【序章】科學的黎明：定居的文明社會使科學發展成為可能

這預計會是連載一陣子的科學史文章，我將順著歷史的脈絡介紹人類這千萬年來的思考之旅，並持續到近代的科學革命為止。然而在撰寫這系列文章時遇到的第一個瓶頸就是，該怎麼開始這段故事？

我不是歷史學家或考古學家，只是從曾經看過的科學史相關書籍、國內外介紹科學史的期刊和文章、還有大學時修習的科學史通識課等等，盡可能地整理出自己的一套脈絡來闡述這段過往。對我來說，在受惠於現今科學的結晶所帶來的便利的同時，去了解人類與科學的發展進程實在是非常必要也再有趣不過的事，科學史就是這麽的令人著迷。

關於我讀科學史的理由可以看這篇文章：〈為什麼要讀歷史？〉

如果要從現代人「智人（Homo sapiens）」的起源來談起，目前發現的最古老化石是在衣索比亞發現的幾塊顱骨與長骨，可以追溯到約20萬年前。但工具的使用並不是從智人開始，我們所熟知的舊石器時代「人類」不只有包含智人，還有許多種人猿，像是著名的「露西」就是生活在約320萬年前的「阿法南猿（Australopithecus afarensis）」。儘管不屬於人屬（Homo），他們已經能完全直立行走，也能夠製造簡單的石器，更別說後來的「巧人（Homo habilis）」與「直立人（Homo erectus）」。

這些不同物種和現代智人的關係還眾說紛紜，普遍認為是從直立人演化而來，所以人類的起源是非洲基本上沒有爭議，但後面的故事就有待釐清了，像是「尼安德塔人（Homo neanderthalensis）」一說是與智人平行但被淘汰的物種，一說是歐洲人的祖先。有趣的是，這些早期人類在短短幾百萬年就演化到難以看出彼此的關係，相較之下昆蟲等其他生物的樣貌經過千萬年都沒有太大的變化。對解剖學有基本認識的讀者應該都知道生物的結構和功能是相輔相成的，這樣顯著的化石結構差異正暗示了在這段期間人類的行為有相當劇烈的改變。

不論究竟真相為何，我們可以確定的是現在的智人在這場物種較勁中脫穎而出，是哪一種「人」為這近百萬年來的人類文明發展揭開序幕都無所謂，我們都是承襲了這股意志的現代「人類」。

所以接下來除非我特別說，不然我所指的「人」、「人類」等詞都不是特指智人這個物種，重點將放在智慧與技術的發展，但這最後勢必會導向如今唯一存活下來的人屬，也就是我們這群現代智人。

那麼現在，就請你先想像自己置身於數百萬年前的原始環境，讓我來帶你重現這段漫長的過往吧⋯⋯。

在距今約三百萬年前到約一萬年前的「舊石器時代」，原始人類就懂得將石頭或骨頭作為工具使用，並利用火來煮熟食。之後因為手掌骨骼的發展（如拇指變長）讓石器的使用變得更加精細，人們開始懂得磨製而不是靠單純的敲打，被稱為「新石器時代」（這時候已經只剩智人）。這些描述想必讀者們在國高中時都在歷史課本上看過，且在許多介紹文明起源的書籍都有非常鉅細靡遺的介紹和考古證據，因此我就不對這部分多加描述。這裡我想點出的是，我們可以從這些工具的使用方式來推敲原始人的思維，進而想像他們的行為與生活。

試想，一個什麼都不懂而只靠本能在行動的原始人是怎麼發現可以使用自己雙手以外的工具的呢？首先他當然要騰出雙手，也就表示逐漸開始往直立的方向發展，而且手掌的拇指也更明顯分離其他手指才能更精巧地去做抓握的動作；再來可能是因為偶然、或是大腦發展到足夠程度後突然的靈光一閃，而注意到了地上的尖石或骨頭碎片看起來很像肉食性動物用來撕裂獵物的利牙，抑或者是在碰巧撞碎的石塊中發現各式各樣的形狀，因此嘗試自己敲擊它來進行塑形。大自然中本有許多物理現象可以被原始人們觀察到，當累積到足夠的經驗後產生了基本的物理直覺一點也不奇怪。

有了第一個嘗試使用工具並獲得成功的原始人之後（比如說狩獵或敲開果實等），有學習能力的其他人看到自然會開始效仿，而為了更有效地使用石器，人們開始對敲擊的結果有更多想像，因而製造出更多樣的狩獵工具，甚至是注意到可以用磨製的方式來更精密地塑形，由此可見這些思考和手作能力的形成其實相當自然（大腦演化到足夠的複雜程度而足以處理這些資訊的話）。

