都非常不同，但都可以看作是同一个基础理论的某些 方面。它们作为理论版本，只能运用于有限的领域——例如在能量之类 的某些量相当小的场合。就像墨卡托投影中叠合的地图一样，在不同理 论版本叠合的领域，它们就预测同样的现象。但是，正如没有任何一幅 平面地图能很好地展现地球整个表面，也没有哪个单一理论能很好地表 述所有情况下的观测。

    我们将描述M理论是如何为创世问题提供解答的。根据M理论，我 们的宇宙不是唯一的宇宙。相反，M理论预测了许许多多的宇宙都无中 生有地创造出来。它们的创生不需要某位超自然存在或者神的介入。这 些多重宇宙是物理定律自然地导致的。它们是科学的预测。在晚期，也 就是在当今这样的宇宙创生已久的时期，每个宇宙都有了许多可能的历 史以及许多可能的状态。大多数的状态将会非常不同于我们观测着的这 个宇宙，也将会相当不适宜任何形式的生命存在。只有非常少数的宇宙 允许像我们这样的生物存活。因而，我们的存在就从大堆宇宙中将那些 适宜我们生存的宇宙选择出来。尽管我们在宇宙的尺度中是微不足道、 无关紧要的，但在某种意义上这使我们成为了万物之灵。 为了最深层次地理解宇宙，我们不仅需要知道宇宙如何行为，而且 还需要知道宇宙为何如此行为。

    为何有物存在而非虚无？

    为何我们会存在？

    为何是这一组特殊的定律而非其他？

    这是生命、宇宙和万物的终极问题。本书中我们将尝试解答它。与 《银河系漫游指南》给出的答案不同，我们的答案不会简单地是“42”。

    第二章 定律之治

    斯考尔狼把月亮惊吓得四处逃亡， 直到月亮飞进悲伤之林那个地方。 哈蒂狼是赫瑞德威特尼尔的亲戚， 他穷凶极恶地追赶着可怜的太阳。 ——格里姆尼尔之歌，《老埃达》

    在维京人的神话中，斯考尔和哈蒂追逐着太阳和月亮。当这两头恶 狼抓住太阳和月亮中任何一个时，日食或者月食就发生了。发生之时， 大地上的人们会急忙行动起来去拯救太阳或月亮，人们尽其所能地制造 噪音希望能吓跑恶狼。在其他的文化中也存在着相似的神话。然而，一 段时间以后，人们一定注意到，无论他们是否来回奔跑，是否敲打东西、尖叫咆哮，太阳和月亮不久就会从日食和月食中重现。一段时间以后，人们也一定注意到，日食和月食并不是随机的：它们按照循环往复 的规律模式发生。

    月食的模式非常明显，这使得古巴比伦人能够相当准确地预测月 食，尽管他们并不知道月食的起因是地球挡住了太阳光。日食更难预测 一些，因为日食在地球上只有大约30英里宽的一条可见地带。不过，人 们一旦领悟，日食和月食的模式就会清楚地表明，它们的发生并不依赖 于超自然存在的恣意狂想，而是受定律制约的。

    尽管对天体运行的预测在人类早期就取得了一些成功，但是大多数 的自然事件在我们的祖先看来仍是不可预测的。火山、地震、风暴、瘟 疫和趾甲内生症，这所有一切的发生都似乎毫无明显起因和模式。在古 代，将自然的暴行归因于淘气的众神或者恶毒的神明，这是很自然的事 情。灾难常常被视为我们莫名其妙冒犯了神明的信号。举例来说，大约 是在公元前5600年，俄勒冈州的马扎马火山喷发，岩石下坠、灰烬燃 烧，持续了好几年，也导致了长年累月的降雨，雨水最终填满了火山口 形成了今天所谓的火口湖。俄勒冈的克拉马斯族印第安人有一个传说， 传说忠实地符合这个事件的每一个地理细节，只不过还将人描绘成这场 灾难的起因，这为传说增添了些许的戏剧性。人类内疚的能力如此之 强，以至于总是能找到办法自责。传说是这样的，劳是下界的首领，他 爱上了一位克拉马斯酋长的美丽女儿。酋长女儿冷落了劳，作为报复劳 企图用一场大火毁灭克拉马斯人。所幸的是，根据传说，史凯尔，这位 上界的首领，他怜悯人类，与他的下界对手展开了一场大战。最终，劳 负伤了，他退避钻进了马扎马山，留下了一个巨大的山口，火山口最后 积满了水。

    对天道的无知使得古代人创造出众神来主宰人类生活的方方面面。 有爱神和战神，日神、地神和天神，海神与河神，雨神和雷神，甚至还 有地震之神和火山之神。当众神愉悦时，人类就被赐以好的天气与和 平，并免于自然灾害和疾病。当他们不高兴时，干旱、战争、瘟疫、流 行病就接踵而至。由于自然界的因果联系是无法眼见的，众神也似乎不 可思议，人类任由它们摆布。然而，大约2600年前，随着米利都的泰勒 斯（约前624年～约前546年）的到来，事情开始有了变化。自然遵循可 解的一致性原理的观念出现了。定律统治自然的观念取代神明统治自然 的观念的漫长进程也开始了。这种新的观念告诉我们，宇宙是受自然界 的定律制约的，并且是根据一个我们有朝一日必能读懂的设计蓝图创造 出来的。

    纵观人类历史的时间轴，科学探索是非常新近的努力。我们智人这 个物种，在大约公元前20万年的时候起源于撒哈拉以南的非洲。书面语 言只能追溯到公元前7000年左右，它是农耕社会的产物。（在最古老的 书面碑文中有些涉及到了将啤酒划拨给每一个公民的日常定额。）伟大 的古希腊文明的最早文字记载可以追溯到公元前9世纪，但作为文明巅 峰的“古典时期”要在几百年之后才能到来，始于比公元前500年更早些 的时候。根据亚里士多德（前384年～前322年）的说法，就在那个时 期，泰勒斯首次表露出这样一种观点，世界能被理解，我们周围的复杂 事件可以还原成更为简单的原则并能够不诉诸于神话或者神学就得以解 释。

    泰勒斯被认为预言了发生于公元前585年的那场日食，他是预测日 食的第一人，尽管他的精确预言可能只是一个幸运的猜测。

    他是个生平模糊的人物，没有留下自己的任何著作。他的家乡是爱 奥尼亚地区的一个文化中心，爱奥尼亚曾是古希腊人的殖民地，其发挥 的影响最终越过土耳其，向西延伸至意大利。爱奥尼亚的科学是一种努 力尝试，其特征就是对揭示基本定律、解释自然现象抱有浓厚兴趣，这 是人类思想史上一个极其重要的里程碑。爱奥尼亚人的方法是理性的， 甚至在许多方面，这种方法达成的结论，与今天更高级的方法引导我们去相信的那些结论都惊人地相似。它代表着一个伟大开端。然而，若干 个世纪以后，爱奥尼亚的许多科学成就将被遗忘——只是被后人不止一 次地重新发现或者重新发明。

    相传，第一个在今天可称为自然定律的数学公式要追溯到一个名叫 毕达哥拉斯（约前580年～约前490年）的爱奥尼亚人，他凭借那个以他 名字命名的定理闻名于世：直角三角形斜边（最长的边）的平方等于另 外两条边平方之和。据说，毕达哥拉斯已经发现了乐器中琴弦的长度与 和声之间的数量关系。在今天的语言中，我们会使用固定张力下琴弦振 动频率——每秒振动的次数——与琴弦长度成反比的说法来表述这一关 系。从实用的观点看来，这解释了为什么低音吉他一定比普通吉他有更 长的琴弦。也许，毕达哥拉斯并没有真的发现这个关系——他也没有发 现冠以他名字的那个定理——但是，有证据表明琴弦和音高之间的某种 关系在他所处那个时代已经获知了。果真如此的话，那么我们可以把这 个简单的数学公式视作今天所谓的理论物理学的第一个例子。

    除了毕达哥拉斯的琴弦定律之外，古代人准确知道的物理定律仅有 三个，它们是由阿基米德（约前287年～约前212年）表达的，他无疑是 最杰出的古代物理学家。用今天的术语来说，杠杆定律解释了小的力能 托举起大的重量，因为杠杆按照力离开支点距离的比例将力放大。浮力 定律陈述了浸入液体中的任何物体将受到一个方向向上的、大小与它排 开液体的重量相等的力。而反射定律则断言光束与镜面的夹角等于它的 反射光束与镜面的夹角。然而，阿基米德没有把它们称作定律，也没有 引用观测和度量来解释它们。相反，他把它们当作是一个公理化系统里 的纯粹数学定理，这个公理化系统与欧几里得为几何学所建立的那个非 常相似。

    随着爱奥尼亚影响的传播，出现了另外一些人，他们看到宇宙具有 一个可以通过观测和推理来加以理解的内部秩序。阿那克西曼德（约前 610年～约前546年），他是泰勒斯的朋友，也可能是他的学生，他认为 人类的婴儿在出生时是无助的，假如第一个人以婴儿的形态不知何故地 出现在了地球上，他就不会存活下来。阿那克西曼德推论道，人类因而 一定是由幼崽更能吃苦耐劳的其他动物进化而来的，这可能是人类最早 的关于进化的模糊认识。在西西里岛，恩培多克勒（约前490年～约前 430年）观察了一种称为漏壶的器具的用法。有些时候，它被当作勺子 使用，由一个颈部开口、底有小孔的球体组成。把漏壶浸入水中，它会 被水填满，如果再把颈部的开口封上，漏壶可以托举出水面，壶中的水 并不会从小孔流出来。恩培多克勒还注意到，如果在壶浸入水中之前就 封住颈口，漏壶就装不进水。他推论说，一定有种看不见的东西在阻碍 着水从小孔流入漏壶球中——他已经发现了我们称为空气的物质。

    大约同时，来自希腊北部一个爱奥尼亚殖民地的德谟克利特(约前 460～约前370)，也在沉思一个问题，当你把一个物体分裂或者切割成 碎片时，会出现什么呢？他认为，你应该不能将这个过程无限地继续下 去。相反，他假定包括所有生物在内的一切都是由一些不可再分的基本 粒子组成的，他把这种终极的粒子命名为原子，这个词源于希腊语中的 形容词，意思是“不可分割的”。德谟克里特相信，每一种物质现象都是 原子碰撞的结果。从他的称为原子论的观点看来，所有原子都在空间中 四处移动，并且除非受到干扰，否则就会无限地运动下去。今天，这一 观念叫做惯性定律。

    一个革命性的观点是，我们只不过是宇宙中的普通居民，而不是居 于宇宙中心的特殊生物。它是由爱奥尼亚较晚时期的一个科学家阿里斯 塔克（约前310年～约前230年）首次提出的。他唯一保存下来的计算是 一个对仔细观测到的结果所作的复杂几何分析，在一次月食期间，他测 算出了地球在月球上的投影大小。他从计算数据中推出了太阳一定比地 球更大的结论。也许正是受到小天体应该围绕大天体运转而非相反这一 观念的启发，他主张说地球不是我们所在的行星系的中心，而是和其他 的行星一样围绕着更大的太阳运转，他是持有这种思想的第一人。从认 识到地球只是另外一颗行星到认为我们的太阳也并非特殊之物，这仅仅 是人类认识的一小步。阿里斯塔克猜测这可能就是事实，他相信我们在 夜空中看到的满天繁星实际上只不过是一个个遥远的太阳。

    爱奥尼亚学派仅是古希腊哲学众多学派中的一个，古希腊哲学的每 一个学派都持有不同的并且常常是相互矛盾的观念传统。遗憾的是，爱 奥尼亚人关于自然的观念——即自然可以通过一般的定律得到解释并可 以被还原为一组简洁的原则——发挥的强劲影响仅仅持续了几个世纪。 其中的一个原因就是，爱奥尼亚人的理论似乎没有为自由意志或目的的 概念留出空间，也没有为神干预世界运转的观念留出地盘。对于许多古 希腊哲人而言，他们和今天很多人的看法一样，认为这些都是令人吃 惊、使人不安的疏忽大意。比如，哲学家伊壁鸠鲁（前341年～前270 年），他就反对原子论，反对的理由是他觉得“与其成为自然科学家所 谓命运的‘奴隶’还不如遵循神话”。亚历士多德也拒斥原子的概念，因为 他不能接受人类是由无灵魂、无生命的物体构成的。宇宙并不是以人类 为中心的，爱奥尼亚人的这种思想是我们认识宇宙历程中的一个里程 碑，这个思想终究会被人们遗弃，在漫长的时间里，它没有被再次提 起，也没有获得普遍接受，直到大约2000年后伽利略的出现。

    尽管古希腊人大多数观念与它们关于自然的某些假说一样都极富洞 察力，但是它们却不能像现代的有效科学那样通过检验。一个原因就是 古希腊人没有发明科学的方法，他们发展理论并不以实验检定为目标。 因此，如果一位学者声称原子保持直线运动直到它撞到第二个原子，而 另一位则声称原子保持直线运动直到碰上一个剑水蚤，那就没有解决这 种争议的客观方法。另外，古希腊人也没有对人定之法和物理定律作出 明确区分。例如，在公元前5世纪，阿那克西曼德写道，万物由初始物 质产生并复归于它，以免它们“由于非正义而遭受惩罚”。同时，根据爱 奥尼亚哲学家赫拉克利特（约前535年～约前475年）的说法，太阳必须 如其所是地运行，否则就会遭到正义女神的追杀。几百年以后，斯多噶 学派，大约于公元前3世纪出现的一个古希腊哲学学派，他们对人定之 法和自然定律作了区分，但是却把一些他们普遍尊崇的人类行为准则 ——诸如敬神和顺从父母——纳入自然定律的范畴。反之，他们又常常 用法律术语描述物理过程并且相信它们需要强制实施，即使需要“遵 守”定律的物体是无生命的。如果你觉得让人们遵守交通规则是件困难 的事，那么请想象一下，说服一颗小行星沿椭圆运行该有多难。

    在那以后的许多世纪里，这个传统持续影响着那些追随古希腊人的 思想家们。13世纪，早期基督教哲学家托马斯?阿奎那（约1225年～ 1274年）采纳了如下观点并用以证明上帝存在，他写道，“很清楚， （无生命物体）实现它们的目的不是偶然为之的而是有意为之的……， 因而必然有一个智能的人格化存在，自然界中的一切都在他的安排下趋向目的。”甚至晚到16世纪，伟大的德国天文学家约翰内斯·开普勒 （1571年～1630年）仍然相信行星是有感觉的，它们自觉地服从它们通 过“思想”领悟到的运动定律。

    自然定律必须被有意识地服从，这个观念反映了古代人的精力是集 中于研究自然为何如此行为而不是自然如何行为。拒斥科学主要基于观 测的思想，亚里士多德是走这条路的首要支持者。但无论如何，精确测 量和数学计算在古代确是非常困难的。我们发现如此便于算术的十个基 本数码只能回溯到公元700年左右，印度人在当时为这个学科创造了一 种强大工具，迈出了伟大的第一步。加减法的简略记号迟至15世纪才出 现。并且在16世纪之前，无论是等号还是精确到秒的时钟都还并不存 在。

    然而，亚里士多德并没有看到测量和计算的问题阻碍了可作定量预 测的物理学的发展。相反，他认为建立这种物理学毫无必要。亚里士多 德把他的物理学建筑在对他的理智有吸引力的那些原理的基础上。他压 制那些他不感兴趣的事实，转而致力研究事物发生的原因，同时将相对 少的精力投入到对事物发生情况的精确描述之中。当他的结论和观测结 果之间的明显矛盾无法忽略时，亚里士多德就修正他的结论。但是，这 种修正通常是一些特别解释，只不过是在矛盾之上裱裱糊糊。按照这种 方式，无论他的理论背离事实何其严重，他总能修正理论以使之刚好足 以排除矛盾。

    比如，他的运动理论指明重物以恒定速度下落，速度与它的重量成 比例。为了解释物体下落明显加速这一事实，他又发明了一个新原理 ——当物体离它静止的自然位置越来越近，它就行进得越来越兴高采 烈，因而加速了，在今天看来，这个原理用来描述某些人比用来描述无 生命的物体会更加贴切。尽管亚里士多德的理论通常没有什么预测价 值，但是他研究科学的方法还是主宰了西方思想界将近两千年。

    希腊人的基督徒继承者拒斥宇宙受中立的自然定律制约的思想。他 们也同样抵制人类在宇宙中并没有占据特许位置的观念。尽管中世纪没 有独立而又连贯的哲学体系，但是中世纪哲学有一个共同主题，那就是 认为宇宙是上帝的“玩具屋”，宗教比自然现象更具研究价值。的确，在 1277年，巴黎主教丹皮尔就执行教皇约翰二十一世的指令，公布了一份 列有219条将被定罪的错误或异端邪说的名单。因为与上帝全能论冲 突，自然服从定律的观念就被打入异端。十分有意思的是，教皇约翰恰 恰是被万有引力定律的效应杀死的，几个月之后，他的宫殿屋顶坍塌砸 在了他的身上。

    自然定律的现代概念出现于17世纪。开普勒似乎是从现代科学的意 义上理解这个术语的第一位科学家，尽管我们曾提到他仍然保留了万物 有灵的观念。伽利略（1564年～1642年）在他的大多数科学著作中并没 有使用过“定律”这一术语（即使它出现在这些著作的一些译本里）。不 论他是否使用过这个词语，伽利略的确发现了大量定律，并且拥护这样 一个重要原则，即观测是科学的基础，科学的目的就是研究存在于物理 现象之间的数量关系。但是，第一个用公式明晰而又严格地表达如我们 所理解的那种自然定律概念的人是勒内·笛卡尔（1596年～1650年）。

    笛卡尔相信，所有的物理现象都必须依据运动物体的碰撞来解释， 它们受三条定律制约——这是著名的牛顿运动定律的先导。他断言那些 自然定律在任何地点任何时间都是有效的，并且明确地陈述说服从这些 定律并不意味着运动的物体就具有思想。笛卡尔同样认识到了我们今天 所谓的“初始条件”的重要性。初始条件描述了一个系统在我们力图为之 做出预测的任何时间间隙内的最初状态。给定一组初始条件，自然定律 就决定了一个系统随着时间发展将如何演变，但是如果缺乏一组详明的 初始条件，我们就不能详细地说明演变的进程。例如，假设一只鸽子于 时间零点在正上方抛落某个东西，落体的路径由牛顿定律决定。但是结 果可能会非常不同，这取决于在时间零点鸽子是安静地呆在电话线上还 是在以每小时20英里的速度飞翔。为了运用物理定律，人们必须知道系 统如何起始，或者至少要知道系统在某确定时刻的状态。（人们也可以 运用这些定律在时间上向后追溯系统的先前状态。）

    随着自然定律存在这一的信念的复兴，调和自然定律和上帝概念的 新尝试出现了。按照笛卡尔的说法，上帝可以随意更改伦理命题和数学定理的真假，但却不能改变自然定律。他相信上帝颁布了自然定律，然 而上帝却对此别无选择；相反，因为我们经验到的这些定律是仅有的可能定律，所以上帝才选择了它们。这似乎冒犯了上帝的权威，但笛卡尔 回避了这个问题，他主张说定律是不可改变的，因为它们是上帝自身固 有本性的反映。如果那是真的，那么我们就可以认为上帝仍然可以选择去创造各种各样不同的世界，每一个世界都对应着一组不同的初始条 件，但是笛卡儿同样否认了这一点。他争辩道，无论在宇宙起始时物质如何安排，随着时间的推移，所有世界都将会演化为与我们的世界同一。此外，笛卡尔还觉得，上帝一旦起动世界，他就放任世界自己运 行。

    类似的立场（带着一些例外）也被艾萨克?牛顿（1643年～1727 年）所采纳。牛顿凭借他的三条运动定律和万有引力定律赢得了人们对 科学定律现代概念的广泛接受，这些定律说明了地球、月球和行星的运 行轨道，解释了潮汐这类自然现象的成因。他创造的为数不多的方程， 以及由之衍生出来的精巧的数学框架，今天仍然在被讲授。每当建筑师 要设计一幢楼房，工程师要设计一辆汽车，物理学家要计算如何使一枚 火箭在火星着陆时，都会运用到它们。正如诗人亚历山大·蒲柏所言：

    自然和自然的定律隐藏在黑夜之中；

    上帝说，让牛顿出现吧！于是，万物生明。

    今天，大多数科学家会说，自然定律是建立在观测到的规律性基础 上能够为它所基于的直接情形之外的情况提供预测的规则。例如，我们 大概注意到了，在我们生活中的每个早晨，太阳都从东方升起，于是我 们就假定一条定律“太阳总是从东方升起”。

    这是个一般性的概括，超出了我们对日出的有限观测并能对未来做 出可被验证的预测。另一方面，诸如“这个办公室的电脑是黑色的”这类 陈述就不是自然定律，因为它仅只涉及这个办公室里的电脑而不能做 出“如果我的办公室购置了一台新电脑，那么它也将是黑色”这样的预 测。

    我们对“自然定律”这个术语的现代理解是一个被哲学家充分讨论过 的问题，它比我们初起想来还要难以捉摸。举个例子，哲学家约翰·W·卡洛尔将“所有金球的直径都小于1英里”这个陈述与“所有铀-235球的直 径都小于1英里”这样的陈述作了比较。我们对世界的观测告诉我们，不 存在直径超过1英里的金球，同时我们也相当确信这永远不会有。然 而，我们还是没有理由认为一定不可能有，因此，这个表述不能认为是 定律。另一方面，“所有铀-235球的直径都小于1英里”可以看作是一条 自然定律，因为根据我们的核物理学知识，只要一个铀-235球的直径超 过了大约6英寸，它就会在一场核爆炸中自毁。因此，我们能够确知这 样的球是不存在的。（试着制造一个这样的球也不是好主意！）这种区 分关系重大，因为它表明并非我们观测的所有推广都可视为自然定律， 而且大多数的自然定律是作为一个更大的互相联系的定律体系之一部而 存在的。

    在现代科学中，自然定律常常是用数学表达的。它们可以精确也可 以近似，但都必须在观测中毫无例外地成立——如果不是普适定律，也 至少要在限定的那组条件下成立。例如，我们现在知道，如果物体运动 接近光速，牛顿定律就必须加以修正。然而，我们仍旧把牛顿运动定律 视为定律，至少也是一个很好的近似，这是因为就日常世界的条件而 言，我们在其中所能遇到的速度都远远低于光速。

    如果自然受定律制约，就会产生三个问题：

    1. 定律的起源是什么？

    2. 定律有例外吗？亦即是否存在奇迹？

    3．是否只有一组可能的定律？

    这些重要问题已经被科学家、哲学家和神学家们分别以不同的方式 处理过了。第一个问题的传统答案——开普勒、伽利略、笛卡尔、牛顿 的回答——定律是上帝的杰作。然而，这只不过是把上帝定义为自然定 律的化身。如果人们并不赋予上帝某些其他的属性，比如作为旧约中上 帝，那么用上帝来作为第一个问题的回答就只不过是用一个谜替代了另 外一个谜。因此，如果我们第一个问题的解答中涉及了上帝，真正的困 扰就会与第二个问题相伴而来：存在作为定律之例外的奇迹吗？

    第二个问题的解答已经出现了明显的观点分裂。柏拉图、亚里士多 德这样最有影响力的古希腊作家，坚持认为定律不存在例外。但是，如 果人们采信了圣经的观点，上帝就不仅创造了定律，同时也能应祷告者 的祈求制造例外——治愈绝症，提前结束干旱，或者重新恢复奥林匹克 运动会中的槌球项目。与笛卡尔的观点截然相反，几乎所有的基督教思 想家都坚持，上帝一定能够悬置定律完成奇迹。甚至牛顿也相信某种类 型的奇迹，他认为行星运行的轨道是不稳定的，因为行星之间的万有引 力会干扰行星的运行轨道，这种干扰随着时间推移而累积，结果是行星 要么会落向太阳，要么被甩出太阳系。牛顿相信，上帝必须持续不停地 重置轨道，或者说是“上紧天空时钟的发条，以免其停顿下来”。然而， 皮埃尔·西蒙·拉普拉斯侯爵（1749年～1827年），一般称作拉普拉斯， 他主张说，扰动可能是周期性的，也就是说，是以循环往复为标志的， 而不是累积递增的。因此，太阳系可以自我重置，不需要引入神的干涉 就足以解释太阳系为何存在至今。

    通常认为，正是拉普拉斯第一次明确地提出了科学决定论：给定宇 宙在某一时刻的状态，一组完备的定律就完全决定了宇宙的未来和过 去。这排除了奇迹或者神的积极作用的可能性。拉普拉斯明确表述的科 学决定论是现代科学家对第二个问题的回答，事实上，它也是所有现代 科学的基础，也是贯穿本书的一个重要原则。科学定律如果仅当某种超 自然存在决定不去干预时才能成立，那么，它就不是科学定律。由于认识到了这一点，据说在拿破仑询问拉普拉斯如何把上帝融入这幅宇宙图 景时，拉普拉斯回答道：“陛下，我已经不需要那个假设了。”

