第二章 生物学在科学中的地位及其概念结构-1
第二章 生物学在科学中的地位及其概念结构-1 (第1/3页)
daxueshengxiaoshuowang
什么是科学？生物学在科学中占有什么地位？什么是生物学的概念结构？人们必须首先自己回答这些问题才能设法去理解生物学历史中的任何一个特殊概念或问题的发展演变。对所有的这三个问题有些人曾作出全然令人误解的回答，特别是一些哲学家和非生物学者。这就严重妨碍了对生物学思想发展史的了解。我在本章中的第一个任务就是力图正确地回答这些基本问题。这将为研究特殊概念的历史发展奠定牢固的基础。
2．1科学的本质
自从远古以来人们就提出关于世界的起源、意义和目的的问题。对这些问题的试探性回答可以在表征每种文化，甚至最原始文化的神话中找到。自此以后就沿着十分不同的两个方向前进。一个方向是人们的思想观念定形于宗教之中，表现为通常以（上）天启（示）为基础的—套教条。例如西方世界在中世纪末叶就完全被对圣经教旨的坚定信仰所支配，在西方世界以外是由对超自然力量的普遍信奉所把持。
哲学，随后是科学，则是人们对待世界的奥秘的另一方式，虽然科学在其早期的历史上和宗教并不能严格地划分。科学用疑问、怀疑、好奇和寻求解释的努力来对待这些奥秘，因此它所采取的态度和宗教返然不同。苏格拉底以前（爱奥尼亚时代）的哲学家们按可观察到的自然力（如火、水、空气）对这些奥秘寻求“自然”的解释，从而为这一不同的方式开拓了途径（参阅第三章）。这种力求了解自然现象的原因的努力就是科学的发端。罗马帝国衰亡之后的几个世纪，这种传统实际上已被淡忘，在中世纪后期的科学革命时才重新复苏。神的真理不仅显示在圣经中而且也表现干上帝的创造之中的这一信念也得到了发展。
伽利略对这种见解的说明是众所周知的：“我认为在讨论自然界的现象时不应当从圣经的权威地位出发，而应当从明智有理性的实验和必要的演示开始。因为无论是圣经还是自然界都同样地是出自神旨。”他接着还说，“在自然界的行动中和在圣经的神圣词藻中，上帝同样值得赞美地将自己启示给我们。”伽利略认为，借助于永恒法则治理凡世的神灵最低限度和始终干预事态进展的神灵能一样地启发信念和信仰。正是这种思想促成了我们现在所理解的科学的诞生。对伽利略来说，科学与宗教并不是两不相容的，而是宗教的不可分割的一部分。同样，17世纪到19世纪的一些著名哲学家——例如康德——都把上帝引进到他们的哲学解说格式中。所谓的自然神学，不管它的名称如何，实际是科学与神学参半的混合体。科学和神学发生冲突是后来的事，是在科学运用“自然规律（法则）”解释了越来越多的自然现象和自然过程时才发生的，在此之前这些现象和过程只有经由造物主或神授的特殊法则的干预才能得到解释。
宗教和科学的根本区别是，宗教一般都有一套教条（多半是“天启”教条），对这些教条没有任何其它可供选择或通融解释的余地。反之，科学则实际鼓励有可供选择的其它解释并乐于用一个学说来取代另一个学说。发现一个可供选择的解释方案往往是兴高采烈洋洋得意的根源。科学思想（观念）之是否完善只在很少程度上由科学以外的标准来评价，因为它在总体上完全是由对问题或现象作出解释（有时还有预测）的效能来鉴定。
奇怪的是，科学家们对科学究竟是怎么一回事总是有点说不清楚。在经验主义和归纳法盛行的时代，科学的目的最经常地被描述为搜集新知识。与此相反，当人们阅读科学哲学家的著作时得到的印象是，就这些哲学家来说，科学是方法学。虽然从没有人会怀疑方法的重要性，然而某些科学哲学家几乎完全专注于方法则使注意力偏离了科学的更基本目的，那就是增进我们对我们所生活的世界以及我们本身的了解。
