2024 年的第 8 本书。
这是去年豆瓣的年度科普上榜图书，作者是道金斯。书的篇幅不长，选择了从“飞行”这样一种能力入手，从一个切面来剖析生物演化和自然选择的逻辑。行文流畅，加上丰富的示例，阅读体验非常好。
读完之后的一些摘抄和感想如下。
首先，生物为什么要飞行？飞行有什么益处？这是作者提出的第一个问题。从道金斯自己“自私的基因”的逻辑来看，答案很简单，并不是因为生物要飞行，而是会飞的基因碰巧幸存了下来。“翅膀也有利于制造翅膀的那些基因长期生存。基因制造出了擅长飞行的翅膀，就能帮助它们的拥有者将这些基因遗传给下一代，以及再下一代。” 而从功能的角度来说，飞行能带来很多好处，比如躲避捕食者，比如寻找更加理想的栖息地（如悬崖，海岛），比如高速移动到最佳觅食或生育地点（如迁徙），等等。这些都是比较容易理解的。
从一个更高的层面上，“飞行”赋予了生物一种远离舒适区的潜力。这就是所谓的红皇后效应：你只有不停奔跑，才有可能留在原地。如书中所说，
“如果一种植物或动物已经栖息在了一个可能是周围环境中最好的地方，那么在同一个地方安置后代就有显而易见的优势。毕竟孩子们已经生在了一个尽可能好的地方，还有什么地方是比这更好的生命起跑线呢？但这个数学理论指出，一种动物（或植物）如果设法至少将它的一部分子代送到远方，那么从长久来看，它传下的基因将超过将所有子代都留在亲代身边的对手。这个结论普遍有效，即便‘亲代身边’（目前）是世界上最好的地方，而‘远方’平均而言比较糟糕。只要想想那些大型灾难，你就大概知道为什么会这样了：洪水和森林火灾偶尔会发生，这些灾难会摧毁‘世界上最好的地方’。这类大灾当然是罕见的，也不会重点打击‘世界上最好的地方’。但是只要回顾任何一个地方的历史，无论这个地方现在多么完美，你都会发现在过去某个时段，它曾经遭遇过一场大灾。当我们介绍动植物有一种向外的冲动，要让后代离开眼前的舒适区，把种子散播到蛮荒的未知世界时，你有没有联想到人类历史上类似的现象，比如冒险精神或是开拓的莽撞？
你有没有想到驱使着那些伟大冒险者的那股冲动，比如克里斯托弗·哥伦布，他对前路毫无头绪，但他就敢向着西方的美洲启航？或是斐迪南·麦哲伦，他曾经冒险环球航行（虽然在返回故乡前被杀了）？在他们之后还有那些向往成为殖民者的人，他们的目标是逃避迫害、寻求庇护，至少在美国是如此，但他们不知道有什么灾祸在等着自己。更早的时候，由红发埃里克（Eric the Red）带领的维京人也曾凭着类似的向外的冲动驶向西方的未知世界，并在格陵兰岛建立了家园。埃里克的儿子莱夫·埃里克松（Leif Ericson）走得更远，他一直到了北美洲，比哥伦布还早了500年。谁也不知道今天美洲原住民的祖先是何时从亚洲出发，并跨过冰冻的白令海峡的，但谁又敢自信地否认他们也被同样的冒险精神引领呢？”
其次，贯穿全书的一个主题是，演化是一种取舍。“演化就像人类经济，是充满权衡、充满妥协的。演化理论家很喜欢谈论“选择压力”（selection pressure）之间的权衡。不同的选择压力会持续将演化中的物种推向不同的方向，最后的结果是各个方向的折中。”
以飞行为例，看似飞行是一种超能力，看到它带来的益处同时，也要看到为了获得它所付出的代价，例如：