    由于人类生活于宇宙中并与宇宙间的其他物体相互作用，所以科学 决定论对人类来说也必须同样成立。然而，许多人尽管承认科学决定论 制约着物理过程，却又认为人类行为是一个例外，因为他们认为我们拥 有自由意志。比如说，笛卡尔为了保留自由意志的观念，就断言人类的 思想是不同于物理世界的东西，它不服从物理定律。在他看来，人由身 体和灵魂两种材料构成。身体仅仅是普通的机器，但灵魂却不受制于科 学定律。笛卡尔对解剖学和生理学很感兴趣，他把位于大脑中心的小型 器官松果体作为灵魂的主要栖居地。他相信这个腺体就是形成我们所有 思想的地方，是我们自由意志的源泉。

    人拥有自由意志吗？如果我们有自由意志，那么它是在进化树上的 哪个地方发展起来的呢？蓝绿藻或细菌有自由意志吗，抑或它们的行为 毫无意识而受自然定律的支配？是否只有多细胞生物才有自由意志，或 者仅只哺乳动物才有呢？我们也许认为，当黑猩猩啃咬香蕉、猫撕扯你 的沙发时，它们是在运用自由意志，但是对于一种称为秀丽隐杆线虫的 蛔虫——由959个细胞构成的简单生物，它是否也有自由意志呢？也许，它永远不会想到，“我正要品尝的那个该死的美味细菌在后面”，然 而，它对于食物仍然具有明显的偏好，依赖于最近的经验，它可能要么满足于毫无吸引力的饭菜，要么去搜寻更好的食物。那是自由意志的运 用吗？

    尽管我们觉得自己能够选择做什么，但是我们对生物分子基础的认 识又表明生物过程同样受制于物理和化学的定律，因此它们也像行星运 行轨道一样被决定。最近的神经科学实验支持了这样的观点，即决定我 们行动的是服从已知科学定律的物质性大脑，而不是存在于那些定律之 外的某个中介。例如，一项对接受醒脑外科手术病人的研究发现，用电 流刺激大脑的适当区域，可以使病人产生动手、动臂或者动脚乃至动嘴 说话的欲望。如果我们的行为被物理定律决定，就很难想象自由意志如 何运作了，因此我们似乎只不过是一台生物机器，而自由意志也仅仅是 一个幻觉而已。

    当我们承认人类行为的确取决于自然定律时，做出如下结论好像也 就合理了，即人类行为的结果由如此复杂的方式和如此之多的变量确 定，以至于我们不可能在实践中加以预测。为了进行预测，我们需要知 道人体内一千亿亿亿个分子每一个的初始状态，还需要求解同等数量的 方程式，那将耗费亿万年的光阴，这对于躲避对手迎面而来的打击就有 点晚了。

    由于运用基本物理定律来预测人类行为是这样的不切实际，我们就 采纳了一种称为有效理论的方法。在物理学中，有效理论就是构建出来 将某种观测现象模型化的框架，它无需详细描述现象背后的全部过程。 例如，我们不能精确求解制约人体内每个原子引力相互作用的方程组， 但在实际运用中，人体和地球之间的引力可以根据仅有的几个数字来加 以描述，例如人体总质量。类似地，我们也不能求解制约复杂原子群和 分子群行为的方程组，但是，我们已经发展起一种叫做化学的有效理 论，它能够为原子群和分子群在化学反应中的行为提供充分解释，而无 需阐明相互作用的每个细节。至于人类，由于我们不能求解决定我们行 为的方程组，所以我们便采纳了人拥有自由意志的有效理论，研究我们 的意志以及源于意志的行为的科学就是心理学。经济学也是一种有效理 论，它建立在自由意志观念的基础上，同时假设了人们能够评估他们可 能的备选行为过程并择其最佳者。但这种有效理论在预测人类行为方面 仅仅取得了有限的成功，因为我们知道，决定通常是非理性的，或者是 基于对选择后果的不完全分析。这就是世界为何一团乱麻的原因。

    第三个问题处理的是这样一个疑问，决定宇宙和人类行为的定律是 否独一无二？如果你对第一个问题的回答是上帝创造了定律，那么这个 问题就是追问上帝选择定律有无限制。不管是亚里士多德还是柏拉图都 像笛卡尔和后来的爱因斯坦那样认为自然原理寓于“必然性”之中，那就 是说，因为它们是能进行逻辑理解的唯一规则。出于自然定律源于逻辑 这种信念，亚里士多德和他的追随者们觉得，无需花费太多精力去了解 自然的实际行为就可以推导出那些定律。他还致力于研究物体为何服从 规则而不是去研究这些规则的具体详情，这些都导致了他得到的定性定 律常常出错，并且在任何情况下都不能被证明为有用，尽管它们主宰科 学思想长达数世纪之久。仅仅在许多年之后，伽利略等人才胆敢挑战亚 里士多德的权威，他们开始观测自然实际如何行为，而不再去关注纯 粹“理性”认为的应当如何。

    本书根植于科学决定论的观点，这意味着本书对问题二的回答是， 没有奇迹存在，或者说自然定律毫无例外。不过，我们将转过头来深入 地处理问题一和问题三，即定律如何起源以及是否只有唯一可能的定 律。但是首先在下一章中，我们将处理自然定律的描述为何这个问题。 大多数科学家会说，它们是独立于观察者的外部实在的数学反映。但是 当我们沉思我们对周围环境进行观察并形成概念的这种方式时，就会碰 到这样的问题，我们真的有理由相信存在一个客观的实在吗？

    第三章 何为实在

     几年前，意大利蒙扎市议会禁止宠物主人把金鱼饲养在曲面形的鱼缸里。这项措施的倡议者解释了其中的部分原因，他认为用曲面形鱼缸饲养金鱼非常残忍，因为当金鱼从鱼缸内向外凝望时，它看到的将是实在的一个失真景象。然而，我们又如何知道我们拥有的是关于实在的本 真图景呢？我们难道就不会也存在于某个大型鱼缸当中，被一个巨大的 透镜扭曲了视觉？金鱼的实在图景的确与我们的不同，但是我们就能确 知它不够真实吗？

    金鱼眼中的景象与我们的是不同的，然而金鱼也仍然能够建立制约 它们观察到的缸外物体运动的科学定律。举例来说，由于存在景象失真，一个在我们看来本是沿直线行进的自由运动物体，在金鱼看来却是 沿弧形路径移动的。不过，金鱼也能够从它们失真的参照系中建立起科 学定律，这些定律总能适用，也能够使它们得以预测缸外物体的未来运 动。它们的定律与我们在自己的参照系下建立的定律相比会显得更加复 杂，然而简洁不过是一种主观感受罢了。如果金鱼建立起这样的理论， 我们就不得不将金鱼眼中的景象也作为实在的一个有效图景而予以承 认。

    关于实在的不同图景，有一个著名的例子，这就是在公元150年左右由托勒密（约85年～约165年）引入的一个描述天体运行的模型。托 勒密出版了他的13卷本专著，这部作品以它的阿拉伯文标题闻名于世，《天文学大成》。书的开篇就解释了认为大地是位于宇宙中心静止不动 的球体，以及地球大小与它到天空的距离相比可以忽略不计的理由。尽 管已有阿里斯塔克的日心模型，地心的信念至少还是被亚里士多德时代 起大多数受过教育的希腊人保留了下来，他们出于神秘的理由相信地球 应当居于宇宙的中心。在托勒密的模型中，地球静止地居于中心，行星 和恒星沿着复杂的轨道围绕地球运行，这种运行轨道包含了所谓的本 轮，就像是一个轮子套着另一个轮子。

    这个模型似乎是自然的，因为我们感觉不到脚下大地的运动（除非 地震使得地动山摇，除非心情激动觉得天旋地转）。后续的欧洲学说基 于流传下来的希腊资源，因此，亚里士多德和托勒密的观念成为了大多 数西方思想的基础。托勒密的宇宙模型被天主教会采纳并被奉为官方学 说长达1400多年。直到1543年，哥白尼才在他的《天体运行论》中提出 了另一个可供选择的模型，《天体运行论》只是在哥白尼逝世当年才得 以出版（尽管他已经对这个理论研究了几十年）。

    正如1700多年前的阿里斯塔克一样，哥白尼描绘了这样一个世界， 太阳静止不动，行星围绕着它沿圆周轨道运转。尽管这个观念并非新 说，但它的复兴仍然遭到了强烈抵制。哥白尼模型被认为与圣经相悖， 圣经内容被人们作了行星围绕地球运行这样的解读，即使圣经根本没有 明确地如此陈述过。事实上，在圣经创作的年代，人们还相信大地是平 的。哥白尼模型引发了关于地球是否静止的激烈争论，这场争论在伽利 略于1633年因异端受审时达到高潮，因为伽利略拥护哥白尼的模型，也 因为他认为“即使一种学说被宣告规定为与圣经相悖，人们仍然可以把 它当作一种可能的见解保留并为之辩护。”伽利略被判有罪，罚在软禁 中度过余生并被迫放弃主张。据说，他最后还在低声地喃喃说道，“但 是地球仍然在转动”。直到1992年，罗马天主教会才最终承认罪罚伽利 略的错误。

    那么，哪一个才是真实的，是托勒密体系还是哥白尼的体系呢？尽 管人们通常认为哥白尼证实了托勒密的错误，但这不是事实。就像在我 们的正常图景与金鱼的图景相比的情况下，我们可以使用任何一个图景 作为宇宙模型一样，对于天空的观测，我们也可以通过假定地球或太阳 中任何一个静止来解释。不管哥白尼体系在关于宇宙本性的哲学论争中 扮演了何种角色，它的真正优势仅仅在于它比较简单，亦即在太阳静止 的参照系中所建立的运动方程将更为简洁。

    另一种不同的可择实在出现于科幻电影《黑客帝国》，片中人类不 知不觉地走进了一个被智能计算机创造的伪仿虚拟世界，智能计算机使 人们保持安定满足，以便吮吸他们的生物电能量（不管是什么）。这也 许并不牵强，因为有许多人更喜欢把时间耗费在伪仿的网络世界中，把 它当作第二人生。我们怎么知道我们不会是计算机创作的肥皂剧里的角 色呢？如果我们生活于合成的虚拟世界，事件就不必有任何的逻辑、任 何的一致性，也不必遵循任何的定律。比方说，假如满月分成了两半， 或者这个世界中正在节食的所有人对一种香蕉奶油派产生了无法控制的 强烈欲望，控制我们的外星人将会发现观察我们的反应是多么地有趣好 玩。但是，如果外星人强加进了一致定律，我们就无法辨出隐藏在虚拟 世界背后的另一个实在。把外星人居住的世界称为“真实”世界，把合成 的世界称作“虚假”，这是很容易的，然而，如果——像我们这样的—— 虚拟世界中的生物，并不能从外界凝视它们的宇宙，那么于它们而言就 没有理由怀疑它们自身关于实在的图景。这只不过是另外一个观念的现 代版本，那个观念认为我们都是其他人梦境中的虚幻之物。这些事例使 我们得出了在本书中非常重要的一个结论：不存在独立于图景或者理论 之外的实在概念。相反，我们将采纳一种所谓依赖模型的实在论的观 点：一个物理理论或者世界图景就是一个模型（通常具有数学性质）和 一组将模型元素与观测联系起来的规则。这为我们提供了一个用来解释 现代科学的框架。

    柏拉图以来的哲学家们已经就实在的本性争论过若干年月了。经典 科学基于这样的信念，即存在着一个真实的外部世界，其性质是明确 的，不依赖于感知它们的观测者。根据经典科学，某些物体存在着并且 具备诸如速度和质量这类数值明确的物理性质。在这种观点之下，我们 的理论就是试图去描述那些物体及其性质，我们的测量和观察要符合它 们。无论是观测者还是被观测对象都是客观存在着的世界的一部分，两 者之间的任何区别都毫无意义。换句话说，如果你看见一群斑马在停车 场争夺地盘，那就是因为真的有一群斑马在停车场争夺地盘。其他所有 观测者都会测得同样的性质，并且无论是否有人观测它们，这群斑马都 具有那样的性质。在哲学上，那样的信念称为实在论。

    尽管实在论可能是一种诱人的观点，但是我们随后将看到，我们拥 有的现代物理知识使实在论变成了一个很难辩护的观念。比如说，量子 物理是自然界的一个精确描述，按照它的原理，一个粒子既没有明确的 位置也没有明确的速度，除非那些量被一名观测者测得。如此说来，一 项测量给出一定结果的说法就是错误的，因为测得的这些量只不过是测 量当时的数值。事实上，在某些情况下，单一对象甚至不是独立的存 在，而仅仅作为众多对象组成之整体的一部分存在着。如果一种称为全 息原理的理论被证实的话，我们和我们的四维世界就会是一个更大的五 维时空的边界投影。在那种情况下，我们在宇宙中的处境就会与金鱼的 处境非常相像。

    严格实在论者常常主张说，科学理论代表实在的证据就是它们所取 得的成功。但是，不同的理论也能够凭借根本不同的概念框架成功地描 述同样的现象。事实上，许多已被证明为成功的科学理论随后也要被另 一个基于实在全新概念的同样成功的理论所取代。传统上，那些不接受 实在论的人被称为反实在论者。反实在论者假定了经验知识和理论知识 之间的区别。典型地，他们主张观测和实验是有意义的，但理论却只是 一种有用工具，它并不能包含隐藏在观测现象背后的更深层次的真理。 一些反实在论者甚至已经想要把科学限制在可观测事物之内。所以，在 19世纪还有许多人拒绝原子的观念，理由就是我们从未见过原子，哪怕 一个。乔治·贝克莱（1685年～1753年）甚至声称在思想和观念之外无 物存在。英国作家、词典编撰人塞缪尔·约翰逊博士（1709年～1784 年）的一位朋友曾向他谈及贝克莱的主张不可能驳倒，据说约翰逊博士 对此作了这样的回应，他走向一个大石头，踢了它一脚，然后宣 布，“我这样来驳倒它”。约翰逊博士的脚痛当然也只是他头脑中的一个 观念而已，所以他也并没有真正驳倒贝克莱的观点。但是，他的举动例 证了哲学家大卫·休谟（1711年～1776年）的想法，休谟写道，尽管我 们没有任何理性根据去相信一个客观的实在，但我们仍然别无选择，只 能相信那似乎就是真的。

    依赖模型的实在论回避了实在论者和反实在者之间所有的学说之 争。

    按照依赖模型的实在论，追问模型是否真实毫无意义，只能追问模 型是否符合我们的观测。如果存在两种模型都能符合观测，就像金鱼的 图景和我们的图景那样，我们就不能说一个比另一个更为真实。我们可 以使用在所考虑情形中更为简便的那个。例如，如果我们在鱼缸当中， 金鱼的图景就会很有用，但是对鱼缸外的人来说，以地球上的鱼缸作参 照系来描述发生于遥远星系的事件则会变得非常笨拙，尤其是因为鱼缸 也随地球一道围绕太阳公转并围绕地轴自转。

    在科学中我们创造模型，在日常生活中我们也同样创造模型。依赖 模型的实在论不仅应用于科学模型中，还应用于我们为了解释和认识日 常世界所创造的有意识和潜意识的心智模型里。没有办法将观测者—— 我们——从我们关于世界的知觉中移除，这些知觉是经过我们感观加工 并通过思考和推理的方法建立起来的。我们的知觉——因而也就是我们 的理论所基于的观测——都不是直接的，而更像是在某种透镜下形成 的，这种透镜就是我们人脑中的解释结构。

    依赖模型的实在论符合我们感知物体的方式。在视觉过程中，人脑 通过视神经接收一系列的信号。那些信号并不能组成你在电视上收看到 的那种图像。在视神经连接视网膜的地方有一个盲点，而且你视野中具 有较好分辨率的部分只是以视网膜为中心、视角大约1度的一个狭窄区 域，这个区域的宽度相当于你伸直手臂时大拇指的宽度。因此，传输给 大脑的原始材料就类似于一个有孔的、模样相当古怪的图片。所幸人脑 要加工那些材料，它把两只眼睛输入的材料结合起来，又根据临近位置 视觉性质相似的假设将空隙填充，同时完成穿插。此外，人脑还解读从 视网膜得到的二维材料阵列，并由此构造出三维空间的视觉印象。换句 话说，大脑就是在建立某种心智图像或者模型。

    大脑如此擅长建立模型，以至于如果给人带上一种能使眼中图像上 下颠倒的眼镜，大脑在一段时间后还是会改变模型使得人能够重新看到 处于正确方向的事物。如果摘除眼镜，人又会看到上下颠倒的世界，但 过一会儿又会再度适应。这表明，当有人说“我看见了一把椅子”时，他 所指的仅仅是他利用椅子散射的光线建立了一个关于椅子的心智图像或 者模型。如果椅子模型是上下颠倒的，那么非常幸运的是，在人试图坐 上去之前，大脑已经修正了那个模型。

    依赖模型的实在论解决了或者至少回避了另一个问题，那就是存在 的含义。当我走出房间看不到桌子时，我怎么知道桌子仍然存在呢？说 我们看不见的东西比如电子或者夸克——被认为是构成质子和中子的粒 子——存在，这又意味着什么呢？我们当然可以建立这样一种模型，当 我们离开房间时桌子消失，当我们回来时桌子又重现于同一位置，但这 个模型将会是非常笨拙的，要是当我出去时有情况发生，比方说天花板 掉落下来，那又如何呢？在这个模型下，当我下次再进入房间，发现桌 子重现了，但却是破的，并且积满了天花板的残骸，对此又该作何解 释？桌子留在原地不动的模型符合我们的观测，这就是我们所能追问的 一切。

    对于我们看不见的亚原子微粒，电子就是一个有用的模型，它能解 释云室中的轨迹、电视机显像管中的光斑以及其他许许多多的现象。据 说，电子是1897年由英国物理学家J.J.汤姆逊在剑桥大学的卡文迪许实 验室里发现的。他当时正在利用真空玻璃管里的电流实验一种称为阴极 射线的现象。他的实验让他得出了一个大胆的结论，这些神秘的射线是 由非常微小的“颗粒”组成的，这些颗粒就是构成原子的材料，而在当时 人们还在把原子看作是构成物质的不可分割的基本单位。汤姆逊并没 有“看见”电子，他的推断也不是由实验直接而明确地证实的，但是这个 模型已被证明无论是对于基础科学应用还是对于工程学应用都非常重 要，今天所有的物理学家都相信电子存在，即使看不见它们。

    我们同样看不见的夸克也是用来解释原子核中质子和中子性质的一 个模型。尽管质子和中子被认为是由夸克构成的，但是我们还从来没有 观测到夸克，因为夸克之间的约束力随着距离的增大而增大，这使得孤 立的、自由的夸克在自然界中无法存在。相反，它们总是三个一组地出 现（在质子和中子中），或者是以一个夸克和一个反夸克配对的形式出 现（在π介子中），表现得就好像它们被橡皮圈连接着一样。

    你不能分离出夸克却说夸克确实存在，这让人怎么理解呢？在夸克 模型首次提出后的那些年代，这个问题确实是一个引起了广泛争议的问 题。某种粒子由一些次亚核粒子以不同方式组合而成，这个观念提出了 一种组织原理，给出了有关粒子性质的简单而又富有吸引力的解释。然 而，尽管物理学家已经习惯了接受那些只能从其他粒子散射时产生的哗 哗声这样的统计数据中推断其存在的粒子，但是对于许多物理学家而 言，把实在指定为一种基本而又无法观测到的粒子还是显得太过分了。 不过，许多年后，随着夸克模型给出越来越多的准确预测，反对的声音 逐渐消退了。某种有17条手臂、长着红外线眼睛、具备从耳朵里吹出固 体奶油的习性的外星生物做着和我们一样的实验观测却并不用夸克描述 它，这是可能的。然而，根据依赖模型的实在论，夸克存在于能够符合 我们观测到的亚核粒子行为的模型当中。

    依赖模型的实在论可以为我们讨论类似这样的问题提供框架：如果 世界是在一段有限的时间前创生，那么在那之前又发生了什么？早期的 一位基督教哲学家圣·奥古斯丁（354年～430年）说，这个问题的答案 不是上帝正在为问此问题的人准备地狱，而是，时间是上帝创造的世界 的一个性质，在世界创生之前不存在时间，他相信世界创生于不那么久 的时间之前。这是一个可能的模型，这个模型得到了一些人的支持，这 些人坚信创世纪给出的解释是完全真实的，尽管世界上存在的化石和其 他证据已经表明世界创生似乎还要更早。（这些是用来愚弄我们的 吗？）我们同样可以拥有另外一个不同的模型，在这个模型中，时间可 以一直回溯到137亿年前的大爆炸，它解释了我们目前绝大多数的观 测，包含了历史和地理方面的证据，是我们迄今为止最好的模型表示。 第二个模型能够解释化石、放射性记录以及接收到距我们数百万光年之 遥的星系发出的光线这一事实，因此，这个模型——大爆炸——就比第 一个模型更为有用。然而，两个模型中没有哪一个可以说比另一个更真 实。

    也有些人支持把时间回溯到比大爆炸还早的模型。我们尚不清楚这 个时间超越了大爆炸的模型是否能更好地解释目前观测，因为宇宙演化 的定律似乎在大爆炸时就崩溃了。如果这样的话，建立一个包含大爆炸 之前时间的模型就是不明智的，因为那时存在的事件不会给现在留下任 何的可观测结果，所以我们仍然坚持世界创生于大爆炸的观点。

    一个模型是一个好的模型，如果：

    1.它是优美的；

    2.不包含任意的、可调整的要素；

    3.符合并能解释现存的所有观测；

    4.能够详尽预言未来观测，如果预言不成立则可证伪模型。

    举例来说，亚里士多德的理论指出了世界由地、气、火、水四种元 素构成，同时认为物体的运动就是要实现它们的目的。这个模型是优美 的，也没有包含可调整的要素。但是，在许多方面它不能给出明确的预 测，即使做出预测，也不总能符合观测。它的一个预测就是重物应当下 落得更快，因为它们的目的就是下落。

    没有人觉得有必要去验证它，直到伽利略的出现。有一个故事讲述 伽利略在比萨斜塔做了一个落体实验以验证它，这个故事可能是杜撰 的，但是我们确实知道他曾经让不同重量的物体沿斜面滚落，然后观察 到它们以同样的比率加速，这明显与亚里士多德的预测矛盾。

    上述这些标准明显是主观的。举例来说，优美就不是一个容易衡量 的东西，但是它仍然得到了科学家的高度认可，因为自然的定律就意味 着要经济地压缩许许多多的特殊情况以便得到一个简单的原则。优美指 的是理论的形式，但是它也与缺少可调整要素这一标准密切相关，因为 如果一个理论满是用来搪塞的要素，那就不会优美。改述爱因斯坦说过 的话，那就是一个理论应当尽可能简洁，直到不能更简洁为止。托勒密 在天体运行的圆周轨道上增加本轮，以使他的模型能够准确地描述天体 运行。这个模型可以通过不断添加本轮甚至添加双倍本轮变得越来越精 确。尽管增加复杂性就可以使得模型更精确，但是科学家还是对这种为 了符合特别的观测数据就加以扭曲的模型不太满意，因为它看起来更像 是数据的编目而不像一个包含了有用原理的理论。

    在第五章中，我们将会看到，许多人都认为描述自然界基本粒子相 互作用的“标准模型”并不优美。那个模型比起托勒密的本轮来说要成功 得多。它在一些新的粒子被发现之前就预测了它们的存在，并且非常精 确地描述了几十年间大量的实验结果。但是，它包含了很多可调整的参 量，这些参量的数值必须在确定后去符合观测结果，而不是由理论本身 所决定。

    至于第四个标准，科学家常常为新的惊人的预测被证实感到震撼。 另一方面，当他们发现模型有所欠缺，一个正常的反应就是认为实验错 了。如果被证明不是这样，人们也往往不愿抛弃这个模型，反而试图通 过修正去挽救它。尽管物理学家们确实在坚持并尝试着挽救他们所欣赏 的理论，但是当这种修正变得做作、笨拙因而“不优美”时，修正理论的 意愿就减弱了。

