地球女神：地球醫學的實證科學
Gaia：The Practical Science of Planetary Medicine
作者： James Lovelock ( 1991 )
譯者：程延年 ( 1994 )
人類居住在這樣安適的星球上是多麼的幸運。這只是幸
運而已嗎？
在浩瀚太陽系中為什麼祇有地球行星上的生命得以演化
繁延、生生不息？是什麼造成地球如此的不同？牠能夠永續
讓生命得以保有完美的狀態嗎？這本書是 James Lovelock
迄今最具挑戰性，發人深省的一本書。他提出上述的問題，
並探討更深入的內涵。 Lovelock 所提出的具生命地球的概
念，地球女神假說，已經逐次的發展。假若地球生物圈是一
個生機體，那麼這個生機體還健康嗎？以此為出發點，他對
這顆行星步入中年之際做一番徹底的檢視。其結果讓人既迷
惘又恐懼。就像其它步入中年的生命形態，地球女神也曾遭
受一些打擊，有些在紀錄上還真是嚴重呢！但是復元總是完
全達到了，到了現在，地球女神生病了，而且病的很嚴重，
人類的活動似乎是造成問題的一個因素，而我們才剛剛了解
這個事實。
什麼是對病情發展的預測？
地球女神能夠得以存活嗎？
假若是的話，我們人類仍然還會是牠生命體系的一部份嗎？
以原創的遠見與科學的嚴謹來探究這項挑戰，使得 James
Lovelock搏得滿堂的喝采。現在，首次的，他的概念結合令
人目瞪口呆的想像視野，讓它呈現出地球女神的生理學與解
剖學，以及引人注目明晰透徹的病情──讓所有關心地球與
其生命系（包含我們自身在內）的人們值得閱讀思索。
扉頁：
James Lovelock─地球女神假說的原創科學哲學家。
地球是活生生的有機體嗎？她健康或者病態？ James
Lovelock針對此，為步入中年的地球做了一次周嚴的全身建
康檢查。檢驗報告令人又困惑又震驚，地球女神不僅病了，
而且病的很嚴重。什麼是病情發展的預測？地球女神能夠永
續存活嗎？我們人類仍然會是它生命體系的一部份嗎？這是
一齣戲，人類僅僅扮演龍套的部份，但是人類活動影響地球
女神的建康或病容。這是關於地球自身的故事，也是關於地
球上生命的永續生存與前景的美妙故事。
作者介紹：
獨具匠心，非正統主流，率直聰慧，當代的達爾文──
James Lovelock 無疑的屬於最傑出的，深具影響力的科學
哲學家。他科學職志的創建，唸起來就如同一卷榮耀的詩篇
：
─耶魯大學與哈佛大學的訪問學者
─美國加州火箭推進實驗室，月球與行星研究太空計劃
的生命科學部門顧問
─皇家學會成員
─英國數所大學榮譽教授
─海洋生物協會主席
─研究獎章的得獎人，包括近期的阿姆斯特丹環境獎（
荷蘭藝術與科學皇家研究所頒發），海洋科學Rosen-
tiel獎（Miami 大學海洋與大氣科學研究所頒發 ）
但是他做為獨立專職科學家，自從 1964 年開始發表震憾人
心的研究工作，包括生命科學中地球女神理論的原創與科學
儀器的設計。在他許多發明中，電子吸附檢測器的設計在增
進我們對環境了解方面有卓越的貢獻。牠引導發現全球氟化
碳( fluocarbons)的建構─對溫室效應與臭氧層有關鍵性影
響，現在則協助揭發地球女神( Gaia )的機制，例如：從海
洋中成團藻類而來的硫化氣體所扮演的角色，以致如何影響
到地球氣候的控制機制。最具挑戰性的是 James Lovelock
的地球女神假說( Gaia Hypothesis ) ，牠將傳統關於地球
與其生命系的看法與概念全然打翻重建。
前言
這本書是經由一位深具想像力的行星物理學家的眼裡來探
索地球。我願意把這位物理學家看做是曾經為送貨員；活在一
個抗生素與分子生物學的時代；精於診斷，能夠帶來舒適，有
時候在自然運轉生生不息的過程中能夠引領其機制而使其得以
復原。
地球醫學的概念引申至行星體是某種形式活生生的存在，
因此能經歷病痛與康復。活的星球的概念，以至由此演生的G-
aia 理論，被許多生物學家大加撻伐，他們視生命為一種活的
生物與其隱含基因的奇妙表徵。火藥味濃郁， Gaia 蘊育為一
個理論，以及Lynn Margulis 與我做為其忠實門徒，被一小群
狠毒的生物學家與科學寫作者公開批判。他們經由已成為科學
基石的高處撻伐，例如在〝科學〞期刊， 1991 年四月號所刊
載，抨擊 Gaia 是非科學的危險的，純然伊甸園式的，大部份
他們所攻擊的焦點在於闡釋地球是活生生星球這一概念上。
在這個序文裡，我必須自我辯護，並且針對 Gaia 理論挺
