生物学解释的限度，本文主要内容关键词为：生物学论文,限度论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
C.G.亨佩尔说：“科学说明，尤其是理论说明的目标并不是要达到这种直觉的高度主观的理解，而是要达到一种客观的见解，这种见解之获得要通过系统化的统一，通过把现象表明为是某种公共底层结构及过程的表现形式，而这些结构及过程则遵从着特定的可检验的基本原理。”〔1 〕这里的“底层”是个相对概念，对一些现象就可以称为“底层”的结构及过程，对另一些现象就可能算不上底层。所以，作为“系统化的统一”的科学解释，必定是一个不断地探求更深刻的“公共底层结构及过程”的活动。在生物学中，这种活动不能无限制地深入下去，至少目前不得不停留在某种深度的“底层”上。这就是生物学解释的限度。认识到这种限制，就可以比较容易地理解生物学解释的特点，进而为探索生物学理论的建构途径提供必要的基础。本文的讨论内容有三个方面：①生物学解释的限定因素；②在这些因素影响下，生物学解释所具有的特点；③限制生物学解释目标与生物学进步的关系。
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康德在批判人的认识能力时，企图划定认识的界限，并由此走向了不可知论。指出生物学解释的限度不是要像康德那样去批判认识的能力，因而不能把两种不同的努力混为一谈。简单地说，生物学解释的限度就是现代科学语言在表述复杂的生命现象或过程时可能的形式。影响这种形式的限制因素来自生物学与它所表述内容之间的关系，而不是认识的界限。
现在，人类还不能在实验室重复生命起源过程或人工合成生命，所以不能直接提出和回答生命本质的问题。达尔文在《物种起源》的结论部分写道：“要说科学还没有对于生命的本质或起源这个更加高级的问题投射什么光明，这并不是有力的异议。谁能够解释什么是引力的本质呢？”达尔文是正确的，在没有解释生命本质之前，完全可以解释生物进化过程。不过，达尔文的“更加高级的问题”与引力本质这类问题之间有重要的区别。前者作为一个分界，把无机界的规律与生命活动的规律分隔成两个不能相互统一的领域；而后者更象已知和未知的分界，告诉人们关于引力的解释还可能基于更深的“底层结构”。在物理学中，强子内部结构是一个令人困惑的问题。但人们可以预期，只要观察到自由的夸克，就能不太困难地解决夸克如何组成强子的问题。关于生命起源的问题就不是这样。彻底弄清一个细胞的化学组成是完全可能的，而这些化学成分通过什么途径形成细胞的问题可能永远是个秘密。对任何生物学现象的解释都要以此为界限，即，不能单独用物理—化学规律来解释生命过程，不能发现支配一切独特生物学事件的普遍定律。
起源问题成了生物学解释的一个限度，并不意味着起源问题被排除于现实的生物学研究范围。实际上，关于生命起源研究早已经在进行，而且取得了重要的进展。起源问题成为科学解释的限度，主要是因为已有的科学理论不能描述其中的突现（emergence）过程。 既然不能描述从无生命到生命的过程，关于生命的解释就不能统一到物理—化学的“公共底层”上。突现不仅存在于生命起源的过程之中，也广泛地存在于整个自然界的演化过程之中。例如，氢原子和氧原子结合为水分子，突现出了水分子的一些特性。不过，这种突现性质的存在没有阻碍依据水分子结构来解释水分子的其他化学性质，如水分子的极性等。所以，科学解释的这种限度在生物学中表现得更明显。