科学有很多目的。Ayala（1968）是这样表述的：（l）科学企图把知识组织成为系统的知识，力求发现现象和过程之间的关系格式（patterns of relationship）．（2）科学力图为事态的出现提供说明。（3）科学提出的解释性假说必须是可以检验的，也就是说这些假说是可以被抛弃的。更概括地说，科学试图将自然界极其多样的现象和过程包罗在数量很少的解释性原则之中去。
发现新事实还是发展新概念
在一般人的心目中发现就是科学的标志。新事实的发现一般是容易报导的，因而新闻媒介也以新发现为依据来看待科学。诺贝尔当年提出诺贝尔奖条件时，他想到的完全是按照新发现，特别是有益于人类的新发现。然而把科学仅仅看作是搜集事实则是很大的误解。在生物科学中，绝大多数的重要进展是由引入新概念或改善现存的概念而取得的；这一点可能对进化生物学校之对功能生物学来说更为真切。通过概念的改善比经由新事实的发现能更有效地推进我们对世界的了解，虽然这两者并不是互相排斥的。
让我举一两个例子来说明。1：3这个比率在孟德尔之前被植物育种人员发现过许多次，甚至达尔文在他的植物育种试验中也曾很多次发现这一比率。然而所有这些都毫无价值。直到孟德尔引进了适当的概念并等到魏斯曼引入了补充概念之后才使得孟德尔的分离现象具有更大意义。与此相仿，现在已由自然选择学说所解释的现象早在达尔文以前就是人们所熟知的，但并不被人了解，直到引进种群含有独特个体的概念后自然选择才具有强大的说服力。种群思想和地理变异的概念联同隔离概念依次成为地理性物种形成学说发展的先决条件。对生殖隔离是物种形成过程中的关键组成部分的认识直到隔离机制这一概念得到澄清后才完成。只要把地理障碍仍然包含在隔离机制之中（Dobzhansky）仍然如此，1937），隔离机制的真正作用就没有被理解。
无论是在进化生物学还是系统学中几乎都可以任意列出一些进展的例子并证明它们主要是依靠引进了改进过的概念的结果而不是依赖于新发现。科学史家早已认识到这一点，然而遗憾的是在非生物学家中很少人了解这种情况。的确，发现是科学进步的一个必要组成部分，而且生物学中当前的一些薄弱环节也主要是由于缺乏某些基本事实所造成的。例如生命起源问题，中枢神经系统时组织结构问题。但是，由新概念或者经过或多或少彻底改变了的旧概念所作的贡献也和新事实及其发现的贡献同等重要，有时还更重要。在进化生物学中，像进化、共同起源、地理性物种形成、隔离机制或自然选择等概念已经使生物学中以前乱成一团的领域发生了激剧的转向，促进了新学说的形成和数不尽的研究工作的出现。那些坚持认为科学的进展主要在于科学概念的进步的人们并没有错。
当然，概念的运用并不限于科学，因为在艺术、历史（以及人文科学的其它领域）、哲学和人类的任何思想活动中都有其本身的概念。那么，除了运用概念而外，用什么标准来划分科学和上述人类的其它成就呢？对这个问题的回答并不是想像的那样简单，就正像常被引用的问题：社会科学在多大程度上是科学？可以试试看地提出以下几方面来说明科学的特点，即方法论上的严密性；检验或反证其结论的可能性，建立不相矛盾的学说体系（Paradigms）的可能性。方法虽然并不是科学的全部，却是它的重要方面，特别是由于在科学的不同学科中，方法也不尽相同。
2．2科学的方法
