站在科學知識浪潮的最前沿：英國科學家查爾斯·高爾頓·達爾文 *

范科苑，尹曉冬

（首都師范大學 物理系，北京 100048）

英國達爾文家族是一個聲名顯赫的科學家族（圖1）。其家族始于18 世紀的伊拉斯謨·達爾文（Erasmus Darwin，1731-1802），他著有詩歌《植物之愛》（Loves of the plants）以及很多傳統科學著作，他將瑞典植物學家林奈（Carl von Linné，1707-1778）的植物分類命名方法通過詩歌的方式表達出來，是早期提出類似演化觀念的學者之一。［1］伊拉斯謨·達爾文的兒子羅伯特·韋林·達爾文（Robert Waring Darwin，1766-1848）是一個醫生，眾人所熟知的查爾斯·羅伯特·達爾文（Charles Robert Darwin，1809-1882）就是他的兒子、伊拉斯謨·達爾文的孫子。查爾斯·羅伯特·達爾文的表弟弗朗西斯·高爾頓（Francis Galton，1822-1911）是位探險家和科學家，他嘗試從遺傳的角度研究個別差異形成的原因，開創了優生學（Eugenics）。

圖1 達爾文家族的家譜（據[2]修改）

這位世界著名的生物學家查爾斯·羅伯特·達爾文有10 個孩子，其中5 個是兒子。次子是在天文學領域頗有成就的喬治·霍華德·達爾文（George Howard Darwin，1845-1912），他曾提出一個假說來解釋月球起源（分裂說）；第4 個兒子倫納德·達爾文（Leonard Darwin，1850-1943）是英國政治家、經濟學家和優生學家，曾是統計學家和進化生物學家羅納德·艾爾默·費舍爾①羅納德·艾爾默·費舍爾（Ronald Aylmer Fisher， 1890-1962），英國著名統計學家和遺傳學家，現代統計科學的奠基人之一。（Ronald Aylmer Fisher，1890 -1962）的導師；最小的兒子賀拉斯·達爾文（Horace Darwin，1851-1925）是位工程師，專門從事精密科學儀器的設計和制造。喬治·霍華德·達爾文的兒子（生物學家查爾斯·羅伯特·達爾文的孫子）就是文章所要闡述的查爾斯·高爾頓·達爾文②查爾斯·高爾頓·達爾文（Charles Galton Darwin，1887-1962），后文中除了特別標注，皆指C.G. 達爾文。［2］（C.G. 達爾文，圖2）。C.G.達爾文和凱瑟琳·彭伯（Katharine Pember）于1925 年結婚，婚后養育了5 個孩子，其中有4 個兒子、1 個女兒（圖1 只列了他的4 個兒子）。

圖2 達爾文肖像[3]

1 查爾斯·高爾頓·達爾文生平

1.1 早年的C.G. 達爾文(1887-1908)

C.G. 達爾文于1887 年出生在劍橋的紐納姆田莊（Newnham Grange），孩童時期的C.G.達爾文與其他孩子沒有太大差別。他與達爾文家庭成員在劍橋的生活由他姐姐記錄在回憶錄中，回憶快樂、美好而又獨特，回憶錄里的C.G. 達爾文是“一個開朗活潑、充滿活力的大男孩，幽默風趣，對胡說八道不屑一顧”。他和父親討論質數和電子，給同齡人留下了深刻的印象。他還記得自己被一個妹妹拿著叉子在花園里瘋狂地追著跑。［3］69

無憂無慮的童年生活過得很快，隨即到了上學的年紀。C.G. 達爾文先在圣費斯預科學校（The St Faith′s prep school）讀了兩年，然后拿到獎學金去馬爾堡學院（Marlborough College，1901-1906）。在那里，他先接受了兩年普通的古典教育，這使他打下了堅實的希臘語功底。第三年，他進入六年級，主要學習的課程是數學，此外還學習了少量的化學和物理知識。在學習過程中，他表現十分優異。在馬爾堡學院學習期間，他有機會到德國訪學兩次，每次兩個月，期間他學習了德語。第二次訪學是在哥廷根，他遇到了數學家朗格③卡爾·大衛·托爾梅·朗格（Carl David Tolmé Runge， 1856-1927），德國數學家、物理學家和光譜學家。（Carl David Tolmé Runge， 1856-1927），朗格發現一個學生的數學水平如此之高，令他感到驚訝。1907年，達爾文前往布里斯托爾大學（University of Bristol）求學，經過3 年的學習，順利地拿到了該校的榮譽理學學士學位（B.Sc. Bristol）。

