方舟子的Blog

卢姆岛是苏格兰西部赫布里底群岛中的一个小岛，面积只有大约100平方公里。它现在是国家自然保护区，是生态学研究的重要基地。但在1957年之前，卢姆岛是私人领地，为棉花大王布洛家族所有。当时该岛大部分还是荒地，生物学家有望在那里发现新物种，但是想在那里从事科研需要获得主人的许可。著名植物学家赫斯洛普－哈里森（1881-1967）获得了研究该岛的动植物群的特权，在上个世纪30、40年代多次到该岛考察，还真的发现那里生存着许多种非常有意思的昆虫、植物。为什么说它们有意思呢？因为虽然这些物种在其他国家并不罕见，但是在英国其他地方的野外从未发现过的。它们可以用来支持赫斯洛普－哈里森一直在主张的“冰原岛峰理论”：赫布里底群岛和英国其他地方不同，躲过了一万年前的最后一次冰川，因此这些物种在其他地方被冰川灭绝了，却在卢姆岛繁衍了下来。

这些证据几乎就是为赫斯洛普－哈里森的观点准备的，而别人又很难有机会上该岛实地考察加以验证，这就不免让大英博物馆植物标本馆馆长等植物学家起疑。他们鼓动剑桥大学的年轻教师约翰·雷文（1914-1980）对此进行调查。雷文和赫斯洛普－哈里森来自两个不同的世界：雷文属于上流社会，父亲是剑桥某个学院的院长，在剑桥受的教育并留校任教，而赫斯洛普－哈里森出身贫寒，是炼铁工人的儿子，靠自学成才，从一名中学教师变成了新成立的纽卡斯尔大学的教授。但是两个世界出现了交点：雷文的专业虽然是古希腊哲学，却业余研究植物学。

我们无从得知为何雷文会乐于盯上赫斯洛普－哈里森，也许是上流社会对暴发户的不满，也许是老牌大学教师对新兴大学教授的蔑视，不管怎样，在1948年，雷文向剑桥大学校方申请到50英镑的经费去卢姆岛考察，并找借口获得了卢姆岛主人的许可和赫斯洛普－哈里森的配合，当然，赫斯洛普－哈里森此时并不知道雷文的真实动机。

一系列意外让雷文不得不缩短行程：他把野营设备给忘在了船上，借来汽油炉，却又把帐篷给点着了。雷文只在岛上待了三天，不过，“由于当时在岛上的赫斯洛普－哈里森教授的好意，我至少看到了一些它最有趣的植物。”这已足以让雷文有了结论。回去后，雷文给《自然》发去一篇简短的报告，在第二年年初登了出来。在报告中，雷文认定赫斯洛普－哈里森在卢姆岛发现的那些有趣植物，其实都是从别处引进的，主要的证据就是它们只有寥寥几棵，构不成一个种群。例如多荚草，赫斯洛普－哈里森在1939年报告在岩石缝隙中发现一棵，到雷文上岛时，除了原始发现处有了4棵，并无别的发现；赫斯洛普－哈里森在1941年报告发现了两片苔草，雷文去了以后，只看到7棵长在一起的苔草。

赫斯洛普－哈里森显然并不常读《自然》，他是过了两年才读到雷文的文章，写了一篇措辞强烈的答复，但是《自然》拒绝刊登。他于是又写了封信指责雷文搞阴谋诡计。雷文在公开发表的文章中并没有明言有人造假，但是在给剑桥大学校方的长篇报告中，就没有那么客气了，他断定：赫斯洛普－哈里森声称在赫布里底群岛“发现”的那些植物和昆虫，要么是编造的，要么是故意从他的花园移植过去的。剑桥大学的专家对雷文的报告进行了一番讨论，决定不将其公开，以免对赫斯洛普－哈里森的声誉造成伤害。雷文将其报告送交学校图书馆封存，要求在他和赫斯洛普－哈里森都死了才能公开。

但是雷文在《自然》发表的文章已足以证实人们对赫斯洛普－哈里森成果的怀疑，何况那些看过雷文给剑桥的报告的植物学家会在私下把情况透露出去。赫斯洛普－哈里森这些有疑问的发现在英国植物志等文献中被悄悄地删掉了。

此后相当长一段时间内无人公开提起这个事件。1980年，雷文去世，在发给剑桥校友的讣告中，提到雷文曾经调查过“一位著名的生物学家”的可疑发现，其报告存在学校图书馆，从未发表。这则讣告给曾经上过雷文的课的剑桥校友、科普作家兼电视制片人卡尔·萨巴留下了深刻印象，一直到1997年，萨巴有机会与一位著名植物学家共餐时，还想起问一下雷文调查的那位著名生物学家是谁。萨巴还获悉，虽然英国植物学界很多人都知道这个事件，但是大家不愿去谈论它，因为赫斯洛普－哈里森的儿子和孙子都是著名植物学家，不想去得罪他们。

这激起了萨巴的兴趣。他从图书馆找来了雷文的报告，又采访了一些植物学家，很快地在1999年出版《卢姆事件：植物学的‘皮尔丹人’是如何被揭露的》一书，把本来只是在学术界小圈子里议论、就要被人遗忘的一个历史事件给捅了出去。

萨巴的书其实并没有提供新的证据，也许最有意思的一个插曲是，萨巴根据赫斯洛普－哈里森在论文上写的通讯地址想去访问其故居，却扑了个空，原来赫斯洛普－哈里森并不住在当地最豪华的那个街区，而是住在附近。萨巴因此认为赫斯洛普－哈里森是天生的骗子，若非如此的话，很难理解赫斯洛普－哈里森的造假动机。雷文在秘密报告中把赫斯洛普－哈里森造假动机归结为一个出身卑微的人野心勃勃地想靠造假一举成名，这显然是上流社会人士的偏见：赫斯洛普－哈里森涉嫌造假时，早已功成名就，已在1928年就成为王家学会会员（相当于英国的科学院院士）。

对赫斯洛普－哈里森造假的指控，都只是一些间接证据，例如他声称在卢姆岛见到的一些昆虫物种，没有别人再见到过。赫斯洛普－哈里森在卢姆岛发现的多荚草、苔草等植物，如雷文所说，无疑是外来物种，但是要说是赫斯洛普－哈里森故意移植的，却也没有直接的证据。它们也可能是外地游客无意中夹带过去的，甚至如有人猜测的，可能是赫斯洛普－哈里森学生们的恶作剧。如果赫斯洛普－哈里森有意造假，可以造得更好，他应该知道只有寥寥几棵植物样本是难以令人信服的，要种也应该种一大片。此外，赫斯洛普－哈里森在卢姆岛的某些发现是真实可靠的，例如他在那里发现的一种斑点兰，后来被确定为是一个新的亚种，不可能是从外地移植的。

即使赫斯洛普－哈里森真的造假，说它是植物学的“皮尔丹人”事件也太夸张了。赫斯洛普－哈里森的发现并不像“皮尔丹人”那么重要，而且很快就被纠正了，并没有导致严重后果。既然没有直接的造假证据，又没有恶劣影响，像剑桥大学那样采取息事宁人的做法，还是可取的。这个事件已无关科学上的对错，旧案重翻并无学术上的意义，有关的只是赫斯洛普－哈里森个人的声誉。他的儿子（曾任王家植物园园长，也是王家学会会员）已在《卢姆事件》出版的前一年去世，他的孙子（莱斯特大学生物学教授）则未见到对此做出回应。

2008.7.16.