希腊人对大量的现象总是寻求合（乎）理（性）的解释。例如希波克拉底学派在探索疾病的原因时并不是从神灵的影响中去寻找病源，而是归之干诸如气候，营养等等自然原因。同样，爱奥尼亚的哲学家们对有生界及无生界的现象也试图作出合理的解释。亚里斯多德这位举世公认的科学方法论的创始人在其《分析后篇》（ Posterior analytics）一文中非常出色地谈到应当怎样对事物作出科学的解释，它的影响几乎一直延续到19世纪，正如Laudan（ 1977：13）不无偏激地指出：“科学哲学家们大多仍然囿于亚里斯多德及其注释者所提出的方法论。”包括亚里斯多德在内的希腊哲学家主要都是唯理论者（rationalist，或理性主义者）。他们（Empedocles是典型例子）认为只需通过准确清晰的推理，包括我们现在一般所说的演绎法，就能解决科学问题。这些古代医生和哲学家在对事态的解释上所取得的不容置疑的成就导致了过份高估纯理性方法的作用，笛卡尔在这方面达到了顶峰。虽然他也作过一些实验研究（例如解剖），但是这位哲学家的许多著作令人读后觉得好像他认为任何事情只需经过专注的思考就都能解决。
接踵而来的归纳法论者及实验主义者对笛卡尔主义的责难，非常清楚地表明在科学中方法被认为是很重要的。这在今天也正和在17世纪时一样是完全正确的。遗憾的是还有很多哲学家一直到19世纪仍然相信只要通过推理或哲学化（philosophizing）就能解开宇宙之谜。当他们的结论和科学的发现互相冲突时，他们之中的某些人则坚持自己是正确的，科学是错误的。就是这种态度惹得Helmholtz对哲学家的专横强烈不满。哲学家们对自然选择学说、相对论、量子力学的反应说明他们的这种态度并没有完全转变。
笛卡尔要求只提出像数学证明那样毫无疑问的结论和学说。虽然不断地有人反对，但是直到现在认为一位科学家对他的发现和学说必须提供绝对证明的意见仍然很普遍。这种看法不仅支配了物理科学界（在物理科学中具有数学证明性质的证明常常是可能做到的）而且也左右了生物科学，即便在生物科学中有些推论往往毫无争论余地因而可以当作是证明，例如血液循环运行或某种毛虫是特种蝴蝶的幼虫期；对地球各个角落的最详尽探察没有发现恐龙这一事实可以被认为是恐龙已经灭绝的证明。我在上面一指出了一些事实并表明符合事实的肯定性论断一般究竟能否可以作出。但是在多数情况下，或许就生物学家所作出的大多数结论来说，就不可能提供如此确凿无疑的证明（Hume，1738）。我们怎样能“证明”自然选择是支配有机体进化的定向因素？
物理学家最终也认识到他们并不能总是提出绝对证明（Lakatos，1976），而且科学的新学说也不再需要绝对证明。科学家现在已满足于将下述情况看作是真实可靠的：即在现有证据的基础上看来可能性最大的事态，或者与更多的事实或更令人信服的事实相一致（而不是与相互竞争的学说相一致）的事态。由于认识到对很多科学结论不可能提出绝对证明，于是哲学家卡尔·波普尔（ Karl Popper）建议用反证性（falsifiability）来检验这些结论的正确性。这样一来引起争议的责任就转移到科学学说反对者的一方。按这种办法凡是能经受住最大多数和各式各样企图否定它的那种学说，就会被人们接受。波普尔的这一建议还能十分干净利落地划清科学与非科学的界限：凡是理论上不能被反证的主张就不是科学。因此，仙女座上有人类存在的主张就不是一个科学的假说。
然而有时提供反证和提供正面的证据同样困难。因此不能认为反证是获取科学可接受性（scientific acceptability）的唯一手段。正如科学史所反映的那样，一些科学学说之被否定往往并不是由于被彻底地驳倒；而是由于新的学说看来似乎更可能，更简单，或者格调更高。此外，有些被否定了的学说往往被一小批信徒紧紧抱住不放而不顾别人的有力批驳。
奠基于对科学结论作概率解释的科学新学说，使得把真理或证明看作是某种绝对的东西的观点站不住脚。这一点对于生物学。的某些部门较之其它部门更显得重要。每一位进化论学者在和一般外行谈论时常被问及：“进化论是不是已被证明？”或者“你怎样去证明人是由猴子变的？” 因而他就不得不首先来讨论“科学证明”的性质。
