目錄

000 □前言

000 □1  如何開始：夢境、藥物和上帝的視角

000 □2  分歧者：規矩就是用來被打破的

000 □3  幻覺大師：證據不能代表一切

000 □4  玩火：沒有痛苦就沒有收獲

000 □5  褻瀆：打破禁忌是遊戲的一部分

000 □6  戰鬥吧：不是冠軍就一無所有

000 □7  捍衛寶座：馬基雅維利會為此驕傲

000 □8  在火線：障礙重重

000 □後記

000 □致謝

Advance Praise for Free Radicals

《自由基》一書的發行評語

布魯克斯是一位堪為表率的科學作家。他能給你在閱讀科學感到困惑、渴望指點時提供清晰的解釋。  

——《每日電訊報》（Daily Telegraph ）

盡管無奈，但我們必須承認：科學家也是凡人，一樣容易犯錯。

——《每日電訊報》（Daily Telegraph ）

讀起來很有趣。布魯克斯……闡述了大量因聰明和非常規手段而獲得成功的事實。

——《金融時報》（Financial Times ）

戰鬥的召喚……這不是什麼理想主義的鬥爭，它牽涉廣泛。

——英國廣播公司（BBC）

布魯克斯對同行評議制度和倫理委員會的價值提出了令人感興趣的質問，同時也闡明了世界各地像牙塔裡真實的工作情況。

——《出版商周刊》（Publishers Weekly）

不是所有的科學家都是書獃子。在《自由基》這本書裡，物理學家邁克爾•布魯克斯試圖消除科學家是乏味的且獃滯的偏見。

——《華盛頓郵報》（Washington Post）

很有洞察力……翻開一頁，就能毫無保留地看到科學的人性化的一面。

——《科克斯書評》（Kirkus Reviews）

布魯克斯先生呼吁科學家們抬起頭來，敢於發聲，要求建立起能讓更多有遠見者發揮作用的機構……《自由基》是一個很好的範例。

——《紐約書刊》（New York Journal of Books）

自由基揭示了非理性因素在科學中的作用，告訴人們科學家也富有人性化，揭示了改變我們生活的根本突破也許來自於某些偶然事實。

——謀略網站（Brain Pickings）

《自由基》在很大程度上使科學家……和科學……以真實面目示人。

——《科學》（Science）

前言

現在的時間是2003年3月23日下午5點15分。在加利福尼亞州（California）戴維斯（Davis）一個燈火通明的學術廳裡，來自哈佛大學的天文學家麗莎·蘭道爾（Lisa Randall）正試圖展示她的一項研究成果。聽眾中包括了一些世界上偉大的科學家，甚至還有幾位諾貝爾獎得主，然而，並沒人在意蘭道爾說了些什麼。即使她本人也難以集中注意力，她的目光在筆記和前排的聽眾間逡巡。就在那裡，禮堂的右邊，史蒂芬·霍金（Stephen Hawking）正在進食他茶歇時間的湯水，這是一個引人矚目的景像。

當天早些時候，霍金作了一個引人入勝的演講，演講面充滿了對科學領域幽默的調侃和尖刻的評論。這個演講是通過他的語音合成器發表的，聲音單調乏味；霍金因罹患了一種運疾病而導致癱瘓且無法說話，進食也面臨著困難。

他的護理人員盡力避免某些尷尬的場面發生，但這著實有點困難。勺子無法準確地進入他的嘴裡，湯水也漏到了下巴上。這個場景毫無疑問地分散了旁觀者的注意力：顯然，這些優秀的頭腦不能忽略前排正發生的事情，而去專注於蘭道爾的演講。這種令人有些難堪的場面，其實也有另一面——此刻，盡管隻有一瞬，這些在外人眼中崇高且理性的科學家也難得地表現出了他們感性的一面。

科學家人性的另一面，以及其中的真正含義，正是本書即將描述的內容。50多年前，科學家就參與了可能是至今為止現代成功的一次掩飾行為。該行為非常成功，因為，甚至連科學家本身也不知道自己已身陷其中。

在第二次世界大戰之後，科學被賦予了特殊的意義。它變成了一個標簽，與可口可樂、蘋果電腦、迪斯尼和麥當勞這些商標類似。科學的標簽被強制定義為邏輯性強、負責任、可信賴、可預測、可靠、紳士、直率、無聊、古井無波、客觀和理性等，且從不衝動或者從不被情感左右。總而言之：一本正經。

