第十五章 一只龙虾，或动物学研究
现代世界充满了大炮，我们却让我们的孩子手持古代角斗士的盾和剑去迎战。
如果我们不对这种可悲的状况进行弥补，我们的后代将谴责我们。不仅如此，如果我们能够再活20年，我们的良知也将谴责自己。
我坚信唯一的弥补方法是将自然科学的主要内容纳入到初等教育中来。
统一的蓝图，多样化的表现，这就是我们从对龙虾体节的研究中所学到的。通过研究附肢，我们更加深入地获得同样的结论。
博物学（natural history）通常是指对矿物、植物和动物这类天然物体的性质进行研究的学科，反映人类从这些学科中获取知识的科学一般称为博物科学（natural sci ences），它与物理科学（physical sciences）形成鲜明的对比。那些致力于获得这些知识的人通常被称为博物学家（naturalists）。
从广义上讲，林耐是一个博物学家，他的《自然体系》（systema naturae）从最广的意义说就是一部研究博物学的著作。这部著作系统涵盖了当时已知的具截然不同特征的矿物、动物和植物。尽管林耐的研究结果所带来的巨大刺激掀起了人们对自然界的狂热兴趣，但人们很快发现再也没有人能写出另外一部《自然体系》了，也再没有人能成为一个堪与林耐相比的博物学家了。
博物学中的三个古老分支均取得了巨大的进展，但毫无疑问，动物学和植物学比矿物学成长得更快。因此，正如我推测的那样，博物学这一词渐渐地越来越明确地指动物学和植物学，博物学家也越来越明确地指那些研究生物结构和功能的人们。
当然，知识的进步逐渐增加了矿物学和其古老兄弟学科间的差异，同时使得动物学和植物学越走越近。如此一来，人们发现将那些研究生命和生命所有现象的科学置于生物学门下更为方便，实际上也是必需的。生物学家也断然抛弃了与其同胞兄弟————矿物学家————间的任何血缘关系。
动物和植物世界中共同存在一些宽泛的法则，但是大自然这两大王国的共有点终究有限，而它们的差异却是如此之大，以至于生物学研究者发现他们不得不将自己的精力集中到其中之一。如果他选择研究植物，无论在什么情况下，我们就会立刻知道如何称呼他们：他是一个植物学家，他从事的科学是植物学。但是如果他选择研究动物，适用于他的称呼将一般随着他研究的动物种类或他感兴趣的动物特殊生理现象而变。如果他以人为研究对象，他将被称为解剖学家或生理学家抑或人种学家。但是如果他解剖动物或研究它们所具功能的模式，他则是一个比较解剖学家或比较生理学家。如果他将注意力转向化石动物，他就是一个古生物学家。如果他的心思更多地是花在动物的详细描述、区别、分类和分布上，他就是个动物学家。
然而，为了便于当下的表达，我将只采用动物学，而不做过多的细分。我将像称呼植物学家那样，用动物学家指研究整个动物世界的人。
从这种意义上说，像植物学一样，动物学也被分为三大分支，形态学、生理学和分布学，每一个分支都范围广阔，都可以作为独立的学科进行研究。
动物形态学是研究动物形态或结构的学科。解剖学是其一个分支，发育学是其另一分支，而分类学则是根据动物的解剖和发育来研究不同动物间的关系。
动物分布学是研究动物与它们当下生活的陆生环境，或与地质历史时期所生活的环境之间的关系。
最后，动物生理学是研究动物功能和行为的学科。它将动物躯体看做是受某种力量驱动的机器，能够表现出一定的行动，可以用常规的自然力量来表示。生理学最终的目标是从分子驱动法则出发，一方面推演出形态学的事实，另一方面获得其分布的本因。
以上所述就是动物学的研究范畴。但是，如果我仅仅满足于阐明这些枯燥的定义，那么我就不能很好地举例阐释自然科学这一分支的教授方法，而这却是我今天晚上将要表达的主要内容。因此，就让我们把这些抽象的定义放在一边。让我们先来看一下一些具体的生物，一些动物，越普通越好，让我们看看普通的常识和逻辑能在多大程度上应用于这些明显的事实，并不可避免地引导我们进入动物学的其他所有分支。
