自然选择是一个"盲眼钟表匠"。之所以说它"盲"，是因为它并没有事先预见，也没有计划顺序，更加没有目的。但是自然选择的现实结果却让我们惊讶莫名，因为其设计的外观仿佛出自"钟表制造大师"之手，让我们误以为那是事先设计和规划的结果。本书的目的就是破解这个充满矛盾的现象，令读者满意，而本章的目的则是让读者进一步感受设计错觉的力量。我们要考察一个特例，并将得出这样的结论：说到复杂性和设计之美，帕列夫的言论根本没有触及精髓。
如果一个生命体或者器官中为了某种实际的目的，例如飞翔、游泳、视物、进食、繁殖，或者更加广义地说维持生存和组织基因复制，而嵌入了一个智能的引擎，那么我们可以说这是一个优美的设计。我们不必假设一个生命体或者器官是其引擎能够想像到．的最佳设计。毕竟，一个引擎的最佳设计往往会被另外一个引擎--尤其是被处于科技发展史后期的引擎--的最佳设计所超越。任何引擎都可以识别出于某种目的而被设计--即使是粗劣设计--出来的对象，你只要观察对象的结构，就可以明了其设计的目的。在第一章当中，我们主要从哲学层面进行了探讨。在本章当中，我将给出一个特殊的实例，我相信它能够给任何设计师留下深刻的印象，这个实例就是蝙蝠的声纳(雷达)。在逐步解释的过程中，我会首先提出生命体面临的问题，然后我将考虑一个明智的设计师可能会考虑的解决方案，最后我会给出自然实际采用的解决方案。当然，这个例子仅仅用于举例说明。如果哪个工程师对蝙蝠感到惊讶的话，一定还有无数其他生命体的实例同样会令他惊讶。
蝙蝠的问题是：如何在黑暗中辨别方位。它们在夜晚进行狩猎，但是不能依靠光线帮助自己发现猎物和躲避障碍物。你可能会说，如果这是个问题的话，那么这个问题是它们自己造成的，它们只需要改变自己的习惯，在白天进行狩猎，就可以避免这个问题。但是白天已经被其他生物--例如鸟类--大量利用了。在必须夜晚谋生的前提下，在白天的时间已经被完全占用的前提下，自然选择赐予了蝙蝠擅长夜晚狩猎的本领。顺便说一句，夜间活动可以追溯到我们所有哺乳动物的祖先。在恐龙统治白昼的时代，哺乳动物的祖先们得以生存的原因是它们找到了在夜晚谋生的手段。只是在6500万年前恐龙神秘地大规模灭亡之后，我们的祖先才得以大规模地从事白昼的活动。
还是回到蝙蝠身上来。它们遇到了一个技术问题：怎样在没有光线的情况下找到路和猎物。蝙蝠并不是惟一面临这一困难的生物。很明显，它们捕捉的在夜间飞翔的昆虫也必须能够辨别路径。深海中的鱼类和鲸鱼无论白天还是黑夜都几乎不见光线，因为太阳光无法穿透水体，到达如此深的海底。生活在极其浑浊的水中的鱼类和海豚也无法用眼睛视物，因为即使存在光线，也被水中的灰尘屏蔽或者反射掉了。大量其他的现代生物也是在难以或者无法视物的环境中谋生的。
碡对于如何在黑暗中谋生的问题，一位工程师会考虑怎样的解决方案呢?他可能想到的第一个解决方案是用灯笼或者探照灯来制造光线。萤火虫和某些鱼类(一般是在细菌的帮助之下)能够自身发光，但是这个过程似乎需要消耗大量的能量。，萤火虫利用自身所发的光来吸引异性。这并不需要惊人的能量：雌性很容易在夜间在一定的距离之外看到雄性的小针状物，因为雌性的眼睛是直接暴露在光源之下的。但是利用光线为自己辨别路径则需要大量的能量，因为眼睛必须探察从周围环境反射回来的零星光线。因此，如果光源被用于顶灯照路的话，它必须比用于向外传递信号的情况要明亮很多。无论如何，不管是不是出自能量消耗的原因，除了某些奇特的深海鱼类和人类之外，没有任何动物利用制造出来的光线为自己照路。
那么这位工程师还会想到什么呢?盲人有时候似乎对于道路中的障碍物具有非常敏锐的感觉。这种感觉已经被命名为"面部视觉"，因为盲人们表示这种感觉有点类似面部的触觉。有报道说，一个全盲的男孩儿能够依靠"面部视觉"，骑着自行车绕着他家附近的街区飞快地行驶。实际上，实验表明，"面部视觉"与触觉或者脸的前部没有任何关系，尽管人会认为这种感觉源自于脸的前部，就像感觉义肢疼痛一样。事实证明，"面部视觉"实际上来自于耳朵。盲人实际上是利用自己的脚步和其他声音的回声来感知障碍物的存在的。在发现这一现象之前，工程师们已经制造出了利用这一原理的仪器，例如测量船底水深的仪器。在这种方法被发明之后，武器设计师们想到利用它来探测潜水艇只是时间问题了。二次世界大战的双方都非常倚重这些仪器，并命名为"潜艇探测器"(英国)和声纳(美国)，以及类似的雷达技术(美国)和RD(无线电测向器，英国)，后者利用的是无线电的反射，而不是声音的反射。
