方舟子的Blog

1962年，苏联科学家费德亚金报告了他的一个重大发现。用来做出这个重大发现的实验很简单：把蒸馏水放在一个小容器中加热，用一束石英毛细管收集水蒸气，让水蒸气在管壁内冷凝。几天后，他把毛细管内的水份取出加以研究，发现其密度比普通水大了大约40％，在100摄氏度时不沸腾，在零下40摄氏度时才结冰，而且像凡士林一样粘。他认为这是一种特殊的水形态，称之为异常水。

费德亚金后来加入莫斯科物理化学研究所苏联科学院通讯院士德尔亚津的实验室。这个实验室不断地改进实验方法，让它变得更精致一些。一个比较先进的制备异常水的方法是这样的：在石英毛细管的一段放上一点水，封闭起来，管的中央缠绕加热丝加热到500摄氏度，管的另一端冷却收集冷凝的异常水。他们认为异常水是水的聚合形态，为此发表了30多篇论文。

起初只是苏联科学家自己在玩。1966年，德尔亚津访问英国，在诺丁汉的法拉第学会报告他们对异常水的发现，引起了英国科学家的兴趣。一些英国科学家重复了实验，结果全都证实了苏联科学家的发现。英国著名物理学家贝尔纳甚至宣布聚合水的发现是“本世纪最重要的物理化学发现”。

美国科学家也很快跟进。1968年，马里兰大学的里平科特等人在《科学》杂志报告说，他们用光谱法研究异常水，得到的光谱与普通水完全不同。他们确认异常水的确是水的聚合形态，命名为聚合水。其他化学家也陆续在《科学》上发表论文，对聚合水的特殊性质做出理论解释。

许多科学家都投入了对聚合水的研究。到1971年时研究聚合水的论文多达400多篇。一位想象力丰富的美国太空物理学家认为金星上的水很可能就是聚合水，他同时担心，聚合水万一从实验室泄漏出来，可能会把自然界中的水都聚合变成聚合水，必然会导致地球生命的全部灭绝！更实际一点的科学家则设想，聚合水既然像凡士林一样粘，而且100摄氏度不沸、零下40摄氏度才凝固，岂不是最理想的润滑剂和冷却剂？只可惜聚合水只能用毛细管制备，量极少（以毫克计），用来做研究都很困难，更不要说实用了。

但是，对聚合水的研究热传到美国后不久，对其真实性的怀疑也开始了。1969年，有美国科学家发现他们制造出来的聚合水含有硼、硅、钠等杂质，认为聚合水其实是一种受污染的水。同时，一名苏联科学家用质谱仪检测德尔亚津送交的聚合水样品，发现聚合水含水量很少，反而含有脂质等杂质。又有美国科学家用扫描电子显微镜检测聚合水，证实里面的确含有杂质颗粒。另有美国科学家发现聚合水中含有乳酸钠，这是汗液的成分。

用多种检测方法都证实了所谓聚合水连水分都很少，它其实是胶态二氧化硅，掺杂有多种无机盐和有机物。二氧化硅是石英毛细管的成分，胶态二氧化硅是在拉毛细管受热处理时产生的，而杂质可能是从几种途径进入的：例如来自空气中的二氧化碳，受到用来密封毛细管的油脂的污染，在操作时实验员的汗液跑进了毛细管等等。

1973年，德尔亚津在众多证据面前也承认聚合水不存在，而是污染水。至此，一项重大发现变成了一大丑闻。这几乎是100多年前一场关于水的争论的重演。当时人们发现水在蒸馏之后，残余的水表现出与普通水不同的性质。在密闭的容器中把水反复蒸馏也能得到性质特殊的水，于是有人认为这是水的同素异形体（由相同元素构成，但是形态、结构和性质不同）。后来才知道是水中的杂质引起的误解。那时候实验条件很简陋，人们的物理、化学知识也很有限，出现那样的误解并不难理解。何以在100多年后，在有了先进的检测手段之后，仍然会有众多的一流科学家被水中的杂质所误导，犯下低级错误呢？如果实验设计得严密一些，态度严谨一些，这样的疏忽本来是可以避免的。

聚合水的存在其实违背了热力学定律，在理论上是不可能的。如果自始至终只是费德亚金这样的无名之辈在鼓吹，很可能不会引起什么反响，甚至早就被戳穿了。但是有德尔亚津这样的学术权威的推销，就大大增强了其可信度，让众多科学家都有了投身于重大科学发现的热忱和幻想。何况大众媒体、同行的关注，美国《科学》、英国《自然》等著名科学期刊为此慷慨地贡献出来的版面，更容易让人热昏了头。用一位当事人利兰·阿兰的话来说：“我第一篇相关论文吸引来的关注让我坚信我对科学进步做出了真实的贡献，这要比从其他一般的成功科研项目中所感受到的更强烈。”

幸运的是，科学有自我纠错的能力。一项虚假的科研成果，不管有多少权威的支持，不管曾经被视为多么重大，一旦引起了科学界的重视，被推翻是迟早的事。没有证据表明“聚合水”事件是有意的造假，只是由于疏忽而闹下的笑话。只不过，为了一个可以避免的疏忽而浪费了十年时间、众多人力和科研资金，未免太不值得。有时候，由于一时疏忽而出现的“诚实错误”，导致的后果甚至要比有意的造假还要严重。

2008.3.18

（《经济观察报》2008.3.24）

(XYS20080324)

近日《科技日报》刊登了一篇长篇报道《谁赋予了金字塔神奇的能量？》，介绍几十年前的一项“新发现”，金字塔的几何图形具有神力，奇事多多：“尽管金字塔内非常潮湿，但尸体并未腐烂”、“猫的尸体竟然变成了木乃伊”、“刮胡子刀片放在金字塔模型内，没变钝反而变得更锋利”、“把肉食、蔬菜、水果、牛奶等放在金字塔模型内，可保持长期新鲜不腐”、“金字塔模型成了治疗许多疾病的医疗器械和灵丹妙药”……为了解释这些神秘的现象，该文提出了几种猜测：“‘金字塔能’是客观存在着的一种自然现象”、“尸体不腐，是金字塔充分发挥了微波的作用”、“金字塔内的花岗岩石具有蓄电池的作用”，并声称“金字塔时代来临”。

