2017年1月14日 星期六

舊文:仰望深邃的過去

仰望深邃的過去

同一個星空,在幾千年前的古人和現代人眼中看來,有很大的不同。


曾幾何時,人們都認為太陽,月亮和行星環繞平坦的大地運行,因為天地看來就是如此。在極度貧乏的資訊下,作出一些猜想,這是再當然不過的事情。可是古人之後發現,這理論解釋不了許多行星運行的軌道。今天,隨科學和技術的進步,我們知道地球環繞太陽運行,月亮又環繞地球運行,而其他天體則有遠有近,各有軌跡。


古人的困難

人生怱怱數十載,在沒有文字的時代,所有過去發生過的事情都很快隨死亡消逝,所以文明以及宇宙的歷史看來就只有數千年。宇宙起源這個問題一直令人死不瞑目。

人們愛發問,卻更期望別人給予答案;於是乎,有人安撫受求知慾燃燒折騰的人們,給予當時所能想像到最好的答案:神明在數千年前 (當時人類已經覺得是很長的時間) 用「超自然」力量創造了天地。

為了進一步阻止好奇的人們發問,權威們又發明了神祕主義,說人類永遠不可能也不該試圖探索宇宙,因為那是「神聖的領域」;《聖經》故事裡人類由於建造通天的巴別塔,觸犯了神招致天譴,就是寄寓人不應該企圖在知識上接近神的意思;神祕主義在控制人民方面一直都「運作」得很好,直到最近數百年理性的年代來臨為止。


一個古老的宇宙

天文學家發現宇宙的年齡可說是源於一個意外。

利用無線電波的來回時間及其速度 (=光速~3x10^8 m/s,約是一秒走赤道7圈半),我們已可準確量度在某時刻地球和另一行星之間的距離。利用這個距離,我們可用三角幾何學計算在某時刻太陽與地球之間的距離 (約1億5千萬公里) (下圖)。


 先測量金星和太陽間的觀測角度差(e),以及地球和金星的距離(a*cos(e)),然後求得地球和太陽的距離(a)。

利用在一年之內兩個時間,地球和太陽之間的距離,以及地球對恆星的觀測角度,我們可以計算遙遠星體和地球之間的距離 (下圖)。可惜由於此些角太小十分難量度,這方法只適用於數百光年內的星體 (光年 = 光一年走過的距離 = 9.46×10^12 km)。


已知a,b,R(地球軌道兩點之距離) c = 180 - a - b,sin b / X = sin c / R,地球和星體的距離 = X = R sin b / sin c已知a,b,R(地球軌道兩點之距離) c = 180 - a - b,sin b / X = sin c / R,地球和星體的距離 = X = R sin b / sin c

之後天文學家試圖研究星體亮度和與地球之間距離的關係,發現宇宙比我們想像的大很多很多。不過,真正使天文學家肯定宇宙是古老的則是基於一個機緣:1987年2月23日,智利一個天文台發現一顆超新星爆炸,並將之命名為SN1987A。

數個月後,儀器探測到SN1987A周圍的光環被由中心星體在爆炸一刻發出的紫外光擊中發出的電磁波。再一次利用三角幾何學 (下圖),他們得出SN1987A和我們的距離是:16萬8千光年[1];也就是說,超新星爆炸在16萬8千年前發生,其光芒在1987年才到達地球。宇宙的年齡遠不止數千年,而這個結論也受到地質學的支持。

已知觀測角a,r = tc,t 為爆發和光環出現之間的時間,c為光速。地球和SN1987A的距離 = X = r / tan a

此意外的發現進一步引起科學家對宇宙歷史的興趣,他們之後在已知最遙遠星體的距離以及其他參數(如宇宙微波背景輻射(CMBR))的協助下,發現宇宙竟有約137億歲[2]。所以,當我們用望遠鏡仰望星空,其實同時就看見億萬年前宇宙的模樣,包括那早已死去的星星。


拒絕停罷思考

多虧人類無窮的求知慾,我們知道自己的潛能遠不止古人所估計。我們對宇宙的理解隨時間改變,能夠解釋的現象越來越多,我們因此知道我們越來越接近真實,而這是令人十分興奮的事情。

然而,因為宇宙的浩瀚和奇異,也許,亦很可能地,渺小的人類在還沒充分了解宇宙之前已經滅亡了。不過,這絕對不是我們說一句:「噢! 宇宙太大了,我們怎可能了解?」然後就放棄的原因,因為我們就只有這一剎那,可以僥倖地去一探清楚我們曾經存在的地方。


[1] Panagia, N.. "New Distance Determination to the LMC". Memorie della Societa Astronomia Italiana 69: 225.
[2] "Five-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Data Processing, Sky Maps, and Basic Results". nasa.gov. Retrieved on 2008-03-06.

舊文:研究究竟是甚麼?

研究究竟是甚麼?

July 10, 2007 at 12:04am

(以下全是本人經過兩年生物信息研究所得出的見解, 如有錯漏, 請各方有識之士幫忙糾正)


此篇本是給本人讀生物信息的本科師弟妹的, 因為他們可能好多都會在畢業之後考慮做研究, 但其他同學也可以參考一下, 了解一下研究的一些方面.

