神秘的N射线

21 06 2006年
   1895年的一天,德国物理学家伦琴在暗室里用黑色薄纸板把一
个克鲁克斯管密封起来,接上高压电流,准备做阴极射线的实验,
却意外地发现一块放在旁边用来做别的实验的荧光屏发出了光辉。
在连续进行了6周的严密实验后,他认定放电管发出了一种未知的射
线——X射线。6年后,伦琴因此获得了首届诺贝尔物理学奖。
   
多少人也想要有这样好的运气和荣誉!即使是像法国南锡大学
物理教授布朗洛这样已当选法国科学院通讯院士并两次获得科学院大
奖的杰出科学家也不例外。1903年,他在研究X射线的偏振现象时,
运气降临了。他的实验材料是一根放在密闭铁管中的热铂丝,铁
管留了一条铝做的细缝。他注意到从中射出的射线似乎能够让附近煤
气灯的火焰变得更亮,而且还能让荧光屏变得更亮。他认定这也是
一种未知的新射线,取名N射线,以纪念他任职的大学。
   
布朗洛很快又发现很多材料都能天然地发射N射线,比如大
多数金属,但是不包括木头。把一块砖用黑纸包好在太阳下晒一会,
就能让它持续不断地发出强烈的N射线。就像光透过玻璃三棱镜发生
折射形成光谱一样,让N射线透过铝质三棱镜也会形成频谱,虽然看
不见,但是可以用一块特制的荧光屏检测出来。而且布朗洛还发现N
射线能够奇妙地增强人的视力。
   
这种射线看来要比X射线神秘得多,也重要得多。布朗洛迫不及待
地发表论文宣布其发现,在三年内发表了26篇相关论文和一部
著作。其他法国科学家也纷纷跟进,到1906年时已有120多名科学家发
表了近300篇研究N射线的论文。1903年诺贝尔物理学奖的获得者
贝克勒尔也凑这个热闹,写了10篇论文。最神的是布朗洛的同事、南
锡大学医学院教授查彭蒂尔,他发现人体也能发射很强的N射线,
为此发表了38篇论文。
   
但是德国、英国的物理学家们却无法重复布朗洛的发现,不免心
存疑惑。1904年,恰好以善于揭露伪科学著称的美国著名物理学家罗
伯特·伍德到英国参加会议,与会者便请他去布朗洛实验室看个究竟。
   
布朗洛热情地向伍德演示N射线实验。这些实验都是在暗室中进行
的,这就让伍德有了“恶作剧”的机会。在第一个实验中,布朗洛用N
射线源对准电火花,声称这使火光变亮,然后用手遮挡N射线源,声称
火光又变暗了。但是伍德都看不出亮度有变化,提议由他用手来
遮挡N射线源让布朗洛观察火光亮度变化。伍德后来向《自然》报告说,

他的手根本没有动弹,布朗洛却一会说亮了,一会说暗了。

   
第二个实验是布朗洛把一把锉刀放在眼睛旁,声称锉刀发出的N
射线使得他的视力增强,能够看清远处夜光钟的指针。伍德提出替他
握锉刀,偷偷地换成不该发出N射线的木头尺子,布朗洛同样声称看
清了指针。第三个实验是N射线的折射实验,布朗洛准确地从屏幕上
一条条读出了N射线的频谱,他不知道的是,伍德早已偷偷地把铝质
棱镜拿走藏到兜里,N射线根本不应该发生折射!
   
有的文献说,在伍德向外界公布了这些实验结果,证明了N射线
纯出想像之后,布朗洛就身败名裂,甚至发疯而死。其实布朗洛在那
一年再次获得了法国科学院的大奖,到1910年才因到了退休年龄而退休,

并一直活到1930年,享年81岁。其间他还在著书立说、发表演讲,丝
毫没有发疯的迹象——当然,他一直坚持认为N射线是真实存在的,
只是太过微妙,不能用简单的实验来验证。

   
布朗洛看来是很真诚地相信他的发现,而不是有意造假。科学史
上类似这种由于强烈的主观偏向而自欺欺人的例子屡见不鲜,但是为
何有如此多的训练有素甚至声名卓著的科学家都跟着晕头转向,却是
一个比N射线更神秘的谜。他们以法国科学家为主。在19世纪下半叶,
法国已丧失了世界科学中心的地位,落后于德国和英国。也许,正是
在赶英超德、振兴法国科学事业的爱国激情的驱使下,他们浮躁地抛
弃了一些基本的科学原则,结果却沦为国际笑柄。
   
这个事件经常被有些反科学人士拿来证明科学研究并不像人们
设想的那么客观,靠不住。其实它恰恰说明,虽然再著名的科学家也
有可能犯错误,但是科学却有能力自我纠正,关键在于如何严密地设
计控制实验,避免主观偏向而获得客观的结果。毕竟,否证N射线的也
是科学家,而伍德的“恶作剧”实际上是在采用一个基本的科学实验
方法:盲法试验。
2006.6.16.
(中国青年报2006.6.21)
(XYS20060621)


控制性别比例的无形之手

7 06 2006年

   上期《莫非真有“贫穷基因”?》一文转贴到我在新浪网的博客后,不知

为何在两天内就吸引了3万多点击和一百多条评论。许多评论者显然没有耐心

把我的文章看完,不知我其实是在质疑“贫穷基因”的存在。另有一些人看来

缺乏统计常识,以为举几个例子就可以否定统计结果。

   
不过有的误解似乎是因为用语造成的。我说等级高的母鹿将会“倾向”于

生儿子,而等级低的将会多生女儿,这让有些人以为我在说动物能够有意识地

控制后代的性别。其实我说的“倾向”是统计意义上的偏向,指有更高的概率

出现某种情况,与动物本身的意愿无关。这种倾向性是无意识的生理反应的结

果。当母鹿处在不同等级的环境中时,其身体会因此发生一些生理变化,这些

生理变化又会影响到其后代的性别比例。

   
当然,在一般情况下动物的性别比例相同,以致于人们把这当成理所当然

的事实。实际上,从经济学的角度来看,一个生物群体的雌雄比例相同,是一

种极大的浪费。大部分动物都不实行一夫一妻制,一个雄性动物足以使无数的

雌性动物怀孕,要满足传宗接代的需要,一个群体只要有少数几个雄性就绰绰

有余了。但是,为什么在绝大多数生物群体中,雌雄的比例都相同?