雄伟的古埃及金字塔的确有一种“能量”能够吸引来种种关于它的奇谈怪论，在国外甚至还出现了一门源远流长的“学问”——金字塔神秘学，它包括三方面的内容，我们不妨把它们分别称为：“金字塔数学”——据说大金字塔里头隐藏着种种神奇的数字；“金字塔工程学”——据说建造大金字塔的工程过于浩大，非人力所能完成；“金字塔能量学”——据说金字塔或其模型具有神秘能量。这门“学问”随着国门开放进入了中国，在媒体、出版界几十年来持之以恒的炒作之下，没有听说过这些“世界之谜”的中国人不多见。早在2000年，我曾经写过一篇《埃及金字塔的神话和鬼话》（后收入《方舟子破解世界之谜》，陕西师范大学出版社2007年8月版），揭密金字塔神秘学的真相。在金字塔神秘学的三个“专业”中，“数学”和“工程学”比较容易迷惑人，所以我的文章主要是针对它们，而“能量学”是最等而下之的，一般人应该很容易识破，所以我在文章中只简单地说：“所有这类无稽之谈，只有迷信的人才会接受，是用不着认真对待的。”

但看到这些流传了几十年的无稽之谈到现在还能被当成“科学之谜”占据了《科技日报》的大块版面，似乎还是值得认真对待的。要认真对待也很简单：根据“金字塔能量学”的说法，用金字塔模型做个实验进行验证即可。当然，实验必须要设计得比较严密，特别是必须要有对照组。科技工作者不太愿意浪费时间去做这种不用做也知道结果的无聊实验，幸而还有专门的打假者。1988年，专门戳穿这类无稽之谈的美国《怀疑探索者》曾经报道过一个实验，发现在金字塔模型下保存的葡萄酒，其新鲜程度与别的葡萄酒并无差别。2005年，美国探索频道一个专门揭露这类传闻的系列节目《神话破除者》（国内也译做《流言终结者》）也展示了一系列实验，检验食物的腐烂程度、刮胡刀刀片的锋利程度，并没有发现放在金字塔模型内与放在外面的出现什么差异。既然金字塔并没有神力，那么用来解释其神力的种种貌似科学的理论当然更是无稽之谈，是靠胡诌一些科学术语蒙人的典型的伪科学。

国内媒体不喜欢报道这种破除迷信、伪科学的实验。毕竟，宣扬迷信、伪科学要比破除迷信、伪科学更能迎合读者的猎奇心理，更能满足人们的幻想。我们不能指望在有了否定性实验、打假文章之后，谣言与谬论就会消失。它们向来就有一个庞大的市场。这个市场当然并非国内才有。在国内流传的“世界之谜”基本上都是舶来品，主要是来自美国。美国不仅出版了大量的渲染“世界之谜”的著作，而且小报也很热衷于报道奇闻异事，还有的报纸更是以专门捏造神秘古怪的新闻逗人一乐。

这似乎与美国做为一个世界头号科技强国的形象不符。其实，再发达的国家，也难以避免迷信、伪科学在民间的流行。其主要原因是大多数国民不具有基本的科学素养。根据美国密歇根州立大学教授乔恩·米勒在去年公布的一项调查结果，美国具有科学素养的成年人占28％，比上个世纪八、十年代的大约10％提高了不少，略高于欧洲和日本，更非中国的大约2％可相比。但是这仍然意味着大约70％的美国成年人不具有区分科学与迷信的能力。而且受传统宗教势力的影响，多数人会相信超自然现象。许多迷信、伪科学也与宗教有很深渊源。例如金字塔神秘学的创建者就是深信大金字塔暗藏着神的旨意的虔诚基督徒，而其信奉者中包括许多原教旨的基督徒，试图通过研究大金字塔来预测世界末日的到来。

一个大多数国民都不具有科学素养、宗教势力强大的国家如何能成为科技强国呢？原因在于在其精英阶层、思想界、舆论界，科学理性仍然占据了主流。所以美国虽然大量地出版渲染神秘现象的著作，但是是做为宗教、信仰、娱乐、消遣读物出版的，不会被当成科学读物。乐于刊登神秘新闻的，也是一些不入流的小报，在主流报刊中难得一见。

但是当它们进入中国时，却发生了根本的改变。这些神秘现象的著作是被做为最新科学进展、科学之谜被引入中国的，与科普著作混杂在一起推销，甚至还被做为科普佳作推荐给青少年读者。而渲染神秘现象的假新闻乃至愚人节的笑话时不时地被国内媒体挖掘出来当成真新闻来报道，出现在主流媒体和科技报刊上。在中国，科学与迷信、科普与伪科学宣传、大报与小报的界限并不是那么清晰的。可怕的不在于普通民众相信迷信和伪科学，而在于所谓的社会精英也排斥科学理性，思想界、舆论界乃至科技界都在热衷于传播迷信和伪科学，并准备好了一顶“科学主义”的帽子随时准备往批评它们的人的头上扣。科学理性如果不能掌握话语权、不能主导社会思潮，社会就不能实现现代化，国家也很难成为一个真正的科技强国。

2008.3.9

（《中国文化报》2008.3.12）

(XYS20080313)

（摘自《方舟子带你走近科学》，陕西师范大学出版社2007年11月出版）

2002年五月，美国当代最出名的进化生物学家斯蒂芬·古尔德（Stephen Jay Gould）因患癌症病逝，享年60岁。他在学术上的最大成就是和埃尔德里吉（Niles Eldredge）共同提出“间断平衡”学说，认为生物的进化模式是一个旧物种在长时间的稳定后，在短时间内出现新物种。他同时还是一位优秀的作家，近30年来为美国《博物学》杂志撰写了300篇普及进化论的专栏文章，这些文章陆续结集出版后，都成了畅销书。他还是批判神创论和抨击遗传决定论的活跃斗士，频频出现在媒体上。这一切使得他成为美国家喻户晓的公众人物，其知名度绝不在卡尔·萨根（Carl Sagan）之下，在去年美国国会图书馆曾命名他为美国“活传奇人物”。许多美国生物学家都声称是因为小时候读了古尔德的文章才对生物学发生了兴趣。近年来国内虽然已引进翻译了不少古尔德著作，其名气却远不如萨根，而国内在介绍古尔德时，也无人提及——或者根本就无人知道——古尔德是个马克思主义者。在美国也很少有人知道这一点，古尔德的政治信仰被宣传他的人小心翼翼地遮掩住，例如美国《科学》杂志刊登的死者传略中，仅以“古尔德的政治观点一直属左派，而他的哲学最能以世俗人本主义概括”一句模模糊糊地带过，以致有位读者去函提醒，不该忽视古尔德的马克思主义信仰，他的科学工作和科学著作都显示了他的政治背景和思想的影响。

