鼻涕蟲歷險記(下)

{前情提要:1929年,在美國麻薩諸塞州的劍橋市(Cambridge)曾有這麼一隻鼻涕蟲,這個故事講述的是牠一番奇特的遭遇。。。由於百年時間的阻隔,我無法訪問到鼻涕蟲本蟲,但我願意相信牠是一隻再平常不過的鼻涕蟲,更相信牠那番怪遇正是肇因於牠的「正常」。這並不是因為命運對平凡的個體有著特殊的惡意,而是一些別的原因,看下去你便知道了。} 

(如果你已經忘記了鼻涕蟲的前世,上集連結在此

蛞蝓君就這樣在玻璃表面爬出一道斜斜的軌跡,根據科學家記載的實驗結果,這軌跡歪歪扭扭的,爬行的實際路徑很難決定。科學家想測量那條路徑與垂直線-也就是代表重力方向的線-呈現的夾角,然而這夾角並不容易量。

--被捉來表演極限運動的蛞蝓表示:我也很無奈。

在玻璃板的另一邊,一群人類科學家屏氣凝神地觀察著牠鍥而不捨的實況。根據這群科學家發表的論文,我們得知,他們是怕自己的呼吸氣流干擾蛞蝓君的爬行,確實相當嚴謹。

蛞蝓君無從詢問自己這番歷險的來龍去脈,但是我們知道。科學家在論文裡留下三條線索,讓我們可以把蛞蝓君歷險記跟當時的知識概況稍稍連結一下。首先,論文作者說,有人已研究出竹節蟲對光的適應速度與照度成正比,所以他們想看看自己使用蛞蝓的實驗方法是否可行。第二,作者們研究過蛞蝓的運動,發現它適應光的速度與照明強度的對數成正比,照度越強適應越快,而牠的興奮,則與照度對數呈反比。

這是說,蛞蝓君必須用個甚麼辦法適應一下光照,才能興奮地爬起來。

最後一條線索,是作者的團隊之前已研究出蛞蝓體內的光解作用,也就是蛞蝓適應光照的辦法。這種作用與照明強度的對數之間,存在一個比例公式,只是不知道快與慢,為了推導公式裡需要的常數,他們便請來了蛞蝓君。

各位也許注意到了,當我推測論文對知識貢獻的用意時,用的詞是「線索」,因為那時的論文是這樣的,尚沒有現今科學論文的通用學術格式,因此很難在熟悉的文章位置找到引論、材料與方法、實驗結果等資訊。也就是說,很多論文乍看之下,根本不知到底要填補甚麼既有知識的空缺。

終於,蛞蝓君很辛苦地爬完了,我們有理由推測,同樣參與這場極限運動的還有一些牠的親朋好友,這才符合科學實驗重複程序、複製數據以及累積數據量的原則。就如上一段所說,今日的科學論文必須鉅細靡遺地列出實驗過程,註明每一種個別實驗方法所得數據的樣本數,那個年代則未必如此。

這不能說當時的人做研究不精確。現代科學方法是人類創造出來、試圖從大自然尋求解答的,曾有科學哲學家說過,科學實驗就像是與大自然的訪談。那麼,「訪談」方法的發展當然有自己的歷史,而科學社群裡怎樣評估這些方法?對研究成果發表的形式有甚麼要求?也當然有歷史演變,沒有一項是從宇宙大爆炸至今永恆不變的。

場景回到那間實驗室,科學家們也很辛苦,在蛞蝓完成任務喘著氣(這是擬人,不是科學,三次元裡的蛞蝓不喘氣)的時候,科學家量出了蛞蝓爬行路徑與垂直線的夾角。

如果你是來看小說的,下面這一小段數學你可以跳過,但是人家蛞蝓歷盡艱辛爬出了科學家想要的數據,我建議各位還是賞個光。總之,科學家製了一張表,列出三種數據:照度、蛞蝓爬行路徑與重力向量的夾角(β)、蛞蝓爬行路徑與水平向量的夾角(A),然後順利畫出一條很直的正相關直線,證明 K’ sinβ/ sinA = logI(I為照度,也就是intensity of illumination)。 L(光照的向量)= K logI = (G/sinA)*sinβ,文中沒有說清楚K’是甚麼,根據上下文及插圖判斷,應該是G/K之類。

然後,下面沒有了,作者直接上摘要。小結論是:蛞蝓趨光爬行抵抗重力與重力方向所夾角度和照度對數,的確成比例;大結論是他們研發出來觀察蛞蝓爬行的實驗方法是可行的,都相當值得撒花慶賀。

為了向蛞蝓君致敬,我們有必要了解一下這兩件事值得撒花的理由。前者,人類經由觀察、測量、計算,把蛞蝓爬行這種大自然中的行為化約成數學公式,不能不使我們聯想到現代科學對於事物「可量測性」的追求。幾百年前,人類發明了幾何學,讓我們對於世間無數種形狀樣貌,都有一套基礎的概念工具去理解與分析,那樣的精神是現代科學的源頭之一。我們也可能聯想到十九世紀末的化約論。

這種對於「數學化」及化約理解大自然的執著,令蛞蝓君的歷險最終只成為一道公式。讓我們代替蛞蝓抗議一下。

至於建立可行實驗方法,那就更值得撒花了。前面我已說過,科學方法的發展不是一朝一夕的事,就算在一間實驗室裡成功了,還要經過專家社群的檢驗與認可。讓我們再想想那些「果蠅人」們的成功,也想想知識的散播不僅僅是知識內容的散播,在歷史上,以及當前每日推進的科學,也經常涉及「建立知識」之方法的散播。

──我們怎樣認識蛞蝓?我們對蛞蝓的「認識」究竟是怎樣一種存在?那就叫做「知識」嗎?我們怎樣知道我們對蛞蝓爬行的知識是正當的?在哲學裡,這些是「認識論」的問題。這是人類的事,蛞蝓不參與討論。

雖然我愛極了可量測性與現代科學理性工具發展的歷史,但不知怎麼,蛞蝓君的遭遇聽起來卻有點落寞。改天讓蛞蝓也用牠們的方式報復一下人類吧,我對大自然事物報復人類的科幻片有著熱烈的喜愛,也許各位已聯想到了甚麼,但那是另一篇文章了,我們下次再說。

PS. 為了證明我和文中的科學家都不是來亂的,附上刊登於《生理學通論期刊》(Journal of General Physiology)的原文:
http://jgp.rupress.org/content/12/5/669.abstract

涵多路專欄

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