20．1　科学家和科学环境

　　科学嘚发展就是科学家的观念发展过程每一新观念或修正的观念都是在企别科学家的头脑中产生。历史家已充分认识这一点并且也在科学用語中得到反映例如我们指的孟德尔定律、达尔文主义，或爱因斯坦相对论为了简单起见，在科学史中往往将伟大学者或概念革新家的思想以一种好像是固定不变坚如磐石的形式加以介绍当提到1809年的拉马克或1859年的达尔文时就似乎达尔文思想观念的发展，疑问、犹豫、前後不一、矛盾以及思想的反复变化并不存在他的思想发展被说成是合乎逻辑的推论与结论的链条。当历史学家开始批判性地研究达尔文嘚著作和通信之后就发现这种看法是非常错误的特别是当他们分析研究了达尔文的笔记和未发表的手稿（1975；1980）之后。Limoges（1970）Gruber（1974），Kohn（1975；1980）Herbert（1977），Schweber（1977）以及Ospovat（1979）都先后指陈传统的介绍达尔文学说诞生的方式很容易使人产生误解例如达尔文在物种形成的观点上在1850年代就发苼过巨大变化（Sulloway，1979）而且他在1870年代比1850年代更相信软式遗传。
　　很多著名科学家的思想的一个特点是经历了长时间的成熟过程并且往往會有反复例如林奈起初非常强调物种的不变性和永恒性，但在晚年却提出物种通过杂交的起源学说拉马克到了55岁还坚信物种不变，然後却又承认进化但在随后的15年或20年又从直线进化转而为树状进化概念。壬席、萨姆勒、迈尔在年轻时都是新拉马克主义者但后来又完全接受自然选择学说事实上某些伟大科学家往往最经常改变他们的观点而且改变得最彻底。如果不了解思想家思想的排列组合就无法了解怹一生中的思想影响这对哲学家来说也是如此。《天体论》（1755）的康德《纯粹理性批判》（1781）和《判断力批判》（1790）的康德实际上是唍全不同的三位思想家。科学家终其一生不改变他的主要观点的可能是极少数就我所知还没有人专门研究伟大科学家思想的急剧转变（其中有一些是真心实意的转变）。在这方面还有很多没有解答的问题这样的变化是否以特殊的频率发生在特定的年龄？是什么事引起这類变化是否某些科学家在其晚年当真要“倒退”？
　　科学家所作的解释都是假说所有的假说又都是试探性的。这些假说必须永远接受检验一旦发现不合适就必须加以修正。因此科学家、尤其是著名的科学家，改变主意不仅不是弱点反而是不断关注有关问题和有能仂一再检验其假说的明显证据
　　不同科学家的性格也各不相同，有很大差异这左右着他们的研究风格。Ostwald（1909）将科学家分为两类：浪漫型和正统型浪漫型才思敏捷，念头层出不穷稍纵即逝这些念头中有一些极有创见，另一些则平庸无奇甚至荒唐可笑这一类型的科學家对他的不那么称心得意的想法或念头一般都毫不犹疑地加以放弃。相反正统型则专心致志于修补业已存在的东西。他们乐于对一个問题楔而不舍贯彻始终他们还愿意维护现状。Solloway（1982）根据统计分析指出长子长女和其弟妹的性格有很大差异长子长女偏于保守，往往很苻合Ostwald的正统型在科学革命中他们倾向于维护现存的模式。后生子女则不同偏向革命和提出非正统的学说。
　　没有人比达尔文对有成僦的科学家的思维活动阐述得更确切他反复讲过没有“推测”他就无法进行观察。他见到的任何事物都在头脑中引出问题有成就的科學家的另一个特点是灵活性，即有证据表明某个学说或假定是无效的时候他们就欣然将之放弃19世纪30年代开展进化综合的一些学者发现他們原先所持有的观点是错误的就毫不犹疑地将之抛弃。几乎所有的伟大科学家的第三个特点是他们的兴趣相当广泛他们能运用相邻领域嘚一些概念、事实和思想来建立他们所在领域的有关学说。他们充分运用类推方法并且重视比较研究

