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李翔
他们甚至走路时也在读书,或者心不在焉地思考什么,当他们撞上电线杆时,会不假思索地说:“对不起,对不起!”;他们整日埋首在实验室里,不停地鼓捣那些我们叫不上名字的元素,能够为之不眠不休;他们演算的草稿装了一麻袋一麻袋,堆在自己简陋的住所内……
徐迟的一篇《歌德巴赫猜想》突然把一个群体推到了中国人面前。他们身体虚弱,书呆子气十足,倔强而又天真,但却代表了整个中国对进步、对技术、对科学的最真挚的追求。据说有一百多个女孩给陈景润写去附带着照片的求爱信。
那已经是1977年。30年过去,他们可能仍然是各自领域的佼佼者,但他们已经不是这个社会最眩目的明星,实验室不能为他们带来数额巨大的个人财富。他们仍是大学教室和实验室内的主宰,在科学和技术上,他们仍然是这个国家的驱动力来源和创造力中心,只是他们已经不是注意力的中心,他们也很少对这个社会发言,或者,他们不是公共意义上的知识分子。这也正是著名华裔数学家丘成桐对大陆高等教育和北京大学的炮轰让人瞠目结舌的原因——我们已经很久没见过如此直言不讳的科学家。
只是我们仍然有理由好奇,如今这一群体在思考什么?他们的生活状态和个人历史是怎样的?一个科学家是如何成长起来的?中国目前的科学和科技在世界上居于怎样的地位?……
这也正是我们推出科学家系列报道的原因。
只有在谈论那些发生在大约5.3亿年前的事情时,62岁的舒德干才会眉飞色舞。他穿着一件灰色的夹克衫,仍然漆黑的头发温顺地趴在头上,并在前额分开。他的脸上仍然留着长期在野外工作的痕迹,皮肤呈深褐色。他总是态度随和,脸上不时浮现出温和的笑容,但在他不高的身体中却蕴藏着巨大的热情,这种热情让他在谈论古生物时手舞足蹈,并且随时会从简陋的沙发上起身,在办公室内踱步,寻找照片或者资料。
他翻出各种标本的图案,指给他年轻的听众——这些标本的图案分布在他凌乱的办公室里,它们可能被印刷在某本英文杂志内,也可能被独立制作成了模型,或者,它们被悬挂在办公室的墙壁上,这样,他可以站起来指着它们,讲述这些奇形怪状的生物在整个地球生命史上的意义。
他的研究是为了了解地球上的生命和它的起源的重要组成部分。要了解他那古老深邃的研究,我们必须了解整个地球生命起源的大致过程。显然,舒德干对此已经烂熟于胸:
我们所在的宇宙快速形成于约135亿年前的一次大爆炸事件。其后,大约经过了85亿年的时间,才出现了第二代恒星太阳;再经过大约5亿年,人类目前居住的行星地球才开始出现。
在地球出现之后的几千万年至3亿年间,地球表面的温度下降至摄氏100度以下,通过冷凝降水形成了原始海洋。在这期间,地球很可能多次遭受大陨石的撞击,而使全球海洋全部蒸发。一些科学家计算出,一个约500公里直径的陨石撞击,就足可以使地球海洋全部蒸发。这种撞击、海洋蒸发和海洋重新出现的过程也许在地球早期曾经重复过很多次。我们已知的现在保存下来地球最早的沉积岩年龄约为40亿年;最早显示生命存在的有机物为38.5亿年;已在澳大利亚和非洲发现最古老的生命(古细菌等)为35亿年。地球上具有细胞核的真核细胞生物大约出现在21亿年前,而确证为多细胞动物的历史则不超过6亿年。
在距今约5.4亿年前的寒武纪早期,发生了整个生命史上最为壮观最为迅速的生物创新事件,即在不到地球生命史1%的时间里,爆发式产生了地球上绝大多数动物门类,俗称“寒武纪生物大爆发”,简称 “寒武大爆发”。从此以后,地球上的古生物化石记录变得“显而易见”了。于是,地史学上便以这一时刻为界,将地球发展历史习惯上划分为两大阶段。这后一段常见化石的时代称为“显生宙”,而将5.4亿年以前化石极少的漫长历史合称为“隐生宙”。显生宙又可由老到新划分为“百家争雄”的古生代(距今5.4亿年至2.51亿年前)、“恐龙争霸”的中生代(2.51亿至0.65亿)和哺乳类、鸟类和开花植物统治地球的新生代(0.65亿年前至今)。
