乓煌匪懒说男∨！Ｄ鞘彼亲槌闪思又葚Ｓフ庖恢肿寮彝ブ械囊桓龃蟮耐盘濉Ｎ颐枪鄄炝撕芫茫醋潘浅允常缓蠓煽换幔诺兀谒闹芾椿氐刈叨旨绦氖乘琅！Ｎ以缇吞倒庵重Ｓビ凶啪薮蟮纳砬ㄋ堑乃嵴箍痹加�10英尺长），色彩鲜艳的光头，以及黑白两色的羽毛。现在一见，果然如此。使我感到惊奇的是，我们可以通过它们各自掉落的羽毛，非常容易将它们分辨开来。比如，一只鹰的左翅膀上失去了两根硬杆羽毛。另一只的尾巴上有个楔形缺口。没有哪只兀鹰的羽毛是完完整整的。这就产生了戏剧性的结果。每只鸟都是一个容易分辨出来的个体，这种显而易见的个性是一些历史事件的直接结果。我不知道兀鹰羽毛的掉落是一年一度的换羽，还是掉了以后就再也长不出来了（后来我得知兀鹰的羽毛每年都要全部更换一次）。我们平时都习惯于将人（和宠物）看作个体，而那些可分辨的兀鹰则大大地加强了我这样一个判断：即我们所观察到的世界，在很大程度上是由有着各自特殊历史的个体（有生命的或无生命的）所组成。
30 多年以后，再次站在中美洲的森林里，瞧着细腰猫曾经消失的地方，想着那些掉落了羽毛的兀鹰，并回忆起当时我一直在思考着量子力学中关于历史和个体性的问题，蓦地，我觉得我的两个世界——一个是关于基本粒子物理，一个是关于兀鹰、细腰猫和玛雅废墟的——最终统一到了一起。
几十年以来，我一直保持着这样两种爱好：其一是，我喜欢我的科学研究，试图找到所有物质的最基本的组成要素所服从的普遍规律；其二是，我又喜欢在业余时间里探讨地球上生命与人类文化的演变。我总觉得两者以某种方式密切地联系在一起，但在很长一段时间内我不清楚它们究竟是如何联系起来的（除自然之美这一共同主题以外）。表面上看来，基本物理与这些其他的业余爱好之间有着很大的差别。在基本粒子理论中，我们研究的是电子和光子这样的物质，这些物质无论在宇宙的何处都具有相同的行为方式。事实上，所有电子都是严格地可与其他电子交换的，光子也一样。基本粒子没有个性。基本粒子物理的规律被认为是严格的、普遍的和不变的（除了可能的宇宙论之外），尽管如此，我们科学家还是可以通过一连串的近似而不断接近这些规律。相反，像考古学、语言学和博物学这样一些学科研究的是有个性的帝国、语言和物种，更详细地说是有个性的古代人工制品、单词和包括我们人在内的生物。在这些学科中，规律是近似的；而且，它们研究的是历史和生物种类或人类语言、文化所经历的演化类型。
但是，基本的量子力学物理规律确实可以引起个性。在这些规律支配下的宇宙因自然进化，产生了散布于宇宙之中的特殊物体，比如地球。然后通过地球上的一些过程，比如生物进化，同样的规律又导致了诸如细腰猫和兀鹰之类的特定个体的产生，这些特定的个体具有适应环境和学习的能力。最后，这些规律又导致了另一些有自己的语言和文化，并能够发现那些基本物理规律的特殊个体，比如人的产生。
曾经有几年的时间，我不但在研究那些规律本身，也在考虑那些规律之间的连锁关系。例如，我一直在想，经历了学习和生物进化过程的复杂适应系统，与非适应性的进化系统（如类银河系和恒星系）不同的特征在哪里。复杂的适应系统包括正在学习母语的儿童；正形成对抗抗生素的耐药性的一群细菌；检验新理论的科学团体；一个获得创造性思想的艺术家；一个形成新习俗或接受新迷信活动的社团；被设计用于发展赢棋新策略的计算机；发展各种方法来使本种族和谐地生活在一起，并和地球上其他生物和平共存的人类。
