פרנסיס גולטון

פרנסיס גולטון

סר פרנסיס גולטון (Sir Francis Galton;‏ 16 בפברואר 1822 – 17 בינואר 1911) היה איש אשכולות אנגלי ומייסד האאוגניקה במהלך התקופה הוויקטוריאנית; רעיונותיו הפכו לימים לבסיס הגנטיקה ההתנהגותית.

גולטון הפיק מעל 340 מאמרים וספרים. הוא פיתח את המושג הסטטיסטי של מתאם וקידם באופן נרחב את הנסיגה אל הממוצע. הוא היה הראשון ליישם שיטות סטטיסטיות לחקר הבדלים אנושיים ותורשת אינטליגנציה, והנהיג שימוש בשאלונים וסקרים לאיסוף נתונים על קהילות אנושיות, שאותם נזקק לעבודות גנאלוגיות וביוגרפיות ולמחקרים האנתרופומטריים שלו. הוא הפך את הביטוי "תורשה מול סביבה" (nature versus nurture) לפופולרי. ספרו "גאונות תורשתית" (Hereditary Genius) משנת 1869 היה הניסיון המדעי-חברתי הראשון לחקור גאונות וגדולה.

כחוקר הנפש האנושית, הוא ייסד את הפסיכומטריקה ואת הפסיכולוגיה הדיפרנציאלית, וכן את השערת הלקסיקון של האישיות. הוא הגה שיטה לסיווג טביעות אצבע שהוכחה כמועילה במדע הפורנזי. הוא גם ערך מחקר על כוחה של התפילה, והגיע למסקנה שאין לה כוח בשל השפעתה האפסית על אריכות ימיהם של המתפללים. מסעו אחר העקרונות המדעיים של תופעות מגוונות התרחב אפילו עד לשיטה האופטימלית להכנת תה. כיוזם המטאורולוגיה המדעית, הוא הגה את מפת מזג האוויר הראשונה, הציע תאוריה של אנטי-ציקלונים, והיה הראשון לקבוע תיעוד מלא של תופעות אקלימיות לטווח קצר בקנה מידה אירופי. הוא גם המציא את משרוקית גולטון לבדיקת יכולת שמיעה דיפרנציאלית. גולטון קיבל תואר אבירות בשנת 1909 על תרומתו למדע. הוא היה בן דודו למחצה של צ'ארלס דרווין (Charles Darwin).

בשנים האחרונות, הוא ספג ביקורת משמעותית על היותו דוגל בדרוויניזם חברתי, אאוגניקה וגזענות ביולוגית; אכן, הוא היה חלוץ האאוגניקה וטבע את המונח עצמו בשנת 1883. גולטון נחשב למי שהפך את הביטוי "תורשה מול סביבה" לפופולרי כדי למסגר את הדיון האקדמי בנוגע להשפעה היחסית של תורשה וסביבה על יכולת אנושית וקידום חברתי.

חיים מוקדמים

גולטון נולד ב-"The Larches", בית גדול באזור ספרקברוק (Sparkbrook) שבברמינגהאם, אנגליה, שנבנה על האתר של "Fair Hill", ביתו הקודם של ג'וזף פריסטלי (Joseph Priestley), שאותו שינה הבוטנאי ויליאם וית'רינג (William Withering). הוא היה בן דודו למחצה של צ'ארלס דרווין, שחלק עמו את הסבא המשותף ארסמוס דרווין (Erasmus Darwin). אביו היה סמואל טרשיוס גולטון (Samuel Tertius Galton), בנו של סמואל גולטון הבן (Samuel Galton Jr). הוא היה גם בן דודו של דאגלס סטרט גולטון (Douglas Strutt Galton). משפחת גולטון הייתה משפחה של יצרני נשק ובנקאים קווייקרים, בעוד משפחת דרווין הייתה מעורבת ברפואה ובמדע.

גם משפחות גולטון וגם משפחות דרווין כללו עמיתים בחברה המלכותית וחברים שאהבו להמציא המצאות בזמנם הפנוי. גם ארסמוס דרווין וגם סמואל גולטון היו חברים מייסדים של האגודה הירחית של ברמינגהאם (Lunar Society of Birmingham), שכללה את מתיו בולטון (Matthew Boulton), ג'יימס ואט (James Watt), ג'וזאיה ודג'ווד (Josiah Wedgwood), ג'וזף פריסטלי וריצ'רד לוול אדג'וורת' (Richard Lovell Edgeworth). שתי המשפחות היו ידועות בכישרונן הספרותי. ארסמוס דרווין חיבר מסות טכניות ארוכות בחרוזים. דודתו של גולטון, מרי אן גולטון (Mary Anne Galton), כתבה על אסתטיקה ודת, והאוטוביוגרפיה שלה פירטה את סביבת ילדותה המאוכלסת בחברי האגודה הירחית.

גולטון היה ילד פלא – הוא קרא בגיל שנתיים; בגיל חמש ידע מעט יוונית, לטינית וחילוק ארוך, ובגיל שש עבר לספרים למבוגרים, כולל שייקספיר (Shakespeare) להנאתו, ושירה, שאותה ציטט בהרחבה. גולטון למד בבית הספר קינג אדוארד בברמינגהאם, אך השתעמם מהתוכנית הלימודית הקלאסית הצרה ועזב בגיל 16. הוריו לחצו עליו להיכנס למקצוע הרפואה, והוא למד במשך שנתיים בבית החולים הכללי של ברמינגהאם ובבית הספר לרפואה של קינגס קולג' לונדון. לאחר מכן המשיך בלימודי מתמטיקה בטריניטי קולג', קיימברידג', מ-1840 ועד תחילת 1844.

על פי רישומי הלשכה הגדולה של אנגליה, בפברואר 1844 הפך גולטון לבנאי חופשי בלשכה המדעית, שהתקיימה בפונדק 'האריה האדום' בקיימברידג', והתקדם דרך שלוש דרגות הבונים החופשיים: חניך, 5 בפברואר 1844; שוליה, 11 במרץ 1844; רב-בנאי, 13 במאי 1844. הערה ברישום מציינת: "פרנסיס גולטון סטודנט בטריניטי קולג', קיבל את תעודתו ב-13 במרץ 1845". אחת מתעודות הבונים החופשיים של גולטון מהלשכה המדעית ניתן למצוא בין מסמכיו ביוניברסיטי קולג' לונדון.

