還原主義

還原主義的陣營，在每一個歷史時期，都是比較單純的，在歷史上的表現形式有：（樸素）原子主義、機械主義和物理主義。現代還原主義的基本信條是：用物理、化學作用和自然選擇足以解釋一切生命現象。具體地説，是用物理、化學作用解釋功能性的生命現象，而對歷史性生命現象也即生物進化的解釋，則除了物理、化學作用（基因漂移、基因組自組織等）之外，還需要加入自然選擇的因素。

整體主義雖然遲至二十世紀二十年代才由史末資（J.C. Smuts）正式提出（Smuts 1926），但歷史上各種反還原主義的思潮都可歸入這一陣營，包括：泛靈論、目的論、神創論、活力主義、拉馬克主義、米丘林－李森科主義等。這些思潮都已在生物學界失去了市場，只在生物學界之外還有信徒。由於整體主義向來就是以反還原主義的面目出現的，至今仍然有各種各樣的表現形式，並無一個統一的陣營。其中，有反科學的，例如“科學神創論”、智能設計論（二者都是神創論的現代形式）；有偽科學的，例如中國的“人體科學”、“生物全息律”；有接近信仰的，例如蓋婭假説；也有屬於科學思想的，例如邁爾（E.Mayr）、古爾德（S.J.Gould）所主張的機體論。在此我們只討論屬於科學的整體主義，並稱之為現代整體主義。

兩極世界理論認為，近現代西方科學文化傳統的本質是還原主義的。 ^[1] 

儘管兩派人馬在論戰時，傾向於歪曲、醜化對方的觀點，而事實上，兩派的相同點遠多於不同點，界限已變得相當模糊。這些相同點，有的原屬還原主義而被整體主義採用，有的原屬整體主義而被還原主義採用，可以説，是兩派長期對抗之後所達成的一定程度的融合。這些融合包括：

一、否定目的論。現代整體主義已拋棄了早期整體主義的目的論色彩，不再認為冥冥之中有一種目的引導着生物進化、發育。對生命現象的看法，雙方都是徹底的唯物主義和自然主義。

二、構成性還原主義（Constitutive Reductionism）。這是邁爾提出的一個概念（Mayr 1982）。它認為生物的物質組成與非生物完全相同，生命現象不違揹物理、化學原理，也不存在只在生物體起作用的特殊的物理定律。現代整體主義已拋棄早期整體主義的活力主義性質，而承認構成性還原主義。

三、整體、動態觀念。現在兩派都強調研究各組分之間的動態關係，避免將組分孤立地、靜止地看待。值得指出的是，將以整體性為原則的系統論等同於整體主義是錯誤的。被歸入系統科學的博弈論、非平衡態自組織理論，即都屬於還原主義的。最近生物學博弈論的創建者梅納德·史密斯（J.MaynardSmith）出了一本小冊子（Maynard Smith 1998），試圖根據進化發育生物學的新成果調和還原主義和整體主義。但他把還原主義等同於控制的，把整體主義等同於動態的，並不恰當。自組織的動態過程可以經由物理、化學原理推導，因此也是還原主義的。進化發育生物學的新成果對還原主義是一個支持。

四、突現（emergence）。認為整體大於各組分的總和，當各組分被有機地組合在一起時，整體表現出新的性質。

還原主義和整體主義的根本分歧，就表現在對突現的理解。根據邁爾的總結，整體主義認為“解釋性還原主義不完善，因為在等級系統中，複雜性較高的層次將突現出新的、事前不能預測的特徵。因此，複雜系統必須在每一個層次研究，因為每一個層次都有着較低層次所不具有的性質。”（Mayr1982, p.64）“在一個有結構的系統中，整合程度更高的層次突現出新的性質，而且無法從根據低層次組分的知識加以預測。”（Mayr 1997, p.19）

