论物理学对生物学的规范作用

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1、论物理学对生物学的规范作用【内容提要】还原论与反还原论是生物学与物理学关系的两个长期纷争的对立面，这种对立逐渐地趋向了一致性。本文阐述了两者的分歧，分析了它们共同的哲学基础，提出具有更大解释能力的“规范论”，并简述了它的特点、层次。【关键词】还原论/反还原论/规范【正文】据说，分子生物学是物理学为生物学提供确定性基础这一热情所导致的辉煌成果，而这一成果构成了生物学发展的还原主义的路线。执行这一路线，生物学将还原为物理学的一个具体分支学科，诚如伏肯斯坦所言：“毫无疑问，在过去几十年内，已开始向这样一个目标迈进，即把整个生物系统当作物理学研究的一个具体对象。……生物物理学并不是作为

2、一门特殊的独立的科学而存在，只有一种统一的物理学。”〔1〕还原论路线对于整个科学的统一或许令人欢欣鼓舞，但对生物学的独立却是灾难性的，因此，争论是旷日持久的。现在很少会有人持有伏肯斯坦的盲目乐观，还原论纲领在现代科学的研究中正在不断地被弱化。除了还原论路线，生物学中还有一条沿着复杂性方向将生物学数学化的路线，这就是生物学的整体主义路线，不过这一路线花明柳暗，曾经沧海难为水。不管是还原论路线还是整体论路线，它们都或多或少地受到了物理学的影响，这就是我们所称的物理学对生物学的规范作用。　　　　一、现代科学中的还原论还原论纲领在现代科学研究中的确立有着其深刻的哲学根源。在早期古希腊自

3、然哲学中存在着两大传统：一是由泰勒斯开创的实体论构成主义研究纲领，另者是毕达哥拉斯开创的结构论形式主义研究纲领。〔2〕前者认为万物源于水，这实际上就是承诺万物从本体上可以还原为水，而后者则把数当作世界的本原。现代物理学是这两种思想的完美结合，不过后者的本体论意义已被掏空，被当作前者的方法和工具，现代物理学正是这样而把世界还原为几种基本粒子和自然力的。数学化是物理学还原赖以成功的方法基础，即首先将质还原为量，然后追寻量之间的逻辑联系，现代物理学正沿着这一路线朝终点冲刺，试图将粒子数学地还原为场。〔3〕内格尔给出了严格还原论两个充分的同时又是必要的条件，这就是可派生性条件和可联结性

4、条件。可派生性条件要求被还原的科学分支的法则和理论可以作为逻辑的结果而从某种其他科学分支的法则和理论派生（推导）出来。可联结性条件要求用作为还原终极的那个科学分支的语言来重新定义被还原的科学的鉴别性术语。显然，在这两个条件中，第一个是原则性的，而第二个则是非原则性的，是为了分析这两个科学分支的理论之间的逻辑联结而重新定义时才需要的。不难看出，内格尔的两个条件只是从逻辑上和语词上说明还原论的，这种还原论并没有达到泰勒斯的本体还原思想，带有浓厚的方法论或认识论色彩，可称之为认识论还原论。但实际上，物理学中的还原有着深刻的本体论意味，将粒子这种实体还原为场这样一种实在，已不仅仅是数学

5、上或逻辑上的还原，而是本体演化上的还原。由此，现代还原论有了两个基础即自然的外在化和自然的数学化〔4〕，认识论还原建立在自然的数学化层次之上，而本体还原则须建立在自然的外在化层次之上。自然外在化是自然数学化的形而上基础，自然外在化将人与自然分离，自然本体独立于人的认知而存在，这样自然本体可以被宣称为客观地数学化并可研究它们之间数学的或逻辑的关系、或者更为深刻的本体演化上的关系，从而使逻辑还原和本体还原成为可能。本体还原在认识论领域的表现使还原论呈现出实在论的倾向。EPR关联中的两条著名的判据集中地体现了还原论的意味。这两条判据是①实在性判据：仅录物理理论中的每一个量值才是实在的

6、；②完备性判据：仅当物理实在的每一个要素在物理学理论中均有对应量时，这个理论才是完备的。〔5〕在这两条原则性的判据指引下，EPR试图将量子论的统计解释还原为因果解释，玻尔通过拒绝实在性判据而拒绝这种还原。这两条判据是内格尔第一条件的更为精致的表述。EPR判据可以替换为生物学还原为物理学的两个条件，①可还原性条件：仅当生物学理论的要素对应了物理实在的要素时，生物学才是可还原的；②完全性条件：仅当生物实在的每一要素在物理学理论中均有对应要素时，生物学还原才是完全的。这样，一个生物学理论的要素与物理实在达到了一一对应，生物学被彻底地还原为物理学，据说分子生物学正是通过发现DNA这种物

7、理实在的结构而将遗传的“中心法则”还原为物理学的。基因为DNA上特定的片段所取代，“中心法则”中的信息学术语如复制、转录、转译可以用物理—化学的语言如DNA解旋酶、拓扑异构酶、聚合酶、连接酶、RNA聚合酶、转肽酶和催化等术语重新表述。还原论在生物学中的“全面胜利”历经了沧桑，由近代到现代经历了机械还原、力学还原和物理—化学还原。在近代早期，将人体与机械的类比极为盛行，达·芬奇用静力学观点解释了骨骼的杠杆作用，这就是机械还原论；当塞尔维特用流体力学的观点解释血液循环时，力学还原论已经萌芽，但仍