生物世界的數學遊戲
作者：Ian Stewart 譯者：蔡信行 出版年月：2000 年 12 月 出版地：台北 出版社：天下遠見出版股份有限公司 導讀： 生命究竟有多特別? 許多人問這樣的問題，無數的科學家及哲學家試著找出 答案，但無人能給出大家都能滿意與接受的解答。本書試著從”生物數學”的角度， 藉由探討形態之謎，來提供另一個思考的方向。 花辦的數目為什麼只有特定幾種? 鳥為何成群結對? 駱駝走路時四隻腳的 先後順序是什麼模式? 神仙魚的美麗條紋， 向日葵的交錯螺線………， 除了 DNA，生物世界裡到底還暗藏了那些玄機? 本書要談的就是數字與大自然的完 美結合，以及生命中呈現的數學秩序。本書作者是全球頂尖的通俗數學作家，在 揭示形態數學的同時，也預測二十一世紀是生物數學這門新科學的世紀。 本書共分十二章： (1) 生命方程式：探討基因背後更深奧的機制，瞭解生命運作的模式。 (2) 生物世界的模式：探討生物形態改變背後的數學，複雜形態可能只是重 複簡單規則的結果。 (3) DNA 的幾何：雙螺旋結構，簡單的數學模式，卻扮演形成生命的重要 角色。 (4) 細胞的數學之舞：基因到底控制的多少生物的行為? 宇宙定律的規範。 (5) 演化，混沌與複雜：突變與天擇；前者使地球上的生命得以探索演化的 相空間；而後者則使可能性的數目減少，使演化不必花所有的時間在死 胡同裡繞來繞去，或是一直重回那些沒有甚麼樂趣的地方。 (6) 費布納西的花朵，碎形的莖枝：形態之謎，碎形的運作模式。 (7) 蝴蝶，斑紋與動力學：動物的模式與形態，產生不同形態的演算法。(8) 孔雀的偏好：性擇與天擇，對稱美學與基因。 (9) 動物的步調：週期模式，動物生理學或是神經線路的自然結果。 (10) 群鳥之歌：個體之間的互動，鳥兒不知道自己必須成群結隊，這種群聚 行為產生自個體之間的互動，並非是預設的一種共同目標。 (11) 珊瑚礁爭奪戰：生態系數學模型。我們必須確實瞭解生態系，而不只是 誇大的尊敬生態系；在瞭解的同時，也必須發展出一整套新穎的，經常 是非正統的數學工具。 (12) 追尋生命的另一個奧秘：深藏的原理；我們需要更加瞭解如何運用這些 原理，還需要擴展數學可以處理的系統範圍。 作者經由上列主題的說明，探討生物形態與基因及環境互動的關係。必須強 調的是，長期以來， 生物學家甚至是社會大眾相信遺傳基因決定生命的特質與 未來的發展，DNA 上貯存所有的資訊，只要我們能解開 DNA 的所有奧秘，人類 就能掌握生命，甚至拌演上帝的角色。但真是如此嗎? 生命與外在環境的互動， 可能更重要。每當你/妳看見一個生物做了某種有趣的行為，你/妳都應該去分辨 那個行為有多少是來自基因? 又有多少只是因為這生物生存在物理宇宙中，而受 到宇宙定律的規範。例如鳥兒成群飛翔，鳥兒不知到自己必須成群結隊，這種群 聚行為產生自個體之間的互動，並非是預設的一種共同目標，也沒有隱藏在其基 因中。 另一個值得關注的主題是生物的形態，基因中貯存的遺傳訊息實際上是遠少 於生命所顯示的形態的。所以問題是，如何能以如此少的訊息來表現如此多樣的 特徵? 即使考慮環境的影響，亦不足以解釋。因此另一個角度的思考：基因所貯 存的訊息可能不是生命的特徵，而是如何產生特徵的規則。碎形的研究已經顯示， 重覆簡單的規則會產生複雜的特徵；如此的理解，或許提供科學家從事生物科技 研究時的另一個思考方向。生命的最終形態不可能事先預知，必須等到事情發生， 才能知道真正的結果。如同一場球賽，不管賽前如何分析，過去有多少資料佐證， 我們都無法事前預測結果；什麼時候才知道結果? 只有比賽結束，結果才會出現。 【呂世伊】
