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區分科學與偽科學的價值在哪?–以一個真實的法律案件為例

活躍星系核_96
・2015/03/06 ・4120字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 558 ・八年級

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作者:阿捷〈捷學的哲學

在當代社會裡,科學被公認為最可靠的知識。同時,由於科學在人們心目中有那麼高的可信度,引來一些人以科學之名招搖撞騙。此時,我們就會生起問題或爭論:什麼是科學?這些以科學之名招搖撞騙的主張、商品,為什麼不是科學?它們為什麼不配有「科學」的名號?

假如你認真思考這道問題,這時候你就走進科學哲學的討論之中。因為在科學哲學的討論裡,「科學是什麼?」是哲學家長久關注的問題。它不但是哲學家的玩意兒,更是有實際的意義。讓我們看以下的一個真實法律案例。

什麼是科學?──一個真實的法律案例

近十幾年,美國興起了「智能設計論」(Intelligent design),這論點主張宇宙和生物並不是由演化和自然選擇中而來,而是由某種超級智能創造或設計出來。支持者認為智能設計論是一種科學觀,而不是宗教,因此應該要把它列入生物課程裡教授學生,讓它能與演化論一樣的地位,引發了演化論與智能設計論的爭論。

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2005年,賓夕凡尼亞州法官John E. Jones III 宣布在科學上違反美國憲法第一修正案裡「政教分離」的原則,裁決指出智能設計論屬宗教思想,很多人視這個判決是科學論者與政教分離者的勝利。但事情並不那麼簡單完結,因為智能設計論在美國非常流行,多達十幾個州仍然存在智能設計論與演化論的爭論,皆因如同法官John E. Jones III 的判決書中所言,智能設計論只是把「神創論」改頭換面重新包裝後的宗教產物,只是沒有特別提到這個智能設計者是誰(上帝),因此在擁有大量基督教原教旨主義信徒的美國仍然廣受歡迎。

其實早在20世紀初,演化論與神創論的爭論就開始在美國上演。1925年,當年美國田納西州是有法例禁止教授演化論,一位中學教師在中學教演化論因而受審。1968年,這條法律才被美國最高法院判決違憲而取消。但基督教原教旨主義者與右翼政治勢力並不罷休,發動了科學神創論運動,提倡科學神創論和演化論一樣是科學理論,應該在生物學課堂上教授,並為科學神創論製造彷彿沒有宗教內容並模仿科學論述與文獻,用他們自己的話來表達,就是:「創造模式至少是與演化模式同樣科學,並至少和演化模式一樣是非宗教的。」(Alexander Bird, 1998)

80年代初,至少有兩個州份真的通過了法案,要求神創論與演化論必須同時在學校中教授,引起了很多科學家與學術界的強烈反對,他們認為神創論儘管在修辭技巧或形式方面具備了科學的特徵,但終歸究底,它絕不是科學,而是偽裝成科學的宗教,並掀起了訴訟,在1982年打進了美國最高法院。

當時,最高法院認為爭論的焦點不在於宗教是否要挑戰科學,也不是神創論是否合理或真實,而是神創論到底是不是科學主張。而要回答這道問題,必須知道什麼是科學,如何區分科學、非科學與偽科學。這些都是哲學問題,因此當時法官William R.Overton 並不只聽取科學家對這問題的評議,也找來哲學家作證。最後,William R.Overton 裁決神創論不屬科學,因而違憲。當時,他提出了科學理論應該具備如下的特性:

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  1. 遵循自然界的規律
  2. 根據自然界的規律解釋現象
  3. 在經驗世界裡它是可檢驗的(testable)
  4. 它的結論是暫時性的,即不必是最終的結論
  5. 它是可證偽的(falsifiable)

雖然很多科學家熱烈支持裁決結果,但當時著名的科學哲學家Larry Laudan(1982)指出,如果神創論者懂得一點科學哲學,就知道上述的特性均或是不能作為科學的必要條件與充分條件,或是神創論也可以滿足。無論如何,現在神創論又改頭換面,變成智能設計論,再次走進法律與政治爭論裡,「到底智能設計論是否屬科學」、「什麼是科學?」這些「古老」的科學哲學問題又再次顯示了它的實質作用。