古尔德的信仰属于家传，他的父母都是纽约的左派，他曾经声称他在“父亲膝上学会了马克思主义”，不过后来又说他的政治观点和父亲存在分歧，这大概指的是他不接受斯大林主义。古尔德一直热衷于政治活动，在60－70年代多次参加反战、反种族主义示威，特别是在1969年，哈佛大学学生为抗议校方卷入越南战争而关闭校园，古尔德当时还只是哈佛大学的助理教授，冒着不能升为永久教授（往往被不恰当地译为“终身教授”）的危险参加了学生的抗议活动。他还担任纽约马克思主义组织布莱奇论坛（Brecht Forum）和刊物《重思马克思主义》的顾问。美国生物学界另一位更为公开的马克思主义者、首创用生物化学方法研究遗传多样性的著名遗传学家列万廷（Richard Lewontin）是古尔德的同事和战友，两人合写过多篇文章，特别是联手批评新兴的社会生物学。在70年代，列万廷为抗议美国科学院属下的全国科学委员会卷入越南战争，辞去院士一职，组织“科学为了人民”（Science for the People），古尔德是该团体的成员。

《科学》杂志的死者略传中称古尔德是极少数可以不脸红地被称为“文艺复兴人物”的科学知识分子之一，这指的是他文理双全，博学多才，为百科全书式的真正大师。值得注意的是，20世纪另两位百科全书式的大生物学家贝尔纳（J.D. Bernal，1901-1971）和荷尔登（J.S.B. Haldane，又译做霍尔丹，1892-1964）也都是马克思主义者。这两人都是英国人。贝尔纳是分子生物学的先驱，首创用晶体衍射研究蛋白质结构，他的两个学生佩鲁茨（M. Perutz）和霍奇金（D.C. Hodgkin）因此分别在1962和1964年获诺贝尔奖。他在1939年出版《科学的社会功能》一书，用马克思主义观点系统地分析科学哲学问题，因此也被认为是科学哲学的创建者之一。他积极组织政治活动，被称为“剑桥的圣人”，在其周围聚集了一批左翼科学家。有趣的是，贝尔纳同时在苏联和美国获得最高荣誉：苏联授予他列宁奖章，美国授予他自由奖章。荷尔登是群体遗传学的创建者之一，对生理学、遗传学、进化生物学和生物化学都做出了开创性的贡献；同时又是多产的作家，发表过多部科普和文学著作，至今风行不衰，其名言常常在生物学家撰写的随笔中出现。荷尔登也热衷于政治辩论，并在1957年为抗议英国政府对苏伊士运河的不公正处理而放弃英国国籍移民印度。此外，20世纪上半叶最杰出的遗传学家之一、诺贝尔奖获得者穆勒（H.J. Muller）也以思想左倾著称，30年代因此被迫离开美国去欧洲，曾应邀去苏联工作三年，后因不满李森科主义而回到美国。

在西方物理学家中，似乎没有类似的重量级人物信仰马克思主义。毕竟，生物学与人类社会的关系要比物理学密切得多，而生命现象的极度复杂也会促使研究者思考哲学问题。在面对复杂的生命系统时，强调全面、动态地看问题的辩证法不失为一种吸引人的分析工具。古尔德写道：“当做为一种变化哲学的指南，而不是强制的教条戒律时，辩证法的经典法则体现了一种整体论的观点，其看法随着完整系统的各组分之间的相互作用而发生变化，并且将各组分自身当做同时是系统的产物和放入物。”“西方学者应该更认真地对待辨证思维，不应该因为某些第二世界国家（指苏联及其盟国）制造了一个纸板式的版本做为官方教义，就因此抛弃它。”列万廷的生物哲学著作更自觉和明显地应用了他们心目中的“辩证法”，他对基因、生物体和环境三者之间的关系的论述，是我见到的最深刻、独到的分析，虽然他小心翼翼地避免用“辩证的”一词，而改以“动态的”代之；虽然没有一处引用马克思主义经典作家的语录，却显然是在运用辩证法思维。比古尔德更糟糕的是，列万廷这些在美国学术界广为人知的著作，在将马克思主义确立为官方哲学的中国却几乎无人知晓。

像古尔德、列万廷这些信仰马克思主义的西方学者，主要以大学为基地，被称为学院左派。但是与其他学院左派不同，他们虽然也重视社会意识对科学研究的影响，却不把科学研究完全当成“社会建构”而陷入相对主义的泥潭。他们更不敌视科学，属于极少数不仅对科学研究做出了重大贡献，而且致力于沟通科学和人文、科学和公众的左翼科学家。在当代西方马克思主义者的科学观普遍走向“反动”、与科学为敌的今天，他们更显得难能可贵。现在，古尔德去了，列万廷也垂垂老矣，一个时代即将结束，抗拒西方学术界中反科学思潮的重任，反而要由他们的论敌威尔逊（E.O. Wilson，社会生物学的创建者）、道金斯（R. Dawkins，《自私的基因》的作者）等人一肩挑了。

2002.8.31.

诺贝尔和平奖、文学奖的颁发经常引起争议，但一般认为科学领域的诺贝尔奖还是比较名副其实的。其实科学领域的诺贝尔奖错过了该得的人，或错发给了不该得的人也屡见不鲜。即使是那些公认该得诺贝尔奖的获奖者，其学术道德也不是无可指摘的。1923年因油滴实验获得诺贝尔物理学奖的美国物理学家密立根就是一个典型的例子。

文科生可能会对密立根油滴实验感到陌生，但是理科生在高中物理电磁学部分都学过甚至在实验课重复过这个实验。这是一个设计极为巧妙的实验，不仅证明了电荷的不连续性，而且测出了电子基本电荷的精确数值。

这个实验的基本原理是这样的：用喷雾器将油滴喷入两块平行电极板之间，观察油滴的运动情况。先不给电极板加上电压，这时油滴在重力的作用下加速下降，下降过程中受到空气阻力和空气浮力的阻挠，加速度越来越小，最终，向下的重力与向上的阻力、浮力达到平衡，这时油滴将做匀速下降运动。然后给电极板加上电压，油滴经喷射后一般都带电，在电场的作用下将加速上升，最终，向上的电场力、空气浮力与向下的重力、空气阻力达到平衡，油滴将做匀速上升运动。通过测定同一个油滴不加电场时的匀速下降速度和加电场时的匀速上升速度，就可以算出这个油滴所带的电荷。对许多不同的油滴进行测量的结果表明，油滴所带的电量总是某一个最小固定值的整数倍，这个最小固定值就是电子所带的电量即基本电荷。

密立根是在1907年在芝加哥大学任教时开始做测定基本电荷的实验的。他一开始用的是水滴。在1909年他首次报告了用水滴测定的基本电荷的数值。但是用水滴做实验有一个很大的问题：水滴很容易挥发，只能对它们的运动情况做几秒种的观察。