与量子力学的现代诠释及复杂性与简单性的意义方面的研究一样，关于复杂适应系统与它们的共同性质的研究也取得了稳定的进展。为了促进关于这类问题的学科间研究，我曾经帮助在新墨西哥的圣菲建立了圣菲研究所。在伯利兹（Belize）与细腰猫的相遇，使我更强烈地认识到我和我的同事在更好地理解简单与复杂，宇宙与个体，自然的基本规律与我一直所喜爱的、关于地球方面的特殊学科等等之间的关系上所取得的进展。对这种关系的性质了解得越多，我就越想把自己的想法与感受告之于众，一吐为快。我平生第一次产生了想写一本书的强烈愿望。第二章 早期的思想
这本书的题目来源于我的朋友亚瑟·斯策（Arthur Sze）所写的一首诗中的一行。亚瑟·斯策是一位伟大的美籍华裔诗人，住在圣菲。我是通过他的妻子，多才多艺的霍皮（Hopi）编织工拉玛娜·萨吉斯特娃（RamonaSakiestewa）结识他的。那行诗是这样写的：“夜晚徘徊的美洲豹，与夸克的世界息息相关。”
夸克是基本粒子，是原子核的组成单元。我和另外一位理论物理学家分别预言了它们的存在，并由我给它们取名为夸克。在本书的书名中，夸克象征着支配宇宙及其中的物质之发展变化的简单而基本的物理规律。可能在许多人看来，“简单”一词并不适用于现代物理学。这是一种错误的想法，事实上，本书的目的之一，就是要说明“简单”怎样适用于现代物理学。
美洲豹代表我们周围世界的复杂性，尤其是复杂适应系统所显示出来的那种复杂性。在我看来，亚瑟塑造的夸克和美洲豹的形象完全表达了我所称之为简单与复杂的自然界的两个方面：一方面，是关于物质和宇宙的基本物理规律；另一方面，是我们直接观察到的包括我们自身在内的世界之纷繁的结构。而且，正如夸克象征着那些一经发现，即受到人们全面审视的物理规律一样，美洲豹是那些难以捉摸的复杂适应系统的一个暗喻，至少我觉得是这样。只是它始终拒绝让我们仔细观察，尽管它那刺鼻的气味在灌木丛中远远地就能闻到。
那么，我小时候是怎样迷上博物学这样的科目呢？后来为何又成为了一个物理学家呢？
一个好奇的孩子
我的启蒙教育得归功于我的哥哥本（Ben），他比我大9 岁。我3 岁的时候，他就教我认阳光饼干盒上的字。他还引导我进行鸟类、哺乳动物的观察和昆虫、植物的采集。我们住在纽约市，主要是在曼哈顿。但即便是这样的地方，也还是有可能进行自然现象研究的。我觉得纽约是一片被严重砍伐的铁杉森林。我们大部分时间都呆在布隆克斯（Bronx）动物园北边一片未被破坏的小树林里。其他幸存的动植物栖息地分别在这样一些地方：比如里面有淡水沼泽的范康特兰德公园；拥有沙滩和盐沼的斯塔顿岛的新村地区；甚至包括我们附近的中央公园，那里有许多有趣的鸟类，特别是在春秋两季的迁徙期间。
我开始意识到自然的多姿多彩，及这种多样的自然得以组织成一个整体的惊人的方式。如果你沿着沼泽的四周散步，看见一只北黄喉莺或听到它们啼叫“维契托，维契托，维契托”，你就知道，有可能还会发现另一只。如果你挖出一块化石古物，你就可能在附近再碰到另一块同样的化石。成为物理学家之后，曾经有一段时间我在思考，物理学的基本规律如何为这些现象的解释奠定基础？结果表明，答案与量子力学中处理历史的方式有关，而最后的解释依赖于宇宙的早期状态。但是，撇开这些深奥的物理问题不说，不那么深奥的物种形成问题作为生物学现象，的确值得好好地思考。