舒德干的研究正集中在这段生命史上最为壮观也最为迅速的大爆发时期。
一个科学家的成长
1946年2月出生于湖南的舒德干是一位军人家庭的后代。他的父亲曾经是李先念的部属。解放之后,“因为没有文化,所以就转业下放到了湖北”,舒德干也因此在湖北长大。后来,和他的父亲一样,舒德干的一生也在经历着不断的“去中心化”。
少年时的舒德干是一名忠实的体育爱好者,从篮球、乒乓球到跑步。后者是他一直保持到今天的运动。他喜欢绕着自己家的小区或者西北大学的校园慢跑。“跑步让我放松,每每遇到不顺利和让人感到委屈的事情,我都会去运动。出一身汗,然后再洗个澡,我会把这些烦恼丢在九霄云外”,舒德干承认,他会为一些事情感到不平,尽管他努力想去忘记它们。比如在院士的评选上,舒德干曾经数次落选,让西北大学的很多学生愤愤不平。他们在互联网上议论着关于院士评选的种种传闻。
在被问起关于院士评选的争论时,舒德干露出有些羞涩的笑容,“说实话,有时候会觉得很窝火,但是后来想想也没什么。你想想,1957年的时候,多少正直而又有才华的人一生都被浪费了。比起他们,我幸运多了。我们做了一些工作,能被国际学术界认同,还能得到国家大奖。”——他曾经先后成为长江学者成就奖的一等奖得主,并且并列获得国家自然科学一等奖,后一奖项数年一遇。
少年舒德干目睹了反右时期的很多惨剧,但是这并没有妨碍他对知识的进取心。1964年,舒德干从湖北省的黄冈中学考入北京大学。这所著名的中学直到今天仍然为中国最知名的高等院校提供源源不断的生源,它也是全中国高中努力效仿的榜样。“黄冈中学的同学们心气都很高。许多人的目标都是清华和北大”,舒德干回忆说。但是那一年,只有这个略有些顽皮的学生考入了北京大学。
直到今天回忆起北京大学六年的受教育时光,舒德干仍然心存感激。“在北大求学时期,所有人都很勤奋,大家学习气氛很浓。考试看不到有人作弊。那时候我们每天要学习十几个小时。大家都要去教室占位置,稍微去晚一点就会占不到。我是那种勉强能够占到位置的学生。”40余年过去,舒德干认为自己仍然受惠于他在北大时期所接受的基础教育,“那种教育带来的基本功的扎实程度,是今天我们的大学教育难以达到的”。
正是在北大,舒德干发现了古生物学的奥妙。从学习“达尔文进化论”这门课程起,他们开始频繁地谈论达尔文,争论李森科。在那个年代,他们用了太多的时间来讨论进化的问题。但是后来命运的戏弄却让他们——舒德干和他古生物学专业的全体同学——都没有继续留在这一行业里。他们的才干被人为转移到各行各业中。“我们同学中有很多人没能够继续学习和研究古生物与地质,这主要是当时政治气氛的原因,跟每个人的选择无关”,回忆往事时,他有些遗憾。
这些毕业于名校、崇拜达尔文或者其他科学家的高才生们,作为文革前最后一批“修正主义遗少”,必须离开“资本主义温床”,离开专业,到最基层的基层去,一边支援国家的工农业建设,一边接受工农兵的再教育。那是1970年的3月,文化大革命已经开始。
回想起来,舒德干六年大学生涯中,有将近四年是在文化大革命的喧嚣中度过,尤其是他的母校北京大学,在当时扮演着一个风暴中心的角色。所有人都希望能够在这所具有伟大的知识分子传统的高校获得压倒性的支持。在这所学校就读的学生是真正的时代的骄子。但不幸的是,除了他们中的极少数人,绝大多数学生都要坚持“四个面向”的原则,到农村、工矿、边疆和基层去,他们必须加入到人民的洪流中,才能表示他们自己对“正确政治方向”的拥护和对革命的向往。