    如果为了满足新观测结果所需的修正过分雕琢，这就标志着需要建 立新模型了。静态宇宙观就是旧模型在新观测的压力下被迫退出的一个 例子。在20世纪20年代，大多数科学家相信宇宙是静止的，或者说在尺 度上是不变的。后来，在1929年埃德温?哈勃公布了他的观测数据，结 果显示宇宙正在膨胀。但是哈勃并未直接观测到宇宙的膨胀，他只是观 测了星系发出的光。这些光携带着特有的记号，或者说光谱，它表明了 每一个星系的物质成分，如果星系相对于我们发生运动，光谱就会改变 一个已知的量。因此，通过分析遥远星系的光谱，哈勃就能确定它们的 运动速度。他原本料想那些运动背离我们的星系会与运动朝向我们的星 系同样多，然而，他却发现几乎所有星系都运动着远离我们，而且星系 距离我们越远就退离得越快。哈勃得出结论说，宇宙正在膨胀，但其他 人还是想要坚持早先的模型，他们试图在宇宙静止的前提下来解释这个 观测结果。例如，加州理工学院的物理学家弗里茨?兹威基就解释说， 也许由于某些未知原因，当光线穿越遥远的距离时会慢慢地损失能量， 这种能量的耗损就对应着光谱的改变。兹威基的这个解释能够拟合哈勃 的观测。在哈勃之后的几十年间，许多科学家还在继续坚守稳恒宇宙学 说，但最自然的模型应该是哈勃的宇宙膨胀模型，这个模型现在已经得 到接受了。

    在探索宇宙的制约定律的进程中，我们已经建立了许许多多的理论 或者模型，诸如四元素说、托勒密模型、燃素说，大爆炸理论等等。伴 随着这些理论和模型的建立，我们关于实在的概念以及关于宇宙基本要 素的观念已经发生了变化。例如，考虑光的理论，牛顿就认为光是由微 粒构成的，这能解释光为何沿直线行进，牛顿也用这个理论解释了当光 从一种介质进入另一种介质时，比如从空气进入玻璃中或者水中，为什 么会发生折射。

    然而，光的微粒说并不能解释牛顿自己观察到的现象，这就是所谓 的牛顿环。把一个透镜放在一个平坦的反射板上，用一束像钠光那样的 单色光照射它，从上面向下俯视时，将会看到以透镜和反射板接触点为 中心的一系列亮暗相间的光环。这个现象用微粒说来解释是困难的，但 是却可以通过波的理论得到解释。按照光的波动说，这种亮暗相间的光 环是由于一种称为干涉的现象引起的。一个波，比如水波，包含了一系 列的波峰和波谷。当波相遇时，如果它们的波峰和波谷正好一致，那么 波就会彼此增强，生成一个更大的波，这叫作相长干涉。这种情形下的 波，被称作“同相波”。另一种极端情况，当两个波相遇，一个波的波峰 可能和另一个波的波谷重叠。在这种情形下，波就互相抵消，这样的波 因而称为“异相波”，这种情况就叫作相消干涉。

    在牛顿环中，透镜反射而来的波和反射面反射而来的波是不同的， 亮环出现之处，棱镜和反射板之间的空隙恰好使得波长相差整数（1， 2，3，……）倍，从而导致了相长干涉。（波长就是一个波的波峰或者 波谷到下一个波峰或者波谷之间的距离）。另一方面，在暗环处，棱镜 和反射板之间的空隙恰好使得波长相差半整数（1.5，2.5，3.5，……） 倍，产生相消干涉——透镜反射而来的波和反射板反射而来的波相互抵 消了。

    在19世纪，人们认为这证实了光波动说的正确性同时表明了微粒说 的错误。然而，20世纪早期，爱因斯坦表明光电效应（今天应用在电视 机和数码相机上）可以解释为在光粒子或光量子撞击原子时把电子撞出 其外。因此，光的行为既像粒子也像波。

    波的概念非常可能进入人的思想，因为人们能在一个小卵石掉进海 洋或者水坑后观察到它。事实上，如果你把两个卵石投入水坑，你很可 能会看到波的干涉正在发生，就像下图所示的样子。

    其他液体也可观察到相似的行为，也许除了啤酒，如果你已经喝得 太多了。粒子的观念类似岩石、卵石和沙砾。但是波粒二象性——物体 可以描述为粒子也可以表述为波的思想——太不符合日常经验了，这就 好比你可以喝下一大块的砂岩。

    这种二象性——两种不同理论都精确描述同一现象的情况——是和 依赖模型的实在论一致的。每个理论都能描述和解释一定的性质，没有 任何一个理论可以说比另一个更好更真实。关于制约宇宙的定律，我们 能说的就是：似乎并不存在单一的可以描述宇宙各个方面的数学模型或 理论。相反，正如本书开篇所提到的，似乎存在着一个叫作M理论的理 论网络。M理论网络中的每一个理论都能很好地描述一定范围的现象。 在那些范围重叠之处，网络中的不同理论保持一致，因此它们都能被视 为同一理论的一个部分。但是，在这个网络中没有任何一个单一的理论 能够描述宇宙的方方面面——自然界中所有的力、受那些力作用的粒子 以及时空完全演化的框架。尽管在这种情况下没能实现传统物理学家大 统一理论之梦，但是在依赖模型的实在论的框架下，这可以接受。

    我们将在后面的第五章讨论二象性和M理论，但是在这之前，我们 将转向现代自然观念所赖以建立的基本原理：量子论，特别是称为可择 历史的量子论方法。在那个观点下，宇宙不是仅有单一的存在和历史， 而是以量子叠加的方式同时存在着任何一种可能的宇宙版本。这听起来 可能耸人听闻，就像有人提出的离开屋子、桌子消失的理论一样。但 是，这个理论已经通过了它经受的每一项实验的检验。

    第四章 可择历史

     1999年，一队物理学家在奥地利将一连串足球形状的分子射向一个 障栏。那些分子的每一个都是由60个碳原子构成的，有时被称为巴克 球，因为建筑师巴克明斯特·富勒曾经建造过那种形状的建筑物。富勒 的网格穹顶可能是现有最大的足球状物体了，而巴克球则是最小的。科 学家瞄准的障栏实际上有两道允许巴克球通过的狭缝，在障栏的后面， 物理学家放置了一个相当于屏幕的东西来探测和计算穿过狭缝出现的分 子。

    如果我们用真实的足球来进行类似的实验，那么就需要一个目标弥 散但能够一致地以我们给定的速度发球的运动员。我们把运动员安置在 有两道缺缝的墙的前面，在墙的后面，我们放置一个长网与墙平行。运 动员的大多数射球都会撞到墙上反弹回来，但仍有一些会穿过这一道或 者另外那一道缺缝打进网中。如果缺缝只比足球稍微大一点，那么在墙 的另一边就会出现两注高度平行的足球流，如果缺缝比足球再宽一点 儿，每一注足球流就会成扇形展开一些，呈现出下图所示的样子。

    双缝足球 一位朝着墙上缺缝踢球的足球运动员制造出一个明显的图样。

    提请注意，如果我们关闭其中的一道缺缝，相应的那注足球就不再 通过，但这并不会对另外那注造成影响。如果我们再次打开第二道缺 缝，那只会增加落到另一侧任何给定位置的球的数目，因为那样的话， 我们不仅会得到穿过那道保持敞开的缺缝的所有球，还要加上由新开缺 缝过来的其他球。换言之，两缝同时打开时我们观测到的结果就是每一 道缝各自打开时所观测到结果的总和。这是日常生活中我们习以为常的 事实了。然而，奥地利研究人员在发射分子实验中所观测到的现象却并 非如此。

    巴克足球 朝着屏幕上的狭缝发射分子足球，产生的图样反映了不 同寻常的量子定律。

    在奥地利的实验中，打开第二道缺缝的确增加了落到屏幕上某些位 置的分子数量——但也会减少落到其他位置的分子数目，如上图所示。 实际上，当两道狭缝同时打开时，屏幕上有些位置是没有巴克球到达 的，但当只打开这一道或那一道缺缝时，这些位置仍会落有巴克球。那 似乎非常古怪。打开第二道缺缝何以就会减少落向一定位置的分子数目 了呢？

    通过审视细节可以获得答案的线索。在实验中，许多的分子会落到 你料想它们穿过这一道或另一道缺缝会落到的那些位置的中点附近。离 这个中点远些的地方就只有极少数的分子到达了，但离得再远一点，又 会观测到大量的分子。这种图样并不是每一道缺缝分别打开时形成图样 的总和，但是你可以从第三章的内容中认出这种图样具备了波的干涉的 典型特征。没有分子到达的那些位置对应着从两道缺缝传来的两波反相 到达的区域，因而发生了相消干涉；那些有大量分子到达的地方则对应 着两波同向到达的区域，因而发生了相长干涉。

    在科学思想最初2000年左右的时间里，日常经验和直觉是理论解释 的基础。随着技术的改进以及可观测现象范围的拓展，我们开始发现自 然的行为方式和我们的日常经验因而也和我们的直觉越来越不相一致， 就像巴克球实验所证明的那样。那个实验所代表的一类现象并不能纳入 经典科学的范畴，但是却能通过所谓的量子物理进行描述。事实上，理 查德?费恩曼就曾写道，前文描述过的那类双缝实验“包含了量子力学的 所有秘密”。

    量子物理的原理在20世纪最初的几十年间发展起来，在那之前，人 们发现牛顿理论对于描述存在于原子和亚原子水平的自然界已不再适 用。物理学的基础理论是要描述自然界的力以及物体对这些力如何反 应。诸如牛顿力学的经典理论基于反映日常经验的框架，在经典理论 中，物体独立存在着，处于确定的位置，遵循确定的运动路径，等等。 量子物理提供了一个理解自然在原子和亚原子尺度如何运作的框架，但 我们随后将更清楚地看到，它规定了一个完全不同的概念模式，其中物 体的位置、路径甚至它的过去和未来都不能被精准地确定。诸如引力或 者电磁力此类的量子理论正是建立在这种框架之内。

    建立在对日常经验而言如此陌生的框架之上的理论，还能够解释那 些被经典物理学模型化得如此精确的日常经验中的事件吗？它们能，因 为我们和我们周围的事物是由多得无法想象的原子组成的复合结构，这 些原子甚至比我们可见宇宙中的恒星还要多。尽管这些作为组成成分的 原子服从量子物理原理，但我们还是会发现像足球、芜菁、大型喷气式 客机——以及我们——这样的大型原子集合体也确实不会发生穿过缺缝 的衍射。因此，尽管日常物体的组成成分服从量子物理，但牛顿定律还 是形成了一个可以用来精确描述日常世界中复合结构如何行为的有效理 论。

    也许这听上去很奇怪，但是科学中存在着大型集合体行为方式似乎 不同于它单个组成成分的众多实例。单个神经元的反应几乎不能预兆人 脑的反应，了解一个水分子的情况也并不能告诉你有关湖泊变化的多少 信息。就量子物理而言，物理学家们一直致力于研究牛顿定律得以从量 子领域显露出来的每个细节。我们所知的就是，所有物体的组成成分服 从量子物理的定律，而牛顿定律则是描述由量子成分构成的宏观物体如 何行为的一个很好的近似。

    牛顿理论的预测符合我们经验周遭世界发展起来的那种实在观。但 是单个原子和分子的运作方式非常不同于我们日常经验中的方式。量子 物理为我们提供了有关宇宙图景的一个新的实在模型。在这个宇宙图景 当中，对于我们直观理解实在至关重要的许多概念丧失了意义。

    1927年，贝尔实验室的实验物理学家克林顿·戴维森和雷斯特·革末首次进行了双缝实验，他们研究一束电子流——比巴克球更为简单的物 体——如何与镍晶体相互作用。事实发现，诸如电子的物质粒子表现出 了与水波相像的行为方式，如此惊人的实验结果启发了量子物理学。由 于这样的行为方式在宏观尺度是观测不到的，所以科学家们长期以来一 直想知道物体要保持住并显现出这种类波性质可以大到以及复杂到何种 程度。如果用人或者伟大设计第四章可择历史河马也可以验证出这种效应，那将会引起轰动，但是我们说过，一般地，物体越大，量子效应就 越不明显、越微弱。因此，动物园里的任何动物要像波一样穿过它们笼 子的栅栏，这是不太可能的。然而，实验物理学家已经观测到了尺度不 断增大的粒子的波现象。科学家希望有朝一日能使用病毒来重做巴克球 实验，病毒不仅大得多，而且在有些人看来是生物。

    对于理解后续章节展开的讨论，只需要具备量子物理一些方面的知 识。量子物理关键特征之一就是波粒二象性。物质粒子表现得像波一 样，这让所有人震惊，而光像波一样行为则不再令任何人惊讶了。光的 类波行为对我们而言似乎是自然的，并且在近两个世纪的时间里已经被 人们视作可接受的事实了。在前文所述的那个实验中，如果你用一束光 射向双缝，两波会出现在屏幕上并且相遇。在屏幕的某些位置，它们的 波峰或者波谷将会重合因而形成屏幕上的亮点；在其他一些位置，一个 波的波峰遇到另一个波的波谷从而抵消它们，在屏幕上留下暗区。英国 物理学家托马斯·杨在19世纪早期已经做过这个实验，他说服人们相信 光是波而并非像牛顿认为的那样光是由粒子构成的。

    尽管我们可以断言牛顿提出的光不是波的说法是错误的，但是，当 他说光能够按照仿佛是由粒子构成的那种方式行为时，他又是正确的。 今天，我们把构成光的粒子称为光子。正如我们由无数原子构成，光也 是由大量光子构成的，从这个意义上说，我们日常生活中看见的光也是 复合体——甚至功率1瓦的夜灯每秒就能放射出100亿亿个光子。单个光 子通常是不明显的，但在实验室里，我们可以制造出由一连串孤立光子 构成的微光，我们可以把它作为光子个体加以探测，就好像我们能够探 测孤立的电子或巴克球那样。如此，我们就能运用这样一束光重做杨实 验，这束光如此稀疏使得每次只有一个光子到达障栏，并且在前后到达 的两个光子之间留有几秒的时间间隔。如果我们这样做了，并且把障栏 后面屏幕上光子单独撞击的记录叠加起来，就会发现它们一起累积形成 了干涉图样，这与戴维森—革末实验中通过每次一个地发射电子（或巴 克球）所得到的图样非常相像。对物理学家而言，这是一个惊人的启 示：如果单个粒子可以与自身发生干涉，那么光的波动本性就不只是一 束光或者大量光子集合体才具有的性质而是每一个孤立粒子都具有的性 质。

    量子物理的另一个主要原理是1927年由维纳·海森堡表述的测不准 原理。测不准原理告诉我们，要同时测量某种数据，比如一个粒子的位 置和速度，我们的能力是有限的。举例来说，根据测不准原理，如果你 把粒子位置的不确定性和它的动量（它的质量乘以它的速度）的不确定 性相乘，其结果绝不会比一个称作普朗克常数的定值还小。这像是个绕 口令，但是它的大意可以简单表述如下：你要把速度测量得越精确，那 么你只能把位置测量得伟大设计第四章可择历史越不精确，反之亦然。 举例言之，如果你要把位置的不确定性减半，你就不得不把速度的不确 定性加倍。注意到如下事实也非常重要，即与诸如米、千克和秒这样的 日常计量单位相比，普朗克常数非常小。实际上，如果以日常单位计 量，它的值约为6/10000000000000000000000000000000000。其结果 是，如果你将质量为1/3千克的足球这样的宏观物体在任何方向都定位 于1毫米以内，我们仍然能够把它的速度精确到比每小时千亿亿亿分之 一千米还要高。那是因为用这些单位计量，足球质量为1/3，位置的不 确定性只有1/1000，两者都不足以负担普朗克常数中所有那些零，因而 责任就落到了速度的不确定上。但如果用同样单位计量，电子质量仅 0.000000000000000000000000000001，对电子而言情况就不同了。如果 我们测量一个电子的位置，使其精度大略地相当于一个原子的尺度，测 不准原理就限定了我们测得的电子速度精度不会比正负1000千米每小时 更精确，这样一来，速度当然完全不准。

    按照量子物理，无论我们获得多少信息，也无论我们具备多么高超 的计算能力，物理过程的结果都不能精确地加以预测，因为它们不是由 确定性所决定的。相反，给定一个系统的初始状态，自然就通过一个根 本不确定的过程来决定它的未来状态。换言之，自然并不规定任何过程 或者实验的结果，它允许众多不同的可能结果出现，每一个结果都具有 其实现可能性。改述爱因斯坦的话就是，好像上帝在决定每一个物理过 程的结果前掷骰子。这个观点困扰着爱因斯坦，因而使他尽管本是量子 物理的开创者之一，随后还是变成了量子物理的批评者。

    也许，量子物理看上去动摇了自然受定律制约的观念，但事实并非 如此。相反，它引领我们去接受一种新形式的决定论：给定系统在某一 时刻的状态，自然定律就决定了它各种各样的未来和过去出现的概率， 而不是明确地决定未来和过去本身。尽管这种观点并不合一些人的口 味，但是科学家也必须接受这种符合实验的理论而不是他们自己预想的 观念。

    科学对理论的要求是可验证性。如果量子物理预测的或然性意味着 预测不可能被证实，那么量子物理就没有资格作为有效理论了。然而， 尽管量子物理所做的预测只有或然性，我们还是可以检验量子理论。例 如，我们可以将一个实验重复许多次，然后证明各种各样结果出现的频 率和预测出的概率符合一致。考虑一下巴克球实验。量子物理告诉我 们，没有任何东西位于一个确定的位置，因为如果这样的话，动量的不 确定性就会变成无穷大。事实上，根据量子物理，在宇宙任何地方都有 找到某个粒子的可能性。因此，即便在双缝实验装置中找到一个给定电 子的机会非常大，也总是存在着在半人马座阿尔法星或是在你办公室自 助餐厅的肉馅马铃薯饼中发现它的可能性。结果就是，如果你射出一个 量子巴克球让它飞行，那么，无论你拥有多强能力也无论你具备多少知 识，你都无法提前预知它会确切地落在何方。但是，如果你重复这个实 验许多次，你获得的数据将反映出在各处各地找到球的概率，而实验者 已经确证了实验结果和理论预测是符合一致的。

    量子物理中的概率不同于牛顿物理或者日常生活中的概率，明白这 一点也非常重要。将平稳射向屏幕的巴克球流所形成的图样与运动员瞄 准靶心投掷飞镖从而在靶盘上形成的小孔图样进行比较，我们能够对此 有所理解。除非运动员喝了太多啤酒，飞镖落在靶盘中心附近的机会最 大，越远离中心落镖机会就越小。正如巴克球一样，一支给定的飞镖会 落向任何地方，但是随着时间的推移，靶上累积而成的小孔图样反映出 在该处出现飞镖的潜在可能性的大小。我们在日常生活中省思这种情形 时，也许会说飞镖落到各不相同的位置都有其一定的概率；但即使我们 这样说，这也不同于巴克球的情况，因为这仅仅是由于我们对飞镖发射 时的所处状态了解得不完全。如果我们能够确切地知道运动员发射飞镖 的方式，了解飞镖的角度、旋转的情况、速度的大小等等的话，我们就 能改进我们的描述。那么，原则上我们是能够预测飞镖将击中的位置 的，而且想要多精确就能多精确。因此，我们使用概率这个术语来描述 日常生活中事件的结果，无关于过程的内在本性，只不过是我们对过程 某些方面无知的反映罢了。

    量子理论中的概率与此不同。它们反映了自然中根本的随机性。自 然的量子模型蕴含着不仅与我们日常经验矛盾也与我们关于实在的直观 概念矛盾的原理。对这些原理感到不可思议和难以理解的人不在少数， 这些人中甚至不乏像爱因斯坦和费恩曼（我们马上就会介绍费恩曼的量 子论表述）这样的伟大物理学家。事实上，费恩曼就曾这样写道，“我 想我可以有把握地说，没有人理解量子力学。”但是，量子物理能与观 测符合一致，还从未在检验中失败过，他已经经受了比其他科学理论还 要多的检验。

    1940年，理查德·费恩曼得出了量子世界不同于牛顿世界的惊人见 解。双缝实验中的干涉图样如何产生，这个问题激起了费恩曼的好奇 心。让我们回忆一下这个实验，双缝同时打开时发射分子所见到的图样 并不是我们做两次实验——一次只打开一道狭缝，一次再打开另一道狭 缝——所得到的图样的总和。相反，当双缝同时打开时，我们发现了一 系列亮暗相间的条纹，暗纹所在之处是没有粒子到达的区域。这意味 着，如果假定只有一道狭缝敞开，那些本来会落到暗纹区域的粒子，在 两道狭缝同时打开时就不会落向那儿。这就仿佛是在从源头飞向屏幕这 一旅途中的某个地方，粒子获知了双缝的信息。这种行为与日常生活中 事物看上去的行为方式完全不同，就后者而言，一个球会遵循某条路径 穿过其中一条狭缝，而不会受到另外一条狭缝所处情形的影响。

