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1838年底以前，达尔文的伟大成就进人最核心的部分——进化论和它的运行机制，自然选择。达尔文的真知灼见立足于一系列相互关联的事实、思想和观察：
●地球历史绵延数百万年（依据赖尔和其他科学家的论证；证据是达尔文的野外地质学）。
●物种是变化的，或者易于变化（由伊拉兹马斯和其他早期思想家提出；证据是久已灭绝物种和存活的物种之间的联系以及新家畜品种的培育）。
●生物群体与母源物种隔绝时产生变异（加拉帕戈斯群岛的鸟类）。
●全球大环境和地方小环境不断变化；生命必须适应不断变化的环境（化石和其它地质学证据）。
●单个生物体出生时，带有某些细微的变异（常识；动植物培育者遵从的规则）。
●生物体的特征被后代继承（常识；动植物培育者遵从的规则）。
●生命是生存的斗争（马尔萨斯）。
●帮助生物体适应环境和生存的变异不断遗传，最后新物种通过自然选择进化出来（达尔文）。
达尔文没有匆忙公布自己重大的新理论。恰恰相反，在随贝格尔号出海考察动物和地质时，在和爱玛结婚时，在达温宅定居时，达尔文默默地收集关于物种的资料。达尔文的笔友和科学界伙伴知道他在进行物种研究，但谁也没有想到，他是如此坚定地相信物种是不断变化的；或者说，他早已形成了一个能够解释新物种是如何形成的理论。时间不断流逝，达尔文对自己的秘密守口如瓶。
第五章 “魔鬼牧师”
1842年，达尔文写完一份长达32页的概要，阐述了他对进化和自然选择的思考。两年以后，他对此进行了更为细致深入、长达231页的论述。1844年的手稿共分为两部分：在第一部分，达尔文讨论家养生物和野生生物的变异，描述了自然选择发挥作用的方式；在第二部分，他回顾了历史上支持和反对自然选择的争论。当时，达尔文还没有准备发表他的学说，但他深知，这个学说必将代表“科学上的重要一步”，不愿看到它没有发挥应有的作用。他嘱咐爱玛：一旦有一天，他突然死去，务必将这些关于物种的手稿交给一位科学界的同事，以便使这项研究继续进行。达尔文建议，赖尔、亨斯洛、胡克都是合适的人选。他最终决定，向三个人中的最后一位，年轻的植物学家胡克，展示自己的物种进化学说。
1844年二月，胡克刚从南极洲航行归来，达尔文就写信给他，说自己一直在为一项“非常狂妄”的工作搜集事实论据。他继续写道：“希望的曙光已经来临，我几乎可以确定（这与我开始时的论点正好截然相反），物种并不是永恒不变的（这就像坦白自己是个杀人犯）——我认为，我已经找到（这还是一种假设）物种灵敏地适应各种不同环境的简单方式。”后来达尔文又将他231页的理论概要寄给胡克。一开始，胡克对此学说深表怀疑。像当时许多人一样（包括科学家和非科学家），胡克也认为，物种是永恒不变的、或者是一成不变的。但是，细致地研读达尔文的手稿，以及其后的年月与达尔文无数次长谈之后，胡克最终相信，达尔文的学说是正确的。
即使胡克相信进化论以后，达尔文依然不想公开发表他的学说。事实上，直到1859年，也就是在他的理论形成整整20年后，达尔文才公开发表了关于进化论和自然选择的思想。因此，围绕达尔文的事业最让人迷惑不解的历史之谜是：为什么他要等这么多年后，才将他的进化论学说公之于世？
1851年的查尔斯·达尔文。达尔文发表的一系列贝格尔号航行期内的博物学著作，确立了他作为科学家的地位，但是大约一直到十年以后，他才开始公开发表关于进化论和自然选择的激进思想。
