人類在自然界的位置 · 第十五章　一隻龍蝦，或動物學研究

現代世界充滿了大炮，我們卻讓我們的孩子手持古代角鬥士的盾和劍去迎戰。 如果我們不對這種可悲的狀況進行彌補，我們的後代將譴責我們。不僅如此，如果我們能夠再活20年，我們的良知也將譴責自己。 我堅信唯一的彌補方法是將自然科學的主要內容納入到初等教育中來。 統一的藍圖，多樣化的表現，這就是我們從對龍蝦體節的研究中所學到的。通過研究附肢，我們更加深入地獲得同樣的結論。 博物學（Natural History）通常是指對礦物、植物和動物這類天然物體的性質進行研究的學科，反映人類從這些學科中獲取知識的科學一般稱為博物科學（Natural Sci ences），它與物理科學（Physical Sciences）形成鮮明的對比。那些致力於獲得這些知識的人通常被稱為博物學家（Naturalists）。 從廣義上講，林耐是一個博物學家，他的《自然體系》（Systema Naturae）從最廣的意義說就是一部研究博物學的著作。這部著作系統涵蓋了當時已知的具截然不同特徵的礦物、動物和植物。儘管林耐的研究結果所帶來的巨大刺激掀起了人們對自然界的狂熱興趣，但人們很快發現再也沒有人能寫出另外一部《自然體系》了，也再沒有人能成為一個堪與林耐相比的博物學家了。 博物學中的三個古老分支均取得了巨大的進展，但毫無疑問，動物學和植物學比礦物學成長得更快。因此，正如我推測的那樣，博物學這一詞漸漸地越來越明確地指動物學和植物學，博物學家也越來越明確地指那些研究生物結構和功能的人們。 當然，知識的進步逐漸增加了礦物學和其古老兄弟學科間的差異，同時使得動物學和植物學越走越近。如此一來，人們發現將那些研究生命和生命所有現象的科學置於生物學門下更為方便，實際上也是必需的。生物學家也斷然拋棄了與其同胞兄弟——礦物學家——間的任何血緣關係。 動物和植物世界中共同存在一些寬泛的法則，但是大自然這兩大王國的共有點終究有限，而它們的差異卻是如此之大，以至於生物學研究者發現他們不得不將自己的精力集中到其中之一。如果他選擇研究植物，無論在什麼情況下，我們就會立刻知道如何稱呼他們：他是一個植物學家，他從事的科學是植物學。但是如果他選擇研究動物，適用於他的稱呼將一般隨著他研究的動物種類或他感興趣的動物特殊生理現象而變。如果他以人為研究對象，他將被稱為解剖學家或生理學家抑或人種學家。但是如果他解剖動物或研究它們所具功能的模式，他則是一個比較解剖學家或比較生理學家。如果他將注意力轉向化石動物，他就是一個古生物學家。如果他的心思更多地是花在動物的詳細描述、區別、分類和分布上，他就是個動物學家。 然而，為了便於當下的表達，我將只採用動物學，而不做過多的細分。我將像稱呼植物學家那樣，用動物學家指研究整個動物世界的人。 從這種意義上說，像植物學一樣，動物學也被分為三大分支，形態學、生理學和分布學，每一個分支都範圍廣闊，都可以作為獨立的學科進行研究。 動物形態學是研究動物形態或結構的學科。解剖學是其一個分支，發育學是其另一分支，而分類學則是根據動物的解剖和發育來研究不同動物間的關係。 動物分布學是研究動物與它們當下生活的陸生環境，或與地質歷史時期所生活的環境之間的關係。 最後，動物生理學是研究動物功能和行為的學科。它將動物軀體看做是受某種力量驅動的機器，能夠表現出一定的行動，可以用常規的自然力量來表示。生理學最終的目標是從分子驅動法則出發，一方面推演出形態學的事實，另一方面獲得其分布的本因。 以上所述就是動物學的研究範疇。但是，如果我僅僅滿足於闡明這些枯燥的定義，那麼我就不能很好地舉例闡釋自然科學這一分支的教授方法，而這卻是我今天晚上將要表達的主要內容。因此，就讓我們把這些抽象的定義放在一邊。讓我們先來看一下一些具體的生物，一些動物，越普通越好，讓我們看看普通的常識和邏輯能在多大程度上應用於這些明顯的事實，並不可避免地引導我們進入動物學的其他所有分支。 