二十世纪最“反直觉”的伟大生物学发现：化学渗透（1）
2018/1/6 22:58:00 AnnieEasyFM
三观正的读者都点赞了
◆ ◆ ◆ ◆ ◆
编者按：这是2012年的一段故事。豆瓣网友 Nocturna 发表了一个话题《为什么相信进化论？——知其然，知其所以然》，问题内容如下：
反对进化论的几个常见论调就是：缺少化石证据的支持，而且由形似推导出同源和由同源推导出形似的循环论证在逻辑上是完全错误的；另外基因变异虽然普遍存在，但绝大多数的变异都是不良的，比如肿瘤的产生， 而且在变异频率和时间跨度上来讲，大多数生物发生种间变异的可能性很低。
我目前读到的所有有关捍卫进化论物种演化部分的解析都没有能够真正解释：1. 生命是怎么起源的； 2. 从一个物种到另一个物种究竟是怎么演变的？(变异积累到什么程度？有没有量化的标准？)我希望大家可以在排除智设论影响的前提下客观而公正地讨论进化论(非达尔文主义)。
申明一点：我本人没有宗教信仰，大学主修也不是生物学以及相关学科。 爱随便贴标签者、有明显偏见者请勿扰。注：‘反对进化论的几个常见论调’不是我提出的，而是总结的，不代表我的观点，我只是在这里提出疑问而已，是完全中性的。
于是就有了曼斯.雷德的精彩回复，于是就有了一篇精彩文章。本号将分几期分别推发这篇精彩的科普文，以对这位科普前辈致敬。
作者：曼斯·雷德 | 本文发表于豆瓣“科学松鼠会读者花园小组”
作者关于自己的星星细语：私人教育机构讲师，计算机专业硕士
基于科学松鼠会网站声明取得授权转载 | 编辑：爽临
在以前本小组的讨论中，我曾提到“比如你如果不理解所有生物共有的膜渗透能量供应化学原理，你就根本无从评价任何生命起源的理论。”
在一篇题为“为什么还有这么多人相信进化论？(http://www.douban.com/group/topic/27216605/)”的帖子中，蒙hongdou网友发信询问，所以这篇文章既是一篇泛泛的科普，也是对这个问题的具体介绍。
一.直觉与反直觉
直觉(intuitive)和反直觉(counterintuitive)是科学讨论在描述一个科学理论或者发现的时候，经常使用的二分法。这个叫法本身并不那么科学和严谨，但是其中的意味却是无限深长的。
既然不严谨，我也不去定义它，只看范例：
最简单清楚的直觉理论，在古希腊科学有很多范例。比如“刚性物体排开的水量等于它的体积”。比如欧几里得平面几何中的公设和简单定理。“凡直角都相等”，“两点之间直线最短”，初学几何的人，都会想这不是废话吗。等到用这些废话为基础武器，逐步分解，证明了其他复杂得可怕的理论，我们才知道废话的精辟之处。这就是直觉理论最原始的特征：不言而喻。然而，即使在这种萌芽时代的智慧中，也埋下了“反直觉”理论的种子，那就是仅仅“篡改”了一条欧几里得公设，就闯出一片新天地的罗氏几何。
图片出处：medicobsantiago.obolog.com
牛顿第三定律是另一个直觉理论的例子：作用力必然导致反作用力。这看起来也是不言而喻的废话。但牛顿第一定律就不是了：“物体将保持它的运动状态，直到外力改变它”。这是一个相对原始的反直觉理论。在今天，初中物理课修完的同学也许会不同意这是反直觉的。但是在牛顿的年代，这却是彻头彻尾的反直觉。无数牛顿之前的大学者，都理所当然地认为物体要保持运动，必须不断注入外力。这才是费劲力气保持各种物体运动的古代人类的“直觉”。另一个直觉对阵反直觉的著名例子是伽利略对阵亚里斯多德(我不叫它“比萨斜塔实验”，是因为这个传说本身是有误的。但是双方的论点是明确无误的)。“更重的物体下落更快”，这样既简单又错误的直觉，连亚里斯多德这样的智者都不能免俗。可以保证，即使在21世纪的今天，一个纯文盲多半仍然会有这样的直觉。
直觉与反直觉是相对的，也是可以培养的。经过一定科学训练的人(比如说读完初中物理)，他的直觉会超越两足动物的局限，随着训练的程度达到新的精确度，比如说把牛一定律变成他的直觉。但一个人具体的生活年代和环境，并不反映他应有的直觉水平，或者他的直觉正确程度。比如我95岁的奶奶(文盲)，直到今天仍然不同意我说的地球围着太阳转。比如美国仍然有20%以上的人认为地球生命历史不超过4000年。