生物学解释的限度也来自生物系统的极端复杂性和变异性。当然，正如迈尔（E.Mayr）所说，“复杂性本身并不是生物系统与非生物系统之间的根本区别”〔2 〕。然而，生物系统的复杂程度远远高于非生物系统，以至不可能完全充分地描述一个生物系统。要解释一种生物学现象，就要指出这种现象背后的原因，而这种原因包括了生物系统内部的复杂机制和与环境作用的多重途径。这种解释不能完全排除不确定性，因而也不能进行准确的预见。
生物系统的复杂性突出地表现为因果关系的复杂性。一种原因可以对应着一种结果，也可以对应着多种结果；一种结果可以与一种原因相对应，也可以与多种原因相对应。不仅如此，多种原因以复杂的方式对应于多种结果的情况，在生物系统内部以及系统与环境的作用中是相当普遍的。这样，对于一种结果（或现象）的解释就只能采取指出现象产生的概率这种形式。
指出概率或可能性的大小，这种解释有时是不能令人满意的。辛普森疑难（Simpson's paradox）很好地指出了这种困难。简单地说， 辛普森疑难是这样一个问题：假定一个群体中的A变量与B变量是正相关的，如果有另一个变量A ’在该群体的某一子群中与这两个变量相互作用，这两个量之间的正相关就可能转变为负相关或不相关；如果A与B是负相关的，就可能变成正相关或不相关；如果A与B是不相关的，则可能变成正相关或负相关。总之，正相关、负相关和不相关这三种情况，在上述前提下都是可能的。指出一种概率的解释，不能确定一个生物学事件属于哪种情况。例如，吸烟、晨练与心脏病发病率这三者之间的关系就构成了一个辛普森疑难。吸烟能增加心脏病的发病率，即P（H／S ）〉P（H）。假如在吸烟者群体中大多数人有晨练的习惯，而晨练又是预防心脏病的有效措施，则可能导致吸烟者群体的心脏病发病率低于不吸烟者群体的情况，即P（H／S）〈P（H）。 假如我们不知道晨练这个变量，就会得出鼓励吸烟的结论；假如P（H／S）〉P（H ）是另一种变量（例如嗜酒）作用的结果，“吸烟增加心脏病发病率”就是一个我们不能发现其错误的错误结论。
实际上，辛普森疑难所涉及到的复杂因果关系在生物学中是很普遍的，这使得寻求确定的因果解释变得十分困难。卡特怀特（N.Cartwright）曾对辛普森疑难有一个处理， 强调“原因上同质的”群体中，原因总能增加结果的可能性。她写道：“‘C引起E’，当且仅当C在每一情况下都增加E的可能性，而这对于E也就是原因上同质的。 ”〔3 〕按照这个原则来建构一种因果解释，当然能够可靠地确定C是E的原因。但是，考察“每一情况”一般是做不到的，因而只能通过不完全归纳给出不充分的因果律。
解释与规律相联系，而规律又是对规则性的精确表述，这是物理科学给我们的一个强烈印象。卡尔纳普甚至断言，没有规律就没有解释。当我们把视野从物理科学转向生物学，特别是进化生物学时，就会感到这种凭印象所得出的结论是站不住脚的。至少，享佩尔的覆盖律模型不能用于生物独特性质和生物进化过程中唯一事件的解释。独特性和唯一性是生物学解释的又一个限定因素。
进化生物学的问题大都包含历史因素，即与“某种生物学事件是如何来的？”这种提问方式有关系。古生物学家辛普森（G.G.Simpson ）在研究进化生物学中解释的特点时提出和回答了一连串的问题：“有没有历史定律？科学检验可以是非预见性的吗？唯一事件能否被解释，或按照科学的方式来考察？什么是历史，究竟有无历史科学？”等等。从这些提问中就可以感觉到，辛普森对科学哲学家总是以物理学作为科学的标准形象的作法有着强烈的不满情绪。他主张，“历史事件是唯一的”，因而不能从中发现规律， “寻找历史规律在原则上是错误的”〔4〕。那么，对历史事件该怎样解释呢？辛普森回答道：“‘怎样来的？’问题是历史科学所特有的和所必需的。回答这个问题就是历史解释”。〔5 〕冈奇（T.A.Gondge）和迈尔等人也认为，进化生物学没有规律，只有“叙述性解释”。