实际工作的科学家则与之不同，他永远是讲求实用的。他总是对某个学说感到心满意足直到提出了新的更好的学说为止。难于解释的因素就被看作是黑箱（黑匣子），就像达尔文对待遗传变异性的来源（这是他的自然选择学说的一个重要组成部分）那样。一个科学家过去或现在从来也不会因为自己的很多概括仅仅是概率性的而且在许多自然过程中都具有极高的随机成分而过份苦恼。承认科学学说具有很大的伸缩性，科学家就会乐于检验各种学说，将不同学说的组成要素结合起来，有时甚至还会同时考虑几个备选学说（复式工作假说，multiple working hypotheses），在寻求证据时他就可以有所选择（Chamberlin，1890）。然而也不应当有所隐讳的是，科学家的开通豁达也并不是没有限度的。当科学学说，对于流行的理智背景来说是“新奇的”或完全不同时，它们就会被忽视或被压制。我们在后面还将介绍，这种情况确实存在，例如突现论概念（Concept Of emergentism）和等级结构的层次性（levelspecific pronerties of hierarchies）就是如此。
值得注意的是，达尔文的看法和现代的学说完全一致。他认识到他绝不可能按数学证明那样的确定性来阐释进化结果。他在《物种起源。中大约二十几个不同的地方提到；“这一特殊发现——不论是分布格局还是解剖结构——是用特创论还是由进化机会主义来解释更容易？”。他一直坚持后者更有可能。达尔文早已预见到了现代科学哲学的许多重要原则。虽然科学家们现在已普遍对科学真理采取概率（论）解释——事实上为绝大多数科学结论提出数学证明那种确定性的解释也完全不可能——但是这种新见解仍然没有被许多非科学家所赏识。把关于科学真理的这一新概念作为更广泛的科学教育的部分内容是值得的。
然而也有迹象表明对方法加以选择的重要性曾经被过分夸大。对此我同意 Koyre（1965）的意见，他认为：“抽象的方法论在科学思想的具体实际发展上只占有相当小的地位。”Goodfield（1974）在生理学家中的还原论者与反还原论者之间没有发现他们在科学成就和创立学说上有什么差别。库恩（Kuhn）以及其它的人同样也对方法的选择的重要性看得很低。科学家在实际研究工作中往往在不同阶段之间来回徘徊，在一个阶段里他们收一集资料或进行纯描述性或分类研究，在另一阶段则建立概念或检验各种学说。
归纳法
关于归纳法和演绎法孰优孰劣的争论已持续了好几个世纪。现在已弄清楚这是一桩相对说来是风马牛不相及的争论。归纳论一（inductivism）声称一个科学家用不着事先有任何假说或事前的期望，只要通过记录，测量和描述他所遇见的事物就能作出客观不具偏见的结论。 F．培根（ 1561～1626）是归纳论的主要创导人，虽然他在自己的研究工作中从来也没有前后一贯地采用过这种方法。达尔文曾自夸继承了“真正的培根方法”，他却不是一个归纳论者。他的确还嘲弄过这一方法，说如果有谁真正相信这种方法，“他还是去碎石场的好，并在那里数一数圆石片，描绘它们的颜色”。但是在一些哲学文献中达尔文却往往被划在归纳论者之中。归纳论在18世纪和19世纪早期曾风行一时，现在则已认清纯粹的归纳法处理是全然无用的。这种情况可用植物育种者Gaertner的例子来说明，他曾耐心地进行和记录了成千上万的杂交试验却毫无所获，作不出任何概括性结论。李比希（1863）是第一位站出来反对培根的归纳论的著名科学家，他很有说服力地论证了从来没有哪位科学家曾经或能够遵循《新工具》（NovumOrganum）中所阐述的方法。李比希尖刻锋利的批判结束了归纳论的统治。
