生物学解释的限度 4页

　　生物学解释的限度【正文】C.G.亨佩尔说：“科学说明，尤其是理论说明的目标并不是要达到这种直觉的高度主观的理解，而是要达到一种客观的见解，这种见解之获得要通过系统化的统一，通过把现象表明为是某种公共底层结构及过程的表现形式，而这些结构及过程则遵从着特定的可检验的基本原理。”〔1〕这里的“底层”是个相对概念，对一些现象就可以称为“底层”的结构及过程，对另一些现象就可能算不上底层。所以，作为“系统化的统一”的科学解释，必定是一个不断地探求更深刻的“公共底层结构及过程”的活动。在生物学中，这种活动不能无限制地深入下去，至少目前不得不停留在某种深度的“底层”上。这就是生物学解释的限度。认识到这种限制，就可以比较容易地理解生物学解释的特点，进而为探索生物学理论的建构途径提供必要的基础。本文的讨论内容有三个方面：①生物学解释的限定因素；②在这些因素影响下，生物学解释所具有的特点；③限制生物学解释目标与生物学进步的关系。　　　　1康德在批判人的认识能力时，企图划定认识的界限，并由此走向了不可知论。指出生物学解释的限度不是要像康德那样去批判认识的能力，因而不能把两种不同的努力混为一谈。简单地说，生物学解释的限度就是现代科学语言在表述复杂的生命现象或过程时可能的形式。影响这种形式的限制因素来自生物学与它所表述内容之间的关系，而不是认识的界限。现在，人类还不能在实验室重复生命起源过程或人工合成生命，所以不能直接提出和回答生命本质的问题。达尔文在《物种起源》的结论部分写道：“要说科学还没有对于生命的本质或起源这个更加高级的问题投射什么光明，这并不是有力的异议。谁能够解释什么是引力的本质呢？”达尔文是正确的，在没有解释生命本质之前，完全可以解释生物进化过程。不过，达尔文的“更加高级的问题”与引力本质这类问题之间有重要的区别。前者作为一个分界，把无机界的规律与生命活动的规律分隔成两个不能相互统一的领域；而后者更象已知和未知的分界，告诉人们关于引力的解释还可能基于更深的“底层结构”。在物理学中，强子内部结构是一个令人困惑的问题。但人们可以预期，只要观察到自由的夸克，就能不太困难地解决夸克如何组成强子的问题。关于生命起源的问题就不是这样。彻底弄清一个细胞的化学组成是完全可能的，而这些化学成分通过什么途径形成细胞的问题可能永远是个秘密。对任何生物学现象的解释都要以此为界限，即，不能单独用物理—\n化学规律来解释生命过程，不能发现支配一切独特生物学事件的普遍定律。起源问题成了生物学解释的一个限度，并不意味着起源问题被排除于现实的生物学研究范围。实际上，关于生命起源研究早已经在进行，而且取得了重要的进展。起源问题成为科学解释的限度，主要是因为已有的科学理论不能描述其中的突现（emergence）过程。既然不能描述从无生命到生命的过程，关于生命的解释就不能统一到物理—化学的“公共底层”上。突现不仅存在于生命起源的过程之中，也广泛地存在于整个自然界的演化过程之中。例如，氢原子和氧原子结合为水分子，突现出了水分子的一些特性。不过，这种突现性质的存在没有阻碍依据水分子结构来解释水分子的其他化学性质，如水分子的极性等。所以，科学解释的这种限度在生物学中表现得更明显。生物学解释的限度也来自生物系统的极端复杂性和变异性。当然，正如迈尔（E.Mayr）所说，“复杂性本身并不是生物系统与非生物系统之间的根本区别”〔2〕。然而，生物系统的复杂程度远远高于非生物系统，以至不可能完全充分地描述一个生物系统。要解释一种生物学现象，就要指出这种现象背后的原因，而这种原因包括了生物系统内部的复杂机制和与环境作用的多重途径。这种解释不能完全排除不确定性，因而也不能进行准确的预见。生物系统的复杂性突出地表现为因果关系的复杂性。一种原因可以对应着一种结果，也可以对应着多种结果；一种结果可以与一种原因相对应，也可以与多种原因相对应。不仅如此，多种原因以复杂的方式对应于多种结果的情况，在生物系统内部以及系统与环境的作用中是相当普遍的。这样，对于一种结果（或现象）的解释就只能采取指出现象产生的概率这种形式。指出概率或可能性的大小，这种解释有时是不能令人满意的。辛普森疑难（Simpson'sparadox）很好地指出了这种困难。简单地说，辛普森疑难是这样一个问题：假定一个群体中的A变量与B变量是正相关的，如果有另一个变量A’在该群体的某一子群中与这两个变量相互作用，这两个量之间的正相关就可能转变为负相关或不相关；如果A与B是负相关的，就可能变成正相关或不相关；如果A与B是不相关的，则可能变成正相关或负相关。总之，正相关、负相关和不相关这三种情况，在上述前提下都是可能的。指出一种概率的解释，不能确定一个生物学事件属于哪种情况。例如，吸烟、晨练与心脏病发病率这三者之间的关系就构成了一个辛普森疑难。吸烟能增加心脏病的发病率，即P（H／S\n）〉P（H）。