在我面前有一只龙虾。当我对它进行观察时，它最显著的特征是什么呢？对了，我看到我们称之为龙虾尾的部分，它由六个截然不同的硬环和第七个末端片（terminal piece）组成。如果我将中间的一个环分割下来，比如说第三节，我发现它下面附着有一对肢或附肢，每一个肢上都由一个茎（stalk）和两个末端片组成。我们可以通过这种途径获得龙虾体节和附肢的横切面示意图。
现在，如果我取下第四节来，我发现它具有相同结构，第五节和第二节亦是如此；这样一来，我发现龙虾尾的每一个分节都是相似的，一个体环外加一对附肢（appendage），每一个附肢都有一个茎和一对末端片。用解剖学的术语来说，这些相应的部分叫做“同源结构”（homologous parts）。第三节的体环与第五节体环是同源的，前者的附肢与后者的附肢是同源的。由于每一个体节（division）在相应部位上都具有相应的结构，我们可以说所有这些体节都是基于同样的蓝图构建的。但是，现在让我们看一下第六个体节，它与其他的既相似又不同。体环与其他各节的相同，但是附肢乍看上去却存在很大的差异。当我们进一步仔细观察，我们会发现什么呢？一个茎和一对末端片也与其他的相似，但是这个茎却又短又粗，末端片则非常宽而平，有一个又分成两片。
因此，我可以说，第六个体节在结构上与其他体节相似，但是在细节上有所变化。
第一体节与其他体节相似，同样具有体环，尽管它的附肢与前面检查过的其他各节在简单的结构上存有轻微的差异，但与茎一致的部分和其他体节附肢上的分节还是容易辨别。
因此，龙虾的尾很明显是由一系列基本相同的体节组成，但每一个体节间都存在一些特定的变化。但是，当我将目光转向龙虾身体的前端，首先看到的是一个巨大的盾状壳，解剖学上称之为“头胸甲”（carapace），前面长有一根尖锐的刺，两侧有一对奇特的复眼，着生在可以转动的粗短的茎节末端。在其后面，身体的下侧，有一对长长的触角或称之为触须（antennae），再下面则是相互叠合在口上的六对颚和五对腿，其中最前面的是巨大的钳或螯。
乍一看去，难以发现龙虾的身体是由一系列环所组成的复合体，正如在腹部所表现出来的那样，每一个体节上有一对附肢，但是要想证明它们的存在却不是件很难的事情。将龙虾的腿撕掉，你将会发现每一对腿都着生在身体特定的体节上，但这些体节与尾部后端自由的体环不同，这些环都牢牢地结合在了一起，颚、触角和眼节也是如此，每一对都着生在专门的体节上。因此，这一现象迫使我们慢慢相信，龙虾的身体是由许多体节和对成的附肢构成，也就是说共有20对，最后的6对是能自由活动的，前面的14对则完全融合在了一起，它们在背部形成一个连续的盾状甲壳。
统一的蓝图，多样化的表现，这就是我们从对龙虾体节的研究中所学到的。通过研究附肢，我们更加深入地获得同样的结论。当仔细观察最外面的颚时，我发现它有3个不同的部分组成，内部、中间和外部，它们都长在共同的茎上。如果将这些颚与后面的腿进行比较，或与它前面的腿进行比较，可以轻易地看到这些腿，就是附肢的部分，它们对应于内部，结果转变成我们熟知的腿，然而中部消失了，外部则隐藏在了被甲的下面。在尾部的附肢上，这也并不难以辨识，中部再次出现，而外部则又消失了。而另一方面，在被称为下颚的最前面的颚上，只有内部留下了，以同样的方式，触角和眼节的结构与腿和颚可被看做是类似的。
但这意味着什么呢？意味着这样一个非比寻常的结论：在龙虾的尾部或腹部可以发现相同的统一蓝图，贯穿在整个骨架的结构中，因此我可以回到画板上能代表尾部任何体环的图示上来，在每一个附肢上添加第三个分节，这样我就可以用它来说明龙虾身体任何体环的结构或构成。我可以在图上给每一部分都标上名字，这样无论取下龙虾的哪一部分，我都可以准确地向你们指明，它们与一般模式相比存有怎样的差异，哪一部分还可以活动，而哪一部分与其他部分发生了愈合，哪一部分发育过度、发生形变，而哪一部分的发育又被抑制了。