声纳和雷达的先驱们当时并不知道，但是现在全世界都已经知道，蝙蝠或者说蝙蝠所接受的自然选择早在数千万年之前就完善了这个系统，它们的"雷达"出色的探察和导航功能足以让工程师们莫名景仰。谈论蝙蝠的"雷达"从技术上来说是不正确的，因为它使用的不是无线电波，而是声纳。但是雷达和声纳背后的数学理论是非常相似的，我们对于蝙蝠行为的理解大部分来自于雷达理论。美国动物学家唐纳德?格立芬--蝙蝠声纳的主要发现者--创造了"回声定位法"这个词来概括动物和人类仪器使用的声纳和雷达的原理。在实际中，这个词更多的是用于指动物的声纳。
笼统地提及蝙蝠，似乎所有蝙蝠都别无二致的做法是具有误导性的，这就仿佛我们一口气说出狗、狮子、黄鼠狼、熊、土狼、熊、以及水獭，因为它们都是食肉动物一样。不同种群的蝙蝠使用声纳的方式是截然不同的，仿佛它们是各自独立"发明"了声纳，就像英国人、德国人、和美国人独立发明了雷达一样。并非所有的蝙蝠都使用回声定位法。欧洲的热带果蝠拥有很好的视力，它们中的绝大多数只使用眼睛来辨别路径。但是，有一两种果蝠，例如Rou-seus，能够在视力无用武之地的完全黑暗中辨别方向。它们使用的是声纳，但是这种声纳比我们熟悉的温带小型蝙蝠所使用的声纳要原始得多。Rouseus在飞行的时候大声而有节奏地拍打舌头，通过测量每次拍打和回声之间的时间间隔来进行导航。我们能够清晰地听到Rouseus的大部分拍打(根据定义，它们是声音，而不是超声；超声是音调很高的、以至人类无法听到的声音)。从理论上来说，一个声音的音调越高，它就越适合于精确的声纳。这是因为低音调的声音的波长很长，它无法分辨相隔很近的物体。因此，在所有其他条件都相同的情况下，利用回声作为制导系统的导弹最好能够产生高音调的声音。实际上，绝大多数的蝙蝠都使用音调极其高的声音--超声，人类的耳朵无法听到。Rouseus拥有良好的视力，能够利用相对低音调的声音来进行微量的回声定位，以弥补视力的不足。与它不同的是，小型的蝙蝠似乎是技术更先进的回声机器，它们的眼睛很小，在绝大多数情况下不能视物。它们生活在回声的世界里，或许它们的大脑能够利用回声做一些类似"看"图像的工作，尽管我们几乎不可能"呈现"这些图像的模样。它们制造出来的噪音太高了，人类根本无法听到。在大多数情况下，它们比任何人曾经听到过的、甚至想像得到的音调都要高得多。我们无法听到它们是一件幸运的事，因为它们非常强大，如果我们能够听到的话，一定是震耳欲聋，那时候我们想安心睡觉一定是不可能的了。
这些蝙蝠好像是微缩的问谍飞机，携带着"先进的仪器"呼啸而过。它们的大脑是经过精心调整的电子技术的微缩包，并用能够实时对回声世界进行解码的软件进行了编程。它们的脸经常会扭曲成令人生厌的怪异的形状，然后我们才会发现，原来它是精心设计的、往想去的方向发射超声波的仪器。
尽管我们无法直接听到这些蝙蝠发出的超声波脉冲，但是我们可以通过一种翻译机器或者说"蝙蝠探测仪"来获得大致的印象。它能够通过一种特殊的超声波麦克风收集脉冲，并把每个脉冲转换成可以通过耳机听得到的咔哒声。如果我们携带着这样一台"蝙蝠探测仪"来到蝙蝠猎食的空旷地，当蝙蝠发出脉冲的时候，我们就能够接收到--尽管我们无法听到真正的脉冲声音。如果这种蝙蝠是Myos--一种常见的褐色小蝙蝠，那么在蝙蝠正常飞行的时候，我们就能够听到每秒钟0次的低低的咔哒声。这个速度跟标准的电传打字机、或者布伦式轻机枪的速度大致相当。假设在蝙蝠的眼中，它在其中飞翔的环境每秒钟改变0次。只要我们的眼睛是睁开的，那么我们眼中的视觉图像也会连续地更新。我们可以在夜间使用一台频闪观测仪，来观看间歇式更新的世界图像是什么样子。有时候在迪斯科舞厅会发生这样的情况，而且会带来戏剧化的效果。一个正在跳舞的人看起来好像是木木偶似间歇地动作着。显而易见，我们把闪光灯设置得越快，图像就与正常的"连续"移动的图像越接近。每秒钟"取样"0次的频闪观测仪可以满足普通用途的需要，但是还不足以适应接球或者捕捉昆虫的要求。