   
有人会说,这正是因为动物后代的性别是没法任意选择的,而是随机
的。绝大多数动物的性别是由精子决定的,比如在哺乳动物,带Y染色体的精

子决定雄性,带X染色体的精子决定雌性,由于Y精子和X精子比例相同、活力

一样,所以在概率上,生雄生雌的比例相同。(在人类,男婴的出生率要比女

婴略高一些,但因为男婴的存活率较低,所以在自然情况下,最后男女数目仍

然大致相等。)

   
但是这只是一个表面现象。两种精子的比例,是由基因决定的。基因也可

以使雄性产生不同比例的精子,或者使卵子有选择地偏向于与某类精子结合,

从而使雌雄的比例发生改变。为什么没有出现这种情况,而是要让雌雄比例保

持相同?这是自然选择决定的。

   
假定在一个生物群体中,雄性数目要比雌性少,比如说是一比四,一头雄

性平均与四头雌性交配,这样的话,做为雄性,其基因的传播率是雌性的四倍,

也就是说,在进化上,雄性有四倍的优势。如果有一个母体发生了基因突变,

倾向于生儿子,她的基因就会很快地在群体中传播开去,在后代中雄性会越来

越多,直到雄性和雌性的数目相等,雄性在进化上不再具有优势为止。反过来,

如果雄性的数目多于雌性,雌性的数目也会在自然选择的作用下增加,直到二

者扯平。可见,在自然选择的作用下,一个群体的雌雄数目不能不保持大致均

等。自然选择之所以会选择出这个结果,其原因又是因为在有性繁殖中,基因

一半来自父方、一半来自母方,在基因的传递上,雌雄平等。

   
这个解释还隐含了一个假设:在一个群体中所有的雄性都有相等的交配机

会,所有的雌性也都有相等的交配机会,而且雌雄交配是随机的。在某些情形

中,这个假设不成立,那么雌雄的比例就不会相等。例如,如果一个个体只

跟一个群体中的一小部分同性竞争交配,也就是说交配竞争是“局部”的,

那么性的比例将会发生改变。一个极端的例子是球腹蒲螨。这种螨虫有一个非

常奇怪的交配习性,当还在母亲的体内时,儿子就与姐妹们交配。这些儿子没

必要跟整个群体中的其他雄性竞争,而只是与自己的兄弟相互竞争,那么,就

有必要减少儿子的数目来减轻这种没有意义的竞争,因此,一个母亲每次生产,

只需产下少量的儿子就能使她的女儿们都受精了,性的比例将会偏向于雌性。

事实上,这种螨虫每一次生产,平均有86个女儿,而只有4个儿子。在某些其

他物种中也存在这种局部交配竞争现象,它们的后代雌雄比例也都符合理论预

测。

   
即使是雌雄比例这种看来平淡无奇、理所当然的现象,其背后也有着深刻

的因素,仿佛有一只无形的手在悄悄地控制着。只不过这是自然选择之手,是

亿万年来生物进化的结果,既不是动物自身的意愿,也不是什么神秘的力量。

2006.6.5.

(中国青年报2006.6.7)

(XYS20060607)

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莫非真有“贫穷基因”?