这时研究生哈维·弗雷彻加入了密立根实验室。在参与讨论如何防止水滴蒸发的问题之后，弗雷彻建议改用油滴做实验。在一天之间，弗雷彻制作了油滴实验的设备，并在当天就进行了实验，获得了一个比较靠谱的基本电荷数据。那一天密立根不在实验室。密立根在第二天回到实验室后，看到了弗雷彻的实验设备，非常兴奋。此后两个人一起工作，对实验设备进行了改进。6周后，公布了实验结果。

很显然，这个实验的论文应该由两人联合发表。但是密立根提醒弗雷彻，根据学校的要求，研究生的博士论文必须单独署名，不能有合作者。密立根建议，弗雷彻可以在以后的某篇论文单独署名做为其博士论文，但是做为交换条件，这第一篇论文必须只署密立根一人的名字。弗雷彻虽然感到失望，但是没有别的办法，同意了这一安排。于是在1910年密立根做为唯一作者发表了第一篇油滴实验的论文，并最终获得诺贝尔奖。弗雷彻则在第5篇论文中做为唯一作者。1982年，弗雷彻死后发表的文章中才披露了这个秘密。

这个安排虽然是两人协议的结果，而密立根在第一论文中也提到实验是由他和弗雷彻一起做的，但是不管以什么理由或交换条件，剥夺研究生在参与设计和实验的论文的署名权，仍然是一种不正当的行为。不能拿论文的署名权做交易。密立根如果大度一点的话，完全可以让第一篇论文两人共同署名，这与让弗雷彻以后在某篇主要由他一个人完成的论文中单独署名，一点也不冲突。论文的作者必须是对实验做出了实质性贡献的所有的人，不能多也不能少。然而，即使是在今天，实验室的“老板”不看对论文的实质性贡献，利用权势决定谁是论文的共同作者，这仍然是相当常见的。

密立根的问题还不限于此。在密立根的论文发表后，其他实验室试图重复其实验。其主要对手是维也纳大学的菲里克斯·厄仑霍夫特。在1911～1913年间，厄仑霍夫特重复了油滴实验，但是却未能发现像密立根所说的油滴所带的电量总是某一个最小固定值的整数倍。1913年，密立根发表了一篇论文，其数据非常清楚地表明了基本电荷的存在，并算出了基本电荷的精确值，从而结束了争论。

密立根油滴实验果真像其论文显示的那样清晰、精确吗？1981年，阿兰·富兰克林研究了密立根的实验记录本，发现密立根在记录本中对其观察结果进行打分，从“一般”到“最好”。根据记录本，密立根在1913年发表的论文依据的是140次观察，然而他把其中49次观察的数据舍弃不用，只根据91次他认为较好的观察结果的数据进行计算。但是，在论文中，密立根却声称该论文“代表了所有的油滴实验”。如果密立根把所有的观察数据都包括进去，虽然不会影响其结果，却会加大误差。这样，密立根通过有选择性地删除数据，获得了漂亮的实验结果，并且在论文中误导读者。像这样对实验数据进行修饰，不论是少报还是多报实验次数，不论是删除不利数据还是增添有利数据，都是一种严重的学术不端行为。

现在看来，密立根当时获得的基本电荷数值偏低，因为他在计算空气阻力时使用了不准确的空气粘滞系数。1974年，美国著名物理学家费曼在加州理工学院毕业典礼发表的演说中提到一个有趣的现象：在密立根之后物理学家测定的基本电荷数值随着时间的推移在不断增大，每次只增大一点点。费曼认为这是由于后来的物理学家在测定基本电荷时，如果获得的数值比密立根的数值高得多，就会想当然地认为自己测错了，回头去找原因，舍去这些“高得离谱”的数据，只保留那些比较接近密立根数值的数据。看来干修饰数据勾当的物理学家还不在少数呢。

2008.2.24

（《经济观察报》2008.3.3）

(XYS20080303)

原文第二段“1802年发现第二颗小行星小惑星”，其中小惑星应改为智神星。该小行星的英文名称Pallas，为了知道它的中译名，我查了金山词霸，它收录的《美国传统词典（双解）》和《现代英汉综合大词典》都将它翻译成小惑星，我虽然觉得有点奇怪（Pallas即希腊神话中的智慧女神雅典娜），以为是历史上这么译造成的，所以就用了。现在有读者提出疑问，我查了《英汉天文学名词》，正式译名为“智神星”。请转载这篇文章的网友更正一下。谢谢。

奥伯斯（1758～1840）出生于德国不来梅附近的一个小村庄，19岁那年到哥廷根学医。哥廷根大学的一个特色是学生享有学习的自由，学医的奥伯斯在那里也能跟着有“德国数学之师”之称的数学教授、天文台台长凯斯特纳学数学和天文学。毕业后，奥伯斯回到不来梅当医生，但他的真正兴趣是天文学。他白天行医，晚上则在改造成天文台的自家顶楼进行天文观测，天天如此，每天睡觉时间不超过4个小时。

奥伯斯还在上大学的时候发现了一个计算彗星轨道的方法，沿用至今。此后他共发现了5颗彗星，其中一颗后来以他的名字命名。1801年新年的晚上，意大利天文学家皮亚齐发现了第一颗小行星谷神星，再想进一步观察时却找不到它了，是奥伯斯在那一年的年底根据数学家高斯的计算重新发现了它，平息了谷神星是行星还是彗星的争论。奥伯斯本人后来发现了两颗小行星：1802年发现第二颗小行星智神星，1807年发现第四颗也是最亮的一颗小行星灶神星。不过奥伯斯在现在最广为人知的，是在1823年提出了一个听上去很傻的问题：为什么夜空是黑暗的？如果宇宙是无限的，恒星均匀地布满天空，那么夜晚的天空也将和白天一样明亮。

实际的情况当然并非如此。这种理论和实际的矛盾，物理学上称为佯谬。奥伯斯指出的这个矛盾，后来就被称为奥伯斯佯谬。其实，它并不是奥伯斯首先提出的。1610年，伽利略用望远镜发现空中有无数肉眼看不到的恒星后，认为宇宙是无限的，恒星的数量也是无限的。开普勒不以为然，给伽利略去信指出，如果那样的话，夜空就不会是黑暗的。他打了一个比方。假如你站在无边无际的森林中向前看，不论你往哪个方向看，都只能看到一根根的树干连成一片挡在你的眼前，看不到任何间隙。只有当你是在一片小森林中时，才能透过树干的间隙看到外面的世界。同样的道理，如果宇宙是无限的，那么恒星将占据了天空的每一点，它们发出的光终将抵达地球，所有的恒星发出的光都将连成一片，就像我们在夏天看到的银河一样。既然实际情况是恒星彼此之间有黑暗的间隙，那就说明宇宙是有限的，透过这些间隙我们看到的是一堵包围宇宙的黑暗围墙。

