这是开始写博客的第五天，牢骚发完了，吐槽吐完了，也该写点真正的干货了。《盲眼钟表匠》是Richard Dawkins的第三部作品，比起第一部作品《自私的基因》，更加详尽和全面地解说了进化论。

“要是一辈子只想读一本有关演化的书，就读这一本！” ——王道还

为什么不直接读Charles Darwin《物种起源》呢，一方面是因为当时社会的其他自然科学水平较低，作者也受到限制；另一方面，一种理论在刚提出后，必然要经过一段时间的发展才能得到验证和完善。当然我不是说《物种起源》不重要，我是说如果要了解更符合当世的理论的话，还是现代学者的作品更加合适。再比如说，如果想了解牛顿力学的话，我们会选择《普通物理》或者《Fundamental of Physics》之类，而不会直接去读《自然哲学的数学原理》。

从书名谈起

《盲眼钟表匠》中的钟表匠，是借用了18世纪神学家Paley在其作品《自然神论》的开头提到的一个故事。

故事的大意是这样的：如果我走在路上，看到了一块石头，有人问我：“这块石头是从哪来的呢？”我可能会回答：“它不从哪来，它就一直在那里。”但是，如果我看到一块** 钟表 躺在路上，我就很难给出同样的回答了。因为很明显，钟表这样的物品，明显是被设计出来，制造出来，然后有人放在那里或者掉在那里的。换句话说， 如果有钟表，那么一定存在一个钟表匠。**

这里是Dawkins非常认同Paley的一点，通过这个隐喻，他们试图陈述的问题是一样的：** 像生物这样复杂的东西，一定有一个特别的解释。 不同的是，Pelay导出了错误的解答（神创论），Dawkins支持Darwin的理论（进化论）。Pelay认为，存在一个“钟表匠”，设计和创造了所有的生物。而Dawkins认为，这个“钟表匠”就是大自然本身，它没有视觉，没有计划，没有目的，它是 盲眼的 **。

换句话说，盲眼钟表匠就是** 自然选择 **（天择）。

蝙蝠的"视觉"

作者在用第二章整整一章的文字，描述了蝙蝠的回声定位系统以及其引发的讨论。今天只谈谈实验本身，明天再谈谈其带来的意义和思考。

首先从人类工程师的角度看这个问题，如何在黑暗的环境中定位和运动？首先想到的方案是制造光源，萤火虫和一些鱼类（通常有细菌协助）正是这么做的。而值得注意的是，萤火虫并不直接以光线照明找路，它们产生的微弱的光只起到“信号”的作用。而如果直接自产光来照明，需要的能量太耗费能源，极少有动物会这么做。

考虑盲人的情形，有时候盲人有一种奇妙的感觉，似乎能“看到”面前的障碍。实际上，他们的听觉极端灵敏，通过回声”看到“面前的障碍物，声源是自己的脚步声或者其他声音。在这个事实被发现之前，类似的原理已经被用做海底测距的方法，再后来利用相似原理的声纳和雷达也相继发明了。

然而蝙蝠早在千万年前就发展了相同的系统，不同的蝙蝠种群以不同的方式使用声纳，有些蝙蝠发出的声音甚至可以被人类直接听到。简单来说，蝙蝠的回声定位系统基于这样的原理：** 蝙蝠发出声波，声波遇到障碍物被反射，蝙蝠接收到反射回来的声波，并通过发射和接收的时间差判定距离和位置。 **

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这里简单解释一下“声波”的部分性质。

• ** 速度 **：声波在相同的介质里，传播速度相等。
• ** 频率 **：单位时间振动的次数，每秒振动一次为1赫兹（1Hz)。换句话说，就是“音调”，频率越高，音调越“高”。人类听力范围大概是20-20000Hz，小于20Hz为次声波，大于20000Hz为超声波，大多数人类无法听到。
• ** 波长 ** ：这里不需要波长的准确定义。数值上等于速度除以频率，也就是说，相同介质中频率** 越高 ， 波长 越短 **。

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在回声定位系统中，波长就像尺子的** 刻度 **，波长越短，精度越高（比如精确到1毫米的尺子），反之精度越低（比如精确到1米的尺子）。这就意味着，要想精确定位，需要减小波长，也就意味着提高频率，这就是为什么大部分蝙蝠发出的都是人听不到的超声波的原因。

简单地介绍了蝙蝠回声定位的原理，但是还有一些细节上的问题：

• 声波的强度随距离迅速衰减，为了侦测远方的目标，蝙蝠发射的声波必须强度非常高，同时接收系统十分灵敏。那么，如何避免接收系统被发射时的高强度声波损伤？
• 蝙蝠利用测量发射和接收的时间差来定位，那么发射的声波必须短而促（注意，这里的短促和频率、波长都无关。比如说假设蝙蝠可以持续发出同样的声波0.001秒，或0.01秒，这里的短促是这个意思），声音太长的话，比如蝙蝠发出了一长串声波，这一串声波可能前半部分反射回来的时候，后半段刚刚到达障碍物，这样就会混入回声，妨碍侦测。而声音太短促的话，又会因能量太低而难以侦测到。那么，合适的声音长度（再次提醒，这里的长度跟波长、频率都无关）是多少？
• 一个蝙蝠的群落中，有大量的蝙蝠，他们如果同时发出声波的话，该如何处理彼此的干扰问题？

今天超过了预计的字数，关于这几个问题的答案和蝙蝠精巧的定位系统带来的思考，明天再谈吧。