身直言。假如我不這麼做，你或許真會以為我們是危險的異類
，而 Gaia 僅僅是不科學時髦的浮光掠影呢。
我以為他們是賣弄學問而錯誤的，而 Gaia 存在的證據無
庸置疑。但是當你閱讀這本書時，記住地球女神 Gaia 至今還
待驗證中，利用它以及地球醫學的概念，可以去全然不同的審
視地球的諸多問題。
因為一些誤解而激怒一些敏感的科學家是經常發生的事，
我承認我們曾經被煽動，因此確實需要釐清什麼是〝生命〞這
一概念。在這本書裡我經常描述行星的生態系統， Gaia ，是
活生生的，因為牠的作為就像是一個活的生物一樣，以致於當
面臨混亂時，其溫度與化學組成能活躍的保持穩定。當我如此
說時，我深刻理解名詞本身是深具隱喻性的，而地球是活生生
的並不意味著像我或像你一樣，或者像細菌一樣。同時，我堅
信 Gaia 理論本身是正確的科學，沒有任何的隱喻曖眛。我用
〝活生生〞這個字時，就像是一位機械師當他把按鈕打開而操
作時，稱呼一個機械系統是活的、發動的；或者當關閉按鈕稱
它是死的。在正常作用下的引擎祇要具有良好的馬達就能〝活
的〞發動；有問題的警告裝置燈用以及早發覺檢查治療而不致
遭到災難。
我（或者你）應該為其他這些科學家的苛責感到憂慮嗎？
他們有些是著名學府的卓越科學家或名教授。我不認為如此，
那些狂熱者，或者至少是缺乏幽默感的人們稱呼類似 Gaia 這
樣的理論為〝深具危險性的〞。畢盡， Gaia 僅是針對我們充
滿奧祕的地球另一種看法而已。
為什麼那些敏感的科學家們面對 Gaia 時，會失去其一貫
的理智呢？我認為是長期在生物學家與創生論者精疲力竭戰爭
之後的必然表態。在這場戰役之火上，科學家無特性的變成了
獨斷與專橫。即使最近美國在有關學校中教授生物學的爭辯中
所激發生物學家與創生論者之間，你可以聽到科學家們的一些
既傲慢又缺乏幽默感的聲音一如創生論者的言論。這樣預測的
聲調再次出現反駁 Gaia 地球女神了。
我是一個傳統型的科學家，如同Freeman Dyson 在他的書
中 " Infinite in all directions 全方位之無限 "中所描述
，科學家之道德根植於基本上開闊的胸襟，心喜將任何理論置
於分析的檢驗與實驗證實，倫敦皇家學會在 1960 年驕傲的陳
示其箴言：〝Nullius in verba〞意即：無言永恆。科學中沒
有容許無過失的處所。我也被誘發去相信科學是嚴僅的但不是
神聖不可侵犯的，因而創造性的科學需要一種懷疑與幽默的交
織情懷。
Gaia理論有可能全然或部份的錯誤嗎？對一個真正的科學
家，這並不重要，重要的是這個理論如何整合於下面這些範疇
：它是有用的嗎？它提出有趣的實驗嗎？它能針對我們收集複
雜的數據有所解釋嗎？什麼是它的預測？它有數學的依據嗎？
Gaia理論對所有上述的問題，都有肯定的答覆，因此當然值得
受到科學家的注目而非傲慢的批判。
有創生性的科學 (Creative Science) 是實證科學家的領
域，而有一些實證科學家是在我們批評者行列裡。那些視Gaia
為非科學的，大部份為科學作家以及職業的評論者。創生性科
學家所擁抱的靈感往往難以文字準確抒發，然而會建議某些實
驗，正式的解釋往往是在靈感與實驗之後接踵而來。這部份是
那些科學作者與專業科學評論者不願去面對的，因為那會使得
說故事的韻味大大增加其困難。
我不願意引申這個序文讓這本書變成了爭議的、辯駁的書
。它不是爭論 Gaia 理論到底是對還是錯，而是以一種截然不
同的觀點，以 Gaia ，地球女神，去審視地球。我邀請你分享
我的經驗，去探視地球，以一個想像力豐富的行星物理學家做
嚮導，他視地球的系統科學─地球生理學，做為他經驗論的適
當基石。
認識地球女神 ( Gaia )
對我而言，自我揭露地球女神的天機是一件很突然的事情
─如同電光之一閃。當時我在美國加尼福尼亞洲，Pasadena的
火箭推進實驗室一間頂樓的小屋子裡。那是 1965 年的秋天，
小屋子是屬於生物科學部門的辦公室。我當時已和同事 Dian
Hitchcock 談論一篇即將要發表的論文，討論到有關遙測行星
中生命方法的研究。
在 1960 年代初期，美國太空總署 (NASA) 找我來協助尋
找在火星上是否有任何生命的跡象。經過我生物學家的同事所
提出的計劃，在我看來大部份實驗都是根植在地球為中心的概
念引導。他們始終想以地球上實驗中所熟悉的生命形式去推演
到火星上去，我認為可能這樣做比去尋找一種臆測瞑想的生物
要好的多，但是，是否有較確實可行的方法去探測火星上的生