    根据牛顿物理——也根据我们用足球替换分子进行实验所得的那种 行为方式——每一个粒子都会沿着一条单独而明确的路径从源头飞向屏 幕。这个模型图景中，没有为粒子沿途绕行拜访每一条缺缝临近区域的 可能性留出余地。然而，根据量子模型，粒子被认为是在它从起点飞向 终点的过程中没有确切的位置。费恩曼认为，我们并不一定要将此解释 为粒子在它从源头飞向屏幕的旅途中没有选取路径，相反它意味着粒子 取连接起止两点的每一条可能路径。费恩曼断言这就是量子物理不同于 牛顿物理的原因所在。双缝同时打开的情形非常重要，因为粒子不是遵 循一条单独而明确的路径，而是取每一条路径并且同时选取它们。这听 起来就像科幻小说，但并非如此。费恩曼建立了一个数学表达式——费 恩曼历史求和——它反映了这个观点并且重演了量子物理的所有定律。 在费恩曼的理论中，数学和物理的刻画不同于量子物理原先的表达，但 它们的预测是相同的。 在双缝实验中，费恩曼的观点就意味着，粒子要么只经过这一道狭 缝或者只经过另外那一道狭缝；要么穿过了第一道狭缝后又折回来穿过 第二道狭缝最后再次穿过第一道缺缝；要么它在拜访了提供咖喱大虾的 餐馆后又绕着木星旋转几周才回到家中；要么甚至是穿越了宇宙又返转 回来。费恩曼的观点解释了粒子是如何得知狭缝的开合的——如果一道 狭缝打开，粒子就穿过它，当双缝同时打开时，粒子穿过一道狭缝的飞 行路径就会干扰它通过另一道狭缝的飞行路径，因而导致了干涉。这听 起来也许太疯狂了，但是就今天大多数基础物理研究的目的而言——同 时对于本书的目的来说——费恩曼的表述已被证明比原先的更为有用。 粒子路径 当把诸如巴克球和电子这样的粒子射向狭缝，屏幕上就 形成了干涉图样，费恩曼的量子理论表述为解释其成因提供了一个新图 景。 费恩曼关于量子实在论的观点对理解我们马上就要提出的那些理论 是至关重要的。因此，值得花些许时间来感悟一下他的理论如何发挥作 用。想象这样一个孤立的过程，其中一个粒子从某个位置A开始自由运 动。在牛顿的模型中，粒子将会遵循一条直线前进。经过一段精确的时 间后，我们顺着直线的方向会发现它位于某个确切的位置B。在费恩曼 的模型中，一个量子粒子尝试了连接A和B的每一条路径，为每一条路 径收集一个称为相位的数值。相位表征着在一个波动周期中的位置，那 就是说，它代表着粒子位于波峰还是位于波谷抑或是位于它们之间的某 个确切位置。费恩曼计算相位的数学方法表明，当你把来自所有路径的 波叠加在一起，你就能得到粒子从A出发到达B处的“概率幅度”。将这 个概率幅度平方就可以给出粒子到达B处的正确概率。 每一条单独路径的相位都对费恩曼和（因而也就是为从A运动到B 的概率）作出贡献，相位可以形象地用一个长度固定但指向任意方向的 箭头来加以刻画。要将两个相位相加，你可以把代表一个相位的箭头和 代表另一个相位的箭头首尾相连，这就能得到代表相位之和的一个新箭 头。若要将更多的相位加起来，你只需要非常简单地重复这个过程。请 注意，当相位排成一列时，代表它们之和的箭头会相当长，但是，如果 它们指向了不同的方向，那么当你将它们相加时，它们会彼此抵消，最 后给你留下的箭头就不会那么长。这个观点图示如下。 要采用费恩曼的方法计算粒子从位置A出发终止于位置B的概率幅 度，可以把连接A和B每一条路径相应的所有相位或者箭头加起来。因 为存在着无穷多条路径，这使得数学计算有点复杂，但仍能完成。下图 中就给出了某些路径。 费恩曼路径叠加 源自不同费恩曼路径的效应会像波一样地彼此加 强或减弱。黄箭头代表了用来叠加的相位。蓝箭头代表它们的和，是从 第一个箭头的尾部延伸至最后一个箭头顶点的一条直线。在下方那个图 中，箭头指向不同的方向因而使得它们的和即蓝线非常短。 看似非常不同的牛顿世界图景如何能从量子物理中呈现出来，费恩 曼的理论为解答这个问题给出了一个特别清晰的图景。按照费恩曼理 论，每一条路径的相应相位依赖于普朗克常数。这个理论规定说，由于 普朗克常数如此之小，以至于当你把那些彼此邻近的路径所作的贡献相 加时，相位通常变化得非常大，因而，正如上图所示那样，它们的和趋 近于零。然而，这个理论也同时表明，存在某些路径，相位有排成一列 的趋势，因而这些路径就非常幸运，即是说它们能够对粒子的可观测行 为作出较大的贡献。结果是，对于大型物体而言，类似于牛顿预测的那 些路径将会具有非常相似的相位，它们叠加起来无疑会对费恩曼和作出 最大的贡献，概率显著大于零的惟一终点就是牛顿理论所预测的终点， 这个终点概率非常接近于1。因此，大型物体的运动恰如牛顿理论的预 测。 从A至B的路径 两点之间的经典路径是一条直线。它附近路径的相 位倾向于彼此增强，而远离它的路径的相位则倾向于抵消。 到目前为止，我们已经以双缝实验为背景讨论了费恩曼的观点。在 那个实验中，我们把粒子射向有狭缝的障栏，测量粒子终止于障栏后面 屏幕上的位置。更一般地，除了预测一个孤立的粒子之外，费恩曼理论 还允许我们预测一个“系统”的可能结果，这个系统可以是一个粒子、一 群粒子甚至是整个宇宙。从系统的初始状态到我们随后对其性质进行测 量，在这个过程中系统的性质正以某种方式演化，物理学家称之为系统 的历史。举例来说，在双缝实验中，粒子的历史就是它的路径。正如在 双缝实验中，观测到粒子落向任何给定位置的概率依赖于使之能够到达 该处的所有路径，费恩曼也表明，就一个通常系统而言，任何观测结果 出现的概率都基于可以达致这种观测结果的所有可能历史。因此，费恩 曼的方法也被称为“历史求和”，或者说是量子物理中所谓“可择历史”的 一种表达。 既然我们已经对费恩曼通向量子物理的方法有了一点感性认识，现 在是时候去审视我们接下来将运用到的另一个关键的量子原理了——要 观测一个系统必然会改变它的进程。上司的下巴沾了一点儿芥末，我们 就不能仅仅小心仔细地观察它而不加以干涉吗？是的。根据量子物理， 你不能“仅仅”观测一样东西。那就是说，量子物理认为要做一项观测， 你必须和你正在观测着的对象相互作用。例如，要依靠传统知觉看见一 个物体，我们需要用光照亮它。用光照射一只南瓜当然不会对它产生多 大影响，但是，如果你用一束哪怕非常微弱的光去照射一个量子微粒 ——即向它发射光子——就会产生明显可感的影响了，实验表明了结果 的改变正是以量子物理描述的那种方式进行的。 假如在前面的双缝实验中，我们向障栏发射一束粒子流然后采集穿 过障栏的前一百万个粒子的数据。当我们把落向各不相同的探测位置的 粒子数量绘制出来，这些数据就会形成一幅干涉图样。当我们把一个粒 子从它的起始位置A落向它的探测位置B所有可能路径的相应相位叠 加，就会发现我们计算出来的粒子落向各个位置的概率和收集到的数据 符合一致。 现在假设我们重做这个实验，这次我们用灯照射狭缝以便我们知道 粒子经过的中间点C。（C可以是双缝中任何一个所在的位置。）这被 称为“何路”信息，因为它能告诉我们粒子究竟是从A经过狭缝Ⅰ再到B 呢，还是从A经过狭缝Ⅱ再到B的。既然现在我们知道了粒子穿过的是 哪道狭缝，我们用来求和的路径就将包含只穿过狭缝Ⅰ的路径，或者包 含只穿过狭缝Ⅱ的路径，绝不能包含既穿过狭缝Ⅰ又穿过狭缝Ⅱ的路 径。因为费恩曼在解释干涉图样时是说穿过其中一道狭缝的路径与穿过 另一道的发生干涉，因而，你打开灯去确定粒子穿过的狭缝就排除了其 他的可能，这将使得干涉图样消失不在。的确，当进行这个实验时，打 开灯会使得结果由干涉图样变成另外的图样！此外，我们可以改动一下 实验，我们采用非常微弱的光以便使得并非所有粒子都能与光互相作 用。在这种情况下，我们仅只能够获得某一部分粒子的何路信息。如果 我们按照是否获知何路信息的标准将粒子到达情况的数据分类，我们发 现，未知其何路信息的那部分粒子的数据将会形成干涉图样，而已知其 何路信息的那部分粒子的数据将不会形成干涉图样。 这个观点对我们理解“过去”这一概念产生了重大影响。在牛顿理论 中，过去被假定为一系列确切存在的事件。如果你看见去年从意大利买 来的花瓶躺在地板上碎成狼藉，看见你的孩子站在旁边面露羞怯，你就 可以追溯导致这个意外的事件：小手指松开，花瓶坠落，当它碰到地板 时爆裂成无数碎片。事实上，给定关于现在的完备数据，牛顿定律允许 我们计算出关于过去的完整图像。这和我们的直观理解符合一致，要么 是痛苦要么是快乐，世界都有一个确定的过去。也许没有人看到过过 去，但过去也确确实实地存在着，就像你用一张张快照将它拍摄下来的 样子。然而，量子巴克球并不能认为是沿着确定的路径从源头飞向屏 幕。我们可以通过观测将一个巴克球的位置固定下来，但是在我们的观 测中间，它取所有的路径。量子物理告诉我们，无论我们当下的观测多 么周全彻底，（没有观测到的）过去正如未来一样是不确定的，它仅仅 作为一连串的概率而存在。按照量子物理，宇宙没有单一的过去或者历 史。

    过去没有确定的样态，这意味着你现在对系统所做的观测会影响它 的过去。约翰·惠勒设计了一种称为延迟选择的实验对此作了戏剧性的 强调说明。概而言之，延迟选择实验就像我们描述过的双缝实验一样， 你能够选择是否观测粒子所取路径，不同之处只在于在延迟选择实验中 你把是否观测路径所做的决定恰好推迟到粒子撞到探测屏之前那一瞬间 才做出。 延迟选择实验得出的数据等同于我们选择是否通过观察狭缝本身去 观测（或者不观测）何路信息时得到的数据。但是，在这种情况下，每 一个粒子所取的路径——即它的过去——是在它穿过狭缝很久以后才被 确定的，似乎粒子在之前就应“决定”是只穿过一条狭缝不发生干涉，还 是同时穿过两条狭缝发生干涉。

    惠勒甚至还考虑了这个实验的一个宇宙版本，在这个版本中，实验 涉及到的粒子是从数十亿光年之遥的大型类星体发射而来的光子。这样 的光会被途中星系的引力透镜效应分成两路然后重新汇聚到地球上。尽 管这个实验已经超出了目前的技术能力，但是，如果我们能够从这样的 光里收集到足够多的光子，它们应该也会形成干涉图样。然而，如果我 们放置一个设备去测量到达探测位置不久之前的何路信息，这个图样也 会消失。取一条路径还是同时取两条路径，这个选择是在数十亿年前作 出的，这比地球甚至可能比太阳的形成时间都要早，但通过实验室里的 观测，我们仍然可以影响那个选择。

    本章中，我们已经利用双缝实验举例阐述了量子物理。在接下来的 篇章里，我们将把费恩曼的量子力学表述运用到作为整体的宇宙中去。 我们将会看到，像粒子一样，宇宙也没有单一的历史，而是具有每一种 可能的历史，每一个历史都有其自身的概率；我们对宇宙的当下观测会 影响它的过去并决定宇宙的不同历史，这就好像双缝实验中对粒子的观 测会影响粒子的过去一样。这种分析将会表明我们宇宙中的自然定律是 如何从大爆炸中呈现的。但是，在我们考察定律如何显现之前，我们将 简单谈谈那些定律为何以及它们唤起了哪些神秘。

    第五章 万物之理

     宇宙最不可理解之处就是它是可理解的。 ——阿尔伯特.爱因斯坦

    宇宙是可以理解的，因为它是受定律制约的。那就是说，宇宙的行 为是能够模型化的。但是，定律或者模型指的又是什么呢？引力是使用 数学语言描述的第一种力。牛顿的万有引力定律发表于1687年，它指出 宇宙间每一个物体都吸引着其他任何物体，引力的大小与它的质量成比 例。这给那个时代的精神生活留下了深刻印象，因为它首次表明宇宙至 少有一个方面是能够精确地模型化的，并且可以通过创造数学工具来实 现。存在自然定律的这种观念导致了与大约50年前伽利略因之受到异端 审判的那种观念相似的问题。譬如说，圣经讲述了一个故事，约书亚祈 祷太阳和月亮在它们的轨道上停止下来，以便他有额外的白昼结束与迦 南之地的亚摩利人的战斗。据约书亚书记载，太阳静止了大约一天的时 间。现在，我们知道那指的应该是地球停止了旋转。

    如果地球停止了旋转，根据牛顿定律，没有束缚在大地上的任何东 西都将以地球的原初速度（在赤道处为每小时1100英里）保持运动—— 这是祈祷延迟日落所需付出的高昂代价。这并没有给牛顿造成困扰，因 为正如我们说过的，牛顿相信上帝能够并且确实在干预着宇宙的运行。

    宇宙第二个方面的定律或者模型也得以发现，那就是电力和磁力。 电力、磁力的表现很像引力，但存在着重大差别，即同种电荷或者同种 磁体彼此排斥，而异种电荷或者异种磁体则相互吸引。电力、磁力远比 引力强，但日常生活中我们通常注意不到它们，因为宏观物体所包含的 正负电荷在数量上几乎相等。这就意味着两个宏观物体之间的电力、磁 力差不多彼此抵消了，而不像引力是完全叠加的。