我們認為，至少在理論上，高層次的新性質是可以根據組分加以預測的。但是，由於生命是非線性的系統，這種預測具有不確定性，因此往往導致了不能預測的假象。這樣的預測，具有以下值得注意的特點：

一、複雜性。由於生物學系統涉及太多的組分的相互作用，難以在實際上做到準確的預測。比如，理論上，蛋白質的一級結構決定着其立體結構，因此，從氨基酸序列可以準確地預測出蛋白質的構型。但是，這種計算超出了現有計算機的能力，因此在實際上，我們只能通過近似估算和構建基序（motif）的辦法做近似的預測。

二、概率性。生物學的預測往往是指出概率結果。例如，我們可以預測下一胎生男生女的概率相等，但我們無法預測是男是女。注意，這並不是指根據統計結果的“預測”，而是根據自然選擇預測出這樣的統計結果。

三、多解性。非線性偏分方程將產生不確定的解，因此我們無法預測在特定的時間，一個複雜系統的狀態但是我們可以預測，在給定特定的常數後，什麼樣的格式將會發生。科勒特（S.H. Kellert）將此稱為定性預測（qualitative predictions）（Kellert 1993）。

四、環境因素。由於環境因素難以或無法預測，而複雜系統對環境因素極其敏感，導致複雜系統的性質難以或無法預測。但這並不等於複雜系統本身具有無法預測的性質。當環境因素確定時，複雜系統的行為是可以預測的。

五、測不準。在複雜系統中，組分的性質是通過與其他組分的關係而表現出來的。當我們具體分析某個組分時，往往不可避免地會改變了其性質，從而影響了預測的準確性。這是人類認識手段的侷限，而不是因為系統本身具有不可預測性。隨着認識手段的改進，預測的準確性也隨着提高。

因此，跟對簡單系統的預測不同，對複雜系統的預測，往往只是指出可能性，具有不確定性、概率性、偶然性、多解的性質。也不只是生命系統才如此，對複雜的物理系統，例如氣象的預測，也具有類似的特點。只不過，“合理的未必存在”的現象在生物界表現得特別突出。但是，難以預測並不是不可預測。有時候，對複雜系統預測能達到令人驚歎的準確程度，比如在進化論史上，漢密爾頓（W.D. Hamilton）對“局部交配競爭”的情況下雌雄比例的預測（Hamilton 1967; Werren 1980; Herre 1985），亞歷山大（R. D. Alexander）對真社會性哺乳動物的預測（Braude 1997），都是這樣的例子。

斷言複雜系統的突現性質不可預測，必然反對科學傳統上對“理論預測－檢驗”的研究方法的重視，反對探求普遍規律，轉而強調對特定現象的描述和對歷史過程做倒敍的較為初級的研究方法。邁爾聲稱，在生物學中，特別是在進化生物學中，解釋一般與歷史性敍述有關（Mayr 1982）。杜布贊斯基的傳人列萬廷（R.C. Lewontin）認為生物學的研究和知識大部分由敍述性陳述構成（Lewontin 1991）。古爾德則乾脆説，由於進化事件是由一連串無法重複、不可預測的偶然鏈環組成的，因此除了用倒敍法加以重建，別無其他可能（Gould 1989）。在此之前，一些歷史學家為了讓歷史學也成為科學，強調歷史性敍述也是一種重要的科學方法。現在，他們的意見在這些整體主義的進化生物學家當中得到了迴應。當邁爾説道：“在物理學和進化生物學－－二者都是科學的分支－－之間，要比進化生物學（科學之一種）和歷史學（人文學之一種）之間有更多的不同。”（Mayr 1997, p.37），他的用意固然是要反對以物理學為基礎的科學哲學對生物學的偏見，強調科學各分支的多樣性，但是將歷史學拉為同盟軍，卻冒着將進化生物學歸入人文學的危險。如果生物學，特別是進化生物學，象歷史學那樣以敍述為主，那麼我們又如何能樹立生物學研究的客觀標準？