31 05 2006年

   我们处于基因的世纪,几乎每天都会见到报道说发现某种基因影响人
的疾病、生理、心理和行为,甚至连一个人的政治倾向也有人认为与基因

有关。如果是在二、三十年前,类似这样的一则报道将会引起轩然大波,

但是现在人们已经见怪不怪了。

   
不久以前,苏格兰格拉斯哥人群健康中心的研究人员向媒体透露说,
他们发现有一种基因与贫穷人群有关。这则消息没有引起什么反响。认为

人的贫穷是由基因导致的,这并非新鲜的想法,早在上个世纪初遗传学刚

刚建立的时候,有不少遗传学家就这么宣称过,由此引发了一场旨在消灭

劣等基因以改造社会的“优生学”运动,使“优生学”一词后来在西方声

名狼藉。

   
不过,这一次苏格兰的遗传学家似乎并非是在空谈。他们发现,在苏
格兰贫穷社区的人群中,体内细胞因子的含量要比富裕社区高得多。细胞

因子能使人体免疫系统处于警戒状态,随时准备抵御细菌的入侵。因此体

内细胞因子的含量高有助于提高儿童对疾病的免疫力,这可能是自然选择

的结果,是贫穷人群对比较的恶劣生存环境的一种适应。不过,对儿童有

益的因素对成人却可能有害。人体免疫系统持续处于警戒状态会导致慢性

炎症诱发心血管等疾病,让人容易衰老。据称生活在格拉斯哥东区的穷人

到55岁看上去就跟70岁一样老,他们的平均寿命只有64岁。

   
这项研究至此听上去还没有什么出格的地方。不过其研究人员并不满
足于此。他们对实验对象做脑部扫描,想要发现这种高免疫力对人的心理

状态有何影响。他们认为细胞因子也会影响人的情绪,让人对人生感到悲

观,因此可以解释为什么穷人会觉得自己受困于贫穷,而失去了改善生活

的兴趣。换句话说,这种由贫穷环境选择出来的基因又会让人安贫乐道,

难怪苏格兰媒体将它称为“贫穷基因”。

   
穷人的后代一般来说也更容易贫困,暴发户即使在现代社会也不多见,

从这个角度上说,贫穷是“遗传”的。而人类的婚姻历来讲究门当户对,

让穷人和富人分别成了两个“遗传群体”,那么在这两个“遗传群体”中

找到有些基因的频率不一样,也不是什么奇怪的事。细胞因子是否就是一

个与贫穷有关的基因,光靠研究苏格兰格拉斯哥市的穷人群体是不足以得

出结论的,还需要与世界各地的穷人群体相互比较才行。

   
即使这真的是一个与贫穷相关的基因,也不能说明它就是“贫穷基因”。

相关性并不等于因果性。它可能与贫穷没有直接的关系,也可能是贫穷的

结果而不是因素。把它做为贫穷的因素,最多算是一种难以证明的猜想。

   
可能是因为历史文化的原因,英国科学家喜欢去研究贫富差异。在
1997年,英国科学家公布过一项调查结果,发现老夫少妻的后代中儿子多

于女儿,而老妻少夫的后代则是女儿多于儿子。在英国,老夫少妻多发生

于上层阶级,而老妻少夫则多发生于社会的底层,因此这似乎表明后代性

别的比例也存在贫富差异。

   
其实这种现象生物学家们早就发现了。根据自然选择原理,如果一个
生物群体存在着等级,不同等级的交配机会不同,那么,后代性别比例也

会发生变化。等级较高的,会生更多的儿子,因为它们的一个儿子可以跟

许多雌性交配,传播基因快;而等级低的,会生更多的女儿,生了儿子也

不容易找到配偶,生了也白生。

   
1985年通过对苏格兰红鹿的研究,证实了这项预测。这种红鹿实行一
夫多妻制,母鹿中则存在着等级制度。等级高的母鹿能够抢到更多的食物,

长得更强壮,它们的后代能受到更好的照看,结果它们的后代也比平均水

平强壮。如果母鹿能够“知道”自己的等级(比如,老是觉得肚子饿或血

液中二氧化碳含量高,就意味着等级低),那么等级高的母鹿将会倾向于

生儿子,而等级低的将会多生女儿。

   
人类是生物长期进化的产物,我们的行为不可避免地会打上进化、遗
传的烙印,虽然我们未必会意识到。但是人类同时又是社会的产物,贸然

把人类的行为都归因于人的生物学属性,是不明智也是不负责任的。特别

是在发布能够影响到社会观念、社会决策的进化生物学和遗传学研究成果

时,更需要慎重。

2006.5.29

(中国青年报2006.5.31.)

(XYS20060531)