非科學(non-science)、不科學(un-science)與偽科學(pseudo-science)

從上述的現實法律案例裡,我們可以看到區分科學與偽科學的重要。不過,值得注意的是,劃分什麼是科學(即區分什麼是科學與非科學),與劃分科學與偽科學,並不是同樣的問題。

因為並非所有非科學的就是偽科學,例如宗教、文學、藝術,它們不是系統化的科學知識,卻也不是偽科學。在科學內部的討論裡,也有所謂好的科學研究和壞的科學研究之分,壞的科學研究有時也會被抱怨為不符合科學的嚴謹、不夠科學。為了進一步釐定「偽科學」大概是什麼,我們可以作以下的概念澄清。

「非科學」(non-science)是指一切不是科學的東西,也就是包括與科學無關的文學、藝術,也包括假冒科學的偽科學(如智慧設計論、自然療法),都是非科學。

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「不科學」[1]   (un-science)是指那些科學家公認為嘗試在從事科學研究,但研究中因有不慎的錯誤(譬如實驗設計有很大的偏差)而導致結果失效,不能作為科學的素材、證據或成果,即稱為「不科學」(un-scientific)[2] 。

至於偽科學呢?很多科學家都強調,它們不是科學,卻透過宣稱自己的主張、活動、信念是符合科學方法或現有的科學真理來偽裝成科學。也許,我們可以為「偽科學」作以下初步的界定:

  1. 它不是科學的,而且
  2. 主要支持它的人都試圖把它宣傳為一種科學

(1.)是科學哲學關注的重點,(2.)在哲學的討論上不太受關注。科學哲學家主要圍繞著(1.)進行哲學爭論,而他們的爭辯方式主要集中在「什麼是科學」這問題上,因為界定了什麼是科學,也就變相界定非科學(non-science)是什麼。

不過,科學哲學家Larry Laudan(1983)卻嚴厲批評「科學是什麼」的劃分工作並沒有任何實現的可能,當時很多哲學家都同意他的說法,宣佈了劃分工作的死亡。但最近幾年,科學哲學裡又再次掀起了這道問題的討論,2013年更有一本專書Philosophy of Pseudoscience 收集近幾年關於此劃分的論文。

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區分科學與偽科學的價值

「科學」能否被定義、科學與偽科學能否被劃分,這些都屬哲學問題。我們可以暫且不下論斷(有機會及後撰文討論)。不過,劃分科學與偽科學的價值的確存在。科學哲學家Martin Mahner認為它在理論與實踐上都具有價值。

理論上的價值不在於科學,而在於科學哲學。如同在思考方法裡,我們釐定什麼是謬誤(即區分謬誤與非謬誤),將能夠幫助我們理解、討論和學習什麼是非形式邏輯與合理的論證;我們釐定什麼是科學(即區分科學與偽科學),將有助於我們在科學哲學的討論。

從實踐的角度來看,這區分在私人與公共生活上都發揮著重要的指導作用。因為,在當代社會的任何領域裡,科學都被公認為最可靠的知識來源,佔領著崇高的地位,因此在不同領域裡都出現許多舉著科學旗幟招搖撞騙的主張、教育、商品。科學與偽科學的區分,將有助於我們區別哪種訊息、主張、商品比較可信,哪種比較可疑。在此,我們可以看到這概念區分在以下的議題上均發揮著重要的作用:

一、醫療

西方醫學的治療之所以有效,是因為醫療科學的發展依靠嚴謹的科學實驗、證據與評估。但有些偽科學,譬如最近流行的順勢療法、自然療法、觸摸治療(therapeutic touch)、量子觸療(Quantum Touch),卻沒有任何實證基礎(見此一的反偽科學文章),不但無效,甚至有時會帶來生命危險。所以,醫療保健供應商、保險公司、政府機構和病患者都需要知道什麼是真正的科學醫學,什麼是偽醫學。

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二.、法律上的專家證言

在法院的訴訟裡,有時辯護人或提告人為了自己利益,會找專家採取一些偽科學的手法迷惑陪審團。由於法庭證求證據正確可靠,所以,法院為了識別專家證言是否可靠,往往都需要延長訴訟時間雇用獨立於當事人的專家作證,去判斷這些證言是科學專業知識,還是偽科學。

