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生物科學有不同幾個物裡與生物學實驗的比較

由科學之美講起

楊倍昌成功大學醫學院微生物暨免疫學研究所

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在考慮科學邏輯之前的幾個態度 :

1. 生物的能力各有擅長，天才不多。2. 語言是說理的工具。3. 絕對性與相對性。

有些事只有在變動的狀況才看得見事物的本質

4

大音希聲、大象無形《老子》第 41 章

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美學系統希望經由理性、科學的方法，把美當成可以分析、可以解剖的學問，希望美不要停留在感覺狀態 ．．．可是美本身是一種感覺，一旦開始嚴格理性的分析這個感覺的時候，是不是已經破壞到美的本身了？

蔣勳：美的覺醒， 2006 ，遠流出版，頁 20

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美要如何言說嗎？

• 美的定義是什麼？• 美的知覺在那裡？

• 為什麼要有定義？• 語言的侷限在那裡？

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音樂的http://www.youtube.com/watch?v=06hZx0xSeuk

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劉岠渭教授的解說

http://www.poco-a-poco.org/portal/PortalHome.asp

Felix Mendelssohn (1809-1847)

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繪畫的千年

數年

1010

三個物理學實驗與

三個生物學實驗

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物理學家的論述方式： 兩個層次

• 「深度」、「效能」及「明確性」 ( 指明的是科學實驗細節的安排對於科學典範的衝擊。 )

• 「總體」、「廣闊」、「樸實」、「壯闊」 ( 則大多是觀賞者內心對於科學實驗的成果情感的回應。 )

史學家克理斯 (Robert P. Crease) ，《菱鏡與鐘擺》

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三個物理學實驗

• 牛頓：三菱鏡 ( 解析之美 )

• 傅科：傅科擺 ( 展示之美 )

• 拉托塞尼斯：測量地球周長 ( 推論之美 )

克理斯 (Robert P. Crease) ：史上最美的十項科學實驗 (The prism and the Pendulum ) 。蔡承志譯， 2009 ，貓頭鷹出版社。

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光是什麼？

[IMG]http://www.backpackers.com.tw/forum/gallery/images/19107/medium/1_%E6%97%A5%E5%87%BA24.jpg[/IMG]

1414

AEEA 天文教育資訊網

http://zh.wikipedia.org/zh-hk/File:Prism_rainbow_schema.png

光是複合體，五彩繽紛並非是光的染色

1515

「牛頓的關鍵實驗一舉為世界帶來了許多新事物：一項資訊、一套工具和技術，甚至還有一段道德指引。每樣新事物都造就了這個實驗之美。牛頓的實驗揭露了這個世界的一項真理，做法卻是極端單純又極富巧思。」

克理斯：史上最美的十項科學實驗。蔡承志譯， 2009 ，貓頭鷹出版社，頁 102 。

「不必做那麼多種，只要做關鍵實驗就好了。因為實驗的次數不重要重點是要考慮它們的價值；而既然做一種就有用哪還需要其他的呢？」

牛頓的一段道德

克理斯：史上最美的十項科學實驗。蔡承志譯， 2009 ，貓頭鷹出版社，頁 94 。

1717

天動還是地在動？三百多年以前伽利略接受羅馬教廷的審判，當他被迫承認地心說的時候，有人記載說，伽利略喃喃自語道：“可是地球仍然在動啊！”

1818

PANTHEON

http://destguides.ctrip.com/journals-review-d308-r1129908-detail.html

1851 ， · 傅科擺（ Jean Foucault）

1919

天動還是地在動？

• 在北極： 24小時• 在赤道：很久， (0 度 /小

時。 )

• 在巴黎： 31.8小時靜止點指向遙遠的天際

2020

• 傅科擺所具有的美，或可稱為崇高宏偉之美，那種美帶給我們清明洞見，並使我們融入自然 ---讓我們在世上更為自在 ---崇高宏偉之美則令人倉皇失措，因為它挾著另人驚怖的力量而來 。

