跨学科研究方法的形成机制研究，本文主要内容关键词为：机制论文,方法论文，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：N03 文献标识码：A
在当代，科学、技术、经济与社会的发展及其相互影响和相互作用，给我们提出了越来越多、且日趋复杂的各种跨学科课题。这在客观上要求我们必须用多学科综合研究的方法获得新的知识和智慧，用跨学科的研究方法去寻求解决理论和实际问题的各种可能途径，唯有如此，我们才能在当今各种复杂性问题的迷雾中辨清方向，找到一条日益广阔而自由的解决各种复杂问题的希望之路。
跨学科研究方法是介于哲学方法和具体学科研究方法之间的中间层次的认识工具和研究手段，它是随着人类跨学科研究实践的出现而产生和发展的。由于学科间的相互渗透，科学整体化趋势的加强，跨学科研究的手段和方法日益引人注目，正确认识跨学科研究方法的形成机制，我们就能在跨学科研究中选择或创造与研究课题相适应的跨学科研究方法，从而在研究中少走弯路。分析各类跨学科研究方法的形成机制，我们发现跨学科研究方法的形成机制主要有三种模式，这里分别作一些探讨。
当代科学发展的一个重要特点，是不同学科间的联系越来越密切。与这个特点相联系，在研究方法上，也出现了应用一门或几门学科的研究方法去研究原属另一门学科的对象，使得不同学科的研究方法和研究对象有机地结合起来。科学方法的这种应用是通过研究方法的移植、渗透和融合实现的。
1 方法的移植
“移植”一词在现代科学技术领域中是一个应用极其广泛的概念。这里所说的方法的移植，指的是平行学科间一门学科的方法向另一门学科的转移。这里所说的方法，不仅指学科的概念、原理和思想，而且还包括其行之有效的实验方法和技术方法。
许多古老的学科都有它们各自传统的研究方法，运用某一种研究方法或某几种研究方法，可能对某一门学科的发展产生革命性影响，甚至可以开拓新的研究领域，建立新的科学学科。尤其是对于跨学科领域的研究来说，许多新的研究领域的开拓，其研究方法更需要借助于应用或移植其他科学领域里发现的新原理、新概念、新方法和新技术。德国科学家贡泽尔曾对此作过极有启发性的论述：“各部门科学的快速发展和我们使用的研究工具日益精致，使实验工作者不得不作出两种不同的选择：或者他使用一种方法，把它应用于不同的科学领域；或者他应用各种方法研究一个固定的领域。”
随着人类认识的发展和实践活动的深入，某些学科概念的内涵和外延会不断地发生变化。通过概念的延伸、拓展、补充和修正，可以使原有的学科发生分化，发展出另一些作为二级学科或三级学科的新领域。科学概念、原理和方法的转移和综合，也可以形成许多跨学科研究领域。正是科学概念、原理、方法延伸、拓展、分化、转移和综合这几种形式的急剧变化，才使得当代科学的结构形成了既高度分化、又高度综合的新特征。
科学研究方法的移植，其形式是多种多样的，归纳起来，具体途径无外乎如下三种：
1.1 研究对象的转移和综合
它是各门学科间相关生长的一个重要原因，也是研究方法移植的一种重要途径。
在一般情况下，只要某一门学科的研究对象的某一方面，是另一门学科的专门研究对象，那么这另一门学科的研究方法，便可以而且必须应用到这一客体的这一方面的研究中来。譬如，核反应进行时，常伴随化学组成的变化，所以可以应用化学方法研究核运动规律；分子进行化学反应，本质上是分子内电子运动状态发生变化的结果，而电子运动的规律是量子力学的研究对象，因而可以用量子力学方法，去揭示化学键的本质和化学反应的规律；生命活动中常伴随着各种各样的物理过程，如电位的发生、机械能的产生、血液的循环，等等，因而可以用相应的各种物理方法，去探索生命的本质和规律。事实上，在这些相关领域已经产生了大量的跨学科研究领域，如核化学、核嬗变化学、核分析化学、电子生物学，等等。