- 为什么没看见长着翅膀的狮子在空中咆哮而过，并且追逐同样长着翅膀的羚羊？这个问题倒容易回答：因为狮子和羚羊都太大了。那么会飞的老鼠呢？大约有四成的哺乳类物种都是啮齿类。在5000万年的演化史中，它们始终在窜来窜去、东啃西啃，但是为什么就没有一种长出翅膀呢？或许是因为蝙蝠已经抢先了一步。如果某种病毒的大流行使蝙蝠灭绝，那么我猜想啮齿类会趁势崛起，它们不仅会成为滑翔者（它们已经有这个本领了），也会成为真正的飞行者。但我们还是不能忘了经济学：长翅膀的成本很高，用翅膀的成本更高，尤其是拍打翅膀的话。它们必须证明自己的效益超过成本。而且就像蚂蚁展示的那样，翅膀还会妨碍行动。如果你像裸鼹鼠（裸鼹鼠是可爱而丑陋的掘穴动物，结成社会群体生活，有一位繁殖力超强的“王后”，有点像蚂蚁或白蚁）一样生活在地下，翅膀绝对会是一个障碍。
- 一根羽毛上的羽片由数百个羽小支组成，它们和周围的羽小支一起并拢或张开。这种结构能实现胡克的坚固又不失轻盈的理想，但它也有代价：羽毛需要鸟喙不断梳理，使它们保持整洁有序。你只要对一只鸟看上一段时间，就一定能看到它给自己梳理羽毛，尤其是细心地梳理翅膀。一只鸟的生命可以说就取决于此，因为梳理不当的翅膀羽毛会直接导致鸟儿在飞行中表现糟糕，从而无法逃脱天敌，或无法捕到猎物，或无法及时转弯、避免碰撞。
- 蛋壳来说，它们长得越厚，就越不容易被天敌打破，或在孵化时被父母的体重压碎。但是同样的道理，蛋壳越厚，雏鸟就越不容易在孵化时破壳而出。而且它们越厚，就要投入越多像钙这样的宝贵资源。在漫长的演化中，来自天敌的自然选择会形成一股压力迫使蛋壳变厚。但与此同时，又有一股相反的压力在迫使蛋壳变薄，因为又厚又硬的蛋壳会使一些雏鸟困死在里面。那些最不容易被困的雏鸟遗传了产生较薄蛋壳的基因。但另一方面，这些基因造出的蛋壳又会被天敌轻易攻破。就蛋壳的厚薄而言，有些雏鸟死于其中一种原因，有些死于相反的另一种。随着雏鸟一代代繁殖，普通的鸟蛋形成了适中的厚度，这是两股相反的压力折中的结果。
- 鸟类、蝙蝠和翼龙的骨头都是空心的，这又是一个权衡：一面要把骨骼长得尽可能轻盈，一面又不能折断。你或许认为牙齿总不会重到哪去吧，但鸟类可能正因为重量而抛弃了祖传的牙齿，代之以角质的喙，因为喙的重量更轻。
- 和企鹅不同，海鹦和海鸽也用翅膀在空中飞行。在空中，翅膀最好的形状和在水中不同。在水下飞行时，翅膀越小越好。海鹦和海鸽必须在大小之间折中，而企鹅既然放弃了天空，就能一门心思为水下移动完善翅膀了。海鹦的翅膀太小，对空中飞行不够理想，因此只能依赖速度很快、能耗很高的振翅频率。但另一方面，它们的翅膀又太大，对游泳也不够理想。我们再次看到了演化里的折中原则。
第三，全书梳理了“飞行”背后的各种实现逻辑。这是全书的重点。我自己理解，作者介绍了这样几种“离开地面的手段”：
- 做个小个头+长出翅膀，完成动力飞行。这里的论述非常精彩，尤其是介绍了翼龙（无名指支撑的巨型翅膀）、蝙蝠（全部手指的翼膜+后肢支撑）、鸟类（羽毛）的三种把胳膊变成翅膀，来不成比例地增加表面积的方法，以及动力飞行背后的物理原理（牛顿+伯努利方式）。作者还介绍了鸟类（翅膀下方的喙上肌）、信天翁（跑道起飞+主动飞行+被动滑翔）、昆虫（胸肌引擎+外骨骼）的不同驱动方式。
