還原主義

還原主義

還原主義是相對整體主義來說的。其主要用于文學和哲學領域。還原主義(Reductionism)和整體主義(Holism)是研究復雜系統的兩種相對的基本思想:還原主義將高層次還原為低層次、將整體還原為各組分加以研究,而整體主義則強調研究高層次本身和整體的重要性。由于生物體是最為復雜的系統,還原主義和整體主義在生物學史上的對抗最為強烈。現代還原主義和現代整體主義並不象它們的前身那樣針鋒相對,而有許多相同之處。

  • 中文名稱
    還原主義
  • 外文名稱
    Reductionism
  • 應    用
    文學和哲學領域
  • 相    對

還原主義的陣營,在每一個歷史時期,都是比較單純的,在歷史上的表現形式有:(樸素)原子主義、機械主義和物理主義。現代還原主義的基本信條是:用物理、化學作用和自然選擇足以解釋一切生命現象。具體地說,是用物理、化學作用解釋功能性的生命現象,而對歷史性生命現象也即生物進化的解釋,則除了物理、化學作用(基因漂移、基因組自組織等)之外,還需要加入自然選擇的因素。

整體主義雖然遲至二十世紀二十年代才由史末資(J.C. Smuts)正式提出(Smuts 1926),但歷史上各種反還原主義的思潮都可歸入這一陣營,包括:泛靈論、目的論、神創論、活力主義、拉馬克主義、米丘林-李森科主義等。這些思潮都已在生物學界失去了市場,隻在生物學界之外還有信徒。由于整體主義向來就是以反還原主義的面目出現的,至今仍然有各種各樣的表現形式,並無一個統一的陣營。其中,有非科學的,例如傳統中醫理論;有反科學的,例如“科學神創論”、智慧型設計論(二者都是神創論的現代形式);有偽科學的,例如中國的“人體科學”、“生物全息律”;有接近信仰的,例如蓋婭假說;也有屬于科學思想的,例如邁爾(E.Mayr)、古爾德(S.J.Gould)所主張的機體論。在此我們隻討論屬于科學的整體主義,並稱之為現代整體主義。

盡管兩派人馬在論戰時,傾向于歪曲、醜化對方的觀點,而事實上,兩派的相同點遠多于不同點,界限已變得相當模糊。這些相同點,有的原屬還原主義而被整體主義採用,有的原屬整體主義而被還原主義採用,可以說,是兩派長期對抗之後所達成的一定程度的融合。這些融合包括:

一、否定目的論。現代整體主義已拋棄了早期整體主義的目的論色彩,不再認為冥冥之中有一種目的引導著生物進化、發育。對生命現象的看法,雙方都是徹底的唯物主義和自然主義。

二、構成性還原主義(Constitutive Reductionism)。這是邁爾提出的一個概念(Mayr 1982)。它認為生物的物質組成與非生物完全相同,生命現象不違背物理、化學原理,也不存在隻在生物體起作用的特殊的物理定律。現代整體主義已拋棄早期整體主義的活力主義性質,而承認構成性還原主義。

三、整體、動態觀念。現在兩派都強調研究各組分之間的動態關系,避免將組分孤立地、靜止地看待。值得指出的是,將以整體性為原則的系統論等同于整體主義是錯誤的。被歸入系統科學的博弈論、非平衡態自組織理論,即都屬于還原主義的。最近生物學博弈論的建立者梅納德·史密斯(J.MaynardSmith)出了一本小冊子(Maynard Smith 1998),嘗試根據進化發育生物學的新成果調和還原主義和整體主義。但他把還原主義等同于控製的,把整體主義等同于動態的,並不恰當。自組織的動態過程可以經由物理、化學原理推導,因此也是還原主義的。進化發育生物學的新成果對還原主義是一個支持。

四、突現(emergence)。認為整體大于各組分的總和,當各組分被有機地組合在一起時,整體表現出新的性質。

還原主義和整體主義的根本分歧,就表現在對突現的理解。根據邁爾的總結,整體主義認為“解釋性還原主義不完善,因為在等級系統中,復雜性較高的層次將突現出新的、事前不能預測的特征。因此,復雜系統必須在每一個層次研究,因為每一個層次都有著較低層次所不具有的性質。”(Mayr1982, p.64)“在一個有結構的系統中,整合程度更高的層次突現出新的性質,而且無法從根據低層次組分的知識加以預測。”(Mayr 1997, p.19)

