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創世論捲土重來│ 科學史上的今天:8/18

張瑞棋_96
・2015/08/18 ・1122字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 544 ・八年級

話說以美國基督教的基本教義派為首的創世論陣營雖然贏得了 1925 年的「猴子審判」,成功禁止田納西州內的學校講授達爾文的演化論,但是他們在法庭辯論時自曝其短,反而造成自己無知淺薄的負面形象。原本有意跟進的十五個州中的十三個州後來都打了退堂鼓,田納西州自己也在 1967 年廢除規定,加上美國聯邦最高法院於 1968 年裁定所有反進化論的立法違憲,創世論者等於是贏了戰役,卻輸了戰爭。

然而,創世論陣營只是偃旗息鼓。他們很快地改變策略。說我迷信?我就改用科學名詞取代聖經中的用語,將宗教信仰包裝成「科學創世論」,並找來高學歷理工背景的菁英背書鼓吹。而既然我的也是另一套科學解釋,就有資格列入教科書中與演化論並列。

1981 年,阿肯色州與路易斯安那州先後通過「應平衡對待創世科學與演化科學」的「平衡法案」,賦予創世科學納入教科書的法源。當年在「猴子審判」一案中與之對抗的美國公民自由聯盟(American Civil Liberties Union, 簡稱 ACLU)再度挺身而出,向位於小石城的聯邦地區法院控告阿肯色州的平衡法案違反憲法第一修正案中,國家與宗教分離的原則。1982 年 2 月,法官認定創世科學是宗教,並非科學,判定阿肯色州的平衡法案違憲,無效。科學家視之為重大勝利,但欣喜之情卻很快被澆熄。

因為路易斯安那州的參議員率先向法院上訴,要求州政府立即修訂教材,ACLU 只好先以此舉侵犯教育董事會的權力為由向聯邦地區法院提出上訴,並獲得勝訴。但創世論陣營卻反將一軍,控告聯邦政府干涉地方事務,結果州最高法院於 1983 年推翻了 ACLU 勝訴的判決。於是 ACLU 改以違反憲法第一修正案為由再提上訴,而於 1985 年獲得勝訴。但不服的創世論陣營再上訴到第五巡迴法庭,雖然遭到駁回,卻是八票對七票的些微差距。

創世論陣營士氣大振,繼續上訴到聯邦最高法院,聯邦最高法院也決定受理。眼見態勢險峻,1986 年的今天,美國 72 位諾貝爾獎得主史無前例地與 17 個州立科學院以及 7 個科學機構聯名簽署,向最高法院遞交請願書。1987 年 6 月 19 日,聯邦最高法院以七票對二票,宣判路易斯安那州的平衡法案違憲。創世論的反撲再度被擊退。

不過別以為科學家們從此就可以高枕無憂。1987 年以後,創世論改以「智能設計」的面貌繼續挑戰演化論。2001 年開始,創世論陣營以退為進,改以學術自由的名義,要求立法保障教師可以鼓勵學生質疑演化論、生命起源、地球暖化等他們認為仍有爭議的理論,必要時可以使用補充教材。路易斯安那州已於 2008 年率先通過這樣的法案。看來這將是一場艱苦而漫長的戰役了。

(圖為《創造亞當》, 是米開朗基羅創作的西斯廷禮拜堂天頂畫《創世紀》的一部分。)

 

本文同時收錄於《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》,由究竟出版社出版。

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張瑞棋_96
423 篇文章 ・ 539 位粉絲
1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,當了中年大叔才開始寫作,成為泛科學專欄作者。著有《科學史上的今天》一書;個人臉書粉絲頁《科學棋談》。

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發現北京人頭蓋骨|科學史上的今天:12/2
張瑞棋_96
・2015/12/02 ・1160字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 545 ・八年級

1929年的今天,前一年才從北京大學地質系畢業的青年裴文中,在北京周口店的龍骨山挖出了一個完整的頭蓋骨,震驚中外。此一發現證實了五十萬年前的北京人(學名為北京直立人)的存在,為達爾文七十年前發表的《物種起源》提供了一個強有力的證據。

