世界观：现代人必须要懂的科学哲学和科学史（6）
原标题：世界观：现代人必须要懂的科学哲学和科学史（6）
第28章 量子理论与定域性：EPR、贝尔定理和阿斯派克特实验
在前两章中，我们研究了一些量子事实，对量子理论数学进行了概括了解，并探讨了测量难题和对量子理论的诠释。近些年里，一些新量子事实得以发现，这些事实深刻影响了对量子理论的诠释。在本章中，我们的主要目标是：①理解这些关于量子理论的新近实验，通常认为这些实验会对我们看待现实的观点产生影响；②分析前面所说的这些影响。具体来说，我们将详细探讨“这些新近实验表明任何关于现实的‘定域’观点肯定都是错误的”说法。与在前一章中的做法相同，让我们从一些介绍性材料开始讨论。
背景信息
我们在前几章中强调过，理解量子事实、量子理论本身和量子理论诠释之间的区别非常重要。在本章中，我们所感兴趣的主要是新近的实验，通常认为它们对诠释量子理论产生了重要影响。这些实验被归类为量子事实。换句话说，我们要讨论的这些实验以及实验结果只是一些新的量子事实。另外，这些实验的影响也是诠释量子理论时涉及的现实问题的一部分。重申一下，量子事实对诠释问题很重要，因为我们能怎样回答这些问题，都受制于这些事实。具体来说，不管现实是什么样子，它最好可以提供已知事实。
正如前面提到过的，一些新近的量子事实把任何关于现实的“定域”观点都排除在外了。也就是说，新近的量子事实很可能只有通过非定域性现实才能产生。在某个时候，我们必须认真思考“定域性”和关于现实的“定域”观点到底是什么意思。不过，首先我将试图用尽可能易于理解的方式来描述这些新的量子事实。
要理解这些新的事实，最简单的方法是研究我所说的“EPR/贝尔/阿斯派克特三部曲”。这个三部曲包括：EPR思想实验，这是爱因斯坦、波多尔斯基和罗森在发表于1935年的一篇论文中共同提出的；通常所说的贝尔定理或贝尔不等式，由约翰·贝尔于1964年进行了验证；阿莱恩·阿斯派克特实验室在20世纪70年代中期到80年代早期所进行的一系列实验，其中最重要的一系列实验进行于20世纪80年代早期。
接下来，我所展示的将是稍做简化的EPR思想实验、贝尔定理和阿斯派克特实验。举个例子，我所展示的三者似乎都与光子的简单极化属性有关，而事实上情况要更加复杂。同时，我所展示的贝尔定理似乎是为了一个实验而进行的一系列设计，但实际上它是数学验证而不是实验设计。我们同样简化了与光子极化相关的命题和对相关实验的描述。经过简化，这些内容将明显变得更易于理解，但EPR、贝尔定理和阿斯派克特实验的核心思想绝没有被曲解。让我们从EPR思想实验开始。
EPR思想实验
在接下来的讨论中，我们的主要关注点是光子的“极化”。在这个讨论中，你不需要知道什么是极化。这很好，因为无论如何，并没有人知道极化到底是什么。对于我们的讨论来说，你只需要知道极化是光子的一个属性（这大概就像是说橙色是南瓜的一个属性一样），以及极化探测器可以探测到极化属性。
假设极化探测器可以探测到任何出现上“极化”或下“极化”的光子，对单个光子来说，被测量为出现了上极化的概率为50%，出现了下极化的概率也为50%。
假设，我们发射出一对特殊的光子，具体来说，就是一对处于“ 孪生状态”的光子。当我说光子处于孪生状态时，我的意思只是，如果我们要测量两粒光子的极化，就会发现它们总是处于相同的极化状态。也就是说，当我们测量孪生光子极化时，极化探测器所得的结果将是两个都为上极化或者都为下极化。（更精确地说，如果我们用两个调试到相同状态的极化探测器来测量极化，那么探测器显示的结果会是都为上极化或者都为下极化。在这一节的剩余篇幅中，我们将假设一直用两个调试到相同状态的探测器来测量两个光子。）
值得注意的是，除了上述测量结果，我们说光子处于孪生状态并没有什么其他含义。换句话说，这种说法并没有明示或暗示在没有进行测量时光子真正的样子。简言之，我只是在描述一些量子事实：如果你发射出一对这样的光子，并对它们进行极化测量，极化探测器显示的结果会都为上极化或者都为下极化。重申一下，这就是我们说的光子处于孪生状态时所要表达的全部含义。请试着仅考虑这些事实，而不要去想象在没有测量时光子到底是什么样子。
现在，假设我们有这样两个孪生光子，把它们分开，然后向两个设置在相反方向的极化探测器发射。把这两个探测器分别称为A和B，让我们假设探测器B与光子源之间的距离略，大于探测器A与光子源之间的距离。整个实验设置看起来如图28-1所示。
图28-1 典型的EPR实验设置
让我们重点关注向探测器A运动的光子。假设当光子到达探测器A时，探测器探测到光子的上极化。此时我们知道，一瞬间后，另一粒光子会到达探测器B，它也会被测量为上极化（我们之所以知道，是因为两个光子是孪生光子，因此总会被测量为相同的极化）。确实，一瞬间后，探测器B处的光子被测量为上极化。
以上就是EPR情境。根据到目前为止我所提供的内容，这个情境似乎没有什么令人惊讶或耐人寻味之处。那么，这个情境到底有什么重要意义？爱因斯坦、波多尔斯基和罗森为什么要设计这个实验情境？在上述设置中，爱因斯坦、波多尔斯基和罗森试图让我们相信量子理论是不完整的，也就是说，存在量子理论没有包含的“现实因素”（这也是EPR论文中出现的术语）。具体来说，爱因斯坦、波多尔斯基和罗森的论证如下：
（1）光子一定是先具有一个确定的极化，然后才被测量为具有这个极化属性。
但是
（2）量子理论所表达的，并不是两个光子在被测量为具有某个极化属性前就已经确定具有了该极化属性。
因此，EPR实验认为量子理论是一个关于现实的不完整理论，因为量子理论的表达缺少了一个现实因素，也就是光子在被探测前所具有的极化。
论述（2）是正确的，也就是说，这确实是量子理论的一个特点。在测量之前，标准量子理论数学对每个电子的表达并不是它们都有确定的极化，而是它们都处在上极化和下极化叠加的叠加态中。
由于论述（2）是正确的，如果EPR可以让我们相信论述（1）也是正确的，那么我们就可以认为EPR得出“量子理论是一个不完整理论”的结论是有道理的。我们接下来的任务就是认真研究可以让我们相信论述（1）的原因。这会非常复杂，但是只要慢慢来，我们的讨论应该非常清楚。
对论述（1）的论证
要理解论述（1）的论据，我们需要理解通常所说的 定域性假设。与许多基本假设相同，用文字来描述这个假设是相当困难的。在试图给出一个定义之前，让我首先用几个例子来说明定域性假设。
让我们回到本书前面用过的一个例子。假设我把某个物体，比如一支圆珠笔，放在你面前的桌子上。我让你来移动这支笔，但是不能碰触它，不能对它吹气，不能摇桌子，不能找别人来帮你移动它，也不能用你可能拥有的任何“精神力量”，总之就是跟笔不能有任何联系（包括物理和非物理的）。你很有可能觉得我交给你的是一个不可能完成的任务。然而，为什么你会觉得不可能完成？可能因为你认为一个物体（在这个例子里就是你）不可能对另一个物体（在这个例子里就是笔）产生任何影响或效果，除非两者之间有某种联系（比如，物理接触、通信，或者至少是某种关联）。
再举一个例子，假设我们让萨拉和乔伊每天早上都去买甜甜圈。我们让萨拉到位于城北的甜甜圈大王去买，让乔伊到位于城南、距离有些远的另一家甜甜圈大王去买。他们同时出发，我们甚至可能还让其他人跟着他们，从而保证他们去了要求的店铺。假设萨拉买的是奶油甜甜圈，乔伊买的也是奶油甜甜圈；当萨拉选择买巧克力甜甜圈的时候，乔伊也会选择巧克力甜甜圈。总的来说，萨拉选择了什么样的甜甜圈，乔伊就会选择相同的。一天又一天，一周又一周，一月又一月，总是如此。在这个情境中，我们的直觉是，萨拉和乔伊之间一定有某种联系或某种通信。我们通常会觉得发生在一个地点的事件（在这个例子里，就是萨拉在甜甜圈店里选择购买什么样的甜甜圈），不可能对发生在另一个地点的事件（乔伊在店里对甜甜圈的选择）产生影响，除非两者之间有某种联系或通信。
后面的这段话正是对定域性假设的一种表达。简言之：
定域性假设（粗略版）：发生在一个地点的事件，不能对发生在另一地点的事件产生影响，除非两个地点之间存在某种联系或通信。
“某种联系或通信”到底指的是什么，而一个事物对另一个事物产生影响又是什么意思？这两个问题可以从多个角度来理解，这又带来了大量与定域性假设相关的误解和误会。在这一节后续篇幅中我们将探讨对这些概念的多种理解，进而探讨多种更为精确地理解定域性假设的角度。就论证EPR而言，这个定域性假设的粗略版本已经能够满足我们的需要。
有了定域性假设，EPR实验对论述（1）的论证很快就完整了。根据定域性假设可以得出，在探测器A进行的对光子极化的测量，不能影响在探测器B进行的对光子极化的测量。这是因为两个探测器之间的距离太远，因此没有时间让任何类型的信号、通信或影响从A移动到B，至少，不可能存在这样的影响，除非它们的运动速度比光速还快，而且由于“不存在运动速度比光速还快的影响”是已经得到广泛接受的观点（基于爱因斯坦相对论），所以似乎存在非常合理的理由来认为发生在探测器A处的事件不能影响发生在探测器B处的事件。因此，在探测器A处光子的极化与在探测器B处光子的极化之间完美的相互联系只能用“光子在被探测前就具有了确定的极化”来解释。换句话说，如果定域性假设是正确的，那么就可以推理得到论述（1）。
你可以这样来总结概括EPR实验的论证过程：要么定域性假设是错误的，要么量子理论是不完整的理论。然而（EPR实验继续论证）认知正常的人都不会放弃定域性假设，因此（EPR实验得出结论）量子理论肯定是不完整的理论。
