生物学中的科学定律，本文主要内容关键词为：定律论文,学中论文,生物论文,科学论文，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：N031 文献标识码：A 文章编号：1000-8934(2016)06-0019-05 我们通常认为，科学的主要目的是寻找自然规律(law of nature)——科学哲学中通常称其为“定律”。科学家们最引以自豪的也是以自己的名字来命名定律，例如开普勒定律、焦耳定律、孟德尔定律等。与此同时，我们也大多认为科学定律应该具有四大特征：(1)逻辑或然性，即有经验内容；(2)普遍性，适用于所有时空；(3)真理，没有例外；(4)自然必然性，即并非偶适概括。[1]246例如万有引力定律可以同时满足这四大特征：它并非逻辑恒真句；可以在宇宙中普遍适用；任何有质量的东西都不例外；它在物理学中是必然的。 当代著名生物学哲学家罗森伯格(Alex Rosenberg)列举了生物学中的一些典型概括。[2]35-36但是如果按照上述标准，生物学中的所谓“定律”似乎很难满足(2)、(3)、(4)这三条标准。我们还未找到外星球的生命；孟德尔定律①似乎只适用于地球；它可以有例外(染色体可能会发生缺失、重复、倒位、易位)；它可能是自然界进化的偶然结果，不一定是必然的。 对此，生物学哲学界主要有三种反应：(1)生物学没有定律，如贝蒂(John Beatty)、布兰顿(Robert Brandon)与伍德沃德(James Woodward)等人；(2)生物学有定律，但我们需要改变对定律的理解，如米切尔(Sandra Mitchell)等人；(3)生物学有定律，主要是其他情况均同(ceteris paribus)定律或抽象(数学)定律，如索伯(Eliot Sober)等人。本文将分别讨论这三派观点，并给出笔者的观点。 一、贝蒂：生物学没有定律 贝蒂是资深生物学哲学家，现在加拿大的英属哥伦比亚大学(University of British Columbia)哲学系任教。他提出了“进化偶然性”(Evolutionary Contingency)命题：“所有生物学特有的概括都描述了大自然进化的偶然状态。”[3]46他主要列举了四个论证，来表明生物学中没有定律。 首先，他区分了生命世界的两种概括：(1)数学、物理或化学概括(或是它们加上先行条件的演绎结果)，例如生命体也服从概率定律与牛顿力学定律；(2)生物学特有的概括，例如孟德尔定律。对于前者，贝蒂认为我们不会称它们为“生物学原理”；对于后者，它们描述的是进化的偶然结果，贝蒂认为不是定律。[3]50-52 其次，他强调了进化偶然性。他区分两种进化偶然性：(1)弱进化偶然性，进化所依赖的因果结构等条件可能随时间而变化。例如，如果人类起源的初始条件稍有变化，人类进化的路径可能会有很大不同。(2)强进化偶然性，同样的条件(环境与选择压力)可能产生不同(但功能等价)的结果。因此，生物体往往既有制造规则能力(rule-making capacity)，也有打破规则能力(rule-breaking capacity)。贝蒂主张，“说生物学概括是进化偶然的，就是说它们并非自然定律——它们并不表现出任何自然必然性；它们可能为真，但是没有什么能在本性上保证其必然为真”[3]52。 贝蒂还反对数学模型的定律性。在生物学中，很多定律是以数学模型的形式出现的。例如哈迪-温伯格定律(Hardy-Weinberg law)：一个有性生殖的自然种群如果满足五个条件(1)种群大；(2)个体间交配是随机的；(3)没有突变发生；(4)没有新基因加入；(5)没有自然选择，那么基因频率在一代代的遗传中是稳定不变的。贝蒂认为，自然定律应该是经验事实为真的问题，不仅仅是逻辑与数学的问题。因此，这些数学模型都不是定律。