生物學的與眾不同

1、生物學的與眾不同“生物學”這個詞是在19世紀才有的。在此之前并沒有這樣一門科學。在培根、笛卡爾、萊布尼茨及康德的有關科學及其方法論的著述中，就只有醫(yī)學（包括解剖學及生理學）、博物學和植物學（還包括其他內(nèi)容），而沒有提到生物學。解剖學（人體解剖）在18世紀就是醫(yī)學的一個分支，植物學同樣也主要是由一些對藥用植物感興趣的醫(yī)生在實踐中加以研究和運用的。動物的自然史當時主要作為自然神學的一部分而研究，用以對付設計論（design）提出的爭議。物理科學的科學革命根本未觸及生物科學。直到十九、二十世紀生物學思想才得到革新。因此，在十七、十八世紀建立的而又完全以物理科學為基礎的科學哲學沒有將生物學包括在內(nèi)就毫

2、不奇怪（而且在隨后修訂科學哲學時要再把生物科學包括進去又非常困難）。只是在近二三十年才有一些哲學家（如Scriven，Beckner，Hull，Campbell等）試圖將生物學和物理科學之間的區(qū)別明確起來（Ayala 1968）。這種思想還很新頻，只能作試探性的論述。以下討論的目的只是闡述有關問題的性質，并不是作出明確的解答。    物理科學和生物科學今的定律（法則）    定律在物理科學中具有重要的解釋作用。一件特定的事態(tài)只有當它能被證明是由符合于一般定律的特定原因引起的時候才被認為得到了解釋。有些哲學家把定律的建立作為評價科學的依

3、據(jù)。這樣的一些定律被認為是決定論的，因而可以作出準確的預測。    近年來又提出了這樣的問題：定律在生物學中是否像在物理科學中那樣重要。有些哲學家，如Smart（1963；1968），就根本不承認在生物學中有普遍適用的定律（而這卻是物理學的特征）。另一些哲學家，如Ruse（1973）以及（在一定程度上）Hull（1974）則堅持強調生物學也有自身的定律。生物學家們卻幾乎毫不重視這種爭論，認為這個問題與從事實際工作的生物學家毫無關系。    回顧歷史就會發(fā)現(xiàn)，19世紀的拉馬克、達爾文、梅克爾、阿伽西、科普以及許多和他們同時代的人經(jīng)常提到

4、（生物學）定律；而在生物學的各個學科的現(xiàn)代教科書中卻可能一次也遇不到“定律”這個詞。這并不是說生物學中不存在規(guī)律性，而只是指這些規(guī)律性是如此顯而易見或如此平凡不值得一提。這可用壬席（Rensch，1968：109114）所列出的一百條進化“定律”這件事作為例子很好地說明。這一百條“定律”所指的都是受自然選擇影響的適應傾向；而且其中絕大多數(shù)又常有例外（偶然的或經(jīng)常的）情況，所以只是“定則”（慣例，rules），而不是普遍的定律。它們只是對過去的事態(tài)具有解釋意義而不是預測性的（除非是統(tǒng)計性或幾率性預測）。當我說“一只占據(jù)有一定領域的雄鳥趕走侵犯者的機會是987（或其它的任一正確數(shù)字）”，我就幾乎不

5、可能聲稱建立了一條定律。當分子生物學家稱蛋白質不能將（遺傳）信息重新轉譯入核酸時，他們認為這是事實而不是定律。    生物學中的概括幾乎完全是幾率性的。有人曾作出這樣的妙語：生物學中只有一條普遍定律，那就是一切生物學定律都有例外?！边@種幾率性的概念化與在科學革命早期認為自然界事物的原因都由可以用數(shù)學形式表達的定律支配的看法相去甚遠。實際上這種思想顯然首先是由畢達哥拉斯提出的，它一直到現(xiàn)在，仍然是主導思想，特別是在物理科學中。它一再成為某些綜合性哲學的基礎，雖然不同的哲學家對之有很不相同的表述形式，如柏拉圖的本質論、伽利略的機械論、笛卡爾的演繹法。這三種哲學對生物學

