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從「科宅我看人類性擇研究」談「該如何解讀科學研究」

陸子鈞
・2013/03/07 ・3580字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 562 ・九年級
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在上一次人類又再度逃過世界末日預言之際(2012/12/21),科宅我很榮幸能擔任「末日之戀」的其中一位講者,和兩性心理學專家海苔熊、哲學雞蛋糕蛋糕鋪老闆朱家安,一起從心理學、哲學和生物學(當然是我)談「什麼是愛?」。

Q&A時間有讀者問到「你對『喜歡看正妹』這現象有什麼看法?」(當然,確切的問句我記不得了,不過大概是這樣),我還真一時不知道該怎樣回答。我喜歡看正妹,正妹的確也能從演化解釋一些優勢,但那似乎也不是一切,否則這世界上不符合演化上認定「正妹」的人不就找不到伴了?可是我也在談論相關的研究,那麼我的價值觀是什麼?我怎麼看待『喜歡看正妹』這現象?

我讀過一些人類或者動物性擇的研究,那些非常符合經濟學邏輯的算計;演化就像一位嚴苛的裁判,只有當子代數量最大化,成功傳遞下來的基因才得以保留。每位研究性擇的演化生物學家儼然成為一位動物的兩性專家-或者說是性擇競賽的顧問,講授不同社會結構的動物,在不同的環境下如何能夠達到子代數量最大化-或至少,將基因傳承下去。

人類,Homo spiens,在「行異營性性的多細胞生物」的定義下,被定義為一種動物。既然身為一種動物,人類不大可能完全不受演化的擺佈(可以參考〈人類仍受天擇擺佈嗎?〉一文,或《BBC知識》國際中文版第10期)。人類也受「崔弗斯–威勒德假說」(Trivers-Willard hypothesis)的影響,在環境艱困時較可能產下女嬰;較容易被對稱、或和自己相似的臉孔吸引;女性易受低沈嗓音的男性吸引;主要組織相容性複合體(MHC)差異大的異性較可能彼此吸引;費洛蒙左右著人類的選擇伴侶的對象……(參考《精子戰爭》《性的歷史》《第三種猩猩》…)這些經由嚴謹科學研究過程得到的結論,真的就是我們在挑選伴侶、戀愛、或甚至說找尋「真愛」該遵行的指南嗎?

「『愛』是什麼?」這是人類千年以來不斷在思考的問題,同為人類的科學家當然也想找尋答案,而科學家擅長以「科學」作為解答的工具。

不管你是不是科學家,只要熟悉「科學方法」都會發現科學並非萬能,科學對於自然萬物的解釋有諸多限制。它只能解釋能重複出現的現象(再現性)、能普遍被人類感知的現象(感官經驗)、可以驗證的現象(實證原則:任何不可驗證的陳述都既非真,也非假,而是沒有實在意義)、符合統計上的可信度、真偽不對稱性(真不能被證明,只有偽可以被證明;比如,再多的白羊也不能證明所有的羊都是白的, 而只要一隻黑羊就能證明所有的羊都是白的這個理論是錯誤的)……等等。

在面對真實世界時,科學這工具顯得簡陋,但卻又是我們手上擁有最好的工具,也就被將就用來研究人類的「愛」。但是「愛」太複雜,所以只好限縮研究範圍在「兩性的彼此吸引」,而「兩性的彼此吸引」有很大一部分又跟「性」有關;「性」又脫離不了演化,這是為什麼很多解釋「兩性的彼此吸引」的研究這麼的「那個」。

講到這裡或許你已經發現,我們怎麼能夠認為在諸多控制的因子下得到的科學結論、或者經由一小搓人,甚至是在其他動物(比方:實驗室的白老鼠、果蠅)身上歸納出的研究結果,足以解釋人類兩性的彼此吸引?更別提是了解人類的「愛」了。即便有再多探討人類兩性彼此吸引的研究,三兩天就刊登在報紙或者PanSci上,那些探討人類「愛情」的科學家、或者這些研究的忠實讀者,對於人類的「愛」仍一無所知。

科學家是一種明知道自己無法觸及「真理」,卻又死命朝「真理」前進的人;是一種天命、一種狂熱、一種來自內心的驅使,可能有點像著魔,所以這裡先不討論為什麼科學家明知不能了解人類的「愛」卻又一直去研究。這裡要討論的是:科學家該怎樣呈現這些研究?以及大眾該怎樣解讀這些研究?(這也適用於「愛情」以外的科學研究議題,包括公眾議題有關的研究)