没有进化（或历史）规律的观点是过于极端的。唯一事件可以有必然的原因，这种必然原因也是可以重复出现的。不过，由这种原因出发却不能预期一个必然的事件。这是解释与预见的不对称性，表明进化解释所受到的限制。如果承认自然选择在生物进化过程中的作用，那么这种作用就是重复出现的；物种灭绝是进化过程中反复出现的事件，尽管恐龙的灭绝只有一次。看来，“唯一事件”还是一个可分析的概念。
综上，突现性、复杂性和唯一性等特点均为生物学解释设置了某种界限。尽管这些特性也存在于物理学所研究的领域，但它们对物理学解释的建构没有产生很强的限制作用，至少目前是这样。
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由于上述限制因素的制约，使得生物学解释在目标、途径和形式等方面不同于物理学解释。通过分析生物学解释下面三个相互关联的特点，能够清楚地看到这种差别。
生物学不是一个统一的学科。在“生物学”这个统一的名称下面，各分支领域之间只有很弱的联系，很像一个“独联体”。我们能够把分子生物学方法运用于进化生物学的研究，却不能把进化论解释还原为分子生物学解释。在生物学中，还原解释面临着无法克服的障碍；而不实现还原解释，就不能在各分支学科之间建立起实质性的联系，从而使各分支学科的理论具有不同程度的自主性。其中，诸如生物化学和生物物理学这样的分支，其实就是物理学和化学。根据这样的研究，不可能建立起关于真正生物学现象（如繁殖、发育、遗传、适应等）的解释性理论。正因如此，迈尔才提出把功能生物学和进化生物学作为“各自独立的两个领域”〔6 〕。不用说，在这样两个领域之间实现还原解释，简直是一个神话。
不仅如此，把孟德尔遗传学还原为分子遗传学（这是两个关系最紧密的分支）的努力也不成功。坚定的还原论者斯盖夫耐尔（K.Schaffner）认为，经典遗传学与分子遗传学之间的还原关系依赖于两个基本的还原函数（也就是对应规则），即基因＝f（DNA片断）和基因显性≡DNA片断指导下合成活性酶。然而，这两个函数关系很难成立。 先是鲁斯（M.Ruse）指出第一个等式不成立，因为孟德尔基因内部不能发生交换，而DNA片断作为遗传单位其内部可以有交换。接着， 赫尔（D.Hull）又指出第二个等式也不成立，因为基因显性与分子机制之间是复杂的多—多关系。由于这种困难，斯盖夫耐尔被迫承认了替代关系（非解释性的），并将他的“一般还原模型”修改为“一般还原—替代模型”〔7 〕。在这个新模型中，一方面是纳入了替代关系，另一方面是同时修正还原理论和被还原理论，从而最终实现的还原已不是我们一开始所追求的了。
迈尔和阿亚拉（F.J.Ayala）等人还证明， 从群体遗传学出发不能解释宏观进化，也即不能把宏观进化理论还原为微观进化理论。生物学中解释的不可还原性是一个很普遍的特点。
生物学解释的第二个特点是目标的浅近性，即，不企图建立现象与本质定律之间的严格决定论关系，不要求预见生物学中的唯一事件。纵观整个生物学，几乎找不到一个象万有引力定律那样的说明。许多被称为“定律”的陈述，虽然含有定律样的成分，但却不太明显和集中，有些只能算作“偶然概括”。科普定律（Cope's law）指出，动物在进化过程中，其体型将不断变大。这一定律具有一些解释性，因为它毕竟指出了一种倾向或趋势。但是，科普定律只是对观察事实的归纳，没有说明体形增大与进化之间的必然联系。所以，它必然有许多例外，而且不能准确地预见一个具体的进化事件。另外，按照多洛定律，生物进化过程是不可逆的，生物在进化过程中总要保留在所经历的中间阶段形成的特征。高尔德（S.J.Gould）据此宣布，如果多洛定律是普遍的， 则进化事件就是唯一的和历史的，因而进化生物学就没有定律。