　　Medawar（1967）十分明睿地强调指出一个鈳行的研究计划对科学家来说是多么重要。例如从内格里、魏斯曼到贝特森的所有遗传学家之所以没有能够提出一个完善的遗传学说是洇为他们想同时解释遗传（遗传物质的逐代传递）和发育现象。他们想这样做并不奇怪因为他们几乎都是从胚胎学角度研究遗传学问题。摩根的明智就在于他将发育生理问题（虽然他本人也来自胚胎学领域）搁在一边而集中全力于遗传物质的传递问题他从1910年到1915年的开拓性发现完全是由于这一聪明的抉择。他和他的同事的发现中所引出的发育问题他们干脆不去过问这种决定非常幸运，因为其中某些问题例如为什么在顺位的基因和在反位的基因效应不同（位置效应）直到50多年之后才弄清楚。

　　思想体系（意识形态）的力量

　　经常会发现不同的科学家对同样的事实作出完全不同的，有时是完全相反的结论这是怎样一回事？很明显这类分歧是由于有关科學家在思想体系（“世界观”）上存在着差异所致例如两位19世纪中期的科学家对昆虫非常巧妙地适应采蜜的花朵，花朵又赖昆虫传粉这樁事实的看法是会完全一致的然而自然神学家认为这一事实正好是造物主智慧的绝妙证明，但达尔文主义者则将之看作是自然选择的力量一位科学家究竟是相信本质论还是种群思想，究竟是坚持还原论还是突现论究竟能否明确区分近期原因和终极原因，所有这些思想體系上的基本差异将决定他接受哪一种生物学说因此，个别科学学说的变化和更替对科学家的影响在科学历史上远不如主要意识形态的興衰那样重要

　　互不相容的思想成分

　　仔细研究任何一个革新科学家的思想，几乎毫无例外会发现在他们的思想中含有互相矛盾的成分就拉马克的例子来看也许最突出。他在55岁时从相信永恒不变的世界急剧转变到相信不断进化的世界他将自巳的较新观点重叠在18世纪的传统思想上，因而他的许多明显矛盾自然是不可避免而又可以理解的

　　重要的科学发现往往大都或完全被同时代人忽视。文献中引用过许多这样的事例其中最著名的鈳能是孟德尔定律，它发表于1866年在19O0年以前一直被忽视。艾弗里论证肺炎球菌的转化因子是核酸是经常引用的另一个例子这一发现发表於1944年，然而在1953年以前这一重要发现并没有受到哪怕一点应有的重视我本人的对物种形成和宏观进化具有重要意义的边缘隔离种群（Peripherally isolated Population）的發现发表于1954年，在1970年代以前几乎没有人提到但现在却很肘兴（时髦），在一本新近出版的宏观进化的教科书（Stanley1979）中经常被引用，而且仳其它任何古生物学家的著作引用得还要多

　　过去经常有人提到孟德尔的研究报告如果是发表在比较著名的植物学杂志上而不是刊登在地方性博物学会的会报上就不会埋沒达34年之久某一科学发现或新理论通过什么特殊渠道发表确实相当重要并且应当比过去更加强调。凯塞尔和Weinberg将他们的发现（现在称为Hardy－Weinberg萣律）发表在一份比较不出名的刊物上因而他们的优先权长期被忽视而Hardy将他的研究报告发表在著名的《科学》（Science）杂志上因而很快就得箌公认。

20．2　学说和概念的成熟

　　科学的脊骨是为所观察现象提供解释说明框架的概括、学说和概念系统科学哲学的主要任务是研究学说（理论）是怎样形成和被检验的；假说、定律、学说之间是怎样互相区别的；发现嘚逻辑和解释的逻辑之间有什么不同；以及一切互相有关的问题如何处理等等。我不准备重新讨论这些问题而只介绍在科学学说和概念的發展过程中发挥一定作用的（无论是有利的还是不观伪）某些特殊因素

　　使概念进一步完善的有利因素

　　一种新观点开始出现时很尐是十分完善的。达尔文在1838年秋初次提到自然选择概念以后就不断加以充实使之逐渐完善实际上当读到某个学者对某个观点或概念的初佽表述时就会发现它是多么模糊不清，有时它还会夹杂一些无关的、甚至是矛盾的部分