這個標簽的造就與保護，即認為科學家皆以科學的方式保持理性和邏輯的經久不衰的神話，已影響了科學的各個方面。這些影響包括如何做科學、如何教授科學、如何資助科學、如何在媒體上展示科學、如何進行科研工作的質量控制，以及科學如何影響社會，影響公眾與科學（人民群眾與科學家）的溝通方式，這導致人們總是將科學家的聲明視為鐵律。我們一直沉溺於這種對科學的漫畫式的幻想中，然而，這並非事實。誠然，科學的健康發展對我們的未來至關重要，但對科學的錯誤閱讀同樣會給我們帶來誤解。所以從現在開始，我們必須將科學從標簽的桎梏中解放出來，是時候揭示科學無序性、創造性和激進性這些與生俱來的本性了。

科學對當今世界的統治力導致我們時常忽視一個事實——科學本身是一個相對較新出現的，或許應該是的職業之一。在第二次世界大戰之前，科研工作隻能由像牙塔裡極少數的人進行。然而，世界大戰顯示了科學家具有改變國家命運的能力。在那個艱苦的時代，科學為政府和軍隊提供了青霉素、雷達，還有原子彈以及其他無數的發明創造。於是，當權者很快意識到，科學是一項很好的投資：如果戰爭再次爆發，誰擁有好的科學家，誰就會贏。物理學家被稱為“冷戰期間的魔法師”，如同邁克爾·施拉格（Michael Schrage）所說的，“他們的魔法能通過一個誇克的閃爍打破超級大國間的平衡”。

接著，根據歷史學家史蒂文·夏平（Steven Shapin）的說法，“科學成為了一個職業化和慣例化的正常工作”。於是，為了得到研發基金、穩定的工作和良好的養老保障，科學家們開始考慮如何將自己變得具有投資價值。其中，首要解決的問題，就是他們的形像。

在第二次世界大戰尾期，在他們的形像工程建立之初，人們並不信任科學家。他們的能力讓政府痴迷，同時也讓政府感到不安。“科學翅膀的閃動可能會使我們回到石器時代”，溫斯頓·丘吉爾（Winston Churchill）曾警告，“所以，如今這些造福人類的不可估量的進步也有可能導致人類的徹底毀滅。”

丘吉爾的另一篇聲明也使科學處於兩難之境：

蒸汽機時代之後，科學競賽是否能讓人類獲益尚不明確。電力為越來越多的人打開了一個無比方便之門，但人們可能要為此付出沉重的代價。不論如何，我從心底不想使用那些讓世界變小的內燃機車。更令人感到恐懼的是，還有原子彈這樣的能讓人類回到原始野蠻時代的恐怖的物體。所以，請把我的馬牽來。

自此，我們可以明顯地看出，丘吉爾對科學力量的恐懼。盡管青霉素和雷達讓盟國在世界大戰中幸存，但讓盟國贏得戰爭的卻是那顆出自科學家之手的原子彈的驚天一炸。也正是科學頭腦研發出的導彈降落在倫敦，造成了毀滅和苦難。還有非人道的一些科學事件：德國集中營的科學家進行的可怕且不人道的實驗，日本在戰俘身上進行的醫學研究等。丘吉爾也知道，一些盟軍科學家甚至在自己的士兵身上測試過神經毒氣和芥子氣。

所以，科學家的個行動就是驅散公眾對科學力量的不安，將科學改頭換面地描述為替人民服務的工具。科學把自己定義為負責任和安全的：由理智且頭腦冷靜的人組成的謹慎而有紀律的組織，而非那些危險的人。著名生物學家和播音員雅格布·布魯諾夫斯基（Jacob Bronowski）在廣島原子彈爆炸幾年後，就宣稱科學家們已成為了“我們這個時代的苦行僧，膽小、易受挫、急需幫助”。

這是一個經過深思熟慮的策略：舉例來說，戰後的英國科學家隻要允許電視攝像機進入實驗室，他們表現出來的一定是積極和正面的信息，“皇家科學會的高層非常希望將此呈現給群眾”，倫敦科學博物館館長蒂姆·布恩（Tim Boon）如是說。另一方面，電視劇則幾乎未受這些資深科學家們的影響，表現出了懷疑的態度。“你們這些科學家，”20世紀60年代的電視劇中的某個角色說道，“你們殺掉了世界上一半的人，還讓另一半人必須依賴你們而生活”。

一旦科學家們做出迎合大眾的決定，他們所要做的就是說服政府和公眾，他們的工作使用的是安全、高效和可控的方法，隻要給予足夠的資源，他們就能創造出更美好的世界。這使科學工作獲得了好名聲。在1957年以前，就已有96%的美國人說，他們認同“科學和技術使我們的生活更健康、方便、舒適”這個說法。

