2 从硅藻出发
硅藻是具有微小硅质外壳的单细胞藻类，目前所找到的最古老的硅藻化石显示其大约生活在一亿年前的白垩纪，不过也有古生物学家认为硅藻在更古老的侏罗纪就已出现。现存的硅藻有一万多种，大约分为120个属，生活在江河湖海等各种水体中以及其他潮湿的地方。此外，古植物学家们还从化石中分辨出大约70个属的早已灭绝的硅藻。
用燧石打造的箭头，来自石器时代。人是自然界惟一能制造并使用工具的高级动物。对自然规律的认知与总结并有所创造是人类文明的精髓所在。
硅藻是一类具有微小硅质骨骼的藻类，在显微镜下呈现出精美繁复的图案，有如美丽的首饰。正是因为硅藻具有这样较硬的易于保存的硅酸壳，相较于其他单细胞浮游藻类，硅藻的化石才更为常见。
众所周知，植物通过光合作用将空气中的二氧化碳固定成为糖类中的有机碳，这是我们这个世界生机勃勃的基础，那么植物界进行光合作用的冠军是谁呢？是我们广泛种植的小麦、水稻？是广袤的草原？还是茂盛的森林？答案出乎意料，冠军竟然就是不起眼的硅藻！硅藻每年固定的碳大约是陆地上所有高等植物所固定的碳的总量的三四倍，它们制造的氧气大约占了整个植物界的40%！小小的硅藻在生物界的地位举足轻重，设想有一天海洋中环境突变导致硅藻灭绝，那么整个生物界都将很快面临绝境。
这同样是各种硅藻在显微镜下呈现出的奇妙世界。整个圆形图示视野的直径实际上仅有2毫米。
在显微镜下，微小的低等藻类呈现出种种奇特的面貌。
硅藻也许是地球上数量最多的生物。它们能够繁衍得如此成功的原因，是科学家们一直以来努力想搞清楚的重要问题。在比较了那些已消失的原始硅藻和现存的种类之后，有的古植物学家认为，硅藻特有的坚硬外壳是个重要原因。每个硅藻都分泌出由两个瓣合在一起的二氧化硅外壳，上面有繁复的图案——网状、刺状、点状、平行纹或放射纹——这一切组合在一起形成精美的图案，犹如美丽的首饰。虽然看上去极其精致，但它们的外壳却与“脆弱”这个词无关，有的种类甚至能在700吨/平方米的巨大压强下仍安然无恙——就算让一头大象站在碗口大小的地方所产生的压强也不过如此！硅藻在死亡之后，细胞很快就会分解，但坚固的外壳却常常被保存下来，形成大量的化石。
亿万年来，死亡硅藻的外壳在地球上不断积累，有时可以达到数百米之厚，这种质地细腻的灰白色物质就被称为“硅藻土”。在一立方米的硅藻土中所含的硅藻数目可以达到500亿之多。硅藻土作为建材非常轻，土耳其君士坦丁堡著名的圣索菲亚清真寺圆顶就完全是用硅藻土建成的。硅藻土还曾经帮了硝化甘油发明者诺贝尔的大忙。诺贝尔知道流体形式的硝化甘油不利于运输和保存，因此他花费了大量精力寻找一种办法使它在运输中比较安全，同时又不至于让它的爆炸力过多减少。他尝试过多孔的砂土、纸、纸浆、木屑、砖灰、煤、干泥、石膏块、粘土块等各种材料，最后他说：“硅藻土就是我要找的东西。”此外，硅藻化石对其他科学家们也极其有用。由于特定种类的硅藻对生活环境的水体咸度、温度、光照等条件都非常敏感，通过研究硅藻化石的种类和丰富程度，就能知道关于该环境遥远过去的大量信息。
放大的微观，总是超乎人的预想——那么小，那么密，还那么富有生气地整齐排列，非天工不能为也。
绝不似它的表面，微观世界的繁复是它简单天性的终极内涵。
