自然選擇是盲目的鐘錶匠，說它盲目，是因為它並不向前看，不規劃結果，眼中沒有目標。然而自然選擇的結果活生生地在我們眼前，都像是出自大師級的鐘錶匠之手，令我們驚艷，在我們心中產生這些都是經過設計與規劃的幻象，令我們難以釋然。本書的目的是以令讀者滿意的方式解決這個矛盾，本章的目的是讓讀者進一步體驗設計幻象的力量。我們要研究一個特定的例子，我們的結論會是：說起設計的複雜與美妙，培裡甚至連邊都沒有沾到。
要是一個活的生物或器官具有某些特質，我們懷疑它出自一個聰明、博聞的工程師之手，使它能夠達成某個合宜的目標，例如飛行、游泳、觀看、進食、生殖，或提升比較一般的生物功能，使體內基因的生存、複製機會增加，我們就會說它有良好的設計。沒有必要假定生物的身體或器官符合工程師心目中的最佳設計。任舉一個例子，往往可以發現一個工程師的最佳表現會被另一個工程師的最佳表現超越，技術史上更不乏晚出轉精的例子。但是，一個東西要是是為了某個目的設計出來的，任何工程師都認得出來，即使設計得很糟，通常他只需觀察那東西的結構，就能想出它的目的。第一章裡我討論的大多是這個問題的哲學面相。這一章我要討論一個特定的實際例子，我相信每個工程師都會覺得這是個讓人開眼界的例子，這就是蝙蝠的聲納（「雷達」）。我每一個論點，都以一個生物機器面臨的問題開場，然後討論一位明智的工程師可能提出的解決方案，最後說明「自然」實際採用的方案。當然，我舉這個例子只是用來說明：要是蝙蝠能讓工程師覺得開眼，那麼類似的生物設計就多得數不勝數了。
蝙蝠有個問題：如何在黑暗中找路，知所趨避？它們在夜間獵食，無法利用陽光尋找獵物，避開障礙。你也許會說：如果這叫問題，也是它自找的，幹嗎不在白天狩獵，改變習慣不就結了？但是白日營生已經有其他生物競爭得你死我活了，例如鳥類。因為夜裡的活計尚有餘地，而白天的活計已僧多粥少，所以自然選擇青睞那些成功地在夜裡干營生的蝙蝠。看官，夜裡營生這活計也許是咱們哺乳類祖上傳下的。想當年恐龍獨霸陸地，日間活計全是它家天下，咱們祖輩能活下來，也許全因為它們發現夜裡的餬口之道。要不是6500萬年前所有恐龍神秘地滅絕了，咱祖爺爺還見不得清平世界、朗朗乾坤呢。哺乳類那時起才大量進佔晝間經濟的區位。
閒話休說，且回到蝙蝠，它們有個工程難題：如何在沒有光的條件下找路、找獵物？今天，蝙蝠不是唯一必須面對這個問題的生物群。很明顯地，蝙蝠獵食的昆蟲也在夜間活動，也必須設法找路。深海魚與鯨豚在光線薄弱或沒有光線的環境裡活動，即使在白晝陽光也無法穿透水層。在渾濁的水中生活的魚與鯨豚也看不見，因為光線被水中的污泥粒子阻擋或散射掉了。許多現代動物都生活在難以利用視覺的環境中，甚至不可能利用視覺。
好了，為了在黑暗中活動、獵食，工程師會考慮哪些解決方案？他首先想到的也許是製造光，使用燈籠或探照燈。螢火蟲與一些魚類（通常有細菌協助）能夠製造光自用，但這個過程似乎要消耗很大的能量。螢火蟲用自己發的光吸引異性。這不需要太多能量：在夜裡，雄性的微小光點雌性老遠就看見了，因為它的眼睛直接暴露給光源。以光線照明找路，需要的能量就大多了，因為眼睛必須偵測從光源四周的對象反射回來的少量光線。因此要是想以頭燈照亮路徑的話，光源必須非常亮，比起用作信號的光源亮得多才成。總之，除了人類沒有動物會以自備光源照路，不清楚是不是太耗費能源的緣故，可能的例外是某些奇怪的深海魚。
工程師還有什麼點子？也許他會想到盲人。有時盲人似乎有一種不可思議的感覺，知道前面路上有障礙。這種感覺還有個名字，叫作「面視」（facial vision），因為根據一些盲胞的描述，它像是臉上的觸感。有一篇報道說一個全盲的男孩能夠憑著「面視」騎著三輪車在住家四周行進，速度還不賴。實驗顯示：事實上「面視」與觸感或面龐無關，雖然這感覺也許可以讓人覺得臉龐上有什麼，就像有人截肢後仍然覺得已經不存在的手臂（或腳）（phantom limb，幻肢）非常疼痛。原來「面視」的感覺是從耳朵進去的。其實盲胞是利用回聲，感覺到前面有障礙物，聲源是自己的腳步聲或其他聲音，不過他們並不知道。發現這個事實之前，工程師已經製造過利用這個原理的儀器，例如從船上測量海底深度。這個技術發明之後，軍工人員利用它偵察潛艇就是遲早的事了。第二次世界大戰中敵對雙方都依賴「聲納」，以及類似的技術—雷達。雷達利用的是無線電「回聲」。
當年研發聲納與雷達的工程師，並不知道蝙蝠或者應該說蝙蝠受到的自然選擇早在千萬年以前就發展了同樣的系統。現在全世界都知道了，蝙蝠的「雷達」在偵測、導航上的非凡表現，令工程師讚歎不已。就技術而言，談論蝙蝠的「雷達」並不正確，因為它們使用的不是無線電波，其實是聲納。但是描述雷達與聲納的數學理論非常相似，而且我們對蝙蝠的本領所做的科學研究，主要基於雷達的理論。發現蝙蝠使用聲納的科學家，主要是美國動物學家格裡芬（Donald Griffin，1915～2003；1942年哈佛大學博士畢業）。格裡芬提出了「回聲定位」（echolocation）這個詞，雷達與聲納通用，不管是動物身上的還是人工儀器。實際上，這個詞似乎多用來指涉動物聲納。
