第十三章 火星上真的有生命存在吗 ——创造演绎思维方法
1996年7月28日至8月2日，我去美国犹他州盐湖城，参加在一个叫做“雪鸟”(Snow Bird)的旅游胜地召开的国际第9届合成金属科学与技术学术会议。会后，我按计划到芝加哥、纽约、新泽西等地访问，参观那里的大学和科学研究机构，拜会我的一些老朋友，也看望了在美国留学的我的一些学生。
我于8月5日由盐湖城飞往芝加哥，住在我的学生徐鸿家里。8月6日、7日两天，我参观了伊利诺州立大学的化学系、生物系、图书情报学系和以英语作为第二语言教学的服务中心。我还受到该校主管国际交流的副校长的接见，讨论双边教育与学术交流问题，探讨了由该校派出专业教授到中国大学用英文授课的可能性。对此，我们双方都表现了极大的兴趣，愿意进行尝试。
连日的旅行、参观，使我感到有些疲乏。7日晚上7时，我打开电视机，目的是想放松一下。但是，令我感到十分惊讶的是，一条爆炸性的新闻使我本来已疲惫的神经重新又兴奋了起来。这条新闻是由美国航空航天局约翰逊空间中心的地球化学家戴维·麦凯为首的科学家小组宣布的，他们从来自火星的一块岩石中发现了有化石状的生命遗迹。这是他们“用最新的科学技术方法，经过两年多时间艰苦探索的结果。这些科学家工作细致，思考问题慎重，即使是对火星上有生命存在持怀疑论者，也不得不承认，这次可能不是一个虚假的耸人听闻的消息了”[1]。
作为一个科学研究和从事创造教育研究的工作者，听到这个尚有待进一步证实的新发现的消息，的确非常兴奋。是夜我失眠了，陷入了种种的遐想之中：也许从此人类将揭开地球之外生命的奥秘，如果这一猜想得到证实，那么人类将不再孤寂!
关于地球以外的星体是否有生命的猜想，已经有很久远的历史了。但是，茫茫宇宙，无边无际，仅太阳所在的银河系就有1000亿颗以上的恒星。在银河系以外，还存在着数以百亿计的其他星系，而每个星系又包含着数以百亿、千亿计的恒星。在如此众多的星体中，为什么人们首先猜想火星上可能有生命呢?
这个假想是科学家们根据演绎思维方法提出的。目前，地球是人类认识比较充分的星体，是已知的包括人在内的各种生命体生存的唯一家园。生命物在地球上的生存条件，是普遍规律；根据有与地球相似的有利于生命物存在的条件，而推论出其他星球可能存在生命这样的特殊规律，是演绎思维方法的推理过程。因此，了解火星上有哪些与地球相似的条件，对于寻找火星上是否存在生命是十分重要的。
那么，下面我们介绍一些火星的体征：
火星是太阳系中的九大行星之一，按距太阳远近的次序排列第四位。
火星呈火红色，从地球上观看，有时它是夜空中的第三亮的物体，其亮度仅次于地球的卫星月球和金星。
其赤道直径为6747公里，约为地球直径的一半，是月球的2倍。质量仅为地球的11％，密度为水的3.9倍(地球是5.5倍)。地心引力仅为地球的38％。
火星公转一周需时687天，自转一周需时24小时37分，与地球自转一周需时相差无几。
与地球相似，火星上也有四季，只是每个季度长约6个月。
它的大气相当稀薄，主要成分是二氧化碳，还有少量的氮和氩。
实际上，火星并不像它的名字那样令人生畏，它并不炎热。表面温度在赤道上白昼最高，可达到28℃，夜间降至－132℃。
最新发现[2]，冰冷荒芜的火星上存在巨大的泄水道，宽达400里，堪称太阳系之最。它可能是一个巨大的干涸的河谷系统，或是一个假定的巨大海洋，它的容量相当于印度洋的1/3，是地中海、加勒比海、南中国海和北冰洋容量总和的3倍。
火星有两个卫星，彼此相距若干公里，而地球只有月球一个卫星。
在考察了火星的一些特征后，我们不难发现，其气候条件在太阳系的其他行星中同地球具有更多的相似性。这就说明，人们探寻火星上的生命现象不是偶然的。
20世纪50年代后期出现的空间技术为人类收集更多的火星资料提供了新的途径。从此以后，人类对火星的研究，开始进入到航天器探测的新时代。
