圖書目錄
1實在是什麼？魔在哪兒？
2誰是第一個人？
3為什麼有那么多種動物？
4萬物的組成
5黑夜是怎么來的？
6太陽是什麼？
7什麼是虹？
8萬物之初
9我們孤獨嗎？
10地震是什麼？
11為什麼有壞事發生？
12奇蹟是什麼？
索引
致謝
圖片來源
序言
科學與超自然：解釋及其敵人
那就是實在，我們就那樣知道一個事物是否是真的。本書的每一章談實在的一個特殊方面——例如太陽、地震、彩虹和各種動物。現在我說說本書標題的另一個關鍵字：“魔”。魔是一個很圓滑的字眼，通常有三個不同的用法，我先得將三個用法區別開來。第一個是“超自然的魔”，第二個是“舞台的魔”，第三個（我最喜歡的意思，也是我標題里的意思）是“詩意的魔”。
超自然的魔是我們在神話和童話故事裡看到的魔法。（“神跡”故事裡也有，不過先不管它，到最後一章我再說。）那是阿拉丁的神燈，巫師的符咒，格林兄弟和安徒生的童話，還有羅琳（J． K． Rowling）的哈利波特。那是巫婆把王子變成青蛙的咒語，也是仙婆把南瓜變成水晶馬車的口訣。還有很多故事，我們從小就滿心歡喜地讀過，至今演聖誕童話劇時，我們也一樣喜聞樂見——但我們都知道，那些魔法都是虛構的，不會真的出現。
相反，舞台魔術真的發生了，令人驚奇歡喜。或者說，至少發生了什麼，儘管拿不是觀眾想像的東西。人（多數是男的，當然也有女的）在舞台上，騙我們以為真的發生了什麼奇異（甚至像超自然）的事情，而實際發生的事情卻完全不同。絲帕不可能變成小兔子，正如青蛙不會變成王子。我們在舞台看見的只是一個把戲。眼睛欺騙了我們——或者說，魔術師費盡心思騙過了我們的眼睛：他通常會巧妙地用言語令我們分心，從而忽略了他手頭的把戲。
有些魔術師很老實，會坦白告訴大家他就是在玩兒把戲。我想起了“驚人的”蘭迪（James Randi），想起了佩恩（Penn）和泰勒（Trller）組合，還有布朗（Derren Brown）。這些令人仰慕的演員，也並不都會告訴觀眾他們怎么玩兒戲法——否則他們就會被趕出魔術圈兒了——但他們的確會讓觀眾明白，他們的戲法里沒有超自然的東西。其他人不會主動說那是戲法，但也不會誇耀他們的表演——他們只是讓觀眾愉悅地去感受神秘，而不會說謊。遺憾的是，還有些魔術師會故弄玄虛，假裝有著“超自然”或“超人”的本領，誇耀能憑自己的意念讓金屬彎曲，令時鐘停止。有些騙子（好聽一點兒叫“江湖術士”）吹噓他們能用“心力”發現哪兒有油，哪兒有煤，從煤氣公司那兒掙來大把大把的錢。還有些江湖騙子去開導失去親人的人，說他能與逝者溝通。這寫事情可不是娛樂了，而是利用人們的輕信趁火打劫。公平地說，這些人也並不都是騙子，有些可能當真相信他們能和死者對話。
“魔”的第三個意思是我標題里的意思：詩意的魔力。美妙的音樂感動我們落淚，而我們形容那演奏“有魔力”。在沒有月光和燈光的黑夜，我們凝望星空，無限嚮往，不禁驚呼眼前的景象“如夢如幻”。我們也可以用同樣的字眼來形容輝煌的落日，嵬峨的山峰，或雨後的彩虹。從這個意義說，“魔”意味著感人肺腑，啟人心扉，動人魂魄。我要在本書向大家展示的就是，實在——通過科學方法所認識的現實世界的事實——就有那樣的魔力，一種活脫脫的詩意的魔力。
現在回頭來說說超自然的思想，它為什麼不可能給我們在我們周圍和宇宙見看到的東西提供真正的解釋呢？其實，當我們說某事物的超自然解釋的時候，根本就沒有什麼解釋，甚至還把任何可能的解釋都排除了。為什麼那么說呢？因為任何“超自然”的東西從定義說來就超越了自然解釋的能力。它一定超出了科學的能力，也超出了科學方法的能力——經過不斷的嘗試和檢驗，科學方法在過去的400年裡為我們帶來了巨大的知識進步。當我們說超自然的事情發生時，並不是說“我們不懂它”，而是說“我們永遠不會懂它，所以用不著去嘗試。”