不只是石器，在舊石器時代的人也已經懂得利用天然的素材做出石斧、魚鉤、魚叉、獨木舟等工具，還有或許是因為保暖的需求，或是為了隨身攜帶製造出的工具而設計出了衣服。穿著在身上的小工具或許也因此產生了對美感的要求，而有了各式各樣的飾品。

這些行為變化的關鍵因素為何？「行為」當然不會留下考古的痕跡，我們只能對發現的工具、或是牙齒和頭骨等結構來推測（例如枕骨大孔的位置可以看出直立程度、牙齒形狀或卡在其中的殘留物可以推測草食或肉食），結合了眾多資訊後才能推想可能的行為甚至是否有社會結構的產生。之前我看到的一個很有趣的推論，關於「獵人」文化是如何形成：「早期的南猿從草食轉為雜食，肉類的蛋白質能更有效率地提供所需的養分，所以省去了大部分採集果實的時間，省下的時間讓他們可以對更大的生物動腦筋，結合了當時懂得使用的粗糙石器等開始形成一些初步的狩獵策略，生活在一起的南猿也開始懂得合作，因而需要發展出簡單的語言，這樣的生活模式促進了腦部的發展，人類之所以有理性可以抑制本能的欲望也是因此而訓練出來。」

或許是因為人們追逐著獵物的足跡，又或許是非洲的氣候變遷使然，讓早期人類決定離開自己的家園。生活在100萬年前左右的直立人就已經開始往外遷徙，例如北京周口店發現的「北京人」就是約40萬年前的直立人的亞種，他們居住的山洞有相當厚的灰燼，顯示有刻意保存火種的跡象，直立人能夠使用「火」來禦寒的能力讓他們得以度過更新世的數次冰期。請注意是「用火」而不是「生火」，是否有生火的技術不知道，有可能只是將取回來的野火火種一直妥善保留。

話說北京人是否是現今中國人的祖先，就跟尼安德塔人是否是歐洲人的祖先一樣存有爭議了。因為在直立人之後於非洲出現的智人也進行了一系列的大遷徙，如下圖的早期人類遷徙路徑。

前面說到我們找到的最古老智人出現在20萬年前，從直立人到這之間的漫長數十萬年內的詳情目前不得而知，我們只知道活下來的只剩這遍佈於世界各地，並懂得使用火與各式各樣的工具的智人。而後大約在11萬年前歐洲迎來了更新世的最後一次冰期，並一直持續到約1萬年前，好在直立人祖先早已掌握禦寒的技術，這點困境應該對智人們來說不成問題。

但這些腦容量更大的智人，不知動機究竟為何，竟在洞穴裡畫起了藝術創作。藝術的起源至今仍是個謎團，先前尼安德塔人也有在工具上刻畫圖案的紀錄，人類是從何時起又因為什麼原因而發展出了藝術細胞目前尚未有定案。不過為何這時期的智人要在特地跑到洞穴深處，描繪著在大地上奔馳的馬與牛呢？

有人說這揭示了人類對萬物的敬畏之心，有人說這是為了重現狩獵的場景，警示人們這些動物的危險性。可能我比較感性一點，我覺得或許是他們在長年大雪紛飛的冰河期，忍受著飢寒交迫躲在昏暗的洞穴裡，面對遙遙而無終期的惡劣天氣，試著回憶起的往日勃勃生機。

距今約一萬年前結束了最後一次冰河期，終於進入相對溫暖的全新世。不知道你是否能想像以下如此光景？這些原始人們好不容易熬過長年累月的寒冷，終於聽見了鳥鳴、嗅到了空氣中逐漸復甦的生命力。他們走到山洞外，放眼望去是溫暖的陽光灑在冰雪消融的大地，且點綴著零星綠意、流淌著潺潺小溪。這時某個人用粗糙的語言向身邊的夥伴提議道：

「要不，我們就住在這裡？」

前面最後一小段似乎腦補成分多了點，但考慮是否定居這件事的確是此時人類開始思考的問題，文明社會正是在這之後開始出現。

一個文明若要形成，必須得脫離漂泊不定的生活，選擇一處定居，建立一個能夠自給自足的社會體系。因為當你過著不斷遷徙的生活，你不可能隨身攜帶大量的生活所需物品，你得時時留意糧食是否所剩無幾，光是幾天後的日子過不過得下去可能都得讓你操心。但要生活在固定地點肯定會面臨許多困境，當務之急就是糧食有限的問題，因此「農耕」的技術就在此時出現。

在這之前近東地區人類早已有收割野麥（應為Triticum urartu），然而在冰河期後恢復生機的環境下，許多植物彼此自然混種，此種野麥和山羊草屬（Aegilops）的某種植物混種形成了種子更加圓潤的「二粒小麥（Emmer，學名為Triticum dicoccum）」，這種混種小麥有好一陣子是人們的主要糧食，而且種子成熟後，頭部會自然破裂讓種子散落或隨風自然散播，人們似乎因而從中逐漸學習到小麥的繁殖方式，開始刻意人為進行栽培。