進化生物學固然研究的是歷史過程，但是就象同樣是研究歷史過程的宇宙學、天文學和地質學等物理科學，它依據的是客觀的事實和邏輯推論，而不是象歷史學那樣，很大程度上只是主觀的陳述。在科學研究中，對錶面現象的描述和對歷史過程的敍述，只是在研究條件不成熟時，不得已的初步結果，並不意味着應該放棄尋求更本質的因素和更一般的規律。生物學的發展已一再證明，斷言只能做現象描述和歷史性敍述，是過於草率的。當古爾德和埃德里吉（N.Eldredge）在七十年代在邁爾的新種生成學説的基礎上提出“間斷平衡”理論時，他們顯然認為這只是在對平穩－躍變的台階式的進化過程做歷史性陳述，但是在現在，複雜系統的自組織方法可以預測這種現象（Kauffman 1993），分子生物學對生物發育的研究也為這種進化現象提供了可能的分子機制。

當邁爾把對生物的功能性和歷史性的研究截然分開，承認功能現象通常用實驗、還原的方法研究，而進化現象則主要用歷史性敍述的方法研究時（Mayr 1982; 1997），他當初沒有預見到、到現在也忽視了十幾年來分子分類學、分子古生物學和進化發育生物學的創立和發展，已使得實驗方法成為進化生物學的最重要的方法。邁爾由於擔心生物學被物理學兼併，而對分子生物學抱着敵意，宣佈進化生物學脱離分子生物學而“自主”，乃至認為分子還原法將會對進化生物學的進一步發展起誤導和削弱作用（Mayr 1985; 1988）。這種擔心，完全是多餘的。分子生物學已與進化生物學緊密結合在一起，解決了種系發生樹的客觀標準、發育與進化的關係等重大難題，為進化生物學提供了強大的工具和增添了無比豐富的內容。

我想説明的是還原主義做為一種科學基本思想的充分性：還原是一種完善的研究方法，研究各組分的關係足以推導、解釋整體的性質。但這並不是説還原主義總是必要的。由於研究的側重點不同，也由於還原的實際困難，對生物學的研究，可以也應該在不同的層次、從不同的方面進行。我並不同意某位獲得諾貝爾獎的著名生物化學家所説：“生物學只有一種，就是分子生物學。”（Mayr 1982, p.65）分子生物學已為其他生物學分支提供了重要的研究工具，也已取代了某些傳統的生物學（比如研究基因傳遞的經典遺傳學事實上已被分子遺傳學取代，所謂“孟德爾遺傳定律”已失去了其“定律”地位，成為對遺傳現象的不準確的表面描述），但是大部分的生物學分支都還會繼續存在，沒必要、實際上也不可能被徹底還原到分子水平。

我也不同意所謂“學説性還原主義”，認為一切科學歸根結底都將被還原為物理學。化學已在很大程度上被還原成了物理學，從前通過實驗發現的“化學定理”現在大都可以從物理定律推導出來。但是生物學不可能被還原成物理學，這不僅僅是因為生物學系統的複雜性，更重要的，是生物學具有無法從物理定律推導的原理：自然選擇。個別的學者主張自然選擇只是為熵耗散提供附加的途徑，是一個能夠自我複製的複雜系統在趨向最大的熵產出狀態時，自組織的結果（Swenson 1995）。這種解釋，可以説明物理選擇（“穩定者生存”），卻無法説明化學選擇（“高效者生存”），更無法説明自然選擇（“適者生存”，適者不一定就是穩定者、高效者）。我基本同意最早研究生物學系統的自組織現象的考夫曼（S.A.Kauffman）的觀點，自然選擇是限制自組織的獨立因素（Kauffman 1993）。但是考夫曼顯然更重視自組織的作用，而我認為，在生物學系統中自然選擇是更加重要的：自組織，只是為自然選擇提供材料，其適應性的結果，仍然要由自然選擇決定。只要自然選擇是不可還原的，生物學就不可能被徹底還原成物理學。