科學的態度正好相反。科學是從“無能”成長起來的——至少在今天，它還沒能力解釋一切事物，而那正好促進它不停地追問問題，創建新的可能的模型，然後檢驗它們，從而一步步向前，一步步接近真理。如果出現什麼與我們當下認識的實在有衝突的事情，科學家會將它作為對我們現有模型的挑戰，要我們放棄或至少改造那個模型。通過這樣不斷的協調和檢驗，我們才越來越接近事物的真相。
假如一個遇到謀殺案的偵探，懶得去查問題，卻說那是超自然的神秘事件，你會怎么看他？科學的歷史告訴我們，從前我們以為超自然的東西——那些由神仙（高興的或生氣的）、魔鬼、巫婆、精靈或魔法和符咒生成的東西——其實都能找到自然的解釋，我們能理解它、檢驗它，而且可以信賴它。對那些科學一時沒能找到自然解釋的東西，我們也絕無理由像過去認為火山、地震或瘟疫來自神靈的怒火那樣，相信它們會有超自然的起源。
當然，沒人真的相信青蛙能變成王子（或王子變青蛙？我從來沒記清楚）或南瓜能變成馬車，可是，你有沒有想過，那為什麼不可能？有很多解釋，我最喜歡的是下面的一個。
青蛙和馬車都是複雜的事物，它們有很多零件，需要用特殊方式組裝成特殊的模式，那不可能是偶然形成的（也不可能靠舞動一下魔杖）。所謂“複雜”，就是這個意思。造一樣和青蛙或馬車那么複雜的東西是很困難的。為了造馬車，你得學會做一個能工巧匠。你不可能彈一下手指頭，念幾聲“唵嘛呢叭咪吽”就做出一架馬車來。馬車有複雜的結構和運行部件，如車軸、車輪、彈簧、門窗和坐墊。相對說來，我們很容易把像馬車那樣複雜的東西變成簡單的東西——例如菸灰：只要把仙婆的手杖做成火把就行了。任何東西都容易變成菸灰，但沒人能把一堆菸灰（或南瓜）變成馬車，因為馬車太複雜；不僅複雜，還滿足一定的用途；便於我們驅車旅行。
現在我們讓事情變得容易一些。假定仙婆不玩兒南瓜，而是玩兒一堆馬車需要的零件——零件堆放在小盒子裡（就像小朋友做模型飛機的盒子），包括很多木塊、玻板、鐵絲、鐵棍、鐵釘、螺絲，還有羽絨和膠水。假定仙婆沒看說明書，沒有按照一定的次序來裝配零件，而是胡亂把它們放進一個大口袋，然後搖晃它們。這些零件有多大機會恰到好處地粘結起來組裝成一架可以駕駛的馬車呢？答案是——幾乎等於零。部分原因是，你有很多很多可能的方式組合那堆零碎兒，但幾乎都不可能做成能跑的馬車——或者其他任何有用的玩意兒。
如果有很多零件，我們隨機攪合它們，只可能偶然形成某種有用的模式，或者我們認為特殊的東西，但達成的方式少得可憐：多得多的可能是，它們會形成我們誰也不認識的玩意兒，簡直就是一堆垃圾。我們有成千上萬的清理那些零碎的方式，但成千上萬的結果只不過是變成另一堆零碎兒。你每清理一次，都會得到一堆從前沒見過的垃圾——其中只有極少數是有用的（例如把你帶進舞會的馬車）或者能被我們以某種方式記住。
有時候，我們真的可以計算清理零件的方式有多少——例如，打牌的時候，我們可以計算洗牌的方式。
假定發牌人洗好一副牌，發給四個人，每人13張。我拿起牌來，打開一看，驚訝得喘不過氣來——13張黑桃！我把所有黑桃都抓到手了。
我太驚訝了，覺得沒法兒玩兒下去。把牌亮給其他三位，我知道他們會和我一樣吃驚。
可是，他們也一個個把牌亮出來，大家更驚訝了。原來每個人都是清一色：一個13張紅桃，另一個13張方塊，還有一個13張梅花。