物形式呢？在早一年，我曾經在〝自然〞這本學術期刊上提出
用物理的測式方法來驗知行星上的生命形態。其中一個理念是
針對整個行星系採行鳥瞰式的觀察其化學系統，而不是去登陸
在某一侷限的特定點中搜尋。這種測式祇是簡單去分析行星大
氣中的化學成份。
對死寂星球的空氣，我們預期其含量成份接近於所謂的化
學平衡狀態。也就是說，所有氣體之間的所有化學反應都已經
發生，而大氣層非常類似從汽車中或從工廠中放出來得廢氣體
；一種混合的氣體，因而從中沒有任何能量能夠被抽離。任何
行星系具有生命形式的話，將會有非常不同的大氣層，因為活
的生物必需利用空氣做為原始物質的來源，同時做為排出廢棄
物質的貯藏所，這兩者的使用都將使得大氣遠離化學的平衡狀
態。假使在行星大氣層中大氣的不平衡觀察值很大時，推測很
可能有生命存在。
＜什麼是平衡？平衡狀態最佳的描述為一種穩定的
狀態，沒有任何的能量會被抽離，好比圖中的磚
塊以長邊倒地狀況 (2)；磚塊不會在翻倒。不平
衡的不穩定狀態是在能量仍然存在─例如磚塊以
短邊站立狀況 (1)。祇需要極小的禿推動力量就
能釋放出移動專塊的潛能，使磚塊倒下成平衡狀
態，對化學家而言，平衡狀態較接近於死亡，而
非滿足狀態。因為祇有當所有的自由能耗費光才
得到這種狀況。在我們的行星系中，沒有任何情
況是達到平衡態。 ＞
假如我們把這個記在心裡， Dian 和我因而過去就推測火
星和金星當時我們所瞭解的狀況。我們發覺到兩者的大氣層都
趨近於穩定平衡，比方說廢氣，兩者都充滿了通常不反應的氣
體─二氧化碳。根據理論，金星和火星都應該是死寂的星球。
為了驗證這種臆測，我們觀察地球的大氣層，唯一具有生命存
活的星球，而欣喜於牠是處在於極端的不穩定平衡的狀態。互
相作用的氣體，像氧氣和甲烷共存，而二氧化碳則僅僅為稀少
氣體，大約幾百個 ppm 。 地球的大氣層就像是充滿能量的氣
體混合物的稀釋形態，要進入到汽車的引擎開始燃燒：碳氫化
合物和氧氣混合在一起，在太空艙的觀察者，即使在太陽系之
外，也能自信的說，所有行星系中，僅有地球具有生命。
就在那一瞬間，我瞥見地球女神 Gaia ，一種奇妙的想法
蘊育而生，地球的氣體是超乎尋常的不穩定氣體的混合，但是
我非常清楚，牠曾經經歷很長的一段時間處在穩定的組成狀態
。可不可能是地球上的生物不僅僅製造了大氣圈，同時也調節
牠─保持在一種穩定的成份，使得適合生物的持續存活？
然後，對於自然界的控制系統，我毫無概念，除了知道，
地球表面的生物必然是控制系統的一部份，而氣體的成份組合
僅僅是在調節的因子中的一個因子。從太空物理學家那裡，我
了解到，行星形成時間越久，能量的釋放越增加，而我們太陽
從形成開始後，光能增加了百分之二十五。然而地球溫度適合
生物的生存已經持續了三十六億年之久，從長遠看來，氣候是
否也能夠保持活躍的調節狀態呢？涉及到整個行星和生命的控
制系統，這件事在我腦海中，現在已經是信心十足的建立起來
了。
我和 Dian Hitchcock 當時都沒有更進一步的去追尋這個
概念。我們都為另一個較次要的目標在奮戰；我們企圖說服在
火箭推進實驗室中的同僚們，在生命科學領域裡，要偵測生命
的存在與否，利用大氣的分析是實際可行的方法。那時候，我
必定是太過天真無邪；我現在才醒悟到，要他們接受我的概念
那意味著，幾乎確定火星上沒有生命的殘酷事實。這樣的承認
將進一步的意味著，可能對一連串進行中的登陸火星的海盜任
務號，更直接的生命偵測實驗面臨取消，因而導致眾多太空生
物學家的失業危機。
一如往昔，美太空總署 (NASA) 對我們這項危險的工作極
度容忍，而同意我們繼續研究工作。我們一個天文學家的同事
有關藉由大氣分析來偵測行星生命的爭辯觀點，但是做為優秀
的科學家與主編，他邀請我們在期刊上發表論文。第一篇討論
到地球為一個自我調整的體系的論文直到 1968 年才刊出。然
後在美國天文學會的論文集中發表簡短的論文。直到 1970 年
代，對這個超級生物的名字還沒有正式登場。而正式命名緣於
我在英國 Wihshire 鄉間鄰居的一位作家 William Golding
所賜。我一直感激他提醒我對這一個龐大精緻的地球體系早就
有一個極佳的名字： Gaia ─地球女神，地球的神祇，是古典
西臘之前，最早、最偉大的神明。
假如對太空科學家過去以來不樂意對行星中生命探測的方
法（簡單到不比在地球上架設的望遠鏡更難）能理解其原因的
話；那麼要去理解為什麼主流科學家們對這種概念抱持懷疑的
態度就要困難一些了。畢盡，牠是減少了對科學小說式的夢想