順帶一提，野麥和山羊草都是7對染色體的二倍體（共14根染色體），雜交後成為四倍體（28根染色體），由於是異源多倍體，來自兩物種的染色體通常不會彼此配對造成混亂，所以產生的子代保有稔性。若是同源多倍體（如現代的三倍體無籽西瓜）則往往不稔。以上這段話如果看不太懂沒關係，我只是講給可能在閱讀本文的高中三類學生聽，植物多倍體的現象比起動物可是非常普遍的。

人們開始種植二粒小麥後，隨著時間逐漸演化而開始有被馴化的跡象。雖然沒有變成不同的物種（有點像狗也是狼的亞種，但兩者依然是同種），它的種子開始不會自己散落了，似乎在配合著人類行為方便我們收割，反正我們也會幫它們進行種植的工作。

之後二粒小麥又和另一種山羊草屬的節節麥（Aegilops tauschii）混種，產生了更加耐寒的新物種，它就是現今被拿來製作烘焙食品的普通小麥（Triticum aestivum）！（所以它是六倍體，有42根染色體）

農耕不只解決了定居的糧食問題，更促進許多便於使用的農業工具發展，例如讓牛與驢拉動的犁。從出土的文物可以看到這段時間的人們為了增加生活品質而發揮的各種創意，這想必也會是刺激人們思考的關鍵原因之一。提醒一下，這個時期是用更加精緻的磨製方式製造石器的「新石器時代」，我們的歷史課本將此時農耕技術的發明稱為「農業革命」，甚至因為開始定居出現了許多城市遺跡而稱之為「城市革命」，不過這一系列的革命可不止如此而已，而是人類這整個生物全面且徹底的改頭換面！

有城市就有建物，建築的發展也是古人發揮創造力與想像力的一大空間；農耕雖然讓我們對自己的命運有更多主導權，但依然得順應季節來播種與收成，因而需要掌握其中變化的規律，天象觀測與曆法開始出現；當人開始累積了大量物資，左鄰右舍又有其他人長期與你一同生活，你會開始在意物品的所有權，開始計較誰付出了更多勞力或坐擁多少財物，你需要有基本的算數能力，並思考社會的法律制度，社會階級自然也開始形成；當你定居在一處之後開始會在特定地點固定生火煮食，很有可能因為如此讓人們發現不斷進行加熱可以燒製出更加堅固的陶器，甚至更進一步發現意外被冶煉出的粗糙金屬，啊不過這一部份我打算留到後面談四大古文明時再一併訴說。

前面談過了植物的馴化，最後再稍微來談動物的馴化。

最早被人類馴養的動物就是狗，至少在一萬年前就已經是人類狩獵時的好夥伴。但為什麼會形成這樣的合作關係呢？目前最常看到的說法是：不是人將狼馴化成狗，而是狼馴化了自己。

事情可能是這樣發生的：人類開始定居的農耕社會能夠供應大量的糧食，人口因而逐漸上升，多人生活的環境就有大量的食物來源與垃圾堆積，嗅覺靈敏的狼群受到人煙的吸引爭相前往覓食。人們在一開始會驅趕來路不明的野獸，願意嘗試親近人類的狼相較於不友善的狼當然就更有機會生存，比起在野外遊蕩，人類住處肯定有更加穩定的食物來源。或許是注意到了狼對食物的需求，又或許是剛好遇上了格外親切的狼，人們發現了狼群的高度服從以及看得懂人類簡單手勢的聰明才智，因而逐漸養起了這種忠誠的四足動物（話說這算天擇還是人擇？）。

也因為有充足的糧食，人類才有餘力發展畜牧業，養起作為肉食供應的豬與羊，還有負責出力農耕的牛與驢。而當初沒有決定要定居的先人們的後裔，或許看到了人們與動物共存的生活方式並加以效仿，因此在這時也開始出現遊牧民族。不過倒也有可能是反過來由定居的人們去向長時間在野外奔走的人們學習如何和動物交流，總之文明社會的畜養行為以及遊牧民族兩者都是在差不多這時期同時出現並共存的。

我想本文說到這裡應該已經能讓讀者體會到，人類是如何從在野外閒晃的一群野獸，逐步成長為坐在房裡思考並想像的文明人，正是這樣的轉變，讓接下來的人類社會發生了前所未有的劇變。過去幾十萬、幾百萬年我們始終在地表摸索石頭、在荒野追逐野獸，然而在文明社會出現後不到一萬年後的現在，我們竟飛上了天空、登上了月球、突破天際前往浩瀚無垠的宇宙探索。

「不鳴則已，一鳴驚人。」說的正是如此，對吧？