生物学自主性与广义还原，本文主要内容关键词为：广义论文,生物学论文,自主性论文，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。
生物学自主性问题之所以成为生物学哲学争论的焦点，是因为它事关理论生物学构建的根本途径，决定着未来生物发展的方向和道路。本文提出：①自主论与还原论直接对立，只要承认生物学不能被完全还原（或归结）为物理学和化学，也就承认了生物学的自主性；②还原命题能否成立取决于“终极解释”是否存在，而“终极解释”又是一个没有根据的先验假设；③凡能够用物理—化学语言说明的“生命现象”，其实就是物理—化学现象，还原是一个毫无意义的命题；④“广义还原”不过是还原论的弱化方案，同其他还原方案一样不可操作。
1 生物学自主性的含义
自主论与还原论的争论，在本世纪有两个重要的时期：一是二、三十年代的机械论与生机论（organicism）之争，主要是由于生理学的进步而引起的；二是五十年代以后的还原论与自主论的争论，主要是由于分子生物学的发展而引起的，一直持续至今。由于讨论的范围不断扩大，人们对自主性的理解也不断分化。如果说第一个时期对自主性的理解主要是本体论的，那么第二个时期的这种理解则开始注重认识论和方法论方面。
二、三十年代的生机论不是一个统一的派别，在这个总的名称下还有新活力论（neo －vitalism ）、整体论（holism ）和突现论（emergence）等思潮。总的说来， 生机论倾向于找到与物理学终极解释基础对等的生命特殊本质，从而否定物理—化学的绝对统治地位，建立特殊的或自主的生物学语言和方法。
作为自主论的最初倡导者，胚胎学家杜里舒（H.Driesch ）宣扬了一套新活力论思想。在他看来，生命系统中有一种保持自身活性、但又不能通过实验直接研究的活力因素；因此，单纯的物理—化学原则不足以说明生命现象，还必须借助于“活力论的逻辑判断”把生命的整体观念和因果观念结合起来〔1〕。尽管公开的新的活力论者为数不多， 但是新活力论的观点至今还有影响。例如，波拉尼（M.Polanyi ）就对杜里舒的新活力论很感兴趣，也认为生命系统中存在一种超越物理—化学机制的原理。他说：“假如生物的结构是一组边界条件的话，这个结构对于有机体所利用的物理和化学规律就是外来的。所以，生物的形态是超越在物理与化学规律之上的。”〔2〕波拉尼与杜里舒的区别在于：波拉尼的边界条件是生物机体结构本身，而杜里舒的活力却没有相应的实体。
被称为整体论的思潮，主要是在生理学领域中形成的。早在19世纪后半叶，生理学家贝尔纳（C.Bernard）就提出了“内环境”概念， 指出内环境稳定是维持生命的条件。在方法论上，贝尔纳既反对活力论，也反对机械论，有明显的整体论倾向。贝尔纳的思想对本世纪初的生理学产生了重要影响，使这一时期的生理学研究注重了有机联系，出现了一批被称作整体论者的生理学家，如霍尔丹（J.S.Haldane）、 亨德森（L.J.Henderson）、谢灵顿（C.S.Sherrington）和坎农（W.B.Cannon）等。按照整体论的观点，构成整体的各部分之间相互作用，形成了生命的特殊性质，所以，应当把生命有机体当作一个整体来研究。霍尔丹说道：“当我们发现了结构或行为的各方面是怎样参与到有机体协调而持久的生命过程中去的时候，也就获得了这些方面的生物学理解或解释，这种解释正是生物学所追求的。”〔3〕他还强调， 生物学解释在本质上区别于物理学解释。尽管这样，整体论也没有完全割断整体与部分之间的联系，仍然坚信通过研究部分能够认识整体。哲学家怀物海在系统整理整体论思想时，非常恰当地把它叫做“有机的机械论”。