我想我听到了这样的质疑，如何对以上所述进行检验呢？毫无疑问，这是一种美妙精致的研究动物结构的方法，但除此之外呢？在任一更深层次，自然果真承认我们所追寻的这种统一构架吗？
这些问题所带来的反对意见是非常恰当和重要的，如果我们所获得的知识只是通过与未成熟的个体进行类比得来的，那么形态学特征就是不可靠的。那些天马行空的解剖学家完全可以从同样的事实中获得大量相互矛盾的假设，这样无数的形态学梦想必定有取代科学理论的威胁。
然而，幸亏存在有关形态学事实的评判标准，存在所有关于同源性的可靠检验。我们的龙虾不总是我们所看到的那个样子，它曾经是一个卵，有一团半流质的卵黄，包裹在半透明的膜内，还没有一个大头针的头大，没有表现出任何器官存在的迹象，但在它们的成体上，这些器官却具有令人惊讶的多样性和复杂性。一段时间之后，在卵黄的一侧出现了一块复杂的细胞膜，这就是整个生物体的基础，龙虾的成体就由之发展而来。这块膜渐渐地覆盖了整个卵黄，它通过横向的收缩成节而进一步被细分，形成身体体环的前身。在每一个环节的腹面长出一对芽状的突起，它们是未来附肢的雏形。起初所有的附肢都非常相似，随着时间的推移，大多数附肢分化出一个茎和两个末端片，而身体中部的那些则又长出了第三个外部分节。只有到最后的阶段，通过修饰或退化，这些原始的结构才变成完全的附肢。
因此，对发育的研究证明了统一蓝图学说不仅仅是一种设想，它不仅仅是看待事物的一条途径，而且是一个深层的自然事实。龙虾的腿和螯不仅仅是对共同类型进行修饰的结果，事实上和本质上它们就是如此相似，幼体的腿和螯最初是没有区别的。
这是一些奇妙的事实，动物学家发现其适用的范围越广，它就越发奇妙。稍微花点功夫研究水螅、蜗牛、鱼、马或人，结果是殊途同归。所有的统一蓝图都隐藏在结构多样性的面罩之下，复杂性无处不在，但均由简单性进化而来。每一种动物最初的形式都是卵，每一种动物和每一个器官在达到成熟状态前都经过了与其他动物和器官相同的状态，这引导我提到另一点。到目前为止，我一直在说龙虾，好像龙虾是世界上唯一的动物似的，但是不用我提醒你，世界上还有许许多多的其他动物。这些动物中的一些，如人、马、鸟、鱼、蜗牛、蛞蝓、牡蛎、珊瑚和海绵与龙虾一点也不相似。另外一些动物，尽管它们可能与龙虾有很大的区别，但还是与之非常相似，或与那些与之相似的东西相像。例如，尽管螯虾、岩龙虾、对虾和小虾有所不同，然而与蜗牛和蛞蝓相比，它们都与龙虾更相似，即使孩子也能将它们归为龙虾类。而蜗牛和蜂蝓又构成一个新类群，它们与母牛、马和绵羊，牛类形成鲜明对比。
这种自发的归类是人类在分类问题上的首次尝试，对那些相似的事物赋予同样的名称，根据总体的相似性或与其他事物的相异性对之进行排列。
那些除了在性别或品种外不能再分的类群，术语上称之为种。英国龙虾是一个种，我们的螯虾也是一个种，我们的对虾则又是另外一个种。然而，在其他国家也有与我们的龙虾、螯虾和对虾非常相似的种类，但它们具有足够的差异以致与我们的种类有所区分。因此，博物学家为了表达它们的相似性和多样性，将它们作为不同的种归于同一个“属”之下。尽管龙虾和螯虾属于不同的属，但它们之间具有很多相同特征，因此被归在一起组成一个新组合，称之为科。更远的相似性将龙虾与螯虾和蟹又归入同一个目。如此一来，更遥远但明确的相似性则又将龙虾与土鳖、鲎、水虱和藤壶归在一起，与其他所有的动物区分开来，它们共同组成一个更大的类群————甲壳纲。但是甲壳纲与昆虫、蜘蛛和蜈蚣在许多特征上是相同的，从而它们又被归入一个更大的类群或“部门”（prov ince）————有绞纲（articulata）。最后，根据它们与蠕虫和其他低等动物的关系，作为一个整体，它们又组成了一个巨大的亚门————有环动物亚门（annulosa）。
