科学史上著名公案——达马迪安事件

3 06 2008年

2003年10月6日,瑞典斯德哥尔摩的卡罗林斯卡医学院诺贝尔奖评选委员会宣布将当年的诺贝尔生理学或医学奖授予美国伊利诺大学厄巴那-香槟分校教授保罗·劳特伯尔和英国诺丁汉大学教授彼得·曼斯菲尔,以表彰他们在20世纪70年代为开发磁共振成像技术(MRI)所做出的重大贡献。MRI被誉为20世纪最重大的医学技术发明之一,其获奖早在预料之中,这两人在开发这一技术所起到的关键性作用也举世公认,似乎不该出现什么风波。

但是几天后,却发生了在诺贝尔奖历史上罕见的一幕:一向自称是MRI发明人的美国佛纳公司创建者和CEO雷曼·达马迪安指责诺贝尔奖委员会“篡改历史”,花费29万美元在《华盛顿邮报》、《纽约时报》、《洛杉矶时报》等美国大报以及瑞典报纸刊登整版广告,题图是一个上下颠倒的诺贝尔奖章,抗议诺贝尔奖评选委员会没有颁奖给他,犯下了“必须纠正的可耻错误”。该广告下方附有一个表格,呼吁读者将它剪下、填写、邮寄给诺贝尔奖委员会,要求在12月10日颁奖时把达马迪安增加进去。当然,在历史上诺贝尔奖获得者名单一旦公布,就从来不做任何更动,这一次也不例外。

每隔几年,诺贝尔奖的颁发总要引起异议,特别是生理学或医学奖,经常被指责遗漏了该授予的关键人物。现代科学研究越来越倾向于集体合作,每个重大发现、重大发明往往有多人参与,但是诺贝尔奖却有名额限制,每个奖项每次最多只能授予三人,因此有时就不得不做一番取舍,也就难免会有争议。但是这场争议显然不属于这种情形。诺贝尔奖委员会还剩着一个名额不用,让人怀疑是故意不给达马迪安。事实上,此前对MRI的发明权归属问题已争论了许多年,而且争得颇为激烈。2002年《华尔街日报》曾发表一篇文章声称,诺贝尔医学奖之所以迟迟不颁发给MRI,就是因为“达马迪安问题”。但是到2003年劳特伯尔已74岁而且健康不佳,诺贝尔奖委员会也许因此觉得不能再拖下去了。

为了了解这场恶斗的由来,有必要先知道一点人类认识和利用核磁共振现象的历程。在20世纪30年代,物理学家伊西多·拉比发现原子核在磁场中对着磁场呈正向或反向平行排列起来,而施加无线电波之后,则能使原子核的朝向发生翻转。由于这项研究,拉比于1944年获得了诺贝尔物理学奖。在40年代,两名美国科学家菲利克斯·布洛赫和爱德华·普塞尔分别独立地做了第一个核磁共振的实验。他们发现原子核在强磁场中能够吸收无线电波的能量,然后重新释放出能量恢复到原来状态,这段时间被称为“弛豫时间”。通过分析这些无线电信号,人们能够知道许多种分子的结构和形状。布洛赫和普塞尔为此分享1952年诺贝尔物理学奖。

从那以后有一些科学家在研究如何用核磁共振测生物样品,但是直到1969年,才由达马迪安首次想到通过测核磁共振的弛豫时间来将癌细胞与正常细胞区分开来。达马迪安接受的是医学教育,获得医学博士学位,但当时在纽约州立大学南部医学中心从事基础研究,想要找到检测癌症的新办法。1971年达马迪安在美国《科学》杂志发表论文报告他用小鼠做实验的结果,声称他已成功地用核磁共振技术分辨癌组织和正常组织。第二年,他就其扫描方法申请专利,并于1974年获得专利。

1971年,纽约州立大学石溪分校一名研究生在重复达马迪安的实验时,当时在该校从事核磁共振研究的劳特伯尔碰巧在身边。劳特伯尔在看了该实验之后,认定达马迪安采用的技术并不实用,无法用来诊断肿瘤。他在一家汉堡包店用餐时想到了一个主意:再加一个变换位置的弱磁场以产生磁场梯度,这样就能得到扫描图像,而不是像达马迪安扫描方法那样只能得到零散的数据。他在记录本中记下了他的想法,并请人签字作证。之后,劳特伯尔开始做有关实验,终于得到第一个活体(一个蛤蜊)的第一张MRI图像,于1973年3月在英国《自然》杂志发表论文。

1977年,达马迪安和其研究生建造了第一台MRI全身扫描仪并获得了第一张人体扫描图像。1979年,达马迪安离开纽约州立大学,创办专门生产商用MRI扫描仪的佛纳公司,采用的是劳特伯尔发明的磁场梯度法。英国的曼斯菲尔进一步改进了磁场梯度法,能对图像做数学分析,并使得MRI能够极快地形成有用的图像。现在MRI已成为常规诊断手段,每年全世界的医院合计大约要做6千万次MRI,除了用于发现、诊断癌症外,还有其他许多用途。由MRI衍生出来的功能性磁共振成像技术(fMRI)更是成为研究大脑功能的重要工具。

尽管劳特伯尔在其原始记录本中提到达马迪安,但是在那篇《自然》的论文中却没有引用达马迪安的论文。劳特伯尔后来解释说这是因为参考文献的篇幅有限,无法详尽引用。达马迪安无法接受这个解释,认为劳特伯尔是故意抹杀自己的贡献。两人的敌对关系就此开始。1988年,为了表彰他们对MRI技术所做出的“独立贡献”,美国总统里根同时授予达马迪安和劳特伯尔全国技术奖章。在颁奖大会上,劳特伯尔主动想和达马迪安握手,被达马迪安拒绝。达马迪安为了维护自己做为MRI发明人的地位,不惜大兴诉讼,曾经控告生产MRI扫描仪的通用电器公司侵犯其专利,并于1992年胜诉,获得1亿1千50万美元的巨额赔偿。

达马迪安对MRI技术的发明做出了自己的贡献,这是难以否认的,问题是,这个贡献是否大到足够被授予诺贝尔奖的地步?如果足够的话,诺贝尔奖委员会为什么故意不颁发给他?

认为达马迪安不该获奖的人认为,这个诺贝尔奖表彰的是磁共振成像技术在医学中的应用,而达马迪安发明的扫描技术既不能成像,也不能用于诊断,至多只能算是个有先见之明的先驱者。还有人指出达马迪安发表在《科学》杂志上的那篇论文,别人重复不出其结果,应该算是错误的论文。

也有人认为,诺贝尔奖一般只授予那些活跃在科研第一线的科学家,而达马迪安自上个世纪80年代起就已脱离学术界,成为商人。其所作所为不像个科学家,例如,他在1977年的一次新闻发布会上吹嘘其仪器能够检测到身体任何部位的癌症,而即使在现在MRI也无法做到这一点。而且达马迪安为人傲慢,动不动就威胁要控告别人侵犯其专利,在学术界很没人缘。达马迪安对诺贝尔奖孜孜以求,四处活动拉票,也可能令人反感而适得其反。

另外有人猜测达马迪安未能获得诺贝尔奖的真正原因是因为其宗教信仰。几十年来,美国原教旨基督徒一直在发起草根运动反对在公共学校教进化论,或至少要求同时教神创论。做为现代生物学的基础的进化论早已成为科学界的共识,神创论(现在有时也称为“智能设计论”)不过是用于欺骗外行的一整套谎言,在学术界毫无市场,极少获得科学家,特别是生物学家的支持。但是达马迪安却是个著名的神创论者,“磁共振成像技术的发明人相信神创论”一直被神创论的宣传品所津津乐道,在生物医学界看来却是一大丑闻。诺贝尔奖评选委员会也许不愿意看到“诺贝尔医学奖获得者相信神创论”这样的话出现在神创论的宣传品上。不过我本人虽然对这些有意无意地欺骗公众的“神创论科学家”也极为反感,但我认为在授予诺贝尔奖时应该只衡量其科学贡献,而不应该把候选人的宗教信仰、人品等等做为考虑因素。

