科学之思
作者:佚名
未分卷
从科学发展看科学与信仰 进化论突破 近代物理与新认识论 对于「残形宇宙学足以推翻大霹雳学说!?」之响应
科学与信仰的对话 科学哲理 Philosophy of Science 科学简史 《魔鬼盘据的世界》第二章书评
连连看-科学研究背后的情感渴望 观念与实用-生活经验之外的伟大意义 中国人起源的Y染色体研究 二十世纪三大重要科学研究
科学必然否定创造论?      
未分卷 从科学发展看科学与信仰
    从科学发展看科学与信仰

    作者:ronald

    壹、前言

    

    曾经听到两个人争辩着:上帝不符合科学。当然,你可以赞成上帝是符合科学的,或者上帝是不科学的。只是,上帝符不符合科学并不是我接下来所要讨论的主题。我们接下来要讨论的是:在科学的发展史中,上帝究竟扮演了什么角色。至于上帝科不科学,我认为就留待对科学本质认识不清的人去争论不休吧!

    

    在这份报告中,我将探讨几位在科学史中占有一席地位的科学家,并谈论他们的信仰,以及当时的社会环境与科学家之间的互动关系。藉以看看上帝在科学的发展中所扮演的角色为何?最后再试着企图为科学与信仰间的关系提出一套较好的解释。

    贰、科学发展简史

    首先,我们先来看看天文学的发展。

    

    古代的巴比伦人、埃及人、和中国人至少在公元前3000年就有基本天文和数学,包括对天体的运动都有相当准确的了解和预测的能力。这可从他们的年历和其它的记载看出来。

    

    在古希腊时代,我们可以当时杰出的思想家作为当时科学的代表。然而事实上,当时的哲学与科学并没有明显的区别。因此,一个哲学家往往也是科学家。当时的人民并不把科学与其它问题划分开来。在这个时代里以亚里斯多德的科学成就为最。亚里斯多德的物理学的第一个假设是「作用力造成运动速度」。这是建立在日常经验上。若你看到一个东西在移动,你就会寻找一个推动它的东西。当没什么东西推它时,它就会停止运动。有少数的现象似乎是例外,譬如说,拋物体能飞在空中,却看不见有什么东西在推它。但这也可以想办法来解释,只要说空气从拋物体的前面移开,再跑到后面去推它。

    

    第二个假设是「地球是宇宙的中心」,这就是「地球中心说」。这也建立在我们看到的所有东西上。天空看起来是一个以地球为中心的球面,而且所有的东西都绕着地球跑。物体很自然的不是往地球走,就是背着它走。

    

    第三个假设是有关物质的成份。亚里斯多德的化学很简单,他说地上的东西是由土、气、火、水这四种元素组成的。用这个理论他们就能解释当时所观察到物质的属性和变化。

    

    亚里斯多德说天体(太阳、月球、行星、恒星)是由另外第五种元素「以太」(ether)组成的,跟地上的物质不同的是它永远不变、完美。所以天上会变的东西,像流星、彗星、新星都在天空之下、在地球大气层空气中,而不是在恒星和行星中。以太的自然运动不是往地球的直线运动而是绕地球做等速圆周运动,自然形状也是光滑的球形,因为球或圆圈是最完美的形状。

    

    住在埃及亚里山大城的「托勒密」(Ptolemy,公元后150年)延伸了亚里斯多德的系统。他发明周转圆圈(epicycle)的观念,就是说用很多层周转圆来解释行星、月球、太阳的复杂运动。这些天体所呈现的运动不是等速圆周运动,反而会快会慢甚至于偶而会往后退,亮度也会有变化。Epicycles是圆圈上的圆圈,像有一种机器使这些天体在天空行走。托勒密自己大概不是真的认为天空中真有这样一套机器,而只是把天体的运动分析成这些圆圈以计算未来运动的工作。但后来的人认为这些圈子是真的,是由一种透明的材料组成的。

    

    一千多年之间,世人都同意托勒密的理论是正确的。有两个非常合乎人性的因素,使大家特别容易接受他的假说就是真理:

    

    第一、托勒密理论主要是以人类可以观察得到的现象为基础。人人可以看得到;因为肉眼看到的是那个样子,自然便觉得他的说法是很「合理」的。

    

    第二、他的理论满足了人的自我。试想,以地球为宇宙的中心,所有的星辰都围绕着地球运转,同时人又主宰着地球,这是何等令人类自欣**的消息;听起来仿佛都是由人类一手造成的。

    

    托勒密的epicycle系统,为了要符合所观测到行星的位置而受到很大规模的调整,圆圈的数量增加到八十以上。据说有一个国王提议说,若在创造的时候他在场,就会建议天空的创造要简单一点。住在波兰的「哥白尼」(NicolasCopernicus,1473——1543年)研究天文以后就看的出,若epicycles系统改成以太阳为中心,那会使计算更简单更准确。这就是说太阳是中心而地球不是,地球是绕太阳走的。他计算了从运动中的地球来看别的行星所在的位置。这跟亚里斯多德的教导,也是天主教会的教导,有重大的出入。哥白尼只敢说这是效率较高的计算方式,连这也等到他知道快要死时才敢发表。但地球在走也是真的吗?他的一些间接的话好象暗示着他是这么想,一个理论这样简单又准确,应该是离真理不远。

    

    在科学界与一般人之间,对于哥白尼的理论接受得都很缓慢,除了极少的例外,当时的反应大都是强烈的反对。天主教方面直到一六一五年,才对哥白尼的理论加以驳斥。一六一六年,这本书被列入《禁书索引》;同时并宣布,「凡属肯定地动说的其它著作,均应一并查禁。」然而,「真理毕竟只有一个」,而哥白尼的理论是接近真理的。所以学术界经过继续的研究,终于证实了哥白尼理论的成立。修正了人类一千四百年来错误的宇宙观。

    

    在后世科学家不断的研究修正之后,世人常会提出一个问题:「哥白尼的理论究竟是不是真确的?」哥白尼所留下的理论,的确是不够完整的,而且在许多方面是不正确的。但是哥白尼理论体系中最重要的一点,他选择了日球为我们居住的行星系统的中心,是发现有关宇宙奥秘基本的真理;同时,由于他这一重大的启示,奠定了近代天文学的基础。

    

    在看完了天文学的这一段发展简史,我必须提出两个核心问题:

    

    第一、无论是亚理斯多德、托勒密或者其它哲人科学家,都抱持着一个共同的信念——这宇宙间有一个真理(规则)存在。

    

    第二、即使是造成天文学一千多年以来的革命的哥白尼,他的出发点仍是以上帝造万物为基本前提,之后才能进而提出这个宇宙运行的真理应该更简单、精巧。

    

    哥白尼的贡献是不容置喙的。举其中一位歌颂哥白尼最为透彻的人士,史泰森(HarlanTrueStetson)。他说:「当我们检读长长的历代名人姓氏表,其中有许多位是对于促进世界史上科学的进步具有重大贡献的人物。如果要我举出其中三个最重要的人物,我将不加迟疑地答复,哥白尼、牛顿,和达尔文。他们三个具有共同的特性,使他们在赢得进步的过程中不可分。这些特性就是想象力,无尽的天才,以及在悟解新观念中表现的创造性。如果将这些因素都考虑在内,则在此三位伟大的天才之中,桂冠应归于哥白尼。因为是他奠定了现代天文学的基础;如果没有他的理论,牛顿将无法建立其万有引力定律。而且,哥白尼打开了通往革命式思想的大门,向流传已久的正统学说挑战。因为有了哥白尼作先驱,进化论才能在我们的思想中获得一个立足点。」

    

    的确,这样的革命式思想已经启蒙,同时更替科学披上了理性、客观甚至正义的外衣。于是科学的某部份特质不断的彰显,人们依赖科学、相信科学,仿佛歌颂科学万能。但是,万万却没有想到,所有从古至今的科学家,都相信宇宙间有着永恒不变的真理。这份相信真理的信仰,不正是由非理性因素构成?就如同基督徒信仰上帝般,没什么原因,就是感受得到上帝的爱。

    

    这样的结论我们仍然可以从物理学的发展得到相似的印证。从前面对亚里斯多德的思想介绍,我们大约的可以了解当时对于物理学的一些基本观念。直至十七世纪的牛顿出现,物理科学又再一次的产生重大进步。十七纪学术分科未若今日之精密;当时所称的物理科学,包括了数学、化学、物理学与天文学;牛顿便是一位集大成而又开拓了学术上新疆域的大人物。其重要的三大发明则足以使牛顿挤身于古今最伟大的科学家之中而无愧。这三大发明便是:1.发明微积分;2.牛顿发明光的组成定律,由此更分析了颜色的性质与白光的性质;3.「万有引力定律」的发现,牛顿的贡献在于:他证明了引力在实际运作中是有普遍性的。

    

    另外,牛顿的学说精华也集中在一六八七年初版的《数学原理》。《数学原理》这部书,想要用日常生活的语言来作一个简洁的说明,是十分困难的事情。全书是以数学的方法,说明星体的运动,共分三册。首册讨论力学,解释空中物体运动的道理。第二册讨论在有阻力——如空气和水——的环境中,物体如何运动。第三册中,牛顿利用前两册中建立的原理,说明整个太阳系的结构和运作。他利用拉丁文gravitas(译为重量或重)创造新字gravity(重力)。他还精确解释木星的卫星、土星和地球的运动,兼及环绕太阳的所有行星。他的说明精密正确,两百多年来,没有多少重大修订的地方。接着他又说明如何利用地球的质量,计算太阳和行星的质量。他精密描绘月球运动,解释地球潮汐是月球和太阳的引力作用引起的。《数学原理》讲的都是宇宙间种种现象,并没有解释造成这种现象的原因;换言之,它只是讨论「如何」而不涉及「为何」。牛顿在此书出版后,为答复读者的批评,曾声明他的书完全是一种机械式的说明,绝不敢对于至高无上的创造者缔造宇宙的最高动机妄加一词。《数学原理》第二版出版时,牛顿曾在书中加上下面一段自白,以说明他个人的信念——数学原理一书封面

    

    「这一至美至善的包容了日球、行星、慧星的大系统,惟有出于全知全能的上帝之主张犹如一个盲人对于颜色毫无观念,我们对于上帝理解万事万物的方法,也是一无所知。」

    

    我们可以说,牛顿相信,科学的作用,乃在建立知识;当我们的知识丰富时,便越能了解上帝创造世界的道理——虽然,人类也可能永远都不能发现支配自然界真正的科学法则。

    

    叁、结论

    在第二部份的科学发展简史里,物理科学的发展我只谈到牛顿。后来影响科学发展甚大的爱因斯坦等人却没有提及。主要的原因是,我将在结论的部份以爱因斯坦为例作一个结束。

    

    历史上真正能影响后代、流芳百世的人物,往往是在身后始享盛名。像爱因斯坦(AlbertEinstein,1879——1955)可算是极罕见的例外之一。爱因斯坦理论之难于了解,是由于他研究的范围、性质极其复杂艰深。但是爱因斯坦理论中的某些要点,毕竟仍然可以不必凭借数学上的象征符号而加以说明。不过我们必须在心理上先准备接受一个狂想的世界观。譬如说,照爱因斯坦的理论解释,空间是曲线的;两点间最近的距离并非一条直线;宇宙间是有定限的但没有一定的疆界;并行线最后仍必相交;光线是曲折的;时间是相对的,所以不能在任何地方都用同样的方法去衡量;长度是随着速度而改变的;宇宙是圆柱形的,而不是如过去所相信的球形;物体在运动中,大小将要收缩,但质量却要增加;除了大家已经熟悉的高、长、宽等空之外间观念,还有一个四度空间,那便是时间。总之,爱因斯坦对于科学的贡献能名震当时,流传后世,主要是由于其相对论——他在这方面的成就,霍夫曼曾加以总结说,「《相对论》具有划时代的意义,使其作者可以置身于古往今来最伟大的科学家之林,与牛顿或阿几米德分庭抗礼。」

    

    爱因斯坦即使成名后仍是孜孜不倦地研究,他所要完成的研究被称作「统一场理论」,试图解说大自然的和谐一致。从这里我们又可以看到一位伟大的科学家对真理的信仰。按照爱因斯坦的观点,物理定律凡适用微小的原子者,应该也适用于庞大的天体。「统一场理论」将把一切物理现象都包容在一套理论体系之中。引力、电力、磁力、原子能以及世间一切的力量,都将受到此一理论的规范。不过,由于数学上的困难,「统一场理论」还没有能够与既存的物理学理论一一相互验证。爱因斯坦本人对于这一套理论怀有不可动摇的信心。他认为统一场理论将来必对于「能的原子性格」提出充分的解释,并且可以展示出来宇宙间「万物有序」的秩序。

    

    不仅如此,在一次讲学中,爱因斯坦在讲词中显示了他性格中重视精神情感的一面——「我们所能体验到的最美妙最深邃的情绪,乃是对于神秘的惊奇感。这种惊奇感乃是一切真正科学的播种者。如果一个人对于这种情绪感到陌生,如果他对于神秘的事物皆不感到惊奇而只是凛然兀立,这个人可以说是虽生犹死了。能够知道有些事情的确是我们无法理解的,承认自然本身便是最高的智能,最为光华耀目的美,以我们浅漏的知识来说,仅能理解其最原始的形式——这样的知识,这样的情感,便是真正虔诚的宗教感的中心。」

    

    谈到这里,不难发现我所反复论证及说明的,正是从古至今的这群科学家的一个共同特征——对于宇宙(自然)间真理的探寻。我们可以说这些科哲学家,在先验的信仰上已经假设了有一定的真理、规则。我们看到了这些科哲学家对于科学知识的建构不遗余力,但是这些知识的构筑事实上有其内在的危机。孔恩的《科学革命的结构》一书在1960年问世后,便对以往的科学线性发展史发出挑战。科学史学界在二十世纪的新发展,其影响大略有三:1.新发展严重地打击了「启蒙时代」以来所代表的光明、理性、希望的

    

    形象;2.在对前启蒙时代的巨人及其传统作内容分析以及预设分析时,许多人发现这些科学研究传统的预设中有不少「哲学」的因素;3.对许多「科学革命」作科学史的研究,所得的结果有很有趣。「学圈」当初在划分科学与哲学的区别时,一定涉及了一个问题:一个科学理论凭什么优于另一个科学(或玄学)理论?我们可以说,在科学史的新发展里对于过往科学研究的典范的勾勒,同时也帮助我们发现科学崇拜背后的信仰。如果真是如此,科学的哲学专家肯不肯说几乎整部科学史都是非理性的呢?——因为科学的发展不符合他们的理性判准。不过,大概没有一个科学家愿意随便牺牲科学在过去的光辉形象。

    

    这里我们终于回到了最前面所举的例子:上帝不符合科学?我并无意讨论上帝是否符合科学这件事,而是要来质疑科学本身作为衡量上帝的判准的正当性。科学研究作为知识的累积,这样的贡献我并不打算予以抹除。但是,科学本身对于客观、真理和简单而划一的宇宙规则的向往不正是非理性的因素所构成?从科学的发展简史上看来如此,从科学哲学的角度看来亦是如此。因此,我们不得不对我们平日所崇拜的科学持些许的保留。并且能对科学与信仰的关系能有进一步的认识。两者的关系也许并不是对立的,而是一体的两面,如同热与冷、光与影的关系一般。至于,对于上帝科不科学的质疑,我则认为信不信在个人的意愿、情感的问题,用科学研究去质疑上帝的存在,在现在看来似乎已经不是那么明智的想法了。

    

    网友psb修正并响应

    就着微分几何学而言,其实我们并不能『预设』这个宇宙的空间是的什么样子。只有在『光速不变』的实验结果之下,我们才能写出这个宇宙的『度规』(两点之间的长度数学代表式),我不太喜欢『空间是曲线』的这种说法,这种说法是预设了宇宙是内在于另外一个更高维的空间之内,由这个空间看来我们现在居住的这个空间是曲线的。但事实并不必然如此:我们所居住的空间很可能就仅仅只是四维的。但是由数学家惠特尼证出的一个甚难的数学定理中,任何度规都可能看成是更高维的欧几里得空间(就是在高中学习的那种空间)的一个曲面:所以这种说法,有一种数学上的味道。

    

    另外就是,两点之间最近的距离,是所谓的短程线。就着居住在任何一种维度上的生物而言,他所能做的,并不是跑到更高维的空间去观察,决定两点之间那一种距离是最短的,他所能做的,是比较『所有他所能找到的路径』,来找出那一条路径是最短的。在地球表面上的生物移动的唯一方法,就是沿着地球表面运动。只有更高维空间的生物,才会认为他们为何不直接穿过地球运动。但这点观点,在更更高维的生物看来,可能还不是最短的。在这里我们看到度规一变,短程线也就跟着变动。但是我还是要强调:我们并不必然『内在』于另一个更高维的空间之内,如果我们把一点到另一点的最短距离定义为『直线』,那我们就是在走『直线』而不是『曲线』。

    

    至于爱因斯坦的方程式是动力学方程式:他只告诉你如果初始条件是这样,他会按那一种方式变化,从爱因斯坦的方程式并不必然推出宇宙长的是什么样子。宇宙是『闭』的,是『开』的,或是『平直』的,是在假设了宇宙的大尺度性质是『均匀』的和『各向同性』的性质之后,由数学推导出来的结论。其实在这里我们可以看到一个更有意思的问题:就是近代科学不喜欢把人类弄到宇宙中一个特别有利的位置上,人在宇宙中和任何其它的生物一样的平凡,当然这也并不必然如此。就我所知,在这种假设下,宇宙的大尺度形状还要取决于两个参数,但现在也未找出这两个参数确实的数值。

    

    我自已觉得这一点很有意思:物理学必然有一个统一理论可以说明所有的现象吗?现代的物理学家对这点与其说是有真正的了解,毋宁说是抱持着某种信念。如果理论是理解真实的工具,统一场论的企图就是要大家全部使用同一种工具来达成理解真实的目的。现实生活中是很难出现一种工具(不管是物质的或是理论的)可以取代掉所有其它的工具的。在什么样的领域中容许出现这样的一种工具,这也许是另一个有意思的问题。当然,我也许扯的太远了。

    

    参考书目

    1.刘大卫《科学简史》

    2.奥康诺着《批评的西方哲学史(上)》台北市:桂冠,民87,页103。

    3.奥康诺着《批评的西方哲学史(上)》台北市:桂冠,民87,页114——124。

    4.RobertB.Downs《改变历史的书》台北市:联经,民87,页187。

    5.RobertB.Downs《改变历史的书》台北市:联经,民87,页199——200。

    6.RobertB.Downs《改变历史的书》台北市:联经,民87,页223。

    7.DavidEliotBrody,ArnoldR.Brody着;范昱峰译《发现科学:七大科学理论及大师》台北市:先觉,民88,页68。

    8.RobertB.Downs《改变历史的书》台北市:联经,民87,页234。

    9.DavidEliotBrody,ArnoldR.Brody着;范昱峰译《发现科学:七大科学理论及大师》台北市:先觉,民88,页133——173。

    10.RobertB.Downs《改变历史的书》台北市:联经,民87,页282。

    11.RobertB.Downs《改变历史的书》台北市:联经,民87,页294。

    12."学圈"即指在典范下工作的科学家们。

    13.孔恩着;程树德等译《科学革命的结构》台北市:联经,民83,页9——11。

    14.典范一词的意义出自于孔恩《科学革命的结构》台北市:远流,民83,页54。

    典范的主要论点在于其对于科学发展过程上的型态论述:

    ↗典范更趋完整

    

    前典范时期→常态科学时期→典范危机的出现

    

    ↘回到前典范时期的状态

    

    
未分卷 进化论突破
    进化论突破

    作者:timo

    

    高中时大家都读过课本上那许多这个原人、那个原人,到底那些原人可怕不可怕?(我是说它们是人类祖先的可能性大不大?)课本上言之凿凿,好象人类演化已经铁证确凿了。

    

    今天起,我要陆续提供给各位一些进化论学者的黑秘密,就是他们不愿意让局外人知道的难解或者无解的疑点。这些学者本于对进化论的信心与爱护,为了塑造它的权威形象,在教科书里绝口不提这些疑问,所以大家都以为进化论就像电磁理论或者解剖生理学那样是「hardscience」。今天起我将别人po的一些科学疑点整理一下跟大家分享,让大家感受一下进化论的「宗教性」。好玩吧?

    

    女性粒腺体DNA的研究

    接受进化论的人都以为人类的历史已经有数百万年了,从比原人(hominid)还古老的hominoid开始,也就是那些有名的这个原人、那个原人。进化论学者(包括相信进化论的考古人类学家)对于对于人类的起源有两种说法。一种说世界上的人是由一个共同祖先演变来的;另一种说各地的动物都在不断的演化,各地都有原人在同时独立地演化出来,也就是说现在世上的人是有许多个不同的祖先。

    

    1990年前后分子生物学家开始从遗传物质找寻人类的祖先。他们研究的材料有妇女的粒腺体DNA(mtDNA)、男性Y染色体上的DNA和第12对以及第19、11、8对体染色体。今天我要介绍的是研究女性粒腺体DNA(mtDNA)的发现。

    

    我们都知道人类的遗传是靠DNA来传递的。在细胞核里的DNA一半是来自父亲,一半是来自母亲。也许有人不知道,在细胞核以外还有DNA的存在。这些细胞核外DNA存在在粒腺体中。我们知道胎儿是由母亲的卵子和父亲的**结合以后发育而成。父亲的**在受精时只把它被细胞核充满的头钻进卵子里去,细胞质的尾巴就留在外面。所以,受精卵的构造,除了细胞核里有从父亲来的二十三个染色体外,可以说都是由母亲的卵子来提供。当一个受精卵**成两个的时候,细胞质的内容也变成同样的两份,分给两个新细胞。这两个新细胞内的粒腺体与最早母亲的未受精卵完全一样,也就是说跟母亲体内的粒腺体没有不同,完全没又受到父亲遗传物质的影响。受精卵继续发育变成胎儿,胎儿的粒腺体DNA与母亲的也是完全相同。所以我们知道,任何人的粒腺体DNA是与他的母亲、外祖母、外曾祖母、外高祖母相同的。当然每一次细胞**就有可能将遗传物质(即DNA)稍微抄错一点,这种错误的发生有一定的机率,非常非常低,否则我们的遗传学就只能捕风捉影了。但是这种极微小的变化率对研究人类来源有很大的作用,等一下再说。

    

    按照这个原理,如果人类有好几个不同的祖先,就应该有好几种不同的mtDNA。科学家把全球各个人种的女性mtDNA采集来比较,发现不管是黑红黄白种人,mtDNA竟然是相同的。这证明了人类是由一个共同的祖先来的。利用生物钟,也就是利用细胞复制时DNA复制错误出现的频率,配合人类中mtDNA的那个微小差异,推算出人类共同的祖先是一个非洲的女子,最精确的出现时间是在十万年以内。

    

    十万年以内!分子生物学家的研究,使得那些可敬的考古学家辛苦挖掘、满心所崇信的百万年前老祖宗原人变成了??现代科技的冷酷,竟然伤害了老实土气的考古人类学家,真是情何以堪!头脑灵光的读者也许想到了粒腺体DNA也可以突变啊,所以人类最直接的祖先是几万年前非洲的那个女人,但

    

    是她的mtDNA可能是从更早的祖先经过突变而来的。好问题!今天我先不多谈,因为这要牵涉到前面说过其它的染色体研究,以及更有趣的,比她稍早一点的对尼安德达人的研究。

    

    今天先说到这里为止,大家有没有兴趣啊?如果有兴趣,请找个学考古人类的跟我合作吧。你看我连hominid、hominoid都不知道怎么翻,以后要怎么再讲下去啊。拜托啦!

