從達爾文到愛因斯坦：科學理論的美麗錯誤與演進

從達爾文到愛因斯坦，即便是最穎異的心智也會犯下嚴重的錯誤。
然而，正因為這些錯，才讓後繼者知道什麼是「對」

「最令人驚異的頭腦也並非不會犯錯，他們只是幫人類更高層次的理解先行鋪路罷了。」
——馬里歐．李維歐

人類歷史就是充滿一連串的錯誤與試誤的過程，不論在哪種領域，從聖經、希臘神話、哲學……一直到軍事領域的典籍都是如此。李維歐在本書中討論了五個偉大科學家的嚴重錯誤，包括達爾文、化學家萊納斯•鮑林（Linus Pauling）、物理學家開爾文男爵（Lord Kelvin；William Thomson）；英國著名的天文物理學家和宇宙學家弗雷德•霍伊爾（Fred Hoyle）以及愛因斯坦；他們在其所建構的偉大理論中所犯下的錯誤及其細節；還有這些細節所引發的意想不到的結果。

☆達爾文對於遺傳學的理解完全錯誤：在他的時代，遺傳學幾乎是一門還不存在的學科，而對於這方面的無知也使得他最著名的天擇（Natural Selection）理論幾乎失去了解釋力。
☆英國首屈一指的科學家卡爾文爵士算錯了地球的年紀，地球的實際年紀要比他所計算出來的「老」上五十倍。因為他認為地球的核心是固態的，而且會以同樣的速率傳遞熱能。
☆鮑林（曾獲得諾貝爾化學獎）提出了DNA的模型，然而他對DNA股數（stands）數目的理解卻是錯的。
☆偉大的天體物理學家霍伊爾痛斥大爆炸理論。他認為，宇宙會永久保持不變，新的物質會讓宇宙不斷的增生。
☆愛因斯坦的名字幾乎就是天才的同義字，不過他在他的方程式中加上了「宇宙常數」，以確保宇宙在自身的重量之下不至崩塌，之後他拿掉了這個部分，但這兩種解釋方式在實際上都是錯誤的。
他們所犯下的這些錯誤，都和「演化」的脈絡有關：包括了生命、地球、星辰和整個宇宙。
透過書信與個人歷史的耙梳，李維歐勾勒出這些科學家的錯誤，解釋他們究竟是如何犯下這些錯誤的。同時他試著分析這些失誤的可能原因，並且盡可能的揭露這些失誤與這些偉大心智的特徵與限制之間的神祕關係。
《從達爾文到愛因斯坦：科學理論的美麗錯誤與演進》是一本關於科學家及其成就的著作，也是一場迷人的心智揭密。

馬里歐‧李維歐(Mario Livio)

馬里歐‧李維歐是國際知名的天文物理學家，任職於馬里蘭州巴爾的摩的太空望遠鏡科學研究中心（Space Telescope）。他著有廣獲好評、探討數學及藝術的《黃金比例：1.61803…的祕密》（The Golden Ratio），本書贏得國際畢達哥拉斯獎（International Pythagoras Prize）及皮亞諾獎（Peano Prize）；另著有《上帝是數學家嗎？》（The Equation That Couldn’t Be Solved, Is God a Mathematician?）及《加速的宇宙》（The Acceleration Universe）。他也撰寫部落格「好奇心靈」（A Curious Mind），現居巴爾的摩。

洪世民

六年級生，現為專職翻譯，譯作涵蓋各領域。

自序

CHAPTER 1 錯與謬誤
大錯，一如粗繩，是由大量纖維結合而成。一絲一縷地拿取纜繩，分別抽離所有小小的決定性動機，便可以將之一一拆解，然後說：就這樣囉。把它們扭擰交纏在一起，它們就變得巨大無比。
──雨果，《悲慘世界》

CHAPTER 2 起源
生命及其蘊含之力能，最初注入到寥寥幾個或單個類型之中；當這一行星按照固定的引力法則持續運行之時，無數最美麗與最奇異的類型，即是從如此簡單的開端演化而來、並依然在演化之中；生命如是之觀，何等壯麗恢弘！
──達爾文

CHAPTER 3 是的，承襲的一切終將消散
生命或許是唯一一個我們不願放棄的謎！
──威廉‧吉伯特，《威尼斯船伕》

CHAPTER 4 地球幾歲了？
起初，神創造天地……
依據我們的年代學，時間的開始落在儒略週期（Julian Period）七一○年十月二十三日前夕的日夜之交。
──詹姆士‧厄舍（James Ussher），一六五八年。