（《经济观察报》2008.7.21.）

(XYS20080722)

达尔文1859年出版的《物种起源》一书，他称之为“一个长篇论证”，想要论证两个大问题：第一，生物是进化而来的。这一点证据非常充足，他完成得很成功，到1872年《物种起源》出最后一版时，达尔文已可以宣布几乎所有的生物学家都接受了进化论。第二，生物是在自然选择的作用下，通过累积微小的优势变异，逐渐进化来的。这在当时基本上只是一个天才的推理，既找不到一个合理的遗传理论来解释，也没有直接的证据，难怪在达尔文生前和身后相当长一段时间内，大多数生物学家都不接受自然选择学说。

英国著名动物学家米瓦特起初是自然选择学说的热情支持者，随后却变成了激烈反对者。1871年，米瓦特出版《物种发生》，列举许多例子试图说明自然选择无法用以解释生物结构的由来，其中一个后来经常被提及的著名例子，是比目鱼的进化。

比目鱼在英文里被叫做“扁平鱼”，这指的是它的身体形状。不过，正如中文名称所表明的，比目鱼最奇特的特征是它的眼睛。长着两个眼睛的动物一般都是左右对称各一个，比目鱼的眼睛却是挤在身体一侧。由于长着一个不对称的扁平身体，侧鳍很小又没有鱼鳔，使得比目鱼难以游动，而习惯于潜伏在海底。对比目鱼来说，两个眼睛都长在一起向上看，在水底可以很方便地监视上方的动静。如果有一个眼睛长在下边，不仅派不上用场，还容易被水底的沙石伤到。

如果比目鱼是从两侧对称的鱼在自然选择作用下逐渐进化来的，那么一开始时，有一侧的眼睛只是向头顶移动了一点，变得不那么对称。但是这种斜眼鱼能有什么生存优势呢？在现存的鱼中，并没有一种是长着斜眼的，化石中也找不到这样的过渡型。最接近过渡型的是现存的一种比目鱼——大口鳒（俗称左口），它的一只眼睛接近头顶，似乎刚刚从另一侧迁移过来，但是两个眼睛也都在同一侧。

因此米瓦特认为比目鱼的眼睛形态不是自然选择逐渐形成的，而是在动物“内在动力”的驱使下跃变而来，一蹴而就的。在最后一版《物种起源》，达尔文专门用一章来反驳“对自然选择学说的种种反对意见”，主要就是在反驳米瓦特的《物种发生》举的例子，特别是比目鱼的例子。

达尔文注意到，比目鱼刚出生的时候眼睛其实也是对称的，但是长着长着，随着身体越来越扁平，底侧的眼睛也就逐渐移到朝上的一侧去了。而有某些两眼对称的鱼，偶尔会在水底侧卧，这时它会让下面的眼睛尽量往上看，使头部出现了变形。达尔文的意思是，即使比目鱼的祖先的眼睛有一个长在底侧，也能通过肌肉运动把它移到顶侧去，而由于用进废退，其后代的底侧眼睛就会逐渐变得越来越靠顶部，并被自然选择保留下来。我们没能找到这些过渡型化石，是因为化石记录很不完全。

达尔文在此试图用“用进废退”来弥补自然选择的不足，把拉马克主义和达尔文主义结合起来。但是进入20世纪后，随着遗传学的建立，生物学家不再相信后天获得的性状能够遗传，即使比目鱼的祖先拼命地把下面的眼睛往上拉，也不能让它的后代的眼睛就会变得更靠上。这样，达尔文的解释就存在着先天的不足。一些遗传学家又回头相信跃变论，只不过用基因学说进行了改造。这一学派的代表人物是德裔美国遗传学家高兹史密特，他在1933年美国《科学》发表的一篇著名论文中提出基因大突变论，也举比目鱼的眼睛为例，认为只要通过一个基因突变，就能让比目鱼祖先的眼睛从对称一下子长到一边去，无需过渡形态。

但是，高兹史密特的观点并没能被普遍接受，因为遗传学的研究表明，对生物形态有重大影响的大突变的结果几乎总是产生无法存活的怪物。比目鱼的进化还是必须通过小突变的累积，但是又找不到过渡型做为证明。神创论者幸灾乐祸，经常举比目鱼为例来“驳斥”进化论。

神创论者笑得太早了。比目鱼过渡型化石最近被找到了，而且是两种。这些化石其实早被发现了，有的已在博物馆的仓库里躺了两百多年。芝加哥大学博士生马特·弗里德曼用计算机断层成像术对这些积满灰尘的化石进行研究，认定它们正是预料中的比目鱼过渡型化石：它们的眼睛虽然是一边一个，但是有一侧的眼睛位置偏上，靠近头顶。把这些生活在始新世（距今约4千500万年前）的比目鱼祖先化石与大口鳒和其他现存比目鱼依次放在一起，可以清楚地显示比目鱼的眼睛是如何一步步迁移的。

这场持续了100多年的关于比目鱼眼睛进化的争论到此接近尾声了。至于神创论者，他们的思想已经僵化，我们不必指望他们会从此洗心革面，只希望他们以后能诚实一点，不要再嚷嚷“找不到比目鱼过渡型化石”。

2008.7.13

（《中国青年报》2008.7.16）

(XYS20080716)

高中生物课令人印象最深刻的部分，大概就是孟德尔通过做豌豆杂交实验发现了遗传学定律。不同品种的豌豆有一些不同的特征，生物学上叫做“性状”，例如种子形状有的是圆的，有的是皱的。孟德尔把圆种子的豌豆与皱种子的豌豆杂交，得到的后代（第一子代）的种子全部是圆种子，而没有皱种子。像圆种子这种总是表现出来的性状被称为显性，而皱种子这种被掩盖住的性状叫隐性。那么隐性性状有没有完全消失了呢？没有。让第一子代自相交配，得到的第二子代，又同时有圆种子和皱种子。

孟德尔据此提出，每一个性状是由两个因子（也就是后来说的“基因”）决定的，它们可能相同（叫做纯合体），也可能不同（叫做杂合体）。比如种子形状这个性状，有决定圆形的基因R，还有决定皱形的基因r。在亲代，所有圆种子植株的基因型为RR，所有皱种子植株的基因型为rr，都是纯合体。但是第一子代的性状虽然是圆种子，其基因型却是Rr，是杂合体。在第二子代，同时有圆种子和皱种子，皱种子植株都是纯合体rr，但是圆种子植株可能是纯合体RR，也可能是杂合体Rr。

以上所述是帮助大家回忆在高中生物课学到的内容。当时你有没有想过，在孟德尔的时代，没法测定基因，他是怎么知道第二子代的圆种子植株哪个是纯合体，哪个是杂合体呢？只能是继续把实验做下去，不过这次不能杂交，而要自交：让植株自花传粉，如果某个圆种子植株自交后结的种子全是圆种子，那这个植株就是纯合体，如果出现了性状分离，结的种子既有圆的，又有皱的，那就是杂合体。理论上，第二子代圆种子植株中杂合体与纯合体的比例应是2:1。

孟德尔共研究了七对性状。其中两对性状（种子形状和子叶颜色）只要看看结的种子就可以分清，但是剩下的五对性状（例如茎的高矮）却必须把种子种下去，让植株生长、成熟才能知道，也就是说，对这些性状的植株还要培育出第三子代。由于田地有限，孟德尔对这五个显性性状的第二子代各挑了100株做试验，每一株培育10株后代进行验证。其中有一个性状的试验结果不理想，他对之重复了试验，这样合起来他共对600株第二子代做了试验，根据第三子代的结果，他断定其中有399株是杂合体，201株是纯合体，非常接近2:1的理论值。

1866年孟德尔把他的实验结果写成论文发表在当地学术期刊上，未能引起学术界的注意。直到1900年，孟德尔论文才被重新发现，引起了一场革命，遗传学从此诞生。1936年，群体遗传学创建者之一、英国著名遗传学家和统计学家费歇发表了一篇著名的论文《孟德尔的工作是否已被重新发现？》，根据孟德尔论文记载的实验数据，用一种叫卡方测验的统计学方法进行验证，发现孟德尔的数据好得令人起疑。更令人起疑的是有的数据符合的是错误的理论值，疑点最大的就是上述的试验。孟德尔是根据10株第三子代的性状来推断第二子代的基因型，但是这个方法并不完全可靠。孟德尔没有想到的是，即使某株第二子代是杂合体，它的10株后代也有可能很偶然地全都是只表现出显性性状的杂合体，从而错误地推断它为纯合体，发生这种错判的概率是0.0563（一株是杂合体的概率为0.75，10株都是杂合体的概率是0.75的10次方，即0.0563）。因此，用孟德尔的方法做试验，由于样本太小，会有一定的误差，一小部分杂合体会被误判为纯合体，由此得到杂合体与纯合体的比例应是大约1.7:1，而不是2:1。费歇因而认为孟德尔报告的数据是不真实的，是为了凑2:1的理论值而编造的。费歇倒不认为是孟德尔本人造假，而是猜测孟德尔的助手在为孟德尔做统计时，为了取悦孟德尔而给了他预料中的数据。但是并无证据表明孟德尔让别人为他做统计，费歇的猜测不过是为尊者讳罢了。