假如在吸烟者群体中大多数人有晨练的习惯，而晨练又是预防心脏病的有效措施，则可能导致吸烟者群体的心脏病发病率低于不吸烟者群体的情况，即P（H／S）〈P（H）。假如我们不知道晨练这个变量，就会得出鼓励吸烟的结论；假如P（H／S）〉P（H）是另一种变量（例如嗜酒）作用的结果，“吸烟增加心脏病发病率”就是一个我们不能发现其错误的错误结论。实际上，辛普森疑难所涉及到的复杂因果关系在生物学中是很普遍的，　　这使得寻求确定的因果解释变得十分困难。　　卡特怀特（N.Cartpson）在研究进化生物学中解释的特点时提出和回答了一连串的问题：“有没有历史定律？科学检验可以是非预见性的吗？唯一事件能否被解释，或按照科学的方式来考察？什么是历史，究竟有无历史科学？”等等。从这些提问中就可以感觉到，辛普森对科学哲学家总是以物理学作为科学的标准形象的作法有着强烈的不满情绪。他主张，“历史事件是唯一的”，因而不能从中发现规律，“寻找历史规律在原则上是错误的”〔4〕。那么，对历史事件该怎样解释呢？辛普森回答道：“‘怎样来的？’问题是历史科学所特有的和所必需的。回答这个问题就是历史解释”。〔5〕冈奇（T.A.Gondge）和迈尔等人也认为，进化生物学没有规律，只有“叙述性解释”。没有进化（或历史）规律的观点是过于极端的。唯一事件可以有必然的原因，这种必然原因也是可以重复出现的。不过，由这种原因出发却不能预期一个必然的事件。这是解释与预见的不对称性，表明进化解释所受到的限制。如果承认自然选择在生物进化过程中的作用，那么这种作用就是重复出现的；物种灭绝是进化过程中反复出现的事件，尽管恐龙的灭绝只有一次。看来，“唯一事件”还是一个可分析的概念。综上，突现性、复杂性和唯一性等特点均为生物学解释设置了某种界限。尽管这些特性也存在于物理学所研究的领域，但它们对物理学解释的建构没有产生很强的限制作用，至少目前是这样。　　　　2由于上述限制因素的制约，使得生物学解释在目标、途径和形式等方面不同于物理学解释。通过分析生物学解释下面三个相互关联的特点，能够清楚地看到这种差别。生物学不是一个统一的学科。在“生物学”这个统一的名称下面，各分支领域之间只有很弱的联系，很像一个“独联体”\n。我们能够把分子生物学方法运用于进化生物学的研究，却不能把进化论解释还原为分子生物学解释。在生物学中，还原解释面临着无法克服的障碍；而不实现还原解释，就不能在各分支学科之间建立起实质性的联系，从而使各分支学科的理论具有不同程度的自主性。其中，诸如生物化学和生物物理学这样的分支，其实就是物理学和化学。根据这样的研究，不可能建立起关于真正生物学现象（如繁殖、发育、遗传、适应等）的解释性理论。正因如此，迈尔才提出把功能生物学和进化生物学作为“各自独立的两个领域”〔6〕。不用说，在这样两个领域之间实现还原解释，简直是一个神话。不仅如此，把孟德尔遗传学还原为分子遗传学（这是两个关系最紧密的分支）的努力也不成功。　　　　坚定的还原论者斯盖夫耐尔（K.Schaffner）认为，经典遗传学与分子遗传学之间的还原关系依赖于两个基本的还原函数（也就是对应规则），即基因＝f（DNA片断）和基因显性≡DNA片断指导下合成活性酶。然而，这两个函数关系很难成立。先是鲁斯（M.Ruse）指出第一个等式不成立，因为孟德尔基因内部不能发生交换，而DNA片断作为遗传单位其内部可以有交换。接着，赫尔（D.Hull）又指出第二个等式也不成立，因为基因显性与分子机制之间是复杂的多—多关系。由于这种困难，斯盖夫耐尔被迫承认了替代关系（非解释性的），并将他的“一般还原模型”修改为“一般还原—替代模型”〔7〕。在这个新模型中，一方面是纳入了替代关系，另一方面是同时修正还原理论和被还原理论，从而最终实现的还原已不是我们一开始所追求的了。迈尔和阿亚拉（F.J.Ayala）等人还证明，从群体遗传学出发不能解释宏观进化，也即不能把宏观进化理论还原为微观进化理论。生物学中解释的不可还原性是一个很普遍的特点。生物学解释的第二个特点是目标的浅近性，即，不企图建立现象与本质定律之间的严格决定论关系，不要求预见生物学中的唯一事件。纵观整个生物学，几乎找不到一个象万有引力定律那样的说明。许多被称为“定律”的陈述，虽然含有定律样的成分，但却不太明显和集中，有些只能算作“偶然概括”。科普定律（Cope'slapson,G.G.（1964）,ThisViep;a,S.T.（1996）,"Dar",BiologyandPhilosophy11:1－20.[9]达尔文：《物种起源》，周建人等译，商务印书馆，1963年版，1981年重印，第585页。[10]贝尔纳：《实验医学研究导论》，夏康农等译，商务印书馆，1991年，第84～85页。[11]波普尔：《客观知识》，舒炜光等译，上海译文出版社，1987年，第279页。