    我们目前流行的电学和磁学观念是在18世纪中期到19世纪中期近百 年的时间内发展起来的。那时各国物理学家对电力和磁力进行了仔细的 实验研究。其中一个重大发现就是电力和磁力是相互关联的：运动着的 电荷会对磁体施力，运动着的磁体也会对电荷施力。丹麦物理学家汉 斯.克里斯蒂安.奥斯特最早认识到两者之间的联系。1820年，当他在为 大学里的讲座作准备的时候，奥斯特注意到电池产生的电流使附近罗盘 的指针偏转。他不久就认识到运动的电流会产生一种磁力，并创造 了“电磁”这个术语。几年以后，英国科学家迈克尔.法拉第作了推理—— 用现代术语来表达——如果电流能够产生磁场，那么磁场也应该能够产 生电流。他在1831年演示了这个效应。十四年以后，法拉第在演示强磁 性影响偏振光性质时还发现了电磁和光之间的联系。 法拉第没有受过多少正规教育。他出生于伦敦附近一个穷苦的铁匠 家庭。13岁辍学后，在一家书店里做跑差和装订工。在那里，他花了许 多年的时间，阅读他手中照管的书本，利用闲暇进行简单廉价的实验， 以此学习科学知识。最终，他获得了一份工作，在伟大的化学家汉弗 莱.戴维爵士的实验室里做助手。法拉第在那儿度过了他一生中余下的 45年时光，并在戴维逝世后接替戴维。法拉第遇到了数学上的许多困 难，他从未学过多少数学知识，因而要为他在实验室里观测到的古怪的 电磁现象构想出理论图景，这对他而言不啻一个挑战。尽管如此，他还 是成功了。 力场的观念是法拉第一项伟大的智识创新。现在，得益于讲述虫眼 外星人以及他们星际飞船的书籍和电影，大多数人对这个术语已经非常 熟悉了，法拉第或许应该得到版税。但是，在从牛顿时代到法拉第时代 的几个世纪里，物理学重大奥秘之一就是，物理定律似乎暗示着力的作 用穿越了相互作用的两个物体之间的真空。法拉第不喜欢那种观点。他 相信，要移动一个物体，就必须有某种东西和它接触。因此，他把电荷 和磁体之间的空间假想为充满着看不见的管道，这些管道机械地执行着 推和拉的动作。法拉第把这些管道称为力场。将力场形象化的一个好办 法是进行教室演示，在这个实验中，我们把一块玻璃板放在一个条形磁 铁上，再在玻璃板上撒上铁屑。轻轻拍打几下玻璃板以便克服铁屑与玻 璃板之间的摩擦力，这样铁屑就会像是被一种看不到的力推挤着一样移 动，把自身排成一个个弧形的图案，从磁铁的一极延伸到另一极。这就 是那些弥漫在空间中不可见的磁力的图示。现在，我们相信所有的力都 是通过场传递的，因此，力场是现代物理学的一个重要概念——就像它 在科幻小说中那样的重要。 人们对电磁学的认识停滞了好几十年，总共就只得到了关于几条实 验定律的不多知识：电和磁密切甚至似乎是神秘相关的迹象；电磁与光 具有某种联系的见解；以及场的概念的萌芽。至少存在着十一种电磁学 理论，每一种都有缺陷。后来，在19世纪伟大设计第五章万物之理60年 代那几年间，苏格兰物理学家詹姆士.克拉克.麦克斯韦把法拉第的思想 发展成了一个数学框架，用以解释存在于电、磁和光之间的紧密而又诡 异的联系。得到的结果是一组方程，这组方程把电力和磁力描述成了电 磁场这同一物理实体的表现。麦克斯韦已经把电力和磁力统一成了同一 种力。此外，他还证明了电磁场能够作为波在空间中传播。这种波的速 度由它方程组里的一个数字决定，这个数字是他从早先几年的实验测量 数据里计算而得的。令他惊讶的是，他算得的速度等于光速，在那个时 代，人们通过实验测得的光速精度已达百分之一。他发现了光本身就是 一种电磁波。 力场 通过铁屑作用例示的条形磁体力场。 今天，描述电场和磁场的方程组被称为麦克斯韦方程组。没有多少 人听说过它们，但它们大概是我们所知的最具商业重要性的方程了。它 们不仅制约着从家用电器到计算机所有一切的运转，而且还描述了除光 以外的其他波，诸如微波、无线电波、红外线和X射线等等。所有这些 波与可见光的不同之处仅在于一个方面——它们的波长。无线电波的波 长在1米及其以上，而可见光的波长只有1米的千万分之几，X射线的波 长则比一亿分之一米还要短。我们的太阳辐射波含有所有波长，但其中 最强的部分则是我们可见波长的波。这可能并非意外，我们裸眼可见的 波长是太阳辐射波中的最强部分：仿佛我们的眼睛之所以进化到能够精 确地探测那个范围内的电磁辐射，是因为那个范围的辐射对我们而言最 为有用。如果我们有一天遇到来自其他行星的生命，他们或许也能 够“看见”他们自己的太阳放射出的最强部分的辐射，这些辐射波也经过 了他们行星大气层中灰尘、气体阻光特性等等因素的调节。因此，在X 射线环境下进化的外星人如果去机场安检部门工作就会干的非常出色。 麦克斯韦方程组限定了电磁波以大约每秒300000千米或者说是大约 每小时670英里的速度传播。但是你必须先指定一个参照系才能测量相 对于它的速度，撇开参照系谈速度毫无意义。这不是你日常生活中需要 常常思考的事情。当一个限速标志写明每小时60英里，这可以理解为你 的速度是相对于路面而不是相对于银河系中心的黑洞来测量的。然而， 即使日常生活中也有某些场合使你不得不考虑参照系。举例来说，如果 你在飞行着的喷气式飞机上端着一杯茶穿过过道，你也许会说你的速度 是每小时2英里。但是，站在地面上的某人会认为你是在以每小时572英 里的速度移动。别以为哪一位观测者的说法更符合真相，请记住，由于 地球围绕太阳旋转，假如还有人从太阳表面观察你，他对上述两个伟大 设计第五章万物之理说法都不会同意，他会说你正在以每秒大约18英里 的速度运动，更不用说他还非常羡慕你的空调了。基于这样的分歧，当 麦克斯韦声称他已经发现从方程组中得出的光速时，一个很自然的问题 就是，麦克斯韦方程组中的光速是相对于哪个参照系测量的？ 波长 微波、无线电波、红外线和X射线——以及不同颜色的光—— 它们的区别仅在于波长的不同。 没有理由相信麦克斯韦方程组中的速度参数是相对于地球测量的速 度。毕竟，他的方程组适用于整个宇宙。另一种被暂时考虑过的可选回 答是，他的方程组所描述的光速是相对于一种弥漫于空间中先前并未被 探测到的介质而言的，这种介质称为光以太，或简称以太，它是亚里士 多德创造的一个术语，用以描述他相信的充满了地球之外整个宇宙的那 种物质。这种假想出来的以太也许就是电磁波传播的介质，就好像声音 通过空气传播一样。如果以太存在，那将会得到一个静止的绝对标准 （即是说相对于以太）同时也因而会有一个定义运动的绝对方式。以太 将会提供一个遍及宇宙的绝佳参照系，相对以太，任何物体的速度都能 被测量。 因此，以太被假定成了理论上的存在，也吸引了一些科学家去探寻 它的研究方法或者至少去证实它的存在。这些科学家中，有一位就是麦 克斯韦。 运行穿越以太 如果我们正在运行着穿越以太，我们就应该能够通 过观测光速随季节的变化探测出那种运动。 假设你穿过空气朝着声波奔跑，声波就更快地靠近你，如果你背离 它奔跑，他就会更慢地传到你。相似地，如果以太存在，光速就会随着 你相对以太的运动而变化。事实上，如果光按照声波一样的方式行为， 那么正如超音速喷气式飞机上的人听不到后面飞机发出的任何声音一 样，当旅行者穿过以太奔跑得足够快时也能够超越光速。基于这样的考 虑，麦克斯韦提出了一个实验。假如存在以太，当地球围绕太阳运行时 就一定会穿过以太。同时，由于地球在1月又比如说在4月或者5月是以 不同的方向行进的，因此我们应该能够观测到一年中不同时段光速的细 微差别——请看上图。 《皇家学会会刊》的编辑劝说麦克斯韦不要在会刊上发表这一观 点，因为他认为这个实验没法成功。但是1879年，在麦克斯韦48岁因痛 苦的胃癌病逝之前，麦克斯韦就此观点给一位朋友写了封信。这封信在 他死后发表于《自然》杂志上，被一位叫阿尔伯特.迈克尔逊的美国物 理学家读到。受麦克斯韦想法的启发，迈克尔逊和爱德华.莫雷在1887 年进行了一次非常灵敏的实验用以测量地球穿越以太的不同速度。他们 的想法是比较垂直的两个不同方向的光速。如果光速相对以太是一个定 值，那么测量结果就应该揭示出光速由于方向不同所引起的变化。但是 迈克尔逊和莫雷并没有观测到这种差别。 迈克尔逊和莫雷实验的结果与电磁波通过以太传播这一模型明显冲 突，这本该使以太模型作废了。但是迈克尔逊的目的是测量地球相对于 以太的速度，而不是去证明或证伪以太假说，并且他所发现的事实也没 有使他得出以太不存在的结论。也没有其他人作过这样的论断。事实 上，著名物理学家威廉.汤姆逊（开尔文勋爵）就在1884年说过，以太 是“我们在动力学中确信的唯一物质。有一件事我们确信无疑，那就是 光以太的实在性和实体性。” 怎么能够对迈克尔逊-莫雷实验的结果置之不理而继续相信以太存 在呢？这是我们说过的常常发生的事情，人们试图通过附加人为的特别 条件来挽救模型。一些人假定地球曳引着以太随它一起运行，所以我们 事实上相对以太并未移动。荷兰物理学家亨德里克.安东.洛仑兹和爱尔 兰物理学家乔治.弗朗西斯.菲茨杰拉德建议说，在相对以太运动的参照 系中，也许由于某种未知的力学效应，钟变慢了，距离也发生收缩，因 而我们总是测得相同的光速。诸如此类的挽救以太概念的努力持续了近 20年，直到一篇著名论文发表，这篇论文出自伯尔尼专利局一位年轻而 不知名的小职员，阿尔伯特.爱因斯坦。 1905年，爱因斯坦在他26岁时发表了一篇名为《论动体的电动力 学》的论文。文中他假设物理定律和作为特例的光速对所有做匀速运动 的观测者来说都应该具有相同的形式。结果证明这个观点需要变革我们 空间和时间的概念。为了理解何以如此，我们设想喷气式飞机上在同一 地点但不同时间发生的两个事件。对飞机上的观测者来说，两个事件之 间的距离将会是零，但对于地面上的另一名观测者而言，两个事件隔开 了一段距离，这段距离等于喷气式飞机在两事件发生的时间间隙内经过 的距离。这表明两名彼此相对运动的观测者在事件发生的距离上出现了 意见分歧。 现在假设这两名观测者都在观测一个从机尾行进至机头的光脉冲。 正如上述例子，他们将在光脉冲从机尾发射到机头接收经过距离这一问 题上产生分歧。由于速度就是经过距离除以所用时间，因此这也就意味 着，如果他们对光脉冲行进的速度——即光速——意见一致，他们就会 对光脉冲从发射到接收所经过的时间间隔意见不一致。 使事情变得奇怪的是，尽管这两名观测者测得了不同的时间，但是 他们却是在观察着同一个物理过程。爱因斯坦并不试图为此建立一个人 为解释。他得出了一个符合逻辑但却令人震惊的结论，所用时间的测量 正如所经距离的测量，依赖于正在进行这项测量的观测者。这个效应是 爱因斯坦1905年论文所述理论的关键点之一，该理论形成了所谓的狭义 相对论。 飞行中的喷气式飞机 如果你在喷气式飞机上弹球，在飞机上的观 测者会肯定地认为球每次反弹都撞在同一点，而地面上的观测者则会测 量出反弹点位置的巨大差异。 假如我们考虑两名观测者观察一只钟，就能发现这个分析如何运用 到计时仪器上。狭义相对论保证了，在相对于钟保持静止的观测者看 来，钟走时会变快，而在相对于钟运动的观测者看来，钟走时会变慢。 如果我们把从机尾行进至机头的光脉冲比拟为钟的滴嗒声，我们会发 现，在地面上的观测者看来，钟变慢了，因为这道光束相对于他的参照 系不得不行进更大的一段距离。然而这个效应并不依赖于钟的机械构 造，它对所有钟成立，甚至包括我们自身的生物钟。 时间膨胀 运动着的钟看上去走时更慢。由于这同样适用于生物 钟，所以运动着的人看上去也将衰老得更慢，但别抱太大希望——在日 常的速度下，任何常规的时钟都测量不出其中的差别。 爱因斯坦的研究表明，正如静止这样的概念是相对的，时间也不会 像牛顿认为的那样绝对。换句话说，要为每个事件赋予所有观测者都赞 同的时间是不可能的。相反，所有的观测者都有他们自己的时间测量， 而且两个彼此相对运动的观测者所测量的时间并不一致。爱因斯坦的观 点违背了我们的直觉，因为对于我们日常生活通常遭遇到的速度而言， 它所蕴含的效应是无法觉察的。但是，它已经被实验反复确证了。举例 来说，设想一只位于地心用作参照的钟，另一只钟位于地表，第三只钟 搭载于飞机上，飞机顺着或者逆着地球自转的方向飞行。与位于地心的 钟比照，当飞机向东飞行时——顺着地球自转方向——飞机上的钟移动 得比地表那只更快，因而它走时应该更慢。类似地，与位于地心的钟比 照，当飞机向西飞行时——逆着地球自转方向——飞机上的钟移动得比 地表那只更慢，因而意味着它走时应该比地表的那只更快。这正是1971 年10月进行的一项实验的观测结果，实验中让一只非常精密的原子钟围 绕着地球飞行。因此，你可以搭乘飞机朝着向东的方向环绕地球一直飞 行以此来延长寿命，尽管你可能会对航空公司播放的所有电影感到厌 烦。不过，这个效应是非常微小的，每一次环行大约为亿万分之十八秒 （而且这个效应还会由于引力差异的效应而有所减小，但是这里我们不 必去涉及它。） 归功于爱因斯坦的研究，物理学家意识到，如果要使得光速对所有 的参照系都保持相同，那么麦克斯韦的电磁学理论就要求不能将时间作 为与三维空间分离的对象来看待。相反，时间和空间纠缠在一起。这就 有点像把关于未来/过去的第四个方向加到通常的左/右、前/后和上/下的 三个方向中去。物理学家把这种空间和时间的结合称为“时空”，又因为 时空包含了第四个方向，所以他们把时间称为第四维。在时空中，时间 不再与三维空间分离，而且粗略地讲，正如左/右、前/后、上/下的定义 依赖于观测者的方位，时间的方向也随着观测者的速度而变化。以不同 速度运动的观测者会从时空中选择不同的时间方向。爱因斯坦的狭义相 对论因而成为了一个新模型，它排除了绝对时间和绝对静止（即相对于 固定的以太静止）的概念。 爱因斯坦很快意识到，为了使引力与相对论协调还需要作另外一个 改动。根据牛顿引力理论，在任何给定的时间，物体通过引力彼此吸 引，引力的大小取决于当时物体间的距离。然而相对论已经推翻了绝对 时间的概念，因此就无法确定应于何时去测量质量物体之间的距离。所 以牛顿的引力定律和狭义相对论并不一致，必须加以修正。这个矛盾听 起来可能仅仅是一个微不足道的技术困难，甚至或许只需要作某些细节 处理而不需要多大的理论修改。但是，结果表明这种想法大错特错了。 在接下来的十一年里，爱因斯坦发展了一个新的引力理论，称为广 义相对论。广义相对论中的引力概念与牛顿的完全不同。相反，它建立 在革命性的设想之上，即时空并非像早先假定的那样平坦，而是被处于 其中的质量和能量扭曲变形。 想象这种弯曲的一个好办法就是思考地球的表面。尽管地球表面只 是二维的（因为沿着这个表面只存在两个方向，北/南和东/西），我们 还是将用它作例子，因为一个弯曲的二维空间比一个弯曲的四维空间更 容易想象。研究诸如地球表面这类的弯曲表面的几何不是我们熟悉的欧 氏几何。举例来说，地球表面，两点间最短的距离——我们知道在欧氏 几何中这是一条直线——是在所谓的大圆上连接两点的路径。（大圆是 在地球表面上圆心与地球中心重合的圆，赤道就是大圆的一个例子，赤 道围绕不同的直径旋转所得的任何圆也是大圆）。 比如说，想象你要从纽约飞往马德里，这两个城市几乎处于同一纬 度。如果地球是平的，那么最短的路线就是一直向东的一条直线。如果 你这样飞的话，你将飞行3707英里才能到达马德里。但是由于地球表面 是弯曲的，有这样的一条路线，尽管在平面地图上看起来是弯曲的也显 得更长了，但实际上却是更短的。如果你沿着大圆的路线飞行，先向东 北方向飞行，再逐渐向东，然后再往东南，你只需要飞行3605英里。这 两条路线距离的差别，是由于地球表面的弯曲所造成的，这也是非欧氏 几何的一个示例。航空公司知道这个事实，每当实际飞行时都安排飞行 员沿着大圆飞行。 测地线 地球表面上两点之间最短的距离，当绘制在平面地图上时 就显得弯曲——这是需要记在脑海里的事实，如果你还正式检验过的 话。 按照牛顿运动定律，加农炮弹、牛角面包和行星等等的物体都沿直 线运动除非受到了诸如引力这样的外力作用。但是，在爱因斯坦的理论 中，引力不像其他的力，毋宁说，它是质量扭曲时空发生弯曲这一事实 的结果。在爱因斯坦的理论中，物体沿测地线运动，测地线是弯曲空间 中最接近直线的东西。在平面上，测地线是直线；在地球表面，测地线 是大圆。如果不存在物质，四维时空中的测地线就对应着三维空间中的 直线，但是当物质存在时，它就扭曲时空，物体在其对应的三维空间中 的路径就发生弯曲，这在某种意义上就好像牛顿理论中用引力吸引来解 释的那种样式。当时空不再平坦，物体的路径就显得弯曲，这就给人以 有外力作用于它们之上的印象。 当引力不存在时，爱因斯坦的广义相对论就复制狭义相对论，并且 在我们太阳系这样的弱引力环境中，它也能做出与牛顿引力理论几乎相 同的预测——但不完全等同。事实上，如果在GPS卫星导航系统中不考 虑广义相对论，那么全球位置的误差就会按每天大约10千米的速率累 积！不过，广义相对论的真正重要性并不体现在把它运用于引导你去餐 馆的那些设备上，而在于它是宇宙的一个非常不同的模型，它预测了诸 如引力波和黑洞这样的新效应。此外，广义相对论还把物理转换成了几 何。现代技术足够灵敏，允许我们进行验证广义相对论的大量精密实 验，而广义相对论通过了这所有的检验。 尽管麦克斯韦的电磁学理论和爱因斯坦的引力论——广义相对论 ——两者都变革了物理学，但它们像牛顿自己的物理学一样都是经典理 论。也就是说，它们都是描述宇宙有单一历史的模型。在前一章中我们 已经看到，在原子和亚原子水平这些模型并不能与观测符合一致。相 反，我们必须运用量子理论，宇宙可以有任何可能的历史，每个历史都 具有其自身的强度或者概率幅度。对于涉及日常世界的实际计算，我们 可以继续运用经典理论，但是如果希望理解原子和分子的行为，就需要 麦克斯韦理论的量子版本；而如果想要理解早期宇宙，那时宇宙中所有 的物质和能量都被压挤在一个很小的空间，就必须拥有广义相对论的量 子版本。 我们需要这些理论，还因为，当我们要寻求关于自然的本质理解 时，如果一些定律是量子论的而另外一些是经典理论的，那就不会保证 一致。所以我们不得不寻找所有自然定律的量子版本。这样的理论称为 量子场论。 自然界中已知的力可以分为四类： 1.引力。这是四类力中最弱的力，但却是长程力，并且作为吸引力 作用于宇宙间的一切物体。这意味着对大型物体而言，其引力可以叠加 并在其他所有力中居于支配地位。 2.电磁力。这也是一种长程力，且比引力更强，但它只作用于带电 荷的粒子上，在同号电荷之间排斥，在异号电荷之间吸引。这意味着大 型物体之间的电磁力会相互抵消，但在原子和分子尺度上却起着支配作 用。电磁力决定了所有的化学和生物学过程。 3.弱核力。这种力导致放射性，并且在星体和早期宇宙元素的形成 过程中扮演着重要角色。不过，我们在日常生活中接触不到这种力。 4.强核力。这种力把原子核中的质子和中子束缚在一起。它也同样 束缚着质子和中子本身，因为它们都是由更小的粒子即我们在第三章中 提到的夸克构成的，所以在这里强核力也是必需的。这种强力还是太阳 与核能的能量之源，但是，正如弱力一样，我们并不能直接接触到它。 其量子论版本被最早建立起来的力是电磁力。电磁场的量子理论被 称为量子电动力学，英文缩写简称QED，是在1940年由理查德.费恩曼 和其他一些物理学家发展起来的，现已成为所有量子场理论的一个模 型。正如我们说过的，根据经典理论，力通过场传递。但是在量子场理 论中，力场被设想为由各种各样称为玻色子的基本粒子构成，玻色子是 携带着力的粒子，它们在物质粒子间飞来飞去从事着力的传输。物质粒 子称为费米子，电子和夸克就是费米子的例子，而中子或光子则是玻色 子的例子。正是玻色子在传递着电磁力，其发生的过程就是，物质粒 子，比如电子，发射出一个玻色子或者说力粒子，并因而引起回弹，这 非常像加农炮射出炮弹引发的后坐一样。这种力粒子接着与另外一个物 质粒子发生碰撞并被其吸收，从而改变了物质粒子的运动状态。按照 QED，发生在带电粒子——感应到电磁力的粒子——之间的相互作用都 按照光子交换进行描述。 QED的预测已经得到验证并且被发现它能非常精确地符合实验结 果。但是实施QED所要求的数学计算相当困难。我们接下来将看到，问 题在于当你把量子论的条件加入到上述粒子交换的框架中去时，这些条 件要包括相互作用得以发生的所有历史——例如力粒子能被交换的所有 方式——这使数学计算变得复杂。幸运的是，随着可择历史——在前一 章描述过的考察量子论的一种方式——这一概念的创造，费恩曼还发展 起了解释不同历史的一个优雅的图解法，今天这个方法不仅运用于 QED，而且还运用到了所有的量子场论中。 费恩曼的图解法提供了一种让历史求和中每一项都可视化的方法。 那些称为费恩曼图的图画是现代物理学最为重要的工具之一。在QED 中，对所有可能历史的求和可以视为对如下那些费恩曼图求和，这些图 代表了两个电子通过电磁力彼此散射的某些可能方式。这些图中的实线 代表电子，而波浪线代表光子。时间被理解为是从底部往顶部推进，而 线的接合点对应着光子被一个电子发射或吸收。图A代表两个电子相互 靠近，交换一个光子，然后继续前进。那是两个电子彼此电磁作用最简 单的方式，然而我们必须考察所有可能的历史。因此我们还必须把像B 这样的图也包括进来。那个图也画出两条线走近——正接近的电子—— 两条线分开——被散射的电子——但在这幅图中，在电子飞离之前它们 交换了两个光子。画在这里的图仅仅是部分的可能性；事实上，存在无 限数量的图，都必须用数学表达出来。 费恩曼图 这些图与两个电子彼此散射的过程相关。 费恩曼图不仅是对相互作用如何发生进行描画和分类的优雅方法。 它们还伴有让你能从每张图的线和顶点中读出数学表达式的规则。比如 说，以某个给定的初动量入射的电子最终又以某个特定的末动量飞离， 这一概率是通过将每一张费恩曼的贡献加总得到的。这需要花费许多工 夫，因为我们说过存在无限多张费恩曼图。再者，尽管电子在射入时和 飞离时被指定了明确的能量和动量，但是，在图内闭合环路中粒子却具 有任何的能量和动量。这一点是非常重要的，因为在进行费恩曼求和 时，我们不仅必须对所有的图求和，还需要对所有那些能量和动量的值 求和。 费恩曼图在图示计算QED所描述过程的概率方面为物理学家提供了 极大的助益。然而，它们不能弥合这个理论所导致的重要缺陷：当你把 无限多个不同历史的贡献叠加起来，你将得到一个无穷大的结果。（如 果在一个无限求和过程中，连续的项减小得足够快，有可能加得一个有 限的结果，但可惜这里的情况并非如此。）特别是，当把费恩曼图叠加 起来时，结果看上去似乎意味着电子具有无限的质量和电荷。这当然是 荒谬的，因为我们能够测得它的质量和电荷，这是有限的。为了处理这 些无限，一种称为重正化的方法发展了起来。 费恩曼图 理查德.费恩曼驾驶着一辆绘有费恩曼图的货车。艺术家 表现的就是前面讨论过的那些图。尽管费恩曼1988年就去世了，但这辆 货车仍在——储存于南加州的加州理工学院附近。 重正化的方法涉及到减去一些被定义为负无穷的量，如此，通过仔 细的数学计算，理论中出现的这些负无穷量之和就会与正无穷量之和几 乎完全抵消，剩下一个很小的余数，这就是被观测到的质量和电荷的有 限量。这些操作也许听起来就像是使你在校时数学考试不及格的那种东 西，而重正化在数学上也的确像它听上去那样可疑。结果之一就是通过 该方法得到的电子质量及其电荷的值可以是任何有限的数量。它的优点 在于物理学家可以照此方法选择负无穷量以便得到正确的答案，而其缺 陷也在于电子的质量和电荷却因此不能从理论中加以预测。然而，我们 一旦通过这种方式确定了电子的质量和电荷，就能够运用QED做出大量 其他的精确预测，所有这些预测都极其严格地符合观测，因此，重正化 是QED的必要内容之一。举例来说，QED一个早期的成功，就是准确地 预测了所谓的兰姆偏移，这是1947年发现的氢原子在一种状态下能量的 细微改变。 QED中重正化的成功鼓励人们尝试着去寻找描述自然界中其他三种 力的量子场论。然而，把自然界的力分为四类很可能是人为的，是我们 对其缺乏了解的结果。因此，人们已经在寻找一种包罗万象的理论，要 把四种力统一地纳入与量子论协调的单一定律中去。这将会是物理学中 的圣杯。 弱力的理论显示了这种统一方法正确性的某种迹象。描述弱力本身 的量子场论不能被重正化，那就是说，它含有的无穷不能通过减去诸如 质量和电荷这样的有限的量来加以抵消。不过，在1967年，阿卜杜斯. 萨拉姆和斯蒂文.韦恩伯格各自独立地提出了一个理论，在这个理论中 电磁学和弱力实现了统一，并且发现这种统一化解了由无穷带来的灾 难。这种统一的力称为电弱力。电弱力的理论能够被重正化，并且它预 测了被称为W+、W-和Z0的三种新粒子。Z0存在的迹象是1973年由位于 日内瓦的欧洲核子研究委员会发现的。萨拉姆和韦恩伯格荣获1979年的 诺贝尔奖，尽管W粒子和Z粒子直到1983年才被观测发现。 强力在一种名叫QCD的理论中能够自己重正化，QCD是量子色动 力学的英文缩写。根据QCD，质子、中子和许多其他的物质粒子都由夸 克构成，夸克具有显著的特性，物理学家已将其称为色（因此有了“色 动力学”这个术语，尽管夸克的色仅仅是一种有用的标签——它和视觉 上的颜色无关）。夸克以所谓红、绿、蓝的三种颜色出现。此外，每一 个夸克都有其反夸克配子，这些反夸克粒子的颜色称为反红、反绿和反 蓝。只有非净色组合的夸克才能作为自由粒子存在。有两种方式可以实 现这种中性的夸克组合。一种颜色和它的反颜色彼此对消，因此，一个 夸克和一个伟大设计第五章万物之理反夸克就组成了一个无色的夸克 对，这是一种称为介子的不稳定粒子。同样地，当所有这三种颜色（或 着反颜色）混合在一起，结果也没有净色。三个夸克，每个带一种颜 色，组成了一种称为重子的稳定粒子，质子和中字就是重子的例子（三 个反夸克组成重子的反粒子）。质子和中子是组成原子核的重子，它们 也是宇宙中所有常态物质的基本成分。 重子和介子 重子和介子被认为是由夸克构成的。 QCD还有所谓渐近自由的性质，我们在第三章中提到过它，但没有 给它命名。渐近自由意味着当夸克紧密靠近时，它们之间的强力很小， 但当它们远离时，强力就增大，这就好像它们是用橡皮筋连接在一起 的。渐近自由解释了不能在自然界中看到也无法在实验室中制造孤立夸 克的原因。然而，即使我们不能观测单独的夸克，我们还是接受了这个 模型，因为它对于解释质子、重子和其他物质粒子的行为非常有效。 在完成弱力和电磁力的统一之后，物理学家又于20世纪70年代找到 了一种方法将强力也纳入其中。存在若干个所谓的大统一理论或称GUT 可以把强力与弱力、电磁力统一起来。这些理论主要预测了质子，这种 构成我们的东西，在平均大约1032年后就会衰变。那是相当长的寿命， 要知道宇宙也只有大约1010年的历史。但是，在量子物理中，当我们提 及粒子的平均寿命为1032年时，我们并非是说大多数粒子的存活都接近 1032年，有的要长一点而有的则短一点。相反，我们指的是，在每一年 里，粒子都有1/1032的机会发生衰变。结果是，假设你对一辆包含1032 个质子的坦克观察若干年，你应该会发现有一些质子衰变了。要制造这 样的一辆坦克并非难事，因为1000吨水里就含有1032个质子。科学家已 经进行过这样的实验了。结果表明，要使对衰变的探测和区分免于太空 中持续不断涌向我们的宇宙射线的干扰，这不是容易的事。为了使噪音 最小化，实验被置于日本神冈矿冶公司在山下3281英尺深的矿坑这样的 地方去操作，这能稍微屏蔽掉一些宇宙射线的干扰。通过2009年的观测 结果，研究人员已经得出结论说，如果等到质子完全衰变，那么其寿命 远比大约1032年还要长，这对大统一理论而言是一个坏消息。 由于早期的观测证据并不能成功支持GUT，大多数物理学家采用了 一种称为标准模型的特殊理论，它把电弱力的统一理论和QCD组成一个 关于强力的理论。然而，在标准模型中，电弱力和强力各自扮演不同的 角色，并没有真正地统一起来。标准模型是成功的，也能很好地符合目 前所有的观测证据，但是它根本上并不尽如人意，因为除了没有将电弱 力和强力统一起来而外，它还没有包括引力。 “用方框把它框起来恐怕也不能使它成为一个统一的理论。” 也许，这已证明将强力和电磁力、弱力融合起来是非常困难的，但 这种难度与把引力与其他三者融合起来相比，甚至与建立一个有关引力 的独立量子理论相比，都是小巫见大巫。引力量子论已被证明很难建 立，其原因与我们在第四章中讨论过的海森堡测不准原理有关。尽管这 并不明显，但结果仍然表明对于这个原理，场的数量值和它的变化速率 扮演着与粒子的位置、速度同样的角色。那就是说，把其中一个确定得 越为精确，另外一个就越不精确。它的一个重要结果就是不存在真空这 种东西。那是因为真空意味着场的大小和它的变化速率两者都恰好为 零。（如果场的变化速率不为零，那么空间就不会保持空虚。）由于测 不准原理不允许场的大小和它的变化速率两者都是精确的，空间也就绝 不会是真空。它可以有一种最小能量状态，称为真空，但是那种状态从 属于所谓的量子扰动或者真空波动——粒子和场在存在与不存在之间来 回转换。 我们可以把真空波动想象为几对粒子，它们在某一时刻一起出现， 再分开，然后彼此湮灭。根据费恩曼图，它们对应着闭合环路。这些粒 子被称为虚粒子。与真实粒子不同，虚粒子不能使用粒子探测器直接观 测。不过，它们的间接效应，比如电子轨道能量的微小变化还是能够测 量到，并且也在相当精确的程度上符合理论的预测。问题在于，这些虚 粒子具有能量，并且由于存在无穷多的虚粒子对，它们就会具有无限的 能量。按照广义相对论，这就意味着它们会把宇宙弯曲为无限小的尺 寸，这显然是不会发生的！ 无穷招致的灾难和强力、弱力、电磁力理论中发生的情形非常相 似，除非在重正化的场合中才能够移除。但是，引力费恩曼图中闭合环 路产生的无穷并不能通过重正化而吸收，因为，在广义相对论中不存在 足够多的可重正化的参数（诸如质量、电荷的大小）来把所有量子论中 的无穷从理论中排除。因此，我们只剩下这样一种引力理论，它预测诸 如时空曲率的某些量是无穷的，这种理论就无法制约一个适宜居住的宇 宙。这也意味着，要获得一个合理的理论只有一种可能，那就是以某种 方式将所有的无穷移除，而不需要诉诸于重正化。 1976年发现了这个问题的一个可能的解决方案。它被称为超引 力。“超”这个前缀不是附加上去的，也并非因为物理学家认为量子引力 论事实上能够起效因而是“超级”的。相反，“超”指的是这个理论具有的 一种对称性，即所谓的超对称。

    在物理学中，如果一个系统的性质在某种特定的变换下，例如在空 间中旋转或者选取它的镜像，不受影响，这个系统就被认为具有对称 性。举例来说，如果你翻转一个面包圈，它看上去也是完全相同的（除 非它上面有一个巧克力尖塔让它变得更好吃）。超对称是一种更微妙的 对称，它与通常空间的变换无关。超对称的一个重要含义就是，力粒子 和物质粒子因而也就是力和物质本身，事实上是同一个事物的两面。实 际说来，那就意味着每一个物质粒子比如夸克应该有与其相配的力粒 子，而每一个力粒子比如光子也应该具有与其相配的物质粒子。这就使 得解决无穷这一难题成为可能，因为它表明力粒子在闭合环路中的无限 是正的，而物质粒子在闭合环路中的无限是负的，因此，在关于力粒子 和与它们配对的物质粒子的理论中存在的无穷是倾向于抵消的。不幸的 是，这种需要找出超引力中是否会留有不被抵消的无穷的计算是如此的 冗长、困难和易于出错，以至于没有人准备去完成它。尽管如此，大多 数物理学家还是相信超引力可能是解决引力与其他几种力统一问题的正 确方法。

    也许，你会认为检验超对称的有效性是一件很容易的事——只需要 检测存在着的粒子的性质以及它们是否配成一对。没有观测到这样的配 对粒子。但是物理学家已经展开的各种各样的计算表明配对粒子要适合 我们的观测，即使无需更重，至少也必须具有相当于质子1000倍的大 小。对于这样的粒子来说，那太重了以至于不能在迄今为止的任何实验 中被观测到，然而这样的粒子还是有望在日内瓦的大型强子对撞机中最 终制造出来。

    超对称的观念是建立超引力的关键，但这一概念在早些年已经出现 了，它起源于理论家研究的一种称为弦论的新兴理论。根据弦论的观 点，粒子不是点，而是具有长度但没有高度和宽度的振动样态——就像 无限细的弦。弦论也导致穷，但是人们相信在其正确版本中，所有的无 穷都将被取消。弦论拥有另外一个不寻常的特征：与通常的四维时空不 同，弦论要保持连贯，仅当时空具有十维。十个维度也许听起来太激动 人心了，但是它们会引发真实的问题，如果你忘记你把车停在哪儿了。 假如它们确实存在，那为什么我们不能觉察到这些额外的维度呢？按照 弦论的说法，它们被卷曲进了一个尺寸非常小的空间。要想象这个情 况，你就设想一个二维的平面。我们把平面称为二维是因为你只需要两 个数字（例如，水平坐标和垂直坐标）就能在上面定位任何的点。另外 一种二维空间是吸管的表面。为了定位这个空间上的一点，你需要知 道，这个点在沿着吸管长度的方向上位于何处，以及这个点在环绕吸管 圆周的维度上落在何方。然而，如果吸管非常之细，你只需要运用沿着 长度的坐标就可以得到点的一个非常近似的位置，因此，你可以忽略掉 圆周那一个维度。并且如果吸管的直径大小只有一亿亿亿亿分之一百英 寸，你将根本注意不到圆周的维度。这就是对弦论中额外维度的描绘 ——它们在一个非常小的尺度内高度弯曲或者卷曲，以至于我们看不见 它们。在弦论中，这额外的维度被卷曲进了所谓的内部空间，内部空间 与我们日常生活中经验到的三维空间相对。我们将会看到，这些内部状 态不仅只是被掩盖起来的隐藏维度——它们还具有非常重要的物理意 义。

    除了维度的问题而外，弦论还遭遇了另外一个尴尬的问题：对于额 外维度的卷曲似乎至少存在五个理论和数百万的方式，对于拥护弦论是 万物惟一理论的那些人来说，这种可能性的存在非常令人难堪。接着， 大约是1994年，人们开始发现二象性——不同的弦论以及额外维度不同 的卷曲方式，纯粹就是描述四维时空中同一现象的不同方法。此外，人 们发现超引力也按照这种方式与其他理论相关。现在，弦论学家已经确 信五种不同的弦论和超引力仅仅是一个更基本理论的不同近似，它们每 一个都在不同的情形下有效。

    正如我们早些时候提及的，那个更为基本的理论称为M理论。没有 人知道这里的“M”究竟代表了什么，不过它可能意味着“大成”、“奇 迹”或者“神秘”，或者是所有这三者。人们正在尝试去破译M理论的本 质，然而这也许不太可能。事实可能是，物理学家对有关自然的单一理 论的传统期待已经难以为继，并且也不存在这样的单一描述。事实可能 是，为了描述宇宙，我们必须在不同的情况下运用不同的理论。每一个 理论都可以有其自身关于实在的版本，但是根据依赖模型的实在论，只 要当理论重合之处，这些理论都能符合观测，那么它们就都能被接受， 那就是说，无论何时它们都能够适用。

    M理论是一个单独的构想还是只能作为理论网络而存在？我们知道 它的一些性质。首先，M理论有十一个时空维度，而不是十个。长久以 来，弦论学家已经猜测到有关十维的预测可能需要修正了，并且目前的 研究工作表明有一个需要包括进来的维度被忽视了。并且，M理论不仅 包含有振动的弦而且还包含有点粒子，二维膜、三维块以及其他更难设 想的、甚至占据了多达九维的更多维空间的物体。这些物体被称为p膜 （这里p从0到9取值）。

    至于卷曲成微小维度的大量方式，其情况又如何呢？在M理论中， 那些额外的空间维度不能以任意方式卷曲。理论的数学依据限制了内部 空间维度能被卷曲的方式。内部空间的准确形状既决定了像电子电荷这 样的物理常数的取值，也决定了基本粒子之间相互作用的性质。换言 之，它决定了自然的表观定律。我们说“表观”是因为意指的是我们在宇 宙中观测到的定律——四种力的定律，以及诸如质量、电荷这样的表明 基本粒子特征的参数。但是更为基本的定律是M理论中那些定律。

    因此，M理论中的定律允许不同宇宙具有不同的表观定律，这取决 于内部空间如何卷曲。M理论给出了许多不同的内部空间的解，可能有 10500个之多，这意味着它允许10500个不同的宇宙，每一个宇宙都有其 自身的定律。为了体会这个数字有多大，请考虑一下：如果存在某种生 物，能够只用1毫秒就分析出为每个宇宙做出预测的所有定律，并且从 大爆炸起就开始这项工作，那么迄今为止它也只研究了其中的1020个， 况且那是在连喝咖啡的时间都不放过的情况下进行了。