贝尔定理
请注意，实际进行EPR思想实验其实并没有什么意义，因为其核心命题是光子在被探测前是否具有极化属性，实际进行实验只能让我们看到光子在被探测到时的极化属性，而不是在那之前的。
1964年，约翰·贝尔（1928—1990）开始思考是否存在某种方法可以用来修改EPR情境，从而使我们在实际进行这个修改了的EPR实验时能得到一些有趣的结果。贝尔的成果通常被称为“贝尔定理”或“贝尔不等式”。正如这个名称所透露的，贝尔的成果实际上是一个数学验证。然而，如果我们把它当作一个实验设计，则会更容易理解，因此接下来我将会把它作为一个实验设计来讨论。
贝尔本人和大卫·默明（David Mermin）、尼克·赫伯特（Nick Herbert）一起为贝尔定理进行了很多很好的非数学阐述。接下来，我将使用可乐机的类比，尽管这个类比是我提出来的，但是其中的关键点都来自前述三位的解释中我认为最精彩的部分。在这里，请保持耐心，因为这可能需要几分钟的时间，但是当我们完成这些讨论时，你就相当于完成了一个非正式的贝尔定理演绎过程。
让我们首先从一个可乐机的类比开始。思考一下图28-2。在这个设置里，我们有两台大体相同的可乐机，分别称为可乐机A和可乐机B。同时我们还有一个按钮，每按一下按钮，机器就会吐出一罐碳酸饮料。让我们假设，事实上，每次我们按下按钮时，两台机器吐出的饮料要么是健怡可乐（我将用D来代表），要么是七喜，也就是人们通常所说的非可乐（我将用U来代表）。每台机器上面都有一个字母键盘，键盘上有三个按键，分别是L（代表左）、M（代表中间）和R（代表右）。最后，假设两台可乐机之间没有明显通信或联系。也就是说，我们在A和B之间找不到电缆、无线电连接或任何形式的联系。有了这些条件，我们将描述四个情境。
图28-2 可乐机类比
在情境1中，可乐机A上的字母旋钮调到中间位置M，同样地，可乐机B上的字母旋钮也调到中间位置。假设我们按了上百次按钮，并发现每次我们按了按钮后，两台机器吐出的碳酸饮料都一样。也就是说，每次A吐出健怡可乐时，B吐出的同样也是健怡可乐；每次A吐出七喜（非可乐）时，B同样吐出七喜。除此之外，我们注意到，两台机器吐出的饮料是健怡可乐和七喜的随机组合。也就是说，尽管每次两台机器吐出的碳酸饮料都相同，但是在所有吐出的饮料中，有50%是健怡可乐，另外50%是七喜。
假设我们用A：M来表示可乐机A上的字母旋钮调到中间位置，同样地，用B：M来表示可乐机B上的字母旋钮也调到中间位置。假设我们用D和U来代表两种碳酸饮料，并记录每台机器每次吐出的饮料类型（举个例子，A：M DUDDUDUUUD表示当可乐机A上的字母旋钮调到中间位置时按10下按钮所得到的结果）。接下来，我们可以把情境1总结如下。
情境1
A：M DUDDUDUUUDUDDUUDUDDUDUUUDUDD…
B：M DUDDUDUUUDUDDUUDUDDUDUUUDUDD…
总结：相同结果
在情境2中，我们将把可乐机A上的字母旋钮调到左侧位置，但可乐机B上的字母旋钮则保持在中间位置。假设当我们把旋钮设置好，然后按几下按钮，我们注意到，尽管两台机器通常会吐出同样的碳酸饮料，不过偶尔也会出现两台机器不一致的情况。具体来说，我们会发现，当字母旋钮如此设置时，两台机器吐出饮料的结果中有25%的差异。总结如下。
情境2
A：L DDUDUUDUDDUUDUDUUDUDDDUDUUDU…
B：M DUUDUDDUDDUUDUUDUDUDUDUDDUUU…
总结：25%的差异
在情境3中，我们将把可乐机A上的字母旋钮调回中间位置，然后把可乐机B上的字母旋钮调到右侧位置。然后再按几下按钮，我们再次注意到，尽管吐出的饮料通常是一致的，但其中还是有25%的差异。总结如下。
情境3
A：M UUDUDDUDUUDDDUDUUUDUDUUDDUDD…
B：R UDDUDUUDDUDUDUDDUUUUDUDDDUDD…
总结：25%的差异
在情境4中，我们将把可乐机A上的旋钮调到左侧位置（与情境2中相同），把可乐机B上的旋钮调到右侧位置（与情境3中相同）。先不说结果，情境4的设置如下。
情境4
A：L？？？
B：R？？？
总结：？？？
现在，让我们思考一下当可乐机A和B上的旋钮如此设置时，我们能看到怎样的结果。让我们假设以下陈述是正确的：
（1）两台机器之间没有任何通信或联系。
（2）定域性假设是正确的。
如果（1）和（2）是正确的，那么情境2中25%的差异应该只是可乐机A上字母旋钮位置变化所带来的结果。同样地，情境3中25%的差异一定只是可乐机B上字母旋钮位置变化的结果。也就是说，如果两台机器之间没有通信或联系，那么调节可乐机A上字母旋钮的位置只能影响可乐机A吐出饮料的结果，而调节可乐机B上字母旋钮的位置则只能影响可乐机B的结果。
因此，如果调节A上的旋钮会带来A吐出饮料结果中25%的差异，调节B上的旋钮会带来B吐出饮料结果中25%的差异，那么请回答下面这个关键问题：如果我们同时调节两个机器上的字母旋钮，就像情境4中那样，那么两个机器之间吐出饮料的结果中最大差异会是多少？在继续讨论之前，让我们先停下来思考一下，然后回答这个问题。如果你看到答案，那么你所做的实际上就是对贝尔定理的一个非正式演绎。正确的答案是，基于（1）和（2），情境4中的最大差异是50%。也就是说，如果调节A的旋钮给A吐出饮料的结果带来的差异是25%，但并不影响B的结果，而调节B的旋钮给B吐出饮料的结果带来的差异是25%，但A并没有受影响，那么同时调节A和B两个旋钮就可以带来最多50%的合并差异。这个演绎，也就是对“在这样的情境中最大差异是50%”所进行的演绎，实际上就是贝尔定理。
当然，贝尔并不关心可乐机所吐出的饮料，而且可乐机情境确实仅仅是一个类比。要看到这如何与量子理论产生关系，让我们把可乐机的类比与量子理论联系起来。
假设当我们按下按钮时，我们所得到的结果并不是可乐机吐出碳酸饮料，事实上，每次我们按下按钮，就发射了两个孪生光子，这与图28-1中所示的EPR情境完全一致。这里我们没有可乐机，而是光子探测器A和B，同样如图28-1所示。然而，与图28-1所示的基本EPR情境不同，这些探测器上有可乐机上的那种字母旋钮，可以调到L、M和R位置。这个修改了的EPR情境将如图28-3所示。
图28-3 修改了的EPR情境
光子探测器实际上可以有与L、M和R等同的设置，如图28-3所示。现在假设我们要进行几个完全和可乐机情境相对应的实验。假设我们把两个光子探测器都调到中间位置，然后反复按下按钮，每次都发射出一对孪生光子，分别向各自的探测器运动。回忆一下，对孪生光子来说，只要探测器是相同的，两个光子就会被测量为都是上极化或下极化。具体到这个情境中，只要探测器设置为同样的状态，两个光子就会被探测为具有相同的极化。因此，在这个情境中，两个探测器都调到了中间位置，假设我们分别用D和U来代表下极化和上极化，那么这个实验的结果将与前面所总结的情境1的结果完全相同。也就是说，两个探测器的探测结果将会完全相同。
请注意，这只是个量子事实，即一个量子实验的结果：把两个探测器都调到中间位置，向它们发射一对孪生光子，结果是探测器探测到的每对光子都将同为上极化或同为下极化。除此之外，这个结果也恰恰是量子理论所预言的。
现在把光子探测器按照前面的情境2进行设置。两个探测器上的旋钮不再是调到相同位置，所以我们将不会看到每对光子的探测结果都相同。但是就实验事实而言，这个情境的实验结果与前面所总结的情境2的结果完全相同。同样地，这只是一个量子事实，而且同样刚好是量子理论所预言的。
与此类似，把光子探测器按照前面情境3进行设置，结果会与情境3的结果完全相同。重申一下，这只是一个量子事实，而且是量子理论所预言的。
到目前为止，一切都很好，没有什么不寻常之处。然而，现在，按照情境4来设置两个探测器，也就是探测器A的旋钮调到左侧位置，而探测器B的旋钮调到右侧位置，然后思考我们将会看到怎样的结果。依然用描述可乐机时的方法，上述情境可总结如下。
情境1
A：M DUDDUDUUUDUDDUUDUDDUDUUUDUDD…
B：M DUDDUDUUUDUDDUUDUDDUDUUUDUDD…
总结：相同结果
情境2
A：L DDUDUUDUDDUUDUDUUDUDDDUDUUDU…
B：M DUUDUDDUDDUUDUUDUDUDUDUDDUUU…
总结：25%的差异
情境3
A：M UUDUDDUDUUDDDUDUUUDUDUUDDUDD…
B：R UDDUDUUDDUDUDUDDUUUUDUDDDUDD…
总结：25%的差异
情境4
A：L？？？
B：R？？？
总结：？？？
所以，我们提出与可乐机类比中同样的问题：如果定域性假设是正确的，而且两个光子探测器之间不存在任何通信或联系，那么两个探测器探测结果之间的最大差异会是多少？重申一下，答案是（实际上就是贝尔定理）两个探测器探测结果之间的最大差异可以达到50%。
精彩之处来了：量子理论的预言并不是50%。事实上，如果探测器是情境4中那样设置，量子理论预言两个探测器探测结果之间的差异可达将近75%。
换句话说，贝尔发现基于量子理论的预言与基于定域性假设的预言不一致。也就是说，用可乐机进行的简单演绎表明，如果定域性假设是正确的，那么当光子探测器按照情境4进行设置时，两个探测器探测结果之间的差异最多是50%。但是，量子理论的预言是这个差异预计可达将近75%。
