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化石的数学逻辑

中国化石网2026/3/17 17:43:21

              朝阳市太阳神木化石研究院   邹吉彬


提纲
一、开头语
二、生命进化的数学法则
三、热河生物群的一千零一夜
四、数的哲学与生命的牵手
五、结语

一、开头语
我在十几年前写的一篇化石之“化”的文章（发表在《中华奇石》、《朝阳历史研究》、《中国化石网》等网刊上），文中提到化石的生命之化、时间之化、历史之化和文化之化。在本文中要讲述化石的数学之化。纵观整部化石史，数学与化石也有着某种内在的联系，体现着一种数学的逻辑。发现和理解这种数学逻辑，对于我们深化对于化石，对于生命的认知是十分必要的。
二、生命进化的数学法则
当我们翻开《道德经》，头版头条，就赫然写着“道生一，一生二，二生三，三生万物”，这就是老子的道生万物说。“道”者，生命也，至少包括生命。“万物”怎么能让生命缺席？这里老子一下子就把生命的起源和进化绑在数学上，让简单的几个自然数与生命进化产生了内在的联系。
我们知道，化石与生命是一种形影不离的关系。一些生命不见了，但他们却留下了自己的生存轨迹。我们发现原始的地球，在最古老的地质年代中，例如太古代，那时没有一点生命的影子，后来一一说不清什么时候的后来一一我们发现了最简单的生命，即细菌类。当然，不是很多，也许只能是“一”，但后来，就有了二，有了三，就有了……。这个过程，用数来表达，似乎很简单。但在实际的生命进化过程中，却相当的漫长，漫长得以亿万年计。这个过程，我们可以想象，也许是递进的，缓慢的。我们可以用简单的加法来表述，尽管加数的大小可能不一样，但毕竟反应了一种渐进的过程。
    化石发现的研究证明，生命在很多的时候是一种简单的重复，它们墨守成规，不越雷池一步，四平八稳的一代一代活下去，传下去，至少表面上看是如此。体现了生命世界的“太平年”。（近期热播的一部电视剧名）。很显然，这个加法构成了生命世界进化的底层逻辑。是时间，漫长的地质时间，拉扯着生命一路前行。
    当然，与生命的加法伴行，由于具有各种各样的不同的主客观条件，不同生命，或言不同物种，也在消亡和减少，这种速率也是缓慢的，但造成的生命减员确是客观的。这与生命的加法相较，显然就是一种“增中减”，一种实在的减法。据科学家估计，至今，在所有曾经存在的物种中，有超过99.9%的物种已无后而终。然而，你，我们，连同多年来我们数以亿计的先祖，从单细胞生物到爬行类、哺乳类、灵长类，都并不是他们中的一员，我们的幸运显而易见。当然，每一种小草，也都有着同样漫长和引以为豪的历史，每只蚊子、每头大象、还有鲸鱼……也都是如此！
    上述关于生命生存和发展的加减法，就是生命前进的常态。也就是哲学家所说的“天行有常”的常。这个“常”在我们传统的认知中，却很平常。但当它进入哲学意境后，就成了“非常”和“超常”。不论就自然、社会，直到我们每个人，每个人的人生，都具有异乎寻常的意义。

