第六期 手指与照相

1、介绍下自己吧，石佛。广播一下你的个人信息，看你如何发挥了。

本人嘛！工科出身，但兴趣广泛——绘画、歌赋都有些爱好。（爱好归爱好，水平不一定高哈！）虽不算笨蛋，但比较懒散。最烦的是，在一个最烦人的行业，找了个累人不讨好的工作。从此，过上了放弃大多数爱好的悲惨生活。（如果要具体点说，就是~~~~~你去看卓别林的《摩登时代》就是了。）

但是，本人仍然执著的追逐思想自由。开会嘛，可以炼炼速写！加班嘛，开着音乐练练卡拉ok！最感人的是，我把马桶上的时间都用来，博览群书、开阔视野、丰富~~~知识！

约2月前，偶尔网上闲晃，发现有松鼠会的网站很对胃口。月余前，又见“五爪”问题，很有创意！遂查资料、理思路，五小时挥汗如雨，终成一文。蒙众“鼠”错爱，得以在此#￥%……—*（）一番。见笑，见笑！

2、有无个人博客啊，方便公开否？

如果QQ空间算作博客的话，我是有博客的。不过博文稀少，只敢在Q友间玩耍玩耍，实在不敢拿出来吓人。

3、请就科学、艺术、人生、爱情、熊猫、太阳、空气、外星人等任何感兴趣的主题（除开政治），谈谈你的非正式看法。

啊！这个问题问得太大了吧！像我这样才思敏捷的才俊，面对这样的问题搞不好就要开坛设讲，创门立派了，HOHO。

为了避免过分张扬，我就捡最要紧的讲讲。主题就是——“禅”。我认为“禅”是涉及，生物学、心理学、物理学的一个重要“现象”，值得研究。但要体味过“禅”的人，好像不屑于去研究“禅”本身了，饱学生物学、心理学、物理学的人，想破了头也不太会“想”的出“禅”为何物。于是，“禅”就变得神秘了。

4、这个冬天，你如何度过？

这个冬天和夏天一样过！不过就是多穿点，多盖点，少在外面晃荡点！还有没休完的公休假，还是找机会休了！还有又胖了，影响身体了，要减肥！还有惦记老板的年终奖了！赫赫

哟！你是问的这个金融危机的冬天吧！你看我，都理解歪了！

不过这个冬天？和平常是一样过！不过就是少花点，多赚点，不该花的悠着点！还有没休完的公休。

5、对松鼠会，你觉得我们还该做些什么？

我是最近才开始了解和关注松鼠会，还不太能提什么意见。我认为以兴趣和趣味进行科普是很好的，但是科普的目的是要改变和影响普通人的观念、思维方式。由此，建议对发布的信息，多做些点评、分析。再者，爱科学者和善思考者大体上不会太闲散，我们的版面可不可以清晰易用一些，我初来乍到的看着有点晕，不知道该去哪里！而且，想起小时候读过一本苏联人写的科普读物，虽破旧，又是繁体译本。但思路清晰，内容详实，约400百页纸，把近代科技的发展历程、门类、主要成就、研究方法，包括对一些未解问题的猜想和探讨娓娓道来。我对世界的认识由此有所不同。现在想来这本书很成功。“松鼠会”应该是本“活”的书，不止是个传播知识的平台。

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好，下面让我们看看石佛在Dr.You中的精彩表现！

Dr.You第六期最感人答案

如果要分析人类为什么有五个手指，我们首先要从进化树中去寻找，最先出现五指结构的人类进化祖先。请看下图的较详细的进化树图（见图一）。仔细看看就不难看出进化树的红色枝叶部分的动物都具有较相似的前肢结构。