如果我的研究对象是海绵而不是龙虾，我将会发现根据相似性，它们与其他大量动物联合在一起组成原生动物亚门。如果我选择的是淡水水螅虫（polype）或珊瑚，博物学家会将称之为腔肠动物亚门的成员划归到我的研究范围内。如果我选择的是蜗牛，则所有单壳类和双壳类，陆生的和水生贝类，海豆芽（lamp shell），鱿鱼，藻苔虫（sea-mat）将渐渐地汇聚在一起共同组成软体动物亚门。最后，从人开始，我首先将猿、老鼠、马、狗组成同一个纲，然后与鸟、鳄鱼、乌龟、青蛙和鱼组成同一个亚门————脊椎动物亚门。
如果，我已经将各个类群的分类全部完成，最后将会发现，无论是现存还是化石生物，所有的动物都可以归入这个或那个亚门。换句话说就是，每一种动物都是根据五种或更多的结构蓝图之一组织起来的，这些结构蓝图的存在使分类成为可能。每种动物的结构是如此的明确和严格，因此在我们目前的知识水平下，没有什么证据能表明在地质学家所记录的地球历史上，无论是在过去，还是在现在，脊椎动物、有环节动物、软体动物和腔肠动物的任何两个类群间曾存在过渡类型。然而，虽然没有这样过渡类型的存在，但你也不能认为亚门的成员之间是相互不连贯的或是相互独立的。相反，最初的时候它们全都是一样的，人类、狗、鸟、鱼、甲虫、蜗牛和水螅虫的原始生殖细胞在基本结构方面没有太大的区别。
就这种广义上来说，所有的现存动物和所有在地质上发现的已经灭绝的动物，可以根据广泛存在的统一模式联系在一起，这已经是事实。尽管在程度上有差异，但这种模式的统一性就和龙虾的20个不同体节中的共同性一模一样。说实话，对一个敏锐的人来说，窥一斑即可知全豹。
抛开这种纯粹的形态学考量，现在让我们看一下专门研究龙虾的方法，这将带领我们进入另外一条研究之路。
在欧洲所有的海域中都能发现龙虾，但是在大西洋的对岸和南半球的海洋中却不存在。尽管它们作为同一个属出现在这些地区，但种类不同————美洲螯龙虾（homarus americanus）和好望角龙虾（homarus capensis）。这样，我们可以说欧洲有龙虾（homarus）的一个种，美洲有另外一个，非洲又有一个。因此，龙虾存在显著的地理分布这一事实就凸现在我们的眼前。
如果我们转而考察地壳中的内含物，就会发现在后期的沉积层中有大量过去时代的埋藏物，其中存在无数与龙虾类似的动物，虽然它们与现代的龙虾不十分相似，但动物学家却都坚信它们甚至可以被归入同一个属。如果我们再向前追溯，我们会发现在最古老的岩石中，动物的残骸也是以与龙虾相同的蓝图构建的，都属于同一个大类————甲壳动物。但是，它们大部分与龙虾完全不同，事实上它们与现存甲壳动物的种类也不相同，因此我们就会形成一种想法，在过去，地球上的动物发生了连续的变化，这就是地质学所揭示出的最惊人的事实。
现在，考虑一下这样的探究将带我们到何处。我们从形态上研究我们的标本，当确认其解剖和发育特征，并用这些特征将之与其他动物进行比较之后，我们就确定了它在分类系统中的位置。如果以同样的方式研究所有的动物，我们将建立一个完整的动物形态学。
我们还研究了标本的时空分布，如果这样逐一研究其他所有的动物，我们将建立起完整的生物地理和地质分布学。
说到此，你们将会注意到这样一个显著的情况，这些生物体的功能问题并未纳入考察范围。如果动物和植物不具备生物所有的那些特殊功能而只是一类特殊的晶体，形态学和分布学的研究几乎已经足够。但是，形态学和分布学的事实必须得到解释，这也正是科学的目标所在，于是必须求助于生理学的研究。
让我们再一次回到龙虾身上。如果我们是在龙虾的生活环境中观察它们，就会看到它们用强壮的腿主动攀附在水中的石头上，这是它们最钟爱的环境。在此还可以看到，它们通过摆动强壮的尾巴，自由自在地游泳，同时第六个节的附肢伸展开来，形成一个扇状的推进器。将它们抓在手中，你会发现它们的大螯并不是防卫武器。在它们的栖息处若是有一块腐肉，它们将会贪婪地吞噬，用螯作为撕扯的工具。