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破解蜜蜂的舞蹈

25 05 2006年

   在上个世纪一、二十年代,许多生物学家认为蜜蜂和其他昆虫都没有色觉。

难道花朵鲜艳的色彩竟会不是在吸引蜜蜂的来访?德国生物学家卡尔·冯·弗里

希(Karl von
Frisch)对此不以为然。他开始做实验测试蜜蜂的色觉能力。在
一些有不同的灰色程度的纸张中放一张有色的纸,然后在色纸上放上一个小玻璃

盘,里面装糖浆。弗里希发现,附近蜂巢中的蜜蜂能够识别出这个颜色。

   
而且弗里希还注意到,在两次试验的间隙,会有零星的蜜蜂飞过来侦察,如

果它们发现又有了糖浆,会返回蜂巢,几分钟后,一大群蜜蜂就会蜂拥而至。

   
这只侦察蜜蜂是不是跑回去报信呢,又是如何报信的呢?科学史上一个最迷

人的发现之一至此意外地开始。弗里希观察到,侦察蜜蜂回巢后,会在蜂巢上右

一圈、左一圈地跳起“8”字形的圆舞,吸引许多其他蜜蜂跟在它后面,循着气

味飞往喂食地点。糖浆越甜,舞蹈越激烈、持续的时间越长。弗里希认为他已经

破解了蜜蜂的语言。

   
但是到了40年代,在20年后弗里希重做这个实验时,才发现事情要比他当初

设想的要复杂得多。蜜蜂的舞蹈不是一种,而是有两种。如果喂食地点与蜂巢的

距离在50米之内,侦察蜜蜂跳的是圆舞,但是一旦喂食地点的距离超过了50米,

它就会跳起一种摇摆舞,在跳到“8”字交界处时,会以每秒13次的频率快速地

抖动身体,发出嗡嗡声,同时左右摆动,摆动的次数与采集地点的距离有关,每

摆动一次表示大约50米的距离。而且,摇摆的方向能表示采集地点的方位,它的

平均角度表示采集地点与太阳位置的角度,即使是阴天,蜜蜂也能通过感觉紫外

线和偏振光而知道太阳的位置。

   
这种语言并不太精确,只能把采集蜂群带到喂食地点附近,到那里后它们就

要根据从舞蹈者的身上获得的食物味道去寻找食物。但是这仍然是一种非常抽象、

复杂的语言,能够传达的信息数量据估算可达到大约10亿条,在所有动物信息

传播系统中,仅次于人类语言。

   
弗里希在1946年公布了这个重大发现,1973年获得诺贝尔生理学奖。但是在

他获奖时,仍然有不少生物学家对其结果表示怀疑。在60年代末和70年代初,美

国生物学家亚德里安·温纳(Adrian
Wenner)等人在做了一系列实验后,认为
蜜蜂完全是根据气味而不是舞蹈语言来确认食物地点的。他们认为,蜜蜂的舞蹈

就像其他采集性昆虫的“舞蹈”一样,只是用来吸引其他蜜蜂的注意并传递气味,

并无任何抽象的含义。其他蜜蜂飞出蜂巢后,是根据它们从舞蹈者身上获得的食

物味道和舞蹈者留在食物地点的体味去寻找的。在弗里希的实验中,采集蜂群能

够直接飞往舞蹈者去过的食物地点,而忽视周围的其他食物地点,温纳等人认为

正是被舞蹈者留下的体味吸引过去的。

   
为了反驳这些反对意见,弗里希曾经补做过一系列实验,例如把蜂巢侧立,

并遮挡住阳光,这样舞蹈者搞不清方向,采集蜂群就没能定向飞往舞蹈者发现的

食物地点。但是最有说服力的实验是其他生物学家在后来做的。其中一个实验非

常简单,在侦察蜜蜂发现食物飞回蜂巢报信之后,研究者把食物移走,但是采集

蜂群仍然根据侦察蜜蜂传递的“假情报”,飞到原有食物的地点寻觅食物,尽管

那里既无食物的味道也无侦察蜜蜂的体味。

   
另一个更有说服力的实验则要复杂得多。研究者制造出了一只能使用蜜蜂语

言的“机器蜂”。它的外观一点也不像蜜蜂,只是用木头、钢管和刀片拼凑而成

的,中间一根钢管带动木头跳摇摆舞,后头有刀片模仿蜜蜂的翅膀发出舞蹈声,

前头还有一个钢管给蜜蜂提供食物“样品”(糖水)。就是这么简陋的“机器蜂”,

只因为它能够“讲”蜜蜂语言,就能够把蜜蜂成功地引导到选定的地点。

   
对一项匪夷所思的重大科学发现,有质疑、反对的声音和证据,那是再正常

不过的了,关键在于如何寻找新的证据、设计新的实验去证明它。蜜蜂有语言在

今天已经成为共识,而且我们知道它们是天生就会,而不是后天学来的。我们还

知道不同亚种的蜜蜂使用不同的方言。例如,德国亚种摇摆一次表示50米,意大

利亚种则表示20米。这种方言也是天生的。让德国蜜蜂幼虫在意大利蜜蜂的蜂巢

中出生、长大,它仍然讲“德语”,由此会导致蜂巢中的语言混乱。

2006.5.22.

(中国青年报2006.5.24)

(XYS20060524)

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鹦鹉学舌和猩猩学电脑

12 05 2006年

    人类自古以来就已经利用某些鸟类对声音的模仿能力训练它们学讲人话。
它们惟妙惟肖的发音让人感到非常神奇,但是模仿能力不等于语言能力,很
少有学者相信鹦鹉学舌时它们真正懂得那些发音的含义。

    上个世纪70年代末期,派佩伯格(Irene Pepperberg)博士对一只名叫
埃利克斯(Alex)的鹦鹉进行训练,令人信服地证明鹦鹉的确能够懂得人类
的语言。在经过大约10年的训练后,埃利克斯掌握了70个英语单词的语汇,
包括30种物体的名称,7种颜色形容词,5种形状形容词,几种物质形容词,
5个数字,“颜色”、“形状”、“物质”、“什么”、“相同”、“不同”、
“无”、“不”等单词和“到这里”、“要去”、“多少”等词组。它能根
据训练者的问话,从几种不同颜色不同形状的物体中,挑出正确颜色的物
体。在被问及向它出示的扑克牌筹码的颜色时,埃利克斯回答的准确率达到
95%。

    我们会想到,既然连鹦鹉这种较“低等”的动物都能掌握人类的语言,
与人类的亲缘关系更近的类人猿更应该有此能力。可惜,猿类的发音器
官限制了它们不能象人一样讲话,只能采用别的辅助办法。从60年代起,
美国研究人员已开始教黑猩猩、大猩猩学习美国手语,并取得了很大的成功。
最成功者能掌握几百个乃至上千个手语词汇,用于与人类交谈、猿之间相互
交谈或自言自语。

    80年代以后,随着计算机技术的兴起,研究人员又尝试着让黑猩猩按贴
着符号的键盘交流。其中最成功的是矮小种黑猩猩莰兹(Kanzi)和他的妹
妹潘班尼莎(Panbanisha)。莰兹出生于1981年,在他6个月大时,研究人
员试图教他的母亲玛塔塔(Matata)用计算机键盘交谈,教了大约2年,玛
塔塔一直没学会,莰兹却通过“自学”学会了。而且,出乎研究人员意料
的是,莰兹还自然而然地听懂了英语,能够听懂很复杂的新句子,比如“到
办公室去把红色球拿过来”。以后研究人员就用类似教小孩说话的方式教莰
兹交谈。

    1999年,莰兹和潘班尼莎都装备了手提电脑,并用语音合成技术将它们
输入的句子朗读出来,真正可以跟人用声音对话了。它们能够使用约250个词
汇,并能听明白两到三千个英语词汇。在它们学会使用的词汇中,有很具体
的单词(比如“香蕉”、“苹果”),也有很抽象的单词(比如“它”、
“是”、“好”、“要”),并能用这些单词组成简单的句子,自己发出“我
写,给葡萄”、“球去小组房”(要玩在小组房看到的球)之类的要求。他能
够回答昨天都干了什么,明天想要干什么等等。研究者认为他有四岁小孩的思
维和语言能力。

    有意思的是,这些掌握了人类语言的动物也表现出了逻辑思维能力。鹦鹉
埃利克斯能够准确地识别不同物体的某种相同性质(颜色、形状、质地)或指
出它们完全一样。受过语言训练的黑猩猩除了能够比较物体的相同或不同,还
能做更复杂的逻辑推理题,例如抽象的类比题“锁与钥匙类似于罐头与开罐头
刀”(测试时空出其中的一样,提供三种不同的物体让黑猩猩填空),而未受
过语言训练的黑猩猩则连“苹果与苹果类似于香蕉与……”这种最简单的类比
题都回答不了。受过语言训练的黑猩猩还能完成表示因果关系的句子,例如
“整个苹果加上X产生被切割的苹果(X=一碗水、一把刀或一个铅笔?)”或
“干海绵加上一碗水产生Y”,而未受过语言训练的黑猩猩则没有这种能力。

    从事这项研究的普里麦克(David Premack)认为语言让动物能够进行抽
象的思考,从而提高了它们的智力。但是也有可能受过语言训练的动物未必就
更聪明,它们只不过比未受过语言训练的动物更懂得研究人员的意图,“应试
能力”比较高而已。