在我面前有一隻龍蝦。當我對它進行觀察時，它最顯著的特徵是什麼呢？對了，我看到我們稱之為龍蝦尾的部分，它由六個截然不同的硬環和第七個末端片（terminal piece）組成。如果我將中間的一個環分割下來，比如說第三節，我發現它下面附著有一對肢或附肢，每一個肢上都由一個莖（stalk）和兩個末端片組成。我們可以通過這種途徑獲得龍蝦體節和附肢的橫切面示意圖。 現在，如果我取下第四節來，我發現它具有相同結構，第五節和第二節亦是如此；這樣一來，我發現龍蝦尾的每一個分節都是相似的，一個體環外加一對附肢（appendage），每一個附肢都有一個莖和一對末端片。用解剖學的術語來說，這些相應的部分叫做「同源結構」（homologous parts）。第三節的體環與第五節體環是同源的，前者的附肢與後者的附肢是同源的。由於每一個體節（division）在相應部位上都具有相應的結構，我們可以說所有這些體節都是基於同樣的藍圖構建的。但是，現在讓我們看一下第六個體節，它與其他的既相似又不同。體環與其他各節的相同，但是附肢乍看上去卻存在很大的差異。當我們進一步仔細觀察，我們會發現什麼呢？一個莖和一對末端片也與其他的相似，但是這個莖卻又短又粗，末端片則非常寬而平，有一個又分成兩片。 因此，我可以說，第六個體節在結構上與其他體節相似，但是在細節上有所變化。 第一體節與其他體節相似，同樣具有體環，儘管它的附肢與前面檢查過的其他各節在簡單的結構上存有輕微的差異，但與莖一致的部分和其他體節附肢上的分節還是容易辨別。 因此，龍蝦的尾很明顯是由一系列基本相同的體節組成，但每一個體節間都存在一些特定的變化。但是，當我將目光轉向龍蝦身體的前端，首先看到的是一個巨大的盾狀殼，解剖學上稱之為「頭胸甲」（carapace），前面長有一根尖銳的刺，兩側有一對奇特的複眼，著生在可以轉動的粗短的莖節末端。在其後面，身體的下側，有一對長長的觸角或稱之為觸鬚（antennae），再下面則是相互疊合在口上的六對顎和五對腿，其中最前面的是巨大的鉗或螯。 乍一看去，難以發現龍蝦的身體是由一系列環所組成的複合體，正如在腹部所表現出來的那樣，每一個體節上有一對附肢，但是要想證明它們的存在卻不是件很難的事情。將龍蝦的腿撕掉，你將會發現每一對腿都著生在身體特定的體節上，但這些體節與尾部後端自由的體環不同，這些環都牢牢地結合在了一起，顎、觸角和眼節也是如此，每一對都著生在專門的體節上。因此，這一現象迫使我們慢慢相信，龍蝦的身體是由許多體節和對成的附肢構成，也就是說共有20對，最後的6對是能自由活動的，前面的14對則完全融合在了一起，它們在背部形成一個連續的盾狀甲殼。 統一的藍圖，多樣化的表現，這就是我們從對龍蝦體節的研究中所學到的。通過研究附肢，我們更加深入地獲得同樣的結論。當仔細觀察最外面的顎時，我發現它有3個不同的部分組成，內部、中間和外部，它們都長在共同的莖上。如果將這些顎與後面的腿進行比較，或與它前面的腿進行比較，可以輕易地看到這些腿，就是附肢的部分，它們對應於內部，結果轉變成我們熟知的腿，然而中部消失了，外部則隱藏在了被甲的下面。在尾部的附肢上，這也並不難以辨識，中部再次出現，而外部則又消失了。而另一方面，在被稱為下顎的最前面的顎上，只有內部留下了，以同樣的方式，觸角和眼節的結構與腿和顎可被看做是類似的。 但這意味著什麼呢？意味著這樣一個非比尋常的結論：在龍蝦的尾部或腹部可以發現相同的統一藍圖，貫穿在整個骨架的結構中，因此我可以回到畫板上能代表尾部任何體環的圖示上來，在每一個附肢上添加第三個分節，這樣我就可以用它來說明龍蝦身體任何體環的結構或構成。我可以在圖上給每一部分都標上名字，這樣無論取下龍蝦的哪一部分，我都可以準確地向你們指明，它們與一般模式相比存有怎樣的差異，哪一部分還可以活動，而哪一部分與其他部分發生了癒合，哪一部分發育過度、發生形變，而哪一部分的發育又被抑制了。 