徐令予博客

考槃在涧,硕人之宽。独寐寤言,永矢弗谖。考槃在阿,硕人之薖。独寐寤歌,永矢弗过。考槃在陸,硕人之轴。独寐寤宿,永矢弗告。
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进化论的又一胜利-发现有些生物几十亿年没进化!

(2015-05-04 08:10:50) 下一个

读了本文的题目,千万别以为我是在嘲讽达尔文进化论,更不要把我划入标题党。握着板砖高高举起的手,请你打住,且让我把话讲完。这是一项最新的重要科研成果,刚发表在的美国权威科学期刊PNSA上(2015年2月17日,vol. 112 no. 7)。该文第一作者J. William Schopf是我们学校地理系的教授,UCLA 进化和生物起源研究中心主任。

达尔文的进化理论,从生物与环境相互作用出发,认为生物的变异、遗传和自然选择作用能导致生物的适应性改变。进化论由于有充分的科学事实作根据,所以能经受住时间的考验,百余年来在学术界产生了深远的影响。但是長年以来,人们多关注着生物种群的变异和进化,似乎变异和进化是自发的、必然的,而往往忽略了生物进化的必要条件-生态环境的变化。生物物群的进化是适应所处生态环境变化的必然结果,也就是说如果生态环境不变,生活在其中的物群是不会变异和进化的。

Schopf教授和他的科研小组長期研究一种深海海底中的硫细菌化石,研究表明这种保存在18亿年前化石中的细菌与23亿年前化石中它们的祖宗毫无区别,而且竟然与它们现今还活着的子孫们一模一样。沧海桑田,二十多亿年过去了(地球形成到现在也仅有四十亿年),这些硫细菌却我行我素、安然如故、一成不变,其原因是它们所赖以生存的环境对于它们而言丝毫没有变化。该项研究成果从另一个角度再次从历史的大尺度上支持了达尔文进化论。

1.載有远古微生物化石(照片中深黑色部份)的深海底部的岩块,左边是18亿年前的化石,右边为23亿年前的化石。
2.放大了的深海微生物(硫细菌)图象,它们在二十多亿年中一点没有变化。

就在上星期三(4月29日)的傍晚,我回到母校UCLA亲耳聆听了Schopf教授的演讲,受益匪浅。参加演讲会的听众有一百多位,人人专注认真,都非常投入,演讲结束后的提问也极为专业深入。我在这场演讲中竟然遇到了四位来自物理系的同事和朋友,分别多年,能在这种场合重逢真是高兴,对一切最新的科学探索成果都保持一颗童心般的热情大概应是许多物理工作者的共性吧。

一切重要的科学成果都来自不易,Schopf教授专注与这项研究长达四十多年,並与世界上多国科学家长期合作,採集了位于澳大利亚西部海岸和南美洲太平洋沿岸广阔区域的深海海底的岩石标本。同时技术的飞速进步也为研究者提供了利器。他们的拉曼光谱仪(Raman spectroscopy)可以穿透岩石把里面的微生物遗体的组织结构分析得一清二楚。他们又用共聚焦激光扫描显微镜(confocal laser scanning microscopy)得到化石中的微生物的三维图像。依靠新技术,他们对二十多亿年化石的年代测定可精确到正负八百万年以内。

这项有关硫细菌的研究成果在学术界引起强烈反响,受到众多学者的高度赞赏,但从认识论来看,其研究的方法应属“证伪”(Falsification),这是科学研究中常用的手段。除了数学主要由演绎推理得出,其他的实用学科如物理、化学、生物等理论的产生几乎都是经验的积累和归纳。因而除了数学,其它学科的假说和理论都是无法证明的,例如牛顿的力学三大定理主要是对天体运行规律的归纳和总结,是没有任何方法可以加以证明的。人们对物体的运动可以做种种新的观察和实验,即使得到的事实和数据全部支持牛顿力学定理的描述,还是不能证明这套理论是正确的,因为本质上理论应该是普适的,而观察和实验的例子总是有限的,N种实验是对的,也不能保证N+1种还是对的。

