董國(guó)安

(華南師范大學(xué) 哲學(xué)所，廣東 廣州 510006)

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還原、整合與生物學(xué)統(tǒng)一策略

董國(guó)安

(華南師范大學(xué) 哲學(xué)所，廣東 廣州 510006)

科學(xué)統(tǒng)一問(wèn)題一直是科學(xué)哲學(xué)的一個(gè)爭(zhēng)論焦點(diǎn)。否定科學(xué)統(tǒng)一的哲學(xué)運(yùn)動(dòng)并沒(méi)有改變生物學(xué)家追求生物學(xué)統(tǒng)一的努力。沙夫那的研究表明理論還原在生物學(xué)研究實(shí)踐中仍然具有重要的啟發(fā)作用，而達(dá)爾丹等人有關(guān)科學(xué)整合的研究也表明非還原統(tǒng)一策略的普遍性。各種統(tǒng)一策略對(duì)生物學(xué)實(shí)踐的啟發(fā)作用是生物學(xué)史的事實(shí)，而追求科學(xué)的非統(tǒng)一性并不是生物學(xué)實(shí)踐的主要途徑。

科學(xué)統(tǒng)一；整合；還原；科學(xué)非統(tǒng)一性

一、科學(xué)統(tǒng)一性與科學(xué)非統(tǒng)一性

從20世紀(jì)60年代至今，哲學(xué)家對(duì)于科學(xué)統(tǒng)一的態(tài)度經(jīng)歷了一次大的起伏——從堅(jiān)信不移到徹底否定，再?gòu)膹氐追穸ǖ接袟l件地接受。生物學(xué)哲學(xué)就經(jīng)歷了從對(duì)分子生物學(xué)作為基本科學(xué)的堅(jiān)定信念到對(duì)理論還原的否定進(jìn)而否定科學(xué)統(tǒng)一，再到具體地分析生物學(xué)各領(lǐng)域整合的過(guò)程。由于學(xué)科或研究領(lǐng)域整合也可被看作是科學(xué)統(tǒng)一的一種途徑，所以科學(xué)統(tǒng)一問(wèn)題仍然是科學(xué)哲學(xué)的一個(gè)爭(zhēng)論焦點(diǎn)，并未被徹底解決。

分子生物學(xué)的誕生曾經(jīng)鼓舞了許多哲學(xué)家、生物學(xué)以及物理學(xué)家，以為經(jīng)典遺傳學(xué)已經(jīng)被還原為分子生物學(xué)了，還將進(jìn)一步還原為物理-化學(xué)，進(jìn)而將實(shí)現(xiàn)生物學(xué)與物理-化學(xué)的統(tǒng)一。1958年，奧本海默和普特南在《作為工作假說(shuō)的科學(xué)統(tǒng)一》一文中強(qiáng)調(diào)，通過(guò)還原(解釋性還原，即與理論T2相關(guān)聯(lián)的觀察現(xiàn)象都能夠被T1給予解釋，就說(shuō)T2被還原為T1)就可以達(dá)到科學(xué)統(tǒng)一的狀態(tài)(即科學(xué)的所有詞項(xiàng)都還原為某個(gè)學(xué)科的術(shù)語(yǔ)，科學(xué)的規(guī)律都還原為某一學(xué)科的規(guī)律)。他們還指出：“‘解碼’細(xì)胞核中控制信息的問(wèn)題還原成了組成這種信息載體的分子如何被用于限定具體蛋白質(zhì)催化劑結(jié)構(gòu)的問(wèn)題。復(fù)制問(wèn)題還原為遺傳物質(zhì)分子如何能被拷貝的問(wèn)題——就像藍(lán)圖復(fù)制那樣?！盵1]1961年，內(nèi)格爾給出了一個(gè)經(jīng)典的理論還原模型，這種還原與解釋性還原的區(qū)別在于其用可連結(jié)性和可導(dǎo)出性條件代替了可解釋性條件。有關(guān)生物學(xué)還原的經(jīng)典工作是由沙夫那做出的。1967年，他在內(nèi)格爾的理論還原模型的基礎(chǔ)上提出了一個(gè)“一般還原模型”，相信通過(guò)把基因定義為DNA片段的函數(shù)、把基因顯性這樣的謂詞定義為“在基因指導(dǎo)下酶的合成”的函數(shù)，就能從分子生物學(xué)推導(dǎo)出孟德?tīng)栠z傳學(xué)理論的修正式[2]。

沙夫那的一般還原學(xué)說(shuō)立即引來(lái)了批評(píng)。在20世紀(jì)70、80年代，反還原論者達(dá)成了這樣的共識(shí)：孟德?tīng)栠z傳學(xué)不可能還原為分子生物學(xué)。反還原論的論證有兩類：一類是針對(duì)可連接性的，一類是針對(duì)可導(dǎo)出性的?；魻栒J(rèn)為，“即使所有表現(xiàn)型性狀被轉(zhuǎn)譯成由分子刻畫(huà)的性狀，孟德?tīng)栠z傳學(xué)和分子遺傳學(xué)的謂詞詞項(xiàng)也是表達(dá)極端復(fù)雜的多-多(many-many)關(guān)系的?！粋€(gè)孟德?tīng)栔^詞所刻畫(huà)的現(xiàn)象可以由多種不同類型的分子機(jī)制所產(chǎn)生。反過(guò)來(lái)，相同的分子機(jī)制可以產(chǎn)生必須由不同的孟德?tīng)栔^詞來(lái)刻畫(huà)的現(xiàn)象。因此，還原是不可能的?！盵3]羅森伯格也指出，用分子行為定義孟德?tīng)柣颍婕暗母拍钚蛄惺欠肿踊颉憩F(xiàn)型——孟德?tīng)柣颍系聽(tīng)柣蛐团c分子基因之間沒(méi)有容易把握的關(guān)聯(lián)性，因而也就不能輕易地給出孟德?tīng)柣虻纳锘瘜W(xué)定義[4]?；袪栐?984年認(rèn)為，經(jīng)典遺傳學(xué)中并不包含可以作為還原推導(dǎo)結(jié)論的基因傳遞規(guī)律，這使得經(jīng)典遺傳學(xué)與分子生物學(xué)的詞匯之間缺少可連接性，從而能夠解釋基因傳遞規(guī)律的從分子生物學(xué)法則到經(jīng)典遺傳學(xué)規(guī)律的推導(dǎo)也是缺乏的[5]。

其實(shí)，剛好也是在這個(gè)時(shí)期，心靈哲學(xué)領(lǐng)域展開(kāi)了對(duì)還原物理主義的深入批判。金在權(quán)說(shuō)：“到了60年代末70年代初，還原論已經(jīng)被幾乎所有在心靈哲學(xué)和心理學(xué)哲學(xué)領(lǐng)域里工作的哲學(xué)家們所拋棄。這不僅僅是一個(gè)大膽和充滿前途的哲學(xué)理論的衰落：大腦-狀態(tài)理論的終結(jié)給所有形式的還原論都帶來(lái)了壞名聲，使得‘還原論者(reductionist)’一詞變成了一個(gè)明顯消極的通常也是輕蔑的綽號(hào)?！盵6]這種反還原論共識(shí)馬上擴(kuò)展為對(duì)科學(xué)統(tǒng)一的批判。福多的“特殊科學(xué)”一文就很有代表性。其中說(shuō)到：“存在特殊科學(xué)不是因?yàn)槲覀儗?duì)于世界認(rèn)知關(guān)系的性質(zhì)，而是因?yàn)槭澜绲慕M成方式：并非所有的自然類(并非一切對(duì)其有重要的反實(shí)支持概括形成的事物和事件類)都是或都對(duì)應(yīng)于物理自然類。……所以，存在這樣的特殊科學(xué)，在陳述這種概括時(shí)要有自己特殊的分類學(xué)。如果科學(xué)是統(tǒng)一的，那所有的分類學(xué)就必須用于相同的事情。如果物理學(xué)是基本科學(xué)，則這些事情的每一個(gè)就都是物理學(xué)的事情。但這里又不要求特殊科學(xué)使用的分類學(xué)還原為物理學(xué)的分類學(xué)。既然不需要，那就可能不是真的?！盵7]“20世紀(jì)90年代后期，直接受到庫(kù)恩影響的斯坦福學(xué)派的新實(shí)驗(yàn)主義與新經(jīng)驗(yàn)主義的科學(xué)哲學(xué)與科學(xué)史家哈金(Ian Hacking)、卡特賴特(Nancy Cartwright)、杜普雷(J. Dupré)與加里森(Peter Galison)等人共同發(fā)起了‘科學(xué)的非統(tǒng)一性’運(yùn)動(dòng)?！盵8]不僅如此，科學(xué)知識(shí)社會(huì)學(xué)以及社會(huì)認(rèn)識(shí)論研究也加入了反科學(xué)統(tǒng)一的聯(lián)盟。這給人們?cè)斐傻挠∠笫牵嚎茖W(xué)統(tǒng)一幾乎成了一匹不可能再?gòu)?fù)活的“死馬”。