我想我聽到了這樣的質疑，如何對以上所述進行檢驗呢？毫無疑問，這是一種美妙精緻的研究動物結構的方法，但除此之外呢？在任一更深層次，自然果真承認我們所追尋的這種統一構架嗎？ 這些問題所帶來的反對意見是非常恰當和重要的，如果我們所獲得的知識只是通過與未成熟的個體進行類比得來的，那麼形態學特徵就是不可靠的。那些天馬行空的解剖學家完全可以從同樣的事實中獲得大量相互矛盾的假設，這樣無數的形態學夢想必定有取代科學理論的威脅。 然而，幸虧存在有關形態學事實的評判標準，存在所有關於同源性的可靠檢驗。我們的龍蝦不總是我們所看到的那個樣子，它曾經是一個卵，有一團半流質的卵黃，包裹在半透明的膜內，還沒有一個大頭針的頭大，沒有表現出任何器官存在的跡象，但在它們的成體上，這些器官卻具有令人驚訝的多樣性和複雜性。一段時間之後，在卵黃的一側出現了一塊複雜的細胞膜，這就是整個生物體的基礎，龍蝦的成體就由之發展而來。這塊膜漸漸地覆蓋了整個卵黃，它通過橫向的收縮成節而進一步被細分，形成身體體環的前身。在每一個環節的腹面長出一對芽狀的突起，它們是未來附肢的雛形。起初所有的附肢都非常相似，隨著時間的推移，大多數附肢分化出一個莖和兩個末端片，而身體中部的那些則又長出了第三個外部分節。只有到最後的階段，通過修飾或退化，這些原始的結構才變成完全的附肢。 因此，對發育的研究證明了統一藍圖學說不僅僅是一種設想，它不僅僅是看待事物的一條途徑，而且是一個深層的自然事實。龍蝦的腿和螯不僅僅是對共同類型進行修飾的結果，事實上和本質上它們就是如此相似，幼體的腿和螯最初是沒有區別的。 這是一些奇妙的事實，動物學家發現其適用的範圍越廣，它就越發奇妙。稍微花點功夫研究水螅、蝸牛、魚、馬或人，結果是殊途同歸。所有的統一藍圖都隱藏在結構多樣性的面罩之下，複雜性無處不在，但均由簡單性進化而來。每一種動物最初的形式都是卵，每一種動物和每一個器官在達到成熟狀態前都經過了與其他動物和器官相同的狀態，這引導我提到另一點。到目前為止，我一直在說龍蝦，好像龍蝦是世界上唯一的動物似的，但是不用我提醒你，世界上還有許許多多的其他動物。這些動物中的一些，如人、馬、鳥、魚、蝸牛、蛞蝓、牡蠣、珊瑚和海綿與龍蝦一點也不相似。另外一些動物，儘管它們可能與龍蝦有很大的區別，但還是與之非常相似，或與那些與之相似的東西相像。例如，儘管螯蝦、岩龍蝦、對蝦和小蝦有所不同，然而與蝸牛和蛞蝓相比，它們都與龍蝦更相似，即使孩子也能將它們歸為龍蝦類。而蝸牛和蜂蝓又構成一個新類群，它們與母牛、馬和綿羊，牛類形成鮮明對比。 這種自發的歸類是人類在分類問題上的首次嘗試，對那些相似的事物賦予同樣的名稱，根據總體的相似性或與其他事物的相異性對之進行排列。 那些除了在性別或品種外不能再分的類群，術語上稱之為種。英國龍蝦是一個種，我們的螯蝦也是一個種，我們的對蝦則又是另外一個種。然而，在其他國家也有與我們的龍蝦、螯蝦和對蝦非常相似的種類，但它們具有足夠的差異以致與我們的種類有所區分。因此，博物學家為了表達它們的相似性和多樣性，將它們作為不同的種歸於同一個「屬」之下。儘管龍蝦和螯蝦屬於不同的屬，但它們之間具有很多相同特徵，因此被歸在一起組成一個新組合，稱之為科。更遠的相似性將龍蝦與螯蝦和蟹又歸入同一個目。如此一來，更遙遠但明確的相似性則又將龍蝦與土鱉、鱟、水虱和藤壺歸在一起，與其他所有的動物區分開來，它們共同組成一個更大的類群——甲殼綱。但是甲殼綱與昆蟲、蜘蛛和蜈蚣在許多特徵上是相同的，從而它們又被歸入一個更大的類群或「部門」（prov ince）——有絞綱（Articulata）。最後，根據它們與蠕蟲和其他低等動物的關係，作為一個整體，它們又組成了一個巨大的亞門——有環動物亞門（Annulosa）。 