但是后来的天文学家都相信宇宙在空间上和时间上都是无限的。怎么解决这个矛盾呢？18世纪初英国天文学家哈雷提出了一个容易想到的解决方案：远处恒星发出的光线在抵达地球时强度变得十分弱，无法被我们看到。但是这个解释是站不住脚的。虽然光线的强度按距离的平方而减少，但是在一个无限大的宇宙中，天空的体积也即恒星的数量将按距离的平方而增加，也就是说，在远处某一点恒星数量增加的比例恰好等于光强度减少的比例，二者互相抵消，总的光强度与距离远近无关。如果多数恒星都和太阳一样，天空的每一点都应该和太阳盘面一样亮。天球的面积是太阳盘面的18万倍，那么照射地球的星光亮度也应该是阳光的18万倍。

奥伯斯提出的解释是，太空并不是“透明”的，遥远恒星发出的光被弥漫在恒星之间的稀薄物质云给遮挡、吸收了。但是在热力学定律被发现之后，这个解释也经不起推敲了。根据热力学定律可知，假如有太空物质遮挡住星光，光能将会被吸收转化成热能，这些能量最终要重新被辐射出来，从而也要发光（虽然光的波长可能不同），天空仍然还是一片明亮。

要解决这个佯谬的唯一办法是否定其大前提，即宇宙不是无限的，因而恒星数量是有限的。但是这还不够。即使恒星数量是有限的，其数量也近乎无限，足以照亮整个夜空。1848年，美国小说家爱伦坡在一篇随笔中指出，唯一的出路是假定远处的星光还来不及照到地球上来。也就是说，宇宙在时间上有一个起点，而且宇宙的年龄还没有老到足以让我们见到所有远处恒星发出的光。

我们现在知道宇宙的年龄的确是有限的，宇宙是在大约137亿年前大爆炸形成的。而计算表明，要把地球的夜空全部照亮，要花上以亿亿亿年计的时间，远处的星光才能都抵达地球。显然我们的宇宙还太年轻了。

而且宇宙在不断地向各个方向膨胀，各个星系在互相远离，当然也都在远离地球。空间的膨胀导致光线在传播时波长被拉长，能量也因此降低了（波长与能量成反比）。这个现象称为“红移”，意思是可见光向能量较低的红光转变，而红光还会向能量更低的红外线、微波转变，所以遥远的星光在抵达地球时能量已低到不能被肉眼见到了。由于宇宙太年轻，所以夜空是暗的；而由于宇宙在膨胀，让夜空变得更暗。“为什么夜空是黑暗的？”这个问题其实一点也不傻，蕴含着宇宙的奥秘呢。

2008.2.15.

（《中国青年报》2008.2.27）

(XYS20080227)

我的老家有一句讽刺好高骛远的谚语：“未学走先学飞。”其实，人去学飞固然浪费时间，学走也不是必须的。

即使是鸟，也不必学飞。我们看到翅膀初长成的雏鸟在笨拙地扑打着翅膀试图飞起来，就以为它们是在学飞，而实际上那只是在锻炼翅膀的肌肉。飞行是鸟类与生俱来的本能，只要翅膀长好了就自然而然地会飞行，不用靠后天的学习。鸟不用学飞行，就像鱼不用学游泳，马不用学奔跑，以及人不用学走路一样。

但是一般人想当然地以为如果大人不对婴儿进行训练和引导，他们是不会走路的。这还有“狼孩”传说为证。数百年来印度一直有传说称有的新生儿被父母遗弃后由母狼养大，后来被人们发现时，有狼一样的习性，不会讲话，也不会直立行走，只会像狼一样用四肢奔跑。但这些传说都是无稽之谈，不足为凭。最著名的是1920年发现的女“狼孩”卡玛拉和阿玛拉，因为是一位名叫辛格的印度传教士发现的，而且辛格还写有日记记载整个过程，被认为是所有狼孩传说中最可靠的一个。其实那本日记是伪造的，所述经不起推敲。比如它声称“狼孩”的眼睛在黑暗中能像狼眼似的闪闪发光，再热也不出汗，而是象狼一样张大嘴巴喘气，就明显是不懂生物学的人捏造的：人眼不具有反射层，不会因为和狼一起生活就能够发光，人身上的汗腺也不会因为被狼抚养大就全部萎缩。母狼的哺乳期只有4个月，人的婴儿显然不能光靠狼奶来抚养，也不能像小狼一样断奶靠吃生肉生存。所谓的“狼孩”不可能真是由狼抚养大的，其实只是一些先天患有残疾的智障儿童，他们无法直立行走，不是由于没有学习的机会，而是由于残疾造成的。

健康的婴儿即使没有机会学习走路，在其相关骨骼、肌肉发育好之后，也会自然而然地开始走路。北美印第安人有一个独特的习俗：婴儿出生后就被包裹起来，被直直地绑在木板上，只露出头来。他们相信让婴儿的背部、四肢一直保持笔直状态能让婴儿的身体变得更强壮。这样要一直绑一年左右。被绑着的婴儿的脚几乎没有活动的空间，更不可能学走路。但是研究表明，被绑着的婴儿与没被绑的婴儿在大致相同的时间，按相同的顺序，发育出相同的运动技能，包括走路。

这项经典的研究是在1940年对美国霍皮人的婴儿做的。当时也发现霍皮人的婴儿会走路的时间晚于白人。这并不是由于绑婴儿引起的（因为对霍皮人的婴儿来说，被绑的与没绑的会走路的时间无差别）。那么是什么原因引起的呢？40年后，另有研究人员对霍皮人婴儿做了调查，在证实被绑不影响其走路的同时，却发现霍皮人婴儿会走路的时间与40年前相比平均提前了2个半月，与白人婴儿无区别了。这很可能是因为霍皮人的饮食营养获得改善导致的。

但是育儿书还在教父母应该如何教一岁左右的婴儿学走路，心急一点的父母可能在婴儿七、八个月大的时候就开始教了。除了手把手地教，人们还发明了学步车，这大约是在17世纪中叶发明的，至今还非常流行，大约有一半以上的婴儿使用过学步车。人们认为用学步车不仅能帮助婴儿学会走路，而且让婴儿获得乐趣，能够很安全地自得其乐，不用父母时时盯着。

其实学步车不仅不能帮助婴儿学走路，反而会妨碍其正常的运动机能和心理发育。学步车只能锻炼到小腿的肌肉，但是锻炼不到大腿和髋部的肌肉，而后者才是与走路密切相关，最需要锻炼的。由于学步车能够很容易地让婴儿到处跑，反而降低了婴儿走路的欲望。更严重的是，学步车容易对婴儿造成损伤。它们在碰到玩具、地毯之类的障碍物时容易翻倒。最常见的事故是学步车带着婴儿从楼梯上一头栽了下去。由于学步车扩大了婴儿的活动范围，使得他们能够进入危险区域，接触到火或有毒物质。学步车行动速度很快，能达到每秒1米，父母在发现危险时已难以阻止。大多数学步车的事故都是父母在场的时候发生的。估计12～40％使用学步车的婴儿曾经受到过伤害。