的驗證實現─假如在太空艙中安置一座儀器，能讓太空艙中的
研究人員知道在那一個新發現的行星當中─如果真的有的話─
具有生命的跡象。
所謂地球女神假說，很自然的是經由大氣層分析生命探測
概念引申而來。在 1970 年早期，我極幸運的能和一位傑出的
生物學家 Lynn Margulis 共事， 我們共同的發展出地球女神
假說的概念。但當我們試圖發表有關地球女神論文時候，我們
遭遇到極大的阻礙。我事實上發覺到無法在著名的期刊像科學
（ Science ）或自然（ Nature ）上發表論文。 並非表示他
們沒有興趣；那僅僅是審稿者明顯的決定（在審稿的委員有仲
裁決定是否能發表之大權）拒絕這種概念浮現；事實上，他們
那是一件充滿危機的事。
雖然在主流著名的期刊發表的機會沒有了，我卻被學術論
文宣談大會中邀請發表論文。這種邀請通常是因為大會的組織
或者主持者認為地球女神 Gaia 是一件輕快的閒奏曲，或許可
以在冗長嚴肅的，但也是沉悶的科學聚會中提供一種趣味愉悅
。我接受了邀請，因為我明確知道大會宣談的論文終會發表。
而這卻是我們唯一發表論文之途。接續，在 1988 年，在大氣
科學家 Stephen Schneider 勇氣十足的煽動下， 美國地球物
理聯合會 (AGU) 選擇了地球女神 Gaia 做為牠聞名於世的
Chapman 會議的主題之一， 是為著名的大氣物理學家 Sydney
Chapman 而命名的學術聚會。即使在這裡，除了少數例外，提
出的論文僅受到應酬式得注意；他們的作者仍然如往昔的，視
地球是經由熟悉的傳統多面性、分割的不同科學中去體認。
地球女神是否為對地球真正的透視並不重要，倒是一連串
令人印像深刻的正確預測（如附）引人入勝。因為我視地球為
一個生理的體系， 我因此稱呼地球的科學為地球生理學（ G-
eophysiology ）。 就如同生理學是對活的生物如植物、動物
、微生物做整體的有系統的觀察；因此，地球生理學家是對大
型生命系統，如地球的整體論科學，在其間，生物到處散佈，
地球生理學是嚴謹的科學，牠針對這個大型體系的特性加以研
究，比如牠的氣候與溫度的調整與調適，牠也真正是實證經驗
，行星醫學的基石。雖然尚未採行，這個嶄新的訓練法則絕不
致對聲名卓越傳統的科學思維與科學實驗有所撕裂突破。而事
實上， 牠可以回溯緣起自這些著名的科學家系譜， 如 G.E.
Hutchinson ， Vladimir Vernadsky ， Alfred Lotka 與
James Hutton 。回溯到那個時代，當科學整體統合，也是智
慧與開闊胸襟的自然哲學家的游走樂園。
＜認識一個活生生的星球─想像你搭乘太空船超越
了太陽系，但仍然能看到其星球。太空船上裝載
有廣泛波長的分光儀，利用牠你可以測知每一個
行星的大氣層的氣體組成成份。
附圖表示三個行星的分光結果的分析圖：火星、
金星與地球。太空船上的電腦也同時計算地球假
想無生命狀態可能的讀取資料。為了方便起見，
根據其化學特性，各種氣體分別以三大類呈現：
氧化狀態（氧氣與二氧化碳）、還原狀態（甲烷
與氫氣），與鈍氣（氮氣與氬氣）。
讀取分析的資料，明顯的表現出地球上有生命存
在，也同樣明顯的表現出火星與金星上沒有生命
。在地球上，大氣圈是不尋常的化學不平衡狀態
，其還原與氧化氣體是以高度反應混合的方式並
存。相對的，在今星與火星上，大氣層則接近平
衡狀態，僅具有氧化與惰性氣體。事實上，在太
陽系中，沒有其牠星球像地球一樣具有氧化與還
原的氣體混合存在。如地球沒有生物，同樣的也
沒有混合氣體的存在。如同圖表中顯示，牠會在
大氣層中介於火星與金星之間，接近化學的平衡
，而主要的氣體成份為排棄的二氧化碳氣體。 ＞
＜地球的不會發生的大氣層─我們所呼吸的空氣是
一種不像是真的雞尾酒似的氧化與還原性的氣體
。如何的不可能證之於穩定共存的氧氣（21 %）
與甲烷氣（1.7 ppm ）。甲烷和氧氣在太陽光下
反應形成二氧化碳和水蒸汽。要維持這種穩定狀
態，牠必須每年以 500個百萬噸的速度來補充（
經由製造甲烷的生物）假如地球上的生物突然停
止不見了，所有構成地圈、水圈與大氣圈的上百
種元素將會彼此共同反應，直到沒有任何更進一
步的反應可以發生，而達到一種平衡的狀態。那
麼地球這顆星球將成為一個炙熱、無水氣而且不
再適合居住的地方了。 ＞
＜地球女神的演化──地球女神 Gaia ，是古希臘
人用來為地球神祇所命的名字。這位女神，和早
期宗教其牠神祇相似，為女性象徵，是溫柔、優