然而，這場(chǎng)“科學(xué)的非統(tǒng)一性”( Disunity of Science)運(yùn)動(dòng)不過(guò)是一場(chǎng)哲學(xué)運(yùn)動(dòng)，并沒(méi)有改變生物學(xué)的許多領(lǐng)域基于分子生物學(xué)和生物化學(xué)來(lái)解釋各種生命現(xiàn)象的實(shí)踐方式。套用沙夫那的話說(shuō)，科學(xué)統(tǒng)一這只“柴郡貓”留下的“笑容”盡管是破碎的，但仍然是非常重要的，仍然是最有獲得諾貝爾獎(jiǎng)潛力的。如此重要的科學(xué)實(shí)踐方式，當(dāng)然需要科學(xué)哲學(xué)給予總結(jié)和概括。沙夫那仍然堅(jiān)持理論還原的立場(chǎng)，不過(guò)他的理論還原已經(jīng)大大弱化了。他先是把“一般還原模型”改為“一般還原-替代模型(GRR)”，而后又根據(jù)海兔神經(jīng)的致敏作用的坎德?tīng)柲Ｐ蛥^(qū)分了GRR的簡(jiǎn)單解釋和復(fù)雜解釋。沙夫那在1993年承認(rèn)，GRR也許不能覆蓋某些因果機(jī)制解釋或溯因分析的意義，但他同時(shí)也強(qiáng)調(diào)機(jī)制解釋必須輔以規(guī)律的邏輯關(guān)系的分析。他堅(jiān)信，“分子生物學(xué)包括分子神經(jīng)科學(xué)的還原，展現(xiàn)了一種新的系統(tǒng)性和統(tǒng)一性?！盵9]

維姆薩特早在1976年就注意到，大多數(shù)生物學(xué)家把還原理解成了機(jī)制(mechanism)的發(fā)現(xiàn)。沙夫那也承認(rèn)，在生物學(xué)和生物醫(yī)學(xué)中因果-機(jī)制還原遠(yuǎn)比符合經(jīng)典還原解釋模型的解釋更司空見(jiàn)慣[9]。達(dá)爾丹和茅爾提出了“跨域理論(interfield theory)”的概念，展示了不依賴?yán)碚撏茖?dǎo)關(guān)系的學(xué)科之間關(guān)系，啟發(fā)了一種不同于理論還原的科學(xué)統(tǒng)一模式。1993年，貝克特爾和理查德森刻畫(huà)了分解和定域化策略，并用這個(gè)策略描述機(jī)制解釋如何構(gòu)成以及機(jī)制研究綱領(lǐng)如何進(jìn)步等問(wèn)題。近二十年來(lái)，更多的生物學(xué)哲學(xué)家關(guān)注了生物學(xué)中基于機(jī)制的學(xué)科整合問(wèn)題(integrating disciplines)。例如，1993年，貝克特爾討論了細(xì)胞生物學(xué)整合生物化學(xué)和細(xì)胞學(xué)的例子；達(dá)爾丹2005年提出，遺傳機(jī)制是被連續(xù)整合的，孟德?tīng)栠z傳學(xué)、細(xì)胞學(xué)和分子生物學(xué)這三個(gè)不同領(lǐng)域在不同時(shí)期關(guān)注了不同的工作實(shí)體(working entities)，發(fā)現(xiàn)了不同的機(jī)制；2013年，萊奧奈利以植物學(xué)為例，區(qū)分了三種不同的整合——跨層次整合、跨物種整合以及平移整合。值得一提的是，“系統(tǒng)生物學(xué)(systems biology)”從1990年代開(kāi)始逐漸成為顯學(xué)，而這門科學(xué)正是以機(jī)制及其整合的研究為特點(diǎn)的，與生物學(xué)哲學(xué)所進(jìn)行的統(tǒng)一新策略研究有著并非偶然的一致。這恰好說(shuō)明了科學(xué)統(tǒng)一仍然在啟發(fā)著科學(xué)的實(shí)踐。

本文先要根據(jù)沙夫那的后期的工作指出，盡管理論還原不是科學(xué)統(tǒng)一的主要途徑，但這種理論關(guān)系還是真實(shí)存在的；接著要以達(dá)爾丹等人的工作為例討論作為生物學(xué)統(tǒng)一主要途徑的機(jī)制整合問(wèn)題；最后討論科學(xué)統(tǒng)一與學(xué)科分化的關(guān)系。本文得出的主要結(jié)論是：不同層次的解釋性理論(機(jī)制或模型)之間大都不能建立起嚴(yán)密的邏輯演繹關(guān)系，但可以發(fā)現(xiàn)不同層次性質(zhì)之間的因果聯(lián)系和構(gòu)成關(guān)系?？茖W(xué)家從事具體研究的過(guò)程，離不開(kāi)已經(jīng)存在的某種自然圖景或自然系統(tǒng)，而這就是科學(xué)家追求某種科學(xué)統(tǒng)一的根據(jù)。相對(duì)主義和社會(huì)建構(gòu)主義糾結(jié)于這種自然圖景是如何建立起來(lái)的發(fā)生學(xué)問(wèn)題，并以自然圖景建構(gòu)的個(gè)性特征來(lái)否定科學(xué)統(tǒng)一的合法性，這并不能否定啟發(fā)科學(xué)家實(shí)踐的科學(xué)統(tǒng)一性。

二、因果機(jī)制解釋與理論還原

沙夫那的理論還原思想有一個(gè)變化過(guò)程，而每一次這種變化都吸納了各種反還原論的批評(píng)意見(jiàn)。即使在他1967年最初提出“一般還原模型(GR)”時(shí)，也綜合考慮了波普爾、費(fèi)耶阿本德和庫(kù)恩對(duì)內(nèi)格爾還原模型的批評(píng)，引入了“被還原理論的修正版”的概念。按照這個(gè)模型，基于還原理論TB，建構(gòu)被還原理論TR的類似物T*R。這個(gè)T*R能從還原理論TB與定義具體條件的語(yǔ)句的合取邏輯地推導(dǎo)出來(lái)。通常，這個(gè)類似物的建構(gòu)是按照舊理論表達(dá)式映射到新理論表達(dá)式、舊理論的規(guī)律映射到新理論的規(guī)律來(lái)進(jìn)行的。在這些條件下，舊理論就還原成了新理論。當(dāng)成功取得了一個(gè)還原時(shí)，新理論就解釋了舊理論為什么如此成功，也將解釋舊理論受到質(zhì)疑的許多方面。在沙夫那看來(lái)，孟德?tīng)栠z傳學(xué)TR與分子生物學(xué)TB之間已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了這樣的一般還原。這里的TR，是分子生物學(xué)產(chǎn)生之前的孟德?tīng)栠z傳學(xué)；T*R是分子生物學(xué)修正過(guò)的遺傳學(xué)，使用了順?lè)醋?、突變子和重組子等概念；TR和T*R之間是強(qiáng)類似關(guān)系。修正版遺傳學(xué)中的基因與DNA序列具有同一關(guān)系，顯性與相應(yīng)的DNA片段指導(dǎo)活性酶的合成之間也有同一關(guān)系[2]。