简言之，贝尔定理表明量子理论和定域性假设彼此不能保持一致，两者不能同时正确。
阿斯派克特实验
正如我通过可乐机类比所展示的，贝尔定理实际上就是一个实验设置。就像前面所描述的，这个实验听起来相对直接明确，实际上，从技术角度来说是相当困难的，当贝尔在1964年提出这个实验的时候，并没有办法进行实际操作。然而，在接下来的几十年间，许多物理学家致力于将贝尔实验付诸实践。其中最成功的实验是由巴黎大学阿莱恩·阿斯派克特实验室在20世纪70年代末到20世纪80年代初进行的。（如果你对此感兴趣，我就再解释一下，将这个实验设置付诸实践的难点主要在于要保证两个探测器之间不可能产生任何联系或通信。）
总结一下这些实验的结果，可以说，阿斯派克特实验结果表明，在定域性假设和量子理论之间的冲突中，量子理论胜出。也就是说，阿斯派克特实验结果有力证明了定域性假设是错误的。自20世纪70年代末到20世纪80年代初的阿斯派克特实验以来，这些实验结果由多个不同的实验室用多种实验设置进行了多次复现和验证，而且此类实验还在持续进行。（就在我写这一段的时候，几个特别有趣的贝尔实验正在进行，我将在书后注释里对此进行简要描述。）
关于现实性质的观点，贝尔定理和阿斯派克特实验结果都产生了巨大影响。阿斯派克特实验结果是量子事实，任何值得尊重的有关现实的观点都必须尊重这些事实，而尊重这些事实似乎就必须摒弃定域性假设。然而，关于这一点，我们必须小心谨慎。回忆一下，在前面的讨论中，我们对定域性假设的措辞多少有些粗略。那么，下一个主要命题就是更小心地讨论定域性假设，以便澄清贝尔定理和阿斯派克特实验结果的影响。
定域性、非定域性和幽灵般的超距作用
回忆一下，本章的两个主要目标是：①对新近的实验进行解释，通常认为这些实验对我们有关现实的观点产生了深远影响；②对这些影响进行分析，特别是分析“这些实验表明任何关于现实的‘定域’观点肯定都不对”的说法。到这里，我们已经实现了目标①，并已做好准备开始实现目标②。让我们从前面出现过的定域性假设的一个粗略表述开始。
定域性假设（粗略版）：发生在一个地点的事件，不能对发生在另一地点的事件产生影响，除非两个地点之间存在某种联系或通信。
正如前面提到过的，对“某种联系或通信”和“影响”的概念，可以有很多种理解。我们的第一个任务就是让这些命题更加精准。
有充分的理由认为光速是宇宙中速度的极限。因此，我们可以利用这一点来限制两个事件之间产生联系的可能性，也就是，只有在两个事件发生的时间间隔至少能够让光从一个事件发生地运动到另一个事件发生地时，两个事件之间才能产生联系。举个例子，我用办公室的电话给我太太打电话，几秒钟之后，我太太的电话开始响铃，这两个事件之间可能存在联系。这两个事件发生的时间间隔大于光从我的办公室运动到我家的时间。因此，这两个事件之间有可能存在相互联系。当然，这两个事件事实上确实是相关联的，而且这种关联很容易理解。
相比之下，光从太阳运动到地球需要大约8分钟。所以，如果要考虑太阳上发生的一个事件（比如太阳耀斑）与地球上发生的一个事件（比如电台通信干扰）之间的联系，那么只有当两者发生的时间相差8分钟以上时，它们之间才有可能存在联系。
利用这个概念，我们就可以限制“某种联系或通信”的概念了。接下来，除非我特别说明，否则我们都会认为“联系”的意思是联系的 可能性，也就是当且仅当两个事件发生的时间间隔等于或大于光从其中一个事件发生地运动到另一个事件发生地的时间时，两个事件之间才会存在相互联系的可能性。如果两个事件间不存在这种相互联系的可能性，那么我们就可以说第二个事件出现在“超远的地方”，或者换个等价的说法，第二个事件发生在“超距处”。
这就引出了定域性假设的一个更精练的表述。对光速的强调来源于爱因斯坦相对论，而这一类影响似乎是让爱因斯坦最为担心的一类影响（爱因斯坦曾经将这种影响称为“幽灵般的超距作用”）。因此，让我们把这个表述称为爱因斯坦定域性。
爱因斯坦定域性：发生在一个地点的事件无法影响发生在超距处的另一个事件。
在阿斯派克特实验中，所研究的事件确实发生在“超距处”，也就是，两个事件之间不可能有联系（重申一下，除非这个联系的运动速度比光速还快）。阿斯派克特是如何实现这一点的，其细节是整个实验设置中最具技术挑战性的部分，而且，基本上阿斯派克特实现这一点的方法，相当于在光子到达探测器之前，快速随机地（或者至少准随机地）改变探测器位置。简言之，阿斯派克特成功地对实验进行了设置，使探测器的位置可以快速发生变化，从而使任何信号都没有足够时间从一个探测器传递到另一个探测器（同样地，除非这个信号的运动速度大于光速）。
在这些实验中，发生在一个探测器处的事件对发生在另一个探测器处的事件产生了某种影响。也就是说，发生在一个探测器处的事件（改变旋钮位置）影响了发生在远处探测器处的事件（远处探测器的探测结果与另一个探测器匹配的概率）。因此，贝尔/阿斯派克特实验表明，爱因斯坦定域性是错误的。简言之，阿斯派克特实验的结果和大量相同的实验结果几乎已充分证明，发生在一个地点的事件可以影响到发生在超距处的其他事件。
我们在前面提到过，定域性假设和爱因斯坦定域性都提到了“影响”的概念，但这并不是一个完全清晰的概念。作为这一节的最后（也是很重要的）一个话题，值得我们讨论的是，关于阿斯派克特实验所指出的“影响”，能得出什么结论，又得不出哪些结论。
“影响”这个词通常的意思是因果影响，也就是一个事件造成了另一个事件的意思。让我们花点时间来从因果影响的角度解释一下爱因斯坦定域性。让我们将其称为因果定域性。
因果定域性：发生在一个地点的事件不能对发生在超距处的另一个事件产生因果影响。
贝尔/阿斯派克特实验是否表明因果定域性是错误的？这是一个难以回答的问题，主要难点在于因果关系概念本身。通常，当我们谈到因果时，脑中会出现这样的例子，朝错误的方向飞出的棒球击碎了玻璃，碎玻璃扎破了汽车轮胎；手指敲击键盘造成按键下降，从而使电信号从键盘传递到电脑等。
然而，这些日常生活中的因果影响与贝尔/阿斯派克特实验所揭示的影响有很重要的区别。最值得一提的是，日常生活中的因果影响是遵循爱因斯坦定域性的，也就是说，日常生活中的因果影响都不涉及超光速的影响。由于在贝尔/阿斯派克特实验中我们面对的是一种不同的影响，也就是不遵循爱因斯坦定域性的影响，因此，依靠这些日常生活中的例子来解释有关因果影响的命题可能太局限了。如果我们能用更开阔的视野来看待因果影响，那效果将会更好。
幸运的是，关于因果影响概念已经有了大量分析，尤其是在20世纪初以来有关科学哲学的研究中。对于如何理解因果影响，存在多种不同的流派，各流派在细节上存在大量分歧，但至少在理解因果影响的整体框架上，它们达成了共识。具体来说，各流派都强调，如果事件之间的相关性很强，而且这个强相关性不能用任何常见原因来解释（我说的“常见原因”是指两个事件之间之所以存在相互关联，并不是因为其中一个事件是另一个事件发生的原因，而是因为这两个事件都是由另一个或几个常见原因造成的。举个例子，我在室外放了一个温度表，其读数低于0℃，而旁边池塘里的水已经开始结冰，这两个事件是紧密关联的。但是，这两个事件紧密关联并不是因为其中一个事件是另一个事件发生的原因，实际上，它们是由一个独立的常见原因造成的，也就是天气已经变得足够冷，那么这个影响就是因果影响了。
贝尔/阿斯派克特实验的结果似乎符合这个条件，也就是说，一个探测器的设置与另一个探测器的读数之间存在强相关性。最初的阿斯派克特实验，以及在这些实验以后进行的其他贝尔/阿斯派克特类型的实验，都越来越清晰地证明这些强相关性几乎不可能是任何常见原因的结果（书后注释中有对某些新近实验的讨论）。简言之，基于目前理解因果影响的常用框架，不管是最初的阿斯派克特实验，还是现在正在进行的贝尔/阿斯派克特实验，它们的结果似乎都指向了一种比光速还快的因果影响。换句话说，与爱因斯坦定域性的情况一样，因果定域性似乎也是错误的。
在结束本章之前，另一种常见而又重要的“影响”也值得我们思考。此时，在我脑中出现的影响是我们可以用来传递信息的那种影响。在日常生活中，我们会很有规律地使用这些影响，发短信、打电话、与别人讲话、用摩斯密码发布信号、用电脑键盘打字等，都属于这一类影响。因此，让我们来思考最后一种定域性，具体来说，也就是我们可以称为信息定域性的概念。
信息定域性：发生在一个地点的事件，不能用来向一个在远处的地点传递信息。
贝尔/阿斯派克特实验结果是否表明信息定域性是不正确的？换句话说，我们能否利用两个发生在远距离地点的事件之间的影响来传递信息？举个例子，我们能否在地球上设置一个探测器，在火星上设置另一个探测器，然后利用贝尔/阿斯派克特情境来在两个探测器之间即时传递信息？
根据贝尔/阿斯派克特实验设置，两个探测器完全不需要彼此相当接近。因此，原则上说，我们可以把一个探测器设置在地球上，另一个设置在火星上（或者理论上说，也可以设置在上百万光年之外的某个星系），然后我们还将得到同样的结果。也就是说，发生在一个探测器处的事件，显然会即时地影响到发生在超距处的另一个探测器处的事件。那么，这很可能会让我们忍不住认为，可以利用这个影响来向超距处即时传递信息，从而违反了信息定域性。
然而，出乎意料，我们似乎无法这么做，没有办法利用贝尔/阿斯派克特实验设置在两个地点之间传递任何信息。要理解为什么会这样，一个具体的例子会很有帮助。