    几个世纪以前，牛顿证明了数学方程能够为物体相互作用的方式给 出令人惊叹的准确描述，无论是在地球还是在天穹。科学家们也因而相 信，只要我们知道正确的理论并拥有足够的计算能力，就能预测整个宇 宙的未来。后来出现了量子测不准、弯曲空间、夸克、弦以及额外维 度，他们研究的最终结果竟然是存在10500个宇宙，各个宇宙拥有各自 不同的定律，而其中只有一个对应着我们所知者。物理学家原来希望建 立一个单独的理论，凭借它把我们宇宙的表观定律解释为一些简单假设 的仅有可能结果，然而这种希望也许不得不放弃了。那我们该怎么办？ 如果M理论允许10500组表观定律，我们为何会落于这个宇宙，并拥有 我们自己的表观定律呢？其他那些可能的世界又将如何？

    第六章 选择宇宙

     根据中非波尚果人的说法，太初只有黑暗、水和伟大的天神本巴。 一天，本巴胃痛发作，呕吐出了太阳。过了一段时间，太阳把水烤干， 露出了陆地。但是本巴胃部仍然疼痛，他不断呕吐出更多的东西。月 亮、星星以及一些动物：豹子、鳄鱼、乌龟和最后降临的人类出现了。 墨西哥和中美洲的玛雅人讲述了创世前的一个类似时期，那时世界上只 存在着海洋、天空和造物者。在玛雅人的传说中，造物者因为无人赞美 感到并不快乐，因此他创造了大地、山脉、树林和大多数的动物。然 而，动物们不会说话，所以他决定创造人类。起初，造物者用泥土造 人，但是这样造出来的人只会胡言乱语。它又把他们溶解，决定再试一 次。这次人类从木头里被精工细作地创造了出来，但是这些人又非常呆 蠢。造物者打算毁灭他们，但他们逃进了森林，沿途不断的打击使他们 发生了些微改变，他们变成了我们今天称为猴子的动物。经历连续惨败 之后，造物者最终找到了一种造人的配方，他用白玉米和黄玉米将第一 批人类创造了出来。今天，我们用玉米酿造酒精，然而迄今为止，我们 的技艺都还不能与造物者创造饮酒之人的壮举匹敌。

    如此这般的创世神话都试图解答我们在本书中提出的问题：宇宙何 存在，并且宇宙为何如此？在从古希腊以来的若干个世纪里，我们解答 这些问题的能力得到了稳步增长，特别是在过去的上一个世纪得到了最 为显著的提升。有了前面章节奠定的基础，现在，我们就准备为这些问 题提供一个可能的答案。

    即便是在早先的时代，这样的事实也可能是显而易见的，即宇宙是 一个非常新近的创造，并且人类存在过的时间只占宇宙历史的很小部 分。那是因为人类在智识技术方面的进步是如此迅速，以至于如果人类 已经存在了千百万年，那么人类将会伴随着其非凡才能的提升而走得更 远。

    按照旧约的说法，上帝在创世后仅六天就创造了亚当和夏娃。厄舍 尔主教，1625年至1656年间全爱尔兰的大主教，他把世界的起源时间确 定得甚至更为精准，认为是公元前4004年10月27日早上9点。然而，我 们将采纳一种不同的观点：人类是一个新近的创造，但宇宙本身却起源 得很早，大约于137亿年前。宇宙具有开端的第一个实际的科学证据出 现于20世纪20年代。我们曾在第三章中提及，在那个时候大多数科学家 都相信宇宙是稳态的并且一直存在着。相反的证据是间接的，它基于埃 德温.哈勃凭借在加州帕萨德纳附近威尔逊山上的100英寸望远镜所做的 观测。通过分析星系放射的光谱，哈勃断定了几乎所有的星系都在远离 我们，并且距离我们越远就移动得越快。在1929年，他发表了一个涉及 星系退移速率和星系距离我们远近两者关系的定律，同时得出了宇宙正 在膨胀的结论。如果那是真的，宇宙在过去一定更小。事实上，假如我 们逆推到遥远的过去，宇宙中所有的物质和能量将会集中在一个具有无 法想象的密度和温度的非常狭小的区域内，同时如果我们回溯得足够 远，将会有这样一个时刻，万物在那时开端——现在我们把这个事件称 为大爆炸。

    宇宙正在膨胀的观点牵涉着一些微妙之处。例如，我们说的宇宙正 在膨胀并不是说它以这样的方式膨胀，比方说，敲掉一堵墙，在曾经摆 放着华丽的橡木家具的地方装修一个新浴室，房子扩展了，相反，空间 是在延展它本身，宇宙中任何两点之间的距离都在增大。那个观点出现 于20世纪30年代，大量争议也随之而来，使之可视化的一个最好方法仍 然是一个比喻，这个比喻是在1931年由剑桥大学天文学家亚瑟.爱丁顿 阐发的。爱丁顿把宇宙描画成一个正在膨胀的气球的表面，把所有星系 看成气球表面上的点。这个图景清晰地说明了远方星系比近处星系退移 得更快的原因。举例来说，如果气球半径每小时翻一倍，那么气球上任 意两个星系的距离也每小时翻一倍。假设在某个时刻，两个星系相距1 英寸，一小时后将会相距2英寸，它们看起来就像是在以每小时1英寸的 速度彼此相对运动。然而，如果它们开始时相距2英寸，一小时后就会 离开4英寸，看起来就像是在以每小时2英寸的速度彼此分来。那正是哈 勃所发现的事实：星系距离我们越远，它就远离我们更快。空间的膨胀 并不影响如下这些物质体的尺寸：星系、星星、苹果、原子或其他被各 种力束缚在一起的东西，认识到这一点也是非常重要的。比方说，如果 我们在气球上画圆圈住一群星系，当气球膨胀后，圆并不会胀大。相 反，由于星系是受引力约束的，无论气球如何增大，圆和圆内的星系仍 旧保持着它们的尺寸和结构。这相当重要，因为仅当我们的测量仪表具 有固定尺度我们才能够探测膨胀。假如万物都自由地膨胀开来，我们和 我们的码尺、实验室等等都会成比例地膨胀，那就觉察不到任何差别 了。

    宇宙正在膨胀，这在爱因斯坦听来是新闻。然而在哈勃论文发表之 前，星系正在彼此远离的可能性已经提出好些年了，关于这种可能性的 观点正是建立在爱因斯坦自己的方程组立足的理论根据之上。1922年， 苏联数理学家亚历山大.弗里德曼研究了在伟大设计第六章选择宇宙基 于两条假设的模型宇宙中会出现何种结果，这两条假设简化了数学计 算，即假设宇宙从各个方向看上去都是等同的，以及从任何观测点看上 去都是如此。我们知道弗里德曼的第一条假设并不符合事实——幸运的 恰恰是宇宙并非处处均匀！如果我们从一个方向朝上凝望，会看见太 阳；在另一个方向上，会看见月亮或者吸血蝙蝠移居的殖民地。但是， 从一个相当大的尺度——比星系间的距离更大的尺度看下来，宇宙在各 个方向上却也似乎是大致相同的。假如你靠得足够近，你能分辨出单片 的树叶，至少也能分辨出树木以及树木之间的空间。但是如果你站得非 常之高以至于你伸出拇指就能遮住1平方英里的树林，那么这些森林看 上去就是均匀的一片绿荫。我们就可以说，在那个尺度下，森林是均匀 的。

    基于他的假设，弗里德曼就得以发现爱因斯坦方程组的一个解，在 这个解中，宇宙以哈勃即将证实的那种方式膨胀。特别地，弗里德曼的 模型宇宙由零尺寸开始，然后膨胀直到引力吸引使之减缓，最终导致自 身坍缩。（结果表明，爱因斯坦方程组还有另外两类解都能满足弗里德 曼模型的假设，一类解对应着一个永远持续膨胀的宇宙，尽管它还是会 减缓一点儿，另一类解对应着一个膨胀速率会减缓到趋近于零但永不为 零的宇宙。）完成这项工作几年后，弗里德曼就去世了，他的观点在很 大程度上依然不为人知，直到哈勃的发现。但是，在1927年，一位名叫 乔治.勒梅特的物理学教授兼罗马天主教牧师提出了一个相似的观点： 如果你向后追溯宇宙历史直到过去，宇宙会变得越来越小、越来越小， 直到你发现一个创始事件——这个事件我们今天称为大爆炸。

    并非所有人都喜欢大爆炸的图景。实际上，“大爆炸”这个术语是 1949年由剑桥的一位天体物理学家弗雷德.霍伊尔杜撰出来的，他信奉 一个永远膨胀的宇宙，并把这个术语用作一个嘲讽的表达。支持大爆炸 观点的第一个直接的观测结果要迟至1965年才出现，那个观测发现存在 着一个暗淡的微波背景遍布宇宙。这种宇宙微波背景辐射，或简称 CMBR，与你微波炉里的辐射是一样的，但是还要更为微弱。打开电视 机调到一个不用的频道，你自己就能观察到CMBR——你在屏幕上看到 的雪花点中有百分之几就是它导致的。这种辐射是贝尔实验室的两位科 学家偶然发现的，当时他们正试图排除来自微波天线的静电干扰。开 始，他们以为这种静电干扰可能缘于栖息在它们实验装置上的鸽子的粪 便，但是结果表明他们遇到的问题有一个更加有趣的来源——CMBR是 大爆炸之后不久那个非常炎热和非常致密的早期宇宙的残留辐射。随着 宇宙膨胀，温度降低，直到这种辐射刚好变成了我们现在观测到的微弱 残余。现在，这些微波只能把你的食物加热到大约-270℃——比绝对零 度高3℃，对于爆玉米来说毫无用处。

    天文学家也已经找到了其他证据来支持有关一个炎热、狭小的早期 宇宙的大爆炸图景。比如，最初的1分钟左右，宇宙将会比典型恒星的 中央还更热。在那个时间里，整个宇宙就扮演了一个核聚变反应堆的角 色。当宇宙充分地膨胀和冷却后，核反应就会中止，但理论预测了那将 会留下一个主要由氢构成的宇宙，并且含大约23%的氦，同时伴有锂的 痕迹（所有重元素都是于后期在恒星内部创造出来的）。这个估计结果 与我们观测到的氦、氢和锂的丰度符合得很好。

    氦丰度的测量和CMBR为极早期宇宙的大爆炸图景提供了令人信服 的证据，然而，尽管人们可以把大爆炸图景当作宇宙早年的有效描述， 但是按照字面意思接纳大爆炸，就是说，认为爱因斯坦的理论为宇宙起 源提供了一个真实图景，那就是误解。因为广义相对论预测了存在这样 一个时间点，在该时间点宇宙的温度、密度和曲率都是无限，数学家把 这种情形称为奇点。对物理学家而言，这就意味着爱因斯坦的理论在该 点处崩溃，因而不能用来预测宇宙如何开端而只能预测宇宙随后如何演 化。所以，尽管我们能利用广义相对论的方程和天体观测的结果来认识 非常早期的宇宙，但是把大爆炸图景一直回退到宇宙开端却是不正确 的。

    我们马上就会接触宇宙起源这一问题，但首先还是要谈谈宇宙膨胀 的第一个阶段。物理学家称之为暴胀。除非你生活在津巴布韦，那里的 通货膨胀目前超过了200000000个百分点，这个术语听上去也许不具爆 炸性。但是，根据甚至是保守的估计，在宇宙暴胀的过程中，宇宙以每 0.00000000000000000000000000000000001秒翻 1000000000000000000000000000000倍这样的乘数膨胀。这就像一个直 径为1厘米的硬币突然就胀大到银河系宽度的一千万倍。那似乎违反了 相对论，因为相对论规定了没有什么运动能比光速更快，但那个速度极 限并不适用于空间膨胀本身。 关于宇宙暴胀这一阶段的观点可能是在1980年最早提出的，它的思 想基础超越了爱因斯坦广义相对论，并且还把量子论的一些方面考虑了 进来。由于我们尚未拥有完备的引力量子论，相关细节仍有待研究，并 且物理学家还不确知暴胀如何发生。然而，根据理论，暴胀导致的膨胀 不会如传统大爆炸图景所预测那样是完全均匀的。这些不规则性将会造 成CMBR在不同方向上温度的细微变化。这种变化是如此微小以至于在 20世纪60年代还不能观测到，但在1992年被美国国家航空航天总署 NASA的宇宙背景探测者COBE卫星首次发现了，随后也被其继任者 2001年发射的威尔金森微波各项异性探测WMAP卫星测量到。结果，我 们现在已经确信了暴胀真实地发生过。 讽刺的是，尽管CMBR的微小变化成为了暴胀的一条证据，但暴胀 成为一个重要概念的理由是CMBR温度的几乎完全均衡。如果你加热一 个物体的局部使其温度高于周边然后等待一段时间，热的地方就会变凉 而它周边则会变暖，直到物体的温度达到均衡。类似地，我们也可以设 想宇宙最终将有一个均衡的温度。然而，这个过程需要时间，并且如果 暴胀没有发生，那么在宇宙历史中将不会有足够的时间让热量在广阔而 又分散的区域中实现均衡，这里假定热量传导的速度受光速所限。一个 快速膨胀（比光速还更快）的时期对此作了补救，因为在极其微小的前 暴胀期宇宙中，这就会有足够的时间来使得均衡发生。 暴胀解释了大爆炸中的爆炸，至少就此意义而言，在暴胀发生的时 间段里，它所代表的膨胀比广义相对论的传统大爆炸理论所预测的膨胀 还远为极端。问题在于，要使我们关于暴胀的理论模型有效，就必须以 非常特殊和非常可能的方式设置宇宙的初始状态。因此，传统的暴胀理 论在解决了一组问题的同时又产生了另一个新问题——需要一个非常特 殊的初始状态。我们即将介绍时间零点的问题如何从宇宙创生理论中排 除。 由于我们不能用爱因斯坦的广义相对论来描述创生，如果我们想要 描述宇宙起源，广义相对论必须被一个更完备的理论所代替。即使广义 相对论不会崩溃，我们也期待着一个更完备的理论，因为广义相对论没 有把物质的小尺度结构考虑进去，那是量子论统治的领域。在第四章 中，我们提到从实用的角度而言，量子论与宇宙大尺度结构的研究没有 多少关联，因为量子论适用于描述自然的微观尺度。但是，如果你把时 间回溯得足够久远，宇宙就会与普朗克尺度一样大小，十亿亿亿亿分之 一厘米，在这个尺度就必须把量子论考虑进来。因此，尽管我们还没有 一个完备的引力量子论，我们也的确知道宇宙起源是一个量子事件。结 果是，就像我们将量子论与广义相对论结合——至少是临时的——得出 了暴胀理论一样，假如我们希望回溯得更远去认识宇宙起源的话，就必 须把我们所知的广义相对论和量子论结合起来。 为了理解这如何进行，需要搞懂引力扭曲时间和空间的原理。空间 的扭曲比时间的扭曲更容易想象。设想宇宙就是一张平坦台球桌的表 面。桌子的表面就是平坦的空间，至少也具有两维。如果你在桌上滚动 一个球，他将会沿直线行进。但是假如桌面变得弯曲或是发生凹陷，如 下图所示，球将会走曲线。 空间扭曲 物质和能量扭曲空间，改变了物体的路径。 在这个例子中，我们很容易看到台球桌的扭曲，因为它会弯进一个 外在的第三维，这是我们可以看见的。由于我们不能走出自己的时空去 观察它的扭曲，所以在我们的宇宙中时空的弯曲是很难想象的。不过， 仍然可以探测出弯曲，即使你不能走出去从一个更大的空间来透视它。 弯曲可以在空间自身内部探测到。想象一只被关在桌子表面的大蚂蚁。 即使不能离开桌子，蚂蚁也可伟大设计第六章选择宇宙以通过仔细地绘 制距离来探测这种扭曲。比如，在平坦空间中圆的周长总是其直径的三 倍多一点（准确的倍数是π）。但是如果蚂蚁径直地穿过圈住上图所示 桌上那个坑的一个圆，它会发现横穿的距离比预期的大，比圆周的三分 之一还要大。事实上，如果这个坑足够的深，蚂蚁还将发现圆周的长度 比横穿的距离还要短。 这对于我们宇宙中的扭曲同样真实——它通过某种方式拉伸或者压 缩空间中两点间的距离，改变它的几何或者形状，这种方式能够在宇宙 内部测量出来。时间的扭曲以类似的方式拉伸或者压缩时间的间隔。 掌握了这些观点，就让我们转向宇宙开端的问题。在涉及低速度和 弱引力的情况下，我们可以分别谈论空间和时间，就像我们已经讨论过 的那样。不过，一般来说，时间和空间会纠缠在一起，因而它们的拉伸 或者压缩也牵扯着某种程度的混合。这种混合在早期宇宙中是非常重要 的，它是理解时间开端的关键。 时间开端的问题有点像世界边缘的问题。当人们以为世界是平坦 的，他们就想知道海洋是否在地球的边缘倾泻。人可以环行世界而不会 掉落出去，这已经被实验检验过了。只要人们认识到世界并非一个平板 而是一个曲面，世界边缘发生何事的问题就被解决了。然而，时间仿佛 就是模型铁轨。如果它有其开端，那必须要有某人（即上帝）去开动火 车。尽管爱因斯坦的广义相对论把时间和空间统一为时空并且涉及了空 间和时间的某种混合，但是时间仍然与空间不同，它要么有其开端和终 结要么是永恒流逝。不过，一旦我们把量子论的效应和广义相对论结合 起来，在极端的情形下，扭曲发生竟然到了如此严重的程度以至于时间 表现得就像空间的又一维度那样。 时空扭曲 物质和能量扭曲时间并且引起时间维度与空间维度的“混 合”。 在早期宇宙当中——这时宇宙足够的小使得广义相对论和量子论两 者都能制约它——实际上只存在着四维空间而没有时间。那就意味着， 当我们谈及宇宙的“开端”时，我们是在规避那个敏感问题，当我们回顾 非常早期的宇宙时，时间如我们所知并不存在！必须承认，我们关于空 间和时间的通常观念并不适用于极早期的宇宙。那超越了我们的经验， 但没有超出我们的想象和数学。假设在早期宇宙中所有四个维度都表现 得像空间一样，那么时间的开端又发生了什么？ 认识到时间可以表现得像是空间的又一维度，这就意味着我们可以 摆脱时间有其开端这一问题，就像我们摆脱有关世界边缘的问题一样。 假设宇宙的开端就像地球的南极，纬度就扮演了时间的角色。随着我们 向北移动，等纬度圈代表着宇宙的尺度，它会膨胀。宇宙作为处于南极 的一点开端，但南极和其他任何一点都非常想象。寻问在宇宙开端之前 发生了什么就毫无意义，因为在南极之南无物存在。在这个图景中，时 空没有边界——同样的自然定律在南极同样成立，这和在其他地方一 样。类似地，当我们把广义相对论和量子论结合起来，提出宇宙开端之 前何事发生这一问题就变得毫无意义了。历史应该是无边界的闭合面， 这一观点被称为无边界条件。 若干个世纪以来，包括亚里士多德在内的许多人都相信宇宙必定一 直存在着，这可以回避它如何创生的问题。其他人相信宇宙有一个开 端，并将其作为上帝存在的证明。认识到时间表现得像空间一样，这提 供了一种新的选择。它排除了由来已久的对宇宙有其开端的异议，同时 还意味着宇宙开端受科学定律的制约而不需要某位神明的发动。 如果宇宙起源是一个量子事件，它就应该能通过费恩曼的历史求和 来准确描述。然而，将量子论运用于整个宇宙——这里观测者是正在被 观测的系统的一部分——相当棘手。在第四章中，我们了解到射向一个 带有双缝的屏幕的物质粒子是如何能像水波一样显示出干涉图样的。费 恩曼表明它的发生是由于粒子不具有单一历史导致的。那就是说，在它 从起点A移动至某个终点B的过程中，并不选取一条确定的路径，而是 同时选取连接两点的每一条可能的路径。以这种观点看来，干涉就毫不 奇怪，因为，举例来说，粒子能够同时穿过双缝并与其自身干涉。将费 恩曼的方法运用到粒子运动当中，它就告诉我们，为了计算粒子落到任 何给定终点的概率，就需要考虑粒子从它的起点到达那个终点所经过的 所有可能的历史。如果把它们运用到作为整体的宇宙当中，那就不存在 A点，所以我们就把满足无边界条件、终止于我们今天观测到的宇宙状 态的所有历史叠加起来。 在这个观点下，宇宙似乎是自发地以每一种可能的方式创生的。大 多数的方式对应于其他的宇宙。虽然有一些宇宙与我们的宇宙类似，但 大多数都非常不同。这种不同不仅在于细节，比如说猫王是否真的英年 早逝，或者芜菁是否作为餐后点心，还在于它们甚至在自然表观定律上 都相去甚远。事实上，大量宇宙存在着，它们具有很多组不同的物理定 律。一些人故弄玄虚，有时把这称为多重宇宙观，但这些不过是费恩曼 历史求和的不同表述而已。 为了想象这个事情，我们来修改一下爱丁顿的比喻，代之以把膨胀 的宇宙看作是汽泡的表面。那么，宇宙自发的量子创生图景就有点儿像 沸水中蒸汽泡的形成。大量微小的汽泡出现了，然后又再次消失。这些 汽泡象征着小型宇宙先是膨胀但又在其仍处伟大设计第六章选择宇宙于 微观尺度时坍缩。它们代表了可能的可择宇宙，但由于他们并没有维持 足够长的时间来生成星系和恒星，更别提生成智能生命了，因此它们并 不有趣。不过，这些小汽泡中有一些会增大到足以避免坍缩。他们会以 不断增长的速率持续膨胀，将形成我们看得见的蒸汽泡。这些汽泡就对 应着那些开始时以不断增长的速率膨胀的宇宙——换言之，就是处于暴 胀状态的宇宙。 多重宇宙 量子波动导致微型宇宙从虚无中创生。这些宇宙中有的 达到临界尺度，然后以暴胀的方式膨胀，从而形成星系、恒星，并且至 少有一种情况，形成了像我们这样的生物。 我们说过由暴胀引发的膨胀不会完全均衡。在历史求和过程中，只 存在一个完全均衡和规则的历史，它将具有最大的概率，而其他许多的 稍微不规则的历史也将具有几乎相同的概率。那就是暴胀预测早期宇宙 有可能略不均衡的原因，这对应着在CMBR中观测到的温度的细微变 化。早期宇宙的不规则对我们来说是幸运的。为什么呢？如果你不想从 牛奶中分离出的奶油，那么均衡就是好的，但均衡的宇宙却是一个沉闷 乏味的宇宙。早期宇宙中的不规则性是重要的，因为如果某些区域的密 度比其他地方稍高，与周围环境相比，这额外的密度带来的引力就会减 缓该区域的膨胀速度。随着引力慢慢地将物质吸拢在一起，最终就会使 得宇宙坍缩从而形成星系和恒星，也导致了行星的出现，并且至少在有 个时候出现了人。因此，请仔细地看一看微波天图吧，它是宇宙所有结 构的蓝图。我们是非常早期的宇宙量子波动的产物。如果有人是宗教人 士，那么他会说上帝确实是在掷骰子。 微波背景 这张天图是根据11年间搜集的WMAP数据制作的，发布 于2010年。 它揭示了可回溯至137亿年前的温度波动——表现为颜色差异。图 中绘制的波动对应着小于千分之一摄氏度的温度差异。然而这些差异正 是宇宙得以发展形成星系的根源。摄制者：NASA/WAMP科学团队。 这个想法导致了与传统观念极为不同的宇宙观，这要求我们去调整 思索宇宙历史的方法。为了做出宇宙学中的预测，我们需要计算目前整 个宇宙不同状态的概率。在物理学中，人们通常假定某个系统的初始状 态，然后利用有关的数学方程式去预测它随时间向前演化的过程。给定 一个系统在过去的状态，人们就试着去计算该系统后来将步入的某种状 态的概率。在宇宙学中，通常假定宇宙具有单一而明确的历史。人们可 以使用物理定律去计算这个历史随时间如何发展。我们把这称为“自下 而上”的宇宙学方法。但是由于我们必须考虑宇宙的由费恩曼历史求和 所表达的那种量子性质，宇宙目前处于一个特定状态的概率幅度是通过 将满足无边界条件并终结于讨论中的这种状态的所有历史的贡献叠加而 得的。换句话说，在宇宙学中，人们不应该自下而上地跟从宇宙历史， 因为那假定了存在着一个有明确的起点和演化过程的单一历史。相反， 我们应该自上而下地从当前时刻向后去追溯历史。一些历史会比其他的 历史更为可能，所求之和通常也将由一个单一历史所支配，这个单一历 史始于宇宙的创生并终于所考虑的这种状态。然而，目前宇宙存在着不 同的可能状态，也将存在着不同的历史。这导致了宇宙学中激进的不同 观点和因果关系。为费恩曼求和作出贡献的那些历史并不是独立的存 在，而是取决于正在被测量的对象。我们通过我们的观测创造了历史， 而不是历史创造了我们。