    

    我也不知道能跟各位介绍多少,因为这是一未美国弟兄的研究所得,他虽然同意我翻成中文,但是要介绍给一般读者还需要加上一些背景知识,蛮费事的。希望

    

    进化论学者宣称的人类进化族谱

    在进一步介绍进化论者不欲人知的黑秘密以前,我先简单叙述一下他们心目中祖宗的族谱。

    

    在地质学的第三纪的中期,大约两千五百万年前,猿类(apes)最早祖先在非洲、欧洲、和亚洲出现了。注意,这是他们心目中最早的祖先,不过并非原始人,而是一种比类人猿更原始的动物。

    

    在大约一百二十年至五百年前(与上述动物有两千万年的时间差距),在非洲东岸与南岸出现了一种australopithecines(意思是南方猿)。从它们的下颚骨、前臼齿、比黑猩猩稍大的脑容量、以及似可直立行走一段距离的下肢构造,考古人类学家认为这是人类自己的祖先,或是现代人在那个时代的最近亲属。(如果当它们是最近亲属,就表示并没有找到那个时期人类的真正祖先)然而考古学家所挖掘出来的australopithecines五花八门,有些ABC特征与人类接近、而DEF与人类不同,有些ADF等特征与人类相似、BCE与人类不同。这样错宗复杂,年代晚近的不一定比年代较古远的更接近现代人,反倒是较古老可能某些方面更接近现代人,也许应该算是比较更进化的。

    

    在距今一百五十到两百万年前旧石器时代开始了,非洲东岸有一种动物叫做habilines(学名为Homohabilis,意思是使用或制造工具的人;但并非现代人,现代人叫Homosapiens智人)。因为它们的脑容量比australopithecines更大,会使用及制造工具,所以被视为人类更接近的祖先,或当时人类最近的亲属。

    

    距今五十万到一百五十万年前,出现了直立原人(Homoerectus)。它们最早是在东非、南非、及南亚(包括爪哇原人)出现,后来又分布到北亚(也就是大家课本上读过的北京原人)及欧洲。大家还记得上一篇里说到分子生物学家由女性的粒腺体DNA推算出类的祖先是出现在距今不超过十万年前,而且全世界的人类是有同一个共同祖先来的。考古学上的这些原人,按照分子生物的研究结果,不可能是现代人类的祖先了,因为它们太早分散在全世界。

    

    从直立原人到现代人类中间的过渡的动物就是尼安得达人(theneanderthals),它们的出现时间时距今十万到四十万年前。这些动物的遗迹是在欧洲及中东被发现的。尼安得达人被视为现代人类非常近的祖先,然而莽撞的分子生物学家又无情而且几乎不留余地地把考古学家的这个信念粉碎了。这是精彩的研究,留待以后在讲,今天先卖个关子。

    

    下一次先讲Y染色体上的研究发现,再下一次才讲尼安得达人。好东西总要摆在最后面压轴嘛。

    

    我希望有兴趣继续读这一系列的人不是只听我说说就算了。我觉得应该这些资料的来源也告诉大家,让大家知道它的可靠性与科学上的学术水平。前一篇mtDNA的相关论文如下:

    

    1.R.L.Cann,M.Stoneking,A.C.Wilson.1987.MitochondrialDNAandhumanevolution.Nature325:31.

    

    2.StonekingM,SherryST,ReddAJ,VigilantL.1992.NewapproachestodatingsuggestarecentageforthehumanmtDNAancestor.Philos.Trans.R.Soc.Lond.BBiol.Sci.337:167——175.

    

    3.Whitfield,L.S.,J.E.Suston,andP.N.Goodfellow.1995.SequencevariationofthehumanYchromosome.Nature378:379——380.

    

    4.L.Vigilant,M.Stoneking,A.C.Harpending,K.Hawkes,A.C.Wilson.1991.AfricanpopulationsandtheevolutionofhumanmitochondrialDNA.Science253:1503.

    

    5.M.Hasegawa,S.Horai.1991.TimeofthedeepestrootforpolymorphisminhumanmitochondrialDNA.J.Mol.Evol.32:37.

    

    大家看了这些硬邦邦的科学期刊的名字(像JournalofMolecularEvolution,BritishBiologicScience,Nature,Science)就可以了解这些都是硬生生的科学论文,也可以晓得为什么它是那么鲜为人知了。上篇谈的东西比较通俗,资料来源是RogerLewin.HumanEvolution,3rdedtion.BlackwellSciencePublication及NeilChalmersetal.Man-sPlaceinEvolution,2ndedition.NaturalMuseumPublications,CambridgeUniversityPress两本书。

    

    Y染色体研究的结果

    上一段谈的是进化论学者宣称的人类进化族谱,简单地说最早出现的是两足行走的类人猿,叫sivapithecines。经过了一千多万年的演化变成人属(Homo)的工具人(Homohabilis),然后再经过大约五十万年才出现直立原人(Homoerectus)。直立原人在距今三十万年前绝迹,代之而起的是尼安得达人(theneanderthals),他们出现的时间大约是距今十到四十万年前。也许你在不同着上看到各种原始人出现的年代有一点差异,但基本上这些年代范围是不被争议的了。考古学家所挖掘出来的原人化石,差不多都只是身体的某一块或几块骨头而已,并不是完整的一副骷髅。基督徒不必否定这些化石代表着一种曾经在世界上出现过的动物,这些动物化石不但不能证明进化论,它们的年份刚好就是用来**人类进化假说的证据。

    

    今天的新题目是男性Y染色体的研究所得,稍微有点枯燥,但是请大家耐心读下去。因为我们要知道进化论的错误,必须知道这个理论与科学上的具体研究有哪些矛盾的地方。要知道进化论到如今也只不过是一个理论,甚至仍然只是一个假说(hypothesis);理论或假说要成为科学定律,必须要经过实验或观察的验证,如果与实验或观察发生冲突,就必须要修正或者扬弃了。我们要客观地认定进化论可信与否,就要从实验科学的成果来判断。许多进化论支持者的盲点就是在单单努力于用进化论的假设来解释某些现象,对于违反这些假设的其它发现就不予理会,不愿重新检视进化论假设的可靠性,一味的只宣称进化论能解释哪些现象,造成一般人以为进化论是个普遍真理的错觉。不要以为科学家都是用理性处理学问的,很多科学家坚持的是信念;而科学家的信念并不等于科学,正如神学家的思想并不等于神的心意。

    

    言归正传,在1995年分子生物学家利用Y染色体上的一个基因(ZFY),推算现代人开始出现的年份。(注1,2)Y染色体是由父亲传给儿子的,跟妈妈没有关系,所以从这个方向可以推知父系的起源。他们从世界各地(包括非洲、亚洲、澳洲、欧洲、北中及南美洲)挑选了38个男人来作分析。这个基因共有729对碱基(basepairs)。科学家把每一个人的这个基因分析完后,发现所有这38个人的基因序列是相同的。他们利用现代人类与猿猴这个基因序列的差异以及照进化论的想法人类与猿猴开始分别演化的年代,推算出来人类的祖先出现的年代是在27万年前,或是在2万7千年前。他们是用了两个不同的模式来推算,得到差异这么大的两个数字。同时他们还用了一个极不可能的假设,就是在过去几万或几十万年中(除了最近几千年),男性的总数一直只有七千五百个左右。如果男性人祖的数目多一些的话,所推算出来的年份就会更短。这个研究令有一个缺点,就是所取用的染色体基因太小,所以推算出来的年数不能很精确。

    

    后来又有两个研究利用相似的方法,检查Y染色体上较大段的基因序列。其中一个研究利用一个有2600对碱基的基因,所推算出来的年代是18万8千年(上下限是5万1千年到41万1千年)(见注3)。另一个研究是采用Y染色体上一块大很多的段落(有18,300对碱基);这个研究的结果是4万3千年(上下限是3万7千年与4万9千年)(注4)。最后这个研究依相同的原理,用妇女的粒腺体DNA和猿猴的DNA,推算出来的年份是9万年至12万年。

    

    下表是以上三组科学家的研究结果:

    

    研究者

    模式

    硷基对数

    受测人数

    硷基对总数

    上限95%(年)

    下限95%(年)

    平均(年)

    假定男性人口总数

    Dorit,etal.

    Coalescent

    729

    38

    27702

    800000

    270000

    7500

    Dorit,etal.

    Starphylogeny

    729

    38

    27702

    80000

    0

    27000

    7500

    Hammer

    Coalescent

    2600

    15

    39000

    411000

    51000

    188000

    5000

    Whitfield,

    Coalescent

    18300

    5

    91500

    4900

    37000

    43000

    未说明

    男性总人口的假设值越大,所推算出来的年份就会越短。第一位研究者自己承认假定以往几十年都只有7500位男祖先是太少了(注1)。第二位研究者则在网络通信中承认他必需假设只有5000个男祖先,不然所得的年数无法被进化论学界接受。

    

    这一篇文章里技术性的资料闲太多了,但这是没有办法的事。本来这就是科学研究的结果,没有办法写得曲折动人。但是大家不要害怕,这个研究的结论很简单清楚,也很有力。只要一句话就可以把整篇的内容记住了:从人类与猿猴Y染色体的差异,及进化论对人类与猿猴演化分歧时间的假认定推算,现代人类的祖先的出现年代是距今五万年以内。(按照最后一个用最大段染色体研究所得的较精确资料。)

    

    分子生物学利用染色体对人类起源所作的研究还有许多,但由于结果都是大约十万年以内,所以就不在多写了。下一次谈尼安得达人,这是分子生物对人类进化假说的最严重一击。在谈完尼安得达人之后,我们将总结一下分子生物的这些成果及这些化石的年份,是如何否定了人类进化的假说。

    

    此段的参考资料是

    1.1.S.P??bo.1995.TheYchromosomeandtheoriginofallofus(men).Science268:1141.

    

    2.2.R.L.Dorit,H.Akashi,W.Gilbert.1995.AbsenceofpolymorphismattheZFYlocusonthehumanYchromosome.Science268:1183.

    

    3.3.Hammer,M.F.1995.ArecentcommonancestryforhumanYchromosomes.Nature378:376——378.

    

    4.4.Whitfield,L.S.,J.E.Suston,andP.N.Goodfellow.1995.SequencevariationofthehumanYchromosome.Nature378:379——380.

    

    尼安得达人

    尼安得达人是所有"人类祖先"中时间最接近现代的动物。它们比北京原人及爪哇原人都晚。北京原人已经会用火,尼安得达人则不但会用火,还有埋葬死者的仪式。进化论者以往对尼安得达人寄与厚望,认为它们是直立原人演化的后代,是现代人的直接祖先。所以他们给尼安得达人一个很礼遇的学名,叫Homosapiensneanderthalensis;也就是把它们当成跟我们一样,都算是智人,只不过他们是较早的品种而已。

    

    然而从较早(大约90年代中期)对尼安得达人所做解剖方面的研究,就已经开始怀疑它到底能不能算是现代人祖先(注1至4)。尼安德达人的脑壳与现代人的许多相异处(注1)、它们有内鼻缘(internalnasalmargin一个长在鼻腔外壁向中央突出的隆起)、缺少泪沟顶部骨质化的部份(注2及3),这些都与真正的智人(HomoSapiens)不同,而最后一项是与所有别种陆生哺乳类都不同的。尼安德达人的鼻腔非常巨大,它们的脑子比现代人的还大些许,这大概跟它们是肉食性有关——可能它们的脑子大部分是司嗅觉的,就好象狗的脑子一样。这些质疑跟推断只是启发了一部份科学家的疑心,觉得它们跟人类的关系也许不如进化论所宣称的那样。真正把它踢出人类族谱的还是要靠分子生物方面的实验。

    

    在1997年以前有一组科学家设计了一个很巧妙地的实验,他们很仔细地从一个3万年到10万年前的尼安德达人骨胳中抽取出粒腺体DNA(注5)。这个实验让尼安德达人是否我们祖先的争论从此无庸再议,只是在这个实验结果公布前的资料书本仍然在流通,不晓得这项研究结果的人仍然把尼安得达人列入人类族谱中。

    

    这组科学家把尼安德达人粒腺体DNA中的397对碱基与许多现代人种粒腺体DNA中的986对碱基做比较,发现有26对是完全不同的(差别是6.5%,接近于人和黑猩猩的差异)(注6)。在现代人族群之中,这段粒腺体DNA中有差异的是8对,而这8对跟与尼安德达人相异的那26对完全无关。这些科学家的结论是(照研究报告上所写的),"尼安德达人不是我们的祖先"。也许你还体会不出这个实验所发现现代人与尼安得达人差异的巨大程度,所以我们换一种方法来描述。假定它们与现代人有共同祖先的话,这个祖先至少需要是在80万年前的某种动物,而最古老的尼安德达人遗迹也不过只有三、四十万年历史。

    

    1997年在英国有一组科学家报告了从一个1万年前人类骸骨里抽取出来的粒腺体DNA的分析报告(注7)。他们发现这段DNA与现在的欧洲人只有1对碱基不同,所以过去1万年中人类没有进行任何"演化",这和我们与距今最短只有三万年的尼安德达人之间巨大的差异(也就是进化论所认为的"演化")形成尖锐的对比。

    

    尼安得达人对人类进化假定的打击在哪里呢?它的打击是在化石记录无法响应粒腺体DNA分析的要求。尼安的达人存在在距今三万到三、四十万年前,再早就没有它们,而是直立原人。直立原人跟尼安得达人是两类不同的动物;化石记录显示直立原人从一百五十万年前出现到五十万年前绝迹为止,一直保持着与尼安得达人不同的许多特征;在它们的化石记录中断大约十万年后,尼安得达人才突然出现。假如尼安得达人是现代人的祖先,它必

    

    须至少有80万年的化石记录存在,也就是说在直立原人生存的最后几十万年里要有一些尼安得达人或具有直立原人到尼安得达人过渡特征的动物;但是化石记录否定了这个需求。因此,尼安得达人已经被否定了作为人类的祖先的资格。

    

    尼安得达人与我们的关系因分子生物的原因被**了,其它的化石就无不能用这个方法来研究。其实从那些染色体方面的研究所得的结论,我们知道现代人是在大约不到五万年前才出现的,充其量也不超过十万年。在直立原人到现代人之间有一个四十万年以上断绝的空间。这段时间不是没有化石出土,出土的是尼安得达人。前面我们说过直立原人在五十万年前就绝种了,所以也不能越过尼安得达人做我们的祖先。更早的工具人(Homohabilis)还有更早的australopithecines等等就不用提了。

    

    还记得几十年前我上学的时候,书本上都说什么原人是人类多久以前的祖先。如今分子生物的发现使得进化论学者不得不改口了。其实早在1991年剑桥大学出版社印的自然历史博物馆丛书里就不再称那些原人是我们的祖先,而改口称我们的近亲。称近亲有一个好处,就是遗传的差异再大也无妨,就像我们的表叔可以跟我们相差很远一样。但这样并没有让人类进化的假设重新得力,反倒是把原先的祖宗说成祖宗的亲戚之后,人类就没有了祖宗。没有了祖宗的化石,进化论学者还凭什么宣称人是进化来的呢?他们凭的最大凭据就是"thefossilrecordisjustincomplete"。你觉得这种对信念的坚持,究竟应该算是科学态度,还是宗教精神哪?

    

    也许有人觉得有这些化石存在还是会让他不痛快,其实大可不必。你不相信上古时代有恐龙出现过吗?你相信,而且也知道恐龙绝迹了。那你为什么要跟这些绝迹的古代猿类动物过不去呢?

    

    如果你担心的是它们之间有没有进化的关系,你的不痛快就可以理解了。连续这四篇针对的是人类进化的假设。在人类以外到底有没有进化的事情?生命是不是从无生命的物质自然发生的?这是探讨进化论可靠性的另外两个主要题目。一般讲起来,生命的起源的假设比较容易探讨,也是进化论中脆弱的一环。而进化论的普遍可靠性则需要从许多方面着手;以前有许多所谓进化的证据都出现了疑问,但攻击最强的还是在分子生物方面的研究。我们知道进化论可以解释许多生物学上的发现,因此才有人那么强烈地支持它。但是基于科学的许多新发现,我们知道生物界的种种并不就像进化论所宣称的那样,假若有一种新的科学理论能解决进化论目前的种种难题,进化论者就会欣然放下他们的执着。

    

    这就好象二十世纪初的物理学家有了相对论就能丢掉缠磨他们多年的以太假设一样。所以尽管许多生物学家强烈地支持进化论,其实这把生锈的刀是他们唯一的工具,他们何尝不无奈啊。

    

    此段的参考资料是

    1.1.SeidlerH,FalkD,StringerC,WilfingH,MullerGB,zurNeddenD,WeberGW,ReicheisW,andArsuagaJL.1997.AcomparativestudyofstereolithographicallymodeledskullsofPetralonaandBrokenHill:implicationsforfuturestudiesofmiddlePleistocenehominidevolution.J.Hum.Evol.33:691——703.

    

    2.2.Schwartz,J.A.andI.Tattersall.1996.SignificanceofsomepreviouslyunaccompaniedapomorphiesinthenasalregionofHomoneandertalensis.ProceedingsoftheNationalAcademyofScienceUSA93:10852——10854.

    

    3.3.Laitman,J.T.,J.S.Reidenberg,S.Marquez,andP.J.Gannon.1996.Whatthenoseknows:NewunderstandingsofNeanderthalupperrespiratorytractspecializations.ProceedingsoftheNationalAcademyofScienceUSA93:10543——10545.

    

    4.4.Holden,C.1999.ANewLookIntoNeandertals-Noses.Science285:31——33.

    

    5.5.Krings,M.,A.Stone,R.W.Schmitz,H.Krainitzki,M.Stoneking,andS.P??bo.1997.NeandertalDNASequencesandtheOriginofModernHumans.Cell90:19——30.

    

    6.6.Arnason,U.,X.Xu,andA.Gullberg.1996.ComparisonbetweenthecompletemitochondrialDNAsequencesofHomoandthecommonchimpanzeebasedonnonchimericsequences.J.Mol.Evol.42:145——52.

    

    7.7.Kahn,P.andA.Gibbons.1997."DNAFromanExtinctHuman,"Science,277:176——178.

    

    (注)

    Australopithecines的时代是距今一百二十万年到五百万年前;sivapithecines则是在距今八百到一千四百万年前,发现地点有中东的土耳其和亚洲的印度与巴基斯坦。其实还有一模拟sivapithecines更早的似猿灵长类动物(ape——likeprimates)叫Proconsul,生活在离现代一千万到两千多万年以前,发现的地点包括非洲的肯亚和沙特阿拉伯和欧洲的法国。

    

    这三类动物,考古学家所发掘出来的大约只有部份的头颅或仅仅只有下颚骨的一部份;最完整的是1974年在埃塞俄比亚出土的"路西"(Lucy),一个australopithecine,包括的全身骸骨的大部分。

    

    也许大家将来有很多机会听到有关于它的事情,因为它实在是很难得找到的较完整遗迹。

    

    基督徒面对进化论的态度

    在继续新的有关进化论的话题之前,我希望利用这个机会跟大家一起思考一个问题————我们的态度问题。

    

    相信大多数人都听过大爆炸论吧?就是关于宇宙起源的说法。从歌白尼以前世人都相信宇宙是恒久不变地存在着。这个信念一直经过伽利略、牛顿,甚至到爱因斯坦发表相对论的早期都没有被质疑过。无神论的科学家因为相信宇宙是恒存的,所以可以把造物主完全置诸脑后。但是后来物理学界终于普遍地接受了大爆炸论的说法,同意宇宙是有一个起源,而不是自有永有、恒存不变的。对于无神论者,特别是当时苏联集团来讲,这真是一个严重的打击。基督徒欣然接受科学家的这项发现,认为这是支持圣经上帝创造天地的说法。

    

    今天我要和大家一起思想的态度问题是:我们能接受大爆炸的说法,认为这是对上帝创造宇宙的过程的科学描述,我们接受上帝创造宇宙的过程是让它从最初状态一步一步变成现在这样;我们也毫不质疑太阳在继续燃烧,多少亿年以后就会燃烧完变冷;我们也不质疑地球当初形成的时候是一团大火球,经过几亿年冷却变化才渐渐成为现在这个样子。简单地说一句,我们可以接受物理学上对宇宙发生与演变的说法,为什么我们不能接受生物学上的演化说呢?

    

    圣经上对宇宙和天地创造描述是"起初神创造天地"和"神说要有光、神说天上要有光体"等等,而祂创造生物也有许多是"神说",当然也有几个生物的创造是"神就造出"。圣经上有没有完全否定巨观突变(macro——evolution)或进化的可能?当然这牵涉到圣经原文所用的字,以及对这些字的解释。

    

    我写这个进化论系列,并不是我自己的专长,只是学医的背景让我比较容易读到和读懂有关的资料;而在团契与教会中关于这一方面的教导一直都有很强的需要,所以我就不揣浅陋地下海了。我的想法是,既然进化论是科学上的一种理论,我们对它的接受或扬弃应该是以科学的证据做为依据。当初进化论刚提出的时候,生物学上的发现没有足够的资料判断它的可靠性到底够不够,而且它又挟带着反神反创造的情绪,使得教会只有凭信心抵抗的份。今天情势已经大大改观,许多新的发现使得进化论的假设受到严峻的挑战,基督徒不需要再闭起眼睛说不怕,而需要一方面多了解科学的发现对进化观点有哪些支持和反对的地方,一方面探讨圣经上的话语到底哪些地方反对进化论的哪些假设、哪些话语与进化论的某些宣称并不矛盾。这样我们对于被进化论绊住不能接受圣经、认为圣经是神话的外人能以用知识克服一部份必须通过知识来克服的障碍。

    

    举一个简单的例子:

    

    ─────────────────────────────

    

    至于地上的走兽、和空中的飞鸟、并各样爬在地上有生命的物、

    

    我将青草赐给他们作食物,事就这样成了。(创一30)

    

    ─────────────────────────────

    

    创造之初鸟和兽都是草食性的。一直到后来,也许是大洪水以后(参创九3)才有肉食者出现。无论如何,从草食到肉食必须经过一些构造与机能上的变化。以后狮子又将变回草食性(见赛十一7),也是需要变化的。这是不是暗示着某种程度的突变演化是可能的?

    

    我想要重申,我个人在感情上一向是排斥进化论的,但感到必须要让理智与信心都能获得释放满足,因此我投入时间和精神阅读有关进化论的科学资料,也重新检视对圣经的话语的解释。毕竟压抑着疑问的信仰就像埋藏着地雷的运动场一样,是有危险的。基督教的信仰不是迷信,不应该用迷信的方式来处理;我深信在基督里的真自由是包括诚恳地思考探索的自由。我知道自己并不是有大智能的人,现代的科学也没有解决一切疑惑,许多问题仍然是要靠信心来面对;但是做为一个基督徒,无论是对自己或对别人都有正视信仰疑难的责任。

    
未分卷 近代物理与新认识论
    近代物理与新认识论

    吴文成

    1992,3,26

    前言

    ──它不只是「物理」的,更是一个反思者,对于自己以及世界的全部感受

    ──人类总是受到时间、空间的局限。我们要问:现代世界新近出现的科学思想,是不是这种局限的大好例证。

    十九、二十世纪,是人类在思想各方面转变最剧烈的两百年。这些思想革命,从不同的方面导致传统价值的分崩离析,促使人们必须以新的角度来重新审视世界与自己。近代思想革命主要来自于四个方面:在生物学有达尔文演化论,在心理学有佛洛伊德的潜意识理论,在物理学包括相对论、量子力学和混沌﹙Chaos﹚理论,最后一方面是现代哲学。本文只讨论后面二面。本文前三部份,分别讨论近代物理中的相对论、量子力学和混沌;第四个部分,笔者要讨论近代物理与现代哲学所共同描绘的现代认识论;第五个部分是后记。

    自十七世纪,牛顿发现运动定律后,整个物理学便被纳入牛顿力学体系。物理因果律和决定论﹙PhysicalDeterminism﹚──对事件系统的初始状态有精确的认识,便可正确无误地推论它此后的全部发展,科学家惯称此一通则为「因果律」,在古典物理中,因果律往往被指是决定论──大行其道,支配着几世纪以来科学家与哲学家的思想。直到十九世纪末以前,科学家们仍以简单唯物观看待实在界,认为语言工具够的话,人类可以完全掌握并预测实在界,甚至是它的过去与未来。

    但是,一九O五年爱因斯坦提出相对论,敲响了牛顿物理学的丧钟。后来一九二五年的量子力学,批判因果律,几乎使得决定论穷途末路,至此,量子力学建立了非决定论在微观世界之发展基础。一九七O年代,混沌理论接着根本否定巨观事件的物理因果律,把非决定论推至成熟的里程碑。二十世纪物理这一连串的变革,是全面且深刻的,它一下就把人们认为可以客观掌握实在界的乐观想法给破灭,带来了人们对事物之新了解与看法。

    随着全新的宇宙在人们面前呈现,人类自然要考虑关于自身价值的问题。一门学科的变革往往代表着新观念的开始,如果这个新观念可能对后世造成巨大的影响,我们便不得不注意,它可能会带领人类至什么境地。

    原载于:http://residence.educities.edu.tw/sinner66/think/part_1/epistemology/page1.htm

    首页:http://residence.educities.edu.tw/sinner66/

    作者E-Mail:Sinner@mail.iem.NCTU.edu.tw

    相对论──量度值虽然并不见得「很真实」,但还有什么会比量度「更真实」呢?