费歇的指控在遗传学界挑起了一场持续至今的大论战，70年来在学术期刊上发表的争论文章至少有二十几篇。一开始，是认为孟德尔实验有假的一方占优势，有的甚至猜测孟德尔（或其助手）是怎么造假的：在统计实验结果时算到想要的数据就不再往下算了，尽管孟德尔在论文中明确声明他统计了所有的样本。有一位细心的研究者根据孟德尔论文中统计的植株和种子数目，计算出平均每株植株结的种子数，认为太少了，证明孟德尔并没有统计所有的种子。但是随后又有人指出，在孟德尔的时代，还没有用到化肥增产，那个平均种子数很正常，有同时代其他人的实验结果为证。

这场争论把群体遗传学的另一位创建者、美国著名遗传学家和统计学家怀特也给卷了进来。1966年，怀特在一篇论文中虽然基本同意费歇的计算结果，但是详细列举了几条理由说明这个计算结果不能说明孟德尔（或其助手）造假。此后，为孟德尔辩护的一方逐渐多了起来，并成了主流意见。直到去年3月，美国《遗传学》杂志还发表了一篇为孟德尔辩护的文章。

为孟德尔辩护的学者不少，而理由却大不相同。有的同意孟德尔实验数据的确有问题，但是并非有意造假造成的，而是来自无意的主观偏差。某些豌豆性状并不是很容易区分的，比如某粒种子的形状该算是圆的还是皱的，有时就不太好说，碰到这种模糊状况，孟德尔可能下意识里就往有利于实验结论的方向统计。另一种可能是，孟德尔或许做过几次试验，而只报告他认为是最好的结果。这些做法在今天看来也许不太规范，但并非有意造假。有的则干脆试图推翻费歇的计算结果，或者认为他滥用了卡方测验，卡方测验不能用于验证数据是否造假；或者认为他误解了孟德尔实验的细节，得出了错误的计算结果。

这些讨论涉及到比较专业的遗传学和统计学知识，我不想在此做详细的介绍。我只想指出两点：一、孟德尔在论文中提到，他对某次实验结果不满意，做了重复实验，并报告了两次实验的结果。如怀特指出的，如此诚实可不像一个造假者所为。二、在1900到1909年间，有六名遗传学家重复了孟德尔的豌豆实验，发现结果完全相符。

虽然现在学术界的主流意见认为孟德尔实验结果是可信的，但是有关孟德尔造假的说法仍然在大众媒体上广为流传。国内外一些反科学人士更是对此大做文章，鼓噪孟德尔“‘制造’统计规律”，声称“孟德尔定律过于简单化和理想化”，警告我们“不可把科学理论看得过于神圣”。退一步说，即使孟德尔实验结果有假，可不等于他发现的遗传定律是假的。遗传定律早已被后人的无数实验结果所证实了。那些反科学的论调既缺乏科学常识，也违背了基本的逻辑。

2008.7.9.

（《经济观察报》2008.7.14）

(XYS20080714)

据网上一篇流传的文章回忆说，在1971年全国地震工作会议召开期间，当时国家领导人曾经找过几名地震专家了解有关地震预测的进展，并指示说：“你们说有10余种方法，才说9种，动物为什么没有提到，是不是不重要？地震前动物是否有反应？动物观测不能取消。动物某一种器官比人灵敏，动物要研究。蚂蚁虽小，下雨天就知道要搬家。各种动物有各种反应，有的迟钝，有的不迟钝；不仅动物要研究，植物也要研究。”

这位政治家既非地质学家也非生物学家，不过是根据一般人的直觉随口说点感想。但是在权力即等于真理的年代，国家领导人既然开了金口，动物能够预感地震在国内就成了重要科学定论广为宣传，并编成了歌谣让妇孺皆知：“震前动物有前兆，发现异常要报告。牛马骡羊不进圈，猪不吃食狗乱咬。……”如果你当时正在上中学或小学，或许还曾被分配到每天观察动物是否有前兆的任务做为课外活动。

直到现在，中国地震局编写的科普材料都不忘把动物异常行为做为地震前兆之一详细介绍，据称目前已发现有上百种动物震前有一定反常表现。一般人搞不清楚什么前震、地形变、地倾斜这些前兆，倒是动物异常行为浅显易懂，成了最为人熟知的地震前兆。在汶川地震发生之后，人们马上想到震前是否有被地震专家忽视了的动物异常行为，于是一则“日前绵竹出现大规模的蟾蜍迁徙”的报道被翻了出来在网上到处传播，并有了“养地震专家还不如养蛤蟆”的讥讽。此前很少有人留意到，近年来全国各地至少有过三十几则蟾蜍大迁徙的报道，但此后在深圳、福州等地出现的蟾蜍大迁徙就引起了恐慌，地震局的电话被打爆，地震局工作人员也不敢怠慢，赴现场研究起蟾蜍生态来了，或许得给那首著名歌谣补上一句“蟾蜍搬家蹦蹦跳”。

这大概算得上中国灾异文化的一部分。不过，关于大地震发生前出现动物异常行为的最早记载不在中国，而在古希腊。据称，公元前373年古希腊赫利刻城大地震的前几天，老鼠、黄鼠狼、蛇和蜈蚣离开窝巢逃走。国外民间有很多类似的传闻。美国地质调查局曾经在上个世纪70年代对此做过几项研究，没能发现动物异常行为与地震的发生有可靠的关联，后来就不再研究了。美国地质调查局现在的说法是：“我们仍未发现地震发生前有一致和可靠的动物异常行为，也未发现有何机理能够对此做出解释。探索这一神秘现象的科学家多数但并非全部在中国或日本。”

那么中国地震专家是如何探索动物预兆的呢？依据的是在某次地震发生前的一段时间，是否曾经观察到某些动物异常行为。例如，中国地震局地质研究所一位研究员撰写的一篇文章称，“1975年2月4日辽宁海城7.3级地震前一、二个月观察到很多宏观异常现象”，包括盘锦某乡一群小猪在圈内相互乱咬、岫岩县石岭村一头公牛傍晚狂跑狂叫、岫岩县清峰村一只母鸡在太阳落山时飞上树顶就不下来进窝等等。这就不能不让人疑惑，海城一带应该有成千上万的小猪、公牛、母鸡吧，为什么只有那一群小猪、那头公牛、那只母鸡出现了异常行为？莫非那是有特异功能的小猪、公牛和母鸡？

这些动物行为之所以被称为异常，是因为在某地某时比较罕见。但是一旦把观察范围扩大到整个城市辖区内（更不要说全国范围了），把时间范围扩大到一、两个月，针对的又是多达上百种动物的无数个体，那么异常行为就变得非常常见了。如果没有地震发生，这些异常行为不会有人长久记得；但是在地震发生之后再回头去找，就总能发现动物异常行为的案例，甚至是众多案例。这能证明这些动物异常行为与地震有关吗？不能。有许多更为常见的因素能让动物行为出现异常：饥饿、发情、遇到天敌、保护领地、受到惊吓、气候变化等等。你如何证明震前动物异常行为不是这些更为常见的因素引起的？

相关性不等于因果性。但是国内探索动物前兆的研究者往往有意无意地忽略了这一点。深圳野生动物园据说是我国第一个做动物预报地震试验的动物园。据报道，汶川地震前，该动物园出现“鸵鸟成群狂奔、大雁集体拒食、亚洲象不断长鸣、长角羚羊焦躁不安等现象”。汶川发生的地震居然让1500多公里之外的深圳动物园的动物出现异常行为，感应的范围可真够大的，大到让人不能不怀疑二者并无关联。即使这个联系是真实可信的，这样的试验又有什么价值？当这些动物出现异常时，如何知道是1500多公里范围内的哪个地方将要发生地震？

我并不否认某些动物有可能感受到地震发生前出现的一些不为人知的异常变化的刺激。但是，是否真的存在这种现象，有的话是否有实用价值，必须靠严密的科学方法，而不是靠领导指示、民间传说来确认的。

2008.7.6.