說起蝙蝠，要是以為它們都一樣那就錯了。打個比方，狗、獅、鼬、熊、狼、貓熊、水獺都是哺乳綱食肉目動物（carnivores），你瞧它們可都一樣嗎？所有蝙蝠都屬於翼手目，超過800個物種，不同的蝙蝠群以完全不同的方式運用聲納，而且它們的聲納似乎是分別獨立「發明」的，當年英國、德國、美國也是各自發展出雷達的。舊世界的熱帶食果蝙蝠視力不錯，它們大多以目視飛行。不過有一兩種食果蝙蝠能夠在完全黑暗中飛行，例如埃及食果蝙蝠（rousettus aegyptiacus）。可是它們使用的聲納，比溫帶蝙蝠的簡陋得多。埃及食果蝙蝠飛行時會咂舌頭發聲，聲音很大且有韻律，它們以回聲決定飛行航道。它們的咂舌聲，我們聽得到一部分，因此不算「超聲波」。
理論上，聲音的調子越高，聲納越準確。這是因為低調的聲音波長比較長，而長波的分辨率差，無法分辨距離較近的事物。因此，若其他條件都一樣，以回聲導引的導彈理想上應發出調子高的聲音。真的，大多數蝙蝠都利用調子非常高的聲音，由於調子太高了，我們聽不見—超聲波。埃及食果蝙蝠的視力很好，它們的「回聲定位」技術並不精密，因為只用來輔助視覺而已。體形較小的蝙蝠似乎是高科技「回聲定位」機器。它們的眼睛非常小，大部分物種根本看不見什麼東西。它們生活在回聲的世界中，也許它們的大腦以回聲建構類似視覺影像的東西，儘管我們幾乎不可能想像那些「回聲影像」會是什麼樣的玩意兒。它們發出的「噪音」不只是剛好超過人類的聽力範圍而已，簡直像超級「狗哨」。許多物種能夠發出沒有人聽見過甚至想像的高音。好在我們聽不見，因為那些聲音實在太強大了，要是我們聽得見一定覺得震耳欲聾，無法入睡。
這些蝙蝠像微型間諜飛機，到處都是精巧的裝備。它們的大腦是製作精細的套裝微電子儀器，配備精心編製的程序，能夠實時（real time）解讀回聲的世界。它們的面孔往往變形成我們覺得猙獰的模樣，可是只要你懂得欣賞，就會發現那是以巧思打造的超聲波發射儀。
我們不能直接聽見這些蝙蝠的超聲波脈衝，可是利用「翻譯機」或「蝙蝠探測器」，我們還是可以得到一些信息，瞭解狀況。這具儀器以特製的麥克風（擴音器）接收超聲波，轉換成聽得見的滴答聲，或能用耳機收聽的聲調。要是我們拿一台「蝙蝠探測器」到郊外蝙蝠覓食的地方，一有蝙蝠發射脈衝，我們就能聽見，雖然我們不知道那些脈衝「聽起來」像什麼。如果當地出沒的是鼠耳蝠（Myotis）—一種常見的小蝙蝠，身體是褐色的—而且一隻蝙蝠正在做例行巡航的話，我們會聽到頻率每秒10次的滴答聲。那大約是標準電傳打字機的速率，或者布倫（Bren）輕機槍（第二次世界大戰中最好的輕機槍，英國以捷克輕機槍改良成的，1937年開始生產）的發射子彈頻率。
我們可以假定鼠耳蝠的世界影像每一秒鐘更新10次。而我們的視覺影像，只要我們眼睛睜著，似乎一直連續不斷地更新。要是我們想體會生活在間歇更新的世界影像中大概是怎麼回事，可以在夜間使用頻閃觀測器（stroboscope）。有時迪斯科舞廳會使用，效果十分驚人。一個熱情的舞者，看來像一系列凍結的優美姿態。當然，閃頻越快，影像越符合正常的「連續」視覺。鼠耳蝠巡航時的頻閃視覺—每秒對週遭環境「採樣」10次—足以應付一般狀況，想捕捉一個球或昆蟲的話，就免談了。
這只是鼠耳蝠的巡航採樣率。它一旦偵察到一隻昆蟲，進入攔截航道了，「蝙蝠探測器」的滴答頻率就急速上升。它的頻率比機槍還快，它鎖定的目標接近時最高頻率可達每秒200個脈衝。用頻閃觀測器模擬的話，我們必須將閃光的速度調到交流電頻率的兩倍—要是使用日光燈管的話，我們的眼睛不會察覺閃光。換言之，在這樣的視覺世界中我們的正常視覺功能一點都不受妨礙，甚至打壁球、乒乓球都不成問題。要是你能夠想像蝙蝠大腦建構的影像世界可與我們的視覺影像模擬，單以脈衝率這個變量似乎就可以推論蝙蝠的回聲影像也許至少與我們的視覺影像一樣詳盡與「連續」（流暢）。要是不如我們視覺影像那麼詳盡，當然，也許有其他的理由可以解釋。
要是蝙蝠必要時可以將採樣頻率提升到每秒200次，為什麼它們不一直以這個頻率採樣？很明顯，它們的「頻閃觀測器」上有個控制「鈕」，為什麼它們不一直將它轉到「最大」的刻度？它們對世界的知覺一直保持最靈敏的狀態，隨時可以應付緊急狀況，有什麼不好呢？一個理由是：這些高頻率只適用於較近的目標。要是一個脈衝緊跟著前一個脈衝，從遠方目標反彈回來的「回聲」就會混跡一氣，無從分辨。即使不為了這個理由，一直保持最高脈衝頻率也太不「經濟」了。發出超高頻超聲波要付出的代價是：能量、耗損（發聲器官與接收器官），也許還有計算成本。大腦要是每秒必須處理200個不同的回聲，大概就沒有思考（計算）其他事物的餘裕了。甚至每秒10個脈衝的緩慢頻率都可能很耗能，但是比起每秒200個的頻率要省多了。蝙蝠當然可以提高聲納的靈敏度，可是要付出這麼多代價，所得不抵所失。要是它四周除了自己別無其他移動物體，世界在連續的1/10秒中一直維持老樣子，就沒有必要做更為密集的採樣。要是它四周出現了另一個移動物體，特別是正以渾身解數擺脫追獵的昆蟲，提升採樣頻率帶來的好處就可能超過代價。當然，本段考慮的代價與好處都是虛擬的，但是這樣的考慮幾乎必然是實情。