• 直觀、無法驗證的理性。

克理斯：史上最美的十項科學實驗。蔡承志譯， 2009 ，貓頭鷹出版社，頁 173 。

2121

地球有多大？

2222

• Eratosthenes of Cyrene ， 275-195 BC• 他用數學方法準確測出地球周長和直徑，通過觀察太陽在天空路徑位置高度的變化測量出黃道傾角。

2323

「艾拉托塞尼斯之美是出於其攝人的廣度。有些實驗在我們面前分析、分離或剖析某些現象，從而由混沌釐出規律。這項實驗以相反的方向指引我們注意的焦點，由小處測量廣大。這拓展了我們的視界提供新的觀察方法，以探究看似單純的問題… .這項實驗提供見微知著，也彰顯大小萬物總是交互牽連，這也具有揭發真像之力。」

攝人的廣度並不是指出地球之大，而是見微知著的穿透力。

克理斯：史上最美的十項科學實驗。蔡承志譯， 2009 ，貓頭鷹出版社，頁 34 。

2424

趙爽，又名嬰，字君卿，中國數學家。東漢末至三國時代吳國人。生平不詳，約生活於西元 3世紀初。在天圓地方的空間結構下，利用北迴歸線上的城市的日影，結合數學勾股弦的算法，推算的是天的高度，而不是地球的周長。 (日高圖注 )

另一種想法

2525

這些物理學實驗的美的特徵是什麼？

「深度」「效能」「明確性」

「總體」「廣闊」「樸實」「壯闊」

三菱鏡 傅科擺 地球周長

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-Note by BC

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為什麼談生物之美只能說美麗的生物照片 ?

有絲分裂 水母

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三個生物學實驗

• 鵝頸瓶 ( 展示之美 )

• 豌豆遺傳實驗 (秩序之美 )

• 雙螺旋 ( ？ )

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生命由那裡來？

• 腐草生螢、腐肉生蛆• 如果只是傳統的理性，如何區分陳述的真假？

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Francesco Redi (1626 –1697)http://ihm.nlm.nih.gov/images/B21503

Esperienze intorno alla generazione degl' Insetti (p. 187) where Francesco Redi published a description of the experiment in 1668.

30

Fedi描述他的實驗：我在四個廣口瓶內各放進一隻蛇、一些河魚、四隻 Aron 河的小河鰻、以及一塊牛肉。我小心的瓶口用紙和線封綁緊密。我還另外找來四個廣口瓶也各放入相同的東西，但是讓它們瓶口打開著。不久之後，開著口的瓶子內的魚肉就長了很多蛆，三個星期後我就看到很多的蒼蠅飛繞在瓶子。但是在瓶口密封的瓶子內，我看不到一隻蛆。

Levine, Russell and Evers, Chris. The Slow Death of Spontaneous Generation (1668-1859).http://www.accessexcellence.org/AB/BC/Spontaneous_Generation.html

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鵝頸瓶

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巴斯德與鵝頸瓶

Louis Pasteur ， 1822 － 1895 (by American painter Robert Thom)

Jonathan M. Metzl & Joel D. Howell (2004) Making history: Lessons from the great moments series of pharmaceutical advertisements. Academic Medicine 79, (11): 1027-1032.

3333

• 鵝頸瓶之美是出自於其一氣呵成的實驗安排，透過空間設計，將實驗組與對照組融合成一體。 在同一個實驗安排之下，就可以創造出嚴謹而、巧妙的對比。它提供新的方法 (完美的對照組 ) 來檢視可能被欺騙的理性。簡單、而且直接了當。

• 跟傅科擺一樣具有宗教一般的神秘氣質。

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•龍生龍，鳳生鳳？ •瓠子生菜瓜？

生命綿延的規律

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Johann Mendel (der Vorname Gregor wurde ihm nach seinem Eintritt ins Kloster verliehen), geb. 1822 in Heinzendorf (im deutschen Teil des damals österreichischen Schlesiens), Abt in Brünn, gest. 1884.