假设你在探测器A处，可能是美国的俄克拉何马州图尔萨市，而我在探测器B处，可能是250万光年外的仙女座星系。假设我把探测器上的旋钮设在R位置。看看前面的情境3和情境4，我们知道如果你把探测器的旋钮设在M位置，那么我的探测器所探测的结果与你所探测的结果相比，出现差异的概率只有25%。但是，如果你把探测器旋钮设在L位置，我的探测器读数与你不同的概率马上跃升到75%。简言之，你只需要把探测器旋钮在M和L位置之间转换，就可以对探测器读数是否一致的概率产生显著且即时的影响。由于你可以对我的探测器结果产生如此重大的影响，似乎你应该可以利用这个影响来向我即时传递信息，因而表明信息定域性是错误的。
然而，这里，问题就出现了。要给我传递信息，你需要能对我这边的读数是D还是U产生影响，就算你只能影响我收到D或U的概率，这也已足够向我传递信息了。因此，毫无疑问，如果你可以操控你的探测器旋钮，使其对我的读数是D还是U产生影响，那么你就可以向我传递信息了。
问题是，你没有这种影响。回忆一下，在这个设置中，你我探测器读数为D还是为U是随机的，概率分别是50%。因此，你无法影响自己探测器读数为D或U的概率，同样也无法影响我的探测器读数为D或U的概率（重申一下，不管是对D还是U，这个概率都分别是50%）。你确实可以对我的探测器施加即时影响，但仅局限于影响我的探测器读数与你的探测器读数一致的可能性，但这一类影响并不足以用来发送信息。
总的来说，似乎没有办法利用贝尔/阿斯派克特实验设置所产生影响来向一个超距处传递信息。因此，与看起来相反，贝尔/阿斯派克特实验并没能让我们有理由认为信息定域性是不正确的。
在结束本节之前，还有最后一点要讨论。在20世纪大部分时间里，“根据相对论，不可能存在比光速更快的影响”的观点一直深入人心。因此，贝尔/阿斯派克特实验结果在这一点上似乎与相对论相悖。在这些实验结果公之于众后，研究人员开始更审慎地分析相对论，看它到底让什么变为了不可能。结果是，严格来说，相对论只表明那些可以用来传递信息的比光速更快的影响是不可能存在的。因此，贝尔/阿斯派克特实验的结果正是因为没有打破信息定域性，才没有与相对论产生矛盾。
值得注意的是，尽管严格来说这些实验结果没有与相对论产生矛盾，但这一点对爱因斯坦来说并没有多大意义。当爱因斯坦谈到幽灵般的超距作用时，他所关心的是一切比光速更快的影响。可能与至少从古希腊时期以来的大多数人一样，爱因斯坦深信，在我们所生活的这个世界不可能存在任何超距作用，也就是说，我们所生活的世界遵循一切形式的定域性。然而，事实证明，在这一点上我们一直以来都是错误的。
结语
总结一下，贝尔/阿斯派克特实验明确证明了，爱因斯坦定域性是错误的。也就是说，这些实验表明，发生在两个超距处的事件之间可以存在某种影响。这些实验结果似乎同样表明，两个发生在超距处的事件之间可以存在即时的因果影响。然而，尽管贝尔/阿斯派克特实验结果表明了某种影响的存在，但是似乎并没有给我们任何理由来认为可以利用这个影响在超距处之间传递信息。
那么，这使我们面前出现了另一个问题，也就是“这种影响是什么样的影响”。对于这个问题，最终我们可以给出的精确答案是：连最模糊的答案都没有。
第29章 演化论概述
关于我们所居住的这个宇宙，有一些长期为人们所坚持的基础性假设，而新近的科学发展，特别是相对论和量子理论，却要求我们重新认真地思考某些此类假设。在前几章中，我们从多个角度探讨了这一点。在本章和下一章中，我们将探讨演化论领域相对近期（从19世纪中期到现在）的著作。与前几章所讨论的新发现一样，演化论同样迫使我们对一些长期以来人们所持有的常见观点进行重新思考。
本章主要分为两个部分：第一部分的主要目标是理解演化论的基本内容，这一部分的讨论将包括达尔文和华莱士在19世纪中期的最初发现、对有关演化论的新近发现的概述，以及对一个最常见的演化论的错误认识的纠正；第二部分主要是关于历史，探究达尔文和华莱士独立发现演化论核心内容的历史过程。
演化论基本内容概述
达尔文和华莱士的发现：通过自然选择而发生的演化
在清晰而全面地表述现在所说的通过自然选择而发生的演化方面，查尔斯·达尔文（1809—1882）和阿尔弗雷德·拉塞尔·华莱士（1823—1913）可算是第一人，他们（尤其是达尔文）还对此进行了论辩。在本章后续篇幅中我们将会看到，达尔文和华莱士逐渐明白演化是漫长的，在这个过程中他们需要颠覆一些在当时普遍存在的基本的和广泛传播的常见假设，这些假设大都根植于旧的亚里士多德世界观。
一般来说，演化是指随着时间的推移种群的变化。在达尔文和华莱士的时代，一个得到广泛认可的观点是，属于同一个物种的个体拥有一系列共同的基本特征，这些特征定义了这个物种，而且不会发生变化。同样得到认可的是，新的物种不会出现。然而，最终达尔文和华莱士各自发现，这两个得到广泛认可的观点都是错误的。这让他们遇到了一个问题，也就是什么样的自然机制可能会带来种群中的根本变化，或者甚至会带来新的物种。二人都独立发现了被达尔文命名为“ 自然选择”的过程。尽管达尔文和华莱士所经历的过程非常艰难，不过在发现了通过自然选择而发生的演化后，他们随即就对其背后的基本观点进行了相当简明的表述。用现代的术语来说（而不是用达尔文和华莱士所用的原话），在二人所发现的演化过程中，有以下两个核心因素：
（1）可遗传的变异。
（2）差分适合度。
让我们花几分钟来理解这两点。可遗传的变异，背后所隐含的意思非常直接明确，就是一个种群中的不同个体之间存在差异，而且这些差异可以从这一代传递到下一代。以人为例，人与人之间存在各种各样的差异，而且其中很多差异（比如眼睛的颜色、头发的颜色等）都是可遗传的，它们可以传递到后续代际上。
差分适和度，指的是对一个种群来说，在其所处的环境中，并不是每个个体都同等程度地适于生存，也不是每个个体都能同等程度地把自己的特征传递给后续代际。让我们以一个典型的生物种群为例，假设就是生活在某个地区的一群鹿。像这样的种群所生活的环境往往缺乏某些重要的资源，比如食物、交配对象等。环境中通常还会存在威胁种群幸福和生存的因素，比如疾病、意外事件、捕食者等。如果把这一种群中个体身上可遗传的特征进行对比，就会发现，差异是有些特征可以更好地帮助个体在所处环境中生存和繁殖，比如，也许一些特征对某些新出现的疾病抵抗力更强，或者某些个体体内消化系统中的微生物组群让这些个体可以更好地在食物有限的严冬生存下来等。在这样的情况下，我们会说这个种群呈现出了差分适合度。简言之，在一个种群中，并不是所有个体都同样适于在自身所处环境中生存和繁殖。
达尔文和华莱士意识到，如果一个种群呈现出（1）和（2），而且如果造成差分适合度的特征是可遗传的特征（虽然通常如此，但也并非一定如此），那么达尔文所说的自然选择就会出现。达尔文用“自然选择”这个词来强调其与人工选择的相似之处。人工选择指的是动植物育种者让具有某些特征的有机体进行交配，从而使这些特征在有机体的后续代际中越来越普遍。
达尔文和华莱士意识到，通过自然机制也可以发生与此类似的选择过程——自然选择。这背后的基本思想相对直接明确（尽管一开始发现这个思想并不那么容易）：如果一个种群的个体间存在差异，这些差异又是可以遗传的，而且这些可遗传的特征非常有可能让有机体在其所处环境中更好地生存和繁殖，那么具有这些特征的有机体就更有可能把这些特征传递给后续代际。通过这样一个过程，种群就会随时间发生变化，某些特点会被自然选择出来，并在后代中越来越普遍。简言之，演化变化会通过一个完全自然的机制发生。
最后，达尔文和华莱士都发现，对一个种群来说，如果这种自然选择的过程持续的时间足够长，那么种群中可以发生非常巨大的变化，让这个种群变得完全不同，从而可以被当作一个新物种。正因如此，达尔文那部开创性的著作题目就是《物种起源》。
后达尔文和华莱士时代演化论的简要概括
在达尔文和华莱士之后，演化论的发展史相当复杂，其中包括著名的孟德尔豌豆遗传因素实验、对基因是遗传“单元”的发现、对染色体及其在遗传中作用的发现，以及后续诸多发现，比如染色体包含DNA、DNA的分子结构、DNA对蛋白质编码的机制，还有近些年来的发展，比如快速确定包括人类在内的多种有机体完整分子遗传结构的能力，等等。就演化论的发展而言，过去大约150年可以说是相当高产的。
对演化领域自达尔文和华莱士时代之后所出现的发现进行全面描述已经超出了本章的范围。不过，我想指出其中两个相关内容。第一个内容与现在通常所说的“现代综合论”有关。在19世纪末和20世纪初，有关演化论的核心命题存在大量分歧和争论，而且与演化论有关的生物学各个领域几乎都在独立进行研究。然而，到了20世纪后期，出现了一个由大量科研结果和数据组成的综合体，所涵盖的内容从对自然环境中群体进行研究的野外作业，到利用像果蝇这样的实验动物所进行的实验室对照实验，到涉及演化的数学结果，到古人类学（对已经灭绝的人类物种及相关物种的研究）著作，包括近些年来颇为令人惊奇的尼安德特人DNA的发现，再到许多其他领域，数量之多、范围之广，超乎想象。这一科研结果和数据的综合体把演化论变成了一个统一的整体，几乎涵盖了生物研究的所有领域。在此，让我引用一下种群遗传学的核心人物费奥多西·杜布赞斯基（1900—1975）于1973年发表的一篇文章的经常被引用的标题，“如果不从演化的角度来思考，生物学的一切都是没有意义的”。杜布赞斯基的这句话，尽管有点夸张，但却充分反映了如今的生物学研究领域已经变得多么统一，而且演化论在其中发挥核心作用。
