取自http://songshuhui.net/archives/74604
一.直覺與反直覺
直覺（intuitive）和反直覺（counterintuitive）是科學討論在描述一個科學理論或者發現的時候，經常使用的二分法。這個叫法本身並不那麼科學和嚴謹，但是其中的意味卻是無限深長的。
既然不嚴謹，我也不去定義它，只看範例：
最簡單清楚的直覺理論，在古希臘科學有很多範例。比如“剛性物體排開的水量等於它的體積”。比如歐幾里得平面幾何中的公設和簡單定理。“凡直角都相等”，“兩點之間直線最短”，初學幾何的人，都會想這不是廢話嗎。等到用這些廢話為基礎武器，逐步分解，證明了其他復雜得可怕的理論，我們才知道廢話的精闢之處。這就是直覺理論最原始的特徵：不言而喻。然而，即使在這種萌芽時代的智慧中，也埋下了“反直覺”理論的種子，那就是僅僅“篡改”了一條歐幾里得公設，就闖出一片新天地的羅氏幾何。
【圖片出處：medicobsantiago.obolog.com】
牛頓第三定律是另一個直覺理論的例子：作用力必然導致反作用力。這看起來也是不言而喻的廢話。但牛頓第一定律就不是了：“物體將保持它的運動狀態，直到外力改變它”。這是一個相對原始的反直覺理論。在今天，初中物理課修完的同學也許會不同意這是反直覺的。但是在牛頓的年代，這卻是徹頭徹尾的反直覺。無數牛頓之前的大學者，都理所當然地認為物體要保持運動，必須不斷注入外力。這才是費勁力氣保持各種物體運動的古代人類的“直覺”。另一個直覺對陣反直覺的著名例子是伽利略對陣亞里斯多德（我不叫它“比薩斜塔實驗”，是因為這個傳說本身是有誤的。但是雙方的論點是明確無誤的）。“更重的物體下落更快”，這樣既簡單又錯誤的直覺，連亞里斯多德這樣的智者都不能免俗。可以保證，即使在21世紀的今天，一個純文盲多半仍然會有這樣的直覺。
直覺與反直覺是相對的，也是可以培養的。經過一定科學訓練的人（比如說讀完初中物理），他的直覺會超越兩足動物的局限，隨著訓練的程度達到新的精確度，比如說把牛一定律變成他的直覺。但一個人具體的生活年代和環境，並不反映他應有的直覺水平，或者他的直覺正確程度。比如我95歲的奶奶（文盲），直到今天仍然不同意我說的地球圍著太陽轉。比如美國仍然有20%以上的人認為地球生命歷史不超過4000年。
十八、十九世紀是直覺型科學理論達到頂峰的年代。能量守恆定律（在不久以後就將被進階的“反直覺”理論給河蟹了），熱力學第二定律（“一個房間不花力氣整理只能越來越亂”），在它們剛剛被提出的年代，文盲仍然會認為是反直覺的，受過良好科學訓練但非專業的頭腦，一聽到就知道是正確的。而真正的前沿研究者則是醍醐灌頂：“這麼簡單明白，怎麼我就沒有歸納出來呢？”非常精彩，非常輝煌，但在物理學上，一般人類直覺能夠企及的高度也就到此為止了。接下來的愛因斯坦、海森堡、薛定諤，一個比一個猖狂地反直覺。相對論剛剛提出的時候，不要說普通人，就是頂尖物理學家，也認為愛因斯坦簡直是在說胡話。對今天世界上99%的人來說，相對論和量子物理仍然是胡話。然而我們現在都知道，他們是正確的。因為廣島真的被炸掉了，我們車上裝的GPS也真的用上了相對論校正。
“反直覺”的優勢在現代物理學中很清楚。能夠以普通人類直覺發現的真理，基本都被發現了。剩下的真理必然都很古怪難以接受。在這樣的高度還去依靠直覺，多半都要犯錯誤。比如愛因斯坦的“上帝不擲骰子”，聽起來很美好很莊嚴，結果證明錯誤。同樣是老愛的堅信宇宙密度常數嚴格等於1，宇宙會無限震盪，聽起來很和諧很完滿，從現在的證據看來，也是錯得離譜。即使是無數物理學家（再一次包括老愛）追求的聖杯：統一場理論，也是一個高級的直覺型假說，前景仍然不妙。總之在現代物理學中，尋求反直覺的答案，克服直覺障礙去接受和欣賞反直覺的理論，反而被養成了研究者的本能。看看霍金有多少胡話（姑且不說他的胡話站得住腳不），以及被學界和起哄界怎樣異口同聲地熱捧。
然而在生物學中，直覺與反直覺的力量對比就完全是另一回事了。
