前言

灵魂深处的科学

我是在探访亚利桑那州大峡谷归来两天后写下这篇“前言”的。那里有着令人窒息的奇景（有人可能会觉得“令人窒息”一词不如“叹为观止”恰当，但是我不这么认为）。对于很多美洲土著部落来说，大峡谷是一个神圣的地方。从哈瓦苏派人（Havasupai）到祖尼人（Zuni），无数印第安部族的起源神话都源于此。这里也是霍皮族（Hopi）先人的安息之地。如果一个人必须选择信仰某种宗教，那么大峡谷就是我的选择。

在大峡谷探访的一个晚上，我在深沉的夜色里沿着它的南缘散步，在一处低墙上躺了下来，凝望着天上的银河。看着它，我就好像是在回望过去，欣赏着10多万年前在遥远世界里上演的一幕话剧，因为进入我的瞳孔并激发视网膜的光线，是10多万年前发出来的。第二天，黎明时分，我又回到了前一晚来过的地方，当我意识到自己在黑暗中躺卧的地方时禁不住全身颤抖，觉得一阵阵眩晕。我低头看着脚下大峡谷的深处，再一次浮想联翩。这一次，我仿佛穿越了20多亿年，回到了银河之路映照下的、地球上的微生物刚开始蠕动的时代。如果霍皮人祖先的灵魂真的安息在雄伟的巨石之下，那么那阵阵天籁也许是他们的呼吸与三叶虫、海百合、腕足动物、箭石、菊石，甚至恐龙的化石发出的声浪汇合而成的。

绵延数千米的峡谷地层记录了漫长的渐进进化历史。在进化过程中的某个时间点上，被我们称为“灵魂”的东西是不是突然出现的，就像一盏灯突然被打开了一样？或者换一种说法，“灵魂”会不会悄悄潜入这个世界：在蠕虫中出现了不到1/1 000个灵魂，腔棘鱼中出现了1/10个灵魂，眼镜蛇中出现了1/2个灵魂……最后，人类身上有了完整的灵魂，甚至有了贝多芬或曼德拉那样伟大的灵魂？又或者，讨论灵魂本身就是一件愚不可及的事情？

不是的，如果你是指某一个完全主观的、绝对个人意义上的东西的话。每一个人都知道自己有这种意义上的“灵魂”，即使像许多现代思想家极力主张的那样，它仅仅是一种幻象。对此，达尔文主义者的解释是，之所以会有这种幻象，是因为它能够提供一个连贯的单一目标，对我们的生存有帮助。

我们比较熟悉的是视觉幻象，比如奈克尔立方体（Necker Cube，见图0-1）。

图0-1　奈克尔立方体

或者彭罗斯不可能三角（Penrose Impossible Triangle，见图0-2）。

图0-2　彭罗斯不可能三角

又或者空心面具（Hollow Mask）幻象，都可以证明我们看到的“现实”其实是大脑中构建出来的。奈克尔立方体在纸面上呈现出的二维线条，同时与三维立方体的两种替代结构相兼容，而且我们的大脑会依次采用两种模型。这种交替是明显可感知的，而且其频率是可测量的。彭罗斯不可能三角呈现在纸上的线条模式则与现实世界中的任何物体都不兼容。在一定意义上，这些幻象是在“挑逗”大脑的模型构建“软件”，从而也就证明了这种软件的存在。

同样，这种软件也构建出了关于人格同一性的有用幻象，即眼睛后面“住”着一个“我”。这个“我”拥有自由意志，是做出决策的“行为主体”。“我”有统一的人格或个性，能够追求自己的目标、感受各种各样的情绪。人格建构是从儿童早期成长阶段开始，逐步进行——也许是通过将原先孤立的不同碎片拼接起来而实现的。某些心理障碍被归因于“人格分裂”，即碎片拼接失败。有的人认为，婴儿的自我意识逐渐成长，是更长的进化时间尺度上类似的发展的镜像。这种推测并非全无道理，举例来说，一条鱼的基本感觉会不会与人类婴儿的水平相当？