不过，这只是蝙蝠在正常飞行情况下的取样率。当褐色拘,蝙蝠发现了一只昆虫，并且开始进入捕捉行动的时候，它的取样率就会增加。当蝙蝠即将接近移动目标的时候，它的取样率可以高达每秒钟200次，远远高于机关枪的速度。为了模拟这种情况，我们必须加快频闪观测仪的速度，使它的速度达到电源频率(在荧光条形照明灯下人们通常注意不到)的两倍。很明显，即使在打壁球或者乒乓球的时候，视觉世界以那样高的频率"脉动"的情况下，我们也能够正常发挥所有的视觉功能，而不会遇到任何麻烦。如果假设蝙蝠的大脑像我们的大脑一样建立世界的影像，那么脉冲率本身就足以说明，蝙蝠的回声影像至少跟我们的视觉影像一样具体和"连续"。当然，可能有其他原因使得其影像不如人那样的具体。
如果蝙蝠能够把取样率提高到每秒钟200次，它为什么不始终保持这种取样率呢?既然在它的"频闪观测仪"上有一个频率控制"调节器"，它为什么不把它始终调节到最高，从而使得对世界的感知始终最准确，以应对紧急情况呢?原因之一是这么高的频率只适用于近距离的目标。如果后一次脉冲与前一次脉冲相隔太近的话，它会跟从遥远的目标返回的回声重叠在一起。即使情况不是如此，不能始终保持最高的脉冲频率也有很充足的经济方面的原因。产生很高的超声脉冲的成本一定也会很高，不仅消耗能量、消耗声音和耳朵，还可能消耗大脑的计算时间。每秒钟处理200次不同回声的大脑可能没有余力考虑其他的事情。即使每秒钟l0次的"怠速"也可能是成本很高的，但是要比每秒钟200次低得多。提高脉冲频率的蝙蝠将消耗更多的能量，而且声纳的精度却不一定能够提高。当在蝙蝠周围惟一的移动物体就是蝙蝠自身的时候，在连续的／0秒内，周围的世界已经足够熟悉了，不需要更频繁地取样。当附近出现另外一个移动物体--尤其是一只竭尽全力摆脱捕猎者的飞翔着的昆虫--一的时候，蝙蝠增加取样率的额外收益大于额外成本。当然，本段中所有关于成本和收益的考虑都只是推测，但是类似于此的事情必然是在发生的。
着手设计收效声纳或者雷达设备的工程师很快就遇到了一个问题，也就是必须使得脉冲的声音非常大。这些脉冲的声音必须很大，因为声音在传播的时候，它的波峰会像一个不断扩大的球一样前进。声音的强度分布--或者从某种意义上来说"稀释"--在球的整个表面。任何球的表面积都与半径的平亨成正比。因此，随着波峰的前进和球的膨胀，在任何特定点上的声音的强度，不是与声源之间的距离成比例，而是与该距离的平：疗成比例地降低。这就是说，声音在远离声源之后，会非常迅速地减弱。
当已经减弱的声音遇到一个物体--例如苍蝇一的时候，它会从苍蝇身上反射回来。反射回来的声音又以不断膨胀的球面波峰进行辐射。出于与原声音同样的原因，随着与苍蝇距离的平方的增大，声音也会减弱。当回声再一次到达蝙蝠的时候，其强度的减弱不是与距离苍蝇的远近成反比，甚至也不是与这个距离的平方成反比，而是与距离平方的平方，即四次方成反比。这就是说，它已经非常非常微弱了。如果蝙蝠在发送声音的时候使用扩音器，这个问题能够得到部分的解决，但是只有当它已经知道目标的方向之后，它才能够这样做。在任何情况下，如果蝙蝠要从一个遥远的目标收到足够响的回声，它所发出的声音必须足够响亮，而且探测回声的仪器--耳朵--也必须对微弱的声音十分敏感。正如我们所看到的那样，蝙蝠的叫声非常响亮，它们的耳朵也非常敏感。
接下来的问题将沉重打击试图设计类蝙蝠机器的工程师。如果麦克风、或者耳朵足够敏感的话，它就处于被自己发出的巨大脉冲声音严重损害的巨大危险之中。试图通过降低声音来解决这个问题是不可行的，因为如果那样的话，回声就会更弱，以至于无法接听。而且，试图通过增加麦克风(耳朵)的灵敏度来解决问题的做法也不可行，因为这样耳朵将更容易受到损害。这个两难境地源自于发出的声音和返回的回声的强度之间的巨大差别，这个差别则是源白于无情的物理定律。
工程师能够想到什么其他的解决方案昵?当二战中雷达的设计者遇到类似问题的时候，他们偶然发现了...+个称为"发送一接收雷达"的解决方案。发送出去的雷达信号是强度足够大的脉冲，它有可能破坏高度敏感的、等待接收微弱的返回信号的天线。"发送一接收"电路会在发送脉冲之前暂时断开接收天线，然后在要接收回声的时候重新打开天线。