三、热河生物群的“一千零一夜”
    化石的发现证明，有很多的时候，在一个不太长的时间区段内，在一个不太广的空间范围内，突然发现了大量的古生物化石，异乎寻“常”。不但数量多，而且种类丰富，特别是突然冒出了很多新品种，简直就是生命的大观园。对于这种异乎寻常的“常”，开始人们有点不解，本来是四平八稳的“常”进化，怎么突然就出现了超常？后来经过科学研究，发现，由于环境、气候、生态等条件发生变化，十分有利于生命的诞生和发展，这时的生命，就出现了爆发式、几何级数的迅猛增加。我们所熟知的云南澄江动物群化石，就是生动的一例。由于地壳变动，沧海桑田，在澄江那个地方出现了一个适宜生命发生发展的港湾，于是生命们就争先恐后，竞相出现，繁荣。又经历大自然新一轮的“任性“，把它们永久的定格在那个叫澄江的地方，于是举世闻名的澄江动物群化石，就在今天与我们意外喜相逢！
    如果说澄江动物群离我们还较远，让我们少了几分近距离的亲近感，那就让我们还是说说我们引以为自豪的、家乡的、近在咫尺的，抑或就在我们脚下的热河生物群，这可是一座闪烁着远古生命之光的东方金字塔，被称为“世界化石之都”，“世界化石宝库”。下面就让我们从数学的逻辑视角，讲述热河生物群“一千零一夜”的生命故事，领略家乡这座化石宝库的神奇、奥妙和风采！
    首先要交代清楚的是，这里的“一千零一夜”是一种借用。具体所指是早白垩纪1.35—1.2亿年前的1500万年的一个时间区段。
    我们知道，热河生物群是发生在白垩纪的重要生物演化事件，而整个白垩纪是亿年以上的地质时间段。由此可见，1500万年，也只能算是白垩纪的一个零头而已。可我们要讲的生命故事，就是在这个较短的时段内完成的。根本没用上整个白垩纪。个中究竟，我们还得接着讲下去。
    在第一标题中，我们讲了生命生存发展的加法和减法，体现的是缓慢的四平八稳的过程。以此推之，白垩纪的热河生物群也应该遵循这种生存发展规律，可事实却颠覆了我们的这种认知。白垩纪的生命从大爆发，到大繁荣，再到大灭绝，并没遵从这一规律，而是一种爆发式的、突变式的、激进式的。用几个成语就是突飞猛进、日新月异、一日千里。很多生物无中生有，快速成种，繁衍繁荣。几乎在一夜之间就冒出个热河生物群。在这个“群”中，至少包括轮藻、高等植物（苔藓类、蕨类、裸子植物、被子植物）、无脊椎动物（包括腹足类、双壳类、叶肢介、介形虫、蛛形类、昆虫等），以及脊椎动物的鱼类、两栖类、龟鳖类、离龙类、有鳞类、翼龙、恐龙、鸟类和哺乳动物等约20个大的门类的古生物化石。就脊椎动物而言，从最低等的鱼类到两栖类，从各类爬行动物再到哺乳类和鸟类。大小门类应有尽有。在这众多的物种中，有很多都是“源”字辈的。例如长出羽毛的恐龙，第一只飞上天的鸟，第一朵溢出香气的花，还有蝾螈的起源，蜜蜂的起源……，面对着严谨确切的科学记述，我们的崇拜赞美之情不仅油然而生：这就是一个完整连贯的生物链条，这就是一个丰富多彩的生物世界，这就是一个真切鲜活的大自然！在这里，我们仿佛能听到泉水叮咚，闻到阵阵花香，感到微风拂面……
    大自然总是喜怒无常，在热河生物群的高光时刻，却又迎来了生命灭顶的厄运。让一个风光无限的生命繁荣，走向了不可逆转的终结。至此，我们看到了白垩纪生命的大周期，而这个大周期，却没有花费白垩纪以“亿”年计的慢慢时光，而只是用了他的一个时间“零头“，也就是我们借用的“一千零一夜”。就是1500万年的“短暂”。前述我们提到生命发展的常态模式是渐进的，是加减法的数学表达。可现在的这种“超常”的发展，显然已不是一般的加减法的算术级数所能解释的。这时我们会自然的想到乘法和除法。只有乘法和除法的功力，才能完成这种大功率的“运算”。使生命实现几何级数的增和减，进而实现了生命在短时间内的爆发、繁荣，辐射，再到绝灭的全链条。而对这场意外的生命之觞，我们一方面对逝去的生命表示惋惜，另一方面，也为它们用自己生命的生生死死，铸就了一个生命的辉煌故事而祝贺。它们没有死，它们把灵魂镶嵌在石头里，为我们留下了生命的不朽轨迹！