三、環境政策

當政府推行某種政策,為了防止它可能造成的環境災害,政府必須充分地評估政策是否對有危險環境的風險,同時採取合理的預防措施。這時候,環境保育組織、商家、社會團體都會各自提出科學證據去支持自己的理由(想想台灣的擁核與反核運動之爭論)。因此,決策者需要區分哪些證據是偽科學,哪些證據才是真正的科學知識。

四、科學教育

在教育裡,我們需要教授正確的知識。為什麼我們教天文學,而不是一些人心目中很「準確」的占星術、星座?為什麼我們教統計學時,不教自稱有統計學、環境學基礎的風水?為什麼我們教物理的量子力學時,不教量子觸療?為什麼生物課上教疫苗時,不教授反疫苗人士的所謂科學批判(見此一的反反疫苗文章)?

也許讀者聽起來很荒謬,但有時意識形態就驅使人們做一些愚昧的事,如文章一開始提到的智慧設計論的案例,在科學人眼中荒誕的偽科學,卻有很多大眾支持引進它們到學校課程。教育當局必須列入明確的標準來保護學生,不要讓他們學習到不可靠、偽科學的教育知識。

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五、公民社會的發展

最後,普遍地說,在當代民主社會裡,我們希望公民的公共決定,是取決於科學知識,還是迷信、意識形態的偽科學?如果公民需要付稅資助科學研究,而且自然療法、占星術、風水、智慧設計論等以科學之名要求申請資助,我們為什麼不應該批准?這些議題或基礎,都需要人們區分什麼是真正的科學,什麼是偽科學。

結論
最後,特別一提,有些科學家不太喜歡哲學家對「科學」作出定義,因為它如同規範了科學是什麼,因為我們給予「科學」一個定義,變相也把不符合定義項的所有東西都排斥出去,那就有可能出現:一個理論被科學家公認為是科學理論,卻被這定義排擠在外。不過,我認為哲學家可以回應,他們不是要做一個規範性的定義,而是描述性的定義,因此哲學家界定什麼是科學時,必須符合科學社群公認的理念。

註腳
[1] 「不科學」是我自己對“un-science”的中文譯法。暫時想不到un-science更好的中譯,使得它與non-science的中譯不同,同時兼顧中文的語感。如果讀者有更好的提議,不妨留言提出。
[2] Un-science是否屬於non-science,要視乎「科學」的定義。

參考資料

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  1. Alexander Bird(1998). “Philosophy of Science”
  2. Larry Laudan(1982). “Science at the Bar—Causes for Concern”
  3. Larry Laudan(1983). “The Demise of the Demarcation Problem.”
  4. Martin Mahner(2013). “How to Demarcate after the (Alleged) Demise of the Demarcation Problem”
  5. Pigliucci, Massimo (EDT) (2013). “Philosophy of Pseudoscience: Reconsidering DemarcationProblem”
  6. Science and Pseudo-Science (Stanford Encyclopedia of Philosophy)
  7. 1925年的法律案件
  8. 1968年的法律案件
  9. 1982年的法律案件
  10. 2005年的法律案件

轉載自捷學的哲學

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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

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今天的星座運勢是……不宜相信占星術?——《數盲、詐騙與偽科學》
大牌出版.出版大牌_96
・2024/01/07 ・2000字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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占星術的背後

占星術是極普遍的偽科學,書店架上塞滿了談占星的書,而且幾乎每一份報紙都會發布每日星座運勢。蓋洛普(Gallup)1986 年發布的一項調查報告指出,52% 的美國青少年相信星座,而各行各業中,認同占星學中某些亙古流傳說法的人,也多到讓人難過。我說讓人難過,是因為如果那些人相信占星師和占星術,當你進一步思考他們還可能相信哪些人事物,會讓人不寒而慄。一旦那些人手握大權(比方說雷根總統)、卻根據這類信念行事,特別可怕。

占星術主張,人出生那一刻的各星球牽引力,會影響一個人的個性。但這個論點很難讓人接受,理由有二:(一)占星學完全沒有提到這種牽引(或是其他)力道,到底要透過哪一種生理或神經生理機制運作,更別說解釋了;(二)負責接生的產科醫師施加的牽引力,遠高於各個星球。請記住,一件物體對於身體(比方說,新生兒)施加的牽引力,和物體的質量成正比,但和物體與身體的距離平方成反比。這是否代表比較胖的產科醫師接生的寶寶,會有一組人格特質;比較瘦的產科醫師接生的寶寶,會有另一種不同的人格特質?

