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笛卡爾在一六三七年發表了《方法論》（Discours de la méthode）。他在這本書裡討論如何用理性思維精確地獲得知識。眾所皆知的「我思故我在」，就首次出現於《方法論》的第四講。有些介紹笛卡爾的文章太過於強調《方法論》裡抽象的哲學思維，讓讀者以為笛卡爾用《方法論》當工具，得到最重要的成果，是證明了上帝與自我的存在。其實《方法論》只是導論，笛卡爾在《方法論》後附上三篇長文，用來展示這種思考方式得到的成果。這三篇長文分別是：《氣象學》（Les Météores）、《折光學》（La Dioptrique）、與《幾何學》（La Géométrie），這說明了笛卡爾相信他的方法學，主要的應用是在於自然科學與數學。
《折光學》出版後在歐洲的科學界引起了研究非球面鏡片的風潮，許多科學家都加入研發非球面鏡片的行列。例如說在一六九零年荷蘭科學家惠更斯（Christiaan Huygens）發表了《光學理論》（Traité de la Lumière），在這本書裡，他不但描述了光的波動理論，還推導出了跟笛卡爾不一樣的非球面鏡片公式。牛頓也曾經試著研磨非球面鏡片，不過因為牛頓對於光學有更深入的了解，他發現校正球面像差並不能解決所有的光學問題[3]，因此非球面鏡片並沒有笛卡爾想像中的完美。非球面鏡片的製成技術因為難度高，久久沒有突破，科學家漸漸把注意力轉移到反射望遠鏡以及其它光學科技上。非球面透鏡的問題，慢慢的被遺忘了。令人欣慰的是實踐笛卡爾構想，的確是有成功的例子。《折光學》發表三十年後的一六六七年，英國科學家 Francis Smethwick 第一次磨出高品質的非球面鏡片，因此製造出非常高效能的望遠鏡，不過他的設計沒有普及化。
摩洛哥出土的三葉蟲 Erbenochile erbeni 化石。注意它精密的眼睛構造。圖出自 Fortey, R. & Chatterton, B. (2003) A Devonian trilobite with an eyeshade. Science 19, 1689.
造物者的偏心？
這篇文章討論的主題實在是有點隱晦，古生物學，光學，數學史這些內容，應該是只有學者會有興趣。不過你要是用 Google 搜尋三葉蟲眼睛的資訊，就會發現有些基督教創造論的網站，在講三葉蟲。創造論信徒翻遍了所有科學文獻，不論什麼隱晦的內容，都可以拿來作為反對演化論的依據，連三葉蟲的眼睛構造這麼冷門的主題都不放過。這些文章通常充滿錯誤的科學知識，與邏輯謬誤，不值得在這裡詳細檢討。最重要的地方在他們誤解了笛卡爾非球面鏡片的意義。創造論者說因為三葉蟲的透鏡結構類似笛卡爾用數學推導出來的「完美鏡片」，所以可以推論這種眼睛構造，一定是完美的造物者設計出來的，不可能是演化的結果。
上圖比較三葉蟲物種 Dalmanitina socialis 的透鏡構造，跟笛卡爾《幾何學》裡的插圖的相似性。有個令人擔心的地方，是這兩個東西的相似性，是不是高到在光學上有意義的程度。二零一二年出版的一篇論文對這個問題提出質疑[7]，因為作者發現笛卡爾的插圖畫錯了！笛卡爾插圖中的非球面鏡片，底端有個尖角，不過如果你照著笛卡爾文字的指示做圖，就會發現正確的解答應該沒有那個尖角才對[8] 。Dalmanitina socialis 的透鏡下端有個小尖角，因此跟笛卡爾設計的透鏡其實有重要的不同。論文的作者猜測它跟球面像差無關。它的功能可能比較類似於我們用的雙焦眼鏡（bifocals）：它的兩個焦點，可以降低方解石透鏡缺乏變焦功能所帶來的問題。創造論者愛講的「完美三葉蟲眼睛」，至少在 Dalmanitina socialis 這個例子上不能成立[9]。
[4] Dawkins, R. (1986) The Blind Watchmaker: Why the Evidence of Evolution Reveals a Universe without Design.