達爾文的進化論，是生物學中開天闢地的反直覺理論。在著名的鐘錶匠辯論中，神創論者洋洋得意的雄辯（Paley主教：“我們看見地上有一個精緻的懷錶，自然能肯定某處一定有一個鐘錶匠！”），首先是一個蹩腳的比喻，然後不過是一個粗淺短視的人類直覺。如果放到現代物理學那種氣氛中來看，連認真駁斥的價值都沒有。然而這種直覺式的大腦當機，卻能跟進化論翻翻滾滾地斗上一百多年。直到今天，仍然妨礙大眾在生物學上入門，仍然堂而皇之披上科學的外衣來反科學，仍然有少數嚴肅的學者在掉進相同的直覺陷阱（Fred Hoyle，天文學家和數學家：“生命起源於地球的概率就像大風吹過機械垃圾場組裝出一架波音747的概率”。這句話被各種神棍肆無忌憚地篡改，主語直接變成了“進化論”。實際上Hoyle並不反對進化論原則，只是在概率計算上有異議，從而認為地球生命必然有地外來源，才有時間來滿足他的概率計算結果。他的領域是生命起源）。這篇文章的主題不是跟他們叫板，所以這裡先暫且不提，後文再加討論。
並不是說，科學家就不會被直覺蒙蔽。前面曾提到，反直覺天才如愛因斯坦，也曾連挖三個直覺的大坑。只是在生物學中，直覺理論的頑固性來得特別的強，而對反直覺理論的接受來得特別的艱難，不管大眾和專業領域都是如此。進化論就曾有直覺與反直覺的爭論，即是用進廢退學說和自然選擇學說。在那個對遺傳的物質細節一無所知的年代，用進廢退理論的描述來得如此自然。“長頸鹿需要吃高處的葉子，伸著伸著脖子就變長了”，直到我上小學《自然》的時候，我的老師仍然是這麼講的！近兩百年之後都還是這樣，可想而知達爾文主義在初生年代的四面楚歌。話說回來，即使艱深繁雜如生物學，仍然是科學。科學的偉大就在於在科學的競技場中，我們可以肯定真理必勝，即使前面被拍倒一百次，走上一千個曲折。人生中其他的事情，不管是政治、感情、事業還是道德正義，我們都不能打這樣的包票。這也是科學對我的終極吸引力。
這篇文章要介紹的化學滲透理論，就被譽為二十世紀最偉大的“反直覺”生物學發現，雖然它並不為公眾熟知。這裡所說的直覺，並非一般常識，已經是二十世紀生物學家和化學家中非常精深的理論直覺了。然而當直覺走入死胡同時，一個“怪異”程度不下於相對論或者進化論的新理論蹦了出來。它在初期所受到的不公正待遇，以及它最後的輝煌成功，都是可以相提並論的。
【化學滲透簡單 模型，圖片出處：http://www.ib. bioninja.com.au】
一.直覺與反直覺
直覺（intuitive）和反直覺（counterintuitive）是科學討論在描述一個科學理論或者發現的時候，經常使用的二分法。這個叫法本身並不那麼科學和嚴謹，但是其中的意味卻是無限深長的。
既然不嚴謹，我也不去定義它，只看範例：
最簡單清楚的直覺理論，在古希臘科學有很多範例。比如“剛性物體排開的水量等於它的體積”。比如歐幾里得平面幾何中的公設和簡單定理。“凡直角都相等”，“兩點之間直線最短”，初學幾何的人，都會想這不是廢話嗎。等到用這些廢話為基礎武器，逐步分解，證明了其他復雜得可怕的理論，我們才知道廢話的精闢之處。這就是直覺理論最原始的特徵：不言而喻。然而，即使在這種萌芽時代的智慧中，也埋下了“反直覺”理論的種子，那就是僅僅“篡改”了一條歐幾里得公設，就闖出一片新天地的羅氏幾何。
【圖片出處：medicobsantiago.obolog.com】
牛頓第三定律是另一個直覺理論的例子：作用力必然導致反作用力。這看起來也是不言而喻的廢話。但牛頓第一定律就不是了：“物體將保持它的運動狀態，直到外力改變它”。這是一個相對原始的反直覺理論。在今天，初中物理課修完的同學也許會不同意這是反直覺的。但是在牛頓的年代，這卻是徹頭徹尾的反直覺。無數牛頓之前的大學者，都理所當然地認為物體要保持運動，必須不斷注入外力。這才是費勁力氣保持各種物體運動的古代人類的“直覺”。另一個直覺對陣反直覺的著名例子是伽利略對陣亞里斯多德（我不叫它“比薩斜塔實驗”，是因為這個傳說本身是有誤的。但是雙方的論點是明確無誤的）。“更重的物體下落更快”，這樣既簡單又錯誤的直覺，連亞里斯多德這樣的智者都不能免俗。可以保證，即使在21世紀的今天，一個純文盲多半仍然會有這樣的直覺。
直覺與反直覺是相對的，也是可以培養的。經過一定科學訓練的人（比如說讀完初中物理），他的直覺會超越兩足動物的局限，隨著訓練的程度達到新的精確度，比如說把牛一定律變成他的直覺。但一個人具體的生活年代和環境，並不反映他應有的直覺水平，或者他的直覺正確程度。比如我95歲的奶奶（文盲），直到今天仍然不同意我說的地球圍著太陽轉。比如美國仍然有20%以上的人認為地球生命歷史不超過4000年。
