科學大爭論

化石是保存在巖石中的古生物遺骸或遺跡，這在今天是眾所周知的事實，即使是最頑固的神創論者，對此也不會有什么異議。但是對古人來說，這個事實卻不是那么顯而易見的，直到18世紀，科學界對化石是不是源自生物體，還充滿了爭議。

國內有文章稱，北宋沈括最先揭示化石成吲，比達·芬奇早了400余年云。沈括在《夢溪筆淡》中的確提到，在太行山崖間有螺蚌殼，據此認為這一地帶過去乃是海濱。此前，唐朝書法家顏真卿(709--785)在《麻姑仙壇記》中已有“高石中猶有螺蚌殼，或以為桑田所變”的說法。比沈括稍后的朱熹也提到，“常見高山有螺蚌殼，或生石中，此石即舊日之土，螺蚌即水中之物”。他們說的螺蚌殼，實際上是貝殼化石，但是他們顯然是把它們當成了真正的貝殼，并不能據此說明他們對化石的來源已有正確的認識。

貝殼化石與現在的貝殼非常相似，并不難推測它們的來源。古希臘人比中國古人早了1000余年就已有類似的說法。第一個較為準確地指出化石來源的是古希臘哲學家色諾芬尼。他在內陸和山上發現了貝殼，在意大利西西里島的采石場發現了魚和海草的化石，叉在馬耳他島發現了各種海洋動物的化石。據此，他得出了一個在當時相當超前的結論：山脈必定曾經位于海中，地球在歷史上多次交替出現世界性大洪水和干涸。此后，幾位古希臘哲學家也都表示了類似的觀點。

要接受這種觀點，首先必須相信世界是非常古老的。這對古希臘哲學家來說不是個問題。但是到基督教在西方世界占據統治地位后，人們的世界觀就完全不同了。在基督教看來，世界是幾千年前由上帝在6天內創造出來的，這樣的世界觀讓人們對化石感到疑惑不解。既然世界的歷史這么短，顯然不能認為化石是生物體經歷了長期的歷史過程而遺留下的遺跡。何況化石的種類、形態是如此繁多，它們的成因似乎也應該是多種多樣的。

比如恐龍、大型古哺乳動物的骨骼化石，很容易看出它們是骨頭，但是在現存生物中又找不到對應的部分，因此它們就被認為是古代巨人或神話動物的遺骨。類似的，中國古人也把這類化石當成“龍骨”，要么是龍死去后的遺骨，要么是龍脫胎換骨時蛻下的。

大多數化石并不像貝殼或魚化石那么好辨認。許多化石與當時人們已知的生物都沒有相似之處，因此很難讓人把它們與生物體聯系起來，例如尖錐狀的箭石(烏賊等頭足綱動物的內殼化石)和海百合化石。某些海百合化石有星狀圖案，這類化石就被認為是流星隕落后的產物，稱為“星石”。當時人們說的“化石”指從地下挖出來的所有東西，巖石、礦石、寶石也包括在內。這種分類的混亂也導致了認識上的混亂，看上去不像生物體的化石理所當然地被歸為某種礦石。

有些化石看上去與現存的動物很像，但當時流行的觀點卻認為它們是和生物體沒有任何關系的自然形成的石像，是由存在于石頭中的神秘“塑造力”形成的。有些人相信它們是生物體的遺跡，但是是被諾亞大洪水淹死的動物遺留下來的。離奇一點的觀點則認為，它們是動物交配時精液濺到巖石上長出來的類似生命的東西。還有人認為它們也許是魔鬼的惡作劇，是為了破壞人們對上帝的信仰。

想要對化石有正確的認識，首先必須沖破基督教世界觀的束縛，而這只有到了文藝復興時期才有可能。在1500年左右，達·芬奇試圖復活古希臘哲學家對化石的看法。他注意到在意大利北部亞平寧山脈的巖石里有貝殼和珊瑚化石，那里離海岸很遠，這些海洋生物化石是怎么來的呢?有人認為是諾亞大洪水把它們從海里沖到山上來的。但達-芬奇認為這是不可能的，因為據說諾亞大洪水是下暴雨引起的，雨水會攜帶著東西流向大海，而不是相反地把海里的東西沖到陸地；而且許多貝殼化石太脆，經不起長途跋涉。他還發現貝殼分布在不同的巖層，也不像是一次大洪水造成的。

達·芬奇在其筆記中提出這樣一個設想來解釋巖石中的貝殼化石是怎么來的：河水流到大海時，渾濁河水中的泥沙沉淀下來致成敗更多的靠運氣，企業難于積累。也把貝殼埋在了泥土中。由于缺少養料，這些貝殼死去了。隨著時間的推移，海平面降低，海水消退，泥土變成了巖石，貝殼跟著變成了化石。達·芬奇不是最早想到化石與地質變化關系的人，但他最早對此做了系統的論述。可惜，他生前沒有發表這些離經叛道的說法，沒有造成任何影響。

