科学时代的伪科学(上)

9 11 2005年
(根据在北京电子科技学院、涵芬楼书店等地做的讲座整理。载《中国青年报·冰点周刊》2005.11.9.)

                        科学时代的伪科学(上)

                             ·方舟子·

  什么是科学

  这几年我一直在做一些揭露伪科学的工作,经常有人问我,你凭什么说它是伪科学呢?简单地说,是因为它不是科学,却要冒充科学。你又凭什么说它不是科学呢?因为它不符合科学的特征。那么,科学又有什么特征呢?我们去翻翻词典、辞书对“科学”下的定义,会发现各有各的说法。去看科学哲学著作对科学本质的讨论,不同的流派也是谁也不服谁。对“科学”这种异常复杂的事物,是很难下一个大家公认的简明定义的,因此在科学哲学界有各种各样的有关科学本质的学说,也是很正常的。

    但是,我们现在还没有办法给“科学”下一个大家公认的定义,并不等于科学就成了某种说不清、道不明的模糊东西,谁也无法判断什么是科学什么不是科学,每个人都可以自己搞一套“科学”了。没有公认的定义并不等于就没有了公认的判断标准。我举一个例子,人是什么?人是会使用工具的动物吗?有的动物也会使用工具。人是会制造和使用工具的动物吗?到现在还有一些词典是这么定义人的,其实早在上个世纪60年代,古德尔就观察到黑猩猩也会制造和使用工具,她的导师路易斯·利基评论说:我们要么改变对人的定义,要么把黑猩猩当成人。没有人愿意把黑猩猩当成人,所以我们只好继续寻找人的定义。人是会使用语言的动物吗?人们发现类人猿也会使用语言。人是有感情的动物吗?实际上,有些动物也有感情。人是有自我意识的动物吗?我们可以用实验证明黑猩猩有自我意识。学术界对“什么是人”有种种不同的看法,至今也没有一个被普遍接受的定义。这是不是意味着我们无法分辨人和其他动物了?当然不是,在一般情况下,我们判断是人还是不是人是没问题的,只有在很特定的情况下,例如在判断从猿到人的过渡型化石时,才会有争议。同样,没法给科学下精确的定义,并不是说我们就没法辨别科学与伪科学了。其实,即使有一天科学哲学家们找到了一个人人可以接受的对科学的定义,也只有哲学理论上的意义,对具体的科学实践不会有什么影响。

  因此我们没有必要纠缠怎么给科学下一个恰当的定义。我们更关心的是判断科学和非科学的标准。科学界对判断什么是科学,是有公认的标准的,被广大科学工作者自觉地或不自觉地应用着。这个标准主要有四套:逻辑的标准、经验的标准、社会学的标准、历史的标准。其中最主要的是逻辑的标准和经验的标准。这里说的经验,不是生活经验、历史经验的经验,而是哲学说的经验,其实就是指观察、实验,因此也可以简单地把科学说成是逻辑加实证。

    从逻辑上看,第一,科学理论必须是自恰的,即本身能做到逻辑上的一致性,至少要能自圆其说,不能前后自相矛盾。第二,科学理论必须是简明的,不能包含不必要的假设和条件,为以后的失败留好了退路,也就是说,要符合下面要谈到的“奥卡姆剃刀”的原则。第三,科学理论必须是能够被证伪的,不能在任何条件下都永远正确、不能有任何的修正。科学必须能够被证伪,这个说法很多人都知道,但是也引起了很多误解。有的人以为搞科学研究就是要不断地去证伪、推翻,还有的人发现自己提出的理论被证伪了,反而高兴地说这说明我的理论是科学的!其实你的理论被证伪了,被证明是不正确的了,当然也就不是科学的了。可证伪性是科学的必要条件,但是并不是充分条件。可证伪性只是说做为一个科学理论,必须清楚地说明在什么情况下有可能被推翻,但是并不是非得要去推翻它才叫搞科学研究。其实人们搞研究的主要目的还是想去证实某个理论的。第四,科学理论必须是有清楚界定的应用范畴的,只在一定的条件下、在一定的领域中能够适用,而不是无所不能,无所不包。

    从经验上看,第一,科学理论必须有可以用实验或观察加以检验的预测,而不是只是空想。第二,在实际上已有了被证实的预测,也就是说,一个科学理论不能只被证伪,却从未被证实过,否则这样的理论是无效的。第三,检验的结果必须是可以被别人独立重复出来的,而不是一锤子买卖,或者是只此一家别无分店,只有你一个人做得出那个结果,别的研究者重复不出来,还要怪别人功夫不如你。第四,对于辨别数据的真实与否要有一定的标准,什么是正常现象,什么是异常现象,什么是系统误差,什么是偶然误差,都要划分得清清楚楚,而不是根据自己的需要对结果随意解释。

  科学是一种社会现象和历史现象,因此一个理论即使符合了逻辑和实证的标准,也未必会被科学界接受,还要从社会学和历史的角度看它是否有效、有用。从社会学上看,一个科学理论必须能够解决已知的问题,如果连这也办不到,这种理论就毫无存在的必要;必须提出可以让科学家做进一步研究的新问题和解决这些问题的模型,也就是说,它还必须能够做出可检验的预测,否则也没有用处;对新提出的概念必须做出切实可行的定义,而不是一些子虚乌有的、对解决问题没有任何帮助的伪概念,像“气功场”、“天人感应”之类。从历史上看,一个科学理论必须能够解释已被旧理论解释的所有的数据,也就是说,不能只挑选对自己有利的数据做解释,而无视不利的数据,否则的话就还不如旧理论;必须能够跟其他有效的平行理论相互兼容,而不能无视其他理论的存在,自成一统,甚至惟我独尊,要把一切科学理论全部推倒从来。比如,“科学神创论”如果要取代进化论这种“旧”理论,就不仅要解释已被进化论很好地解释了的所有的数据,而且不能不理睬与进化论相容得非常好的现代生物学的其它学科以及天文学、地质学、物理学、化学等的成果。同样,有人声称“人体科学”是最尖端的科学,那么它不仅要包容现代医学的研究成果,还必须与物理学、化学、生物学等等平行学科不互相抵触。

  上面说的是“科学是什么”,顺便简单地说说“科学不是什么”。科学是全人类所共有的,没有国界,没有民族、文化界限,没有什么东方科学与西方科学的差别。凡是声称某种科学只有中国人(或者熟悉中国文化的外国人)才能掌握的,肯定不是真科学。科学与信仰无关,凡是声称“信则有,信则灵”的,肯定不科学。对于科学来说,如果是有的、灵的,你不信也照样有、照样灵;如果是没有的、不灵的,你信了也不会就有、就灵。科学并不是绝对正确的东西,它会出错,但是知错能改,能够通过自我修正机制进行纠正,这样科学才能够发展。

