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    第31節(jié):像沙堆一樣崩塌(1)

    大象為什么不長毛:方舟子破解科學(xué)謎題 作者:方舟子


    這個游戲出現(xiàn)的時間也許還要早得多,連大腸桿菌這么簡單的生物也能玩。有的大腸桿菌菌株分泌大腸桿菌素,這是一種毒素,能殺死其他大腸桿菌菌株(簡稱敏感菌)。但是有的大腸桿菌菌株發(fā)生了突變,對該毒素有抵抗能力(簡稱抗藥菌)。分泌毒素的菌株(簡稱毒素菌)本身對毒素有免疫力,但它們是通過讓細(xì)胞破裂的方式釋放毒素的,要犧牲掉一部分屬于自己菌株的細(xì)菌,還要耗費能量制造毒素,碰到抗藥菌就處于劣勢??顾幘峭ㄟ^改造一個原先用來吸收營養(yǎng)的受體來獲得抗藥能力的,影響了營養(yǎng)的吸收,與敏感菌相比又處于劣勢。2002年,斯坦福大學(xué)的研究人員通過計算機模擬發(fā)現(xiàn),在一定的條件下,這是一種“石頭—剪刀—布”的游戲:敏感菌通過最快速的增殖打敗抗藥菌,抗藥菌通過較快速的增殖打敗毒素菌,而毒素菌用毒素殺死敏感菌。2004年,耶魯大學(xué)的研究人員用老鼠做實驗,在老鼠腸道中分別接種這三種菌株,證實了理論預(yù)測。

    既然從大腸桿菌到蜥蜴都在玩“石頭—剪刀—布”游戲,這可能是一種普遍現(xiàn)象,可能許多種生物在生活的許多方面都在玩。人類的行為雖然復(fù)雜,但往往可以簡化成與雄蜥蜴的交配行為類似的三種策略:進(jìn)攻、防御和偷襲。進(jìn)攻常常能戰(zhàn)勝防御(所以有“進(jìn)攻是最好的防御”的說法),但是進(jìn)攻的時候也暴露出了弱點讓偷襲者有機可乘,而防御者就不容易讓偷襲者得逞,這樣就形成了“石頭—剪刀—布”的循環(huán)。我們?nèi)祟惓擞檬謩萃妗笆^—剪刀—布”游戲,也許在生活中也在不知不覺地進(jìn)行著類似的博弈。

    像沙堆一樣崩塌

    1988年夏天一個平常的早晨,在美國新罕布什爾州一所小學(xué)校舉行的一次學(xué)術(shù)會議上,來自加州大學(xué)洛杉磯分校的地球物理學(xué)家雅可夫?卡根(Yakov Kagan)做了一次關(guān)于地震研究的講座。因為與會的科學(xué)家多數(shù)并非地震專家,卡根介紹了一些地震學(xué)的基本知識,在告訴聽眾地震是如何難以捉摸、無法預(yù)測時,也談到已知的少數(shù)幾條地震規(guī)律之一:古騰堡—里克特定律。

    在上世紀(jì)50年代,加州理工學(xué)院的地震學(xué)家比諾?古騰堡(Beno Gutenberg)和查爾斯?里克特(Charles Richter)收集了發(fā)生在世界各地的幾千次地震的資料加以統(tǒng)計,試圖從中理出一些頭緒。比如說,地震震級發(fā)生的頻率是不是呈正態(tài)分布(出現(xiàn)一條兩頭少中間多的鐘形曲線)?也就是說,是否某個中間震級的地震最為多見,是典型震級?人的身高就屬于正態(tài)分布,中國成年男性的典型身高大約是1.7米,比它高或矮的人數(shù)都逐漸減少。但是,古騰堡和里克特未發(fā)現(xiàn)有典型震級,震級發(fā)生的頻率不是正態(tài)分布,但也不是毫無規(guī)律,而是震級越高,則發(fā)生的頻率越低。而且,它遵循一條簡單的原則——冪律:一次地震釋放的能量每增加一倍,發(fā)生的頻率就減少為四分之一。


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