我们也可以推测灵魂是如何进化的，但只有当我们用“灵魂”这个术语来表示建构“自我”的内在模型时，才可以进行这种推测。如果用“灵魂”一词来表示身体死亡后仍然留存于世的某种东西，那么就完全是另外一回事了。人格同一性是大脑生理活动涌现的结果，当大脑死亡后，它必定会分崩离析，最终重归被建构出来之前的破碎虚空。对于“灵魂”，确实有一种诗意的用法，而且我也乐于采用相关的表达。我早期的一本文集《魔鬼的牧师》（ A Devil’s Chaplain ）中收录了我用这种笔法写的一篇文章，在其中，我用了很多这类词汇赞颂一位伟大的老师——F. W.桑德森（F. W. Sanderson），他在我还没有出生前就已经在担任我母校的校长了。尽管有被误解的风险，我还是想提一下桑德森的“精神”和“幽灵”：

他（桑德森）的精神永存于昂德尔公学。他的继任者是肯尼斯·费希尔（Kenneth Fisher）。有一次，费希尔正在主持校务会议，突然听到了几声胆怯的敲门声，一个小男孩走进来对费希尔说：“先生，您快去看一看，河边飞来了一群黑色燕鸥呢。”费希尔一听这话，立即果断地对校务委员会的其他成员说：“我们等一下再开会吧。”说着，他马上站起来，从门后拿起双筒望远镜，陪伴那个小小的鸟类学家一起骑车去观鸟了。见此情景，人们不禁想到：桑德森的幽灵——一个神态温和、面色红润的幽灵，正微笑着陪伴在他们身边。

在同一篇文章中，在描述我自己受教育过程中的另一个场景时，我又提到了桑德森的“幽灵”。文章写的是一位以戏剧性的方式教导我们承认无知的价值的科学老师约安·托马斯（Ioan Thomas），他因为仰慕桑德森所以选择了来昂德尔公学任教（因为太年轻，所以他没能见到桑德森本人）。托马斯提出了一个问题，然后挨个问我们知不知道答案。我和其他同学不断地猜测，到最后，我们的好奇心被完全激起，所有人都大声嚷着（“先生！先生！”）请他告诉我们正确的答案。托马斯有意沉默了好一会儿，然后缓慢地、一字一顿地说道：“我不知道！我……不……知……道！”

在那一刻，桑德森慈父般的面容再一次出现在教室的角落里，我们永远都不会忘记这堂课。后来我认识到，重要的并不是事实，而是怎样才能发现事实、怎样去思考它们。这才是真正意义上的教育，与当今疯狂的考试文化截然不同。

阅读这些文章的读者会不会误解桑德森的精神依然“活着”，他神态温和、面色红润的“幽灵”仍然在游荡，他的面容真的在角落里微笑？我相信不会。尽管许多人确实急切地渴望我的读者会有这种误解。

对于现在这本文集，我必须承认，它也存在着同样的风险。许多人一看到它的英文标题，就会急切地问“Science in the Soul”到底是什么意思？

这是一个必须回答的问题。不过，在正面回答这个问题之前，请允许我先讲一点儿其他事情。我认为，现在是将诺贝尔文学奖授予科学家最好的时机。但是很可惜，一个非常糟糕的先例是：与其说获得诺贝尔文学奖的亨利·伯格森（Henry Bergson）是一位真正的科学家，还不如说他是一个神秘主义者。对伯格森的学说至关重要的“生命冲动”（élan vital）概念，被朱利安·赫胥黎（Julian Huxley）用“火车头动力”（élan locomotif）这个戏仿概念讽刺得体无完肤。我们在这里得认真地问一句，为什么诺贝尔文学奖没有颁发给真正的科学家呢？比如，谁能否认卡尔·萨根（Karl Sagan，虽然他已经不可能接受任何奖项了）的作品无愧于诺贝尔文学奖呢？谁能否认他足以与任何一个伟大的小说家、历史学家和诗人相提并论呢？洛伦·艾斯利（Loren Eiseley）呢？刘易斯·托马斯（Lewis Thomas）呢？彼得·梅达沃（Peter Medawar）呢？斯蒂芬·杰伊·古尔德（Stephen Jay Gould）呢？雅各布·布鲁诺斯基（Jacob Bronowski）呢？达西·汤普森（D’Arcy Thompson）呢？