科學家自己也對這個說法深信不疑。他們確信自己是高貴、冷靜、傳統的繼承人，而科學的品牌價值也被精心培育並傳承下去。根據美國技術評估辦公室的數據，平均每名理科教授會培訓大約20名科學博士。幾乎所有人都在不知不覺中傳承著這套規則，這些規則將使科學家們成為一群負責任、頭腦冷靜、值得信賴的人的神話永存。

極少數敢於揭露自己的資深科學家之一，是英國生物學家、諾貝爾獎得主彼得·梅達瓦（Peter Medawar）。“科學家們”，他承認，“會積極地歪曲自己。那些你們常見的基於假設檢驗的標準的科學程序，隻是在幕布拉開讓公眾看到我們時，我們更願意展現出的一種姿態而已。”梅達瓦說，“如果去追問幕後發生了什麼，幻想就會破滅。”

所以，幕後到底是什麼樣子？簡潔的描述是，由奧地利裔的保羅·法伊爾阿本德（Paul Feyerabend）給出的，他是由物理學家轉行而成的哲學家。1975年，他出版了《反對方法》（Against Method）一書，提出了一個令人震驚的觀點。涉及到知識的前沿探索時，隻有一條規則，他說：就是“不擇手段”。科學是混亂無序的。

法伊爾阿本德很快就被宣布為“科學界的死敵”，且有確鑿的證據。因為他的論點存在故意的挑釁和惡作劇，他表述得太：他曾認為，巫術和獲取知識是等效的。但他的觀點仍然具有一定的意義，因為當我們看向幕後時，科學確實令人震驚。

為了取得突破或保持領先，科學家們會自己服用藥物，他們遵循瘋狂的夢想，他們在自己或者同事的身上做實驗，在此過程中還偶有死亡發生。他們有時會發生肢體衝突，但大多數時候進行的是智力戰。他們彼此傾軋，通過阻礙同事進步的方式保持自己領先。他們打破了上流社會的所有規則，踐踏神聖，表現出全然無視權威的行為。他們欺詐、欺騙或操縱他人，以便了解世界的真實情況。他們會想出一些看似荒謬的想法，然後用盡全力地去證明，這些想法並不荒唐可笑，更確切地說，這纔是真理。有些人挑戰政府和企業的利益，偶爾會為了更大的利益而犧牲自己的名譽。科學裡夾雜著無法合理解釋的成功，以及不合邏輯的失敗，還有做了上萬次工作後獲得的片刻喜悅和能夠改變世界的成功。

以上不是非主流的“搞笑”科學，這就是主流。這些混亂隱藏於過去幾十年中許多獲得諾貝爾獎的研究背後，這些研究讓我們知道了宇宙是什麼？它是如何運行的？我們應該如何適應它？

這並非現代纔有的現像。科學一直是這樣，因為這就是它的工作原理。例如，艾薩克·牛頓（Isaac Newton）對科學真理持偏見態度，毫不在意約定俗成的學術辯論規則。他的著作中有些段落甚至被他的傳記作家宣稱為“不折不扣的欺騙”。他的習慣是將自己的發現秘而不宣，然後用這些“秘密知識”嘲笑同事們。

牛頓曾謙卑地宣稱，他取得的重大突破源於“站在（stand on）巨人的肩膀上”，並因此而聞名。雖然這句話可能有部分為真，但在很大程度上是騙人的。事實上，牛頓並不謙遜，或許改為他踩踏著（stamp on）巨人的肩膀而成就偉大更貼近事實。當其他人，如羅伯特·胡克（Robert Hooke）和戈特弗裡德·萊布尼茨（Gottfried Liebniz）在他正研究的領域取得突破時，牛頓強烈否認了他們的工作成果。盡管他的名聲已在數個世紀的時間裡被打磨得熠熠生輝，被稱為“科學家中的科學家”，但是牛頓絕不是你今天願意共事的同事。在其晚年生涯，牛頓瘋狂地著迷於《丹尼爾舊約全書》（Old Testament Book of Daniel），並將他對該書的評論作為自己偉大的作品。在這些評論中，你幾乎見不到科學水平的冷靜思考。