התמוטטות עצבים סיכלה את תוכניתו של גולטון לנסות לזכות בהצטיינות. במקום זאת הוא בחר לקבל תואר B.A. רגיל, כמו בן דודו למחצה צ'ארלס דרווין. (בעקבות המנהג בקיימברידג', הוענק לו תואר M.A. ללא לימודים נוספים, בשנת 1847.) הוא חידש לזמן קצר את לימודי הרפואה שלו, אך מות אביו ב-1844 הותיר אותו שבור רגשית, אם כי עצמאי כלכלית, והוא הפסיק את לימודי הרפואה לחלוטין, ופנה לנסיעות לחוץ לארץ, ספורט והמצאות טכניות.

בשנותיו הראשונות גולטון היה מטייל נלהב, וערך טיול יחיד דרך מזרח אירופה לאיסטנבול, לפני שעלה לקיימברידג'. ב-1845 וב-1846 נסע למצרים וטייל לאורך הנילוס עד ח'רטום בסודאן, ומשם לביירות, דמשק וירדה לירדן.

בשנת 1850 הצטרף לחברה הגיאוגרפית המלכותית, ובמהלך השנתיים הבאות ארגן משלחת ארוכה וקשה לדרום-מערב אפריקה (כיום נמיביה) שהייתה ידועה אז מעט. הוא כתב ספר על חוויותיו, "סיפורו של חוקר בדרום אפריקה הטרופית" (Narrative of an Explorer in Tropical South Africa). בשנת 1853 הוענקה לו מדליית המייסד של החברה הגיאוגרפית המלכותית ומדליית הכסף של החברה הגיאוגרפית הצרפתית על סקירתו הקרטוגרפית החלוצית של האזור. הדבר ביסס את המוניטין שלו כגיאוגרף וחוקר. הוא המשיך וכתב את רב-המכר "אמנות הנסיעה" (The Art of Travel), מדריך לעצות מעשיות עבור הוויקטוריאני בדרכים, שיצא במהדורות רבות ועדיין מודפס.

קריירה

### קריירה מדעית מוקדמת

גולטון היה איש אשכולות שתרם תרומות חשובות בתחומים רבים, בהם מטאורולוגיה (האנטי-ציקלון ומפות מזג האוויר הפופולריות הראשונות), סטטיסטיקה (נסיגה ומתאם), פסיכולוגיה (סינסתזיה), ביולוגיה (טבע ומנגנון התורשה), וקרימינולוגיה (טביעות אצבע). חלק גדול מכך הושפע מנטייתו לספור ולמדוד. גולטון הכין את מפת מזג האוויר הראשונה שפורסמה ב'טיימס' (1 באפריל 1875, המציגה את מזג האוויר מהיום הקודם, 31 במרץ), כיום תכונה סטנדרטית בעיתונים ברחבי העולם.

הוא הפך לפעיל מאוד באגודה הבריטית לקידום המדע, והציג מאמרים רבים במגוון רחב של נושאים בפגישותיה מ-1858 עד 1899. הוא היה המזכיר הכללי מ-1863 עד 1867, נשיא הסקציה הגיאוגרפית ב-1867 וב-1872, ונשיא הסקציה האנתרופולוגית ב-1877 וב-1885. הוא היה פעיל במועצת החברה הגיאוגרפית המלכותית במשך למעלה מארבעים שנה, בוועדות שונות של החברה המלכותית, ובמועצה המטאורולוגית.

ג'יימס מקין קאטל (James McKeen Cattell), תלמידו של וילהלם וונדט (Wilhelm Wundt) שקרא את מאמריו של גולטון, החליט שהוא רוצה ללמוד תחתיו. בסופו של דבר הוא בנה קשר מקצועי עם גולטון, מדד נבדקים ועבדו יחד על מחקר.

בשנת 1888 הקים גולטון מעבדה בגלריות המדע של מוזיאון דרום קנזינגטון. במעבדתו של גולטון ניתן היה למדוד משתתפים כדי לצבור ידע על חוזקותיהם וחולשותיהם. גולטון השתמש בנתונים אלה גם למחקריו שלו. בדרך כלל הוא גבה מאנשים תשלום סמלי עבור שירותיו.

### תורשה ואאוגניקה

פרסום הספר "מוצא המינים" (The Origin of Species) בשנת 1859 על ידי בן דודו צ'ארלס דרווין שינה את חייו של גולטון. הוא נתפס לעבודה, במיוחד לפרק הראשון על "וריאציה תחת ביות", בנוגע להרבעת בעלי חיים.

גולטון הקדיש חלק גדול משארית חייו לחקירת וריאציות באוכלוסיות אנושיות והשלכותיהן, עניין שדרווין רק רמז עליו ב"מוצא המינים", אם כי חזר אליו בספרו מ-1871 "מוצא האדם" (The Descent of Man), תוך הסתמכות על עבודתו של בן דודו בתקופת הביניים. גולטון הקים תוכנית מחקר שכללה היבטים מרובים של וריאציה אנושית, ממאפיינים נפשיים ועד גובה; מתמונות פנים ועד דפוסי טביעות אצבע. הדבר דרש המצאת מדדים חדשים לתכונות, תכנון איסוף נתונים רחב היקף באמצעות מדדים אלה, ולבסוף, גילוי טכניקות סטטיסטיות חדשות לתיאור והבנת הנתונים.

גולטון התעניין בתחילה בשאלה האם יכולת אנושית היא תורשתית, והציע לספור את מספר קרובי המשפחה בדרגות שונות של אנשים דגולים. אם התכונות תורשתיות, הוא נימק, צריכים להיות יותר אנשים דגולים בקרב קרובי המשפחה מאשר באוכלוסייה הכללית. כדי לבדוק זאת, הוא המציא את שיטות ההיסטוריומטריה. גולטון השיג נתונים נרחבים ממגוון רחב של מקורות ביוגרפיים שאותם טבלא וערך השוואות בדרכים שונות. עבודה חלוצית זו תוארה בפירוט בספרו "גאונות תורשתית" ב-1869. כאן הראה, בין היתר, שמספרם של קרובי משפחה דגולים ירד כאשר עברו מקרובי משפחה מדרגה ראשונה לדרגה שנייה, ומהשנייה לשלישית. הוא ראה בכך עדות לתורשת יכולות.