与整体论不同，伍德格尔（J.H.Woodger ）和贝塔朗菲（L.vonBertlanffy）等人所主张的生机论，在很大程度上弱化了部分与整体之间的决定关系。伍德格尔说：“如果有机体是在化学层次之上的、具有高度组织性的多层次系统，那么对有机体各个层次的研究就都是必需的，而且对一个层次的研究也不能代替对较此高级层次的研究。”〔4〕贝塔朗菲对这个概括十分赞赏，并进一步明确地指出：即使是最彻底的物理—化学分析，“也不能给我们提供任何关于生命这种复杂体系中各部分及各过程之间相互协调的知识”〔5〕。
摩尔根（L.Morgan）在19世纪末就系统而明确地阐述了突现论的思想。突现论的特点在于：强调整体性质的不可预料性，反对任何分析。如果说伍德格尔和贝塔朗菲还把各部分、各过程之间的协调作用作为整体性的原因来研究，那么突现论更倾向于放弃这种研究而仅仅研究整体的独特性质。
受科学哲学的影响，自主论与还原论之争从50年代以后扩大了讨论的范围，同科学统一、科学解释等问题的讨论联系起来。生物学家阿亚拉（F.J.Ayala ）把生物学中的还原问题明确地区分为三个层次：本体论、方法论和理论的还原。实际上，这也是对自主性问题研究域的划界。有了这种划界以后，自主性的含义也就更明确了：它不是指生物学中有一种与物理—化学完全平行的终极解释基础，而是指生物学完全有根据形成自主的概念、定律和方法。也就是说，自主论和还原论的争论焦点并不在于能否用物质原因完全阐释生命现象，而在于能否把生物学变成“化学的一个章节”，即能否从物理化学中推导出生物学。只要在这个意义上否定还原论，也就承认了生物学的自主性。
当然，对生物学自主性的这种认识论的理解，彼此之间也不尽相同。我们这里只列举三种观点。一是玻尔（N.Bohr）的互补论，强调“特有的生物学规律性代表着一些自然规律，它们和用来说明无生物体的属性的自然规律之间存在着互补关系”〔6〕。二是迈尔（E.Mayr ）等人所主张的平行论，认为生物学和物理学有同等的地位，随着科学在更广泛基础上逐步走向统一，自主的生物学语言最终将与物理学语言合二为一。迈尔说：“如果我们愿意将科学概念加以扩展，不仅包括物理科学的而且还包括生物科学的基本的原理和观念，则科学的统一就确实是可能实现的。……承认生物学的独立性正是迈向统一与和解的第一步。”〔7〕三是古生物学家辛普森（G.G.Simpson）的包容论，主张科学将统一于生物学。辛普森说道：“生物学是居于一切科学之中心的科学，正是在生物学中、在一切科学的一切原理都包罗在其中的这一领域内，科学才能真正统一起来。”〔8〕这三种观点都超越了生机论对生物学自主性的理解，不再局限于寻找与物理—化学对立的终极基础或把生物学与物理科学绝对的对立起来。
通过上述考察可以看到，生物学的自主性意味着不能把生物学还原为物理学或化学，也就是说，生物学的概念不能完全由物理—化学术语来定义，生物学定律也不能从物理—化学定律中推导出来。必须明确，生物学的自主性并没有把生命运动规律与物理—化学规律绝对地对立起来，这就如同行星运动三定律与天体化学之间不形成对立关系一样。所以，这里不提出“是否会对物理学定律发生证伪事件”〔9〕的问题。 生物学自主性的本体论根据在于生命有机体这种系统中的因果关系是错综复杂的，其中，生命整体行为对部分的行为的制约性是无机界所没有的。同时，生命有机体具有特异性，从而使生物学定律在应用时要考虑时空界限。如，胎生、哺乳和体温恒定这些适应特征总是结合在一起的，这个规律对现存的地球生物是适合的，但假如有一种火星生物，我们就不知道这个规律还是否适用。与此不同，当我们测得原子序数是31的元素（镓）比重为5.94、其氧化物能溶于酸等性质时，并不考虑时间、空间等条件的影响。无论在何时何地，只要找到原子序数为31的元素，必定能发现上述性质。这种差别也表明，在生物学规律和物理—化学规律之间没有演绎上的导出关系。