不管我们可能“提名”的特定作家的优点是什么，科学本身难道不值得最优秀的作家奉献终身吗？它所做到的不仅仅是激发人们创作伟大的文学作品。不管到底是什么品质使得科学能够如此——使得那些获得诺贝尔奖的伟大诗歌和小说得以问世，我们这里不是有一个很好的方法来解释“灵魂”的意义了吗？

“有灵性”是另一个可以用来描述卡尔·萨根式的科学文学作品的形容词。人们普遍认为，物理学家比生物学家更有可能认定自己为有宗教信仰者。这方面甚至有来自英国皇家学会和美国国家科学院的统计证据。但是经验告诉我们，只要进一步向这些精英科学家求证，你就会发现，即使是信奉某种宗教的那10%的人，在大多数情况下，也都没有任何超自然的信仰。他们不信奉任何创世者，也不对来世抱任何期望。他们所拥有的只是一种“灵性”意识。他们喜欢的，其实只是一句看似陈词滥调的“敬畏和惊叹”。但是谁又能责怪他们呢？就像我在这本文集中所写的那样，他们可能会引用印度伟大天体物理学家苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡（Subrahmanyan Chandrasekhar）的话，说那是一种“面对壮美身心俱颤”的感受。或者像美国物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒（John Archibald Wheeler）所说：

它背后必定有一种非常简单、优美的思想，当我们真正理解它时——这可能需要10年、100年，甚至1 000年，我们肯定会对彼此说，怎么可能不是这样呢？我们以前怎么会那么盲目呢？

爱因斯坦本人也说得非常清楚：尽管他自己是“属灵”的，但是他并不相信任何人格化的神。他说：

当然，你所读到的关于我有宗教信仰的说法都是谎言。这是一个被系统地重复着的谎言。我不相信人格化的神，我从来都没有否认过这一点，相反，我早就非常清楚地表明过这个立场。如果说在我内心深处真的有什么可以称为宗教的东西的话，那就是对科学所揭示的这个世界的结构的无限敬仰。

在另一个场合，爱因斯坦又说：

我是一个充满宗教感情的非信教者（deeply religious nonbeliever）——这在一定意义上也可以说是一种新的宗教信仰。

尽管我不会直接用爱因斯坦所用的这个短语（“充满宗教感情的非信教者”）来称呼自己，但是确实，正是在这种“充满宗教感情的非信教者”的意义上，我认为自己是一个“属灵”的人。也正是因为如此，我毫不抱歉地在这个文集的英文书名中使用了“Soul”（灵魂）一词。

科学既妙不可言又必不可少。对于灵魂而言，科学是妙不可言的，例如，站在大峡谷的南缘就可以沉思深邃的时空。科学更是必不可少的，无论是为了社会、为了人类的福祉，还是为了近期的生活和长远的未来。这本文集收录的文章，同时反映了这两个方面。