蝙蝠在很久之前--或许是在我们的祖先从树上来到地面之前几百万年--就建立了一种"发送一接收"开关技；术。它的工作原理是这样的：在蝙蝠的耳朵里面，声音从耳鼓通过三块分别叫做锤骨、砧骨、镫骨的小骨头，传递到声音敏感细胞。这三块骨头的安装就好像是一个高保真机，工程师可能会设计它来实现必要的"阻抗匹配"功能。重要的是，某些蝙蝠的镫骨和锤骨上附着着发达的肌肉，当这些肌肉收缩的时候，这些骨头传递声音的效力就会下降，就好像人用拇指堵住振动膜防止麦克风扩音一样。蝙蝠能够利用这些肌肉暂时关闭自己的耳朵。在蝙蝠发出脉冲之前，这些肌肉会立即收缩，从而将耳朵关闭，以免受到很响的脉冲的伤害。随后，这些肌肉会放松，耳朵又恢复到最大的敏感度，以便接收回声。这种发送一接收开关系统只有在每秒钟数次的精确度之下才能够发挥作用。一种叫做"塔达里达"的蝙蝠的开关肌肉能够每秒钟交替收缩50次，跟机关枪似的超声波配合得天衣无缝。这种时间计算能力是非常强大的，简直可以与一战时的一些战斗机的性能相媲美。这些战斗机的机关枪在螺旋桨之间发射，其发射时机与螺旋桨的转动经过了仔细的协调，使得子弹总是能够穿过螺旋桨叶片之问的空隙，不会打到螺旋桨上面去。我们的工程师接下来可能会遇到的问题是：如果声纳设备是通过测量从声音发射到接收到回声之问的沉默问隙来测量距离的话--Rousel：us使用的就是这种方法--那么，声音必须是非常简短、断续的脉冲。一个声音如果延续的时间过长，它还没有结束的时候，回声就已经返回了，即使发送一接收肌肉部分减弱了这个声音，它也可能妨碍对于回声的探测。理想状态是，蝙蝠的声音应该是非常简短的。但是，声音越简短，它的能量也越难产生一个质量较高的回声。由于物理学定律，我们似乎又遇到了一个不幸的折中局面。我们聪明的工程师可能会想到两个解决方案，他们在研究雷达的过程中，遇到这个问题的时候，确实也想到了这两个方案。这两种方案的优劣取决于测量距离(对象离仪器的远近)和测量速度(对象相对于仪器运动的快慢)二者哪个更为重要。雷达工程师们把第一种解决方案称为"线性调频雷达"。我们可以把雷达信号看做是一系列的脉冲，但是每次脉冲都有一个载波频率。它相当于声波或者超声波的音调。正如我们所看到的那样，蝙蝠的脉冲重复率为每秒钟几十次或者几百次。每一次脉冲的载波频率为每秒钟几万或者几十万次。换句话说，每次脉冲的音调都非常高。类似的，雷达的无线电波的脉冲也具有很高的载波频率。线性调频雷达的特殊功能是，它的每次发射的载波频率并不固定，而是在大约上下八度音阶之间变化。如果你把它想像成声波的话，每次雷达发射昕起来就好像狼嚎一样。与固定音调脉冲相比，线性调频雷达的好处在于，当回声返回的时候，原始的发射音是否结束无关紧要，它们不会彼此混淆。这是因为任何时间探测到的回声都是较早时候发射音的反射，从而具有不同的音调。
人造雷达的设计者们很好地利用了这个巧妙的设计。有没有证据表明，蝙蝠也"发现"了这个技巧，并把它应用到自身的发送一接收系统中去呢?事实上，有无数种蝙蝠确实能够产生减弱的叫声，幅度通常在一个八度音阶之内。这些狼嚎般的叫声称为调频(M)。它们似乎正是线性调频雷达所需要的。但是，到目前为．止的证据表明，蝙蝠使用这种技巧的目的并不是为了区分回声和原始的声音，而是为了更微妙的任务，那就是区分回声和另外的回声。蝙蝠生活在近距离回声、远距离回声、以及中距离回声的世界里。如果它发出减弱的叫声，也就是狼嚎般的叫声，就可以通过音调来很好地区分回声。当来自于远距离物体的回声最终到达蝙蝠的时候，它比从近距离物体返回的回声"更古老"，因而音调更高。当蝙蝠面临着多个物体返回的回声的时候，它就可以应用这样的经验规则：音调越高，距离越远。
我们的工程师可能想到的第二个聪明的解决方法，就是利用物理学家们称为"多普勒位移"的现象，这种方法尤其适合测量移动目标的速度。它也可以被称为"救护车效应"，因为人们最熟悉的现象就是当救护车从倾听者身边高速经过的时候，救护车警报的音调会突然降低。当一个声源(光源或者任何其他波源)和声音的接收者相对运动的时候，就会发生多普勒位移。最简单的方法就是，想像声源不动，而倾听者在移动。假设一家工厂房顶的警报器在以一个音调不停地呼啸。声音以一系列声波的形式向外传播，人眼是无法看到声波的，因为它们是空气压力所产生的波。如果我们能够看到它们的话，它们的形状就像是我们将石块扔进平静的池塘所产生的向外扩散的同心圆一样。想像我们把一系列的石块快速地连续扔进池塘，波就会从中心不断地向外扩散。如果把一艘小玩具船停在池塘中某个固定的位置上，小船就会随着从它下方经过的波一起有节奏地上下颠簸。小船颠簸的频率就好像是声波的音调。现在，假设这条船不是停泊在原地，而是跨越池塘，向波源的方向前进。当它遇到连续的波峰的时候，还是会上下颠簸。但是现在，它遇到波的频率将增加，因为它是在向波源前进。它颠簸的速度也会加快；而当它经过波源并向远离波源的方向前进的时候，它颠簸的频率将会明显地降低。