在结束本节前，我想要探讨的另一个内容是，我们在前面已经看到达尔文和华莱士各自发现了自然选择是演化变化背后的机制。不过，自达尔文和华莱士时代之后，又发现了多个同样可以造成演化变化的因素。
要理解这些额外因素，“演化”概念的一个较为新近而又具体的定义提供了最好的框架。我们在前面已经看到，长期以来，演化一直都被认为是一个种群随时间发生的变化，而且通常认为这些变化都集中在种群显性特征上。随着基因在繁殖中所扮演的角色逐渐为人们所理解，特别是随着基因在传递有机体可遗传特征方面所发挥的作用得到理解，现在，通常认为演化是一个种群基因组成的变化。更准确地说，演化现在通常被理解为 一个种群中等位基因频率随时间所发生的变化。
这个定义背后的核心思想很简单，等位基因只是特定基因的变体。举个例子，负责人类血型的单一基因有多个变体，这些变体就被称为该基因的等位基因（因此，你的血型取决于你从父母那里遗传了什么样的变体）。如果一个特定的基因变体（一个等位基因），随着时间推移在一个种群中变得更加常见或者更为少见，那么演化（随时间的推移而变化）就发生了，尽管在这里我们的着眼点仅在于这个种群遗传基因组成的变化。
达尔文和华莱士所发现的自然选择过程，被广泛认为是影响演化的极为重要的一个因素，也就是影响种群基因组成随时间发生变化的一个重要因素。然而，现在，其他几个因素也被广泛认为对演化产生了影响，这些因素包括基因流动、基因突变和基因漂变。接下来让我们简要探讨一下这些因素。
要理解基因流动（也称为基因迁移），也许最好的方法就是举个例子。新近发现的证据强有力地表明，在并不久远的过去，也就是在50000～100000年以前，现代人类（也就是我们的物种）种群和尼安德特人种群（30000～40000年前灭绝的人类物种）开始在同一区域居住生活。他们通婚杂交，因此，一些尼安德特人的基因变体就出现在了现代人类的基因组（基因组成）中，而现代人类的基因变体也出现在了尼安德特人的基因组成中。打个比方，这就好比是等位基因从一个种群流动到了另一个种群，这个过程就被称为基因流动。
很多情况都可以导致基因流动，比如迁徙动物的不同种群在迁移过程中通常会在类似的地方一起觅食和栖息，这样一来，这些种群可能会进行杂交，从而使一个种群拥有了过去在自身基因组成中不存在的、流动而来的基因类型。基因流动也会影响植物，比如，一个植物种群可能通过接受由风从很远的地方带来的花粉而获得新的基因变体。一般来说，基因流动指的是由于新基因变体的进入而使种群的遗传结构发生变化的过程。正如我们在前面提到过的，基因流动现在已被广泛认为是在自然选择之外带来演化变化的一个重要机制。
同样地，基因突变现在也被认为是对演化发挥作用的另一个因素。一旦了解了DNA在繁殖中所发挥的作用，确定了DNA的分子结构，可能发生的DNA分子结构的突变，也随之被发现。有些突变是由内在过程造成的。举个例子，DNA的复制是繁殖中的一个重要因素，而复制结果有时会是有些瑕疵的DNA，也就是DNA分子结构出现突变。外部因素也会造成突变，比如环境中的化学物质、辐射和其他因素，也都同样有可能导致部分DNA发生改变。尽管很多突变都是中性的，对有机体所造成的影响难以察觉，但仍有些突变是有益的，可以增加有机体在其所处环境中生存和繁殖的概率，当然还有些突变是有害的。因此，基因突变通常与自然选择共同发挥作用，同样可以使一个种群的基因组成随时间发生变化。
我们所要思考的最后一点就是现在所说的基因漂变，而理解这一点最好的方法就是打个比方。这里要打的比方与基因繁殖所涉及的各个过程相比还是有一定差异的，不过已足以体现基因漂变背后的核心思想。假设我们有一个容器，里面放着100个彩色球，蓝球、红球和绿球的比例分别是60%、30%和10%，我们在容器里随机选取20个球。因为样本是随机的，所以在选出来的球中，各个颜色所占的比例几乎不可能与容器中最初的比例保持一致。事实上，我们可以预测，所选样本中各个颜色的球所占的比例与容器中最初的比例相比，已经发生了漂变。
经过一代又一代之后，由于这种由随机漂变而产生的变化会变得数量巨大。比如，图29-1所展示的就是我用电脑对前面彩色球的例子所进行的快速模拟结果，不过除了前面提到的条件，我还增加了几个代际。GEN0（0代）代表的是容器中最初的100个彩色球，其中蓝球占60%、红球占30%、绿球占10%。GEN1（1代）代表的是从最初100个球中随机选取20个球后，不同颜色的球在20个球中所占比例。到了GEN2（2代），我们还是模拟容器中装有100个彩色球，不过这一次蓝球、红球和绿球所占比例与GEN1中的比例相同。然后，我们再次从这个容器中随机选取20个球，不同颜色的球在这20个球中所占比例如GEN2所示。接下来，我们重复这个过程，得到GEN3（3代）、GEN4（4代）和GEN5（5代），整个模拟结果如图29-1所示。
图29-1 基因漂变模拟结果
注意这是多么戏剧性的变化。我们只用了5代，就让蓝球、红球和绿球的比例从60%、30%和10%变成了80%、0和20%。同样地，值得强调的是，彩色球比例的这种漂变，完全是由于过程的随机性造成的。比如，红球在GEN2到GEN3时的运气就特别差。
到了GEN4时，红球就已经从种群中完全消失了。如果红球是一个等位基因（一个基因变体），那么这就意味着一个等位基因完全从一个种群中消失了。除非这个等位基因重新进入这个种群，也许通过基因流动，否则这个等位基因就永久地从这个种群中消失了。
尽管与彩色球这个简单的例子相比，基因遗传的过程要复杂得多，但它们涉及相同的抽样机制，只不过基因遗传中的抽样所涉及的是等位基因。在彩色球的例子中，我们看到漂变导致了不同颜色的球所占的比例随时间（伴随连续几代）发生了变化。到了生物种群中，我们可以预想到，漂变会使一个种群中等位基因出现的频率随时间而变化，换句话说，漂变会使种群发生演化。
在结束对基因漂变的讨论前，我想补充说明几点。首先，在我们预测漂变的程度时，种群的大小和所抽取样本的相对大小通常会对其产生实质影响。种群越大、样本量越大，我们预测的漂变程度就越小。同样地，种群越小、样本量越小，可能导致的漂变就越严重。请注意，在彩色球的例子中，样本的大小是20%（从100个球中选择了20个球），相对较小，因此我们看到了严重的漂变结果也就不足为奇了。尽管如此，只要一个种群中存在基因变体（不同的等位基因），那么，除非所抽取样本的大小为100%（这在生物种群中实际上是不可能发生的），否则基因漂变就会发生。我们在前面已经提到过，基因漂变现在也被认为是演化中的一个重要机制。
同样值得注意的是，要界定一个种群中有多少变化由基因漂变造成，是非常困难的（也许实际上是不可能的）。这是因为，一个种群由于基因漂变随时间而发生的变化与因为自然选择而发生的变化，是很难（也许实际上是不可能）区分开来的。因此，尽管自然选择和基因漂变在演化中所发挥的重要作用都已经得到了广泛认可，但对于每个因素分别发挥多大的作用，仍然存在分歧。
最后，基因漂变还有两个子类型值得一提，通常称为瓶颈效应和奠基者效应。从本质上来说，这两种子类型所涉及的情况都是样本量特别小，至少在短期内如此。让我们举个例子来理解一下瓶颈效应，假设某个种群的个体因为一次自然灾害而几乎全部死亡。也就是说，自然灾害导致样本量非常小。在前面我们已经看到，特别小的样本会造成特别严重的漂变，因此，后续代际体现出的特征频率（或者更准确地说是等位基因频率）很有可能与种群最初的频率有相当大的差异。
至于奠基者效应的例子，假设一个种群中的一小部分个体迁徙到了另外一个不同的地方，不再与原有种群中的其他个体交配繁殖。我们再次面对一个特别小的样本，尽管造成这种情况的原因与瓶颈效应中的原因有所不同。不过，与在瓶颈效应中一样，后续代际体现出的等位基因频率可能与种群中原有的频率有巨大差异。
达尔文和华莱士发现了通过自然选择而发生的演化，这是一个异常重要的发现。我们在前面提到过，在过去大约150年间，在与演化论相关的领域中，出现了大量研究和发现。人们对于我们刚刚讨论过的造成演化的其他机制有了更多了解，包括遗传的分子基础、我们过去的演化历史等。与相对论和量子理论的情况相同，这些发现对我们长久以来所持有的观点产生了深远影响。我们将在第30章对其中一些影响进行探讨，不过，现在让我们先简要思考一下有关演化论的一个常见误解，并了解一下达尔文和华莱士独立获得各自发现的历史过程。
值得警惕的一点
关于演化，存在许多误解。大多数误解似乎都源自对演化论，哪怕是对其基本内容，缺乏理解。不过，我发现有一个误解十分普遍，即使是理解了演化论大多数基本观点的人们，包括对前面所讨论的演化核心因素有所理解的人们，也会抱持这个误解，因此值得我们花点时间来探讨一下。
让我们从一个并非不寻常的问题开始：如果演化论是正确的，那么为什么其他动物没有演化出人类所具有的特征呢？举个例子，为什么其他物种没有发展出大体积的大脑、复杂的语言、先进的工具、强大的智力等呢？通常情况下，认识一个问题或解决问题的方法，重点是要理清其预设的前提。在这个问题上，请注意，要让此类问题有意义，必须看到，提出这个问题的人们认为某些特征，比如智力、语言、对工具的使用等，或多或少天生就更高级一些。也就是说，如果演化是正确的，那我们的预期就应该是演化过程会选择这些特征。因此，这就意味着，如果演化是正确的，那么有机体应该会向着能够发展出这些特征的方向演化。事实上，这个有关演化的（错误）观点认为，演化是一个将有机体推向某个特定方向的过程，特别是向获取某些天生“更好”“更高级”或“更先进”的特征的方向。