    虽然语言也许只是讨论逻辑而不是掌握逻辑的基础,但是可以肯定的是,
教育能够提高抽象思维能力,甚至对人类也是如此。在上个世纪20年代,苏联
曾经做过一项经典的研究,向人们问这样一个三段论的问题:伊凡生活在西伯
利亚,在西伯利亚所有的熊都是白色的,伊凡看到的熊是什么颜色的?受过十
年学校教育的少儿能够轻易地回答这个问题,而成年文盲却常常回答说“我从
未去过西伯利亚”或“我从未遇到伊凡”。教育对于智力的开发是重要的,不
管是对动物还是对人都是如此。

2006.5.7

(中国青年报2006.5.10)

(XYS20060511)

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人也不是理性的动物

27 04 2006年

    这是一则在中国妇孺皆知的寓言:一个养猴子的人拿橡子喂猴子,对猴子们说:
“早上给三个,晚上给四个。”猴子们都很不高兴。于是他又改口说:“那就改成
早上给四个,晚上给三个。”猴子们就全都高兴了。“朝三暮四”后来讹变成了反
复无常的意思,但是庄子讲这个寓言的本意,却是为了说明虽然事物的本质一样,
但是在形式上改一下,就会影响到人的喜怒(“名实未亏而喜怒为用”)。

    的确,许多人在做决定的时候,和这则寓言中的猴子并无多大的区别。心理学
家曾经做过这么个问卷调查。假定你决定去看一场演出,门票一张十块钱。到了剧
院后,你发现你丢了十块钱。如果你口袋里还有钱,你是否还愿意花十块钱买票看
演出?心理学家问了180多人,88%的人都说愿意。

    现在把问题改一下。假定你已经花了十块钱买了门票,在进场之前发现票丢了,
你必须再买一张票才能进去。你是否愿意再花十块钱买票进去看演出?心理学家问
了200人,只有46%的人说愿意。

    在这两种情形中,后果实际上都是一样的:你为了看这场演出,多付出了十块
钱。但是由于发生的经过不同,人们就像“朝三暮四”中的猴子,做出了不同的反
应。在第一种情形中,丢掉的钱和票的价钱似乎是无关的两件事,丢了十块钱并
没有影响到人们的买票决定。但是在第二种情形中,丢掉的票的价钱和补票的价钱
看上去是联系在一起的,人们会觉得花两倍的钱买一张票比较亏。

    对同一个问题用不同的方式看待它,就会给出不同的答案。这表明我们在做决
定时,并非总是理性思考的结果,而深受感情因素的影响。这在人们做出经济方面
的决定时,表现得非常明显。有一门称作行为经济学的学科试图回答这么个问题:
为什么人们并非总是理性地做出经济决定?行为经济学家在做研究时,借鉴了心理
学的方法,现在他们也开始与神经生物学家合作,看看大脑中的哪个特殊区域会影
响到经济决定。

    在一个实验中,有两组人做同一个简单的投资游戏,一组是正常人,另一组人
的大脑中控制感情的区域因为中风等原因受到了伤害,使他们无法体会恐惧、焦虑
等情感,但是他们大脑中控制逻辑推理的区域仍保持完好。这个简单的投资游戏是
这么做的:每个人分到20元钱,用抛硬币赌输赢的方式赌20次,每一次如果赌赢,
赢得2.5元,赌输了则输1元钱;每一次也可以弃权,不输不赢。

    很显然,理性的做法应该是每次都赌,而不应该弃权,因为每次输赢的概率相
等,而赢的回报却高于输的损失,对玩家有利。这个简单的道理人人明白,但是在
实际操作中,玩家对是否要下赌却很受前面输赢结果的影响,会因为害怕输而一再
弃权。实验的结果是,正常人下赌的次数只有58%,而大脑受损的人下赌的次数
却高达84%。由于不会感到害怕,大脑受损的人在这个投资游戏中的收入因此超过
了正常人,在游戏结束时,他们每人平均获得25.7元,而正常人平均只获得22.8元。

    行为经济学家因此认为,杰出的投资者之所以能大获成功,可能就是因为他们
在投资时很善于控制自己的感情,在某种程度上很像这些无法体验恐惧的患者。但
是参加这个投资游戏的患者在实际投资活动中并不怎么成功。在实际生活中,他们
中有四分三的人曾经破产。由于不会感到害怕,他们会采取过分冒险的举动,或者
被别人所利用。

    如此看来,即使是像恐惧这样的感情因素也并非总是坏事。恐惧其实是动物保
护自己的一种机制。在一个充满危险的世界中,并非什么结果都是可以做出合理的
预测的,知道害怕的动物会有更多的生存机会。但是在一个比较安全的环境中,这
个保护机制有时候又会反应过度,使人们过分小心谨慎而做出错误的决定。我们所
处的现代社会与石器时代的祖先所处的危险重重的世界大不相同,本不必时刻提心
吊胆,但是我们的生理、心理结构和我们的祖先并无二致,无法摆脱感性因素的影
响。在不知不觉中,我们还是会经常做出非理性的决定。

2006.4.24.

(中国青年报2006.4.26.)

(XYS20060426)

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聪明的动物会“数数”

22 04 2006年

    报载,北京石景山区有一只“天才”小狗“齐齐”不仅认得数字,还会四则运
算。主人在卡片上写上算术题,问它的答案,它就会用正确的叫声次数来回答。加、
减、乘、除样样都会。据说已在电视上做过几次表演,记者也去做了验证。

    这则新闻让我想起了历史上一头有名的马“聪明的汉斯”。它是德国数学家冯·奥
斯登的宠物。在20世纪初,冯·奥斯登教会了汉斯数数和做算术题,和齐齐不一样的是,
汉斯不是用叫声,而是用跺脚的次数给出答案。

    冯·奥斯登对靠汉斯表演赚钱毫无兴趣,但是很乐意接受研究人员的测试,其中包
括许多抱着强烈的怀疑态度的人。他允许他们随意地向汉斯进行测试,并且可以在他不
在场的情况下测试,这样就可以排除他向汉斯发暗号的可能。即使冯·奥斯登不在场,
汉斯仍然能准确地解答算术题。当时科学界比较一致的看法是,汉斯真的是一头会算术
的天才的马。