如果我的研究對象是海綿而不是龍蝦，我將會發現根據相似性，它們與其他大量動物聯合在一起組成原生動物亞門。如果我選擇的是淡水水螅蟲（polype）或珊瑚，博物學家會將稱之為腔腸動物亞門的成員劃歸到我的研究範圍內。如果我選擇的是蝸牛，則所有單殼類和雙殼類，陸生的和水生貝類，海豆芽（lamp shell），魷魚，藻苔蟲（sea-mat）將漸漸地匯聚在一起共同組成軟體動物亞門。最後，從人開始，我首先將猿、老鼠、馬、狗組成同一個綱，然後與鳥、鱷魚、烏龜、青蛙和魚組成同一個亞門——脊椎動物亞門。 如果，我已經將各個類群的分類全部完成，最後將會發現，無論是現存還是化石生物，所有的動物都可以歸入這個或那個亞門。換句話說就是，每一種動物都是根據五種或更多的結構藍圖之一組織起來的，這些結構藍圖的存在使分類成為可能。每種動物的結構是如此的明確和嚴格，因此在我們目前的知識水平下，沒有什麼證據能表明在地質學家所記錄的地球歷史上，無論是在過去，還是在現在，脊椎動物、有環節動物、軟體動物和腔腸動物的任何兩個類群間曾存在過渡類型。然而，雖然沒有這樣過渡類型的存在，但你也不能認為亞門的成員之間是相互不連貫的或是相互獨立的。相反，最初的時候它們全都是一樣的，人類、狗、鳥、魚、甲蟲、蝸牛和水螅蟲的原始生殖細胞在基本結構方面沒有太大的區別。 就這種廣義上來說，所有的現存動物和所有在地質上發現的已經滅絕的動物，可以根據廣泛存在的統一模式聯繫在一起，這已經是事實。儘管在程度上有差異，但這種模式的統一性就和龍蝦的20個不同體節中的共同性一模一樣。說實話，對一個敏銳的人來說，窺一斑即可知全豹。 拋開這種純粹的形態學考量，現在讓我們看一下專門研究龍蝦的方法，這將帶領我們進入另外一條研究之路。 在歐洲所有的海域中都能發現龍蝦，但是在大西洋的對岸和南半球的海洋中卻不存在。儘管它們作為同一個屬出現在這些地區，但種類不同——美洲螯龍蝦（Homarus Americanus）和好望角龍蝦（Homarus Capensis）。這樣，我們可以說歐洲有龍蝦（Homarus）的一個種，美洲有另外一個，非洲又有一個。因此，龍蝦存在顯著的地理分布這一事實就凸現在我們的眼前。 如果我們轉而考察地殼中的內含物，就會發現在後期的沉積層中有大量過去時代的埋藏物，其中存在無數與龍蝦類似的動物，雖然它們與現代的龍蝦不十分相似，但動物學家卻都堅信它們甚至可以被歸入同一個屬。如果我們再向前追溯，我們會發現在最古老的岩石中，動物的殘骸也是以與龍蝦相同的藍圖構建的，都屬於同一個大類——甲殼動物。但是，它們大部分與龍蝦完全不同，事實上它們與現存甲殼動物的種類也不相同，因此我們就會形成一種想法，在過去，地球上的動物發生了連續的變化，這就是地質學所揭示出的最驚人的事實。 現在，考慮一下這樣的探究將帶我們到何處。我們從形態上研究我們的標本，當確認其解剖和發育特徵，並用這些特徵將之與其他動物進行比較之後，我們就確定了它在分類系統中的位置。如果以同樣的方式研究所有的動物，我們將建立一個完整的動物形態學。 我們還研究了標本的時空分布，如果這樣逐一研究其他所有的動物，我們將建立起完整的生物地理和地質分布學。 說到此，你們將會注意到這樣一個顯著的情況，這些生物體的功能問題並未納入考察範圍。如果動物和植物不具備生物所有的那些特殊功能而只是一類特殊的晶體，形態學和分布學的研究幾乎已經足夠。但是，形態學和分布學的事實必須得到解釋，這也正是科學的目標所在，於是必須求助於生理學的研究。 讓我們再一次回到龍蝦身上。如果我們是在龍蝦的生活環境中觀察它們，就會看到它們用強壯的腿主動攀附在水中的石頭上，這是它們最鍾愛的環境。在此還可以看到，它們通過擺動強壯的尾巴，自由自在地游泳，同時第六個節的附肢伸展開來，形成一個扇狀的推進器。將它們抓在手中，你會發現它們的大螯並不是防衛武器。在它們的棲息處若是有一塊腐肉，它們將會貪婪地吞噬，用螯作為撕扯的工具。 