    讲到这里，我们不能不交代这个“一千零一夜”的生命故事是怎样得到的，它的出处在哪里？如何证明的，这显然是我们所关注的。因为这是我们所讲的数学逻辑的支撑。在化石科学中，有一个很重要的学科叫地层学。热河生物群所对应的就是热河群地层。科学家根据岩石特征和岩石类别，把地层划分为不同级别，“热河群”，就是特指中生代晚期一套含狼鳍鱼化石的火山沉积地层。群下可分为组，热和群就是由下游（较早沉积）的义县组和上覆（较晚沉积）的九佛堂组构成。我们所熟知的热河生物群就是在这两个组所发生的生命存在。而这两个组的地层就如实地记录了白垩纪热河生物群的化石生命们。我们知道，不同的生物化石存在于不同的地层中，这样生物与地层之间，就形成了一个“同框共存”。我们只要测得地层的年龄，对号入座，生物们的时间顺序也就清晰无误。据此，一部生命地质的百科全书也就展现在我们眼前。
   “一千零一夜” 的生命主角们，就存在于这段时间内。前不见往者，后不见来者，只有“当代”的生命们。
    在这里，我们还应清醒地认识到的一点是，不能误认为白垩纪的漫长，就认为“一千零一夜”就不漫长。漫长与不漫长是相对的。其实1500万年的“一千零一夜”依然很漫长。在这个时段内，大环境的不确定，依然也是一个常态，如泥石流、地壳变迁、火山、地震、冰河，一样也不少，照样悉数登场，有足够的时间让他们尽兴表演。相较而言，只不过是不太频繁，不太激烈而已。正因如此，总体而言，还是一个有利于生物发生和繁荣的窗口期。而此时的生命们，也正是抓住了这一千载难逢的有利时机，当仁不让、“勇往直前”，演出了磅礴激荡的生命话剧。
    笔者之所以写下以上一段话，也算是有感而发。在十几年前，我旅行考察了云南腾冲火山群，后来又考察了黑龙江“五大连池”。充分意识到，五大连池，这个由火山喷发造成的杰作。仅仅是二百多年前发生的地质灾变，除了留下了五大连池和十几座由火山堆形成的火山峰之外，其余别的，我们几乎看不到当年火山喷发所造成的“狼藉”，大自然强大的自身修复能力，又创造了新的绿水青山，鸟语花香。由此笔者感悟到，大自然随时随处都在发生着变化，包括一些巨变。这个1500万年的“一千零一夜”，又有多少兴盛衰亡？我们只能放飞想象，生命的，非生命的，无以尽述。大自然的异乎寻常，本身就是一种寻常。
    地质时间与眼下时间的思维转换，是我们认识世界、认识自我的智慧窗口。从这个窗口望出去，依然可见西岭千秋雪，还有大海的风帆……，同样，相对性，这一方法论，也永远是我们认识世界的锐利武器，感悟生命发展的底层逻辑，也是人生智慧的不可或缺。
    五，数的哲学与生命的牵手
    西方古希腊的老牌哲学家毕达哥拉斯有一个最重要的哲学命题，那就是“数是万物的本原”。他认为万物皆数，数的原则统治着宇宙的一切现象。作为古生物的化石生命，是地史时期的生命现象，它离我们的时空距离遥远而又遥远，神秘而又神秘，用数学语言对它们进行解读，是最好的表述。因为生命的无穷大，用无穷大的数来对应，是揭示生命宏观和微观的最好方法，充分彰显了生命与数的融通和和谐，体现自然界的大美！正因如此，我猜想，如果“毕老”能活到今天，他一定会不远万里，到朝阳来考察朝圣。因为在这个神圣地方的古老生命，为他的哲学论断提供了最有说服力的实证。数是万物的本源，热河生物的“物”们，就来自于简单而神圣的数。
    五、结语
    朝阳这个“小不点”，还真是与生命有着不解之缘。早在五亿年前，就有奥陶纪的生命化石存在，朝阳凤凰山等地，就有大量的海相古生物化石发现，这在古生物界又增添了浓重的一笔；白垩纪的热河生物群，书写了生命史上大气磅礴的华美篇章；此后的新生代，朝阳的化石发现更是层出不穷，蔚为壮观。放下地史。再说历史。人类文明初始，红山先祖就首先选中了这块风水宝地；扎根建国，繁衍立业，成为中华文明的策源地。此后的很多民族，都在这片神圣的土地上安家落户，后又被慕容家族定为都城国府，称为龙祥福地。今天的朝阳人，正与中华民族同步，共同书写民族复兴的伟大篇章……。所有这些，不都是一种“天意”“天成”吗？我们是龙的传人，天之骄子。试看今日之域中，舍我其谁！
    在我们豪情满怀，申报朝阳化石世界自然遗产之际，我们信心百倍，坚信我们化石的数学逻辑，“一”以贯之，直到“∞”。