工程師一旦著手設計一台高效率的聲納或雷達，為了要將脈衝頻率提升到最高，很快就會面臨一個問題。頻率必須很高的原因是：聲音廣播出去後，波前（wavefront）一路上就像一個不斷膨脹的球。聲音的強度分佈在這個球的球面上，也可以說，在球面上「稀釋」了。任何球的表面積都與半徑的平方成正比。由於球不斷膨脹，球面上任一點的聲音強度就會降低，降低的幅度與聲源距離（半徑）的平方成比例。這就是說，聲音廣播出去後，很快就沉寂了。蝙蝠的聲波也一樣。
這稀釋了的聲音一旦撞上了一個物體，就說是個蒼蠅好了，就反彈回去。現在輪到這彈回的聲音「稀釋」了，它的波前也是個不斷膨脹的球。反彈聲波的強度與該點距蒼蠅的距離的平方成反比。等到蝙蝠收到回聲時，它的強度（比起原來發出的聲音）降低的程度不只和蝙蝠與蒼蠅距離的平方成正比，而是那個距離的平方的平方—四次方。也就是說，回聲實在非常微弱。這個聲音稀釋的問題，部分解決之道是利用類似擴音機的裝置廣播聲音，這樣回聲即使稀釋了，也與原先聲音的實際強度不會差距太大，但是蝙蝠得先確定目標的方向。總之，要是蝙蝠想偵測遠方目標，它發出的聲音必須很大，它的耳朵也必須對微弱的回聲非常敏感。蝙蝠發出的聲音有時的確很大，我們已經說過了，它們的耳朵非常靈敏。
好了，這就是設計蝙蝠機器的工程師遭遇的問題：麥克風—或耳朵—果真非常靈敏的話，就會被自己發出的超聲波傷到。降低發出聲音的強度不是辦法，因為那麼做之後，回聲就難以偵測了。為了偵測極為微弱的回聲，提升麥克風（耳朵）的靈敏度也不是辦法，那只會使它更受自己發出的聲音的傷害—雖然強度已經降低了！這個進退兩難的局面是發出的聲音與回聲之間的巨大差異造成的，而這個差異是無情的物理學定律規定的，無法迴避。
還有別的辦法嗎？第二次世界大戰時設計雷達的工程師也遭遇過同樣的問題，他們想出了一個辦法，他們叫作「發射/接收」雷達。雷達信號是以必要的強度發射出去的，而且強度可能會傷害為接收微弱信號而設計的天線。「發射/接收」雷達在發射信號時，會關掉接收天線，然後再打開天線接收反射波。
蝙蝠早就發展出「發射/接收」控制電路的技術了，也許在我們祖先從樹上下地生活之前幾百萬年吧。它是這樣運作的：蝙蝠的耳朵和我們的耳朵一樣，聲波由鼓膜經過三塊聽小骨傳遞給聲音敏感的細胞（它們的傳入神經纖維組成聽覺神經）。這三塊聽小骨就是錘骨、砧骨、鐙骨，解剖學家依據它們的形狀取的名。順便提一下，這三塊聽小骨的組裝方式，完全符合立體聲音響工程師考慮的「阻抗匹配」（impedance-matching），不過我們不準備在這裡討論。我們要討論的是：有些蝙蝠的鐙骨與錘骨由發育良好的肌肉相連。收縮這些肌肉就能降低聽小骨傳送聲波的效率—就好像用大拇指按在麥克風的震動膜上，麥克風就失靈了。蝙蝠可以用這些肌肉把耳朵暫時「關掉」。每個脈衝發出之前，它收縮這些肌肉，關掉耳朵，使耳朵不至於受自己發出的強大脈衝傷害。然後放鬆這些肌肉，使耳朵及時恢復靈敏，捕捉回聲。這個「發射/接收」系統的運作，以精密地掌控時間（timing）為前提。皺鼻蝠（與鼠耳蝠不同科）收縮/放鬆開關肌肉，每秒可達50次，與機槍似的超聲波脈衝放射完全同步。真是時間掌控的絕技！第一次世界大戰的戰鬥機也使用了類似的絕技。那時的戰鬥機配有機槍，機槍的槍口對準正前方，可是那不只是敵機/目標的方向，螺旋槳也在槍口。因此螺旋槳的轉速與機槍發射速度必須精密同步，使槍子兒始終只從槳葉之間射出，不然一開槍就擊毀了槳葉，就把自己打下來啦。
工程師會碰上的下一個問題，是這樣的：如果聲納想以發射聲音與接收回聲之間的時間差測量目標的距離，埃及食果蝙蝠似乎採用這個方法，那麼發射的聲音就必須短而促。聲音拉得太長的話，回聲反彈回來的時候可能還沒消歇，即使聽小骨讓肌肉束縛住了，不太靈敏，都會混入回聲，妨礙偵測。理想狀態是，蝙蝠發射的聲波脈衝似乎應該極為短促。但是聲音越短促，蘊含的能量越不足以使回聲易於偵測。看來這又是一個難以兩全的局面，物理定律真不饒人。機靈的工程師也許能想到兩個解決方案，事實上當年設計雷達的工程師真的想到了。至於選擇哪一個，視目的而定：想偵測目標的距離，還是目標的速度？第一個方案雷達工程師叫作「啁啾雷達」（chirp radar）。
我們可以將雷達信號想成一個脈衝系列，但是每個脈衝都有一個所謂的載波頻率—相當於聲波或超聲波脈衝的「調子」。我們已經說過，蝙蝠發出的聲音，脈衝重複率在每秒幾十次至幾百次之間。每一個脈衝的載波頻率是每秒幾萬或幾十萬週期。換言之，每個脈衝都是調子很高的「尖叫」。雷達脈衝也是同樣的無線電波「尖叫」，載波頻率很高。「啁啾雷達」的特徵是：送出的每個脈衝載波頻率都不固定，而是陡然拔高或降低一個八音程。要是以聲音來想像的話，每次雷達發射，都像是放送陡然拔起的狼嗥。「啁啾雷達」的優點是：聲音反彈回來時即使原先的聲音仍未消歇也沒關係。反彈聲與原始聲不會混淆，因為任何一刻偵測到的反彈聲反映的都是「啁啾」（狼嗥）中的先前部分，與仍未消歇的部分調子有別。