因此在假设或理论形成后,为了验证它们、改进它们,科学工作者往往不是顺着理论的指向去“证实”,而是逆向思维,去寻找反例以“证伪”。只要找到一个反例,一票否决,理论被推翻。这样的方法更具说服力、更有效率,因为正例实在太多,反例相对较为好寻,如果它存在的话。

Schopf教授研究的是达尔文进化论,进化论指出:生物种群的进化是为了适应生态环境的变化。从理论提出后,我们看到了各种各样的生物种群隨着环境变化而进化的标本、化石、实物,无数的例子对进化论作了“证实”。Schopf教授的研究另辟蹊径,寻找反例以“证伪”,这个反例就是深海海底二十多亿年设有进化的硫细菌。对这个反例的深入研究发现这种生物没有进化的原因是它们赖以生存的生态环境没有任何变化,而进化论指出物种进化的根本原因(也就是假设的条件和范围)是环境的变化,因而这个反例恰好在理论的条件、范围之外,这个反例反过来为进化论提供了更为有力的支持!更为难能可贵的是,这个反例跨越了难以想象的巨大时空,进化论这次经受的考验不是百万年和千万年,而是二十多亿年!正是从这一点上,我们应该由衷的感谢Schopf教授和他领导的整个科研团隊长年来的努力和贡献。

提高到哲学层次来思考,应该认识到只有可被证伪的命题才是科学的命题,反之则不是,也就是说,只有存在一定适用范围,并在适用范围外存在反例的命题才是科学命题。若一个命题不存在适用范围和反例,就不是科学的命题。科学实际上是在证伪的过程中完善、发展和进步的。在多数的情况下,並不是找到反例而把科学理论全盘否定,而是修正理论的条件或适用范围,把反例排除在理论的适用范围之外,从而使理论更为完善,从而使人们对客观规律的认识更全面更深入。可以毫不夸张地说,物理学就是不断地在证伪中一步一步向前发展的。光速不变的实验结果就是牛顿运动力学理论中的一个反例,从而导致狭义相对论的诞生。但是牛顿定律並没有完全被摒弃,它成了狹义相对论在低速运动体系中的近似结果,也可以认为:牛顿力学定律成为了更高层次理论-狭义相对论的一个特例。

真正的理性在于它可以接受批判,不迷信、不盲从的批判和探索是理性真正的精髓所在。理性和科学的态度应该是通过讨论和真诚的批评,让人们可以更接近于真理。科学之所以科学正在于它既可以被证伪又不服从任何权威。科学不仅不怕证伪,反而是大力支持和鼓励证伪,並常常会重赏成功的证伪者。我们华人熟知的吳健雄愽士就是用实验找到了宇称守恒的一个反例,推翻了宇称守恒定律,得到了全球物理学界的尊敬,事实上她完全有资格与楊振宁、李政道一起共享当年的诺貝尔物理学奨。

与科学相背的就是宗教。科学的知识是从怀疑中建立﹐而且是时刻受到测试的(“可证伪性”)。与科学不同,宗教的建立是先要我们相信,之后才可以意会和明白宗教的内涵。因此宗教和科学的哲学取向是绝然相反的,往好处说:它们可能就是互补的知识体系吧。我採用这样的说法,归根结底,不想挨板砖。好了,仍要砸砖的,可以开始了,只是请手下留情,尽量轻一点,念我也是一个相当顾及各方情面、胆小怕事之徒。

补后:好友王博士看完本文后提了如下两条意见,特补于后。
1.牛顿定律可以看作狹义相对论在低速运动过程時的极限。
2.在推翻宇称守恒定律的过程中,有李政道和楊振宁理论先行,吳健雄博士是根据他们两人的假设在预测范围中寻找到宇称守恒的反例的。