1565年，瑞士醫生和博物學家格斯勒出版了一本小冊子——《論化石物體》。這并不是歷史上第一部化石專著，但是有兩點讓它顯得很突出。一是它包括了大量的化石插圖，是根據格斯勒本人和同事的化石收藏繪制的。以前有關化石的著作很少有插圖。其次，格斯勒嘗試對化石進行較為合理的分類(此時化石仍然包括巖石、礦石、寶石等在內)。格斯勒將它們分成15類。這些分類在今天看來有的當然顯得很奇怪，例如他把棘皮動物化石、新石器時代的石斧、礦石歸為一類，把名稱與鳥有關的石頭都歸為另一類。但是有的分類是根據化石與現存生物的相似性來劃分的，例如“外觀像珊瑚”、“外觀像海草”、“外觀像昆蟲和蛇”的分類。

盡管格斯勒并沒有意識到化石是生物體的遺跡，但是他通過插圖以及把化石與生物體比較進行分類，突出了化石與生物體的相似性，促使人們去思考這些問題：化石是不是生物體的遺跡?它們是怎么進入巖石的?它們是什么時候進入巖石的?生物體是怎么變成化石的?但是還要再過100年，才有人開始通過科學研究來回答這些問題。

17世紀下半葉，化石真正成為了科學研究的對象。幾名博物學家先后令人信服地證明了化石必定是生物體的遺跡。其中最早發表其研究成果的是英國博物學家、物理學家羅伯特·胡克。在1665年出版的《顯微圖譜》一書中，胡克描述了他用顯微鏡觀察一塊腐朽的橡木和木炭，并將它們和石化木做對比。他指出，石化木不僅有木頭的形狀、構造，而且它上面的微孔與幾種木頭的微孔十分相似。

當然，石化木和木頭也存在著一些差異，一名合格的科學家不應對此視而不見，不僅要報告對自己有利的證據，也要能解釋不利的事實。胡克詳細地列出了7個不同之處：①石化木比木頭重；②石化木像燧石一樣硬：③石化木的微孔顯得比其他部分黑；④石化木無法燃燒；⑤滴幾滴醋到石化木上，會產生許多泡沫；⑥石化木像燧石一樣易碎；⑦石化木摸上去和木頭非常不同，感覺比木頭冷，更像礦石。

這7條差異中，除了第3條，都是石化木作為一種石頭所應該有的屬性。對第3條，胡克也給出了合理的解釋：石化木的微孔不是宅的，而是由更暗淡的物質填滿了。這樣，胡克不僅指出了石化木與石頭的相似之處，也解釋了它們之間的差異之處，說明了石化木就是石化了的木頭。

由于石化木與木頭很像，并不難猜測它們之間的關系，沈括的《夢溪筆談》中就有河岸崩塌，發現地下有一片竹筍，“凡數百莖，根干相連，悉化為石”的說法。但是胡克并不只是簡單地下斷言，而是做出了正反兩方面的詳細論證。他進而推廣到了其他化石，得出結論說，化石的形成不是由于石頭中的“塑造力”，而是來自生物體，這些生物體被洪水、地震或其他自然力量帶到了某個地方，被填上了泥漿、黏土、帶泥沙的水或其他物質，隨著時間的推移逐漸變硬，“澆鑄”出了“有圖像的石頭”。

與此同時，在歐洲大陸也有人做類似的研究。1666年，意大利托斯卡納的漁民抓到了一條大鯊魚，托斯卡納大公命令將它的頭送給正在當地行醫的丹麥博物學家尼古拉斯·斯蒂諾研究。斯蒂諾解剖后發現，這種鯊魚的牙齒與一種被稱為“舌石”的石頭非常相似。人們很早以前就在馬耳他島發現了奇怪的類似舌頭的石頭，古羅馬博物學家老普利尼認為它們是在月虧的時候從天上掉下來的，也有人認為它是在巖石中自然而然地形成的。斯蒂諾注意到這些石頭的形態與鯊魚的牙齒相同，只是要大得多，因此他推斷“舌石”是古代大型鯊魚的牙齒化石。第2年斯蒂諾向倫敦的皇家學會提交了論文公布其發現。這是第一篇研究化石的科學論文。

那么鯊魚的牙齒是怎么跑到巖石或巖層里頭去的呢?斯蒂諾推斷，包含化石的巖石必定曾經是沙，所以生物體能被埋在里頭，之后沙才石化成了巖石。斯蒂諾進而推斷，最先沉淀形成的巖石位于最底層，后來沉淀的巖石位于上面，越往上的巖層越年輕，巖層的分布反應了地球的歷史事件。斯蒂諾在1669年發表的一篇《論文緒論》概括了這些原則，被認為是地質學的奠基之作。但是在這篇緒論發表后不久，斯蒂諾就皈依天主教，不再從事科學研究，論文沒了下文，有待后人進一步的闡述。(待續)

(張小寧 插畫)