這是超自然的魔法嗎？我們也許忍不住那么想。數學家可以計算如此令人驚訝的牌型純粹靠運氣出現的機會有多大。結果是微乎其微：536447737765488792839237440000分之一。我甚至不知道該怎么念這個數！如果你坐下來玩兒牌，一直玩兒若干萬億年，也許有機會得到那么完美的牌。不過，如此牌型其實並不比出現過的任何其他一種牌型更難得！發52張牌，出現任何一個牌型的機會都等於536447737765488792839237440000分之一，因為那個數是所有可能牌型的總數。只是我們對出現過的絕大多數牌型都不留意，所以並不覺得有什麼異乎尋常的。我們只注意某些方面特別突出的牌。
一個窮凶極惡的人，可以把王子的身體隨意組合，變成億萬種東西，但多數組合都像一堆垃圾——就像億萬手隨意的撲克牌。只有極少數可能的組合能勉強成為像樣的東西，要成為青蛙，談何容易啊。
王子不會成為青蛙，南瓜也不會成為馬車，因為青蛙和馬車都很複雜，它們的零件幾乎有無限多種組合成為一堆垃圾。可我們也知道，每個生命——如人、鱷魚、畫眉、樹木甚至芽甘藍——都是從更簡單的生命形式演化而來的。難道那寫過程不是靠運氣或者魔法嗎？當然不是！絕對不是！這是相當普遍的一個誤會，所以我想馬上解釋一下，為什麼我們從現實生命看到的東西不是幸運的結果，更不是任何“魔法”的產物（當然，除了那些令我們充滿敬畏和快樂的東西所具有的那種嚴格意義的“詩意的魔法”）。
生命演化的魔法漫步
通過一個步驟把一個複雜的生命變成另一個複雜的生命——就像童話里說的那樣——其實是遠遠超出了現實的可能。可複雜的生命確實存在呀，它們是怎么來的呢？如青蛙、獅子、狒狒、菩提樹、王子、南瓜，還有你和我，這些複雜的生命酒精是怎么產生的？在漫長的歷史中，這一直是個令人困惑的問題，沒人能正確回答，人們就編了很多故事來解釋它。後來，到了十九世紀，，有人回答了這個問題——而且答得很精彩——他就是有史以來最偉大的科學家之一，達爾文（Charles Darwin）。在本章剩下的篇幅里，我就用新的語言來簡要解釋他的回答。
答案是，複雜的生命——如人類、鱷魚和芽甘藍——不是一下子突然出現的，而是一小步一小步逐漸形成的，這樣，每一步只能產生一點細微的變化。假如你想創造一隻有四條長腿的青蛙，你可以選一個良好的起點，從一個已經和你的目標有幾分相似的東西出發，例如一隻短腿的青蛙。你要給你的青蛙做體檢，測量它們的腿，然後選出幾隻腿比較長的公蛙和母蛙，讓它們配對，而把短腿的蛙趕出去。
長腿的母蛙和公蛙一起生出蝌蚪，蝌蚪長出四條腿兒，最後變成青蛙。為新一代青蛙做測量，然後把那些腿長超過平均水平的母蛙和公蛙選出來，讓它們配對。
如此經過大約10代之後，你會注意到一些有趣的事情。你養育的那群青蛙的平均腿長比開始的那一代的平均腿長明顯長多了。你甚至可能發現第10代的所有青蛙都長著比第一代青蛙更長的腿。如果經過10代還達不到這樣的結果，你可以繼續做到20代甚至更多的世代。最終你會自豪地說：“我養出了長腿的新蛙種。”
這兒沒有魔杖，也沒有什麼魔法。我們經歷的過程叫科學育種。它基於一個事實：青蛙能自我變化，而那變化可以遺傳——即通過基因從父母傳給孩子。我們只要選好哪樣的青蛙，就能培育哪樣的新後代。