按照规定,有关某次诺贝尔奖提名、评选经过的档案要过50年才能公开。卡罗林斯卡医学院诺贝尔奖评选委员会为什么宁愿空一个名额也不让达马迪安获奖,要到2053年才能知道其内幕。而现在,委员会发言人所能说的是:我们不对未获得诺贝尔奖的人做出评论,我们认为劳特伯尔和曼斯菲尔是优秀的获奖者。



地震预测的梦想与现实

28 05 2008年

一、汶川地震的“预兆”和“预测”

“5·12”汶川地震发生之后,许多人在震惊之余,不禁感到疑惑:地震局为何没有发出预报?这么大的地震会一点征兆也没有吗?一时间网上出现了众多质疑、指责、嘲笑地震局的声音,人们或者批评地震局玩忽职守忽视地震预兆,或者怀疑地震局为了社会稳定有意不发出预报。

最为一般人熟知的地震预兆莫过于动物异常行为。于是《华西都市报》2008年5月10日一则“绵竹西南镇檀木村出现大规模的蟾蜍迁徙”的报道被翻了出来。据四川省林业厅网站5月8日的文章,这个事件发生于5月5日,要做为汶川地震的预兆未免太早了。实际上,在去年、前年的5月间,绵竹都发生过大规模的蟾蜍迁徙。并非只有绵竹那个地方的蛤蟆喜欢大搬家。网上流传的绵竹蟾蜍大搬家照片实际上是今年5月9日在江苏泰州拍的。最近在福州、深圳,去年5月在唐山、9月在临沂,2005年7月在长春……都曾经发生成千上万只蟾蜍的大迁移。当然,那些地方都没有发生地震。

四川省人民政府网5月9日一则“阿坝州防震减灾局成功平息地震误传事件”的报道也被翻了出来,做为事先已有人预知将要发生地震的证据。但是那则报道说得清清楚楚,乡干部在给村一级组织传达全省地质灾害防治工作电视电话会议精神时,由于方言口音缘故,村民们把“地质灾害”听成了“地震灾害”,导致了误传。这只能说是巧合,和地震预测毫无关系。

同样巧合的是陕西师范大学旅游学院一名23岁硕士生于2006年发表在一份名不见经传的期刊《灾害学》上的一篇论文,在对发生地震的年份做了一番等差数列的凑数游戏之后,得出结论称“在2008年左右,川滇地区有可能发生≥6.7级强烈地震”,被许多人认为准确预测了汶川地震。但是“川滇地区”这个范围实在太大了,而这个区域发生强烈地震的频率又太高了,平均每年发生0.45次。那么,预言任何一年川滇地区将发生地震,就有45%的概率蒙对,何况用的还是不确定的“2008年左右”呢?

有一位自称“中国科学院工程地质力学重点实验室”工作人员的人(在该实验室的人员名单中找不到此人的名字)在网上发帖声称,某位自称曾经预报唐山地震的“国宝”这次也曾在4月30日向地震局发出密件做了准确预报,但没有起到作用,事发后欲哭无泪云云。既然是“密件”,外人自然无从得知其真实性,但是地震局两位发言人都否认地震局收到过任何有关汶川地震的预报。

国人之所以对地震局抱有厚望,是因为国人普遍相信地震可以被准确预报,而这种信心在很大程度上来自于1975年对海城地震的成功预报。那次7.3级的地震发生的前一天,小震增强,政府部门据此发出了预警。但是只有少数大地震会有前震,而小震通常并不导致大地震,所以这次成功预报只能说是一个偶然。据《美国地震学会会刊》2006年7月一篇综述的分析,它是“混乱、经验分析、直觉判断和运气的混合”。但是它却让国人误以为中国地震专家已掌握了地震预测技术,即使次年发生的唐山地震的大悲剧也不过是让人以为大地震之所以没有被预测到,是因为地震局失职乃至压制“国宝”的预测。

二、国际地震学界的主流观点

在日本和美国加州这些大地震频发的地区,地震部门从来没有发布过大地震预报,也从未因此受到指责。这两个国家都是在上个世纪60年代开始重视地震预测的研究,地震学家们一度对此充满了信心。但是后来发生的两个尴尬事件使这个信心深受打击。

上个世纪70年代末,日本地震学家们相信在日本中部将很快会有一场8级左右的“东海大地震”。日本东海地区据估计平均大约120年发生一次大地震,此时距上一次大地震(1854年)已过了120年,大地震的发生似乎迫在眉睫。日本政府为此采取了一系列紧急措施严阵以待。但是“东海大地震”至今还没有发生,却在1995年出乎意料地发生了死伤惨重的神户大地震。自那以后,越来越多的日本地震学家意识到想要对地震进行预测是不现实的,研究的重点改为研究地震机理,而不是地震预测。

1979年,美国地质勘探局的研究人员注意到,在加州帕克菲尔德这个地方,似乎很有规律地定期发生5.5~6级地震,平均间隔时间大约是22年。最后一次发生于1966年,据此预测下一次应该发生于1988年左右。1985年4月,美国地质勘探局发布预测,在未来的5~6年内帕克菲尔德将会发生一次大约6级的地震。地震学家们认为他们终于等来了一个可以对地震的发生进行全程监控的机会。帕克菲尔德布满了各种各样的仪器,100多名研究人员参与了这项“帕克菲尔德实验”。然而,该来的地震却没有来。在这次被称为“地震学滑铁卢”事件之后,美国地震研究也转向研究地震机理和对地震灾害的评估。2004年9月28日,帕克菲尔德地震终于姗姗来迟。

1996年11月,“地震预测框架评估”国际会议在伦敦召开。与会者达成一个共识:地震本质上是不可预测的,不仅现在没法预测,将来也没法预测。他们认为,地球处于自组织的临界状态,任何微小的地震都有可能演变成大地震。这种演变是高度敏感、非线形的,其初始条件不明,很难预测。如果要预测一个大地震,就需要精确地知道大范围(而不仅仅是断层附近)的物理状况的所有细节,而这是不可能的。而如果想通过监控前兆来预测地震,也是不可行的。所谓“地震前兆”极其多样,不同的地震往往都有不同的前兆,而且一般都是地震发生后才“发现”有过前兆,缺乏客观的认定,既无定量的物理机制能把前兆与地震联系起来,也无统计上的证据证明这些前兆真的与地震有关,多数甚至所有的“地震前兆”可能都是由于误释,令人怀疑“地震前兆”是否真的存在。

东京大学、加州大学洛杉矶分校和博洛尼亚大学的地震学家据此在次年3月美国《科学》联合发表《地震无法被预测》的论文,引发了一场争论。1999年2~4月,就地震能否预测这一问题,多位地震学家继续在英国《自然》网站上进行辩论。辩论双方的共识实际上多于分歧。双方都同意:至少就已有的知识而言,要可靠而准确地对地震做出确定性预测是不可能的。

进入21世纪以后,这仍然是国际地震学界的主流观点。美国地质勘探局明确表示,他们不预测地震,而只做长期概率预报,对地震灾害做出评估。例如,今年4月,美国地质勘探局评估说,在未来30年内加州发生6.7级以上的地震的概率为99.7%,但是不能预测地震发生的具体地点和时间。