但演化并非如此。在自然选择中脱颖而出的特征，不管是什么，都能够有助于有机体在其所处的环境中更好地生存和繁殖。在这种情况下，并不存在天生“更好”或“更差”的特征。没有哪个特征天然地比别的特征高级或低级，也没有哪个物种因具有某些特征而算是从真正意义上说比别的物种“更高级”或“更低级”。存在的只是某些特征刚好对某些种群在其所处的环境中发挥了作用。
对我们现代人类来说，某些特征发挥了作用，比如直立行走、大体积大脑、使用火的能力、使用复杂工具的能力等，但这些特征并不能确保人类可以生存下来。想一想在过去大约200万年间出现过的那些人类物种（这一时期出现过6～15种人类物种，甚至可能更多，具体数字取决于划分不同物种的标准有多细致），就不难发现这一点了。与我们有亲缘关系的各人类物种有着与现在的我们大致相同的特征，但他们都灭绝了。简言之，绝大部分与我们特征大致相同的物种都没有生存下来。
演化并不是一个朝着某个特定方向发展的过程。用我们前面讨论中提到过的话来说，一个种群里的演化变化并不是由一个目的论的、目标导向的过程而造成的。相反，演化从本质上说是一个毫无目标的、机械论的过程。如前所述，错把演化当成一个目标导向的、目的论的过程，是非常普遍的情况。举个例子，就在昨天，我在一份权威出版物中看到了这样一个标题：《夏尔巴人演化成可在高海拔环境中生活劳作》，然而夏尔巴人并没有这样做。夏尔巴人种群并不是为了生存而发展出某些特征，而是种群中的某些个体因为具有了某些特征而生存了下来（并成功繁殖后代），因此这些特征在这个种群中就更为普遍了。
我读大学的时候，修过一门与遗传学相关的课程，主讲这门课的生物学教授将下面这句话深深地印在了我们脑中：种群不是为了生存而适应；相反，他们因为适应了才生存下来。我必须承认，那个时候我并没有完全理解这句话。后来，我对目的论的过程和机械论的过程逐渐有了更好的理解，能更好地体会二者之间的区别，同时也能更好地理解有关宇宙运转的目的论观点和机械论观点，此时，我才理解了那位生物学教授在那句话中所要表达的观点：演化不是一个以目标为导向的、目的论的过程，而是一个自然的、机械论的过程。
达尔文和华莱士发现自然选择机制的过程
我们在前面提到过，对于通过自然选择而发生的演化，也就是可遗传的变异与差分适合度的组合，最初的关键性发现是与达尔文和华莱士最为紧密相联的。在这一节中，我们将看到他们是如何认识到通过自然选择而发生的演化背后的基本要素。
这一节的重点是讲述历史。如果你的兴趣点主要在于演化论的基本内容，也就是前面一节所讨论的内容，那么可以跳过本章剩余篇幅，直接开始阅读第30章。然而，达尔文和华莱士的发现是至关重要的，我认为至少值得花些时间来大致了解一下他们是如何取得这些发现的。这段历史也可以作为一个例子来表明我们在本书前面的内容中已经看到的一种模式，也就是新的重大发现通常要推翻在当时已成为常识的诸多假设。
达尔文观点的发展历程
在19世纪30年代早期，达尔文接受了英国皇家海军小猎犬号的邀约，进行为期5年的环球航行。年轻的达尔文当时怀着相当标准的信念开始了他的航程，其中最值得注意的信念包括：①上帝（对达尔文来说，上帝是基督教的上帝）创造了所有物种；②每个物种都有其本质特征，正是这些本质特征定义了这个物种；③物种是不可变的，也就是说，物种的本质特征不会随时间而发生变化；④新的物种不会出现。
值得一提的是，在达尔文所秉持的这些信念中，除了第一点，其他几点几乎都根植于亚里士多德世界观。回忆一下，在亚里士多德科学体系中，自然界中的物体具有一系列内在的本质特征，正是这些特征定义了这些物体，这一观点也适用于生物物种。在前面的章节中我们看到，随着牛顿物理学在17世纪末和18世纪初逐渐得到认可和应用，科学的各个学科都变得“牛顿化”了，也就是逐渐远离亚里士多德体系的角度和方法，而更加靠近牛顿体系的角度和方法。生物学最终也朝这个方向发展了，但发展速度更加缓慢，事实上，演化论的发展是生物学在这一转变过程中的一个主要因素。在达尔文和华莱士时代，有关物种，这些根植于亚里士多德体系中的观点仍然根深蒂固。很快我们就将看到，颠覆此类有关物种的观点，正是达尔文和华莱士的一个主要功绩。
让我们回到小猎犬号的故事。在航行过程中，达尔文进行了大量而广泛的观察和记录，收集了数量众多的标本和化石。这些标本和观察结果使他意识到，有机体会表现出大量不同的特征，即使是同一个物种也同样如此，也就是说，同一个物种的不同个体也会表现出惊人的变异。我们可以看到，这种认识使达尔文偏离了“一个物种的个体都有共同的基本特征”的标准观点。
回到英国后，达尔文开始整理一系列笔记，并在接下来的5年时间里（大约是19世纪30年代的后半段）持续完善，正是在这个过程中，达尔文开始研究“物种可能经历‘演变’”的观点。在这些笔记中我们可以看到，达尔文此时已相信新物种能够而且确实存在。简言之，达尔文此时开始怀疑我们在前面提到过的核心假设，也就是他不再认为物种有本质特征、物种是不可改变的，以及新物种不可能出现。
不过，这也使达尔文遇到了一个实质性的问题：这一切是怎么回事？同一个物种的个体怎么会有这么多的变异？新物种是如何出现的呢？接下来我们会看到一本当时很有名的书帮助达尔文获得一个重要发现。19世纪30年代，达尔文阅读了托马斯·马尔萨斯（1766—1834）所著的《人口论》，马尔萨斯在书中指出，植物和包括人类在内的动物繁殖出的后代通常会超过环境所能承载的数量。马尔萨斯所感兴趣的命题与达尔文不同，其中包括对某些特定社会政策的辩护，不过达尔文却意识到，马尔萨斯的研究可以有助于解决他自己当时所关注的问题。
意识到有机体繁殖出的后代会超过环境所能承载的数量，达尔文最终发现了他自己所说的“生存竞争”。也就是说，并不是所有有机体都能在自己所处的环境中生存下来。达尔文意识到，如果自己在小猎犬号上那些年所观察到的变异影响了某个有机体的生存概率，那么结果将是具有不同变异的个体在生存和繁殖方面的成功率也会有所不同。
尽管达尔文使用的术语与我们现在不同，但此时他逐渐开始意识到，一个种群中可遗传的变异会与差分适合度（也就是不同的变异影响一个有机体的生存概率，或用达尔文的话来说，就是不同的变异会带来“生存竞争”）共同发挥作用，使这个种群随时间发生变化。有了这一点，很容易就可以更进一步，也就是说，如果时间足够长，由可遗传的变异所带来的变化经过缓慢累积，再加上生存竞争的共同作用，有机体就会发生巨大的变化，这些变化之大，是我们足以将这个种群划分为一个新的物种。
我们在前面提到过，这一过程就是达尔文后来所说的自然选择。同样地，这个术语潜在的意思十分直接明确。育种员一般会进行人工选择，也就是让某些具有人类所希望特征的有机体进行繁育，从而让后续种群发生巨大变化，与此类似，大自然中也存在自然选择的过程。然而，人工选择是一个目标导向的过程，在这个过程中，育种员试图确保某些特征会出现在后续代际中，而大自然中的选择过程则是一个自然过程，某些特征通过这样的机制可以更加频繁地出现在后续种群中。就像育种员进行的选择可以被恰当地称为人工选择一样，由自然过程产生的选择，也就是涉及可遗传的变异和差分适合度的选择，则可以被恰当地称为自然选择。
简言之，到了大约1840年，达尔文已经发现了一个自然的、机械论的、没有神明参与的过程，正是这个过程解释了有机体种群是如何发生巨大变化的，同时也解释了新物种是如何出现的。达尔文确信自己的发现是一个非常重大的发现。
然而……达尔文并没有发表这个重要观点，而是仅与几个信得过的朋友进行了分享。1844年，达尔文确实完成了一部将近200页的短篇（根据他自己的标准来看）著作来解释自己的核心观点，并对这些观点进行了论证，提供了有关证据。不过，达尔文并没打算将这份手稿出版，至少没有打算在自己有生之年出版。事实上，达尔文把手稿藏了起来，并附了一张纸条给他的妻子，让她在他意外去世的情况下一定要将手稿出版。
从达尔文第一次认识到通过自然选择而发生的演化的核心组成部分及其所发挥的作用，到最终把这些发现付诸出版，中间相隔了20年。在这段时间里，也就是19世纪40年代末和19世纪50年代的大部分时间，达尔文一直在不间断地进行研究（达尔文一直在工作，直到去世的那一天还在进行课题研究）。这段时间的研究成果，大部分为达尔文后来出版的著作做出了重要贡献，其中最值得注意的是，这些研究使达尔文获得了大量经验数据，以支撑他关于演化的著作。
简言之，当达尔文最终打算发表他的重大发现时，他已经可以拿出大量数据来支撑自己的观点了，也正是这些数量众多的数据让达尔文显得与众不同。其他人，其中最著名的就是华莱士，他们可能也独立发现了我们所说的可遗传的变异和差分适合度，但是达尔文不仅有这些核心内容，还有支持这些内容的数据。
华莱士观点的发展历程
19世纪40年代末，当达尔文忙于各种课题时，华莱士开始了他的第一次航行，他后来进行了多次这样的航行，从很多方面来看，这些航行都与达尔文随小猎犬号进行的航行类似。不过，达尔文与华莱士之间有着显著差异。华莱士不像达尔文那样背靠殷实且有影响力的家族，他也没有足够的社会关系来让自己进入大学接受教育，其实就家庭背景而言，华莱士本也不可能负担得起大学学费。与达尔文不同，华莱士必须努力维持生计，他生活的主要来源就是靠把收集到的标本寄回英国，出售给富有的收藏家。