展示於中國古動物館得北京人頭骨複製品。Yan Li@wikimedia

其實更早之前當地人就常在此地揀尋骨頭賣給中藥店,他們不知是化石,以為是龍骨,所以地名才叫龍骨山。八國聯軍打到北京時,有人帶了一批回歐洲,被德國一位古生物學家辨認出一顆像是人猿的牙齒,引起學界的注意。1918年,在中國擔任顧問的瑞典地質學家安特生(Johan Gunnar Andersson)耳聞此事,前來周口店進行考察,經過幾年的發掘,終於在1926年宣布發現了兩顆原始人類的牙齒。

經由當時在協和醫院教授解剖學的醫師步達生(Davidson Black)的聯繫,美國洛克斐勒基金會同意贊助經費,才在中方的參與下,於1927年進行系統化的發掘工作。北京直立人這個學名正是由步達生所命名;說實話,僅有幾顆牙齒的化石證據就逕行命名一個新屬種實在太過莽撞,幸而裴文中的發現消弭了一切爭議。隨後發現的加工石器與用火證據更加證明北京人與人類的淵源,也讓三十多年前就發現的爪哇人終於得以正名,因為在此之前並沒有文物遺跡可以證明爪哇人是人,而不是猿。

北京人臉部重建圖。Cicero Moraes@wikimedia

北京人化石的後續發展更是充滿戲劇性。1937年日軍侵華,發掘工作不得不暫停,更重要的是如何安置這些珍貴的化石。留在北京,恐遭日軍掠奪;運到重慶,又不確定能順利抵達;似乎由美軍運回美國暫時保管最為妥當。於是化石裝在兩個木箱中先置於協和醫院,準備搭火車到秦皇島,再乘船前往美國。不過幾天後日軍就占領北京,這兩箱化石就此下落不明。或說已隨船沉入海底、或說被美國人暗槓了、或說被日軍運回日本、或說仍埋在秦皇島某處。至今仍不時有人指證歷歷,但終是流言紛紛。

當時關於人類的起源猶無定論,因此多少帶著民族的驕傲賦予北京人特殊的意義。其實後來經由粒線體DNA的鑑定追蹤,已經確定現代人類起源於非洲,我們都是二十萬年前某一女性智人的後代。當我們的智人祖先於四萬年前來到亞洲時,北京人與爪哇人這種直立人恐怕早已滅絕久矣。雖然北京人與我們並無淵源,但不同屬種在演化壓力下的興衰總是值得我們研究了解。

延伸閱讀:8月7日──李基誕辰

本文同時收錄於《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》,由究竟出版社出版。

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1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,當了中年大叔才開始寫作,成為泛科學專欄作者。著有《科學史上的今天》一書;個人臉書粉絲頁《科學棋談》。

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一場環球旅行引發的演化論經典著作《物種起源》——《讓人生從此改變的科學思考》
PanSci_96
・2019/01/21 ・2581字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 530 ・七年級

《物種起源》的問世:那些怪怪島上的怪怪生物

這件事發生在達爾文放棄就讀醫學院,重新進入劍橋大學修習神學,準備朝著牧師之路邁進的時候。他在此時得到機會搭上英國海軍測量船「小獵犬號」,為人生帶來重大改變:這次機會使他放棄成為牧師,走上博物(生物)學者之路。

小獵犬號的船長當時二十六歲,是一名業餘地質學家,他想在船上尋求可以對談的知識分子,於是選中了二十二歲的達爾文。

小獵犬號(HMS Beagle)。圖 / Wikimedia Commons

小獵犬號繞地球一圈的航程長達五年,達爾文在行經南美各地時,曾下船前往內陸地區四處調查。有一次,他登上位於今天厄瓜多的加拉巴哥群島,這次經驗讓他在不久後便建立了演化論。

加拉巴哥群島由大大小小超過一百座以上的島嶼及岩石組成,象龜、鬣蜥、企鵝等許許多多生物在此棲息,這些生物都不只與大陸上的生物大相逕庭,每座島上的生物也都有不同的特徵。

加拉巴哥群島上曬太陽的鬣蜥。圖 / pen_ash@pixabay

觀察到這個現象的達爾文心想,這些生物或許是因為生活在被海洋包圍的環境,所以發展出異於大陸的獨特演化體系。回國後,達爾文建立了「生物可能在反覆突變中逐漸演化」的假說,而這個假說也在一八五九年出版的《物種起源》中首度問世。

達爾文 1859 版《物種起源 Origin of Species》封面。 圖 / wikimedia

達爾文在《物種起源》中所寫的假說是這樣的:

各式各樣的生物經過反覆突變,演化成現在的樣貌。所謂的「突變」,指的是後代突然出現與親代或祖先不同的性狀;而「性狀」則是指生物的特徵,是將生物分類的重要依據。

達爾文認為,如果沒有突變,生命就無法演化。各種生物在突變中誕生,而其中必定只有能躲避天敵、適應環境的物種存活下來。這就是達爾文提出的假說。

是「演化」不是「進化」,讀成弱肉強食就搞錯啦

如果沒有好好理解達爾文的演化論,會誤以為那就等於弱肉強食;也就是生物為了適應環境而產生突變,最後只有繼承這個突變基因的後代,才得以存活下去。

但突變並不是這麼回事。所謂的「突」指的是突然,換句話說就是後代偶然出現不同於親代的性狀。

漫長的歷史當中,應該也有許多生物即使發生突變,卻仍無法存活下來。許多生物發生了各式各樣的突變,能夠存活下來的,只有突變後「偶然」能適應環境的生物。所謂的突變,不過就是偶然發生的現象。

所以,翻譯成「演化」,或許比「進化」更符合實情。「進化」給人生物不斷進步的感覺,不過這可能只是人類的一廂情願;實際上是生物一再且偶然地發生突變,而且只有剛好能適應環境的生物存活下來。

咦?在說我嗎?圖 / publicdomainpictures

舉例來說,長頸鹿的脖子為什麼會那麼長呢?

想必大家都知道原因了吧!並不是原本脖子短的長頸鹿拚命想吃到位置高的食物,最後脖子就伸長了,而是某天長頸鹿因突變而誕生了脖子比較長的個體。當然,仍有許多未突變的短脖子長頸鹿,但是牠們只能取得低處的食物,競爭對手當然比較多,最後距離地面較近的食物就被大家吃光了。如此一來,脖子短的長頸鹿自然無法繼續存活下去。

至於因為突變而生來就有長脖子的長頸鹿,則可吃到競爭對手吃不到的高處樹葉。到了最後,只剩下長脖子的長頸鹿存活下來。

編按:關於長頸鹿演化的討論,可參考延伸閱讀:麒~麟麒~麟,你的脖子怎麼那麼長?

達爾文的演化論的確為十九世紀的英國社會帶來衝擊。基督教會在當時的英國擁有極大的勢力,使得「神創造萬物」的想法仍是主流。達爾文所提出「生物一再發生突變,最後只有適應環境的個體才能存活」的說法,等於否定了神的造物性。

因此,基督教長期以來都對演化論持否定看法,直到一九九六年,才由前面介紹過的教宗若望保祿二世發表承認演化論的書簡。不過,近年又發生了變化,美國出現了「智慧設計論」的想法。提倡者認為,生物的某些特徵過於複雜,用無序的自然演化無法充分解釋,應是由另一個更高的「智能」設計而來;也就是試圖在演化論的基礎上,說明神的造物性,但普遍不受科學家支持。

到底什麼「突變」了?後來才誕生的基因觀念

那麼,「突變」是什麼東西發生變化呢?

達爾文並沒有想到「基因」的概念。直到二十世紀後半,分子生物學的研究成果揭曉了基因的存在,才為達爾文的演化論帶來新的曙光。因為科學家發現,所謂的突變,是由染色體的基因突然發生變異所引起的。

突變是基因的變化,但基因又是什麼? DNA 和基因是不是一樣的東西?這應該也是很多人似懂非懂的問題吧!

細胞中有稱為「核」的部分,核的裡面有許多絲狀物體,它們就是染色體。之所以命名為「染色體」,是因為它們很容易以實驗用的染料染色。

染色體是由 DNA 和蛋白質所組成的,而 DNA 的正式名稱是「去氧核醣核酸」,因為裡面含有「去氧核醣」這種物質,使得細胞核內呈現酸性。由此可知,DNA 是一種物質的名稱。