三、“大师”爱预测地震

现代科学还做不到的事情,伪科学就会乘虚而入,而且不难找到市场。地震预测也是如此。“里氏震级”的发明人里克特在1977年曾评论说:“记者和一般公众冲向任何有关地震预测的建议,就像猪冲向满槽的猪食……地震预测为业余人士、狂人和欺世盗名的骗子提供了一个狩猎乐土。”

由于历史和文化的原因,中国自称能准确预测地震的“大师”、“国宝”人数之多,在世界上大概是首屈一指。而他们使用的地震预测术,也是五花八门:“太极序列”、“可公度法”、“旱震关系”、“地质信息有序性”、“天地耦合理论”、“磁暴月相二倍法”……这些人大多是退休科研人员或民间人士。他们的意见不受地震局的重视,据说是因为地震局在打压他们;而他们在国际上也不被理睬,则只能归咎于“西方科学”对“东方科学”的偏见了。

这些“大师”的能耐并不限于预测地震,他们声称用同样办法也能准确地预测洪水、特大暴雨、特大山体滑坡、煤矿瓦斯爆炸等等突发性自然灾害。他们一般也从事或支持任何和现代科学对着干的活动(研究永动机、反对相对论、反对进化论、自称证明了哥德巴赫猜想等等)。

但是他们的精确预测往往都是马后炮,而事先公开发表的预测又往往说得很模糊,涉及的范围太大,在地震带发生的地震都可以被囊括进去,很容易让人产生“说得很准”的错觉,正如那篇《灾害学》的论文。

由于“大师”太多,预测次数太频繁,如果有人碰巧准确预测了某次大地震,也是毫不奇怪的。据地震局工作人员说,他们每年大概收到一百多份预报卡,北京的大地震从1月1日到12月31日都有人在预报。那么,如果哪一天北京真的发生了大地震,肯定有人可以吹嘘他曾经做过准确的预报。

所以,这类地震预测术就像算命术一样,不能因为有人蒙对了一次就真把他当大师,而要具体统计其预测的成功率。验证方法其实很简单。这些“大师”的预测都是闭门造车,无需亲临地震发生地进行勘探,那么也应该可以预测其他国家发生的地震。世界上每年平均大约发生18次7级以上的大地震。地震预测“大师”何不对未来一年内将要在世界各地发生的这些大地震一一预测一下,让我们看看能蒙对几个?如果担心预测国内的地震违反了《中华人民共和国防震减灾法》,预测国外的地震应该是不犯法的。

2008.5.25

(《中国青年报》2008.5.28)



不应苛求地震专家

14 05 2008年

5月12日四川汶川发生强烈地震,伤亡惨重。有人批评地震局为何没能做出预报,质问“国家给你们地震台工资是干什么的?你们整天在干些什么?”也有人联想到四川报纸5月10日报道日前绵竹发生过上万只蟾蜍集体大迁移,认为这种动物异常行为是发生地震的预兆,质问为何没有引起地震专家的重视,甚至嘲笑说“养专家不如养蛤蟆”。

我查了一下,绵竹的蟾蜍大迁移发生在5月5日,距离地震的发生还有一周时间呢。如果这是地震的预兆,为何做为震中的汶川的蟾蜍没有大迁移?为何其他受灾地区的蟾蜍也都没有大迁移?莫非绵竹这地方有什么特殊?在2007年5月和2006年5月都有媒体报道绵竹发生了上万只蟾蜍集体大迁移,当然,那时并没有随后发生地震。其实,蟾蜍大迁移还真算不上什么值得重视的新闻,有关报道时见报端:今年5月9日在江苏泰州,去年5月23日在河北唐山、9月19日在山东临沂……都曾经发生成千上万只蟾蜍的大迁移。

由此可见,蟾蜍大迁移其实是一种正常自然现象,不论是从时间上还是地点上,都很难把蟾蜍大迁移做为发生地震的预兆。如果没有发生地震,谁还会想起此前发生的动物异常行为?这样的动物异常行为在全国范围内可谓天天都有,地震局也经常接到这类报告,如果据此做出地震预报,我们岂不时时要生活在恐慌之中?更不要说因为误报导致的各方面的损失了。

虽然我们从小就被教育说可以根据动物异常行为来预报地震,但是研究表明所谓动物异常行为其实与地震并不存在相关性,国际地震学界主流并不认可可以根据它来预报地震。实际上,目前并没有任何公认的可靠办法可以准确预测地震的发生。根据曾经很流行的复杂性理论,地震的发生是一种复杂现象,涉及很多偶然因素,是无法准确预测的。

并不是中国的地震专家无能或失职,发达国家的地震专家也同样无法预报地震。在现有的条件下,地震专家的职责不应该是预报地震,而是监测、研究地震。当然,社会上有许多以“地震专家”自居的人声称能够用易经、星象之类的非科学方法预报地震,碰巧蒙中了一次就大肆吹嘘,不过在我看来,他们和江湖骗子并无区别。

真正的地震专家应该承认自己的“无能”,应该让一般公众都了解到,人类在现在是无法准确预报地震的。这样谣言才会少有人信,江湖骗子才会没有市场。我们也不应该把减少地震灾害的希望不切实际地寄托在准确预报地震之上,而应该采取更切实可行的预防措施,例如要求建在地震带的建筑能达到抗震设防标准。我所在的美国加州是世界著名的地震频发地带,近年来几次发生大地震,有的发生在洛杉矶、旧金山这样的大城市,但是死亡人数很少(每次最多几十人),靠的是当地房屋有非常优越的抗震性能,而不是什么预报。

2008.5.12.

(XYS20080513)



科学史上著名公案——神秘的有丝分裂射线

13 05 2008年

1953年12月18日,美国著名物理学家和化学家、1932年诺贝尔化学奖得主欧文·朗缪尔在通用电器公司发表了一个题为《病态科学》的著名演讲。朗缪尔发明“病态科学”一词用来指科学家一厢情愿地研究一种不存在的自然现象,由于过分强烈的主观愿望而相信虚假的结果。病态科学不同于学术造假,其研究者并没有有意弄虚作假。病态科学也不同于伪科学,其研究者往往是专业的甚至著名的科学家,至少在形式上是遵循科学方法的,而伪科学的研究者往往未受过专业训练,压根儿就不认可科学方法。

朗缪尔在演讲中指出,病态科学研究会一度引来大量的关注,通常会有数百篇有关的论文发表,其研究热潮有时能持续十几、二十年,然后逐渐消失。朗缪尔举了科学史上几个病态科学的例子,其中较典型的是有关“有丝分裂射线”的研究。

1923年,俄罗斯生物学家亚历山大·古维兹认为生物细胞分裂时,会发出一种极其微弱的射线,他称之为“有丝分裂射线”。让他提出这个观点的实验是这么做的:把一个洋葱根A放在玻璃管中生长,然后用另一个生长中的洋葱根B的根尖垂直对准A的根尖,二者相距0.5~12厘米,经过10秒钟至60分钟之后,对A进行解剖,并计算细胞核的数目。他发现,A根中靠近B的那部分,分裂中的细胞的数量要比远离B的部分多出约25%。他认为这是由于细胞分裂时能发射出一种射线,刺激其他细胞的分裂。如果在A和B之间放置玻璃,则观察不到这种现象,而放置石英则能观察到,也就是说,石英不能过滤掉有丝分裂射线,但是玻璃可以。

古维兹后来用酵母菌和细菌代替洋葱根做实验,也得到了相同的结果。消息传开后,各国科学家纷纷重复该实验。各种各样的动、植物细胞在分裂时都被发现能发出有丝分裂射线。还有人发现,健康儿童的血液能发出有丝分裂射线,但是患维生素D缺乏症的儿童就不行。有丝分裂射线被认为是一种紫外线,波长为1800~2500埃,辐射强度极其微弱,据估计每秒每平方厘米只有100~1000个光子。

