当代生物学中的非线性因果观，本文主要内容关键词为：因果论文,学中论文,当代论文,生物论文，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。
［中图分类号］B025.5 ［文献标识码］A ［文章编号］1008-6285(2004)06-0012-04
深受经典物理学影响的机械还原论的线性分析方法无疑对自然科学的发展起到了极为重要的作用，我们并没有必要为它存在的合理性进行辩护，但随着生物学的突飞猛进，特别是20世纪后期遗传科技迅猛地发展，人类越来越清楚地意识到这种线性分析方法在微观领域受到了很大的冲击，非线性的因果关系（环状因果关系和网络因果关系）随着越来越多的生物学发现而被一一地阐发出来。因此，重新深入认识因果关系的结构问题，是科学认识论和方法论发展到一定阶段的必然选择。
一、对非线性因果观的认识
当代生物学的快速发展对人类社会产生了巨大的影响，这种影响不仅仅体现在生活、生产等方面，更重要地体现在生物学革命为科学认识论和科学方法论提供了不同的视角，与此同时，对非线性因果观的认识是建立在当代生物学反馈机制发现基础上的。
非线性因果关系是相对于线性因果关系而言的，包括环状因果关系和网状因果关系。在环状因果关系中，原因所产生的结果，由于反馈机制的存在，又可以以一定的方式作用于产生它的原因。这里包含着两种反馈过程，即负反馈与正反馈。当一个系统将原因产生的效应，送回到产生效应的原因，从而使系统正在进行的过程减弱，称之为负反馈；反之，若系统收到馈回的信息，引起系统正在进行的过程效应加强，称之为正反馈。传统的线性因果关系中，原因在时间上都是先于结果的。在环状因果关系中，没有这种时间上的“居先”特征，后续事件的结果，可以是先行事件的原因，改变先行事件此后的活动。因果作用方式在这里是双向的、辩证的，并构成一种环状回路。正因为如此，它有别于线性因果关系。网状因果关系是生命有机体系统中最复杂也是最常见的，例如，生命有机体内物质运输、能量转移、发育与代谢的调节与控制等等都要借助网络因果关系作分析。网状因果关系，不仅具有正负反馈调节机制，而且系统内各因果关系存在历时性与共时性的相互制约、推移转化，共同组成因果关系网以维持系统的稳定或推动系统的成长。它与普通联系、相互作用的区别在于它不限于单纯的作用与反作用，而在于这些诸多作用与反作用中有精细的调控来实现生成与转化。网络因果结构不同于线性结构在于它具有非线性。环状因果关系虽然也具有非线性，但远不如网络关系众多重因果作用史织，网络关系中协同与拮抗相依，开放与封闭并存。[1]
当代物理学、系统科学和控制论等学科的发展，对因果观念的深化有着极为重要的作用。但是，现代医学、生理学、微生物学和遗传科学等的发展是这种因果观念变化产生的真正根源，因为非线性关系的基础——反馈机制正是在当代生物学发展的基础上提出的。例如：高血糖和低血糖都被视为是食糖的生产与消耗之间的平衡遭到了破坏，实际上在正常状态下，血液中糖的总量的变化既不是由于肠吸收含糖物质的作用，也不是由于消耗碳水化合物的肌肉活动，同样也不是在禁食期间，糖元的储备即将消耗殆尽，由此可以得出结论，正常血糖有一种调节机制，疾病将使它发生紊乱，而且尽管在可能详细证明这种因果循环以前很久的一段时间里，这个假设就已形成，不过它仍然导致了反馈循环观念的产生。在胚胎学中，德里士于1891年发现了独立分裂球的自动生长，由于他将最初根据单一整体看到的一般组织观念扩展到特殊机制，所以，这个发现也导致了调节观念。[2]而在微生物学中，乳糖操纵子模型，色氨酸操纵子，组氨酸合成调解，都属于负反馈模型。大肠杆菌阿拉伯糖发酵的代谢调控是发现最早而又研究得较为深入的一种正控制调节系统。此后进一步发现这种糖的分解代谢则是既有正又有负反债的双重调解过程。