阿爾伯特·愛因斯坦（Albert Einstein），被認為是歷史上繼牛頓之後偉大的科學家，是科學發展的幕後現實中另一個經典而又令人震驚的例子。愛因斯坦依靠的是他那神秘的洞察力——以至於他的數學水平不足以證明他的見解。他的文章充斥著錯誤和遺漏——雖然並未有像牛頓一樣存在故意欺詐。愛因斯坦在闡述自己的想法時，從不考慮已知事實。他對審稿人的意見反應激烈，他不止一次地爭辯，任何與他美麗的想法相衝突的數據都應該被忽略。他因E = mc²這個方程式而廣受贊譽，但事實上，這並不是他先提出的。盡管這個方程式被他公開發表過8次，但他從未打算去證明它。這個工作被留給了其他人，那些將這個著名方程式置於現有堅實基礎之上的更優秀的數學家。

人們都說，歷史是由勝利者書寫的。這也許解釋了為何伽利略·伽利雷（Galileo Galilei）被認為是英雄，而不是騙子。他的《關於世界兩大體繫的對話》（Dialogue Concerning the Two Chief Systems of the World）一書，由於為日心說提供了支持而被天主教會列為禁書達兩個世紀之久。事實上，書中充滿了顯而易見的錯誤。盡管這本專著為他帶來了終身軟禁，但伽利略並非真理的殉道者：在很多方面，他認定的理論根本站不住腳。鋻於他的耀眼纔華，史學家將這些錯誤找到了合理的解釋，因遭到軟禁而不得不進行一些適當的掩飾。伽利略對日心說如此深信不疑，以至於根本不打算進行任何辯論以論證。

如我們之前所見的那些例子，科學混亂性的傳統深植於人類骨髓，盡管如今這些混亂可以被更好地掩飾。本書並不打算羅列一些關於科學“學術不端”的軼事。本書的真正目的是，揭示科學到底是如何運作的，討論我們對科學的錯誤期望是否會阻礙未來的發現。我們耳熟能詳的科學的標簽，並非科學的真正面目；公眾眼中的科學和實際情況之間的差別遠超大多數人的想像。科學家們已被套上了機械工作的緊身衣，就像進實驗室必須穿白大褂一樣。事實是，沒有人能穿著緊身衣做出好科學，能計劃出來的成果都不會有太大的意義。本書想為科學的原始屬性吹響號角，並試圖為其建立適於成長的基礎。畢竟，我們的未來很可能需要依賴於此。

2009年11月20日，世界被“氣候門”丑聞震驚。對科學家們關於氣候變化的說法持懷疑態度的激進分子侵入了東安格利亞大學（University of East Anglia）的電子郵件繫統。他們設法下載了一些往來郵件。激進分子聲稱，裡面的內容表明，科學家為支持自己關於全球變暖情況的論斷而篡改了氣候數據。

隨後的調查終將涉及科學不端行為的科學家清除出了科研隊伍，但是，一些科學家的態度和他們阻礙調查獲取數據的行為引起了官方的嚴重擔憂。2010年2月，英國廣播公司委托進行的一項民意調查顯示，認為全球沒有變暖的成年人人數比2009年11月時增加了10%。鋻於此，英國首席環境科學家鮑勃·沃森（Bob Watson）告訴英國廣播公司新聞記者，這“非常令人失望”；“信任已被破壞”，德國氣候學家漢斯·馮·斯多赫（Hans von Storch）在2010年7月這樣告訴《衛報》記者。現在，人們發現科學家們也會做一些欺騙或者操縱的行為。

事實上，信任危機並不能解釋英國廣播公司的調查結果。仔細研究調查結果會發現，大多數因 “氣候門”而改變看法的人現在更加支持全球變暖的理論，而非減弱。

公眾對氣候變化情況支持的低迷有較大可能是受英國當年的鼕天太寒冷所致。斯坦福大學的研究人員在3月進行的一項研究表明，關於“氣候門”事件的輿論影響已消失。這在6月得到了證實，當時，大西洋兩岸的民意調查顯示，2月出現的氣候變化懷疑主義者數量的增加值已消失。

“氣候門”事件終的結果是積極的，那些不確定是否信任科學家的人意識到，科學家也是人，並認為出現這樣的情況是可以接受的。英國廣播公司網絡民意調查結果顯示，情況還要更好一些。事實上剛好相反，科學家們所擔心的問題——包括暴露自己的非理性、他們的人性、他們的詭詐和火爆的脾氣——使公眾更容易接受科學的真相，而非拒絕。人們不僅接受科學的真相，甚至樂在其中。