但是,在试图重复古维兹实验的人中,约有一半的人没能发现有此现象,它是否真的存在,就令人怀疑了。既然有丝分裂射线是一种紫外线,那就应该可以用物理方法直接检测到,例如能让照相底片感光。该现象的支持者声称他们的确用底片检测到该射线,但是那上面的信号和底片原有的颗粒看上去并没有什么区别,据说这是由于有丝分裂射线太弱了,所以难以让底片感光。那就延长曝光时间吧。根据估计的有丝分裂射线强度,曝光100个小时就应该很容易在底片上检测到,然而,用超敏感的底片曝光几个月后,仍然不能明显地检测出有丝分裂射线。而且,根据估计的有丝分裂射线的强度,光电管应该很容易就检测到它。但是用光电管做的检测实验同样失败了。

到1935年,研究有丝分裂射线的论文已多达约500篇。这一年,《美国光学学会杂志》发表的一篇综述指出,这些论文的大多数要么是错误的,要么是相互矛盾的,要想证明有丝分裂射线的确存在,需要有更令人信服的证据。

自那以后,西方国家学术界就没人研究有丝分裂射线了。但是在苏联和东欧国家仍有人研究。1960年,苏联也有科学家发表综述,认为有丝分裂射线的存在已被完全否定,应该终止这方面的研究。但是直到1966年,苏联期刊上还有论文声称青蛙、兔子和猫的心肌都能发射出有丝分裂射线。不过这最后的论文是古维兹的女儿发表的。

朗缪尔归纳出病态科学的一些特征,其中有的与有丝分裂射线研究很吻合。在病态科学研究中,研究人员声称他们观察到的现象,是由一种强度微弱到几乎难以检测的因素引起的,而且因素的强度与结果无关,即增加因素的强度并不会让结果变得更显著。在有丝分裂射线的研究中,其支持者也承认该射线的强度微弱到难以检测,而且不管是用1根洋葱根还是用10根洋葱根当作用物,不管作用物与作用对象的距离是近是远,观察到的结果都是一样的:并没有因为多用几根洋葱根或放得更近就让结果变得更显著一些。

病态科学的研究者会提出一个异想天开的理论来解释他们声称观察到的不寻常的现象。例如,古维兹认为,某种未知的共振现象产生了细胞分裂,因此细胞分裂过程中会伴随着发射出射线,而他的实验即是在证明这个理论。病态科学的研究者在遭到批评时,会立即拿出种种开脱的借口。但是批评者总是无法重复出实验结果,只有支持者才能获得结果。在某种病态科学研究最热门的时候,批评者和支持者的人数差不多相等,之后对其研究逐渐消失,被人遗忘。

但是有的病态科学有异乎寻常的生命力,即使在被国际科学家抛弃之后,仍然会在学术界之外,或在某一国的科学界顽强地苟延残喘。在现在,国外仍有一些推销“生物能量疗法”之类的伪科学疗法的人还在引用古维兹对有丝分裂射线的研究。而直到最近,中国仍有不少科研人员在研究生物的“超微弱发光”,他们的论文发表在国内学术期刊上,而且在论文中以古维兹为祖师爷,声称“其研究不仅对生命科学领域具有重大的科学意义,在农业、医学、食品和环境科学等领域也具有广泛的应用价值”。

2008.4.29.

(《经济观察报》2008.5.12)

(XYS20080512)



转:$150投资150年回报成$5亿是绝对不可能的(二篇)

11 05 2008年

$150投资150年回报成$5亿是绝对不可能的

作者:揭草仙

读了作者woodbill文章“150美元在150年后涨到5亿美元并非天方夜谭”,感到在投资公司工作的作者自己对投资回报存在多个认知误区。

首先,我们谈这个问题当然是根据美国市场过去的表现。我们不能设想我们可以预知未来市场真正情况。所以,所有的预测都仅仅是预测而已。但是,你能相信$150放在美国股市,150年后会变成$5亿的神话?那么美国,或者任何国家的货币单位都不得不经常变大。也就是,100年后大概要把今天的$1000当成$1才行,否则真要像今天津巴布韦情况,装着成捆美元钞票去商店买东西。帐本上数字也都是有十几,几十个0的巨大数字。那么美元问世以来,有200多年历史了(1792年首发),应该多次改单位才行 - 有过这种情况吗?没有。问题出自对市场回报的认知误差。这种误差经常被投资公司作为宣传手段,蒙蔽普通投资者。

我们用美国股市SP500指数为代表讨论一下这个问题,因为SP500指数是美国股市最大的500家公司股票价格的一种加权平均值。它包含各行各业。最具代表性和稳定性。被广泛采用来表示美国股市状态和回报。我们说股市的“年平均回报率10%”是什么意思?这显然是一种算术平均。设想一下:$1000,投资SP500。前年回报100%,变成$2000。去年下跌50%,是不是这两年平均回报率是(100-50)/2 = 25%?显然不是。应该是0%, 跌回到$1000了。原因是计算上涨和下跌百分比时用的“分母”不一样所造成。那么应该用什么?应该用一种称之为几何平均年回报率,”annualized return”, 或者称为 “CAGR”的(Compound Annual Growth Rate)。它的计算方法这里不详述,其实不难。“不幸”的是:CARG总是小于简单算术平均。

美国SP500指数从1950年到2007年的简单年平均回报率是:8.66%,CAGR是7.47%。所以,如果用这个CAGR预测150年后$150会变成$688万。

这里还有几个问题没有考虑到:

1) 任何投资都要交纳一定费用。没有人会帮你把$150存放在他的投资公司不收任何费用。就是再低,各种费每年也要0.5%吧。

2) 你即使把钱放在那里不卖也不等于说你每年不用交税。像股息,股票增值(capitalgain)等。为什么?因为这种基金虽然买卖股票少,不是不做买卖。原因可能有多个:比如有投资者买入或撤回资金;这500家公司也不是绝对固定。有时会有某个公司被移走(比如业绩不好,等等原因),新公司被加入。有时在市场变化时基金管理人也会买卖。这些无可避免都会造成有了“真收益”,因而必须摊到各持有人手中去,需要报收入税,等等。

总之,$150放150年变成688万也是远不可能的。 要变成5亿,更是天方夜谭。

关于美国通货膨胀情况(用CPI表示):1950年的$1的购买力( buying power),相当今天的$8.86。或者上推到1913年(最早的数据)$1,相当今天的$21.57。(美国劳工部网站:http://www.bls.gov/)

(XYS20080510)

5亿美元的天方夜谈

作者:寻正

以前做过财经课的助教,看到woodbill针对150美元在150年后可以涨到5亿美元的结论,忍不住想评论,算是对以前的东西复习一下,免得不用就忘了。

数学家的得意之作就是指数增长的数字游戏,相信接触过保险投资的推销员就不难有这方面的经历。但woodbill的结论想当然了一点,现在投资150美元,在150年后增长到5亿美元是天方夜谈,极极小概率事件。

woodbill提到了道琼斯指数,那么就不应忽略这种投资回报率里面是有通货膨胀因素的,在70年代末到80年代初美国通货膨胀成双位数,这种高通胀在美国历史上以前也只出现过两次,第一次是19世纪60年代,北方人跟南方人打得鼻青脸肿,多发行了点钞票买子弹,内战结束剧胀也就结束了,第二次是美国参加第一次世界大战,国人常说美国人发战争财,其实战争从来就不是发财的买卖,这一次可能美国人又多印了点钞票还是买子弹,第二次世界大战美国人也印钞票买子弹的,但比不上前两次历害。长话短说,woodbill计算所得的9.58%年收益中有3.98%的贡献来自于通货膨胀。