图一

然后看看红色枝干中，最早出现前肢状结构的物种，我们就基本找到了问题的关键——两栖类。两栖类起源于古总鳍鱼（见图二）。最早的两栖类是尖头类（鱼头螈为代表种），距今3.5亿年前的泥盆纪晚期。由于泥盆季晚期出现了季节性干旱，陆地面积更为扩大。河流与湖泊周期性的变成污浊的池塘和广阔的泥滩。同时海平面下降，使得一些鱼类只能生活在沿岸边留存的水塘或潮湿的岸边。在如此恶劣的条件下，只有能行气呼吸、具“肺”（鳔）并有较强的偶鳍能在陆上爬行的种类才能更好地适应这种恶劣的环境条件。在泥盆纪的鱼类中只有肺鱼和总鳍鱼能行“肺”呼吸，但肺鱼的偶鳍细弱，为双列式的，不能适应在陆上爬行。只有总鳍鱼类，除具“肺”能行气呼吸外，尚具有类似陆生脊椎动物附肢的偶鳍，具有强壮的肌肉和类似陆生脊椎动物四肢的骨骼结构。当然，总鳍鱼的鳍作为陆上活动的运动器官不是很有效的，但终究能使其从一个干涸的池塘爬行到另外有水的池塘。气呼吸可使其在少氧的混浊的池塘和短时间越过陆地而存活。缺乏这些适应能力的鱼类就可能被自然选择所淘汰。因此，由逐渐适应和相对快速的一系列进化改变，具气呼吸与肉鳍的鱼越来越适应陆地生活，最后，某些总鳍鱼类进化成第一个类群的两栖动物，它们的鳍进化为陆生五指型附肢。（见图三）

图二

图三

随后由两栖类进化出的所有物种，都带有五指前肢的特征。部分物种有所简化，出现了四指、蹄等等。但是仍然具有明显的相关特征。（后附图供参考）

当然，找到了五指前肢在物种进化历程中的出现点，和来龙去脉也许并不能然各位看官感到满足。如果，您一定要问我，为什么不进化出三指前肢、四指前肢、六指前肢。我想应该有下几点是较合理的推测。

1、 减法论：

从总鳍鱼骨骼数量较多的前肢，进化为两栖类较为典型的五指前肢，我们的老祖先们，进行了一段时间的减法练习。将数量较混乱较多，支撑力不强的前肢骨骼简化优化。当减法做到n-1-1-1-1-x=5的时候，结构较清晰，数量较少，能够附着较多肌肉产生较强的支撑能力的五指前肢就定性批量生产了。当然这个过程的原理和经典的物种进化论并不矛盾，我们认为减法做的好的物种，减法做的对的物种，表现出更强的两栖生存能力（请注意是两栖生存能力）。少投入，多产出这个合算的买卖就是远古两栖类学习减法的原动力。

2、 适应论

减法论大致描述了进化的发展方向，适应论却重点理解为啥减法的结果被确定为5，而且在很长的时间内得到了保持。

a) 两栖生存的必要——5指就是支撑爬行能力和游泳能力的较佳结合点，数量太少（2~3个）划水能力较弱，多于5个结构太复杂爬行能力较弱。（其实进化后期大多数有前肢的动物所进化出的抓握能力，也需要多于2~3个的指才能有较好的实现该功能。）

b) 做减法是很累的，能讲究一下就先凑合用吧——做减法进行改版设计是需要时间的，当其功能能够基本满足功能需要，为了争取时间，赶紧定型生产吧！

c) 抗损能力——五指有较好的抗损能力，在个体狩猎、打斗等过程中少一个功能损失并不大。其他的剩余手指能基本完成整个前肢的主要功能。

d) 可以发展出很多附加功能——除了支撑爬行功能以外，随着进化发展的需要，前肢功能的继续得到提高，主要是发展出了抓握的功能。于是可以捕猎、爬树等，而且在灵长类的进化中五指前肢由于抓握功能的锻炼和强化，进化出了灵巧的十指。奇迹就此诞生。

经过对减法论和适应论的探讨，我们可以基本把进化的大方向理解清楚。但是各位看官仍然会敲着漂亮完美的五指前肢，疑惑的刨根问底。为啥一定是5呢？于是，我们只能进一步的探讨以下的问题。