- 无动力飞行，如跳伞和滑翔。选择这种方式，需要先通过移动或利用热泡上升到高处，然后向下滑翔，比如很多海鸟、雨燕、鼯猴、兀鹫等。海豚与企鹅会在快速游泳时跃出水面，这或许是一个节省体力的招数，也可以躲避快速游动的猎食者。
- 比空气更轻。基于这个原理，人类建造了风筝、飞艇、热气球等工具，但大自然里似乎没有演化出类似的生物。小型蜘蛛和毛虫会分泌几条丝线，其作用类似风筝，能兜住风并将自己拉到空中。有些毛翅蝇的幼虫会用丝线织成气球状的陷阱，捕捉小的甲壳类猎物。“放气球这个技术中的一个个元素，包括热量、氢气、甲烷和编织紧密的丝袋似乎都已经在自然界中演化出来了，但我仍不知道有任何一种动物将这些元素组合起来使自己轻于空气飞上天空。” 反倒是在水中可以找到例子，例如硬骨鱼是实现精密控制的水压调节器，通过改变鱼鳔（气囊）中的气体含量，鱼类得以改变自身的密度，由此上浮或下潜到一个新的深度，重新达到均衡，像可驾驶的飞艇。另外，植物界有大量“大气浮游生物”的例子，通过羽毛伞（蓟花、蒲公英）、翅膀（悬铃木、翅葫芦）等结构实现随风飘荡。
- 失重。跳蚤在离开地面的那一刻就停止主动推进了。从理论上说，如果我们略去空气阻力之类的复杂因素，那么跳蚤或跳蛛在空中的轨迹就应该是一条优雅的抛物线。和火箭的区别仅在于跳蚤的高度是20厘米，谢泼德是约187千米。跳蚤升空靠的是节肢弹性蛋白中储存的肌肉能量，谢泼德靠的是一枚火箭。二者都实现了失重，跳蚤失重的时间不足一秒，而谢泼德持续了几分钟。现在想象跳蚤站在一台微小的体重秤上，再次忽略空气阻力及其他复杂因素，于是那只跳蚤，连同它站在上面并一起自由下落的体重秤就会和自由下落的谢泼德具有一样的重量——零。
- 搭车。这更多是指植物。许多植物都借助鸟类的翅膀（或哺乳类动物的腿）将种子带到远处。植物的毛刺有类似尼龙搭扣的小钩子，能固定在动物的皮肤或羽毛上被带到别处放下。果实长得美味就是为了被吃掉，但它们的目的不是让吃掉它们的动物开心。种子被设计成能穿过肠道从另一头出来，并带走大量粪肥。但并非所有吃果实的动物都符合植物的心意。鸟类长了翅膀，很可能将种子带到远处抛下，这对植物多半是件好事。这也是颠茄的浆果能毒死大多数哺乳动物，鸟类吃了却没事的原因。另外，对很多花粉来说，不仅仅要传粉，而且要实现“精准”地传粉，这里就要更好地利用昆虫。书中列举了很多精彩的“勾引昆虫”的方法，比如颜色吸引（水仙花 vs 昆虫、色彩鲜艳的花 vs 鸟类）、气味和燃料作为奖赏（蔷薇 百合 vs 蜂鸟 蝴蝶，烂肉气味的花 vs 蝇类 ）、回声吸引（Marcgravia evenia vs 蝙蝠）、电场吸引（花朵 vs 蜜蜂）、拟态吸引（兰花 vs 昆虫，铁锤兰 vs 专属胡峰，900+ 种 无花果 vs 900+ 种专属无花果小蜂）、共生（西番莲 vs 刀嘴蜂鸟）等等。
第四，飞行功能是演化出来的，是对达尔文进化论的强烈支持。在最后一章里，道金斯问了一个灵魂拷问：“半个翅膀有什么用？”然后开始自问自答，有力地论证了演化的存在。