從1970年代初到1980年代初，沙夫那分析了燃素說(shuō)和以太說(shuō)被放棄的案例。在他看來(lái)，“修正”有程度的不同，最大程度就是替代，最小程度就是沒(méi)有修正。這樣，針對(duì)同一個(gè)經(jīng)驗(yàn)域(empirical domain)兩個(gè)理論之間的關(guān)系就形成了一個(gè)從完全還原到完全替代的連續(xù)統(tǒng)。他提出的“一般還原-替代模型”(GRR)，就容納了科學(xué)史上有關(guān)同一組實(shí)驗(yàn)材料的不同理論之間關(guān)系的復(fù)雜情況。

然而，GRR模型只能說(shuō)明一個(gè)新理論如何成為解釋特定經(jīng)驗(yàn)域的唯一理論情況，而不能說(shuō)明舊理論與新理論同時(shí)存在的情況。實(shí)際上，孟德?tīng)栠z傳學(xué)在今天仍然是遺傳學(xué)教科書(shū)中的重要內(nèi)容，分子生物學(xué)并沒(méi)有完全代替它或還原它。從1980年代初至今，沙夫那關(guān)注了有關(guān)科學(xué)理論結(jié)構(gòu)和科學(xué)解釋的討論，在分析海兔(Aplysia)學(xué)習(xí)和記憶行為的神經(jīng)生理機(jī)制的基礎(chǔ)上，區(qū)分了還原的復(fù)雜解釋和簡(jiǎn)單解釋，限制了GRR的適用范圍，進(jìn)而給出了把生物學(xué)整合成統(tǒng)一科學(xué)的新路徑。

關(guān)于海兔記憶的分子機(jī)制研究是由坎德?tīng)栕龀龅摹：Ｍ眠@種海洋軟體動(dòng)物的神經(jīng)系統(tǒng)僅由大約20 000個(gè)神經(jīng)細(xì)胞組成，而且多數(shù)細(xì)胞體積相當(dāng)大，是理想的實(shí)驗(yàn)對(duì)象。海兔有這樣的習(xí)性：虹吸管和尾部受到刺激，都會(huì)有一個(gè)縮鰓反應(yīng)。從感覺(jué)神經(jīng)元到運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元，突觸電位只持續(xù)幾毫秒，而尾部受到電擊后突觸傳遞可以持續(xù)幾分鐘。幾毫秒的突觸電位怎么會(huì)引起數(shù)分鐘的突觸傳遞呢？坎德?tīng)柕热税l(fā)現(xiàn)了從尾部感覺(jué)神經(jīng)元到虹吸管感覺(jué)神經(jīng)元之間的中間神經(jīng)元，持續(xù)數(shù)分鐘的慢電位正是來(lái)自于中間神經(jīng)元。中間神經(jīng)元與虹吸管感覺(jué)神經(jīng)元的前突觸端又形成突觸，正是在這個(gè)突觸上產(chǎn)生了慢電位。慢電位導(dǎo)致感覺(jué)神經(jīng)元釋放神經(jīng)遞質(zhì)的量增多，縮鰓反應(yīng)的時(shí)間也延長(zhǎng)。這實(shí)際上就是一種致敏化，也是短時(shí)記憶產(chǎn)生的機(jī)理。

坎德?tīng)栔赋隽诉@種短時(shí)記憶分子機(jī)制或生物化學(xué)反應(yīng)鏈。電擊海兔的尾部，激活中間神經(jīng)元，中間神經(jīng)元會(huì)向突觸內(nèi)釋放5-羥色胺。這種5-羥色胺(也叫血清素)被稱為第二信使，是形成記憶的重要物質(zhì)，能穿過(guò)突觸間隙結(jié)合到感覺(jué)神經(jīng)元的受體上，使感覺(jué)神經(jīng)元合成更多的cAMP(環(huán)腺苷酸)。cAMP激活了蛋白質(zhì)激酶A，而蛋白質(zhì)激酶A又促使谷氨酸向感覺(jué)神經(jīng)元與運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的突觸內(nèi)釋放。谷氨酸就是主要的神經(jīng)遞質(zhì)，進(jìn)入運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元后，導(dǎo)致縮鰓反應(yīng)。

沙夫那承認(rèn)，關(guān)于海兔致敏作用的研究并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)物理學(xué)中那樣的普遍規(guī)律，諸如“蛋白激酶是由分子磷酸化來(lái)激活的，環(huán)磷腺苷是第二信使”這樣的概括，總是遺留了某些含義。不僅如此，這種分子機(jī)制的適用范圍是有限的，對(duì)于不同生物以及同一生物的不同行為來(lái)說(shuō)，相應(yīng)的神經(jīng)機(jī)制總會(huì)有些改變。海兔致敏的短期機(jī)制和長(zhǎng)期機(jī)制就有差別。沙夫那強(qiáng)調(diào)，典型的生物學(xué)理論是跨層次的，其形式是由因果時(shí)序構(gòu)成的模型。在這種情況下，GRR模型還適合于說(shuō)明神經(jīng)生理學(xué)的實(shí)踐嗎？沙夫那的回答是肯定的，但對(duì)GRR模型進(jìn)行了如下限制。

第一，完全還原的實(shí)現(xiàn)存在著認(rèn)識(shí)論的障礙，GRR模型所說(shuō)的那種還原只能部分地存在。他說(shuō)：“在生物學(xué)中，我們具有概括程度不同的一組因果句，其中大量是針對(duì)具體系統(tǒng)的。在遙遠(yuǎn)的將來(lái)，類似‘磷酸化關(guān)閉了一類K通道，使動(dòng)作電位正常復(fù)極’這樣的句子也許能夠被蛋白質(zhì)化學(xué)的一般規(guī)律所解釋，但當(dāng)前不能。這部分地是因?yàn)槲覀兩踔吝€不能從氨基酸的完全知識(shí)推出像激酶和K通道這種蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)?；镜暮推毡榈脑恚鹊娇茖W(xué)的進(jìn)一步發(fā)展。所以，這種說(shuō)明中的解釋項(xiàng)，也即解釋性概括，將是適用范圍不同的跨層次因果概括的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)(通常要用一個(gè)理想系統(tǒng)來(lái)表示)，以及對(duì)進(jìn)入系統(tǒng)的因果序列性質(zhì)的詳細(xì)文字刻畫(huà)?！盵9]沙夫那相信，這種復(fù)雜的因果解釋中存在著一種局部模型還原(partial model reduction)，這種還原不是基于生物化學(xué)一個(gè)層次的，而是給出分子生物學(xué)解釋，而分子生物學(xué)解釋的解釋項(xiàng)通常是多層次的，從分子、細(xì)胞到器官。起還原作用的模型還可以進(jìn)一步被整合進(jìn)另外的模型，如生物化學(xué)模型被整合進(jìn)關(guān)于鰓-虹吸管反射的神經(jīng)回路模型。這樣的模型的應(yīng)用域很小，甚至不能推廣到同一個(gè)生物的其他器官。如果把這些模型看作是生物學(xué)理論并與物理學(xué)理論相比，那么兩者的差別就是根本性的。

第二，在有些情況下，因果機(jī)制解釋比GRR要求的還原更恰當(dāng)。20世紀(jì)80年代，薩爾蒙針對(duì)科學(xué)解釋覆蓋律模型的困難，提出了因果機(jī)制(CM)的解釋模型。其要點(diǎn)是：對(duì)某事件E的解釋就是查找出導(dǎo)致 E 的因果過(guò)程和相互作用，至少是部分的，并描述這種過(guò)程和相互作用本身。這顯然與“作為論證的解釋”相區(qū)別。沙夫那基于科學(xué)發(fā)展的不同狀況討論了兩者的關(guān)系(見(jiàn)表1)。

表1 科學(xué)發(fā)展不同狀況與兩種還原的地位

按照表1，當(dāng)科學(xué)尚未得到充分發(fā)展時(shí)，對(duì)于那些有著跨層次機(jī)制的現(xiàn)象來(lái)說(shuō)，CM解釋方案就更自然一些，而GRR要求的不同層次概念的可連接性盡管是存在的，但卻十分復(fù)雜，因而也就因過(guò)于繁雜而難以實(shí)施?；蛘哒f(shuō)，復(fù)雜的GRR模型遠(yuǎn)不如跨層次因果解釋來(lái)得自然和可操作。當(dāng)科學(xué)得到了充分發(fā)展時(shí)，簡(jiǎn)單的GRR模型與科學(xué)實(shí)踐匹配得最好。但是，如果還原理論是一些模型的匯集，GRR所要求那種可公理化的概括就可能比因果機(jī)制概括還復(fù)雜，這時(shí)運(yùn)用CM方案仍是必要的。