人類雷達設計者充分利用了這一巧妙的技術。蝙蝠呢？也「發現」了這個技術嗎？答案是：事實上，許多蝙蝠的確會發出陡然降低的叫聲，每一聲降低的幅度通常等於一個八音程。這些「狼嗥」工程師稱為「調頻」（FM）音，似乎非常適合應用「啁啾雷達」技術。不過，目前的證據顯示蝙蝠的確利用了這個技術，但不是為了分別原先的聲音與回聲，而是更難以捉摸的任務—分辨先後的回聲。蝙蝠生活在回聲的世界中，近的物體、遠的物體、不遠不近的物體都有回聲；蝙蝠必須分辨它們。要是它發出的是陡然降低的狼嗥「啁啾」，憑著回聲的調子就可以分別遠近不同的物體。同時接收到的回聲，從遠方物體反彈回來的，源自狼嗥中比較「老」（初始）的部分，所以調子較高。因此同時接收到好幾個回聲的蝙蝠，根據一個簡單的原則就能分辨物體的遠近：回聲調子越高，物體越遠。第二個工程師可能想到的巧妙點子，是多普勒位移，測量移動物體的速度這一招特別管用。多普勒位移或許也可以叫作「救護車效應」，因為大家都有過這樣的經驗：救護車經過我們面前之後警報器的調子就突然下降了，這就是多普勒位移現象。只要音源（或光源或其他波的波源）與接收聲音的一方有相對運動，就會發生多普勒位移。固定不動的音源與移動的聽者我們最容易想像。假定一座工廠屋頂上的警報器響了，不斷發出單調的鳴聲。警報聲一波波向四方廣播，我們看不見波，因為它們是氣壓波。要是看得見的話，它們應該像是一圈圈向外擴散的同心圓，我們丟一個石頭到平靜的水塘中，就可以看見那種圈圈漣漪。請想像丟進水塘的不止一塊石頭，而是一系列石頭，所以同心圓中心不斷放射出同樣強度的波。要是我們在水塘中一個固定的位置系泊一艘小船，水波不斷通過這艘船的船底，船身隨之上下升降。船身升降的頻率，相當於聲波的調子。現在假定這艘船起錨朝向波心方向駛去，船身繼續在一圈圈波前衝擊下不斷上下顛簸，但是這時船身上下起伏的頻率會升高。另一方面，等到它穿過波心繼續前進，船身上下起伏的頻率就明顯降低了。
同樣的，要是我們騎著摩托車迅速經過警報器響個不停的工廠，靠近工廠時我們聽見的警報調子較高：事實上，比起坐著不動，我們的耳朵灌入了速率較快的聲波。同樣的論證可以說明：摩托車一通過工廠，警報的調子聽來就突然降低了。要是我們停下來不動，警報聲的調子就不會變高或變低，而是在兩個多普勒位移調之間。我們可以據此推論：要是我們知道警報聲實際的調子，理論上就可能算出我們接近或背離音源的速度，只要比較我們聽到的調子與已知的真正調子即可。
同樣的原理也適用音源移動、聽者不動的情況，「救護車效應」就是一例。據說多普勒（Christian Doppler，1803～1853，維也納大學實驗物理學教授）當年僱用銅管樂隊演示這個效應，他讓樂隊在行進中的火車露天車皮上演奏，火車急駛而過，觀眾驚疑不置。我不知道這個故事是不是真的。多普勒效應的關鍵是相對運動速度，至於是聽者經過音源還是音源經過聽者倒無妨。要是兩列火車以時速200公里正面錯車，車上乘客可以聽見極為誇張的多普勒效應—另一列車的鳴聲從尖銳高亢的呼號「崩潰」成一種綿長的嗚咽—因為聽者與音源的相對時速達400公里。
交通警察用來抓超速車輛的雷達，就是利用多普勒效應的儀器。一台靜置的儀器向路上發射雷達信號，雷達波從逼近的車輛上彈回，由接收器記錄下來。車子的速度越快，反彈信號頻率的多普勒位移越大。比較發射信號與反彈信號的頻率，警察的儀器就能自動計算出車速。要是警察可以利用這個技術抓路上的神行太保，我們敢指望蝙蝠也用它測量昆蟲獵物的速度嗎？
答案是：沒錯。科學家早就知道馬蹄蝙蝠（一種小型蝙蝠）發出悠長、單調的「噓聲」，而不是短促或聲調急降的「狼嚎」似的聲音。我說那「噓聲」悠長，是以蝙蝠的標準來說的，實際長度不超過1/10秒。而且每一個「噓聲」結束時往往雜以一聲「狼嚎」，我們後面會討論到。首先，想像一隻馬蹄蝙蝠一面飛向一個靜物—如一棵樹，一面發出一個連續的低沉超聲波。由於它朝向這棵樹飛行，所以超聲波波前會加速撞及這棵樹。要是我們在樹上隱藏一個麥克風，可以「聽見」那因為多普勒效應而調子拉高的聲音。樹上當然沒有麥克風，但是從樹上反彈回來的回聲的確會因為多普勒效應而調子拉高了。現在的狀況是：反彈聲波的波前朝飛近的蝙蝠推進，也就是說蝙蝠仍繼續朝樹迅速飛去。因此蝙蝠接收到的回聲，調子會被多普勒效應再度放大。蝙蝠—或它大腦配備的電腦—比較它發出的聲音與回聲的調子，理論上，就能算出自己的飛行速度。這並不能告訴它那棵樹離它有多遠，但也許仍然是非常有用的信息。
如果反彈回聲的物體不是樹之類的靜物，而是移動的昆蟲，多普勒效應的結果就變得非常複雜，但是蝙蝠仍能算出它與目標的相對運動速度，這正是像獵食的蝙蝠一樣的尖端導向導彈所需要的信息。實際上有些蝙蝠耍的把戲更有意思，不只發出悠長、單調的「噓聲」，然後測量回聲的聲調。它們仔細調整「噓聲」的調子，使回聲經過多普勒效應後也保持「單調」。它們迅速朝一個移動中的昆蟲飛去，不斷改變「噓聲」的調子，使回聲一直保持固定的調子。它們耍這個巧妙的把戲，為的是將回聲頻率鎖定在耳朵最靈敏的範圍內，方便偵測—別忘了，回聲非常微弱。它們只要掌握「噓聲」的調子，就能得到做多普勒計算必要的信息（因為回聲是一樣的）。我不知道人造儀器——雷達或聲納—是否利用過這個巧妙的點子，但是在這個領域裡，大多數巧妙的點子似乎都是蝙蝠先發展的，因此這個問題我不介意站在人類這一邊：我打賭人造儀器利用過這個點子。