雅、教養的，但是當任何人不與星球和諧共處時
也會變成兇暴殘忍的。
這個名字，似乎與我在 1960 年代末期所構思成
形的新假說極為適當。 Gaia 假說第一次描述成
生命來左右環境，而非環境控制生命：〝生命或
者生物圈來調節或者保持氣候以及大氣層的組成
以適合其滋長〞。然而，當我們逐次對 Gaia 的
了解增多時，我們開始了解到，不祇是生命或者
生物圈控制這種調節而是整個生命體系。我們現
在提出了 Gaia 理論，視生物的演化和其物理與
化學環境的演化如何緊密結合相依相存，因而共
同的牠們組成一個獨立的演化作用，而自我調適
。因而，氣候、岩石組成、大氣與海岸，不祇祇
是地質的現象，牠們也同時是生物存在滋生的結
果。經由生物無止無休的活動，地球上適宜生物
滋長存活的條件已經延續了三十六億年，任何有
害於環境的種屬，使地球變遷的生物，終將出局
，就如同那一些種屬中較弱的份子，無法通過演
化適應的最終測試。 ＞
＜ Gaia 假說的一些預測： Gaia 理論是否為關於
地球的真實相貌並非重要於，牠確實能否針對地
球行星化學刺激出正確的問題。因而導致開敞研
究的嶄新領域。下面圖表陳述一些預測有關生物
圈與環境（地圈）自我調適的互動反應的過去紀
錄。在每一項目，依推 Gaia 理論而提出的問題
引發預測可能的關聯性，而後的研究或者驗證了
這些預測為正確無誤，或者開啟了爾後研究的極
大興趣。
1. 1968 年預測：根據大氣層的證據顯示，火星中
沒有生物的跡象。 結果：海盜任務號在1977年
的發設行程強烈驗證這一預測。
2. 1971 年預測：生物能夠製造化合物，能夠從海
洋中傳遞主要的元素至大陸表層。 結果：硫化
二甲烷 (dimethyl sulphide) 與碘化甲基 (me-
thyl iodide ) 兩者都在 1973 年發現。
3. 1981 年預測：經由生物控制增進的岩石風化作
用而變化之二氧化碳，若控制其含量大氣氣候可
以調整。 結果： 1989 年驗證微生物能快速增
進岩石的風化作用。
4. 1987 年預測：經由雲層濃度控制而調節氣候是
和藻類硫化氣體的釋放相關聯。 結果：仍然在
驗證中； 1990 年顯示地理上海洋雲層的覆蓋量
和海洋中藻類分佈一致。
5. 1973 年預測：過去二億年之間，氣候保持在16
% 至 26% 之範圍。 結果：仍然街接受驗證中
。
6. 1988年預測，太古界（Archean）大氣層中化學
成份主要為甲烷氣（methane）。 結果：仍然接
受測試驗證中 。 ＞
＜地球生理學 Geophysiology，新的科學之誕生。就
如同生理學 physiology 為醫學範疇的一種科學，
因此提出地球生理學做為 Gaia 的一門科學。兩者
都是系統科學：在生理學方面關心到活體生物的運
作方式；而地球生理學則研究活體地球的運作方式
。地球生理學輕視傳統將地球科學與生命科學截然
分開的方式；那是認為岩石圈的演化與生物圈的演
化各行其道，為兩門科學領域。而地球生理學則不
然，視兩種作用為單一的演化科學，如果適當的研
究，能夠有效確實的了解描述所有行星系的歷史。＞
今天，科學已經失掉了這種全面整合觀的遠見與視野；被
分割成教科書中不知所措的文選集子，由那些簡約的專家們以
一種隔離的〝方言〞術語撰寫而成。比方許多物理學家的族群
中對他們所稱的〝軟性〞科學 (soft science) ，比如生物學
是一無所知，有些物理學家更過份的認為化學也是一種軟性科
學，而生物學家自身呢則被分割成至少二十幾種獨立孤立的訓
練族群。 較寬廣的訓練， 比如：生命、智能、或者地求女神
Gaia ， 對大多數凡人而言是一種通過最普通方法能理解者，
反而對科學家而言是不知所措的。
舉生命的概念為例，每個人都知道其為何物，但幾乎很少
人能定義它。 它甚至不在 M. Abercrombie 、 C. J. Hickm-
an ，與 M. L. Johnson 所編的生物字典之中。假如我的生物
學家同僚對生命的定義都無法取得共識， 那麼他們反對 Gaia
概念就很難歸於科學理性的層面上了─通常可能就是情緒上的
自然厭惡反應而已。
基本問題在於，什麼是哲學家 Gilbert Ryle 所稱〝範疇
的錯誤〞 (Category error) ？他曾經生動的描述這種事例，
假想帶一個外星人到一間大學去，這個外星人被帶道教室、註
冊行政室、圖書室等參觀。外星人和學生、講師、教授碰面交
談，最後他說：謝謝你帶我到處看那麼多，但是到底大學在那