這里，沙夫那似乎有這樣一個(gè)預(yù)設(shè)前提：科學(xué)最終都可以達(dá)到透明科學(xué)的發(fā)展程度，因而使用因果機(jī)制來(lái)解釋生命只是暫時(shí)的。所謂透明科學(xué)，是已經(jīng)被完全公理化的科學(xué)，沒(méi)有遺留隱含的意義。由這個(gè)預(yù)設(shè)前提，就可以理解沙夫那為什么一直堅(jiān)信GRR模型是有力的和可辯護(hù)的。在他看來(lái)，僅當(dāng)還原不協(xié)調(diào)、不完備時(shí)，像因果機(jī)制這樣的備選方案才會(huì)被看作是好的選擇。他對(duì)這種備選方案的應(yīng)用給了兩點(diǎn)告誡：第一，更形式的還原模型(如GRR)可能會(huì)把一些隱含的意義遺留給因果機(jī)制這樣的方案，但卻能為說(shuō)明這種還原提供重要的理解；第二，訴諸因果機(jī)制的分析必須輔以對(duì)規(guī)律的探求，這樣才能對(duì)還原的精細(xì)結(jié)構(gòu)給予充分的分析[9]。這兩點(diǎn)告誡無(wú)非是說(shuō)科學(xué)理論最終都將成為規(guī)律的演繹閉合體系。沙夫那堅(jiān)持這個(gè)觀點(diǎn)的理由是：第一，訴諸機(jī)制就一定要訴諸工作定律(laws of working)，也就是對(duì)因果機(jī)制運(yùn)行規(guī)則概括；第二，即使遵循語(yǔ)義觀，也必須像在GRR模型中那樣來(lái)理解概括；第三，不論用語(yǔ)義觀還是句法觀，都要求有用于表達(dá)理論的實(shí)體詞和謂詞，如總要把致敏作用與突觸增強(qiáng)、傳遞增強(qiáng)這樣的術(shù)語(yǔ)連接起來(lái)，而這就是一種還原；第四，當(dāng)我們要證明還原理論的推理時(shí)，沒(méi)有什么能比利用演繹推理原則做的更好[9]。

沙夫那所堅(jiān)持的生物學(xué)還原，已經(jīng)是大大弱化了的理論還原，也就是部分還原。他說(shuō)：“大多數(shù)生物學(xué)中所說(shuō)的還原，其實(shí)頂多是部分還原(partial reduction)，在這種部分還原過(guò)程中，被還原科學(xué)的修正部分將被還原科學(xué)的相應(yīng)部分所還原(或解釋)，而且在這種部分還原中，一個(gè)因果-機(jī)制方法在描述結(jié)果方面比GRR這樣的形式還原模型更好。”[10]按照沙夫那，成功的部分還原是恰當(dāng)?shù)囊蚬麢C(jī)制解釋，而恰當(dāng)?shù)囊蚬麢C(jī)制解釋滿足下面三個(gè)條件：第一，解釋項(xiàng)是生物機(jī)體或過(guò)程的一個(gè)部分，也就是說(shuō)，是所研究生物機(jī)體或過(guò)程中的部分可分解的微觀結(jié)構(gòu)；第二，被解釋項(xiàng)是更為總括的聚合性質(zhì)或目標(biāo)狀態(tài)；第三，存在允許把宏觀描述與微觀刻畫(huà)關(guān)聯(lián)起來(lái)的可連接性假定(這種可連接性假定有時(shí)是因果的，其臨界情況將是同一性命題，如，某基因=某DNA序列)。在生物學(xué)中，這種因果機(jī)制解釋通常是跨層次的，即不僅被解釋項(xiàng)是多層次的，解釋項(xiàng)也是多層次的。例如，孟德?tīng)栠z傳理論作為被還原理論是跨層次的(涉及細(xì)胞、染色體、DNA鏈、位點(diǎn)以及酶等)，作為還原理論的分子生物學(xué)也是跨層次的(如離子、分子、細(xì)胞、細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)等)。說(shuō)還原是部分的，是因?yàn)橄裢愣贡憩F(xiàn)型這樣的目標(biāo)狀態(tài)直到目前還不能完全由分子機(jī)制來(lái)說(shuō)明。

基于部分還原的解釋是局部解釋(local explanation)，區(qū)別于全局解釋(global explanation)。前者是針對(duì)某個(gè)領(lǐng)域的某個(gè)時(shí)段的，而后者則跨越科學(xué)變化或革命的幾個(gè)連續(xù)的歷史時(shí)期。局部解釋模型包含兩個(gè)基本組成：領(lǐng)域(field)和首選因果模型系統(tǒng)(preferred causal model system)。確定一個(gè)領(lǐng)域其實(shí)是比較各種解釋并進(jìn)行優(yōu)選的活動(dòng)，一篇重要的科學(xué)研究論文的綜述部分就是在做這項(xiàng)工作。首選因果模型系統(tǒng)就是其中的一個(gè)可能為真的解釋的候選者，表達(dá)了一個(gè)歷時(shí)過(guò)程的因果關(guān)系系列。坎德?tīng)柕耐挥|前敏感化模型，就是一個(gè)比較復(fù)雜的首選因果模型系統(tǒng)。在這個(gè)模型系統(tǒng)中，必須有一些普遍的假定，大都是定性的因果概括，有時(shí)還能表示為數(shù)學(xué)公式。按照沙夫那的分析，德·博諾等人在2002年對(duì)秀麗隱桿線蟲(chóng)(C. elegans)攝食行為的行為遺傳學(xué)和神經(jīng)生理學(xué)研究就提供了這樣一個(gè)局部解釋。秀麗隱桿線蟲(chóng)的攝食行為可以是集群的，也可以是單獨(dú)的。集群攝食類型可以突變?yōu)閱为?dú)攝食類型，而這種突變體又可以有回復(fù)突變，成為集群攝食類型。德·博諾等人在2002年的論文中，對(duì)以前給出的解釋(即用NPR-1蛋白質(zhì)的微小差別來(lái)區(qū)分兩種不同的攝食類型)進(jìn)行了評(píng)述，認(rèn)為這個(gè)簡(jiǎn)單模型還沒(méi)有明確基因npr-1究竟在哪些細(xì)胞中表達(dá)。德·博諾等人在2002年的工作就是繼續(xù)識(shí)別這些細(xì)胞。顯然，對(duì)以往有關(guān)研究的評(píng)價(jià)就是在確定了一個(gè)領(lǐng)域(field)。德·博諾等人在2002年給出的首選因果模型系統(tǒng)(PCMS)更為復(fù)雜，涉及兩個(gè)不同的路徑。路徑之一是通過(guò)修飾基因，在一定外部環(huán)境的壓力下使集群攝食類型回復(fù)為單獨(dú)攝食類型。路徑之二是不同基因(osm-9、ocr-2、odr-4、 odr-8)的突變?cè)斐闪司€蟲(chóng)兩種類型的變異。他們利用綠色熒光蛋白標(biāo)記和激光燒蝕神經(jīng)元的辦法確定了有關(guān)基因表達(dá)的細(xì)胞是神經(jīng)元ASH和ADL。線蟲(chóng)攝食行為的改變現(xiàn)象，由分子遺傳學(xué)和神經(jīng)科學(xué)給予了局部解釋，這種局部解釋就實(shí)現(xiàn)了從動(dòng)物行為學(xué)到分子遺傳學(xué)和神經(jīng)科學(xué)的部分還原。