随着科学的发展，有些研究对象已经超出了某门学科传统意义的范围，例如，海洋学，以前一直被认为是地学的一个分支领域，是地球水圈的一部分。但是，今天迅速发展着的海洋科学，却已经发展成为一门综合性的学科，成为物理学、化学、地质学、气候学、生物学和工程等各门学科共同的研究对象，从而生长繁殖出一系列相关的海洋学科，据粗略统计，今天的海洋科学已发展为拥有139个分支学科的综合性学科，其研究方法的转移与综合，更是令人大开眼界。
1.2 科学理论或原理的推广、转移和综合
每一门学科的基本原理以至整个理论体系，都是在人类实践活动的基础上科学抽象的产物，即运用概念、判断进行逻辑推理的结果。理论体系的发展和应用，通过概念及原理推广、转移和综合，从而导致许多新的跨学科研究领域的出现。例如，1925年薛定谔、海森伯等人建立了量子力学之后，1928年德国化学家海特勒和伦敦就把量子力学中的波函数概念运用到理论化学的研究中去，成功地处理了氢分子中的电子运动，他们还利用“电子桥”的概念来阐明氢分子化学键的本质，从理论上论证了共价键及其饱和性的定向性，建立了量子化学。60年代以后，又出现了把量子力学基本概念和规律，大规模地转移到生物大分子的结构研究领域中去的努力，从而创建了量子生物学。
更早一些，19世纪关于进化的思想和随机统计方法引入物理学后，物理学家们揭示了一个关于不可逆过程的普适判据，即熵(entropy)的概念和熵增加原理，克劳修斯把熵作为热力学上的一个概念来使用，是为了进一步推广卡诺原理，将热力学第二定律格式化。此后，熵理论不断被推广和转移，出现了平衡态熵理论、非平衡态熵理论、广义熵理论等新理论。自克劳修斯于1854年确切使用熵这个概念一个多世纪以来，熵理论不仅在自然科学研究中得到广泛运用，而且推广到社会科学的诸多领域。在西方，熵理论已经开始在经济学、历史学、语言学、政治学、伦理学、社会学等领域得到了广泛运用，甚至连教会也用熵理论来解释《圣经》。爱因斯坦把熵理论在科学中的地位概述为：熵理论，对于整个科学来说是第一法则。西方科学界某些学者甚至把熵视作“一种新的世界观”，其跨学科意义不可小视，确实是很值得深入研究的。
1.3 研究方法的转移和综合
这对于跨学科研究领域的开拓及跨学科研究方法的形成，则更为直接。
一门成熟的学科，其研究方法一般都是成功的。当某个新研究领域成功地移植成熟学科的研究方法进行探索时，往往有助于促成进一步的科学发现。许多跨学科的新研究领域的开拓，都是以广泛综合运用其它学科的研究方法而使自己迅速地发展和繁衍。根据统计研究，自20世纪70年代末，生物学综合运用化学和物理学等学科的研究方法，所形成的边缘学科达322门；地学由于综合运用以物理学研究方法为主的其它学科的研究方法，形成了255门边缘学科；天文学综合运用物理学等其它学科的研究方法而形成的边缘学科有177门；化学综合运用以物理学为主的其他学科的研究方法而形成的边缘学科有154门；物理学综合运用以数学和化学为主的其他学科的研究方法形成了69门边缘学科。
一般来说，一门学科的研究对象越基本，其研究方法移植的领域就越广阔。这是因为，“在认识自然现象的过程中，总要从处于较低发展阶段的不甚复杂、发育不甚充分的自然客体所伴随的比较简单的现象入手，去解释那些处于更高发展阶段的更为复杂、发育程度更高的自然客体有关的更为复杂的现象。”[1]量子理论的研究对象，是自然界中任何物质客体都具有一种最基本的物质结构层次及与之相联系的运动形式，所以其方法现在已广泛移植到物理学、化学、生物学以至宇宙学等各个科学领域，并因此产生了一系列新的跨学科研究领域。如量子色动力学、量子电动力学、量子统计力学、量子电子学、量子化学、量子生物学等科学。由于量子理论方法的移植，使自然科学开始从原来通过宏观表象认识物质客体，转向通过微观结构及其运动形式来认识物质客体，从而更深入地揭示了物质客体的本质及其运动规律。
2 方法的渗透
科学研究方法的渗透是指数学方法及系统论、控制论、信息论等横断科学方法以及带头的科学方法，向所有科学结构层次的横向拓展。方法的渗透主要有如下几种具体途径：