假設我們原先對龍蝦一無所知，只是將它們看做是一個不動的肉體，請允許我稱之為「有機晶體」，當我們突然發現它具有這些運動能力時，我們的頭腦里不定會閃現什麼奇妙的新想法和新問題呢！最大的新問題將是，「所有這些是如何發生的？」主要的新想法就是對於目的的適應概念，動物體絕不是由不相連的部分構成的，而是由有機關聯的器官共同組成的。讓我們以這種視角，再來考慮一下龍蝦的尾巴。形態學教導我們，一系列體節是由相同的部分組成的，儘管經過各種各樣的修飾，但從中依然可以看出同樣的結構構造。但是，如果我以生理學的角度看同樣的部分，我看到的就是一個非常完美的運動器官，藉助於它，龍蝦輕快地推動著自己的身體前進或後退。 但是，這個奇妙的推進器是如何運轉的呢？如果突然殺死一隻龍蝦，將它所有的軟體部分剔除，我將發現剩下的外殼沒有絲毫生機，再也不能驅動自己，就像磨坊內的機器不再與蒸汽機或水車連接那樣陷入停頓。但是如果將龍蝦剖開，只將內臟取出來，讓白色的肉體維持原狀，我將看到龍蝦會彎曲起來，尾巴伸展如初。如果將龍蝦的尾巴切掉，將再也看不到它有任何的自發運動。但是，如果將蝦肉的任何一部分收緊，就可以看到它會出現一種非常奇怪的變化，每一條纖維都在變短變粗。通過這種所謂的收縮動作，纖維末端連接的部分當然更接近了。根據連接端部與不同環節運動中心的關係，尾巴會彎曲或伸展。仔細觀察新剖開的龍蝦，我們將很快發現所有的運動都是同一個原因造成的，就是肉質纖維（fleshy fibre）的縮短和變粗，術語上這些肉質纖維被稱為肌肉。 於是，這裡就出現了一個最重要的事實：龍蝦的運動來源於肌肉的收縮。但是，為什麼有時肌肉會收縮，而有時不收縮呢？為什麼當龍蝦想伸展尾巴的時候，會有一整組肌肉收縮，而當它想彎曲尾巴的時候，是另一組肌肉收縮呢？它的動力到底是來自何處，來自何方，受何控制？ 實驗為我們解惑答疑是自然科學發現真理的最好手段。原來在龍蝦的頭部有一小塊特別的組織，被稱為神經。同樣材料構成的神經索直接或間接地將龍蝦的腦和肌肉連接在一起。現在，如果這些連接神經被切斷，腦雖然還是完整的，但在被切斷神經的體節之下，我們稱之為隨意運動的能力則被摧毀了。另一方面，如果神經索保持完整，而將腦損壞，隨意運動的能力同樣也消失了。因此結論必然是，這種運動的能力來源於腦，並通過神經索進行傳輸。 在比較高等的動物中，這種傳輸的現象已經得到研究，神經所具有的特殊能量通過改變分子的電位狀態被釋放。 如果我們能準確地估計這些改變的意義，如果我們能通過測量其等效的電量或熱量獲得神經力的具體作用量值，如果我們能確定神經和肌肉的作用所依靠的分子排列或其他的條件（毫無疑問有朝一日科學定能做到），生理學家在此領域將完成他們的終極目標，亦即成功解決動物的原動力和自然界中其他形式力的關係。如果動物所有功能都像上述那樣得到成功的解決，那麼生理學就到達了圓滿，通過生理學家所建立起的規律，結合周圍的環境條件，將能推導出形態學和分布學的真實情況。 研究這些低等動物的每一個片斷都將使我們進入這一宏大的思想領域，像我前面簡要向你們展示的那樣。但我相信，前面我所講的不僅僅能促使你形成關於動物學研究範圍和主旨的概念，而且用一個不完美的例子向你們展示了我的觀點——這是教授科學、實際上也是任何自然科學最好的方法，亦即最重要的是通過將學生的注意力固定在特定的事實上，來教授真正的和實用的知識。同時還必須通過隨時參考所有特殊事實所闡明的一般原理，來擴大學生的視野和全面性。龍蝦可以作為整個動物界的模型，它的解剖學和生理學向我們展示了生物學的一些最偉大的真理。那些親自觀察到我所描述的事實，傾聽我向他們解釋各種關係，並明確地領會其中內容的學生，就具備了相當的動物學知識。儘管數量上可能有限，但這些知識是貨真價實的，它們比那些通過閱讀曾經獲得的知識更有價值。