這種部分還原很像解釋還原，在生物學(xué)特別是系統(tǒng)生物學(xué)的研究實(shí)踐中是富有成效的。正因如此，沙夫那才把理論還原比作柴郡貓，把生物學(xué)中廣泛存在的不完全和零散的還原解釋比作柴郡貓留下的微笑，并說(shuō)這種部分還原具有獲得諾貝爾獎(jiǎng)的潛力。筆者還要進(jìn)一步指出，這種部分還原盡管是不完全和不規(guī)整的，仍然具有統(tǒng)一科學(xué)的作用。這里有一個(gè)如何理解“統(tǒng)一”的意義問(wèn)題。沙夫那堅(jiān)持認(rèn)為“統(tǒng)一”是以邏輯的可導(dǎo)出性為前提的，從而學(xué)科的歸并成了“統(tǒng)一”的基本特征。如果把學(xué)科歸并看成是科學(xué)統(tǒng)一的唯一意義，那就不能說(shuō)明普遍存在的學(xué)科分化和新學(xué)科產(chǎn)生的事實(shí)。所以，科學(xué)統(tǒng)一還應(yīng)當(dāng)有學(xué)科歸并以外的意義。

三、機(jī)制、模型與整合

基于理論還原的科學(xué)統(tǒng)一學(xué)說(shuō)，大都有這樣的預(yù)設(shè)前提：科學(xué)理論是一個(gè)命題演繹系統(tǒng)，每個(gè)命題或規(guī)律又都陳述了某個(gè)自然類的共同性質(zhì)，因而其與初始條件陳述的合取能夠推導(dǎo)出(或解釋)該自然類成員的獨(dú)特性質(zhì)；更基本的理論覆蓋了更大的自然類，因而能夠把那些只是覆蓋作為更大自然類子類的理論歸并于它。這種預(yù)設(shè)與當(dāng)代生物學(xué)學(xué)科分化繁多的事實(shí)不相容。反還原論者大都在否認(rèn)理論還原的同時(shí)也放棄了科學(xué)統(tǒng)一的主張，因?yàn)樗麄円才c還原論者一樣把科學(xué)統(tǒng)一僅僅理解為學(xué)科的歸并。盡管并不存在“最基本的理論”，但生物學(xué)家的實(shí)踐中總是要關(guān)注高層次的生命現(xiàn)象，總是要通過(guò)協(xié)調(diào)、整合或綜合不同的認(rèn)識(shí)資源來(lái)解釋它們。在說(shuō)明生物學(xué)實(shí)踐的過(guò)程中，許多生物學(xué)哲學(xué)家放棄了對(duì)學(xué)科歸并式的科學(xué)統(tǒng)一的追求以及把理論看作是認(rèn)知單位的主張，轉(zhuǎn)而關(guān)注機(jī)制、模型以及不同機(jī)制之間的協(xié)調(diào)、整合等雙向互動(dòng)關(guān)系。這實(shí)際上是生物學(xué)統(tǒng)一的一種新策略。

達(dá)爾丹和茅爾在1977年提出的“跨域理論”，其實(shí)就是整合了不同領(lǐng)域(field)認(rèn)知資源而形成的新理論。例如，染色體遺傳理論就整合了先前并無(wú)關(guān)聯(lián)的兩個(gè)領(lǐng)域：孟德?tīng)栠z傳學(xué)和細(xì)胞學(xué)。染色體理論的確統(tǒng)一了細(xì)胞學(xué)和孟德?tīng)栠z傳學(xué)，但并沒(méi)有把孟德?tīng)栠z傳學(xué)還原為細(xì)胞學(xué)，也沒(méi)有把染色體理論還原為細(xì)胞學(xué)或把孟德?tīng)栠z傳學(xué)還原為染色體理論。也就是說(shuō)，生物學(xué)的統(tǒng)一并沒(méi)有體現(xiàn)為學(xué)科的歸并，而是體現(xiàn)為新學(xué)科(即跨域理論)的誕生。20世紀(jì)90年代以來(lái)，達(dá)爾丹和茅爾1977年的工作在生物學(xué)哲學(xué)中受到了越來(lái)越多的關(guān)注，有關(guān)機(jī)制及其整合討論的文獻(xiàn)也多了起來(lái)。

所謂機(jī)制或機(jī)理(mechanism)，是像機(jī)器那樣的系統(tǒng)，其組成部分被按照某種規(guī)則組織起來(lái)，一旦運(yùn)行起來(lái)就能產(chǎn)生所期望的目標(biāo)狀態(tài)。生物學(xué)的發(fā)現(xiàn)，通常就是了解了某種生命現(xiàn)象產(chǎn)生的機(jī)制，如DNA復(fù)制機(jī)制，乳糖操縱子調(diào)節(jié)乳糖水平的機(jī)制，以及上文談到的海兔短期記憶的機(jī)制和秀麗隱桿線蟲(chóng)集群攝食行為的機(jī)制，等等。機(jī)制顯然不同于作為命題演繹系統(tǒng)的理論，是另一種認(rèn)知單位或知識(shí)形態(tài)。如果機(jī)制被看作是不同于理論的認(rèn)知單位，把各學(xué)科聯(lián)系起來(lái)的途徑就不止是基于理論還原的學(xué)科歸并。達(dá)爾丹就依據(jù)機(jī)制以及機(jī)制整合的觀念分析了孟德?tīng)栠z傳學(xué)與分子生物學(xué)的關(guān)系，使我們看到了另一種統(tǒng)一科學(xué)的途徑。

達(dá)爾丹是這樣刻畫(huà)機(jī)制這個(gè)概念的：“機(jī)制是被組織起來(lái)的實(shí)體和運(yùn)動(dòng)，這種組織使得它們能在從開(kāi)始或建構(gòu)到結(jié)束或終結(jié)狀態(tài)的過(guò)程中產(chǎn)生規(guī)則性變化?！盵11]這里的實(shí)體可以是大分子、亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)以及細(xì)胞等；運(yùn)動(dòng)可以是幾何-機(jī)械運(yùn)動(dòng)(如酶與底物的鎖定與鑰匙打開(kāi))、化學(xué)鍵合運(yùn)動(dòng)(如形成強(qiáng)的共價(jià)鍵和弱的氫鍵)等。各種實(shí)體和運(yùn)動(dòng)的組織關(guān)系源于現(xiàn)象或過(guò)程從開(kāi)始到結(jié)束的連續(xù)性，從而每一個(gè)階段都引起了下一個(gè)階段。在一個(gè)機(jī)制內(nèi)執(zhí)行某項(xiàng)活動(dòng)的實(shí)體是工作實(shí)體(working entity)，它具有造成某種性質(zhì)的活性，可能具有一個(gè)或多個(gè)固定的活性部位。在一個(gè)機(jī)制中的各個(gè)工作實(shí)體經(jīng)常是大小不同的，如蛋白質(zhì)合成機(jī)制中就有離子、大分子和細(xì)胞器這樣一些大小不同的工作實(shí)體。因此，一個(gè)機(jī)制并不只對(duì)應(yīng)單一的層次。機(jī)制可以有兩種表征：一種是像中心法則示意圖( DNA→RNA→蛋白質(zhì))這樣的概略表征，可以由DNA復(fù)制、RNA轉(zhuǎn)錄以及蛋白質(zhì)合成的詳細(xì)過(guò)程來(lái)細(xì)化，這叫做機(jī)制圖示(mechanism schema)；另一種是機(jī)制框圖(mechanism sketch)，這是包含一個(gè)或多個(gè)黑箱的機(jī)制示意圖，就像孟德?tīng)柗蛛x規(guī)律假定了遺傳顆粒那樣。圖示和框圖都被稱為模型，但后者因其假定性而不能被具體例示。

按照達(dá)爾丹的分析，孟德?tīng)栠z傳學(xué)、細(xì)胞學(xué)和分子生物學(xué)是三個(gè)有關(guān)遺傳機(jī)制的領(lǐng)域，三者在時(shí)間上形成了一個(gè)機(jī)制序列，后者是對(duì)前者的擴(kuò)展解釋。孟德?tīng)栠z傳學(xué)的領(lǐng)域興起于1900并發(fā)展于1920年代，其核心問(wèn)題是性狀遺傳型式的解釋，孟德?tīng)柕姆蛛x規(guī)律和獨(dú)立分配規(guī)律就是對(duì)經(jīng)驗(yàn)規(guī)則性的解釋(規(guī)則性的陳述借助了假定的基因行為)。細(xì)胞學(xué)領(lǐng)域的核心問(wèn)題在19世紀(jì)是確定生物體的基本單位，在20世紀(jì)初發(fā)現(xiàn)了體細(xì)胞和性細(xì)胞分裂中染色體的不同行為，進(jìn)而為孟德?tīng)栆?guī)律所涉及的規(guī)則性提供了解釋。分子生物學(xué)的核心問(wèn)題是基因的本質(zhì)，由于發(fā)現(xiàn)了DNA復(fù)制、點(diǎn)突變、蛋白質(zhì)合成以及基因調(diào)節(jié)的機(jī)制圖示，細(xì)化了遺傳機(jī)制。達(dá)爾丹認(rèn)為：“孟德?tīng)栠z傳學(xué)與分子生物學(xué)這兩個(gè)領(lǐng)域是被分別研究的，但在一個(gè)(我們現(xiàn)在知道是)整合的遺傳機(jī)制時(shí)間序列中，那些基于在不同時(shí)期發(fā)揮功能的工作實(shí)體的機(jī)制被順序地連接起來(lái)?！盵11]