  什么是科学精神

  人们经常说要弘扬科学精神,一个人如果有了科学精神,就不容易被伪科学迷惑。究竟什么是科学精神呢?说得最多的是探索精神。搞伪科学的人也经常标榜自己有探索精神。这个我们不去否认它,但是也不要把探索精神说得多么了不起。其实这不过是与生俱来的对未知事物的好奇心。许多动物也有好奇心,为了适应环境也很有“探索精神”。儿童对新事物同样很好奇,喜欢寻根问底,也很富有探索精神,因此有人说每一个儿童都是科学家。不过,儿童虽然热衷于探究新事物,喜欢问各种各样的问题,但是也容易轻信荒唐的解释,接受无理的答案。他们所缺乏的,是科学精神的另一个方面:怀疑。怀疑意味着科学绝不相信权威,也绝不无条件地宽容,当然,不是指政治上的不宽容,而是指学术上的不宽容,很多人都把这两种宽容搞混了。很显然,做出愤世嫉俗的样子,怀疑一切是不明智的,会因为心灵闭塞而失去了探索的能力。但是如果不具有怀疑精神,就失去了分辨是非的基础,所有的观念,不管是合理还是荒唐,都可以被全盘接收,科学将成为垃圾场。伪科学人士也会说,他们很富有怀疑精神。的确,他们很有怀疑科学主流的勇气,比如说,相信“神创论”的人怀疑进化论,研究“特异功能”的人怀疑物理定律,等等。反过来,我们则怀疑他们的怀疑。这两种怀疑有什么区别呢?我们将如何处理探索与怀疑这二者之间的矛盾,既避免良莠不分、全盘吸收,又避免心灵闭塞、怀疑一切呢?我们必须为科学精神增添新的内涵:实证和理性。

  实证并不是说有证据就可以了,而是要求有确凿的证据。被科学研究所接受的证据,必须是客观存在的,而不是主观臆想出来的;必须是符合严格控制的条件的,例如有对照和采取双盲原则(研究者和被研究对象互相不知情);必须是可重复、可独立验证的;还必须符合概率统计规律。只有在严格控制的条件下,用严密的方法,重复、独立得到的观察和实验结果,才能算是确凿的证据。控制条件、重复性、独立性和概率统计,这些是实证的特征,是伪科学的死敌。

    实证离不开理性,也就说,用严密的逻辑对证据进行分析和推导,在各种可能的解释中选择最合理、最可能的一种。在缺乏证据时,也能够排除那些不合理、不可能的解释。探索、怀疑、实证、理性,是科学精神不可分割的四个方面。孤立地强调某一方面,都是在为伪科学大开方便之门,或者有阻碍科学发展的危险。正是在这四面旗帜之下,科学研究不断地观察、检验,抛弃错误的观念,增添新的知识,从而持续地进步。但是与伪科学者所宣扬的相反,科学的进步并不是推翻一切重来的大革命,而是在原有基础上的演化。科学的进步是连贯的进步。被认为是现代科学最大的两场革命也是如此:达尔文的进化论并没有推翻了博物学、地质学的一切成果,而是保留了其中绝大部分数据和理论,但是做了重新解释。和许多人说的相反,爱因斯坦相对论其实并没有推翻牛顿力学,而是它的扩展、深化。

    因此,科学研究必须抱着怀疑的态度,以证据为基础,以逻辑为工具,不轻信任何新奇的说法,不轻易接受任何大胆的结论,对越是耸人听闻的主张,越要追问一声:证据何在?是否合乎逻辑?

  要判断证据是否确凿,通常需要具有专业的知识和训练,一般的人并不具有这种能力。但是,如果我们能够掌握科学理性思维的原则,那么,即使缺乏具体分析的能力,也不容易被伪科学迷惑。在正反双方都缺乏证据的时候,理性思维的原则也有助于我们判断哪一方的观点更合理,更有可能,更应该被接受。

  18世纪英国哲学家休谟在《人类理解力研究》一书中,提出了理性思维的一条总原则,有时候被叫做休谟公理:

  “没有任何证言足以确定一个神迹,除非该证言属于这样的情形,其虚假比它力图确立的事实更为神奇。”

  这句话很拗口,不过,通过举例,并不难理解。休谟举了一个例子,如果有人告诉他看到一位死人复活,他会比较以下情形,看看哪一种可能比较大:这个人在骗人或受了别人的蒙骗,还是死人真的复活了?除非前者虚假的可能性低于后者,否则不应该接受他的证言。显然,这实际上是在比较正反两种可能性的大小,并拒绝可能性小的那种。这并不是断然否定可能性小的神秘事件没有发生的可能,而是说,在没有足够的证据时,我们不应该倾向于接受它。死人真正复活、自然规律不成立的可能性,远远小于一个声称看到死人复活的证言是谎言,或证人受欺骗的可能性,因此我们不应相信前者是的确发生过的。同样,人体特异功能是真实的、物理定律不成立的可能性,远远小于“特异功能大师”是在玩骗人的把戏的可能性。

  中世纪英国哲学家奥卡姆的威廉曾经写下一句被称为奥卡姆剃刀的简短格言:“不应无必要地增加实体。”这后来也被当做科学研究和理性思维的一条原则,但是在具体应用时有多种表述。其中一种是:不应加入无必要的假设,在两种等价的结论中,应选择简洁的、假设最少的一种。例如有以下两种结论:一、生物经过进化而来。二、上帝创造了进化的准则,生物经过进化而来。这两种结论说明的是同一个事实,即“生物经过进化而来”,但是后者的假设“上帝创造了进化的准则”对说明这一事实没有任何必要,因此是个多余的假设,在科学上应该用奥卡姆剃刀将它剪掉。奥卡姆剃刀的另一种表述方法是:在多种可能性中,应选择最简单的那种。这并不是在否认复杂可能性的存在,而只是说,在没有证据时,应该首先接受、试验最简单的一种可能。

  休谟公理和奥卡姆剃刀说的都是在没有足够证据时,应该如何做出选择。最初的选择有可能是错误的,但是这必须靠证据才能证明。那么取证的责任在谁?很简单:谁主张,谁举证。比如说,如果有谁要证明外星人的确到过地球,那么他就有责任列举正面的证据。我们要反驳他,只要验证他所提供的证据是否可靠就够了。如果这些证据都不成立,我们就可以否认这种现象的存在,没有必要为此去提供反面的证据。实际上在法庭上也是在应用这条原则。你要指控某个人杀了人,就必须由你来出示对方杀人的证据,而不能没有根据地随便逮着一个人说他杀了人,要对方自己去找证据证明自己没有杀人。要一个人证明自己没有杀过某个人,还有可能(例如不在场证明),但是要向别人证明自己一辈子没有杀过任何人,那就是不可能的了。

  要举证到什么程度才会让人满意呢?这要看你提出的是什么样的主张了。平常的主张不需要太多的证据,甚至不需要什么证据,但是非常不平常的主张需要非常确凿的证据。比如说,假定我今天迟到了,我跟大家说声“对不起,路上堵车了”,大家也就都信了,因为北京堵车是常有的事,这是个很平常的说法,大家很容易接受,不会猜疑我是不是说了假话。如果我说我迟到的原因是因为遇到了车祸,这个说法就有点不寻常了,大家就会将信将疑,我可能需要出示一点证据(比如伤口)才能让大家都相信。但是如果我说我迟到的原因是因为在路上被外星人劫持了,这就是个非常不平常的主张了,如果我不能出示非常确凿的证据,比如说录像啦,来自外星的礼物啦,来证明这一点,那么大家肯定要把我当成是骗子或者疯子。再举一个科学上的例子。当达尔文提出现代进化论时,他是主张者,而且这是一个会彻底改变生物学研究的不平常的主张,因此他及其追随者罗列了无数非常确凿的证据。现在,进化论已被生物学界所一致接受,接受进化论的人已不再是主张者,但是如果有谁要推翻进化论,他就成了主张者,而且是一个将要推倒生物学大厦的不平常的主张者,他本人有责任提出进化论不成立的种种证据,让科学界验证这些证据是否能够成立。建立在无数证据基础上的进化论绝不会因为存在某些纰漏而被推翻,更何况反对进化论的人所指出的所谓纰漏不过是一些谎言和谣言。

(未完)

(XYS20051109)

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“诺贝尔奖”究竟暴露了中国科研什么弊端?