CHAPTER 5 必然常是幻覺

當科學幻想自己已經達到目標時，就變得危險了。
──蕭伯納

CHAPTER 6 生命的詮釋者
在觀察的領域，機會只中意準備好的心智。
──路易‧巴斯德

CHAPTER 7 到底是誰的DNA？
災難有兩種：給自己帶來不幸，以及給他人帶來幸運。
──安布羅斯‧比爾斯

CHAPTER 8 大爆炸勝利
對我們每一個人都如此重要的哲學並不是技術問題，而是我們多少有點愚昧而不了解的，生命真正、深刻的意義。那只有部分可從書本獲得；重要的是我們自己如何觀察以及感受宇宙的推力和壓力。
──威廉‧詹姆士（William James）

CHAPTER 9 永恆不變？
大膽的構想、無法解釋的預感、推測的思想，我們詮釋自然只有這三條途徑……不願意讓構想暴露於被反駁的危險者，無法參與科學競賽。
──卡爾‧波普

CHAPTER 10 「最大的謬誤」
我的主題驅散了星系，但一統了地球。
但願不會有「宇宙斥力」干預阻隔我們！
──亞瑟‧艾丁頓爵士

CHAPTER 11 出於真空

如果我們認定以太（ether）多多少少可以壓縮和延展，並相信它蔓延了整個太空，那我們就必須推斷它的分子彼此間沒有引力，進而相信它不會受到太陽或地球等任何有重量的物質的重力吸引；也就是說，我們必須相信以太是不適用萬有引力定律的物質。
──開爾文男爵

終曲
誠心提醒你，切莫試圖找出萬事萬物的原因或解釋……試圖找出萬事萬物的原因是非常危險的，徒然招致失望和不滿足，害你心神不寧，最終落得悲慘。
──維多利亞女王（Queen Victoria）

CHAPTER1 錯與錯誤

大錯，一如粗繩，是由大量纖維結合而成。一絲一縷地拿取纜繩，分別抽離所有小小的決定性動機，便可以將之一一拆解，然後說：就這樣囉。把它們扭擰交纏在一起，它們就變得巨大無比。
──雨果（Victor Hugo），《悲慘世界》（Les Miserables）