    宇宙并不具有独立于观测者的唯一历史，这个观点似乎与我们了解 的某些事实相矛盾。可能有这样一个历史，其中月亮由罗克夫特奶酪构 成。但是，我们已经观测到了月亮并不是奶酪构成的，这对老鼠来说真 是坏消息。因此，这种涉及月亮由奶酪构成的历史对我们宇宙的目前状 态毫无贡献，尽管它也许对其他的宇宙有所贡献。那听起来好像科幻小 说，但并非如此。

    自上而下方法的一个重要内涵就是，自然的表观定律依赖于宇宙的 历史。许多科学家相信存在着一个既能解释所有定律又能解释自然的物 理常数的单一历史，诸如电子质量或者时空维度。然而，自上而下的宇 宙学要求，不同的历史具有不同的自然表观定律。

    考虑一下宇宙的表观维度。根据M理论，时空有十个空间维度和一 个时间维度。其观点是说，有七个空间维度被卷曲得如此之小以至于我 们不能注意到它们，这就留给我们一个错觉，仿佛存在的一切就是我们 熟悉的那三个剩余的大维度。M理论中一个悬而未决的核心问题是：在 我们的宇宙当中为什么不存在更多的大维度，并且为什么有一些维度发 生了卷曲？

    许多人愿意相信，存在某种机制导致了除三个以外其他的空间维度 都自发地卷曲。也有可能是，所有维度或许在起始时都很小，然而由于 某种未知的原因，有三个空间维度发生了膨胀，其余的则没有发生。不 过，似乎并不存在使宇宙显现为四维的动力学原因。相反，自上而下的 宇宙学预测了大的空间维度的数量并非是由任何物理原则确定的。对于 从零到十的大的空间维度的每一个数量都会有一个量子概率幅度。对于 宇宙每一种可能的历史，费曼和允许所有这一切，但是，观测到我们的 宇宙具有三个大的空间维度，这择取出了具有正被观测到的性质的历史 的子集。换言之，宇宙具有多于还是少于三个大的空间维度，其量子概 率是不相关的，因为我们已经确定了我们处于一个具有三个大的空间维 度的宇宙中。只要对于三个大的空间维度的概率幅度不完全为零，那 么，与其他维度数量的概率幅度相比较，无论它多么小都没有关系。这 就好像是在问现任教皇是中国人的概率幅度一样。我们知道他是德国 人，即使由于中国人比德国人多，他是中国人的概率幅度会更高。类似 地，我们知道我们的宇宙展现的是三个大的空间维度，那么即使大空间 维度的其他数量也许具有更大的概率幅度，我们也只对三维的历史感兴 趣。

    卷曲的维度又是怎么回事呢？回想一下，在M理论中，其余的卷曲 维度的精确形状即内部空间，既决定了诸如电子电荷这类物理量的值， 也决定了基本粒子之间的相互作用的性质，亦即自然力的性质。如果M 理论仅只允许卷曲维度具有一种形状，或者，可能会有一些形状，其中 除了一种以外其他的都被以某种方式排除，只给我们留下关于自然表观 定律的一种可能性，那么，事情就会被解决得很漂亮。然而，几乎多达 10500种不同的内部空间都存着概率幅度，每一个都导致了不同的定律 以及物理常数不同的值。

    假如我们自下而上地构建宇宙的历史，就没有理由认为宇宙应该终 结于我们精确观测到的粒子相互作用的内部空间，即（关于基本粒子相 互作用的）标准模型。但是在自上而下的方法中，我们接受了具备所有 可能内部空间的宇宙存在。在某些宇宙中，电子具有高尔夫球的重量， 并且引力比电磁力还更强。但在我们的宇宙中，标准模型以及它所有的 参数也是适用的。我们可以为在无边界条件基础上导致标准模型的内部 空间计算概率幅度。正如具有三个大的空间维度的宇宙的存在概率一 样，由于我们已经观测到标准模型描述了我们的宇宙，那么无论该概率 幅度比其他的概率幅度相比是如何地小都毫无关系。

    我们在本章中描述的理论是可检验的。在早先的例子中，我们强调 了对于极端不同的宇宙来说，诸如具备不同数量的大的空间维度这类的 相对概率幅度是无关的。然而，对于邻近的（即相似的）宇宙来说，相 对的概率幅度则是重要的。无边界条件暗示了宇宙完全平滑地起始的历 史具有最高的概率幅度。当于那些较不规则的宇宙，这一幅度就会降 低。这意味着早期宇宙曾是几乎平滑的，但也存在轻微的不规则性。我 们已经提到，我们可以从天空中来自不同方向的微波的细小变化观测到 这些不规则性。人们已经发现，它们与暴胀理论的一般要求完全相符； 不过，我们需要更为精确的测量来把自上而下理论与其他理论完全区分 出来，并且要么支持它要么驳倒它。这些在将来很可能通过卫星实施。

    几百年以前，人们以为地球独一无二并且处于宇宙中心。今天我们 知道在我们的星系中存在着几千亿的恒星，它们中很大部分都伴有行星 系统，同时也存在着几千亿的星系。本章中描述的结果表明，我们的宇 宙本身也只是众多宇宙中的一个，并且它的表观定律不是唯一地被确定 的。对于那些期待着用一个终极理论、万物理论来预测日常物理性质的 人来说，这一定非常令他们失望。我们不能预测诸如大的空间维度的数 量或者决定我们观测到的物理量（比如，电子和其他基本粒子的质量和 电荷）的内部空间这样的离散特征。相反，我们使用那些数量来选择哪 些历史会为费曼和作出贡献。

    我们似乎正处于科学史的转捩点，此刻我们必须转变观念，这些观 念关乎目标也关乎使得一个理论成为可接受理论的条件。看起来，自然 表观定律基本的数量甚至形式都不能由逻辑或物理原理来确定。参数可 以自由地赋予数值，定律可以赋予能达致一个自洽数学理论的任何形 式，并且在不同的宇宙中，它们被赋予不同的数值和不同的形式。也许 那并不能满足我们人类特殊的愿望，或者说不能满足我们发现一个包括 所有物理定律的优雅集合的愿望，不过，那或许才正是自然之道。

    似乎存在着可能宇宙的广阔景象。但无论如何，在接下来的一章中 我们将会看到，存在着像我们这样的生命的宇宙是非常稀有的。我们居 住在这样的一个宇宙中，在这个宇宙中生命是可能的，但是只要宇宙稍 微不同，我们这样的生物就不会存在。从这种微调中，我们能悟出什么 呢？它是不是宇宙终究由一位仁慈的造物者设计的证据呢？或者，科学 能提供另外的解释吗？

    第七章 表观奇迹

     中国人讲述了在夏朝（约前2205年～约前1782年）的时候，我们的 宇宙环境突然发生改变。天空中出现了十个太阳。地面上的人们被酷热 折磨得苦不堪言，因而帝王命令一位有名的弓箭手射落了多余的太阳。 这位弓箭手获得一种长生不老的药丸作为奖赏，但是他的妻子却盗走了药丸。由于那种罪过，她被放逐到了月亮之上。

    中国人认为具有十个太阳的太阳系对人类生活不友好，这是正确 的。今天，我们知道，这也许会给皮肤提供大量的日晒机会，但具有多个太阳的太阳系可能绝不会允许生命的发展。其原因并不像中国传说中 想象的灼热那么简单。事实上，当行星在轨道上环绕多恒星旋转时，它 至少也在一段时间内经历舒适的温度。但是对于生命必需的境况而言， 它却不太可能获得长期均衡的热量。为了理解其原因，让我们来看看在 最简单类型的多恒星系统中会出现什么情况，这种最简单的多恒星系统 伴有两个太阳，称为双星系统。天空中约有一半的恒星是这种系统的成 员。然而，即使是简单的双星系统也只能保持某种类型的稳定轨道，下 图中就展示了其中一种轨道类型。在每一个这样的轨道中，可能有一段 时期，行星要么很热要么很冷，以至于无法维系生命。对于具有很多恒 星的星团来说，境况甚至还更糟糕。

    我们的太阳系还拥有其他“幸运的”性质，如若丧失这些性质，高级 的生命形式也许就绝无可能进化出来。举例来说，牛顿定律允许恒星轨 道或是圆形或是椭圆（椭圆是压扁的圆，沿着一条轴较宽，沿着另一条 轴则较窄）。椭圆被压扁的程度用所谓的离心率来表示，离心率是介于 0到1之间的一个数值。离心率接近0就意味着椭圆近乎于圆，反之，离 心率接近1则意味着椭圆被压得非常扁平。开普勒对于行星并不沿完美 的圆周轨道运行感到沮丧，但是，地球轨道离心率仅有2%左右，这意 味着它非常接近圆形。结果表明，那是我们撞上的大好运气。

    地球上的季候模式主要取决于地球自转轴相对于它环绕太阳的公转 轨道面的倾角。举例来说，当北半球进入冬季，北极朝着远离太阳的方 向倾斜。事实上，在那时地球离太阳很近——只有0.915亿英里之远， 与此相比，在七月之初，地球距离太阳也只有大约0.945亿英里之遥 ——这个效应对于温度而言与倾角造成的效应相比可以忽略不计。然 而，在具有大轨道离心率的行星上，离太阳远近的距离变动就起着更大 的作用。比如，在水星上，它有20%的离心率，它运行到距离太阳最近 （近日点）时的温度要比它距离太阳最远时的温度高200华氏度以上。 事实上，如果地球轨道的离心率接近于1，那么当我们到达近日点时， 海洋就会被煮沸，当我们到达远日点时，海洋就将会冻结，这使得无论 暑假还是寒假都极不宜人。大轨道离心率对生命来说是无益的，因而我 们拥有一颗轨道离心率近于0的行星，这就无比幸运。 离心率 离心率是对椭圆接近于圆的程度的度量。圆周轨道对生命 友好，而十分扁长的轨道则会导致剧烈的季节性温度波动。 在太阳质量与我们距离太阳远近两者的关系上，我们也是幸运的。 那是因为恒星的质量决定了它释放能量的总量。最大的恒星具有的质量 约为我们太阳的100倍，而最小的则只有太阳的1%左右。并且还有，假 设地日距离给定，如果我们的太阳其质量仅仅减小或者增大20%，地球 就将会比目前的火星更冷或者比目前的金星更热。 在传统上，给定任何恒星，科学家们就把宜居地带定义为环绕在恒 星周围温度恰好使得液态水得以存在的狭窄区域。宜居地带有时称 为“金凤花带”，因为要求液态水存在就意味着，正如金凤花一样，智能 生命的发展也需要行星温度“恰合其宜”。如下图所示，我们太阳系中的 宜居地带是非常狭小的。幸运的是，对于我们这样的智慧生命形式来 说，地球恰处其间！ 金风花带 如果把金凤花作为样本植物进行调查，她会发现只有那 些绿色的区域内适宜生命存在。黄色和恒星代表我们的太阳。更白的恒 星更大更热，更红的恒星则更小更冷。与绿色区域相比，如果行星比它 们离太阳更近，对生命来说就太热，如果比它们离太阳更远就太冷。对 于较冷的恒星，其宜居地带就更小了。 牛顿相信，我们奇特的宜居太阳系并非是“仅由自然定律从混沌中 产生的”。相反，他坚持认为，宇宙秩序是“上帝首先创造的并且维持着 同样的状态和条件直至今天”。很容易理解人们为何会有那样的想法。 大量不太可能的事件协同发生使我们得以存在，而且我们的世界仿佛出 自人类友好型的设计，如若我们所处的是宇宙间仅有的太阳系，这些的 确就太令人困惑了。但是在1992年，人类第一次确认观测到了环绕我们 太阳之外其他恒星运转的行星。现在，我们已经获知了数百颗这样的行 星，并且毫无疑问的是，在我们宇宙数以亿计的恒星当中，还存在着数 不胜数的类似行星。那使得我们行星条件的诸多巧合——单一太阳、地 日距离和太阳质量的幸运组合——显得远非特殊，也远远不是地球专为 取悦人类精心设计的引人注目的证据。各种各样的行星存在着。一些 ——或者至少有一个——支持生命。显然，当一个支持生命的行星上的 生物开始调查他们周围的世界时，他们必然会发现他们所处的环境满足 了他们生存所需的条件。 我们可以将最后一句陈述转化为一条科学原理：正是我们的存在赋 予我们规则，这些规则决定了我们从何处以及在何时观测宇宙方是可 能。那就是说，我们的存在限制了我们所处环境的种类特征。那个原理 称为弱人存原理。（我们马上就会看到为什么会附加上形容词“弱”。） 比“人存原理”更好的术语将会是“选择原理”，因为这个原理指的是我们 自身关于我们存在的知识是如何赋予规则的，这些规则从所有可能的环 境中将那些具有允许生命存在这一特征的环境挑选出来。 尽管弱人存原理听上去太哲学了，但它能够用于科学预测。比如 说，宇宙年龄多大？我们马上就会看到，为了我们能够存在，宇宙必须 含有碳之类的元素，这是通过烧煮恒星内部更轻的元素产生的。然后， 碳必须在超新星爆炸的过程中扩散到空间里，最终凝缩成新一代太阳系 中行星的组成部分。1961年，物理学家罗伯特.迪克主张说，这个过程 需要耗费大约100亿年的时间，所以我们存在于此就意味着宇宙至少要 有那么老。另一方面，宇宙也不能比100亿年更老，因为在遥远的未来 恒星的所有燃料都将耗尽，而我们需要热的恒星来维持生命。因此，宇 宙的年龄一定是100亿年左右。那并非是一个极其精确的预测，但却是 真实的——根据目前的数据大爆炸就发生于137亿年前。 与预测宇宙年龄的情况相似，人存的预测也常常为某一考虑中的物 理参量生成一个取值范围，而不是精确地指定它的大小。那是因为我们 的存在虽然并不需要某一物理参量的特定值，但通常也依赖于那些离我 们事实上发现的范围变动得不是太大的参量。此外，我们还料想我们所 处世界的真实状况在人存允许的范围内是特具典型性的。举例来说，如 果只有适当的轨道离心率，譬如0到0.5之间，才能允许生命存在，那么 0.1的离心率就不应该让我们觉得惊讶，因为在宇宙间的所有行星中， 有相当大比例的行星都可能具有小离心率的轨道。然而，假如结果是地 球在近乎正圆的轨道上运行，比如其离心率为0.00000000001，那会使 得地球成为一个的确非常特殊的行星，并激励我们尝试去解释我们为何 会居于如此异乎寻常的家园。那个观念有时被称为平庸原理。 关于行星轨道形状、太阳质量等等的幸运巧合被认为是环境的因 素，因为它们来自我们周边环境的意外赐予而并非源于自然基本定律中 的侥幸偶然。宇宙的年龄也是一个环境的因素，尽管宇宙历史中存在着 更早和更晚的时期，但我们必须生存于这个时代，因为这是有助于生命 的惟一时代。环境的巧合极易理解，因为我们的星球仅只是宇宙中存在 的众多栖居地之一，并且我们显然必须存在于支持生命的居所当中。 弱人存原理并没有引起太多的争议。但人存原理还有一个更强的形 式，尽管它遭遇到了某些物理学家的鄙薄，但我们还是想在此讨论一下 它。强人存原理认为我们存在这一事实不仅为我们的环境赋予了约束条 件并且还强加进了宇宙定律本身可能形式和内容方面的限制。之所以会 出现这个观点，是因为它不只是我们太阳系独具的特征，太阳系似乎非 常奇妙地有助于人类的生存发展，还是我们整个宇宙的特征，那是更加 难以解释的事情。 含有氢、氦和微量的锂的太初宇宙如何演化形成其中至少有一个世 界存在着我们这样的智能生命的宇宙，要讲清这个故事需要很多篇幅。 正如我们早先提及的，自然力必须使得更重的元素——特别是碳——能 够从太初元素中产生，并且要保持稳定至少几十亿年。那些重元素是在 我们称之为恒星的熔炉里生成的，因而自然力首先要能允许恒星和星系 得以形成。早期宇宙中轻微的不均衡性孕育了恒星和星系萌芽的种子， 尽管早期宇宙几乎是完全均衡的，但所幸仍然含有大约1/100000的密度 变动。然而，有了恒星，有了恒星内部构成我们人类的元素，这还不 够。恒星的动力必须要使得某些恒星最终发生爆炸，而且还要精确地按 照可以向空间散射更重元素的方式爆炸。此外，自然定律还要能限定爆 炸的残余物可以重新凝缩形成新生代的恒星，这些恒星被行星环绕，行 星吸收了新近形成的重元素。正如早期地球必须发生某些事件以便我们 人类得以发展，这个条件链上的每一个环节也为我们的存在所必需。但 是，对于导致宇宙演化的这些事件，其发展是受自然基本力的平衡制约 的，为了我们的存在，这些基本力的相互作用必须恰到好处。 20世纪50年代，弗雷德.霍伊尔最早意识到这可能牵涉到大量的幸 运事件。霍伊尔相信所有化学元素最初都是由氢形成的，他感觉氢是真 正的太初物质。氢具有最简单的原子核，氢核只有1个质子，这个质子 要么单独存在，要么与1个或者2个中子结合在一起。（氢的不同形态或 者任何含有同样质子数但不同中子数的核素称为同位素。）今天，我们 知道氦和锂这两种核中分别含有2个和3个质子的原子也是在太初之时合 成的，它们的含量极低，大约形成于宇宙创生200秒之后，另一方面， 生命依赖于更复杂的元素。碳就是最重要的复杂元素，它是一切有机化 学的基础。 尽管我们可以设想由其他元素生成的“有生命”的有机体，比如由硅 构成的智能计算机，但深可怀疑的是生命是否能够在缺乏碳的条件下自 发进化。个中原因是技术性的，也与碳和其他元素结合的独特方式有 关。举例来说，二氧化碳在室温下呈气态，在生物学上非常有用。由于 硅在元素周期表中位于碳的正下方，因而具有与碳相似的化学性质。尽 管如此，二氧化硅即石英在岩石堆中要比在有机体的肺里更为有用。生 命形式也可能进化到去享受一顿硅的盛宴以及在液氨的池子里摇曳尾 巴。但即使是那样的外星生命也不能仅就从太初元素中进化出来，因为 那些元素只能形成两种稳定的化合物，氢化锂，一种无色晶体，和氢 气，这两种化合物都不太可能繁殖，更别提谈情说爱了。所以，实际上 我们仍然是碳的生命形式，这引发了在我们身体里核内含有6个质子的 碳元素和其他重元素如何生成的问题。 第一步发生于老恒星开始累积形成氦的时刻，当两个氢核彼此碰撞 融合在一起就形成了氦。这种融合就是恒星制造能量温暖我们的方式。 两个氦原子能够依次碰撞形成铍，一种核内含有4个质子的原子。铍一 旦形成，它原则上就可以与另一个氦核融合形成碳。但那并没有发生， 因为所生成的铍的同位素几乎马上就会衰变还原为氦。 当恒星里的氢快要耗尽时，情况发生了变化。这时恒星的核心坍缩 直至其中心温度上升到大约1亿开氏度。在那样的条件下，核子邂逅得 如此频繁以至于一些铍核子和氦核子碰撞在一起而没有机会发生衰变。 这样铍就能够与氦融合形成稳定的碳的同位素。然而，碳要形成能品尝 波尔多酒、能玩弄燃烧保龄球瓶以及能追问宇宙之谜的那种化合物的有 序聚集体则还需要经过漫漫长途。为了人类这样的生命得以存在，碳必 须从恒星内部释放到更为友好的邻近环境。我们曾经说过，那完成于这 样的时刻，当恒星走到生命周期的尽头就作为超新星爆炸，喷射出的碳 和其他的重元素随后凝缩进入了行星。 三阿尔法过程 碳是在恒星内部由三个氦核子碰撞形成的，若非核 物理定律具有一种特殊性质，这个事件发生的可能性极小。 生成碳的过程称为三阿尔法过程，因为“阿尔法粒子”是氦同位素相 关核子的另一种称谓，也因为这个过程需要三个阿尔法粒子（最终）融 合到一起。通常的物理学预测了通过三阿尔法过程生成碳的速率应该相 当之低。请注意这个事实，霍伊尔在1952年预测了一个铍核子与一个氦 核子能量的总和应当几乎精确地等于所形成的碳同位素某一量子态的能 量，该情形称为共振，这极大地加快了核反应的速率。在那个时期，人 们还并不知晓这样的能级，但是根据霍伊尔的建议，加州理工学院的威 廉.福勒通过寻找发现了它，这有力地支持了霍伊尔关于复杂核子如何 生成的观点。 霍伊尔写道，“我不相信任何考察过证据的科学家会得不出这样的 结论，核物理定律是根据它们在恒星内部产生的结果而被有意设计 的。”在那个时代，没有谁足够了解核物理学以至于人们不能理解导致 这些精密的物理定律的那种幸运和巧合的程度。但是，审查了强人存原 理的有效性，在最近的年月物理学家已经开始反问自己，如果自然定律 变得不同，宇宙将会如何。今天，我们可以建立计算机模型，它能告诉 我们三阿尔法过程的速率是如何依赖于自然基本力的大小。这样的计算 表明，如果强核力的大小发生了一个小到0.5%的变化或者电力的强度出 现了一个4%的改变，都会摧毁所有恒星上几乎全部的碳和全部的氧， 因而也会如我们所知的那样消灭生命存在的可能性。即使我们宇宙的那 些规则仅仅发生些微改变，我们生存的条件也将消失不在。 在物理定理以某些方式发生改变的情况下考察我们制造的模型宇 宙，人们能够采用系统的方法来研究物理定律变动产生的影响。结果表 明，不管是强核力还是电磁力其强度都好像是为我们的存在量身定制 的。对于我们理论中的大多数常量，如果它们被作了有限程度的改动， 宇宙就将会有质的不同，并且在许多情形下都不适宜于生命的发展，就 这个意义而言，这些常量似乎是经过了微调。举例来说，如果另外一种 核力即弱核力更弱一些，在早期宇宙中所有的氢都将全部转变成氦，因 而就不会有通常的恒星；如果它变得更强一些，爆炸的超新星就不能将 它们的外围大气层喷射出去，因而也就不能在星际空间播撒下行星赖以 孕育生命的重元素的种子。如果质子再重0.2%，它们就会衰变成中子， 从而动摇原子的根基。如果构成质子的那种夸克的总质量发生了哪怕小 到10%的改变，作为我们组成成分的稳定的原子核就将会更少；事实 上，夸克质量的总和似乎就是为了最大数量的稳定核子能够存在而被大 致优化过的。 如果人们假设几亿年处于稳定轨道对于行星上生命的进化来说是必 需的，那么空间维度的数目也是由我们的存在而决定的。那是因为根据 万有引力定律，只有在三维空间，稳定的椭圆轨道方有可能。圆周轨道 在其他的维度中也有可能，但是正如牛顿担心的那样，那样的轨道不稳 定。在除了三维以外的其他维度中，即使是一个很小的扰动，比如其他 行星引力造成的干扰，都会把行星带离它的圆周轨道，使得它要么旋转 落向太阳要么飞离太阳，因而我们就会要么被烧焦要么被冻结。此外， 在多于三维的维度中，两个物体之间的引力会减小得比在三维中还快。 在三维空间中，如果距离加倍，引力就减小至1/4。而在四维空间中， 它就要减小到1/8，在五维空间中，就减小到1/16，以此类推。结果是， 在多于三维的空间维度中，太阳将不能处于一个以内部压力平衡引力吸 引的稳定态。它要么土崩瓦解，要么坍缩形成黑洞，这两种情形都会摧 毁你的生活。在原子尺度上，电力的行为方式和引力相同。那就意味 着，原子里的电子也会要么逸散开去要么旋入核内。在这两种情况下， 原子都不可能如我们所知的那样存在。 能够支持智能观测者的复杂结构的出现似乎是非常脆弱的。自然定 律形成了一个微调得极其精密的系统，并且自然定律中任何微小的变动 都会如我们所知的那样摧毁生命发展的可能性。若非物理定律的精微细 节存在着一系列令人惊讶的巧合，人类和类似的生命形式都似乎无法形 成。 令人印象最为深刻的微调巧合与爱因斯坦广义相对论方程组中的宇 宙学常数有关。我们曾经说过，当爱因斯坦于1915年建立广义相对论 时，他相信宇宙是静态的，也就是说宇宙既不膨胀也不收缩。由于所有 物质都与其他物质相互吸引，他在理论中引入了一种新的反引力来抗衡 宇宙自我坍缩的趋势。这种力不像其他类型的力，它没有任何的特殊来 源，仅仅是被嵌入时空结构当中。宇宙学常数就用来描述那种力的强 度。 当人们发现宇宙并非静态时，爱因斯坦将宇宙学常数从他的理论中 剔除了，并声称理论中包含宇宙学常数是他一生中最大的错误。然而， 在1998年对非常遥远的超新星的观测揭示了宇宙正在以加速度膨胀，如 果没有某种作用遍及空间的斥力，就不可能出现这种效应。宇宙学常数 又复活了。由于我们现在知道它的值不为零，剩下的问题就是，它为什 么会具有这样的值？物理学家已经找到证据来解释它是如何由量子力学 效应产生出来的，但是他们计算出来的值比通过观测超新星获得的实际 值几乎要大120个数量级（1后面跟着120个0）。那意味着要么是计算中 运用的推理错了，要么是还存在着某种别的效应奇迹般地抵消了计算出 来的数值而只留下了小得难以想象的部分。有一个事实是明确的，那就 是如果宇宙学常数的值比它现在的值大得多，宇宙在星系得以形成之前 就会飘散开来，同时生命将——再一次——如我们所知的那样不复存 在。 我们怎么来理解这些巧合呢？在基本物理定理的精妙形式和性质中 存在的那种运气不同于我们在环境因素中发现的运气。它并不那么容易 解释，而且还具有更为深刻的物理学和哲学的内涵。我们的宇宙以及宇 宙的定理似乎有一个设计，两者都像是为支持我们而量身定制的，如果 我们想要存在，它们就没有多少变动的余地。那是很难解释的，同时也 引发了它为何如此这样自然的问题。