我长大成人后，一直在从事科学教育工作。这里收录的大部分文章都是我在担任查尔斯·西蒙尼“公众理解科学”教授期间撰写的。在推动科学发展的过程中，我长期以来一直致力于倡导我所称的“卡尔·萨根学派”的核心思想：要弘扬科学充满远见、富有诗意的一面，要让科学激发想象，而不要让科学受“不粘锅学派”思想的束缚。这里所说的“不粘锅学派”指的是这样一些人，他们倾向于用种种说辞来为科学研究辩护：太空探索虽然费用高昂，但是它的许多副产品，比如不粘锅不就很有用吗？这种对科学的辩护实在有不如无，就像如下对音乐的辩护一样既蹩脚又无力：拉小提琴能够锻炼手臂肌肉！这其实是在很大程度上贬低、消解了科学的价值与意义。也许有人会说，我在这里的讽刺可能有点儿夸大其词了，但是不这样讲不足以表达我对科学的浪漫的偏爱。要想证明太空探索的合理性，我宁愿援引亚瑟·克拉克（Arthur Clarke）所赞美的、约翰·温德姆（John Wyndham）所称的“向外扩张的冲动”。正是这种冲动，驱使着麦哲伦、哥伦布和达·伽马去探索未知的大陆。但是话说回来，不粘锅这种类比确实也过分贬低了我所“诋毁”的这个学派的思想。事实上，我现在也越来越重视科学在社会中的实践价值了，这本文集中收录的许多文章也都涉及了这一点。科学对我们的日常生活来说确实很重要；而且，在使用“科学”一词的时候，我指的不仅是科学事实，同时还包括科学的思维方式。

我是在2016年11月写下这些的。那是黯淡的一年中最黯淡的一个月份，当时，“大门口的野蛮人”（barbarians at the gates）这个短语风行一时。这实在是个讽刺。在大门之内，英语世界两个人口较多的国家都在2016年遇到了问题，但是这种问题一定意义上可以说是内发性的。这不是因为地震或军事政变而发生的，而是通过民主程序催生的。在这种时刻，理性比以往任何时候都更加需要站到舞台中心来。

我当然不是要贬低情感的作用——我热爱音乐、文学和诗歌，我渴望人性的温暖（无论是从心理上还是从生理上），但我认为情感应该“恪守它的本分”。政治决策、国家决策，以及关于一切事关未来的事务的政策，都应该是对所有备选方案及其可能的后果以及相关证据进行认真思考、理性推理、审慎决断的结果。即使那些本能的感觉和情绪不是出自仇外心理、重男轻女倾向以及其他盲目的偏见（那是一片时刻翻腾着毒液的暗黑水域），也应该被排除在投票站之外。很长一段时间以来，这种阴暗的情绪一直隐藏在水面之下。但在2016年，大西洋两岸的政治运动使得它们浮出了水面。

对于科学家个人来说，无论内心的信仰是什么，科学本身都只能通过严格遵守客观价值观发挥作用。客观的科学真相是存在的，科学家的任务就是揭示真相。针对个人偏见、认知偏差、在事实发生前就对事情做出预先判断的倾向……科学界早就制定了严格的预防措施。重复实验、双盲实验排除了科学家渴望自己的观点被证明正确的愿望的影响。事实上，在科学界更值得赞扬的是假说被证明是错误的。在纽约得到的实验结果可以在新德里的实验室加以复制，因为我们知道无论科学家的地理位置、文化差异、历史传统如何，科学结论都应该是相同的。像神学这样的学科却很难这样说。哲学家们轻松愉快地讨论着所谓的“欧陆哲学”和作为其对立面的“分析哲学”，美国或英国的大学的哲学系可能会招聘一位“精通大陆传统”的哲学教授。但如果化学系的招聘广告上写着“求职者必须精通欧陆化学”，生物学系的招聘广告上写着“求职者必须精通生物学中的东方传统”这样的字句，你能想象这样的情景吗？但是哲学系的招聘广告就可以堂而皇之地这样写。这说明科学的某些价值，可能是哲学无法具备的。