6、都有重要影響。    柏拉圖的思想是幾何學家的思想：一個三角形不論它的三個角是怎樣組合的，它總是三角形的形式，因而和四邊形或其它任何多邊形是不同的（不連續(xù)式不同）。就相拉圖看來，世間各種變化無常的現(xiàn)象不是別的，僅僅是數(shù)量有限的固定不變的形式的反映，這固定不變的形式相拉圖稱之為eide，中世紀托馬斯主義者則稱之為本質（essences）。本質是真實的，在世間是重要的；而作為思想，則本質可以不依賴實體而存在。本質論者特別著重恒定不變和不連續(xù)這兩點。變化或變更被認為是作為基礎的本質的不完善顯示。這一概念化不僅是托馬斯主義者的唯實論的基礎，而且也是后來所謂的唯心主義或一直

7、到20世紀的實證主義的基礎。Whitehead是一個數(shù)學家和神秘主義者的奇怪混合型人物（也許應當稱之為畢達哥拉斯學派人物），他曾經(jīng)說過：“對歐洲哲學傳統(tǒng)最保鹼的一般描述是，它存在于對柏拉圖的一連串注腳（footnotes）之中”。毫無疑問，這話如果是真的，則看來是贊揚而實質上卻是貶低。這話真正指的是歐洲哲學經(jīng)過了這么多世紀一直沒有能擺脫柏拉圖本質論的窠臼。本質論，連同它對恒定不變，不連續(xù)以及典型價值（模式概念，typology）的強調，一直支配著西方世界的思想，以致研究思想意識的歷史學家到現(xiàn)在對之還沒有充分認識。達爾文是首先反對本質論（至少是部分地反對）的思想家之一。他完全不被同時代的哲學家（

8、他們?nèi)潜举|論者）所理解，因而他的通過自然選擇的進化概念就無從被人接受。按照本質論，真正的變更（變化）只能經(jīng)由新本質的突然發(fā)生而實現(xiàn)。因為達爾文所解釋的進化必然是漸進的，所以和本質論是完全不能和諧共存的。然而本質論哲學和物理科學家的思想?yún)s十分合拍，物理學家的“類別”（classes）是由完全相同的實體組成，不論是鈉原子、質子、還是-介子。    就伽利略看來，幾何同樣是開啟自然定律的鑰匙。然而他和柏拉圖比較起來卻更多地以數(shù)學方式來運用它。他曾寫道：“在宇宙（它永遠讓我們注視著）這本大書中寫上了哲學。除非首先學會它的語言和構成這語言的文字，否則就無法理解這本書。這書

9、是用數(shù)學語言寫成的，它的文字是三角形、圓和其它幾何圖形；沒有這些，人類就根本無法理解這本大書中的任何一個單詞；沒有這些人們就只能在漆黑的迷宮中徘徊”（計量者）。然而對伽利略來說，不僅幾何而且數(shù)學的一切方面，特別是測量的任何計量都被他認為是最基本的。    “世界觀機械化”這種信念認為，世界是由創(chuàng)世主按有限數(shù)量的永恒規(guī)律（定律）所設計的，因而井然有序，有條不紊（Maier，1938；Dijksterhuis，1961）在隨后的幾個世紀中得到很大發(fā)展，直到牛頓將天體力學和大地力學融為一體時更取得了極大勝利。這些輝煌成就使得數(shù)學贏得了幾乎無限的聲譽。這具體地表現(xiàn)在康德的

10、有名（或名譽極壞?。└裱灾校骸霸谧匀豢茖W的各個領域中只有在包含有數(shù)學的那些領域才能找到真正的科學”如果這話是正確的，那末物種起源又怎么能算得上科學著作？毫無疑問，達爾文對數(shù)學的評價是很低的。    對數(shù)字和數(shù)量的魔力的盲目迷信，在19世紀中葉或許已達到頂峰。即使是洞察入微的思想家Merz（1896：3O）也曾說過：“現(xiàn)代科學只規(guī)范它的方法而不闡釋它的目的。現(xiàn)代科學奠基于數(shù)字和計算之上，簡而言之，奠基于數(shù)學運算上；科學的進展既取決于將數(shù)學觀念引進到顯然不是數(shù)學的學科中去；又決定于數(shù)學方法和數(shù)學概念本身的拓展?！?#160;   盡管隨后對此有不少

