LifeOnTheEdge 1-1

季老师的量子生物读书会，科普书《Life On The Edge》试译。

本人英语很差，翻译主要是为了学习科普读物本身内容方便，顺便用作英文学习练习之用。

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第一章：引言

今年欧洲的冬天来得别样的早，夜晚的空气中也透着一股刺骨的寒冷。在一只年轻的知更鸟脑海深处，埋藏着的某种意图的模糊感觉，变得坚定了起来。

这只鸟在过去的几周以来大快朵颐地吞咽着远多于一般时候摄入的昆虫、蜘蛛和浆果，而且现在，她的体重几乎是在八月她的孩子们飞回巢穴时体重的两倍。这多出来的大腹便便基本是脂肪的储存，这些脂肪将成为她所需要的燃料，帮助她完成那即将到来的艰巨旅程。

这将会是她短暂的生命里第一次离开瑞典中部地区云杉森林的迁徙，几个月前，她曾在这片森林中养育自己的雏鸟。幸运的是，上一个冬天并不是那么的严酷，去年的她还没有完全成长成熟，因此也无法承担这么漫长的旅行。但是现在，直到明年开春为止，她已不再需要承担母亲的责任了，只需要考虑自己就好，她已准备好在冬天来临之前逃离这里，前往南方，寻找一片温暖的土地。

日落之后过了几小时，她没有选择在夜晚安居入睡，而是跃进了一片幽暗之中，跳到在那棵自己春天时用作筑巢的大树下，旁边的一根树枝尖上。她抖了抖身子，就像是马拉松运动员在开赛前运动一番放松肌肉那样，月光下，她那橘黄色的胸肌闪闪发光。而那个曾耗费了她很多艰苦努力和心思的鸟巢，仅仅离她几英尺远，一部分被在树干上苔藓覆盖的树皮遮住——这一切已然变成了一份模糊了的记忆。

她并不是唯一一只打算离开的鸟，对于其他知更鸟而言——无论是雄性还是雌性——都早已决定了他们前往南方的长途迁徙。在她四周的树林中，她听到了一股高亢刺耳的歌声，这股歌声淹没了夜间林地里其他生物平时发出的声响，好似鸟儿们被迫宣布了自己的离去，对着森林里的居民们发出讯息，仿佛要告诉他们，在侵占离去的鸟儿的空巢之前，可要三思而后行啊——毕竟，这些知更鸟在来年开春之时还要回来的。

她快速地斜了一下头，确认海岸线依然清晰，便纵身飞入了夜空。冬日的夜晚更加漫长，她必须连续飞行十个小时，才能有机会再次休息。

她设定好了195°方向（即西偏南15°方向）的路线，接下来的几天里，美好的一天开始后，每日的行程或多或少，她都会朝着这条路行进，飞过这共计两百英里的路程。她在沿途中既没有什么期待，也没有想过到底要飞多久。自己熟悉的云杉木地貌渐渐远去了，仅仅飞过了几英里，她便看到了一片不同的景观，湖泊、山谷和村镇映入眼帘，仿佛一幅月光照耀下的山水画。

地中海旁的某处将会是她的目的地，尽管他还没有什么特定的目标地点，但当她找到优秀的栖地时，便会停下来，记住当地的一些地标，以便在以后的几年里再度光临。如果她足够强壮，她或许甚至可以飞跃地中海前往北非海岸，但这次只是她的第一次迁徙，她的目标仅仅是逃离即将到来的北欧之冬，以及冬天带来的刺骨寒冷。

在身边一同飞往大概是同一方向的知更鸟群中，很多同类在之前早已经历过了多次迁徙旅行，身在其中的她看上去很不显眼。尽管她的夜视能力十分出色，但却没有去找地标——如果我们也做这样一番旅行的话，大概会像是其他夜间迁徙的动物那样，追寻着明亮夜空中星辰的轨迹，在脑海中绘出一片贯通天地的地图。然而，她用的不是这招，而是自己的方法——一个在几百万年的进化中得来的，更加强大的技能，赋予她一种能力，可以在一年一度的秋季大迁徙旅途中，穿越两千英里的路程的能力。