对市场投资来说,预测是一件痛苦的事,不要说150年,就是1年你有很高的测准率,都可以在市场上抱金娃娃回家了,索罗斯与巴菲特不是人人都当得成的,投资市场由于人为因素太强,有一个放大版的测不准原理,道理很简单,如果有什么预测方法准确,一旦被人发现,结果马上失效。用30年预测150年不太准确,从Yahoo Finance上可以下载到道琼斯指数自1928年起的数据,粗算了一下,只有5.03%的年收益率,其中3.18%来自通胀。事实上在财经上大家更常用标准普尔500强的指数,收益率超过道琼斯指数,标准普尔500强指数创建于1957年,但Yahoo Finance上提供的数据推算了以前的数据到1950年,按标准普尔500强指数计算,只有7.89%的年收益率,其中3.80%来自通胀。

这些指数在财经投资学上的意义在于它们是财经上衡量其它投资选择的尺子,财经学上最基本的概念是投资回报率跟风险成正比(不是数学意义上的正比),回报率越高,其风险也越高,贯彻这个概念的就是使用市场回报率以及相对风险,目前尚无衡量绝对风险的办法,按我上面所说的,即使有绝对风险计算方式,人为的投机活动也会使之相对化,最终就测不准。

风险较小的投资方式就是存银行,买国债,在投资学上往往视国债为零风险。现在的美国国债30年利率在4.50%左右变化。我们取标准普尔500强的年收益率计算,假设它代表了市场风险,那么要得到10.53%的收益率,这150美元要投资到1.78倍〖计算方法为(10.53%-4.50%)/(7.89%-4.50%)〗于市场风险的风险投资上!

谈到市场风险,就不能不谈投资规模,所谓的市场风险,比如标准普尔500强,那就把500家最强的企业综合在一起了,某种程度上算超级分散投资,需要的资金规模起码要把每一家的股票买一股才行,150美元,恐怕买两家都有点玄。由于这150美元的投资还要投在几乎是市场风险的两倍的股票上,这种股票算是高风险股,尤其是缺乏分散投资的可能性时。

150年可以让你的收益呈指数增长,在高风险投资上,也让你的风险呈指数增长,即使是这种高风险投资的的破产机率是1%,在150年后,这原来的150美元分钱不剩的可能性高达88%。150美元几乎没有抗风险能力,最好的收益也就是买长期低风险债务,也就是说只能有5%左右的收益,高估一下,6%顶天了(如果不信,拿150美元出门试一试就知道了,你能够把它存入一个利率高过3%财户都算很有本事了,如果真投资有一定风险的资产,我敢打赌这150美元的年收益率超不过1%——够不够交手续费还成问题!)。

好了如果我们用6%计算,150年后这笔款项不到100万美元,距离5亿美元相差500倍,也就是说,在这150年间,除了平均每年超过3%的正常通胀,还得有累计53333%的额外通胀!如果更现实一点,我们用国债30年的4.5%利率计算,那额外的通胀高达452309%,不但要跟津巴布韦一样地胀,还得胀它的4倍以上!如果普通人没有做过财经方面的东西,新开账户,最好恐怕也就3%的年收益率,美国要跟津巴布韦一样地胀1年,以后还得连续翻番5年以上,5亿美元的梦想才能实现。

woodbill还小看了9.58%到10.53%的差距,在投资行业,有着大量的投机行为,相差0.01%也可能诱发资金流动的,那二者不但有差距,而且差距巨大。投资有收益,还要讲风险,光讲收益,不讲风险,相当于吃了还有的苹果。

5亿美元的确是天方夜谈,绝对不可能的事。不然,我得埋下100棵种子,让所有的直系后代都当亿万富翁,还可以送一大批金子给非直系后代。有那么便宜的事?

(XYS20080510)



转:$150投资150年回报成$5亿是绝对不可能的

11 05 2008年

  $150投资150年回报成$5亿是绝对不可能的

  作者:揭草仙

  读了作者woodbill文章“150美元在150年后涨到5亿美元并非天方夜谭”,感到在投资公司工作的作者自己对投资回报存在多个认知误区。

  首先,我们谈这个问题当然是根据美国市场过去的表现。我们不能设想我们可以预知未来市场真正情况。所以,所有的预测都仅仅是预测而已。但是,你能相信$150放在美国股市,150年后会变成$5亿的神话?那么美国,或者任何国家的货币单位都不得不经常变大。也就是,100年后大概要把今天的$1000当成$1才行,否则真要像今天津巴布韦情况,装着成捆美元钞票去商店买东西。帐本上数字也都是有十几,几十个0的巨大数字。那么美元问世以来,有200多年历史了(1792年首发),应该多次改单位才行
- 有过这种情况吗?没有。问题出自对市场回报的认知误差。这种误差经常被投资公司作为宣传手段,蒙蔽普通投资者。

  我们用美国股市SP500指数为代表讨论一下这个问题,因为SP500指数是美国股市最大的500家公司股票价格的一种加权平均值。它包含各行各业。最具代表性和稳定性。被广泛采用来表示美国股市状态和回报。我们说股市的“年平均回报率10%”是什么意思?这显然是一种算术平均。设想一下:$1000,投资SP500。前年回报100%,变成$2000。去年下跌50%,是不是这两年平均回报率是(100-50)/2
=
25%?显然不是。应该是0%,跌回到$1000了。原因是计算上涨和下跌百分比时用的“分母”不一样所造成。那么应该用什么?应该用一种称之为几何平均年回报率,”annualized
return”, 或者称为 “CAGR”的(Compound Annual Growth
Rate)。它的计算方法这里不详述,其实不难。“不幸”的是:CARG总是小于简单算术平均。

  美国SP500指数从1950年到2007年的简单年平均回报率是:8.66%,CAGR是7.47%。所以,如果用这个CAGR预测150年后$150会变成$688万。

  这里还有几个问题没有考虑到:

  1)
任何投资都要交纳一定费用。没有人会帮你把$150存放在他的投资公司不收任何费用。就是再低,各种费每年也要0.5%吧。

  2)
你即使把钱放在那里不卖也不等于说你每年不用交税。像股息,股票增值(capitalgain)等。为什么?因为这种基金虽然买卖股票少,不是不做买卖。原因可能有多个:比如有投资者买入或撤回资金;这500家公司也不是绝对固定。有时会有某个公司被移走(比如业绩不好,等等原因),新公司被加入。有时在市场变化时基金管理人也会买卖。这些无可避免都会造成有了“真收益”,因而必须摊到各持有人手中去,需要报收入税,等等。

  总之,$150放150年变成688万也是远不可能的。要变成5亿,更是天方夜谭。

  关于美国通货膨胀情况(用CPI表示):1950年的$1的购买力( buying
power),相当今天的$8.86。或者上推到1913年(最早的数据)$1,相当今天的$21.57。(美国劳工部网站:http://www.bls.gov/)

(XYS20080510)


  5亿美元的天方夜谈

  作者:寻正

  以前做过财经课的助教,看到woodbill针对150美元在150年后可以涨到5亿美元的结论,忍不住想评论,算是对以前的东西复习一下,免得不用就忘了。

  数学家的得意之作就是指数增长的数字游戏,相信接触过保险投资的推销员就不难有这方面的经历。但woodbill的结论想当然了一点,现在投资150美元,在150年后增长到5亿美元是天方夜谈,极极小概率事件。

  woodbill提到了道琼斯指数,那么就不应忽略这种投资回报率里面是有通货膨胀因素的,在70年代末到80年代初美国通货膨胀成双位数,这种高通胀在美国历史上以前也只出现过两次,第一次是19世纪60年代,北方人跟南方人打得鼻青脸肿,多发行了点钞票买子弹,内战结束剧胀也就结束了,第二次是美国参加第一次世界大战,国人常说美国人发战争财,其实战争从来就不是发财的买卖,这一次可能美国人又多印了点钞票还是买子弹,第二次世界大战美国人也印钞票买子弹的,但比不上前两次历害。长话短说,woodbill计算所得的9.58%年收益中有3.98%的贡献来自于通货膨胀。