- 翼膜（半个翅膀）有什么用？：蓬松的尾巴不是“要么有，要么没有”的特征。一根尾巴无论多大、多蓬松，总会有一个它刚好够不到的跳跃距离：只有松鼠的尾巴再长一些、再蓬松一些，它才能跳过这个距离。由此就产生了一条平稳的改进梯度。而这正是我们的演化论证所需要的。一条蓬松的尾巴和一对翅膀不是一回事，这种尾巴甚至不像鼯鼠或鼯猴的降落伞。但是你很容易猜到我接下来要如何论证：任何松鼠都可能在腋窝下有一块松弛的皮肤。这块松皮会稍微增加一点松鼠的表面积，却不太增加它的体重。这块皮膜可以起到和蓬松的尾巴一样的作用，但在皮膜有效的帮助下，松鼠能跳跃的距离略微增加了一些，这使松鼠能够成功跳上枝头。森林的树枝间有连续的距离范围。无论松鼠能跳多远，树冠间总能出现更远一些的距离，另一只松鼠能跳过去是因为它的皮膜略大了一些。于是这里又产生了另一条平稳的改进梯度。有了它，我们的演化论证就完整了。
- 鸟类的羽毛是如何进化出来的？鸟类演化的源头是已经长出羽毛，并用后腿奔跑的爬行类。它们的祖先是与著名的恐怖巨兽霸王龙有着亲缘关系的几种恐龙。两条腿可以跑得很快，就像今天的鸵鸟。当你用后腿快速奔跑时，你的前肢并未直接参与其中，不像那些用四肢快速奔跑的哺乳动物那样。但或许你的前肢还是可以帮上忙的，运动员在奔跑时会用力将胳膊前后甩动。鸵鸟是跑得最快的陆地动物之一，它们在奔跑时用“胳膊”（你也可以称之为短翅，因为它们是鸵鸟从会飞的祖先那里继承来的，仍看得出翅膀的样子）保持平衡，尤其在转弯的时候。也许靠后腿快速奔跑的爬行类还可以跑得更有效率，方法就是在奔跑中夹杂着跳跃，像水中的飞鱼。原本为保温目的演化出来的羽毛可以像我提到的松鼠的蓬松尾巴那样协助跳跃。特别是尾部和前肢的羽毛，它们可以像哺乳类长出的翼膜那样拉长跳跃的距离。向外伸出用于保持平衡的前肢在这里也特别有用，它们或许成了原始的翅膀，虽然它们还不足以支持真正的飞行，却已经能使跳跃延长了。这个论证类似刚才那个树木提供越来越长的树枝间距的论证：无论爬行类收起了带羽毛的前肢能跳多远，伸开前肢总能多跳一些。雉和我们之前说过的孔雀都不擅长飞行，通常它们起飞没多久就要降落。孔雀的飞行不过是拉长的跳跃，作用是帮它们摆脱危险，就像飞鱼会暂时跃入空中躲避追赶它们的金枪鱼。随着一代代的繁衍，那些爬行类走了一条上坡路，它们逃跑时的跳跃距离稳步变长，使用的带羽毛的前肢的表面积也稳步变大，最终达成长度无限的真正的飞行。
- 昆虫的翅膀是如何进化出来的？关于昆虫翅膀的起源有多种理论。许多飞行昆虫都有一个幼年时期，其间它们生活在水里，成年后才飞到空中。这些称为“若虫”的幼小昆虫用鳃来做水下呼吸。若虫的鳃和鱼鳃不同，但碰巧和蝌蚪的鳃相同，也是羽毛状的增生物。有科学家认为，昆虫的翅膀就是由这些鳃调整、演化形成的。另一个理论认为，水栖若虫长出了在水面上穿行的“风帆”，这个“风帆”进而变成翅膀。现在有一个时髦的理论认为，昆虫的胸部长出小片突起是为了吸收阳光，这些突起物是暖身用的“太阳能板”，而不是飞行表面。这个理论的提出者用模型昆虫开展了实验，部分实验在风洞中进行。结果显示，这些很小的胸部突起在空气动力学方面的性能不佳，不如它们吸收阳光的性能。而当翅根较大时，空气动力学方面的性能也会变得较好。这些从胸部突出的平面有一个阈值，超过这个阈值，昆虫突起物飞行表面的功能就会取代太阳能板的功能，成为昆虫飞行的主要优势。因此，如果翅根最初是为了吸收阳光长出来的，那么昆虫就只需要越长越大就行了，出于种种原因，这一点是很容易并且经常能够做到的。而当翅膀越来越大时，它们会自动转化成更为有用的飞行表面，并进而演化成正式的翅膀。