[5] 最新的科技甚至讓科學家重建三葉蟲眼睛裡面感光神經的結構，三葉蟲因此是我們能研究最古老的視覺神經系統。見 Schoenemann, B. & Clarkson, E. N. K. (2013) Discovery of some 400 million year-old sensory structures in the compound eyes of trilobites. Scientific Reports 3, e1429。
[7] Egri, A. & Horváth, G. (2012) Possible optical functions of the central core in lenses of trilobite eyes: spherically corrected monofocality or bifocality. J. Opt. Soc. Am. A 29, 1965.
[8] 笛卡爾在《折光學》裡也有一張插圖描述非球面透鏡，這張插畫就沒有那個尖角。可見笛卡爾只是在準備《幾何學》插圖時，犯了一個小錯誤。我跟 Horváth 教授通過信，他說這個錯誤的確是在幾百年之內沒有人注意到，一直要等他用數學方法模擬三葉蟲的眼睛結構時才無意發現。
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Burnett, D.G. (2005) Descartes and the hyperbolic quest: lens making machines and their significance in the seventeenth century. American Philosophical Society.
由於長期演化出來的抗性，根瘤蚜蟲對北美原生葡萄的生長影響不大。波爾多葡萄栽培家 Leo Laliman 將這個方法在波爾多推廣，才總算抑制住了根瘤蚜不斷蔓延的趨勢。但是細心的讀者可以發現，這個方法是治標不治本，因為宿主還在，所以根瘤蚜從來沒有在歐洲被移除，頂多只能說經由嫁接，讓歐洲葡萄有相對健康的根系吸收水分和無機鹽，維持生長而已。
致謝：感謝Emily Yo （釀酒師之路版主）、老友陳陽發、跟新友張妤貞對專業內容與文章結構上的修改。
參考資料：
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接著，經過數千萬年──以地質學的時間尺度來說只是一瞬之間─海洋裡變成充滿各種新生物，包括三葉蟲，牠成了生命演化史上最成功的生物類別；牠們稱霸地球的時間持續超過兩億五千萬年。牠們大約是五億年前出現的，也就是我所知自然界真正開始的時間：有史以來第一次，生命開始有系統地吞吃掉其他生命。這些新生物和牠們的前身不一樣，牠們有嘴巴和消化道。牠們擁有較原始的大腦和感官，以偵測到明、暗、動作和洩漏形跡的化學特徵。牠們利用這種精巧的新工具來獵捕、殺掉獵物與填飽肚子。就像伍迪‧艾倫（Woody Allen）電影《愛與死》（Love and Death）裡的角色鮑里斯（Boris）說的：「對我來說，嗯……我也不知道，大自然是蜘蛛與蟲子，以及大魚吃小魚。還有植物吃掉植物，動物吃……它就像一座巨大無比的餐廳。」
地球生活條件的某些重大改變，引發了這場掠食者與獵物間的重大變革，也就是「寒武紀大爆發」（Cambrian explosion）。科學家們對於它是什麼狀況並沒有共識。有一些科學家認為那是一場史前時代的全球暖化，融解了長期冰凍的兩極冰帽所造成的。海面上升達數百英呎，海水淹進內陸，淹過長了青苔與真菌的低矮山丘和岩石（樹、草和開花植物在當時都還沒出現），侵蝕出潟湖並塑造出沙洲與淺灘，創造出相當適合生命體生長繁殖的溫暖淺窪地。有些科學家描述這次大爆發是地球磁場方向改變，更有其他人指稱是突變的關係，這種突變會導致動作電位（action potential）出現，也就是讓神經細胞能遠距離溝通的能力，或是在 DNA 編碼上的其他偶然變化。