גולטון הכיר במגבלות שיטותיו בשתי עבודות אלה, והאמין שניתן ללמוד את השאלה טוב יותר באמצעות השוואות של תאומים. שיטתו חזתה בדיקה אם תאומים שהיו דומים בלידתם התפצלו בסביבות שונות, והאם תאומים שהיו שונים בלידתם התכנסו כאשר גודלו בסביבות דומות. הוא השתמש שוב בשיטת השאלונים כדי לאסוף סוגים שונים של נתונים, שסודרו בטבלאות ותוארו במאמר "היסטוריה של תאומים" (The history of twins) בשנת 1875. בכך הוא חזה את התחום המודרני של גנטיקה התנהגותית, הנשען בכבדות על מחקרי תאומים. הוא הגיע למסקנה שהעדויות תומכות בטבע (תורשה) ולא בסביבה. הוא גם הציע מחקרי אימוץ, כולל מחקרי אימוץ בין-גזעי, כדי להפריד בין השפעות התורשה והסביבה.

גולטון הכיר בכך שנסיבות תרבותיות השפיעו על יכולתם של אזרחי הציוויליזציה, ועל הצלחת הרבייה שלהם. ב"גאונות תורשתית", הוא חזה מצב שיוביל לציוויליזציה עמידה ומתמשכת כדלקמן:

> הצורה הטובה ביותר של ציוויליזציה ביחס לשיפור הגזע, תהיה כזו שבה החברה לא הייתה יקרה; שבה הכנסות נבעו בעיקר ממקורות מקצועיים, ולא רבות באמצעות ירושה; שבה לכל נער היה סיכוי להראות את יכולותיו, ואם היה מוכשר מאוד, הוא היה מסוגל להשיג השכלה מהשורה הראשונה וכניסה לחיים מקצועיים, בעזרתם הנדיבה של המלגות והמענקים שזכה בהם בצעירותו; שבה נישואין הוחזקו בכבוד רב כמו בתקופות היהודיות הקדומות; שבה גאוות הגזע עודדה (כמובן שאיני מתייחס לסנטימנט חסר ההיגיון של ימינו, העובר תחת שם זה); שבה החלשים יכלו למצוא קבלת פנים ומקלט במנזרים של רווקים או מסדרי נשים, ולבסוף, שבה המהגרים ופליטים מסוג טוב יותר מארצות אחרות הוזמנו והתקבלו בברכה, וצאצאיהם התאזרחו.

— גולטון 1869, עמ' 362

גולטון טבע את המונח אאוגניקה בשנת 1883 וכתב רבים מתצפיותיו ומסקנותיו בספר, "מחקרים על כושר אנושי ופיתוחו" (Inquiries into Human Faculty and Its Development). במבוא לספר, הוא כתב: -

> [כוונת ספר זה] היא לגעת בנושאים שונים הקשורים פחות או יותר לטיפוח הגזע, או, כפי שאנו עשויים לקרוא לזה, בנושאים "אאוגניים", ולהציג את התוצאות של כמה מחקרי הפרט שלי. זאת, בשאלות הנוגעות למה שמכונה ביוונית, eugenes, כלומר, טוב בגזע, בעל כישורים נאצלים בתורשה. זה, והמילים הנלוות, eugeneia וכו', חלים באותה מידה על בני אדם, חיות וצמחים. אנו זקוקים מאוד למילה קצרה כדי לבטא את מדע שיפור הגזע, שאינו מוגבל כלל לשאלות של זיווג נבון, אלא ש, במיוחד במקרה של האדם, נותן דעת לכל ההשפעות הנוטות במידה כלשהי לתת לגזעים או לקווי דם מתאימים יותר סיכוי טוב יותר לנצח במהירות על הפחות מתאימים ממה שהיה להם אחרת. המילה אאוגניקה תבטא מספיק את הרעיון; זו לפחות מילה מסודרת יותר וכללית יותר מאשר viriculture, שפעם העזתי להשתמש בה.

— גולטון 1883, עמ' 24–25

הוא האמין שיש להגדיר תוכנית של 'ציונים' עבור ערך משפחתי, ולעודד נישואין מוקדמים בין משפחות ממעמד גבוה באמצעות מתן תמריצים כספיים. הוא הצביע על כמה מהמגמות בחברה הבריטית, כגון נישואים מאוחרים של אנשים דגולים, ומעוט ילדיהם, שלדעתו היו דיסגניים. הוא דגל בעידוד נישואים אאוגניים על ידי מתן תמריצים לזוגות מסוגלים להוליד ילדים. ב-29 באוקטובר 1901, בחר גולטון לעסוק בנושאים אאוגניים כאשר נשא את הרצאת האקסלי השנייה במכון האנתרופולוגי המלכותי.

ה-Eugenics Review, כתב העת של החברה לחינוך אאוגני, החל להתפרסם בשנת 1909. גולטון, הנשיא של כבוד של החברה, כתב את ההקדמה לכרך הראשון. הקונגרס הבינלאומי הראשון לאאוגניקה נערך ביולי 1912. וינסטון צ'רצ'יל וקרלס אליוט (Carls Elliot) היו בין המשתתפים.

### מודל ליציבות אוכלוסייה

ניסוחו של גולטון לנסיגה והקשר שלה להתפלגות נורמלית דו-משתנית יכולים להיעקב לניסיונותיו לפתח מודל מתמטי ליציבות אוכלוסייה. למרות שהניסיון הראשון של גולטון לחקור שאלות דרוויניסטיות, "גאונות תורשתית", עורר התלהבות מועטה באותה עת, הטקסט הוביל למחקריו הנוספים בשנות ה-70 של המאה ה-19 בנוגע לתורשת תכונות פיזיות. טקסט זה מכיל כמה מושגים גולמיים של מושג הנסיגה, המתוארים בצורה איכותנית. לדוגמה, הוא כתב על כלבים: "אם אדם מרביע כלבים חזקים ובעלי צורה טובה, אך בעלי אילן יוחסין מעורב, הגורים יהיו לפעמים, אך לעיתים רחוקות, שווים להוריהם. הם יהיו בדרך כלל מסוג מעורב, ללא תיאור, מכיוון שמאפיינים קדמוניים נוטים לצוץ בצאצאים."