2001年美国儿科学会发布过一份有关学步车的报告。根据这份报告，光是在1999年就有8800名15个月以下的美国婴儿因为与学步车有关的伤害而接受急诊治疗（实际受伤害的人数可能是接受治疗人数的10倍）。1973～1998年间有34名美国婴儿因学步车事故而死亡。因此美国儿科学会建议禁止学步车的生产和销售。2007年美国儿科学会重申了这一立场。但是即使禁售学步车也禁不住父母使用学步车的热情。加拿大早在上个世纪90年代就禁售学步车，但父母仍设法获得二手货或从美国进口，因学步车受到的伤害仍时有发生。

人们很难仅凭经验区分先天的本能和后天习得的能力，因此会固执地相信一种天生的本能是需要引导的，而且即使明知有危险也要去做。当然，无用而危险的学步车不要用，手把手“教”婴儿学走路还是值得提倡的。父母在“教”的时候，自己享受到了乐趣，也有助于婴儿身心的发育，婴儿锻炼了肌肉，可能会促进婴儿获得走路的能力，缩短能够走路的时间。但是这是一个锻炼过程，而不是学习。

2008.2.20

（《经济观察报》2008.2.25）

(XYS20080225)

随着“嫦娥一号”绕月卫星的发射，关于“阿波罗登月骗局”的话题又热起来了。早在2001年，当“阿波罗登月骗局”的说法刚开始传入国内时，我就写过一篇《“阿波罗登月”是否是骗局》驳斥过这种阴谋论（载《科学世界》2001年第5期）。但是六、七年来，这个论调在国内却是越来越流行了。当时鼓吹“阿波罗登月骗局”最力的一名学物理的中国留学生因为用了一个很洋气的网名“哈姆雷特”，曾被国内媒体误为是美国著名物理学教授。他早已从网上消失了，但是他的论调却顽固地生存了下来，直到现在，在国内媒体上还是能见到这位“美国著名物理学教授”的大名及其“论证”，被当作权威来源引用。此外还出现了“航空专家”言之凿凿地认定阿波罗登月必定有假，其依据其实也还是从国外的阴谋论者那里搬来的。

在《“阿波罗登月”是否是骗局》一文中，我曾经剖析过认为阿波罗登月造假的一些常见质疑，例如为什么阿波罗宇航员在月球表面上照的照片，背景都没有星星？为什么月球上没有空气，插在月球上的星条旗看上去却在迎风飘扬？但是这些质疑到现在还反反复复被提出来，质疑者根本不知道对之早有了合理的解释。此外还出现了一些新的“疑点”，加起来有二、三十条之多。这些所谓的“疑点”，大致可以分成两类：

一类是以讹传讹的谣言。例如有一个疑点是：“正当质疑之声越来越大的时候，美国宇航局却宣布丢失了全部共计1.3万盘登月原始录像带。数量如此庞大的珍贵资料怎会轻易丢失？”其实只有记录阿波罗11号宇航员月球漫步的慢扫描电视带现在找不到了。由于受当时技术条件的限制，阿波罗11号采用的是慢扫描电视技术，将连续单张图片发回地球的追踪站，然后转换成普通电视录像向全球播放。丢失的就是转换之前的原始带，这些原始带在1970年送到美国国家档案馆收藏，后来在1984年送回戈达德太空飞行中心，在那里下落不明。但是用来制作慢扫描电视的静止图片以及转换后的录像带都还在。以后的阿波罗登月不再采用慢扫描电视，它们的登月录像带也都完整地保留着。

还有一个疑点是：“阿波罗登月用的土星五火箭的功率强大，能把100吨以上载荷送上地球轨道，为什么后来弃而不用了？据说连图纸都没有保存下来。”意指连这土星五火箭也是子虚乌有。其实土星五火箭在阿波罗登月计划之后还用过一次，在1973年5月14日用于发射太空实验室1号，该太空站重约77.5吨，于1979年7月12日坠毁。有三个土星五火箭的实体现在分别在约翰逊太空中心、肯尼迪太空中心和美国太空与火箭中心公开展示。土星五火箭的图纸并没有丢失，其微缩胶卷保存在马歇尔太空飞行中心。土星五火箭后来没有再派上用场，是因为后来的太空计划没有必要用到这么大功率的火箭，而且现在看来土星五火箭的技术早就过时了。目前美国宇航局正在研制功率与土星五火箭相当、但更先进的阿瑞斯五火箭，准备用以将来重返月球或登上火星。

另一类的质疑倒不是依据的谣言，而是由于没有考虑到月球的特殊环境的想当然。有一条质疑称：“登月飞船降落时，应有大量粉尘被吹起，可照片上的陆地表面却平静如常，阿姆斯特朗甚至还留下了一个深深的脚印。”在地球上，由于有空气气流的作用，飞船降落时的喷射物的确会把周围的粉尘都吹走，但是在月球上，由于是真空环境，不存在气流的影响，因此只有与喷射物直接接触位置的粉尘才会被吹走，而周围的粉尘则都还保留着——事实上，由于被喷射物吹起的粉尘降落下来，登月舱周围的粉尘反而加厚了，所以阿姆斯特朗走出登月舱时，踏上月球的第一步能够留下一个深深的脚印。与脚印有关的另一条质疑是：“月表几乎没有水，可照片上的人和月球车为何能留下如此清晰的脚印？”这是因为月面上的粉尘是硅酸盐，在真空环境中它们会粘在一起，用宇航员的话说，踏在上面就像是踏在“滑石粉或湿沙上”。

还有一条质疑是：“月面温度白天可达一百多摄氏度，据图片看，相机是露在宇航服外而没有采用保温措施。胶卷在66°C就会受热卷曲失效，怎么拍得了照片？”中科院空间中心的一位研究员对此解释说，宇航员使用的可能是特制的胶卷。其实并非如此。这条质疑以及解释同样没有想到月球是真空环境，没有空气，因此热量不能像在地球上那样通过空气对流传递，而是通过热辐射。登月宇航员使用的相机外壳上镀有特殊的光学涂料，能够阻隔热辐射，从而保护相机中的胶卷不受高温影响。登月舱也用了类似的涂料来控制舱内的温度。