占星理論中有很多缺陷,但數盲視而不見。他們不太關心運作的機制,也不太想去比較數值大小。話說回來,即使沒有清晰明瞭的理論基礎,但如果占星術有用、有實務證據撐腰,還是應該獲得尊重。只可惜,一個人的出生日期,與標準人格測驗的得分之間,沒有任何相關性。

圖/envato

一直以來,都有人找占星師做相關的實驗(最近是加州大學的蕭恩.卡爾森﹝Shawn Carlson﹞)。研究人員會給占星師看三個匿名的人格特質側寫,其中一個是當事人的。當事人提供所有占星要用到的數據(透過問卷,而非面對面),占星師必須從人格特質側寫中挑出哪一份是當事人。實驗中總共有 116 位當事人,而負責檢驗的是歐洲與美國 30 位最頂尖(由同業判定)的占星師。實驗結果如下:占星師約有三分之一的機率,可以挑出正確的當事人人格特質側寫,也就是說,和隨機猜測沒什麼區別。

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凱斯西儲大學(Case Western Reserve Univer sity)物理學家約翰.馬蓋文(John McGervey)檢視《美國科學名人錄》(American Men of Science)上,超過 1 萬 6,000 位科學家,以及《美國政治名人錄》(Who’s Who in American Politics)上,超過 6,000 位政治人物的出生日期,發現他們的星座是隨機且均勻分布在十二個月中。密西根州立大學(Mi chi gan State University)的伯納德.西弗曼(Bernard Silver-man)取得密西根州 3,000 對夫婦的紀錄,發現他們的星座和占星師預測相配的星座之間,沒有相關性。

那麼,為何這麼多人相信占星之說?一個明顯的理由是:在通常語焉不詳的占星預言中,人們會去讀他們想讀到的一切,然後為預言添加根本不存在的真實性。他們也比較可能記得有成真的「預言」,過度看重巧合,忽略其他。其他理由還包括,占星術的歷史悠久(當然,人祭﹝ritual murder﹞和獻祭也同樣古老)。或是因為,它原理很簡單、但操作起來有一定的複雜度,會讓人感到安心。或者是,堅稱這個月能不能墜入愛河和天上的浩瀚星海有關,很能寬慰人心。

圖/envato

我猜,此外還有最後一個理由,那就是在一對一諮詢期間,占星師會從臉部表情、儀態、肢體語言等等,尋找和人格特質有關的線索。我們來看看知名的案例:聰明的漢斯(Clever Hans)。漢斯看來是一匹會算數的馬,牠的訓練師會擲骰子,問牠骰子上面的點數是多少。而漢斯會用馬蹄踏出正確答案,然後停住,旁觀者都大為驚異。但人們看不出來的是,訓練師原先都站定不動,等到馬兒敲到正確的次數,會有意無意地動了一下,就是這樣的反應讓漢斯停了下來。所以,不是這匹馬知道答案,牠只是反映了訓練師知道答案。人常無意間在占星師面前扮演訓練師的角色,占星師就像漢斯一樣,反映出客戶的需求。

美國天文學家卡爾.薩根(Carl Sagan)就說過,要破解占星術以及更廣義的偽科學,最好的辦法就是真正的科學。真正科學的奇妙之處也同樣神奇,不過多了一項優點:這些奇妙之處很可能是真有其事。說到底,偽科學之所以成為偽科學,並不是因為得出的結論稀奇古怪。畢竟,運氣好猜中、機緣巧合、奇特的假說,甚至是一開始的誤信,都在科學上扮演過一定角色。偽科學失當,是因為其結論經不起檢驗,以及無法和其他經過檢驗的主張之間,建立起一致的關係。我很難想像,像演員莎莉.麥克琳(Shirley MacLaine,按:麥克琳是推動新時代運動的先驅)這些人會因為證據不足、或有更好的替代解釋,就去否定通靈等超自然現象。