31 10 2005年
    一年一度的各项诺贝尔奖逐一评出,又让中国人失望了一回,也让中国的时评家们又有机会高谈阔论,反思一下为何中国本土出不了得诺贝尔奖的人才。

    其中有一位翻出了2002年诺贝尔物理奖获得者、日本物理学家小柴昌俊的陈年往事,说此君当年虽然学习成绩不好,还是去了东京大学当教授,他以后能得诺贝尔奖,得归功于东京大学不以分数高低去评判学生的创造精神,也不以资格深浅来任用讲师、教授,而中国人得不了诺贝尔奖,则要归咎于职称评审制度,想拿“诺奖”从革除体制弊端始云云。其实发达国家对学习成绩之重视、职称评审制度之严,绝不比中国差,而这并不妨碍他们获得一堆诺贝尔奖。绝大多数获奖者都是经历了职称评审的严格检验的,像小柴那样的事迹,即使真实可信,也只是特例,不足为凭。不向绝大多数循规蹈矩的获奖者学习,却偏要找个例外看齐,这种心态,本身就不正常。

    今年获奖者中最受关注的是医学奖获得者、奥大利亚医学家沃伦和马歇尔,他们是因为发现胃炎和胃溃疡原来是由幽门螺杆菌感染引起的而获奖的。他们的获奖也被中国的时评家拿来做为抨击中国科研体制的证据。有一位如此写道:

    “相比于我国的体制,国外科学家的获奖和取得成果更多的是无心插柳的结果,同样也可以说是宽松自由的科研环境的结果。比如今年获得诺奖的两位澳大利亚科学家,没有任何人下指令要让他们发表多少论文,要在三五年内出成果,否则就可能‘衣食不保’。从沃伦1979年发现幽门螺杆菌到今年得诺奖,经过了整整26年。而在我国恰恰相反,比如刚刚自杀的中科院理论物理所博士后、36岁的茅广军,原因之一就是因为‘中科院三年一次的考核,茅广军没有通过被解聘,据说是文章数太少了,中科院高能物理所让他把房子交回,并一年内另找单位离开’。这也许是个极端的例子,但此间透露出来的信息,反映出当前科技评价体系和制度的不合理性。”(《南方都市报》社论《诺贝尔奖总是触痛我们的神经》)

    听上去好像国外科研环境宽松自由到没有论文发表压力,可以26年不出成果、不发表论文似的。其实不然。也以这两位澳大利亚科学家为例。沃伦在1979年注意到胃粘膜组织切片中存在细菌,开始怀疑胃病与此有关,两年后与马歇尔合作从事研究,很快就分离出了这种细菌,于1984年在著名的医学杂志《柳叶刀》上发表第一篇论文,也就是说,在三、五年内出了成果。从那以后,两人就不停地发表论文公布其进一步的研究成果。沃伦是在医院工作的临床病理医生,其工作性质并不要求他做研究发表论文,但是他还是发表了十几篇有关论文,特别是刚开始的几年,每年都有一、两篇论文发表。而马歇尔就不同了。他在1986年之后转到大学当教授,专职从事科研,有了出成果、发论文的压力,否则就可能“衣食不保”,其论文数也就多得多,到现在已发表了七十多篇论文,平均一年三、四篇,每一篇都与幽门螺杆菌有关。这个纪录在中国也算是高产的。时评家在高谈阔论时,显然根本就没有想过要先去查查他们的论文发表情况。

    胃溃疡历来被视为是因为心理压力和生活方式等原因导致的慢性病,沃伦与马歇尔的发现打破了传统观念,刚开始时有许多医学家对其持怀疑态度,要求其拿出确凿的证据证明其观点。这本是科学研究中的正常现象。但是中国的时评家却由此得出教训说:“不仅仅是科学界,任何事业的创新萌芽都应当受到尊重,最起码要得到宽容,应当让时间、更多的事实和实验来验证。”也有的时评家把中国没能得诺贝尔奖的原因归结为没有创新精神,或对敢于创新的人不“宽容”。这些都是对科研工作缺乏了解的夸夸其谈。

    如果“宽容”指的是政治上、法律上的宽容,不要对持离经叛道的人实行政治、法律迫害,那当然是对的。但是,我们早就告别了那样的时代,时评家现在大谈宽容的用意显然是要人们在学术上也讲宽容,却是错误的。事实上,科学是最不“宽容”的,对越是离经叛道的观点,越不“宽容”,因为科学最不能容忍夸夸其谈,最讲怀疑和实证。固然,许多离经叛道的观点以后被证明了是正确的,但是我们不能因此就去宽容所有的离经叛道的观点,因为有更多的离经叛道的观点一开始就是错,以后还是错。

    在科研上,有一条不宽容准则:不寻常的主张需要不寻常的证据。沃伦、马歇尔提出在人的胃部藏着一种未知的细菌,是导致胃炎、胃溃疡的病因,对这种不寻常的主张,人们有权利、也应该表示怀疑,要求其拿出实证。沃伦和马歇尔也不是在那里空喊人们要宽容,而是不断地拿出确凿的证据证明自己:分离和培养出幽门螺杆菌,发现幽门螺杆菌能制造一种酶使之适应酸性环境,发明诊断胃溃疡的快速方法和治疗方法……马歇尔甚至用吞服幽门螺杆菌让自己患上胃炎的极端方式来证明幽门螺杆菌和胃炎之间的因果关系。沃伦和马歇尔的发现也不是到现在才得到承认。事实上,在他们发表第一篇论文之后过了十来年,就已获得了学术界的普遍承认,从上个世纪90年代起,他们已囊括了国际医学界的各种重要大奖,包括在1995年获得医学界仅次于诺贝尔奖的拉斯卡奖。这次获得诺贝尔奖,乃是锦上添花而已。

    中国人并不缺乏异想天开的“创新”,更不缺乏对离经叛道观点的宽容,否则,形形色色的伪科学、浮夸虚假的学术腐败也不会泛滥成灾。我们最为缺乏的,是脚踏实地的实证精神,不仅搞科研如此,写时评也如此。

2005.10.15.

(《环球》2005.22)

(XYS20051031)

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布什总统发动“起源大战”

25 08 2005年

    有一种流行的观点认为,宗教与科学之间并不存在不可调和的矛盾,
宗教与科学相互冲突的传统观念被贴上了过时的标签。这些时髦人士显然
对当今美国宗教界保守势力与科学界争夺公共学校的科学讲台的激战视而
不见。这场战斗的核心是:公共学校除了教进化论之外,是否还应该同时
教与进化论针锋相对的另一种理论——“智能设计论”,即认为生物体过
于复杂,不可能是进化而来的,而只能是由某种高级智能设计出来的?