11、強有力、甚至極盡挖苦能事的反駁（Ghiselin，1969：21），而具有數(shù)學或物理學背景的哲學家卻仍然緊抱著數(shù)學是科學皇后的魔杖不放。例如數(shù)學家Jacob Bronowski（1960，P218）就曾講道：“時至今日，我們對任何科學的信賴程度大致和它運用數(shù)學的程度成正比。我們認為物理學真正是一門科學，然而化學則多少沾染有烹調手冊的怪味（和污名）。當我們進一步轉向生物學，隨后是經(jīng)濟學，最后到社會科學，我們就很快地滑落到偏離科學的泥坑中去?！标P于定性科學和歷史科學、或涉及到系統(tǒng)如此復雜無從用數(shù)學公式表達的科學門類的這樣一些誤解，最后歸結為一句專橫武斷的宣告：生物學是一門劣等科學。這樣就導致了在生

12、物學的不同學科中濫用數(shù)學解釋的現(xiàn)象。    沒有人比笛卡爾對數(shù)學的重要性更加感受深刻，然而對他的思想的這種贊揚的結果卻和對伽利略或牛頓的贊揚結果十分不同。笛卡爾對數(shù)學證明的嚴密性以及針對某一問題所作結論的必然性具有極其深刻的印象，竟至于聲稱數(shù)學定律是由上帝授旨，正如皇帝在其帝國內(nèi)頒布法律一樣。笛卡爾擬定了一種運用數(shù)學方法（嚴格按演繹法）的邏輯以獲取理性知識。這種邏輯采取了數(shù)學的思想結構而不是用數(shù)學公式或方程式作為語言，然而它贊同嚴格的決定論解釋和本質論思想。采用笛卡爾的數(shù)學方法論的萊布尼茨則是數(shù)學邏輯的創(chuàng)始人。    雖然數(shù)學挾其絕對

13、優(yōu)勢支配科學達數(shù)百年之久，但是幾乎從一開始就有人持不同意見。Pierre Bayle（16471706）似乎是不承認那種把數(shù)學知識看作是用科學方法所能取得的唯一知識的看法的第一個人。例如他斷言歷史的必然性并不比數(shù)學的必然性低劣而只是有所不同。歷史的事實，如羅馬帝國曾經(jīng)一度存在過這一事實和數(shù)學中的任一事實都是一樣確實可信的。生物學家同樣可以堅持過去曾經(jīng)有恐龍和三葉蟲存在，這和數(shù)學定律是同樣真實的。Giambattista Vico對笛卡爾以數(shù)學-幾何解釋世界的觀點也給予了無情的抨擊。他確信、觀察、分類、假說的方法不容置疑地可以提供關于物質世界的真正而又質樸的“戶外”知識。  

14、  博物學是對伽利略關于科學的數(shù)學理想的第二個反叛根源。布豐特別致力于促進博物學的發(fā)展。他強調指出（哲學著作集oeuvrPhil.,：26）有些學科過于復雜不可能有效地運用數(shù)學，在這些學科中就包括博物學的各個部門。觀察與比較是切合這些學科的科學方法。布豐的“博物學”（Histoire naturelle）對Herder產(chǎn)生了決定性的影響，后者又影響了浪漫主義派和自然哲學派。甚至康德也在179O年放棄了他對數(shù)學的崇拜。如果關于科學的數(shù)學理想的無效性在以前還并不明顯，那末隨著物種起源的出版這就肯定無疑了。    順便應當提到的是，將數(shù)學看作是“科學皇后”是多

15、么容易引起誤解。數(shù)學只是科學的一小部分，正像文法只是語言（如拉丁語或俄語）的一小部分一樣；數(shù)學是和一切科學有關的一種語言（雖然程度極不一致），或者同什么也無關。有一些科學，如物理科學和大部分功能生物學，其中定量和其它數(shù)學處理具有重要的解釋作用或啟發(fā)作用。也有像系統(tǒng)學和大部分進化生物學這類的科學，其中數(shù)學的貢獻就極其微小。    實際上，在這些門類的生物學中考慮不周地運用數(shù)學有時會形成模式概念，從而形成錯誤觀念。例如遺傳學家約翰遜就經(jīng)受不住這種誘惑將遺傳上可變的種群“簡化”為“純系”，從而混淆了“種群”的確切涵義，在關于自然選擇的重要性上就作出了錯誤的結論。同樣，數(shù)