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——本書摘自《數盲、詐騙與偽科學》,2023 年 11 月,大牌出版,未經同意請勿轉載。

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血型不止四種!紅遍全球的「血型性格學說」,為什麼讓科學家皺眉不已?——《了不起的人體:如此精妙,如此有趣,說不定還能救你一命》
如何出版
・2022/07/26 ・2880字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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填寫血型,是為了避免被輸錯血嗎?

很不可思議的,日常生活中很多地方都會被要求填寫血型。

馬拉松的報名表和號碼牌、幼兒園或學校的文件、貼身的避難包等,都有血型註記欄位。

日常生活中很多地方都會被要求填寫血型。圖/Pixabay

但是在不少國家,如果要求市民也填寫同樣的資料,這就困難了。因為很多人根本不知道自己的血型,問了反而徒增困擾。

究竟我們填寫的血型資訊有什麼用?或許你會想,莫非是受傷需要輸血時可以派上用場?但這其實是誤會。

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即便患者提前告知,輸血前仍會確認患者的血型

輸血前一定會進行血液檢查確認血型。每家醫院所需時間不同,但一般來說,血型檢查結果只需要數十分鐘就能出來。還有在輸血前,一定會進行將患者血液與一部分血液製劑混合,觀察是否出現有害反應的「交叉配合試驗」。

這些不會因為病患本人主張「我是 A 型」就省略。即使以前在同一家醫院接受過血液檢查,確切知道血型的狀況下,也一定要做交叉配合試驗(除了術前檢查等例外)。

為什麼呢?理由很單純。如果誤用了不同血型的血液,會引起危及性命的「溶血反應」,這麼重大的資訊,不能光靠患者自我表述。

在輸血前一定會進行將患者血液與一部分血液製劑混合,觀察是否出現有害反應的「交叉配合試驗」。圖/Pixabay

另外,很多人是以出生時受檢的結果當作自己的血型,但新生兒的血液檢查不一定正確。有些人以為自己是 A 型,第一次手術時接受檢查才知道是 B 型,不能依賴自我表述的血型也有這個層面的考量。

什麼都不知道的緊急狀況下,到底該怎麼辦?

那麼,如果遇到不知道血型的患者大出血,也來不及做血型檢查的緊急狀況,該如何處置?這個時候就只能相信本人的自我表述嗎?

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當然不能。這個時候就只能用 O 型血了,因為不管對方是什麼血型,應該都不會引起嚴重的反應。即使是緊急狀況,也不可能只利用自我表述的血型情報。

近年來因為有這樣的案例,所以出生時很多醫療機構不會驗血型。正在閱讀此書的你,或許不知道自己小孩的血型,完全不用擔心,需要的時候再去檢查即可。

順道一提,我也不知道自己小孩的血型。

緊急情況時,為什麼 O 型血能輸給所有人?

在 1900 年,奧地利人蘭德斯坦納發現「血液有不同類型」前,錯誤輸血的事故頻傳。

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蘭德斯坦納注意到人的血清和他人的紅血球混合後,有的會凝結破裂,有的不會。在經過確認很多樣本配對的反應後,歸納出人有 A、B、C 三種血液類型的結論。之後的研究又發現了第四種 AB 型,C 型被改稱為 O 型。

人有 A、B、O、AB 型四種血液類型。圖/Pixabay

所謂的血型,就是指紅血球表面的抗原種類。你可以想像細胞表面有很多棘刺狀物,輸血的時候最重要的「棘刺」有 ABO 和 Rh 二種系統。

A 型紅血球有 A 抗原,B 型紅血球有 B 抗原,AB 型則同時有 A 抗原和 B 抗原,O 型的沒有抗原;另一方面,A 型血清有抗 B 抗體、B 型血清有抗 A 抗體、O 型血清兩種抗體都有,AB 型則是兩種都沒有。