（《中国青年报》2008.7.9）

达尔文和华莱士对创建自然选择学说的优先权互相谦让，成为科学史上的佳话（参见《达尔文－华莱士之让》，本版2008年4月28日）。但是两人的学术观点不尽相同，他们并不回避学术之争。

达尔文《物种起源》在1859年出版，华莱士也跟着分享自然选择学说共同创建者的殊荣。10年后，华莱士开始发出了不同的声音。1869年3月24日，华莱士写信给达尔文，预告说他即将在《季度评论》发表一篇文章，首次提出自然选择威力存在局限。他预料赫胥黎或许还有达尔文会认为其观点是站不住脚的，但是希望达尔文知道他是根据确切无疑的证据提出的。3天后，达尔文回信说，他期待着读到这篇文章，“我希望你还没有完全杀死了属于你自己也属于我的孩子。”

华莱士发表在《季度评论》1869年4月这一期上的文章是一篇评论著名地质学家赖尔的名著《地质学原理》第10版的书评，他预计会引起达尔文反感的部分，是他认为自然选择无法解释人类大脑的由来。他的推理很简单：“低等民族”的大脑的大小和复杂程度与“高等民族”的没有太大的区别，但是“低等民族”所需要的心智能力并不比猿高多少。由于自然选择是个渐进过程，如果大脑是自然选择的结果，那么“低等民族”的大脑应该只比猿的大脑稍微高级一点就能满足其需要了。既然“低等民族”的大脑远远超出了其需要，就说明人类的大脑不是自然选择而来的，而是在一个“统治智能”的指引下产生，为“高等民族”预备的。就像后来的“智能设计论”，华莱士没有明说这个“统治智能”是什么，但读者不难联想到“神”或“上帝”。其实华莱士并非基督徒，他相信的不是上帝，而是宇宙中的“神灵”。

正如华莱士预料的，达尔文对此的反应极为强烈。在华莱士有关论述的旁边，达尔文写下了“NO”，下面划三条线，并加上一串感叹号。他在给华莱士的信中说，如果不是华莱士预先告知的话，他会以为那些话是别人加进去的。他完全不能同意华莱士的看法，人的进化无需有另外的因素的参与。他直言不讳地表达了对华莱士的失望：“你的文章就像是一个蜕化的博物学家写的，而你曾经是《人类学评论》的最好论文的作者！唉！唉！唉！”

华莱士自称是比达尔文本人还要坚定的达尔文主义者，比达尔文更相信自然选择的威力。是什么原因让华莱士“蜕化”了呢？华莱士向达尔文解释说：“我很能理解你对我有关人类进化的‘非科学’意见的感受，因为如果是在几年前我自己也会同样认为它们是疯狂、无理的。”他的观点发生了改变，完全是因为他考虑到了一系列“不平常的现象”，他对这些现象进行了充分的验证，证明了的确存在科学还未能认识到的“力量和感应”。

原来此时华莱士已成为唯灵论的信徒。在19世纪中叶的英国，有许多科学家相信在物质世界之外还存在一个超自然的神灵世界，具有特异功能的通灵人可以和死人的神灵沟通。华莱士知道达尔文对唯灵论嗤之以鼻，会认为相信唯灵论的人生活在幻觉之中，因此华莱士列举了一些相信唯灵论的著名科学家以证明吾道不孤，敬请达尔文在他们出现确切的发疯症状之前别忙着下判断。

华莱士本来也不相信唯灵论，本来也认为那是一种幻觉或骗局。他的转变发生于1865年。那一年的7月，他在一个朋友的家中参加了一次降神会，亲眼见到在“神灵”的作用下桌子自发地移动、振动，并听到奇怪的击打声。第二年11月，他在自己家中对一位著名的通灵人进行试验。他声称他是抱着不偏不倚的态度进行试验的，通灵人展示的特异现象——例如肥胖的身体能够离地悬浮、当时是冬天通灵人却能变出鲜花等等——让华莱士着了迷，让他觉得有必要对通灵现象做进一步的科学研究。而其实他此后的研究不过是为了证明通灵现象的真实性，并为唯灵论提供“科学解释”。他对唯灵论的信仰再也没有动摇过，成为唯灵论运动的核心人物，直到逝世。甚至在死后他也没有抛弃唯灵论运动：他的妹妹作证说，在通灵人的召唤下，他曾经显灵，在他写的《超自然的科学观》一书中写上他妹妹的名字，而且是不必打开书就写上的。

对这种神奇的现象中国人不会陌生。在上个世纪80年代，唯灵论在现代的翻版——“人体特异功能”不也在中国风靡一时，不也有许多中国科学家包括著名的中国科学家对之深信不疑吗？和华莱士一样，许多中国科学家一开始对“特异功能”也不相信，但是在看了“特异功能”表演后就被征服了，相信里面蕴含着无比重大的科学奥秘，全身心地投入研究。他们天真地以为，如果自己看不出“特异功能”、“通灵现象”有什么破绽，那么它们就是真实可信的。他们忘了，即使是一个简单的小魔术，他们也是看不出有何破绽的。科学家现场识破“特异功能”、“通灵现象”的能力，远不如魔术师。由于对自己的识别能力过于自信，更由于丧失了科学精神，科学家面对“特异现象”，很容易受骗上当。

达尔文虽然对华莱士皈依唯灵论很失望，但是这并没有影响他们之间的友好关系。为了解决华莱士生活困难，达尔文游说英国政府给华莱士一笔不菲的年金，但华莱士对唯灵论的热衷受人诟病，一度成为他获得政府资助的障碍，达尔文为华莱士辩护说，华莱士对唯灵论的迷信，并不比这个国家人人接受的官方迷信（指基督教）更坏。

科学家当然可以有自己的宗教信仰，不管信的是唯灵论、“特异功能”、基督教或别的什么教，都是其自由。但是一旦让自己的宗教信仰干扰了科学研究，硬要在科学中塞进宗教私货，或给宗教信仰披上科学外衣，那就是另一回事了，就难免要遭到批评。仅仅因为对某个科学问题一时还没能找到答案，就放弃了继续研究的可能，而乞灵于“神灵”、“上帝”，不过是懒惰和短视的表现。华莱士对人脑功能及其由来的疑惑、对自然选择学说的批评，在当时还有些道理，随着科学研究的深入，在现在则早已不是问题，而他对唯灵论的迷信，却成了他的一大污点。

2008.7.2.

（《经济观察报》2008.7.7.）

(XYS20080707)

汶川地震发生时，都江堰一名正在上课的范姓中学教师抛下全班学生自己跑到操场。事后该教师在网上自我曝光并辩护，引起了一番争议。这件事本来没有什么可争议的。在学校里，教师是未成年的中小学生的监护人，有保护学生安全的责任，在灾难降临时抛弃学生不管独自逃生，有违职业道德。那么，在地震来临时，一个负责任的教师应该怎么做？是否像有人说的那样，应该赶快带着学生一起跑？

国内的学校缺乏这方面的教育，所以大家只能凭着本能做出反应，而本能反应却未必就对。美国学校则不然，一般都制定有详细的安全计划，对教师要如何应对各种灾难做出了具体的规定，并在平时进行练习做好准备。按照这些规定，如果地震发生时学生正在上课，教师应命令大家立即躲藏到桌台下面，并远离窗口，保持躲藏姿势至少60秒，然后从教室疏散。

这根据的是美国政府救灾部门和红十字会等机构的专家建议，简称“伏倒、掩护、抓住（或等待）”。虽然在遇到地震时，人们的本能反应是立即跑到屋外，但是这么做很容易被震落的吊灯、玻璃、书柜、电视机、碎石等物体砸伤。因此专家的建议是留在室内，伏倒躲到桌台等坚硬的家具底下，并抓住家具，等震动停止再离开。如果周围没有可做掩护的家具，就到墙角，蹲下并用手掩护头、颈。如果地震时正在睡觉，就留在床上，并用枕头保护头部。如果刚好在车里，就留在车里不要出来。

这些建议每个美国人从小就都知道，在美国可谓常识。但总有人试图挑战常识。一位叫道格·卡普的美国人就大唱反调。根据他的研究，如果照传统的做法躲避地震，伤亡率高达98％！他的理由是，建筑物的天花板因强震倒塌时，会将桌台等家具或车顶压毁，里面的人会被活活压死。他的建议是，应该以低姿势躲在坚硬的家具或汽车旁边，掉落的天花斜压在家具、车上，构成一个“生命三角区”，让人取得生存空间，能把伤亡率降到2％。