[3]在现代医学中，利用反馈现象进行治疗的例子更是不胜枚举。在生物学发展中这些新发现迫使人们必须重新审视因果关系，因此不能总是沿着线性关系去认识，而是沿着环形的方向来认识。事实上它们之间不是孤立的连接，而是相互作用，只能将调节看作是永恒的系统，而不再看作是由于纯粹“平衡置换”系统来说明的偶然事件。正如前文中所讲的那样，在有机生命过程中，最常见的是网状因果关系。这种最复杂的因果关系也是伴随着生物学的发展使人们的认识进一步深化。例如，三羧循环的发现就是一个最好的例证，大量的酶催化过程形成的有多个分支循环网络也是如此，大脑的信息加工同样是网络关系，艾根等人在这方面已经进行了详细地论述。[4]在胚胎学中，人们对细胞分化的问题十分关注，正如达尼尔等人所说：不论对微生物分化或动物分化有无兴趣的生物学家都很想找出“相互作用的基因网络”。我们都知道受精卵有一种发育程序，这种程序在所有动物中都有类似性，但每个动物却又有各自的特征。在最初，受精卵或发育初期的少数几个卵裂细胞都有可能产生一个完整的动物，然而不久细胞的这种功能就完全丧失了，取而代之的是一种特定功能的细胞类型，这就是由于一种复杂的非线性关系网造成的。例如，细胞分化的基础是不同蛋白质的合成，蛋白质的专一合成有赖于基因选择性表达。基因既按时——空选择性表达，又依赖核、质之间（特别是胚胎发育早期）、分裂球之间、胚胎的不同部位之间的信息传递，从而激发、启动、开放一些机制，关闭另一些机制。同时基因表达的这种有序进程又受到各个层次的调控，有转录层次的调控、转录后加工、翻译层次的调解等。
从1900年孟德尔定律被重新发现以来，生物学的发展经历了三次大的辩证综合。早期的两大综合，一次是以胚胎学为中心，将之与细胞学、遗传学和生物化学结合起来，形成统一的发育观学说；另一次是以进化论为中心，将达尔文的自然选择学说与群体遗传学相结合，发展成为一个有巨大阐明力的学说，即现代综合进化论；第三次综合走分子生物学的诞生，本世纪50年代，沃森和克里克提出DNA双螺旋结构模型的理论。它是生物化学、微生物学和遗传科学等科学相互融合的产物，其主要目标之一是试图将大量的生物功能与分子水平上发生的事件联系起来。这三次大的理论综合蕴含着丰富的哲学思想，并对人们关注的因果链破缺的观点起到了例证作用。
从20世纪50年代以来，近半个世纪的生物学研究中揭示的大量现象，冲击着因果律的思维定式。70年代美国发现两个染色体完全相同，但表现型完全不同的长尾猴。而在遗传学中，发现同卵双胞胎这一特殊的群体也几乎完全像有相同基因组合。但是他们也同样会出现个体差异，有时这种差异甚至相当明显。这些都是划时代的信号，它标志着生物遗传的因果链破缺。生物学者开始了生物进化多元发生的探索。从此以后，大量生物进化的多元发生现象被揭示出来，成功地揭示了从猿到人的进化现象。[5]
这些现象使人们认识到，人的认识能够不断地解释无限发展的物质世界。人的认识的每一次前进，都是超越以往的局限，向着无限的物质世界的接近，因此人类认识发展的可能性是无限的。事实上，各种事物的原因和结果之间确实存在着非常复杂的调控机制。就目前自然科学所能达到的认识程度而言，我们对一些现象的解释还远远不能说明其真正本质，“异因异果”、“同因同果”的逻辑模型只是人们在认识事物过程中寻找因果关系时追求简单性的一种理想形式，实际上自然界并不严格执行这一规律——至少是在人类没有真正认识到这种规律之前。目前，学术界对“因果链破缺”这个概念的使用非常谨慎，认为它否定了因果之间必然联系的自然规律。但是，笔者在这里强调因果链破缺，并不是要极力否认因果之间不存在必然性的联系，恰恰相反，在人类认识水平还不足以解释自然现象的时候，我们更需要有勇气承认还没有找到引起某种现象的原因，即在这种情况下，原因和结果之间确实出现了破缺，而不应该唯心地将产生这种现象的原因解释为“灵魂”、“上帝”、“观念”和“神”等等超自然的东西。