裡？
當我們問到什麼是生命？我們被廣佈全音域的活活生個體
所包圍。當然，哺乳類動物首先登場，對蟾蜍和青蛙似乎生命
力較弱，植物樹木更不具生命力，而苔蘚、藻菌類幾乎談不上
生命了。大部份直觀的反對地球為一個有機體者來自於自我生
命為中心論的觀點 (Zoocentrism) ， 傾向於思考我們自己與
動物是較其牠的存活生活更具生命力。
假若我們間一群科學家，生命是什麼？他們將會從自身侷
限的的訓練中去闡述這個觀點。一個物理學家將會說生命一種
很奇妙的物質狀態，在一串自由能之流中降低其內部的𠕇 (e-
ntropy) 而彰顯其自我組織做用的複雜能力。（𠕇，是度量一
個系統達到平衡狀態的約數。𠕇值越低，越不穩定，而且在系
統中資訊越大）。一位新達爾文主義的生物學家將會定義一個
活的生命是能夠生殖，而且能夠從後代子嗣中經由自然選擇作
用過程而修正其生殖之錯誤。對生物化學家而言，一個活的生
命體為吸取自由能如同陽光，或者化學的潛能，比方氧氣與食
物，並且依據機基因中的指示密碼，利用這些能量得以成長。
對地球生理學家而言 (geophysiologist) ， 一個活的生
命體是一個限定的體系，開放予一連串的物質與能量，而能夠
保持其內部介質穩定其組成，同時其物理狀態能夠在變遷環境
中保持其原狀；它能夠保持一種生物體內平衡 (homeostadis)
，這種地球生理學家的定義其生命顯然的就包含了 Gaia ，地
球在其外為太空所包圍，彼此交換能量，太陽光照射而入，熱
輻射釋出。地球在其內部為〝內太空〞所包圍，也就是大規模
體積的塑性熱融岩石，用以支撐地殼與彼此交換物質。因此很
合理的認為地球是一個體內平衡 (homeostasis) 的體系。 在
地球史中，氣候對生物在過去三十六億年來維持合適的狀況，
即使太陽輻射增加了 25 % ，而且氧氣的值在過去數年間維持
了穩定的狀態，當然事實是，還不能證明氣候與氧氣的穩定因
為一些意外事件而無得保持其穩定。但是，卻無法去反對或反
駁地球是自我調整，就像是活的有機體。在面對證據的情況下
，這樣的作法顯然不是科學。
就物理學家與生物化學家的定義， Gaia 應該是一個有機
生命體。地球確實是利用太陽的能量並且就行星的尺度行一種
新陳代謝作用。地球從太陽光吸取高等級的自由能，在行星界
限範疇之內減損其𠕇，最後排出低等級的能量，以一種紅外光
的形式至太空中。同時在地球內部的內太空裡，地球也交換其
化學物質。
對 Gaia 最高的反對聲浪來自於新達爾文主義者─那些達
爾文的門徒們結合演化的傳統理論與最近發現的遺傳學與分子
生物學家。 可能最為人熟知的新達爾文學者是 Richard
Dawkins， 他撰寫的專著如，自私的基因與盲眼的鐘錶匠引起
廣泛的影響力。 Richard Dawkins 是一位易怒的簡約科學家
(redutionist Science) 鼓吹者，他及許多追隨者反對並嘲笑
Gaia理論。他們說 Gaia 並不能生殖，因此，不能和其牠星球
競爭而演化。因此，牠不可能具有生機的。
地球不能如同你我一樣生存，那是真的。牠不具目的的意
識，牠無法照自幾的意識來移動，或者作愛。但是許多細菌也
無法做到，那麼細菌不是生物嗎？那麼老祖母呢？她們也不能
再生育了； Lombardy Poplar 樹木也不能生育，他們都是雄
株。或者，更大一點尺度所有生態系統又如何呢？例如森林，
難道這些，我們認為是有生機的。都要說是死的無生命體嗎？
新達爾文主義者的範疇錯誤，就如同，十六世紀 Rene D-
escartes (1596 - 1650) ， 他將人類與所有其牠生物分別單
獨分出說具有靈魂之類者。 Descates 和 Richard Dawkins
侷限一般的事物，零魂或生命，應用於特殊類別的種屬上。當
然，可能接受這樣侷限的觀點，而視地球不具生命，但是仍然
的，如同一些特殊的事物，能調整其自身就像活的生物體一樣
。那是和完全和死寂的星球，如火星和金星截然不同的。或許
新達爾文主義者可以接受所謂〝似活體 Quasi-living 〞用來
形容地球或者生態系的分類，以及像蜂窩與其牠含有生物的系
統能夠表現出自我調適能力者。
我能接受這種範疇的說法，但較為傾向較寬廣視野。以涵
蓋所有事務能新陳代謝，並且自我調整，如同活體，因此生命
者，是具有一些共同的特性，如同貓與植物，以及包括蜂巢、
森林、珊瑚礁與地球女神 Gaia 。
但是當我論及活的星球，我不是談論萬物有靈魂的方式，