卡普的身份是美国国际搜救队队长，据说参与过全世界几十次重大灾难的救灾工作，听上去颇为权威，因此他的这些说法在网上流传很广。在汶川地震之后，国内许多人也纷纷用电子邮件给亲人朋友转寄这个所谓“生命三角求生方法”。“美国国际搜救队”名头听上去很大，其实只是一个民间组织。卡普的信誉也很值得怀疑。他自称911恐怖事件时参与世界贸易中心的救援工作，并因此获得65万美元的伤害赔偿。但是据美国媒体的调查，并无证据表明他在纽约做过真正的救援工作，他去废墟只是为了拍摄录相用于销售，涉嫌欺诈，正被美国司法部调查。

不管卡普的真实身份是什么，这个“生命三角求生方法”听上去似乎有点道理。建筑倒塌后，的确会在房间的某些地方形成能够救命的三角区，救援人员有时会在这些地方发现幸存者。问题在于，这些所谓的“生命三角区”是在地震之后才形成的，你很难事先判断在房间的哪个地方会出现。如果像卡普建议的那样，躲到冰箱、桌床或汽车等重物的旁边，是否就找到了救命空间了呢？实际情形可能恰恰相反。卡普的建议忽略了关键的一点：当地震强大到足以使天花板倒塌时，冰箱、桌床、汽车等重物也会发生移动，躲在旁边反而很可能会被这些重物压死。

建在美国地震带的房屋按法律要求都必须具有一定的抗震性能，能做到“小震不坏、中震可修、大震不倒”，即使碰到超出其抗震级别的大震，虽然会对房屋造成重大损害，但一般也不会倒塌。因此美国地震导致的伤亡，很少是因为房屋倒塌将人掩埋引起的，大部分是由于人们惊慌地试图跑到屋外时，被坠物砸到、摔倒或被地上玻璃割破导致的。这时待在室内会更完全。这就是为什么美国官方机构从小训练人们遇到地震时要抗拒跑的本能，做到“伏倒、掩护、抓住（等待）”。

所以如果你确信你所在的房屋有抗震的设计而且也不是豆腐渣工程，不跑是最安全的选择。但是如果房屋不具有抗震性能，一震就倒呢？不跑，就会被活埋。如果是在底层，还是应该冒险跑出去。但是如果是在楼上，可能还没来得及跑出去大楼就坍塌了，毫无保护地被掩埋，那就比躲到桌台底下再被掩埋要糟糕得多。跑还是不跑，有时并不是那么容易选择的，特别是当你对你所在的房屋的抗震性能毫无信心的时候。

回头再看一开始提到的“范跑跑”事件。那所中学的教学楼并没有倒塌，可见其抗震性能不错。那么在这种情况下，选择就很容易了：不要跑，而要躲。不论是出于教师对学生的责任，还是为了自己的安全，当“跑跑”都是不应该的。

2008.6.29.

（《中国青年报》2008.7.2）

(XYS20080702)

“皮尔当人”是科学史上最著名的骗局之一，在近百年之后它的真相仍然没有完全搞清。

1912年2月15日，业余研究古生物学的英国律师查尔斯·道森交给著名古生物学家、大英自然历史博物馆地质部主管史密斯·伍德沃德一些颅骨碎片，据他说这是在1908年一些工人在皮尔当的砾石层挖掘时发现的，不幸被工人用镐敲碎了。1912年6月2日，伍德沃德、道森和日后成为著名古生物学家和神学家的法国耶稣会教士德日进一起到皮尔当继续挖掘。在现场道森发现了一个下颚骨和两颗臼齿，以及石器、动物化石等。他们在12月18日伦敦地质学会的会议上公布了这个重大发现。伍德沃德认为他们发现的是一个早期人类化石，将之命名为“道森曙人”，其颅骨各个方面都很像现代人，但是下颚骨和臼齿则很像猿，这似乎表明这是一个半猿半人的过渡型化石，是古生物学家在苦苦寻找的从猿进化到人的缺环。消息传开后，理所当然地引起了轰动。

随后又有了进一步的发现：1913年夏天，德日进在同一个砾石层发现了一颗犬齿化石，刚好可以和前面发现的下颚骨化石配套。1914年，工人在同一个地方发现一根象牙，似乎被人为加工当棍棒来用。1915年，道森在距离原发现点两英里处，发现了两块颅骨碎片，属于另一个皮尔当人。次年，道森病故。在他死后，古生物学家继续在皮尔当挖掘，但是再也未能发现任何化石。德日进在1914年年底回到法国，1923年前往中国，后来参与了周口店“北京人”的发掘工作。

此后的40年间，皮尔当人都被认为是更新世时期的化石，距今大约50万年，这是根据与皮尔当人一起出土的古生物化石认定的。40年后，古生物学家掌握了更精确的年代鉴定技术。1952年，牛津大学古人类学教授K.P.奥克利开发出通过测定氟的含量来鉴定古生物化石年代的方法，他用这个方法对皮尔当人下颚骨进行测定，发现其年龄大概只有5万年，做为猿－人过渡型化石显然太年轻了。1953年7月，伦敦开了一次古生物学会议，奥克利与两名古生物学家共进晚餐时谈到皮尔当人化石，都觉得这个化石与其他猿人化石格格不入，显得很蹊跷，有必要对其做一番仔细鉴定。之后，他们采用同位素技术、化学方法、X射线、显微技术等多种方法对皮尔当人及相关化石做了分析，证明了它是一个赝品：它的头颅是中世纪（大约500年前）现代人的头颅，下颚骨是现代猩猩的，犬齿是黑猩猩的。它们用铁溶液与铬酸浸泡过，以显得年代久远。石器是用现代工具打磨出来的。动物化石则是从外地收集来的。这是一个精心策划的骗局。

接下来的问题当然是：谁干的？几十年来，已有几本专著和数百篇文章试图破解这个世纪大案，被怀疑对象有十几人，甚至连侦探小说家柯南·道尔也被列入，他住在皮尔当附近，并曾经去过现场。当然，嫌疑比较大的是到现场挖掘的伍德沃德、道森和德日进，而最大的嫌疑还是道森，毕竟，“皮尔当人”的两个颅骨以及下颚骨都是他“发现”的，而且“发现”颅骨时都无他人在场。不仅如此，还有多起化石或文物造假案、剽窃案与道森有关。看来此人是个“惯犯”，再伪造个“皮尔当人”是顺理成章的事了。所以问题又变成了：道森是一个人干的，还是有同谋？虽然众说纷纭，但是都没有确凿的证据。我只举一个例子说明为什么这个案件如此难以定案。1996年英国《自然》报道说，在大英自然历史博物馆动物馆原馆长马丁·辛顿（1961年去世）留下的箱子中发现一些化石、牙齿等，类似于在皮尔当发现的东西，而且还发现了用来给化石染色的化学药品。这似乎可以做为辛顿策划“皮尔当人”骗局的铁证。但是随后有人指出，辛顿用的化学药品与用来给“皮尔当人”染色的化学药品并不相同，辛顿可能是在骗局被揭露后做的试验，想搞清楚道森是怎么造假的。

也许这个问题更值得我们思考：为什么这个骗局会如此成功，过了40年才暴露？我们也许会把它归咎于当时化石鉴定技术的落后。并非完全如此。如果在当时进行仔细鉴定的话，也不难发现那是赝品：很容易发现其下颚骨是人工染色的，而且只染了表面，在下面就是白色的、还没有石化的骨头。

这个骗局如此成功，首先是因为它几乎就是为当时流行的理论应运而生的。根据达尔文的进化论，人是从古猿进化来的。人与猿的身体区别主要有两个：脑容量大和直立行走。这两个特征不可能同时出现，那么哪一个先进化呢？当时的生物学家普遍相信大脑先进化出来。“皮尔当人”有人一样的大脑，却有猿一样的下颚，看来非常符合人们想像中的猿人特征，因此就被轻易接受，不疑有他。随着更多的猿人化石被发现，特别是“北京人”和南方古猿化石的发现，“皮尔当人”才显得格格不入了。新发现的众多猿人化石都表明，直立行走的进化比大脑的进化要早，而且猿人的下颚与人相近，而脑容量则要比人小，恰好与“皮尔当人”相反。从1930年起，“皮尔当人”越来越让古人类学家感到困惑。有的认为它代表的是独立的一个进化分支，有的认为它是人化石和猿化石给混在一起了，有的干脆提都不提它了。到了1950年代，“皮尔当人”越发显得古怪，所以新的年代鉴定技术一被发现，就想到要拿它试验一下。

“皮尔当人”骗局能够成功的另一个原因还与民族主义有关。在“皮尔当人”之前，德国发现了尼安德特人化石，法国发现了克鲁马努人化石，英国也迫切需要发现自己的古人类化石——不仅发现了，而且是比德国、法国的化石都要早得多的过渡型化石。英国是人类的故乡！这个民族荣耀足以让许多英国科学家昏了头脑，即使“皮尔当人”逐渐在其他国家被边缘化后，英国一些古人类学家仍把它当主流。

教训是，对符合理论设想符合得出奇的好的证据不可轻信，也不可让民族情绪影响了科学研究，否则很容易受骗上当，民族荣耀最终有可能成了民族耻辱。

2008.6.18.