    相对论的提出不是偶然的。在十九世纪末,物理学家们便遭遇许多困难,当干涉仪的实验结果困扰物理学家的时候,爱因斯坦立刻放弃以太的概念并假设光速具有不变性﹙任何观察者测得之光速为同一固定值﹚,勇于怀疑传统牛顿的绝对时空概念,以「穷则变,变则通」的革新思想提出相对论。这段历史与爱因斯坦同哥本哈根论者的激辩是同样精采,爱因斯坦之所以成为近代物理的奠基者是有原因的。﹙注一﹚

    原本二十世纪前,人类已经习惯了牛顿所带来的绝对真理与绝对价值,它的权威性提供了一种绝对安全感和最后归宿感,可是相对论却像一口巨大的丧钟在人类头顶轰鸣,使人们从牛顿教条弄得呆滞的状态下醒来,把人们一劳永逸的乐观梦想,变成前途茫茫的悲观困惑﹙注二﹚。

    狭义相对论指出,由于光的不变性使观察者无法区分绝对静止与等速运动;爱因斯坦得以肯定时间与空间的相对性,即观察者对时空的描述会随着运动状态而改变──在相对论中观察者所测量到之相对运动的物体,其长度显得更短,而时间显得更长。如果把光讯号当作传递事件因果次序的最快讯号,我们感觉﹙也是量测﹚到的因果现象,亦会随着观察者的运动状态而不同﹙注三﹚。爱因斯坦以「对一实际参考体的相对运动」来代替空间的量度﹙注四﹚,以「光速」代替时间的量度,换句话说,爱因斯坦以物理的操作定义来取代牛顿对时空哲学式的「简单定位」之定义。

    人类的感官往往是不真切的﹙所谓的表象主义﹚,故以物理量度方式来描述事件是最真切不过,但相对论却告诉我们,即使是量度的结果,不同的观察者对同一事件竟会提出截然不同的描述。例如﹙同时性的问题﹚对于A、B两事件,甲说A先B发生,乙说B先A发生,但相对论竟告诉我们二者都对,即各结论对所属观察者各是正确的。可是(1)不同坐标系的观察者对同事件的长度与时间描述,皆不相同,但是同事件其本体论上的时间与长度不可能是这样又是那样。(2)两事件在其本体论上的因果次序,不可能是这样又是那样。这导致我们必须要问:我们所观察与认知的是实在界吗?人类对事件的物理量度「真切」﹙即符合本体论的实在界,在下文读者必须区分『真切』和『真实』的含意﹚吗?相对论是否分割了实在界与现象界﹙注五﹚──实际值与量测值──之间的一致性?或者这样问:人们能否一如物自体般的客观认知实在界?

    人类对事物的认知并不真切:就连物理量度──原本我们比较信任的认知对象工具──都如此深受主体状态因素所影响,我们怎能确信自己观察量度出来的结果是真切的呢?爱因斯坦在其著作<相对论>中译本三十页里曾提到「我们所看到物体在运动中收缩的现象,事实上并非运动物体的本身在收缩,如是物体本身在收缩,这样就毫无意义了」,同理,狭义相对论里的「时间膨胀」,基于(1)我们必须坚信关于时空的本体论事实只有一个。(2)由于狭义相对论效应﹙长度缩短、时间膨胀﹚出现于两不同惯性坐标系间的量度,故我们无从区分并判断实际值与测量值──实在界与现象界──是否一致。基于这两点,笔者可以肯定:人类对被观察对象的认知结果的确不真切,而且此狭义相对论效应只是「假象」罢了,实在界﹙例如运动物体本身的长度﹚并不可能会因为观察者或被观察者的运动﹙等速﹚状态而有所丝毫改变。但是广义相对论﹙加速坐标系与重力场中的时间膨胀、空间弯曲与光线曲折﹚不是「假象」,例如峦生子问题的两位主角最后回到同一坐标系时年龄竟然不同,在这里必须区分广义相对论与狭义相对论是有些不一样的。

    在狭义相对论里,我们无法验证,当现象界改变时,实在界是否与现象界有对等的改变。或许这样说会更清楚:我们根本无法知道实在界究竟发生了什么,因为我们观察不到被观察者本身,我们只能够观察到光讯号所传递之已发生的事件现象,对人类而言,实在界究竟发生什么是不重要的,重要的是现象界所发生的一切,这才是真正与主体有关联──所以什么是事实?观察者所只能观察到的「现象」就是事实,虽然它不见得「很真实」,但还有什么会比它「更真实」呢?

    相对论**了牛顿的绝对时空,但并不是没有绝对速度,只是无法找到它罢了,毕竟「相对是建立在绝对上」。如果上帝就在空间的绝对原点,我们将发现,光速的绝对性竟使得上帝隐藏了起来──这似乎是上帝刻意的安排。人们只能掌握跟自己本身状态有关的操作值,再去设想「绝对」是没有意义。人类﹙主体﹚是不可能脱离自己的「参考架构」去判断事物;相对论明白告诉我们这点,即使是在物理里,自己对事物的观察﹙认知﹚结果永远与本身的状态﹙主观因素﹚有密切关系,我们再也无法企求绝对唯一的客观。

    相对论同时促进休谟式的相对主义以前所未有的声势占领现代人的心灵,这在后面会提到。相对论虽然没有开启非决定论的趋势,却是物理近代革命与打击唯物论﹙注六﹚的开始。唯物论预先假定有一确定的现在瞬间,一切物质在现在瞬间中都同样实在。

    爱因斯坦说:「我们力图借助物理学理论,在迷宫中为自己寻求一条道路,借着通过大量已观察到的情况,来整理和理解我们的感觉印象。我们希望观察到的情况,能够与我们对实在界所作的概念相符合,如果不相信我们的理论结构能理解客观实在界,如果不相信我们世界的内在和谐性,那就不会有任何科学。这种信念,并且永远是一切科学创造的根本动机在我们所有努力中,在每一次新旧观念之间的戏剧斗争中,我们坚定了永恒的求知欲望当在求知上所遭遇的困难越多,这种欲望与信念也越增强﹙注七﹚。」尽管爱因斯坦始终期待实在界与现象界的紧密统一,正如同他始终不愿放弃物理决定论,但是思潮的发展却离他的期待越来越远,而讽刺地,他的相对论正是这个趋势一开始的源头。

    注一:<宇宙漫步者─爱因斯坦>世纪人物传记7,北辰文化股份有限公司,76年8月出版。

    注二:<思想之谜与人类之梦─现代~当代之部>刘晓波,风云时代出版,相对论部分。

    注三:某事件是否为另一事件的原因,在过去都已决定。它不随现在的不同观察者而改变,光讯号所传递的是已发生的事件,并不是事件本身。

    注四:<相对论>爱因斯坦着,徐氏基金会,页6。

    注五:现象界是表象的集合。

    注六:认为整个实在界毫无例外地可以归结于物质,以及完全从属于物质条件的力量,无需用不系于物质的因素来解释,凡是把实在界与现象界视为一事,即是为其开路。

    注七:<物理的进化>页204─205,水牛出版社。

    <补充一>磁场的相对运动

    这个部分从略。笔者当时原本想设计一个假想实验,目的在于提出同一事件的本体论领域也会有「分歧」的可能。不过这个结果太过荒诞,里面或许有逻辑自我指涉的问题,所以就从略了。

    量子力学──有时候,真理骑在错误的背上,驶入历史

    相对论虽然备受各方瞩目,但却不是近来吸引物理界兴趣的主要论题,量子力学无疑占据了这一地位。它牵涉到物理体系的前后演变,正面触及物理体系初始状态的认识,无情地把深入骨髓的决定论信念,自根本动摇。

    在海森堡发现「测不准原理」的当年,他曾说过「因果律的无效已终定地为量子力学所验证」。这番话给科学家与哲学家开启剧烈争论的门户。问题争论的焦点在于:用统计律和机率描述物理现象,是导源于我们对决定现象的因素认识欠完善,或是由于我们对量子世界的正确认识所生出。谁能断言量子力学不会随着时间更形完备而找出新的准确测出粒子速度与位置的实验方法呢?

    在当时,支持决定论有一些是非常老牌而出色的物理学家,现代物理学的创建人。其中有:量子论的创始人普朗克;波动力学创建人德布罗依和水丁格;爱因斯坦等等。一般来说,此派人士认为;今日量子力学中的非决定论与统计律,只是暂时的,原因当归于我们的浅知;测不准式的解决问题办法,只是貌似的,它不意味对实在界中决定论基础之放弃。爱因斯坦认为「机会律的观念,只有在涉及有限认知心灵与对对象的认识论限制下,才有其科学意义;因此,如本体论地涉及对象本身则是误用」﹙注八﹚──强调本体论的决定论与因果律仍是被需要的。

    持非决定论立场的物理学家,即所谓的哥本哈根学派,以波尔为首;海森堡和波恩为主要的发言人,当今大多数的物理学家皆可视为非决定定论者。他们认为:今日新物理学,要求我们彻底改换思想。决定论和因果律在原子世界内已不适用,取而代之的是机率。「我们想不出一种实验或理想的手续,用以同时准确定出物理系统的初始状态,故正确无误地推演出它此后的全部发展是不可能的;这迫使我们必须以统计律和机率来描述事件」,海森堡认为人类仍然承继着认识论上的限制,无法对实在界做出决定性的因果描述。这种测不准关系,并非由于光学仪器的不完备,而是观察者﹙观察方式﹚对所观察事物的干扰,且是不可避免的。

    在支持非决定论的人之中,曾有人倡言放弃哲学因果律,甚至「竟大谈自然界的自由选择和粒子的自由意志」。波恩责斥这种言论完全没有根基。因果律在物理界存在,是一种信念,量子力学只是把因果律模糊到一种程度,科学家只能以或然率来描述粒子的可能运动发展,以致于必须放弃「决定论的描述」、「决定论的观念」等。海森堡说「在描述实验时,并不是大自然作选择,而是观察者作选择,因为是在观察的时刻,选择才变成物理事实」。

    他说:「机率函数把客观因素和主观因素结合在一起。它含有对可能性,或者更好说对倾向──亚里斯多德哲学中的『潜能』──之陈述,这些陈述完全是客观的,并不依赖于任何观察者;它也含有我们对物理体系认识的陈述,这是主观的,因为不同观察者所有的知识陈述也不相同。」对物理学家来说,海森堡的知识论立场是一大改革。古典物理学认为,我们可以客观描述实在界而不涉及自己。难道这是一种幻觉?海森堡自问并怀疑着。测不准原理并未将实在界的客观性和可认识性破除或改变,但却使主观与客观务必舍弃分离之态﹙注九﹚。维才柯曾说「自然先于人,而人先于自然科学」,是故,自身所观察探索的对象世界,是绝对无法离于自身的──此也是相对论所暗示的知识论立场。这还会在后面提到。

    笔者认为,当时决定论者与非决定论者的争议,其实两者都是对的。前者强调,独立于主体存在的本体论实在界是不可能由机率支配的,故决定论与因果律仍是正确的;后者则强调,被主体认识的对象事件﹙即现象界﹚,因测不准原理之故必须以机率描述,以致于决定论与因果律无法再适用。不过由于主体只能认识现象界,故只有现象界的非决定论才有意义;虽然我们有足够的信念认为实在界的决定论存在,但是它对人类没有意义。

    基于决定论的立场,爱因斯坦反对哥本哈根解释,并且说了一句名言:「上帝不掷骰子!」他本能地认为上帝不会与世界玩游戏。笔者同意这点,上帝的确不掷骰子,人类只是看不清楚上帝的决定,以为上帝喜欢和人类玩骰子罢了。其实,即使是物理,也要依物理学家的「本能」而定的,这就是为什么爱因斯坦始终反对哥本哈根解释。

    注八:<物理与哲学>页4,海森堡着,幼狮文化。

    注九:以上量子力学部分参考<科学哲学─科学的根源>武长德着,五南图书,页143-174。

    <补充二>数学、语言与近代物理

    理论数学就动机而言,它们是爱智者的游戏。十九世纪的非欧几何与多维空间的张量计算,原本是数学家的游戏,但是到了广义相对论所提出的时空模型居然是一种非欧几何;量子力学所需的数学工具如十九世纪下半叶所发展的矩阵论与无限维空间论,竟早就等在那儿,听候召唤使用。数学竟是这般与物理有不解之缘。这似乎暗示着数学的「先验」与物理﹙或者说是实在界﹚之间有某种互动、密切的关系,数学的启发虽然来自于数学家的本能,但是这个本能却经验地包含了实在界的结构。

    在上世纪无数的新观念引介入物理学,某些情形中科学家还花了相当的时间才真正熟悉这新观念的运用,例如「电磁场」便很不容易被当时初次接触到它的物理学家接受,遭遇的困难在于当时没有任何现有的语言能够内在一致地谈论新的情境。日常语言只基于旧有的时空观念,近代物理实验告诉我们旧观念并非到处可用,在量子论中我们便无法用日常语言来谈论原子的结构,这导致物理学家必须藉助更抽象的数学语言来诠释新观念,但是当抽象数学过度偏离物理学家原本的直观概念时,他们如何从抽象得到一致的可理解的概念?当物理学家理解新观念时,他们要如何避免受到旧时空概念的误导呢?这是不可避免的问题,毕竟我们必须推敲数学所隐含的意义,毕竟我们不可能完全不依赖旧的「参考架构」。

    当物理学家对非物理学家的人们谈论他所获得的结论时,若不用任何人都能了解的日常语言作某些释述,非物理学家的大众是不会满意的,但如此一来势必对只依赖旧时空概念的大众造成误导,大众变成只是了解自己各自以为的意思,而非物理学所欲表达的「意象」,这也正是我们反对过度通俗之科学书籍的原因。例如,是因为物理学家找不到更好的名词来称呼,所以才不得已称「它」作光子或电子,事实上它只是整个量子化场的一个受激态,但大众以为它是一颗颗的刚体物质;基本例子的自旋也不是日常生活里可理解的旋转。

    我们必须分辨不同的语言层次所能适用的范围。当我们使用巨观的日常生活语言来解释微观的原子世界时,我们必须记住,它只能代表趋向实在的一种含混倾向。当这种含混而非系统化的用法导致困难时,物理学家便必须抽身出来,进入数学架构及其与实验事实毫不混歧的语言里。即使是物理学家,如何适度地利用日常语言来描述,也许是对他了解程度的第一个考验﹙可参考海森堡所着之<物理与哲学>第十章﹚。

    最后笔者要补充的是,我们的目的是在表达意象,而不是表达语言,我们应让意象来决定语言工具,当语言过度支配意象时,不但人类将无法跳脱旧概念的束缚,也会导致「语言的异化」。

    混沌──不测风云的背后

    混沌理论,是近二十年才兴起的科学革命,它与相对论与量子力学同被列为二十世纪的最伟大发现和科学传世之作。量子力学质疑微观世界的物理因果律,而混沌理论则紧接着否定了包括巨观世界拉普拉斯﹙Laplace﹚式的决定型因果律。

    长久以来,世界各地的物理学家都在探求自然的秩序,但对无秩序如大气、骚动的海洋、野生动物数目的突兀增减及心脏跳动和脑部的变化,却都显得相当的无知。但是在七O年代,美国与欧洲有少数科学家开始穿越混乱去打开一条出路。包括物学家、物理学家及化学家等等,所有的人都在找寻各种俯拾皆是的混沌现象──袅绕上升的香烟烟束爆裂成狂乱的烟涡、风中来回摆动的旗帜、水龙头由稳定的滴漏变成零乱、复杂不定的天气变化与大崩盘的全球股市──的规则与一些简单模式中所隐藏令人惊讶的复杂行为。

    十年之后,混沌已经变成一项代表重塑科学体系的狂飙运动,四处充斥为着混沌理论而举行的会议和印行的期刊。它跨越了不同科学学门的界线,因为它是各种系统的宏观共相,它将天南地北各学门的思想家聚集一堂。年轻的科学家相信他们正面临物理学改朝换代的序幕。他们觉得物理学这行已经被高能粒子和量子力学这些华丽而抽象的名词主宰得够久,直到混沌革命──可以连接微观和宏观上百万物体集体行为之间的深深鸿沟的新起科学──开始时,顶尖物理学家才发现自己心安理得地回归到属于人类尺度的某些现象。

    混沌理论的近代研究,逐渐领悟到自己正抗拒科学走向化约主义的趋势。相当简单的数学方程式可以形容像天气或瀑布一样粗暴难料的系统,只要在开头输入小差异,很快就会造成南辕北辙的结果,这个现象被称为「对初始条件的敏感依赖」。例如蝴蝶效应──今天北京一只蝴蝶展翅翩翩对空气造成扰动,可能导致下个月纽约的大风暴──使得科学家始终无法仿真天气这个复杂系统,更不用说去精确地预测天气。

    许多学科中,都背负着牛顿式决定论的担子。就像一位理论学家这么教他的学生:「西方科学的基本理念就是如此:如果你正计算地球台面上的一颗撞球,你就不必去理会另一座银河系统其星球上树叶的掉落。很轻微的影响可以忽略,任意小的干扰,并不会膨胀到任意大的后果。」又说:「通常无解的非线性系统应被排除在科学研究之外。」但混沌理论根本驳斥这二种说法。

    非线性因素──意指玩游戏的过程倒过来改变游戏的规则──支配着绝大多数物理现象。一方面,物理学家不该因着它难以计算而逃避它,在另一方面,它不容许我们忽略任何变因,无论来自于遥远的震动或是实验者本身──这点告诉我们,观察者始终无法与观察对象作分离或各别考虑,尽管「我们所有的努力,就是要使自己置身例外」。在这种情况下,我们必须放弃对事件发展的决定论式之天真预测。混沌理论亦难自外于非决定论的趋势,粉碎了唯物论者的梦想:欲以简洁、化约的方程式来描述自然界。

    混沌创造了使用计算机来处理特殊图形,在复杂表相下捕捉奇幻与细腻结构图案的特殊技巧。同时,科学家在混沌里发掘出「自然几何学」之美。德国物理学家艾连柏格,有感而发:

    「为什么一株被风暴拉扯的枯树,浮现于冬日黄昏的剪影,会带来绝美的感受?而建筑师千辛万苦,设计出多重功能的大学校舍却让人无动于衷?虽然有些猜测成分,但是我认为答案可以从动力系统的崭新观点寻找。我们对美的感觉来自于自然界一乱一序,疏落有致的安排,比如云朵、树林、山岭或雪花。所有这些形状都是经由动力过程诞生的物理实体,这种参揉乱和序的组合最寻常不过。」

    「这些线条反复交织成金碧辉煌,在地面所形成的循环,带来了旋风、大风暴与雷电。」

    实验家李奥.卡达诺夫感动地说:

    「这种感受无可言喻,必定是科学家所能尝到最甜美的滋味──当他终于意识到,发诸内心者与形诸自然界者合而为一,并且百试不爽,那种惊喜莫名的感觉!谁能料及,心智幽玄的密室,竟能反映了风和日丽的大自然景象,这是何等的震撼!何等何等的喜悦!」

    大自然的微笑是科学家心灵深处始终的支持,这份与自然结合的一体感构成了他们最深邃的情感,谁说科学家没有感动,谁说科学家是造成世界文明非人性化的罪魁祸首。即使是物理也是一门充满感情的学科,它包含着物理学家的执着,物理学家的奔走,也包含着科学家所有对自然宇宙的渴求,正如神学家期盼上帝的眷顾那般的深刻!当人们失去情感,自然也不会再向人们招手。

    某研究混沌的学者,撰写有关蝴蝶效应的论文时,说道:「其实每个人都是那只有着魔力翅膀的蝴蝶,因为每个人的一举一动都可能使世界变得不一样。这告诉了我们世界的真相:这个世界不能失去你,也不能失去他,对于这个世界我们无法置身事外,也无法孤立局部的现象如果上帝真的有骰子,祂会让我们自己掷的,」他意犹未尽的继续说「也许我们该相信魔法这正是为什么古代人在自然界里有天赋异禀,而现代人始终只能依赖技术与机械的缘故」虽然他扯离了物理的范畴,却相当由衷地把现代人的处境表达出来。

    由于科学家必须仿真混沌现象,于是带动计算机实验的趋势与极精密仪器的设计,这导致「复杂性科学」的兴起,此打破了各学科的界线门槛,结合有物理、化学、数学、社会学、生物与太空技术、计算机工业。目前科学虽然在表面上是分工的,但事实上它们是相连的。可以这么说,「复杂性科学」本身正酝酿一股反对旧时化约主义的声浪,这才使我们真正认识世界的本貌。

    零乱往往是假相,混沌之中隐藏着更深层次的规则﹙吸引子、自我组织、自我重复与尺度无关性﹚。这种正在蓬勃发展的理论,给全世界带来巨大的冲击,绝不亚于相对论与量子力学。一流期刊上所刊载有关一粒球在桌上跳跃的奇异动力,亦和量子力学的文章平起平坐。﹙注十﹚

    注十:以上混沌部分参考<混沌>全书,天下文化出版。

    <补充三>怀德海的机体论

    怀德海一方面,为了反对唯物论──他这么描述唯物论的宇宙观「自然界是枯燥乏味,既没有声音,也没有香气与颜色,失去关联也失去想象,而只有彼此独立无关的事物,在毫无意义地永远不停地匆匆流转」──另一方面,受到爱因斯坦相对论「观察者的运动造成附属时空结构的调整」之影响而提出机体论。

    怀德海的理论主张:持续的具体实有就是机体,「整个」机体的结构对附属机体的性质必有影响。以动物为例,当心理状态进入整个机体时,对于一连串的附属机体,直到最小的机体如电子等都有影响,因而生物体内的电子由于躯体结构的缘故,遂与体外的电子不同。如此一来,没有任何事物具有独立的实在,因为一切事物都是包含其它事物的有限位态而成的;事物处于互相关联的共域中,事物的细节必须放在整个事物系统中一起观察,才能见其本来面目──实在就是体现过程。

    机体论强调事物之相互影响,「心」﹙意志﹚改变「物」的原本规律,而「物」影响其它事物的发展并反过来带动「心」的运作。机体论使得心灵获得肯定,价值得到证实,「超越理性范畴的是,那些事物深处神秘莫测的细节,人们可以预期旭日东升,但是风却可以来去自如,」怀德海说:「文明如果不能超脱流行的抽象概念,便会在极其有限的进步之后限于瘫痪。」﹙注十四﹚

    注十四:<科学与现代世界>页3─5,页21与页90,怀德海着。

    后记

    ──「当我死前,我会向世界宣告:『我曾经爱过!』──这是唯一我没有遗憾的。」──托尔斯泰

    ──当我站在世界的脊顶,我想到的不是自己而是别人,我是为着别人的缘故,才活在这地球上。

    在数世纪的流程里,人们绕了一大弯才真正发现到,原来我们过的是一种极端而不平衡的生活,对物质的重视,对理性万能的强调,对道德至善的追求,已经使我们丧失活泼和与自然间的和谐感。一方面,我们把自己塑造成「生活的机器」,而忘了我们是可以选择快乐的生命体;在另一方面,人类的自以为是与自然相互冲突。这两方面令人们无法重返自然,这种分割,同理智与本能的分割,是同样尖锐的。