在香港, 做科學研究的絕大多數是在大學, 初入職的, 一是研究助理(Research Assistant/ RA), 一是研究生(Research PostGraduate/ RPG)

研究生有碩士(Master of Philosophy/ MPhil)/博士生 (Doctor of Philosophy/ PhD), 碩士兩年, 博士三年, 直接讀博士要四年(也有人讀一年碩士轉博士學位的). (註:碩士/博士生不一定是研究生, 也可以是只選課的)

這些職位/學位要求申請者有相關學士學位. 因為學位有限, 大學通常要求研究生申請者要有1st 或者2nd upper honor. 研究生有studentship(獎學金?), 港大來說, 學費和本科一樣.

RA是打工, 當然有薪水, 詳情如下:
http://www.hku.hk/local/rss/general/salaries_RA.htm

研究生和RA都要做研究. 他們也是由一個大學教員帶領 (Supervisor). 但研究生的責任還有選課, 當教學助理(Teaching Assistant/ TA). 最後要交一份數百頁的論文 (可能要有Oral Defense). 科學研究方面, 不用說美國的大學是長期處於領導地位的, 不過如果你要去美國進修也要花時間找門路, 考GRE(Graduate Record Exam), 和長時間離開香港(>=5年, 因為美國只有PhD).

晉升方面, 有PhD學位, 而研究有成績而又順利的話, 會被大學錄用為Postdoctoral Fellow. 研究有更多成績的話, 有可能晉升為Research Assistant Professor --> Assistant Professor --> Associate Professor --> Professor他們就是教你們書的人了. 他們也是Supervisors.

看來很容易? 這可能花了你一生了!

那研究究竟是甚麼?

"研究是一個主動和系統方式的過程,是為了發現, 解釋或校正事實、事件、行為, 或理論, 或把這樣事實、法則或理論作出實際應用" - wiki

簡單來說是創造知識, 而我發現那是比學習知識難上好多倍的, 而且更加要求有自學能力, 找資料, 大量閱讀, 長時間工作是不能避免的. 文理商工的研究都離不開反覆冷靜的思考, 而且你要習慣面對不斷而來的失敗, 挫折, 如果你不喜歡/不能冷靜的思考, 或者不太喜歡你的學科, 又或者不太能接受挫折, 千萬不要做研究.

此外, 因為有Supervisor, 所以和Supervisor的溝通也是十分重要, 和Supervisor溝通的質素可以決定你能否畢業和研究的質素的! 所以挑選Supervisor是非常非常要緊!!

所以研究同時考了你IQ, EQ 和 AQ. 好煩嗎? 是呀~好好趁早想一想, 問一下人吧!


2016年7月9日 星期六

一滴水從很高的地方掉下來,會打死人嗎?

簡單來說:可以。

原文

這問題很久以前已經在網上出現了。計算上中學生也可以回答,然而問問題的人,目的似乎不是求知,而是別有用心。先看原文:



這文章還有其他類似的版本,有些說筆者被理科人踢出了群組。[1][2][3][4]

文章的答案是否定的(水滴下不能殺人),因為下雨從未聽聞過水打死了人。也就是說,你們這班理科人、書呆子,在做一大輪計算,還不如普通人的常識。讀得書多會離地的,思想還十分封閉。有些人讀完這文章,會同意和轉發。



也許讀得書多真的會離地,可是文章的論點不成立。理由是文中沒提到(1)水滴下來的加速度,(2)有多高,(3)以及大氣的情況。即使在地球上下雨不會打死人,也不代表在任何情況下,水滴下也不能殺人。這在邏輯上行不通。


一滴水的能量

一滴水的位能可以mgh (質量(kg) x 地心加速度(m/ s^2) x 高度(m)) 計算。在真空的情況下,因為沒有空氣阻力,根據能量守恒的定律,水落到地面時的動能,相等於這個位能。一滴水的質量可達0.3克[5],在一個3倍地球重力的星球上#,經過20公里的真空自由落下,能量約有
mgh = (0.3/ 1000) x (3 x 10) x (20 x 1000) = 180 J 
大於一發剛發射的0.22口徑子彈的能量 [6]

# 地球表面的地心加速度約為9.8 ~ 10 m/ s^2


結語

當然我們還得考慮水滴和子彈材質的分別,但這不重要,因為我們看到高度和重力還可以增加。重要的是,在這計算中我們看見水滴的能量可以達子彈的能量,可以是十分危險的。環繞地球的軌道上,現在就有許多太空垃圾以每秒7至8公里運行,就算是一口螺絲都可對太空船做成很大破壞。[7]

常識的確十分重要,可幫我們解決許多問題。但常識不是萬能的,有時為了尋找肯定的答案,我們需要一些計算。現代中因為許多社會原因,好多人對科學和學術有好多懷疑甚至挑戰,當中有有理的,但也有是因為無知的。鬧出笑話是小事,影響了社會的發展是大事,尤其在民主社會中,市民的教育非常重要,不然就會出現所謂的「暴民政治」了。所以我們是否應該對學者和知識至少有基本的尊重,嘗試思考問題的時候深入一點呢?