假设我们原先对龙虾一无所知，只是将它们看做是一个不动的肉体，请允许我称之为“有机晶体”，当我们突然发现它具有这些运动能力时，我们的头脑里不定会闪现什么奇妙的新想法和新问题呢！最大的新问题将是，“所有这些是如何发生的？”主要的新想法就是对于目的的适应概念，动物体绝不是由不相连的部分构成的，而是由有机关联的器官共同组成的。让我们以这种视角，再来考虑一下龙虾的尾巴。形态学教导我们，一系列体节是由相同的部分组成的，尽管经过各种各样的修饰，但从中依然可以看出同样的结构构造。但是，如果我以生理学的角度看同样的部分，我看到的就是一个非常完美的运动器官，借助于它，龙虾轻快地推动着自己的身体前进或后退。
但是，这个奇妙的推进器是如何运转的呢？如果突然杀死一只龙虾，将它所有的软体部分剔除，我将发现剩下的外壳没有丝毫生机，再也不能驱动自己，就像磨坊内的机器不再与蒸汽机或水车连接那样陷入停顿。但是如果将龙虾剖开，只将内脏取出来，让白色的肉体维持原状，我将看到龙虾会弯曲起来，尾巴伸展如初。如果将龙虾的尾巴切掉，将再也看不到它有任何的自发运动。但是，如果将虾肉的任何一部分收紧，就可以看到它会出现一种非常奇怪的变化，每一条纤维都在变短变粗。通过这种所谓的收缩动作，纤维末端连接的部分当然更接近了。根据连接端部与不同环节运动中心的关系，尾巴会弯曲或伸展。仔细观察新剖开的龙虾，我们将很快发现所有的运动都是同一个原因造成的，就是肉质纤维（fleshy fibre）的缩短和变粗，术语上这些肉质纤维被称为肌肉。
于是，这里就出现了一个最重要的事实：龙虾的运动来源于肌肉的收缩。但是，为什么有时肌肉会收缩，而有时不收缩呢？为什么当龙虾想伸展尾巴的时候，会有一整组肌肉收缩，而当它想弯曲尾巴的时候，是另一组肌肉收缩呢？它的动力到底是来自何处，来自何方，受何控制？
实验为我们解惑答疑是自然科学发现真理的最好手段。原来在龙虾的头部有一小块特别的组织，被称为神经。同样材料构成的神经索直接或间接地将龙虾的脑和肌肉连接在一起。现在，如果这些连接神经被切断，脑虽然还是完整的，但在被切断神经的体节之下，我们称之为随意运动的能力则被摧毁了。另一方面，如果神经索保持完整，而将脑损坏，随意运动的能力同样也消失了。因此结论必然是，这种运动的能力来源于脑，并通过神经索进行传输。
在比较高等的动物中，这种传输的现象已经得到研究，神经所具有的特殊能量通过改变分子的电位状态被释放。
如果我们能准确地估计这些改变的意义，如果我们能通过测量其等效的电量或热量获得神经力的具体作用量值，如果我们能确定神经和肌肉的作用所依靠的分子排列或其他的条件（毫无疑问有朝一日科学定能做到），生理学家在此领域将完成他们的终极目标，亦即成功解决动物的原动力和自然界中其他形式力的关系。如果动物所有功能都像上述那样得到成功的解决，那么生理学就到达了圆满，通过生理学家所建立起的规律，结合周围的环境条件，将能推导出形态学和分布学的真实情况。
研究这些低等动物的每一个片断都将使我们进入这一宏大的思想领域，像我前面简要向你们展示的那样。但我相信，前面我所讲的不仅仅能促使你形成关于动物学研究范围和主旨的概念，而且用一个不完美的例子向你们展示了我的观点————这是教授科学、实际上也是任何自然科学最好的方法，亦即最重要的是通过将学生的注意力固定在特定的事实上，来教授真正的和实用的知识。同时还必须通过随时参考所有特殊事实所阐明的一般原理，来扩大学生的视野和全面性。龙虾可以作为整个动物界的模型，它的解剖学和生理学向我们展示了生物学的一些最伟大的真理。那些亲自观察到我所描述的事实，倾听我向他们解释各种关系，并明确地领会其中内容的学生，就具备了相当的动物学知识。尽管数量上可能有限，但这些知识是货真价实的，它们比那些通过阅读曾经获得的知识更有价值。这就是说，他所掌握的动物学知识是真正的学问而不仅仅是道听途说。