（《经济观察报》2008.6.23）

(XYS20080625)

1989年3月23日，美国犹他大学举行新闻发布会发布一条震惊世界的重大消息：化学家马丁·弗雷希曼和斯坦利·庞斯实现了世界各国众多物理学家研究了几十年也没能成功的梦想——受控核聚变，人类有望一劳永逸地解决能源问题了。

核聚变是指两个较轻的原子核相遇聚合成较重的原子核，并释放出巨大的能量，例如太阳能就是来自于太阳内部氢原子聚合成氦原子的聚变。但是原子核都带正电，两个原子核要聚合在一起，首先要克服同性电荷之间的斥力。氢原子核只带一个正电荷，斥力最小，聚变也最容易，如果能利用水中氢的同位素氘的聚变获取能量，可供人类用上几百万年，而且没有核废料，可谓理想的能源。不过，要让氘实现聚变，需要将它加热到上亿度的高温才能克服斥力，怎么控制如此炽热的物质？不加控制的话，就变成氢弹了。目前物理学家在探索用一种叫托卡马克的大型而昂贵的装置来实现受控核聚变，在弗雷希曼和庞斯宣布其发现的时候，托卡马克还只能让聚变过程持续几毫秒，而且获得的能量少于消耗的能量，根本不实用。

但是弗雷希曼和庞斯宣称，他们能让聚变在室温下就能进行，所以被称为“冷聚变”，与热聚变所需的上亿度高温相比，室温的确够冷。他们所用的装置不是昂贵的反应堆，而是一个简单的电解池：将一对用稀有金属制造的电极（正极是铂，负极是钯）浸入到盛有锂盐和重水的玻璃瓶，通上电流就能让重水中的氘发生聚变。整个装置的费用大约也就100美元。

首先有这个主意的是弗雷希曼。他曾是英国南安普敦大学电化学系主任。做为一名著名的电化学家，他知道如果用钯做电极，很容易吸附氢离子。多年来他一直在想，有没有可能利用钯的这个特性，用电解的方法让氘发生聚变呢？1984年，他从南安普敦大学退休后，到犹他大学拜访以前的学生、长期合作者庞斯，决定实现他多年的梦想。两人秘密地从事这一研究，最开始是在庞斯家的厨房做实验，之后把实验装置搬到犹他大学化学楼的地下室。因为是秘密实验，他们只能自掏腰包购买实验器材和材料。

他们知道，如果重水中的氘发生了聚变，就会释放出中子。他们用一个简单的中子探测器来检测在钯极是否有中子辐射。有时候能检测到比本底高一些的中子数目，但是最多也只比本底高50％。

做为电化学家，他们对放热现象很感兴趣。他们用一个恒温水浴箱做为量热器，把电解池泡在水浴中，测量电解池和水浴的温差，就可以知道有多少热从电解池释放出来，由此可以算出输出的能量，把输出的能量与输入的能量（通电的电能）相比，可以知道是否产生了多余的能量。他们发现，有时候输出的热能的确要比输入的电能多，大约能多出10～25％。他们认为这些多余热能就是聚变产生的。他们推论说，如果使用一个超大型的电解池，就能让输出热能与输入电能的比提高到4:1。在新闻发布会上，这个“推论”被做为事实提供给了媒体：用1瓦电能产生4瓦的热。

1988年，在利用业余时间做了4年实验、自费花了10万美元之后，他们仍然只有一些时有时无的初步结果。这时，他们想到应该设计一系列对比实验，改变各种参数，例如使用不同的电极形状、电解质、电流强度等等，看在什么条件下能获得最佳结果。但是做这一系列的实验需要用到许多电解池和其他仪器，不是个人能负担得起的。于是他们向美国能源部提交了一份资金申请报告。

能源部将他们的报告送给一些专家评审。其中一名专家是犹他大学附近的伯里格汉·扬大学的物理学家斯蒂芬·琼斯。自1986年起，琼斯碰巧也正在做电解重水的实验。他并没有想到要去测量热量，而只是检测中子的释放。他觉得他检测到有多余的中子从电解池中释放出来，但是所用的中子探测器过于简陋，无法做精确测量。为此他花了一年半的时间建造了一个精致的中子探测器，用它检测到电解池能释放出比本底高一点点的中子。

见了弗雷希曼和庞斯的资金申请，琼斯非常惊讶地获悉就在50英里外居然有人也在做和他类似的实验。他想到也许彼此之间可以有合作，比如可以让弗雷希曼和庞斯使用他造的中子探测器。于是在1988年秋，琼斯与弗雷希曼和庞斯联系上。

庞斯此时觉得不能再保守秘密，向犹他大学校长报告了他们的重大发现。校方对此极为兴奋。如果庞斯的发现是真的，并拥有了专利，就意味着能给学校带来滚滚的财源。犹他大学的律师立即开始为其申请专利。但是犹他大学校方又担心会被伯里格汉·扬大学抢了先。1989年3月6日，两个学校的校长以及弗雷希曼、庞斯、琼斯在伯里格汉·扬大学会晤，达成协议，双方分头各写成一篇论文，在3月24日这一天在机场见面，把两篇论文交给联邦快递寄给英国《自然》。

犹他大学校方觉得自己就坐在金山上，仍然害怕被伯里格汉·扬大学把金子挖走。于是不惜违反协议：3月11日，弗雷希曼、庞斯将其论文寄给《电分析化学杂志》；3月23日，即在约定向《自然》投稿的前一天，犹他大学单方面举行新闻发布会。在发布会上，有记者问到犹他大学是否知道有其他人也在从事类似研究时，得到的回答是不知道。琼斯极为恼怒，在发布会后即用传真给《自然》发去了论文。

犹他大学的做法不仅背信弃义，而且违反了科学研究的规范。开新闻发布会并非发布科研成果的正常渠道，何况发布的还只是初步的实验结果。按惯例，一个科学设想在有了初步的实验结果之后，还应该进行一系列严格的实验获得更确定的结果，然后经过同行评议在学术期刊上发表，这才是发布科研成果的正常渠道。仅仅有了初步结果，就急忙向媒体宣布，是在贪婪驱使下的一种孤注一掷的赌博行为。在科学研究中违反规范进行赌博，虽然也有可能如愿以偿，但更可能赔个精光，乃至身败名裂。

各大媒体都参加了1989年3月23日犹他大学“冷聚变发现”新闻发布会。弗雷希曼和庞斯一夜之间成了世界名人。人类即将拥有取之不尽用之不竭的廉价能源的宣告出现在世界各国的媒体头条。但是科学家要比记者更冷静，他们很清楚，弗雷希曼和庞斯的发现能否站得住脚，还得看其他实验室是否能重复出其结果。他们希望了解实验的细节，以便能够重复实验。但是弗雷希曼和庞斯此时能够提供的只有即将在《电分析化学杂志》发表的论文的预印本，里面对实验的许多细节都语焉不详。试图重复实验的人只能借助其他渠道，比如根据电视拍摄的画面，去猜测实验的细节。