    但是,实验心理学家奥斯卡·普方斯特在对汉斯进行了长期的研究之后,却得出了
不同的结论。他认为,汉斯并非真正懂得那些要它解答的问题的意思。你可以用各种各
样稀奇古怪的方式向汉斯“提问”,甚至只在脑中想问题,汉斯也能给出正确的答案。
但是汉斯其实并不知道答案。如果提问者和观察者都不知道答案,那么汉斯就突然丧失
了数数、计算能力,即使是对它以前能够回答的最简单的问题也没法做出正确的回答。

    因此汉斯必然是在根据提问者或观察者有意无意地发出的暗号做出反应。普方斯特
发现那是视觉暗号。在没有观察者在场的情况下,让提问者躲在不透明的屏幕后提问,
汉斯就彻底丧失了其数学才能,即便是冯·奥斯登本人对此也无能为力了。这种暗号是
提问者和观察者通过身体语言下意识地发出的。当人们的身体后仰注视汉斯的脚时,汉
斯就知道它应该开始跺脚了,等到它跺脚的次数达到了正确的次数,人们就不由自主地
做出放松的表情,这时汉斯就知道它该停下来了。普方斯特发现,即使在他明白了其中
的奥秘之后,他也很难控制住自己不给汉斯发出开始和停止跺脚的暗号。

    所以汉斯的“数学能力”其实是一种条件反射。小狗齐齐的“数学能力”应该也是
属于同一种情况。这些动物的确聪明,只不过它们的聪明劲不是表现在数学方面,而是
表现在察言观色方面。我们人类也有类似的情况。高明的算命先生、“预测大师”之所
以有时候也能猜中询问者的心思,也不是因为他们有未卜先知的超能力,而是因为他们
善于察言观色。

    汉斯事件给我们的启示是,我们很容易被所看到的表面现象所迷惑,即使是科学家
也不例外。动物看上去非常聪明的一些举动,其实很可能只是本能或条件反射,不一定
和智能有关。这就要求我们做仔细的观察、设计严密的实验去辨别。

    但是我们也不能因此就走向了另一极端,一概地否定其他动物也有一定程度的智能。
通过严格的实验,我们可以认定,有的动物有相当高的智能,甚至经过训练也能有一点
数学能力。日本京都大学的研究人员用计算机训练一头名叫“艾”的黑猩猩。在经过多
年训练后,艾不仅能够认识从0到9的数字,还学会将数字从小到大进行排列。它一眼能
够记住5个数字的序列,识数能力相当于学龄前的儿童(成人平均一眼能记住7位数)。
不过,艾似乎没有能完全明白0的意思,经常把0和1混淆起来。

    达尔文1871年在《人类的由来》一书中指出,人类与高等动物的智力“肯定只是程
度不同,而不是性质不同”。在经过多年研究之后,科学家们已证明了这句预言的正确
性。但是我们仍然必须非常小心,对任何惊人的说法保持审慎的态度,才能避免被像汉
斯那样的聪明动物所“愚弄”。

2006.4.17.

(中国青年报2006.4.19)

(XYS20060421)

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智商的傲慢与偏见

12 04 2006年

    近日一则“英国研究者声称中国人是智商最高的人种”的报道在国内媒体上
流传,让一些国人的虚荣心得到了极大的满足,似乎“中国人最聪明”的说法获
得了国际承认。

    做出这项研究的是北爱尔兰阿尔斯特大学退休教授理查德·林恩。他从上个
世纪70年代起就开始发布类似的发现,陆续出版了几部专著。在统计了世界各国
智商调查的结果之后,他得出结论说,欧洲人的平均智商刚好不多不少是100,
而东亚人(包括中国、日本和朝鲜人)的平均智商最高,达105。

    林恩谦虚地把自己所属种族的智商放在第二位的用意倒不是为了讨好东亚人,
而是为了给自己歧视黑人的种族主义主张打掩护。根据林恩的统计,非洲黑人的
智商低得不可思议,平均还不到70,而非洲丛林人和俾格米人更是只有54。即使
是美国的黑人,平均智商也只有大约85,而这也不是因为美国的生活、教育条件
比较好,而是因为他们与白人通婚混杂了白人的血缘。林恩声称,美国黑人的
肤色深浅与智商高低存在相关性,肤色越浅,则智商越高。

    林恩认为一个种族、民族、国家的强弱都与其平均智商的高低有关,他的研
究也就一再被当代种族主义者引用做为“科学依据”。林恩还是一个性别歧视主
义者。学术界一般认为,在根据身材大小进行校正之后,女性的平均脑容量与
男性相同。但是林恩坚持认为女性的平均脑容量就是比男性小,而女性的平均智
商也要比男性低5。

    当然,我们不能因为林恩是个种族主义者和性别歧视主义者就简单地否定了
他的研究成果。即便是恶棍有时候也能做出科学发现,而科学的事实即便令人不
舒服,我们也不得不去接受它。那么林恩的研究成果究竟有多少科学性可言呢?

    林恩号称在收集研究了130个国家的智商测试后加以统计而得出结论。但是
他在收集别人的研究成果时,做了巧妙的取舍,只选用有利于自己的结论的数据,
而舍去不利的数据。这在处理非洲黑人的数据时表现得最为明显。例如,有一篇
研究报告报道了两项对非洲黑人的智力测试结果,一项低于白人,一项高于白人,
林恩便只选取前一项。更有甚者,在6项有关非洲黑人的测试结果中,林恩只从
中选符合自己的结论的1项。《科学美国人》在1995年2月发表的一篇书评曾尖锐
地指出:“林恩对数据的歪曲构成了真正恶毒的种族主义行为,以及对科学客观
性的可耻蔑视。”

    即使是被林恩选用的数据,他也没能做到诚实地加以使用。我曾经核对过他
引用的一组有关欧洲各国平均智商的统计结果。他对该统计结果取整数时,大部
分都遵循四舍五入的惯例,但是有的地方却奇怪地变成了五舍四入,意大利的
103.8变成了103,而爱尔兰的99.2却成了100。还有的出入更大,挪威的101.8成
了100,而希腊的99.4竟成了97。

    退一步说,即便林恩统计的结果无误,各个民族、国家的平均智商存在差异,
就能说明他们的智力天生就有高低之别吗?