  对市场投资来说,预测是一件痛苦的事,不要说150年,就是1年你有很高的测准率,都可以在市场上抱金娃娃回家了,索罗斯与巴菲特不是人人都当得成的,投资市场由于人为因素太强,有一个放大版的测不准原理,道理很简单,如果有什么预测方法准确,一旦被人发现,结果马上失效。用30年预测150年不太准确,从Yahoo
Finance上可以下载到道琼斯指数自1928年起的数据,粗算了一下,只有5.03%的年收益率,其中3.18%来自通胀。事实上在财经上大家更常用标准普尔500强的指数,收益率超过道琼斯指数,标准普尔500强指数创建于1957年,但Yahoo
Finance上提供的数据推算了以前的数据到1950年,按标准普尔500强指数计算,只有7.89%的年收益率,其中3.80%来自通胀。

  这些指数在财经投资学上的意义在于它们是财经上衡量其它投资选择的尺子,财经学上最基本的概念是投资回报率跟风险成正比(不是数学意义上的正比),回报率越高,其风险也越高,贯彻这个概念的就是使用市场回报率以及相对风险,目前尚无衡量绝对风险的办法,按我上面所说的,即使有绝对风险计算方式,人为的投机活动也会使之相对化,最终就测不准。

  风险较小的投资方式就是存银行,买国债,在投资学上往往视国债为零风险。现在的美国国债30年利率在4.50%左右变化。我们取标准普尔500强的年收益率计算,假设它代表了市场风险,那么要得到10.53%的收益率,这150美元要投资到1.78倍〖计算方法为(10.53%-4.50%)/(7.89%-4.50%)〗于市场风险的风险投资上!

  谈到市场风险,就不能不谈投资规模,所谓的市场风险,比如标准普尔500强,那就把500家最强的企业综合在一起了,某种程度上算超级分散投资,需要的资金规模起码要把每一家的股票买一股才行,150美元,恐怕买两家都有点玄。由于这150美元的投资还要投在几乎是市场风险的两倍的股票上,这种股票算是高风险股,尤其是缺乏分散投资的可能性时。

  150年可以让你的收益呈指数增长,在高风险投资上,也让你的风险呈指数增长,即使是这种高风险投资的的破产机率是1%,在150年后,这原来的150美元分钱不剩的可能性高达88%。150美元几乎没有抗风险能力,最好的收益也就是买长期低风险债务,也就是说只能有5%左右的收益,高估一下,6%顶天了(如果不信,拿150美元出门试一试就知道了,你能够把它存入一个利率高过3%财户都算很有本事了,如果真投资有一定风险的资产,我敢打赌这150美元的年收益率超不过1%——够不够交手续费还成问题!)。

  好了如果我们用6%计算,150年后这笔款项不到100万美元,距离5亿美元相差500倍,也就是说,在这150年间,除了平均每年超过3%的正常通胀,还得有累计53333%的额外通胀!如果更现实一点,我们用国债30年的4.5%利率计算,那额外的通胀高达452309%,不但要跟津巴布韦一样地胀,还得胀它的4倍以上!如果普通人没有做过财经方面的东西,新开账户,最好恐怕也就3%的年收益率,美国要跟津巴布韦一样地胀1年,以后还得连续翻番5年以上,5亿美元的梦想才能实现。

  woodbill还小看了9.58%到10.53%的差距,在投资行业,有着大量的投机行为,相差0.01%也可能诱发资金流动的,那二者不但有差距,而且差距巨大。投资有收益,还要讲风险,光讲收益,不讲风险,相当于吃了还有的苹果。

  5亿美元的确是天方夜谈,绝对不可能的事。不然,我得埋下100棵种子,让所有的直系后代都当亿万富翁,还可以送一大批金子给非直系后代。有那么便宜的事?

(XYS20080510)

 



150美元在150年后涨到5亿美元并非天方夜谭?

9 05 2008年

【方舟子按:这个赌注基金据称是由奥尔散斯基本人做秘密投资的。他显然是根据美国股市长期平均年回报率(约10%)做了一番指数增长的数字游戏。但是这个根据并不可靠,因为那是大量资金做多种投资分散风险的结果,不能用来预测某项投资。在我看来,指望一个种子基金只有300美元的基金在150年内能有平均每年约10%的回报,其可能性类似于指望美国在未来150年内会出现津巴布韦似的通货膨胀率,所以开个玩笑。当然我的直觉也许是错的,不知有没有这方面的概率计算?无论如何,我将把那句话改成:“看来应该先去和他们打赌是否该基金在150年内能有美国股市平均年回报率(约10%),或是否有一天美国的通货膨胀率会和今天的津巴布韦一样(达100500%)。】

150美元在150年后涨到5亿美元并非天方夜谭

作者:woodbill

我是新语丝的一名忠实读者,但只是每天阅读文章, 从未投稿。今天读了方先生大作《科学家也爱当赌徒》,觉得十分有趣,但觉得其中有一段不是十分妥当:

“两人一时拿不出那么多钱,各拿出150美元做为种子基金,他们相信这笔钱在150年后将会涨到5亿美元。看来应该先去和他们打赌是否有一天美国的通货膨胀率会和今天的津巴布韦一样(达100500%)。”

本人学物理出身, 目前在投资银行工作,对 time value of the money 有一定理解。其实,150美元在150年后涨到5亿美元并非天方夜谭 — 平均年收益只需10.53%。当然如果只是把钱存入银行,10.53%似乎不太容易。但如果作为基金用来投资,就不算太难了。以股票市场上比较稳定的道琼斯工业综合指数为例,从1978年5月8日到今天2008年5月7日整整30年为例,从824.58点涨到了12814.35点。平均年收益9.58%!如果投资风险稍大的其他股票 — 比如说中小企业,收益也会稍大。 总而言之,150美元在150年后涨到5亿美元并不需要美国的通货膨胀率会和今天的津巴布韦一样(达100500%)。

感谢方先生一贯的普及科学和对学术造假及伪科学深刻揭露!



科学家也爱当赌徒

8 05 2008年

几年前我陪一位同学参观加州理工学院的校园,意外地遇到其大礼堂正在举办科普活动。两位著名天体物理学家——剑桥大学的霍金和加州理工学院的索恩先后登台演讲。他们谈到在1975年两人曾打赌天鹅座X-1是否含有黑洞,赌注是输家为赢家订阅杂志。霍金打赌它不是黑洞。在1990年有较充分证据表明它是黑洞之后,霍金认输,为索恩订阅了一年美国色情杂志《阁楼》,据说让索恩太太大怒。

这次打赌显得很低级趣味,但是打赌其实是科研传统的一部分,一直可以追溯到现代科学草创之时。1600年,德国天文学家开普勒去为丹麦天文学家第谷工作,分派到的活儿是根据第谷的天文观察数据确定火星的运行轨道。开普勒跟第谷的弟子隆哥蒙塔努斯打赌说用8天的时间就可以完工。我们不知道赌注是多少,我们知道的是开普勒输了:他花了5年的时间才找到了答案。

在此基础上,开普勒归纳出了行星绕太阳运行的三条基本规律。但是开普勒三定律只是对行星公转现象的描述,它的背后是否隐藏着什么奥妙?1684年,英国著名建筑师雷恩获悉牛津大学的哈雷和胡克都在研究这个问题后,打赌谁能在两个月内从万有引力定律推导出开普勒三定律,谁就可获得一本价值40先令的书。为此哈雷到剑桥大学拜访牛顿,想从牛顿那里讨点招数,却意外地发现牛顿早已解决了这个问题,但是没有公开发表。在哈雷的劝说下,牛顿将其研究成果写成专著,并由哈雷出资出版——这就是伟大的《自然哲学的数学原理》,只不过该书出版时已是1687年,已过了雷恩的悬赏期限。