מושג זה יצר בעיה עבור גולטון, שכן הוא לא יכול היה ליישב את נטיית האוכלוסייה לשמור על התפלגות נורמלית של תכונות מדור לדור עם מושג התורשה. נראה שמספר גדול של גורמים פעלו באופן עצמאי על הצאצאים, מה שהוביל להתפלגות הנורמלית של תכונה בכל דור. עם זאת, זה לא סיפק הסבר לאופן שבו הורה יכול להשפיע משמעותית על צאצאיו, שהיה הבסיס לתורשה.

פתרונו של גולטון לבעיה זו הוצג בנאומו הנשיאותי במפגש האגודה הבריטית לקידום המדע בספטמבר 1885, שכן הוא כיהן באותו זמן כנשיא סקציה H: אנתרופולוגיה. הנאום פורסם ב-Nature, וגולטון פיתח עוד את התאוריה ב-"נסיגה לעבר בינוניות בקומה תורשתית" (Regression toward mediocrity in hereditary stature) וב-"קומה תורשתית" (Hereditary Stature). פירוט של תאוריה זו פורסם בשנת 1889 ב"תורשה טבעית" (Natural Inheritance). היו שלושה פיתוחי מפתח שעזרו לגולטון לפתח תאוריה זו: פיתוח חוק השגיאה ב-1874–1875, ניסוח חוק אמפירי של רברסיה ב-1877, ופיתוח מסגרת מתמטית הכוללת נסיגה תוך שימוש בנתוני אוכלוסייה אנושיים במהלך 1885.

פיתוחו של גולטון את חוק הנסיגה לממוצע, או רברסיה, נבע מתובנות מלוח גולטון ("מכונת שעועית" או "quincunx") ומחקריו על אפונה ריחנית. בעוד שגולטון המציא בעבר את ה-quincunx לפני פברואר 1874, לגרסת 1877 של ה-quincunx הייתה תכונה חדשה שעזרה לגולטון להדגים שתערובת נורמלית של התפלגויות נורמליות היא גם נורמלית. גולטון הדגים זאת באמצעות גרסה חדשה של quincunx, והוסיף מגלשות למכשיר כדי לייצג רברסיה. כאשר הכדורים עברו דרך המגלשות המעוקלות (המייצגות רברסיה) ואז דרך הפינים (המייצגים שונות משפחתית), התוצאה הייתה אוכלוסייה יציבה. ביום שישי, 19 בפברואר 1877, נשא גולטון הרצאה שכותרתה "חוקים טיפוסיים של תורשה" (Typical Laws of Heredity) במכון המלכותי בלונדון. בהרצאה זו, הוא הניח שחייב להיות כוח נגד כדי לשמור על יציבות אוכלוסייה. עם זאת, מודל זה דרש מידה גדולה בהרבה של ברירה טבעית בין-דורית משהיה סביר.

בשנת 1875, גולטון החל לגדל אפונה ריחנית, ונשא דברים בפני המכון המלכותי על ממצאיו ב-9 בפברואר 1877. הוא מצא שכל קבוצת זרעי צאצאים עקבה אחרי עקומה נורמלית, והעקומות היו מפוזרות במידה שווה. כל קבוצה לא הייתה מרוכזת סביב משקלו של ההורה, אלא במשקל הקרוב יותר לממוצע האוכלוסייה. גולטון כינה זאת רברסיה, שכן כל קבוצת צאצאים חולקה בערך שהיה קרוב יותר לממוצע האוכלוסייה מאשר ההורה. הסטייה מממוצע האוכלוסייה הייתה באותו כיוון, אך גודל הסטייה היה רק שליש מגודלו המקורי. בכך, הוא הדגים שיש שונות בין כל אחת מהמשפחות, ובכל זאת המשפחות התחברו כדי ליצור אוכלוסייה יציבה, מופצת באופן נורמלי. כאשר נשא דברים בפני האגודה הבריטית לקידום המדע בשנת 1885, אמר על חקירתו של אפונה ריחנית: "הייתי אז עיוור למה שאני תופס כעת כהסבר הפשוט של התופעה."

גולטון הצליח לקדם את מושג הנסיגה שלו על ידי איסוף וניתוח נתונים על קומה אנושית. גולטון ביקש עזרה מהמתמטיקאי ג'יי המילטון דיקסון (J. Hamilton Dickson) בחקירת הקשר הגיאומטרי של הנתונים. הוא קבע שמקדם הנסיגה לא הבטיח יציבות אוכלוסייה במקרה, אלא שמקדם הנסיגה, השונות המותנית ושונות האוכלוסייה, היו כמויות תלויות הדדית הקשורות במשוואה פשוטה. כך זיהה גולטון שליניאריות הנסיגה לא הייתה מקרית אלא תוצאה הכרחית של יציבות אוכלוסייה.

המודל ליציבות אוכלוסייה הביא לניסוחו של גולטון את חוק התורשה הקדמונית. חוק זה, שפורסם ב"תורשה טבעית", קובע כי שני הוריו של צאצא תורמים יחד מחצית מהמורשת של צאצא, בעוד שהאבות הקדמונים האחרים, המרוחקים יותר, מהווים חלק קטן יותר מהמורשת של הצאצא. גולטון ראה ברברסיה קפיץ, שכאשר הוא נמתח, יחזיר את התפלגות התכונות בחזרה להתפלגות הנורמלית. הוא הגיע למסקנה שאבולוציה תצטרך להתרחש באמצעות צעדים לא רציפים, שכן רברסיה תנטרל כל צעדים מצטברים. כאשר עקרונותיו של מנדל התגלו מחדש בשנת 1900, הדבר הביא לקרב עז בין חסידי חוק התורשה הקדמונית של גולטון, הביומטריקאים, לבין אלו שדגלו בעקרונותיו של מנדל.

### מבחן אמפירי של פנגנזיס ולמרקיזם

גולטון ערך חקירות רחבות היקף בנושא תורשה שהובילו אותו לערער על השערת הפנגנזיס של צ'ארלס דרווין. דרווין הציע כחלק ממודל זה שחלקיקים מסוימים, שאותם כינה "גמולות" (gemmules), נעו בכל הגוף והיו אחראים גם לתורשת מאפיינים נרכשים. גולטון, בהתייעצות עם דרווין, יצא לבדוק אם הם מועברים בדם. בסדרה ארוכה של ניסויים בין 1869 ל-1871, הוא העביר דם בין גזעים שונים של ארנבות, ובדק את מאפייני צאצאיהם. הוא לא מצא עדות לתכונות שהועברו בדם המועבר.