看起來，科學家們的掩蓋行為可能是歷大的錯誤之一。但問題是，取消這些掩飾將會非常痛苦，因為它已經為一些科學家做出了相當大的貢獻。

受過教育的西方人，心目中將科學尊崇為神秘主義，支持者是新的大主教。科學家們幾乎沒有阻止這種尊崇。在布魯諾夫斯基1951年寫的《科學常識》（The Common Sense of Science）一書中，他認為科學家們對此持歡迎態度。他寫道：“科學家們喜歡扮做神秘陌生人、無情感而強有力的聲音，以及專家和上帝”。一個著名的例子出現在霍金的非凡的《時間簡史》（A Brief History of Time）一書的結尾。他談到了我們在科學中尋找的啟示。他說，“我們的目的是，了解上帝的思想”。

跟霍金一起在戴維斯學術廳的科學家們比大部分普通人更了解上帝的思想。這次會議的目的是討論一組新獲結果的意義，這些數據來自美國宇航局軌道望遠鏡：威爾金森微波各向異性探測器，簡稱WMAP。WMAP是一個搭載了極高水平儀器的衛星，其收集的浩如煙海的數據靠研究人員使用世界上的計算機進行演算。我們可以將它的功能簡單概括為：它是一對探向宇宙的蝙蝠耳朵。

如同蝙蝠依靠回聲判定周圍的情況，WMAP 也傾聽回聲，它聽的是來自早期宇宙的熱輻射，並以此推測當時宇宙的狀態。我們對宇宙的起始情況一無所知，因為當時距離今天實在太久遠。但我們仍能收集到一些回聲，這些回聲已清楚到能讓我們一窺宇宙起源時的情況。例如，它們可以告訴我們，個原子形成的時間和方式，個亞原子粒子是什麼時候形成的，自然力何時首次出現，宇宙大爆炸後的無窮小時間段內的情況。感謝WMAP探測器和其他一些類似的實驗，我們已描繪出了幾乎整個宇宙歷史。在歷經了長達四個多世紀基於猜測和偏見的爭論後，今天的我們有了切實的數據。我們正生活在天文學的黃金時代。

正因如此，我們或許願意原諒周圍參加集會的這些將自己裝扮成“專家和上帝”的人。畢竟，正是這些人給了我們一個驚人的宇宙觀，這是人類自古希臘以來就夢想獲得的觀點。然而，他們的故事為我們將如何學習科學提供了一個有用的例子。千萬別以為他們的發現導致了我們的知識的順利發展。

WMAP研究的微波輻射被稱為宇宙微波背景輻射，或CMB。首次關於大爆炸使用了這種類型的輻射填充宇宙的預測出現在1948年，即第二次世界大戰結束後不久。之後，它幾乎被大家忘在了腦後。

當時，大部分人並不相信宇宙有一個開始。對大多數物理學家來說，宇宙就在那裡，永恆不變。更重要的是，關於微波輻射的新理論誕生於粒子物理學和天文學的結合。盡管知道粒子物理學或天文學的人很多，但很少有人能同時精通這兩個領域。如果這還不算困難，再加上尋找這種輻射需要精通微波技術，這又是一個全新的專業領域。。

1963年，幾位在新澤西貝爾實驗室工作的天文學家偶然發現了CMB輻射。阿爾諾·彭齊亞斯（Arno Penzias）和羅伯特·威爾遜（Robert Wilson）負責在15米長6米寬的喇叭形天線中安置一個微波探測器，用以研究為什麼遙遠的銀河繫能發射無線電波。他們的首要任務是，識別探測器中的背景噪聲量，以確保收到的信號能被正確識別。結果，總有一個惱人的背景噪音，其強度遠超他們的預期。他們想盡一切辦法降噪，甚至開槍趕走了在天線上築巢的鴿子，還將堆積的糞便清除掉，也未能奏效。

終，在蒙特利爾的一次會議上，他們其中之一向另一位天文學家伯納德·伯克（Bernard Burke）提出了這個問題。伯克對此並未在意，直到他有次踫巧需要評閱普林斯頓的一些天體物理學家的論文。普林斯頓的小組認為，如果宇宙大爆炸確有發生，宇宙應該充滿了微波輻射。伯克的工作是，評價這篇論文的思想是否有出版價值，這取決於論文思想的新穎程度和可靠性。他沒有抓住次機會：因為他沒能將這個理論和二十年前的預測聯繫起來。然而，伯克卻將彭齊亞斯和威爾遜的微波探測器中令人討厭的噪音與該理論聯繫在了一起。他讓普林斯頓的理論家和貝爾實驗室的研究人員相互接觸。這一合作的結果成為了《紐約時報》的頭版新聞，並為彭齊亞斯和威爾遜贏得了諾貝爾獎。