科學家

在觀察到一個現象之後,科學家會提出問題,然後提出假設,再設計研究方法來驗證假設,如果研究結果和假設相符,那麼就成了一套能解釋現象的說法;如果研究結果和假設不符,那麼就重新設計研究方法,或者修改假設。上述過程就是科學方法。

舉例來說:一位科學家觀察到(或者精確來說是「注意到」,因為大多數人都能觀察到,但只有他注意到了這現象)-「異性會彼此吸引」。於是他可能提出問題:「為什麼他/她要選她/他?而不選別人?」或者問「他們彼此是怎麼吸引的?」。那麼他可能提出的假設是「他們會選擇外表對稱的對象,反映出對方優良的基因」或者是「他們會選擇免疫系統和自己差異較大的對象,好生下免疫系統組成較多元、較能抵抗病源的後代」;然後再選定研究方法,看是要調查既有的夫妻檔,或者搭配免疫檢測作問卷調查……講到這裡,你應該已經發現這套流程沒有想像中的「客觀」;科學家會對於哪個現象感興趣、提出怎樣的問題假設、設計什麼樣的驗證方法都受到他個人經驗還有成見的左右。

那麼,科學哪裡客觀呢?科學的客觀在於驗證的過程-無論驗證之後得到的結果是否符合原先假設,科學家都得接受。也就是說,驗證的過程設越是客觀,越可能避免主觀所造成的對世界的誤解。科學家在了解世界是同時帶著成見(主觀經驗)還有開放的心(能接受被研究結果推翻假設,或接受被別人推翻已成對現象的解釋)。

在費盡千辛萬苦反覆驗證得到一則研究結果之後,科學家該如何向大眾展現?

一則研究2萬光年外黑洞的形成或許對大眾沒有太大影響,但如果是一篇「催產素影響人類伴侶忠誠度」的研究,就可能被錯誤解讀為「合理的偶外交配(extra pair copulation)」(外遇的那方就是腦中催產素濃度較低)。在其他公眾議題相關的研究結果也面臨一樣的風險,假設(只是假設!)研究結果顯示「全球均溫在地質史記錄的波動範圍內」,那麼會不會成為忽視環保政策的論述?此外,就算看來跟公眾議題無關的研究,也未必就不會被引用,達爾文當初也沒料到演化論會被曲解支持種族淨化。

科學家該有一定的公眾意識,在《這個不科學的年代》中,費曼(Richard P. Feyman)也提到:「當科學家被告知他必須為自己對社會的影響負點責任,一般指的都是科學的應用部分。如果你研究的是核能,那麼你必須明白,它也能用在對人有害的用途上。因此,在某些科學家的討論會中,你會預期這將成為最重要的議題。」

除此之外科學家和你我一樣有自己的信仰、世界觀、價值觀、政治立場,也會(也應該)提出科學證據來支持自己的觀點。不同的是,科學家的發言對於非科研背景的大眾來說可能是「經過深思熟慮、比我們更了解這議題」的資訊,也就更可能左右人的行為,或者甚至是公共政策的方向。

科學家必須清楚自己是在什麼場合發言,如果是在課堂、演講、報紙專欄…,就該謹慎切割個人的信仰、世界觀、價值觀、政治立場在科學之外,在表明個人意見時提醒受眾那是個人意見。如果可以,也要提及其他論點的看法,但未必須要詳細呈現,只是要讓受眾明白不只有一個觀點。比方談論演化論時,盡可能也提到神創論怎麼說,兩派說法的爭議點在哪。

當然,科學家也可以大聲疾呼,表明自己的信仰、世界觀、價值觀、政治立場,那的確能發揮影響力,不過代價可能是失去大眾對這位「科學家」的信賴度。再說不同領域有不同領域的專業,公共政策是別於科學以外另一門深奧的學問,化學家就別自以為懂,插手教育體制(當然,不排除得過諾貝爾獎的化學家也精通教育這門學問的可能)。

大眾

大眾在面對問題時,最想知道的總是「我該不該這麼做?」或者「我該做什麼?」。很可惜,科學不能回答這些問題。大眾除了該認知科學的侷限還有科學方法之外,更重要的是認清科學無法替道德問題下決定

科學能回答「如果我做這個,會有什麼後果?」,但至於「我想不想這後果發生?」就是個人的道德價值判斷了。舉例來說,腦神經學家發現,想起逝去的戀情大腦的痛覺神經會有和被熱咖啡潑到一樣的反應-這是科學。但是要不要讓另一個人因為失戀而承受這樣的「痛」,就是個人的道德判斷。或者,統計發現,男性和固定伴侶以外的對象性交,有較高的猝死風險,但值不值得冒這風險,就是個人的價值觀了。