如果让我在这个部门教你们动物学，我会用一种大体上与我今晚采取的相同的方式讲授课程。我会选择一种淡水海绵，一种淡水水螅虫或水母，一种淡水贻贝，一种龙虾和一种鸟禽，作为动物界五个主要分支的代表。我会非常完整地解释它们的结构，以及它们所阐明的动物学主要原理。在对此进行非常仔细和完整的研究后，我会感到各位已经有了坚实的基础，这时我将带领你们以同样的方式去研究同样的从本类群选出的代表性类型，但不一定是非常精细。接下来我将引导你们将注意力放在教学大纲中列举的主要类型的特殊种类和这里提及的其他事实上。
这就是我大体上的计划。前面我已经向各位解释了获取和交流动物知识的最好模式，你们还可以进一步向我询问提供相关信息的方法细节。
我自己觉得自然科学中最好的训练模式是医学院所采用的解剖学中所蕴含的方法。这些方法包含三个基本要素：演讲、演示和检验。
首先，演讲的目的是引起学生的注意，能够激发他们的热情。我确信，口头的演讲和优秀教师的个人魅力可以产生无法取代的巨大影响。第二，演讲具有双重作用，在引导学生抓住主题要点的同时，促使他关注整个主题，而不仅是他感兴趣的部分。最后，在学习过程中必然会遇到一些难点，而演讲为学生提供了寻找答案的机会。
对于那些想从演讲中获取最多益处的学生，以下几点必须注意。
我有一种强烈的印象，一个演讲越是正规，讲授的效果就越差。演讲过于流畅使得你无暇体味其中的道理。如果漏掉一个词或短语，你就不知其所以然。而当你回过神来时，演讲者已经转到其他话题上去了。
近几年我在给学生授课时采用的方式是，将几个小时的课程内容浓缩成几个命题，慢慢地说让他们记下来，每读一个，后面附上一段自由的注释，用以展开和阐释这些命题，解释术语，通过讲授者一点一点画出的简单示意图扫除所有的难点。通过这种方式，你无论如何都能确保学生有一定程度的参与。如果他不得不记笔记的话，那么他就不会在离开教室时一无所获；除非一个学生天生愚钝、机械，否则他不会做着笔记、听着讲解，还学不到任何东西。
学生们经常会向老师提出我需要读什么书？我的回答是，“什么书都不需要，只需全面详细地记笔记，努力将所讲的内容彻底搞清楚，有什么搞不懂的就马上来找我，我宁愿你不要因读书转移自己的注意力。”一个好的讲座课程必须包含学生能当场吸收的全部内容，老师必须时常记得他的责任是开发（feed）智力，而不是填鸭。事实上，我相信一个学生在从一个讲座课程中获得透彻掌握之前，形成将注意力集中在一系列界定明确的事实上的习惯，是十分重要的一步。
但是，无论讲座如何精彩，无论阅读面多么广泛，这也只是伟大的实证科学教育的工具————演示的辅助手段。我之所以孜孜不倦，乃至于狂热坚持自然科学作为一种教育手段的重要性，就是因为如果进行适当的引导，对任何分支学科的研究，对我来说，就像是在填补一个其他教育方式留下的空缺。我对于文学有着极大的敬意和热爱，但再也没有比我看到文学训练不被作为一种非常卓越的教育方式更令我难过了。事实上，我希望有更多的人从事文学，但是我不能对这一事实熟视无睹，亦即在那些具有纯文学修养和那些有着坚实科学训练的人士之间存在的巨大差异。
我想我找到了这种差异的原因，在文字的世界中，学问（learning）和知识（knowledge）是一体的，书本是二者的源泉。但是在科学世界中，如生命科学中，学问和知识是截然不同的，知识的来源是对事物的研究，而不是对书本的阅读。
通过阅读，通过在写作和谈话中的实际练习即可获得文学素养，但并非我是在有意夸大，科学素养的形成却是绝不能由此获得的。正相反，不论是训练还是知识，科学教育带给人们的最大好处，依赖于学生的头脑与事实直接接触的范围，依赖于他的学习习性直接诉诸于自然的程度，依赖于他通过对事物具体形象特征的认识程度，这将是人类永远不能用语言来表达的。我们看待自然和谈论自然的方式岁岁有异年年不同，但一旦事实被发现了，例如一种因果关系被确认了，它们将再也不会发生改变更不会消亡。正相反，这个事实就会形成一个固定的中心，根据围绕着它的自然关系将会聚集更多的其他事实。