1、 偶然性——其实我们可以发现，生物进化论的经典理论，可以解释为什么当初我们的祖先从海洋来到陆地时为啥要做减法，也可以解释为啥5是较为合适的。但为啥就是5呢？达尔文们不能解释！只能说其中含有充斥于宇宙空间的偶然性，在其中起到了重要的作用。其实4个也是可以的，3个虽然紧巴巴的也可以将就的，6个也不是太浪费，7个就可以大大的提高文字输入的速度了。很可能在其他星球中获得统治地位的智慧生物，就拥有其他数量的前肢。（当然，前提是他们是有前肢的物种。）

2、 必然性——如果我们来绘制一个手指数量和综合效能的函数图，将手指的数量作为横轴，将综合能力（生长出该部分肢体需要消耗的能量、抗损失能力、支撑能力、划水能力、进化出高级功能的潜力）作为竖轴。我们应该得到一个两头低中间高的曲线。而5就应该是该曲线的最高点。（起码是在顶点的附近。）经过千万次的自然选择，合适的数字就拥有最大的被选中的概率。

3、 惯性——目前，大多数有前肢的动物仍然保存了五指前肢的构造。虽然，有的用不着了，但改版还是复杂、费事、费时的一件事情，没有更好的方案以前，老方案就是最好的。于是从两栖类祖先哪里继承来的五指前肢，大多数很好的保留至今。其实也证明了五指前肢的方案，是经得起考验的。

4、 阶段性——进化是一个动态的过程，现在也还在继续，鸟类进化出了翼，鲸类又进化出了鳍（当然其中保留了五指前肢的骨骼特征），牛马进化出了蹄，部分两栖类出现了四指前肢。可以说，减法还在悄悄的进行，只是由于灵长类动物对五指前肢的充分利用，减法在灵长类的进化中停止了，而且还在不断进化。（在后面的图片中可以找到很多例子，比如青蛙，前肢的功能被弱化变成了四指，灵活的舌头弥补了前肢的不足，后肢功能却进一步强化，保留五指有利于划水和提高弹跳的稳定性。）

以上的论述应该基本满足各位看官的好奇心了吧！但是，对于手于人类的进化，其意义巨大，我还有两个其他的观点需要一并陈述。

1、 五指前肢的进化，为智慧生物的产生打下了基础，他的优秀功能和潜力帮助和激化 、加速了脑部功能的发展。智慧的脑和五指前肢的组合在进化的长跑比赛中获胜，占据了进化树的顶端，（本文中关于进化树顶端的定义，应该是以智能为主要考查指标，如果以其他指标作为参照系可以定义出其他的各类“顶端”。）以至于今天在这里讨论问题的是五指的人类，不是八爪鱼。各位看官，如果我们都是八爪鱼，当然不会讨论五个手指了。（这里我们讨论的内容有点“反讽”的味道——人类拥有5个手指头，竟然可以被认为是我们可以在这里讨论这个问题的前因。）

2、 五指前肢的诞生，追根溯源在远古时代，但影响延续至今。如今的数学、文学、美学、工程学以及其他多方面的发展都和这个五指前肢分不开。但各位看官切不可本末倒置，认为是产生才不足万年的文明，足以影响手指的数量。当然影响他的质量（更修长、更灵巧）是到是有可能的。

后附相关图片：

海豚

霸王龙

鲸

人类和熊

编辑说明
1） 我们的规则是，“只有当答案超过500字（一个问题），并发送到songshuhui.net@gmail.com，你才可能成为真正的优胜者”，而且我们还考虑了回答的时间先后，所以，尽管在原贴下有非常精彩的讨论，这些答案都没有被列入评选范围，别伤心……不过，最后我们整理出了一份稿件，送给合作媒体，这综合了所有的讨论。感谢大家的参与，松鼠会为有这么有智慧的读者群而感到骄傲。我记得刚发出问题的时候，忐忑不安，生怕效果不好……一天以后，我逢人就说，读者太棒了，大家太有想象力了。

2）送到邮箱中的答案都很精彩，评选出一个Dr. You也意味着忍痛割爱。我们打算多设置几名优秀奖，送一点小纪念品，请等待。

本活动奖品由以下单位支持

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