1844年，爱丁堡书商罗伯特·钱伯斯（RobertChambers，1802－1883）出版匿名书籍——《造物遗痕》，或许我们可以从这部书遭受的命运，找到揭开谜底的一个线索。这部作品包含了相当数量不严密或者不精确的科学知识，但是最重要的是，它提出了这样一个论点：宇宙——包括生物体的所有物种——都是依据自然法则进化的。作者并没有解释，进化为什么会发生，又是怎样发生的，只是说它早就开始进行了。他声称，所有生命都是互相联系的；新的物种通过自然进化产生，而不是通过神的创造；物种随着时间的变化而变化。这些观点使这部书颇受争议，以至于罗伯特·钱伯斯从来不敢公开承认，《造物遗痕》是他写的。这部书的作者一直是众多学术聚会普遍流行的热门猜测话题。虽然最后有人知道或者怀疑钱伯斯是真正的撰稿人。这部书并没有否认上帝在进化历程中的指引作用——实际上，书中的语气充满对宗教的崇敬一一但是，由于它威胁了《圣经》的生命观，教会和主流科学家们仍然对此书大加蔑视、大力贬毁。
十九世纪四十年代，关于物种进化的著作《造物遗痕》招致轩然大波。作者深知这部书会颇受争议，将其匿名发表。达尔文忧心忡忡，担心成为类似争论的焦点。
进化论思想不仅仅是简单地违背《圣经》中上帝创造世间万物的故事，它带来了唯物主义的“幽灵”，这使当时的维多利亚社会极为不安。对许多人来说，唯物主义——宇宙的运行可以用物质和自然法则来解释的信仰——意味着上帝的存在不再是必不可少、无可辩驳的真理。
虽然许多人觉得信仰上帝和信仰进化论之间没有什么矛盾，仍然有些人感到他们的信念已经开始动摇。著名诗人阿尔弗雷德·丁尼生（AlfredTennyson）便是后者中的一位。1850年，丁尼生发表长诗《纪念》，这首诗后来成为维多利亚时代最受欢迎的诗作之一。它的灵感部分来自《造物遗痕》这本书。诗中，丁尼生深切悼念死去的朋友。为了制造绝望的情绪，他使用从博物学和对进化论的争论中得到的意象，强调自然世界的无情。这首诗最脍炙人口的意象是“自然，血红的牙齿和利爪”。后来，这句话被许多人广泛引用，作为概括达尔文“适者生存”学说的流行语。丁尼生无比哀伤，描写了埋葬在悬崖中的化石，自然只是冷酷无情地喊道：“成千上万种生物业已消失：我什么也不在乎，一切终将灭亡。”尽管有这么多荒凉的意象，在某种程度上，《纪念》一诗还是对进化论表示赞同。因为作者在诗中描绘，总有一天，人类会以精神进化的模式向前发展，而他死去的朋友将成为这种更高级存在的一个典范，这使他感到莫大的欣慰。
《造物遗痕》一书引发的骚动不安使达尔文清楚地意识到，他的更为深入细致的进化论学说定会掀起狂风暴雨似的争议。由于天性温和羞怯，达尔文不想成为公众议论的焦点，他也不想因此给他深爱的人们，特别是爱玛，带来痛苦。在他们结婚的前几年，爱玛特别担心天堂会因达尔文的非正统思想将他拒之门外。她曾给达尔文写过一封感人肺腑的信，谈到她非常害怕俩人会在天堂永远分离。达尔文一直把这封信带在身边。后来他写道，自己曾经无数次狂吻这封信，也曾经无数次为它而哭泣。达尔文本身从来没有很深地信仰基督教，随着自然选择学说的逐渐形成，他的基督教信仰也慢慢消失了。1851年，女儿安妮在饱经痛苦后惨然去世，使达尔文彻底抛弃了残留的基督教信仰。后来达尔文称自己是不可知论者，怀疑但并不断然否认上帝的存在。虽然直到生命的最后一刻，爱玛也一直信仰基督教并且保持去教堂的习惯，也逐渐容忍甚至支持丈夫的工作——毫不掩饰地、真诚地，对他研究的细节充满了兴趣。
安妮·达尔文是查尔斯和爱玛的大女儿，十岁时不幸死去。她的夭折摧毁了达尔文对基督教最后残存的信仰。