不是想那些星球具有感覺，或者任何岩石能夠照自己意識移動
。我想到的是任何地球能夠做到的，例如調整氣候型態，是自
然的而非意志的行動，以及所有範疇內的事物。我尊重那些具
有信仰仰的觀點，他們感覺到在教堂內的舒適，並且他們認為
其祈求在邏輯層上，認識到無法說服自身或他人說明其信仰上
帝之原因，同樣的我尊重那些對自然世界感到舒適的人們，他
們或許期望訴說其祈禱於地球女神 Gaia 。
＜什麼是生命？要了解 Gaia ，你必須首先了解〝生命
〞這個辭彙的意義。這個簡單每天掛在口邊的概念似
乎是蔑視科學的定義。不同的字典定義生命為如同動
物與植物的特徵，使分別其牠死的或無生機的物質，
使牠們得以進食，吸取能量，並且成長。但是這樣的
定義是顯然的不足夠，他忽視了所有生命系統有邊界
的事實，比方細胞壁、細胞膜、皮膚或者油質的外層
；使得能保有固定內涵物的能力；同時它須要穩定的
能量交流與物質交換以保持其原樣。物理學家觀點─
物理學家對生命的定義為一種𠕇的耗損。藉著吸取自
由能，一個活的生物能夠減少其內部的𠕇，釋出低等
級的能量穿透其界限。新達爾文主義者觀點─對新韃
爾文主義者，生命是有機分子本體的屬性，得以讓其
成長生殖。任何生殖的錯誤會經由自由選擇的過程而
修正。生物化學家的觀點─一個生化學家認為假如生
物能夠利用自由能（不論來自陽光或者食物），根據
其基因的指示而生長就是具有生命。地球生理學家的
觀點─對地球生理學家而言，生命是指一個封閉包裹
的體系之屬性，能夠對能量與物質之交流與物質交流
開放，而能夠使其內部維持穩定，即使外在條件改變
亦不會受影響。 ＞
＜𠕇：𠕇是一種物理特性，好象溫度或壓力，和〝混亂
〞常相關聯但是錯誤的。它是量度平衡的指標。所有
活的物質表現低值的𠕇─他們保持高度內部不穩定，
與高度的大量資訊。 ＞
＜什麼是構成活的生物體？一個生物體假如具有下列特
徵，就可說是活的：(1) 能夠界定外圍邊界；(2) 吸
取自由能，經由太陽能或者貯存於食物中的化學潛能
；(3) 排出廢棄物具有高值的𠕇；(4) 保持高度的內
部不穩定狀態；(5) 不論外在條件的改變，能保持穩
定的內部物質。 ＞
＜生命形式的特徵：下表將普通常見的活的生物體的特
徵與小型的生態系（如蜂窩、Gaia）相互比較，難道
生命的定義不包含這些較大的生命形態嗎？
細菌：生殖（＋），新陳代謝（＋），演化（＋），
溫度調節（－），化學調節（＋），自我癒合
（＋）。
哺乳動物：生殖（＋），新陳代謝（＋），演化（＋
），溫度調節（＋），化學調節（＋），自我
癒合（＋）。
植物：生殖（＋），新陳代謝（＋），演化（＋），
溫度調節（－），化學調節（＋），自我癒合
（＋）。
蜂窩：生殖（－），新陳代謝（＋），演化（＋），
溫度調節（＋），化學調節（－），自我癒合
（＋）。
Gaia：生殖（－），新陳代謝（＋），演化（＋），
溫度調節（＋），化學調節（＋），自我癒合
（＋）。 ＞
＜地球女神： Gaia 與熱力學第二定律：我們了解到地
球女神 Gaia 以及其在宇宙中的位置的基楚在於要感
謝熱力學定律─為物理學的一支系，討論時間與能量
。這個定律掌控所有我們宇宙的定律。而 Gaia 必然
在其侷限的界域內演化。
熱力學有三大定律，最好的表示方法就我所知是：你
不可能穫勝─你僅僅可能打平手─你要打平手的機率
是絕不可能。然而，較普通慣常的陳述方式為：第一
定律，當一種形式的能量轉換成另一種形式時，沒有
淨得或淨失。換言之，能是永遠不滅的。第二定律就
比較難去表達了，當一種形式的能量轉換成另一種能
量時，某種能量必定損失而成為熱能。從這個定律我
們可以推論，宇宙中所有的能量有方向性：他始終是
耗損的，熱的物質變成冷，但是冷的物質絕不會變成
熱，自然的作用永遠移動向化學平衡狀態，亦即能量
為零的狀態。其能量越低，其𠕇值越大。要維持一個
生物的生命，必須持續的輸入能量以抗衡這第二定律
。經由思索我們的地球女神 Gaia ，我視宇宙為自我
建構，並為其自身耗損能量來操作。宇宙的衰微，就
如同砂子經過沙漏，是極其重要來保持自由能的流通
使得生命長存。事實上它使得大部份難以置信的自我
組構能夠發生，而我們是為其糾纏不清的一例。關於
第二定律的幽暗悲觀，就如同期望使用手電筒在幽暗
中，能夠讓電池永明一樣的愚眛。 ＞
美國紅杉樹的類比：美國物理學家 Jerome Rothstein在
解說地球女神 Gaia 上，有最獨到的類比。我在 1985 年於美
國麻州 Audubon學會所立辦的一場會議上與他相知。會議主題