因此，在科学教学中，教师最大的责任在于要在学生心目中刻下最基本的，不容争辩的科学事实。这不仅要用语言将之记录在他们的心中，还要通过触手可及的感知全面地记录在他们的眼中、耳中和触觉中。以这样一种全面的方式，让每一个词或每一条规律都能在未来唤起用来演示规律的事实或术语的生动图解。
现在，只能依靠持续的演示来完成这项重要的工作，也许演讲将起不到完美的效果。但演讲可以独立进行，面对每一个学生进行说明，教师应该尽力让学生们自己观察，而绝不是仅仅向它们展示一些事情。
我已经充分地认识到，在进行有效的动物学演示方面还存在很大的应用上的困难。解剖动物不是一件完全令人愉快的事，这不仅需要花费很多的时间，而且也不是轻易就能获得足够的标本。植物学家在此具有很多优势，他们所需的标本比较容易获得，并且整洁而卫生，可以在私人住所内或其他地方进行解剖，因此我相信植物学比它的姊妹学科更容易入门，更好教授。但是，无论是困难还是容易，要想学好动物学，演示和解剖都还是必须做的。如果没有了它，我们就不可能获得真实可靠的动物学知识。
然而，如果学生不做实际的解剖学习，仅通过演示标本和制样也能让他们学到很多东西。由于需求很多，组织这样的主题收藏很可能并不是件十分困难的事，而这也能满足所有的基本教学要求，并且成本也不高。即使没有这些，如果动物收藏品能够根据所谓的“典型原理”（typical principle）向公众开放，也能起到很好的效果。也就是说，如果展示给公众的标本是经过挑选的，公众还是能从中学到很多东西，而不是像今天这样迷失在动物的多样性中。例如，大英博物馆（british museum）的鸟类大厅具有两三千种鸟类标本，有时有些物种的标本多达五六份。这些标本看上去非常漂亮，实际上有些可以说是精美绝伦。但我敢说，除了专业的鸟类学家外没有人能从这些收藏中获得什么信息。当然，几万个普通观众中也没有一个能在浏览完所有标本后，会变得比他们来之前对鸟类的一些本质特性有了更深入的了解。但是如果在大厅的某个地方做些样本，如以鸡为例，对鸟类的主要结构特征和发育模式进行说明；如果以一些典型属为例，对鸟类的主要骨骼变异，不同年龄阶段羽毛的变化，筑巢的模式等进行展示；如果那些被研究者独占的标本也能拿出来展示给公众，我想这些收藏的标本定会对科学教育起到事半功倍的作用。
我最后要提到的是老师的杀手锏————考试。这是一种现在了解得十分透彻的教育方式，以至于不需要我进一步详述。我坚持认为书面和口头测验都是不可缺少的，而且通过要求描述标本，可能补充演示的不足。
由于时间有限，这就是我关于如何才能最好地获得和交流动物学知识的回答了。
在此还有一个我知道实际上有许多人都倾向于要提的问题。这就是为何要鼓励教师们去获取这些或别的自然科学分支的知识呢？试图将自然科学称为初等教育的一个分支有何价值呢？是否存在这样的可能，那些这样做的教师将会丧失获取更重要但却没有吸引力的知识呢？即使他们对一些科学知识的有效性没有偏见，但试图将这些知识灌输给学生又有什么用呢？要知道他们的真正责任是学会如何阅读、如何写作和如何计算。
这是一些经常遇到或将要经常遇到的问题，主要来自于人们对于自然科学价值和其真正地位的深切无知，这种情况在受到高等教育人群和精英阶层中大量存在。但是，我不敢确信这些问题能得到令人满意的答复，尽管它们已经被一遍又一遍地回答过了，将来终有一天，那些受过文科教育的人会因为提出这样的问题而羞红了脸，我也会为我今天晚上的这一观点而感到羞耻。毫无疑问，完成初等教育是你们主要和非常重要的任务；也毫无疑问，任何阻碍你忠实地完成你的责任的事情都是一种罪恶（evil）。如果我认为你所获取的自然科学的基本知识，你与学生间进行这些知识交流，与你的正当责任有任何的冲突，我将是第一个反对你去做这类事情的人。
