荒謬的創意實驗─ 把螞蟻的腳弄斷:《像科學家一樣思考》選摘

2020-05-11 05:10

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科學家們都在實驗室裡對動物、植物做甚麼呢?(資料照,美聯社)

科學家們都在實驗室裡對動物、植物做甚麼呢?(資料照,美聯社)

把觀察研究變成實驗研究是我最愛的例子之一。三位歐洲的科學家於二〇〇六年發表了一篇論文。他們使用了科學文獻中盛行的冷靜且不帶偏見的書寫模式,但他們的標題則不然:〈螞蟻計步器:踩高蹺和踩在斷腿上〉。下了這樣的標題,你怎麼可能忍得住不讀下去呢?

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我在之後的章節會談到,螞蟻似乎具備邪惡的集體智慧,但實際上牠們沒有。每隻螞蟻都只是遵循簡單的行為規則。我們充滿偏見的人類認為其他有機體有智慧,這樣要如何想出這些規則是什麼呢?這之後有一個有趣的小故事。

現在,這三個科學家問了一個非常簡單的問題。螞蟻要回家,怎麼知道要走多遠?別忘記,對這些小腦袋的生物來說,方法一定要真的很簡單。

這些科學家考慮了兩個可能性。第一種是「能量假設」:螞蟻會一直繼續往回家方向走,能走多遠就走多遠,耗盡特定的能量儲存量。另一種是「計步器假設」:螞蟻會把走的步伐加起來。這些論文作者很快就否決能量假設,因為他們發現螞蟻無論是否扛著東西(扛東西會消耗較多的代謝能量),走回家的距離都一樣。那這樣只剩下加總步伐的計步器假設。「加總步伐」不代表螞蟻真的會計算步伐的數目,因為只有人類能計算超過六或七的數目,大部分動物根本完全不會計算。比較可能發生的反而是螞蟻每走一步,就會在體內累積或消耗一些分子,而那種化學物質消耗或累積到正確數量後,螞蟻就應該在家了。

小小螞蟻,團結力量大。(取自網路)
小小螞蟻,團結力量大。(資料照,取自網路)

但排除兩種假設其中之一並無法證明剩下的假設即為正確。假如其他科學家沒有想到的假設是正確的呢?正因如此,科學家設法在實驗上確認計步器假設。

他們的實驗驗證簡單巧妙。他們假設短腿的螞蟻走的距離不夠遠,沒辦法到家(牠們「達不到」目標),而長腿的螞蟻會走太遠(牠們會「超過」目標)。

但自然出現的長腿螞蟻和短腿螞蟻可能在許多方面都不一樣,不只是腿的長度而已。牠們可能分屬不同物種,可能年齡不同,甚至可能在生物群中扮演不同的角色。對科學家來說,必要作法反而是取樣來自同一個生物群裡的螞蟻,大小差不多,腿長相當,然後把某些螞蟻的腿縮短,某些拉長。

這要怎麼做到?首先先找體型大的螞蟻。例如長腳沙漠螞蟻,牠們居住在撒哈拉沙漠,身長超過一公分。再來你可以把螞蟻的腿折斷,縮短腿的長度。螞蟻就像其他節肢動物一樣,腿是分段的。你可以折下最外面的部分,把其他部分留在原位。這些論文作者把這些縮短的腿稱為「斷腿」。接下來,你可以用強力膠把小的短毛黏在螞蟻腿上。科學家為此使用了豬的鬃毛。這些作者稱這些拉長的腿為「高蹺」。你應該猜得到,這個巧妙的實驗設計讓論文聲名大噪。

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