方舟子的Blog

“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)

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。

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）

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)

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)

$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)