总之，这一理论认为，这个演化梯度上最初的几步是昆虫为了靠阳光取暖而跨出的。很显然，这会是一个平滑的梯度：翅根的面积越大，吸收的阳光就越多。而一旦超过了阈值，翅根就自动转化为有用的飞行表面，最初用于滑翔，继而用于靠胸部已有肌肉的扑击飞行。前面第8章说过，昆虫扇动翅膀一般是靠肌肉牵动胸甲变性完成的。让我们再想一想：最好的吸光板多半都很薄，比如翅膀。体形的逐步增大会顺带扩大胸部的突起，而一旦超过阈值，它们就自动变成更有用的飞行表面。
最后，作者在全文中一直在将人类制造的各种飞行器与自然界中的动物进行对比，并且还进行了对比。那么，演化的和人工设计的飞行器有何不同？道金斯提到了两点：
- 风险不同。对人类设计者来说，当发明者迅速意识到一个想法不能实现时，这个想法就可能立即死亡。又或许这个想法会在做成原型之后在初步测试中失败或者在计算机模拟、风洞试验中失败，并因此被抛弃。在风洞试验中失败是比较无害的，没有人会因此丧命。而对飞行动物来说，自然选择就比较残酷了：失败就真的意味着死亡。
- 路径依赖不同。当工程师思考一个新的设计时，他们可以在一块绘图板上从零开始。但演化必须基于已有的装置。
但从更加 high-level 的角度来说，两者又是相同的。所有的创新，在本质上都是演化出来的。作者写道：
关于人类技术中的创新是如何发生的，有两派思想。这使我想起了现代演化理论中的两派思想。关于人类的创新的理论，有一派是“孤独天才论”，另一派是“逐步演化论”，我的朋友马特·里德利（Matt Ridley）在他的著作《创新的起源》（How Innovation Works）中就支持后者。“孤独天才论”认为，本来谁也没有想到什么喷气发动机，直到弗兰克·惠特尔横空出世。但是你注意到了吗？我在上面谨慎地写道，惠特尔是公认的喷气发动机发明者“之一”。惠特尔于1930年注册专利，1937年造出了第一台能够运转的发动机（还未装在飞机上）。除他之外，德国工程师汉斯·冯·奥海因（Hans von Ohain）也于1936年申请专利，世界上首架成功起飞的喷气式飞机其实安装的是奥海因发动机的亨克尔He178（Heinkel He178）。亨克尔He178升空是在1939年，比安装了惠特尔发动机的格罗斯特E28/39飞机（Gloster E.28/39）升空还早两年。当两人在战后见面时，奥海因对惠特尔说：“要是你们国家政府早点支持你的话，就根本不会有不列颠空战了。”我们不清楚奥海因是否见过惠特尔的专利。但这并不重要，因为早在1921年，就有一位法国工程师马克西姆·纪尧姆（Maxime Guillaume）申请了专利（惠特尔不知道这件事）。但我想在这里强调的是，无论惠特尔、奥海因还是纪尧姆，都不是最先想到这个创意的人。**“孤独天才论”是错的。**在漫长的历史中，有许多发明都多多少少接近喷气发动机。火箭在10世纪的中国就被用作武器了，1633年时，奥斯曼帝国的一个男人甚至用火箭飞上了天——只飞了一小会儿。这位拉加里·哈桑·切莱比（Lagâri HasanÇelebi）据说扒住了一枚“七翼”火箭，在火药推动下从托普卡匹皇宫升空，飞到了博斯普鲁斯海峡上空。在到达半空的某一点时他松手掉进海里，游泳上岸，在那里苏丹用黄金奖励了他的壮举。 