我們認為,至少在理論上,高層次的新性質是可以根據組分加以預測的。但是,由于生命是非線性的系統,這種預測具有不確定性,因此往往導致了不能預測的假象。這樣的預測,具有以下值得註意的特點:

一、復雜性。由于生物學系統涉及太多的組分的相互作用,難以在實際上做到準確的預測。比如,理論上,蛋白質的一級結構決定著其立體結構,因此,從氨基酸序列可以準確地預測出蛋白質的構型。但是,這種計算超出了現有電腦的能力,因此在實際上,我們隻能通過近似估算和構建基序(motif)的辦法做近似的預測。

二、概率性。生物學的預測往往是指出概率結果。例如,我們可以預測下一胎生男生女的概率相等,但我們無法預測是男是女。註意,這並不是指根據統計結果的“預測”,而是根據自然選擇預測出這樣的統計結果。

三、多解性。非線性偏分方程將產生不確定的解,因此我們無法預測在特定的時間,一個復雜系統的狀態但是我們可以預測,在給定特定的常數後,什麽樣的格式將會發生。科勒特(S.H. Kellert)將此稱為定性預測(qualitative predictions)(Kellert 1993)。

四、環境因素。由于環境因素難以或無法預測,而復雜系統對環境因素極其敏感,導致復雜系統的性質難以或無法預測。但這並不等于復雜系統本身具有無法預測的性質。當環境因素確定時,復雜系統的行為是可以預測的。

五、測不準。在復雜系統中,組分的性質是通過與其他組分的關系而表現出來的。當我們具體分析某個組分時,往往不可避免地會改變了其性質,從而影響了預測的準確性。這是人類認識手段的局限,而不是因為系統本身具有不可預測性。隨著認識手段的改進,預測的準確性也隨著提高。

因此,跟對簡單系統的預測不同,對復雜系統的預測,往往隻是指出可能性,具有不確定性、概率性、偶然性、多解的性質。也不隻是生命系統才如此,對復雜的物理系統,例如氣象的預測,也具有類似的特點。隻不過,“合理的未必存在”的現象在生物界表現得特別突出。但是,難以預測並不是不可預測。有時候,對復雜系統預測能達到令人驚嘆的準確程度,比如在進化論史上,漢密爾頓(W.D. Hamilton)對“局部交配競爭”的情況下雌雄比例的預測(Hamilton 1967; Werren 1980; Herre 1985),亞歷山大(R. D. Alexander)對真社會性哺乳動物的預測(Braude 1997),都是這樣的例子。

斷言復雜系統的突現性質不可預測,必然反對科學傳統上對“理論預測-檢驗”的研究方法的重視,反對探求普遍規律,轉而強調對特定現象的描述和對歷史過程做倒敘的較為初級的研究方法。邁爾聲稱,在生物學中,特別是在進化生物學中,解釋一般與歷史性敘述有關(Mayr 1982)。杜布贊斯基的傳人列萬廷(R.C. Lewontin)認為生物學的研究和知識大部分由敘述性陳述構成(Lewontin 1991)。古爾德則幹脆說,由于進化事件是由一連串無法重復、不可預測的偶然鏈環組成的,因此除了用倒敘法加以重建,別無其他可能(Gould 1989)。在此之前,一些歷史學家為了讓歷史學也成為科學,強調歷史性敘述也是一種重要的科學方法。現在,他們的意見在這些整體主義的進化生物學家當中得到了回應。當邁爾說道:“在物理學和進化生物學--二者都是科學的分支--之間,要比進化生物學(科學之一種)和歷史學(人文學之一種)之間有更多的不同。”(Mayr 1997, p.37),他的用意固然是要反對以物理學為基礎的科學哲學對生物學的偏見,強調科學各分支的多樣性,但是將歷史學拉為同盟軍,卻冒著將進化生物學歸入人文學的危險。如果生物學,特別是進化生物學,象歷史學那樣以敘述為主,那麽我們又如何能樹立生物學研究的客觀標準?