早在半个世纪之前，人们就已开始通过研究硅藻的变化来确定水体污染及其程度。不仅如此，对于现代的“福尔摩斯”们而言，硅藻也是一种“常规武器”。几年前的一天，在佛罗里达州迈阿密附近的大沼泽国家公园里，有人报警说自己的朋友不慎掉入水中淹死了。初步的解剖发现死者的确是溺水而死，并无可疑的伤痕，报警者的讲述似乎也合情合理。然而法医进一步的检验发现，死者肺部的积水中几乎没有硅藻，而现场的水体中则含有大量的硅藻——说明死者并非在他被发现的地方溺死！在进一步的调查与审讯之后，最初的报警者不得不承认，是他将反目成仇的朋友骗到家中，用酒灌醉后在浴缸里将他淹死，然后才抛尸到沼泽之中。硅藻检测技术在溺水死亡案件中起着重要作用，类似这样的案例在世界各地还有不少。
坚硬的外壳并非是硅藻的专利，硅质也并非其外壳材料的惟一选择，例如在热带和温带海洋中繁殖的一种叫“球叶磷藻”的海藻，细胞外面就覆盖着各种钙质外壳。这种单细胞海藻与常见的矿物——白垩的形成有关。白垩纪时，球叶磷藻在海中大量繁殖，死亡后它们的钙质外壳年复一年地沉积在海床上。如今，几乎整个欧洲都能发现白垩的沉积，这也正是这个地质时期命名的由来。单细胞的海藻极其微小，却聚集成了庞大的白垩岩石，这种极端的对比着实令人震惊——据统计，每一立方厘米的白垩中，就至少含有1,000万个球叶磷藻的钙质外壳！
阿尔弗雷德·诺贝尔（Alfred Nobel, 1833～1896），这位著名的化学家创立的诺贝尔奖是现如今世界自然科学及人文科学领域内的至高荣誉。他的财富来自于新式炸药的发明。在他发明硝化甘油炸药的过程中，硅藻土曾经帮了大忙。
有孔虫的微小世界——令人难以相信，这些结构复杂的精巧建筑是来自单细胞生物的杰作。在不同种类的有孔虫之间，钙质外壳的大小相差甚远。
参与形成白垩的浮游生物不仅有藻类，还有以有孔虫为主的其他生物。有孔虫也是一种单细胞生物，长有一个个小室连接而成的、多种多样的钙质介壳。最为奇特之处是它们的大小相去甚远——最小的只有0.001厘米，最大的可达10厘米，两者相差10万倍！在古代，一些体形较大而形状奇特的有孔虫化石曾被误认为是麦粒、钱币或扁豆。
有孔虫化石在现代地质研究中最受瞩目，因为这类化石蕴藏着石油矿的线索。
能与有孔虫化石的精巧程度相媲美的，还有放射虫留下的微体化石。放射虫也是一类单细胞动物，在古生代就已存在，如今的海洋中也有生存。目前所知的放射虫有几万种。虽然只有一个细胞，但它们的硅质骨骼形状变化无穷，是相当精致的工艺品。放射虫死后，大量坚硬的硅质骨骼沉积在海洋底部，经历多个地质时期而形成放射虫岩石。这种岩石非常坚硬，颗粒精细，光滑美丽，很多都是稀有的宝石，它们缤纷多彩：从蓝紫色到各种层次的紫色、绿色、黄色、红色，一直到棕色。其中最为著名的是碧玉，用于制造首饰和建筑装饰。意大利佛罗伦萨的美第奇家族所建的小教堂以及巴黎歌剧院的楼梯在建造时都使用了放射虫岩石。
不要小看这些微小的生命，个体很小的生命也能爆发出强大的力量。这两幅来自NASA的卫星图像，显示了大范围的、强烈的浮游生物爆发。尤其是厄尔尼诺现象或拉尼娜现象发生时，这些浮游生物率先作出反应，这是一种奇特的信号。