用不著說，多普勒技術與「啁啾雷達」技術非常不同，適用於不同的特殊目的。有些蝙蝠群充分利用其中一種，其他群利用另一種。有些似乎魚與熊掌兼得，在悠長、單調的「噓聲」結尾處加上一個調頻「狼嚎」。馬蹄蝙蝠另外還有一個本事值得注意：它們的耳廓可以快速前後活動，其他蝙蝠都不行。可想而知，耳朵的收聽面相對於目標的迅速活動，會影響多普勒效應，而那些影響可以獲得更多有用的信息。耳廓收聽面迎向目標的時候，朝向目標的運動速度表面上會增加；耳廓背向目標時，速度表面上會降低。蝙蝠的大腦「知道」每隻耳朵收聽面的方向，因此原則上可以做必要的計算，取得有用的信息。
蝙蝠面臨的問題，也許最難解決的就是遭到其他蝙蝠叫聲的無心干擾（jamming）。科學家以人工超聲波「襲擊」蝙蝠，發現很難讓它們偏離既有航向，科學家非常驚訝。以後見之明來看，這個結果事先也許可以預見。蝙蝠必然早就解決這個干擾問題了。許多蝙蝠生活在洞穴中，而且數量龐大，想來洞裡必然交織著超聲波與回聲的「鬼哭狼嚎」，震耳欲聾，可是蝙蝠可以在漆黑的洞裡迅速飛掠，不會撞牆，也不會互撞。它們只追蹤自己的回聲，不受其他蝙蝠叫聲/回聲的誤導，有何秘訣？工程師想到的第一個方案也許是某種頻率碼：也許每隻蝙蝠都使用自己的「私人」頻率，就像每個無線電台使用的頻率都不同。在某一程度內，這也許是實情，但是這不會是蝙蝠解決方案的全貌。
蝙蝠不會彼此干擾的秘密我們還不完全清楚，但是科學家以人工干擾實驗發現了一條有趣的線索。原來，要是你將它們發出的叫聲耽擱一些時間才反射回去，有些蝙蝠就會受騙。換言之，以它們自己的叫聲騙它們。要是小心控制假回聲的播放時間，蝙蝠甚至還可能想降落在不存在的巖架上。我認為這顯示：蝙蝠也和人一樣，藉著一個「晶狀體」觀看世界，只不過蝙蝠的晶狀體是回聲。
看起來蝙蝠利用的也許是我們可以稱為「『陌生』濾鏡」的東西。蝙蝠每一聲叫聲的回聲，它都用來建構一張世界圖像，這張圖像的意義與根據先前回聲建構的世界圖像產生關聯。一隻蝙蝠的大腦要是聽到了其他蝙蝠叫聲的回聲，並想解讀它的意義，可是發現它難以融入先前建構的圖像，就會決定這回聲沒有意義。這就好像世界中的物體突然無厘頭地移動了。真實世界中物體不會那麼「瘋狂」，因此大腦將這個回聲「濾掉」，當作背景噪音，不會產生什麼不良影響。要是它自己叫聲的回聲被科學家做過手腳，設法耽擱一些時間或者加速，仍會有意義，因為假回聲與先前建構的世界圖像對得上號。「『陌生』濾鏡」接受假回聲，因為就先前回聲的脈絡而言，假回聲頗可信。假回聲的世界中，物體移動的位置似乎很小，在真實的世界中物體那樣移動是可能的，也是可期盼的。蝙蝠大腦的工作假設是：任何一個回聲脈衝描繪的世界，要不與先前得到的世界圖像一樣，要不就只有一點兒差異；例如它正在追蹤的蟲子已經移動了一小段距離。
美國紐約大學哲學教授內格爾（Thomas Nagel，1937～ ）寫過一篇很有名的論文，叫作「當一隻蝙蝠是怎麼回事？」（1974）。這篇論文與蝙蝠關係不大，主要是討論一個哲學問題：如何想像做一個我們本來就不是的玩意兒？不過，內格爾這位哲學家認為蝙蝠是個特別有說服力的例子，這是因為蝙蝠依賴回聲過活，我們尤其難以體會它們的經驗，人類與蝙蝠似乎生活在不同的世界裡。如果你想體驗當蝙蝠的滋味，就走進一個山洞，大叫或以兩個叉子互擊，然後仔細測量需要多久才聽見回聲，再計算你距牆有多遠—我們幾乎可以肯定這樣做絕對不成。
上面用來描繪蝙蝠生活的辦法，並不比下面的辦法更好，那就是搞清楚「看見顏色是怎麼回事」，用一台儀器測量進入眼睛的光線波長，要是波長較長，你看見的是紅色，要是波長短，看見的就是紫色或藍色。我們說紅色的光波長比較長，藍色光的波長短，這正巧是個物理事實。不同波長的光啟動了我們視網膜上對紅色敏感與對藍色敏感的感光細胞。但是我們對顏色的主觀感覺中根本沒有波長這個概念。看見紅光或藍光的感覺，不會告訴我們哪種光的波長比較長。要是波長很重要（通常不會），我們只需記住就成了，或者（像我一樣）查參考書。同樣的，蝙蝠以我們所說的回聲知覺到一隻昆蟲的下落，但是它絕不會想到隔了多久才收到回聲這類勞什子，就像我們知覺到紅色或藍色也不會想到什麼波長。
真的呢，要是我得嘗試這不可能的任務，想像—「當一隻蝙蝠是怎麼回事」，我會猜它們的回聲定位也許就像我們以眼睛觀看世界一樣。我們是非常依賴視覺的動物，因此我們無法瞭解觀看是多麼複雜的官能。物體「就在那裡」，我們認為我們「看見」它們「就在那裡」。但是我懷疑我們的知覺經驗其實不過是大腦中一個複雜的電腦模型，根據從外界來的信息建構出來，並將外界信息轉換成可以利用的形式。外界光線的波長差異，在我們大腦的電腦模型裡註冊成顏色的差異。形狀與其他的特徵也以同樣的方式註冊，就是以容易處理的形式註冊。「看見」的感覺，對我們來說與「聽見」的感覺截然不同，但是這絕不是光線與聲音的物理差異直接造成的。追根究底，光線與聲音由不同的感官翻譯成同類的神經衝動。從一個神經衝動的物理特徵，無法分辨它傳遞的是光、聲還是氣味。「看見」的感覺與「聽見」的感覺、「聞到」的感覺非常不同，是因為大腦發現以不同類型的模型分別註冊視覺、聽覺和嗅覺世界的特徵比較方便。因為我們心中對於視覺信息與聽覺信息使用的方式不同，目的也不同，難怪「看見」與「聽見」的感覺不同。那不是因為光線與聲音有物理差異。