    智力是极其复杂的现象,不论是从科学的角度还是从社会的角度,都没有人
能对智力下一个能被学术界公认的、恰当的定义,更没有人能够提出一个关于智
力的理论解释极其多样的与智力有关的种种现象。因此智力的高低,是不可能简
单地以一个数字来表示的。智商测试以及当代其他学习能力测试所测量的,只是
数学、推理和语汇能力,这最多只能说是智力的一小部分。

    智商的测试结果,并非就反映了遗传因素,并非就能说明天生比较聪明。事
实上,环境因素同样能影响到智商的测试结果。某些人在智商测试中得分高,是
因为有良好的营养、家庭、教育,甚至不过是他们更熟悉智商测试的内容和方式。
智商测试的结果显然与文化背景有关。林恩曾经引用过一项对非洲黑人进行智力
测试的研究结果。但是这项研究的研究者却认为,非洲黑人的测试结果偏低并不
能说明他们的智力低下,因为测试是用英语进行的,而大多数受试者的英语水平
极其低下,使得某些试题实际上无用。而且该测试假定受试者熟悉电子设备、显
微镜和西式女装等文化产物,对非洲黑人不利。

    智商测试是可以通过培训而提高分数的,在某种程度上测的是一个人的应试
能力。所以,如果东亚人的平均智商比较高,也许不过说明了他们的应试能力较
强,这并不是什么值得特别骄傲的事。为此沾沾自喜而去支持种族主义论调,就
很可悲了。

2006.4.9.

(中国青年报2006.4.12)

(XYS20060412)

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为什么南极没有熊?

6 04 2006年

  为什么南极没有熊?鳄鱼遇到食物掉眼泪是怎么回事?英国二战时为何停止
天气预报?……这些看上去很些刁钻古怪的问题出现在2006年录用公务员的公共
科目笔试中,消息传出后,舆论大哗。特别是第一个题目,许多人把它当成了一
道“脑筋急转弯”似的无聊题目,有些人还模仿“小鸡为什么过马路?”的经典
笑话,编造中外名人对“为什么南极没有熊?”的回答博人一粲。

    也有评论家是比较严肃地批评这道题的,质问在公务员考试中出这样的题目
有何意义。有一篇评论文章引用了中国科学探险协会常务副主席、中国科学院大
气物理研究所研究员的话,说这个小问题涉及到生命的起源、地球的形成、星体的
变化,到目前也是没有谁能确切回答,作为一个问题,是科学家长期研究的方向,
但不是一朝一夕能解决的云云。于是评论家批评说,对于这样一个连科学家都没
有确切答案的问题,叫考生怎么回答?阅卷人怎么评分?所有考生都得不到分也
就失去了评价考生能力的意义。

    该评论家显然把这道题当成了论述题,其实它是一道从4个答案选一的选择
题:A、因为南极在大陆板块分离时已经脱离了其他几个;B、因为气候问题,不
适合熊生存;C、因为没有熊赖以生存的食物,所以无法生活;D、南极以前是有
熊的,但由于经历过剧烈的地质变化,所以熊灭绝了。既然是选择题,即使考生
瞎选,也有四分之一的概率得分,所以不必担心考生都得不到分。

    从这道题提供的预选答案可知,它并非一道搞笑的无聊题目,而是一道科普
知识题目。它也并非新鲜好玩,其实是在科普节目、科普读物中常被提起的一个
问题,例如北京电视台的“科技全方位”栏目的“银屏科考”节目在去年8月份
就问到了这个问题,那时候应该正是公务员考试命题的前夕,可能是某个命题人
从这个节目得到的灵感。如果我的这个猜测是正确的话,那么这道题的标准答案
也可能参考了该节目提供的解释:“南极为什么没有北极熊?原因就是北极附近
是海洋,有丰富的鱼类作为北极熊的食物,而南极是大片的陆地没有北极熊需要
的食物,所以北极熊不能在南极生存。”按照这样的解释,答案大概是C。

    但是这个答案是错的。北极熊的主要食物是海豹,而不是鱼类,而海豹在南
极也有(其实南极鱼类也很丰富),而且南极还有企鹅可轻易地成为北极熊的美
味。如果有北极熊被引进到南极的话,它们一定就像是进了天堂,而对现在在那
里无忧无虑地生活着的海豹、企鹅则会是一场灾难。

    所以,南极其实非常适合北极熊生存。但是并不是适合某种动物生存的地方
就会有该动物的存在。动物的地理分布与其进化史密切相关。南极没有熊的原
因很简单:北极熊是在别的地方进化出来的,之后又没有机会跑到南极去。

    北极熊出现的历史并不长,它们和棕熊的亲缘关系非常近,可能是在更新世
的后期(大约20万~50万年前)从棕熊分化出来的。因为它们的祖先就像绝大多
数熊的其他物种一样是生活在北半球的,所以北极熊进化出来后就在北极生存了
下来。地质史上从未出现过从北极到南极的海洋全部冻结的情形,而北极熊又不
善于长途游泳,那么它们能扩散到南极的唯一途径就是通过美洲大陆。但是北极
熊又不适合在温带和热带生活,所以这就断了它们跑到南半球、再去南极的可能
性。

    南极要有熊的另外一种可能是由南半球的其他熊进化出来,但是这在历史
上不曾发生过。南美洲只有一种熊——眼镜熊,它与其他的熊的亲缘关系都很远,
如果碰巧由它进化成“南极熊”,也肯定与北极熊很不一样。

    “南极为什么没有熊?”并非一个无聊的问题,而是一个很严肃的进化生物
学问题,当年达尔文就是通过问类似这样的问题——为什么地球上许多地方有类
似的环境却没有生活着同样的物种——而得出了生物必定是进化而来的结论。这
个问题的答案在今天看来其实并不复杂。

    公务员应该具有一定的科学素质,在考试中出一些科普题目,我觉得是无可
厚非的。当然,是否要出略嫌过于专业的题目,可以商榷。题目的内容也应该由
有关专家审定才不至于出错。但是,从对这道题的冷嘲热讽和所谓专家的不负责
任的评论所反映出的科普现状,所暴露出的问题,要比出了一道错题更令人担忧。

2006.4.3.