參考:

[1] 思緒上的盲點
http://ibook.idv.tw/enews/enews991-1020/enews1001.html

[2] “一滴水从很高的地方自由落体下来,砸到人会不会砸伤或砸死?”
https://www.douban.com/note/434574227/

[3] 一滴水从很高很高的地方自由落体下来,砸到人会不会砸伤?
http://bbs.tianya.cn/post-45-1659659-1.shtml

[4] 博士们的智商
http://blog.sina.com.cn/s/blog_59c3fa070102wirn.html

[5] Mass of a Raindrop
http://hypertextbook.com/facts/1999/MichaelKodransky.shtml

[6] Muzzle energy
https://en.wikipedia.org/wiki/Muzzle_energy#Typical_muzzle_energies_of_common_firearms_and_cartridges

[7] NASA Orbital Debris FAQs
http://orbitaldebris.jsc.nasa.gov/faqs.html#7

2016年5月11日 星期三

為何測試呈陽性,得病的機率還是不高?

作者:謝謝網友的提醒,得了HIV不代表有愛滋病(病發),在原文字眼上修改了一下。

上月仁安醫院告知一孕婦陳太,其HIV(human immunodeficiency virus,人類免疫缺陷病毒,造成愛滋病的病毒)測試呈陽性,慘令花容失色,險逢家變。[1] HIV可經血液傳胎兒,因此測出愛滋對孕婦的打擊尤其大。事主事後在威爾斯醫院和內地醫院再作測試,均發現結果為陰性,始懷疑仁安醫院的測試出錯。[2] 先不論仁安的醫生說「口水都會傳染愛滋病」、「仁安當日更改化驗報告,『由陽變陰』」這些一般人也不會、不應犯的錯誤,是否屬實,仁安醫院的測試出錯,有否給我們一些教訓?總括來說,一般人對疾病測試有兩種統計學上的誤解:

1. 疾病測試是完美的。
2. 非完美但可靠的疾病測試中,陽性代表患病的機會很高。


測試呈陽性不等於有病

這個概念的確違反常識。常識是,疾病測試就是要找出是否有病,陽性(positive)就是有病,陰性(negative)就是無。我們信任現代醫學,所以平時對測試結果沒有懷疑,這也是陳太為何因測試報告大受打擊的原因。

但我們也知道測試有可能出錯,也就是說:陽性不等於有病,陰性也不等於無病。反過來說,有病也不一定呈陽性,而無病也不一定呈陰性。無病而呈陽性,稱為「假陽性(false positive)」;有病而呈陰性,稱為「假陰性(false negative)」。



HIV測試系統不是完美的(其實沒有系統是完美的),它可以因為污染、資料錯誤、機器錯誤而造成假陽性假陰性,而測試本身因為是基於抗體和抗原蛋白的結合,本身也潛在其他非HIV抗體的結合,所以也可造成假陽性。[3] 當然醫學界應該,也已致力盡量把這些可能性降到十分低的水平。威院稱愛滋測試有0.1%假陽性率(false positive rate)。也就是說每1000個無HIV的人的測試中,平均會有1人呈陽性。[1] (留意這和「每1000個陽性結果中有1個錯」是不一樣的。)


愛滋測試呈陽性不是世界末日

好,你已經接受了HIV測試不完美這個事實了嗎?接著要告訴你,即使測試十分可靠(假陽性率很低),陽性也*不*代表感染HIV的機會很高。簡言之,這是因為有HIV的人的比例本來就很低。根據某些研究,HIV測試的假陰性率為0.3%(0.003)。[4] 衛生署公佈2015年的HIV感染個案為7718 [6],而香港人口為7,324,300,即HIV感染率為7718/ 7324300 = 0.105% (0.00105)。[7]

那麼如果HIV測試呈陽性,有該病毒的機會有多大?我們將會看見,這和「如有HIV,測試呈陽性」的機會是兩個完全不同的概念,而即使假陽性率極低,如陽性有HIV的機會也不一定大。


以貝葉斯概率(Bayesian probability)計算(可跳過計算,到圖表解說):

設P為HIV測試呈陽性的事件,D為有HIV的事件。如陽性有HIV的或然率為
Pr (D | P) = Pr (D & P) / Pr (P) -------------- Eq. 1
有HIV也是陽性的機會Pr (D & P)和陽性的機會Pr (P) 不能直接得知,需要計算。

計算Pr (D & P):
Pr (D & P) = Pr (P | D) Pr (D)
如有HIV,陰性的機會(假陰性率) Pr (not P | D) = 0.003
那麼如有HIV,陽性的機會Pr (P | D) = 1 – 0.003 = 0.997
有HIV的機會Pr (D) = 0.00105
Pr (D & P) = Pr (P & D) = Pr (P | D) Pr (D)
= 0.997 x 0.00105 = 0.00104685

計算Pr (P):
測試呈陽性只有兩個可能性:有HIV和無HIV
Pr (P) = Pr (P & D) + Pr (P & not D)
Pr (P & D) 已計算
Pr (P & not D) = Pr (P | not D) Pr (not D)
根據威院,如無HIV,陽性的機會(假陽性率) Pr (P | not D) = 0.001
無HIV的機會 Pr (not D) = 1 – 0.00105 = 0.99895
Pr (P & not D) = 0.001 x 0.99895 = 0.00099895
Pr (P) = 0.00104685 + 0.000998946 = 0.0020458