二、对因果必然性的重新认识
现代遗传科技的快速发展引起了人类的极大重视，由于遗传科技具有很强的实践性，并且涉及到人类自身，因此，遗传科技每一次取得成果都会引起人们极大的伦理关注，这在某种程度上推动了当代伦理观的发展。但更为重要的是遗传科技的发展为当代科学技术哲学构建理论提供了不同的视角，因果关系就是其中之一。通过遗传科技，人们不仅更加深化了对因果结构关系（线性、环状和网络）的认识，同时，人们对原因和结果之间的必然性问题也有了全新的观念。
“必然性”是一个运用广泛的名词，是一个哲学范畴，意指“确定不移的”、“不可避免的”趋势，与确定性、严格规定性同义，与任意性、概然性反义。根据“必然性”的词义，“因果必然性”则可以定义为：原因与结果之间具有严格对应的、密切相关的必然关系——一个确定的原因将严格规定唯一确定的结果，同样的原因将具有严格同样的结果；并且一个确定的结果也只能具有一个严格确定的原因，同样的结果也只能对应严格同样的原因。因果必然性之原因是结果的充分必要条件，二者之间只能一一对应，没有多种可能性。总之，因果必然性就是指原因对结果的严格规定性和结果对原因的严格确定型，是一种确定不移、单值定量的对应关系。[6]有很多学者都持有这种观点，他们大都相信世界或自然进程有严格的规律性，认为从因果关系的形成过程来看，原因过渡到结果，实质上是原因自身转化为结果，结果可以看作是发生变化了的原因；结果潜在地蕴涵于原因之中，原因则以变化了的形态表现在结果的内部。这表明结果的一切内容均由原因转化而来，而原因的内容也均转化为结果，二者内容具有质和量的一致性。因此，一个原因只能对应于一个结果，一个结果只能对应于一个原因，“多因多果”的现象是不存在的。所谓“多因多果”，其实是许多一因一果纠缠在一起的表面现象。只要我们认真地加以分析，就完全能够将其分解为一一对应的因果关系。
这种因果必然性的解释在很多人看来更像是为线性因果观辩护。其实并非如此，因果必然性的概念实际上强调原因和结果之间存在一种确定不移的、符合客观规律的同一性或者说是趋同性。至于在这个概念中提到的原因和结果之间是一一对应的、“多因一果”的现象并不存在。这似乎同生物学和其他自然科学所揭示的大量现象之间存在着矛盾。实际上，这个概念中提到的原因，并不是指一个个孤立的、互不相干的“因素”，而是相互联系和相互作用的各个因素组合在一起形成的真正的原因。因而，对“多因一果”更为恰当的理解应该是多种因素相互作用形成一个原因系统从而产生的结果。
系统性是因果关系的一个重要特征。因果关系是一种由因到果的转化关系，而这种转化又是由构成原因的诸因素通过相互作用而实现的。构成原因的诸因素形成一个系统，即原因是由多种原因因素通过各种关系相互联结而成的一个整体系统，构成原因的诸因素并不是孤立地起作用的，其中的任何一个因素只是在系统联系中才可能构成原因的某种要素，离开了原因的系统联系，它便不再能够成为现实的原因。因此，不能把原因系统中的某一种因素看成是一个孤立的起作用的东西，换言之，只能将其看作为一个原因系统中的一种原因，而不能看作一个引起结果的原因。在自然科学的研究中，我们就经常会发现一个事物存在的原因往往是有很多复杂的相互交织在一起的多种“原因”（这里的原因应该理解为因素）构成。我们当然可以将其视为多因一果。但是，在这诸多的“原因”（因素）当中，的确存在着一个主要的“原因”（因素），它的存在决定了事物的主要的结构、性质和功能，而其他的原因可以看作是附属原因，决定着事物的次要矛盾。科学研究的过程本身也证明了这一点，对事物主要特征的把握往往是依靠对产生它的主要原因进行分析。
三、基因遗传决定论是对因果必然性认识的一个误区