1962年，苏联向火星发射空间飞行探测器火星1号，因通讯中断而告失败。
1964—1965年，美国接连发射了火星探测器水手3号和水手4号，前者因太阳电池未打开而失败，后者成功地发回了22幅火星地貌图像。从中可见，火星表层上有众多的环形山，与月球相似。
1969年，美国又连续发射了水手6号和水手7号飞行探测器，在距火星3000米的空间观测，发回了220幅地貌图像。观测表明，火星大气中含有95％的二氧化碳，难觅水分子踪迹。
1971年，苏联相继发射了火星2号和火星3号轨道着陆探测器，但由于适逢火星上出现巨大尘暴，观测失败。
1973年，苏联又先后发射了火星4号、火星6号和火星7号，它们均因不同的故障而失败。
1975—1976年，美国发射的海盗1号和海盗2号探测器圆满地完成了各项科学探测任务，这成为人类探测火星的里程碑。资料表明，火星两极存在固态水——冰，大气中除二氧化碳以外，还含有氮气和氩气。
1988年，苏联又发射火卫l号轨道着陆探测器，再次受挫。
1992—1993年，美国发射火星观察者轨道着陆探测器，但在进入轨道之前与地面失去了联系。
1996—1997年，俄罗斯发射了火星96探测器，但由于技术故障又招致失败。
在美国宣布火星曾存在原始生命的消息的鼓舞下，1996年12月，美国发射了火星探路者太空船，1997年7月探路者火星车登陆火星表面。
1997年9月，美国探路者号太空船进入火星轨道，测量火星地貌。
1998年12月，美国发射观察者1998年号，研究火星的大气层和土壤。
1999年1月，美国发射观察者1999年号。
在以上的观测中，具有特别重要意义的是美国探路者火星车登上火星，它被美国《科学》杂志评为1997年十大发现之一，排名第二位，仅次于英国的克隆绵羊“多莉”的诞生[3]。
火星探路者太空船重1吨，造价为1.71亿美元，连发射费用在内共2.66亿美元。其探测的目的是完成对火星的地质结构、大气压力、温度和密度的更精确的测定，希望找到火星上存在生命的证据[4]。这次探路者的登陆，是美国探索火星计划的一部分。
火星探路者在火星上着陆分为三个阶段：首先，它以每小时16000英里的速度，冲向火星80英里厚的大气层，并在5分钟之内到达地面；其次，为了降低着陆速度，在距火星3至7英里处，打开降落伞，在距地面2至4英里处，探测器与火箭分离；最后，探路者以每小时55英里的速度，降落在火星西半球的阿瑞斯(战神)山谷。
探路者实际上是装有6个轮子的机器人，也叫火星车，重10.4公斤，跟一个微波炉大小差不多，靠太阳能电池板供电。6个轮子是铝制的，轮子各高5英寸，能爬比轮子高2英寸的台阶。火星车的前面有两部黑白照相机，后面有三部彩色照相机。当遇到障碍时，轮子可以自动转45度，能重复多次。火星车的各种动作，都是由坐在一台24英寸的工作屏幕前的科学家控制的，他们是火星车的“驾驶员”，戴上特制的眼镜，通过移动显示器上的光标，控制火星车的移动。
火星距地球遥远，无线电信号传到控制中心需要11分钟，因此不能适时同步控制。在火星车上安装有放射性同位素铜，可用阿尔法粒子和质子轰击目标，从而测定岩石和土壤中的化学组成[5]。
据美国新闻媒介披露，美国航空航天局采用一种极为先进的技术，把一艘载人的太空船送上了火星。一位消息灵通人士说，这项计划进行得很顺利，密封舱内有三名宇航员，他们均安全抵达火星，未出现健康问题。据说，这是美国在火星上建立的秘密基地，美国航空航天局还制订了多项周密的计划，随后还打算把另外12名宇航员送上火星[6]。这的确是一个令人震惊的说法，如果美国人真的已登陆火星，那么对于揭开火星上的生命之谜将具有直接的意义。
在回顾了人类探索火星的历史以后，我们再回过头来讨论火星上到底有没有生命存在，如果有，其根据又是什么?