除了害怕争议外，科学上的原因也使达尔文推迟了学说的发表。观点颇受质疑，这个事实意味着整个理论必须建立在强有力的证据之上。由于达尔文想预见到一切可能的反对意见，在它们出现之前就将其击败，因此他感到需要更多的时间，列举更多的事实和例证来支持自己的论点。因此，虽然达尔文一直在收集关于这方面的资料，计划未来某一天将这个课题写出来，1846年，在完成最后一本地质学著作后，达尔文并没有立即着手写作关于进化论的书籍，而是决定，不久的将来需要着手一项新的工作：细致地观察、研究某一特殊的生物群落。这个方向由胡克引导，他提醒达尔文，生物学家应该通过全面深人地研究一群关系紧密的物种，来展示自己的专业理论知识。达尔文认为，如果能首先证明，自己是一个严肃认真的解剖学家和生物学家，而不仅仅是一个收集者和观察者，进化论学说也许更加易于被人们接受。也许正如一些传记家暗示的那样，达尔文乐于将进化论引起的争议往后延迟。无论如何，1846年达尔文开始的研究工作使他获得了许多物种之间互相联系的知识。
达尔文精心研究的对象是藤壶和海居甲壳类动物，它们坚硬的外壳在岩石丛、桩状物、其它海底表面，甚至船壳上堆积，厚厚的坚硬表面使在水中航行的轮船不得不放慢速度。从贝格尔号航行中，达尔文带回几种非常有趣的藤壶动物，急切地想要解剖和描述它们。与达尔文的许多事情一样，这项工作规模巨大，远远超出他最初的预想。由于热切希望研究全面细致，达尔文通过邮寄与别的博物学家交换标本，解剖，画草图，描绘许多他做梦都没想到会存在的藤壶物种，最终在藤壶动物上整整花费了八年的光阴！达尔文的孩子是在堆满藤壶动物的家中长大的；有人曾无意听到达尔文的一个孩子这样问他的玩伴：“你爸爸在哪儿研究他的藤壶？”
后来，约瑟夫·胡克告诉弗兰西斯·达尔文，他父亲在开始做这项研究之前，很早就开始留意藤壶动物。十九世纪四十年代后期，达尔文在信件和笔记中提到他的研究项目时，也时常称那些藤壶动物“我可爱的藤壶们”。然而，年复一年，这些小小的甲壳类动物对达尔文失去了原有的魅力，他开始叫它们“这些老不死的藤壶”。1852年，他和表弟威廉·达尔文·福克斯开玩笑说：“我恨死藤壶了！我对它们的厌倦没有人比得上，即使是水手对缓慢行驶船只的厌恶，也不及它的万分之一。”1855年，达尔文终于完成了这个庞大的研究项目。出版了四本厚厚的关于存活藤壶和化石藤壶物种的著作之后，达尔文立刻被奉为这个领域的世界级权威人士。直到今天，他关于藤壶动物的书籍，依然被奉为这个领域最重要的著作。
在八年的藤壶研究中，达尔文绘制的大量解剖图中的一部分。一些历史学家认为，关于藤壶的研究课题是达尔文推迟发表进化论会招致混乱迷惘的一种方式。
对于达尔文和他的家庭来说，研究藤壶的八年也是极不寻常的八年，发生了许多重要的事件。有些事情令人愉快：比如，与托马斯·赫胥黎新建立的友情；1853年，因对自然历史的贡献获得了皇家学会授予的奖章。但是，这几年中也发生了一些悲痛的事情：1848年，父亲去世；几年后，女儿安妮也随之而去。由于父亲罗伯特医生的疾病及逝世，达尔文极度悲痛，健康状况极度恶化。1848至1849年，达尔文卧床不起长达数月。还未来得及从失去父亲的伤痛中恢复过来，他最疼爱的女儿安妮又因胃病病倒，长期呕吐不止。达尔文带她去了一个健康中心，找到最好的医生为她治疗，但是这一切都毫不奏效。安妮一天天衰弱下去。守候在她的床边，达尔文悲伤欲绝、泪如泉涌，写信给在家中照料年幼孩子的爱玛说：“我多么希望你现在能够见到她，这是个完美的小天使，你不知道现在她有多温柔、多耐心，那么满怀感激——感谢上帝将她赐予我们，但现在听到她的声音真是令人难受——可怜的小家伙。”经过了长时期的折磨，安妮日渐衰弱下去。1851年春天，她终于也离开