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十八世纪末期，哈顿（James Hutton）出版的《地球概论》（Theory of the Earth）一书，标志着近代地质学的开端。哈顿在该书中系统地阐述了「自然划一原则」（The Principle of Uniformitarianism）。他的一句名言是：「今天乃是解释过去的钥匙。」也就是说，借着现在对现今地质现象的观察来解释地球发展的历史。现代地质学的奠基人──英国地质学家莱尔（Charles Lyell）在他著名的《地质学纲要》（Principle of Geology）一书中，进一步完善了「自然划一原则」，认为所有地球的变迁，乃是由现今的自然过程，经过漫长的时间逐渐累积而成。
与均变说相反，以法国古生物学家居维页（Baron George Cuvier）为代表的灾变学说（catastrophism）认为，地质记录所显示的乃是多次因天灾引发的突然剧变，而非连续的均变。莱尔与达尔文是同代人。莱尔的均变论能提供达尔文的自然选择理论所需要的漫长的历史时间。达尔文推出《物种起源》后，莱尔的均变论逐渐被普遍接受。然而，化石的证据对均变论是相当不利的。
化石记录显示，很多生物突然同时绝灭，然后很多新种突然同时出现，接着是一段长期稳定的时期。其中最著名的两次物种大绝灭是二迭纪大绝灭（Permian Extinction）和「K-T」大绝灭。二迭纪是一个地质时期（被认为约在2.5亿年前）。在那次绝灭中，海洋中百分之五十的无脊椎动物的「科」（Family），百分之九十以上的动物的「种」一同绝灭。K-T表示白垩纪（Cretaceous）和第三纪（Tertiary）这两个地质时期的交界处。恐龙在白垩纪（被认为约在六千五百万年前）非常多，但进入第三纪立即消失得无影无踪。到现在为止，恐龙绝灭之谜仍未解开，多数证据趋向于认为是天灾（如大量的殒石撞击地球等）所致。人们的常识也不利于均变论。比如说，煤是植物的遗体形成的，而石油是动物的遗体变成的。世界各地都常常发现大片大片的煤田和含油的岩层，说明在这些区域，动、植物是同时大量死亡，同时被埋藏在地下的。
物种形成后是相当稳定的。「活化石」清楚表明这一点。「活化石」是指人们先在化石中发现，其后方知至今仍然活着的生物。银杏（Ginkgo biloba）和水杉属植物（Metasequoia）是中生代（The Mesozoic）的著名松柏类植物，有完整的化石记录。几十年前才知道，这两类树在中国仍然活着！这些活树与化石相距一、两亿年（按同位素测年法）之遥，两者的性状却无差异。腔棘鱼（Coelacath）也是这样的活化石（见后述）。
一般人都以为，化石为进化论提供了充分依据。其实，达尔文主义的最大困难，正是化石的证据。进化论最大的敌人不是宗教领袖，而是研究化石的专家们。达尔文发表《物种起源》不久，在德国的一个石灰岩层发现一个动物化石，被取名为「始祖鸟」（Archaeopteryx），兼具爬行动物和鸟类的特征，被认为是由爬行类进化到鸟类的中间类型。进化论者为之雀跃，以为进化论已找到充分的证据。然而达尔文本人十分清楚，化石的证据显明中间类型的缺失，对他的理论是致命伤。但他推诿于化石记录的不完全。
经过一百多年的努力，科学家们已发现许多保存相当完整的地层，对其中所保存的化石也作了深入而系统的研究，中间类型的化石仍难寻觅。如果动物真是从无脊椎到脊椎动物，从鱼类到两栖类、爬行类，然后再到鸟类和哺乳类这样进化来的，那么中间类型的活物或化石应该随处可见，俯首皆拾才对。如果说达尔文当年尚有借口，那么今天的进化论者面对化石的难题，再不能自圆其说了。
更有甚者，像始祖鸟、腔棘鱼（Coelacath），这两种著名的中间类型的化石，现已得而复失了。始祖鸟的某些爬行动物的特征（如前肢有爪），已在今天的活鸟中发现。16 其次，原以为始祖鸟是半爬半飞的；现据其爪的形状，已被认为是一种已能栖息在树上的鸟。17 第三，中国科学家近年在辽宁省发现了与始祖鸟同期的现代鸟的化石，说明始祖鸟并非鸟类的祖先。18 由上述发现，始祖鸟已失去鸟的祖先的地位。腔棘鱼化石的骨骼粗壮，而且胸鳍中有小骨；古生物学家推想：一旦胸鳍变成前肢，就可以登陆、变成两栖类了。一九三八年，渔夫在西印度洋捕获一种鱼，其骨骼与腔棘鱼化石几乎完全一样。然而，它根本没有适应陆地生活的任何特征（如肺等）。19
不管怎么说，始祖鸟、腔棘鱼多少沾一点「中间类型」的边儿。相比之下，骨骼在外、肉质部分在内的软件动物（如蜗牛、蛤蚌等），如何翻个个儿变成骨骼在内、肉质部分在外的脊椎动物的，则一点线索都没有。由单细胞生物进化到软件动物的证据也找不到，连借口也难寻。
按自然选择理论，适者生存。达尔文说：「如果我们看每一种生物都是从另一种不知名的生物传下来的话，那么它的父母及其他过渡期的中间型应该被这新的、更完美的新种消灭了。制造新种的同时就消灭了旧种。」20 按此，始祖鸟应该比爬行类更进化，而鸟类又较始祖鸟的适应力强。可为什么比始祖鸟原始的爬行类和比始祖鸟更进化的鸟类，现在都存活于世，而惟独始祖鸟被淘汰了呢？推而广之，在现今的地球，从最原始的病毒到最高级的人类，各种类型的动、植物都共存着，恰恰中间类型都没有了；在现存的物种中没有，在化石中也找不到，这是进化论违反常理之处。符合逻辑的解释是，这些中间类型的生物也许根本没有出现过。