16、學種群遺傳學的創(chuàng)導者為了使數(shù)學易于處理，將進人演算公式的各種因子加以過份簡化。這樣就對基因的絕對適合值（absolute fitness value）加大了脅強（stress），過份估價了累加基因效應（additive gene effects）并進而作出了自然選擇的目標是基因而不是個體的假定。這就必然只能得到不切實際的結果。    當達爾文根據(jù)地質學和種系發(fā)生現(xiàn)象計算地球年齡至少應當在十億年以上時，物理學家凱爾文爵士（Lord Kelvin）斷然宣稱這是錯誤的，因為他根據(jù)與地球同樣大小球體的熱量散失計算，地球年齡至多只有二千四百萬年（Burchfield，197

17、5）。十分引人發(fā)笑的是凱爾文怎樣能保證，他自己的計算結果是正確的而博物學家達爾文的是錯誤的。由于生物學是劣等科學，因而錯誤在何方是不言而喻的。凱爾文根本不承認可能有某種未知的物理因素存在，而這物理因素最終倒可能支持生物學家的計算。在當時的這種知識氣氛下有些生物學家走迷了路，用淺近的物理學來解釋他們的發(fā)現(xiàn)。例如魏斯曼在其早期工作中將遺傳性歸之于“分子運動”，貝特森則認為遺傳性是由于“渦動”（旋渦運動）。這樣的一些解釋只能阻礙科學進展。    在過去50年中這種情況發(fā)生了相當激劇的變化。絕大多數(shù)純屬生物學過程的不確定性和物理過程的嚴格確定性已不再呈現(xiàn)十分明顯的差異。在

18、研究銀河和星云的渦流效應以及海洋和大氣系統(tǒng)的湍流現(xiàn)象中，發(fā)現(xiàn)在非生物界中隨機過程是多么經(jīng)常，多么有影響。這一結論并沒有被某些物理學家接受。例如愛因斯坦就曾大叫“上帝并不玩骰子!”然而在等級結構的每一個層次都有隨機過程出現(xiàn)，小至原子核一直到宇宙起源的大爆炸（big bang）所產(chǎn)生的各種系統(tǒng)。隨機過程雖然使得預測是機率性（或不可能）的而不是絕對性的，但隨機過程本身和確定性過程一樣，是有原因的。只是絕對性預測是不可能的，這是由于等級結構系統(tǒng)的復雜性，每一步有非常多的可能選擇，以及同時發(fā)生的各種過程之間的無數(shù)相互作用。就這方面來說，氣象系統(tǒng)與宇宙星云在原則上和生命系統(tǒng)就沒有什么不同。在如此高度復雜的

19、系統(tǒng)中可能發(fā)生的相互作用的數(shù)量是如此之多，根本無從預測哪一個將必然會實際發(fā)生。研究自然選擇和其它進化過程的學者、量子力學和天體物理學學者在不同的時間而且或多或少是獨立地作出了這種相同的結論。    由于上述一切原因，物理學已不再被認為是科學的尺度。特別是涉及到研究人類時，是由生物學提供了方法論和概念。法國總統(tǒng)最近將這一信念用下面的活簡潔地歸納了起來：“毫無疑問，被人們考慮不周地稱為精密科學的數(shù)學，物理學以及其它科學將會繼續(xù)提供驚人的發(fā)現(xiàn)，然而我卻不能不感到未來的真正科學革命將必然來自生物學?！鄙锟茖W中的一些概念    生物學家通常并

20、不建立定律而是將他們的概括組織成概念結構（體系）。有人認為定律與概念的比較只是形式上的差異，因為每個概念都可以轉化成為一個或幾個定律。即使這種看法表面上是正確的（我對此卻并無十分把握），這樣的轉化在實際的生物學研究工作中卻并不見得有什么好處。定律不具備概念的靈活性和啟發(fā)性。    生物科學的進展大多是這些概念或原則發(fā)展的結果。系統(tǒng)學進展的標志是分類、種、類目、分類單位（分類群）等等這樣一些概念的提煉和完善；進化生物學的進展則是由于世系、選擇以及適合度等概念的發(fā)展與完善。生物學的每個部門都可列出一些類似的主要（或核心）概念。    科學