除了不像达尔文那样拥有诸多优渥的条件之外，华莱士的运气也不太好。举个例子，在航行了4年后，华莱士已经在笔记本上写满了观察笔记，并收集了各种标本，然而在返回英国途中，他所乘坐的船却起火沉没了，一起沉没的还有他的大部分标本（除了之前已经寄回去的部分）和已经记录了大量数据的笔记本。
然而，华莱士并没有就此放弃。就像达尔文一样，华莱士为在这次航行中所观察到的有机体中种类繁多的变异而感到震惊，特别是其中有些生物体，根据当时广为接受的观点，本应该具有统一的本质特征。与先前的达尔文一样，此时华莱士开始认为有机体种群会随时间的推移而发生巨大的变化，而且新物种可能会出现。
与早些年达尔文的情况一样，此时华莱士并不能解释这些变化是如何发生的，或者新物种是如何出现的。不过，他已经笃信新物种确实会出现，因此他在1855年发表了一篇短论文来阐述这个观点。事实上，同样与早些年达尔文的情况一样，此时华莱士只是找到了拼图的第一块拼板，发现了可遗传的变异从某种意义上说是很重要的。
根据华莱士的记录，他在1858年年初发现了第二个核心因素，当时华莱士因感染疟疾而高烧，持续多日卧床不起。华莱士说在发烧时他突然想到“生存竞争”（主要是指差分适合度），加上自己已经注意到的变异，就可以对种群随时间的变化给出一个自然解释了。而且，像达尔文一样，华莱士意识到这个机制可以解释新物种是如何出现的。
高烧消退后，华莱士很快写了一篇短文（大约20页）来解释其核心观点。机缘巧合之下，华莱士将这篇短文寄给了达尔文。我说机缘巧合，是因为华莱士不可能知道达尔文也有类似观点，也不可能知道达尔文会认同这些观点，更不可能知道达尔文早在20年前就已经开始持有这些观点了。
华莱士把论文寄给达尔文，主要是因为达尔文的社会关系。回忆一下，华莱士和达尔文的社交圈截然不同。达尔文与英国科学界中最著名的人物都有着密切联系，而华莱士则没有这些关系。因此，在论文前面所附的信函里，华莱士询问达尔文是否可以将这篇论文转交给那些著名人物。
收到华莱士的论文后，达尔文的反应至少可以说是很苦恼的。华莱士的论文题目是《论变种无限地偏离原始类型的趋势》，这已经透露了很多因素。在这篇短论文里，华莱士很好地总结了通过自然选择而发生的演化背后的两个核心因素。关于可遗传的变异，华莱士认为种群可以有与种群祖先无限偏离的变异。至于第二个核心因素，也就是我们所说的差分适合度，华莱士的用词甚至与达尔文相同，也就是说，华莱士独立自发地将其描述为“生存竞争”。简言之，达尔文和华莱士的核心观点分别由达尔文早些年未发表的著作和华莱士的这篇文章阐述出来，两者特别相近，几乎无法区分。
此时的情形有些微妙，特别是对达尔文来说。达尔文肯定是先于华莱士得出这些核心观点的，但他没有为发表任何内容做准备。相比之下，华莱士显然打算要将论文发表，而且越快越好。长话短说，到了1858年年末，这种微妙的情形多少得到了些许改善。此时，经过达尔文一些朋友的安排，华莱士的论文和达尔文1844年的手稿以及他新准备的一篇观点总述，共同在伦敦一个科学协会的会议上发表了。这个结果也多少算是皆大欢喜。1858年的这次会议是首次公开提出演化论的核心观点。
然而，华莱士和达尔文在1858年所进行的这次核心观点的发表并没有产生什么影响，几乎没有引发公众讨论。不久之后，达尔文决定对这些核心观点再做一次扩展介绍和解释，随后形成了他命名为《论通过自然选择的物种起源》的著作。
达尔文的《物种起源》
如前所述，达尔文和华莱士在1858年发表了演化论的核心观点后，达尔文开始着手准备一部适合出版的书稿。这部书稿日后成为非常有影响力的著作，这一小节的主要目标就是对这部著作进行简要概述。
在过去10年的不同时期，达尔文一直在准备一个详细的、学术性的、极为彻底的阐述来呈现自己的核心观点，其中包含可以支撑这些观点的经验数据和通过几十年研究所积累的图片。这部有时被达尔文称为“巨著”的书稿已达数百页，但还远没有完成。达尔文很明智地选择了一种新的方法来介绍自己的观点，这种新方法更加简单易懂，因而目标受众也更为广泛。这部著作在1859年年末完成并出版，题目为《论通过自然选择的物种起源》（现在这部著作的标准名称是《物种起源》，有时也简称为《起源》）。
要清楚地表述一个理论是一回事，就像华莱士在1858年的20页论文中所做的，而解释论证一个理论并提出令人信服的论据则是另一回事。在我看来，《物种起源》与我们在前面几章中讨论过的牛顿的《原理》一样，都是十分重要的著作。在《原理》中，牛顿循序渐进、逐步深入地展示了支持他的核心观点的论据，因此，当你读完《原理》时，你就已经感受到了这些新观点令人惊叹的解释能力。达尔文的《物种起源》也是如此。在这本书的最后一章，达尔文把这本书描述为“一个漫长的论证过程”，而在这个论证过程中，达尔文像牛顿一样，逐步深入、小心谨慎地提出了其核心观点，这些做法的效果与牛顿的做法相似，也就是当你读完这本书时，就应该已经感受到了达尔文这些新观点令人印象深刻的解释能力。
在构成《物种起源》的14章中，前4章包含了我们前面所关注的核心观点。在第1章“家养状况下的变异”中，达尔文关注的是几乎不存在任何争议的人工选择，也就是通过选择性繁殖，刻意在家养动物上培育某些特征。在这一章里，达尔文通过广为人知的例子强调了在家养动物中，变异之广泛令人惊讶，而且人工选择所能带来的变异几乎是无穷无尽的。
第2章“自然状况下的变异”，表明了在自然界的动植物种群中存在大量可遗传的变异，数量之多令人惊叹。与在其他地方一样，在这里，达尔文利用他数十年间积累的观察结果和笔记，表明了自然界中变异的数量之多。
在题为“生存斗争”的第3章中，达尔文重点关注了我们所说的差分适合度。这里的推理和证据同样令人信服。因此，到了第3章，达尔文已经令人叹服地论证了，在典型种群中，我们既可以找到多种可遗传的变异，又可以发现差分适合度，并提供了相关支持证据。
我们在本章前面的篇幅中提到过，不管什么时候，只要有了前面提到的这两个基本因素，种群就一定会随时间发生变化。在第4章“自然选择”中，达尔文明确了这一点。为了达到这一目的，他主要是把自然选择和第1章中讨论的人工选择进行了明确对比。也就是说，就像人工选择会在家养动物中造成大量变化，我们也应该预计到自然选择会让野生有机体种群产生大量变化。同样根据自己的经验和数据，达尔文认为对于我们在野生有机体中看到的各种关联，这种解释比其他任何解释都更令人信服。
简言之，到第4章结尾时，达尔文已经令人信服地表明，自然选择肯定会发生，自然选择的效果会与人工选择相似，也就是产生可以无限偏离其祖先的有机体。这部著作的剩余部分涉及许多不同的话题，比如对这一理论的反对意见、地球年龄问题、是否已有足够长的地质时间让小变化累积形成我们现在所看到的种类繁多的有机体，以及化石记录的不完整性问题，等等。
就像前面强调过的，华莱士和达尔文的核心观点与当时一些根深蒂固的观念相矛盾。科学界需要像《物种起源》这样的一部著作来说服人们，让大家知道这些长期以来广受认可的观点是错误的。达尔文凭借丰富的经验和积累的大量数据，才完成了这样的一部著作。
《物种起源》的接受情况
《物种起源》出版后异常畅销，达尔文有生之年就看到了这本书再版6次，每次再版都有数次印刷。除此之外，这部著作也被翻译成英语之外的多种语言，很快就出名了。
然而，在19世纪接下来的时间里，以及从某种程度上说一直到20世纪头10年，达尔文的核心观点只有一部分得到了认可。达尔文认为演化会发生，也就是有机体种群会随时间发生变化以及新物种会出现，这些都得到了认可。这本身就是一个巨大成就，因为在达尔文所处的年代及其之前的时代，普遍的观点是物种不会发生变化，新的物种也不会出现。
达尔文和华莱士关于“自然选择是演化得以发生的机制”的观点，在19世纪下半叶一直都没有得到广泛认可，这可能让人感到意外。后来，达尔文和华莱士的这个观点被证明是完全正确的，也就是，自然选择是演化背后的主要推动力量。关于为什么在19世纪下半叶会出现这种情况，如果要进行完整论述，那就远远超出了本章的范围。我们只需要知道其中部分原因与缺乏对遗传方式的理解有关，还有部分原因是与广为人们所接受的拉马克演化观点有关（粗略地说，这个观点认为一个有机体在生命周期中所获得的特征可以传递下去），等等。与我们在本书中一贯的做法相同，如果你想对此有进一步的了解，在书后注释中可以找到一些建议。
最终，一系列新发现证明，达尔文和华莱士从一开始就是正确的。在这些新发现中，比较重要的包括孟德尔豌豆杂交实验，这些实验强有力地表明，可遗传的特征并不是通过在后续代际上的融合而遗传的，而是通过某种遗传“单元”（这种单元就是后来所说的基因）传递给后续代际的；包括在1930年发表的一个重要证据表明，与广为接受的观点相反，孟德尔关于遗传单元的发现，与达尔文和华莱士认为“自然选择是演化背后的核心机制”的观点完全一致；包括在20世纪50年代对脱氧核糖核酸（DNA）结构的发现，以及后续对脱氧核糖核酸在基因遗传中作用的进一步发现，等等。现在，“自然选择是演化背后的核心因素”以及“这个过程持续了漫长的一段时间，并最终造成了我们今天看到的物种多样性”等观点，都已经得到了广泛理解。
结语
在过去150年间，我们对人类起源和生命起源的认知突飞猛进，无论怎么描述都不过分。这是一个伟大的时代。在本章中，我们主要关注了一些相对直接明确、不存在争议的话题，尤其是演化论的基本内容，以及达尔文和华莱士发现自然选择作用的历史过程。众所周知，演化论带来了一些难以理解且具有争议的命题，这些命题相对来说更具哲学性和概念性。在第30章中，我们将对其中的一些难题进行探讨。