1.2 四十年科學研究及管理生涯（1909-1949）

C.G. 達爾文于1909 年去劍橋大學學習，在那里他獲得了三一學院的獎學金。在劍橋他接受了嚴格的數學訓練，并于1910 年獲得了數學碩士學位，這為他后面從事物理學研究打下了堅實的基礎。畢業后，C.G. 達爾文獲得了曼徹斯特大學的舒斯特講師（Schuster Reader）職位。當時，盧瑟福（Ernest Rutherford，1871-1937）任曼徹斯特大學的物理系主任，達爾文對盧瑟福的原子動力學模型表現出了濃厚的興趣，并嘗試研究α 射線的吸收理論。但很快隨著勞厄（Max von Laue， 1879-1960）于1912年從理論上預測并用實驗證實了X 射線衍射現象以后，C.G. 達爾文的研究方向轉變為X 射線衍射，并相繼發表了4 篇相關論文。

隨后爆發的第一次世界大戰打斷了C.G.達爾文的物理學研究。1914 年，C.G. 達爾文作為曼徹斯特大學軍官訓練團（Manchester University O.T.C.）的一名軍官赴法國前線作戰。1年之后，他被派往皇家工兵部隊服役，加入了英國物理學家威廉·勞倫斯·布拉格（William Lawrence Bragg，1890-1971）組織的部隊，這支部隊的主要任務是通過聲波探測敵人的火炮，同時他被派去指揮一個大部分時間駐扎在路斯突出部（the Loos salient）的部隊。1917 年，他被派遣到奧福德內斯（Orfordness）一個隸屬于英國皇家空軍的試驗站研究飛機噪聲，直到戰爭結束。［3］72

1919 年，C.G. 達爾文獲得劍橋大學基督學院（Lecturer of Christ′s College）的講師職位。在緊隨其后的3 年里，達爾文最重要的工作是與拉爾夫·霍華德·福勒（Ralph Howard Fowler，1889 -1944）在統計學新方法上的合作，［3］73這種方法后來被稱為達爾文-福勒方法（Darwin-Fowler method）。因為這項工作和他早期的研究，達爾文在1922 年被選為英國皇家學會會員。同年，C.G. 達爾文去美國加州理工學院做了1 年的訪問教授。1923 年，C.G. 達爾文在丹麥物理學家玻爾（Niels Henrik David Bohr，1885-1962）的啟發下提出了他自己對光色散理論的非經典解釋，該理論為后來狄拉克（Paul Adrie Maurice Dirac，1902-1984）等提出現代量子力學提供了借鑒。1924 年，C.G. 達爾文任愛丁堡大學第一位自然哲學“泰特”教授（Tait Professor of Natural Philosophy），并在此工作了11 年。在愛丁堡大學，他見證了舊量子論向現代量子力學的轉變，并在英國積極推廣。其典型的例子是在1931 年，他在哈佛大學參加了洛厄爾講座（Lowell Lecture Harvard），同年，其講座的內容被整理成書，書名是Thenew conceptions of matter（后被譯為《物質之新觀念》，在下文中有詳細的說明）。繼C.G. 達爾文之后，愛丁堡大學的自然哲學泰特教授席位由后來的諾獎得主馬克思·玻恩（Max Born，1882-1970）于1936 年接任。

1936 年，C.G. 達爾文重新回到劍橋，被選為劍橋大學的基督學院院長，并在余下的職業生涯中主要致力于教育和管理研究。1938 年，C.G. 達爾文擔任英國國家物理實驗室（1938-1949）主任 ，［4］同年，他辭去劍橋大學基督學院院長職位，赴卡文迪許實驗室擔任物理學教授。1941-1942 年，他赴美從事科學聯絡工作，擔任駐美國的英國中央科學辦公室的首位主任（British Central Scientific Office）。1949 年，C.G. 達爾文正式退休。退休之后他四處旅行，并積極促進科學和文化領域的國際合作。