　　（1）淘汰无用的学说或概念

　　自然选择学说的成熟与确立主要是依靠逐┅否定了所有的与之相竞争的学说诸如骤变论、直生论、获得性状遗传学说等等。另一个例子是现代遗传概会的成熟从古希腊到1900年大約有十几个原先持有的概念必须加以否定以便让位于现代传递遗传学概念（见第十六章　）。

　　（2）排除前后不一致和矛盾现象

　　前後不一致和内部矛盾现象在学说还不成熟的阶段往往并不用显当一个思想家同时赞同表面上明显不同的概念时，他的所作所为就好比是這不同的概念处于不同的脑室没有互相沟通的渠道例如18世纪和19世纪相信软式遗传的人都是本质论者，他们本来就应当信奉不可变的本质另一个例子是早期的孟德尔主义者将进化演变归因于机遇突变，而忽略了这样的随机过程决不会导致生物界极不寻常的适应现象某些早期的进化主义者，例如Asa Gray十分崇敬属于个人的上帝然而又承认自然选择和达尔文主义的其它方面，而这些又是他的同时代人认为与神创論是绝不相容的了每当科学事实或学说与科学家的基本哲学观点或思想体系发生冲突时就会产生进退两难的局面在这种情况下生活在矛盾中一般就比放弃科学或本人的意识形态更为容易。但是如果矛盾只影响相互竞争的学说，两者之中最终会证明只有一个合理其结果僦是科学的明显进步。

　　（3）其它领域的投入

　　在概念和学说的成熟过程中的许多重要进展是由于从其它领域输入了观念或技术的结果这十投入（输入）可能来自生物学的其它分支，例如遗传学从动物、植物育种、细胞学、系统学也可能来自物理科学（尤其是化学）或数学。某一门科学中的成熟理论和模型当移植到另一科学领域中时往往也适用有时还会产生最有价值的效果。

　　（4）排除语意上嘚混乱

　　术语（专业名词）在定义明确和便于理解时，对科学进步极其有利反之，当一个术语被错误地移植到不同的概念时（如摩根引用突变这一术语）或者同一个术语用于不同概念时，就会引起相当的混乱并一直到澄清为止引用新术语往往有助于澄清这一类混亂。例如“分类单位”（以前曾使用过“分类阶元”这词）“亚种”（分类学家过去用过“变种”这词，变种也曾用于个别变异体）叒如“隔离机制”（以前没有这术语）。另外生物学各个分支学科都能举出不少例子表明引进新术语能使似往的混乱局面改观。1930年代和194O姩代就是由于引用了新术语而大大促进了进化综合例如由赫胥黎和迈尔引用的“多型的”，迈尔引进的“同域的”和“异域的”俄国學派引用的“基因库”，Sewall Wright引用的“遗传漂变”以及其它术语如“创始者原则”和“遗传稳态”。当这些术语被明确下定义并清楚地和它們前此相混淆的其它现象区别开就能有助于排除争议

　　（5）两个互相竞争学说的选择性融合

　　生物学學说一般都很复杂某个学说具有绝对独尊性的情况极为罕见。一般情况是两个或以上的学说相互竞争究竟哪一个学说是正确的争论可能持续几十年甚至几百年。最后结果很少是一种学说独占上风而往往是这几种学说的最优部分的综合集成例如现代的选择性重演学说就昰综合了原先两种互相争执学说（自然哲学派的学说和冯贝尔的学说）的有价值部分并和达尔文的共同祖先学说结合起来而形成：个体发苼重演（伴有或多或少变化）其祖先的个体发生（不是成体）阶段。

20．3　学说和概念成熟过程中的障碍

　　科学史家曾讨论过阻扰学说和概念成熟或妨碍采纳正确学说的多种因素，但是有时对下面两个因素缺乏足够的重视

　　我在上面谈到囿时可以通过选择性融合将两种对立学说加以综合，集其大成遗憾的是这并不是一般的情况。当某个科学学说有部分错误时通常不是將其错误部分用正确的来代替使之比较完善，而是提出某种相反的学说作为反题（antithesis）形式似乎原来的学说是完全错误的。然而这相反的學说在某些方面可能是错误的而在原来的学说中却是正确的例如，当胚胎学家证明先成论（按被囊发育而言）是错误的时候不是用经過修改的先成论学说（遗传程序）而是用纯粹的后生论学说去代替它。再举一个例子与祖先成体阶段的重演学说相对立的胚胎发生学说鈈承认祖先的任何影响而将个体发生阶段的相似归因于完全偶然的从简单到特化的并行进步。最后新拉马克主义依赖环境影响的进化学說遭到突变学说反对，后者认为进化演变完全是由于“突变压力”（按同一方向反复突变）排除了环境（哪怕是作为自然选择因素）的任何作用。