[3]56 最后，贝蒂还主张生物学的理论多元主义(theoretical pluralism)：生物学领域本质上是多相的(heterogeneous)，需要多元的理论或机制来解释它……没有单一的理论或机制——哪怕是综合的、多因的——来说明生物学领域的一切东西。[3]65例如，在生物学中至少可以分为“分子-细胞-有机体-生态系统”等四个层次，贝蒂反对可以找到牛顿式的大一统理论(万有理论)来统摄所有的生物学现象。 针对贝蒂的四项论证，笔者也试图提出四点反驳。首先，贝蒂区分生命世界的两种概括，但实际上这些学科是连续的，这就为定律的连续性带来了可能。实际上，我们现在也有生物物理、生物化学等交叉学科，用物理或化学的方法来研究生物学。如果物理学、化学中有定律，与之密切相连的生物学就很可能也有定律。 其次，贝蒂强调生物学概括是进化偶然的，没有自然必然性，因此并非自然定律。然而，沙夫纳(K.Schaffner)[4]121与考夫曼(S.Kauffman)[5]等人提出，偶然性有程度之分。很多物理学概括同样是宇宙进化的结果，不能在本性上保持必然为真。例如，开普勒定律很大程度上也是太阳系演化的偶然结果。当然，生物学概括的偶然性往往大于物理学概括，但仍可以有一定的必然性。但是我们既然把物理学概括当作科学定律，那么生物学概括也可以成为定律。 至于贝蒂反驳生物学中数学模型的定律性，对此，我们可以转引蒯因(W.V.O.Quine)对“分析-综合”二分的反驳。蒯因认为，经验论的教条之一“分析-综合”的二分并不成立，无论是经验知识还是数学逻辑，科学就像一个力场，它的边界条件是经验。[6]20-46实际上，物理学中也有数学定律，例如热力学第二定律。② 最后，贝蒂的理论多元主义反驳的是还原论[7]8-13(将生态系统还原为有机体，再还原为细胞，最终还原为分子)，强调了生物学各个层次的自主性。然而，这仍然保留了“多元定律”的可能性：分子、细胞、有机体、生态系统等各个层次都有定律，只是这些层次的定律可能无法还原为低层次的定律。 二、米切尔：科学定律的维度 著名生物学哲学家米切尔曾任匹兹堡大学科学史与科学哲学系主任，也是科学哲学协会(PSA)的候任主席(2017-2018)。她提出，科学定律可以有三大进路：(1)规范进路(normative approach)：给出定律的规范或定义，然后看生物学概括是否满足这些条件。[8]30-43(2)范例进路(paradigmatic approach)：选择一系列定律的范例(通常从物理学中选取)，然后与生物学概括做比较。(3)实效进路(pragmatic approach)：关注定律在科学中的功能，并且探究生物学概括是否以及在多大程度上起到这样的功能。[9]S469 米切尔主张从功能的角度来认识定律。通常而言，科学定律具有以下功能：(1)定律是科学想要发现的；(2)定律说明什么会发生，为什么会发生；(3)定律能帮助我们预测；(4)定律提供我们干预世界的工具。生物学中也能实现这些功能，因此生物学概括也是定律。[1]242-265例如，孟德尔遗传定律是生物学想要发现的；它说明了某些遗传现象；它甚至能够预测一些遗传现象；我们可以利用孟德尔定律来改造世界，如育种、优生等。 米切尔反对科学定律与偶适概括(accidental generalization)的二分，主张从理想定律到偶适概括是有连续性的。例如以下概括都可以称为科学定律：[1]253 质能守恒定律 质量守恒定律 热力学第二定律 元素周期律 铀235的直径不超过100米 伽利略自由落体定律 金块的直径不超过100米 孟德尔定律 口袋中的硬币都是铜做的 米切尔提出了“科学定律的维度”：有本体论维度(如：稳定性/力度)，表征维度，抽象程度(如：简单性/认知)等。如果用较为直观的三维图像(见下图)来表示，她总结了科学定律的三维度：稳定性、力度、抽象程度。[1]260-263