一、布什总统的大规模杀伤武器

    8月1日,布什总统在德州接受5家当地报纸的采访,纵谈天下大事,
这个问题也被提了出来。布什总统自称是“重生的”福音派基督徒(也即
原教旨基督徒),他在这个问题上的立场如何是不言而喻的。但是他看来
也不愿激怒进化论的支持者,因此犹犹豫豫、闪烁其辞地答道:“我以前
(当德州州长的时候)说过啦,首先呢,这个决定应该由地方教育当局来
做,但是我觉得好像两边的观点都应该好好地教教。这样人们才能明白这
场争论是怎么回事。我认为教育的一部分是让人们接触到不同的思想流派,
我可不是在主张——你是在问我人们是否应该接触不同的观点,我的回答
是‘是’。”

    没有人注意布什总统在90分钟的访谈中还讲了什么,只有这含含糊糊
的几句话成了一颗扔向美国社会的大规模杀伤武器。各个美国科学团体,
包括美国生物科学协会、美国地球物理联盟、美国物理学会和美国天文学
学会,立即发表声明抨击布什总统的论调。布什总统的政治对手当然更不
会放过这个机会,民主党主席迪恩在接受电视采访时指控布什“反科学”,
“智能设计论没有事实依据”。连布什的科学顾问马伯格博士在第二天就
与布什划清了界限,声明“进化论是现代生物学的基石”、“智能设计论
并非科学概念”。

二、神创论的进化

    要明白为什么布什总统表面上看来不偏不倚的几句话会引起这么大的
风波,需要将它放进历史背景中来考察。

    1859年达尔文发表《物种起源》之后,在短短的十几年间,进化论就
以大量的确凿证据征服了整个科学界,成为最为牢靠的科学理论之一。这
种情形以后再也没有改变过。但是从进化论诞生之日起,信奉神创论的基
督教保守势力对它的抗拒也就开始了。进入20世纪之后,随着原教旨基督
教在美国社会的兴起,美国成为全世界反进化论势力的大本营。这个反进
化论风潮在1925年达到了顶峰,有15个州提出禁止在公共学校教进化论的
法案,在3个州获得通过。田纳西州代顿镇的生物学代课教师斯考普斯因
为教进化论而被判有罪,震惊世界。这次“猴子审判”(因为进化论往往
被一般人误传为“人是从猴子进化来的”而得名)至今在美国家喻户晓,
是名副其实的“世纪审判”。

    斯考普斯在1970年去世时,进化论已在法律上取得了胜利:1967年,
田纳西州议会撤销了反进化论法案。1968年,阿肯萨斯小石城的一位高中
生物教师挑战该州的反进化论法,官司一直打到了美国最高法院,最高法
院以政教分离为由判决反进化论法违宪。

    原教旨基督徒从此改变了策略,给神创论披上科学的外衣,称为“科
学神创论”,不再公开禁止教进化论,而要求把“科学神创论”做为科学
理论与进化论同等对待。1987年,路易斯安那州通过法律,要求在公共学
校给“科学神创论”同等教育时间。路易斯安那州的科学教师们挑战这一
法律,官司同样打到了美国最高法院,最高法院认定“科学神创论”是宗
教,不能在公共学校做为科学理论传授,“同等时间法”也被判违宪。

    原教旨基督徒再次改变策略,把神创论改成“智能设计论”。为了避
免传教之嫌,小心翼翼地避免直接提到“上帝”,含糊其词地称之为“高
级智能”,并用大量的科学术语打扮自己,至少在表面上看来像是一种科
学理论。他们自己也知道,这种小把戏骗不了科学界人士,而热衷于向并
无专业识别能力的普通公众推销,鼓动他们向教育当局施加压力。约三分
之一的美国人为原教旨基督徒,约一半的美国人不接受进化论,因此,
“智能设计论”在美国民间不愁没有市场。特别是在保守的南方和中部,
这场草根运动搞得轰轰烈烈,而且也颇为成功。

    1999年,“智能设计论”运动在堪萨斯州初战告捷,该州教育委员会
以6比4表决将进化论的内容从州教育大纲中删除,这个中部小州一时成为
全国热点。在全美媒体的嘲笑声中,堪萨斯州的选民们让教育委员会中的
保守成员下课,新当选的教育委员会恢复了教育大纲中的进化论内容。但
是到了2004年,新一轮的选举之后,保守成员卷土重来,今年8月10日表
决在新大纲中对进化论做“更重大的批评”。目前全美有20个州正准备立
法挑战进化论教学,一些地方的教育当局已迫不及待地做出种种限定,例
如在生物学课本前面贴上批评进化论的声明,或在教学之前由校长向学生
宣读“进化不是事实,而仅仅是一种理论,大家要开明地对待它”云云。
这些限制不可避免地已经和将会被告上法庭。

三、“智能设计论”是伪科学

    就像一切科学理论,进化论也有需要补充、完善之处,但是“智能设
计论”并没能对进化论有任何的补充,它所针对的,乃是进化论之中毫无
疑义的部分,只不过其鼓吹者用歪曲乃至造谣的方法蒙骗外行而已。例如,
在“智能设计论”宣传之下,许多人都听说过“寒武纪物种大爆发”,仿
佛所有的动物类群是一夜之间在寒武纪(距今5亿多年前的一个地质时期)
突然出现,似乎不是进化而来的。“智能设计论”所隐瞒不提的是,在寒
武纪之前的地质时期,已有众多动物物种出现,寒武纪的动物并不是无中
生有出现的;“寒武纪物种大爆发”并不是一蹴而就的,而是持续了数百
万年;寒武纪的动物只是原始的类型,以后的物种都是逐渐进化来的。因
此,“寒武纪物种大爆发”与进化论一点都不冲突,反而是生物进化的表
现。

    “智能设计论”的另一大理由是,生物体的结构复杂而完美,无法简
化,不可能逐渐进化而来。他们经常举人的眼睛为例,人的眼睛如此完美,
哪个部分都缺不得,怎么可能由不完美的眼睛逐步进化而来?不完美的眼
睛能有什么用?其实,这个问题达尔文在《物种起源》中已经回答过了:
不完美的眼睛当然有用,而且在生物界屡见不鲜,把不同生物的眼睛从简
单到复杂、从不完美到较完美排列起来,就大体可以推测人眼的进化过程。
而且,生物的适应往往是非常不完美的,因而不可能是智能设计出来。例
如人的眼睛其实并不那么完美,而是存在许多“设计”缺陷,甚至是非常
愚蠢的“设计”,这只能是祖先在进化过程中留给我们的遗产。

    “智能设计论”并非什么新生理论,而是一百多年前早就被科学界
无情抛弃的旧教条的死灰复燃,毫无任何学术价值,在科学界臭名昭著。
美国最权威的两个科学机构——美国科学院和美国科学促进会(类似于中
国的科协)已一再声明“智能设计论”是伪科学,只有进化论才是科学理
论,进化是科学事实。

    我们也就不难理解布什总统貌似公正的话会在美国科教界引起如此强
烈的反应。如果“智能设计论”乃是一种不同的科学观点的话,那么当然
不妨也让学生学习学习。但是“智能设计论”乃是伪科学,在科学的讲堂
是没有它的位置的。科学的讲堂不是货比货的市场,而是在经过了货比货
之后择优传授的场所。否则的话,我们是不是也应该在科学课上学炼金术、
占星术、地心说?在美国有一个有几千名会员的地平学会,根据《圣经》
的描述认定大地是平的,而不是圆的,我们是不是也应该让学生学习这种
不同的“学术观点”?