名為：地球是否為活生生的生物體？他提出任何生命形式中我
我們所熟知具有生機的最接近地球 Gaia 就是紅杉Sequo-
ia gigantea ，這一個種屬。這種高貴的樹種成叢的矗立在美
國的西海岸，充滿了木質素和纖維素，大約 100 米高，重量超
過 2000 噸。有一些樹齡已逾千年。前往加州的觀
光客可以在一株已傾倒的樹輪中記載了這個年代，年輪紀錄了
它 3000 年的生命史。這是所有存活生物中，我們可以看到並
觸摸的最大且最老的東西。
對這些樹的每一株最異常的是， 97% 以上都是已經死亡
。那堅實的木質是死，圍繞樹木的厚實樹皮是死的。維一存活
的是一層包在木心之外而在樹皮之內薄薄的一層活細胞。當然
樹葉、花朵、種子都是活的，但是與具大的樹木相比，它們是
唯不足道的部份。
紅杉樹就像 Gaia ，因為地球也是由具大的死的物質組
成，而一薄層活的生物存活在具保護作用透明的空氣層之下。
右圖顯示出牠們之間不可思議的相似性。內部的木心與外部的
樹皮都曾經是活的組織，但都成了死的樹木，而那薄層的活細
胞層是使得整株繼續生長與存活的部份。非常相似的，地球外
覆以表層的活的生物，分佈在地球各處的最表面。其上的大氣
層與其下的岩石都沒有生命。但兩者都受到活的生物多方面作
用所控制，就如同紅杉樹的木心與樹皮一樣。這種相似性更進
一步，因為木心是樹的構造物質，就如同地球中的岩石一樣；
樹皮與大氣層都是保護表層的活體，防止外在嚴酷的環境。
大氣中的氣體，除了大約僅佔 1% 的部份，都是經由地表
與曾經存活生物所產生的， 而那 1% 是為化學惰性氣體， He
、 Ne 、 Ar 與 Kr 、 Xe.. 即使氮氣，（空氣中占 78% ）
，完全來自生物，其牠氣體，如二氧化碳、氧氣與甲烷都是和
生物快速的交換。如同樹皮，其成長為了保護植物的活體細胞
；空氣的組成增長是提供給生命一種最適宜的氣候與化學環境
。
檢視 Gaia 的醫學紀錄：也有其牠方式來看 Gaia 和樹木
的相似性更甚於其它生物。在動物方面，顯然的終其一生，身
體的整個部份是在新陳代謝上活躍的。由於穩定的原子換新，
幾乎很少動物的過去─保有骨骼與牙齒─能一直保存至成年。
但是樹木─ Gaia 地球亦然─並非如此。樹木產生的木質每年
都死去，但保有樹木在那一年的生命紀錄。因此樹輪能告訴我
們樹木每年的生命形式，它是遭遇熱或冷、潮濕或者乾旱，以
及何種奇特的元素或元素的同位素是充滿在環境中。研究樹輪
已成受到重視的科學專門學域， 樹輪定年學（
dendrochronology）。就像樹木一樣，地球亦復如此。沉積物
每年堆積在地球表面，紀錄了那一年的事件，而成為地球史中
永久的紀錄─你也可以說是地球的醫學紀錄。
這種紀錄越新其品質越佳。我們將在第七章中看到，最另
人印象深刻的紀錄是來自冰層的?? 心， 是來自南極與格陵蘭
在大冰帽沉積下來的。在這裡每年，空氣中微小的汽泡包裹在
壓縮的雪中。這些小汽泡維持了上萬年空氣的紀錄。有史以來
首次的，我們對大氣中變化的證據有了初步的認識。這些小氣
泡告訴了在上次的冰期時大氣是如何的不同，而在大約一萬年
前冰期結束時，如何突然的改變，以及在地球上人類受到什麼
樣的影響。
但是在我要更進一步闡述我們地球上多采多姿的生命歷史
之前，讓我們暫時先看看今天活生生本體的解剖。下一章要描
述這一個超生物稱為地球 Gaia 者，要問問什麼是牠的組織與
器官，在維持活生生地球的過程中他們扮演什麼樣的角色？這
一章試圖重新定位你的思考，經由透視地球，讓你看看地球，
那是你認為早已暸若指掌的行星。經由這樣快速的檢視，我們
將會碰觸到許多議題，那將會在爾後章節中詳加深論。為了要
深刻認識地球女神的解剖學，我們將要結合兩種切入的角度：
一是〝從上而下〞來看活生生的星體（整體論），二是〝從下
而上〞分析地球的運作部份（簡約論？）
＜地球女神 Gaia 和紅杉樹如何神似？假若你對任何具
大且似乎沒有生命活力的地球難以相信其為活生生的
話，可能將地球和巨型的紅杉樹去類比會有所助益，
樹木無疑具有生命，然而超過 97%，是死去的木質。
非常薄層在樹皮下面的活體細胞（即新生組織cambi-
um）是使得樹木存活，繼續生長的關鍵。同樣的地球
也具有這種〝新生組織〞，是活生生的生物散佈在地
表的薄薄層面，樹皮和大氣兩者都保護在表層的生命
。所有大氣中的氣體─氮氣、氧氣、二氧化碳與甲烷
─是存活生物的直接產物，除了 1% 是由惰性氣體而
來，例如氬氣（Ar）。