回到Eq. 1,Pr (D | P) = Pr (D & P) / Pr (P)
= 0.00104685 / 0.0020458 = 51.2%

也就是說,即使HIV測試呈陽性,閣下真正得了HIV的機會也只有約一半。這是因為香港的HIV感染率(0.105%)相對全球的感染率(0.8%)低很多,愛滋病在香港是罕有的病。[5]


以圖表解說

為了簡化圖表,假設一城市內有一百萬人,HIV感染率(0.1%),假陽性率(0.1%)和假陰性率(0.3%)都和香港相若。如此,城內有1,000,000 x 0.001 = 1000人感染HIV。



如果全城去驗HIV,假陽性有999,000 x 0.001 = 999宗,假陰性有1000 x 0.003 = 3宗。




那麼,如果HIV測試呈陽性,有該病毒的機會 = 997/ 1996 = 49.9%,約是一半。見下圖紅框內部份。



正確面對陽性的疾病測試結果

根據以上的教訓,那麼,作為醫生和病人,該如何面對陽性的測試結果?首先,所有醫生都要對統計學有正確的認識,同時也要適當地對病人傳達有關不確定性和風險(uncertainty and risk)的信息,讓病人基於現有的資訊上作出正確的治療決定。病人也應了解沒有測試是完美的,冷靜地消化測試結果,遇上罕有疾病的陽性測試結果,必需要覆檢以確定是否患病,以決定是否進一步接受檢查和治療。固然,醫療失誤茲事體大,要嚴肅處理,但我們每一個人,都應多多少少對於疾病測試和統計學有些正確的認識,這也正是大眾科學和數學教育之所以重要的其中一個原因。

延伸閱讀:Gigerenzer, G. (2002). Calculated risks: How to know when numbers deceive you. New York: Simon & Schuster. ISBN-10: 0-74320-556-1 ISBN-13: 978-0-74320-556-6


參考:

[1] 仁安驗錯當愛滋 孕婦蒙冤 - Yahoo 新聞香港
https://hk.news.yahoo.com/%E4%BB%81%E5%AE%89%E9%A9%97%E9%8C%AF%E7%95%B6%E6%84%9B%E6%BB%8B-%E5%AD%95%E5%A9%A6%E8%92%99%E5%86%A4-220028553.html

[2] 都市日報 - 仁安疑錯判孕婦患愛滋
http://www.metrohk.com.hk/index.php?cmd=detail&id=308831

[3] HIV & AIDS - Factors Known to Cause False Positive HIV Antibody Test Results
http://www.virusmyth.com/aids/hiv/cjtestfp.htm

[4] Diagnosis of HIV/AIDS - Wikipedia, the free encyclopedia
https://en.wikipedia.org/wiki/Diagnosis_of_HIV/AIDS#Accuracy_of_HIV_testing

[5] WHO | HIV/AIDS
http://www.who.int/gho/hiv/en/

[6] 愛滋病網上辦公室 最新公佈數字一覽表
http://www.info.gov.hk/aids/chinese/surveillance/quarter.htm

[7] 人口 - 概述 | 政府統計處
http://www.censtatd.gov.hk/hkstat/sub/so20_tc.jsp


2015年7月16日 星期四

冥王星的心

在我小時候,冥王星還是太陽系的九大行星之一,由於離我們很遠(離太陽最遠,和地球相距43億公里以上)它的模樣我們只能構想------固態表面,佈滿冰,十分寒冷(-240-(-218)oC),而通常在圖書內冥王星的形象都是灰灰的岩石球。



冥王星的軌道和其他行星的不同,它傾斜,更橢圓,而且和海王星的軌道有一大部份重疊,而且因為冥王星太小了(直徑2368公里,是地球的五份一,比水星的還要小一半),終於在2008年,冥王星由行星(planet)「降級」成為矮行星(dwarf planet),太陽系從此剩下八大行星。

早前不為人知的是,在2006年,為了探索冥王星,讓全人類目睹它的真貌,美國太空總署發射了新視野號(New Horizons)行星際太空探測船。當時人們還不知道冥王星會被降級,如果新視野號計劃在冥王星降級後才推出,很可能它根本不會開始------可以說,新視野號搭上了通往冥王星的最後一班銀河列車999。經歷9年半的旅程,新視野號終於在2015年7月14日,用30分鐘的時間,為人類拍下冥王星的樣貌,並以無綫電送回地球。這時候,我們才知道冥王星和我們心目中的「灰球」相去甚遠------它很大部份是咖啡色的,特別是上面有個心形的淺色部份(被稱為冥王星的心)。



花費了6億7千萬美元,把一塊鐵扔到43億公里外,所為何事?可以肯定的是,新視野號沒有對人類有任何即時或直接的利益,甚至有人認為這是把一大堆錢投進太空裡。科學家說,是為了由太陽系最外圍的柯伊伯帶,得到太陽系如何誕生的資訊;然而,我認為新視野號更大的意義,在於把人類的視野往宇宙推進一步,正如當年人類文明初次踏足美洲,或者人類初次踏足月球一樣,是全新的體驗,是由「未知」到「已知」的過程。人類從此不需再猜度冥王星的外表,我們可以直接告訴我們的子孫,冥王星的真實模樣。人類文明的發展,從來是和探索新的領域相扣的,沒有冒險的精神,人類很可能還停留在茹毛飲血的時代。新視野號的成功,向人類展示這種精神,鼓勵我們向不同的方向進步,只要我們有探索的精神,我們終於可以有新的突破,拓展新的視野,找到一顆顆「冥王星的心」。