起初传来的是激动人心的消息。4月1日愚人节这一天，日本、匈牙利的研究人员都宣布重复出了弗雷希曼和庞斯的实验结果，他们可不是开玩笑。4月10日上午，美国德州A&M大学的一个研究团队举行新闻发布会，宣布重复出了冷聚变实验：他们的电解池能够释放出90％多余的热能。同一天下午，乔治亚理工学院的一个团队也举行新闻发布会宣布从另一个方面证实了犹他大学的结果：他们测出电解池释放出中子。其新闻稿称：“现在科学和工程都有了无限前景。就像火被发现的时候。”4月13日，西雅图华盛顿大学的两名研究生宣布他们测出电解池释放出大量的氚——聚变的另一种可能产物。他们也举行了新闻发布会。随后的一段时间，世界各国的许多实验室纷纷向媒体宣告他们重复出了冷聚变结果，其中包括俄国、意大利、巴西、印度乃至朝鲜。在那段狂热的日子，新闻报纸已代替学术期刊成为发表科研成果的渠道。

弗雷希曼和庞斯的赌博似乎大功告成。4月12日，庞斯在美国化学学会的半年会上演讲，约7000名与会者为他起立欢呼。犹他州政府出资500万美元在犹他大学建立国家冷聚变研究所。犹他大学要求美国国会提供2千500万美元的经费资助该项研究。用来做冷聚变实验的金属铂、钯价格急剧上涨，达到8年来最高点。

可惜好景不长。仅仅过了几天，最初的支持者就相继反悔。4月13日，乔治亚理工学院的团队宣布撤回他们的结果。他们并没有检测到中子，而是因为他们使用的中子探测器（与弗雷希曼、庞斯使用的中子探测器为同类型）由于受热出现了误差。几天后，德州A&M大学也收回了他们的说法：他们检测到的多余热量是疏忽造成的，他们忘了把温度计接地，通过温度计的电流将它加热了。5月25日，西雅图华盛顿大学的那两名研究生也承认他们的失误，他们并没有检测到氚，检测到的是环境中的另一种物质。

5月初，物理学家们发起总反攻。在美国物理学会举行的冷聚变讨论会上，加州理工学院、麻省理工学院、罗切斯特大学、劳伦斯·伯克利实验室、欧洲粒子物理研究所等机构的研究人员都报告没能重复出犹他大学的实验结果。他们没能检测到中子、伽马射线、氚、氦等聚变产物，而输出能量总是少于输入能量。美国物理学会邀请弗雷希曼和庞斯去参加会议回应批评，但两人都没有露面。他们随后去参加电化学年会的会议，那次会议奇怪地只邀请那些声称能重复出冷聚变的科研人员发言。

实际上，那些看了犹他新闻发布会的物理学家一开始就对其结果深表怀疑。如果像弗雷希曼和庞斯所说的其测到的多余热量是聚变产生的，那么释放出的中子数不会只比本底略高（每秒不到100个中子），而会是每秒释放出数以万亿计的中子，那对没有防护的实验人员将是致命的。在开发布会之前，弗雷希曼也知道必须对实验释放的中子数做更精确的测定，联系了英国著名的原子能研究机构哈威尔实验室，但该实验室不能马上给他结果。7月，哈威尔实验室的结果出来了：在弗雷希曼指导下重建了电解池，但是检测不到中子。

如此看来，弗雷希曼和庞斯检测到的中子不过是实验误差或疏忽造成的。那么怎么解释他们检测到的多余热量呢？加州理工学院的研究人员认为是因为他们未在电解池中安装搅拌器，局部过热导致高估了产热。琼斯则认为是因为他们所用的电解池是开放式的，电解水的过程中释放出的氢气和氧气能够重新结合，这个化合过程产生了检测到的多余热量。他改用封闭式的电解池重新做实验，就再也检测不到多余热量。琼斯从弗雷希曼和庞斯的竞争对手转变成了强烈的反对者。

要避免实验误差或疏忽的一个可靠方法是做个对比实验，例如用轻水（普通水）代替重水做实验，因为轻水不可能发生聚变，如果用它也能检测到中子、多余热量，那就说明是实验本身出了问题。但是弗雷希曼和庞斯都没想到要做对照实验。在犹他大学新闻发布会后，弗雷希曼到哈威尔实验室做报告，一个听众问他是否做了轻水对照实验，弗雷希曼竟粗鲁地回答说：“我不准备回答这个问题。”在另一次会议上，庞斯也被问到同一个问题，他回答说这个对照实验没有必要。

1989年夏天，美国能源局成立的特殊委员会到各个实验室进行调查。11月，该委员会报告说，没有令人信服的证据能够证明冷聚变的存在。犹他大学国家冷聚变研究所的科研人员未能重复出弗雷希曼和庞斯。1990年5月，犹他大学校长被迫辞职。第二年6月30日，国家冷聚变研究所关门。

不过这出戏并没有就此落幕。在被迫离开学术界之后，弗雷希曼和庞斯仍然想继续赌下去，而且拉到了赌金。丰田汽车公司的老总丰田英二资助他们在法国建实验室，研发让冷聚变产业化。日本通商产业省则在1992年拿出2千万美元的经费资助冷聚变研究。但是这个赌局已很难维持了。1995年，弗雷希曼以对研究方向有不同意见为由和庞斯分道扬镳，脱离了丰田项目。第二年，庞斯自己也离开了。1997年，日本通商产业省终止冷聚变项目。1998年，丰田公司也终止了冷聚变项目，而犹他大学则在那一年放弃申请冷聚变世界专利。

至此戏结束了吗？也没有。仍然有不少被称为冷聚变“信徒”的人在继续着弗雷希曼和庞斯的美梦，时不时地有人声称证实了冷聚变的存在。他们的工作很难在主流学术期刊上发表，他们就自办冷聚变杂志，自开冷聚变国际会议，其中有一届还是在北京召开的。在“冷聚变”一词变得臭名昭著之后，他们就改叫“凝聚态物质的核科学”。但是近20年来，除了冷聚变“信徒”反复地声称已验证了弗雷希曼和庞斯的实验之外，没有别的突破。早在1989年庞斯就宣称用冷聚变实验产生的热能够把水烧开用来泡茶，但至今没人能喝上冷聚变茶。最新的进展是：在1990年代就宣称已实现冷聚变的日本大阪大学退休教授荒田吉明及其合作者张月昌于今年5月22日当众表演冷聚变实验，据说有几家主要报纸和电视台的记者出席。不过几乎没有英文媒体报道此事。连喜欢炒作的记者也学乖了。毕竟，科学实验不是魔术表演，不是靠向没有专业辨别能力的观众演示就能让人信服的。

2008.6.4.

（《经济观察报》2008.6.9和2008.6.16）

(XYS20080620)

全世界大约20％的大地震发生在日本，在那里发生的大地震，若非伤亡惨重，不太引起关注。6月14日岩手县地震能成为国内的头条新闻，除了汶川地震之后的感同身受之外，恐怕还因为国内媒体报道说日本气象厅提前10秒准确预报了这次地震。于是时评家们纷纷发表“日本气象厅提前10秒预测地震令人尊敬”、“为什么日本能提前10秒预报地震”的评论，批评国内地震局此前“地震预测目前仍是世界难题”、“地震难以预报”的说法是在推卸责任，地震在现在究竟能否准确预报，一时又成为话题。

这其实是把事先的预测预报和事后的预防预警混为一谈了。这就好像有人看到了闪电后，准确“预报”几秒种后会打雷。其实闪电和打雷是同时发生的，只不过光波速度比声波快得多，远处的人们先看到闪电，再听到打雷，所以可以利用时间差发出“打雷预报”。这次日本的“地震预报”也是类似的“打雷预报”，它不是在地震发生前做出的预测，而是在地震发生后，利用不同地震波的传播速度不同产生的时间差，和地震赛跑，赶在地震波前头发出预警。

地震在地下震源发生后，释放出的能量以两种波的形式传播，一种是挤压岩石产生的压缩波（简称P波），它的振动方向与波的传播方向一致，所以又叫纵波，它让地面上下颠簸；一种是剪切岩石产生的剪切波（简称S波），它的振动方向与波的传播方向垂直，所以又叫横波，它让地面左右摇晃。横波比纵波强得多，振幅是纵波的3～10倍，是造成地震灾害的主要因素。但是横波的传播速度较慢，大约每秒4公里，而纵波的传播速度大约每秒7公里。