1.3 活躍于優生學會的晚年（1950-1962）

在達爾文生命的最后12 年里，有關人口的兩種現象令他十分憂慮：一是世界范圍內快速增長的人口，達爾文認為這將導致極端形式的馬爾薩斯問題，而且沒有真正的出路。二是當時高素質的人才往往比普通人留下更少的后代。受其叔祖父弗朗西斯·高爾頓的優生學影響，達爾文也認為孩子的智力等素質取決于父母，而第二種現象使得他對人類整體的素質表示擔憂。這兩點促成達爾文對優生學的堅定支持。這一時期，達爾文積極地參與各種與人口有關的會議，也嘗試為解決這兩個問題提供思路和方法。

1959 年，達爾文參加了在費城舉行的紀念他祖父的達爾文百年紀念慶典，該慶典由美國哲學協會舉辦，他本人、他的父親、祖父和曾祖父都是該協會的成員。同年，他參加了在芝加哥舉行的達爾文百年紀念活動。

對達爾文一生的主要經歷可以總結為表1。

表1 達爾文的生平一覽表

C.G. 達爾文身材高大，舉止端莊，開朗大方。他擅長打高爾夫球，20 世紀20 年代早期，他和盧瑟福、阿斯頓（Francis William Aston，1877-1945）、福勒經常在周日一塊打球。在音樂方面，他學習過鋼琴，雖然后來放棄了，但一直保持對音樂的熱愛，尤其是貝多芬的作品。

1962 年12 月31 日，C.G. 達爾文在劍橋大學去世。達爾文一生獲得過許多榮譽和獎章：1917 年，他獲得了軍功十字勛章；1922 年他被選為英國皇家學會會員；他是劍橋大學基督學院和三一學院的榮譽院士；1935 年，他獲得了英國皇家學會勛章；1939 年擔任英國皇家學會副會長。為了表彰他的卓越貢獻，他于1942 年被封為大英帝國騎士（Knight of the British Empire）。

2 主要學術貢獻

C.G. 達爾文的研究涉及廣泛，包括經典物理和當時方興未艾的量子理論，主要有X 射線反射、量子理論和統計力學。他一生筆耕不輟，發表許多論文（筆者共搜集86 篇），以其發表文章及時間作圖，得到圖3。從圖3 可以發現，C.G. 達爾文在物理方面的創造性工作主要集中在1912-1933 年；而在1950-1962 年則對人口問題有較多著述；1954-1961 年，他把主要精力放在科學管理。下文將按照以上分析來進行論述。

圖3 文章時間-產出圖

2.1 X 射線與晶體結構

X 射線是一種波長在0.01～100 ? 的電磁輻射，由于X 射線的波長與原子間距相當，故可以將晶體當作天然光柵分析其內部結構。1912 年，勞厄等人發現了晶體的X 射線衍射現象，并嘗試對晶體的內部結構進行分析，由此提出了勞厄方程。［5-6］勞厄在實驗中發現X 射線通過物質會留下象，通過對X 射線穿過晶體的研究發現，穿透過的象呈現為粗糙的衍射斑點。這一發現有兩種作用：一是證明晶體表面原子在相對應尺度呈周期性排列；二是說明X射線是一種電磁波。

緊隨其后的布拉格父子［威廉·亨利·布拉格（William Henry Bragg，1862-1942）和威廉·勞倫斯·布拉格］把晶體抽象成大量原子組成的平行平面，并在此基礎上提出更為簡潔的布拉格方程，［5］改進了X 射線分光計。其后的埃瓦爾德（Paul Peter Ewald，1888-1985）又引入反射球的概念，提出可以利用直觀圖解的方法來描述衍射定律，這極大地形象化了抽象的假設，使得整個衍射譜則和倒晶格相對應。［7］但埃瓦爾德還沒來得及將他的理論應用于X 射線衍射中，C.G. 達爾文就于1913 和1914 年發表了3 篇論文，其中首次提出X 射線衍射理論，并進一步擴展了晶體理論。［8-10］