2.1 数学方法向科学各领域的渗透
数学是研究客观世界空间形式和数量关系的科学，客观世界的任何一种物质形态及运动形式都具有一定的空间形式和数量关系，这就决定了数学及其方法可以普遍应用于一切科学领域。
数学研究的对象和数学的本质属性决定了数学方法的一般特征。所谓数学方法，指的是在科学研究中针对研究对象的不同特点，运用数学所提出的概念、方法和技巧，对所要研究的对象进行量的分析、描述、计算和推导，从而找出能以数学形式表达事物的规律性的方法。
在科学的全部历史发展中，数学方法作为认识客观世界的辩证的辅助工具和表现手段，与其它科学方法相结合，对科学的发展作出了不朽的贡献。在近代自然科学的发展中，科学家不仅用实验方法代替了以往整体的观察法，而且把数学方法引入自然科学，使自然科学发展的面貌为之一新。例如，伽利略自由落体定律、开卜勒的行星运动三定律、牛顿力学三定律和万有引力定律等划时代的科学发现，都是在科学实验研究的基础上，应用数学方法所作出的。100多年前，恩格斯根据当时数学方法在自然科学研究中的应用情况作出了这样的概念：在固体力学中是绝对的，在气体力学中是近似的，在液体力学中已经比较困难了；在物理学中多半是尝试性的和相对的；在化学中是最简单的一次方程；在生物学中没有应用。科学的发展，已经使恩格斯时代数学方法在科学中应用的状况大大改观。在当代，任何崭新的自然科学理论的建立，都是在数学理论的帮助下完成的。在化学中，已经形成了需要高深数学理论的量子化学、结晶化学等领域。在历来以描述为主的生物学领域，今天人们的认识已进入分子水平，不仅需要借助电子计算机来破译遗传密码，而且需要相当专门的数学知识去研究生物量子化学、生物数学、生物工艺学等生物学中的新兴跨学科领域中的课题。
不仅自然科学各领域广泛应用数学方法，社会科学的定量研究也呈现日益发展之势。经济学、心理学、语言学、社会学、教育学、美学、科学学等领域，不仅成功地运用了数学方法，并且出现了与数学方法相结合而产生的一系列跨学科研究领域，如计量经济学、心理统计学、数理语言学、社会统计学、教育统计学、艺术计量学、科学计量学，等等。正如数学家华罗庚教授曾经指出的：宇宙之大，粒子之微，火箭之速，化工之巧，地球之变，生物之迹，日用之繁，无处不用数学。其结果是催生出大量新兴的跨学科研究领域。
2.2 综合性的横断科学方法向各门学科的渗透
横断科学主要是指系统论、信息论、控制论等以多门学科的共同点为研究对象建立起来的一组学科，它们从不同侧面揭示了客观世界的本质联系和运动规律。
系统论研究和分析多种多样系统的共同特性，它们的层次、结构与相互作用，提出适用于一般化系统的模式、原则和规律，并用数学模型去描述和确立系统的结构和行为，以求得系统的最佳效能。
信息论是用概率论和数理统计等方法，从量的方面来研究信息的收集、加工、处理、传输、储存的一门科学，其研究范围极其广泛，如电子计算机程序是技术信息，遗传密码是生物信息，人的语言是社会信息，等等。
控制论所研究的是生命现象、人类社会、机器系统、思维及一切可能的一般结构里的调节和控制规律，揭示其状态、功能、行为方式及变化趋势。
系统论、信息论、控制论作为横断科学，具有很多共同点和结合点。它们不是以客观世界某一种运动形式或某一种物质结构、物质形态作为研究对象，而是以许多不同的运动形式或是以许多不同的物质结构、物质形态在某些特定方面的共同点作为研究对象，这就决定了横断科学作为理论和方法向各门科学渗透的广泛性。不论是自然科学、社会科学，还是自然科学与社会科学之间形成的跨学科研究领域，横断科学方法都有用武之地。以控制论为例，它本身就是生物学、信息论、仿生学、数学等学科之间形成的跨学科研究领域。但其应用几乎遍及一切科学领域，并与许多领域之间形成了大量的新的跨学科，如工程控制论、神经控制论、经济控制论、人口控制论、社会控制论，等等。