在孟德?tīng)栠z傳學(xué)中，整個(gè)遺傳機(jī)制的時(shí)間序列還只是一個(gè)框圖，因?yàn)榛驈?fù)制、基因表達(dá)和蛋白質(zhì)合成的機(jī)制以及工作實(shí)體都是未知的。分子生物學(xué)把這兩個(gè)黑箱變成了白箱，從而，這個(gè)遺傳機(jī)制序列也就成了圖示。1900年，細(xì)胞學(xué)家已經(jīng)在顯微鏡下發(fā)現(xiàn)成對(duì)染色體在配子形成中彼此分離，從而配子擁有親本一半的染色體數(shù)目。孟德?tīng)栠z傳的染色體理論作為一個(gè)跨域理論，使得在孟德?tīng)柲抢锊⒉幻鞔_的細(xì)胞學(xué)機(jī)制變成了白箱。這段歷史表明，孟德?tīng)栠z傳學(xué)和分子生物學(xué)這兩個(gè)領(lǐng)域是對(duì)一個(gè)整合的遺傳機(jī)制時(shí)間序列不同時(shí)期的研究，減數(shù)分裂這樣的染色體機(jī)制并沒(méi)有被歸并到分子生物學(xué)或被分子生物學(xué)所替代，而是被整合到先前或其后的分子機(jī)制中。“分子DNA機(jī)制填充了孟德?tīng)?細(xì)胞學(xué)技術(shù)未闡明的黑箱。遺傳學(xué)的進(jìn)步不在于還原或替代，而在于發(fā)現(xiàn)了新機(jī)制并把它們整合進(jìn)遺傳機(jī)制的時(shí)間序列?！盵11]

達(dá)爾丹等人強(qiáng)調(diào)的是機(jī)制整合。但是，在科學(xué)統(tǒng)一的進(jìn)程中并不僅僅只有機(jī)制整合。奧莫利近來(lái)明確區(qū)分了三種不同的整合：數(shù)據(jù)整合、方法論整合以及解釋的整合。數(shù)據(jù)整合是對(duì)大量的分子生物學(xué)以及其他生物學(xué)數(shù)據(jù)的搜集、建立數(shù)據(jù)庫(kù)、精確數(shù)據(jù)量化和標(biāo)準(zhǔn)化，從而設(shè)計(jì)出能夠適合對(duì)新問(wèn)題再分析和以新方法合成新數(shù)據(jù)的用戶界面；方法論整合包括為解決某個(gè)具體問(wèn)題指示一系列方法(以便明確解決問(wèn)題的維度)，這些方法結(jié)合起來(lái)使用可以解決單一方法所不能解決的問(wèn)題；解釋的整合是指以往沒(méi)有聯(lián)系的理論的綜合，把解釋和預(yù)見(jiàn)模型從一個(gè)研究域?qū)氲搅硪粋€(gè)研究域[12]。達(dá)爾丹的機(jī)制整合應(yīng)當(dāng)屬于奧莫利的解釋整合。

1993年，貝克特爾討論了二戰(zhàn)時(shí)期細(xì)胞生物學(xué)對(duì)細(xì)胞學(xué)和生物化學(xué)的整合。在貝克特爾看來(lái)，細(xì)胞生物學(xué)整合了當(dāng)時(shí)的細(xì)胞分級(jí)分離技術(shù)和電子顯微鏡技術(shù)，這兩項(xiàng)技術(shù)分別屬于生物化學(xué)和細(xì)胞學(xué)領(lǐng)域的核心技術(shù)；這種學(xué)科整合還體現(xiàn)為理論在科學(xué)家和科學(xué)體制中的具體化?？茖W(xué)知識(shí)的生產(chǎn)不是以物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)等這樣的大領(lǐng)域?yàn)檫\(yùn)作單位的，最具體的生產(chǎn)單位通常是實(shí)驗(yàn)室，而實(shí)驗(yàn)室又經(jīng)常是跨學(xué)科的，實(shí)驗(yàn)室的工作要圍繞一個(gè)核心問(wèn)題來(lái)展開(kāi)。核心問(wèn)題的解決經(jīng)常需要其他學(xué)科的信息和技術(shù)，這導(dǎo)致科學(xué)家在其他學(xué)科尋求工具和信息，或與其他學(xué)科的科學(xué)家合作。也有這種情況，掌握了本學(xué)科知識(shí)和工具的科學(xué)家把這些知識(shí)和工具運(yùn)用于其他學(xué)科。無(wú)論是哪一種情況，都為新學(xué)科的產(chǎn)生創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。細(xì)胞生物學(xué)正是這種知識(shí)和技術(shù)移植的產(chǎn)物。

按照貝克特爾的分析，在成為細(xì)胞生物學(xué)的重要方法之前，相應(yīng)的生物化學(xué)技術(shù)和經(jīng)典細(xì)胞學(xué)技術(shù)都經(jīng)過(guò)了一個(gè)改進(jìn)和不斷精密化的過(guò)程。早在19世紀(jì)末，生物化學(xué)研究就利用了萃取細(xì)胞可溶物的技術(shù)，也就是先打碎細(xì)胞，再用相應(yīng)的溶劑來(lái)萃取可溶物，進(jìn)而通過(guò)化學(xué)分析來(lái)確定這些萃取物的化學(xué)成分。這種方法在發(fā)酵研究中很成功。畢希納1897年證明脫細(xì)胞的萃取物(酵母汁)保持了催化發(fā)酵的作用，而三十年后的生化學(xué)家已經(jīng)繪制出發(fā)酵反應(yīng)的基本過(guò)程。但由于這個(gè)過(guò)程破壞了細(xì)胞結(jié)構(gòu)，因而不能確定各種反應(yīng)在細(xì)胞的何種位置進(jìn)行，也不能確定細(xì)胞的物理組織對(duì)整個(gè)過(guò)程有什么作用。細(xì)胞分級(jí)分離技術(shù)對(duì)此有重要的補(bǔ)充。細(xì)胞分級(jí)分離就是按照細(xì)胞成分的比重，用離心機(jī)分離細(xì)胞的不同成分。最早使用分級(jí)分離技術(shù)取得重要成果的是本斯利等人在1930年代的工作，他們成功地分離出了線粒體。在1940年代，克勞德又進(jìn)一步發(fā)展了這項(xiàng)技術(shù)，把打碎的細(xì)胞分離為4層：細(xì)胞核、線粒體、微粒體和上清液。借助細(xì)胞分級(jí)分離技術(shù)，傳統(tǒng)的細(xì)胞學(xué)能夠分辨出不同細(xì)胞器或細(xì)胞不同部分的物質(zhì)組成。但是，這種生物化學(xué)技術(shù)要把細(xì)胞打碎，而細(xì)胞器的形態(tài)學(xué)研究必須在保留細(xì)胞完整結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上才是可信的。這就需要一種保留細(xì)胞完整結(jié)構(gòu)的研究手段，而電子顯微鏡的出現(xiàn)滿足了這種需要。

1940年之前的細(xì)胞學(xué)研究主要使用光學(xué)顯微鏡和染色技術(shù)?？梢?jiàn)光的波長(zhǎng)將限制分辨率，而電子的波長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于可見(jiàn)光的，這使人們有了電子顯微鏡的設(shè)想。1930年代，在物理學(xué)、化學(xué)和工程中電子顯微鏡有了最初的發(fā)展。但直到1942年，生物學(xué)家才開(kāi)始使用電子顯微鏡，這就是安德森借助電子顯微鏡觀察病毒的工作。用電子顯微鏡觀察亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的工作開(kāi)始于1944-1945年，分別是由施密特和克勞德作出的。