    许多人想让我们利用这些巧合作为上帝工作的证据。宇宙被设计来 供人类居住的观念出现在从几千年前直至现在的神学和神话中。在玛雅 人波波武经的神话式历史叙事当中，神宣告说，“我们不接受来自我们 创造和形成的一切事物的荣耀和尊敬，直到被赋予感知能力的人类出 现。”可以追溯到公元前2000年的一份典型的埃及文本叙述道，“人，上 帝的牲畜，已经得到了很好的供养。他（太阳神）为他们创造了天和 地。”中国道家哲学家列御寇（约前400年）就通过故事中一个人物之口 表达了这种观点，“天之于民厚矣！殖五谷、生鱼鸟以为之用。” 在西方文化中，旧约在它的创世故事里包含了神意设计的思想，但 是传统的基督教观点也受到了亚里士多德的很大影响，亚里士多德信 奉“一个根据某种有意设计而运转的智能的自然世界”。中世纪基督教神 学家托马斯.阿奎那利用亚里士多德关于自然秩序的观点来论证上帝的 存在。在18世纪，另一位基督教神学家甚至走得更远，他说兔子之所以 有白尾巴是为了便于我们射杀。几年前，红衣主教克里斯多夫.舍本 恩，维也纳的总主教，为基督教观点作了一个更为现代的诠释，他写 道，“现在，处于21世纪的开端，我们面临着诸如新达尔文主义和宇宙 学中多重宇宙（许多个宇宙）假说这样的科学主张，它们是发明来回避 现代科学中发现的目的和设计的压倒性证据的，天主教将宣告自然的固 有设计是真实的，以之来再次捍卫人性。”这位红衣主教提及的存在于 宇宙学中目的和设计的压倒性证据就是我们前面表述过的物理定律的微 调。

    在科学中拒绝以人类为中心的宇宙观，这是以哥白尼的太阳系模型 为转折点的，在这个模型里，地球不再居于中央位置。具有讽刺意味的 是，哥白尼自己的世界观却是神人同形同性论，甚至到了这种程度，为 了安慰我们，他指出尽管有了他的日心模型，但地球几乎还是位于宇宙 的中心：“虽然（地球）并不位于世界的中心，但它（离开中心）的距 离微乎其微，特别是与恒星间的距离比起来更是如此。”随着望远镜的 发明，17世纪的观测结果，比如我们的地球不是被卫星环绕的唯一行星 的事实，强化了我们并不处于宇宙特许位置这样的原则。在后续的若干 世纪里，我们对宇宙发现得越多，似乎就越显得地球可能只是一颗普通 行星。然而，在相当新近的时代，我们发现了那么多的自然定律都存在 着如此极端的微调，这使得至少我们中有些人还是会回退到这种伟大设 计是某位伟大设计者作品的旧观念。在美国，由于宪法禁止在学校里传 授宗教，那类观点就被改称为智能设计，虽不明说但却暗示了设计者就 是上帝。

    那不是现代科学的回答。在第五章中，我们看到我们的宇宙似乎只 是众多宇宙中的一个，这众多的宇宙中每一个都有其不同的定律。那种 多重宇宙的观念不是发明来解释微调奇迹的。它是无边界条件以及现代 宇宙学中其他许多理论导致的结论。然而，如果它是正确的，强人存原 理就会被认为在实际上等同于弱人存原理，物理定律的微调也将被置于 与环境因素等同的立足点上，因为它意味着我们的宇宙居所——现在是 可观测的整个宇宙——只是众多宇宙之一，正如我们的太阳系只是许多 个中的一个。那意味着，只要认识到存在着数以亿计的类似太阳系的系 统，我们太阳系中环境的巧合就会变得非常平凡，同样的道理，自然定 律的微调也可以通过多重宇宙的存在来加以解释。长期以来，许多人把 自然的美和复杂性归因于上帝，在他们的时代这似乎得不到科学的解 释。然而，正如达尔文和华莱士不用至高存在的干预就能解释表面上看 似奇迹的生命形式的出现，多重宇宙的观念也无需诉诸为我们创造宇宙 的仁慈造物主就能解释物理定律的微调。

    爱因斯坦曾经诘问他的助手恩斯特.斯特劳斯一个问题，“上帝在他 创造宇宙之前有得选择吗？”在16世纪末期，开普勒确信上帝按照某种 完美的数学原理创造了宇宙。牛顿表明适用于大地的定律也同样适用于 天穹，并且发明了表述那些定律的数学方程。方程是如此优美，几乎激 发出18世纪许多科学家的宗教热情，他们似乎决心要以此来证明上帝是 一位数学家。

    自从牛顿特别是爱因斯坦以来，物理学的目的就是发现像开普勒预 想的那种简洁的数学原理，并以此来建立解释我们在自然界中观测到的 物质和力的每个细节的万物统一理论。在19世纪末20世纪初，麦克斯韦 和爱因斯坦统一了电、磁和光的理论。在20世纪70年代，标准模型建立 起来，这是一个关于强核力、弱核力和电磁力的单独理论。后来，弦论 和M理论也出现了，试图去包罗剩下的力，即引力。物理学的目的是找 到不仅能解释所有的力而且能解释我们一直在讨论的诸如力的强度以及 基本粒子的质量和电荷等基本数量的单独理论。正如爱因斯坦所言，希 望在于能够说“自然界是这样构成的：可以合乎逻辑地建立非常确定的 规律，在这些规律中只有那些被合理地、完全地确定的常数存在（因而 就不是那些在不破坏理论的前提下仍可改变其数值的常数）”。一个唯 一的理论不大可能具备允许我们存在的微调。但是如果根据目前的进 展，我们将爱因斯坦之梦解释为找到解释这个和其他宇宙及其不同定律 的整个谱系的唯一理论，那么M理论可能就是那个理论。然而，M理论 是惟一的吗，或者说它是任何简单的逻辑原则所要求的吗？我们能否回 答这个问题，为什么是M理论而不是其他？

    第八章 伟大设计

     在本书中，我们已经描述了诸如太阳、月球和行星这类天体的运行 规律是如何表明它们受制于确定的规律而非取决于专断恣意、反复无常 的神明和恶魔的。在早期，这类定律的存在仅仅从天文学（或称占星 术，它被视作等同于天文学）中显露出来。事物的行为毕竟如此复杂而 且受制于如此之多的影响作用，以至于早期文明不能够辨识出这些现象 的任何清晰模式或者制约这些现象的定律。然而，新的定律逐渐在天文 学以外的其他领域发现，这导致了科学决定论的观念：给定宇宙在某一 特定时刻的状态，就一定存在着一组能够详细说明宇宙从那时起将会如 何向前发展的完备定律。这些定律无论何时何地都应当成立；否则它们 就不是定律。毫无例外也没有奇迹。神明或者恶魔都不会干预宇宙的运 行。

    在科学决定论首次提出的那个时期，牛顿的运动定律和万有引力定 律是仅有的已知定律。我们已经描述了这些定律是如何被爱因斯坦在广 义相对论中加以扩展的，也描述了别的定律是如何被发现来制约宇宙其 他方面的。

    自然定律告诉我们宇宙是如何行为的，但并没有回答我们在本书开篇时提出的宇宙为何如此行为的问题：

    为何有物存在而非虚无？

    为何我们会存在？

    为何是这一组特殊的定律而非其他？

    有些人声称，这些问题的答案就是存在着一位上帝，他选择以那种 方式创造了宇宙。追问是谁或者是什么创造了宇宙，这是合理的，然而 如果答案是上帝，那就仅仅是把问题转换成谁创造了上帝。在这种观点 下，人们接受存在着某种实在它不需要创造者，那种实在就被称为上 帝。这就是众所周知的关于上帝存在的第一动因证明。然而，我们声明 这些问题是可以完全在科学领域内予以回答的，不需要援引任何的神圣 存在。

    根据第三章介绍的依赖模型的实在论的观点，我们的大脑通过建立 一个外部世界的模型来解译我们的感官输入。我们形成家庭、树木、别 人、来自墙壁插座的电流、原子、分子以及其他宇宙的心智概念。这些 心智概念就是我们能够获知的全部实在。没有不依赖于模型的实在检 测。因此，一个建构合理的模型就自发地创造了一个实在。有个例子可 以帮助我们思考实在和创造的问题，这就是1970年由剑桥大学年轻的数 学家约翰.康威发明的生命游戏。

    生命游戏中“游戏”这个词容易让人误解。这个游戏中不存在赢家和 输家；实际上，它没有玩家。生命游戏不是真正意义上的游戏，而只是 一组制约二维宇宙的定律。这是一个被决定的宇宙：你一旦设置好起始 图形或者说初始条件，定律就决定了未来有何事发生。

    康威构想的世界是一个方格阵列，就像各个方向无限延展的棋盘。 每个方格的状态在以下二者中必居其一：活（表现为绿色）或者死（表 现为黑色）。每个方格有8个邻居：上方、下方、左方、右方以及4个对角点处的邻居。这个世界中的时间是不连续的，按照离散的步骤向前发 展。给定方格死和活的一组安排，根据下述规则，活邻居的数量就决定 了下一步将如何发生：

    1.如果活方格周围有2或3个活邻居，它就存活（存活）。

    2.如果死方格周围恰有3个活邻居，它就变成活细胞（出生）。

    3.在其他所有情形中，细胞死去或者保持死亡状态。如果一个活方格周围有0或1个邻居，这种情况称为死于孤独；如果它有多于3个的邻 居，就称为死于拥挤。

    那就是事情的全部：给定初始条件，这些定律就一代接一代地生成 图形。1个孤立的方格或者2个毗连的方格在下一代中死去，因为它们没 有足够的邻居。沿着对角线的3个活方格则会存活更长一点儿时间。在 第一步以后，两端的方格死了，只剩下中间的那个方格，这个方格在下 一代也要死去。所有沿对角线排列的方格都以这样的方式“蒸发”了。但 是，如果3个活方格水平排成一行，那么中间那个方格因为有2个邻居就 得以存活，同时两端的方格死去，然而在这种情况下，只有位于中央方 格正上方和正下方的方格会经历出生。这个横行因而转换成了一个纵 列。相似地，在下一代这个纵列又会变回横行，如此往复。这样的振荡 图形称为闪光灯。

    闪光灯 闪光灯是生命游戏中简单类型的复合物体。

    假如3个活方格排成L形，新的行为样态又出现了。在下一代，L怀 抱着的那个方格将会出生，形成一个2×2的方块。这个方块属于称为静 物的那类图样，因为它经过一代又一代却不会改变。存在着许多这类的 图样，它们在较早的世代会有改变，但不久就要么转变成静物，要么死 亡，要么返回它们的初始形式，然后重复这个过程。

    通向静态生命的演化 在生命游戏中有一些复合物体会演化成这样 一种形态，游戏规则限定了这种形态不再改变。

    还存在着称为滑翔机的图样，它在早期会变成其他形状，但经过几个世代以后就返回原初形式，只不过其位置沿着对角线方向下移了1 格。如果你对这些发展变化观察良久，它们就好像是在沿着阵列爬行。 当这些滑翔机撞在一起，奇异的行为样态就会发生，这取决于每一个滑 翔机在碰撞当时的形状。

    滑翔机 滑翔机经过这些中途形变后回归到原初形态，并沿着对角 线移动一个方格。

    这个宇宙的有趣之处在于，尽管这个宇宙的基本“物理”是简单的， 但它的“化学”却会非常复杂。那就是说，在不同的尺度上存在着不同的 复合物体。在最小的尺度，基本的物理学告诉我们只有活的和死的方 格。但对于大的尺度，则会有滑翔机、闪光灯和静物方块。在更大的尺 度，甚至还存在更为复杂的物体，比如滑翔机枪：一种稳态图样，它周期性地生成新的滑翔机，这些滑翔机离开它的巢窝沿着对角线方向射 出。

    滑翔机枪的初始形状 滑翔机枪差不多是滑翔机的10倍大。

    假如你对生命游戏的宇宙在任何特定的尺度上观察片刻，你会推断 出在那个尺度中制约物体的定律。比如，在只由几个方格构成的那种物 体的尺度下，你也许会得出诸如“方块不动”、“滑翔机沿对角线行进”这 样的定律以及当物体碰撞时决定何事发生的各种定律。你可以在复合物 体的任何水平建立整门物理学。这些定律会需要一些在原初定律中并不 存在的实体和概念。比如，在原初定律中就没有诸如“碰撞”或者“移动”这样的概念。原初定律仅仅描述单个静止方格的活与死。就像在我 们的宇宙中一样，在生命游戏中你的实在也依赖于你使用的模型。

    康威和他的学生创造了这个世界，是因为它们想知道具备像他们规 定的那样简单的基本规则的宇宙是否能包括复杂得足以自我复制的物 体。在生命游戏的世界里，是否存在着这样的复合物体，它仅仅服从那 个世界的定律却能在几个世代以后产生出其他同类之物？康威和他的学 生不仅能够证实这种可能性，它们甚至还证明了这样的物体在某种意义 上是智能的！我们对此如何理解呢？准确地说，他们表明了这种自我复 制的方格群就是“宇宙图灵机”。对我们来说，那就意味着我们物理世界 中的计算机原则上能够执行任何计算，如果机器被载进了适当的输入信息——那就是说，提供合适的生命游戏世界环境——那么经过几个世代 以后，这个机器就会到达一个状态，可以从中读出与计算机运算结果相 符的输出信息。

    116代后的滑翔机枪 滑翔机枪随时间改变形状，发射出滑翔器，然 后回归到它的原初形态。它无限地重复这个过程。

    为了稍微感悟一下这是怎么回事，我们来考虑当滑翔机被射向一个简单的由活方格组成的2×2方块时发生的事情。如果滑翔机径直靠近一直静止着的方块，方块就会要么朝着滑翔机源头移动要么背离他。按照 这种方式，方块就能模拟计算机的记忆。事实上，现代计算机的所有基 本函数，诸如与门和非门都能用滑翔机建立。在此情况下，正如电信号 运用于物理计算机那样，滑翔机的流束也能利用来发送和处理信息。

    在生命游戏中与在我们的世界中一样，自我复制的图样是复杂的物 体。基于数学家约翰.冯.诺依曼的早期工作，人们估计要在生命游戏中 放置最小尺度的自我复制图样需要十万亿个方格——大致等于单个人体 细胞中分子的数量。

    我们可以把生物定义为具备有限尺度、稳定的并能自我复制的复杂 系统。前面描述的那种物体满足了自我复制这一条件但可能不太稳定： 一个外来的微小干扰就可以破坏这种脆弱装置。然而，容易设想只要定 律再稍微复杂一些就能允许具备所有生命属性的复杂系统存在。想象一 个那样的实体，一个康威式世界中的物体。这样的物体会对环境刺激作 出回应，因而似乎也能做决定。这样的生命能感觉到它自己吗？它有自 我意识吗？这是一个歧见纷呈的问题。一些人声称自我意识是人类独有 的。它赋予人们自由意志以及从不同行为过程中作出选择的能力。

    我们怎么知道一个存在是否有自由意志呢？如果我们邂逅了一个外 星人，我们怎么知道它只是一个机器人或者是拥有自我意识的存在？机 器人的行为是被完全决定的，这不同于拥有自由意志的生命的行为。这 样我们原则上就可以把机器人当作一种能够预测其行为的存在来加以考 察。正如我们在第二章中所言，如果这个存在大且复杂，要预测其行为 就异常困难。我们甚至不能精确地求解有关三个或者更多粒子之间相互 作用的方程式。即使外星人是机器人，如果它具备人类的尺度，那也会 含有一千亿亿亿个粒子，我们就不可能去求解这些方程也不可能去预测 它的行为。因而，我们不得不认为任何复杂的存在都拥有自由意志—— 这不作为一种基本特征，但却作为一种有效理论，承认了我们没有计算 能力去预测存在的行为。

    康威生命游戏中的例子表明即使是非常简单的一组定律也能导致类 似于智能生命那样的复杂特征。一定存在着具备这种性质的许多组定 律。那么又是什么选择了制约我们宇宙的基本定律（与表观定律相 对）？和康威宇宙中一样，只要给定任何一个时刻的状态，我们宇宙中 的定律就决定了系统如何演化。在康威的世界里我们是创造者——我们 在游戏开始时详细地指明了物体及其位置以此选定了宇宙的初始条件。

    在物理宇宙中，对应于生命游戏中滑翔机之类物体的东西就是孤立 的物质体。描述像我们这样的连续世界的任何一组定律都将含有能量的 概念，这是一个保守量，意思是它不随时间变化。真空中的能量是一个 与时间和位置无关的常数。我们可以通过测量相当于同体积真空的能量 的任何体积的空间能量来减去这个恒定的真空能量，因此我们也可以认 为这个常数是零。任何自然定律必须满足的一个要求就是它要能指明真 空中一个孤立物体的能量为正，意思就是人要聚合这个物体必须做功。 那是因为如果孤立物体的能量为负，它就能在运动状态中被创造出来以 便它的负能量恰好可以被运动的正能量平衡。假如那是真的，那么物体 就没有理由不出现于任何地方和所有地方。真空因而就会变得不稳定。 但是，如果创造一个孤立的物体需要消耗能量，这样的不稳定性就不存 在了，因为正如我们说过的宇宙的能量必须保持恒定。那就是使得宇宙 局部稳定——事物不能处处从虚无中出现的原因。

    如果宇宙的总能量必须一直保持为零，并且创造物体需要消耗能 量，那整个宇宙又是如何从虚无中创生出来？那就是必须存在着引力定 律这样的定律的原因。由于引力是吸引的，所以引力能量为负：要分离 诸如地球和月球这类受引力束缚的系统必须做功。这个负能量可以平衡 创生物质所需的正能量，但事情没这么简单。举例来说，地球具有的负 的引力能量比组成地球的物质粒子的正能量的十亿分之一还小。恒星这 类天体会有更多的负引力能量，并且天体越小（它不同的部分彼此靠得 越近），这个负引力能量就越强。但是在它变得比物质正能量更大之 前，恒星将会坍缩成黑洞，黑洞具有正能量。那就是真空稳定的原因。 诸如恒星和黑洞这样的天体不能无中生有地出现。但是整个宇宙却能。

    因为引力塑造了空间和时间，所以它允许时空在局部稳定而整体不 稳定。在整个宇宙的尺度，物质的正能量可以被引力的负能量平衡，所 以整个宇宙的创生毫无限制。由于存在着引力之类的定律，宇宙能够也 将会按照第六章描述的那种方式从虚无中创造自身。自发创生就是有物 存在而非虚无、宇宙存在以及我们存在的原因。毫无必要援引上帝点燃 蓝色导火索来使宇宙运行。

    为什么基本定律会像我们描述过的那样呢？终极理论必须一致而且 要能对我们测量的量预测出有限的结果。我们已经看到，必须存在引力 定律这类定律，而且我们在第五章中看到，对于预测有限量的引力论， 该理论必须具有在自然力和自然力作用于其上的物质之间存在的所谓超 对称。M理论是最一般的超对称引力论。由于这些原因，M理论是宇宙 完备理论惟一的候选者。如果它是有限的——这还有待证明——那它就 是一个自我创生的宇宙的模型。我们必须是这个宇宙的部分，因为不存 在其他一致的模型。

    M理论是爱因斯坦希望找到的统一理论。我们人类——我们自身只 不过是自然基本粒子的聚集体——已经能够这样接近对制约我们和我们 宇宙的定律的理解了，这个事实就是一项伟大胜利。但真正的奇迹也许 在于，逻辑的抽象思考达成了一个能够预言和描述我们看到的令人惊异 的千姿百态的浩瀚宇宙的唯一理论。如果该理论被观测证实，它就将是 以往3000多年来智力探索的成功终结。我们就将找到伟大设计。

    术语表

    可择历史 量子论的一种表述，其中任何观测结果的概率由能达致该观测结果 的所有可能历史构成。

    人存原理 我们基于我们存在的事实得出有关物理表观定律的结论的思想。

    反物质 每种物质粒子都有相应的反粒子。如果它们相遇，就彼此湮灭，留下纯粹的能量。

     表观定律 我们在我们的宇宙中观察到的自然定律——4种力的定律以及表征

    基本粒子性质诸如质量和电荷的参数——与允许具有不同定律的不同宇宙的M理论的更基本定律形成对照。

    渐近自由 是强力的一个性质，导致强力在短距离下会变弱。因此，虽然夸克在核子中被强力束缚，它们在核中仍可运动，仿佛它们根本没有感受到力那样。

    原子 通常物质的基本单元，包含一个具有质子和中子的核，核被绕其旋 转的电子包围。

    重子 诸如质子和中子的一类基本粒子，由3个夸克构成。

    大爆炸 宇宙致密、灼热的开端。大爆炸理论假定，在大约137亿年前，我们今天看到的宇宙的部分只有几毫米那么宽。现在宇宙变得非常大非常凉，然而我们能在弥漫于整个空间的宇宙微波背景辐射中观察到那个早期宇宙的残余。

    黑洞 时空的一个区域，由于它极大的引力而与宇宙的其余部分隔离。

     玻色子 携带力的基本粒子。 自下而上的方法 在宇宙学中依赖如下假设的思想，即存在宇宙单独的历史，该历史 具有定义明确的起点，并且现在宇宙的状态是从那个起点演化而来的。

    经典物理 假设宇宙具有单独的、定义明确的历史的任何物理理论。 宇宙学常数 爱因斯坦方程中为时空赋予内在膨胀倾向的一个参数。

    电磁力 自然的4种力中第二强的力。它在带电粒子之间作用。

    电子 物质的一种基本粒子，它具有负电荷，而且负责元素的化学性质。

    费米子 物质类型的基本粒子。

    星系 由引力束缚在一起的恒星、星际物质和暗物质组成的大系统。

    引力 自然的4种力中最弱的力。具有质量的物体正是用它来相互吸引。

    海森堡测不准原理 量子论中的一个定律，它表述的是某些物理性质的对不能同时在任意精度上被测知。

    介子 一类基本粒子，它是由夸克和反夸克构成的。

     M理论 物理学中的基本理论，它是万物理论的一个候选者。 多重宇宙 一组宇宙。

    中微子 一种极轻的基本粒子，只受弱核力和引力的作用。

    中子 一类电中性的重子，与质子一起形成原子核。

    无边界条件 宇宙历史是无边界闭合面所应满足的要求。

    相位 在波周期中所处的位置。

    光子 携带电磁力的玻色子。光的量子粒子。

    概率幅度 量子论中的一种复数，其绝对值平方给出概率。

    质子 一类带正电的重子，它与中子一起构成原子核。

    量子论 一种理论，在其中物体不具有单独明确的历史。

    夸克 受强力作用的带有分数电荷的基本粒子。质子和中子各由3个夸克 组成。

    重正化 设计来理解量子论中产生的无限的数学技巧。

    奇点 时空中的点，在该处物理量变成无穷大。

    时空 一种数学空间，它的点必须既指明空间坐标又指明时间坐标。

    弦论 物理学的理论，其中粒子被描述成振动的样态，振动具有长度却无高度或宽度——就像一根无限细的弦。

    强核力 自然的4种力中最强的力。这种力在原子核中把质子和中子束缚在一起。他还把质子和中子自身束缚住，这是必需的，因为它们是由更微小的夸克组成。

    超引力 引力论中的一种，它拥有一种称作超对称的对称性。

    超对称 一种微妙的对称，它不能和通常空间的变换相关。超对称的一个重 要含义就是，力粒子和物质粒子因此也就是力和物质，实际上只是同一 事物的两个方面。 自上而下的方法 宇宙学的方法，在这方法中人们自上而下亦即从现在往过去追溯宇宙历史。

    弱核力 自然的4种力中的一种。弱力负责放射性，并在恒星以及早期宇宙 的元素形成中发挥至关重要的作用。