    虽然现代哲学,尤其是生命哲学,弥漫着悲观的气氛──绝对的不复在,现象界与实在界的分离、标准的失去与对死亡的恐惧──但换个角度来看,绝对的不复在可以使人们不必汲汲于唯一的目标,了解理性的限制转而重视经验的体认;现象界与实在界的分离使人们了解自己的有限,在自然面前虚怀若谷;标准的失去,正可以让人们多元发展,创造各自生命的丰富感与多样性;对死亡的恐惧令人们更珍惜「现在」,更珍惜生命里的甜蜜与真爱。

    对生命而言,什么是真正的实有呢?齐克果和尼采都强调:每个人只有通过自己的努力,通过和各种同化相对抗,通过孤独和痛苦的内心体验,才能成为真实的个人。

    「艺术不是为了摆脱苦难,而是为了更深切的体验苦难」,「更深入地使全身心沉入那冲突、**的苦难之中,它不是让人明白自身的悲剧,而是让人在一个虚拟的幻象中亲身经历自身的苦难」。快乐就是成为你自己。

    读者可能在怀疑为什么笔者把主题转到「生命」上来呢?哲学、科学与认识论都只是工具而已,笔者所真正希望看的是,人们能够借着这些工具,体验到生命──人真正应专注的对象──的全部与价值;借着这些工具,更了解自己与世界的关系。即使痛苦也是甜美的,或许托尔斯泰的这番话才是伟大生命的全部感受。
未分卷 对于「残形宇宙学足以推翻大霹雳学说!?」之响应
    对于「残形宇宙学足以**大霹雳学说!?」之响应

    吴文成

    2001,8,11

    针对「残形宇宙学﹙FractalCosmology﹚足以**大霹雳学说!?」﹙原载于http://www.fortunecity.com/roswell/minnetonka/358/cosmo2.htm﹚一文,做出响应之前,笔者想先试图对碎形做一些描述。﹙文中,我以「碎形」代替「残形」﹚

    约七O年代左右,数学家BenoitMandelbrot在一篇几乎算是他思想转折点的论文「英国的海岸线有多长?」中,发展出了新的维度观念──几何学:碎形。

    三十年间,碎形几何,与混沌理论,复杂性科学共同汇合,试图解释过去科学家们所忽略的非线性现象,与大自然的复杂结构,把触角伸入,除了物理、化学之外的生理学、经济学、社会学、气象学,乃至于天文学所谈及的星体分布。

    摇身一变,碎形几何已经变成了主要能描述大自然的几何学了。这些研究开拓了人们对于维度、尺度、结构的新看法,笔者大致归纳如下:

    ◆碎形具有分数维度:不同于整数维度的一维线段,二维矩形,碎形所具有的维度是分数的,例如无穷扩张三分之四的卡区曲线,其维度是1.2618。

    ◆碎形具有尺度无关性:对于「同一个」碎形结构,以不同大小的量尺来量度「可观察的区域」,碎形会具有一致的碎形维度。例如,如果我们不同程度地放大或缩小MandelbrotSet,我们会发现图形的复杂度,或折迭程度,或粗糙程度并未因此而改变。

    ◆碎形具有自我模仿性:对于「同一个」碎形结构,自我模仿就是尺度一层一层缩小的结构重复性,它们不仅在越来越小的尺度里重复细节,而且是以某种固定的方式将细节缩小尺寸,造成某种循环重现的复杂现象。

    ◆碎形代表有限区域的无限结构:例如,卡区的雪花曲线,是一条无限长,而结构不断重复的线段,被限制在最初三角形的正圆区域内。例如,原本是一固定线段的ContorSet,最后变成一系列数量无穷,但总长度却为零的点集合。

    ◆碎形隐含一种整体性:我们可以从某一尺度的碎形,来推知另一尺度的「同一个」碎形的大致样子,这意味着一种整体性,小细节的倾向可以透露大细节的倾向,大细节的丝毫改变可以令所有小细节全面改观,再造成整个碎形图形的变化。

    ◆碎形是观察手段的相对结果:回到Mandelbrot的那篇论文「英国的海岸线有多长?」,作为碎形结构的海岸线本身,在某种意义下是无限长,但是对于不同的观察者而言,海岸线长度却端视其手中的量尺﹙不同的观察手段﹚而定,Mandelbrot说:「数据结果是依观察者与其对象而改变。」也正是这个观念,才促使他发展出不同于过去科学家的维度量度的新理论。

    ◆碎形是非线性动力过程的结果:大自然的外貌、结构是非线性动力过程所造成的结果,我们也只能在非线性现象中,才能找到碎形的踪迹,于是碎形几何与非线性动力学有着密不可分的关系。

    莱布尼兹﹙Leibniz﹚曾想象,一滴水中蕴含了整个丰富的宇宙,而宇宙又包含了水滴,以此无尽循环下去。就像是当精虫被发现时,我们可以想象,每一条精虫代表具体而微的人。但是精虫并不等于尺度缩小的人啊!我们虽然可以从一粒沙窥探世界,但是一粒沙却仍旧包含不了整个你所正看到的、你所想知道世界啊!

    倘若,我们企图把不同维度的碎形﹙例如卡区曲线、皮诺曲线﹚看做同一种图形,那是对碎形几何的误解;倘若,我们企图把原子核结构、分子结构、细胞结构、人体结构、星系结构、银河结构全部看做尺度无关性,与彼此有自我模仿性,那是对碎形几何的夸大了。尺度无关性,与自我模仿性必须放在「同一个」碎形结构中来论述,才能得到理解,如果是把不同的碎形结构放在一起讨论,就算它们彼此之间真的是有类似的尺度等级关系,但是这样的讨论并不是在讨论「碎形」,也不应被称做「碎形宇宙学」,更不用说它是否**大霹雳学说了。

    对于该文,笔者的其它看法如下:

    1.文中提及「仙女座银河从宇宙诞生以来,都还没有公转一次过,这说不过去」、「银河在本宇宙中无法﹙完成﹚公转,但这是与事实相矛盾的」,就算它们都无法完成公转,也不会跟什么「事实」相违背,而且「无不无法完成公转?」,不是大霹雳学说要解释的事﹙大霹雳学说是解释宇宙初诞生的时空变化,至于诞生后的宇宙发展问题,目前科学家们莫衷一是,尚无定论﹚,也不是所谓的「碎形宇宙学」所能提出答案的。

    2.文中提及「本宇宙和粒子实质上是相同的,本宇宙在每一个包含另一本宇宙的粒子中不断被复制着,人类身为本宇宙的一部份,我们可以假设在人身上也可以发现残形宇宙,也就是本宇宙是一个巨大生物的一个粒子,在我们体内也有无数个包含宇宙的粒子,每个粒子都是个完整的宇宙,并居住着超级微小的智慧人种」,「如果我们测量巨大生物及我们体内的元素,且显示两者的比例一直是常数,那么很有可能这巨大生物和我们结构相同」,前者无法只靠后者来证明,例如乒乓球、棒球、篮球,也有常数比例,可是不同球是用不同材质做的,而且如果说乒乓球里有另一个我在打篮球,那要有更多的证据才能说服笔者。

    3.至于,尺度的差异是否可以推论出时间量度的差异,笔者无法评论,也许大人与小孩在时间量度上有所差异,但是要怎么实验呢?不同坐标系的时间量度要如何实验与比较呢?

    笔者支持该文作者的企图心,只是该理论想要解释与涵盖的范围实在是太广大,需要的是更多的证据与实验,更扎实的逻辑推论,才能说服人们。

    每个人对于宇宙都有很多不同的想法,例如,作为信仰的那部分,我认为宇宙是整体互通的、心灵与物质间具有某种机制、创造以某种方式作用着但是这些很难证明,可是笔者也希望自己不要否认,毕竟真理的可能性,会让人们往前看去。

    所以,笔者仍是支持该文作者的企图心。

    原载于:http://residence.educities.edu.tw/sinner66/think/part_1/reply/page.htm

    首页:http://residence.educities.edu.tw/sinner66/

    作者E-Mail:Sinner@mail.iem.NCTU.edu.tw
未分卷 科学与信仰的对话
    科学与信仰的对话

    作者:psb

    前言

    形上学和科学的交互作用,千百年来一直是振奋人心的话题之一。哲学家和神学家在这个问题上已经耗尽了精力;如果信仰真的是起源于惊奇之感,那么即使是在今天,这样的热情也未丝毫减退,随着时代不断的开展,越来越是澎湃汹涌。这个形上学和科学——或者说是信仰和科学——的冲突,挟着二十世纪科技巨大的成就和二次世界大战的阴影,将这个问题的内涵和深度推上了无与伦比的高峰。

    我们的确何其有幸,生长在二十世纪:这是一个翻天覆地的时代;是个人类有能力上天下海、凿开大地、迈过河流、升到太空;是一个人类用自已的智能初次掌握生命的奥秘,有效的增长人口到以前想都不敢想的程度。宛若圣经上所说:『生养众多,遍满地面,治理这地。』从生命的奥秘到物质的奥秘:小到原子的影像,大到无远弗届的星云,人类已经有了一套强而有力的方法去说明这些物质的一举一动。

    新墨西哥州罗沙拉摩斯上原子闪光的明灭、第一台计算机的问世、登陆月球、复制羊的诞生科技无所不在,也没有人认真想要去对付它,连反对科技的人都不由自主的使用科技的产品。而神学,这个曾经是一切哲学中心的学问,似乎越来越缩在一个不起眼的角落,乏人问津。

    神学终结了吗?

    以往一切信仰中的丰丰富富,是否注定要在二十世纪科技的光辉中黯淡下来;就如发明了飞机大炮,弓箭就注定被放进博物馆:仅供观赏。神学终结了吗?对某些基督徒而言,这是一个日夜啃啮不已的问题。随着世俗化的力量越来越强大,道德礼教纷纷失去了活力,千奇百怪的现象不断出现,『渎神』成了日常性的节目,基督教只成了『众多』宗教中的一支这些基督徒回想过去美好的时光:那是一个神学凌驾一切的年代,教会在地上有能力有权柄的时代,他们想要呼吁社会大众返回自然,回归到他们所想象的乐园。

    然而真正的现实是:没有人能回到过去。我们对自然的看法无论如何转变:转向多样性、暂时性、复杂性,都再也不可能再转回过去那种基督徒缅怀的时光。在这些基督徒的眼里,那时所有的知识都被神学所含括,所以在知性上不会产生**,也不用费心去选择。然而这种统一究其根底是一个僵死的统一,一种知识的独断论。在强制的统一下所带来的结果不外是扼杀了知识的自发的创造,这种知识型态带到现在所引发的破坏会比建设还要大;科技充沛丰盈的动力不可能被这种企图所阻挡。

    但是神学真正的活力也才方兴未艾。

    

    本篇文章是从学理工的基督徒角度出发,着眼于种种自然科学的进展以及这些进展对知识论和信仰的交互作用。以科学的范围之广,一篇文章根本不可能一一论及,一些专有名词也无法详细解说,而论证上也必然不是全然令人满意的。但对踏上这条路的人想必是能够心领神会。本篇文章是写给那些尝试思考、又愿意聆听的人;这条思想之路曾经吸引了无数的人投入,而且还将会继续下去。

    没有边界的形上学

    为这个纷纷乱乱乱的世界找一个理由,一直是哲学家赋予自己的任务,经院哲学家为思辨的过程绞尽了脑汁。在这里,一切的现象都被带到了充足理由律的要求之下——所有的存在都是有原因的。如果充足理由律的要求不说话,那么一切的思想都不可能,一切的逻辑连贯都不可能,所有的现象就只不过剩下了一团杂多混沌。早期哲学家的最高成就,就是在这团混沌中找出了秩序,用艰苦的思辨去尝试区分出什么是本质的,什么又是附随的;什么是中心的,什么又是边缘的;什么是暂时的,什么又是永恒的。借着种种这样的定义,人的理智终于可以找到一个安身立命之所——找到了理智自已存在的理由。希腊哲人所投注的心力委实可敬可佩。

    然而对这世界的抽丝剥茧的过程却像是一个永无止境的任务。在哲学中,他奇怪的表现在不同的哲学派别对彼此学说的攻击和新学说对旧学说的拒斥上。这些哲学家逐渐觉察出:无论他们用何种方式逼近这个世界,总是有些终极原因是这些思维无法到达的。恰恰好在各种论证中,竟然许许多多重要的问题不约而同的指向这些终极原因;这个包在无穷的迷雾中,没有边界的形上学领域。

    在经历了几个世纪的思想激荡后,基督教的兴起适时的填补了这个空隙。藉由神创造世界的主题,终极原因似乎一下子变的秩序井然——各种的价值和现象,在圣经的论述中森然罗列,没有什么是不能用圣经来说明的-至少在他们的看法中是如此。再经由阿奎那的整理和登高一呼,整个的神学形上学架构就此大成,独领风骚达几世纪之久。于是,形上学的问题似乎就只变成了如何更细致的解释圣经的内容--直到牛顿的破天荒的发现将局势整个翻转过来。

    认识论的丕变

    当牛顿引进了微积分来精巧的解释运动和天体现象时,同时代的人是惊叹的。三个简单的运动方程式加上了数学手法,将最小的单摆和天上月球的运动联系起来了!那么不起眼的方程式,写起来还不到一张纸,Newton,竟然规范了天上地下一切的运动,这个发现还能不惊人吗?他们当中大概谁也不会想到:这种引进的后果,竟是将他们价值观中心的神学思想打入冷宫。但他们那时已经隐隐约约的感觉到:原来有一些现象不用圣经,也可以解释的很好;甚至更好!

    牛顿对自然科学的贡献我不拟多所着墨,一般的书上说的太多了。我只强调牛顿的贡献对神学的影响。藉由牛顿的成就,决定论的观念被引进了对自然现象的解释,数学的手法被引进了对自然世界的规范;数学终于从古代真善美的领域中下凡到『人间』来展现他独特的魅力。从某种意义上来说,神学与自然科学都是尝试用一种统一的观点去理解他们所看到的现象,只是在牛顿的典范之后,数学的技巧取代了纯粹文字论证的技巧,带进来了使用数学方法后的明晰性,而整个研究自然科学的方向,也在这时候与纯哲学正式分道扬镳。

    也许数学方法引进自然科学后的最大魅力是在于:终于有了一个人类梦寐以求、独立于各家各派的理论。每个人的思想喜好或有不同,但是二加二总不能等于五吧?数学带给了自然科学某种难以言喻的融贯性、完备性、和简明性。科学藉由方程式的帮助,终于觉得自已可以玩弄自然于股掌之间。

    当然,方程式本身不是真理。但是方程式所带给人们的理解是真理,这似乎变成了这个世界不容置疑的法则。穿过方程式表面,直入内部的奥秘,整个的自然界可以被人类所能理解的法则写下来。各个不同流派和和各种方法的所追求对知识最高的认识和掌握,在数学的柏拉图天空中,终于集其大成。

    异化的自然

    只是在牛顿的理论中,却未曾对人类的自由留下一丝一毫的余地。当然了,那时的科学家们欢欣的试验新的典范,根本不会有人去烦恼这个问题拉普拉斯甚至说:只要给他所有粒子的位置和运动,他可以算出这个宇宙过去未来所有的状态。有一次拿破仑问拉普拉斯,在他的理论中上帝占什么样的位置?拉普拉斯回答:『陛下,我不需要这样的假设。』

    狂妄吗?或许。这是一个科学家在他那个时代,在地上的君王面前毕恭毕敬的否认天上的君王。也许在他对拿破仑谦卑的同时,他也暗暗意识到其实并不是每件事都在他掌握中的。但相对于他所受到的自然科学熏陶,这并不奇怪。牛顿的方程是决定论的——不只是在方法上的,更是在形上学领域的;一个粒子的运动唯一只决定于他所受到的力和初始条件,除此之外,别无其它。(这样的精神也延续到现在:如果有人的论文宣称某种自然现象是由于某位『上师』或『逝去的亲人』所引发,期刊的编辑委员大概是劝他参加『鬼话连篇』,并且客气的将稿原封送回。)不管后来的牛顿体系又加了多少令人目眩的数学方法观念和技巧,不管由拉格兰吉和汉米尔顿所引进的运算体系和微分流形是如何的丰富华丽,逻辑加上数学毕竟不能推出牛顿的前题所不薀涵的东西——人类的自由意志。

    很显然的,如果牛顿的决定论是正确的,那么人们对自由的看法就全部是谎言,因为连那个自以为是自由的念头都只不过是被决定的。这对黑格尔的哲学也是个巧妙的讽刺:并不存在什么神秘的世界精神辩证的发展,只存在牛顿相空间中一条早已决定好的轨迹,一条规规矩矩的世界线。而在这种世界中,自然科学所剩下的工作,除了『玩弄小数点以下的几位数』,又还能剩下什么呢?

    科学的革命

    随着牛顿典范的完善和渐渐精确,这个体系逐渐成熟长大到变的无所不包,世界最深入的奥秘呼之欲出。十九世纪末叶吧,开始有人抱怨牛顿实在太幸运,把所有的物理定律发现完了;接着一九○○年,克尔文爵士乐观的宣称所有的物理只剩下两个实验的结果还未解决,但『只是弹指间事』。任何其它学科对物理的质疑都被反驳的七荤八素。物理学家纷纷转行,觉得这们学科可能已经没有什么进展,古典物理似乎再无抗手,即将千秋万载,一统江湖。

    但是且慢!那两个实验呢?当然了,这就是近代物理史上鼎鼎大名的『黑体辐射问题』和『迈克生、莫利实验问题』。这两个实验的后果,一个产生了量子力学的前身,一个导致了相对论的产生。这两个『覆盖在物理学上的云彩』不但没有消退,反而成了摇撼古典物理根基的狂风。从那之后算起不到三十年间,牛顿的物理成了古典物理学,退出了物理研究的核心,代之而起的是近代物理上两大无可匹敌的高峰-相对论以及量子力学。这是倚天剑和屠龙刀的故事,毕竟能够抵挡古典物理学活力的,也尽尽只有近代物理学的锋锐。

    一开始物理学家并不见得都是甘心乐意的相信相对论和量子力学的,更别提一般大众了。这两门学科的中心观念是如此的远离日常直觉,用以理解和说明的工具是一般人更无法消受的数学技巧,(上帝是数学家?)以致到现在也不见得有多少人能弄懂这两门学科,数学的艰涩使许多人望之怯步。奇怪了,到底是什么先验的理由让人要弄懂自然非靠数学不可?这可能是许多人理直气壮不去了解近代物理的理由。但是即使是那些已经掌握了数学工具的物理本科系的人而言,这些观念,当初也足够将他们弄的晕头转向而有余了。

    在古典物理的体系中,观察者不假思索的假定有一个客观实在的物理世界和绝对时间。时间和空间是先验的,是自明的。康德花了六十年时间证明时空的先验性和人认识能力的关联。在古典物理看来,没有这些假定所有的推导就不能继续下去,而人如果测量不精确,那是技术上的问题,和这些假设无关。测量和观察都是和光有关的,如果光不是无穷快,你如何去定义一个远处地方的『同时性』呢?相对论所展开的思考,开始了对古典物理学的『绝对时间』观念开始了毫不留情的批判,这为本世纪天才的物理学家爱因斯坦所完成。相对论完全否定宇宙间有一个绝对坐标系的可能,在坐标系与坐标系之间只有光速是常数。但是相对论骨子里还是决定论的,是承认客观实在的。这个客观实在即使是以不同的语言在讲述和定义,也仍然是不受观察所影响的。

    然而量子物理的开始,正式对所谓『客观存在』的可能性开始最严格的质疑。测量的精度有没有限制?如果有,假定一个我们事实上不可能观察到的物理结论(比如说一个无穷精确的初始条件)有意义吗?回答这个问题的是海森堡,结论是:没有意义。观察的动作事实上已经改变了系统。按照量子物理,态向量的缩减一定和观察者观察的动作有关。如此一来,只剩下了被观察者和观察者之间的相互作用有意义。比较起来,量子力学引发的是一场深刻的多的革命。在这场革命之中,不只是物质现象,连观察者的意识-人类最深的神秘-也被包括进来了。

    物理的对象受到观察者所改变?这简直是不可思议。爱因斯坦至死都不肯接受物理对象不是客观存在的事实。古典物理所树立的客观知识论体系是如此的深入人心,而他的后辈——近代物理竟然又重回主观的怀抱。但常识宣布为废话的事情,在微观世界里偏偏不管用——而且还是每次都不管用。即使有些科学家心不甘情不愿,但是当从理论一直推出奇奇怪怪的现象,而实验跟在一直跟在后面证实所言不虚时,他们又能如何?就像许多人搞不清相对论是如何将质量和能量等同在一起的,但是当广岛和长崎上冒出了史无前例的火花,他们也只有乖乖承认是自已不行,不是别人不对了。

    曙光的明灭

    『比较起来』,海森堡说:『本世纪的物理学家对待神学家的态度,比起上一世纪,是好的多了。』在客观性的神话粉碎之后,科学家也终于不得不承认,其实他们最终也是抱持着某种形上学的理念。爱因斯坦也谈到:「最终是理论决定什么是有意义的和可观察的」,虽然他相信的仍是斯宾诺莎的上帝;对哲学而言,这样的论调绝不会是不熟悉的——又是知识论的论证。理智的探索终于又回到了原点——但这次是以一种更深入的方式转回的,当初由牛顿代表的古典物理岔出去的方**,如今又被硬生生的逼回到了知识论的神秘面前。

    量子物理的出现使存在重新成为问题,使真理重新成为问题,使『知道』重新成为问题。如果说创世纪让科学家觉得荒谬,那因应态向量缩减产生出来的多世界理论简直是让人笑破肚皮,而波姆的隐变量理论又一直得不到证实。(也许去先发展知识论上的测不准原理还比较快一点)而科学家无奈将很早很早以前形而上学家所思考的东西又重新捡拾起来思考了。(这有点像是科学辛苦的爬上知识的顶峰后,赫然发现:上面早已挤满了形而上学家!)

    然而这并不是意味着物理学家开始向哲学家求助,本世纪初期那些物理学家鬼才般的物理直觉,不是任何哲学家和神学家所能逼近的了的。我们仍然看到物理学家和哲学家相互攻击的例子。(其中最著名的也许就是费曼,他连在经典教科书中都不忘损一下哲学家)物理学家和哲学家一旦跨过了专业的领域是显的如此的无能,以致专业的哲学家常常是糟糕的物理学家。一九二二年在巴黎哲学会上发生了决定性的一幕,柏格森试图从哲学的观点捍卫时间的多重性原因,爱因斯坦答的很干脆:他拒绝所谓『哲学家的时间』,生活经验救不了被科学否定了的东西。而温伯格,在听到有别的科学家因为证明有上帝存在而得到一百万美元时,抬头一笑,阴森森的,说:『我倒想问问有没有学术机构愿意提供一百万美金给证明没有上帝存在的人。』

    详细说明这个物质世界存在的方式,本来就是物理学家的任务,用他们的规则和他们斗法,无异是找迈可乔丹打篮球;物理已经达到的内涵绝不是一蹴可几的,在这个范围内他们也是无可匹敌的。只是他们慢慢的觉察出:无论他们怎么进行计算,总是有一些东西不断的溢出他们的算式之外;那些在计算的同时被他们排除在外的现象也许是物理不愿处理的,但绝不会是不重要的;生命不能被计算,正义不能被计算,爱情不能被计算,价值不能被计算。即使今天物理发展到顶点吧,比方说终于有天才物理学家将所有的理论用弦论统一起来了,我们还是可以问问:那又怎样?能够统一说明所有物理现象的最终理论有能耐说明一切的生命现象吗?如果不,他又凭什么自称是最终理论?