有些哲学家以为，缺乏定律就是缺乏科学性，生物学由于没有真正的规律，因而是不合格的科学。显然，这是一种错误的观点。不能建立定律，只是表明生物学所能达到的解释目标受到了客观对象本身的限制。因为研究对象不同而导致解释目标的差异，这是很自然的事情。如果不限定解释目标，而是象拉普拉斯那样去雄心勃勃地建立所谓宇宙方程，今天的生物学还将和古希腊的自然哲学一样只开不结果实的花朵。
与上述特点相联系，生物学中的解释策略是多样的。就解释的形式来说，事实陈述、概念、模型以及规律等形式，都可以具有解释的功能；就解释的逻辑而言，生物学中可以有因果解释和功能解释，等等。一句话，生物学解释的表述形式、逻辑途径以及起点和目标，可以因所研究问题的不同而不同。以生理学（主要指人体生理学）为例，我们至少可以总结出三条解释路线。第一，由结构来说明机能的路线，或称结构主义的策略，是通过指出一种机能的结构基础来达到解释的目的的。例如，只要指出胃粘膜上广泛分布着各种管状腺，它们能分泌具有消化作用的胃液，也就解释了胃的消化功能。然而，这种解释有时要借助于假定的实体，使我们感到不满。巴甫洛夫就假定大脑皮质两个相应的代表区之间能建立“暂时联系”，而这又是条件反射的结构基础。
第二，由功能来说明结构或功能解释的路线。其基本表述形式是：为了完成F功能，所以有S结构。肺为什么由大量的小肺泡组成？对此的功能解释是：肺泡的大量存在能扩大气体交换面积，从而提高气体交换的效率。功能解释的合理性历来是有争议的，有人企图将功能解释还原为因果解释，有人则要彻底消除它或肯定它。如果考虑到解释目标的限定性，那就应当把功能解释看作是关于结构和功能相互适应这一事实的陈述形式，从而否认其合理性是不妥当的。
第三，控制论解释，即通过建立一种调节机制的控制论模型，来解释机体的调节功能。例如，人的体温调节就是一个控制论过程——由温度感受器、温度调节器和神经中枢通过反馈等机制控制体温的变化。与结构解释相比，控制论解释只关心信息传递的路径，而不关心这一路径的化学组成。
在进化生物学中，宏观进化和微观进化也是按不同的解释策略被说明的。对于前者，解释的起点或基础是生物的表现型，涉及适应、趋同、进化速率以及高等分类单元的起源等问题；对于后者，解释的起点或基础是基因型，主要以基因频率的变化来解释进化。有些研究达尔文的学者还特别指出，达尔文在进化解释上是个因果多元论者；一方面，他是个严格的机能主义者，因为他强调适应解释；另一方面，达尔文又是结构主义者，因为他也强调在结构的基础上解释适应〔8 〕。
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说生物学解释有某种限度，这是与物理学相比较而言的，是说我们对生命现象的理解还达不到对物理现象的那种理解程度。就人类智力的需求而言，解释的限度当然令人不满足。可是，明确这种限度才能提出和解决那些我们能够解决的问题，也才能把科学切实地推向前进。如果不明确一个领域中科学解释的限度，那就意味着对这个领域还缺乏必要的了解，从而可能把研究的目标定位在不实际的高度上。简而言之，把生物学解释目标定位在科学语言所及的高度或范围，是生物学进步的重要表现。