21、的進展在于新概念的開發(fā)（如選擇、生物種）和用以闡明這些概念的定義的反復提煉與完善。尤其重要的是有時會偶然發(fā)現(xiàn)一個多少是專業(yè)性術語，過去認為所指的是某一特定概念，而實際上卻被用來表示好幾個概念，例如“隔離”既表示地理隔離，又表示生殖隔離。又如“變種”，達爾文既將它用于個體，又用于種群，而“目的性的”（teleological）這個術語所表示的卻是四種現(xiàn)象。    奇怪的是科學哲學對概念的極端重要性卻很不注意，很不重視。由于這個原因，一直到現(xiàn)在還不可能對重要發(fā)現(xiàn)的過程和概念發(fā)展成熟的過程作詳盡的闡述。然而非常明顯的是，生物學思想的創(chuàng)導者的主要貢獻就在于開發(fā)和提煉概念，

22、偶爾還排棄錯誤的概念。進化生物學的大部分概念都應歸功于達爾文，行為學概念則應歸功于洛蘭茨（Kongrad Lorenz）。    直到現(xiàn)在一直被忽視的概念（歷）史中有很多意外情況?！跋嗨啤保╝ffinity）、“親緣關系”（relationship）在進化論以前的系統(tǒng)學中被用來指簡單的相似，1859年以后轉變成“血緣相近”（Proximity of descent），并沒有引起任何混亂或困難。而當亨尼克（Hennig）試圖將“單元的”（單源的，monophyletic）這個詞從鑒定分類群轉變到鑒別世系途徑時，在分類學中就產(chǎn)生了很多困難。有時在研究概念時還發(fā)現(xiàn)在某些

23、語言中詞匯非常貧乏。例如“資源”（resource）這個術語在生態(tài)學中非常重要（如資源分配，資源競爭等等）而在德文中卻沒有相應的詞匯，后來才將原來的英文字德語化成“Ressoureen”。    概念的種類很多。例如生物學就認準哲學（quasiphyilosophical）概念或方法論概念的完善化中得益不少；如近期原因與進化原因，比較法與實驗法的明確劃分。承認比較方法就在生物學中引進了一個新概念。    當引進一個真正的新概念時在科學內(nèi)部常常引起特別大的困難。例如引進種群思想代替柏拉圖的本質論概念，引進選擇概念或遺傳學中的封閉程序及開

24、放程序等概念時情況都是如此。這正是Kuhn在談到科學革命時所指的（部分）情形。    有的時候僅僅引進一個新術語，如“隔離機制”、“分類群”（分類單位）、“目的性”，就大大有利于澄清以前概念混亂的情況。更多的情形是必須首先排除概念上的混亂然后再引進新術語這才有利。約翰遜的“遺傳型”和“表現(xiàn)型”這兩個術語的情況就是這樣（雖然約翰遜本人倒多少被它們弄糊涂了；參閱RollHansen，1978a）。    另一個困難是，同一個詞在不同的科學中被用來表達不同的概念，或者甚至在同一門科學的不同學科中也有這種情況。例如18世紀的胚胎學家Bonne

25、t或19世紀的動物學家阿伽西使用“進化”這個詞其涵義就和達爾文學派大不相同；同樣，這個詞對人類學家（最低限度對那些直接或間接受斯賓塞影響的）和對選擇論者來說涵義又有很大出入。科學史上的很多著名論戰(zhàn)幾乎完全是由對手雙方采用同一個術語而表達的概念十分不同所引起。    在生物學的歷史上定義的措辭往往十分困難，而大多數(shù)定義又常被反復修訂。這種情形并不奇怪，因為定義只是概念的暫時性文字表述，而概念特別是難懂的概念常常由于我們知識的增長或理解的深化而需要一再修訂。這種情況可以用種、突變、領域、基因、個體、適應與適合度等這樣一些概念的定義作為例子充分說明。 