十八、十九世纪是直觉型科学理论达到顶峰的年代。能量守恒定律(在不久以后就将被进阶的“反直觉”理论给河蟹了)，热力学第二定律(“一个房间不花力气整理只能越来越乱”)，在它们刚刚被提出的年代，文盲仍然会认为是反直觉的，受过良好科学训练但非专业的头脑，一听到就知道是正确的。而真正的前沿研究者则是醍醐灌顶：“这么简单明白，怎么我就没有归纳出来呢？”非常精彩，非常辉煌，但在物理学上，一般人类直觉能够企及的高度也就到此为止了。接下来的爱因斯坦、海森堡、薛定谔，一个比一个猖狂地反直觉。相对论刚刚提出的时候，不要说普通人，就是顶尖物理学家，也认为爱因斯坦简直是在说胡话。对今天世界上99%的人来说，相对论和量子物理仍然是胡话。然而我们现在都知道，他们是正确的。因为广岛真的被炸掉了，我们车上装的GPS也真的用上了相对论校正。
“反直觉”的优势在现代物理学中很清楚。能够以普通人类直觉发现的真理，基本都被发现了。剩下的真理必然都很古怪难以接受。在这样的高度还去依靠直觉，多半都要犯错误。比如爱因斯坦的“上帝不掷骰子”，听起来很美好很庄严，结果证明错误。同样是老爱的坚信宇宙密度常数严格等于1，宇宙会无限震荡，听起来很和谐很完满，从现在的证据看来，也是错得离谱。即使是无数物理学家(再一次包括老爱)追求的圣杯：统一场理论，也是一个高级的直觉型假说，前景仍然不妙。总之在现代物理学中，寻求反直觉的答案，克服直觉障碍去接受和欣赏反直觉的理论，反而被养成了研究者的本能。看看霍金有多少胡话(姑且不说他的胡话站得住脚不)，以及被学界和起哄界怎样异口同声地热捧。
然而在生物学中，直觉与反直觉的力量对比就完全是另一回事了。
达尔文的进化论，是生物学中开天辟地的反直觉理论。在著名的钟表匠辩论中，神创论者洋洋得意的雄辩(Paley主教：“我们看见地上有一个精致的怀表，自然能肯定某处一定有一个钟表匠!”)，首先是一个蹩脚的比喻，然后不过是一个粗浅短视的人类直觉。如果放到现代物理学那种气氛中来看，连认真驳斥的价值都没有。然而这种直觉式的大脑当机，却能跟进化论翻翻滚滚地斗上一百多年。直到今天，仍然妨碍大众在生物学上入门，仍然堂而皇之披上科学的外衣来反科学，仍然有少数严肃的学者在掉进相同的直觉陷阱(Fred Hoyle，天文学家和数学家：“生命起源于地球的概率就像大风吹过机械垃圾场组装出一架波音747的概率”。这句话被各种神棍肆无忌惮地篡改，主语直接变成了“进化论”。实际上Hoyle并不反对进化论原则，只是在概率计算上有异议，从而认为地球生命必然有地外来源，才有时间来满足他的概率计算结果。他的领域是生命起源)。这篇文章的主题不是跟他们叫板，所以这里先暂且不提，后文再加讨论。
并不是说，科学家就不会被直觉蒙蔽。前面曾提到，反直觉天才如爱因斯坦，也曾连挖三个直觉的大坑。只是在生物学中，直觉理论的顽固性来得特别的强，而对反直觉理论的接受来得特别的艰难，不管大众和专业领域都是如此。进化论就曾有直觉与反直觉的争论，即是用进废退学说和自然选择学说。在那个对遗传的物质细节一无所知的年代，用进废退理论的描述来得如此自然。“长颈鹿需要吃高处的叶子，伸着伸着脖子就变长了”，直到我上小学《自然》的时候，我的老师仍然是这么讲的!近两百年之后都还是这样，可想而知达尔文主义在初生年代的四面楚歌。话说回来，即使艰深繁杂如生物学，仍然是科学。科学的伟大就在于在科学的竞技场中，我们可以肯定真理必胜，即使前面被拍倒一百次，走上一千个曲折。人生中其他的事情，不管是政治、感情、事业还是道德正义，我们都不能打这样的包票。这也是科学对我的终极吸引力。
这篇文章要介绍的化学渗透理论，就被誉为二十世纪最伟大的“反直觉”生物学发现，虽然它并不为公众熟知。这里所说的直觉，并非一般常识，已经是二十世纪生物学家和化学家中非常精深的理论直觉了。然而当直觉走入死胡同时，一个“怪异”程度不下于相对论或者进化论的新理论蹦了出来。它在初期所受到的不公正待遇，以及它最后的辉煌成功，都是可以相提并论的。
化学渗透简单模型，图片出处：http://www.ib.bioninja.com.au
AnnieEasyFM个人公号，提供靠谱又毒辣的观点。定期毁三观，但不保证重建；不定期发布原创文章和语音。想说的、感兴趣的、觉得有价值的都会发，但可能主要和以下内容有关：饮食/健康/疾病、转基因/中医药/辟谣，育儿常识/科学思维，偶尔美妆与护肤。支持平权，穆黑，反狗权。有问题发在留言区，我选择有趣的回答和上墙；任何人可以留言，但本人保留说话不客气的权利。
投稿邮箱：Easy.FM@qq.com
http://weixin.100md.com
返回 AnnieEasyFM 返回首页 返回百拇医药