不為利益,純為求知的探索,是高尚的情操,自古以來為人類帶來實際的進步。

2015年6月29日 星期一

舊文:人擇原理 (Anthropic Principle)

    人類是一種具有高度智慧又複雜的生命,
    他們的存在需要非常優厚的條件。
    我們所處的地球正是如此一個地方:
    有水也有陸地,不太冷又不太熱,
    有合適厚度的大氧層,
    這些都和地球有合適的自轉周期和公轉軌道有關,
    地球位置,就位處太陽系一個叫「Goldilocks Zone」的有利區域內。
    另外,我們之所以存在,
    是因為宇宙的物理常數允許原子以及元素的存在,
    核力(Nuclear force)是把原子核內的粒子拉攏的力量,
    如果核力太強,則氫等較輕的元素將快速合成較重的元素,
    水就不會存在,
    相反如果核力太弱,則不會有較重如碳這樣的元素。
    其他物理參數也是如是,稍為改變一點,人類也不會存在。 (Martin Rees: "Just Six Numbers")
    地球優越的位置,以及物理參數對生命奇特的親和性,
    使人覺得宇宙好像是為了生命而存在的。


Goldilocks Zone

在天文學家哥白尼(Nicolaus Copernicus)之前,即公元16世紀,
西方的主流思想都是認為天體圍著大地運行,
大地就是宇宙的中心,
人類在宇宙中有著非比尋常的重要地位。
這種人類沙文主義結果被哥白尼一個新的太陽系模型 - 日心說,
即地球和行星環繞太陽運行所挑戰。
日心說更合地解釋了行星在天空中的軌跡,
隨著伽俐略和牛頓的補充,
以及演化論的發表,
人類在大自然中得天獨厚的地位終告蕩然無存,
我們只是宇宙中一個小小行星上演化出來的動物,
這種當今科學的主流思想被稱為「哥白尼原理」(Copernicus Principle)。


哥白尼 Copernicus

但隨人類對宇宙的理解有所增長,
近代有一部份人提出,如本文開首說的,
因智慧生命的必備條件繁多,
認為宇宙必然是為了我們如此地存在的。
這其實只是目的論論證(Teleological Argument)/設計論證(Design Argument)的現代版。

這和哥白尼原理背道而馳的論調,
被當代大多數科學家所否定,
其中一個原因,就是這個立論的提出者的存在,
使立論中提及的, 宇宙中各式各樣有利提出者存在的條件必然成立。
換一個方法說,一個觀察者不可能看到自身存在必要條件給違反,
因為如果條件給違反,觀察者就不可能存在,
所以無論條件如何不可能達成,都是必然的觀察結果。
這種觀察者的偏見,被稱為(弱)人擇原理 (Anthropic Principle)。

    "What we can expect to observe must be restricted by the conditions necessary for our presence as observers." (Branson Carter: "Large Number Coincidences and the Anthropic Principle in Cosmology")


人擇原理是一個必然成立的陳述,
但它和宇宙是否為了人類而如此存在有何關係?
根據人擇原理,無論宇宙是否為了我們存在,
我們都會觀察得到如此一個宇宙,
一個合適我們生存的宇宙(其實已知只有地球合適我們生存)。
所以我們的觀察(Goldilocks Zone,物理參數,地球特質)
並不是宇宙是否為了我們存在的證據。

打一個比喻:想像一個人問
「為什麼我今早看見的是AG2821的車牌,而不是其他號碼,
或者一個車牌也看不見?
所以那AG2821車牌是故意讓我看見的。」
由於無論AG2821車牌是否"故意"讓他看見,
他是一個已經看見AG2821車牌的人,
所以看見AG2821車牌並不是AG2821車牌是故意讓他看見的證據。
(另外一個例子是「為什麼我是我母親的孩子,而不是別人的。」)

可想而知有很多人不會滿足於這樣一個解釋,
哲學家John Leslie說
「假設100個神槍手向你射擊,然後你發現你還活著,身上一個彈孔也沒有,你如何解釋?」
他的意思是,根據人擇原理,你還活著的必要條件是100個神槍手都射失,
那麼100個神槍手都失手並不是他們故意射失,
槍枝失靈,或者是其他合理解釋的證據。
不消說,這是難以讓人信服的。

那麼人擇原理是否已經走上末路?
我的答案是:看你怎看。
如果說人擇原理沒有理會人類存在條件的或然率,
我會回答是,但不代表宇宙學的目的論論證有。
而且人擇原理的確(消極地)回應了目的論論證既有的弱點,
即其本身只著重對人類有利的條件的描述,
而這種主觀性可以用於任何一種已知的存在物,
甚至可以用來論證宇宙是為了黑洞的存在:
"因為物理常數的值有只要所改變,黑洞就不會存在,所以宇宙是為了黑洞而存在的。"