对阿波罗登月真实性的质疑许多都是依据对影像资料的一知半解。但是如果我们仔细观察这些影像资料的话，却可以确认它们只能是在月球上拍摄的。让我们仔细看一下宇航员驾驶登月车，车轮扬起粉尘的画面。在地球上，由于空气气流的影响，车轮扬起的粉尘将会纷纷扬扬、杂乱无章地四处飘洒。但是在月球上，由于没有空气，扬起的粉尘只受到重力的作用，将会以完美的抛物线降落下来。那些画面显示的粉尘降落轨迹的确是抛物线，表明登月车的确是在真空环境中行驶。此外，在阿波罗16号登月时，宇航员通过电视直播当众做了一个验证自由落体定律的实验：一手拿锤子，一手拿羽毛，从同一高度同时松手，锤子和羽毛同时落地。这也是在真空环境中才可能有的结果。如果是在地球上做这个实验，羽毛受到空气阻力的影响，落地的速度将会慢得多。

还有很多证据证明阿波罗的确成功地登上了月球，其中最重要的证据是阿波罗6次登月带回来的多达382千克的月球岩石。这些岩石经过世界几十个国家（包括中国）数千个实验室的研究，都一致认为它们来自月球。它们具有地球岩石所没有的一些特征，例如其表面布满了饱受宇宙尘埃撞击留下的微小的“陨石坑”，以及高能宇宙射线的撞击引发的核反应产生的特殊同位素元素。苏联月球探测器后来采集的月球岩石也具有这些特征。地球由于有大气层和磁场的保护，免受宇宙尘埃和高能宇宙射线的入侵，因此地球岩石不具有这些特征。现有的技术手段无法人为制造出具有这些特征的岩石。

那么有没有可能这些月球岩石都是用无人月球探测器采集的呢？这是不可能的，月球探测器能够带回的岩石要比人工带回的少得多。苏联发射的三个月球探测器总共带回的岩石只有326克，还不到阿波罗登月带回的岩石的千分之一。即使在现在，最先进的月球探测器能够带回的岩石最多也只能达到1千克，也就是说，即使是用现在的技术，也要发射300多个月球探测器才能达到美国宇航局收集的月球岩石的总量。

阿波罗登月的另一确凿证据是宇航员放在月球上的各种仪器，特别是激光反射镜。这些仪器不仅美国科学家，其他国家的科学家也在利用。阴谋论者经常提到的一个“疑点”是，号称第一个登上月球的宇航员阿姆斯特朗为何对阿波罗登月造假的指控始终保持沉默，不加以还击？阿姆斯特朗一定是做贼心虚吧？事实上，阿姆斯特朗授权在2005年出版的传记《第一人：尼尔·A·阿姆斯特朗生平》一书中，对阴谋论做了批驳，所用的依据就是他放在月球上的激光反射镜：“对那些至今仍然坚信登月从未发生过的受误导的个别人来说，历经5个年代的激光发射器实验结果应已表明他们对登月的排斥是多么的虚妄。”

有些阴谋论者宣称他们对阿波罗登月的质疑说明他们很有科学精神。然而，科学的怀疑应该是建立在有充分的事实依据的基础上的，而不是根据一知半解、以讹传讹的胡乱质疑，否则的话，是很容易变成虚妄的。

2008.1.15.

（《科学世界》2008.2）

(XYS20080221)

你很可能在中学化学课堂上听到德国化学家凯库勒（1829～1896）在梦中发现苯环结构的故事。如果你的化学老师忘了讲，那么你很可能在某一本面向少年儿童的科普读物中读到它。这个故事的背景是这样的：已知一个苯分子含有6个碳原子和6个氢原子，碳的化合价是4价，氢则是1价，有机物的碳原子互相连接形成碳链，那么在饱和状态下每个碳原子还应该与2个（在碳链中间）或3个（在碳链两端）氢原子化合，算上去6个碳原子应该和14个氢原子化合，比如己烷就是这样的。苯分子只有6个氢原子，说明它的碳原子处于极不饱和状态，化学性质应该很活泼。但是苯的化学性质却非常稳定，说明它和不饱和有机物的结构不一样。

苯究竟有什么样特殊的分子结构呢？这个问题把当时的化学家难住了。凯库勒也对此百思不得其解。故事说：一天晚上，凯库勒坐马车回家，在车上昏昏欲睡。在半梦半醒之间，他看到碳链似乎活了起来，变成了一条蛇，在他眼前不断翻腾，突然咬住了自己的尾巴，形成了一个环……凯库勒猛然惊醒，受到梦的启发，明白了苯分子原来是一个六角形环状结构。

凯库勒是在1865年发表有关苯环结构的论文的。1890年，在柏林市政大厅举行的庆祝凯库勒发现苯环结构25周年的大会上，凯库勒首次提到了这个梦。和后来的流行版本略有区别的是，他说他是在火炉前撰写教科书时做的梦的。这个故事很快传遍了全世界，不仅一般人觉得有趣，心理学家更是对它感兴趣。一百多年来，众多心理学家在提出有关梦或创造性的理论时，都喜欢以此为例。据说它是研究创造性的心理学文献中被举得最多的一个例子。

一个人是否做过某个梦，由他说了算，空口无凭，别人不好判断真假。凯库勒既然在25年后当众亲口说他做过这么个蛇梦，我们看来只好相信他了。不过凯库勒做的可不是一般的梦，而是与科学发现有关的，那就有可能找到支持或反对它的间接证据。美国南伊利诺大学化学教授约翰·沃提兹在上个世纪80年代对凯库勒留下的资料做了透彻的研究，发现有众多间接证据能够证明凯库勒别有用心地捏造了这个梦故事。

其实关键的证据有一条就够了。凯库勒说他是受梦的启发发现了苯环结构的，如果我们能够证明在凯库勒之前已经有人提出了苯环结构，而且凯库勒还知情，那么我们就可以认为凯库勒没有说真话。事实的确如此。沃提兹发现早在1854年，法国化学家奥古斯特·劳伦在《化学方法》一书中已把苯的分子结构画成六角形环状结构。沃提兹还在凯库勒的档案中找到了他在1854年7月4日写给德国出版商的一封信，在信中他提出由他把劳伦的这本书从法文翻译成德文。这就表明凯库勒读过而且熟悉劳伦的这本书。但是凯库勒在论文中没有提及劳伦对苯环结构的研究，只提到劳伦的其他工作。

所以，凯库勒是没有必要从梦中得到启发的。凯库勒编造这么个离奇故事的原因，可能正是为了不想让人知道他的重大发现与法国人有关。在当时的德国反法情绪很盛行，年轻时曾在巴黎留学的凯库勒也受到感染。沃提兹发现凯库勒在一封信中把法国人叫做“狗崽子”。或许可以说，这是一种“爱国主义”的剽窃行为。