    美国科学教师联合会执行会长维勒针对布什的言论指出:“它给其
他国家送去了一个信号,因为他们正在争夺科学技术领导权,而我们却被
一个伪科学问题分散了精力。如果我是中国,我会很高兴。”维勒先生看
来并不了解中国的现状。近年来,随着美国社会文化和原教旨基督教在中
国的传播,同样有一股反进化论的暗流在中国涌动。反进化论思潮在中国
人文学界的影响不可低估,《达尔文的黑匣子》之类的“智能设计论”著
作被当成最新科学成果引进到中国,反进化论的报道也时见报端,甚至,
在美国发生的这场科学与宗教的冲突,在中国媒体上常常被歪曲成进化论
受到了来自科学方面的质疑。

    因此,我们今天关注发生在美国的“起源大战”,不应该抱着赏鉴闹
剧的幸灾乐祸的看客心态。我们关注它,是为了对没有国界的反科学势力
保持高度警惕,未雨绸缪,避免在中国重演这一幕。

2005.08.21

(中国青年报2005.8.24.)

(XYS20050825)

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在核战争的阴影之下

18 08 2005年

    60年前的8月6日,一枚绰号“小男孩”的原子弹在日本广岛爆炸,约8
万人被炸死。到当年年底,又有约6万人因受到这次爆炸的核辐射而死亡。
世界从此笼罩上了核战争的阴影,它的恐怖几乎使一个侵略国在许多人的
心目中变成了受害国。

    按后来的标准,这枚只有区区1.4万吨TNT当量的原子弹确实只是个
“小男孩”。现在的核弹头多数为数十万吨TNT当量,一枚就足以杀死上
百万人。在经过了几十年的军备竞赛与裁军的循环往复之后,目前全世界
核武器储备仍有3万个核弹头,共计100亿吨TNT当量,把全人类灭绝十几
个来回还绰绰有余。

    核军备竞赛为何会疯狂到其结果大大超出了军备需要的地步,是一般
人很难理解的。其理论基础据说是为了将核武器做为战略威慑力量,储备
越多越吓人越好。另一条理由是,万一在核设施遭到敌国的突然袭击之后,
还能剩下足够的核武器进行反击。

    相应地,那些秘图首先发动核战争的狂人的如意算盘,便是如果能用
成百上千枚核弹头同时攻击敌国,把其主要城市、军事基地毁于一旦,免
遭核反击,就可高枕无忧了。即使闪电式攻击的计划无法执行得十全十美,
遭到了反击,最坏的打算也不过是本国上百座主要城市被毁,牺牲掉三分
之一人口,只要少于敌人的损失,或达到了战略目的,一狠心也可以承受
下来。

    但是即使是这些大发豪言壮语的军事家,也完全低估了核战争的后果。
核战争的结果并不能像常规战争那样简单地以人员伤亡、财产损失来衡量。
卡尔·萨根等人在1983年发表的一篇论文首次论证,大规模的核战争将会
在全球范围内造成生态灾难,给全世界带来“核冬天”。这个观点在当时
饱受争议,特别是遭到右翼人士的攻击。但是20年来众多科学家的研究,
基本上肯定了其主要观点。

    核武器的威力一旦被释放出来,并不限于冲击波、热辐射、核辐射这
些能够对人员造成直接伤亡的短期后果。在大规模核攻击中被烧毁的城市
和油库将产生大量的微尘和烟雾,遮天蔽日,严重地影响全球气候。在几
个月内,全世界平均气温将至少降低10摄氏度,进入人为的冰川纪。由于
缺少阳光和气温剧降,大多数植物和全部的森林将被毁灭,因此又导致大
多数物种的灭绝。位于海洋生物链最底层的浮游生物也由于没法进行光
合作用而灭亡,导致海洋生态系统的崩溃。

    几个月后,微尘和烟雾消散,世界才重见天日,但是情形却更加糟
糕。核爆炸将使空气中的氧气和氮气发生反应,产生大量的氧化氮,上升
到大气层的同温层,破坏了那里的臭氧层。没有臭氧的保护,阳光中的紫
外线将畅通无阻地直射到地面,足以杀死残余的植物、浮游生物,使大多
数陆地脊椎动物失明,并破坏哺乳动物的免疫系统。

    当然,地球不会因此毁灭,生命也不会因此灭绝。某些物种会适应新
的环境顽强地生存下去,新的生态系统也会逐渐重新建立起来,只不过这
将会是一个漫长得难以想像的过程。甚至人类也不会真的灭绝,会有人继
续生存下去,只不过会永远生活在一个更为原始和艰苦的环境中。即使发
动核攻击的国家没有遭到反击,也同样无法避免这场灾难。而人类文明将
会变成一个遥远的记忆,不复存在。

2005.8.15.

(中国青年报2005.8.17)

(XYS20050818)

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快乐就在大脑中

11 08 2005年

    就像许多重大的科学发现,神经生物学最重大的发现之一纯属偶然。

    上个世纪40年代,神经生物学家已掌握了一种研究大脑功能的新方法:
在动物大脑的某个区域植入电极,用微弱的电流刺激它,看动物会有什么
反应。1949年,马贡等人用这个方法发现在中脑网状系统中,存在睡眠控
制中枢。这个发现一时成为热点。

    奥尔兹在1953年从哈佛大学毕业到麦克吉尔大学做博士后研究,也想
重复马贡的实验。他花了一周的时间给老鼠的大脑植入一个自己用电线制
作的电极,准备在下个星期一开始正式实验。星期天上午,奥尔兹到实验
室先试试看实验设备是否已经准备好了。他把老鼠放在空旷地带,给它施
加短暂的电击。他当时并不知道,植入老鼠大脑中的电极并没有对准中脑
网状系统,而是插到了靠近中脑的一小束神经束(内侧前脑束)中。但是
他注意到了一个奇怪的现象,老鼠在挨了电击之后,虽然可以自由跑动,
却总是回到施加电击的地方,似乎等待着下一次电击。

    奥尔兹起初以为老鼠只是对电刺激感到好奇。他设计了一系列的实验,
发现并非那么简单。如果把老鼠放进迷宫中,它将很快学会跑往施加电刺
激的通道,甚至为此抛弃食物。如果在老鼠和电刺激之间放上各种各样的
障碍物,老鼠历经千辛万苦也要跑向电刺激。一只老鼠即使被饿了10天也
不愿意穿过带电的铁丝网去享受食物,却愿意忍受电网电击的巨大痛苦,
冲过去接受电刺激内侧前脑束。

    奥尔兹教会老鼠自己踩控制杠施加电刺激后,老鼠将不分昼夜,废寝
忘食,一刻不停地踩控制杠刺激内侧前脑束,每小时可达1万次之多。把
饥饿的实验老鼠放进同时放了食物和控制杠的笼子里,老鼠将立即冲向控
制杠不停地刺激自己,浑然忘了饮食。事实上,除非实验人员关闭电流,
否则老鼠将忘掉所有的一切,一直自我刺激下去,直到精疲力竭昏厥为止。