无论如何,这对一名年轻科学家的成长都不能说是福音。就好像两次世界大战让很多才华横溢的年轻人将生命浪费在人与人之间的战争中,20世纪的中国也构成了对“人”的极大的浪费。更何况,舒德干要被分配到远离北京、远离他的家乡湖北、远离所有大城市的陕甘边区乡村去做老师,从北京坐火车要二十几个小时才能到达。他要在那里度过八年时间,没有任何可以研究的对象和课题,全部的使命就是为中学生们讲解生物和数学问题——他是他们的生物老师和数学老师,如果需要,他甚至可以教授诸如政治、地理那样的课程。
这是一个漫长的八年。如果不是由于时代已经悄然变迁,他可能会在这里度过他的余生。在那里他和他大学时代的女朋友结了婚。他们生下了两个孩子。为了激励他们的孩子,或者也为了激励自己不向无常的命运屈服,他们给女儿起名叫舒强,给儿子起名叫舒刚。在这八年中,舒德干唯一能做的生物学研究——如果这也算生物学研究的话——是在农田中同玉米和小麦打交道,同时,为了解决孩子没有奶吃的麻烦,他们自己还养了羊,为嗷嗷待哺的子女提供羊奶。
在舒德干为自己的数学、生物学课准备教案、为自己圈养的奶羊能否产出足够多的羊奶殚精竭虑时,发生在远离这个县城的事情,已经将要决定他和他整个家庭的命运。中国终于度过了自己的发烧期,这个社会已经被人们头脑的过热和行为的癫狂折磨到几近崩溃。整个中国大陆遍布着失去工作的年轻人、被饥饿折磨得奄奄一息的农民,以及早已忘记如何去工作的工人。除了那些精力旺盛的野心家,政治家们都试图掩盖自己的任何不同言论,当然,他们中的大多数都已经被夺去权力。但是在经历了诸多曲折之后,务实主义的邓小平终于成为这个国家威望最高的领导者,在他身边站着很多来自军队和政界的共和国元老。
在邓小平为了恢复这个国家的健康所采取的众多措施中,其中就包括重新打开高等教育的大门。对于舒德干而言,命运终于不再始终背对着他。
1978年,舒德干的妻子“回楼”到北京大学读书。所谓“回楼”,“是按照邓小平的指示,文化大革命前入校的老北大清华的学生,如果毕业之后的分配不是对口专业,可以选择通过一项标准考试,然后重新回到母校完成学业,以便重新择业;这也能缓解国家的人才缺口”,舒德干解释说。
舒德干则选择了自己去考研究生,“因为我觉得自己当时的俄语还不错,其实上大学时我就是班上成绩第一。而1978年的考试对大多数人而言,最大的问题就是外语”。长达八年的放逐生活并没有熄灭舒德干在北大时期就已经萌生的好奇心。这种好奇心对大多数人而言显得遥不可及:生命如何诞生,人类如何出现,进化论是否正确……
他选择考取位于西安的西北大学古生物专业。他们的孩子——舒刚和舒强——分别被送到在湖北的父母和山东的岳父母那里。经过了十二年的虚掷和空白,舒德干夫妇重新接续起自己多年前的生活和梦想。
“一进入西北大学,我就买了一本书,同时借了一本书。我买的那本书是朱洗的《生物的进化》,我到现在还保留着;我借的那本书是达尔文的《物种起源》。因为这本书在当时是买不到的。”他一边说着,一边从书架的某个角落抽出那本书页已经泛黄的 《生物的进化》,脸上重新浮现出初次拥有这本书时的喜悦。出生于1900年的朱洗是新中国最知名的生物学家,他在1962年病逝于上海时,是中国科学院生物研究所的所长。那时舒德干还没有进入大学。
他的硕士生导师是高肌虫研究专家霍世诚教授。早在1981年,受霍先生差遣,舒德干带领的研究小组就去了云南澄江化石库。“当时发现的一些软躯体动物化石线索就让我感觉到,这里面肯定有很多很有意思的东西没有挖出来”,舒德干回忆说。但是舒德干并没有马上开始自己独立的研究,“因为受夫人之命,要读博士和出国”。
