这个世界看上去非常复杂，千头万绪，无法理解，但事实上它却由非常简单的规则支配。牛顿力学是总结自然法则的典范，它用非常简单的数学公式解释了绝大多数我们能看到的自然现象。
但是，它无法解释微观粒子的世界。粒子的行为似乎已经超出了一切人类在现实世界中的想象，我们甚至不知道，它分割到最后是否还是一团我们所认识的物质。因为没有人能把它分割到最后。
我们也不知道叫它粒子是否合适，因为它们并不像我们所想象的粒子形态，比如一粒沙子。它有时候表现得像一粒沙子的行为，有时候却像一阵波。
电子云与电子的波粒二象性
我们知道，电子围绕原子核运行，就好像地球围绕太阳一样，但两者其实是绝不相同的。电子并没有一个像地球一样运行的连续轨迹，它更像是恐怖片中的幽灵，一会儿出现在这儿，一会儿又出现在那儿，关键是你根本无法看到它是怎么移动过去的。
它和幽灵不同的是，电子的行为是可以预测的，虽然我们不能预测电子的每一次移动，但是却可以给出一个移动的概率。电子移动的概率是有规律的，是可以通过简单数据公式来计算的，就像牛顿的力学公式一样。只不过，这次是量子力学。
量子力学解决了微观粒子的行为法则。
历史上最著名的一次科学会议——第五次索尔维会议
宇宙万物在某一个特定时刻将会呈现出一种特定的状态。就好像我们高喊一声，“时间停止！”那一刻，万物都静止下来，保持一个独特的状态，就好像我们从宇宙中取了一个切片，放到显微镜下来研究。
从宇宙的一个状态到下一个状态，万物都会经历一段时间。不论这段时间多么短暂，万物的状态都会发生一些微妙的变化。哪怕有些物质看上去是静止的，但是，只要我们将它放到显微镜下不断地放大，我们就会观察到这种变化。
宇宙状态的变化，我们可以称之为演化。量子力学和万有引力定律可以解释这种变化，因而可以预测下一个变化，这就是演化的第一法则。
宇宙中的万事万物，均在演化第一法则下运行。
一块矿石，或者空气和水，甚至是宇宙空间中的各种星体，都像是用原子搭积木的方式组装而成，因此，用量子力学和万有引力的解释便足以说明这种演化。
万有引力来源于质量对时空的扭曲
但是，生命的出现使得这个世界的复杂度出现了数个量级的提升。那种简单由几种力所驱使的粒子随机组合方式，在生命现象中似乎消失了。
生命的演化是那样的神奇和不可思议，生命本身仅靠粒子在几种力的作用下胡乱搭配是绝然不可能变得如此复杂和精巧的。生命更像是被一种神秘的力量所有意设计出来的。
这股神秘的力量是什么？最简单的解释是一种超自然的智慧，比如西方的上帝、东方的夸父和女娲，当然，每个民族几乎都有自己的造物主。
但是，这种解释的最大困难之处在于，这些造物主又是怎样产生的呢？
尽管我们难以相信，但是人类最终还是转向大自然去寻找自发演化的力量——即在没有超然智慧的帮助下，生命是如何演化的？因为，只有明白了这一点，我们才不用在解决一个难题的同时又为自己创造出一个新的难题。
达尔文的自然选择学说几乎完美地解决了这个问题。
物竞天择，适者生存
达尔文的这个天才想法来源于一次出海远行。19世纪30年代，他随“贝格尔号”来到美洲冒险，尽管他从安第斯山脉收集了大量化石，但是真正激发他创立自然选择学说的是位于南美洲西海岸的加拉帕戈斯群岛。
达尔文不断地从一个岛旅行到另一个岛，他注意到每个岛上的地雀都非常适宜利用当地的资源：一个岛上的地雀的嘴又短又坚固，适宜啄开坚果；到了下一个岛屿，地雀的嘴也许又长又尖，适宜从岩缝中啄出食物。
正是这种现象使得他开始想到，也许这些鸟并不是生来就是这样的，而是某种程度上自己变成这样的。
但是，这个想法其实最早并不是出自达尔文。达尔文并不是鸟类专家，而他的朋友约翰・古尔德是，正是他告诉达尔文，这些看上去不同的鸟，其实不过是具有不同本领的地雀。
加拉帕戈斯群岛的地雀
达尔文并不是唯一一个得出自然选择想法的人，就在他将自己的这个想法悄悄地锁在抽屉里14年之后，一个崇拜他的年轻博物学家华莱士，给他寄来了一篇论文草稿，其结论竟然和达尔文的观点如出一辙。
好在这个故事有一个比较好的结局。在经历了一个月的纠结之后，他的朋友莱尔和胡克为他找到了一个两全齐美的办法。他们将达尔文和华莱士的观点摘要同时提交给了林奈学会的一次会议，并在1858年7月1日正式公诸于世。
但事实上，第一个提出进化论思想的却并不是他们两个，而是苏格兰的一名园艺师马修。早在达尔文刚刚准备扬帆出海的那一年，马修便提出了自然选择理论。只不过，他是在一本名为《海军用木和森林栽培》的书里提出了这些观点，不仅达尔文没有读到，全世界都没有注意到。
但是，这个理论的名声归于达尔文是实至名归的。因为达尔文的《物种起源》是论述这个观点最为深刻的，而且也只有他战斗到最后，并且这个理论也是因他而流传世界。
达尔文与《物种起源》
虽然，自然选择学说给人类观念带来了巨大的冲击，它开辟了对生命的全新认知，但是，在当时这个学说却给它的创造者带来了无穷的压力和苦恼。因为，他的学说使得上帝变得不那么重要了。
并且，达尔文的论点中还有一个严重的缺陷。他的理论是关于一种使得一个物种怎样变得更强、更好或更快——简单说，更适应——的机制，但却没有说明新的物种是怎样诞生的。尽管他把自己的书名叫做《物种起源》。
苏格兰工程师弗莱明・詹金提出了这一疑问，为什么上一代中的有利特性在遗传给下一代时，不会在混合过程中像往威士忌中注水一样被稀释呢？
要解释这个问题，需要有一种理论能够说明，遗传是如何发生的。
孟德尔的豌豆杂交实验
事实上，达尔文进化论中缺失的这一环，已经被他同时代的一位名叫孟德尔的修道士解决了。孟德尔详细地研究了豌豆的遗传机制，为达尔文的理论提供了绝佳的支撑。
可惜的是，他的理论在沉寂了半个世纪之后，直到20世纪初其重要性才被认识到。
达尔文发现所有的生物都是相互关联的，并且说到底都源自一个共同的祖先；而孟德尔的工作则从机制上为这一切是怎么发生的提供了解释。
他们两个人本来可以相互帮助，毕竟孟德尔拥有一本德文版的《物种起源》，并且应该读过它；而达尔文也应该在福克的论文中读到过孟德尔的观点。
但是，他们彼此的理论要到半个世纪之后才会再次碰撞在一起，并且，共同为20世纪的全部生命科学奠定了基础。
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