在凯库勒之前，还有别人提出苯是环状结构，其中值得一提的是奥地利化学家约瑟夫·洛希米特，他在1861年出版的《化学研究》一书中画出了121个苯及其它芳香化合物的环状化学结构。凯库勒也看过这本书，在1862年1月4日给其学生的信中提到洛希米特关于分子结构的描述令人困惑。所以即便凯库勒在1865年时已忘了劳伦提出的苯环结构，也还可以从洛希米特的著作那里得到启发，不必靠做梦。不过，洛希米特把苯环画成了圆形，而劳伦则是画成正确的六角形，更接近于凯库勒提出的结构式。所以我倾向于认为凯库勒是从劳伦那里抄来的想法。

1990年，在沃提兹的组织下，美国化学协会举办了一次关于苯环结构发现史的研讨会。自此真相该大白了吧？并不。不仅科普文章、大众媒体继续对凯库勒的梦津津乐道，科学史学者、科学哲学家、心理学家也继续煞有介事地研究凯库勒的梦。我查到在1995年《美国心理学杂志》还刊登了一篇长达20页的研究“凯库勒发现苯分子结构的创造性认知过程”的论文，探讨凯库勒的梦是什么样的心理状态。2002年举行的第4届创造性与认知国际会议上也还有人举凯库勒的梦为例。一个有趣的虚构故事是很难被枯燥的事实真相所取代的，尤其是当它可以被用来做为支持自己的学说的例证时更是如此。

2008.2.4.

（《中国青年报》2008.2.20）

(XYS20080220)

在人们的心目中，沙漠是没有生机的。其实并非如此。在美国亚利桑那的沙漠，光是生活在那里的蚂蚁就有100多种，其中最常见的是以采集种子为生的红色收获蚁。夏天雨季是它们的繁殖季节。每个夏天，一旦开始下雨，长着翅的年轻蚁后和雄蚁就试图飞出巢寻偶，但通常被工蚁给硬拽了回去。突然有一天，一般是在第二或第三场雨之后第一个晴朗的下午，各个巢中的年轻蚁后和雄蚁似乎不约而同地都被放了出来，开始了它们一生中唯一一次的飞翔。成千上万只年轻蚁后和雄蚁密密麻麻地飞到同一块地方交配。

交配之后雄蚁继续聚在一起等死，它们只能再活一两天。蚁后则分散飞走，独自找个合适的地点降落下来，脱掉翅，开始挖巢。在这个过程中，绝大部分蚁后都被鸟、蜥蜴吃掉，或被同种、异种的工蚁杀死了。只有不到1％的年轻蚁后设法挖好巢躲起来开始产卵，等到工蚁孵化出来，日子就开始好过了。这些劫后余生的蚁后能够活上15～20年，最多的时候一个蚁巢能够同时有上万只工蚁忙进忙出。

年轻的工蚁只在巢内活动，负责照看蚁后、幼蚁和储存食物。年纪大一些了才开始参与外部事务。与外部有关的活动分为四种：每天早晨几只工蚁先出去侦察周围的情况；然后负责采集的工蚁再成群结队地到侦察蚁指定的地点搬运食物；另有一些工蚁负责巢的建造、维修工作，把挖出的土搬到洞口倒掉；还有一些则是清洁工，负责把巢里的垃圾清理出去。

哪一只工蚁干哪一项工作是不是天生就决定了？或者虽然不是天生的，但是一旦选择了做哪项工作就终身不变呢？在通常情况下工蚁选择了干哪一行似乎就一直干下去，但是长期研究收获蚁的斯坦福大学生物学家黛博拉·戈登用一系列实验证明工蚁会随着环境的变化而按一定的规律变换工种。

戈登给不同工种的工蚁用不同颜色的涂料标记，以便追踪它们。她在蚂蚁的采集地点放上许多种子，让蚂蚁知道有了新的食物来源。这时，侦察兵、维修工和清洁工都纷纷改变角色，参与抢运这些食物。在另一个实验中，戈登从附近抓来10只与收获蚁竞争食物的另一种蚂蚁，放在收获蚁巢的周围。收获蚁发现这些竞争者后，派出更多的侦察兵，其中有的是维修工和清洁工变来的。戈登做的第三个实验是在蚁巢洞口放一些牙签，增加维修工的工作量。为此参与维修工作的蚂蚁增多了，但是新增加的维修工都是没有被标记的，它们是从本来只负责洞内事务的年轻工蚁转变来的。

这些实验结果表明，工蚁是会变换工种的，但是不同工种的级别不一样：维修工的级别最低，只能从年轻工蚁那里获得补充，维修工一旦改而从事其他工种，就不会再回头去做维修工了；而采集工的级别最高，采集工是不会再改而从事其他工种的，即使其他工作有需要，它们宁愿闲着也不去帮忙。采集食物是蚁巢的头等大事，也是最辛苦的工作，采集工要摆这样的架子是可以理解的。

那么由谁来决定哪只工蚁从事什么工种或变换工种呢？你可能会想到蚁后。其实蚁后的“后”是人类所赋予的，她并非蚁巢的统治者，而只是一个生育机器，除了进食和产卵，几乎不会干其他任何事情。她不可能了解蚁巢和周围环境发生的变化，也不可能对工蚁发号施令。事实上，大部分工蚁在出生后就与蚁后失去了联系，特别是在成为采集工之后，就只待在洞穴靠外的部分，连洞穴深处都不去了。

不可能有哪一只蚂蚁能够管理一万大军。在蚁巢中没有统治者或管理者。每只工蚁要从事什么工作，是它自己决定的。那么它如何决定是继续现在的工作、闲着还是改换工种？这可能取决于两个因素：一个是环境因素（发现新的食物来源、竞争对手等等）的直接刺激，另一个是间接从其他工蚁那里得来的信息。观察过蚂蚁的人都会注意到，蚂蚁最喜欢干的一件事是互相碰触角打招呼，这实际上是在闻对方身上的味道，从中可以知道对方是不是同一个巢的、在从事什么工作、是否成功等信息。

一只闲着的工蚁其实并没有完全闲着，还在不停地和经过的工蚁打招呼。它可以根据它接触到的某个工种工蚁的数量、接触频率和它们的状况来决定自己是继续闲着等待从事同一工作，还是立即改变工种。比如说，我们可以设想，一只闲着的维修工如果接连碰到5只成功运回食物的采集工，它就知道采集工作很繁忙，自己有必要也参与进去。计算机模拟表明，每只工蚁都遵守类似的简单规则，就会出现人们观察到的有序变化。

只要每个成员都自觉地严格遵守同一套规则，那么不需要有统治者，整个社会也可以有序地运行，甚至比有统治者的社会还和谐。这也许让人羡慕，可惜人不是蚂蚁：人是有自由意志的。

2008.1.31.

（《中国青年报》2008.2.13）

(XYS200080213)