雙螺旋結構的 DNA 分子,雙股結構由 A(腺嘌呤)、T(胸腺嘧啶)、C(胞嘧啶)、G(鳥糞嘌呤)四種鹼基連結而成。圖 / 究竟出版社提供

DNA 分子為雙螺旋結構,兩股之間以 A(腺嘌呤)、T(胸腺嘧啶)、C(胞嘧啶)、G(鳥糞嘌呤)這四種稱為「鹼基」的物質兩兩成對連接起來,而且 A 一定與 T 相對應,C 一定與 G 相對應。簡單來說,DNA 分子中的鹼基都是以 CGATGCTA⋯⋯這種有如文字般的方式排列,而生命的發生、疾病與老化的機制等遺傳訊息,就透過這樣的排列方式表現出來。這些鹼基排列的順序稱為「DNA 序列」,也就是所謂的「基因」,因此,基因指的不是物質名稱,而是資訊。

如此一來,科學家當然會想針對基因進行更深入的研究,譬如 ATGC 的哪種排列方式會對應到生命的哪種作用。類似這樣的基因解析,正在目前的分子生物學領域中急速發展。

 

本文摘自《讓人生從此改變的科學思考》,2018 年 9 月,究竟出版。

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猴子審判 │ 科學史上的今天:5/25
張瑞棋_96
・2015/05/25 ・1103字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 587 ・九年級

一九二○年代的美國,藉助第一次世界大戰帶動的工業生產,經濟與科技於戰後快速成長,新的精神與文化也有如蠢蠢欲動的岩漿開始衝破舊有規範。人們隨著自由即興的爵士樂搖擺、不顧禁酒令的規定暢飲私酒、抽象藝術大興其道,就連禁錮已久的女性參政權也終於獲得憲法保障。

然而在這樣自由開放的社會氛圍下,仍有一道思想防線在美國南方各州悄悄築起。1925 年 3 月 21 日,田納西州州長正式簽署「巴特勒法案(Butler Act)」,明令禁止老師在學校講授違背聖經中上帝造人的任何理論,尤其是主張人由原始生物演化而來的說法。

美國公民自由聯盟(American Civil Liberties Union, 簡稱 ACLU)極為憤慨,公開聲明將義務幫助每一位因講授演化論而被起訴的教師。沒有人預料到第一個案件很快就發生在一個人口只有一千八百人的小鎮達頓(Dayton)。

一位 24 歲的高中生物代課老師斯寇普斯(John Scopes)在鎮上幾位自由派人士的鼓吹之下,故意以身試法,承認於 4 月 24 日在課堂上講授演化論,並且特意要學生作證的確有聽到他提及猿猴祖先之事。結果如他所願,5 月 25 日這一天,他因違反田納西州法律而遭到檢方起訴;這件轟動全美國、別稱「猴子審判」(Monkey Trial)的「斯寇普斯案」正式成立。

ACLU 守諾派了律師團前來,著名的人權律師丹諾(Clarence Darrow)亦主動加入辯護;檢方的主辯人也是大有來頭:前國務卿、曾三次代表民主黨競選總統的布萊恩(William J. Bryan)。雙方於 7 月 10 日在擠得水洩不通的法庭上展開世紀大辯論。

在七天的唇槍舌劍之中,丹諾等人原本找來八位演化學專家,試圖說明演化論與聖經並不衝突,但法官只允許一位出庭作證。他們轉而主張聖經僅應適用於道德與神學層面,不應插手科學領域;甚至出險招讓對手布萊恩坐上證人席,藉由他回答詰問時,按字面意義解釋《創世紀篇》所呈現的荒謬結果,來證明巴特勒法案有多不合理。但法官主動提醒陪審團不應考慮法律的合理性,重點在於有無觸法。眼見法官明顯偏頗,於是丹諾最後一天乾脆放棄結辯,任由陪審團於 7 月 21 日宣判斯寇普斯有罪,應罰款一百美元。

對 ACLU 與斯寇普斯等人而言,他們原本就不在意贏得官司,而是意在推翻惡法。於是他們向最高法院提起上訴,主張巴特勒法案違憲,但還是敗訴了。然而就影響層面而言,他們並未失敗。因為審判過程經由全國性的廣播而引發社會大眾的省思與討論,原本已進入立法程序的十五個州中,最後只有兩個州通過巴特勒法案。1967 年,田納西州終於廢除此法案;第二年,美國聯邦最高法院裁定所有類似的反演化論的立法違憲,科學教育才終於獲得保障。

 

本文同時收錄於《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》,由究竟出版社出版。

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1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,當了中年大叔才開始寫作,成為泛科學專欄作者。著有《科學史上的今天》一書;個人臉書粉絲頁《科學棋談》。