在18世纪和19世纪,也都能找到著名科学家相互打赌的例子。但是,这个传统在20世纪被发扬光大了。20世纪几项重大物理学发现都伴随着打赌,甚至一项研究还不止一拨人在赌。例如,1956年,杨振宁和李政道预言在弱相互作用中宇称不守恒,至少有3拨人为此打赌,其中包括大物理学家费曼,他以50美元比1美元打赌宇称守恒。第二年费曼就认输了:吴健雄等人用实验证实了杨振宁和李政道的预言,杨、李也因此获得当年的诺贝尔奖。

有人接受打赌是为了暂时堵住别人的嘴。1974年,美国物理学家施瓦兹听说丁肇中发现了一种新的基本粒子,跑去找丁肇中求证。丁肇中矢口否认。将信将疑的施瓦兹跟他赌10美元。施瓦兹走后,丁肇中立即在实验记录本上写下“我欠了施瓦兹10美元”。丁肇中的确发现了新粒子(即J粒子),但是他想做仔细核查后再公开这个发现。两个月后,丁肇中就给了施瓦兹10美元,因为他获悉里克特领导的另一个研究小组已独立发现了该粒子,不能不公开了。两年后丁肇中与里克特分享诺贝尔奖。1988年,施瓦兹自己也得了诺贝尔奖,不过他一直后悔当初没有把赌注增加到200美元。

里克特所在的斯坦福线性加速器中心有一本“官方打赌记录”,记载着自1984年以来其研究人员几十次打赌的情况,多年前打的赌有的至今还没有结果。斯坦福的人是听说贝尔实验室的茶室有一本打赌记录后才跟着学的。贝尔实验室那本有几十年历史的打赌记录在1990年不翼而飞,或许是被某个赌输的人一气之下销毁的。

生物学家的赌性丝毫也不逊于物理学家。有两个科学打赌纪录都是生物学家创下的。一个是参赌人数的纪录。2000年冷泉港“基因组测序与生物学”会议上,与会者打赌人类基因组究竟含有多少个基因。少至25947个基因,多到312000个基因,都有人猜。当时只要交1美元就可参赌,2001年赌注增加到5美元,2002年又增加到20美元,因为随着人类基因组计划接近完工,猜中的可能性增大了。2003年打赌结束时,共有400多人参赌,总赌注达1140美元。2003年人类基因组测序完毕,结果出乎意料,人类基因的数目比所有打赌者猜的都少,可能只有21000多个。猜基因数少于3万的三个人分享了总赌注。人类基因组计划的发起人沃森(猜73210个基因)和主持人柯林斯(猜48011个基因)都参加了这次打赌,但都赌输了。

另一个是赌注金额的记录。2001年1月,伊利诺大学芝加哥分校流行病学家奥尔散斯基和爱达荷大学动物学家奥斯塔德为人类的最长寿命打赌。奥斯塔德在接受媒体采访时声称在2000年出生的人会有人活到150岁(迄今为止的长寿记录是122岁),奥尔散斯基见到采访后,打电话和他打赌现在活着的人不会有人能活到大于130岁。赌注是吓人的5亿美元。结果要等到2150年1月1日才能揭晓。当然,到时候赌金只能给赢家的后人。两人一时拿不出那么多钱,各拿出150美元做为种子基金,他们相信这笔钱在150年后将会涨到5亿美元。看来应该先去和他们打赌是否该基金在150年内能有美国股市平均年回报率(约10%),或是否有一天美国的通货膨胀率会和今天的津巴布韦一样(达100500%)。

打赌是一种非理性的行为,本来与最讲理性的科研格格不入。没有人真的相信靠打赌能解决科学问题。那不过是为科研生活增加点趣味,为饭后增加点谈资,或者是为了吸引媒体的关注而已。那点赌注也无伤大雅。像国内的科学妄想家那样动则赌上大笔钱财,甚至要和人赌命的,则闻所未闻,也让人不忍心去应战。当然,他们也早已偏执,不会认赌服输的。

2008.5.4.

(《中国青年报》2008.05.07)

(XYS20080507)



身体大小决定性别之谜

1 05 2008年

宠物店销售的热带鱼大多属于丽鱼(又称慈鲷)。有经验的人在挑选丽鱼时,通常会选一半身体较大的一半身体较小的,这样可以确保雌雄数目相同。身体较大的是雄鱼,身体较小的是雌鱼。这是为什么呢?根据常识,可以得出的答案是:雄鱼的生长速度比雌鱼快,所以身体就较大了。但是加州大学伯克利分校的生物学家弗朗西斯和巴洛却认为,至少对橘色双冠丽鱼(俗称“红魔鬼”)来说,答案应该倒过来,是那些身体较大的鱼变成了雄鱼。不是性别决定身体大小,而是身体大小决定性别。

这个答案听上去真是匪夷所思。我们熟悉的哺乳动物和鸟类,性别都是先天就由性染色体决定的。对哺乳动物来说,如果两条性染色体相同(XX),就是雌性;不同(XY),就是雄性。鸟类则相反,有相同的性染色体(ZZ)的是雄性,不同(ZW)则是雌性。但不管怎样,它们的性别都不受环境的影响,更不会发生改变。

鱼类则不然。虽然大多数鱼类的性别受基因的影响,但是并非都像哺乳动物、鸟类那么死板,水温、酸碱度等环境因素发挥着重大的作用。虽然雌雄的比例一般相同,但是有些鱼类在低温或酸性环境中,会有更多的雌性后代,而在高温或碱性环境中则相反。甚至有的鱼类即使在发育成熟后,也会根据环境的变化而改变已有的性别,例如在身体长得比较大时,由雌性变为雄性。

因此,如果知道鱼类性别的不稳定性的话,弗朗西斯和巴洛的观点听上去就不那么奇怪了。但是他们的观点仍然是相当新颖的。以前虽然已在多种鱼类中观察到身体大小能够影响性别,但是那都是已成熟的鱼发生的性别改变。而弗朗西斯和巴洛则认为,在还未出现性别分化的幼鱼中,身体大小就能决定它们对性别的选择。

他们设计了一个巧妙的实验来证明这一点。他们把74条红魔鬼养到6个月大,然后测量其体长。接着,他们把37条体长大于中值的幼鱼归为一组(设为“大”组),把37条体长小于中值的幼鱼归为另一组(设为“小”组),分开在相同的条件下饲养。又养了6个月,这时鱼该成熟了,重新测量其体长、体重,然后解剖确定其性别。

红魔鬼的正常雌雄比例为1:1。如果是性别决定身体大小,那么分开饲养不会影响鱼的性别,“大”组的幼鱼应该全部继续发育成雄鱼,“小”组的幼鱼则应该全部继续发育成雌鱼。但是实际的情形是,两个组都有一半的幼鱼发育成了雄鱼,另一半的幼鱼发育成了雌鱼,而且发育成雄鱼的幼鱼的身体都大于雌鱼。这就说明在一窝鱼中,身体的相对大小决定了幼鱼的性别分化。

弗朗西斯和巴洛在1993年在《美国科学院院刊》发表了这一研究结果,引起了相当的关注,论文被广泛引用、报道。一位从小喜欢养红魔鬼的大学生欧德菲尔德在一本科普杂志上看到了有关介绍,激起了他的兴趣。大学毕业后,他到密歇根大学读博士,决定更深入地研究这个问题。去年他在博士论文中总结了他的研究结果。