所以,我認為大眾不該要求科學家判斷「該不該這麼做?」,甚至,大眾應該根基在科學家提出的科學證據上自己做決定

後記

回到「正妹」這件事。我是一個愛看「正妹」的科宅,或許因為那些「正妹」外表比較對稱、比較符合我的印痕辨識的特徵…等等,這些科學家提出人類愛看「正妹」的原因都無關「我就是愛看」的事實。但是如果你問我會特別挑正妹交往嗎?我想比起正不正,跟我有相似的價值觀、能一起經營關係、一起宅起來打Game…等等會是我優先考量的因素吧?

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陸子鈞
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Z編|台灣大學昆蟲所畢業,興趣廣泛,自認和貓一樣兼具宅氣和無窮的好奇心。喜歡在早上喝咖啡配RSS,克制不了跟別人分享生物故事的衝動,就連吃飯也會忍不住將桌上的食物作生物分類。


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莫比烏斯把紙帶轉了幾圈——《數學,這樣看才精采》

天下文化_96
・2022/05/21 ・2870字 ・閱讀時間約 5 分鐘
莫比烏斯環。圖/David Benbennick, CC BY-SA 3.0

記得 2018 年初我在谷歌搜尋引擎裡打入「莫比烏斯」,出乎我意料之外第一頁跳出的全是關於電影《莫比烏斯》的訊息。我本來對此電影毫無所知,瞄了一下摘要文字,原來是一部沒有臺詞,內容又涉及閹割和亂倫的韓國電影,真是有點讓人感覺噁心。

再用英文 Mobius 打入谷歌,結果出來的都是電玩《莫比烏斯 Final Fantasy》的訊息。這是一款可以在手機上單打獨鬥的遊戲,需要操作喪失記憶的主角與各種魔物在未知世界裡廝殺。其實我想找的是數學家莫比烏斯(August Ferdinand Möbius),哪裡知道他的大名已經移植到與數學不相干的場域。

天文學家的數學遺產

數學家莫比烏斯(August Ferdinand Möbius)。圖/Adolf Neumann, 公有領域

日爾曼地區在莫比烏斯出生的時候,還沒有一位國際知名的數學家。但當他過世時,日爾曼的數學家已經發揮強大的影響力,吸引各國年輕人紛紛前來學習。這種巨大轉變的產生,關鍵性因素是高斯的橫空而出,徹底革新了數學的面貌。

1815 年莫比烏斯曾去哥廷根跟隨高斯學習理論天文學,次年進入萊比錫(Leipzig)天文臺擔任觀察員。十九世紀初的日爾曼世界,當天文學家遠比數學家有更良好的聲譽和安穩的待遇。高斯跟莫比烏斯同樣是寒門出身,不也在 1807 年開始終身領導哥廷根天文臺嗎?

莫比烏斯雖然最終成為萊比錫大學的天文學正教授,但是時至今日他所留下的學術遺產,卻是在數學裡多方面的貢獻,最有趣的是他晚年所發現的一條極簡單又美妙的環帶:莫比烏斯環帶。

請讀者拿一張長紙條,把一端轉 180 度與另一端黏在一起,便完成了神奇的莫比烏斯環帶。這個環帶突出的特性是它只有單面,不像原來的紙帶有正反兩面。那麼有一個面到哪裡去了?當你沿著紙帶表面向前走到原來的一端時,因為已經做過半圈的旋轉,你現在就滑入了原來紙帶的背面。於是在莫比烏斯環帶上走啊,走啊,永遠不需要翻過側緣,也永遠碰不到盡頭。

在空間裡看起來扭曲的莫比烏斯環帶壓扁到桌面上,就得到圖 17-1 左邊的平面摺疊圖形。此圖與右邊谷歌雲端硬碟的商標(2012–2014)很相似,相異之處在於商標左側的那段紙帶是在底側紙帶的上面。

其實,我們可以用摺紙方法製作這個商標。首先拿出一張長條紙,我們要在一端摺出一個60度底角。

在圖 17-2 裡,先把長條紙上下邊緣對齊,產生一條中線。然後把左邊緣的線段 DO 往中線摺疊,使得點 D 碰觸到中線上的點 A,於是角 BOC 就剛好是60度。為什麼呢?讓我們從 A 作垂直線段 AB,假設 AB 的長度是 1,則 AO = DO 便為長度 2。從三角關係便知角 AOB 為 30 度,從而角 AOD 就等於 60 度;但因角 AOC 與角 COD 相等,所以角 AOC 也是 30 度,那麼角 BOC 只好是 60 度了。