雖然布拉格等人對X 射線動力學有開創性的貢獻，但多波散射還是存在一些問題。為此，C.G. 達爾文首先對多波散射做了大量的嚴謹計算，并將其應用于晶體中的散射，并說明散射存在于布拉格角及其鄰域處。C.G. 達爾文嘗試將嚴格的布拉格角和其鄰域看為一個整體，以計算其散射。但是計算得到的結果比實驗結果小，為了解釋這一矛盾，達爾文提出一種新的假設，認為晶體并非完美無缺，而是由取向略有不同的塊“鑲嵌”而成，即晶體的嵌鑲結構（mosaic structures），［11］這為晶體位錯理論的提出與應用打下堅實基礎。

C.G. 達爾文、埃瓦爾德及勞厄這三位杰出的物理學家搭建了X 射線散射的動力學理論的框架，并提供了晶體研究的范式。

2.2 量子理論和統計力學

2.2.1 統計力學：達爾文-福勒方法

1922 年受艾倫·費斯特（Paul Ehrenfest，1880-1933）和維克多·特爾卡爾（Viktor Trkal，1888-1956）兩人在統計力學上的某些工作的啟發，C.G. 達爾文與福勒一起合作完成了一篇關于能量分配的論文——The Partition of Energy，提出了計算統計積分的方法，即著名的達爾文-福勒方法。這篇文章發表在《哲學雜志》（Philosophical Magazine）上。［12］達爾文-福勒方法用于推導具有平均概率的分布函數。根據玻爾的對應原理和埃倫費斯特（Paul Ehrenfest， 1880-1933）的絕熱假設，C.G. 達爾文和福勒給每個量子化自由度中的每個允許狀態賦予了相等的先驗“權重”，以此他們構造了一種“配分函數”，并將這種方法應用于最簡單的系統——普朗克諧振子，通過從求和到積分的過程由經典力學過渡到量子論。［13］這種函數還可以進一步應用于封閉空間的輻射，從中可以導出普朗克定律以及晶體的內能，還可以用來計算漲落。C.G. 達爾文在劍橋與福勒發展的統計力學的新方法，即達爾文-福勒方法，為后來的量子統計學提供了一個有效的基礎。

2.2.2 提出光色散理論推動量子力學發展

20 世紀初，普朗克率先提出了量子化假說，隨后愛因斯坦擴展了普朗克的量子理論，并以此解釋了光電效應。玻爾接受了能量量子化的假設，提出了以他命名的原子模型——玻爾模型。當時量子理論正在蓬勃發展，但還不成熟。［14］玻爾模型雖然接受了能量量子化，但還是保留了經典的軌道，這導致了以下困難：電子的周期運動（光與物質相互作用的經典理論基礎）在玻爾理論中定態的頻率與吸收和發射過程中觀察到的輻射頻率不同。為了解釋這個難題，科學家們作出了許多嘗試。19 世紀20年代初，人們發現原子發射和吸收輻射的過程類似于一組經典諧振子的行為。而C.G. 達爾文在1923 年的一篇文章中，闡述了他對色散理論的理解——不假設任何電子軌道或物理模型，［15］在面對入射輻射時，原子將作為波源，以諧振子方式產生球面波，而這個過程中能量守恒是統計的。［16］不過，C.G. 達爾文的模型中入射輻射不能給原子帶來能量或動量，這導致理論的預測結果與實驗數據差異較大。這是否意味著C.G. 達爾文的理論毫無意義呢？當然不是?，F在看來，他的理論至少有兩方面的貢獻：一是統計能量守恒和抽象原子的諧振子假設有助于現代量子力學的誕生。二是通過其自身的缺點揭示了光的波動理論在光和物質的相互作用中的局限性。