    显然,老鼠通过刺激自己的内侧前脑束,找到了一种无上的、绝不厌
倦、永无满足的快乐。并非只有老鼠的大脑才有这样的“快乐中枢”。生
物学家们对鱼、鸟、猫、狗、兔子、猴子、海豚等多种生物做了类似的实
验,都获得了类似的结果。人也不例外。在上个世纪60年代,美国图兰大
学精神病专家希斯做了一个按今天的伦理标准很成问题,不太可能还会有
人去重复的临床试验。他往精神病和精神障碍患者的大脑中植入电极,希
望通过刺激其快乐中枢使他们痊愈。如果把电极按钮交给患者,他们会反
复按它,有时能连续按上上千次。有些患者在装上这个由他们自己控制的
装置之后,过上了正常的生活。

    到80年代,生物学家对快乐中枢的结构有了更深入的了解,并知道控
制它的神经递质是多巴胺。这个中枢的生物学功能是对生物体的生存、繁
衍有益的行为做出奖赏,因此又被称为“奖赏中枢”。所有自然的和非自
然的(例如吸毒)的快感都被认为与奖赏中枢和多巴胺的分泌有关。近年
来,有些神经生物学家对此提出异议,认为奥尔兹发现的“快乐中枢”其
实是欲望中枢,真正的快乐中枢在其他地方,控制它们的是另一类神经
递质(内啡肽、脑啡肽等类鸦片物质)。

    但是不管怎样,我们所感到的快乐,乃是某种神经递质刺激大脑某个
区域的结果,这一点,是可以肯定的。不管是什么样的快乐,不管看上去
是多么的超然、“形而上”,音乐的美感、爱情的甜蜜、做出重大发现的
惊喜、得道的飘然乃至宗教信徒的狂热,归根结底,都是因为大脑中的一
次次电击。

    如果这个结论让你觉得很沮丧的话,希斯的一个发现也许会给你一丝
安慰:当他把电极按钮交到患者手中时,他们并不会像奥尔兹的老鼠一样
一刻不停地刺激自己直到昏厥。只要他们快活,就不觉得有刺激自己的必
要。人毕竟不是老鼠。

2005.8.8

(中国青年报2005.8.10)

(XYS20050811)

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外来物种悲喜剧

5 08 2005年

    加利福尼亚中部有我所见过的最壮丽的海岸线。沿着蜿蜒曲折的1号公路缓
缓行驶,放眼望去是一处处美得让人忘记了路途险峻的风景。无边无际汹涌而来
的波涛拍打着嶙峋、粗犷的花岗岩峭壁,屹立着一片片迎着海风生长起来的柏树
林。有时也会见到一株离群的柏树独自面对海洋,被海风塑造得奇形怪状。在蒙
特利海湾著名的“17英里车道”景区,其标志就是长在伸入海中的悬崖上的“孤
独柏”,迎风招展,仿佛一株迎客柏。

    如果没有这些被称为蒙特利柏的特有物种,加州海岸线的风景将大为逊色。
看着蒙特利柏,特别是看着“孤独柏”,不能不让人惊叹其生命力之顽强。它们
的寿命大约是300年,在死后,其树干也不会很快腐朽,而是变成“鬼木”。有
谁会想到,当蒙特利柏在两百多年前被人们发现的时候,这种更新世冰川时代的
遗物正濒临灭绝,蒙特利海湾的两处小树林是它们最后的避难所呢?

    是其美丽征服了人类,也拯救了它们。人们在加州海岸大量地种植蒙特利柏,
特别是在蒙特利海湾,更是满山遍野,成了加州海岸的象征。1838年,蒙特利柏
漂洋过海被引进到了英国,随后又向欧洲和澳洲其他国家传播,装点着世界各地
的海岸。

    加州海岸满山遍野还分布着另外一种植物——冰叶日中花,不过在车中
难以注意到。这是一种低矮的草本植物,在一大片一大片密密麻麻多肉的叶丛中
间,盛开着红色、白色或黄色的放射状花朵。这种在加州公路两旁随处可见植物
并不是加州的原有物种。它原产南非海岸,做为观赏植物被引进到了世界各地。
由于冰叶日中花极为耐干旱,适合在沙土中生长,而且一长就是一大片,在20世
纪初,它被引进到了加州,人们在铁路旁边种植它们,用以固定沙土。之后又出
于同样的目的,在公路两旁大面积地种植,直到20世纪70年代,已种植了数千英
亩。

    它们迅速地扩散开去,向海滩、沙丘、岸边灌木丛、树林蔓延,能适应各种
各样的土壤和气候,即使在有竞争物种和草食动物存在的地方也能建立自己的殖
民地,组成一整片不断扩展、密集得几乎无法穿透的像地毯一样的草丛。有一个
发生在1980年的真实故事可以反映这种草丛的密集程度:加州一个乡村俱乐部的
高尔夫球场有一片冰叶日中花的草丛,球一旦滚入草丛中就再也捡不回来。该高
尔夫球场的练习用球以惊人的速度在丢失,在排除有人偷盗的可能性之后,冰叶
日中花草丛成了怀疑对象。用推土机将其清除后,竟找到了1万2千只练习用球,
可供该球场使用4年。

    但是冰叶日中花草丛所能吞没的并不仅仅是高尔夫球。它们疯狂的扩张不仅
占据了本地物种赖以生存的空间和资源,而且由于防止了沙丘的自然流动,使一
些适合在沙丘中生存的物种受到了致命打击。此外,冰叶日中花能增加土壤中的
盐分,抑制了本地植物的生长,并影响了土壤动物的生存。因此,它现在在加州
被视为是有害的外来入侵物种。

    现在一提起物种入侵,许多人就为之色变,似乎所有的外来物种都会带来灾
难。实际上有史以来人类一直在引进并成功地利用外来物种,我们今天所栽培的
植物、所饲养的动物,大部分都不是本地原有,这个引进、输出过程将会一直持
续下去,不可阻挡。但是人们也很容易忘记,一个外来物种被有意无意地引进某
个地区时,有时会破坏生态平衡,成为危害。在人类引进物种的历史上,既有蒙
特利柏这样的喜剧,也有冰叶日中花这样的悲剧,不可一概而论。

2005.7.30

(中国青年报2005.8.3.)

(XYS20050805)

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镜子中的自我

28 07 2005年

    有些人在为伪科学辩护时,常用的一个理由是:科学哲学界对什么是科学
还没有一个公认的定义,怎么能判别科学的真伪呢?如果这个逻辑能够成立的
话,我们也可以说没法判别人与非人,因为生物学界对什么是人,也还没有一
个公认的定义。

    《现代汉语词典》把人定义为“能制造工具并使用工具进行劳动的高等动
物”,其实,自从上个世纪60年代珍·古德尔在野外观察到黑猩猩能加工草叶
用以钓白蚁后,这个定义就已经不成立了。哲学家们则爱说人是有自我意识的
动物,这显然是想当然地认为其他动物都是没有自我意识的。事实上,现在已
有些黑猩猩、猩猩掌握了语言,能用手语或通过计算机与人类交谈,清楚地表
示“我”,甚至组成“我要香蕉”之类的短语。这个结果同时也推翻了人的另
一个传统定义:人是有语言的动物。