26、0;  科學的一個很重要的方法論方面常常被誤解，從而成為對同源現(xiàn)象或分類這樣一些概念引起爭論的原因。這是定義與在特定場合與定義相符的證據(jù)之間的關系（Simnson，1961：6870）。這最好用一個例子來說明：“同源”（homolosous）這個詞在1859年以前就有了，然而一直到達爾文創(chuàng)立了共同祖先學說之后才賦予它以現(xiàn)代流行的意義。按照這一學說，“同源”這個詞在生物學上最具有意義的定義是：“在兩個或兩個以上分類群中出現(xiàn)的某一特征，當這特征來自它們共同祖先的同一（或相應）特征時，這出現(xiàn)于兩個或兩個分類群的特征就是同源的?！痹诮o定的情況下可以用來證明是否同源的證據(jù)應具備什么條件？有一整

27、套這樣的標準（例如某一結構相對于其它結構的位置），然而如果將某些學者在為“同源”下定義時所提到的證據(jù)也包括進去，那就會引起誤解。定義及與定義相符的證據(jù)之間的關系同樣存在于生物學所使用的幾乎一切術語的定義中。例如某人如試圖進行“系譜分類”而完全依賴形態(tài)學證據(jù)去推斷彼此之間的關系。就是這樣也并不能形成形態(tài)分類。目前普遍接受的種的定義包括生殖群落（“品種間雜交”）這一標準。古生物學家不能用化石來驗證品種間雜交，但是通?？梢园迅鞣N不同的其它證據(jù)（群聚，相似等等）綜合起來以強化同（一）種（類）的可能性。定義闡明概念，但是并不要求包括與定義相符的證據(jù)。    下面討論生物學中

28、一些特別重要的概念。    種群思想與本質論西方思想自柏拉圖以后兩千多年來一直受本質論支配。直到19世紀一種新的和不同的關于自然界的思想開始傳播，即所謂的種群思想。什么是種群思想？它和本質論有什么不同？種群思想家強調生物界每一事物的獨特性。對他們來說重要的是個體而不是模式。他們強調有性繁殖物種中的每個個體和一切其它個體都不相同，即使單親生殖的個體同樣也具有特異性。沒有模式的或“典型的”個體，平均值只是抽象概念。過去在生物學中所指的“綱”（classes）大多數(shù)是由獨特的個體所組成的不同種群（Ghiselin，1974b；Hull，1976）。 在萊布尼茨關于單胞蟲

29、（monads）的學說中就有種群思想的苗頭，因為他提出每個單胞蟲和其它的每個單胞蟲都不相同，這和本質論思想截然相反。然而德國當時是本質論的頑固堡壘，所以萊布尼茨的意見也不可能形成種群思想。種群思想最后在其它地方得到發(fā)展，源流有二；頭一個來自英國動物育種學家（Bakewall，Sebright等人），他們發(fā)現(xiàn)在他們的畜群中每一個個體具有不同的遺傳性狀，在這個基礎上他們選育了下一代的種畜和母畜。另一個來源是系統(tǒng)學。所有從事實際工作的博物學家都發(fā)現(xiàn)在就一個單獨的物種收集標本時，雖然收集了“一系列”標本，但從來沒有兩個標本是完全一樣的。這種觀察結果使博物學家產(chǎn)生了深刻印象。不僅達爾文在研究甲殼動物時強

30、調了這一點，甚至批評達爾文的人也承認這個事實。例如Wollaston（1860）就曾寫道：“在世間的千百萬人之中，我們確信無疑地認為從來沒有兩個人在各方面絲毫不差地完全相似；同樣的道理，我們斷言曾經(jīng)存在過的一切生物都是如此（盡管由我們未經(jīng)訓練的眼睛看來它們在某些方面多么相同）也不為過”。19世紀中葉的很多分類學者也發(fā)表過類似的議論。這樣的獨特性不僅表現(xiàn)于個體；而且也表現(xiàn)在任何個體生活史的發(fā)育階段上，并且還表現(xiàn)在個體的群集上，不論群集是屬于同類群（demes）、種，還是植物和動物的群聚?？紤]到在某個細胞中大量的基因時或開啟，時或關閉的情形，身體中從來不會有兩個細胞完全相同的論斷就完全可能。生物個體的這種獨特性就意味著我們在研究生物的集群時，就必須采取完全不同于我們在研究個體完全相似的無機物集群時的方法和態(tài)度。這就是種群思想的基本意義。生物個體之間的差異是真實的，而在比較個體的集群（例如物種）時可