遺憾的是，由于C.G. 達爾文的本體論預設，他認為一個正確的理論必須是可形象化的。想象不到的東西就不可能是真的。因此，在他看來，波動力學比矩陣力學更好。［17-18］在現代量子力學出現以后，達爾文就漸漸淡出量子物理學前沿，將主要精力放在科學管理和科學傳播上面。

3 其他貢獻

3.1 科學管理促進英國科學發展

1938 年，C.G. 達爾文被任命為英國國家物理實驗室主任，之后于1949 年卸任。在擔任此職位的10 余年中，他充分展現了杰出的管理能力與敏銳的洞察力。上任第2 年，第二次世界大戰爆發，C.G. 達爾文重組英國國家物理實驗室，把某些工作人員借調到其他政府部門，以便進行大量具有軍事重要性的緊急短期工作。重組工作完成后的1941 年，英國選定并派遣他作為駐美國的英國中央科學辦公室的首位主任，C.G. 達爾文的職責是負責英美兩國技術和科學信息的交流。［20］在任職后期，C.G.達爾文敏銳地察覺到電子計算機的發展潛力，1945 年、1946 年他分別創立了國家實驗室的數學部和電子學部兩個新部門。這兩個部門建立后，吸引了許多科學家，其中包括著名計算機科學家艾倫·馬西森·圖靈（Alan Mathison Turing， 1912-1954）。這兩個部門通力合作，最終在20 世紀50 年代促成了英國第一臺電子計算機（Pilot ACE）的誕生。在科學和工業研究部的重組中，C.G. 達爾文在1947 年和1948 年分別創建水力研究站（Hydraulics Research Station）和國家工程實驗室（National Engineering Laboratory）的前身——機械工程研究實驗室（Mechanical Engineering Research Laboratory）方面發揮了重要作用。

3.2 積極推廣量子理論

由于之前在統計力學方面的合作，C.G. 達爾文和福勒很早就接觸到量子論，并通過推廣量子論的相關文章、撰寫有關量子論的論文和著作等方法來傳播量子理論，促進了量子力學的發展。

福勒將量子論介紹給他的學生狄拉克，狄拉克在1928 年發表了關于相對性電子的第一篇文章，而達爾文將狄拉克論文中的非對易代數（non-commutative algebra）改寫成當時物理學界更容易接受的微分方程形式，這大大加快了狄拉克觀點的傳播與普及，從而為狄拉克助攻諾獎。［3］75

1931 年C.G. 達爾文出席在哈佛大學的洛厄爾講座時，向美國學界介紹量子理論，其講座要點被寫進《物質之新觀念》（The new conceptions of matter）這本書中，于同年出版。書中采用了“新”量子理論的形式，深入探討了當時的原子理論，并闡述了波粒二象性、測不準原理和不相容原理以及這些原理的表現。這本書中也加入了C.G. 達爾文自己關于X 射線的一些研究成果。特別值得一提的是，《物質之新觀念》這本書于1936 年由楊肇燫（1898-1974）翻譯成中文，交付商務印書館出版。達爾文在這本書的序言中闡明了他寫作這本書的目的，即表述他對物質世界基本觀念的理解，以期消除當時對物質結構的神秘主義解釋：

“在本書中，余之目的在盡其所能，試行敘明目下流行關于物理世界基本成分之觀念，以免受指摘為奉秘傳主義。近來有數本極佳之書出版，取題與吾書相同，但以余觀之，尚有未獲處處說明其題目者，殆由于欲現及之范圍太廣之故。此數書者，以示意于讀者在物理觀念中有何等非常之困難，而激起其驚奇，頗有類于擅幻術者其術似非吾人所能解釋。余今所自負之任務，窮謂立志較高，蓋余欲試行說明幻術如何搬演也。倘任何讀者，不中途費書，而耐至終卷，以后遂不復語及科學之神秘，而竟稱道吾人所曲喻為自然之自然者，則余即自許為已有成功矣?！盵21]2-3