    早在上世纪60年代末,那时候虽然还不存在会使用语言的黑猩猩,美国心
理学家戈登·盖勒普已发明了一种巧妙的办法来测试动物的自我意识:让动物
照镜子,看看它们是否知道镜子中的影像属于自己。他在麻醉的状态下在动物
的眉嵴上涂上一道无味的红颜料,如果不照镜子是看不到这道红色的。结果,
黑猩猩和猩猩会从镜子中发现自己头上有这道红色,并用手指去碰它,再把手
指拿到鼻子下好奇地闻一闻。有的黑猩猩还能借助镜子剔牙,甚至好奇地探寻
它平时看不到的身体部位。用相同的办法,我们可以测出人类是在出生18到24
个月后才有了自我意识的。

    这种自我意识并不是人和类人猿的专利。几年前海豚也通过了这个镜子测
试。虽然它们没有手可以触摸,但是会对着镜子游动、摆姿势,探究身上被涂
上的红色符号。其它的聪明动物,例如猴子、象和鹦鹉,则没有这个本事。它
们显然知道镜子是怎么回事,能够利用镜子中的影像发现隐藏的东西。如果从
镜子中看到有人出现在镜子中,它们会知道后面来人了,马上转身看看,但是
就是不知道自己的镜像是属于自己的。

    那么它们认为自己的镜像是谁呢?以前人们认为它们是把镜像当成了另一
头陌生的动物。不过,最近的一个实验结果表明,这个结论可能太简单了。研
究人员让14头戴帽猴照镜子,并对比它们对自己的镜像和对同性陌生猴子的态
度。雌猴对镜像显得很友好,看它的次数要多于看陌生猴子。雄猴对镜像有时
很友好有时抱着敌意,但是对它的反应也和对陌生猴子不同。如此看来,猴子
虽然不知道镜像是自己的,但是对待它又与对待陌生猴子不同,几乎立刻知道
镜像不是一头普通的陌生猴子。它们似乎处于从把镜像当成另一头动物到知道
镜像属于自己的过渡阶段,或者说,有了模模糊糊的自我意识。

    如果把这些不同动物在镜子前的不同反应排列起来,就可以帮助我们理
解自我意识是如何起源的:从没有意识、模糊的意识逐步进化到有清楚的意识。
一面镜子,就这样照出了意识的真相:它不是什么神秘的、高高在上的、独一
无二的东西。我们人类不要太顾影自怜了。

2005.7.20

(中国青年报2005.7.27.发表时有编辑错误,以此为准)

(XYS20050728)

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“六〇六”的真实故事

20 07 2005年

    有许多人相信,在科学研究中要“大胆假设,小心求证”,只要持之以恒
就能获得成功,经常被用到的例子是农药“六六六”,说这项试验有过665次
错误的假设,第666次才得到成功。其实“六六六”的得名是因为它的分子结
构由六个碳、六个氢、六个氯原子组成,和它的试验次数毫无关系。

    这个故事原始版本是说药物“六〇六”在实验了605次都失败了后第606
次才成功,就以之命名。“六〇六”是过去用于治疗梅毒的一种药物,在青霉
素问世之后逐渐被淘汰,现在一般人都没听说过,因此出现了张冠李戴。

    但是这个原始版本也是错误的。

    “六〇六”的发明者是德国科学家埃尔利希。在19世纪70年代,埃尔利希
在医学院求学期间,对细胞的观察在德国进入了黄金时代,这得益于德国两大
工业发展:一个是德国的光学工业,制造出了越来越精良的光学显微镜;一个
是德国的染料业,细胞学家们尝试了种种染料,试图使不同的细胞、细胞的不
同结构能不同程度地被染色,以便能在显微镜下区分开来。

    埃尔利希从那时起对染料着了迷。他一开始研究的是如何用不同的染料让
不同的细胞着色,包括通过染色在显微镜下分辨出入侵人体的病原体,用以诊
断疾病。他曾经给自己的唾液染色发现自己得了肺结核。很快地,他想到染料
还可以有更直接的医疗用途:如果染料能够特定地附着在病原体上染色,而不
附着人体细胞,那么我们是否也能从染料中发现药物,它只攻击病原体,而不
攻击人体细胞,因此对人体无副作用呢?

    埃尔利希将这种药物称为“魔术子弹”。寻找“魔术子弹”成了他一生的
梦想。1899年,他被任命为新成立的法兰克福实验医疗研究所所长后,开始带
领一批人马去实现这个梦想。

    埃尔利希一开始想要攻克的是“非洲昏睡症”。当时人们刚刚发现这种传
染病的病原体是锥体虫,而锥体虫也能感染老鼠,因此可以用老鼠做为实验动
物试验药物。1904年,埃尔利希发现有一种红色染料——后来被称为“锥红”
——能够杀死老鼠体内的锥体虫。可惜临床人体试验的效果不佳,因此他开始
寻找新的染料。

    此前,有一位英国医生发现染料“阿托西耳”(学名氨基苯胂酸钠)能杀
死锥体虫治疗昏睡症,但是有严重的副作用:阿托西耳会损害视神经导致失明。
埃尔利希想到:能不能对阿托西耳的分子结构加以修饰,保持其药性却又没有
毒性呢?当时化学家已测定了阿托西耳的分子式,它只有一条含氮的侧链,表
明它难以被修饰。但是埃尔利希相信这个分子式搞错了,它应该还有一条不含
氮的侧链,这样的话就可以对它进行修饰,合成多种衍生物进行实验。

    埃尔利希的助手们并不都赞成埃尔利希的直觉,有的甚至拒绝执行埃尔利
希的指导当场辞职。但是实验结果表明埃尔利希的猜测是正确的。助手们合成
了千余种阿托西耳的衍生物,一一在老鼠身上实验。有的无效,有的则有严重
的毒副作用,只有两种似乎还有些前途:编号“四一八”和“六〇六”的衍生
物,但是进一步的实验表明后者并没有效果。

    恰好在这时,梅毒的病原体——密螺旋体被发现了,而且,一位年轻的日
本细菌学家秦佐八郎找到了用梅毒螺旋体感染兔子的方法。埃尔利希邀请秦佐
八郎到其实验室工作,让他试验“四一八”和“六〇六”是否能用于治疗梅毒。
1909年,秦佐八郎发现“四一八”无效,而“六〇六”能使感染梅毒的兔子康
复。随后举行的临床试验结果也表明“六〇六”是第一种能有效地治疗梅毒而
毒副作用又较小的药物,很快推向市场。做为第一种抗菌类化学药物的发明者,
埃尔利希因此被公认为化学疗法之父。

    与一般的说法相反,“六〇六”并不是某个人简单地重复606次试验的产
物,而是在合理的假设、丰富的经验、良好的直觉的指导下,许多人分工合作,
从上千种化合物中筛选出来的,“六〇六”是产物编号而不是试验次数。其中
又有一定的偶然因素,最初的实验目的甚至不是为了治疗梅毒,对此其实只试
了两“次”。

2005.7.17.