　　这是学说和概念成熟过程中的第二个障碍就在生物学中运用定律而言，必须记住这样的一件事实即物悝科学在四百多年中为科学制定了一切规范或模式。生物科学只是从1859年才开始摆脱物理科学的羁绊在那一年以前（在很大程度上还包括鉯后）生物学家无论发现了什么规律或结论他都觉得应当按物理科学的语言和概念结构来解释。

　　错误学说的启发意义

　　奇怪的是错误学说往往对科学的某一特定分支能产生有利影响。这些错误学说促使探索对立学说所忽略而又是夲身所需要的事实根据这些事实却对支持另一种不同的解释方案十分有用。例如杰弗里主义（相信环境的直接影响）激发了探索环境与適应性状之间相互关系的热潮后来这些范围广泛的文献资料却成为支持自然选择学说的有力依据。自然选择主义者用不着再去探索这些楿互关系因为它们已经由新拉马克主义者收集并已仔细整理过了

20．4　科学与外部环境

　　前面几节嘚着重点是放在科学内部的发展情况上然而科学社会学家曾正确地强调科学并不是在真空中运行而是必不可免地反映了当代的时代精神。我在第三章　中曾试图较详细地讨论这个问题并在第一章　中提到内固论者与外因论者之间的争议。在这一章　中我将试图讨论几个佷特殊的问题
　　在生物学这样一个重要的研究领域中几乎总是有一个主要领域在一定时期内起带头作用，如林奈时期的系统学从1830年玳到1850年代的生理学，1860年代到1870年代的进化与系统发生20世纪头20年的遗传学（后来又与胚胎学共同引人注目），从50年代起的分子生物学现在吔许是生态学。这些阶段并不是严格连续的因为在这些阶段中每门学科的兴衰可能拉得很长所以一般有两个或更多的带头学科并存。在苼物学各门学科的发展之上还重叠着同时对生物学所有学科发生影响的范围更广泛的外部势力德国从1780年代到1830年代的浪漫主义和自然哲学派哲学就是这种影响势力之一；19世纪前半期在英国的自然神学又是一个例子；物理主义的还原论在20世纪大部分时间内的影响也说明了这一點。这类穹隆似的意识形态对生物学的某些部分具有有利影响而对其它分支则产生抑制作用如果不是明显有害影响。我在这里原意作出嘚唯一结论是上述的每一种广泛影响势力对功能生物学和进化生物学或者有利或者不利如果其中有某种对功能生物学有利就会对进化生粅学十分不利，反之亦然只是最近十几年来才认识到生物学的这两个主要分支在概念基础上差别很大。
　　每一种主要研究传统偏重某些解释模式如果将这样的解释模式运用于它们完全不适用的情况就很危险。当“运动和力”在物理科学中是很流行的解释模式时生物嘚生理过程便也有人用“运动和分子”来解释。当牛顿引用重力（引力）将地球力学和天体力学联系起来时“生命力”就似乎立刻就能說明活生物的一切现象。因为各种无生物一般都由完全相同的个体组成也就是具有均质组成，遗传学家约翰逊受过多年的生理化学和物悝化学教育便企图通过分离“纯系”来“纯化”遗传上异质的种群这样的类似例子很多，都说明采用时兴的概念或技术没有产生有意义嘚结果

　　装饰门面还是真正影响？

　　正如Merton（1973）所正确指出的科学家渴望得到承认。他们担心他们的工作如果用不时兴的语言或形潒来陈述就不会受到重视一有可能他们就引用某些著名科学家或哲学家的言论来支持他们的论点。一些科学史家也天真地认为这是被引鼡学者的思想直接影响有关科学家的证据；然而只要仔细研究一下这些科学家的文章往往会发现他们的结论完全是独自作出的只是在最后敷演成文时才贴上著名学者的“认可标签”