另一班科學家認為人擇原理太消極,
他們檢視了智慧生命出現的或然率,
而重新發現類似哥白尼原理的結果:
我們現在知道宇宙中有超過一千億個星系(galaxy),
(http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/ask_astro/answers/021127a.html)

每個星系都有極多恆星,當中有許多如太陽年齡的,
NASA在2009年初估計,單在銀河系中,就有以千億計地球大小的行星。
http://edition.cnn.com/2009/TECH/space/02/25/galaxy.planets.kepler/index.html

還有,NASA的科學家認為,因為最近發現生命的強韌性(如在海底火山發現的生命),
Goldilocks Zone已擴大至數千萬公里闊(地球直徑約25000公里)
http://en.wikipedia.org/wiki/Habitable_zone

至於宇宙常數,科學家利用電腦模擬具不同物理性質的宇宙,發現約四分一都擁有星體,
這些星體可孕育不同的生物。
http://www.newscientist.com/article/mg19926673.900


我們的宇宙,我們的地球,可能不是真的那麼稀奇。


在生物學上,我們知道,物種在演化中有適應環境的特性,
那麼說宇宙為了適應生命,就是本末倒置的說法。

古生物學家Stephen Jay Gould說:

    說宇宙為了生命而如此存在,
    就等於說香腸有如此形狀是為了方便放進熱狗,
    又或說船的製造是為了讓藤壺依附。


說宇宙為了生命而如此存在,就等於說香腸有如此形狀是為了方便放進熱狗。

舊文:智能設計的審判日

這是一場理智和狂熱的鬥爭.
這是一場科學和偽科學的鬥爭.
這是一場人類尋找真理的漫長鬥爭…



2005年12月20日, 在美國賓夕凡尼亞州多一個區域多佛(Dover), 一宗對人類的教育, 生命和科學發展都具有深遠意義的官司終於落幕. 如果我們單純閱讀主審法官John E. Jones III的判詞其中一段, 可能會以為Jones是在大學上了一課科學哲學課:

    …我們發現智能設計在三個不同層次都告"失敗",而任何其中一個都足以排除智能設計是一門科學。他們是:(1)智能設計違反了用了數百年之久的科學原則,引用及允許超自然的因素; (2)智能設計的中心思想--"(大自然的)不可縮減的複雜性",只是重用一個1980年在神創論中提出的有缺陷,不合邏輯及做作的二元說. (3) 智能設計對演化論的負面攻擊,已經(在庭上)被科學界一一駁斥。


原文: “We find that ID (Intelligent Design) fails on three different levels, any one of which is sufficient to preclude a determination that ID is science. They are: (1) ID violates the centuries-old ground rules of science by invoking and permitting supernatural causation; (2) the argument of irreducible complexity, central to ID, employs the same flawed and illogical contrived dualism that doomed creation science in the 1980's; and (3) ID's negative attacks on evolution have been refuted by the scientific community." (page 64, [1]).

這宗官司事源在多佛高校(Dover High School)內, 一班中學理事會會員主張在學校的生物課引入智能設計, 引起一眾老師和家長的不滿, 認為主張違反美國憲法. 他們以一位家長Tammy Kitzmiller為首, 對多佛高校進行訴訟. 案件交美國賓夕凡尼亞州區域法院(?)(U.S. District Court for the Middle District of Pennsylvania)審理. 這次對質又稱" Kitzmiller vs. Dover".

控方的主要理由, 是理事會勒令教師在教導演化的時候, 必須在上課之前向學生朗讀一段預先準備的聲明:

    按照賓夕法尼亞州的學術標準,學生必須了解達爾文的進化論,並最終採取標準化考試,其中進化論必須是一個評考部分。
    達爾文的理論是一個尚在測試中的理論。理論是不是事實。沒有證據的地方就是理論的"空隙"。理論是指一個久經時間考驗,統一了廣泛的意見的解釋。
    智能設計是另一個生命的起源的解釋,它不同於達爾文的看法。如果學生想探索這個看法,以了解智能設計其實涉及甚麼,可以參考《Of Pandas and People》。
    我們鼓勵學生對任何理論保持開放態度。校方將對生命的起源的討論, 留給個別學生和他們的家人。作為一個遵守標準的區份,課堂教學的重點將在於為學生在將來的評估上作好準備。"


原文: “The Pennsylvania Academic Standards require students to learn about Darwin's theory of evolution and eventually to take a standardized test of which evolution is a part.
Because Darwin's Theory is a theory, it is still being tested as new evidence is discovered. The Theory is not a fact. Gaps in the Theory exist for which there is no evidence. A theory is defined as a well-tested explanation that unifies a broad range of observations.
Intelligent design is an explanation of the origin of life that differs from Darwin's view. The reference book, Of Pandas and People is available for students to see if they would like to explore this view in an effort to gain an understanding of what intelligent design actually involves.
As is true with any theory, students are encouraged to keep an open mind. The school leaves the discussion of the origins of life to individual students and their families. As a standards-driven district, class instruction focuses upon preparing students to achieve proficiency on standards-based assessments."
(http://www.pbs.org/wgbh/nova/id/boardvsteachers.html)

三名理事會會員反對是次校方的舉動, 並以辭職表達不滿. 所有生物科教師都拒絕接受理事會的命令, 最後聲明要交予行政人員朗讀.

