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2009/03/10

孟德爾大事紀

遺傳法則的發現者:孟德爾 (Gregor Mendel)

孟德爾是科學史上非常重要的一位科學家,他發現了生物的遺傳法則,藉著他的研究,以及後人的努力,我們才得以瞭解生物遺傳的秘密。

但是在課本中僅僅提到『孟德爾發現遺傳法則』這幾個字,對他並無更深入的介紹。

孟德爾, Gregor Mendel

上個星期五,孫敏惠老師送我一本張文亮教授所寫『生命科學大師-遺傳學之父-孟德爾的故事』,趁著星期天有空,將這本書讀完了。

心得是,嗯,雖然孟德爾的努力讓我很感動,但我非常不推薦學生看這一本書,因為牽涉了太多宗教,以及『創造 v.s. 達爾文演化論』的爭論。學生對這些議題都還不是很瞭解,很難做判斷。

如果想要讀張文亮教授的這一本書,我建議,至少要先讀過『自私的基因』、『盲眼鐘錶匠』、『古爾德大震撼』等書,對基因、演化都有一點點認識之後再來看這本書裡的宗教與達爾文演化論之爭比較好。

雖然不推薦學生讀這本書,但我從張文亮教授這本書中擷取了孟德爾的一些重要紀事,希望讓大家對孟德爾有多一點的瞭解。

孟德爾重要紀事

孟德爾, Gregor Mendel

1822 年出生於一個貧窮的家庭

1840 年進入二年制的奧勒姆特茲哲學院。家貧無法付學費。父母親將家裡土地、房子、兩匹馬、四頭耕牛、一頭小牛、一頭種牛還有幾隻雞全賣掉,得400銀幣。

400銀幣分三份,一份父母親養老、一份為孟德爾就學基金,一份給小女兒德倫西亞當嫁粧。

小女兒德倫西亞當時12歲,她放棄自己的嫁粧基金,將這些錢都給哥哥讀書。

擔任神父及中學代課教師一陣子後,1851 年進維也納大學物理與應用數學系

在維也納大學向物理大師都卜勒學習物理;向高等數學大師伊丁斯豪森學習數學;向昂格教授學習植物生理學,並轉向研究植物。一般生物教授缺乏數學、物理能力,而孟德爾在大學時習得許多的物理、數學知識,並能以統計分析的方式來進行研究。

1856 年開始進行豌豆的雜交實驗

1865 年發表《植物雜交的試驗》

1868 年奧古斯丁修道院邀請孟德爾擔任修道院院長。擔任院長後進行科學研究的時間就會少很多,孟德爾打算拒絕。但聽到德倫西亞的孩子申請維也納醫學院,卻無錢就讀,因此接受院長職位,資助外甥就讀。

1880 年退休

1884 年病逝,終其一生,孟德爾並未能看到自己的研究獲得應有的重視。

1900 年德國科學家柯林斯發現孟德爾35年前的研究,使孟德爾的豌豆研究成果重現於世並獲得世人的重視。

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2007/07/16

跟柯南學科學方法

7 月 12 日,朝下國中 3 年 19 班一名早到的學生打開教室大門,當他走進教室內看到其中的景象,不由得尖聲大叫起來。

在教室地板上躺著一具屍體,屍身滿佈傷口,血跡滿地且已乾涸,顯然死亡已有一段時間。

報警後,警方封鎖現場進行調查。警方由傷口研判,死者在清晨五點半左右遇害,兇器類似菜刀。從現場的足跡看來,兇手應該祇有一人。

毛利小五郎偵探過濾可疑人物之後,發現嫌疑犯有兩位:郭小靖與楊小康。

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郭小靖一臉呆樣,讓毛利偵探看了他就覺得討厭。因此毛利小五郎直接指著郭小靖,說他就是殺人兇手,祇有他那力大如牛的模樣才可能殺死人。

郭小靖大聲喊冤,說早上五點半時,他正在家裡幫六位師父煮早餐,每個師父要吃不同的早點,有的要稀飯、有的要豆漿油條,忙都忙不過來了,哪有時間出來殺人呢?

到了郭小靖家,發現廚房果然有使用的痕跡。詢問他的六位師父,也發現六個人的說法與郭小靖相同。因此,毛利小五郎偵探誤會郭小靖了。

雖然郭小靖沒有嫌疑了,但是也無法發現另一位嫌犯楊小康有什麼大問題。正當案情陷入膠著的時候,柯南發現了一條新的線索,使柯南覺得楊小康才是真正的兇手。

楊小康告訴警方,說今天早上五點半時,他正與校外的朋友在朝下國中籃球場打籃球,不可能殺人。因為他的朋友都是校外人士,所以先不去偵詢,先詢問楊小康的媽媽是否有這麼一件事。

她證明楊小康所說的話。她說:『對,我們家的楊小康今天早上五點起了一個大早,說要出去打籃球。這嚇了我一跳,因為平常他都不到七點不起床的。但他說今天與朋友約好要去打籃球,所以要特別早起。』