進化生物學固然研究的是歷史過程,但是就象同樣是研究歷史過程的宇宙學、天文學和地質學等物理科學,它依據的是客觀的事實和邏輯推論,而不是象歷史學那樣,很大程度上隻是主觀的陳述。在科學研究中,對表面現象的描述和對歷史過程的敘述,隻是在研究條件不成熟時,不得已的初步結果,並不意味著應該放棄尋求更本質的因素和更一般的規律。生物學的發展已一再證明,斷言隻能做現象描述和歷史性敘述,是過于草率的。當古爾德和埃德裏吉(N.Eldredge)在七十年代在邁爾的新種生成學說的基礎上提出“間斷平衡”理論時,他們顯然認為這隻是在對平穩-躍變的台階式的進化過程做歷史性陳述,但是在現在,復雜系統的自組織方法可以預測這種現象(Kauffman 1993),分子生物學對生物發育的研究也為這種進化現象提供了可能的分子機製。

當邁爾把對生物的功能性和歷史性的研究截然分開,承認功能現象通常用實驗、還原的方法研究,而進化現象則主要用歷史性敘述的方法研究時(Mayr 1982; 1997),他當初沒有預見到、到現在也忽視了十幾年來分子分類學、分子古生物學和進化發育生物學的創立和發展,已使得實驗方法成為進化生物學的最重要的方法。邁爾由于擔心生物學被物理學兼並,而對分子生物學抱著敵意,宣布進化生物學脫離分子生物學而“自主”,乃至認為分子還原法將會對進化生物學的進一步發展起誤導和削弱作用(Mayr 1985; 1988)。這種擔心,完全是多餘的。分子生物學已與進化生物學緊密結合在一起,解決了種系發生樹的客觀標準、發育與進化的關系等重大難題,為進化生物學提供了強大的工具和增添了無比豐富的內容。

我想說明的是還原主義做為一種科學基本思想的充分性:還原是一種完善的研究方法,研究各組分的關系足以推導、解釋整體的性質。但這並不是說還原主義總是必要的。由于研究的側重點不同,也由于還原的實際困難,對生物學的研究,可以也應該在不同的層次、從不同的方面進行。我並不同意某位獲得諾貝爾獎的著名生物化學家所說:“生物學隻有一種,就是分子生物學。”(Mayr 1982, p.65)分子生物學已為其他生物學分支提供了重要的研究工具,也已取代了某些傳統的生物學(比如研究基因傳遞的經典遺傳學事實上已被分子遺傳學取代,所謂“孟德爾遺傳定律”已失去了其“定律”地位,成為對遺傳現象的不準確的表面描述),但是大部分的生物學分支都還會繼續存在,沒必要、實際上也不可能被徹底還原到分子水準。

我也不同意所謂“學說性還原主義”,認為一切科學歸根結底都將被還原為物理學。化學已在很大程度上被還原成了物理學,從前通過實驗發現的“化學定理”現在大都可以從物理定律推導出來。但是生物學不可能被還原成物理學,這不僅僅是因為生物學系統的復雜性,更重要的,是生物學具有無法從物理定律推導的原理:自然選擇。個別的學者主張自然選擇隻是為熵耗散提供附加的途徑,是一個能夠自我復製的復雜系統在趨向最大的熵產出狀態時,自組織的結果(Swenson 1995)。這種解釋,可以說明物理選擇(“穩定者生存”),卻無法說明化學選擇(“高效者生存”),更無法說明自然選擇(“適者生存”,適者不一定就是穩定者、高效者)。我基本同意最早研究生物學系統的自組織現象的考夫曼(S.A.Kauffman)的觀點,自然選擇是限製自組織的獨立因素(Kauffman 1993)。但是考夫曼顯然更重視自組織的作用,而我認為,在生物學系統中自然選擇是更加重要的:自組織,隻是為自然選擇提供材料,其適應性的結果,仍然要由自然選擇決定。隻要自然選擇是不可還原的,生物學就不可能被徹底還原成物理學。

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