出于同样的原因，假如我们乘坐一辆飞快的(最好是安静无声的)摩托车经过一个呼啸着的工厂警报器，接近工厂的时候，音调就会提高：我们的耳朵实际上以比静止不动的时候更快的速度接受声波；同样的，当我们的摩托车经过工厂并远离它的时候，音调就会降低。如果我们静止不动，那么我们听到的将是真实的警报声，它是介于两种多普勒位移之间的音调。因此，如果我们知道警报的确切音调，从理论上来说，我们可以将听到的音调跟已知的"真实"音调进行比较，就可以知道我们向声源前进或者远离声源的速度。
在声源移动而倾听者静止的情况下，这个原理同样适用。这就是救护车现象的原因。据不太可信的传说，克里斯廷?多普勒为了展示这个效应，雇佣了一个军乐队在敞篷的火车上演奏，令经过的观众惊讶不已。这是相对运动在起作用，就多普勒效应而言，究竟是运动的声源经过耳朵，还是运动的耳朵经过声源，都无关紧要。如果两辆火车从相反的方向擦肩而过，各自的速度都是每小时l25英里①，一辆火车中的乘客将听到另外一辆火车的呼啸声由强突然转弱，因为相对速度是每小时250英里。
多普勒效应也被用于警察的雷达测速仪。一台静止的发射仪沿着公路方向发射雷达信号。雷达波从迎面而来的汽车身上反射回来，会被接收装置捕获，汽车运动得越快，多普勒效应就越明显。通过比较发出的波频和反射回来的波频，警察或者说自动仪器就能够计算汽车的速度。如果说警察能够利用这种方法来测量飚车族的车速的话，难道我们不敢想像蝙蝠也能利用它来测量猎物的速度吗?
答案是肯定的。一种叫做"马蹄铁蝙蝠"的小型蝙蝠很早就知道发射长时间的、固定音调的叫声，而不是短促的、或者减弱的狼嚎式的叫声。我所说的长时间，是按照蝙蝠的标准来说的。它的叫声仍然不超过l／0秒。而且在每一次叫声的末尾还会附加一次"狼嚎"。首先，想像一只快速飞向一个静止的目标一一例如一棵树--的马蹄铁蝙蝠发出连续的超声波。波峰撞击树身的速度将加快，因为蝙蝠是朝向树飞行的。如果在树上隐藏一个麦克风，因为蝙蝠的运动，它会"听到"越来越高的音调。实际上，树上并没有麦克风，但是从树身上反射回来的回声由于多普勒效应也会显得音调越来越高。从树身上反射回来的回声的波峰向蝙蝠前进，而蝙蝠也在快速地飞向回声。因此，由于进一步的多普勒效应，蝙蝠感受到的音调将更高。蝙蝠的运动导致了双重多普勒位移，其强度能够精确地反映蝙蝠的速度。通过比较自身叫声的音调和返回的回声的音调，从理论上来说，蝙蝠(或者说大脑中的计算机)就能够计算出它的飞行速度。这虽然不能告诉蝙蝠树的距离有多远，但是仍然能够提供有用的信息。
如果反射回声的目标不是一棵静止的树，而是一只运动的昆虫，多普勒效应的结果将更加复杂，但是蝙蝠仍然能够计算它和目标之间相对运动的速度，很明显，这正是像蝙蝠一样的精确制导导弹所需要的信息。实际上，还有一些蝙蝠所使用的：技巧，比简单地发射固定音调的声波再测量回声音调更加有趣。它们小心地调整发射出去的叫声的音调，从而保持经过多普勒位移的回声的音调保持不变。当它们快速飞向一个运动物体的时候，它们的叫声的音调是在不断变化的，它们在不断地寻找能够使得回声保持固定音调的叫声的音调。这种巧妙的做法使得回声的音调保持在它们的耳朵最敏感的区域--这一点是非常重要的，因为回声是很微弱的。这样，通过监测它们为保持恒定回声音调而必须发出的音调的高低，就能够获得进行多普勒计算所需要的信息。我不知道人造的仪器--无论是声纳还是雷达--有没有使用这个技巧。但是由于这个领域的许多聪明的想法都是首先由蝙蝠发现的，我不介意打赌说答案是肯定的。