孟德爾

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豌豆遺傳實驗最完美而抽象的數學式！

• 1866 年發表， 1900 年重新被發現。• a2 +2ab+b2

37http://www.gmi.oeaw.ac.at/institut2geschichte.htm

3838Prof. Unger

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孟德爾知道哪些事 ?

• Atomic theory by John Dalton (1766-1844).

• 可能知道 Statistic 嗎 ?

• 孟德爾想知道的是：新物種會不會生成！

http://falcon.sbuniv.edu/~ggray.wh.bol/CHE1104/pcp3outl.html

Father of epidemiology: John Snow: 1813-1859

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就是這樣做http://www.giddings.txed.net/biology/ch12.html

4141

• 研究進行八年。• 進行兩萬八千株植物交配實驗。算了數十萬顆種子。

a2 +2ab+b2

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http://ridge.icu.ac.jp/gen-ed/mendel-gifs/18-mendel-cartoon.JPGhttp://www.brooklyn.cuny.edu/bc/ahp/MBG/MBG.Peas.html

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豌豆遺傳實驗之美是出於其 :

1.「概念」非常精準的解析性。2. 透過數量來凝固五花八門的現象，從而由混沌釐出規律，顯出無以倫比的秩序之美。這項以概念主導觀察的實驗指引我們注意群組的意義，它拓展了我們的視界、提供新的方法來描述感官的觀察。 ( 由有無到多寡 )

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觀看生命資訊的結構。

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雙螺旋

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這些生物學實驗之美的特徵是什麼？

「深度」「效能」「明確性」

「總體」「廣闊」「樸實」「壯闊」

鵝頸瓶 豌豆實驗 雙螺旋

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-Note by BC

諾貝爾生理及醫學獎 :

2006年 : siRNA2005年 : Helicobacter pylori ( 胃潰瘍 )2004年 : 氣味受器及嗅覺系統 2003年 : 水與離子如何通透細胞膜2002年 : 細胞凋亡

他們為什麼當初都會被誤解 !?

• The plague doctor in clothing worn to protect from contagion, circa 1656. We are haunted by images of the horrors of disease and death, but with the current influx of data from microbial genomes, we can expect some answers to questions about how microorganisms have evolved, causing much fear.

SAAS 之間 49

林奈的二名法 : 依據外觀和解剖學的知識將當時所知的7,700 種植物和 4,400 種動物加以分類。 (唯物主義者 )

《草本綱目》所說的鱗類包括龍、蛇、魚、海馬、蝦、鱷魚、石龍子；禽部除了鳥類還有蝙蝠；龜、玳瑁、鱉、蟹和蚌殼歸屬於介部；韭、蔥、生薑、菠菜、蕨、竹筍、紫菜、靈芝、木耳、香蕈全 都是菜部；蟲部除了一般常見的昆蟲外則有蜘蛛、水蛭、蟬蛻、蛤蟆、蛙、蝌蚪、蜈蚣、蚯蚓、蝸牛。基本上禽是天上飛的；鱗是軟殼介帶硬殼；蟲子在野地上、身驅小、踩一腳就死了；菜是廚房桌子上的；草和菜很像但是不會拿來做成菜餚。 (實用主義者 )

李時珍 : 1518-1593

林奈 : 1707-1778

兩種立場決定行動

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知識的使用帶有極度的目的性，它會隨著社會的共同知覺而變動。 ( 中外皆然 )

不被騙之可能與不可能

參考：1.班高達可：小心壞科學，謬司出版。 (事態 )

2.楊倍昌：看不見的工具—像生物學家一樣思考， STM中心 /麗文文化出版。 ( 方法 )

3.李蘭等 /著：健康行為與健康教育，巨流圖書出版。 (想像 )

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三個思考點 :1.只是帶菌者不會散播細菌的胡扯是怎麼來的 ?2.把攝影機湊到人的面前是怎麼一回事 ?3.除了轟草率之外還說了什麼 ?

53知識除了直言之外，還能有什麼選擇 ?

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除了感慨之外，李白還能做什麼 ?

你在課堂裡該學什麼 ?