控方認為這段聲明不應該被朗讀, 因為:
1. 智能設計不是科學理論
2. 智能設計直接源於宗教
3. 因為(1)和(2), 在生物課上提倡智能設計違反美國《政教分離》的憲法

辯方和他們的義務基督教律師樓Thomas More Law Center則堅稱:
1. 智能設計是一個科學理論
2. 智能設計不是源於宗教
3. 教導智能設計使學生對科學有持平的理解

控辯相方分別請來了專家證人, 以支持自己的論點:

控方:
Kenneth R. Miller – 細胞生物學家
Kevin Padian – 古生物學家
Robert Pennock,
Barbara Forrest – 科學哲學家
John Haught – 神學家
Brian Alters – 教育教授
所有控方的專家證人都是義務出庭作證的.

辯方:
Michael Behe – 生化學家
Scott Minnich – 微生物學家
John Angus Campbell – 通訊學教授
Richard M. Carpenter – 教育教授
William A. Dembski,
Warren A. Nord,
Stephen Meyer – 哲學家
Steve Fuller – 社會學家
所有辯方的專家證人都是以時資薪, 而最後只有4位辯方專家證人出庭作證 (Behe, Minnich, Meyer和Fuller). [2, 3]

訴訟於9月26日開始, 整個過程維持了6個星期. Jones知道訴訟的重要命題是智能設計是否科學. 於是乎法庭變成了一場演化論者和智能設計論者的爭論, 法官, 律師, 記者和老師都上了一課可能是人生中最長的生物課.

其實智能設計是否科學在科學界早有定論. 事實上, 神創論在此之前已經敗訴兩次. 現在, 他們只是把爭論再搬上法庭而來而已, 而反對智能設計為科學的人, 委實要多謝寫下了《政教分離》的遠大國家發展方向的美國開國元老, 否則這場真理之爭不可能被如此受傳媒和國家重視.

控方認為:
1. 智能設計沒有實質證據支持
2. 智能設計不能被驗證, 也不能被反證
3. 智能設計甚至沒有內容
4. 現代的智能設計涉及抄襲當年的創造科學(creation science; 1980s)

在庭上, 辯方專家證人如Behe企圖評擊演化論的原理和證據, 然後將證據據為自有, 並以智能設計解釋. 但是這些聲稱一一被控方駁斥, 他們提出相關的科學成果, 並進一步暴露了辯方專家證人的無知和智能設計的空虛內容. 控方指出智能設計只是反演化論, 而所有看來科學未能解釋的均被他們解釋作智能設計. 這裡我舉出一個最顯明的例子.

Behe認為一些細菌用來活動的鞭狀體(flagellum)只可能是整個出現而不是演化而來, 因為"半個鞭狀體沒有用處", 鞭狀體的"不可縮減的複雜性"(irreducible complexity)使它"必須"是由超自然智能設計而來.



細菌鞭狀體細菌鞭狀體

其實, 這些都是神創論者一向的陳腔濫調 – 先駁斥演化論, 指出"不可縮減的複雜性" (“半個xx沒有用處"), 然後聲稱剩下來唯一可能的只有自己的解釋 – 神的創造.

這種"現在沒有解釋的就是神蹟"的原始思維令我想起電影《上帝也瘋狂》中的一個搞笑故事: 一天非洲人歷蘇撿到一個從飛機上掉下來的可樂瓶, 他從來未看過這樣晶瑩剔透的東西, 心想這可樂瓶一定是神明賜予的禮物, 於是開始五體投地敬拜起來. 可怕是這種思想時至今日依然陰魂不散.

這些主張的基礎之後被控方證人Miller一一擊破. 首先, 鞭狀體的"不可縮減的複雜性"不成立, 因為科學家已經知道另外一個極相似但較簡單的類鞭狀體結構 – 一些細菌用來注射毒素的一種微型針筒 (Injectisome [4]). 這些微型針筒的蛋白質結構顯然是鞭狀體的一部份; 兩者的功能雖然截然不同, 但是這些微型針筒絕對是具功能. Behe的"不可縮減的複雜性"原來還可以縮減, 令智能設計者在知識討論上節節敗退.

另外, 智能設計引入超自然個體, 所以它不能被科學方法驗證, 也不能被科學方法證明為虛假. 當科學從來是可由自然驗證的假定開始, 智能設計當然連科學假定也不是.

然而, Behe依然堅稱智能設計為科學, 並開始把一般解說和科學混淆起來; 當控方律師問, 如果智能設計為科學, 那麼Behe是否應該以同一邏輯認為星相學也是一門科學的時候, 身為科學家的Behe竟然承認起來. 這個敗北使Behe身為專家證人的誠信度銳減, 因為連法官可能也比他清楚甚麼是科學.

最後, 控方在審判上的向智能設計發出致命一擊: 他們發現智能設計的"內容"是從80年代提出的創造"科學"(creation science)搬字過紙而來的. 當年創造科學提倡的二元論, 即一切生物不是進化而來就是創造出來; 創造科學的內容和宣傳也充滿基督教色彩; 而由始至終創造科學也沒有自己的理據. 因此, 創造科學在當年因為不合邏輯而被美國最高法院裁定不能在學校教導 [5].