這就是說，他所掌握的動物學知識是真正的學問而不僅僅是道聽途說。 如果讓我在這個部門教你們動物學，我會用一種大體上與我今晚採取的相同的方式講授課程。我會選擇一種淡水海綿，一種淡水水螅蟲或水母，一種淡水貽貝，一種龍蝦和一種鳥禽，作為動物界五個主要分支的代表。我會非常完整地解釋它們的結構，以及它們所闡明的動物學主要原理。在對此進行非常仔細和完整的研究後，我會感到各位已經有了堅實的基礎，這時我將帶領你們以同樣的方式去研究同樣的從本類群選出的代表性類型，但不一定是非常精細。接下來我將引導你們將注意力放在教學大綱中列舉的主要類型的特殊種類和這裡提及的其他事實上。 這就是我大體上的計劃。前面我已經向各位解釋了獲取和交流動物知識的最好模式，你們還可以進一步向我詢問提供相關信息的方法細節。 我自己覺得自然科學中最好的訓練模式是醫學院所採用的解剖學中所蘊含的方法。這些方法包含三個基本要素：演講、演示和檢驗。 首先，演講的目的是引起學生的注意，能夠激發他們的熱情。我確信，口頭的演講和優秀教師的個人魅力可以產生無法取代的巨大影響。第二，演講具有雙重作用，在引導學生抓住主題要點的同時，促使他關注整個主題，而不僅是他感興趣的部分。最後，在學習過程中必然會遇到一些難點，而演講為學生提供了尋找答案的機會。 對於那些想從演講中獲取最多益處的學生，以下幾點必須注意。 我有一種強烈的印象，一個演講越是正規，講授的效果就越差。演講過於流暢使得你無暇體味其中的道理。如果漏掉一個詞或短語，你就不知其所以然。而當你回過神來時，演講者已經轉到其他話題上去了。 近幾年我在給學生授課時採用的方式是，將幾個小時的課程內容濃縮成幾個命題，慢慢地說讓他們記下來，每讀一個，後面附上一段自由的注釋，用以展開和闡釋這些命題，解釋術語，通過講授者一點一點畫出的簡單示意圖掃除所有的難點。通過這種方式，你無論如何都能確保學生有一定程度的參與。如果他不得不記筆記的話，那麼他就不會在離開教室時一無所獲；除非一個學生天生愚鈍、機械，否則他不會做著筆記、聽著講解，還學不到任何東西。 學生們經常會向老師提出我需要讀什麼書？我的回答是，「什麼書都不需要，只需全面詳細地記筆記，努力將所講的內容徹底搞清楚，有什麼搞不懂的就馬上來找我，我寧願你不要因讀書轉移自己的注意力。」一個好的講座課程必須包含學生能當場吸收的全部內容，老師必須時常記得他的責任是開發（feed）智力，而不是填鴨。事實上，我相信一個學生在從一個講座課程中獲得透徹掌握之前，形成將注意力集中在一系列界定明確的事實上的習慣，是十分重要的一步。 但是，無論講座如何精彩，無論閱讀面多麼廣泛，這也只是偉大的實證科學教育的工具——演示的輔助手段。我之所以孜孜不倦，乃至於狂熱堅持自然科學作為一種教育手段的重要性，就是因為如果進行適當的引導，對任何分支學科的研究，對我來說，就像是在填補一個其他教育方式留下的空缺。我對於文學有著極大的敬意和熱愛，但再也沒有比我看到文學訓練不被作為一種非常卓越的教育方式更令我難過了。事實上，我希望有更多的人從事文學，但是我不能對這一事實熟視無睹，亦即在那些具有純文學修養和那些有著堅實科學訓練的人士之間存在的巨大差異。 我想我找到了這種差異的原因，在文字的世界中，學問（learning）和知識（knowledge）是一體的，書本是二者的源泉。但是在科學世界中，如生命科學中，學問和知識是截然不同的，知識的來源是對事物的研究，而不是對書本的閱讀。 通過閱讀，通過在寫作和談話中的實際練習即可獲得文學素養，但並非我是在有意誇大，科學素養的形成卻是絕不能由此獲得的。正相反，不論是訓練還是知識，科學教育帶給人們的最大好處，依賴於學生的頭腦與事實直接接觸的範圍，依賴於他的學習習性直接訴諸於自然的程度，依賴於他通過對事物具體形象特徵的認識程度，這將是人類永遠不能用語言來表達的。