美国航空航天局以麦凯为首的科学家小组宣布火星上可能存在过生命，其主要根据是来自对一块据称是火星生物化石的分析测试。这块编号为ALH84001的陨石是1984年在南极冰原上发现的，大小像土豆，颜色呈灰色。据信，这块陨石是45亿年前形成的，大约1600万年以前从火星掉到地球的南极冰原上。
麦凯科学家小组使用各种现代技术，经过两年多时间艰苦的探索，已经获得了一些有价值的结果[7]。现对ALH84001陨石分析结果表述如下：
在陨石内部的空腔内，有棕黄色的碳酸钙小球，它与地球上的石灰岩相似。形成石灰岩需要有水，而今天火星上没有水，但有30亿年前形成的干涸的河床。因此，ALH84001内的碳酸钙就是在古代多水期形成的。
在陨石内的小球周围，存在着含铁和含硫化合物的微粒，它的形状、结构和成分都类似于地球上由于生物活动而产生的微粒。
在陨石中还发现了与生命有关的多环芳香族碳氢化合物(简称PAH)分子，并初步认为它们是由简单的有机物质腐烂而形成的。
电子显微镜拍摄到奇怪的微小结构物，其大小和形状很像地球上的微生物。据此，麦凯小组认为，它们是火星上古代单细胞生物遗骸的化石。
以上所列的分析和测试的结果，对于证明火星上存在过生命应该说是充分的。问题争论的焦点是那块陨石的出生，如果它确实是来自于火星，那么对火星上存在过生命的怀疑似乎可以消除；如果不是来自于火星，那么以上的测试结果与结论之间就没有必然联系了。
我对火星上有否生命这一问题的本身当然是很感兴趣的，而更感兴趣的另一点，是由对这个问题的讨论而引出的一种科学思维方法——创造演绎思维方法。
除了用测试结果证明火星上有过生命以外，我们还可以根据这些结果，用创造演绎思维方法推知火星上存在过生命。演绎思维方法形式很多，三段式推理是运用最广泛的一种。现根据进化论，运用演绎思维方法，对火星上存在过生命推导如下：
一、地球上存在大量的水
水是生命体生存所必需的条件
所以，地球上存在生命
二、火星上有古代干涸的河床
火星上古代有生命存在的条件
所以，火星上古代有过生命
三、微生物是生命体
地球上存在微生物
所以，地球上有生命
四、火星上有微生物化石
火星上有过微生物
所以，火星上有过生命
通过以上的推理，我们对演绎思维方法的推理过程已经有了初步的了解。所谓演绎思维方法，是从一般到个别、由普通到特殊的思维方法，与归纳思维方法恰恰是对立的。如果要给出一个定义的话，我们可以这样界定：凡从正确的公理、定律、法则、理论出发，运用逻辑推理(包括数学计算)，得出一个创造性的结论；然后，又根据这个结论及原来的公理、定律、法则、理论，运用逻辑推理，得到一个新的创造结论；如此继续下去，层层推理，往往可以得到许多新的结论，这就称为创造演绎思维方法。
为了正确运用这种思维方法，有必要认识和掌握它具有的特点。概括地说，它具有方向性、因果性和有效性。
1.方向性。这种思维方法的最显著的特点就是方向性，即从普遍到特殊(一般到个别)。氟里昂致冷剂是广泛应用于电冰箱和空调机的制冷介质，它的发明，就是由一般到个别的典型案例。氟里昂致冷剂是美国人米奇利于1931年发明的，他依据的理论是：凡是无毒的稳定挥发性的化合物，均可作为制冷剂。于是，米奇利把元素周期表中可以生成稳定性、挥发性的化合物列成一张表，其中有氮、氢、硫、氯、氟等元素化合物，但通过对照发现，在已用作制冷剂的化合物中，没有氟化物。这是什么原因呢?是不是因为元素氟有毒，也认为有机氟化合物也有毒，所以才未予考虑使用。为了弄清有机氟化合物是否有毒，米奇利首先合成了二氟二氯甲烷，它的沸点是－20℃。经过对老鼠的毒性试验，证明它是无毒的、稳定的、挥发性很强的制冷剂，于是从1931年开始大量生产氟里昂致冷剂。然而，自20世纪70年代末，科学家发现，逸泄到大气层的氟里昂，对大气层中的臭氧有破坏作用，造成了南极上空大面积臭氧层空洞，对地面上的动植物造成了威胁。于是，一部分发达国家，从90年代初停止使用氟里昂制冷，以更先进的产品或技术代替它。不过，在讨论从演绎思维方法导致科学发明时，发明氟里昂的故事还是值得一提的。