看起來非常複雜,但結論很簡單,我們只會有對自己的抗原不反應的抗體。

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抗體和抗原就像鑰匙和鎖孔,如果 A 抗原對抗 A 抗體、B 抗原對抗 B 抗體就會產生凝集反應,紅血球就會被破壞。

抗體和抗原就像鑰匙和鎖孔,例如把 A 抗原對抗 A 抗體,紅血球就會被破壞。圖/Pexels

因此如果把 B 型的紅血球輸給 A 型患者、把 A 型紅血球輸給 B 型患者,紅血球抗原和抗體會相互結合,凝結破裂。

另一方面,O 型的紅血球不管對方是誰都不會凝結,是因為 O 型紅血球沒有 A 抗原也沒有 B 抗原。不管是稱為 C 或 O,都是代表「沒有」抗原,也就是「零」的意思。

此一發現在安全輸血普及上扮演極重要的角色。1930 年,蘭德斯坦納以此成就獲得諾貝爾醫學生理學獎。

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血型不只有 ABO,Rh 也有超過 40 種抗原

如同 ABO 有 A 和 B 二種抗原,Rh 也有 C、c、D、E、e 等超過四十種抗原。其中有 D 抗原的統稱為 Rh 陽性、沒有的稱為 Rh 陰性。錯誤輸血會引起強烈反應的,是 D 抗原。

發現 Rh 的還是蘭德斯坦納,是在發現 ABO 後四十年的 1940 年。

Rh 是取恆河猴(Rhesus monkey,德語為 Rhesusaffe)頭兩個字母。因為 Rh 是恆河猴共通的抗原。順道一提,日本人罕有 Rh 陰性者,大約只有 0.5%,台灣人為 0.3%,但白人則有 15%。

血型還有很多其他分類。MNS 血型、P 血型、Lewis 血型、Kell 血型、Diego 血型等不勝枚舉。如果是罕見血型,即使 ABO 和 Rh 一致,也有可能發生錯誤輸血。

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明明知道自己的血型沒什麼用,為什麼大家都很在意?

「血型」本來是沒有必要知道的醫學資料,但為什麼很多人都會記得呢?而且不只是自己的血型,有的人連家人、朋友、同事、上司的血型都一清二楚,實在是很驚人。

理由恐怕是很多人都認同血液性格學說。當然,血液和個性之間的關聯毫無科學根據,只要想到血型的機制,就會知道紅血球表面抗原跟個性有關的說法有多無稽。

當然,也不能受到「你是 O 型所以會有〇〇個性」的暗示,因而影響到人格形成。如果真的是這樣,那對本人是有害的。

不管如何,還是有很多人期待用血型將人歸類。現在電視或雜誌上「O型的人一板一眼」「A 型和 B 型速配指數?」等不可思議的企畫仍舊源源不絕。

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人與人之間,要靠直接對話、一起相處,才能初步互相認識。很遺憾的,這真的不是靠血型就可以了解的事。

——本文摘自《了不起的人體:如此精妙,如此有趣,說不定還能救你一命》,2022 年 7 月,如何出版,未經同意請勿轉載。

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「薛丁格的貓」悖論,是遺產還是危機?——《一生必修的科學思辨課》
天下文化_96
・2021/08/22 ・1993字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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  • 作者/江才健
埃爾文·薛定諤(Erwin Schrödinger,1887 – 1961)。 圖/Wikipedia

一九四三年二月裡的冬天,物理學家薛丁格在愛爾蘭都柏林市做了一系列演講,演講的主題是由物理科學概念出發,希望給當時生命科學中的遺傳問題帶來新解。

薛丁格的科學成就早在十多年前已經得到肯定,當時已是地位崇隆的諾貝爾獎得主。由於生命科學研究曙光乍現,加上他自己對於哲學甚至東方宗教出名的好奇與思索,因此,一年後以他演講內容集結成的一本小書《生命是什麼》(What is Life?),成為二十世紀讓許多人議論的名著。有人說,這本書對現在蔚為主流的分子生物學,可謂啟蒙之作。

二〇一八年九月初,為回應薛丁格七十五年前的演講,在薛丁格當年演講的愛爾蘭三一學院舉行一個討論會,主題是「生物學的未來」,討論會踵續薛丁格演講的調子,當然要瞻望未來。