于是不难想到，能否利用这两种波速的时间差，一旦监测到纵波，就赶在破坏性强的横波到来之前发出预警呢？预警的时间可能只有几秒或十几秒，虽然来不及疏散人群，但是来得及采取切断煤气、停止发电、停驶高速列车等措施，防止次生灾害。如果距离震中足够远，预警时间甚至有可能长到几十秒。汶川地震的震中映秀与受灾最严重的北川的直线距离约120公里，如果在映秀监测到纵波后就立即向北川发出预警，那么北川就可以有约30秒的反应时间，甚至足以组织学生撤离教学楼了。

原理虽然简单，要据此建一个全国性地震预警系统，却不容易。至少要具备三个条件：首先要有密集的地震台网，及时监测全国各地的情况。日本在全国建了1000个地震台，大约20公里就有一座。其次，对收集来的数据要能做高速、有效的分析、估算。不仅要能快速确定震中，而且还要根据初步监测到的纵波估计出地震的强度，向可能被地震危及的地区发出预警。日本规定只有在烈度达到5弱以上时才发出预警。烈度和震级不一样，震级是根据地震在震源释放的能量大小测定的，烈度则是根据地震在各地的破坏程度估计的，在日本烈度达到5弱时，抗震性能较差的房屋墙壁可能出现开裂，书架可能会倒，大致相当于中国烈度的7度。此外，有关部门还要能对预警做出快速反应。收到预警后，电视台、电台自动播放通知，电厂自动停电，电梯自动在最近的楼层停下、开门，等等。

这是一个昂贵的浩大工程，在现在也只有日本有开发它的财力、能力和意愿。日本自2004年2月起开始测试全国地震预警系统，到2006年6月止，共发布了855次预警，其中只有26次是假警报，效果似乎不错，因此在2007年10月正式投入使用。正式使用后该系统暴露出很大局限性，都是在数据分析、计算上出了问题。今年1月26日石川县地震，预警系统估计烈度只有4，所以没有发出预警，而实际烈度是5弱。4月28日冲绳县宫古岛地震，预警系统倒是发出了预警，但是是在地震发生10秒后发出的，比横波慢了4秒，而且实际烈度只有4，而不是估计的5弱。5月8日茨城地震更离谱，预警系统在地震发生近1分钟、做了9遍计算后才确定这次地震的烈度为应该发出预警的5弱，这时地面已摇晃了40秒了。当时很多人批评这个耗资巨大的系统没有用处，气象厅的人辩护说那是因为这些地震都处于预警的边缘，如果是更大的地震就会估计得更准。果然，这次岩手县地震发生4秒后即发出了发生5弱（后修正为6强）地震的预警，让附近的仙台有了10秒以上的准备时间。究竟因此挽救了多少生命还很难说，但显然挽回了人们对预警系统的信心。

除了实际使用中的问题，预警系统还存在无法克服的矛盾：破坏最严重的震中地区来不及预警，离震中越远则预警时间越长，但是地震破坏也越小，就越不需要预警。不过，这是目前人类能想到的最好的地震预警方法了。有人说现在能预警10秒，以后就能预警10分、10小时……乃是不了解预警原理的浪漫想像。和地震赛跑，受制于地震波速度，提高成绩的余地很小。

2008.6.16

（《中国青年报》2008.6.18）

(XYS20080618)

1988年夏天的一个平常早晨，在美国新罕布什尔州一个小学校举行的一个学术会议上，来自加州大学洛杉矶分校的地球物理学家Y.Y.卡根做了一次关于地震研究的讲座。因为与会的科学家多数并非地震专家，卡根介绍了一些地震学的基本知识，在告诉听众地震是如何的难以捉摸、无法预测时，也谈到已知的少数几条地震规律之一：古腾堡－里克特定律。

在1950年代，加州理工学院的地震学家比诺·古腾堡和查尔斯·里克特收集了发生在世界各地的几千次地震的资料加以统计，试图从中理出一些头绪。比如说，地震震级发生的频率是不是呈正态分布（出现一条两头少中间多的钟形曲线）？也就是说，是否某个中间震级的地震最为多见，是典型震级？人的身高就属于正态分布，中国成年男性的典型身高大约是1米7，比它高或矮的人数都逐渐减少。但是古腾堡和里克特却未发现有典型震级，震级发生的频率不是正态分布，但也不是毫无规律，而是震级越高，则发生的频率越低。而且，它遵循一条简单的原则——幂律：一次地震释放的能量每增加一倍，发生的频率就减少为四分之一。

卡根此前已在其他地方多次做过类似的讲座，这回却有了意外的结果。听众中包括在纽约布鲁克哈文国家实验室工作的丹麦理论物理学家伯·巴克（1948-2002）。在听了卡根对古腾堡－里克特定律的介绍后，巴克突然想到，地震的这种情形很像他正在研究的沙堆崩塌。

假如我们往一张桌子上一粒一粒地丢沙子，沙子将会逐渐堆积起来，越来越高，但是不可能一直高下去，随着沙堆变高，它也变得越来越陡、越不稳定，到一定程度，刚丢下去的沙子会引起沙堆的崩塌，让沙堆的高度降低。崩塌之后，继续丢沙子，沙堆又再增高，然后再崩塌，如此循环往复。

巴克首先想要知道的是一个看来很简单的问题：沙堆崩塌的规模有小有大，什么样的崩塌规模是最典型的？能否预计下一次的崩塌会有多大？这需要堆许多沙堆进行统计，很费时间，所以巴克就改用计算机程序进行模拟。巴克和他的两名同事研究了数以千计的“虚拟沙堆”，统计了数百万次的崩塌中的沙子数。他们找到了什么典型崩塌规模了呢？什么也没有。有的崩塌规模小到只有一粒沙子，有的则大到几百万粒沙子。什么样的规模都有可能发生，但是并不存在一个典型的崩塌规模，无法预计。

这是为什么呢？为了回答这个问题，巴克等人对其程序做了一些改进。设想从上往下俯瞰虚拟沙堆，然后根据沙堆上的每粒沙子所处位置的陡度着上不同的颜色：如果那个位置相对平稳，就着上绿色；比较陡峭，就着上红色。刚开始堆沙堆时，都是绿色的。随着沙子的堆积，红点也逐渐增多，进而形成网络。一粒沙子掉到红点上，就能触发周围红点的滑动。如果红点很少，新丢下去的沙子的影响就很有限。但是一旦红点多到连成一片，就无法估计新丢下去的沙子会导致什么结果：它可能只是打几个滚就停下了，也可能触发周围的沙子引起一场小规模崩塌，但也可能引起一连串连锁反应，像多米诺效应一样，导致几百万粒沙子一起崩塌。这种高度敏感的不稳定状态称为临界状态。由于它是在沙子堆积过程中自己逐渐形成的，巴克称之为自组织的临界状态。在这种状态下任何规模的崩塌都有可能发生，但是即使是最大的崩塌的发生也无其他特殊的因素。它是完全不可预测的。

巴克也发现，沙堆崩塌规模虽然不是正态分布，但是遵循幂律：崩塌规模越大，则发生的频率越低，参与崩塌的沙子数目每增加一倍，其发生的频率则降低2.14倍。所以，巴克一听说震级的频率也遵循幂律，马上就想到地震可能和沙堆崩塌一样，也是一种自组织的临界现象。随后他和其他许多人构建计算机模型，对地震进行了模拟。

由于地壳的运动产生的应力逐渐积累，地球处于临界状态。某个地壳断层的某处岩石承受不了受到的应力，就会出现滑动，这个滑动可能小到无法觉察。但是正如一粒沙子的掉下会让处于临界状态的沙堆出现无法预测的结果一样，这个小滑动之后，任何情形都可能发生：它可能就此停下来，也可能给附近的岩石带去足够大的应力让它们跟着滑动，引发一场地震，而这场地震的规模是无法预料的。不管是小地震还是大地震，它们的起因都一样，都是由于地球处于临界状态而引起的，此外大地震的发生并无特殊的起因，既无法预测，也没有可靠的前兆，就像大规模的沙堆崩塌一样。如果地震有意识的话，在它刚刚发生时它自己都不知道将会有多大规模，而地震自己都不知道，我们更无法知道。

2008.6.1.

（《中国青年报》2008.6.4）

(XYS20080604)