现代科学中的还原论与整体论

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1、《科学文化评论》第5卷第6期（2008）：学术沙龙现代科学中的还原论与整体论郝刘祥摘要文章试图澄清对还原论和整体论的种种误解。分析表明，尽管还原论纲领确实激励着现代科学的发展，但还原论迄今所取得的成功还是相对有限的；还原论与整体论并不构成对立面，现代科学既不完全支持整体论，也不完全排斥整体论。关键词还原论整体论系统论层次论现代科学无论是在主流大众媒体上，还是在各式各样的学术讨论中，我们常常会看到或听到这样一种观点：中国的思想是整体论的，而西方的科学是还原论的。我不清楚这种说法源自何处，并且又是如何流传开来的。可每当我听到这种说法，心中自不免纳闷：主张这种观点的人

2、是如何理解还原论和整体论的？在他们的心目中，还原论和整体论有没有清晰的定义？以及，如果有的话，这样说是不是符合实际情况？这里我不打算就该论点发表完整的评论，只想主要就“现代科学是还原论而非整体论”的看法，谈谈自己的理解。与系统论相对的还原论世上有一门很有特色的科学，叫做“系统科学”，其子学科包括数学中的动力系统研究、通讯领域中的信息论和工程领域的控制论。系统科学不同于其他学科的地方，是它没有自己专属的研究领域，而是一门所谓的“横断科学”，研究对象无所不包。系统科学里到底是如何阐述系统论的，我不太清楚，但作为“哲学观点”的系统论，我想人人都很明白：系统大于部分之和

3、。不过，虽然人人都知道这句话，它的含义却没几个人能说得清楚。究其原因，是因为这个陈述中“大”与“和”都是在隐喻的意义上使用的，从而可以作无穷多的解释或发挥。换句话说，这不是一个分析式的命题。姑且不论“系统大于部分之和”这句话是否有确切的含义，我们注意到，不少人确实是在这句话的对立面上理解还原论的，即：客体的性质是由其组分的性质所决定的。我们平常听人说的头痛医头、脚痛医脚，就可以作为该版本的还原论的一个注脚。物理学家温伯格（S.Weinberg）将这种还原论称之为pettyreductionism，即狭隘的或庸俗的还原论。作者简介：郝刘祥，中国科学院自然科学史研究

4、所研究员。也有一些人把凡是从微观角度来考察宏观物体或生命的方式都看成是还原论。笔者不打算对于这种版本的还原论发表评论，理由是：其一，它把组分之间的相互作用考虑进去了，因而只能说是一种分析方法，不能说成是还原；其二，它是下文要讨论的还原论——与层次论相对的还原论——的逻辑蕴含（参看后文脚注），因此不必专门讨论。如果一个人对还原论采取这种狭隘的、庸俗的理解，并且认为科学研究就是遵循这种还原论的指导而进行的，那么我要说这是对科学的一大误解。之所以会造成这种误解，我相信是由于人们将科学对物质结构的探索与对基本规律的探求混为一谈了。可以举一个简单的例子来说明这个问题，这个

5、例子就是儿童玩具气球（理想气体模型）。气球内的组分我们是相当清楚的，即普通空气，包括氧分子O2、氮分子N2、二氧化碳CO2等等，假定这些分子皆服从牛顿第二定律，那么它们的行为我们也是清楚的，但由此我们并不能得出气球膨胀的机制。要了解气球会如何膨胀，我们至少必须有气体分子之间如何相互作用的知识，即牛顿第三定律——作用力与反作用力相等这一基本定律。科学的核心目标是理解物质运动、变化和相互作用的规律。为什么对称性概念在当代物理学中极端重要？因为相互作用的描写方式与对称性及其局域化密切相关。探询物质的基本结构，是科学研究的古老目标，它可以上溯到古希腊的原子论，甚至可以上

6、溯到前苏格拉底时期米利都学派和爱利亚学派哲学家的思想。但我们不能忘记，这个目标是为另一个更基本的目标服务的，这个更基本的目标即理解物质运动和变化的规律，或曰“挽救现象”（tosavethephenomena）。古希腊的原子论是如此，牛顿的微粒论也是如此。遗憾的是，从古希腊原子论的提出，到现代化学的诞生，这两千多年人类对于物质结构的认识一直没有多大进展，因而对于物质运动和变化规律的研究一直没有提供多少帮助。在19世纪，物理学家和化学家分别沿着自己的研究路线发展出了物理原子论和化学原子论。物理原子论者不可能是庸俗还原论者，否则他们就不会区别物质的气态、液态和固态。水

7、蒸气、水和冰的组分都是水分子，它们之间性质上的差异，正是物理学家需要解释的问题。同样，假如19世纪的化学家是庸俗还原论者，那么他们也不会最终接受分子学说。分子是原子的结构式，其性质自然不是其组成原子之性质的简单外推。化学家普遍接受分子学说是在1860年卡尔斯鲁厄国际化学会议之后的事，而在此之前，由于没有区分原子与分子，在凯库勒的《有机化学教程》中仅醋酸就列出了19种不同的分子式。只是到了20世纪，人们对物质结构的探索才开始真正服务于对基本规律的寻求。基本规律即关于基本相互作用的规律。1919年之前我们还只知道自然界中的两种基本相互作用，即引力相互作用和电磁相互作

8、用。关于前者，我们迄今仍