可以预期，这两种截然不同的方法--多普勒位移法和线性调频雷达法--将被用于不同的特殊目的。某些种类的蝙蝠擅长其中的一种方法，其他种类的蝙蝠擅长另外一种方法。某些种类的蝙蝠似乎试图兼收并蓄，把调频式"狼嚎"附加到长时间的、固定频率的叫声的末尾(有时候是开始)。马蹄铁蝙蝠的另外一个有趣的技巧是活动外耳翼。跟其他蝙蝠不同的是，马蹄铁蝙蝠能够将外耳翼快速地前后移动。可以想像，接听表面相对于目标的快速移动导致了对多普勒位移的有用调制，从而提供了额外的信息。当耳朵朝向目标移动时，蝙蝠朝向目标移动的表面速度就会增加；当耳朵远离目标移动的时候，结果则相反。蝙蝠的大脑"知道"耳朵的运动方向，能够利用这些信息进行必要的计算。或许，蝙蝠面临的最棘手的问题就是来自于其他蝙蝠叫声的干扰所造成的危险。但是人类试验者却惊奇地发现，即使向蝙蝠播放极强的超声波，也很难干扰蝙蝠的活动。人们后来才发现了原因。蝙蝠一定是在很早之前就已经解决了避免干扰的问题。许舅种蝙幅者区县成群栅电存洞中的．官们枯的招声油和同声一协定是噪杂无章、震耳欲聋的，但是蝙蝠仍然能够在洞中迅速地飞来飞去，在一团漆黑当中，既不会撞到墙壁，也不会彼此碰撞。蝙蝠是怎样追踪自己的回声，避免被其他蝙蝠的回声：昃导的呢?工程师可能会想到的第一个方案是对频率进行编码：每一只蝙蝠都有自己独特的频率，就像一个个独立的电台一样。在某种程度上，可能是这样，但又不完全是这样。
蝙蝠是怎样避免其他蝙蝠的干扰的?人类还没有彻底弄清楚这个问题，但是一个试图干扰蝙蝠的试验却提供了有趣的线索。这个试验表明，如果人为滞后地向它们播放它们自己的叫声，就可以欺骗某些蝙蝠。换句话说，就是给它们听自己叫声的假回声。甚至可以通过小心地控制滞后性假回声的电子仪器，使得蝙蝠准备降落在"幻觉中的"岩脊上。我想，这就相当于蝙蝠透过眼镜看世界一样。
蝙蝠似乎使用的是一种可以称之为"异物过滤器"的东西。蝙蝠叫声的一系列连续的回声描绘了一幅周围世界的图画，这幅图画只有跟之前的回声所描述的图画相似的情况下，才会对蝙蝠有意义。如果蝙蝠的大脑听到另外一个蝙蝠叫声的回声，并且试图借此融入之前已经建立起来的世界图画的话，它将不会成功。它将使得先前世界中的物体突然发生了随机跳动。现实世界中的物体是不会发生这样的疯狂举动的，因此大脑可以放心地把它当作背景噪音过滤掉。如果人类试验者向蝙蝠播放人为滞后或者加快的它自身叫声的回声，这些假回声将会对蝙蝠先前建立起来的世界图画产生影响。异物过滤器会接受这些假回声，因为有先前的回声做背景，这些回声就显得可信了，会导致物体的位置似乎略微发生了移动的假象，这似乎完全符合现实世界中物体的能力。蝙蝠的大脑依靠这样的假设：每一次回声所描绘的世界图画要么与前一同一回声描绘的世界图画相同，要么只有略微的差别：例如，被追踪的昆虫的位置可能发生了稍微的变化。
哲学家托马斯?内戈尔曾经写过一篇著名的论文，名字叫做《蝙蝠的世界是怎样的?》。这篇论文对于蝙蝠着墨并不多，更多的是讨论这样一个哲学问题，即想像成为另外一种生物将是什么样子。蝙蝠之所以总是成为哲学家手中的一个生动的例子，是因为作为一只依靠回声定位的蝙蝠的体验是非常奇特的，与我们的生活完全不同的。如果你想尝试一下当蝙蝠的感觉，你可以走进一个山洞，大声叫喊着，敲打两把汤匙，小心地测量你听到的回声，然后计算墙壁与你之间的距离。这样的做法无疑具有严重的误导性。
以下所讲的"我们是怎样看到颜色的"，比"假如我们是一只蝙蝠"更加能够说明问题：使用一个仪器测量进入你的眼睛的光线的波长--如果是长波，你看到的是红色；如果是短波，你看到的是紫色或者蓝色。这恰好是一个物理事实，即我们称之为红色的光的波长大于我们称之为蓝色的光。不同的波长分别刺激我们视网膜上的红色敏感细胞和蓝色敏感细胞。但是，我们对于颜色的主观感觉中丝毫没有波长的概念。看到的是蓝色或者红色并没有告诉我们谁的波长更长。如果必要的话，我们只是记住这个事实，或者去查阅书籍。类似地，蝙蝠利用我们所说的回声来感知昆虫位置。但是当蝙蝠在感知昆虫位置的时候，它一定不会用回声的滞后来考虑问题，就像我们在感知蓝色或者红色的时候，也不会想到波长一样。