从科学的浪漫和“向外扩张的冲动”开始，我逐渐转向探索科学的价值观和科学的思维方式。有些人可能认为，把科学知识的实践用处放到最后讨论有点儿奇怪，但这种排序确实反映了我个人的优先次序。毫无疑问，疫苗、抗生素和麻醉药物等医疗手段确实非常重要，但是它们的重要性早就众所周知，因此，无须在此专门加以讨论。气候变化和对抗生素的耐药性的达尔文式进化也是如此。而且，即使是现在提出最严厉的警告也很可能有点儿太晚了。我将在这里再一次提出针对一个不那么直接、不那么知名的危险的警告。这个警告完整地结合了本书的三个主题：科学地探索外部世界的渴望、科学的有用性和科学的思维方式。我指的是地球与大型地外物体发生灾难性碰撞这种几乎不可避免的危险，其中一种可能是（尽管它并不是最明显的一种）在木星引力的影响下，小行星带上的某颗行星偏离轨道，击中地球。

恐龙的灭绝就是因为来自太空的物体对地球的撞击；这种撞击，或迟或早，肯定会再一次发生。现在有很多有力的证据表明，6600万年前一颗巨大的陨石或彗星击中了尤卡坦半岛。合理的推测是，这个物体因其巨大的质量（它像一座大山一样大）和速度（可能达到了每小时65 000千米），产生了相当于数十亿个原子弹一起爆炸的能量。这种撞击的初始影响是灼热的温度和大规模的爆炸，随后是持续数十年之久的“核冬天”。这些事件杀死了所有非鸟类恐龙，还包括翼龙、鱼龙、蛇颈龙、菊石，以及大多数鱼类和许多其他生物。对我们来说幸运的是，一些哺乳动物幸存了下来，而这或许是因为它们在相当于地下掩体的洞穴中冬眠而逃过一劫。

同样规模的灾难仍在威胁着地球，但是没有人知道到底会在什么时候大祸临头，因为这种撞击随时可能发生。有人说间隔时间越长，新的撞击就越有可能发生，但是这种观点实际上并没有太多依据。这种撞击有可能发生在我们的有生之年（似乎不太可能，因为两次巨型撞击之间的平均间隔时间大约是一亿年）。但即使是较小的小行星也非常危险，它们足以摧毁像日本广岛这样的城市。平均来说，这种撞击每一两个世纪就会发生一次。我们之所以不担心，原因是我们这个星球表面大多数地方都是无人居住的。而且小行星不会定期撞击地球，所以你不可能看着日历说：“哎呀，下一次小行星撞击的时间又要到了。”

关于这个领域的建议和信息，我要感谢著名的宇航员拉塞尔·施韦卡特（Rusty Schweickart），他是提倡认真对待这种风险并采取适当预防措施的最高调的倡导者。那么，我们可以做些什么呢？不妨假想一下，如果恐龙有望远镜、工程师和数学家，它们会做些什么？

第一项任务是侦测向地球飞来的物体。这里所用的“飞来”一词可能会导致一些人误解这个问题的性质。它们并不像直奔我们而来的、不断加速的子弹。地球和小行星都在沿着椭圆形轨道绕着太阳旋转。在检测到一颗脱离了正常轨道的小行星后，我们需要测定它的轨道——得到的数据越多、越精确，对轨道的预测就越准确，然后提前几十年计算出，小行星的轨道在未来会不会与地球的轨道交汇。一旦检测到小行星并将其轨道精确地绘制出来，剩下的就是数学计算了。

月球表面的累累“痘印”告诉我们，如果地球失去了大气层的保护，将会遭到小行星何等程度的蹂躏！那绝对是一个极其令人不安的图景。各种直径的月球陨石坑的统计分布，都在告诉我们那里曾经发生过什么，同时提供了一个基准，可以用来估计我们提前发现小行星的可能性。

小行星越大，就越容易提前探测到。由于比较小的小行星（包括那些足以摧毁一整座城市的“很小”的小行星在内）是很难提前发现的，所以在它们撞击地球之前，我们完全有可能不会得到警告。因此，我们需要提高探测小行星的能力，这意味着我们需要增加广角监视望远镜的数量，包括不受地球大气层引起的失真的影响的红外望远镜。