获取这样的科学知识和进行这些知识的交流确是在削弱你的用处吗？或者我可以这样问，对你来说，没有这些帮助，可能会降低你的用处吗？
初等智力教育的目的何在？据我的理解，第一个目标是训练年轻人学会用这些工具，从转瞬即逝的现象中学到知识；第二个目标是让他们知晓，根据经验所获得的掌控事物运行的基本规律，这样他们就不会成为他们本来可以控制的事物的毫无保护、毫无抵抗力的牺牲品。
教授一个孩子读母语和其他语言，与那些从来没有让他们与同伴进行口头交流的人相比，他就可能接触到更多更广的知识。教他学习书写，这是与其他人进行交流的手段，交流的范围因此可以无限地扩大，这样他可以记录和储存他获得的知识。向他传授初等数学知识，他就能理解数和形之间的所有关系，这些关系是复杂的社会中人与人交往的基础，他借此能够进行一些实际的演绎推理。
所有的这些阅读、写作和计算都是智力工具，必须优先进行学习，彻底掌握。只有如此，年轻人才能够生活，而生活应当是一个不断在知识和智慧上有所积累的过程。
另外，初级教育尽力向孩子教授那些正确的知识。应该向他们教授崇高的道德规范，他所处的宗教信仰，相关的历史和地理知识，告诉他们世界上伟大的国家都位于世界何处、它是什么样的、是如何变成这样的。
毫无疑问，所有这些都是极佳的精彩内容，非常适合教授给孩子们，若在初级智力教育计划中遗漏任何一点我都会感到非常遗憾，这是一个尽可能完善的系统。
但如果我对此予以充分的注意，一种奇异的思想油然而生。我认为1500年前，罗马市民中任何小康之家的孩子所学习的内容是同样的：用他们自己的语言和希腊语进行阅读和书写，学习数学基本原理以及当时的宗教、道德、历史学和地理学知识。此外，我坚信，如果把这样一个受过教育的信仰基督教的罗马男孩送到我们的一所公立学校中，他会有一种如鱼得水之感。在所有他必须学习的新事实中，没有人会提到一个与他所处时代不同的宇宙模型。
当然，4世纪的文明和19世纪的文明之间确实存在一些巨大差异，当时的思考习惯和思想状况与现在的差距很大。
是什么造成了这种差异呢？我将毫不畏惧地说，是最近两个世纪自然科学的巨大发展。
现代文明建立在自然科学的基础上，没有它的馈赠，在不久的将来，我们国家将难保在世界上的领导地位。只有自然科学能够使得智慧和道德的力量，而不是野蛮的力量更强大。
整个现代思想都沉浸在科学中，它深入到我们最好的诗人的作品中，甚至一些对科学不屑一顾和有所轻视的学者也在不知不觉中受到了科学精神的熏陶，其最好的作品也受到科学方法的影响。我深信人类历史上最伟大的智力变革正在通过科学的力量慢慢地发生。它让人们知道最终依赖的是观察和实验，而不是权威；它教会人们评估证据的价值；它正在创造一个牢固的活生生的信念，即存在永恒的道德和自然法则，完全服从这些法则是人类最高的目标。
而你们所有的那些老套的教育系统都对此只字不提。自然科学所使用的方法，以及面临的问题和困难，也会经常吸引那些最贫穷的孩子，但我们的教育却让他们对当今科学的方法和事实一无所知。现代世界充满了大炮，我们却让我们的孩子手持古代角斗士的盾和剑去迎战。
如果我们不对这种可悲的状况进行弥补，我们的后代将谴责我们。不仅如此，如果我们能够再活20年，我们的良知也将谴责自己。
我坚信唯一的弥补方法是将自然科学的主要内容纳入到初等教育中来。我已经竭力向你们展示了在我从事的自然科学中如何弥补这一内容。我只能补充一点，我在期望这一天，我们国家的每一位教师都成为真正的科学知识的中心，这必将是我们国家历史中的崭新时代。
在此，我恳求你们记住我讲的最后一句话。作为一个老师，我将说仅仅从书本中学习自然科学是错误的。除非你想做一个骗子，否则自己首先要真懂，然后才能去教学生。科学的真正知识，无论多少，都意味着是通过个人的身体力行而获得的。