דרווין ערער על תקפות הניסוי של גולטון, והציג את נימוקיו במאמר שפורסם ב-Nature שבו כתב:

> כעת, בפרק על פנגנזיס ב"וריאציה של חיות וצמחים תחת ביות" שלי, לא אמרתי מילה אחת על הדם, או על נוזל כלשהו השייך למערכת דם כלשהי. אכן, ברור שנוכחות גמולות בדם אינה יכולה להוות חלק הכרחי מההשערה שלי; שכן אני מתייחס להמחשתה לבעלי החיים הנמוכים ביותר, כגון פרוטוזואה, שאין להם דם או כלי דם כלשהם; ואני מתייחס לצמחים שבהם הנוזל, כאשר הוא נמצא בכלי הדם, אינו יכול להיחשב כדם אמיתי. החוקים הבסיסיים של צמיחה, רבייה, תורשה וכו', דומים כל כך לאורך כל הממלכה האורגנית, שהאמצעים שבהם הגמולות (בהנחה לרגע את קיומן) מפוזרות בגוף, יהיו כנראה זהים בכל היצורים; לכן האמצעים בקושי יכולים להיות דיפוזיה דרך הדם. אף על פי כן, כששמעתי לראשונה על הניסיונות של מר גולטון, לא הרהרתי מספיק בנושא, ולא ראיתי את הקושי להאמין בנוכחות גמולות בדם.

— דרווין 1871, עמ' 502–503

גולטון דחה במפורש את רעיון תורשת המאפיינים הנרכשים (למרקיזם), והיה תומך מוקדם ב"תורשה קשה" באמצעות ברירה בלבד. הוא התקרב לגילוי מחדש של תאוריית התורשה החלקיקית של מנדל, אך נמנע מלבצע את הפריצה הסופית בהקשר זה בגלל התמקדותו בתכונות רציפות, ולא בדידות (הנחשבות כיום לתכונות פוליגניות). הוא המשיך וייסד את הגישה הביומטרית לחקר התורשה, המובחנת בשימוש בטכניקות סטטיסטיות לחקר תכונות רציפות והיבטים בקנה מידה אוכלוסייתי של תורשה.

גישה זו אומצה מאוחר יותר בהתלהבות על ידי קרל פירסון (Karl Pearson) ו-ו. פ. ר. ולדון (W. F. R. Weldon); יחד, הם ייסדו את כתב העת המשפיע מאוד "ביומטריקה" (Biometrika) בשנת 1901. (ר. א. פישר יראה מאוחר יותר כיצד ניתן ליישב את הגישה הביומטרית עם הגישה המנדליאנית.) הטכניקות הסטטיסטיות שפיתח גולטון (מתאם ונסיגה – ראו להלן) ותופעות שביסס (נסיגה לממוצע) היוו את הבסיס לגישה הביומטרית והן כיום כלים חיוניים בכל מדעי החברה.

תערוכת הבריאות הבינלאומית 1884

### מעבדה אנתרופומטרית

בשנת 1884, לונדון אירחה את תערוכת הבריאות הבינלאומית. תערוכה זו שמה דגש רב על הדגשת התפתחויות ויקטוריאניות בתברואה ובריאות הציבור, ואפשרה לאומה להציג את עבודת הבריאות הציבורית המתקדמת שלה, בהשוואה למדינות אחרות באותה עת. פרנסיס גולטון ניצל הזדמנות זו כדי להקים את מעבדתו האנתרופומטרית. הוא הצהיר כי מטרת מעבדה זו היא "להראות לציבור את הפשטות של המכשירים והשיטות שבאמצעותם ניתן למדוד ולתעד את המאפיינים הפיזיים העיקריים של האדם". המעבדה הייתה סיור אינטראקטיבי שבו נמדדו מאפיינים פיזיים כגון גובה, משקל וראייה עבור כל נבדק לאחר תשלום דמי כניסה. עם הכניסה למעבדה, נבדק היה מבקר בתחנות הבאות לפי הסדר.

ראשית, הם ימלאו טופס עם היסטוריה אישית ומשפחתית (גיל, מקום לידה, מצב משפחתי, מגורים ועיסוק), לאחר מכן יבקרו בתחנות שתעדו את צבע השיער והעיניים, ולאחריהם את חדות, חוש הצבע ותפיסת העומק של הראייה. לאחר מכן, הם יבדקו את חדות, או חריפות יחסית, של השמיעה ואת התו הגבוה ביותר שניתן לשמוע בשמיעתם, ואחריהם בדיקה של חוש המישוש. עם זאת, מכיוון שהאזור שמסביב היה רועש, המכשיר שנועד למדוד שמיעה הפך ללא יעיל בגלל הרעש וההדים בבניין. קיבולת הנשימה שלהם תימדד גם היא, וכן יכולתם לתת אגרוף. התחנות הבאות יבחנו את כוחם של משיכה וסחיטה כאחד בשתי הידיים. לבסוף, ימדדו הגבהים של הנבדקים בתנוחות שונות (ישיבה, עמידה וכו') וכן מוטת זרועות ומשקל.

מאפיין אחד שנכלל בעניין שולי היה גודל הראש. גולטון מציין בניתוח שלו שהשמטה זו הייתה בעיקר מסיבות מעשיות. לדוגמה, זה לא יהיה מדויק מאוד ובנוסף זה ידרוש זמן רב מנשים לפרק ולהרכיב מחדש את שיערן וכובעיהן. לאחר מכן הוענקה למבקרים מזכרת המכילה את כל הנתונים הביולוגיים שלהם, בעוד שגולטון גם ישמור עותק למחקר סטטיסטי עתידי.

למרות שהמעבדה לא השתמשה בטכניקות מדידה מהפכניות, היא הייתה ייחודית בגלל הלוגיסטיקה הפשוטה של הקמת הדגמה כזו בתוך חלל מוגבל, ובגלל המהירות והיעילות שבהן נאספו כל הנתונים הדרושים. המעבדה עצמה הייתה גלריה מגודרת שקופה (בעלת קירות סריג) באורך 36 רגל ורוחב 6 רגל. כדי לאסוף נתונים ביעילות, גולטון היה צריך להפוך את התהליך לפשוט ככל האפשר להבנה עבור אנשים. כתוצאה מכך, נבדקים הועברו דרך המעבדה בזוגות כדי שניתן יהיה לתת הסברים לשניים בכל פעם, גם בתקווה שאחד השניים ייקח בביטחון את היוזמה לעבור את כל הבדיקות תחילה, ויעודד את השני. בעיצוב זה, הזמן הכולל שהושקע בתערוכה היה ארבע-עשרה דקות לכל זוג.