物种的存在绝非一件平常的事情；而且它们并不像人们有时声称的那样，只是生物学家头脑里的加工品。伟大的鸟类学家、生物地理学家恩斯特·梅伊尔（Ernst Mayr），作为一位新几内亚的年轻研究人员，他喜欢描述栖息在他工作的那个山谷中的127 种鸟，但当地部落里的人们只能数出126 种。他和他们数目不同的唯一差别在于，他们将两种极相似的吵刺莺混在了一起，而恩斯特接受过科学训练，能将两者分辨开来。比这种不同人们之间的一致性更有趣的是，鸟类自己也能识辨出它们是否属于同一种类。不同种类的动物通常不会进行交配，如果万一发生了交配，当然这是极罕见的事，产生的杂种将可能没有繁殖能力。事实上，关于物种构成的成功定义之一就是，不同物种的成员之间没有普通方法能使基因进行有效交换。
早年在大自然中散步的经历给我留下深刻印象的是，我们看到的蝴蝶、鸟和哺乳动物确实有着严格的分类。如果你出去散步，你会看到歌雀、泽雀、田雀和白喉雀等各种各样的麻雀，但你不可能看到任何介于某两个种类之间的麻雀。关于某两个群体是否属于同一种类的争执主要在如下的情况下发生，即当它们在不同的地方被发现，或它们属于不同的时期，并且至少其中一种是以化石的形式存在。本和我喜欢谈论物种如何通过进化而全部联系在一起，如同进化“树”上的叶子，上面有东西可以表示树的结构诸如属、科、目等分类。两个不同物种之间的关系到底有多近，取决于它们须沿着进化树向下搜寻，看在什么地方才能找到一个共同的祖先。我和本并不是只局限于户外的活动。我们还去参观艺术博物馆，包括那些陈列着大量考古文物的博物馆（比如大都会艺术博物馆），和那些陈列着中世纪时期欧洲一些物件的博物馆（如修道院）。我们也读历史书。我们学会了认读用埃及象形文字写的碑文。我们出于好玩而学会了拉丁语、法语和西班牙语的语法。我们注意到法语和西班牙语쒵词汇（及英语中许多外来词）是如何由拉丁语演化而来。我们阅悉了印欧语系，并得知拉丁语、希腊语和本土英语中的许多单词有着共同的词源，并具有相当规则的变换规律。例如，英语中的“salt”对应于拉丁语中的“sal”和古希腊语中的“hals”，而英语中的“six”对应于拉丁语中的“sex”和古希腊语中的“hex”；英语和拉丁语中的起首字母s 与我们用“h”表示的古希腊语中的重鼻音相当。这是又一种进化树，语言进化树。
历史过程，进化树，有组织的多样性和个体变异共存于我们的四周。在探讨多样性的过程中，我还得知，人类的活动在很多情况下正对这种多样性构成威胁。本和我是早期的自然风景保护主义者。我们痛心地看到纽约周围为数不多的、还算得上的自然区正变得越来越少，比如，一些沼泽就被人们排干填平。
本世纪30 年代的时候，我们就已经深刻地意识到地球的有限性，人类活动对动植物群体的侵犯性，以及人口限制、水土保持和森林保护等等的重要性。自然，当时无论从态度上还是实际应用中，我都还没有将所有这些改革的必要性，同人类社会在全球范围内的进化联系在一起，尽管这正是我当今看待这一问题的方式。但即便是那时，我也确实有过一些关于人类将来的想法，尤其是在教科书与韦尔斯（H．G．Wells）的科学探险故事的影响下，这种想法越来越引起我们的关注。
我喜欢读韦尔斯的小说，也常常贪看短篇小说集，而