2 还原的障碍
同自主性这个概念一样，“还原”也是个充满歧义的词汇。这里不打算过多地讨论这个问题，只想指出“把生物学还原为物理—化学”这一命题的含义和所遇到的困难。实际上，这个命题中的“还原”是一种解释原则或研究策略，一方面要把对宏观生命现象的说明唯一地建立在微观机制的基础上，另一方面则要通过在生物学和物理科学之间建立逻辑导出关系而使这两门科学统一起来。还原论者坚信生物学能够被还原为物理学或化学，是因为他们接受了下述两个先验命题：①科学中存在终级解释的基础；②科学将统一于这种终极解释。没有这种前提，还原就失去了目标。
所谓终极解释，就是把一切现象或过程同某种不可再分析的粒子行为直接对应起来。主张把生物学还原为物理学或化学，实质上就是把原子或分子当成了生物学现象的最终承担者或最后质点。按照还原论的逻辑，科学解释必须找到深层的结构基础，如对孟德尔遗传现象的解释只能由分子生物学提供，而分子的行为又必须由原子物理学给出说明，等等。随着科学的进步，对物质结构的认识也逐步深化，任何微粒都不能成为当然的最后质点。无庸赘言，终极解释是个根本错误的假定。值得指出的是，生机论者在反对机械论时往往是用另一种终极解释的基础来取代最后的质量，如活力、边界条件等等。这不仅使生机论受到了活力论的污染，还人为地割断了生物学与物理—化学的联系。
由终极解释的假定，又能很自然地引出科学统一的结论。如果科学统一泛指各门科学的相互渗透和相互影响，那么这种统一就是不容怀疑的。但是很清楚，还原论所追求的科学统一不是这种泛化的联系，而是基于“一个相对自主的理论被另一个内涵更大的理论所吸收”的单向过程，最后的结果将只剩下一门科学。考塞（R.L.Causey）就认为，通过一系列微向还原（microreduction），把关于客观对象各个层次的理论都向下归并到关于客体最低层次的理论中去，这是科学统一的基本方案〔10〕。很明显，还原论在处理整体与部分的关系时，坚持一种单向的、线性的因果决定观，只强调部分对整体的决定作用，完全否认整体对部分的制约作用。科学如果真的按这方案实现统一，那么科学也就终结了。
除了这种错误的认识论出发点以外，这种统一方案还暗中假定各门科学本身是统一的，换句话说，各门科学或各个理论都是一个公理化体系。实际上，不仅生物学不能达到这种统一，就是物理学也并非一块“整钢”。迈尔在60年代就注意到，生物学由功能生物学和进化生物学这两个相当独立的分支组成。前者注重研究从分子直至器官和整个机体的结构与功能，回答“怎么样”这类近因问题；后者研究生命有机体各种特征的原因以及控制生物进化的规律，回答“为什么”这类远因问题。例如，兰科石斛属有三个很相似的种，开花都在突然的暴雨之后某一天，一个种是第八天，一个种是在第九天，最后一个是在第十天。接受暴雨这种条件刺激的时间差异，造成这三种石斛生殖隔离。植物生理学对这种现象的说明可以给出石斛接受暴雨刺激的一套生理机制，而进化生物学则要说明这套生理机制对生存的意义以及相应的遗传素质是怎样获得的。这样两种理论该怎样统一呢？该把哪一个看成是“内涵更大的理论”？不用说，这两个理论不能实现终极解释基础上的统一。
亨普尔（C.G.Hempel）曾指出，生物学能否被还原为物理—化学，不能用非经验的先天理由来确定，只能由物理科学和生物学的实际发展来证明。我们就按这个建议再来考察一下还原论究竟为生物学的发展做出过哪些贡献。