一九七二年夏天，當機敏過人、堪稱西洋棋史上最知名棋手的鮑伯‧費雪（Bobby Fischer）終於現身冰島雷克雅維克，與波里斯‧史帕斯基（Boris Spassky）競逐世界錦標賽王座 時，整個棋壇的期望濃厚得可以拿鏈鋸來鋸。就連先前從不關心棋賽的民眾也屏息等待這場號稱「世紀之戰」的對決。但第一場的第二十九步，在一個看似會導致和棋的局面，費雪選擇了一個連業餘棋手憑直覺就知道不對而不會走的一步棋。這或許就是俗稱「棋盲」（chess blindness）的典型表現──在西洋棋文獻中會被標為「？？」的失誤──連社區棋社的五歲小孩都會覺得丟臉。令人分外震驚的是，這次犯下這種錯誤的是個一路過關斬將、在與俄羅斯名將史帕斯基爭冠之前才創下連勝全球頂尖棋手二十場之驚人紀錄的男子。（在大部分世界級的棋賽，出現和局的機率和分出勝負差不多。）這一類的「盲」只會在下棋時發生嗎？或者其他需用腦力的事務也容易犯下同樣驚人的錯誤？
王爾德（Oscar Wilde）曾寫道：「經驗是人們賦予所犯錯誤的美名。」的確，我們都會在日常生活犯下種種錯誤。我們會把鑰匙鎖在車裡，會投資錯誤的股票（有時股票正確，只是時機錯誤），會過分高估我們一心多用的能力，而且常將我們的不幸歸咎於完全錯誤的因素。喔，對了，這種錯誤的歸因正是我們很少真的能從錯誤中學習的原因之一。當然，我們一定是在犯錯之後才發現我們犯了錯──因此王爾德給「經驗」下了如此定義。另外，我們善於評判別人遠勝過分析自己。誠如心理學家及諾貝爾經濟學獎得主丹尼爾‧卡內曼（Daniel Kahneman）所言：「我對人們改變思考模式的能力不怎麼樂觀，但我對人們偵測他人錯誤的能力深感樂觀。」
就連審慎建構的過程，例如與刑事司法有關的程序，也偶爾出錯──有時錯得令人心碎。例如亞歷桑那鳳凰城的雷‧克隆（Ray Krone） 就因二度被宣判他沒犯的殘忍謀殺罪而被監禁十多年，甚至面臨死刑。他最後靠DNA證據完全洗脫罪嫌（也找到真正的兇手）。
不過，本書的焦點不在這樣的錯誤，無論那些錯誤可能有多嚴重，本書的焦點在於科學的謬誤。我說的「科學的謬誤」尤指可能危害整體理論和策略計畫，或者，至少在原則上阻礙科學進步的概念訛誤。
人類史在各個學科領域都充斥著重大謬誤的故事。有些影響深遠的錯誤可一路回溯至聖經和希臘神話。例如，在《創世紀》（Genesis）一章，夏娃（聖經所載的全人類之母）的第一個舉動就是屈從於狡猾邪蛇的引誘，吃下禁果。這個嚴重的判斷失誤至少致使亞當和夏娃被逐出伊甸園──至少十三世紀的神學家阿奎那（Thomas Aquinas）這麼說──甚至害全人類永遠無法獲知純粹的真理。希臘神話裡，帕里斯和美麗的斯巴達王后海倫盲目的私奔，導致特洛伊城一夕覆滅。但這兩個例子甚至連表皮都沒搔到。綜觀人類史，無論是著名的軍事指揮官、家喻戶曉的哲學家，或劃時代的思想家，都無法免疫於嚴重的謬誤。二次世界大戰期間，德國陸軍元帥費多爾‧馮博克（Fedor von Bock）愚蠢地重蹈拿破崙一八一二年攻擊俄國敗北的覆轍。這兩大名將皆未能領會「冬將軍」（General Winter）難以撼動的力量──皆令人遺憾地未對俄國漫長而酷寒的嚴冬做好準備。英國史學家A. J. P. 泰勒（A. J. P. Taylor） 曾這樣一語總結了拿破崙的災難：「就像多數研讀歷史的人一樣，他（拿破崙）從過去的錯誤中學到如何犯新的錯誤。」
在哲學領域，偉大的亞里斯多德在物理學方面的不正確理念（例如他相信所有物體都朝其「自然的」歸處移動），一如馬克思（Karl Marx）出了岔的資本主義崩潰在即的預言，完全偏離靶心。無獨有偶，佛洛伊德（Sigmund Freud）許多精神分析的推論，無論是「死的本能」（回到出生前平靜狀態的衝動）或幼兒期的伊底帕斯情結在女性精神官能症方面扮演的角色，說得婉轉些，都已被證實錯得可憐。
你或許會想，沒錯，孰能無過，但毫無疑問，若說到前兩個世紀幾位最偉大的科學家，例如兩度諾貝爾獎得主萊納斯‧鮑林或卓然超群的愛因斯坦，至少在讓他們揚名立萬的理論上是正確的吧？畢竟，現代的智慧之光不正是將科學建立為一門實證學科？不正是將防範錯誤的數學奠定為基礎科學的語言？那麼，這兩位傑出人士和其他可相提並論的思想家的理論，想必沒有嚴重謬誤吧？絕非如此！
本書的目的在於鉅細靡遺地呈現幾位頂尖科學家一些令人驚訝的謬誤，並追蹤這些謬誤出乎意料的後果。在此同時，我也想試著分析那些謬誤的可能成因，並盡可能找出那些謬誤與人類心智的特徵或限制之間的迷人關聯。最後，我希望能夠證明，即便是經由看似不可能成功的謬誤之徑，也可以闢建發現與創新的道路。
我們將見到，進化的一絲一縷，係與我挑選在本書中詳盡探究的種種謬誤緊密交織。也就是說，這些嚴重謬誤與地球生命的進化、地球本身的演化，以及我們宇宙整體發展等理論密不可分。