    物理上的最终理论统一的只能是物理上的现象,他无法含盖人文的部份,就如他无法计算出自身的由来一样。就是在这一点上,人类所有的价值观全部爆发出来了。一个人吃人的世界,和一个无血无泪的世界,会违反那一个自然定律呢?一个贪官污吏当道,千百万人头落地的世界,不也是很『符合』量子力学和相对论吗?近代物理的世界再深遂迷人,曼德布洛特集合再富丽堂皇,对人们的苦难能有一丝一毫的响应吗?多的是有人打个科学的名号行杀人的事实,拿着达尔文和马克斯主义的鸡毛当令箭。如果生物和历史演化的『铁则』应用在社会上,那我要问:消灭『不良品种』何罪之有?不过就是替『天』行道。这个『天』不过问谁『有资格』判断谁是『不良品种』,他只让事情就这样发生了。那希特勒何罪之有?**东何罪之有?替『天』行道何罪之有?

    当物理学家一跨入价值的领域,他也成为了糟糕的哲学家。也许近代科学真的满足了人们在理知上某些方面极其精巧的需要,但是在其它方面他甚至显得更无能,而且就因为『科学』的名号是如此的蛊惑人心,他所引起的破坏力更是威力惊人。如果历史上自然科学曾指出了神学不能达到的界限而沾沾自喜,逼神学交出知识的领域,那今天指出了自然科学无力处理的对象时,自然科学又该如何呢?

    科学终结了吗?
未分卷 科学哲理 Philosophy of Science
    科学哲理PhilosophyofScience

    刘大卫

    何谓实验?原理?说明?自然法则(定律)?

    本段讨论是以〝PhilosophyofScience〞(byDelRatzsch,InterVarsityPress,USA,1986.)一书为根据。

    Ⅰ定义

    自然科学即探讨并研究

    1.凭经验的(empirical):假如可以,就做实验。

    2.客观的(objective):公开的。

    3.合理的(rational):常常是可计量的。

    自然科学必须对自然界做两个基本的假设:

    1.在时空上具有一致性或经常性。

    2.是人可以理解的。

    FrancisBacon(1561-1626)提出从事科学研究的正确方法:

    1.收集资料、数据(collectdata)-凭经验的。

    2.在没有前提的情况下加以组织-客观的。

    3.归纳得出原理(induction)-合理的。

    这些观念是现代科学的开端。可惜Bacon本身并没有从事科学的研究,而且他的方法是不可能的。我们必须以某些理论为前提,去引导资料的选择与组织(这是凭经验得来的吗?)。归纳需要想象力与创造力,并不是纯逻辑的(这还算客观吗?)。有许多理论都可能与这数据相符,我们必须根据某些前提为标准,来选择其中一种理论(这样合理吗?)。如此说来,是否意味着科学不是凭经验的、客观的、合理的呢?

    Ⅱ发展

    Ratzsch在书中讨论到许多探讨科学的哲学家对科学的观点,这些哲学家试着让「科学是凭经验的、客观的、合理的」这观念落实,就是仍不放弃对这句话的信心。20世纪初期,他们的共识是:科学最后的根据仍是自然的观察,这就是「凭经验的」。较中立的科学家都是依据相同的资料,而科学界可加以检讨、重复实验(若可能的话)、并更改错误。这就是「客观的」。

    我们使用的演绎法(deduction)是从一般法则和最初状态开始推算出特定的结论。在事前,这样的演绎法算是预测,而在事后,就是解释了。我们只能够观察所有真实界中的一小部份,一个样本。我们注意到一些样本,假定这足以代表所有的真实界(一致性),从而想出一个理论来。等到我们在真实界从事更广泛的实验和观察后,这理论可能被证实,也可能被**。这就是「合理的」。

    但还是有一些问题,解释必须能够提出原因,而不单是预测;个人和社会的因素也会影响到我们的观察,及我们所选择的理论。此外还有一些其它的问题。

    ThomasKuhn于1962年发表了《科学革命的架构》(TheStructureofScientificRevolutions)分析科学史。对他最具关键性的概念,他称之为「典范」(paradigm):一套公认的、假设出来的标准思想、理论、及研究方法,譬如亚里斯多德或牛顿的物理系统。科学家平常不是去发掘新的理论,而是希望自己的研究数据符合现有的「典范」。观测来的数据大多与「典范」吻合,若有少数例外,我们就把这些归为「特例」(anomaly)。这些「特例」通常是被置于一旁,或是等以后再解决,因为它们被认为不具什么重要性。但若累积了太多的「特例」(多少才算太多?),则会使「典范」的可信性动摇。这种情形,我们称为「危机」(crisis)。「危机」可能造成下列任何一种结果:

    1.修改旧「典范」,以便符合「特例」

    2.将「特例」搁置,回到原有「典范」,深信总有解决的一天

    3.「革命」(revolution),另发展一套新的、可接受的「典范」(如哥白尼以太阳为宇宙中心的天体观;牛顿和伽俐略根据实验、数学发展而来的物理学;生物学的进化论)。

    Kuhn是根据「观察」来研究「科学」,而非根据哲学!照他的说法,科学到底是不是凭经验的、客观而合理的呢?Kuhn并不认为自然界和自然律都取决于心理因素和社会因素。然而,有些人确实有如此极端的想法。

    Ⅲ现在

    目前的科学界承认对「凭经验的」、「客观的」及「合理的」仍无法准确地下定义,但却仍相信它们是有意义的概念。

    「经验的」数据来自于一外在的自然世界,我们不能强迫大自然来符合心理学和社会学因素对我们所形成的观念(伽利略的观察,Michelson-Morley的实验,原子的结构,太阳的微中子等等),所以,当有人说「所有科学是心理学和社会学影响下的产物」,我们认为这样的说法似乎是不合理的。

    「客观/主观」是一种程度的问题;虽然没有完全客观的数据,但对所有的观察家而言,某些数据是一样的,而且几乎是完全客观的(如仪器的读数,星球的位置等)。

    「合理」是无法定义的,而且有时整个科学界是错的。不过,要求具有正确性、一致性、广大性、简单性、促进性仍然是对的。

    一个科学理论只是个正确预知的游戏(操作主义)(operationalism)或是真实的(现实主义)(realism)呢?似乎有个「不同程度的真实性」存在。例如,我们很难否认行星、原子、元素、分子、遗传因子、细菌的存在;而电磁场、能量作用虽不能眼见,似乎也非常真实;「夸克」(quark)未能直接观察,但间接证据却不断地累积着;「多度空间」、「其它宇宙」等理论,都有人提出,却无法观测,这些理论的真实性,至今仍存疑。

    许多人强调科学的不确定性,他们认为许多以往确认的「事实」,已被提出反证,所以他们推论:科学中没有一件事是确实的,所有理论早晚都会被**。这些人的看法并不完全正确,科学理论可依其确定的程度来排列。较为简易的理论,处理较小范围的现象,这被称为「模型」(如分子形状、化学反应步骤、现有记录及现有事物的历史起源),如此的模型总需要不断地改进及修正,而有时也必须完全丢弃,以较好的模型取代。然而较为重要的理论有着较宽广的观察证实范围,而且在新的明显特例产生时,不至于立刻被淘汰(如能量及动量守恒、遗传定律等)。怀疑这些定律的人,却希望别人能接受他们所提出哗众取宠式的理论,他们自认他们的理论是毫无疑问的!

    科学革命并未淘汰掉重要的理论,而是将这些重要理论放进崭新的、更宽广的理论中。爱因斯坦的理论同意牛顿关于速率远小于光速的定律,宇宙飞船仍遵照着牛顿定律航行着。我们不敢说这些理论永远没有被**的一天,但目前仍无理由去怀疑它们,而足以**这些理论的理由在短期内出现的可能性很小。

    Ⅳ归纳

    总结上文,基于Ratzsch的书的讨论到此。我们可以归纳如下。

    科学能用较深较广的叙述去「解释」一个现象:先有托勒密的地球中心论,后有克卜勒的太阳中心论来解释天空中行星的运动,然后有牛顿的万有引力和运动定律解释,再有爱因斯坦的广义相对论去解释万有引力,但为何有质量、力、空间、时间呢?科学永远有一个最深层的解释,而这个解释只是「叙述」和「尚未能解释」,当我们找到一个新的解释,即成为最新最深层的解释,所以永远存有一个目前无法回答的「为什么?」。

    科学有其极限,在此极限内,科学是重要而且正确的,它可以告诉我们有关宇宙和宇宙的定律,可以告诉我们利用自然的定律去推测许多宇宙的过去和未来,但它无法告诉我们宇宙和它定律的来源,我们不可能以科学来证明自然界是有规律的和可理解的,只能说「到目前为止这个假设是成功的。」

    我们没有理由相信「科学的极限就是真实世界的极限」。当我们说某些事是不科学的,不能说这些事就一定是不真实的、不可能的或不合理的,只能说是我们无法用科学的方法去理解。举例来说,科学无法告诉我们任何有关道德、宗教的真理、目的、人格、爱及美丽等等的本性。
未分卷 科学简史
    科学简史

    刘大卫

    在写这历史的时候,我承认较着重于物理和天文,这有两个理由。第一是我的背景是物理,从小学四年级我的嗜好就是天文学。第二是任何一本有关科学历史的书都强调这两个科目,因为它们是所有现代科学的根。

    Ⅰ.古代

    古代的巴比伦人、埃及人、和中国人至少在公元前3000年就有基本天文和数学,包括对天体的运动都有相当准确的了解和预测的能力。这可从他们的年历和其它的记载看出来。

    在古典希腊人当中我们可以用杰出思想家来代表,像「亚里斯多德」(Aristotle,公元前350年)、「阿基米德」(Archimedes,公元前250年)等人。中国在同样的时代,也发展到相同的程度。他们有生物学、物理、化学、几何学的基本观念。

    亚里斯多德的物理学是古典希腊人的最高科学成就,也是对以后欧洲文化的最大影响。我们要很简短的讨论这个题目,也要特别注意前提或假设对结论的重要影响力。

    亚里斯多德的物理学的第一个假设是「作用力造成运动速度」。这是建立在日常经验上。若你看到一个东西在移动,你就会寻找一个推动它的东西。当没什么东西推它时,它就会停止运动。有少数的现象似乎是例外,譬如说,拋物体能飞在空中,却看不见有什么东西在推它。但这也可以想办法来解释,只要说空气从拋物体的前面移开,再跑到后面去推它。

    第二个假设是「地球是宇宙的中心」,这就是「地球中心说」。这也建立在我们看到的所有东西上。天空看起来是一个以地球为中心的球面,而且所有的东西都绕着地球跑。物体很自然的不是往地球走,就是背着它走。

    第三个假设是有关物质的成份。亚里斯多德的化学很简单,他说地上的东西是由土、气、火、水这四种元素组成的。用这个理论他们就能解释当时所观察到物质的属性和变化。

    亚里斯多德说天体(太阳、月球、行星、恒星)是由另外第五种元素「以太」(ether)组成的,跟地上的物质不同的是它永远不变、完美。所以天上会变的东西,像流星、彗星、新星都在天空之下、在地球大气层空气中,而不是在恒星和行星中。以太的自然运动不是往地球的直线运动而是绕地球做等速圆周运动,自然形状也是光滑的球形,因为球或圆圈是最完美的形状。

    亚里斯多德为他的理论体系提供了五种证据。

    第一、我们没有地球在动的感觉。当我们走、跑、骑马、坐车或船,我们有运动的感觉,但我们在地球上没什么感觉。

    第二、有甚么作用力能够推动地球?!若说地球在动,那要解释为什么在动,就是说需要有一个推力。谁能想象有一个那么大的力能推动地球?

    第三、没有风。当我们走或跑就会感到有风,假如地球在运动就应该有风,但没有。

    第四、没有看的出来的视差,天空没有呈现任何因为地球跑到另一个地方而导致的变化。比方说,如果地球每一年绕太阳走一圈而不是太阳绕地球走,那一定会在不同季节使星星有不同的外像,但并没有。

    第五、人类是宇宙的中心点,因为我们是宇宙中最高、最重要的部份。

    我们现在知道亚里斯多德的整个系统都是错的,所以他的根据也是错的,但我们不能笑他,因为假如我们也生活在他的时代,我们会有不同的结论吗?基于他所知道的和他观念上的假设都头头是道,任何与它不同的想法就是不合理。所以在他之后将近两千年,才有人能提出另外一种理论体系,来回答亚里斯多德的五种证据。

    住在埃及亚里山大城的「托勒密」(Ptolemy,公元后150年)延伸了亚里斯多德的系统。他发明周转圆圈(epicycle)的观念,就是说用很多层周转圆来解释行星、月球、太阳的复杂运动。这些天体所呈现的运动不是等速圆周运动,反而会快会慢甚至于偶而会往后退,亮度也会有变化。Epicycles是圆圈上的圆圈,像有一种机器使这些天体在天空行走。托勒密自己大概不是真的认为天空中真有这样一套机器,而只是把天体的运动分析成这些圆圈以计算未来运动的工作。但后来的人认为这些圈子是真的,是由一种透明的材料组成的。

    Ⅱ.中古时代

    过了一千多年欧洲没什么值得提到的天文或一般科学方面的进步。最接近科学研究的就是炼金术,但这是一种错误方向,是很迷信的科目,想要寻找把便宜的金属变成金子的魔术,或医治所有的病而永远长生不老的药,或找一种万能溶剂用来溶化所有材料(但据所知,没有人想过这溶剂可以放在什么容器里!)炼金术倒还是有一个益处,就是累积了很多有关化学反应和特性的经验和资料。

    最大的进步在阿拉伯世界,阿拉伯数字和代数学发展出来了,跟以前很不方便的罗马数字比起来真是很大的改进。他们也发明「零」字。这都提供对以后科学计算不可少的数学观念和方式。

    在欧洲「多马亚奎纳」(ThomasAquinas,1225-74年)把亚里斯多德的哲学和天主教会的教义合并了,制造了一个新的思想体系。这都变成很多世纪以来天主教会的正式教义。天主教会坚持要所有的基督徒接受教会所有的教义,不但包括从圣经来的,也包括从传统和亚里斯多德来的。若有人表示不同意其中任何一条,那可能会遭到很严厉的处罚或虐待,甚至于被杀。

    Ⅲ.天文学的革命

    到了1500年托勒密的epicycle系统,为了要符合所观测到行星的位置而受到很大规模的调整,圆圈的数量增加到八十以上,据说有一个国王提议说,若在创造的时候他在场,就会建议天空的创造要简单一点。住在波兰的「哥白尼」(NicolasCopernicus,1473-1543年)研究天文以后就看的出,若epicycles系统改成以太阳为中心,那会使计算更简单更准确。这就是说太阳是中心而地球不是,地球是绕太阳走的。他计算了从运动中的地球来看别的行星所在的位置。这跟亚里斯多德的教导,也是天主教会的教导,有重大的出入。哥白尼只敢说这是效率较高的计算方式,连这也等到他知道快要死时才敢发表。但地球在走也是真的吗?他的一些间接的话好象暗示着他是这么想,一个理论这样简单又准确,应该是离真理不远,但他没办法回答亚里斯多德的五种证据。

    之后几十年中,哥白尼的理论逐渐传到欧洲学术界,引起很多不同意见。「泰革」(TychoBrahe,1546-1601年)因为在1572有一颗超新星出现,开始对天文学感兴趣。他用晚上不同时间的观测来证明那颗超新星比大气层甚至比月亮还远,所以是在行星和恒星当中的。他知道这是否定亚里斯多德和托勒密的理论,他想出一种以地球为中心的哥白尼式理论,想要把新旧两者的优点合并。他维持以地球为中心,因为这好象很合理,也是教会的正式立场,他像哥白尼一样说行星绕太阳走,但他说太阳和这整个系统都绕地球走。他从丹麦国王获得了允许和经费盖了一座天文台,准确观测行星运动达20年之久,特别注意火星。他的仪器比他之前的人的仪器准确,他的目的是要验证他的理论。在那几年当中他也看到一颗彗星,测出彗星在行星之间有非圆形的轨道,这又否定了亚里斯多德的话。

    泰革去世以前雇用一位助手-「克卜勒」(JohannesKepler,1571-1630年)。他把泰革的数据留下来,花了很多年来分析这资料。他已经被说服说哥白尼的系统是真实的,也试过按这立场来分析泰革的资料。他逐渐塑造出他很出名的「行星的三个运动定律」:

    *以太阳为中心的椭圆形轨道

    *速度遵守等面积定律

    *轨道半径和周期之间的关系

    这具有几种革命性的观念,当然一个是接受哥白尼的系统,说太阳是中心而地球是一个行星,像其它的行星一样绕太阳走。另外一个是轨道的形状,哥白尼还是用epicycles,但不管克卜勒在怎样调整他的epicycles,还是差一点点无法使它们符合泰革的数据。克卜勒对泰革的准确度有很大的信心,所以连很小的误差也不能接受。他终于放弃了圆圈,试用第二简单形状-椭圆,就很兴奋的发现,这样就成功了,计算跟观测完全符合。

    克卜勒的系统那样简单又准确,所以哥白尼的系统被大部分的人接受了,但克卜勒的定律只是凭经验,没有理论解释行星为什么要这样走。他不能回答亚里斯多德的五个证据,那还是一个困惑。

    「伽利略」(Galileo,1564-1642年)开始解决这困惑,他想出了「惯性」(inertia)的观念。这是说一个物体的正常状态不一定是静止不动,而是沿着直线做等速运动。我们平常看的东西若没受到推力就停下来是因为有摩擦力,若摩擦力减少,那物体要用比较长的时间减速到停下来。伽利略推理说,如果可以完全除掉摩擦力,那物体就永远停不下来。所以当我们看一个东西在走,不用问有什么力使它走,只有看它的运动改变才要问为什么。跟亚里斯多德不同,伽利略说作用力不是造成速度,他说「作用力造成加速度」。这就回答了亚里斯多德的问题,「有什么力够大到能推动地球?」,这就是问错问题。没什么力推动地球,简单说没什么力使它停下来,所以它继续走。这样也回答了亚里斯多德另一个证据,说没看到地球运动所造成的风。地球和大气层是两个一齐走。

    伽利略第二个大贡献是他用望远镜观看天空,在1609年,望远镜刚发明的时候开始,他用望远镜发现月球表面上有山、撞击坑和「海洋」,太阳有一直在改变的黑子。亚里斯多德说「天体是「以太」组成的,所以一定是完美、光滑、不变的球形」、但伽利略看到它们是不光滑的也会改变。他也看木星的四大卫星,另外一个中心!亚里斯多德说「任何东西都要绕地球走」。伽利略观察金星的形状和大小都不断有变化,表示它绕着太阳走!亚里斯多德又错了。最后,看任何方向,尤其是叫作「银河」的那条朦胧的光,他看到天空充满了数不完的星星和星团,不可思议的多、浩瀚而遥远!不只有几千颗固定在一个球面内面的星星,而是数不完的恒星在空中分散到很大的距离。这回答了亚里斯多德有关视差的证据。地球的运动没造成看得见的恒星的变化,是因为它们的距离太大,使得视差小而无法测出。

    到此只有回答亚里斯多德前面四个证据,剩下第五个,说「人类是宇宙的中心」。这不是科学化的词句,所以不能有科学化的答案。但伽利略还是没有一个理论能解释克卜勒的四个定律为什么是真的,行星的轨道为什么是椭圆形等。

    「牛顿」(IsaacNewton,1642-1727年)提供所需要的理论,有「万有引力」、「三个运动定律」和微积分。他发展出他的理论是在他23岁、1665到1666年在各大学因重大传染病而停课的时候,他终于在1687年发表他的理论。

    万有引力是任何两块物质之间的吸引力。地球的运动之所以往太阳转弯形成绕太阳的椭圆形轨道,是因为太阳势一个力作用到地球上。其它的行星绕太阳也是同样的原因。地球吸引月球、使它绕地球走。木星吸引它的卫星。这理论那么成功就完成了推倒亚里斯多德系统的革命。但我们必须注意,当回答一个问题就造成一个新的问题:「为什么有万有引力?」克卜勒描述椭圆形轨道,但没提供它们的解释。牛顿描述万有引力,用它来解释椭圆形轨道,但没提供万有引力的解释。

    伽利略和牛顿不只造成新的理论,而且是用完全新的方式来解释自然界。以前的解释都用逻辑、哲学和几何学,牛顿的定律给我们一套数学式时空理论,把宇宙机械化了,其中的事件都是预定的。

    十七世纪的另外一个很重要的事情是估计光速。在1676年,OlafRoemer研究木星卫星运动的记录,推论光线横过地球轨道的直径要22分钟。这不是很准,但误差不是很大。

    Ⅳ.十八世纪

    第十八世纪没发生新的革命。牛顿的理论变成很多人都知道也能了解的,也有很多新的应用和计算方式发展出来。哲学家和神学家觉得因为牛顿的定律解释了那么多事情,好象几乎没什么事情需要神来做,许多人也就开始偏向无神论。

    十八世纪末有一些很重要的发现。美国的BenjaminFranklin和欧洲的几个人发现静电。WilliamHerschel于1781年在英国发现天王星(Uranus),给太阳系增加一颗比土星还远的新行星。

    Ⅴ.十九世纪

    很久以来天文学家都在想,为什么火星和木星的轨道之间有那么大的空格,好象在那空格里面应该有多一颗行星。他们花很多时间去寻找它,结果没找到单独一颗大的行星,却找出很多小的,叫做「小行星」(asteroids)。意大利人GiuseppePiazzi在1801年1月1日,十九世纪的第一个晚上,发现第一颗小行星。

    天文学家已经知道恒星离我们的距离至少有很多光年。这是说我们所看到从恒星来的光线是走了很多年的路才到达我们的。但还没有观测任何一颗星的距离。当仪器终于发展到灵敏度够高到能测出那么小的夹角的时候,他们在1838年用视差测出最近星球的距离是二十光年以下。

    天王星运动观测的结果出现有一点偏离了牛顿定律所预测的。两个欧洲很出名的数学家就用这偏离的数据来预测比天王星还远有另外一颗行星,也估计它的位置。结果天文台在1846年发现海王星(Neptune)在所预测的位置。这就给牛顿定律很大的验证,表示这些定律真的是万有的。

    科学家也继续研究电和磁的现象,发现这两种现象互相有关系。在1865年Maxwell发表他的出名的Maxwell-s电磁学方程组。他的理论表示光是一种电磁波,所以将光学跟电磁学合并在一齐。

    化学家发现很多有关不同材料之间的反应的规则,但没什么理论能够解释这些规则。元素的周期表就提供了元素和化合物的观念。反应里面所观测到很准的比例,就导致「物质是由原子组成的」这观念。

    十九世纪末,科学家开始发觉有时候一些特殊的原子会射出带电的粒子,就推论原子是由带正负电荷的粒子组成的。这就表示「原子」这名称,在希腊文的意思是「无法切开的」,是错的,原子不是最小而不能切开的粒子。

    有了这些发现,就可以解释「天为什么是蓝色的」。这似乎是很简单的事实,事实上很不简单,为了解释它要知道天是什么,是空气,空气是由原子组成的,原子是由带电的粒子组成的。也必须要知道光和颜色是什么,光是电磁波,不同颜色的光有不同波长,也必须要知道光和原子之间有什么相互作用。

    热力学的观念和定律被发展出来。第一定律,「能量不灭」(conservationofenergy),是物理的最基本定律之一,应用到所有已知的现象。这定律说不能白吃午餐,不能创造能量,只能把能量从一种状态转换到另外一种。第二定律,「熵不减」(increaseofentropy),跟第一一样宽广,不只说没什么免费的东西,也说无法避免浪费,宇宙中能用到的能量一直在减少。任何物理系统的变化过程都要使系统的混乱性渐增。

    地质学的岩层研究逐渐发现地表的年龄至少有10,000,000年,不只是几千年而已。

    在生物学里一种革命性的新观念得到大部分的人的认同,1859年,「达尔文」(Darwin)出版「物种源起」,介绍进化论和天择的观念来解释生物的存在。这当然跟基督教的圣经立场有很大的差别。

    在遗传学有两个重要的突破。第一个是「孟德尔」(Mendel)的「遗传学定律」。虽然这是在1859年以前已经被发现也发表了,而且在达尔文的办公室有一份登载这篇文章的期刊,但他从未看过。他去世以后,有人发现那份期刊还是封住的。第二个,别人也发现突变的现象。

    光谱学的仪器和数据正在发展中。任何一种材料可以燃烧或加热使它发光,就可以用「光谱仪」将光分成不同波长。结果,各种化学元素和化合物都有它不同的光谱,这样可以得知一个未知的样品的成份。有了实验室观测而来的这种资料,就可以分析从天体来的光线。虽然我们无法走到行星和星球那边,却还是能够得知它们的化学成分。

    在十九世纪末,科学家都因为他们惊人的进步而觉得很很骄傲,科学好象「大功告成」,只剩下几个「小问题」他们还没想办法用那时候所知的物理定律来解释,但他们有把握这些问题过不久就会解决。这些问题是:

    Michelson-Morley实验,光速不会变

    黑体辐射光谱(blackbodyradiation)

    原子的结构、稳定性、线光谱辐射性元素所发射的α、β、γ辐射线

    光电效应,光和物质之间的互作用

    我们现在知道他们太过自信了。那些「小问题」在二十世每一个都导致了革命性新的发现。在1900年以前所知道的物理定律现在叫做「古典物理」,在二十世纪所发现的定律叫做「近代物理」。现在没有一个科学家敢预测说科学工作有做完的一天。

    Ⅵ.二十世纪

    在1905年,「爱因斯坦」(Einstein)在瑞士发表三篇文章:

    「狭义相对论」(specialrelativity):四度时空、能量-质量对换「伯朗运动」(Brownianmotion):原子和分子

    「光电效应」(photoelectriceffect):光的能量是量子化的

    这三篇中每一篇都是物理上历史性的突破。爱因斯坦的相对论是一个全新的时间空间观念,重新改写了运动和电磁定律。他对伯朗运动的分析是最先表示原子和分子存在的直接观测方法。他对光电效应的解释是量子物理的开始。这三篇文章是牛顿停课的那一年之后在新思想上最大的进步。

    在1915年爱因斯坦发表「广义相对论」(generalrelativity)有不变的法则,时间-空间-物质之间的关系式,这就对万有引力提供了新解释。

    在1909年,ErnestRutherford发现原子核,原子里面的一个小物体,原子的质量几乎都集中在它里面,正电也都在这里面。以后原子核的研究就发现两种新的力,弱力和强力。

    量子物理学源自于1920年代,成功地解释原子的结构和它们所发射的光谱。它基于几个基本观念,包括「波粒双重性」和「测不准原理」。从牛顿的时候,物质被认为是一个简单、准确的系统,但并不是。

    「电弱统一理论」源自于1960年代,把电磁和弱力合并在单独一个理论。这在往把所有分开的物理定律合并成单独一个理论的目标的路上,是又一个里程碑。现在物理学家正在寻找「统一场论」(GrandUnifiedTheory,GUT),希望强力和万有引力也能够包括在其中。

    高能物理从研究辐射性元素所发射的辐射线和宇宙射线开始。以后就作粒子加速器,发现很多新的粒子,当初令他们觉得很迷糊但以后导致现在「夸克」(quark)的理论,说很多粒子是夸克组成的。但按这理论,夸克是看不见的,不可能在那些包含它们的粒子的外面分开出来观测它们。从来没有这种理论,这就引起了一些很有趣的哲学问题。有一些理论也牵涉到「多度空间」,说可能在我们所看见的三度空间以外(或说四度,包括时间)事实上还有很多度,可能十度以上。这有什么意义呢?这几度空间是真的存在吗?我们所谓「真的」是什么意思呢?一个理论是什么?