但是蝙蝠使用聲音信息，與我們使用視覺信息，是為了實現同類的目的。它們利用聲音知覺物體在三維空間中的位置，並連續更新這種信息，我們利用光線的目的也一樣。因此蝙蝠需要的內建電腦模型，必須適合處理「物體在三維空間中不斷變動位置」的情況，也就是適合「再現」那種情況。我的論點是：動物的主觀經驗採用的形式，是它們內建電腦模型的一個性質。在演化過程中，那個模型的設計原則與「是否適合產生有用的內部再現」有關，與外界來的物理刺激無關。蝙蝠與我們需要同類的內建模型，再現（representing）物體在三維空間中的位置。不錯，蝙蝠利用回聲建構它們的內建模型，我們利用光線，可是這與內建模型的性質不相干。別忘了：那些外來信息在進入大腦前已經被翻譯成同類的神經衝動。
因此，我的臆測是：蝙蝠「看見」世界的方式與我們的大體相同，即使它們以非常不同的物理媒體將外在世界翻譯成神經衝動—它們用超聲波，而我們用光線。蝙蝠甚至也能利用我們叫作顏色的感覺實現它們的目的，例如用來再現外在世界的差異，那些差異與波長毫無關係，可是對蝙蝠有用，就像顏色對我們有用一般。也許雄蝙蝠的身體表面有某種微細的肌理，因此反彈的回聲雌蝙蝠知覺起來飽含「色彩」，功能上與雄性天堂鳥用以吸引異性的「彩妝嫁衣」一樣。我說的並不是什麼意義模糊的隱喻。雌蝙蝠知覺到一隻雄蝙蝠時，它心中湧現的主觀感覺搞不好真的是艷麗的紅色：與我見到南美火鶴產生的感覺一樣。或者，至少可說那只雌蝙蝠對男友的感覺與我對火鶴的視覺感覺，即使有差異，也相當於我對火鶴的視覺感覺和火鶴彼此的視覺感覺之間的差異，絕不會更多。
格裡芬說過一個故事，那是1940年，他與哈佛同學高隆博什（Robert Galambos，1914～2010）首次在一個會議中對一群動物學家發表他們的新發現：蝙蝠利用回聲定位法飛行。所有的學者都非常驚訝。一位著名的科學家不但不信，還非常憤慨——
他雙手抓住高隆博什的肩頭，一面抱怨，一面搖撼，不斷說我們提出的看法實在太出人意表，難道我們真的相信！雷達與聲納仍然是極為機密的軍事技術，是電子工程技術的最新成就，蝙蝠怎麼可能也懂？即使只暗示蝙蝠有稍微類似的本領，大多數人都覺得不可能，甚至反感。
同情這位著名的懷疑者很容易。他不願相信，其實也是人性的表現。俗語說得好：人就是人。正因為我們的感官施展不出蝙蝠的本領，我們才難以置信。因為我們只能通過人工儀器、數學計算瞭解蝙蝠的作為，才會覺得這種小動物的腦袋居然有這等本事，實在難以想像。然而為了解釋視覺原理，必須使用同樣複雜而困難的數學計算，而且沒有人懷疑過小動物也看得見這個世界。我們懷疑蝙蝠的本事，只洩露了我們的雙重標準，原因不過是：我們看得見，可是無法以回音定位。
我能夠想像：在某個其他的世界有個會議正在進行，出席的都是博學之士，可是他們是全盲、像似蝙蝠的生物。會中有位學者提出了一份報告，令他們非常震驚：一種叫作人類的動物能夠利用「光」在空間中活動！出席學者都知道「光」是新近發現的一種無聲輻射線，「光」的研發仍然是最高軍事機密計劃。除此之外，人類只不過一種寒磣的動物，他們幾乎全聾（好吧，人類勉強可以聽，甚至能發出沉悶、緩慢而低沉的咆哮聲，但是他們只能利用聲音做非常原始的事，例如彼此通訊；他們似乎連最龐大的物體都不會用聲音偵測）。不過他們有一種高度專業化的感官叫作「眼睛」的，可以利用「光」線。太陽是主要的光源，而人類居然能利用太陽光線撞擊物體反彈的複雜「反射光」。他們配備了一種巧妙的裝置，叫作「晶狀體」（lens）的，形狀似乎是以數學計算設計出來的，所以這些無聲光線通過時會彎曲，使得外界物體與叫作「視網膜」的一張細胞毯上的「影像」，有一對一的映像關係。這些視網膜細胞能以一種神秘的方式將光變成「聽得見」的（你也許可以這麼說），並將信息傳遞到大腦。我們的數學家已經證明：理論上，經過非常複雜的數學計算，利用這些光線在空間中安全地活動是可能的，就像我們日常使用超聲波一樣有效—在某些方面，甚至更有效！但是，誰想得到寒磣的人類居然會做這些計算！
蝙蝠利用回聲定位只是一個例子，我還有上千個例子可以舉出來，說明我對良好設計的想法。動物看來都像是精通理論又有實務經驗的巧手物理學家或工程師設計出來的，但是蝙蝠不可能像物理學家一樣地知道或瞭解相關的理論。我們應該拿蝙蝠與警察使用的雷達測速儀做模擬，而不是設計那個儀器的人。設計警用雷達測速儀的人瞭解多普勒效應的理論，他能用數學方程式表現出他理解的程度，並將那些方程式清楚地在白紙上列出來。設計者的知識表現在儀器設計中，但是儀器本身並不瞭解自己的運作原理。儀器包含電子組件，它們以電線聯結後就會自動比較兩個雷達頻率，並將結果轉化成方便的單位—以公里為單位的時速。這些計算很複雜，但是以一個小盒子裝入現代電子組件，將它們以電線適當地聯結之後，就做得出來。當然，一個精密的、有意識的大腦必須做組裝、聯機的工作，或者至少設計線路圖，但是有意識的大腦不涉入這個盒子分分秒秒的運轉。