2015 年9 月，一篇海鳥誤食海洋垃圾的研究發表於《美國國家科學院院刊》（Proceeding of the National Academy of Sciences），許多媒體引述標題非常聳動，如「海水汙染嚴重，9 成海鳥曾吞過塑膠」、「2050 年99% 海鳥都會吃到塑膠」，真的嗎？ 99% 海鳥都會吃到塑膠？這可是非常嚴重的環境問題。
1920 年代，在紐約西奈山醫院工作的喬治．施瓦茨曼醫師（Dr. George Shwartzman）在研究某些毒素如何在組織中產生血栓時，發現了這個現象。簡單來說，施瓦茨曼醫師發現，當我們的組織再次接觸到同一個毒素時，便會有這樣的現象發生。而要產生施瓦茨曼反應，病患要跟相同的毒素接觸兩次。但是，在施瓦茨曼反應裡，毒素是以皮下注射，而不是以靜脈注射的方式。
當時人們並不清楚原因，然而到了二○一○年，臺拉維夫大學的吉爾．夏隆（Gil Sharon）對那次實驗的結果有了新的想法。他重做了一次陶德的實驗，並且得到了相同的結果——A 組果蠅拒絕和 B 組果蠅交配——而這次他只培養了三個世代。為什麼會有這種喜好上的改變？夏隆猜測不同的食物不止改變了果蠅腸道的微生物群系，也改變了牠們性費洛蒙的氣味。接著，夏隆使用抗生素殺死了果蠅體內的微生物，那些果蠅果然不再挑選交配的對象。沒有微生物，果蠅無法製造出特殊的氣味。若是重新注入兩組不同果蠅身上的微生物群系，甚至會讓它們恢復原本挑剔的行為。
在你抗議將果蠅的實驗結果套用到人類身上是過度推斷之前，我先來說明事情的來龍去脈。果蠅的微生物群系——事實上是單一菌種：胚芽乳酸桿菌（Lactobacillus plantarum）——顯然改變了覆蓋在牠們身體外層的化學物質，一層性費洛蒙。人類也會受性費洛蒙影響。有一個著名的實驗，研究人員讓瑞士伯恩大學的女同學選擇男同學睡覺時穿過的 T 恤，依照喜好排出順序，結果女生挑出來的最喜歡的男生，往往有著與自己反差最大的免疫系統。這個理論說明女性藉由選擇與自己相異的基因組合，提供後代一個能夠應付雙倍挑戰的免疫系統。也就是說，女孩可以透過嗅覺審查男孩的基因組，替孩子尋找最合適的父親。
男同學在 T 恤上留下的氣味，正是由皮膚上的微生物群系產生。這些居住在腋下的微生物將汗水轉換成味道，四處飄散，不論這味道是好聞或難聞。腋下及鼠蹊部的汗水，以及那裡可能生長的毛髮，的確不太像是人體冷卻系統的一部分，反而比較像是鞘尾蝙蝠翅膀上的香水袋，調製出每個人獨特的味道。若依照小鼠實驗的經驗來判斷，男學生皮膚上的主要微生物群系至少有一部分是來自他基因的結果，包含決定他擁有的免疫系統的基因。儘管女同學不知情，她們仍可利用微生物群系傳遞的訊息，找到對自己最有利的基因組合。
在 T 恤實驗中，服用避孕藥的女同學選中的，幾乎都是和自己有相似免疫系統的男性。避孕藥中的荷爾蒙顯然徹底反轉了她們下意識的巨大力量，更別提除臭劑及抗生素會帶來什麼樣的毀滅性影響。
我想先告訴你們另一個「細菌能讓人開心」的生物機制，這牽涉到迷走神經——從頭腦延伸到腸道的主要神經，途中分岔出許多分支連接不同的器官。神經就像是電線，藉著傳遞微小的電子脈衝來傳遞指令或改變感覺。迷走神經會將腸道運作的訊息——它正在消化什麼東西，它的活動力如何等等——傳到大腦，其特別之處在於，它也會將腸道的「感覺」傳到大腦，也就是我們所謂的「直覺」。當人們緊張時，會說「胃裡好像有蝴蝶在飛」（butterflies in the stomach），那個胃指的其實是腸子，而緊張的確會讓你的腸子開始蠕動，並且藉由迷走神經將訊息傳遞至大腦。