在生物学领域，我们面对的是大量的不规则或特异的现象，很少有真正的规则性。如果企图把解释目标定在给出某种整齐的规则上，就得借助于臆想和假定来补充规则性链条上缺失的环节，或消除多余的部分。拉马克的进化理论就是这样的例子。他相信，自然界中有一个产生出各类生物的固定程序，这个程序可以表述为从环境变化到形态结构变化的因果链。拉马克假定，动物的内在“需要”能够刺激生理上的兴奋，而生理变化又导致结构的变异。与这个假定相联系，他还总结出用进废退和获得性遗传两个法则。按照拉马克所设想的这个图景，一切生物都应当逐级向上发展，从而地球上就不应该有低等生物。为了解决这个困难，他不得不寄希望于自然发生论，用不断地由非生命自然界中直接产生出来的低等生物，来填充前一种生物进到较高等级后留下的空位。我们可以看出，拉马克通过模仿物理学建立了一个纯机械论解释模式，他的大多数错误都源于这个解释模式所要达到的目标是不能达到的。
与拉马克不同，达尔文更关注多样性起源问题，而不是整齐的垂直进化规律。他说：“在‘创造的计划’、‘图案的同一性’之类的说法下，我们的无知多么容易被遮盖起来，而且还会在只是把事实复述一遍的时候想象自己已经给予了一种解释。”〔9 〕可见，达尔文不想象拉马克那样去发现自然界的固定程序，而是要通过研究具体的物种去发现一种进化的机制。他所给出的最重要的因果解释就是自然选择，由这个伟大的自然法则并不能预见具体的进化事件。达尔文清醒地认识到，自然选择并不是物种起源和变化的唯一手段，至少它没有涉及到“无数连续的、轻微的、有利的变异”是如何产生的问题。
从亚里士多德到达尔文的生物学和从盖伦到贝尔纳（C.Bernard ）的生理学，所提出的问题变得越来越具体，解释的目标也越来越实际。亚里士多德用他的生物阶梯来显示生物的三种灵魂，进而回答什么是生命的问题。不用说，生物阶梯是亚里士多德整个宇宙体系的一部分。与亚里士多德相似，盖伦也是要形成一个生理学理论体系，要用他的“三元气说”彻底解释生命“活”的性质。在达尔文那里，“生命本质”问题被避开了。同样，贝尔纳也把生理学的目标限制在“近因”的范围内，反对去探索“事物的最初原因”和“生物界的绝对真理”〔10〕。这种转变，无疑是进化论和生理学在19世纪取得重大进展的必要前提。
适当限制科学解释目标是科学进步的一个标志，这一朴素的道理被波普尔忽略了。他认为，一种进步的理论应能从某种更简单而有力的统一观念出发，把迄今尚无联系的事实之间和理论实体之间联系起来，或建立更普遍的定律，这是知识增长的首要要求。斯宾塞（H.Spencer ）是个社会达尔文主义者，对进化问题有过一些空洞的议论，主要是企图通过物质的“分化”和“组合”来解释生物系统的终极原因。波普尔在依据他的知识增长要求来比较达尔文理论和斯宾塞理论时竟然认为，“斯宾塞试图系统表述进化的普遍规律，……不是没有价值的，并且可能是十分正确的”；而“达尔文的进化论没有提出这样的普遍定律”，也“没有就任何单个有机体或任何单个器官的适应进化给出真正的因果解释”〔11〕。任何人都知道，斯宾塞对进化论的贡献几乎等于零。波普尔之所以得出如此离奇的结论，主要是因为他过于看重“更加普遍”这个要求。
生物学解释的限度还提示我们：各门科学的理论化或精密化程度不同，因而不能一律地期望它们给出象物理学定律那样的精确解释和预见。根据不成熟的原理去安排过去的历史顺序，再由此预言未来的各种细节，这是一种越来越明显的倾向。只要把这些东西冠以“科学”的称号，人们就以为那是“普遍定律”，无论什么复杂的现象或过程都可以由它作出严格决定论的解释。不用说，这种倾向正在使科学与非科学的分界变得模糊，使公众受伪科学误导的危险也在增加。明确指出科学解释的限制因素，有利于克服这种倾向，让公众在冷静思考的基础上来估计科学的解释力。
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