里德利考察了一个又一个例子，包括蒸汽机、涡轮喷气发动机、疫苗、抗生素、抽水马桶、电灯泡和计算机，在每一个例子中，他都拆穿了“孤独天才论”。 在前面我说突变的隼和椋鸟生存的概率更高，因为它们更善于飞行。这就好像在说，进步必须等待恰当的突变正好出现，这就有点像是等待“孤独的天才”出现似的。但实际上，演化不是这样发生的——就像人类的创新也往往不必等待孤独的天才。诚然，突变是演化中出现新“创意”的最终源头。但是有性生殖会将这些创意打乱，再混入其他基因，产生出许多不同的新鲜组合，再交给自然去选择。基因就像工程师的创意，也在经历打乱后重组，然后接受验证，而不单是等着巧妙的突变（或者孤独的天才）出现那么简单。
通读全书，最打动我的片段，并不是道金斯雄辩的论证，或者精彩的举例，而是他引用的一段“比尔的故事”，摘抄如下：
比尔向来以远超时代闻名，他常常是对的，因此他的观点绝对不能等闲视之。这个想法也启发了他的葬礼上的一次动人演说。 先来说说背景。在他去世之前的几年，比尔发表了一篇论文的两个版本，那照例是他的一篇奇文，题目叫《我计划的葬礼和我的理由》（My Intended Burial and Why）。他是这么写的： **我会在遗嘱里留一笔钱，用来将我的遗体运到巴西的森林去。遗体的放置要避开负鼠和兀鹫的破坏，就像我们保护小鸡一样。我的身上要铺满粪虹蜣螂，让它们进入我，掩埋我，以我的血肉为食，它们的孩子也将是我的孩子，我将由此逃脱死亡。**我不会把自己交给蛆虫或肮脏的苍蝇，而是会像一只硕大的熊蜂在暮色中嗡嗡起飞。我将化身许多个我，甚至像摩托车车队般轰鸣呼啸。我将变成一具具飞行的身躯，展开后背上的美丽翅鞘，进入星空下的巴西荒野。到最后，我也会像一只紫罗兰步甲，在一块石头下闪闪发光。 在一个灰色阴沉的下午，我们一群哀悼者来到牛津附近，聚到了多年来开展生态学实地研究的怀特姆森林边缘，比尔挚爱的意大利伴侣路易莎·博齐（Luisa Bozzi）跪地致哀，并对他敞开的墓穴倾诉起来。在解释了为什么不可能遵照遗愿将他葬在巴西的森林之后，路易莎说了这样一番不同寻常的话： 比尔，如今你的遗体安放在怀特姆森林了，不过从这里出发你也能到达你钟爱的那些森林。你将不仅化身为一只甲虫，还会变成亿万个真菌和藻类的孢子，你将乘风去往高高的平流层，你的整个身躯都会化成云朵，在大洋上漫游，你会一次次降落，再一次次飞升，最终随着一滴雨水汇入亚马孙的雨林之中。 不久之后，路易莎自己也不幸逝世。但她诗一样的语言被镌刻在一张石凳上，石凳就放在比尔的墓旁。我前不久刚刚去过，我常常去那儿。比尔肯定会感激他一生挚爱的这位女士的这次美丽道别。也许乌云真的有金边，无论它们是否由大气浮游生物促成。
宇宙的浪漫，就在于这场一期一会的相遇与离别。构成我们身体的每一个基本粒子，都是 big bang 那场大爆炸的遗产。这些粒子从最初的最初开始，聚了又散，散了又聚，穿越了 138 亿年的时间，历经了各种恒星的新生和死亡，最终幻化成了这样的一幅皮囊。更有趣的是，它们的聚合涌现出了某种叫做“意识”的东西，开始思考和计算自身的存在。在经历了短暂一生的合作之后，它们再次和彼此告别，各自奔赴下一次的旅程，投身于下一个存在和下一场计算之中，为宇宙的熵增留下自己的印记。
以上。