電子顯微鏡和細(xì)胞分級(jí)分離技術(shù)是相互補(bǔ)充的。電子顯微鏡確定了亞細(xì)胞成分的性質(zhì)，分級(jí)分離技術(shù)確定了化學(xué)功能。這兩項(xiàng)技術(shù)不僅像橋一樣連接了傳統(tǒng)的生物化學(xué)和細(xì)胞學(xué)，也成為細(xì)胞生物學(xué)誕生的前提。細(xì)胞生物學(xué)依賴這些技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)細(xì)胞的整體、亞顯微、分子等三個(gè)層次的動(dòng)態(tài)研究， 獲得了細(xì)胞和細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)和功能、細(xì)胞的生活史和各種生命活動(dòng)規(guī)律的知識(shí)，成了生物學(xué)中最具活力的研究領(lǐng)域之一。細(xì)胞生物學(xué)中有關(guān)輔酶A和三羧酸循環(huán)等一系列發(fā)現(xiàn)贏得了諾貝爾醫(yī)學(xué)生理學(xué)獎(jiǎng)，就說(shuō)明了這種活力。

貝克特爾還指出，細(xì)胞生物學(xué)成為一個(gè)活力持久的學(xué)科而不僅僅是臨時(shí)的研究域，不僅需要有新工具以及運(yùn)用新工具獲得新知識(shí)，還需要有新體制為細(xì)胞生物學(xué)提供穩(wěn)定的工作環(huán)境[13]。貝克特爾例舉了1950年代創(chuàng)立的細(xì)胞生物學(xué)的專業(yè)期刊，如1950年代創(chuàng)刊的“實(shí)驗(yàn)細(xì)胞研究”、1952年創(chuàng)刊的“國(guó)際細(xì)胞學(xué)評(píng)論”、1953年創(chuàng)刊的“組織化學(xué)與細(xì)胞化學(xué)研究”、1955年創(chuàng)刊的“生物物理與生物化學(xué)細(xì)胞學(xué)”，等等；他還談到了這個(gè)時(shí)期成立的相關(guān)專業(yè)組織，如組織培養(yǎng)學(xué)會(huì)、普通生理學(xué)學(xué)會(huì)、NIH的細(xì)胞生物學(xué)研究分會(huì)等。這些專業(yè)組織也為整合相關(guān)知識(shí)提供了必要條件。

四、生物學(xué)統(tǒng)一的意義

按照理論還原模式來(lái)理解科學(xué)統(tǒng)一，讓我們產(chǎn)生了這樣的幻覺(jué)：統(tǒng)一是發(fā)生在學(xué)科之間的，一定體現(xiàn)為學(xué)科的歸并?？墒?，在關(guān)于整合的討論中所看到的是學(xué)科分化。達(dá)爾丹的跨域理論沒(méi)有取消被它整合的學(xué)科，而貝克特爾的學(xué)科整合其結(jié)果是形成了新學(xué)科甚至是新的交叉學(xué)科群。在統(tǒng)一的名義下，我們看到的卻是學(xué)科的分化。生物學(xué)的學(xué)科分化就非常典型。生物學(xué)家從事的是整合和統(tǒng)一事業(yè)，而科學(xué)的實(shí)際歷史卻更多地顯示了學(xué)科分化的事實(shí)。這種矛盾是怎樣形成的？回答了這個(gè)問(wèn)題，也就明確了生物學(xué)統(tǒng)一的意義。

這首先源于學(xué)科(discipline)的形成并不僅僅是由于科學(xué)本身的問(wèn)題，其中有復(fù)雜的社會(huì)因素。在很大程度上，學(xué)科劃分所體現(xiàn)的是科學(xué)的社會(huì)建制，由人們所處時(shí)代的價(jià)值取向來(lái)決定。人們對(duì)自然的認(rèn)識(shí)水平與如何劃分學(xué)科之間，并沒(méi)有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。學(xué)科劃分也許是人們的習(xí)慣所致，也許是從管理的方便這種實(shí)用目的來(lái)考慮的，甚至也有可能是政治和經(jīng)濟(jì)制度決定的。不可能對(duì)學(xué)科給出普遍適用的定義，把哪些研究歸于物理學(xué)或者生物學(xué)，這主要取決于定義者的考慮。無(wú)論把生物化學(xué)當(dāng)作細(xì)胞生物學(xué)內(nèi)的子學(xué)科還是當(dāng)作與細(xì)胞生物學(xué)級(jí)別相同的學(xué)科，都不會(huì)改變生物化學(xué)知識(shí)本身，氧化磷酸化、三羧酸循環(huán)等機(jī)制不會(huì)因此被改變。一些科學(xué)社會(huì)學(xué)家依據(jù)學(xué)科劃分的這種社會(huì)特征得出了令人沮喪的相對(duì)主義結(jié)論，以為知識(shí)本身也是社會(huì)協(xié)商的結(jié)果，在很大程度上是因?yàn)樗麄兙桶芽茖W(xué)知識(shí)本身與學(xué)科劃分相提并論了。

為了避免“學(xué)科”這個(gè)概念給我們帶來(lái)的誤解，一些學(xué)者盡量避免使用“學(xué)科”這個(gè)詞，而用域(domain)、領(lǐng)域或場(chǎng)(field)等來(lái)代替。夏佩爾使用了域的概念，并把它定義為由各個(gè)信息項(xiàng)(item of information)結(jié)合而成的信息群(body of information)。這種信息群具有以下特征：“(1)這種結(jié)合是以各項(xiàng)之間的某些關(guān)系為基礎(chǔ)的。(2)這樣連接起來(lái)的信息群存在某種問(wèn)題。(3)這個(gè)問(wèn)題是一個(gè)重要的問(wèn)題。(4)科學(xué)研究這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)‘時(shí)機(jī)成熟’?！盵14](P306)在夏佩爾看來(lái)，把一個(gè)信息群作為一個(gè)域，這本身就是對(duì)更深層的統(tǒng)一性的猜想，是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)上可錯(cuò)的假說(shuō)。同時(shí)，一個(gè)項(xiàng)的確定也要依據(jù)一個(gè)科學(xué)理論或假說(shuō)。既然域的定義本身就是一個(gè)科學(xué)假說(shuō)，那么，域就排除了學(xué)科所具有的社會(huì)學(xué)意義。

達(dá)爾丹和茅爾在1977年的經(jīng)典論文中也做了類似的工作，他們用領(lǐng)域(field)替了學(xué)科?！白鳛榭茖W(xué)一個(gè)區(qū)域的領(lǐng)域由以下要素組成：一個(gè)核心問(wèn)題，被看作是與該問(wèn)題相關(guān)的作為事實(shí)的項(xiàng)所構(gòu)成的域，一般解釋性因子和作為如何解決該問(wèn)題預(yù)期的目標(biāo)，技術(shù)與方法，有時(shí)還有有關(guān)這個(gè)問(wèn)題的概念、規(guī)律和理論以及要實(shí)現(xiàn)的解釋目標(biāo)。一個(gè)領(lǐng)域的典型要素經(jīng)常伴有一個(gè)特殊的詞匯。當(dāng)然，我們還可以嘗試把制度的和社會(huì)學(xué)的因子與領(lǐng)域要素聯(lián)系起來(lái)，但這種闡釋不能服務(wù)于我們的目的。我們感興趣的是概念的而不是社會(huì)學(xué)的改變。所以，領(lǐng)域的要素是觀念的而不是社會(huì)學(xué)的，是哲學(xué)家而不是社會(huì)學(xué)家所感興趣的。”[15]顯然，達(dá)爾丹和茅爾比夏佩爾更明確地說(shuō)出了避免學(xué)科概念的理由。不僅如此，他們還避免使用“理論”這個(gè)詞，這是因?yàn)椋瑢?duì)理論之間邏輯演繹關(guān)系的追求掩蓋了領(lǐng)域之間關(guān)系的豐富性，以至完全忽略了跨域理論的存在。所以，科學(xué)統(tǒng)一既要超越理論之間的還原關(guān)系，也不能被定義為學(xué)科的歸并，而應(yīng)當(dāng)被理解成不同研究域之間的關(guān)系，而研究域的核心要素是科學(xué)問(wèn)題。