    在1980年代有人发明「扫描穿透显微镜」,这就是第一次能够直接看得出个别的原子。

    在二十世纪末就看到「混沌理论」(chaostheory)的发展,能够处理很复杂的,以前的方法无法分析的问题,包括不可预测的系统和乱流。

    在1930年,美国人ClydeTombaugh寻找几年以后就「按预测」发现冥王星(Pluto)。这之前有人基于海王星的运动似乎有一点点偏差就预测另外一颗行星的存在,就像海王星是因为天王星的偏差而预测的。但冥王星太小,不能造成任何干扰,天文学家发现所谓的干扰其实只不过是很小的观测误差而已。

    天文学家对宇宙的了解继续进步,因为做更大的望远镜和灵敏度更高的仪器就渐渐可得知银河系的结构及大小,是一个「星系」(galaxy),一个扁的圆形的直径约100,000光年的系统,太阳距离中心很远,至少25,000光年。一光年就是光线在一年的时间所走的距离,10,000,000,000,000公里。

    但这仍不是宇宙的端点。在十九世纪观察到「螺旋星云」,它们的本性是一个困惑。在1925年,盖完100英吋的望远镜就终于证明螺旋星云是银河系之外别的星系,距离达到100,000,000光年以上,而且宇宙的边界还是看不到的。宇宙多大?还是无限大吗?

    他们继续观察星系就在1930年发现它们光谱上的红位移。这是说它们的光谱很像实验室里面的材料的光谱,但整个光谱往红色的方向移过来了。到现在所提出来唯一合理的解释是说星系都背着我们走,这就拉长了它们光的波长也造成红位移。越远的星系走得越快,这种情况是所谓的「宇宙的膨胀」。

    这表示宇宙不是永远静止不变的,而且有一个开始或说一个起源。在1940和1950年代这就导致「大爆炸论」(BigBang)的发展,说宇宙源起于一个高温高压的爆炸。这样就能够解释元素的由来和星球的形成和演化。

    但在那个时候很多天文学家还没有接受这理论,一个原因是有一各很重要预测的观测,若大爆炸真发生过,那从天空各方向都应该收到「3K宇宙微波背景辐射」。但仪器还没有发展到够高的程度去做这观测,看是否有这种辐射。终于在1965年,Bell电话公司的两个工程师,ArnoPenzias和RobertWilson,观测到这辐射线。之后除很少数的人以外天文学家都认为这验证了大爆炸论。

    对宇宙和星球来源的了解有了这样的进步,就能估计太阳系的年龄约4,700,000,000年,宇宙的年龄约15-20,000,000,000年。

    生物学家把达尔文和孟得尔的理论合并做成比较新的生物起源的理论,叫做「新达尔文合论」(neo-Darwiniansynthesis)。

    生物学家一直研究越来越小的系统,终于达到分子的规模,这就是生物最基本的构成单位,分子生物学就源自于此。结果就发现有生命物质的浩大复杂性,有蛋白质、酵素、DNA结构及它在遗传上的角色。

    当科学家发觉到这宇宙刚好适合生物的存在是多么惊人的事,他们开始讨论「anthropic原理」,想要知道宇宙为什么会这样。也有人怀疑是否有很多其它的宇宙。

    因为很多科学家采取进化论的前提,这就使他们相信在宇宙中应该有生物存在于很多地方,所以他们开始寻找「外星智能者」(SETI,SearchforExtra-terrestrialIntelligence),到现在还没找到。

    在二十世纪开始时,「科学」就是自然科学。但在二十世纪中也有「社会科学」的发展,包括心理学、社会学、人类学。

    Ⅶ.结论

    西方文明迈进十七世纪的时候,认为人类是摆在上帝所指定的小小宇宙的中心点。但到了二十世纪末,科学界认为人类只不过是在一个测不尽又无意义的机械宇宙中,一种微不足道之意外副产品。
未分卷 《魔鬼盘据的世界》第二章书评
    《魔鬼盘据的世界》第二章书评

    slipper

    书名:《魔鬼盘据的世界》TheDemon-HuantedWorld──ScienceasaCandleintheDark

    作者:CarlSagan

    出版社:天下文化1999

    一:Sagan在本章中透露了其写作的两个原因

    1.将科学普及化。让非科学人士也可以轻易了解科学的方法与发现;他以恋爱作比喻,描述其对科学的终身热爱与投入来自于:「探索宇宙现象、万物运作的奥秘的兴奋之情」。p25-26

    2.科学不仅是一种知识,也是一种思考模式。他认为人类依靠科技建构了许多重要成果,但少数人垄断科技力量,使多数人缺乏思考习惯,易于拥抱非理性但能满足人于恐惧中追求安定需求的承诺;是一种以「感觉」导向(安心与否)高于「事实」导向(真实与否)的思考模式。p26-27

    二:Sagan对「科学」的见解

    1.求知的最佳利器

    既富想象力又严谨无比:「科学建议我们必须先在心中建立各种反面的假说,然后再慢慢验证哪一种假说最符合事实。」内建式的错误修正机制:自我批评;怀疑权威的论点。科学有时复杂,但因世界本来如此,人本身也如此,不要退缩;当跨越了障碍,通晓科学的发现与方法,了解并应用知识,可以带来满足感。

    科学是灵性的深奥来源。宇宙浩瀚而历久,人应认清自己的渺小,体会生命的复杂、美丽、精巧。「有了这种飘渺的感觉与振奋和谦逊的心情之后,才能说我们已经拥有精神生活。」(将甘地、金恩作为「科学与灵性抵触」的反证,系暗示其认知中的民族自决、**价值等自由思想均来自科学体系的理性贡献)p28-31

    2.精确的预测

    提倡使用科学方法,是因眼见各种成功事实。「没有一种学说或教义是完美无缺的。在进行公平的比较之后,接着选出一个可以提供最佳预言结果的学说,而非让你感觉最好的说法。」

    3.百无禁忌的学问:合理接受事实根据的批评。

    4.挑战极限

    宗教不允许怀疑,科学却在逼近认知极限的过程中努力。「圣经据说是来自神的灵感,一段话便有多重意义;但是它或许只是由容易犯错的人类所写。很多奇迹看似有证据,但也可能只是骗人的幌子、不曾出现的意识状态、对自然现象的误解与精神失常等因素混合而成。「没有任何当代宗教及新世纪信仰能够像科学一样,充分展现出宇宙的庄严、壮丽、细腻与纷杂。圣经文字中几乎没有预示出现代科学的各种发现结果。作者以他也可能想法错误作结。

    5.一有机会就作实验

    科学语言简炼、坦诚、慎重、保守,不像广告、政治神学宣言惯用文字。形上学家没有实验室。

    6.让下一代更美好

    *科学助益经济与文明

    *提供预警系统(但罪魁有时正是科技本身,如环境污染)

    *了解人类生命、宇宙起源等深层议题

    *与民主价值一致

    三:关键段落

    试问哪个主要宗教信仰的领袖承认其信仰或许不完整或有错误,进而设立研究机构来探讨其教义中可能的不足之处?除了验证每日的生活种种之外,有谁会系统性的测试传统宗教教义不再适用的情况?各种主要宗教可曾提供宗教怀疑论者任何奖励?有哪种宗教堪与科学相提并论?圣经据说是来自神的灵感,一段话便有多重意义:但是它或许只是由容易犯错的人类所写。很多奇迹看似有证据,但也可能只是骗人的幌子、不曾出现的意识状态、对自然现象的误解与精神失常等因素混合而成。

    在我看来,没有任何当代宗教及新世纪信仰能够像科学一样,充分展现出宇宙的庄严、壮丽、细腻与纷杂。圣经文字中几乎没有预示出现代科学的各种发现结果,这又让我更加怀疑圣经来自神的灵感一说。

    四:评论

    大体而言,对Sagan于科学领域内的专业无从置喙,但对于他对宗教信仰的见解实不敢苟同。作者似乎对于科学诉诸的实证精神及其一贯的内在自我批判感到相当骄傲,并以预测能力为利剑咄咄相逼宗教信仰者,要其对自身信仰教义拿出事实证据。但我认为这分明是混淆了知识与真理的界线。

    辨明客观知识与永恒真理、探讨形式科学与经验科学知识价值等哲学议题,被Sagan以为是无可实验之的「形上学」。即使是以非常淡的贬抑论调,仍旧可以从其对事实导向知识的推崇而窥知其预设之知识价值观:可被证明的优于不可被证明的。于是,他也只能无力的以种种「可能」轻描淡写他的圣经观,也同时暗示基督徒的盲从与无知-在他的价值认定里。他无力针对于科学有据或无据的教义陈述,一针见血的直指其谬误,乃因信仰目的并非科学的探讨,而是神人的启示与委身关系。

    他也预设了知识「一定都是不完备」,需不断接受「正当的」怀疑诘问以逼近事实真相。问题是,以此方法建构成的知识体系与基督信仰的「信仰先于理解」的传统早在根本上前提就已互异。以怀疑论为主轴的知识不能拿来质疑在信仰系统底下的任何信念,否则要质疑早就该连信仰前提(上帝存在否)就先质疑起了。

    科学知识奠基于实验、及结果的可重复性。在批判于种种感觉信念之事实面证据缺乏之余,科学也难逃「唯物主义」的指控。即使全然诉诸经验,我们也仍然经历感情的存在,也很难接受仅以科学角度论述之「感情为人体神经化学物质的变化现象」!这不是看不看事实的「知识」问题,而是要不要选择以此种眼光看待的「价值」问题!科学要颠覆占据价值层面的信仰态度,力道显然有本质上的不足之处。
未分卷 连连看-科学研究背后的情感渴望
    连连看-科学研究背后的情感渴望

    黄定维口述陈韵琳执笔

    远古以前的人们,除了烛火、没有其它照明设备,必须跟着日出日落,定出生活节奏。太阳落下月亮升起的夜晚一到,也就是停止工作休息的时刻。于是一家子人,出到庭外,或坐或躺,讲闲话,看星星。既然传媒不发达,聊天话题自然环绕在家族史、地域史上。星星看多了,也多半能熟悉最亮的几颗星的位置,有时候躺在地上,他们就玩起「连连看」的游戏:把最亮的星找出来,环着它,勾勒出一个图形。

    很奇妙的是,世界各民族,几乎都流传下来这种「连连看」游戏发展出来的图形、与图形背后蕴含的民族故事。

    拿北斗七星作比方。印地安民族连出一个杓子,英国是犁田的牛车,中国是做官的大人在马车上、前边有小官频频鞠躬,法国则是个豪华浪漫的马英国连出的北斗车,最有趣的是埃及,他们连成「牛拖了人走、鳄鱼骑在河马身上。」而古希腊,则是连出大熊的图案。我们可以想象,他们玩连连看的同时,也在讲故事。每一个图形都可以讲一个或很多个故事,于是家族史民族史就这样传述下来,形成不同的地域文化特点。

    北美印地安连出的北斗中国连出的北斗古希腊连出的北斗

    中欧连出的北斗埃及连出的北斗

    当然,会玩连连看,前提得是:目视下,星星会在比较长的时间内不移动。并且随着季节更替,物换星移时,星星会同步移动,否则连连看的图案就变了!但是他们也会发现,有些星星是会随着季节更替而变动位置的。所以他们又发展另一种连连看的游戏:把同一颗星星走动的位置连起来。就这样,他们画出行星的轨迹。

    当时的人们面对浩瀚的天空,想象星星移动的轨迹,是觉得充满神妙的奥秘的。他们一定会想:这些奥秘,一定与起起伏伏难以掌握的人生相关。如果人不能掌控自己的命运,那命运的掌控者,就一定在遥远浩瀚的天空上。

    人有没有可能透过这种轨迹,稍稍知晓人生与命运的奥秘呢?现在我们火星轨迹经常玩星座、个性与命运的游戏。这正是行星轨迹连连看的结果。他们把行行星轨迹星轨迹范围中,所有的星座找出来,发现总共是十二个,然后用他们认为的1450年左右的星座图大地最基础元素土(棕色)气(风)(蓝色)、水(绿色)、火(红色)搭配。

    1450年左右预测月蚀的仪器1450年左右预测日蚀的仪器1450年幻想的天堂,地球与地狱

    于是天上的星星的奥秘,就这样跟大地人生的命运息息相关,人与人之间,也从星星奥秘中看见关连。正因为远古时候的人相信,大地万物背后的规律,一定跟人类命运有某种关连,所以他们尽管完全不知晓这些规律背后的原因,但他们透过观察,掌握到规律,也因为能掌握,所以敢作预测,让天与地,人与人紧密的关连互动。

    正是可以预测这件事,成为日后科学发展的最大动力。科学尽一切努力,要让预测准确无误,让预测的可靠度让人信赖。我们都知道天体的观察与准确预测包括日蚀月蚀等,成为后来科学发展中非常重要的起点,但我们不能忘记最初的天体预测,其实是呈现出人类心灵深处的共同渴望-人类不愿成为浩瀚宇宙下的渺小孤儿。

    苹果与月亮——走出前设的询问「为什么」

    为了预测准确,人们不停寻找各种可能的方法,而绘出天体图,是很重要的步骤。

    我们现今人绝无法想象,当时天体图有很长一段时间,因受限于柏拉图亚里士多德时代的天体图观念,而将星体轨迹画成正圆形。正圆,在柏拉图观念中是「完美」,既然天是完美的,星体运行就该是正圆形。当时的人对正圆视为理所当然,如果不是圆,还可能是什么呢?

    以地球为中心

    于是当时的天体图,地球在中间,其它行星以正圆形环绕地球旋转。他们其实也发现行星运行的轨迹路线很怪,但他们就用大圆套小圆的方法(类似我们在儿童乐园玩的旋转咖啡杯)尝试把「怪」路线放进正圆形里。所有轨迹路线「怪」的星体,都变成大圆套小圆的图形。大圆套小圆,地球为中心的天体图们称之为周转圆(Epicycle)。当然,这样画天体图是非常复杂也存在很多不准确的预测的,科学家不甘心的,一直尝试要解决这些问题。

    以太阳为中心

    于是出现了哥白尼(1473-1543)。哥白尼说,这种大圆套小圆的天体图体图太复杂了,如果用太阳作中心来画天体图,会少掉很多很多大圆套小圆的麻烦,只剩下唯一的星球得用大圆套小圆的方法来处理,这个星球就是月亮。

    哥白尼提出太阳中心说,其实只是为了绘图的方便。他的预测准确与否就科学角度来说,并没有非常大的突破,因为他仍确信星球轨迹是正圆形,而当太阳地球其实都在动的情况下,星体图是太阳中心还是地球中心,根本没有什么差别。

    不过,哥白尼多少具备了跳开地球、从外层空间看星体的前瞻视野。

    克卜勒绘的行星模型,想象中的六行星

    是到了克卜勒(1571-1630),才提出「真的是圆形的吗?」的反问。

    克卜勒的时代,已经有更多的观察实验数据与数学训练。他和哥白尼一样,从一开始就假定宇宙现象可以用数学来解释,数学和宇宙一样都是和谐的,最简单的解释,一定就是最真确的解释!为了这个假定,他甚至推论「宇宙一定有六个行星,因为完美的立方体有五种,将这完美的立方体一个套完美多面体只有五种一个的套在一起,由内到外可以插入六个圆球,所以宇宙应当也有六个行星,连地球就是六个。」

    当然我们现在知道,他这「伟大的预设」之下对宇宙的推论不怎么高明。但是克卜勒却以其数学验算的实事求是的态度,说出行星运行轨道应当是椭圆的。克卜勒计算火星运行轨道,怎么算都有八分差距,他怎么努力都无法解释这一现象,最后他只好另外对其它形式的轨道进行试验,直到接触到椭圆形轨道,问题突然迎刃而解。克卜勒终于建立了克卜勒三大定律。我们今天知道,克卜勒的伟大是在这根据观察实验数据与数学演算建立出来的三大定律,而不是他预设的宇宙属于「美学」形式的立方体学说。

    谈过天体研究,现在得先处理一下重力研究,我们才能谈伟大的牛顿。很久以前,人们就知道东西在手上,手若一放,东西会往下掉。

    但是到了文艺复兴时代,有个人观察研究,发现东西越往下掉速度越快,而数字12345正好表达出越来越大的概念,所以推论东西往下掉时单位时间内的移动必定是「1、2、3、4、5」,这个人就是顶顶有名的达文西。后来伽利略修正为:「1、3、5、7、9」,竟然给他蒙对了!真正开始用实验与数学计算的方法把重力研究科学化的人是伽利略(1564-1642)。

    现在我们来谈牛顿(1642-1727)。牛顿被誉为「世界史上最伟大的科学家」,爱因斯坦却只能被称为「二十世纪最伟大的科学家」。为什么呢?

    牛顿、苹果与月亮

    我们现在来想象一下。当牛顿坐在苹果树下时,一棵苹果掉下来打到他的头,而被打到的同时,他正望着遥遥升起的月亮。这个图景伟大在哪里?何以这个图景产生出世界史上最伟大的科学家?因为牛顿将两个分属不同领域——「力学」与「天文学」的科学,问出牛顿、苹果树与月亮关连性的问题来:「为什么树上的苹果往下掉?为什么天上的星体轨迹是圆的?这两者间有什么关系?」

    所有的科学家都是在求预测准确当中,不断修正前人的看法,但却无法拋弃某些想当然尔的前设,只有牛顿走出预设的限制,问出大家都觉得再合理不过无须再问的问题,并将两个隶属不同领域的问题,问出关连性问题来。牛顿开了科学综合的先河,把力学与天文学构建出「牛顿空间」来。尽管牛顿之前有非常多人在努力,牛顿也必须站在前人的努力上,才能有如此惊人的发现。但是不可否认的,询问早已不需再问的前设,寻找互不相干的事物之间的关连,然后用数学证实其理论,正是他让人惊叹之点。

    很多人都说,科学的产生是有人在问为什么。牛顿让我们知道,让我们知道,伟大的牛顿的家与苹果树科学家,不是只在问「为什么」,而是问对「为什么」,这是需要走出自我限制的。
未分卷 观念与实用-生活经验之外的伟大意义
    观念与实用-生活经验之外的伟大意义

    黄定维口述陈韵琳执笔

    谈完天文学、力学,我们要来看看「电」「磁」的发展了。

    电的发展比天文学、力学都晚,是因为它比天文学、力学都来的抽象。摩擦生电,很早就被人发现,但是都是用来作魔术表演等娱乐,因为大家对摩擦生电的原理完全不了解,所以很觉得神奇。我们如今都听说了,富兰克林在有闪电的时刻,放风筝来研究「电」。这故事是不是真的呢?没有人知道!但我们可以确知的是,后来有位德国科学家Richmann用同样的方法研究电,被闪电和雷殛死了。

    研究电,比研究天文、力,要危险太多了。今天我们因为计算电的单位「伏特」「安培」,而永远纪念这两位研究电学的科学家,焉不知有很多无名的科学家在默默研究的过程中牺牲了呢!

    至于「磁」的发展,都要归功于法拉第了。法拉第因为太穷,没办法念书,他此生最大的愿望,就是进大学念书。为了满足他的求知欲,他尽量让自己的工作,可以接近学问研究,譬如说在研究室作实验助手、或在大学里当工友。

    法拉第在大学当工友时,经常利用打扫机会偷偷抄笔记,有一次,他斗胆把自己抄的笔记拿给教授过目修改,教授深受感动,决定给他助教的机会好满足他的心愿。就这样,法拉第由帮助教授、最后成为教授,他的实验研究,也把「磁」的领域推展出来。

    法拉第最大的贡献,不只是「磁」的研究,还在于他像牛顿一样,将两个本来不相干的领域,找到关连-他把「电」和「磁」关连起来。而我们现在都知道,发电机若能发明出来,绝对必要的条件,就是「电」和「磁」必须产生关连。

    当「电」的领域、和「磁」的领域开发出来,又产生关连以后,我们就要谈麦斯威尔(Maxwell1831-1879)这个伟大的科学家了。

    麦斯威尔将「电」和「磁」带入「光学」的领域。譬如说,我们今天会在光照射下的CD上、或肥皂泡泡上,看到很多的彩色。但我们都知道,CD和肥皂泡泡原本并没有被涂上彩色。为什么会看到彩色呢?因为光的「干涉」原理。它不是颜色,而是光的「干涉」产生作用,因存诸脑海而产生认知。又譬如后印象派大师秀拉的绘画点描法,是可以随观画者所站的位置的远近不同,产生不同的感觉,这叫做光的「绕射」作用。

    当光学领域一这样被开发,马上引发思想界革命。人们明白很多我们「看」到的,其实是我们「想」的。于是马上会问到一个问题:「到底什么叫做看到?」当我们看到苹果时,是苹果主动射出光让我们看到?还是我们的眼波射向苹果因而看到?到底是谁主动呢?