2.因果性。运用演绎思维方法推理，是建立在前提与结论之间的因果关系上的。例如，一种称作“铜草”的植物，就是地质学家运用演绎思维方法发现的。他们在勘探时发现，凡是含铜元素丰富的地区，这种植物生长得郁郁葱葱；反之，如铜元素含量不足，这种植物就生长不良，叶子细萎，花朵憔悴。于是，地质学家把这种植物叫做“铜草”，它是铜矿的“指示剂”。哪里有“铜草”，哪里就蕴藏着铜矿。
3.有效性。演绎思维方法的有效性，表现在它所推出的结论，是一种必然无误的断定，这是因为它的结论所断定的事物情况，并没有超出前提所提供的知识范围。
下面的一道趣味数学题目正好说明了演绎思维方法推理的有效性：
诺伯特·维纳(Norbert Wiener，1894—1964)是20世纪最伟大的数学家之一，他是信息论的先驱，也是控制论的奠基者。他是当之无愧的“神童”，3岁就能读写，7岁能阅读和理解但丁和达尔文的著作，14岁大学毕业，18岁获得哈佛大学科学博士学位。
在授予学位的仪式上，只见他一脸稚气，人们不知道他的年龄，于是有人好奇地问道：“请问先生，今年贵庚?”
维纳的回答十分有趣：“鄙人今年的岁数的立方是个4位数，它的4次方是6位数，如果把两组数字合起来，正好包含有0、1、2、3、4、5、6、7、8、9共10个数字，而且不重不漏。”[8]
言之既出，四座皆惊，大家都被这充满趣味的回答吸引住了。他的年龄到底是多大?一时，这个问题成了会场上人们议论的中心。
这是一个极有趣的问题，虽然得出结论并不困难，但是既需要一些数学灵感，又需要掌握演绎思维推理的方法。为此，我们可以假定维纳的年龄是从17岁到22岁中的任意一个，再运用演绎推理方法，看是否符合前提?
请看：17的4次方是83521，是个5位数，而不是6位数，所以小于17的数作底数肯定也不符合前提条件。
22的立方等于10648，已是5位数，那么大于22的底数的立方乘积将会更大，也不符合前提条件。
这样一来，维纳的年龄只能从18、19、20和2l这4个数中去寻找。现将这4个数的4次方的乘积列出：184=104976，194=130321，204=160000，214=194481。在以上的乘积中，虽然都符合6位数的条件，但在19、20、2l的4次方的乘积中，都出现了数码的重复现象，所以也不符合前提条件。剩下的唯一数字是18。让我们验证一下，看它是否完全符合维纳提出的条件：
183=5832(4位数)，184=104976(6位数)。在以上的两组数码中不仅没有重复现象，而且恰好包括了从0到9的10个数字。因此，维纳获得博士学位时的年龄是18岁。
从以上的介绍，无论是关于火星上是否有生命的推理，或是科学发现与发明的诞生，都说明创造演绎思维方法是一种非常有效的推理方法。因此，我们应当学习、掌握它，正确地运用它。
思考训练参考题
1.人们普遍认为：凡是哺乳动物不能卵生，凡是卵生的动物不能哺乳。这种推论是否正确?世界上是否存在既卵生又哺乳的动物?
2.请你运用演绎思维方法推论出人是否由猿猴变来?无论你赞成与否，请详细说明理由。
3.人间是否有“天堂”?请用演绎思维方法，推论出现实生活的“天堂”是指什么?
【注释】
[1]参考消息，1996-12-30．
[2]参考消息，2001-08-08．
[3]世界科技译报，1998-01-04．
[4]文汇报，1997-07-05．
[5]工人日报，1997-07-22．
[6]陕西科技报，1998-10-18．
[7]科技新时代，1996(12)：24-25．
[8]读者，1996(7)：21．
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