幼年时代的查尔斯生长在这样的家庭里，天天受到科学文化的熏陶，很早就萌发了对自然奥秘的向往。不过，查尔斯最感兴趣的不是读书，而是学着外祖父那样收藏珍宝，他的珍宝不是别的，却是他自己喜爱的植物标本和生物制品。他常常到河边钓鱼、上树掏鸟蛋。不过，他钓鱼不是为了制作佳肴，而是为了鉴赏不同的鱼类品种，他掏鸟蛋时，同样的鸟蛋只取一个，他的目的是为了观察鸟蛋是怎样变成鸟的。达尔文把大自然当作课堂，他最喜欢的就是在野外观察蝴蝶、蜜蜂、蚂蚁之类的昆虫的生活习性，有时蹲在地上，一蹲就是一下午。他爱好旅行，一边行走一边捉些小动物、采集植物标本。由于他把心思用在生物学方面，难免影响学校功课，为此往往遭到老师和家长的训斥，把他看成淘气的孩子。16岁时，父亲让他到爱丁堡大学学医，可是他发现自己没有当医生的天赋，因为他一见血液就浑身发抖。然而就在学医期间，他对生物学有了透彻的了解。他经常阅读法国生物学家拉马克（1744－1827）等人的著作，其中《动物学哲学》一书对他很有帮助。书中以大量的事实论证了拉马克提出的“用进废退”和“获得性遗传”两条基本原理。所谓“用进废退”，指的是动物经常使用的器官会比较发达，不常用就退化，而“获得性遗传”则是指后天获得的新性状有可能遗传下去。这里面基本的思想就是生物进化。在他大学三年级时，写成了两篇生物学论文，一篇讲述他发现的一种人们以为是“卵”的幼虫，另一篇却相反，是他发现了人们通常认为是幼虫的卵囊。由于达尔文在生物学业余研究中的成绩突出，还被同学们选为“普林尼学会”的秘书。

    然而，进化论作为一种思想在19世纪开始时仍然是不确定的。地质学家正在辩论地球演化的问题，这些讨论自然而然地和生物进化的问题手拉手地进行。化石提出了问题，退化器官抓住了想象。但这是一个爆炸性的事项。对于这个时代，提出这样的问题有如伽利略时代提出哥白尼学说一样的危险。肯定地说，进化的思想必然会引起愤怒。

创建地质匀变理论的查尔斯•赖尔（Charles Lyell）就曾经被这一思想吸引，但是他宁可把它搁置一边，至少开始时是如此。1836年，他给天文学家约翰·赫谢尔写道：

“关于新物种的起源，我非常高兴知道您认为也许是通过中介原因的干预进行的想法。我宁可不作推断，觉得不值得为只是猜测的事情咬文嚼字而去冒犯某些人。”

这种想法也体现在查尔斯·达尔文身上，在他的事业开始时，他根本没有打算要证明这一类观点。

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