当然，迁徙在动物王国里是一件再平常不过的事情了。每年冬天，举例的话，大马哈鱼在北欧的河流及湖泊中产下卵，留下年幼的小鱼苗，待到鱼卵孵化时，鱼苗便会跟随者河流入海，流入大西洋逐渐长大并发育成熟。三年后，这些年轻的大马哈鱼便会返回那片他们养育了他们长大的河流或者湖泊，进行自己的繁育。新世界帝王蝶迁徙，每年入秋后朝南飞行数千英里，直达美国。他们，或者他们的后代（帝王蝶会在迁徙途中繁育）会在之后返回春天他们化蛹时的那棵树。南大西洋上的阿森松岛海岸上出生的绿海龟，在返巢之前要在海洋里游上几千英里，每三年才会回到那个他们从壳中出生，蛋壳散落一地的海滩上，完成他们自己的繁育。还有以下这些：各种各样的鸟类、鲸类、北美驯鹿、大鳌虾、青蛙、蝾螈，甚至还有蜜蜂，它们都参与过这场足以挑战人类的最伟大探险的旅程。

动物是如何寻路的呢？这曾是千百年来的巨大谜团。现在我们知道，他们使用很多种方法来做到这一点：有的在白天观测太阳导航，而在夜间观测天体导航；有的记忆地标；还有的甚至在这星球上可以嗅出自己的路途。但最神秘的导航方法莫过于这些欧洲知更鸟的能力了：他们可以侦测地磁场的方向和强度，也就是所谓的「磁感应能力」现象。而且我们还知道，有很多其他的生物也有这样的能力，而欧洲知更鸟（学名：欧亚鸲）寻路穿越全球则是我们的故事中最有趣的一环。

让知更鸟知道如何远程飞行并寻找方向的机制，被写入了父母遗传给后代的DNA加密编码中。这种能力既精巧又常用，她经常用这种「第六感」去绘制路线图。像是很多的其他鸟类、昆虫和海洋生物，她有能力去感知弱小的地磁场并且绘制出方向信息，通过内置的导航感官——对于她而言，还需要一种新型的化学指南针。

磁感应能力仍是一个谜团。主要问题在于，地磁场实在是很弱小——地表的地磁场大约只有30~70mT左右：虽然这的确足够把无摩擦的指南针提供一个极小的偏折角，但其大小不过只有一个普通的电冰箱磁铁的百分之一而已。这就成了一个谜题：如果地磁场要被动物感知，那么必然要去影响动物身体某处的化学反应——这也是包括我们自己在内的，地球上的所有生物如何感知这些外界信号的方式。但是地磁场提供的能量，仅仅是破坏或结合这些化学键所需能量的十亿分之一。那么，知更鸟又是如何感知地磁场的呢？

谜团虽小，但依旧吸引人。毕竟总有这样一种可能性——这个问题的答案或许将会颠覆我们对世界的认识。在16世纪，哥白尼在一个小问题上的沉思就导致了对托勒密的太阳系地心说的忧虑，指引了他把整个宇宙的重心搬离人们身边。达尔文对动物物种分布以及为孤岛上雀类和反舌鸟为何形成两个不同的物种的痴迷，指引了他提出进化论的猜想。还有德国物理学家麦克斯·普朗克对黑体辐射之谜的解决方案，引起了人们对较热物体发射辐射方式的猜想，指引了他去指出能量是由被称为「量子」的离散的小块传递的，也正由此，在1900年创立了量子理论。那么，对于鸟儿全球寻路方式的解释能否提供一场生物学界的革命呢？答案也如同大家期盼的那样：是的。

但是这类谜团往往也是伪科学和神秘主义的栖地，正如牛津大学化学系Peter Atkins在1976年提出的：「磁场效应对化学反应的研究一直都是吹牛的骗子们活蹦乱跳的园地。」的确，什么乱七八糟的江湖理论都出来了：从心灵感应和地脉线（一种不可见的通路链接着各种各样的被神圣能量灌注的考古或者地理据点的理论）到极富争议的超心理学家Rupert Sheldrake发明的「形态学共鸣」，它们在某种程度上都可以作为候鸟迁徙的一种解释。因此，Atkins在1970年的保守意见是可以理解的，它反映了那个时代的科学家对动物可能感知地磁场的一种普遍的的怀疑心态。看上去，似乎没有任何分子层面的机制可以允许动物这么做——至少在传统的生物化学中，没有属于磁感应能力的一席之地。

但在Peter Atkins提出他的怀疑态度同一年里，Wolfgang Wiltschko和Roswitha Wiltschko，一对地处法兰克福的德国鸟类学者夫妻团队，在《科学》杂志上出版了一部突破性的论文，毋庸置疑地确认了知更鸟可以侦测到地磁场。更显著的是，他们展示出了鸟儿的感觉并不需要像一般的指南针那样工作——指南针可以分辨出南极和北极，而一只知更鸟只能分辨出极地和赤道。