在初步的实验中,他把一窝幼鱼分成13组,每组7条。实验结束后鉴定幼鱼的性别,却意外地发现,虽然雄鱼平均来说大于雌鱼,但是每一组幼鱼中身体最大的并不总是雄鱼,最小的也并不总是雌鱼,也就是说,性别与身体的相对大小无关。这显然与弗朗西斯和巴洛的结论不符。是不是因为欧德菲尔德实验中每一组鱼的数量太少,所以不能体现出身体相对大小对性别的影响呢?欧德菲尔德觉得有必要严格重复弗朗西斯和巴洛的实验,即把幼鱼按大小只分成两组,每组的数量为二、三十条。他用4窝不同来源的红魔鬼幼鱼重复了实验,结果还是一样:虽然每一组都有雄鱼有雌鱼,但是性别分化与身体的相对大小无关。

欧德菲尔德又到红魔鬼的原产地尼加拉瓜采集野生标本进行解剖,发现在幼鱼阶段性别与身体大小并不存在相关性,并非雄鱼就比雌鱼大。弗朗西斯和巴洛实验的推理前提是建立在不同性别的幼鱼的身体大小已出现显著差异的基础上的,而这个前提根本就错了。实际上,雄鱼和雌鱼的身体大小在成年后才出现显著差异,此时性别已经确定,身体大小的差异乃是不同性别具有不同的生长速度引起的。常识还是对的。

弗朗西斯和巴洛的观点很有趣,但是再有趣的观点,一旦无法被进一步的研究所证实,也只有放弃。欧德菲尔德的失望不难想像。他的研究出乎意料地变成了是在维护常识、否定他人的观点,而没能有新发现。这样的研究很难引起人们的兴趣。与弗朗西斯和巴洛论文的高调发表相反,欧德菲尔德的论文发表在《国际渔业杂志》、《加勒比海科学杂志》这样的冷门杂志上。但是科学研究离不开重复和纠正他人实验,虽然这是一项吃力不讨好的工作,很少有人愿意主动去做。

2008.4.13.

(《中国青年报》2008.4.30)

(XYS20080430)



科学史上著名公案——达尔文-华莱士之让

29 04 2008年

1831年12月27日,刚刚从剑桥大学神学院毕业的达尔文做为一名无报酬的博物学家,随贝格尔号扬帆起航,开始了历时5年的环球考察。此时他还是一个正统的基督教徒。贝格尔号绕地球一圈,于1836年10月2日回到英国的时候,达尔文已脱胎换骨,沿途观察到的现象使得他无法再接受基督教《圣经》的说教。他留下的笔记表明,至迟在1837年春天,他已经坚决相信所有的生物都是进化而来的。从那以后他开始思考生物进化的机制,并在1838年9月28日为了消遣而阅读马尔萨斯的《人口论》时,获得了灵感,开始着手创建自然选择学说。

达尔文在有了自然选择的想法之后,并没有急着发表。他在收集了大量的资料之后,到1842年才开始把这个理论记录下来,并把手稿送给一些朋友征求意见。1856年4月他才开始写关于物种起源的专著。他甚至做好了在死后才发表其成果的准备,留下一份遗嘱,交代在他死后如何处理他有关进化论的手稿。

在达尔文的专著写到一半的时候,1858年6月18日,达尔文收到了华莱士的一封信,随信附着一篇论文。华莱士是一个年轻的生物地理学家,当时正在马来群岛考察。此前,华莱士曾与达尔文见过一次面,通过两次信,知道达尔文在思考物种起源的问题,但是并不知道具体情况。这篇论文表述了他有关物种起源的想法,请达尔文审稿,如果达尔文认为有价值的话,就转给著名地质学家赖尔。

达尔文当然认为这篇论文很有价值,因为它与达尔文的观点不谋而合,虽然没有用到“自然选择”一词,但是概述了类似的进化机制。华莱士后来回忆说,他是在发烧时突然想到了马尔萨斯的《人口论》,而有了自然选择的想法的。看到自己悄悄准备了20年的理论出现在他人笔下,达尔文和普通人一样震惊。而普通人难以做到的是,达尔文立即将华莱士的论文按其要求转给赖尔,并建议发表,而宁愿压下自己的研究成果,让华莱士独享殊荣。

赖尔和植物学家胡克都早就读过达尔文有关自然选择的手稿,建议两人同时发表论文。达尔文一开始不太愿意,担心这么做会让华莱士觉得不公平。最终,在赖尔和胡克的安排下,达尔文1842年手稿的摘录和华莱士的论文于1858年7月1日在林耐学会一起被宣读,并发表在当年的林耐学会学报上。

这两篇论文的发表几乎没有引起任何反响。只有都柏林的一位教授写了篇评论,给出的还是负面的评价:这两篇论文中“所有新颖的部分都是错误的,而正确的部分又都是陈旧的”。林耐学会的会长在年度总结时则干脆说那一年没有任何重大发现。也是在赖尔和虎克的催促下,达尔文把准备多年的手稿压缩到三分之一左右,在1859年11月出版了《物种起源》,这才掀起了轩然大波。

1862年,华莱士回到英国,拜访了达尔文。从此两人结成好友。和达尔文不同,华莱士出身贫寒,地位卑微,常常陷入财政困难。达尔文大力提携、帮助华莱士,不仅在学术上推崇他,也在经济上资助他,最终还说服英国政府给华莱士一笔不菲的年金,让他从此衣食无忧。

达尔文本人认为华莱士独立地发现了自然选择定律,我们现在也把华莱士当成自然选择学说的共同创建者,而事实上,华莱士的观点与达尔文的并不一致。他对自然选择的理解不那么准确,也不彻底。华莱士并没有意识到自然选择主要地是以个体为目标的,而是把变种或亚种当做自然选择的单位,认为新物种的产生是亚种之间相互竞争的结果。换句话说,达尔文强调的是对个体的选择,而华莱士强调的是对群体的选择。达尔文的学说更符合现代生物学对自然选择的理解。此外,华莱士不相信达尔文后来提出的性选择理论,也不相信人类能够经过自然选择进化而来,而认为人类的进化必然有超自然的力量的参与。华莱士晚年皈依唯灵论,断然否认人类意识是进化而来的,达尔文曾写信告诉他:“我希望你还没有完全杀死了属于你自己也属于我的孩子。”更确切地说,自然选择学说是属于达尔文自己的孩子,把华莱士当成共同父亲是达尔文的慷慨之举。

华莱士对能与达尔文共享荣誉感到非常高兴。他很清楚,如果不是达尔文,自然选择学说不会引起关注,自己也不可能在学术界有那么高的地位,因此他总是把荣耀归功于达尔文一人,并把自然选择理论称为“达尔文主义”。

达尔文和华莱士的互相谦让和通力合作,对进化论的研究和传播起到了极大的促进作用。华莱士即使算不上自然选择学说的创建者,也是其主要的倡导者和捍卫者。在达尔文死后(1882年)的数十年,自然选择学说越来越失去其吸引力,越来越多的生物学家采用其他机制来解释进化是如何发生的。就连被称为“达尔文的斗犬”的赫胥黎,这时也不再相信自然选择学说,转而相信跃变论。华莱士显得非常孤立。为了回应对自然选择学说的批评,他在1889年出版了《达尔文主义》一书,成了华莱士所有著作中被引用最多的一本。他是这个后来被称为“达尔文主义的日食”的黯淡时期少数几颗明星之一。直到20世纪40年代达尔文主义才大放光彩,此时华莱士已死去20多年了。

由于科学研究极其强调首创性和首发权,我们已见惯了科学家之间为此钩心斗角、争权夺利,甚至因此妨碍了科学进展。像达尔文和华莱士这样互相谦让的,是罕见的例外。他们也是人,但是是高贵的人。

2008.4.24

(《经济观察报》2008.4.28)

(XYS20080428)