十八、十九世紀是直覺型科學理論達到頂峰的年代。能量守恆定律（在不久以後就將被進階的“反直覺”理論給河蟹了），熱力學第二定律（“一個房間不花力氣整理只能越來越亂”），在它們剛剛被提出的年代，文盲仍然會認為是反直覺的，受過良好科學訓練但非專業的頭腦，一聽到就知道是正確的。而真正的前沿研究者則是醍醐灌頂：“這麼簡單明白，怎麼我就沒有歸納出來呢？”非常精彩，非常輝煌，但在物理學上，一般人類直覺能夠企及的高度也就到此為止了。接下來的愛因斯坦、海森堡、薛定諤，一個比一個猖狂地反直覺。相對論剛剛提出的時候，不要說普通人，就是頂尖物理學家，也認為愛因斯坦簡直是在說胡話。對今天世界上99%的人來說，相對論和量子物理仍然是胡話。然而我們現在都知道，他們是正確的。因為廣島真的被炸掉了，我們車上裝的GPS也真的用上了相對論校正。
“反直覺”的優勢在現代物理學中很清楚。能夠以普通人類直覺發現的真理，基本都被發現了。剩下的真理必然都很古怪難以接受。在這樣的高度還去依靠直覺，多半都要犯錯誤。比如愛因斯坦的“上帝不擲骰子”，聽起來很美好很莊嚴，結果證明錯誤。同樣是老愛的堅信宇宙密度常數嚴格等於1，宇宙會無限震盪，聽起來很和諧很完滿，從現在的證據看來，也是錯得離譜。即使是無數物理學家（再一次包括老愛）追求的聖杯：統一場理論，也是一個高級的直覺型假說，前景仍然不妙。總之在現代物理學中，尋求反直覺的答案，克服直覺障礙去接受和欣賞反直覺的理論，反而被養成了研究者的本能。看看霍金有多少胡話（姑且不說他的胡話站得住腳不），以及被學界和起哄界怎樣異口同聲地熱捧。
然而在生物學中，直覺與反直覺的力量對比就完全是另一回事了。
達爾文的進化論，是生物學中開天闢地的反直覺理論。在著名的鐘錶匠辯論中，神創論者洋洋得意的雄辯（Paley主教：“我們看見地上有一個精緻的懷錶，自然能肯定某處一定有一個鐘錶匠！”），首先是一個蹩腳的比喻，然後不過是一個粗淺短視的人類直覺。如果放到現代物理學那種氣氛中來看，連認真駁斥的價值都沒有。然而這種直覺式的大腦當機，卻能跟進化論翻翻滾滾地斗上一百多年。直到今天，仍然妨礙大眾在生物學上入門，仍然堂而皇之披上科學的外衣來反科學，仍然有少數嚴肅的學者在掉進相同的直覺陷阱（Fred Hoyle，天文學家和數學家：“生命起源於地球的概率就像大風吹過機械垃圾場組裝出一架波音747的概率”。這句話被各種神棍肆無忌憚地篡改，主語直接變成了“進化論”。實際上Hoyle並不反對進化論原則，只是在概率計算上有異議，從而認為地球生命必然有地外來源，才有時間來滿足他的概率計算結果。他的領域是生命起源）。這篇文章的主題不是跟他們叫板，所以這裡先暫且不提，後文再加討論。
並不是說，科學家就不會被直覺蒙蔽。前面曾提到，反直覺天才如愛因斯坦，也曾連挖三個直覺的大坑。只是在生物學中，直覺理論的頑固性來得特別的強，而對反直覺理論的接受來得特別的艱難，不管大眾和專業領域都是如此。進化論就曾有直覺與反直覺的爭論，即是用進廢退學說和自然選擇學說。在那個對遺傳的物質細節一無所知的年代，用進廢退理論的描述來得如此自然。“長頸鹿需要吃高處的葉子，伸著伸著脖子就變長了”，直到我上小學《自然》的時候，我的老師仍然是這麼講的！近兩百年之後都還是這樣，可想而知達爾文主義在初生年代的四面楚歌。話說回來，即使艱深繁雜如生物學，仍然是科學。科學的偉大就在於在科學的競技場中，我們可以肯定真理必勝，即使前面被拍倒一百次，走上一千個曲折。人生中其他的事情，不管是政治、感情、事業還是道德正義，我們都不能打這樣的包票。這也是科學對我的終極吸引力。
這篇文章要介紹的化學滲透理論，就被譽為二十世紀最偉大的“反直覺”生物學發現，雖然它並不為公眾熟知。這裡所說的直覺，並非一般常識，已經是二十世紀生物學家和化學家中非常精深的理論直覺了。然而當直覺走入死胡同時，一個“怪異”程度不下於相對論或者進化論的新理論蹦了出來。它在初期所受到的不公正待遇，以及它最後的輝煌成功，都是可以相提並論的。