横断科学的出现，表明在客观世界中除了具有数学所研究的空间形式和量的关系之外，还存在着一种普遍的关系。人们在研究这些关系时，能够而且必须撇开各个过程的具体物质特性。这些学科产生了许多新的特有的应用范围极其广泛的概念和认识方法，促进了各门学科之间的相互渗透，为各门学科在概念、语言、研究方法等方面的沟通构筑了一座座由此及彼的桥梁，从而，加速了当代科学的整体化过程，为跨学科研究提供了一种可能而有效的途径。
2.3 带头学科的研究方法向各门学科的渗透
恩格斯在分析自然科学的发展系列时曾经指出，必须研究自然科学各个部门的顺序发展，首先是天文学，游牧民族和农业民族为了定季节，就已经绝对需要它；天文学只有借助于数学才能发展，因此也开始了数学研究。后来，在农业发展的某一阶段和某个地区(埃及的提水浇灌)，特别是随着城市和大建筑物的产生以及手工业的发展，力学也发展起来了。不久，航海和战争也都需要它，它也需要数学的帮助。因而又推动了数学的发展。恩格斯的这一分析表明，科学的发生和发展一开始就是由生产推动的，科学的发生和发展一开始便是相关生长，不平衡发展的。
前苏联著名学者凯德洛夫在研究科学发展的这种不平衡规律时，把重点放在带头学科的更替及其预测上，提出了“带头学科”理论。据他研究，在自然科学发展中有一条重要规律，即自然科学的发展并不是齐头并进的，而是总有一门或一组学科作为主导学科带头向前发展，主导学科对其他学科以及整个自然科学的发展都有重大影响。一般而言，可将相当一个时期里整个学科进步的主导学科，称之为“带头学科”。凯德洛夫的研究表明，力学是第一个带头学科，在1730年以前的200年中，力学在起带头学科的作用；整个19世纪，由化学、物理学、生物学一组学科成为带头学科；继之，微观物理学逐渐取代了上述一组学科，成为带头学科，为时50年；在1950—1975年间，控制论、原子能科学、宇航学为带头学科；在1975—1988年间分子生物学为带头学科；尔后将让位于以心理学为中心的一组学科作为带头学科。
对凯德洛夫关于带头学科更替周期及不同时期带头学科的具体结论，我们尚存某些不同见解，不过科学发展中存在带头学科这个现象，我们认为是很值得重视的。回顾科学发展史，曾经作为带头学科的力学、化学、物理学、生物学、微观物理学、控制论、原子能科学、宇航学等学科，其原理、概念、研究方法向其他学科的广泛渗透，确实是客观存在的。
凯德洛夫在另一篇论文中对带头学科的概念作了进一步的说明。他指出：“如果把一定范围的未解决的问题提到了科学进步的首要位置上，同时全社会物质生活的发展也依靠这些问题的解决，那么正是提出和解决这些问题的科学，在一定历史时期内成了自然科学的带头学科。在这个时期，这个科学决定了整个其它自然学科的发展，并为它提供了自己的概念规模及研究自然现象的方法。”可见，认识带头学科，对科学发展的意义是不容低估的。尤其是由于带头学科向其他学科的渗透从而形成了许多新兴跨学科研究领域，研究范围扩大了，研究成果增多了。
3 方法的融合
方法的融合是指在跨学科研究中，实现多种知识、多种方法、多种研究手段的交叉与汇流，从而形成超越学科界限的跨学科研究方法。[2]
跨学科研究的具体方法不少，但面对日益复杂的跨学科研究课题，并不是靠某一种现存的研究方法的简单的单独运用就能解决的。而必须进行多学科理论、研究方法与手段的综合运用。系统科学是方法论性质很强的科学，系统方法是典型的跨学科研究方法之一，但它的理论和方法可以说来自四面八方。
3.1 贝塔朗菲创立一般系统论的动机[3]
3.1.1 还原论假说面临困境。还原论的要点是生物科学、行为科学和社会科学都要按照物理学的范式去把握，最终还原为物理层次的概念和实体。由于物理学本身的发展，物理主义和还原论的论点成了问题，科学概念的一般化和模型成为必要，而且在传统物理系统之外的新领域中应运而生了。