我們看待自然和談論自然的方式歲歲有異年年不同，但一旦事實被發現了，例如一種因果關係被確認了，它們將再也不會發生改變更不會消亡。正相反，這個事實就會形成一個固定的中心，根據圍繞著它的自然關係將會聚集更多的其他事實。 因此，在科學教學中，教師最大的責任在於要在學生心目中刻下最基本的，不容爭辯的科學事實。這不僅要用語言將之記錄在他們的心中，還要通過觸手可及的感知全面地記錄在他們的眼中、耳中和觸覺中。以這樣一種全面的方式，讓每一個詞或每一條規律都能在未來喚起用來演示規律的事實或術語的生動圖解。 現在，只能依靠持續的演示來完成這項重要的工作，也許演講將起不到完美的效果。但演講可以獨立進行，面對每一個學生進行說明，教師應該盡力讓學生們自己觀察，而絕不是僅僅向它們展示一些事情。 我已經充分地認識到，在進行有效的動物學演示方面還存在很大的應用上的困難。解剖動物不是一件完全令人愉快的事，這不僅需要花費很多的時間，而且也不是輕易就能獲得足夠的標本。植物學家在此具有很多優勢，他們所需的標本比較容易獲得，並且整潔而衛生，可以在私人住所內或其他地方進行解剖，因此我相信植物學比它的姊妹學科更容易入門，更好教授。但是，無論是困難還是容易，要想學好動物學，演示和解剖都還是必須做的。如果沒有了它，我們就不可能獲得真實可靠的動物學知識。 然而，如果學生不做實際的解剖學習，僅通過演示標本和制樣也能讓他們學到很多東西。由於需求很多，組織這樣的主題收藏很可能並不是件十分困難的事，而這也能滿足所有的基本教學要求，並且成本也不高。即使沒有這些，如果動物收藏品能夠根據所謂的「典型原理」（typical principle）向公眾開放，也能起到很好的效果。也就是說，如果展示給公眾的標本是經過挑選的，公眾還是能從中學到很多東西，而不是像今天這樣迷失在動物的多樣性中。例如，大英博物館（British Museum）的鳥類大廳具有兩三千種鳥類標本，有時有些物種的標本多達五六份。這些標本看上去非常漂亮，實際上有些可以說是精美絕倫。但我敢說，除了專業的鳥類學家外沒有人能從這些收藏中獲得什麼信息。當然，幾萬個普通觀眾中也沒有一個能在瀏覽完所有標本後，會變得比他們來之前對鳥類的一些本質特性有了更深入的了解。但是如果在大廳的某個地方做些樣本，如以雞為例，對鳥類的主要結構特徵和發育模式進行說明；如果以一些典型屬為例，對鳥類的主要骨骼變異，不同年齡階段羽毛的變化，築巢的模式等進行展示；如果那些被研究者獨占的標本也能拿出來展示給公眾，我想這些收藏的標本定會對科學教育起到事半功倍的作用。 我最後要提到的是老師的殺手鐧——考試。這是一種現在了解得十分透徹的教育方式，以至於不需要我進一步詳述。我堅持認為書面和口頭測驗都是不可缺少的，而且通過要求描述標本，可能補充演示的不足。 由於時間有限，這就是我關於如何才能最好地獲得和交流動物學知識的回答了。 在此還有一個我知道實際上有許多人都傾向於要提的問題。這就是為何要鼓勵教師們去獲取這些或別的自然科學分支的知識呢？試圖將自然科學稱為初等教育的一個分支有何價值呢？是否存在這樣的可能，那些這樣做的教師將會喪失獲取更重要但卻沒有吸引力的知識呢？即使他們對一些科學知識的有效性沒有偏見，但試圖將這些知識灌輸給學生又有什麼用呢？要知道他們的真正責任是學會如何閱讀、如何寫作和如何計算。 這是一些經常遇到或將要經常遇到的問題，主要來自於人們對於自然科學價值和其真正地位的深切無知，這種情況在受到高等教育人群和精英階層中大量存在。但是，我不敢確信這些問題能得到令人滿意的答覆，儘管它們已經被一遍又一遍地回答過了，將來終有一天，那些受過文科教育的人會因為提出這樣的問題而羞紅了臉，我也會為我今天晚上的這一觀點而感到羞恥。毫無疑問，完成初等教育是你們主要和非常重要的任務；也毫無疑問，任何阻礙你忠實地完成你的責任的事情都是一種罪惡（evil）。