    其实这时候多少有冲击到所谓的「客观性」的问题,但是因为所有会冲击客观主观的问题,都挪移到其它正在大力发展中的社会科学诸如心理学领域去了,所以十九世纪末二十世纪初,还是竭力追求着「客观性」,直到量子力学发展出来,「客观性」这三个字就彻底被摇撼了,而出现了「主观论」的论点。

    麦斯威尔被誉为「十九世纪最伟大的科学家」「牛顿之后最伟大的科学家」,原本排名第二,但二十世纪爱因斯坦出现之后,麦斯威尔就只能作老三!

    麦斯威尔结合了「电」「磁」「光」三个领域。麦斯威尔透过严谨的数学公式,找出电公式和磁公式之间的矛盾,修改数字,然后发现如此修改以后,光公式便可并列。他是透过数学符号的严谨逻辑推理量化,发展出观念。

    但是麦斯威尔英年早逝,没有办法验证其理论,是赫兹帮忙验证的,赫兹后来被纪念,成为无线电波段的专有名词。

    赫兹也英年早逝,赫兹死后,终于,无线电因这些观念被发明出来。

    无线电连发明家爱迪生都没有发明出来,实在是因为它太超乎生活经验之外了。有谁能料想得到,透过数学公式的量化严谨演算,会产生如此伟大的观念,使后人以这观念走出经验生活,发明出无线电这经验事物之外的发明呢!

    真正伟大的科学家,很多时候往往就像哲学家,对他们而言,经验生活、看的见摸的着的事物,往往不成为其限制,他们推衍观念,在这当中自满自足,在这样做的时候,并不在乎是否实用,然后他们的观念,却被后世证明了他们增进了人类全体的幸福。

    类似的例子,我们将会在二十世纪的爱因斯坦身上看见。他将把「机械力学」、「光」「电」「磁」数学公式并列,找到矛盾,推导出伟大的「相对论」来!

    
未分卷 中国人起源的Y染色体研究
    中国人起源的Y染色体研究

    timo

    1999年年底联合报系刊登出来一则新闻及一篇访谈,新闻的来源是发表在本期(TheAmericanJournalofHumanGenetics)上的一篇研究报告,题目是Y-ChromosomeEvidenceforaNorthwardMigrationofModernHumansintoEasternAsiaduringtheLastIceAge(Y染色体的证据,现代东亚人在最后一次冰河期进入东亚并向北迁移),访谈的对象是领导这项研究的和他的主要助手。在这篇论文上列名参加研究的学者还有很多,见文尾附注。(大概没有谁认得他们,只是列出做个参考罢了。)

    这篇报导中比较有兴趣的是他们用以东亚卅个人种,和非洲、美洲、欧洲、大洋洲人种,共九百廿五个男性个体的Y染色体来分析证实了亚洲的人种是发源于非洲,跟我们以前提过的结果相符。

    现代智人(Homosapiens)的起源有两个理论,一个是「多区起源论」,一个是「非洲起源论」。「多区起源论」,认为世界上的主要人种,包括中国人在内,都是从当地的「直立人」(Homoerectus)经过漫长的演化而形成的。这种论证的主要根据是化石证据,是坚持人类进化说的中国大陆学术界所一向坚持的,不过他们现在也开始承认错误。「非洲起源论」是以世界各地人群的线粒体DNA多态性研究,推测现在生活于世界各地的人群,都是单一起源于非洲。

    金力他们的研究报告不但再一次确定了「非洲起源论」的可靠性,也让坚持人类唯物进化的中国大陆学术界不得不修改人类学教材。以分子生物学为依据的「非洲起源论」已经在学术界取代了以考古学为依据的「多区起源论」成为主流,不过台湾的学术界似乎还是有人不情愿接受。

    他们的研究另外还有一项也是很有兴趣的发现,就是现今世界各地出土的古人类化石,有一个不容忽视的「断层」,在距今十万年前至五万年前。在这持续长达五万年之久的时段中,没有任何人类化石出土。这个现象不仅存在于东亚人的化石,世界各地的化石也都出现这个断层。在中断五万年之后,世界各地又有新的化石出现了。

    当记者问到"这种人类历史中断又再续,岂不是与圣经讲诺亚方舟不谋而合?"的时候,金力回答说"这跟诺亚方舟实际上有它的时间上的重合点:诺亚方舟在整个(化石)断层的最后一个时期。我们的了解是一非科学性的,冰河来临时世界各地结冰,冰河在距今七万年前开始溶化,世界各地到处出现大洪水,造成人类大量每天不停往内地逃,诺亚方舟记载了冰河溶化的某一个时期,由于水面迅速上涨而造成各地洪水。"

    我们不知道那位记者和金力的宗教信仰,也不会把这个化石断层当作圣经洪水的主要证据,甚至我们可以认为记者和金力只是把诺亚方舟当成一种象征性的说法。但是我们可以断言自达尔文以降的人类起源说面临到了一个严苛的考验,考古学和化石证据要从主要证人的地位渐渐隐退了。虽然进化论在此并没有受到直接的挑战,但有关人类进化史的检讨与改写可能会对它产生后续的影响。以往依赖考古学所作的演化推论,将来在对生物做过大规模的遗传研究之后将会如何,是我们很有兴趣知道的。

    附录论文列名作者名单及服务单位

    BingSu(1),JunhuaXiao(2),PeterUnderhill(5),RanjanDeka(7),WeilingZhang(2),JoshuaAkey(1),WeiHuang(3,4),DiShen(1),DaruLu(2),JingchunLuo(2),JiayouChu(8),JiazhenTan(2),PeidongShen(5),RonDavis(5,6)LucaCavalli-Sforza(5),RanajitChakraborty(1),MomiaoXiong(1),RuofuDu(9)PeterOefner(5,6),ZhuChen(3,4),andLiJin(1,2,3)

    1.1HumanGeneticsCenter,UniversityofTexas-Houston,Houston;

    2.2Morgan-TanInternationalCenterforLifeSciencesandInstituteofGenetics,FudanUniversity,

    3.3NationalHumanGenomeCenteratShanghai,and

    4.4Rui-JinHospital,ShanghaiSecondMedicalUniversity,Shanghai;

    5.5DepartmentofGenetics,StanfordUniversity,and

    6.6StanfordDNASequencingandTechnologyCenter,PaloAlto;

    7.7DepartmentofEnvironmentalHealth,UniversityofCincinnati,Cincinnati;

    8.8InstituteofMedicalBiology,TheChineseAcademyofMedicalSciences,Kunming,Yunnan,China;and

    9.9InstituteofGenetics,TheChineseAcademyofSciences,Beijing

    

    该论文是1999年8月6日投稿,11月2日刊发电子版,12月2日刊发印刷版。

    
未分卷 二十世纪三大重要科学研究
    二十世纪三大重要科学研究

    黄定维口述陈韵琳执笔

    之一:相对论─绝对与相对-

    相对概念,在我们的日常生活中例子是不胜枚举。譬如二火车同时在车站对面,其中一辆火车走了,另一辆火车上的人,会误判成是自己的火车开始移动。同样的,汽车进洗车机器,明明是刷车布在移动,但车上的人会感觉是车子在移动。而相对概念,也不是从爱因斯坦才开始谈论的概念。早在伽利略时代,就已有类似的讨论了。

    但是当爱因斯坦的相对论举世知名以后,爱因斯坦却开始后悔把他这套研究的内容统称为「相对论」,为什么呢?因为太多一知半解的人只谈论「相对」,忽略掉「绝对」──爱因斯坦开始研究相对论,正是因为他相信科学定律是绝对的,也是因为对定律的绝对性笃信不移,科学家才有可能发展科学。

    物理定律必须是绝对的,也就是说,不管在怎样的情况下,研究出来的结果都应当一样。而定律本身,一定从大多数人可共同看见可观察的事物着手,而后成为该如此就是如此的已是最后的基准,不能再有任何条件,也不能被证明。假如连定律也是相对的,科学根本不能发展下去。也就是说,「定律」反映出来一种信念──相信这世界一定有某种秩序,是你我他都共同同意的。若是这种信念被怀疑、若是定律被质问「为什么」,则连科学家都无法给出答案了。而这样的「世界应当存有某种秩序」的信念,对科学家是很重要的。

    举例来说,车上车下各站一个人,在车上的那个人丢球往空中拋,让球自由落地,则在车上的人看到的是直线下落,可是在车下的人,看到的却是拋物线。这正是相对。可是,两人都会发现球是往下落地没错,因为地心引力定律是绝对的;而上去下来花的时间两人都算出是一秒钟,这部分也是绝对的。

    既然科学研究中有绝对的部分被公认为定律,也就意味着,当某样事物是相对的,它就不该出现在定律中。而我们从一个人在车上跑,车上和车下的人看到的速度不一样,可判知「速度」,在物理世界中是相对的,既然是相对的,当然不该出现在定律中。

    因此,牛顿公式F=MA(力=质量X加速度)中并没有「速度」这一项。加速度,其实是抽象的量,不是速度本身。若牛顿把速度放进来,这条公式一定就变成相对。

    但是在Maxwell的电磁学公式中,却出现「光速」!怎么可能有速度呢?于是爱因斯坦认定:光速不是普通的「速度」,不是众速度中的一个,它是绝对的速度!若是光速不绝对,以前的科学基础就不稳固了。

    于是爱因斯坦根据前述原则,继续推导,就导出「时间是相对的」,「空间是相对的」「时空是可以转换的」,这样的概念出现后,人类的想象力驰骋下,人可以回到过去先走到未来、我们所见的形体也有可能改变,从爱因斯坦以后,不止「时」「空」常常并述为「时空」,也导致我们如今会看到很多虽尚不能被实验证明,却绝对有科学理论基础的时空片与科幻片。

    除此以外,爱因斯坦有名的公式E=MC^2,一样如前述,是根据「定律绝对」「光速绝对」推导出来,这公式说明了质量与能量可以互换,它可以说是从古自今,影响人类最大的公式。

    之二:宇宙大爆炸─现世与永恒-

    很久以来,天上的星星就是科学家的关注,也是神话、文学的想象内容。

    星星的死亡:

    神话说,银河是天神宙斯泼翻牛奶造成的,因此银河就叫做milkyway。科学家则说,宇宙应当是永恒不变的,科学家的野心,就是要找到最永恒不变的事物。因此,流星也成为科学家好奇的对象:它到底是不是星星?如果是,为何会掉下来呢?

    1930年,已经世界知名的爱因斯坦大老远跑去与一个当时还是小人物的哈伯会面。为什么呢?因为哈伯发现宇宙是在膨胀的,宇宙会有生老病死!

    爱因斯坦在1915年推导广义相对论时,发现用公式推导出的宇宙有两解:一是宇宙会越来越大,一是宇宙会越来越小。这公式出来,爱因斯坦非常困惑不解。在他的信念中,宇宙应当是绝对不变的。为了这个信念,他没有坚持他所推导出来的公式,在公式中加上一个常数,好让宇宙成为绝对不变的。因此当哈伯的科学研究报告出来,世人都尚未明了个中意义时,爱因斯坦大老远去会见他。

    哈伯用杜普勒效应测星星位移,比较出速度,发现越远的星星移动速度越快,而且每颗星在自己的位置上看,都会看见别的星星在移动,一如先在汽球上划很多小点后开始吹大汽球的情况一般,这正是大爆炸理论发展的基础:由一点爆开成大宇宙。

    宇宙会变,星星会死。星星是怎么死的呢?根据观察,星星死的很辉煌很灿烂,它变的非常亮非常亮,然后死亡。至于像太阳般大小的星星,死前会发红,然后成为石头。

    科学家知道宇宙是有起源的,当然,科学家也会想知道宇宙的未来。是一直膨胀下去?还是膨胀到最后开始收缩?目前的推测是「介于其中」。

    宇宙至今已经有一百亿年的历史了。有没有办法想象,现在我们看到的某些星星,其实是一百亿年以前的事?如果你问,为何科学家穷尽力气,要研究一百亿光年远的东西呢?答案或许是:正像远古以前的神话,人内心深处总有着渴望,想知道「我从哪里来?要往哪里去?」当你面对穹苍展望星空,或者企图理解大爆炸理论有没有唤起过内心深处类似的渴望呢?

    之三:量子论——主观与客观、原则与实用

    科学家对另一种研究也是充满好奇有长远历史的:那就是研究「什么是大自然中最基本的元素?」透过这个研究,来满足人内心深层的渴望:想知道一切事物最基本的东西,好得知自己在宇宙中的位置。

    最基本的东西,往往是最重要的东西,值得科学家不计成本的研究。

    大自然中最基本的元素的概念是——它是绝不可能再分割的东西。有趣的是,为要寻找这基本元素所设计出来的机器,竟然可以大到有一个城市这么的大!这种研究,我们把它称之为「量子论」。

    爱因斯坦伟大的发明,不只是相对论,也是量子论。当爱因斯坦发现他推导的公式说明宇宙会变,爱因斯坦修改常数;至于量子论发展到后来,爱因斯坦竟然彻底拒绝接受,这导致晚年的爱因斯坦顽固很难跟后代科学家沟通。因为量子论彻底违反爱因斯坦对科学定律原则的概念、违反他所认知的世界了。

    这从何说起呢?我们就从「电子」谈起。

    电子于1897年第一次被发现。如果要描述电子,可以说,它是没有大小体积的点,但是有位置。这么小的东西,这一百年来,到目前为止,还是没有任何仪器可以看得到它。可是看不到,却透过实验研究,掌握住电子的特性,这个实验的结果,有三个地方是让人骇异的。

    第一、科学家发现,电子具有「波粒双重特性」。在过去的物理特性中,波和粒子,是两种完全不同的东西,具有完全不同的属性;是波就不是粒子,是粒子就不是波。但是,现在科学家发现电子又是波又是粒子。

    第二、科学家发现实验者的观点会影响实验结果。过去不管实验者是谁、持什么观点,都不会影响实验数据,大家作出来都是一样的;但是现在,实验者的观点会影响实验结果。举个诡异但却很符合电子实验的例子:当我看月亮,月亮存在;当我不看月亮,月亮就变成其它东西了;或者说,当我看你,你是男生,当我不看你,你就是女生。这不是很诡异吗?

    第三:截至目前,科学家只能掌握电子的特性,却根本看不见电子,不知他到底长什么样子。但是光凭对电子特性的掌握,科技以前所未有的速度在增进人类生活的舒适与便利。譬如计算机IC、半导体、芯片,现在计算机影响人类文明多么深远,影响个人生活多么剧烈,这一切,竟然是只掌握规则,却看不见、不明其物的情况下发展的。这正是为什么现代人对科学原理的研究越来越不重视,只重视有实用价值的科技研究。反正,知不知道真相不重要,掌握特性能运用就好了。这几点,都对过去科学研究某些确定不移的原则产生剧烈的挑战。

    而这些更带出一些哲学上的问题:主客能否二分?如果主观无法从客观中拿掉,那么,什么是客观?科学还有资格宣称自身拥有绝对的客观?这一切哲学问题,都让科学走向「不可知论」。

    爱因斯坦正是看到这势必出现的局势,因而放弃了量子论研究,也拒绝跟后代很多渴望得到他意见的科学家们沟通。爱因斯坦抗拒的世界,正是你我现在活着的世界,也就是全面对客观的质疑;以及不再重视思考、寻找真理本身,只想立即实用的世界。
未分卷 科学必然否定创造论?
    科学必然否定创造论?

    刘大卫

    科学与基督教信仰真的只能是二选一吗?

    的确,科学没有办法用任何方式证明有上帝的存在,但是,科学也没有给我们任何方法去否证圣经所说的:「上帝创造」。事实上,科学的进展甚至很可以给我们许多理由去断言:宇宙及生物必有一位智能超绝的创造者。因此,一个企图用科学否证信仰的人背后,往往依据的不是科学,而是其思想前设─-不管是无神论的前设、或是「科学主义至上」的前设。这正是东海大学刘大卫老师这篇文章背后的深意。

    宇宙的特性

    关于宇宙,至少有三项重要事实指出宇宙有个起始,而这起始无用现知的自然律来解释。

    一:热力学第二定律

    这定律是十九世纪最伟大的科学发现之一,说明了在任何普通过程中,任何封闭系统的熵(entropy)只会增加,最理想的状况是在某些非常特定的过程中,熵近乎不变。这表示混乱不断增加,有规律而可用的能量则不断减少。用统计和机率的术语来说,则是:一个系统的状态倾向于日渐无序、越来越高机率的处境。这原则对我们来说都不陌生。我们今天整理、清扫了房间,明天这房间就乱些、脏些。比较科学的例子是:热量总是由高温传向低温,而非低温传向高温。

    宇宙这系统并不处于完全无条理的状态。宇宙的密度、温度、成份都非常不均匀,有大量能量可资运用。亦即若不是日益混乱的过程在时间上是有限的,就是宇宙的大小是无限的。然而,一个无限大的宇宙无法解释稍后我们将提及的许多事。如果宇宙存在的年日是可推算的,则宇宙必有一个起始,这起始是个有条有理的过程或事件,和我们现在观察到的过程有所不同。这起始可不可以叫作「超自然的」,我们暂且不讨论。我们在这儿只说「起始」就好。

    二:广义相对论

    这套方程式是爱因斯坦在1915年发表的。相对论的重点之一是:有一个不等于零的加速度。这表示宇宙不可能永远静止不动。爱因斯坦认为这不可能,因此认定这公式必须另加一项「宇宙常数」来和这加速度抵销。然而,这常数没有物理根据,只以唯物论的哲学观来做根据。爱因斯坦稍后放弃了这常数,且说这是他毕生「最大的失策」,因为在1920年代另有所发现。

    三:宇宙的膨胀

    EdwinHubble和一些人在1920年代发现,从遥远星系传来的星光显现出红位移,越远则越大。他推算距离时假设:越微小、越模糊的星系越遥远。截至目前为止,关于红位移唯一合理的解释是都卜勒位移,指出远方星系有一个远离的速度,一直离我们远去。结论就是,宇宙不断在膨胀,所有的远方星系都渐离渐远。在星系团内有局部运动,所以,一个星系有可能朝邻近那些星系越靠越近。比方说M31(属仙女座)就正冲着我们来。同时,宇宙的膨胀对星系内部星球的运行并没有明显的效应,所以,在我们所处的银河系中,我们看得见的半数星球正朝我们靠近,而另外半数则正离我们远去,大致上取决于银河系的运转。

    这就是说,爱因斯坦的那套方程式起先是对的,宇宙并非静止不动,也不是永恒的,宇宙是有个开始,始于很久以前的远古、这远古却非无限远。

    设定一段距离和时间,很容易计算出时光之流。要计算星系间的距离还有些误差,而速度随时间递减,因此,宇宙膨胀的时间只能略略估计大约是一百亿到两百亿年之间。也就是说,宇宙是从某种爆炸开始的,此即大爆炸。

    有好几个重要的论点可以证实大爆炸理论。参照高能物理学,就可解释宇宙的化学成份。宇宙的成份大部份是氢、外加一些氦、及一些非常少量的其它元素。所有较重的元素都在星球核心的核融合反应中产生,并且当这些大型星球爆炸时,这些重元素与星际气体混合在一起。

    本来还有许多科学家不接受大爆炸理论,因它指出科学家无法解释的一个开始。同时,GeorgeGamow和其它几位在1950年左右指出爆炸所产生的辐射,理应随着宇宙的膨胀而冷却,如今应比绝对零度高不了几度,而且充斥各处。当时,这点尚未获证实。然而在1965年PenziasandWilson终于观察到了这「3K微波背景辐射」(3Kmicrowavebackgroundradiation),从此几乎所有科学家都接受了大爆炸理论。

    还有些别的证据告诉我们关于宇宙年龄的事。到了晚上,天空是黑的,所以,宇宙可能在空间上并非无限,可能在时间上并非无限,也可能时空皆非无限。我们可以看见距我们约一百亿光年的星系所发出的光,因此这些星光至少旅行了一百亿年才到我们这儿。根据H-R图,星团似乎各有各自的年龄,最高龄可达一百亿年(这得具备一些天文学背景才能明白)。星星的种类很多,有些是从一团不断压缩的气云经过几十亿年渐渐形成的。我们从未发现任何白矮星的年龄超过一百亿年。从所有这些事实,可推算出我们所处的银河系至少有一百亿年的历史。

    我们看见别的星系彼此不住地碰撞、结合,这过程耗时十亿年之久。我们看见气体喷射和气泡的大小可达一百万光年,这显示出该过程至少已持续了几亿年时间。

    根据放射性元素测定,地球、月球、和陨石上的石块约有五十亿年之久。计算木星的冷却率,可推算约有四十五亿年之久。在太阳系中,每个行星的固体表面都有撞击口,显示出漫长而复杂的碰撞期至少已进行了数十亿年。地球岩层显示出长期以来的侵蚀和冲刷也至少已有数十亿年之久。由此可知,太阳系的年龄在四十五亿到五十亿之间。

    用目前所知的自然律来计算,可由现今追溯到起初膨胀后的那一刻。但当时的密度和能量,都超过我们现知的定律所涵盖的范围。可能那就是个起点,也可能尚有我们未知的定律。若是真有我们未知的定律,也只是把起点这问题推得更远,而我们还是可以问那些材料和那些定律哪来的。我们的研究能否查获在那之前发生了什么,这是颇令人怀疑的。

    为了要逃避这「有一个开始」的结论,一些科学家推测说,宇宙是周期性的,他们假设现在的膨胀将终于要慢下来,一直到停,就会开始缩小,最终的结果就是「大压小」。他们也假设宇宙可以继续的膨胀、缩小、又弹回来。但热学第二定律表示,每一次的弹回不会一模一样,而只能发生有限的几次而已。所以这样说还是无法逃避「有一个开始」的结论。另外一个问题是,没什么已知的科学原则能够造成那个「弹回」。最后,这也表示那印度教和佛教的永久周期性宇宙的观念没什么科学上的验证。

    一些理论家提及一个「宇宙鸡蛋」说,当它「变成不稳定」时就爆炸了。这也没什么科学上的验证,而只不过是又另外一个企图逃避「有一个开始」的想法。关于开始的那瞬间,科学不能说什么,而且「开始之前」是毫无科学意义的。

    所以,我们的结论是,宇宙始于一、两百亿年前,而目前科学无法解释宇宙的起因。

    这是个很重要的结论。这意谓着唯物论(相信事物和能量的存在,并且都是永恒的或自生的)并没有科学根据,而且事实上和我们观察到的相违背。

    有些基督徒认为,这肯定了圣经所说的那位神是存在的,且是宇宙的起因。其实,这结论并没有证实那么多。但这结论是说明了:相信圣经所说的「起初神创造天地」并没有违反科学。另一个结论是:和宇宙相比,我们异常地渺小又易逝。在这广袤而亘久的宇宙中,人类和人的寿命似乎微不足道。我们内心某处需要相信:生命必另有价值和目的,不是这一点点短少的时空所能局限的。

    (附注):圣经和宇宙的年龄

    基督徒常问的一个问题是:这寿数高达几十亿年的宇宙是否与圣经冲突?在他们看来,圣经在创世记第一章及其它经文里似乎是说,神在不到一万年前,花六天(每天二十四小时)创造了整个宇宙。如果圣经果真这么说,那的确在科学与圣经之间是有冲突。某些基督徒提出的解决办法是「被造的年龄」,是说神将万物一下子就造得既完整又能各尽其职,并且使这一切看来像是老早就在那儿了。例如,亚当一定是被造为成年人,而非无助的婴孩。这说法有好几个问题,问题之一,这似乎是说神用了些骗人的手法,好让被造物的原貌不会被识破。但圣经中的神不能说谎或欺骗人。问题之二,这些基督徒自己并没有完全接受被造的年龄这观念,如果他们相信神捏造了过去的历史,那么当科学家研究神所造的古代面貌时就不该反对,然而这些基督徒却反对。他们还声称有一大串证据驳斥大爆炸理论、且显示出地球和宇宙没那么古老。然而,这些证据大多不正确或毫不相干,少数证据顶多也只能说无法据此下定论。关于这个大题目,我有不少资料,但在这课程里不宜多做讨论。

    某些基督徒的另一个错误,是误以为天文学的大爆炸和生物学的进化论是互相衔接的,他们反对进化论,因而也必须反对大爆炸。这是错的。进化论和大爆炸是两码子事,我们将在下个部份讨论进化论。

    我不认为圣经告诉了我们到底多久以前「神创造天地」。是在最起初的那六天吗?还是在圣经所载的「头一日」以前?那些日子是一天二十四小时、还是一段漫长的岁月?基督徒各持不同的看法,也都能言之成理。其实基督徒应该感到高兴,因为科学看来是肯定了宇宙是有个开始,然而却不该为了什么时候开始而争论不休。

    有关这主题,有很多基督徒写了不少书,或是接受或是排斥大爆炸及宇宙的几十亿年的年龄。其中大部分有很严重的科学或神学方面的弱点。我看过最好的其中两本是:

    *TheFingerprintofGod,byHughRoss.Orange,California:PromisePublishingCo.,1989.