事实上，如果我不得不去尝试不可能的事情、去想像假如我是一只蝙蝠世界将会怎样，我会认为回声定位对于蝙蝠而言，就像视觉对于人类。我们是彻底的视觉动物，根本没有意识到视觉是多么复杂的事情。物体之所以"在那里"，是因为我们认为我们"看到"它们在那里。但是我怀疑我们的感知实际上是大脑里的一个复杂的电脑模型，这个模型是建立在对来自于外部，但能被转换成可用形式的信息的基础之上的。外部光的波长的差别被大脑中的计算机模型编码成颜色的差别。形状和其他属性也被以同样的方式进行编码，成为容易处理的形式。对于我们来说，视觉与听觉的差别是相当大的，但是这并非直接源于光和声音的物理差别。毕竟，光和声音都被各自的感觉器官翻译成了同类的神经刺激，无论这种刺激传递的是关于光的信息，还是关于声音或者气味的信息。视觉与听觉和嗅觉之所以具有重大差别的原因，在于大脑认为对视觉世界、听觉世界、气味世界使用不同的内部模型是相当方便的，是因为我们在内部以不同的方式、为不同的目的使用视觉信息和声音信息，而不是因为光和声音之间的物理差别，才造成视觉和听觉有如此大的差别的。
但是蝙蝠利用声音信息的目的与我们利用视觉信息的目的是基本相同的。它利用声音来感知并不断重复感知三维空间中物体的位置--正如我们利用光线来感知一样。它所需要的内部计算机的模型，是能够适应在内部代表三维空间中物体的位置变动的模型。我认为，一个动物的主观体验所采取的形式，就是其内部计算机模型的一个属性。在进化过程中，这个模型将根据其对于内部表示的适应性进行设计，而与外部的物理刺激无关。蝙蝠和我们需要相同类型的内部模型来表示三维空间中物体的位置。至于蝙蝠利用回声的帮助来构建这个模型，而我们利用光线的帮助来构建这个模型，与问题的实质无关。无论如何，外部信息在进入大脑之前都会被转换成神经刺激。
因此，我猜想，蝙蝠"视物"的方式跟人大致相同，尽管将外部世界转换成神经刺激的物理媒介--超声波和光线--是完全不同的。蝙蝠甚至可以利用我们称之为颜色的感觉用于它自己的目的--来代表外部世界的差别，它与波长毫无关系，但是对于蝙蝠所发挥的作用与颜色对我们所发挥的作用非常类似。或许雄蝙蝠的身体表面有一些精细的纹理，从它身上反射回去的回声被雌蝙蝠感知为绚丽的颜色，此时，声音就相当于极乐鸟的华丽羽毛。我所说的并不是比喻。有可能雌蝙蝠对于雄蝙蝠的主观感觉就是鲜红色，跟我看到火烈鸟时的感觉一样。或者至少，蝙蝠对于它的配偶的感觉与我对火烈鸟的感觉之间的差别，同我对火烈鸟的感觉与火烈鸟对火烈鸟的感觉之问的差别，并没有多大差别。
唐纳德?格立芬曾经讲述了一个故事，说的是在940年他和他的同事罗伯特?加勒姆布斯首次在动物学家会议上公布他们对于蝙蝠回声定位的新发现时所发生的一些事情。一位著名的科学家愤怒地表示了自己的怀疑：
他抓住加勒姆布斯的肩膀，用力地摇晃，批评我们不应该提出如此令人无可容忍的观点。当时，雷达和声纳仍然被列为尖端的军事技术，对大多数人来说，认为蝙蝠可与最新的电子工程伟绩相提并论的观点，不仅是难以置信的，而且令人反感。
尽这位著名的怀疑者很容易获得同情者。人们难以相信这种观点是有原因的。人的能力是有限的。正是我们人类的感官无法做蝙蝠能够做到的事情这一事实，才使得我们难以接受这种观点。因为我们只能从人造仪器的层面来理解它，而且只能在纸面上进行数学计算，所以我们觉得难以想像一只小动物竟然能够在其大脑中实现。正是因为用来解释视觉原理的数学计算也是非常复杂和繁难的，所以人们都觉得难以接受这个小动物可以"视物"的观点。我们的怀疑体现出双重标准的原因是十分简单的--我们可以视物，而不能利用回声定位。
我可以想像在另外一个世界中，一些博学的、全盲的、类似蝙蝠一样的生物正在举行会议，当它们听说叫做人的动物竟然能够利用新发现的、无法听到的、叫做"光"的射线来辨别道路而惊讶不已，因为这种射线还属于它们的高度军事机密。这些卑微的人类几乎是全聋的(他们可以勉强听到声音，只能发出一些很低沉的声音，而且他们只能将声音用于一些初级用途，例如彼此之间的沟通，他们甚至不能利用声音来探测体积相当大的物体)。相反，他们拥有高度专业化的器官，叫做"眼睛"，可以利用光线。太阳是光线的主要来源，人类能够了不起地利用从物体上发射回来的光线。它们拥有一种巧妙的设备，叫做"晶状体"，它的形状经过数学计算，能够折射无声的光线，使得世界中的物体跟"视网膜"细胞上的图像形成一一对应。这些视网膜细胞能够以神秘的方式"听到"光线，并把信息传递给大脑。我们的数学家们已经证明，从理论上来说，可以通过高度复杂的计算，利用这些光线在世界中安全地遨游，这跟我们通常使用超声波一样有效--有时候甚至更加有效!但是谁又曾经想到过这些卑微的人类竟然能够如此复杂的这些计算呢?