在長條紙上摺出了 CO 這條摺痕,接著我們用剪刀沿著 CO 剪下去,把三角形 COD 丟掉。然後把 O 點摺到上緣,使得線段 CO 與上緣邊線重合,就會產生一個正三角形。下一階段用這個正三角形做為模板,把長條紙反復摺疊,打開後修剪掉右邊多餘的紙條,就成為具有 15 個正三角形摺痕的紙條,如圖 17-3。

最後沿兩條粗摺線(在摺紙的術語裡,左邊的虛線稱為谷摺、右邊的點虛線稱為山摺),把左段摺在前面,右段摺到背面,右端放在左端上面,用膠紙黏合,就得到谷歌雲端硬碟的商標。如果仿照旋轉紙帶製作莫比烏斯環帶的方法,我們可以抓緊長條紙帶一端,把另一端同方向旋轉三個 180 度後黏合,然後壓扁到平面上,也會得到商標的圖形,只是邊的長度也許沒那麼整齊。

環帶的靈感何處來?

有人說莫比烏斯是偶然間發現了這樣的環帶,其實這是有點戲劇化的講法。莫比烏斯在研究如何構成多面體時,使用了一種基本的想法,就是以黏合三角形來逐步形成多面體。為了準備參加巴黎科學院有關多面體幾何理論的競賽,莫比烏斯也研究了非封閉型(也就是會有邊界)的多面體,他從操作類似圖 17-1 的摺疊圖發現了單面曲面。在莫比烏斯身後出版的著作全集裡,收錄了一篇未曾發表的 1858 年文稿,其中包含了旋轉 3、4、5 個半圈的環帶,如圖 17-4。

可見莫比烏斯有系統的分析了這類環帶,發現旋轉半圈的次數如果是奇數,產生的環帶只有單面;但如果次數是偶數,則環帶仍然保有正反兩面。他更深刻的察覺,這些單面曲面上無法賦予明確的方向,也就是說你從一點出發,也知道當時的順時針方向為何,而當你沿著環帶遊歷一周後,雖然處處你都覺得延續了正確的順時針方向,可是返回出發點時,卻與原始的方向背反。莫比烏斯環帶破壞了所謂的可定向性,這是屬於曲面的拓撲性質,是比度量長度、角度、面積、體積更寬鬆的幾何性質。

1858 年莫比烏斯寫下單面曲面研究成果前幾個月,另外一位現在少為人知的數學家李斯廷(Johann Benedict Listing)已經作出同樣的環帶。莫比烏斯要到 1865 年才在公開發表的著作裡披露單面環帶,而李斯廷在 1861 年出版的專著裡,便公布了單面環帶的存在。李斯廷甚至在 1847 年出版有史以來第一本使用「拓撲學」這個名稱的書(德文書名為Vorstudien zur Topologie)。不過,今日即使想替李斯廷討個公道,把莫比烏斯環帶改名為李斯廷環帶,恐怕也無能為力了。

製作莫比烏斯環帶是如此的簡單,很難不讓人懷疑為什麼沒有人更早發現它呢?在李斯廷之前的數學文獻裡,到目前為止沒有發現有關莫比烏斯環帶的記載。那麼我們探索的對象何不轉移到各種藝術圖像呢?結果在義大利的古跡山提農(Sentinum)羅馬別墅中,發現西元前 200 年至西元前 250 年期間的地板馬賽克,正中央描繪了永恆時間之神艾永(Aion)站在一條代表黃道諸星辰的環帶之中(如圖 17-5)。當我們仔細沿著環帶移動時,能夠毫無疑義分辨出是在一條莫比烏斯環帶上游走。現在還可在多處看見古羅馬遺留下艾永的繪像、浮雕、馬賽克,然而唯有在山提農的別墅中,艾永所踩的環帶是莫比烏斯環帶。

山提農的馬賽克在 1828 年送進慕尼黑的博物館,三十年後李斯廷與莫比烏斯先後研究這個特殊的環帶,他們是否曾經去慕尼黑參觀過博物館,因而受到古羅馬人的啟示呢?我們恐怕永遠也無法確知,然而要寫一本《莫比烏斯密碼》之類的書,也許有可能編織出充滿懸疑的故事。


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