(中国青年报2006.4.5.)

(XYS20060406)

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【旧作】风水究竟是科学还是迷信

30 03 2006年

    近日随着建设部中国建筑文化中心与南京大学易学研究所名义开办
的国内首个“建筑风水文化培训班”的开张,风水究竟是科学还是迷信,
以及如何看待科学与迷信的关系,又成了热门的话题。几个门户网站做
的读者投票结果,认为风水是科学者和认为是迷信者的比例差不多,前
者还要略多一些。现在风水在民间非常流行,自古以来地位卑贱的风水
先生变得身价百倍,甚至有些高校盖高楼,也要请“易学家”看风水,
出现这样的投票结果,也就并不出人意料。参与网上投票的属于文化程
度和科学素质相对比较高的人群,如果在一般中国大众中做类似的调查,
认为风水是科学的人数比例,很可能还要高得多。

    幸而赛先生不等于德先生,一门学问是科学还是迷信,并不由大众
投票来决定。如果一种迷信被许多人当成了科学,不过说明科普工作有
待加强而已。这一事件更值得关注的是,由于打着名牌大学和政府部门
的名义,使得风水似乎在学术上有了合法地位。难怪有人“喜见‘风
水学’登上大雅之堂”,声称“风水术”是“一门严谨的科学”,是
“中华民族经五千年生产生活斗争所积累的宝贵文化结晶”,建筑风水
学“有关科学,无关迷信”。

    也幸而一门学问是否科学,不能靠鼓吹者的自吹自擂。要把一样自
古以来就被有识之士视为不入流的旁门左道、近代以来被公认为迷信的
东西,一夜之间打扮成“严谨的科学”推销出去,毕竟太过匪夷所思。
所以即便是那些组织、支持办“建筑风水文化培训班”的人士,也不敢
夸这样的海口,不得不承认风水中含有“生辰八字、命理等一些无稽之
谈”、“阴宅风水,具有迷信的成分”。但是他们又认为,风水不完全
是迷信,风水中包含了许多合理因素,是“古代地理学”,符合“生态
建筑学”,甚至说风水实际就是环境学。

    我并不想否认在风水术中暗包含着某些由生活经验积累下来的合理
因素,例如风水所谓“左青龙右白虎”,原本是要以“坐北朝南”达到
冬暖夏凉的目的。但是人们“看风水”的主要目的并不是为了居家的舒
适自在,而是认为住宅、墓地的风水好坏可以影响居住者及其子孙的吉
凶祸福。因此,即便风水的内容不完全是迷信,其总体上、实质上也是
迷信。

    假如风水暗含着某些“生态建筑学”、“环境学”的道理,那么就
直截了当地从科学的角度提出、说明这些道理就可以了,又何必还挂着
“风水”的招牌,使用风水的说法?既然建房子“坐北朝南”是为了达
到冬暖夏凉的目的,这个道理浅显易懂,又何必用什么“左青龙右白虎”
故弄玄虚呢?

    其实风水中即使暗含某些合理因素,也非常少。即使撇开风水的迷
信目的不说,只看其具体设计,也含有许多不合理的因素。如果仅仅因
为风水中含有某些合理的内容,就要去提倡、推广风水,那么也就很难
避免风水中的不合理、迷信成分也跟着被兜售出去。清华大学建筑系教
授陈志华在批评风水时曾经举过一个例子:建筑风水书上认为水就是财,
因此四合院里水不能直着流出去,要拐两个弯,但是在现代建筑理论看
来,水拐两个弯再出去根本就是多余,还造成排水不畅,根本就不合理。

    清华大学建筑系另有一位支持风水研究的教授孙凤岐也举了
四合院为例说明风水之科学。他声称人长住四合院可以保持身体健康,
而久居高楼却有各种疾病,“这就是因为四合院的建造有它的科学依据,
利于长寿”。我没有见到有统计表明长住四合院的人要比久居高楼的人
更健康,一个显而易见的反面事实是,在四合院的时代,人们的平均
寿命要比现在短得多,我们当然不能因此就说住四合院让人短命,但至
少可以说没有证据表明住四合院让人长寿。所以,孙教授举的“证据”,
本来就是很成问题的。孙教授的逻辑也是很成问题的。即便孙教授的证
据能够成立,长住四合院的确比久居高楼更利于长寿,也不能就推导出
是因为四合院的风水好,更可能是因为住平房比住高楼更有利于长寿,
除非孙教授能够证明住四合院的人要比住其他平房、住小洋楼的人更长
寿。

    说“风水是古代地理学”,则属于无稽之谈。中国古代的确有地理
学,但是跟风水无关,郦道元、徐霞客并不是风水师,《水经注》、
《徐霞客游记》也不是风水书。退一步说,即便“风水是古代地理学”,
那么在已有地理科学的今天,也没有再去复古提倡、推广它的必要。正
如炼丹术从某种意义上可以说是“古代化学”,其中也不乏符合化学原
理的内容,但是如果现在我们还去提倡炼丹,举办“炼丹文化培训班”,
岂不是太过荒唐了吗?

    有人愿意把风水做为一种历史现象、文化现象来研究,当然无可厚
非。这有助于我们理解古代建筑的某些设计。但是如果有人要用科学包
装风水,提倡、推广“风水文化”,却有必要让大家看清其迷信的本质。

2005.9.25.

(北京科技报2005.9.28)

(XYS20050929)

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