我們有豐富的電子技術經驗，所以無意識的機器表現出一些行為，好像它瞭解複雜數學觀念一般，我們不會覺得不可思議。生物機器的運行是同類型的例子。一隻蝙蝠好比一台機器，它的內部電路使它的上肢（兩翼）肌肉能夠帶它去捕捉昆蟲，就像一枚無意識的導彈能夠向一架飛機直奔而去。到目前為止，我們源自技術的直覺是正確的。但是我們的技術經驗也讓我們期望：凡是複雜的機器一定是有意識的、有目的的設計者想出來的。就生物機器而言，錯的是這第二個直覺。就生物機器而言，「設計者」是無意識的自然選擇（天擇）—盲目的鐘錶匠。
我希望這些蝙蝠故事能讓讀者肅然起敬，像我一樣，我相信培裡也會。我的目標在一個方面與培裡的完全一樣。我不想讓讀者低估自然的驚人作品，以及為了解釋它們我們必須面對的問題。蝙蝠的回聲定位本領，雖然培裡在世時—18、19世紀之間—世人仍不知，與任何他舉的例子一樣，也能支持他的論證。培裡舉了許多例子，將他的論點發揮得淋漓盡致。他歷數身體各種構造，從頭到腳，每一部位、每一構造細節，證明它們可以與一個製作精美的鐘的內部機件媲美。在許多方面，我願意做同樣的事，因為精彩的故事可說的太多了，而我又喜歡說故事。但是其實用不著多舉例子。一兩個就夠了。用來解釋蝙蝠在空間中穿梭的假說，生命世界任何現象都適合用它來解釋，培裡舉出了許多例子，要是任何一個他的解釋錯了，我們無法以增加例子的方式將他的解釋變成對的。他的假說是：生物鐘表是一位鐘錶匠大師設計、製造出來的。我們的現代假說是：這工作是自然選擇在漸進的演化階段中完成的。
今天的神學家不再像培裡那麼直截了當了。他們不會指著複雜的生物機制，說它們是一位創造者設計的，一眼就可以看出來，像鐘錶一樣。有個趨勢倒是很清楚，他們會指著那些複雜的生物機制，說：「難以相信」這等複雜與完美會以自然選擇機制演化出來。每次我讀到這樣的評論，我都覺得作者只是自我狡辯—只有他自己不信吧！1985年，英格蘭伯明翰（Birmingham）主教蒙蒂菲奧裡（Hugh Montefiore）出版了一本書，書名是《神的可能性》（Probability of God），書裡舉了許多「難以相信」的例子，有一章我就算出35個。本章剩下的篇幅裡我的例子都出自這本書，因為這本書顯示的是一位著名、博學的神學家使自然神學契合時代的努力，行文懇切而誠實。對的，你沒看錯，我說的是「誠實」。蒙蒂菲奧裡主教與他的一些同事不同，他不怕說出：上帝是否存在的問題是個攸關事實的問題。他絕不使用不老實的遁辭，例如「基督信仰是一種生活方式。至於對上帝存在與否的質疑，則不用討論：它根本是現實主義的幻象創造的幻覺」。他書裡也有物理學與宇宙論的章節，由於不是我的本行，我不擬妄加評論，不過我認為他似乎引用了真正的物理學家作為權威依據。要是生物學的章節他也這樣做，該有多好！不幸他引用的是庫斯勒（Arthur Koestler，1905～1983，小說家）、霍伊爾（Fred Hoyle，1915～2001，拒絕「大霹靂說」的天文物理學家）、拉特雷–泰勒（Gordon Rattray-Taylor，1911～1981，科普作家）、波普爾（Karl Popper，1902～1994，科學哲學家）。蒙蒂菲奧裡主教相信演化，但是無法相信自然選擇能恰當地解釋演化過程，部分原因是他與許多人一樣，完全誤解了自然選擇，以為自然選擇是「隨機的」、「沒有意義的」。
他非常倚賴一個我們或許可以稱之為「我就是不能相信」的論證。在書中的一章，我們發現下列的語句（以他的行文順序列舉）：
……似乎無法以達爾文的理論解釋……並不容易解釋……難以瞭解……不容易理解……同樣難以解釋……我發現它不容易理解……我發現不容易瞭解……我發現難以理解……這樣解釋似乎行不通……我看不出怎麼……以新達爾文主義解釋動物行為的許多複雜表現似乎不恰當……要說這種行為僅以自然選擇為機制演化出來，實在不易理解……這是不可能的……這麼複雜的器官怎麼可能演化出來……不容易明白……很難理解……
「我就是不能相信！」這個論證其實是非常脆弱的，達爾文已經評論過了。在一些例子中，這個論證的基礎只不過是無知而已。舉例來說，我們的主教覺得難以理解的事實，有一個是北極熊的白色皮毛。
至於保護色，並不總是容易以新達爾文主義的前提解釋。要是北極熊在北極圈內是獨霸的物種，它們何必演化出白色皮毛作為保護色呢？
這一段應該翻譯成：
我這個人，從來沒到過北極，從來沒見過野地裡的北極熊，只受過古典文學與神學訓練，就坐在我這書房裡憑我的腦袋在想，到現在想破腦袋也想不出一個理由可以回答：北極熊的白色皮毛有什麼好處？
在這個例子裡，我們的主教假定：只有獵食獸的對象才需要保護色。他沒有想到：獵食獸要是能隱蔽身形，不讓捕獵對像發現，也有絕大利益。北極熊會潛近在冰上休息的海豹。要是海豹老遠就可以看見北極熊，它就溜了。我懷疑，要是主教想像得到一頭深色大灰熊在雪地裡潛近海豹群的景象，他一定立刻就看出答案了。