假说-演绎法
归纳论是被人们越来越有意识地用所谓假说-演绎法取代的。这个方法的第一步是“推测”（达尔文语），也就是说建立一个假说。第二步是进行实验或积累观察以便检验假说。Ghiselin（1969）， Hull（ 1973a），Ruse（ 1975b）曾就达尔文运用这一方法的情况作过非常精采的阐述。这一方法具有强烈的常识气息，人们也可以议论这方法早已暗含在亚里斯多德的方法中，笛卡尔学派的演绎论（deductivism）很大一部分也确实包含了这一方法。虽然当十八世纪归纳论盛极一时的时候演绎法的光彩一度被掩盖，但在十九世纪时它已成为占优势的方法。
假说-演绎法之所以被广泛采用是因为它具有两大优点。首先，它和当时日益增强的信念非常合拍。这信念就是：没有绝对真理以及所有的结论和学说要不断地被检验。其次，与新的相对主义（relativism）相关联，它鼓励不断地建立新学说并寻求新的实验和观察用来证实或否定新假说。它使科学具有更大的伸缩性和进取精神，并使得某些科学争论不如前此激烈，因为这些争论已不再涉及为终极真理而斗争的胜负成败问题。
科学家实际运用假说-演绎法究竟到甚么程度是有争议的。Collingwood（1939）讲得很好，他认为假说总是对一个问题所作的试深性回答，而提出问题才真正是走向建立学说的第一步。科学史上不乏这样的例子，即一位研究人员掌握了建立一个新学说所必需的一切重要事实，但就是提不出正确确切的问题。如果承认提出问题的重要性，那末紧接着就引出了新的疑问：首先，为什么提出这个问题，回答必定是因为一位科学家观察到了一些他所不了解的事情，或者这些事情的原因不清楚，或者是他遇到了一些表面看来是矛盾的现象而他又想去排除这矛盾。换句话说，对事物的观察引出了问题。
当然，反对演绎法的人会提出这些事物本身决不会形成学说，这完全正确。只有当一个爱追根究底的人提出一个重要问题时这些事物才有意义。叔本华曾经说过，具有创造性思维的人才会“想到人从未想过的事，注视着每个人都看到了的事”。因此归根到底想象力才是科学进步的最重要前提。
假说一演绎法，就其本质来说是发现新事物的现代科学方法，虽然在建立试探性假说之前必须先有观察并提出问题。
实验与比较
物理学研究和生物学研究的区别并不像一般认为的是由于方法论的差异。作为研究方法，实验并不限于物理科学，而且也是生物学的主要方法，特别是在功能生物学中（见后）。观察和分类显然在生物科学中比在物理科学中更为重要，然而在像地质学、气象学和天文学这样一些物理科学中它们显然也是主要方法。分析在物理科学和生物科学中则同等重要，这在下面还要谈到。
在物理学家写的科学哲学中往往把实验看作是科学的独特方法。这是不正确的，因为在进化生物学和海洋学这样一些科学中，其它的严密科学方法非常重要。每门科学都要求有自己专有的合适方法。对伽利略（力学）来说，机械学、测量与计量就非常重要；就亚里斯多德（生物学）而言，则生物有机体、多样性、目的性过程的分析以及分类是偏重的方法。在生理学和其它功能生物学中，实验性方法不仅是合适的而且几乎是唯一能取得结果的方法。
绝大多数物理科学史家在讨论实验性方法以外的方法时常表现得极其无知。摩根（Morgan，1926）在其著作中如实地描绘了实验科学家的傲慢态度。他根本否认一位化石学家的学说构思才能：“我的化石学家朋友（他所指的无疑是H．F．osborn）在放弃描述工作而企图转向现象的解释时，他的处境就比他所了解到的更危险。他没有办法去验证自己的设想…[当看到化石记录中的空档时] 我对化石学家说：因为你不知道，而且就你
（本章未完，请点击下一页继续阅读）