有一种很流行的说法，把物理—化学理论和方法应用于生命研究，就是把生物学还原为物理—化学。这是一个极不确切的含糊提法。要说明这种研究策略是否为还原论的，不仅要看所使用的理论和方法，还要看研究的内容和结果。生命不是单一的过程，而是包括了物理、化学以及生命特有的过程的复杂系统。生物物理学和生物化学研究显然导致了生物学的巨大进步，其研究内容和结果却仍然是物理—化学的。换句话说，仅仅有物理学和化学研究还不足以揭示生命的本质。例如，细胞中蛋白质的转运是由于这种蛋白质前体的氨基酸顺序包含了控制这种转运的信息，但如果离开活细胞的环境，这种信息就表达不出来。生物化学研究可以最终揭示这种氨基酸顺序，但是对于这种顺序何以具有指导蛋白质转运的功能，却一点也不能说明。生物化学毕竟还是化学，一点也没有把生物学还原为化学。
与上述这种流行说法相联系，同情还原论的人还强调组成还原的成功，企图以此表明还原方法是有效的。这也是个含糊其词的说法。所谓组成还原，就是把现象附着在物质实体上，从而说明无机物体和有机体的物质组成没有差别。说这是还原方法，还不如直接说它是唯物主义物质第一性原理更明确，因为还原论对此并没有新的贡献。
总之，还原论的前提决定了还原是一个毫无意义的概念；被当成还原论成就的那些科学进展与还原毫无关系，而在那些看来应由还原论大显身手的领域却没有丝毫进展。
3 关于广义还原
最近，国内的某些学者提出了“广义还原”的方案，认为“只要我们追究这种‘限制’（即生命的有序性、组织性）是如何从无机界产生的，并将无机界领域的物理科学解放出来，那么生物学就可以广义地还原为物理科学”〔11〕。这是一个很有创见和极富启发性的方案，笔者将对此提出几点意见。
按照现代自组织理论，生命的自组织过程是一个非线性的动力学过程。广义还原方案正是由此找到了本体论基础，也就是说，生物学与物理科学之间的“非线性逻辑演绎关系”是以生命和非生命具有相同的自组织过程为理由的。这里存在着两方面的问题。首先，生命过程不仅是个动力学过程，而且还包括非动力学过程。无论怎样限定，动力学过程总是以确定的参数和函数关系为特征的。因而动力学理论总是以普遍的规律语言来说明和陈述各种事件的行为或性质。这样，就排除了在特定条件下的一般变化和特殊客体的实际变化。考塞曾建议用发育理论和进化论说明这种非动力学过程〔12〕。第二，由于非线性的自组织过程同样地存在于无机界和有机界，就使得这种“广义还原”同狭义还原一样，仅仅做到了并不该叫做还原的组成还原，失去了广义还原所追求的新意。
作为广义还原的一个步骤，把生命现象作为物理科学的建构基础或让生物学直接参与物理科学的建构就显得特别重要。然而，我们还看不出该怎样实施这一步骤。物理科学的理论建构过程可以将生命现象作为“直观经验来源之一”，但是，能够真正参与进去的仍然是生物物理和化学现象，没有一点还原的成分。即使真能通过这种努力把所有的生物学研究都包容在物理科学之中，那也与还原无缘。因为在这种情况下，物理科学超出了原来的规定，应该用一个更具概括性的名称来取代它。应该这样说：“参与建构”不是还原的一个步骤，而是与还原论对立的科学统一方案。这个方案就是“采用新的、更广泛的科学概念，这概念不仅适用于物理科学，也适用于生命科学”〔13〕
把生物学能否还原为物理科学和能否用物质原因阐释生命现象这两个不同的问题区别开来，是正确理解生物学自主性的基本前提。坚持这一原则有两方面的意义：一是有助于揭露还原论的真正目的，从而对还原这种研究策略进行恰如其分的评价；二是防止以往自主论者常常犯的活力论错误，探索一条正确的构建理论生物学的道路。在过去的还原论与反还原论的争论中，还原论常退到组成还原里来逃避批评，反还原论者也常被引向反对组成还原的误区。这种情况在今天也没能完全杜绝，所以仍有必要重申这一原则。基于“物理学先天的还原地位”这一观念，广义还原论者主张没有物理学不能解释的物质现象，不同意上述原则。这样，“广义还原”与“狭义还原”就没有什么区别了。对这种观点的反驳，已在本文第二部分讲过了，这里不再重复。