歷史的故事生物學大師

介紹生物統計學的先驅——德漢

  
德漢(William Derham,1657-1735)是一個非常奇特的人,他對於大自然的現象不僅善於觀察,而且喜歡用數字去量化。例如,他經常在清晨,陽光不熾烈時,觀察太陽。1702年,他發現太陽上出現二個黑色的斑點,持續1.5分鐘之久,直到他不能用望眼鏡再觀測。他稱這斑點為「太陽黑子」,這是對太陽黑子第一篇的研究報告。同年,他成為英國皇家科學會的會員。

量化的思考
德漢來自貧窮的家庭,他從小就奮發向上。1675年進入牛津大學,他喜歡自然科學。大學畢業後,他留校擔任老師,同時課餘進行實驗。不久,他提出「降雨量」這一個新名詞,來呈現在山區、平原與海邊不同的降雨。原本,降雨不過是個自然現象,他將降雨量化之後,降雨量成為一個探討大自然的重要名詞。

不久,他又提出光速與聲速的測定方法。他對光速測定的準確,幫助牛頓(Isaac Newton, 1642-1727)發現萬有引力定律。牛頓在「原理」(Principal)一書上,特別為此向他致謝。德漢的研究發現,另有一個收穫──皇家科學會司考特(George Scott)欣賞他,將女兒嫁給他。

自然科學是尋找上帝的學問
婚後,他與妻子搬到鄉下,成立一所小學校,教導人們欣賞大自然。由於鄉下沒有傳道人,鄉下的教會請他講道,他就同時擔任老師與牧師。他逐漸發現,吸引學生喜歡自然科學是從小花、小草、昆蟲與野鳥開始,他就在家裡附近成立一間博物館,鼓勵孩子帶生物前來,做成標本展示。

因這需要,他的研究也逐漸轉向生物學領域。不久,他發現有些生物的外形非常相似,卻不能互相交配繁殖。他首先提出生物分類上有「近緣種」(sibling species)的存在,這對生物種間的變異,是先驅性的發現。

由於學校的收入不多,博物館難以維持。物理學大師波義耳(Robert Boyle, 1627-1691)逝世時,將遺產成立「波義耳講座」。這個講座只有一個主題──「物理學與上帝的關係」,牛頓擔任波義耳講座的主席,聘請德漢來擔任講座老師,資助博物館。

自然科學存在的意義
德漢提出,自然科學的存在,是只留在探討大自然的現象,還是有一個更高的目的──認識創造大自然的上帝?他撰寫《物理神學》(Pyhsico-Theology)一書。

這本書裡提到幾個有趣的觀點,至今仍留在普世的生物學課本裡。例如為什麼自然界裡,沒有一種物種能夠壟斷所有的資源,成為惟一的優勢種?他認為每一種生物都有環境因子與天敵,這些不利的因素,反而維持了物種間巧妙的平衡。

考試考不到的問題
他也提到,為什麼在過去所有的世代與地方裡,都不曾發生人口過多的問題?他認為一定有些機制在使人無法繁殖過多。他用聖經「耶和華說,人既屬乎血氣,我的靈就不永遠住在他裡面,然而他的日子還可到一百二十年。」(創世記六章3節)提供一個全新的思考線索──人類的「死亡率」將隨年紀接近120歲而提高,使人不因活過久,不會產生人口過多的現象。

這是後來生物「族群學」關鍵的思考,死亡率也成為生物統計學裡,一個可被量化的重要參數。由生物族群的動態變化與生物不同物種的巧妙平衡,德漢寫到:「由上帝創造的作為,可以表明上帝的存在與屬性。為什麼在物理學的課本裡會提到生物,又會提到上帝呢?現代的物理學與生物學的課本是涇渭分明的,而且不提上帝。當時尚未有生物學,而物理學探討自然界基本的法則,是最有系統的科學。

物理學家認為這些法則是永存的,因此物理學容易銜接神學的思考,這是《物理神學》一書的思索,這不僅賦予物理學意義,而且以此尋找永存法則的信念,進入生命現象的探索,將給生物學建立有根基的理論。

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