『喔,對了,他要出門前還去廚房拿了一把菜刀,說打完籃球很熱,所以有個朋友要帶西瓜去球場分給大家吃,我們家的小康要負責帶菜刀過去切西瓜,所以他就帶著一把菜刀去球場了。』

柯南一聽覺得怪怪的:『楊媽媽,請問那把菜刀可以讓我看看嗎?』

『沒問題,就在這邊。』

柯南將菜刀拿給警方做檢驗,果然在菜刀上驗出有人血的痕跡,而且與被害者傷口的刀痕符合。

柯南將檢驗報告拿給楊小康,楊小康瞪大眼睛,嘴巴合不起來,點點頭認了罪。柯南轉向旁邊:『警察先生,楊小康就是犯人,請把他帶回去繼續詢問一些細節吧。』

終於,柯南又解決了一個案件。

上面柯南解決案件的過程在科學家的眼中看起來有點熟悉!!因為柯南用的方法與科學家在做研究的方法 (我們稱之為『科學方法』) 很類似。

不相信嗎?我們來仔細看看。

警方由傷口研判,死者在清晨五點半左右遇害,兇器類似菜刀。從現場的足跡看來,兇手應該祇有一人。

這就是科學家在進行研究時的『觀察』過程。科學家觀察自己所能看到世界,並發現其中有異狀的地方,這是所有科學研究的第一步驟。對於毛利偵探及柯南而言,這也是很重要的一個步驟。

毛利小五郎說郭小靖是殺人兇手,祇有他那力大如牛的模樣才可能殺死人。

毛利偵探依照他的猜想提出一個可能的解釋,這就是科學方法中的『提出假說』。

郭小靖家廚房有使用痕跡。他的六位師父說法與郭小靖相同。

提出假說之後,要『設計一個可以驗證假說的實驗』。偵探們就是去郭小靖家中一一詢問他的六個師父嘍!!

因此,毛利小五郎偵探誤會郭小靖了。

結果毛利偵探錯了,所以這時候就不能再說郭小靖殺人了,要再回去想想看還有什麼可能的情況發生。也就是說,之前提出來的假說與得到的證據不符合,所以要回到提出假說的那個步驟。

正當案情陷入膠著的時候,柯南發現了一條新的線索,使柯南覺得楊小康才是真正的兇手。

柯南提出一個新的假說,認為楊小康才是兇手。

柯南將菜刀拿給警方做檢驗

設計一個可以驗證假說的實驗

在菜刀上驗出有人血的痕跡,而且與被害者傷口的刀痕符合。

實驗結果與假說符合

楊小康就是犯人,請把他帶回去繼續詢問一些細節吧。

這就是科學方法中的『由實驗結果做總結、下結論』的部份。

所以,科學家使用的科學方法,其實與大家在電視上看到柯南偵探辦案的方法是非常類似的。

不過,有些時候,上面的步驟會有點不太一樣。

假設,7 月 13 日,朝下國中 3 年 19 班的同學一開門,喔,不,又發現了另一具新的屍體!!

警察來調查後也無法瞭解死者是怎麼樣死亡的,因為他身上的傷口太詭異了,警察們完全沒看過這樣的傷口。如果你是辦案的偵探,遇到這樣的情況你會怎麼辦呢?

我們的柯南跑到警察局圖書館,找了許多書,發現原來這樣的傷口是獅子所造成的。以前曾經有人被獅子攻擊致死,照片中那些人身上的傷口就與這次的被害者傷口相同。

柯南調查了一下,喔,祇有陳小豪家中養有獅子,所以陳小豪殺人的嫌疑最大。

到陳小豪家中調查,果然在獅子的爪子中發現有被害人的血跡反應,所以陳小豪就是殺人兇手。

上面提到柯南到圖書館查資料,這個步驟稱之為『參考文獻』,就是參考以前的人所留下來的紀錄的意思。

所以針對這個案件,柯南解決案件的過程是這樣的:

觀察 ==> 參考文獻 ==> 提出假說 ==> 設計實驗 ==> 結果與假說符合 ==> 下結論

科學家做研究時也常常需要參考文獻,參考以前的人是不是做過類似的研究?如果做過,那麼結果是什麼?

這個步驟相當重要,如果沒有好好調查清楚就去做實驗,到時候辛苦了老半天才發現原來早就有人做過相同研究了,白白浪費了寶貴的時間與精力,那可是會讓分秒必爭的科學家搥心肝啊。所以參考文獻在科學家所用的科學方法中就是一個重要的部份了。

但總的來說,科學家使用的方法,與卡通中柯南所使用的辦案方法很相似,所以,如果你記不得課本中提到的『科學方法』,那麼就想想柯南的辦案吧!!:)

ps 1: 星期一的時候,319 的同學問我有關科學方法的問題,正想說要怎麼解釋時,腦海中忽然浮現柯南,很幸運的讓學生在笑聲中學習了『什麼是科學方法』。

ps 2: 各個嫌疑犯都讓班上同學來擔任的話笑果更佳。講到『下結論』那邊時,被我開玩笑當作兇手的那位男同學還說:『對不起,人就是我殺的,把我抓去關吧!!』他的話語換來滿場笑聲。學生開心我也開心!!:)

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