蝙蝠的回声定位只是我能够想到的优美设计的数以千计的例子之一。动物从外表上看起来似乎是由一个理论高深的、技艺高超的物理学家或者工程师设计的，但是没有迹象表明，蝙蝠像物理学家一样知道或者理解这些理论。蝙蝠应当被认为类似于警察用的雷达测速仪，而不是设计这个仪器的人。雷达测速仪的设计者理解多普勒效应的理论，并且可以用数学方程在纸上表达出来。设计者对于理论的理解体现在对仪器的设计之中，但是仪器本身并不理解它的工作原理。仪器包括电子部件，可以自动比较雷达频率，并把结果转换成便于理解的单位--每小时多少英里。其中涉及的计算是非常复杂的，但是完全在正确安装的、现代电子元器件的能力范围之内。当然，是一个复杂的大脑完成了安装(或者至少设计了安装程序)，但是大脑并没有参与电子元器件的工作过程。
我们拥有的电子技术的经验，使得我们能够接受无意识的机器可以像它表现出来的复杂的数学思想一样工作的观点。这个观点可以商接转移到有生命的机器的工作上二面来。蝙蝠就是一台机器，它的内部电子构造使得它的翅膀的肌肉能够追踪昆虫，就像一枚无意识的制导导弹追踪一架飞机一样。到目前为止，我们来自于技术的直觉都是正确的。但是我们对于技术的经验还使得我们认为有意识的、有目的的设计师的大脑是复杂机器的起源。这种直觉对于有生命的机器而言是错误的。对于有生命的机器而言，"设计者"是无意识的自然选择，是"盲眼钟表匠"。
我希望读者跟我、以及威廉?帕列夫一样，对蝙蝠的故事感到肃然起敬。从某个角度来说，我的目标跟帕列夫的目标是一致的。我不希望读者低估自然的伟大作品和我们在解释这些作品时遇到的问题。蝙蝠的回声定位--尽管在帕列夫的时代还不为人知--跟他所举的任何一个例子一样，都能够实现他的目的。帕列夫通过大量的实例，透彻地论述了自己的观点。他详细讨论了整个身体--从头到脚趾--说明了每一个部分就好像是精美设计的手表的内部结构。有许多原因使我也想这样做，因为其中有许多奇妙的故事可以讲述，而我喜欢讲故事。但是实际上没有必要堆砌实例，一两个例子已经足够了。能够解释蝙蝠飞行的假想也是解释生命界任何其他生物的：恨好候选者，如果帕列夫对于任何一个例子的解释是错误的话，我们也不可能通过罗列更多的例子使它变得正确。他的假想是，有生命的"钟表"是由一个"钟表巨匠"设计并制造的。我们现代的假想是，这个工作是由自然选择的逐步进化完成的。
代的神学家们不像帕列夫那样直截了当。他们不会直指复杂的生命体，并说它们跟钟表一样，显然是造物者设计的。而是说，"难以相信"这样的复杂性，或者说"完美性是通过自然选择进化而来的"令人难以相信。每当我读到这样的评论的时候，我总是会在边上的空白处写下"自我辩护"'的字样。伯明翰主教休?孟特菲奥雷在最近的新书《上帝的可能性》中列举了无数的例子(根据我的统计，一章中有35个)。在本章的剩余部分里，我将借用这本书中的例子，因为这是一位著名的、博学的作家所做的比自然神学更新的真诚尝试。跟他的神学同事不同，孟特菲奥雷主教并不惧于指出，上帝是否存在的问题是一个明确的事实问题。他没有使用"基督教是一种生活方式。上帝是否存在的问题已经消除了：它只是现实主义的幻想所造成的错觉"之类的废话作为托词。他的书的一部分讲述的是物理学和宇宙学，对于这些内容我没有能力做出评论，但是我注意到他似乎是将真正的物理学家引为权威。在生物学部分他也会这样做吗?不幸的是，在这里他化乎偏爱引用亚瑟?科斯特勒、弗莱德?霍伊尔、高登?赖特利．泰勒以及卡尔?帕伯的著作!这位主教相信自然选择，但是无注理解自然选择足以解释进化的过程(部分原因可能是他像许多翼他人一样，将自然选择可悲地误解为"随机的"和"无意义的，，)。他大量引用可以称为"个人怀疑主义"的论点。我在其书的某一章中发现了以下的字句，顺序如下：
......似乎没有发现达尔文主义的根据......要解释决不容易......很难理解......不容易理解......同样难以解释的是......我觉得难以理解......我发现不容易理解......我认为难于理解......要进行解释似乎并不可行......我不明白怎样......新达尔文主义似乎不足以解释许多复杂的动物行为......难以理解这些复杂的行为怎／z,能够只通过自然选择得以形成......不可能......这么复杂的器官是怎么进化来的......并不容易理解......难以理解......
正如达尔文所指出的那样，个人怀疑主义的论点是不堪一击的。在某些情况下，这些论点完全建立在无知的基础之上。例如，这位主教认为难以理解的一项事实就是北极熊为什么是白色的：说到伪装，新达尔文主义并非始终能够容易地解释这一点。如果北极熊在北极处于统治地位的话，那么它们似乎没有必要进化成拥有白色伪装的皮毛。