原來北極熊論證這麼容易就拆解了！但這不是我真正想談的。一個奇妙的生物現象，即使世上最傑出的權威都無法解釋，也不見得是「無法解釋的」。許多神秘現象幾個世紀都無法解釋，最後都真相大白。主教舉出的35個例子，不論有什麼價值，大多數現代生物學家都不會覺得以自然選擇論解釋有什麼困難，儘管不是每一個都像白色北極熊一樣容易解釋。但是我們不是在測驗人類的巧思。即使真的發現了一個我們無法解釋的例子，我們也不該從「我們無力回答」這個事實，引申出任何浮誇的結論。達爾文對這一點已說得很清楚。
「我就是不能相信！」這個論證還有比較嚴肅的版本，就是不以無知或欠缺巧思為基礎的版本。一個版本是直接利用「奇觀」這個詞的極端意義。我們每個人面對高度複雜的機制，心中都不由得興起「奇觀」的感覺，例如面對蝙蝠的回聲定位裝備。「奇觀」論證的潛台詞是：任何東西只要稱得上「奇觀」，就不可能是自然選擇的產物，這是不言自明的事，不容置疑。主教讚許地引用了發明家貝內特（G. E. Bennett）論蜘蛛網的文句：
任何人觀察過蜘蛛織網許多小時後，都不可能不懷疑：難道現在的蜘蛛，或它們的祖先會是蛛網的建築師？或者那可能是隨機變異一步一步地造成的？就好像擁有複雜而精確比例的帕特農神廟（Parthenon，位於希臘雅典）是以小塊大理石堆起來的，那太荒謬了！
怎麼不可能！那正是我的堅定信念，而且我有些觀察蜘蛛與蛛網的經驗。
主教繼續談人類的眼睛，並以賣弄的語氣問道：「這麼複雜的器官怎麼可能演化出來？」言下之意，沒有人能答覆這個問題。這不是論證，只不過彰顯自己不信而已。對於達爾文稱為極端完美、複雜的器官，我們直覺上認為難以置信，有兩個原因。第一，我們對於演化過程擁有的浩瀚時間，沒有直覺的掌握。大多數對自然選擇有疑慮的人，都能接受小型變異，例如自從工業革命以來，許多種蛾演化出較深的顏色。但是，接受了這個事實之後，他們就指出這種變異是多麼的小。正如主教所強調的，深色的蛾並不是新的物種。我同意這是很小的變化，與眼睛（或者回聲定位）的演化比較起來算不得什麼。但是，我們也應注意另一個事實：那些變化只花了蛾100年。100年對我們來說似乎很長，因為人生不滿百！但是對地質學家來說，他平常測量的時段都是100年的1000倍（10萬年）。
眼睛不會留下化石，所以我們不知道我們這種眼睛花了多少時間才從一無所有演化成目前的複雜、完美程度，但是時間尺度以億年計，殆無疑問。拿家犬做個比較吧，想想人類在極短的時間內通過遺傳選擇造就的變化。在幾百年之內，最多幾千年吧，我們已經從狼培育出了京叭兒、牛頭犬、吉娃娃與聖伯納犬。是啊，但是它們仍然是狗（家犬），不是嗎？它們還沒有變成不同種類的動物！也許你會這麼說。對，如果玩文字遊戲能令你覺得舒服些，你就管它們都叫作狗吧。但是請想想涉及的時間。我們不妨以平常散步的一步，代表家犬從狼演化成各種品種所花的全部時間。那麼，你要散步多遠才能遇見露西（Lucy）與她的族人呢？（露西及其族人是350萬年前以兩足直立的體態在東非大裂谷活動的早期人類祖先。）答案是：大約3.2公里。要走多遠才能回到生命演化的源頭？答案是：你必須從倫敦跋涉到巴格達。想想從狼演變成吉娃娃所涉及的變化量，然後乘以從倫敦走到巴格達所需要的步數。於是你在真正的自然演化中可以期待的變化量，就有了一個直覺的概念。
我們對於複雜器官的演化，例如人類的眼睛、蝙蝠的耳朵，我們很自然就覺得難以置信，第二個原因是我們直覺地應用概率理論。蒙蒂菲奧裡主教引用神學教授雷文（C. E. Raven，1885～1964）論布谷鳥的文句。這些鳥在其他鳥的巢裡下蛋，那些鳥不知情地做了養父母。就像許多生物適應一樣，布谷鳥的適應不只一個特徵，而有好幾個。布谷鳥過的寄生生活，是好幾個不同事實輻輳在一起形成的。舉例來說，母鳥會在其他鳥的巢裡下蛋，孵化的幼雛會將養父母的親生子女擠出巢去。這兩個習慣使布谷鳥能夠成功地過寄生生活。雷文繼續寫道：
我會讓各位明白：這一系列條件，每一個都是整體順利運作的關鍵。可是每一個條件，本身毫無用處。整體的完美運行必須所有條件同時具備。這麼一系列條件是隨機事件組合起來的？我已經說過了，概率實在太低了。
這種論證比起只是喃喃念著「太不可思議了！太難以置信了！」在原則上更值得我們尊重。對任何提議，測量它在統計上的概率，是評估它可信與否的正當程序。這個方法本書就使用了好幾次。但是你得用得對。雷文的論證有兩個錯誤。第一，他混淆了自然選擇與「隨機性」（randomness），這是個流行的錯誤，但是我必須說，這個錯誤令人氣惱。突變是隨機的，自然選擇卻是隨機的反面。第二，「每一個條件本身毫無用處」的看法根本就不對。「整體的完美運行必須所有條件同時具備」？不對！「每一個條件都是整體順利運作的關鍵」？不對！眼睛/耳朵/回聲定位系統/布谷鳥寄生生活模式等等，即使一開始是簡單、原始、準備不足的，都比沒有好。沒有眼睛的話，你就是瞎子。有半隻眼睛的話，即使你還不能將獵食獸的影像置入焦點，至少可以偵測到它大概的行動方向。而這份信息可能足以決生死、判陰陽。以下兩章，我會更詳細地再度討論這些議題。