他接下来就回到北京,跟随中国地质大学的郝治纯院士读博士。接下来他又得到去德国留学的机会。“我很幸运”,他说。和所有在那个年代出国留学的中国科学家一样,舒德干承认自己“触动很大”,“我们与科学前沿隔离的时间太久了。西方学者的思路比我们开阔很多,学术研究也更加规范,那种气氛也更能激发人的创造性”,“有一次我在华盛顿一所著名的博物馆翻看里面展出的论文,发现作者几乎都是外国人的名字,中国人往往在其中充当配角,我受到了很大的触动,简直是痛心疾首”。
寒武纪之恋
舒德干在国外就开始不断关注澄江化石库的新闻。最终他决定在1990年返回中国——那是一个敏感的年代,当他做出这个决定后,所有人都觉得不可思议。他承认吸引自己的是澄江化石库。但是得知他要返回国内做古生物学研究后,一个朋友给他写信说:“德干兄,你还回来干嘛,那里的鱼啊虾啊的,早被人家捞空了。”
“我并不能说自己选择回国的动机多么崇高”,多年之后,舒德干回忆说。他说自己选择回到中国大陆,是因为他发现,对于一名胸怀大志的古生物学家而言,中国有更好的等待他和他的同业们去发现和阐述的资源。那些埋藏在地下的化石,有些已经等待了上亿年。1984年开始大规模开采的澄江化石库就是舒德干和其他古生物学家们魂牵梦绕的宝藏之一,也是促使舒德干回国的重要原因之一,“我觉得那里有我所需要的资源,中国有我的用武之地”,他说。
可是,经过了同行们将近十年的搜罗,这里还能带给人们什么惊喜吗?这连他自己也没有多大把握。
不过,这种怀疑并没有阻止他带着学生在澄江化石库辛苦发掘。多年之后,舒德干总是习惯用轻描淡写的语气描述那段在云南的日子。但是野外工作的艰苦是大多数人都可以想象得到的。作为古生物学家,他们经常要开采上万块的石头,遴选出其中有价值的,然后再运回他在西安的实验室。
1998年底,舒德干的朋友、在云南省地质研究所工作的罗惠麟、胡世学拿着一块化石来找他,他心里一震。这块化石就是后来的“海口鱼”,“我当时就想,为什么他能发现而我就没有发现,难道是上天看不上我吗?”
但是他转念一想,自己可能也并非没有机会。“重要的是,工作要更加细致,千万不要与机会擦肩而过”。于是,他同博士生张兴亮开始在试验室里翻检自己带回来的化石。“找到昆明鱼时,我高兴得三天没睡好觉。我记得那时正好是1999年元旦的第二天。不久胡世学也将他们的海口鱼化石送来西北大学合作研究。那年春节前后的两个月里,我是在极度兴奋中度过的。几乎每天我都在实验室里工作到深夜,试图尽可能早一些准确地论证它的生物学属性。”
1999年舒德干发现的 “昆明鱼”被证明是人类所发现的最古老的脊椎动物。“它将人类已知的最古老的脊椎动物记录向前推进了约5000万年”,舒德干说。《自然》杂志以“逮住天下第一鱼”为题,专题述评了这项发现。舒德干的论文指出,他和他的合作伙伴们所发现的昆明鱼、海口鱼,不仅仅是最古老的脊椎动物,“而且也是最原始的脊椎动物,很可能代表着由无头类向鱼类骨干谱系演化的一种过渡类型”——他的这篇论文以《自然》杂志最高规格的“Article”形式发表。
舒德干说,他从一开始就决定去叩击这些国外权威科学杂志的大门,尽管他是1978年到西北大学读研究生之后才开始学习英文,但是他的许多论文都以英文写就,“我们没有拿到国内的杂志上发,因为国内学界会有这种风气,即使你发表了,也会有人说,你拿到国外杂志上肯定发不了。另外一方面,我也是抱着一开始就要成为全球玩家的想法”;“我们投稿时候非常慎重,开始时并没有以论文的形式去写。结果没有想到《自然》杂志的编辑给我们回复说,“《自然》杂志的评审专家和编辑都觉得这项发现非常重要,你们是否愿意把文章扩展成一篇Article论文在《自然》上发表”。舒德干当时高兴坏了,“我们当然愿意啦。我记得我们当时高兴得简直无法形容,因为大家都知道《自然》、《科学》都是‘洛阳纸贵’。每期《自然》杂志只会登载一两篇Article那种篇幅较长的论文。”