如果我認為你所獲取的自然科學的基本知識，你與學生間進行這些知識交流，與你的正當責任有任何的衝突，我將是第一個反對你去做這類事情的人。 獲取這樣的科學知識和進行這些知識的交流確是在削弱你的用處嗎？或者我可以這樣問，對你來說，沒有這些幫助，可能會降低你的用處嗎？ 初等智力教育的目的何在？據我的理解，第一個目標是訓練年輕人學會用這些工具，從轉瞬即逝的現象中學到知識；第二個目標是讓他們知曉，根據經驗所獲得的掌控事物運行的基本規律，這樣他們就不會成為他們本來可以控制的事物的毫無保護、毫無抵抗力的犧牲品。 教授一個孩子讀母語和其他語言，與那些從來沒有讓他們與同伴進行口頭交流的人相比，他就可能接觸到更多更廣的知識。教他學習書寫，這是與其他人進行交流的手段，交流的範圍因此可以無限地擴大，這樣他可以記錄和儲存他獲得的知識。向他傳授初等數學知識，他就能理解數和形之間的所有關係，這些關係是複雜的社會中人與人交往的基礎，他藉此能夠進行一些實際的演繹推理。 所有的這些閱讀、寫作和計算都是智力工具，必須優先進行學習，徹底掌握。只有如此，年輕人才能夠生活，而生活應當是一個不斷在知識和智慧上有所積累的過程。 另外，初級教育盡力向孩子教授那些正確的知識。應該向他們教授崇高的道德規範，他所處的宗教信仰，相關的歷史和地理知識，告訴他們世界上偉大的國家都位於世界何處、它是什麼樣的、是如何變成這樣的。 毫無疑問，所有這些都是極佳的精彩內容，非常適合教授給孩子們，若在初級智力教育計劃中遺漏任何一點我都會感到非常遺憾，這是一個儘可能完善的系統。 但如果我對此予以充分的注意，一種奇異的思想油然而生。我認為1500年前，羅馬市民中任何小康之家的孩子所學習的內容是同樣的：用他們自己的語言和希臘語進行閱讀和書寫，學習數學基本原理以及當時的宗教、道德、歷史學和地理學知識。此外，我堅信，如果把這樣一個受過教育的信仰基督教的羅馬男孩送到我們的一所公立學校中，他會有一種如魚得水之感。在所有他必須學習的新事實中，沒有人會提到一個與他所處時代不同的宇宙模型。 當然，4世紀的文明和19世紀的文明之間確實存在一些巨大差異，當時的思考習慣和思想狀況與現在的差距很大。 是什麼造成了這種差異呢？我將毫不畏懼地說，是最近兩個世紀自然科學的巨大發展。 現代文明建立在自然科學的基礎上，沒有它的饋贈，在不久的將來，我們國家將難保在世界上的領導地位。只有自然科學能夠使得智慧和道德的力量，而不是野蠻的力量更強大。 整個現代思想都沉浸在科學中，它深入到我們最好的詩人的作品中，甚至一些對科學不屑一顧和有所輕視的學者也在不知不覺中受到了科學精神的薰陶，其最好的作品也受到科學方法的影響。我深信人類歷史上最偉大的智力變革正在通過科學的力量慢慢地發生。它讓人們知道最終依賴的是觀察和實驗，而不是權威；它教會人們評估證據的價值；它正在創造一個牢固的活生生的信念，即存在永恆的道德和自然法則，完全服從這些法則是人類最高的目標。 而你們所有的那些老套的教育系統都對此隻字不提。自然科學所使用的方法，以及面臨的問題和困難，也會經常吸引那些最貧窮的孩子，但我們的教育卻讓他們對當今科學的方法和事實一無所知。現代世界充滿了大炮，我們卻讓我們的孩子手持古代角鬥士的盾和劍去迎戰。 如果我們不對這種可悲的狀況進行彌補，我們的後代將譴責我們。不僅如此，如果我們能夠再活20年，我們的良知也將譴責自己。 我堅信唯一的彌補方法是將自然科學的主要內容納入到初等教育中來。我已經竭力向你們展示了在我從事的自然科學中如何彌補這一內容。我只能補充一點，我在期望這一天，我們國家的每一位教師都成為真正的科學知識的中心，這必將是我們國家歷史中的嶄新時代。 在此，我懇求你們記住我講的最後一句話。作為一個老師，我將說僅僅從書本中學習自然科學是錯誤的。除非你想做一個騙子，否則自己首先要真懂，然後才能去教學生。科學的真正知識，無論多少，都意味著是通過個人的身體力行而獲得的。