3.四月二十九日 Schopf教授在 ULLA Faculty Center 作了近四十五分钟精彩演讲,我有幸躬逢盛会,坐在会场第三排右侧。
4.ULLA Faculty Center, 演讲开始前的招待会。右边第二位穿紫色衬衫的即是Schopf教授,在演讲的前后,我与他各有一次交谈,谈的都是有关证伪问题。
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洞庭東山人 回复 悄悄话 回复 '蓝山雀' 的评论 : 鉴于您在2015-08-23 的评论中使用侮辱性言辞,在你诚心道歉之前,我不会再回复您任何评论或留言。念你码字不易,我暂留你的评论不作刪除,务请好自为之。还是多读些书,少教训些人为好,共勉。
蓝山雀 回复 悄悄话 严谨的学者清楚:接受的人多并不能把一个假说上升为真理,真理需要严密的推理和无可辩驳的证据,这正是进化论所缺乏的。

你怎么看 ”6具“始祖鸟化石”的相继问世,轰动了世界,成为鸟类和爬行动物之间过渡物种的典范。后来鉴定出5具是人造的,剩下的1具坚决拒绝任何鉴定。最初的“发现者”坦白了造假的原因之一:太信仰进化论了,就造出了最有力的证据。而教科书中,对始祖鸟和露茜还是不予更正,公众也就不知真相了。“

在从猿到人的问题上,寻找过渡物种“类猿人”,早就列入了科学的“十大悬案”。数次宣布的人类始祖,很快就被否定了。例如1892年发现的人和猿之间的过渡化石“嘉伯人”,是一块猿的头骨和相距40英尺的一根人的腿骨拼凑出来的,学术界否定了“嘉伯人”,科教方面却还在宣传。直到1984年“嘉伯人”才被新发现的猿人化石“露茜”代替。但后来的鉴定中,露茜也被大部份学者否定了,科学家已经确定了露茜是一种绝种的猿,和人无关。

进化论的伪证 举举甚多,你是故意装作不知道还是不愿意承认自己的迷信?

蓝山雀 回复 悄悄话 关于进化论,先问3个科学的问题

1, 基因内包含的Information, 可以说是一组code, 而code能工作,同时需要encoding和decoding。它是如何从无到有的?
达尔文当初以为的简单初级物种是根本不存在的,而在基因层面,没有生命是简单的。
2, 智能设计阵营提出的irreducible complexity的挑战,你的回应是?
如果你迷信达尔文,你应该知道达尔文是没有任何科学的学位的。(这在今天,算是民科?)
你提到的牛顿, 是英格兰物理学家、数学家、天文学家、自然哲学家。 1661年进剑桥大学三一学院学数学,1665年毕业,获学士学位。1667年进三一学院当研究生,次年获硕士学位。1669年,牛顿受l.巴罗博士推举而继承他的数学教授职位。
3,牛顿的信仰是什么?你了解吗?真了解就会知道,信仰和科学不是对立而是互相促进的。