后来的报道说,美国的《科学》杂志和法国的《研究》杂志都对舒德干的这项发现进行了肯定性的评价。英国皇家学会的《科学年评》在盛赞舒德干的这项发现时说:“跟兔子、老鹰、青蛙一样,我们人类也属于脊椎动物,所以我们都是从这两种鱼演化而来的。”
“达尔文进化论所面临的一个难题是,既然物种是逐渐演变而来的,那为何在世界上我们不能见到中间过渡的演化类型呢?因此,达尔文虽然在理论上描述了整个演化进程,但是由于缺乏证据而备受攻击。这也就是始祖鸟发现之后给了进化论那么大支持的原因。而昆明鱼是生物进化历史上的一个更早的过渡阶段,它是从无脊椎动物向有脊椎动物的过渡,从无头到有头的一个过渡;由于它开始演化出最原始的脊椎骨和极为简单的小头颅,所以,合乎逻辑的解释是,‘天下第一鱼’应该代表着我们人类最初萌生脊椎骨和头颅雏形的远古源头”,舒德干说。
发现古虫动物门和 “天下第一鱼”,成为近年来古生物学领域的重大突破,而这两项发现都是由舒德干领导的研究小组做出的。包括有关昆明鱼和海口鱼的论文在内,舒德干还以第一作者身份8次在 《自然》、3次在《科学》杂志上发表论文。从1999年至2004年的5年时间内,舒德干是中国惟一一位以第一作者兼通讯作者身份在《自然》发表3篇Article形式论文的科学家,而这3篇Article都受到《自然》杂志的正面专题评述。
一时之间,舒德干名扬全国,成为西北大学最知名的教授之一。
地球上的动物包括脊椎动物和无脊椎动物两大类群,进化生物学必须回答的一大命题就是:无脊椎动物到底是如何演化过渡到脊椎动物的?——这也是唯心神创论诟病进化论的主要攻击点。“国际学术界已经普遍认同天下第一鱼是最古老最原始的脊椎动物,剩下的难题是,究竟是哪些无脊椎动物构成了通向‘天下第一鱼’的阶梯”?舒德干说。
对此学术界尚无一致的看法,但古虫动物门的发现给这扇紧闭的学术之门打开了一道缝隙。“原始鱼类在形成头颅和脊椎构造之前所出现的最重大的创新特征是鳃裂构造,它引发了动物体在取食、呼吸等新陈代谢上的重大革命。化石发现显示,鳃裂的历史源头恰好就在古虫动物门”,舒德干认为,从文化演化角度看,人类远远超出动物之上,然而从生物学上看——无论是形态学、发育学——尤其是分子生物学证据都显示,我们人类与灵长类或者整个脊椎动物、甚至更低等的动物类群,都不存在本质的差别。“于是,从动物连续演化谱系上看,我们人类可追溯的近代祖先是600万年前的古猿,5亿多年前的远古祖先应该是‘天下第一鱼’,而那些初具头颅的远古的始祖,很可能非常接近无头无脊索的古虫动物门”。
一直将达尔文视为自己的精神导师的舒德干,终于用自己的系列发现为达尔文的“万物共祖”的核心理念提供了新的支撑,也为进化论中一个难题的破解找到了关键证据——现代动物中很少能见到演化过渡类型,这令达尔文十分困惑。其实,过渡类群常常由于地理分布窄、时代寿命短促,很容易逃出观察者的视力范围。幸运的是,舒德干等人在奇特的澄江化石宝库中发现了大量形形色色的演化过渡类型动物,这在很大程度上为进化论解了围。
“真正伟大的科学家会为整个人类带来思想上的巨大突破——神学学士达尔文通过一次环球航行,颠覆了神创造生命的理论;哥白尼的《天体运行论》推翻了一直流行的地球中心论;伽利略则用自己研制的望远镜发现了土星、木星的卫星,支持了哥白尼的论断。”他说。在他办公室的墙壁上,悬挂着达尔文的照片,以及他在达尔文故居的留影。
舒德干也赞成科学家要对公共事务发言——像牛津大学的科学讲座教授道金斯那样,但是在他看来,国内很少有这样的知识分子科学家,或者根本没有。
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