3.1.2 在生物科学、行为科学和社会科学领域中占压倒多数的问题，却被经典科学所忽视，或者根本未予考虑。只要我们观察一个生命有机体，我们就能见到令人惊奇的秩序、组织和在不断变化中维持自身、调节及明显的目的性。然而，经典科学系统中恰恰没有像组织性、方向性和目的性这些概念。
3.1.3 经典科学基本上是关于两个变量的问题，直线因果链，一个原因一个结果，或顶多涉及很少几个变量。而许多问题，尤其是生物科学、行为科学和社会科学中的问题，基本上是多变量问题，要处理它们就需要引进新的概念工具。
3.1.4 上述诸点不是出于形而上学或哲学的考虑。我们不应在无机界和生命界之间划一条鸿沟；也不该在生物科学、行为科学和社会科学之间划一条鸿沟。但在这些领域中我们仍缺少像在生物学及其应用领域中那样用来解释和预言的合适的概念工具。
3.1.5 要处理物理学所没有考虑的那些方面，即恰好是生物、行为和社会现象的特征方面，需要引入新的概念模型，以扩展科学。描述多变量的相互作用、组织、自维持、方向性等方面的概念模型或物质模型的出现，意味着在科学思想和科学研究中引入新范畴。
3.1.6 这些扩展了的理论构思和模型是跨学科性的，即跨越传统的科学部门，能够应用到不同领域的现象上。这是由于不同领域中的模型、一般原理甚至特殊规律具有同型性。
总而言之，在生物科学、行为科学和社会科学以及现代技术科学中，基本的概念要一般化，这就引出了新的科学思维范畴，为此目的引入的模型具有跨学科的性质。
有鉴如此，要完成艰巨而复杂的跨学科研究的任务，系统科学吸收了许多领域有益的东西，形成了一门包括多个分支领域的方法论性质很强的横断学科。
3.2 一般系统论主要的研究方面
就一般系统论而言，它是对“整体”和“整体性”的科学探索，其中包括三个主要的研究方面。它们在内容上不可分割，但在侧重点上有所区别。
第一个方面是关于系统的科学，即对各种不同的具体科学(物理学、生物学、心理学、社会科学)中的系统进行科学探索，以及适用于一切系统(或确定的支线系统)的原理性学说——一般系统论。用这个理论和方法研究宇宙中的大量现实系统，找出各个系统的一般方面、一致性和同型性；特别是研究的“整体”和“整体性”等概念、模式和原则。这里还要运用数学等学科的研究方法，建立数学系统论，研究系统方法论。至今已经被广泛应用的系统方法包含的内容已相当广泛，如数学系统论、控制论、自动化理论、信息论、图论、网络理论、因素分析、博奕论、决策论、电子计算机理论，等等。
第二个领域是系统技术。现代的技术和社会变得十分复杂，以至传统的方式和手段已不再能满足需要。许多系统层次都需要科学的控制。譬如，生态系统的失调造成的紧迫污染问题；正规组织中(如行政机构、教育机构、军队)，社会经济系统中，国际经济与政治关系等领域出现的严重问题。这些问题虽然还存在着科学控制的可行性和满意性能够达到什么程度的问题，但无疑都是系统问题，如计算机、自动化、自调节机构等“硬件”，以及新的理论成果及其应用等“软件”，如控制和信息理论、博奕论、决策论、排队论、动态论，还有从高度复杂的数学理论，到变量可以进行数量处理但又缺乏分析解法的计算机模拟。
第三个领域是系统哲学。即由于引进“系统”这个新的科学范式而产生的思想和世界观的重新定向，从而与经典科学那种分析的、机械的、单向因果的范式大相径庭。系统哲学可分为三个基本的部分。一是系统本体论，它要回答诸如什么是系统，系统是怎样体现在可观察世界的各个不同层次上的等问题。二是系统认识论，研究含有许多变量的有组织的整体，诸如相互作用、调整、组织、目的论这样一些新范畴，这就对认识论、数学模拟和技巧提出许多新的问题，是系统认识论要加以研究的。三是关于人和世界的关系，以便为斯诺(Snow C P)所说的“两种文化”(即科学与人性、技术与历史、自然学科与社会科学以及诸如此类的对立)架设桥梁，这就是现代科技条件下的人本主义和价值观的问题。系统哲学所运用的研究方法覆盖了哲学和社会科学的全部领域，它为学科间的整合和跨学科研究提供了一种有效的方法论。
收稿日期：2003-01-15