    *CreationandTime,byHughRoss.ColoradoSprings,Colorado:NavPress,1994.

    还要看他写的第三本,在下面「宇宙和地球对生命的适宜性」那段会提到。

    生物的特性

    大多数的人都以为科学已经证明了没有造我们的神,而且生命是没有任何目的的;但是,许多的事实指出,生物是经过精密设计的结果,这种设计也暗示着有一位设计者。这意味着自然论和唯物论是不被科学支持的。

    大爆炸的力量和定律的来源不一定是有位格的,但是一位设计者却有。如果我们有一位设计者,无疑旳,他的工作是有目的的,而这目的可能和我们的计划不同,他可能一直在这里,而且关心着会发生什么事。如果是这样,在我们选择我们的人生观和价值观时,这就是一个很重要的考虑。

    基督徒有时候认为这就证明了那个设计者就是圣经的神,但其实并没有证明那么多。甚至没有证明大爆炸的起因相同于生物的设计者,我们必须先考虑一些其它的事情,才能下这个结论。

    一、宇宙和地球对生命的适宜性

    1.物理学的基本常数

    物理学基本常数不到二十个,其中包括电学和磁学定律中的系数、强和弱的核作用、以及重力等常数。基本常数决定分子和原子的所有性质和相互作用。假如这些常数稍有不同,整个宇宙将完全改观,甚至于根本没有这宇宙存在,而我们这些生物就不可能存在。而且在另外一种宇宙中任何生物存在的可能性非常小。

    这些例子不胜枚举。在这里要提出几个重要的例子。大爆炸产生了氢、氦和些许其它的轻元素,这些物质和情况有利于恒星的形成。除了最大的以外,众星皆发光数十亿年之久。最大的星在它们的核心处经由核融合反应而产生较重的元素,然后爆炸开来成为在太空中留下能够进一步形成恒星和行星的元素。固体行星能形成并保有一大气层。地球上一切的生命,端赖碳原子能否结合其它原子形成长炼。许多其它元素所拥有的特质,也在生命进展中独具意义,例如:氧、氢、铁、钙、磷、锌、氮等(O,H,Fe,Ca,P,Zn,N,etc.)。

    水是一种不寻常的物质,在我们的生活中,其重要性是多方面的。我们的身体大部份是由水构成的,维持我们生命的一切化学反应也都在水溶液中发生。水有大量的比热和潜热,且空气中的水蒸气能强劲地吸收和释放红外线的辐射能,于气候的稳定上功不可没。水结成冰时会膨胀(其它液体结冰则收缩),因此,冰形成了冰山覆盖在南北极海,也不会从湖海的底部开始凝结。

    2.地球-月球-太阳系统的很多特性

    我们所生存的地球-月球-太阳系统中,有好些使我们赖以存活的特性:地球表面的温度、重力、一天的长度、一年的长度、地轴的倾斜、月球的引力与周期、大气的质量与成份、地球表面的成份、以及陆地和水的分布。这些特性都不能出差错,我们才可能活在这儿。这一切同时发生的机率非常渺小,因此,要想在宇宙中找到适宜生存的星球,几乎不可能。认为这是设计出来的、远比认为这是偶然形成的合理得多。

    HughRoss在他写的书(看下面)有一段是讨论地球的33个特性,来估计这些都刚好适合有生命的机率是多少,结果是10的-42次方。他也估计宇宙中最多有10的22次方个行星。所以在全宇宙有一个适合生命的行星的机率是10的-20次方。

    关于这方面的书有:

    *TheUniverse:PlanorAccident?,byRobertE.D.Clark.GrandRapids,Michigan:Zondervan,1949,revised1961,republished1972.

    此书唯一过时之处是一些在太空时代以前、有关其它星球的推测。作者系基督徒。

    *TheAnthropicCosmologicalPrinciple,byJohnD.BarrowandFrankJ.Tipler.Oxford:ClarendonPress,1986.此钜着胪列许多生命存活的要件。两位作者都是不可知论者,所以并不相信这是出于精心设计的。他们认为有许多宇宙,且各有不同的自然律。

    *TheCreatorandtheCosmos,byHughRoss.Navpress,1993.内容非常丰富,宇宙及生物都提及,来证明有一位设计者也是圣经的神。

    二、生物的信息及复杂性

    1.最简单的生命

    所谓的单细胞其实是令人难以想象的复杂,有数千种不同的蛋白质,这是由几千个原子所组成的庞大分子。每种蛋白质各自依其特定的形状,行使特定的功能,而这形状并不取决于内部氨基酸的自然反应定律。这些分子好比工具,正如铁的本质并不能决定螺丝起子、铁锤、扳手等等的形状。新陈代谢和繁殖过程需要许多由这些复杂的蛋白质来执行的过程,如果少了其中一种蛋白质,整个细胞将无法存活或繁殖。连最简单的系统,都得极其复杂才可能幸存,是什么在一开始把起初的系统凑在一起的?

    2.复杂的系统

    这样的例子不胜枚举。

    在一株植物或一只动物里,有许多有机体形成不同的系统,这些系统必须整合才能生存或繁殖。一条毒蛇的毒腺、液囊、腺管、中空的毒牙和主控的肌肉、神经,是如何整合起来的?蜘蛛怎么会有丝腺而又怎么学会用它?蚊子如何发展出叮吮?蝴蝶如何发展出变态过程?许多昆虫都有类似甚至更复杂的过程。啄木鸟如何得到长舌、利喙、和受保护的脑以便在树上打洞捕虫?是什么造出我们视觉系统、听觉系统的各部份?我们的身体如何发展出愈合的能力、抵抗疾病的能力?我们怎会长大成人呢?这些过程是如此寻常,我们视之为理所当然,但研究却告诉我们这些过程是非常复杂的。植物的光合作用也是如此。

    3.进化论

    这些令人惊讶的复杂系统必须有一个解释,一个起源。是过去发生的一些事件产生这些系统,这些事件或许有精心设计或许没有。这段讨论的结论是,精心设计是唯一合理的解释。但任何人都知道,现在的科学界几乎全部都否定这解释,反而提出进化论当解释。所以于此,我们必须讨论进化论。

    我们得先加以定义。有一个定义说,生物任何微小的变化都可被称为「进化」,更精确地说是「微进化」。另一定义则相信:所有生物都是自然演进而来,是时间加上机率,不涉及超自然力或精心设计,且只不断由简而繁地传承及发展。这些自然演化过程指的是物理的交互作用和化学反应。突变、自然淘汰、环境变化及其它因素逐渐衍生出复杂的生物,包括你我。我们是三、四十亿年前早期地球上泥巴的直系子孙。此即所谓的「广进化论」。

    这理论由达尔文在1859年出版的「物种原始」一书中推广,遗传(或基因)定律当时已被孟德尔发现,但尚未广为流传。现代的进化论(包括了遗传学和分子生物学)被称为「新达尔文主义」。难以计数的教科书及电视节目讲述假想的进化过程,还附带通过验证的确实性,所讲述的故事如下:

    地球初期的大气层是由氨、甲烷、二氧化碳组成的。有机分子是在大气层、海里和(或)海边,经由种种反应、辅以闪电及紫外线辐射而成的。这些分子随意地结合,产生氨基酸,再随意结合成较大的分子,直到一个分子大到足以自我繁殖。这故事的第一单元叫做「分子进化」,这单元不牵涉基因或自然淘汰。

    这些自我繁殖的分子越来越多,且结合成越来越大的单位,变成滤过性病毒及简单的细胞。有些细胞发展出光合作用,利用太阳能来生长。另有一些细胞则吞噬这些细胞。简单的细胞结合成为简单的有机物,在这些有机物中,有些则渐趋复杂。某些变成植物、某些变成动物。最复杂的进展为两性**。有些动植物变得能够在海边的涨、退潮地带生存,然后,有些变得能够脱离海洋而在旱地生活,从此布满地面。时光流逝,有些植物衍成采用花朵及花粉来繁殖,有些动物衍出硬骨胳,有硬骨胳在内的(脊椎动物),有硬骨胳在外的。鱼类是早期的脊椎动物,有些鱼类进化成两栖类,长成后可生活在旱地。有些两栖类进化成爬虫类,可终生在旱地生活。许多无脊椎动物也变得可以在地上生活。有些爬虫类变成鸟类,有翅膀和羽毛,另一些则变成哺乳类,其中最进化且最高等的就是你我。

    许多杰出的科学家穷毕生之力研究生物,并撰写、演说为什么他们相信进化论,诸如:TheodosiusDobzhansky,GeorgeGaylordSimpson,ErnstMayr,PeterMedawar,StephenJayGould,NilesEldredge等等。这些科学家几乎都是非基督徒,他们认为进化论是个重要的证据,证明了没有上帝,或说,就算有,与我们的生命亦毫不相关。

    他们写了好些书,特地想要证明进化论、**创造论。StephenGould写了许多,其它的著述计有:

    *AbusingScience:TheCaseAgainstCreationism,PhilipKitcher.Cambridge,Massachusetts:MITpress,1982.

    *ScienceonTrial:TheCaseforEvolution,DouglasFutuyma.NewYork:Pantheon,1983.

    *TheBlindWatchmaker:Whytheevidenceofevolutionrevealsauniversewithoutdesign,RichardDawkins.NewYork:W.W.Norton,1987.

    4.进化论者举出一大串证据来支持进化论:

    a.不同物种的相似性

    被认为是出自同一祖先的证据。

    b.退化器官

    是一种特定的相似性。有些动物拥有看似无用的器官,这些器官却和其它动物身上的有用器官相似。这被拿来证明这些动物有共同的祖先,这器官在祖先身上原是有用的。

    c.胚胎学

    是另一种相似性。胚胎的发育曾被视为进化史的重演,但这说法已被证明是不可能的。

    d.突变和自然淘汰

    在实验室和大自然中不知被实验过多少次。遗传学的研究十分进步,探究的理论有族群遗传学、基因流变、重组、适应性及变异性。

    e.有许多案例被视为范例。

    当工业革命带来较阴暗的环境时,欧洲的飞蛾颜色转深,使之较不易被看见。近年来因污染减轻,它们的色泽又变淡了。南美附近Galapagos群岛上的达尔文鷽,在达尔文的思想上造成了主要的影响力。岛上有许多种鷽,各有不同的喙以适应不同的食物,它们必同出于那几只多年前被吹来岛上的祖先。细菌和病毒突变后,足以击溃动植物的免疫系统,这些免疫系统突变后,又对新的细菌和病毒产生免疫性。品种改良者利用混合杂交,培养出抗菌力更佳的植物品种。经由突变,昆虫增强了对杀虫剂的抵抗力,而细菌、病毒增强了对抗生素的抵抗力。

    f.生物的地理分布,

    显示了不同种类的生物各自在不同地区发展。

    g.化石

    被某些人认为是最重要的进化证据,是确曾发生的真实记录。从目前出土的化石看来,世界各地所有的化石几乎都按同一个顺序排列在地层里,且呈现由简而繁的顺序。

    h.生命起源的实验

    显示了在甲烷、氨、二氧化碳的混合物中有电子火花及紫外线,而水蒸气产生出氨基酸和其它有机化合物,因此,同样的反应可能在远古的地球上已发生过。

    i.太空中的有机分子

    在气体及层云中,这已藉电波望远镜侦测出。

    j.哲学辩证

    除了这些事实的争议,进化论者还采取哲学辩证:创造(或任何自然事件中的智能介入)是无法加以证明或实验的,是研究的障碍,是属于宗教的、超自然的、神迹的、非科学的。进化论已是有成果的理论,一个多世纪以来,导引出许多良好的研究,为生物学建立了架构,否则生物学至今可能还是杂乱无章。

    5.基督徒的响应

    基督徒响应进化论的办法有两种。有些人深信进化论如果成立,就否定了上帝的存在,因而设法**进化论。其它的基督徒认为这不成问题:如果进化论是真的,那么,这就是上帝创造万物的方法,此即所谓「有神论者的进化论」。我不承认科学证据支持进化论,我也不认为进化论符合圣经中关创造的一些细节。每当有人将进化论视为与圣经有所冲突,且问及我的想法时,我会举出理由说明为何我认为进化论在科学上是无法接受的,这些理由即将讨论于后。

    基督徒已经写了好多好多书来反对进化论,这些书大多乏善可陈,与事实不符且推理不当。有一个大问题是,他们大多把进化论和大爆炸做了错误的联想,因此,企图一举**。兹列举其中少数较佳者:

    *Evolution:NatureandScriptureinConflict?byPattleP.T.Pun.GrandRapids:Zondervan,1982.这本书也有中文版。

    *TheMysteryofLife-sOrigin:ReassessingCurrentTheories,byCharlesB.Thaxton,WalterL.Bradley,RogerL.Olsen.NewYork:PhilosophicalLibrary,1984.此书特别论及生命起源。作者都是基督徒科学家,但一直到附录才提及宗教。

    *OfPandasandPeople:TheCentralQuestionofBiologicalOrigins,PercivalDavisandDeanKenyon;CharlesThaxton,AcademicEditor.Dallas,Texas:HaughtonPublishingCompany,1989.

    *DarwinonTrial,PhillipE.Johnson.Washington,DC:RegneryGateway,1991.

    6.别人的批评

    有少数非基督徒也著书指出新达尔文主义的缺失:

    *TheNeckoftheGiraffe,FrancisHitching.NewAmericanLibrary,1982.

    *Evolution:ATheoryinCrisis,MichaelDenton.Bethesda,Maryland:Adler&Adler,1985.

    *Origins:ASkeptic-sGuidetotheCreationofLifeonEarth,RobertShapiro.Bantam,1986.

    *InformationTheoryandMolecularBiology,HubertP.Yockey.NewYork:CambridgeUniversityPress,1992.

    这些作者也没有接受创造论,但他们要其它的科学家承认:进化论并不足以解释生物的起源。

    7.争辩进化论的「证据」

    在争辩进化论时,我们得从哲学辩证着手。如同早先在本课程中讨论过的,这些也是「科学至上」的想法。生物学的专家不是关于这些前提的专家,我们有资格反对他们的意见,也可以选择不同的意见。生物是否出于精心设计,这并不是宗教问题,而是历史问题,它只是简单地问到底发生过什么事。唯一和宗教有关的问题是「这位设计者是某一宗教的神还是好几个宗教所共有的神」,这却不是不准人去问历史问题的理由。相信「有一位设计者」是研究出来的结论,也是着手去进行更多研究的动机,它并非不再进一步去研究的理由。

    进化论者埋怨没有任何实验可以证明或**创造论,但是,他们说得出哪项实验能证明或**进化论吗?事实上,我们可能在研究某物之后,下结论说它绝不像是未经设计的。我们周遭许多东西显然是某人有意设计出来的:桌子、椅子、灯、汽车、表、计算机、书本、黑板上的字、海报等等,如果有人硬要我们解释这一切东西都只依照自然法则,而未经创作,他就是疯了。设计不是神迹,我们自己就经常创作。

    若有一位生物的设计者,这本身不是超自然的,而是超乎常人的。这才是真正令人不能接受的问题。人不相信创造者并不是因为不能确信,而是不愿相信。我们自己也是生物之一,因此不可能用客观、科学的态度来看这问题。

    进化论曾当作很多很有趣的研究的动机,但是也常常造成了障碍和误导。比方说,它令人过分看重种类间的竞争,而很慢才注意到在很多方面也有合作。它令人推出胚胎学上的错误的解释。古生物学家感觉到有压力要在化石当中找到逐渐演变的证据。

    我们既已讨论了经常被拿来支持进化论、反对创造论的哲学论证,现在,可以来讨论证据了。

    a.相似性

    由相似性而来的论证隐含了三个假设:

    1.我们知道进化过程的结果、

    2.我们也知设计的结果、而且

    3.我们眼见之物符合进化论而不符合设计论。

    但我们并不知道前两个假设,因此不能根据这个判断哪个比哪个更符合。如果生物令人咋舌的复杂性不是设计的证据,那么,什么才是?为什么造物者不会采用许多相似性来造物?我们是这样创作东西的。连进化论者本身也不确定相似性总是证明共有一祖先。好些看来很像的动植物显然不太有关联,这叫做趋同现象或拟态。外形和颜色相似,机能(例如能飞能游)也相似,拟态事实上很难用进化论来解释。有些很类似的有机体必定相关联,然而这却不证明较不类似者必定有较远的关系。若说微进化论证明广进化论,那是过份地延伸(extrapolation)。微进化论是个观察而得的事实,问题是它的极限在哪,这是个可资研究的题目。

    有许多分歧性不符合进化理论。MichaelDenton﹙著述列于前引书目﹚是个分子生物学家,他说在分子生物学的领域,找到生物之间有许多分歧性是进化论所不能解释的。

    就推论说,有一些专家说别的专家没有很准确地或完整地报告事实,那我们也可以推论说这种逻辑说服不了人。

    b.退化器官

    退化器官未必无用。好些曾被认为无用的器官,后来却被发现具有重要功能:例如扁桃腺、盲肠、尾椎。即使退化器官是没用的,那这是退化而不是进化。

    e.案例

    有些例子甚至无关乎微进化。欧洲飞蛾原来就有好几种不同的颜色,环境的变化影响了飞蛾颜色的比例,同样的,原来只有少数的细菌对抗生素具免疫力,也只有少数的昆虫对杀虫剂有免疫力。即使有新突变,也只调整了化学上的一个细节,并非发生足以形成新品种的根本变化。科学家研究了数千代果蝇,也看到了数百万种突变,然而,果蝇还是果蝇。

    f.地理分布

    生物的地理分布,在不同动植物起初生存的时间、空间方面,是引发了一些饶有兴味的问题,但这并没有证实广进化的理论。

    g.化石

    化石是个大题目。化石是相似性的证据,我们已经讨论过相似性。有机体日趋繁复这一现象,并不会让相信一位有条理的造物主的人感到讶异。化石不能证实某物种果真承袭自另一物种。在化石的相似性上还有许多明显的空隙,在现有最类似的物种之间,看得出显著的差异。达尔文说过,那是因为化石研究得还不够,但在一百三十多年后的今天,不能再说不够了,然而空隙还是没有填补起来。

    化石只记录了假想演化过程的最后那四分之一,也就是二十亿年中的最后五亿年。演化过程中最初的四分之三,除了疑似单细胞植物化石外,几乎没有任何记录。进化论者理所当然的解释是:当时没有坚硬的部份来形成好化石。这是合理的解释,实际上却告诉我们:演化过程最初的四分之三是个假设,并不是以证据为基础的。

    进化论者说,有些属于过渡期的的物种,例如那些既像爬虫类又像哺乳类的化石。但是,从一个物种到另一个物种,有多大的变化呢?比方说,从爬虫类的每耳一骨、每颚五骨,变成哺乳类的每耳三骨、每颚一骨,怎可能有个渐进的过程将一片颚骨移到耳朵?怎可能由一个偶然的、未经设计的过程来达成任务?哺乳类的耳朵是非常复杂的,事实上,这是精心设计的铁证之一。

    有好多年,始祖鸟化石被认为是介于爬虫类和鸟类的过渡物种,但它已拥有发展成型的羽毛,还具有别的和鸟类相像的特征。近年来,地质学家找到了像鸟类的完整化石,其年代比始祖鸟化石更早,所以始祖鸟不再被当成连接爬虫类和鸟类的环节。最近甚至有人认为始祖鸟可能是个恶作剧或是个骗局。

    h,i.生命起源的实验、太空中的有机分子

    生命起源的实验和太空中的有机分子对进化论并没有帮助。这都是简单的分子,根据简单反应定律相当自然地排列而成,连最简单的生物所拥有的庞大分子都要来得复杂得多。就好比找了些小孩玩的字母方块,然后宣称这能解释字典或莎士比亚剧本的起源。在实验中,有机化合物很快就得从实验中抽出来,因为它们很容易在制造过程中遭破坏。然而,在早年的地球上,可没有人类实验者来操纵实验。并且,地质学家尚未能从岩石上找到早年大气含氨和甲烷的证据,所以也许从来没有这样的状况。Thaxton的书里详细讨论了生命起源的实验。

    有些研究计划企图在试管中制造生命。假如他们办到了,是否就**了圣经所说生命是由神创造的?不,这将肯定圣经所说生命只能经由精心设计而来。如果我们说这证明了生命可以不经智能而来,那是侮辱了从事这些实验的科学家!如果实验成功,他们也只能制造出很简单的滤过性病毒之类的东西,而且是从现有的病毒复制而来的。这远比任何动植物都简单得多。

    8.还有些进化论没回答的问题

    关于进化论的专家讲完之后,我们还有许多问题没有得到解答:

    a.他们假设没有创造者,为何如此假设?

    b.他们还没能成功地解释起初最简单的生命起源。

    c.他们也没能解释那除非完整否则无用的庞大又复杂的系统之产生。

    一个渐进的过程怎么可能制造出这样复杂的系统?甚至于用想象的,这种过程有可能吗?纵然我们可以想象这样的结果是经由渐进的过程得来的,又是什么使得这过程持续不断?若某一系统只进化一半,该动物就无法幸存,自然淘汰会判它出局。是什么使得爬虫身上的鳞片不断改变、最后变成鸟身上的羽毛?是什么使得爬虫身上的脚一直变、最后变成翅膀?如果非脚非翅,就是无用的,是不适合生存的。若无精心设计者,这过程何能持续?不但飞鸟的起源难以解释,蝙蝠及其它许多会飞的昆虫之起源也都很难解释。

    有些进化论者承认这不可能是慢慢转变而成的,也缺乏化石的证据,因此假设一种剧烈的突变。比方说,第一只鸟是从一枚爬虫卵孵化出来的。这种事件的机率似乎是低到没有希望,然而,就算果真如此,它去哪找配偶?

    9.结论

    总而言之,进化理论根本不是已被证实的事实。进化论者不能解释进化过程是怎么开始的,不能确切地讲出我们眼见的生物经由什么过程演化而来的,不能说明是什么促使进化发生,也不能证实进化的确发生过。这是一个「面对专家」的例子,就像上面在「科学和信仰之间的冲突」那段所讨论的。

    虽然我们不是生物学和地质学的专家,我们还是能够考虑专家的哲学前提和逻辑。结果推论说有一些弱点,因为事实上有些理由,令我们怀疑专家们对他们专长范围的事实没提供完全客观的资料。所以我们没有被说服,说进化论是足以当作所有生命起源的解释,我们有好的理由宁可接受另外一个解释。

    科学没有给我们任何理由去怀疑圣经所说的神创造生物。事实上,科学的进展给了我们许多理由去断言:宇宙及生物必有一位智能超绝的创造者。

    假如这是真的,那么,去知道谁是这位创造者,以及祂为何创造包括了你我的这一切,对我们而言就很重要了,而科学是没办法回答这些问题的。是基督徒相信的圣经说它有答案。

    [xiaxue于2006-08-2309:07:11修改此小说]