支持智能設計純粹是創造科學的複製品的證物中, 以以下一個可能涉及抄襲的例子最為明顯:

    Creation means that the various forms of life began abruptly through the agency of an intelligent creator with their distinctive features already intact: Fish with fins and scales, birds with feathers, beaks and wings, etc.

(Biology and Creation, 1986)

    Intelligent design means that various forms of life began abruptly through an intelligent agency, with their distinctive features already intact: Fish with fins and scales, birds with feathers, beaks and wings, etc.

(Of Pandas and People, 2005)

說到這裡, 相信有良知的人都會認同智能設計是換湯不換藥, 是不誠實和浪費公共資源的行為. 於是乎, 法官Jones做了一個最容易的判決 – 宣告控方勝訴. 因為智能設計不是科學並源於宗教, 所以在科學課提倡智能設計是把宗教強加於學生身上, 違反了美國憲法. 法官在判決時還指出:

    對智能設計政策投贊成票的理事會成員虧待了多佛地區的市民。諷刺的是, 這幾個人如此在市民中堅定和自豪地宣揚他們的宗教信念,但又一次一次的以謊言掩飾他們推動智能設計的真正目的…

(第 136–138頁, [1])

原文:
“The citizens of the Dover area were poorly served by the members of the Board who voted for the ID Policy. It is ironic that several of these individuals, who so staunchly and proudly touted their religious convictions in public, would time and again lie to cover their tracks and disguise the real purpose behind the ID Policy…" (pages 136–138, [1])

法官頒令:
1. 學校必須全數支付控辯雙方在案件所有法律費用, 合共約1百萬美元
2. 學校必須撤換所有理事會會員
3. 多佛區內所有公校永不可教授智能設計為科學

然而, 雖然智能設計敗訴, 神創論教育被判違反憲法, 神創論者爭取學術地位的決心並沒有止息. 是次訴訟後, Jones聲稱不斷收到恐嚇信, 使他和他的家人必須時常受到保護. 在是次戰場外的地方, 智能設計 – 即是反演化論 – 一次又一次地被保守信徒喚回. 在美國, 一所反演化論, 反無神論, 帶有宗教色彩的名叫Discovery Institute的機構, 在2005年發表以下聲明:

    學生也應該能夠了解對於生命起源的化學解說的長處和短處。關於生命的起源,我們有新的科學證據為舊理論帶來一線曙光。


原文:
“Students should also be able to learn about the scientific strengths and weaknesses of chemical origin-of-life scenarios. New scientific evidence has shed new light on old theories about the origin of life."
(摘自"Students Should Learn the Weak Points of Evolutionary Theory, Too". http://www.discovery.org/a/2527)

時至今日, 世上許多地方, 還經常有人認為智能設計(=神創論=創造科學)是和演化論平起平坐的理論, 企圖把智能設計引入中學科學教程. 這些人永遠不會屈服於任何判決, 因為他們以一本遠古經典的一字一句為絕對真理, 儘管有許多他們的弟兄姊妹其實已經步向現代化的宗教.

朋友, 你以為真的和你無關? 請你看看一所香港基督教中學的圖書館目錄:



於此容我引用一句Steve Edinger的說話:

    神創論就像一隻吸血鬼,每一次你覺得它實實在在是死了,又會有人把這該死的東西再次拉出來。


“Creationism is like a vampire, and every time you think the thing is finally dead, someone pulls the damned stake out again."[6]

自負, 固執和無知是三頭互生的惡魔: 自負導致無知, 它們一起助燃固執, 令人排斥一切異見, 進而使人更加無知. 一個無知的人可以被原諒, 但一個同時固執和無知的人永遠不會被原諒. 唯有基於客觀理據相信事物,又以客觀理據說服別人, 人類才可能超越自身的限界, 從思想的籠牢中得到真正的解脫.

(建議觀看相關記錄片Judgment Day: Intelligent Design on Trial [7])

參考:
[1] Full text of Judge Jones' ruling, dated December 20, 2005. http://www.pamd.uscourts.gov/kitzmiller/kitzmiller_342.pdf
[2] NCSE Kitzmiller v. Dover Legal Documents Archive. http://www2.ncseweb.org/kvd/
[3] Eugenie C. Scott. Creation Science Lite: "Intelligent Design" as the New" Anti-Evolutionism. Scientists Confront Creationism: Intelligent Design and Beyond. p. 59. Andrew J. Petto, Laurie R. Godfrey. W. W. Norton (January 7, 2008).
[4] Cornelis, G. R. (2006). "The type III secretion injectisome." Nat Rev Microbiol 4(11): 811-25.
[5] Edwards v. Aguillard . Case on teaching creationism in schools. http://caselaw.lp.findlaw.com/scripts/getcase.pl?navby=CASE&court=US&vol=482&page=578
[6] Scott (1996): Close Ohio House Vote Scuttles "Evidence Against Evolution" Bill by Eugenie C. Scott http://www.ncseweb.org/resources/articles/4200_46_scott_1996_close_ohio__4_24_2006.asp
[7] NOVA | Intelligent Design on Trial | PBS. http://www.pbs.org/wgbh/nova/id/program.html
[8] Discovery Institute website. http://www.discovery.org/