所謂統(tǒng)一(unity)，其意義并不局限于合而為一或建立起邏輯演繹關(guān)系，還應(yīng)包括科學(xué)問(wèn)題所涉及到的自然界各種性質(zhì)之間的構(gòu)成關(guān)系和因果(即使是概率因果)關(guān)系的發(fā)現(xiàn)。整合、綜合、共存(symbiosis)、協(xié)同(co-operation)、趨同(convergence)等用語(yǔ)都反映了統(tǒng)一的某種意義。因此，發(fā)現(xiàn)這樣一種聯(lián)系，進(jìn)而形成新的科學(xué)問(wèn)題，并不一定意味著研究域的合并，很多時(shí)候也體現(xiàn)為建立新的研究域或我們常說(shuō)的學(xué)科分化。這種學(xué)科或研究領(lǐng)域的分化，從另一個(gè)角度反映了統(tǒng)一。分子生物學(xué)的核心問(wèn)題雖然來(lái)自染色體、基因與核酸分子之間關(guān)系的發(fā)現(xiàn)，但僅僅從分子層面不能完全解釋分離、交叉、連鎖和獨(dú)立分配等現(xiàn)象，分子生物學(xué)并沒(méi)有完全取代孟德?tīng)栠z傳學(xué)，而是作為一個(gè)新的研究域存在的?；谶@些，科學(xué)統(tǒng)一與學(xué)科分化同時(shí)存在的科學(xué)史事實(shí)就能夠被理解了。

需要回答的另一個(gè)問(wèn)題是：為什么研究域的整合或統(tǒng)一具有促進(jìn)生物學(xué)進(jìn)步的作用？這首先是因?yàn)榻⒁粋€(gè)研究域本身就是科學(xué)的題中應(yīng)有之義。用夏佩爾的話來(lái)說(shuō)就是：“把一個(gè)信息群視為一個(gè)域時(shí)所涉及的對(duì)更進(jìn)一步或更深層的統(tǒng)一性的猜測(cè)，本身是一種可能會(huì)被證明本來(lái)就是錯(cuò)誤的假說(shuō)。換句話說(shuō)，一個(gè)信息群構(gòu)成一個(gè)域，這本身就是一種可能最終被否定的假說(shuō)。”[14](P308)更為重要的是，科學(xué)問(wèn)題往往不是針對(duì)一個(gè)孤立的事實(shí)而產(chǎn)生的，各種事實(shí)之間的關(guān)系才產(chǎn)生科學(xué)問(wèn)題。就生物學(xué)來(lái)說(shuō)，要研究任何一種生命現(xiàn)象都要涉及其他的生命現(xiàn)象，因?yàn)樯锸亲鳛檎w存在的。不同研究域之間的聯(lián)系被揭示出來(lái)，意味著發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)象、性質(zhì)或過(guò)程之間的新的關(guān)系，當(dāng)然也就增進(jìn)了知識(shí)或達(dá)成了科學(xué)知識(shí)的進(jìn)步。追求科學(xué)統(tǒng)一性的合理性就在于此。

一些反對(duì)科學(xué)統(tǒng)一的學(xué)者，采取了反還原論的論證策略。杜普雷就把科學(xué)統(tǒng)一與科學(xué)的最終目標(biāo)和理論還原聯(lián)系在一起?！霸从诳茖W(xué)將匯聚于最終真理這一觀念的追求，其實(shí)是就是科學(xué)不斷被統(tǒng)一的過(guò)程。這種統(tǒng)一被設(shè)想為通過(guò)把各種科學(xué)最終還原為研究結(jié)構(gòu)成分的基本科學(xué)；由于這一過(guò)程是及物的，其結(jié)果就是當(dāng)這個(gè)過(guò)程完結(jié)時(shí)，所有科學(xué)就都被還原成基本粒子物理學(xué)?！盵16]杜普雷對(duì)科學(xué)統(tǒng)一的這個(gè)理解在很大程度上是漫畫(huà)化的，并不代表科學(xué)家在科學(xué)實(shí)踐中對(duì)科學(xué)統(tǒng)一策略的應(yīng)用。上述對(duì)海兔短期記憶機(jī)制的案例分析表明，坎德?tīng)柊蜒逅剡@種第二信使與縮鰓反應(yīng)的增強(qiáng)聯(lián)系起來(lái)，就在離子、電子的水平上對(duì)海兔神經(jīng)生理活動(dòng)給予了解釋，但不存在把神經(jīng)生理學(xué)劃歸為化學(xué)或物理學(xué)的問(wèn)題，也不存在終極解釋問(wèn)題。科學(xué)統(tǒng)一作為工作假說(shuō)對(duì)于科學(xué)實(shí)踐的啟發(fā)意義在于它告訴我們，尋找各種現(xiàn)象之間的聯(lián)系是取得知識(shí)的基本途徑，而不在于對(duì)終極真理的假定。這里的統(tǒng)一不是歸為單一，而是聯(lián)系的普遍性。

多元論(多元實(shí)在論、方法論多元論)是反統(tǒng)一論者論證科學(xué)非統(tǒng)一性的又一重要途徑。多元論有多種形式，如相對(duì)主義(relativism)、與境主義(contextualism)以及視角主義(perspectivalism)等。但不管哪一種多元論，在主張科學(xué)非統(tǒng)一性方面都強(qiáng)調(diào)認(rèn)識(shí)的個(gè)體特征。由于社會(huì)背景不同，即使對(duì)同一種現(xiàn)象每個(gè)人的科學(xué)興趣、認(rèn)識(shí)方法以及語(yǔ)言表述也可能是不同的。基于這類理由所形成的科學(xué)非統(tǒng)一觀念，如果是像相對(duì)主義那樣強(qiáng)調(diào)真理的相對(duì)性，那就與科學(xué)的實(shí)踐相對(duì)立，因?yàn)榭茖W(xué)知識(shí)體系包含的任何矛盾都是科學(xué)家所不能容忍的。如果科學(xué)的非統(tǒng)一性只是意味著特殊科學(xué)的自主性，那對(duì)科學(xué)實(shí)踐也沒(méi)有什么的啟發(fā)性價(jià)值，因?yàn)榭茖W(xué)解釋總是用一些事實(shí)說(shuō)明另一些事實(shí)，也就是要找到各種現(xiàn)象之間的聯(lián)系。科學(xué)統(tǒng)一作為工作假說(shuō)的啟發(fā)性就在于預(yù)設(shè)了這種聯(lián)系。因此，對(duì)科學(xué)非統(tǒng)一性的追求，完全背離了科學(xué)實(shí)踐的宗旨。

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Reduction, Integration, and New Strategy for Biological Unification

DONGGuo-an

(SchoolofPhilosophy,SouthChinaNormalUniversity,Guangzhou,Guangdong510006,China)

The problem on scientific unification has long been an issue focus in the philosophy of science. The philosophical movement of denying scientific unification has not changed biologists' effort to adhere biological unification. Schaffner's researches show that theoretical reduction plays an important evocative role in biological practice. Darden and others have indicated that there are some unified strategies without reduction. It is a fact in biological history that a variety of unified strategies has been promoting biological developments, but the ideal about disunity of science is not the main way of biological practice.

scientific unification; integration; reduction; scientific dis-unification

2016-08-13基金項(xiàng)目：國(guó)家社科基金重大項(xiàng)目資助(14ZDB171)作者簡(jiǎn)介：董國(guó)安(1958-)，男，黑龍江湯原人，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事科學(xué)哲學(xué)和生物學(xué)哲學(xué)研究。

第31卷第5期2016年9月長(zhǎng)沙理工大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版)JOURNALOFCHANGSHAUNIVERSITYOFSCIENCE&TECHNOLOGY(SOCIALSCIENCE)Vol．31No．5Sept．2016

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A

1672-934X(2016)05-0005-011

10.16573/j.cnki.1672-934x.2016.05.001