第30章 对演化的思考
在第29章中，我们所关注的是相对没有争议的话题，主要是演化论的基本内容，以及达尔文和华莱士各自获得发现的过程。在达尔文和华莱士的著作面世后的大约150年间，演化论的基本框架已得到了充分证实。毫无疑问，与地球上现存的其他生命一样，我们也经历了一个漫长的演化过程才有了今天的样子。这一认识对许多命题都产生了影响，说得委婉些，这些命题都很敏感——对一个来说是宗教问题，对另一个人来说是伦理问题，等等。
演化的潜在影响范围广阔，涉及诸多话题，因此要在一章的篇幅里做到面面俱到是不现实的。我计划将本章分为三个部分：第一部分关注演化对宗教观点产生的影响；第二部分关注演化对道德和伦理学的影响；第三部分将探讨一些实证研究，这些研究揭示了我们一些最基本行为可能的演化优势和起源。
鉴于本章篇幅较长，每一节都是相互独立的，也就是说，在读其中某一节的时候并不需要熟悉其他节的内容。根据自己的兴趣，你可以关注全部三个话题，也可以选取其中一两个来阅读。我们首先来看看我们对演化的理解对通常的宗教观点有哪些影响。
对宗教的影响
演化是否给任何对某种神明的宗教信仰留有空间？这个问题备受关注，近些年来尤为如此。有一派学者认为，简单来说，整个自然科学，特别是演化，都已经表明，任何关于造物主上帝的传统观点，也就是一个参与并影响宇宙日常运转的上帝，任何关于“人类在宇宙中占据一个特别位置，并且宇宙依照某种目标运转”的传统观点，就算不是完全错误的，至少也是多余的。与此形成对比的是，另一部分学者认为，可以在全盘接受达尔文演化论和自然科学的同时，仍然保留对上帝的信仰，这里的上帝以某些有意义的方式参与宇宙运转，宇宙仍然有一个目标，而人类在宇宙中至少从某种意义上来说是特别的。在这一节，我的目标是大致介绍双方对这一命题的观点。说到底，双方争论的核心问题是：如果严肃对待演化论，是否可以继续为西方世界关于上帝的传统观念留有空间？
丹尼特、道金斯、温伯格等学者：“不能”
许多著名学者，包括物理学家、生物学家、科学哲学家等，都认为对前一段结尾的那个问题，答案很明确，是“不能”。这些学者包括丹尼尔·丹尼特、理查德·道金斯、爱德华·威尔逊和史蒂文·温伯格等。
对于这些学者，我们最好的实证理论，特别是演化论，并没有给西方世界关于上帝的传统观点或类似的观点留有空间。举个例子，思考以下这个观点：“造物主上帝根据某种详细的蓝图对宇宙进行了规划，在这个过程中重点关注了生命体的发展，特别是人类的发展，然后实施了这个规划”。这样一个有关宇宙和宇宙中生命体蓝图一般的规划，与我们已讨论过的生命演化的起源是直接相悖的。因此，认为造物主上帝对宇宙和宇宙中生命体有类似于发展蓝图般规划的观点，与现代科学特别是演化论完全不一致。
同样地，认为上帝并不是实施了某种详细蓝图，而只是在物种发展的过程中扮演了某种极为简单的角色，也是不能接受的。经常可以听到有人说，只要接受了“上帝只是偶尔干涉一下自然演化过程”的观点，我们就可以在全盘接受演化的同时，认为上帝在生命体的发展中也发挥了重要作用。这其中的核心想法是上帝有时会插手演化过程，让演化过程朝着某个特定方向发展，比如，朝着确保人类会出现的方向发展。
这一派学者认为，上述观点的问题是全盘接受演化论需要全盘接受演化的核心观点。思考一下自然选择的核心观点。“自然选择”里的“自然”是其核心，因此，全盘接受演化论就需要接受自然选择是一个自然过程，不允许任何超自然力量或超自然影响的存在。如果认为上帝可以插手并改变这个过程，那么这个过程就不再是自然选择了，而是超自然选择。
更概括地说，常见的上帝概念是说上帝会干涉并影响日常生活中的事件，比如通过回应祈祷的方式，但如果认为自然科学是自然过程，那么这两者就不能同时存在了。17世纪以来的科学已经充分证明宇宙是按照自然原理向前发展的，而且正如我们在前面提到过的，过去150年间演化论领域的发展表明，生命体同样按照自然原理向前发展。因此，全盘接受自然科学给出的解释，以及现代演化论对生命的解释，就没有给一个会干涉并影响生命体日常生活事件发展进程的上帝留有空间。自然科学诞生于公元前600年左右，自那时起，自然科学就有一个核心概念，那就是世界按照自然原理向前发展。因此，接受超自然的影响既与自然科学最重要的特征不相符，也与通过自然选择而发生的演化的最重要特征不相符。
根据前面这些讨论可以推论出“人类很特别”的观点，不管从哪个角度来理解“特别”，都与演化论的解释不相符。根据演化论的解释，人类只是目前现存的上百万物种之一，然而正如我们在第29章中讨论过的，从任何意义上来说，人类或人类特征都并不比其他生物的特征“更高级”、更好或更特别。就拿尘螨来说，尘螨的特征使其可以在死皮碎屑上长时间生存。简言之，接受演化论的解释就要求我们放弃“人类很特别”这个在西方传统宗教中常见的信仰。
总结一下，我们在前面对部分学者的观点进行了讨论，这些学者认为演化论为已经发展了一段时间的构想提供了最后一块重要拼板。具体来说，演化论为最后一种以前看似需要用超自然解释的现象提供了自然解释，也就是说，演化论为我们在生物界所发现的复杂性提供了一个完全自然的机制。在这一点上，在一个科学得到充分发展并且尊重科学的世界观里，西方世界关于上帝的传统观点或者关于宇宙有一个宏伟目标的观点，就已经没有了立足之地。
这些学者同时强调，我们在这里所关心的问题——宇宙起源、宇宙中事件如何发展和生命体的发展等问题，都是经验性问题。作为经验性问题，我们必须利用经验证据和有经验证据支撑的理论，来决定用什么样的观点看待这些问题才最合理。如果经验证据和我们最好的经验理论表明不可能存在西方世界传统观念中的上帝，那么这样的上帝就是不存在的。我们必须接受这一点，然后继续往前走。
霍特、过程哲学和过程神学
前面一小节的论证过程似乎非常有说服力。不过，有些学者认为，可以本着尊重科学的精神全盘接受整个自然科学，特别是演化论，并且仍然相信有一个上帝，至少从某种意义上说，它具有某些西方宗教所赋予的重要特征。这一小节的主要目的是对一位学者的此类观点进行概述。这位学者近些年来对这一观点进行了最为全面的阐述。
约翰·霍特是一位现代神学家，非常熟悉演化论，愿意承认演化论的一般正确性。对前面两小节中讨论过的很多观点，霍特都表示赞同。举个例子，霍特同意自然科学和自然选择的“自然”部分是核心。霍特认为，如果一个人要全盘接受自然科学和自然选择的“自然”部分，就必须接受现代科学特别是演化论并没有给一个干涉演化过程或直接干涉宇宙自然运转的上帝留有空间。
同样地，霍特也同意现代科学和演化论没有给“宇宙按照一个详细的蓝图般规划来发展”的观点留有空间。他也同意，不能把人类看作像西方传统宗教观点所认为的那样特殊的存在，特别是，不能把人类当作演化过程有意为之的产物。
简言之，霍特当然认为现代科学，尤其是演化论，对宗教观点有实质性影响。他认为，现代科学和演化论都要求对过去几百年间形成的上帝概念发生实质性的改变。不过，霍特认为，由于我们严肃对待演化论而必须发生的改变，都是积极的改变。他认为，认真对待演化所产生的影响，会带来一个新的上帝概念，这个概念优于此前在西方世界里存在过的所有上帝概念。因此，霍特说它是“达尔文带给神学的礼物”。霍特的观点细致入微，我必须指出，接下来我只是对这些观点的某些方面进行概述。
首先，霍特认为，放弃“上帝作为造物主，根据一张详细蓝图，在很久以前就创造了一个完整（或接近完整）的宇宙”的传统概念，是一个很明智的选择。要理解霍特在这里的逻辑，请思考下面这个类比。假设我要建造一个东西，为了便于讨论，暂时假设我要在屋后的露台上建造一个小水池，而且用天然的石头，水池中心可能还有一个很漂亮的喷泉。我首先有了一张设计图，然后收集原材料，最后用几天或几周时间来建好水池。一旦我把水池建好，接下来还有什么要做的？我和妻子大概会很喜欢这个水池，可能一开始特别喜欢，但是后来，一年又一年过去了，新奇感渐渐消失，可能就没那么喜欢了。我们可能会在水池里养些金鱼或其他类似的小动物，还会时不时地根据需要更换养在水池里的小动物。不过总的来说，对于这样的创造，也就是在开始之后很快就完全完成的创造，一旦完成，我这个创造者也就没有太多可做的工作了。
对西方宗教信徒来说，前面描述的这种创造过程是非常常见的。举个例子，最近的民意调查显示，美国人中将近半数认为上帝对宇宙的创造早在1万年前就已经开始，而且在开始的时候实际上就已经完成了。如果有人问，最初的创造完成之后，世界发生了什么？一个普遍的观点是，最初的创造完成后，世界就变成了一个试验场，人们在这里证明自己值得得到救赎。
霍特并不是这样描述的，但可以感觉到，他认为这样的一个上帝，在开始创造宇宙之后不久就完成了所有工作，并把接下来的时间都花在了把世界作为一个试验场上，这只是一个并不那么有趣的上帝或造物的概念。一开始，上帝创造并终结了宇宙，然后在一个又一个世纪里，相同的事情不断地在宇宙中发生。人们出生，接受测试，最后通过或没有通过测试，然后相同的过程一遍又一遍地发生。这不是一个有趣的关于上帝，或者说关于造物，又或者说关于世界的整体目标的概念。我认为，当霍特说达尔文为神学带来了礼物时，前面的判断就是出现在他脑中的想法之一。霍特认为，达尔文迫使神学家重新思考这个有关上帝、造物和宇宙目的的大问题。
为了替换这个传统的按照蓝图造物的上帝概念，霍特构建了一个非常不同的上帝和一个非常不同的造物过程。他认为自己所构建的上帝和造物过程不仅与现代科学相一致，而且更有意思，也能更