(中国青年报2005.7.20)

(XYS20050720)

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达尔文的美丽错误

13 07 2005年

    批评达尔文犯了如此这般的错误,以显得自己比达尔文高明,这在现在
几乎成了时髦。这类批评大都基于对达尔文进化论的一知半解或有意歪曲,
有的甚至连达尔文的代表作都未必通读过就信口开河,只不过暴露了批评者
本人的低劣,不足挂齿。用现在的科学知识来衡量,写于一百多年前的达尔
文著作虽然总体上仍然是正确的,但是在细节上不可避免地充满了事实和理
论错误。我们没有必要对之津津乐道。

    但是有的错误在今天仍然具有启发意义。美国著名古生物学家斯蒂芬·
杰·古尔德生前很喜欢指出达尔文在论述陆地脊椎动物的肺和鱼鳔的关系时,
犯了错误。达尔文在《物种起源》的所有版本中,都充满自信地提及肺是从
鱼鳔进化而来的。在最后一个版本中他如此写道:

    “鱼鳔是个很好的例证,因为它清楚地向我们显示了这个高度重要的事
实:一个原先是为了一种目的——即漂浮——而构成的器官,可以被转变成
有着极为不同的目的——即呼吸——的器官。在某些鱼类中,鳔也做为听觉
辅助器官。所有的生理学家都承认,鳔的位置和构造与高等脊椎动物的肺是
同源的,或‘理念上相似的’:因此没有理由怀疑,鳔实际上被转变成了肺,
一个专门用于呼吸的器官。根据这个观点,我们可以推论出,所有具有真正
的肺的脊椎动物都是古代一种具有漂浮器即鳔的未知原型一代代传下来的。”

    古尔德每次在课堂上举出这个例子时,都让学生们困惑不解:达尔文哪
里错了?肺和鳔是同源器官,表明它们之间有共同的起源,错了吗?没错。
陆地脊椎动物是从鱼类进化来的,错了吗?也没错。那么,陆地脊椎动物的
肺是从鱼鳔进化来的,错了吗?错了,鱼鳔是从肺进化来的!

    我们现在知道,最早的水生脊椎动物就有肺,它们用两种方式呼吸:用
鳃从海水中吸取氧和浮到水面上吞咽空气用肺呼吸。至今还有某些现代鱼类,
例如肺鱼,保留着肺,用类似的方式呼吸。鲨鱼完全丧失了肺,而硬骨鱼类
(包括今天的大部分鱼)的肺则进化成了用于漂浮的鳔。

    在读到古尔德的指正之前,我已多次读过《物种起源》的有关段落,但
是从来没有意识到达尔文在此犯了错误。在古尔德亮出答案之前,我也和他
的学生们一样迷惑。达尔文所犯下的,是一个人人都会犯的先入为主的错误。
我们知道“高等动物”必然由“低等动物”进化而来,因此在没有足够的证
据之前,很容易就认定“高等动物”的某个器官必定是由“低等动物”的相
似器官进化而来。我们常常忘了,“低等动物”本身也一直在进化。硬骨鱼
类是在陆地脊椎动物、甚至是在哺乳动物已经进化出来之后,才从其他鱼类
进化出来的。也就是说,鳔的出现要比肺晚得多。

    但是,达尔文虽然在细节上搞错了,在总体上仍然正确:一个原先是为
了一种目的而构成的器官,的确可以被转变成有着极为不同的目的的器官。
他只需要把肺-鳔的进化顺序颠倒一下即可用来做为例证。甚至鱼鳔本身也
仍然是达尔文的观点的很好例证。鱼鳔做为漂浮器官进化出来之后,又进化
出了其他的功能。除了达尔文已经提到的做为听觉辅助器官的功能之外,某
些鱼类还能把它当成发音器官使用:例如鲱鱼通过挤出鳔里的气体发出尖叫。
但是最有趣的是,某些生活在沼泽地中的鱼类能吞咽空气,用鳔辅助呼吸:
鳔又进化成了肺!

    达尔文犯下的这个错误,不仅是可以原谅的,而且是美丽的,因为对它
的研究加深了我们对生物进化的理解。

2005.7.10.

(中国青年报2005.7.13.)

(XYS20050713)

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“我怪罪遗传!”

7 07 2005年

    美国主流报纸每天都有一整版的漫画连载,大都很低能,品位并不高。
偶尔会出现一些很有趣的作品,例如以六岁男孩和布老虎为题材的《卡文
和霍博斯》充满了机智和妙语,曾经是我每天必看的,后来还收集了十来
本它的专辑。大约十年前其作者宣布封笔,让我觉得从此没有漫画可看,
此后只是偶尔还翻翻报纸的漫画版,有时也会有有意思的发现。

    前几天看到这么一幅漫画:一个胖子和一个瘦子在公路上跑步,胖子
对瘦子说:“我们花了这么多时间锻炼,身材应该变得很好才对。”瘦子
说:“对。我奇怪我们怎么没有好身材?”胖子回答说:“我怪罪遗传!”

    我一时没有明白这幅漫画的好笑之处在哪里,想了想,明白了作者的
意图:这两个人是弟兄俩,胖子的兄弟那么瘦,胖子怎么能把自己的肥胖
归咎于遗传呢?

    虽然如此,我仍然不觉得这幅漫画好笑。兄弟姐妹虽然是同一对父母
所生,但是他们彼此之间的遗传相似性只有50%(除非是同卵孪生子,才
会是100%)。因此,如果他们中一个有导致肥胖的基因,一个却有导致
苗条的基因,并不是什么可笑的事。

    事实上,一个人的“正常”体重的确基本上是由遗传决定的。一个人
的胖瘦当然和饮食习惯、食欲有关,但是遗传因素既会影响到饮食习惯、
食欲,也会使相同的饮食出现不同的后果。我们已经发现有许多基因与肥
胖有关。这些基因的相互作用大致决定了一个人是否容易发胖。在食物缺
乏的恶劣环境中,容易发胖实际上有生存优势,能够尽可能多地摄食储存
脂肪防备饥荒。但是在富裕的社会,这个优势变成了累赘。

    在美国,大约有三分之一的人口有不同程度的肥胖,成了一大社会问
题。既然肥胖与基因有关,这或许会使许多减肥失败的人感到一点安慰:
不是自己太无能,而是基因太狡猾,要怪就怪遗传。有的人则干脆提
倡以肥胖为美,这时却该是归功于遗传了。只是这样的审美观并不足取,
因为肥胖有害健康,容易患心血管疾病、糖尿病等多种疾病。

    人类已进入了基因世纪,每过一段时间,大众媒体就会报道科学家发
现某某基因、某某遗传因素的消息。不仅像肥胖这种生理现象被牢固地与
遗传联系在了一起,甚至许多精神现象也被发现深受遗传因素的影响,例
如人的智力、性格、行为、性倾向、心理障碍。最近又有报道说,美国科
学家通过调查孪生子,发现一个人的政治倾向是开明还是保守,也受遗传
的影响。

    把好事归功于遗传,把坏事怪罪给遗传,这是人类自古以来就喜欢干
的事,世态炎凉因此可以有简单明了的解释:“天生如此!”这种遗传
决定论现在似乎有了科学依据,其实是完全错误的。影响因素并非决定因
素,表现出来的只是量的而不是质的差别。即使是生理现象,也是基因与
环境相互作用的结果,并非完全由遗传决定。即便遗传给你设置了一个肥
胖的“正常”体重,并不等于你不能通过改变生活方式而不达到这个体重。

    更何况精神现象。并没有基因直接决定了你会有什么样的政治观点,
更可能的情形是,某些基因影响到神经系统的结构和功能,进而影响到人
的性格,从而使人倾向于开明或保守。这种迂回曲折的间接影响,更容易
受到环境因素的干扰。环境因素同样甚至更重要。“怪罪遗传”终究只是
一个借口。

2005.6.30

(中国青年报2005.7.6.)

(XYS20050707)

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