גולטון מציין שמדידות של מאפיינים אנושיים שימושיות משתי סיבות. ראשית, הוא מציין שמדידת מאפיינים פיזיים שימושית כדי להבטיח, ברמה הביתית יותר, שילדים מתפתחים כראוי. דוגמה שימושית שהוא נותן למעשיות של מדידות ביתיות אלה היא בדיקה קבועה של ראיית הילד, כדי לתקן כל ליקוי מוקדם ככל האפשר. השימוש השני בנתונים מהמעבדה האנתרופומטרית שלו הוא למחקרים סטטיסטיים. הוא מעיר על התועלת של הנתונים שנאספו כדי להשוות תכונות בין עיסוקים, מגורים, גזעים וכו'. התערוכה בתערוכת הבריאות אפשרה לגולטון לאסוף כמות גדולה של נתונים גולמיים שמהם ניתן לערוך מחקרים השוואתיים נוספים. היו לו 9,337 משיבים, כל אחד נמדד ב-17 קטגוריות, מה שיצר מסד נתונים סטטיסטי מקיף למדי.

לאחר סיום תערוכת הבריאות הבינלאומית, השתמש גולטון בנתונים אלה כדי לאשר בבני אדם את תאוריית הנסיגה הליניארית שלו, שהוצעה לאחר לימוד אפונה ריחנית. הצטברות נתונים אנושיים אלה אפשרה לו להתבונן במתאם בין אורך האמה לגובה, רוחב הראש לרוחב הראש, ואורך הראש לגובה. עם תצפיות אלה הוא הצליח לכתוב את "מתאמים ומדידותיהם, בעיקר מנתונים אנתרופומטריים" (Co-relations and their Measurements, chiefly from Anthropometric Data). בפרסום זה, גולטון הגדיר את המתאם כתופעה המתרחשת כאשר "הווריאציה של האחד [המשתנה] מלווה בממוצע ביותר או פחות וריאציה של השני, ובאותו כיוון."

חדשנות סטטיסטית ותאוריה פסיכולוגית

### היסטוריומטריה

השיטה ששימשה ב"גאונות תורשתית" תוארה כדוגמה הראשונה להיסטוריומטריה. כדי לחזק תוצאות אלה, וכדי לנסות ליצור הבחנה בין 'טבע' ל'סביבה' (הוא היה הראשון ליישם ביטוי זה לנושא), הוא הגה שאלון ששלח ל-190 עמיתים בחברה המלכותית. הוא טבלא מאפיינים של משפחותיהם, כגון סדר לידה והעיסוק והגזע של הוריהם. הוא ניסה לגלות האם העניין שלהם במדע היה 'מולד' או בשל עידוד של אחרים. המחקרים פורסמו כספר, "אנשי המדע האנגלים: טבעם וסביבתם" (English men of science: their nature and nurture), בשנת 1874. בסופו של דבר, זה קידם את שאלת התורשה מול הסביבה, אם כי לא הכריע בה, וסיפק נתונים מרתקים על הסוציולוגיה של מדעני התקופה.

### השערת הלקסיקון

גולטון היה המדען הראשון שהכיר במה שידוע כיום כהשערת הלקסיקון. זהו הרעיון שהבדלי האישיות הבולטים והרלוונטיים ביותר מבחינה חברתית בחייהם של אנשים יהפכו בסופו של דבר למקודדים לשפה. ההשערה מציעה עוד כי על ידי דגימת שפה, ניתן לגזור טקסונומיה מקיפה של תכונות אישיות אנושיות.

### השאלון

חקירותיו של גולטון על הנפש כללו תיעוד מפורט של דיווחים סובייקטיביים של אנשים על השאלה האם וכיצד מוחם התמודד עם תופעות כגון דימויים מנטליים. כדי להוציא מידע זה טוב יותר, הוא חלוץ השימוש בשאלון. במחקר אחד, הוא ביקש מעמיתיו חברי החברה המלכותית של לונדון לתאר דימויים מנטליים שחוו. באחר, הוא אסף סקרים מעמיקים ממדענים דגולים עבור עבודה שבדקה את השפעות הטבע והסביבה על הנטייה לחשיבה מדעית.

### שונות וסטיית תקן

בבסיס כל ניתוח סטטיסטי נמצא המושג שמדידות משתנות: יש להן גם נטייה מרכזית, או ממוצע, וגם פיזור סביב ערך מרכזי זה, או שונות. בסוף שנות ה-60 של המאה ה-19, הגה גולטון מדד לכמות וריאציה נורמלית: סטיית התקן.

גולטון היה צופה נלהב. בשנת 1906, בביקור ביריד בעלי חיים, הוא נתקל בתחרות מסקרנת. שור היה מוצג, והכפריים הוזמנו לנחש את משקל החיה לאחר שנשחטה ועובדה. כמעט 800 השתתפו, וגולטון הצליח ללמוד את הערכים האישיים שלהם לאחר האירוע. גולטון הצהיר כי "ההערכה האמצעית ביותר מבטאת את קול העם (vox populi), כל הערכה אחרת נידונה כנמוכה מדי או גבוהה מדי על ידי רוב המצביעים", ודיווח על ערך זה (החציון, במינוח שהוא עצמו הציג, אך בחר שלא להשתמש בו בהזדמנות זו) כ-1,207 פאונד. להפתעתו, זה היה בטווח של 0.8% מהמשקל שנמדד על ידי השופטים. זמן קצר לאחר מכן, בתגובה לבירור, הוא דיווח על ממוצע הניחושים כ-1,197 פאונד, אך לא הגיב על הדיוק המשופר שלו. מחקר ארכיוני אחרון מצא כמה טעויות בהעברת חישוביו של גולטון למאמר המקורי ב-Nature: החציון היה למעשה 1,208 פאונד, והמשקל המעובד של השור 1,197 פאונד, כך שלהערכה הממוצעת הייתה אפס שגיאה. ג'יימס סורוביצקי (James Surowiecki) משתמש בתחרות שיפוט משקל זו כדוגמת הפתיחה שלו: אילו ידע את התוצאה האמיתית, מסקנתו על חוכמת ההמונים ללא ספק הייתה מבוטאת בנחרצות רבה יותר.