3.3 對人口問題的看法和對優生學的支持

達爾文以遺傳學為中心，特別是以馬爾薩斯原理為中心進行社會思考。對于當時社會中的人口亂象（主要是人口數目暴增和富裕階層少生育、不生育現象），達爾文心生憂慮。

3.3.1 對人口暴增的悲觀態度

達爾文在1952 年出版《下一個百萬年》一書，書中他對人類可能的長期未來進行了思考，并得出了更為悲觀的結論，即一般來說，人的自然增長通常會被饑餓所控制：

“現在看看這個世界的另一面，目前世界的糧食產量足以養活世界人口。這是一個事實，因為如果沒有太多糧食，過剩的人口就會死亡……我已經指出足夠的食物對于人類來說是一個基礎，這里還有一個重要的問題：人與人和民族之間為了食物而競爭。競爭將決定未來人口的構成?！盵22]

達爾文在書中還就個人素質對民族生存有較大影響的觀點提出了質疑。在往后的較長的時間內，無論如何，人口有限的國家的優越設備和文化應該足以保護他們免受更多對手的攻擊。在人口過剩的國家，雖然文明的許多特征依然可尋，但他們將主要是膚淺的，因為生活太艱難，人們無法深入去提升生產力以增加食物產量來供養眾多的人口。另一方面，在那些成功控制人口數量的國家，進展將會繼續，新的發現將會出現，這不僅會改善這些國家的生活，也會改善整個世界的生活。

1959 年，在芝加哥大學的研討會上，達爾文受邀參加并提出了自己的觀點：到20 世紀末世界人口將從大約25 億增加到至少50 億（2000 年世界人口約61 億，達爾文的估計還是比較準確的）。由于科技的發展，雖然事實上許多人仍然營養不良，但相當多的人的飲食問題將得到解決。但是如果“馬爾薩斯螺旋”繼續下去，那“ 肯定會耗盡我們地球有限區域的資源”，并導致“人類熟悉的后果——饑荒、瘟疫和大屠殺的重現”［23］。與《下一個百萬年》中的觀點一脈相承，他的主要論點是：一般來說，人的自然增長通常會被饑餓所控制。他的觀點以其獨創性和明顯可見的真誠打動了讀者，盡管他的結論是冷酷的。

3.3.2 積極參加優生學會的活動

優生學會是達爾文家族參與最廣泛的機構。在弗朗西斯·高爾頓創立優生學之后，英國各地零星成立了許多優生學的研究小組，其中以優生教育協會最出名（Eugenics Education Society）。而在劍橋大學，C.G. 達爾文的五叔賀拉斯·達爾文和費舍爾等在1911 年創立了該校的優生學協會，費舍爾成為創始主席。第二年，包括費舍爾在內的劍橋學會成員在倫敦主持了第一屆國際優生學大會，與優生教育協會取得了聯系。那時候C.G. 達爾文的四叔倫納德·達爾文擔任英國優生教育學會主席（1911-1929），并在1924 年將其改名為優生學會①Eugenics Society，為了方便區別，通常稱其為“英國優生學會”，該協會在1989 年更名為“高爾頓研究所”（Galton Institute）。?？赡苁鞘艿剿易澹ㄓ绕涫鞘迨鍌惣{德）的影響，達爾文在1939 年便參與過高爾頓優生學講座，［24］晚年更是擔任優生學會主席6 年之久，并在這里奉獻了他晚年的大量時間和精力，直至1959 年退休。

在優生學會的交流中，達爾文認為社會生育的危機在于高素質人才的低生育率。優生學會的一種觀點認為，下一代的智力等素質主要是通過遺傳，如果高素質人才少生育，那下一代的素質的平均水平將會下降。從國家的強盛和社會的發展來看，這種生育現象是沒有好處的。因此，達爾文認為，如果想讓社會的平均智力水平不至于下降，只有一個方法是可能的，那就是鼓勵經濟上比較成功的社會成員生育更多的孩子。而達爾文自己也身體力行，養育了5 個孩子，并且他的孩子幾乎都學有所成：塞西莉·達爾文（Cecily Darwin，1926-）成為一名X 射線晶體學家；喬治·彭伯·達爾文（George Pember Darwin，1928-2001）是一名電子工程師；亨利·高爾頓·達爾文（Henry Galton Darwin，1929-1992）是英國外交部的國際律師；弗朗西斯·威廉·達爾文（Francis William Darwin，1932-1999）是一名動物學家；愛德華·倫納德·達爾文（Edward Leonard Darwin，1934-2020）是一名土木工程師。［3］83