如果红外望远镜观测到一颗危险的小行星，认定它的轨道最终会与地球的轨道相交，我们又该怎么做呢？我们需要做的事情是改变小行星的运行轨道：加快它的速度，以使它进入一个更大的轨道，即让它到得晚一些，这样就不会撞上地球了；或者放慢小行星的速度，使它的轨道缩小（从而让它转得快一些，这样也不会撞上地球）。令人惊讶的是，无论从哪个方面入手，只要略微改变小行星的速度就足够了，即让它每小时的速度加快或减慢40米即可。即使是在不使用高爆炸药的情况下，我们也可以利用现有的其他技术去实现这一目标。当然，这些技术与欧洲航天局的“罗塞塔任务”（Rosetta mission）不无关系。“罗塞塔任务”的内容是在2004年发射一个航天器，它将在12年后在一颗彗星上着陆。现在你应该知道了，当我谈到将极富想象力的向外扩张的冲动与科学的有用性以及科学的思维方式结合起来时，会是怎样一种景象了吧。这个具体的例子阐明了科学思维方式的一个特点，那也正是我们可以称为灵魂深处的科学的一种美德。除了科学家之外，又有谁能准确预测未来10万年将发生的世界性灾难的确切时刻，并制订完善的计划来积极应对呢？

本文集收录的这些文章写作的时间跨度很大，但我发现现在仍然几乎不用进行任何改动。我本可以把它们最初发表时的日期全部删掉，但最后还是没有这样做。这些文章中，有一些是我在特殊场合下发表的演讲，例如在展览开幕式上或在悼念死者的追思会上，我对此不会做任何改动。这样做的好处是，可以保留它们内在的直接性。如果从今天的角度加以改写，那么它们就会失去这种直接性。我增加的内容仅限于注释和“写在后面”，其中包括一些简短的补充和反思；它们与正文，可以视为今天的我与当初写作这些文章时的我之间的一种对话。

吉莉恩·萨默斯凯尔斯和我选出了34篇散文、演讲稿和专栏文章，并将它们分成了7辑。除了直接讨论科学的一些文章之外，它们还包括了我对科学的价值、科学史和科学在社会中的作用的反思；若干争论文章；几篇预测小品；一些讽刺和幽默作品；以及一些纪念文章（我希望自己并未过分放纵悲伤之情）。每一辑都从吉莉恩·萨默斯凯尔斯撰写的动人引言开始，因此我无须再在这个方面补充什么。

我和吉莉恩有过争论：这本文集究竟取什么书名为宜？最后，“Science in the Soul”胜出了。我和吉莉恩都认为它胜过了其他选择。我从来不相信预兆，但是这一次，我必须承认自己有点儿震惊了。2016年8月，当我为自己的藏书编目时，重新发现了迈克尔·舍默（Michael Shermer）写的一本非常不错的书——《科学的灵魂》（ The Soul of Science ），而且它的扉页上的献词是“谨以此书献给理查德·道金斯，他使科学有了灵魂”。这种偶然性太令人诧异了，也令我非常快乐。我和吉莉恩不再犹豫：这本书的（英文）书名就定“Science in the Soul”！

我对吉莉恩的感激之情无法言表。此外，我还要感谢环球出版社（Transworld）的苏珊娜·瓦德森（Susanna Wadeson）和美国企鹅兰登书屋的希拉里·雷德蒙（Hilary Redmon）对本书的热情支持和诸多建议。感谢米兰达·黑尔（Miranda Hale），她凭借自己高超的互联网专业技能，帮助吉莉恩·萨默斯凯尔斯找回了很多我的几乎被遗忘的文章。这部文集收录的文章的时间跨度很长，在此我也要感谢当年我撰写这些文章时提到、碰到的一些人，我把对他们的致谢放在了注释中。希望读者能够理解，我不可能在这里重复一遍所有致谢。这一点同样适用于本书的所有引文，你如果有兴趣，可以根据注释去把原著找出来细读。本书的参考文献部分还列出了完整的书目供各位参阅。