באותה שנה, הציע גולטון במכתב לכתב העת Nature שיטה טובה יותר לחיתוך עוגה עגולה על ידי הימנעות מביצוע חתכים רדיאליים.

### גזירה ניסיונית של ההתפלגות הנורמלית

בלימוד וריאציה, גולטון המציא את לוח גולטון, מכשיר דמוי פצ'ינקו הידוע גם כמכונת שעועית, ככלי להדגמת חוק השגיאה וההתפלגות הנורמלית.

### התפלגות נורמלית דו-משתנית

הוא גם גילה את התכונות של ההתפלגות הנורמלית הדו-משתנית ואת הקשר שלה לניתוח מתאם ונסיגה.

### מתאם ונסיגה

בשנת 1846, הפיזיקאי הצרפתי אוגוסט ברווה (Auguste Bravais;‏ 1811–1863) פיתח לראשונה את מה שיהפוך למקדם המתאם. לאחר בחינת מדידות אמה וגובה, גולטון גילה מחדש באופן עצמאי את מושג המתאם בשנת 1888 והדגים את יישומו בחקר התורשה, האנתרופולוגיה והפסיכולוגיה. המחקר הסטטיסטי המאוחר יותר של גולטון על הסתברות הכחדת שמות משפחה הוביל למושג התהליכים הסטוכסטיים של גולטון-ווטסון.

גולטון המציא את השימוש בקו הרגרסיה ובחירת r (עבור רברסיה או נסיגה) לייצוג מקדם המתאם.

בשנות ה-70 וה-80 של המאה ה-19 הוא היה חלוץ בשימוש בתאוריה נורמלית כדי להתאים היסטוגרמות ואוגיבות לנתונים טבלאיים בפועל, שחלק גדול מהם אסף בעצמו: למשל דגימות גדולות של גובה אחים והורים. התחשבות בתוצאות ממחקרים אמפיריים אלה הובילה לתובנות נוספות שלו לגבי אבולוציה, ברירה טבעית ונסיגה לממוצע.

### נסיגה לממוצע

גולטון היה הראשון לתאר ולהסביר את התופעה הנפוצה של נסיגה לממוצע, אותה צפה לראשונה בניסוייו על גודל הזרעים של דורות עוקבים של אפונה ריחנית.

התנאים שבהם מתרחשת נסיגה לממוצע תלויים בדרך שבה המונח מוגדר מתמטית. גולטון צפה בתופעה לראשונה בהקשר של נסיגה ליניארית פשוטה של נקודות נתונים. גולטון פיתח את המודל הבא: כדורים נופלים דרך quincunx או "מכונת שעועית" ויוצרים התפלגות נורמלית המרוכזת ישירות מתחת לנקודת הכניסה שלהם. כדורים אלה יכולים אז להשתחרר למטה לגלריה שנייה (המתאימה לאירוע מדידה שני). גולטון שאל אז את השאלה ההפוכה "מאיפה הגיעו הכדורים האלה?"

> התשובה לא הייתה "בממוצע ישירות מעל". אלא הייתה "בממוצע, יותר לכיוון האמצע", מהסיבה הפשוטה שהיו יותר כדורים מעליו לכיוון האמצע שיכלו לנדוד שמאלה מאשר היו בקצה השמאלי שיכלו לנדוד לימין, פנימה.

— סטיגלר 2010, עמ' 477

### תאוריות של תפיסה

גולטון חרג ממדידה וסיכום בניסיון להסביר את התופעות שצפה. בין פיתוחים כאלה, הוא הציע תאוריה מוקדמת של טווחי צליל ושמיעה, ואסף כמויות גדולות של נתונים אנתרופומטריים מהציבור באמצעות המעבדה האנתרופומטרית הפופולרית וארוכת הימים שלו, אותה הקים בשנת 1884, ושם חקר מעל 9,000 אנשים. רק בשנת 1985 נותחו נתונים אלה במלואם.

הוא יצר מפת יופי של בריטניה, המבוססת על דירוג סודי של הנשים המקומיות בסקאלה ממושך לדוחה. הנקודה הנמוכה ביותר הייתה באברדין.

### פסיכולוגיה דיפרנציאלית

חקירתו של גולטון על יכולות אנושיות הובילה בסופו של דבר לייסוד הפסיכולוגיה הדיפרנציאלית ולניסוח המבחנים המנטליים הראשונים. הוא התעניין במדידת בני אדם בכל דרך אפשרית. זה כלל מדידת יכולתם לבצע הבחנה חושית, שאותה הניח שהיא קשורה ליכולת אינטלקטואלית. גולטון הציע שהבדלים אינדיבידואליים ביכולת כללית משתקפים בביצועים על יכולות חושיות פשוטות יחסית ובמהירות תגובה לגירוי, משתנים שניתן למדוד באופן אובייקטיבי על ידי מבחנים של הבחנה חושית וזמן תגובה. הוא גם מדד כמה מהר אנשים הגיבו, דבר שקישר מאוחר יותר לחיווט פנימי שבסופו של דבר הגביל את יכולת האינטליגנציה. לאורך מחקרו הניח גולטון שאנשים שהגיבו מהר יותר היו אינטליגנטים יותר מאחרים.

### צילום מורכב

גולטון גם הגה טכניקה הנקראת "דיוקן מורכב" (המופק על ידי העלמת דיוקנאות צילום מרובים של פני אנשים הרשומים על עיניהם) כדי ליצור פנים ממוצעות (ראו ממוצעות). בשנות ה-90, מאה שנה לאחר גילויו, מחקר פסיכולוגי רב בחן את האטרקטיביות של פנים אלה, היבט שגולטון העיר עליו בהרצאתו המקורית. אחרים, כולל זיגמונד פרויד (Sigmund Freud) בעבודתו על חלומות, תפסו את הצעתו של גולטון שקומפוזיציות אלה עשויות לייצג מטאפורה שימושית לסוג אידיאלי או מושג של "סוג טבעי" (ראו אלינור רוש) – כגון גברים יהודים, פושעים, חולים בשחפת, וכו' – על אותו לוח צילום, ובכך הפיקו שלם מעורב, או "מורכב", שקיווה שיוכל להכליל את המראה הפנים של נושאו ל"טיפוס ממוצע" או "טיפוס מרכזי". (ראו גם ערך פיזיונומיה מודרנית תחת פיזיונומיה).