薛丁格當年演講,主調是以分子基礎來討論染色體遺傳,他提出猜想,認為遺傳物質是「不規律晶體」,由原子的一種無序但特殊有序結構形成。對於遺傳物質在生物體中的運作,薛丁格借用了物理的熱力學概念,熱力學第二定律是說整個體系的熱熵會持續增加,生物遺傳物質運作則選擇反其道而行。簡單說,薛丁格就是希望用物理學思維,來替生物學解惑。

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一九四三年薛丁格五十六歲,他最輝煌的物理工作是一九二六年提出的波動方程,那奠定了量子力學或然律表徵的問題,也奠定他在物理科學上的不朽地位。有一個說法指薛丁格做出波動方程後表示,有了波動方程,化學家的工作變得沒有意義了。

二維波動方程式的一個解。圖/Wikipedia

薛丁格會做《生命是什麼》演講,當然也有物理科學燦然大備、顧盼自雄的味道,但是一些人看他的演講內容,覺得既沒有特別的原創性,也不是領先群倫之作,原因是薛丁格所說的遺傳分子的不規律性,遺傳學家穆勒(Hermann Muller)早在一九二二年已經提出。後來得到諾貝爾獎的穆勒在六〇年代曾寫信給記者,指薛丁格的說法只是錯誤揣測,因為一九四四年埃弗里(Oswald Avery)完成細菌轉化實驗後,DNA 才確定為遺傳分子,之前認為最有可能的遺傳分子角色是蛋白質。

但是薛丁格的影響確是毋庸置疑。十年後做出重要工作而開啟分子生物學的代表人物,由物理學家克里克(Francis Crick)、威爾金斯(Maurice Wilkins)和班澤(Seymour Benzer)到動物學家華生(James Watson),都聲稱他們受到薛丁格思想的啟發,原因除了薛丁格有思想創新的名聲,也來自一個絕佳時機;因為生物學已經由主要是描述性的有機體科學,轉變成為機械性的微觀科學。因此,由物理或化學觀點來探究生命現象,自然而然是順理成章。

一九五三年克里克與華生大膽猜測出 DNA 的核酸氫鍵結構,不但標誌著二十世紀生物科學的一個歷史躍進,也開啟了往後迄今的分子生物學新紀元,過去整體組織視野的生物科學,化約為微觀結構的分子與基因生物學,這個傳承的未來何去何從,事實上還在未定之天。

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薛丁格雖說在物理科學的量子力學貢獻卓著,以新的數學方法解決了微觀粒子行為不能確定的或然率問題,但是他心知肚明,這些美妙玄奧的數學理論,到底如何能在真實客觀現象中展現,也還未可知。因此他曾經提出一般稱之為「薛丁格的貓」的悖論,這是一個想像的實驗,一隻貓與一個放射物質源共處於密閉空間,實驗設計如果放射物質源發生輻射反應,會觸動放射探測器,然後引發機關釋出致命氰化物殺死貓。

以巨觀世界來看,貓只可能是活的或是死的,但是在這個密閉空間的實驗中,貓的生死卻取決於一個或然率判定的微觀放射現象,因為根據量子力學的理論,微觀現象在觀察前,只是一個或然率,只在觀察時才確定,因此貓的生死也只能在觀察的當下決定。

通過 Manifest Destiny Down: SPACETIME 在 GIF 上學習

薛丁格的貓悖論說明的,就是數學解釋合理的微觀現象,在巨觀世界是有矛盾的,因為巨觀的真實世界裡沒有既生又死的貓。

這麼多年以來,一些物理實驗學家在實驗室裡的努力,確實創造出在特定控制條件下,一個微觀粒子「既生又死」的「雙重狀態」,這樣的實驗就以「薛丁格的貓」為名。

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但是這種物質的微觀現象只能在控制條件中存在,還無法同樣產生於一般的外在世界,更惶論用以來描摹更為多樣和難以預測的生命現象。

——本文摘自《一生必修的科學思辨課》,2021 年 9 月,天下文化

天下文化_96
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