深化对因果必然性的认识在科学上的探索和预测中是至关重要的，它使得那些主张自由意志论、目的论的人失去了立场（他们有的承认自然领域有因果必然性），使得人们对自然的认识和改造必须严格的按照客观规律来进行。但是在遗传科学取得重大的理论和技术突破并且在诸多领域获得显著成果的今天，一些学者却歪曲了因果必然性的定义，走入了另一个误区：盲目地认为产生生命整体表现性状的原因之一的基因就是唯一确定的原因，只要了解了基因的结构和功能就能完全解释生命运动的本质，预言生命的未来。这种认识片面夸大了基因的作用，提出了“基因万能论”、“基因决定论”，把人的性状、疾病、智力、行为、性格都归结为是由基因决定的。“自私基因”、“侵略基因”、“利他主义基因”、“精神分裂基因”、“嗜酒基因”、“嗜赌基因”、“同性恋基因”等相继“发现”，并且断言基因决定人的一切，甚至用基因为罪犯开脱。
不可否认，基因是人类得以繁衍生息、维持种属连续性的物质基础，对人的性格、健康和行为等起着关键的作用，但是这种作用必须通过同环境的相互影响才能转化为现实。因为人类作为自然界唯一有意识的生物，不仅能认识事物，而且能改变事物；人的主观能动性不仅表现在认识世界和对实践的指导作用上，而且还表现在对人体生理活动的控制和调节上。现代科学和医学实验已经证明，意识、心理、情感等因素，对人的健康状况有重要影响，可以引起或抵制人体生理和精神上的病患。正如我们都知道的梵高、霍金，他们都是严重疾病基因的携带者，并且表现了出来；梵高是精神病患者，却又是古往今来最伟大的画家之一，霍金是运动神经症患者，但又被誉为“轮椅上的天才”、“当代的爱因斯坦”。可见，人在命运面前决不是无能为力、无所作为的。
此外，人类每天都生活在特定的社会环境中，环境对于人的影响是很大的。首先，基因可以通过内外调控机制发生变异，导致疾病。基因起作用是有条件的，离不开环境，它有隐性与显性之分。不少人都带有疾病的隐性基因，但大多数并不患病，因为显性基因要表现出来，也要有极为复杂微妙的内外调控机制。其次，恶劣的环境条件加剧了疾病发生杌率的提高。大量的调查数据令人信服地表明，环境因素对人的健康也起着重要的作用，社会病、环境病、生活方式病之类正越来越引起人们的重视。第三，良好的环境条件促进了人的特质形成和人的进化与发展。环境对人的性格有很大的影响，而人的性格又决定着他的成长。遗传基因仅仅是人的生理和心理活动的生物条件，而人类的思想、品质、情感、意志等具体内容，只有在社会环境和教育的作用下才能形成。离开了人类的精神文化，缺乏对人类智慧成果的摄取和积累，就谈不上人的特质的形成和人类的进化与发展。因为基因只是可能性，还不走现实性。毫无疑问，我们要重视基因的作用，承认基因与健康、智力、性格、行为等相关，但又不能把它夸大化，绝对化。
因果必然性的概念强调了原因和结果之间存在唯一确定的关系。应该肯定的是，遗传技术的发展并没有否定因果必然性，相反，它更加要求我们分辨清楚基因和环境哪一个才是造成生命整体表现特征的主要原因。通过上面的分析，我们已经很清楚，人的健康、行为和特性既同遗传因素有关，又不完全取决于基因。基因只有通过同环境进行复杂的相互作用，才会表达出来。人的低级生理、心理机能受遗传因素的影响较大，而高级生理、心理机能受遗传因素的影响较弱；基因同疾病的联系相对密切一些，而同人的行为的关系则间接些。对于人的智力、行为、性格而言，基因不是决定性的，后天社会环境与教育的因素更为重要。基因给伟人的身心发展提供了生理上的可能性，但这种可能性还必须通过主体与环境的相互作用才能转化为现实。人类的思想、品质、情感、意志等具体内容，只有通过社会环境和教育的作用才能形成。[7]因此，基因的结构和功能只能是生命整体特征产生的附属原因，而主要原因则是生命所依存的环境。基因决定论不仅不是因果必然性的解释，恰恰相反，它将部分原因（附属原因）看作了事物的全部原因，是非常不恰当的。
［收稿日期］2004-04-22