给你一篇:三大证据相继破灭:进化论,一个错误的信仰
http://bbs.wenxuecity.com/kxtw/26978.html
蓝山雀 回复 悄悄话 回复 '洞庭東山人' 的评论 : 请回答:牛顿, 法拉第, 麦克斯韦,帕斯卡,开尔文,普朗克, 是科学家还是科技工作者?你只要百度或者古狗:基督徒科学家, 就可以了解这些。看来你确实是无知无畏。难怪,嘴比脑袋大,张嘴就结论:)再给你最简单的事实,真正有理性的应该思考!http://groups.wenxuecity.com/groups/bbs.php?act=bbsview&gid=1334&basecode=1001081
洞庭東山人 回复 悄悄话 回复 '蓝山雀' 的评论 : 首先,“科学家大多数都有信仰”这个结论不知从何而來。不要吧一般的科技工作者也归入科学家,也不要把因家庭原因偶而参加一些宗教团体活动的科学家归入有宗教信仰,例如爱因斯坦是犹太人,但他並不信仰犹太教。而且有信仰也並非一定是宗教信仰,无神论和自然神论也是一种信仰,据我所知不少有信仰的科学家可归为这一类。更重要的是现代宗教,特别是基督教本身已经非常世俗化,推行政教分离,科教分离,让科学去介释自然界的奥秘,宗教退回人的心灵世界。确实也有一部份科学家保持宗教信仰,而他们主要就是基督教,这不仿碍他们对自然界的探索中完全使用科学的方法论,宗教和科学这二种完全不同的知识体系于科学家来说並非一定有矛盾和冲突。这个问题展开讨论可以是一篇大文章,谢谢你留下评论,也希望能引起更多人的关注和讨论。
蓝山雀 回复 悄悄话 科学家大多数都有信仰。这个证伪就推翻了你说的“科学”和“宗教”是相背的。
洞庭東山人 回复 悄悄话 回复 'ur3180' 的评论 : 这个问题提得好。事实上也是演讲会上听众提问的焦点。演讲者出示大量证据表明硫细菌生活的硫氮循环的生态环境長时期没有变化。注意,这里研究的生态环境在深海海床底下,是一个非常特殊的环境。
ur3180 回复 悄悄话 这个伪证是在环境多少亿年不变的基础上得出来的,那么怎么能证明环境没有变?环境涉及多种因素,它的变化可不是用某些仪器就能简单测定的。是不是还要先证明(或伪证)环境没有变化?
闲磕牙 回复 悄悄话 日本蝗虫 发表评论于 2015-05-05 13:26:07
能找出生物进化前和进化后的样子吗?
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人就是从水生动物进化来的。 你就知道人进化前是啥样子。 也知道鱼进化后是啥样子。
洞庭東山人 回复 悄悄话 回复 '日本蝗虫' 的评论 : 对不起,不能理介你问题的真正含义,能否換一种方式,把问题表述得更清楚一些?谢谢。
日本蝗虫 回复 悄悄话 能找出生物进化前和进化后的样子吗?
洞庭東山人 回复 悄悄话 回复 '陌路独行' 的评论 : 我文中並未说进化和起源是完全相同的概念。不过这是两个密切有关的概念,进化论主要是在达尔文的“物种起源”一文面世后才有了长足的发展。
洞庭東山人 回复 悄悄话 回复 '欢喜初心' 的评论 : 完全同意。这和世上多数事情一样,破易建难。
陌路独行 回复 悄悄话 “进化”和“起源”应该是完全不同的两回事吧?
洞庭東山人 回复 悄悄话 回复 '久经沙场的枪' 的评论 : 你的文章“科学不妄言”写得非常好。我们有许多共同的观点,希望以后有合作的机会。
欢喜初心 回复 悄悄话 好文。大致同意在真理的探索中可证伪的重要性。不过要是能找到难被证伪或不能被证伪的,和乎常识又有意义的命题也不容易

久经沙场的枪 回复 悄悄话 好文。支持!
尤其有关科学理性的批判精神论述,很是中肯。
洞庭東山人 回复 悄悄话 回复 '舌尖上的世界' 的评论 : 谢谢你的美言,更欢迎你的点评。
舌尖上的世界 回复 悄悄话 '博客精选'竟然有几篇好文章!今天太阳是打哪边儿出来的?
舌尖上的世界 回复 悄悄话 '可被证伪'是当年波普尔给科学下的定义里重要的一条。所以他在很长时间里不认为演化理论算科学,后来勉强同意了。心理学他就坚决不认为是一门科学。
山地 回复 悄悄话
其实人的进化比想象的快,昨天看见一张清朝的照片和现在的人差别已经很大了。
洞庭東山人 回复 悄悄话 回复 '小三儿她姐' 的评论 :
I have watched video. It is interesting indeed. Thanks for sharing.
小三儿她姐 回复 悄悄话 Are Science and Faith in Conflict?

https://www.youtube.com/watch?v=WF94SdvIlD4

The comments from some of the readers are interesting..
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