進化的錯誤與錯誤的進化

「evolution」一字在牛津英文字典的一個定義如下：「任何可比作有機生命體的事物，基於天生傾向的發展或成長……或者任何事物經由自然演變的增長或初生，有別於經由特定作為而產生。」這不是這個字的原意。在拉丁文，「evolutio」指的是展開和閱讀一卷書冊。就算它開始被生物學領域廣為採用，它最初僅形容胚胎的生長。「evolution」第一次被用於物種起源的背景，是在十八世紀瑞士博物學家查爾斯‧邦納（Charles Bonnet）的著作，他主張上帝在他創造的第一種生命形式的胚芽內，就預先規劃了新物種的誕生。
整個二十世紀，「演化」一語與達爾文的名字可說形影不離，你很難相信達爾文在巨著《物種起源》（On the Origin of Species）一八五九年的第一版，連一次也沒有提到「evolution」這個字！不過，那本書的最後一個字確實是「evolved」。
從《物種起源》出版至今，演化已取得如上述更廣泛的意義，而今天我們甚至可以用演化來描述形形色色的事物，例如英語、時尚、音樂、輿論，以及社會文化演化、軟體演化等等。（不妨看看許多網頁是如何全心投入「時髦文青〔hipster〕的演化」。）威爾遜總統（Woodrow Wilson） 曾說，理解美國憲法的正確方式是透過演化：「政府不是機器，而是生物……它要對達爾文，而非牛頓負責。」
我將焦點擺在生物、地球和宇宙的演化，不代表只有這些科學領域會犯下謬誤。我是基於兩個主要原因選擇演化的主題。首先，我想要以批判的眼光審視幾位世人心目中的偉大智者所犯的謬誤。這些傑出學者的謬誤，就算發生在一世紀前，也與當今科學家（事實上是全體人類）所面臨的問題息息相關。我希望能夠證明：將這些謬誤加以分析，便能形成一個知識的活體，不僅內容引人入勝，更可用來引導從科學實務到道德行為等不同領域的行動。第二個理由很簡單：自文明肇始，生命、地球和宇宙演化的主題就讓全人類──不只是科學家──深感興趣，也鼓舞了孜孜不倦的探索，想揭曉我們的起源和我們的過去。人類對這些知識的好奇，至少有一部分凝結成宗教信仰、創世神話和哲學探究的根。在此同時，這種好奇較講求經驗與實證的那一面，最終催生出科學。人類能在破解與生命、地球和宇宙演化有關的複雜過程上有所進展，簡直可說是奇蹟。很難相信，但我們認為已可以追溯宇宙演化到宇宙年齡只有幾分之一秒的時候。儘管如此，很多問題仍懸而未決，而演化的主題到今天仍是炙手可熱的議題。
我花了好些時間來決定這段無論智力與實務皆陷於水深火熱的旅程，該納入哪些大科學家，但最終集中於五位人士的謬誤。我驚人的「犯錯者」名單包括舉世聞名的博物學家查爾斯‧達爾文、物理學家開爾文男爵（一種溫標以他為名）、史上最具影響力的化學家萊納斯‧鮑林、知名英國天文物理學家和宇宙學者弗雷德‧霍伊爾，以及愛因斯坦──他應該無需多作介紹。在每個例子，我都會用兩個不同──但卻互補──的觀點來探討其中心論題。一方面，這本書將會描述這幾位偉大學者的一些理論和那些理論迷人的相互關係，部分是為了從有利位置觀測它們的缺陷甚至失敗。另一方面，我將簡要地檢視各種不同類型的謬誤，並試著鑑定出犯錯的心理因素（如果可能，還有神經科學上的成因）。我們將發現，謬誤並非生來平等，而我名單上這五位科學家的謬誤，本質上亦各不相同。達爾文的謬誤在於未理解某特定假設的全部意涵。開爾文忽略了預料外的可能性。鮑林的謬誤是先前的成功使他過分自信的結果。霍伊爾錯在他固執地倡言質疑主流科學。愛因斯坦會失敗，則是因為他對於美學簡單的觀念遭到誤導。然而，本書的重點在於，一路走來，我們將發現謬誤不僅無可避免，更是科學進展不可或缺的一環。科學發展並非朝真理直線前進。若非一開始就出錯或走進死胡同，科學家反而會沿著太多條錯誤的路徑繞得太遠。就某方面而言，本書介紹的種種謬誤，都成了驚人突破的催化劑──所以我形容它們為「絕妙的謬誤。」它們宛如替科學消除雲霧的媒介，讓通常是一小步、一小步的科學進展，偶爾突飛猛進。
我是這樣規劃這本書的：對每位科學家，我會先呈現他們最為人熟知的一些理論的核心要素。這些簡要的概述旨在介紹這些大師的理念，適切地說明謬誤發生的來龍去脈，而非全面性的闡述個別理論。我也選擇聚焦於每位大師的一個重大謬誤，而非洋洋灑灑地列出這些博學家漫長生涯可能犯下的每一個錯誤。我將率先介紹的這個男人，《紐約時報》（New York Times）在其訃告裡（一八八二年四月二十一日發行）寫了一句很公道的話：他「讀了很多書，但講了更多話。」