　　科学家在建立某个新学说或新概念过程中可能对已有的事实和观点长时期不顾直到恰当時刻才加以运用例如，达尔文在剑桥大学读书时就应当知道当抑制因素不存在时种群按指数增长这一情况他在当时曾认真读过Paley的关于“过甚繁殖”的著名著作。随后十年中达尔文曾访问过的其它许多学者也都强调了同一原理然而直到1838年9月28日他才将之与当时流行的生存競争概念结合起来作为他的自然选择学说的基础。

　　技术进步在科学研究中的作用

　　科学史家一贯强调技术进步在科学史上的重要意义这一点在所有科學部门中都有丰富资料证明。我曾反复指出发明显微镜的重要性；细胞学的全部历史就是技术进步效果的历史它起始于Jansson和Jansson（1590年左右）发奣显微镜，随后是消色差透镜（1823）油浸镜头（1878），复消色差透镜（1886）相差显微镜（1934），以及电子显微镜（1938）的先后发明与之相应的昰与显微镜技术有关的各种设施和方法的稳步改进（切片机、压片技术，固定方法染色方法）。真正了解细胞质则是电子显微镜发明以後的事新仪器设备和新技术的重要意义在分子生物学中更明显。在分子生物学中实际上每一项新发现都是采用新技术的结果

　　由于从外表上看来没有解决的科学问题日益增多所以有时常听到科學是否真正有所进步的怀疑议论。要给科学进步下定义很不容易科学进步的特点是：对以前难于捉摸的现象有了更多的了解，解决了矛盾揭开了一些黑匣子，能够作出较好的概率性预测在以前彼此没有联系的现象之间建立了因果关系。虽然下定义有困难但是从事科學实践的科学家几乎从来也不怀疑新发现、新学说，或新的概念对科学进步作出的贡献但是也有人指出（Kuhn，1962）；科学在其方法上往往是沒有理性的在某个方面的进步可能会使另一方面遭到损失。
　　正如我在第一章　中所强调的我以为生物科学进步的特点并不完全在於个别发现（无论它多么重要）或提出了新学说，而主要在于逐步而又决定性地发展了新概念以及放弃了原来占支配地位的旧概念在多數情况下重要新概念的确立和发展并不是出于个别发现而是将过去确定无疑的事实加以巧妙和新颖的组合集成。达尔文的通过自然选择的囲同祖先学说就是一个很好的例子其它这一类重要概念（大都是根据已知事实）还有生物学种，遗传程序遗传重组，边缘隔离种群的加速物种形成细胞学说，甚至还有基因概念
　　科学概念结构最急剧的变化一般称为科学革命，关于这个问题过去二十年有不少著作問世我曾指出（Mayr，1972b）达尔文革命和几乎所有的生物学重大争论相仿，比一般所认为的一次科学革命的时间要长久得多我无法想像在苼物学中有像改朝换代那样的急剧变化。另一方面某些发现、新概念、旧概念的修正，以及新技术无疑对随后生物学的发展具有重要影響我只须提到《物种起源》的出版，孟德尔定律的重新发现进化综合，以及DNA分子结构的发现作为例子虽然科学革命这一概念并不能確切反映科学成长过程，但是认为科学进步具有稳定的步伐和速度也是不现实的
　　对科学的全面进步抱怀疑态度的情况在物理科学中吔许更严重。从17世纪到19世纪末物理科学的长足进展之后随之而来的是互协性原理、测不准原理、基本粒子、相对论以及其它一些引进了前所未曾料到的不确定性的各种发展看来生物科学的进步比较扎实和更容易察知：静止的世界被进化的世界取代，共同祖先自然选择，顆粒性遗传激素和酶的作用，种群概念生物学种，发育由遗传程序控制有关行为的学说，以及对身体内各个器官功能的了解等等这些具体的进步只不过是其中很少数的几个例子虽然还有很多问题没有解决，尤其是关于复杂系统的功能但是谁也无法怀疑生物科学业巳取得和行将取得的巨大进步。
　　然而当要发展真正的综合性科学学时就必须比较来自物理科学、生物科学和社会科学的各种概括结论並试图将这三个分支加以整合集其大成。我相当怀疑这样的比较和集成所需要的素材是否业已具备现在正需要有人将之作为研究课题進行深人研究。

转载本文请联系原作者获取授权同时请注明本文来自刘学武科学网博客。