4 結語

縱觀C.G. 達爾文一生，可以看出達爾文是一位物理學家，一位杰出的應用數學家，更是一位卓有成效的科學管理者和科學傳播者以及憂國憂民的優生學者。

C.G. 達爾文對物理學最持久、最重要的貢獻是他對X 射線衍射的早期研究。他在該領域剛開始發展的時候介入，并建立了一個關于那些復雜現象的理論，到現在這個理論仍然是相關研究的基礎。特別是晶體表面嵌鑲結構的提出，為后面成熟的晶體位錯理論提供了思想來源。位錯理論是20 世紀一項重要的理論，許多人都曾研究過它，其中包括勞厄、布拉格和安德雷德（Edward Neville da Costa Andrade，1887-1971）等著名的晶體學家，也有留英的中國學者陸學善（在勞倫斯·布拉格指導下）、錢臨照（師從安德雷德）等。［25-26］這些留英學者學成回國，運用學到的知識投身到祖國的建設中，為中國物理學的發展作出了巨大貢獻。

在統計力學方面，C.G. 達爾文與福勒合作，提出了以他們名字命名的達爾文-福勒方法，這為后續的研究提供了很好的工具。在量子物理學方面，C.G. 達爾文更多地起到推動而不是建設的作用。無論是和玻爾的交流，還是對量子化光色散理論的嘗試，他主要是提供一些富有冒險精神但卻不完全正確的觀點，這給與他交流的人以新的視角來考慮問題，促成了現代量子力學的誕生。雖然在這之后，由于本體論上的考慮，他偏離了主流的量子力學，但我們不能忘記他在舊量子論向現代量子力學的轉型時期做出的有益探索。

達爾文生平經歷過兩次世界大戰，在“一戰”中作為軍官義無反顧地走上戰場，在“二戰”中則在科學管理方面為反法西斯貢獻自己的力量。他在“二戰”期間為協調英美之間的科技工作，來回奔走，身兼數職，并積極地為科學前沿提供新的人才。其典例是他為英國國家物理實驗室建立新部門，并有洞見地組織科研人員投身到電子計算機的研究中。在即將退休之際，達爾文更是為組建英國國家工程實驗室投入心力，以期為英國工程學研究提供好的組織機構。

C.G. 達爾文一生都是熱心的科學傳播者。在與玻爾交流舊量子論后，他就積極地向劍橋乃至英國物理學界介紹量子理論；在現代量子力學還未成熟之前，他更是積極參與相關的學術活動，并且撰寫了自己的一些想法；在狄拉克提出狄拉克方程之后，他以杰出的數學才能將達拉克方程的非對易代數翻譯成普遍接受的微分方程形式，為接受狄拉克理論掃除了障礙。除此之外，C.G. 達爾文還將物理學最新的知識帶到了美國，甚至他的著作也被及時翻譯引進到中國，為科學傳播作出了貢獻。

受弗朗西斯·高爾頓還有他的四叔的影響，年歲漸長的C.G. 達爾文對人口問題的興趣漸濃，并積極參與優生學會的活動。面對世界人口問題過多和社會精英生育率低下的情況，C.G. 達爾文參與相關會議并著書闡明他自己的觀點，為面對社會人口危機過多提供他自己的解決方案。雖然優生學會已經逐漸淡出人們視野，但包括C.G. 達爾文在內的優生學會會員們為解決人口問題做出的有益探索是不應當被遺忘的。

C.G. 達爾文是一個熱愛科學的人，更是一位熱心的科學傳播者。除了他的家庭以外，科學對他來說是至高無上的。他曾經說過，站在科學知識浪潮的最前沿是一個人最幸福的命運。［3］82積極追求前沿科學知識并熱心地將這些知識介紹給他人，這就是英國達爾文家族中另外一位科學家C.G. 達爾文留給我們最值得銘記的精神財富。