עבודה זו החלה בשנות ה-80 של המאה ה-19 בזמן שהחוקר היהודי ג'וזף ג'ייקובס (Joseph Jacobs) למד אנתרופולוגיה וסטטיסטיקה עם פרנסיס גולטון. ג'ייקובס ביקש מגולטון ליצור תצלום מורכב של טיפוס יהודי. אחד הפרסומים הראשונים של ג'ייקובס שהשתמש בדימוי המורכב של גולטון היה "הטיפוס היהודי, והתצלומים המורכבים של גולטון", Photographic News, 29, (24 באפריל 1885): 268–269.

גולטון קיווה שהטכניקה שלו תסייע לאבחון רפואי, ואפילו לקרימינולוגיה באמצעות זיהוי פנים פליליות טיפוסיות. עם זאת, הטכניקה שלו לא הוכחה כמועילה ונפלה לשימוש, אם כי לאחר עבודה רבה עליה, כולל על ידי הצלמים לואיס היינה (Lewis Hine), ג'ון ל. לוול (John L. Lovell) וארתור באטוט (Arthur Batut).

### טביעות אצבע

השיטה לזיהוי פושעים על ידי טביעות האצבעות שלהם הוצגה בשנות ה-60 של המאה ה-19 על ידי סר ויליאם ג'יימס הרשל (Sir William James Herschel) בהודו, והשימוש הפוטנציאלי שלהן בעבודה פורנזית הוצע לראשונה על ידי ד"ר הנרי פולדס (Dr Henry Faulds) בשנת 1880. גולטון הוכנס לתחום על ידי בן דודו למחצה צ'ארלס דרווין, שהיה חבר של פולדס, והוא המשיך וליצור את הבסיס המדעי הראשון למחקר (שסייע לקבלתו בבתי המשפט) אם כי גולטון מעולם לא נתן קרדיט שהרעיון המקורי לא היה שלו.

במאמר במכון המלכותי בשנת 1888 ובשלושה ספרים ("טביעות אצבע", 1892; "פענוח טביעות אצבע מטושטשות", 1893; ו-"מדריכי טביעות אצבע", 1895), העריך גולטון את ההסתברות שלשני אנשים תהיה אותה טביעת אצבע ולמד את התורשתיות וההבדלים הגזעיים בטביעות אצבע. הוא כתב על הטכניקה (מה שעורר בטעות מחלוקת בין הרשל לפולדס שעתידה להימשך עד 1917), זיהה דפוס נפוץ בטביעות אצבע והגה מערכת סיווג ששרדה עד היום. הוא תיאר וסיווג אותן לשמונה קטגוריות רחבות: 1: קשת פשוטה, 2: קשת אוהל, 3: לולאה פשוטה, 4: לולאת כיס מרכזית, 5: לולאה כפולה, 6: לולאת כיס רוחבית, 7: מערבולת פשוטה, ו-8: מקרית.

דעות

בשנת 1873, כתב גולטון מכתב ל'טיימס' שכותרתו "אפריקה לסינים", שבו טען שיש לעודד את הסינים, כגזע המסוגל לציוויליזציה גבוהה ורק מוגבל זמנית על ידי הכישלונות האחרונים של השושלות הסיניות, להגר לאפריקה ולהחליף את הילידים השחורים הנחותים.

על פי מאמר מערכת ב-Nature: "גולטון גם בנה היררכיה גזעית, שבה אנשים לבנים נחשבו עליונים. הוא כתב שהסטנדרט האינטלקטואלי הממוצע של הגזע הכושי הוא כשתי דרגות מתחת לשלנו (האנגלו-סכסוני)." על פי האנציקלופדיה לרצח עם, גולטון גבל בהצדקת רצח עם כאשר הצהיר: "קיים סנטימנט, לרוב בלתי סביר לחלוטין, נגד הכחדתו ההדרגתית של גזע נחות."

בניסיון להגיע לקהל רחב יותר, עבד גולטון על רומן שכותרתו "Kantsaywhere" ממאי עד דצמבר 1910. הרומן תיאר אוטופיה המאורגנת על ידי דת אאוגנית, שנועדה להרביע בני אדם כשירים וחכמים יותר. מחברותיו שלא פורסמו מראות שזה היה הרחבה של חומר שהוא הלחין מאז לפחות 1901. הוא הציע אותו ל-Methuen לפרסום, אך הם הראו התלהבות מועטה. גולטון כתב לאחייניתו שצריך "לחנוק או להחליף" אותו. נראה שאחייניתו שרפה את רוב הרומן, נעלבת מסצנות האהבה, אך קטעים גדולים שרדו, והוא פורסם באינטרנט על ידי יוניברסיטי קולג' לונדון.

חיים אישיים

בינואר 1853, פגש גולטון את לואיזה ג'יין באטלר (Louisa Jane Butler;‏ 1822–1897); הם נישאו ב-1 באוגוסט 1853. נישואיהם שנמשכו 43 שנים הסתיימו במות אשתו של גולטון. לא היו להם ילדים.

גולטון, "לפי הערכתו העצמית הוא היה אדם אינטליגנטי ביותר והרגיש שעלינו לעודד את הישרדות הכשירים ביותר." מאוחר יותר בחיים, הציע גולטון קשר בין גאונות לשיגעון בהתבסס על ניסיונו האישי:

> גברים שמותירים את חותמם על העולם הם לעיתים קרובות אלה ש, בהיותם מוכשרים ומלאים בכוח עצבי, רדופים ומונעים בו זמנית על ידי רעיון דומיננטי, ולכן נמצאים במרחק מדיד משיגעון.

— פירסון & 1914, 1924, 1930

עדויות ותיאורים של אופיו של גולטון נעשו על ידי ביאטריס וב (Beatrice Webb), ג'יימס ארתור האריס (James Arthur Harris), וקרל פירסון. הוא גם התכתב עם ביאטריקס לוסיה קתרין טולמאש (Beatrix Lucia Catherine Tollemache).

גולטון קבור בקבר המשפחתי בחצר הכנסייה של סנט מייקל וכל המלאכים, בכפר קלברדון, ווריקשייר.