很簡單，是吧？可是只把腿變長了還算不得什麼。畢竟，我們本來就是從青蛙開始的。假如開始時我們沒用短腿的青蛙，而是用完全不同的動物（例如像蠑螈）。蠑螈的腿比青蛙短多了（至少與後腿相比），它們的腿不是為了跳躍，而是為了行走。蠑螈有長尾巴，青蛙沒有；蠑螈的體型也比青蛙細長。但我想你可以看到，經過千百代以後，你可以把一個蠑螈種群變成一個青蛙種群，只要你有耐心，從千百代的蠑螈里選出像青蛙的雌雄個體，讓它們交配，而把不像青蛙的個體趕出去。在這個過程的每一步，你不會看到任何劇烈的變化。每一個後代看起來都跟它的父母一樣，但若干代以後，你會發現蠑螈尾巴的平均長度越來越短了，而後腿越來越長了。經過千百代以後，長腿短尾的蠑螈會發現長腿很方便跳躍，比爬行容易多了。
當然，在剛才描述的情景里，我是想像我們自己是養育人，是我們為了達成我們希望的結果而選擇了配對的個體。千百年來，農民用這項技術養育了豬牛羊，種出了產量更大也更能抗病的莊稼。達爾文第一個認識到，即使沒人做選擇，選擇的過程也會發生。他發現整個事情都會自然發生，是自然而然的，理由很簡單：某些個體能長久存活，而另一些個體卻不能。有些個體能存活，是因為它們比其他個體具備更好的條件。所以，它們的後代繼承了父母生存的優點。不論是蠑螈還是青蛙、刺蝟或蒲公英，總有些個體會比其他的活得更好。假如長腿碰巧發揮了優勢（例如，它有助於青蛙或草蜢跳出險境，有助於獵豹捕食羚羊或羚羊逃離獵豹），那么腿長的個體更容易活下來，有更多的機會養育後代。而且，長腿的父母也會越來越多。所以，每一代的長腿基因都有更多的機會傳給下一代。經過一段時間以後，我們會發現種群里越來越多的個體具有長腿基因。這樣的結果，與讓某個聰明的設計者（如育種或養殖人人）來選擇長腿個體進行培育是一樣的——區別只在於，不需要那樣的設計者，一切都是靠它自己自然發生的，其自然結果就是，有些個體活下來養育後代，有些個體消失了。所以，這個過程叫自然選擇。
經過漫長的世代更替，蠑螈似的祖先可以變成青蛙一樣的後代。再經過更多的世代以後，看起來像魚的祖先可以變成猴子一樣的後代。如果世代更多，細菌也會變成人。這就是現實發生的事情，這就是動植物歷史上發生的故事。那經歷的世代，比你我所能想像的多得多。但世界已經幾十億年了，我們從化石知道生命從35億年前就開始了，所以有足夠的時間發生演化。
這是達爾文的偉大思想，叫自然選擇下的物種演化，是人類思想史上最重要的思想之一。它解釋了地球生命的一切。因為它的重要，我在以後的章節還會說它。這會兒我們只需要明白，演化是緩慢而漸進的過程。正因為它的漸進，才會出現青蛙和王子那么複雜的事物。青蛙通過魔法變成王子，不會是漸進的，而是突然的，所以不會在現實世界裡發生。演化才是真正的解釋，它真的有效，而且有確鑿的證據來證明它的真實。關於複雜的生命形式是突然降臨（而不是逐步演化）的說法，不過是一個懶人的藉口——等於是童話故事裡虛構的魔杖。
至於南瓜變馬車，和青蛙王子的情形一樣，那咒語也不可能是真的。馬車不會演化，至少不會像青蛙和王子那樣以自然的方式演化。但做馬車的人卻是演化來的——他們也做飛機和鶴嘴鎬，還做計算機和燧石箭頭。人的大腦和雙手，和蠑螈的尾巴和青蛙的腿一樣，都通過自然選擇而演化。人腦一旦演化出來，就能設計和製造馬車和汽車，能做剪刀和手錶，能寫交響樂。這裡一樣沒有魔法，也沒有欺騙。一切都能那么簡單而優美地解釋。
在本書的其他不凡，我要向你證明，真實的科學認識的世界有它自己的魔法——就是我所說的詩意的魔法：那是一個更優美動人的魔法，因為它是真的，因為我們能理解它是如何運行的。與真實世界的真正的“美”與“魔”相比，超自然的魔咒和舞台的戲法就顯得廉價而俗不可耐了。現實的魔既不是超自然的，也不是忽悠的，而是單純的奇妙。奇妙而真實，因為真實而奇妙。
