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杨鸿智-后现代理论医学博客

《后现代医学》、《正反馈医学》、《自体原位器官重构技术》

 
 
 

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这是一个宣传后现代理论医学的博客.后现代理论医学是以系统理论为指导的新医学.该理论认为,在生命组织中干细胞是决定机体功能状态最基本的因素.通过调节机体内环境和为干细胞提供再生所需要的物质和能量,就可以使干细胞在患者体内原位再生,实现器官重构,使器质性病变得到治疗.现在,已经在北京医药信息学会内成立了后现代理论医学专业委员会,杨鸿智是主任委员.

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(45)方舟子的还原论  

2013-03-30 10:11:32|  分类: 干细胞病 |  标签: |举报 |字号 订阅

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(45)方舟子的还原论

 

还原主义和整体主义述评

方舟子

http://xys4.dxiong.com/xys/netters/Fang-Zhouzi/evolution/redu-holi.txt

 

 

还原主义(Reductionism)和整体主义(Holism)是研究复杂系统的两种相对的基本思想:还原主义将高层次还原为低层次、将整体还原为各组分加以研究,而整体主义则强调研究高层次本身和整体的重要性。由于生物体是最为复杂的系统,还原主义和整体主义在生物学史上的对抗最为强烈,持续至今。

 

还原主义的阵营,在每一个历史时期,都是比较单纯的,在历史上的表现形式有:(朴素)原子主义、机械主义和物理主义。现代还原主义的基本信条是:用物理、化学作用和自然选择足以解释一切生命现象。具体地说,是用物理、化学作用解释功能性的生命现象,而对历史性生命现象也即生物进化的解释,则除了物理、化学作用(基因漂移、基因组自组织等)之外,还需要加入自然选择的因素。

 

整体主义虽然迟至二十世纪二十年代才由史末资(J.C. Smuts)正式提出(Smuts 1926),但历史上各种反还原主义的思潮都可归入这一阵营,包括:泛灵论、目的论、神创论、活力主义、拉马克主义、米丘林-李森科主义等。这些思潮都已在生物学界失去了市场,只在生物学界之外还有信徒。由于整体主义向来就是以反还原主义的面目出现的,至今仍然有各种各样的表现形式,并无一个统一的阵营。其中,有非科学的,例如传统中医理论;有反科学的,例如“科学神创论”、智能设计论(二者都是神创论的现代形式);有伪科学的,例如中国的“人体科学”、“生物全息律”;有接近信仰的,例如盖娅假说;也有属于科学思想的,例如迈尔(E.Mayr)、古尔德(S.J.Gould)所主张的机体论。在此我们只讨论属于科学的整体主义,并称之为现代整体主义。

 

 

现代还原主义和现代整体主义并不象它们的前身那样针锋相对,而有许多相同之处。尽管两派人马在论战时,倾向于歪曲、丑化对方的观点,而事实上,两派的相同点远多于不同点,界限已变得相当模糊。这些相同点,有的原属还原主义而被整体主义采用,有的原属整体主义而被还原主义采用,可以说,是两派长期对抗之后所达成的一定程度的融合。这些融合包括:

 

(一)、否定目的论。现代整体主义已抛弃了早期整体主义的目的论色彩,不再认为冥冥之中有一种目的引导着生物进化、发育。对生命现象的看法,双方都是彻底的唯物主义和自然主义。

 

(二)、构成性还原主义(Constitutive Reductionism)。这是迈尔提出的一个概念(Mayr 1982)。它认为生物的物质组成与非生物完全相同,生命现象不违背物理、化学原理,也不存在只在生物体起作用的特殊的物理定律。现代整体主义已抛弃早期整体主义的活力主义性质,而承认构成性还原主义。

 

(三)、整体、动态观念。现在两派都强调研究各组分之间的动态关系,避免将组分孤立地、静止地看待。值得指出的是,将以整体性为原则的系统论等同于整体主义是错误的。被归入系统科学的博弈论、非平衡态自组织理论,即都属于还原主义的。最近生物学博弈论的创建者梅纳德?史密斯(J.MaynardSmith)出了一本小册子(Maynard Smith 1998),试图根据进化发育生物学的新成果调和还原主义和整体主义。但他把还原主义等同于控制的,把整体主义等同于动态的,并不恰当。自组织的动态过程可以经由物理、化学原理推导,因此也是还原主义的。进化发育生物学的新成果对还原主义是一个支持。

 

(四)、突现(emergence)。认为整体大于各组分的总和,当各组分被有机地组合在一起时,整体表现出新的性质。

 

还原主义和整体主义的根本分歧,就表现在对突现的理解。根据迈尔的总结,整体主义认为“解释性还原主义不完善,因为在等级系统中,复杂性较高的层次将突现出新的、事前不能预测的特征。因此,复杂系统必须在每一个层次研究,因为每一个层次都有着较低层次所不具有的性质。”(Mayr1982, p.64)“在一个有结构的系统中,整合程度更高的层次突现出新的性质,而且无法从根据低层次组分的知识加以预测。”(Mayr 1997, p.19)

 

 

我想说明的是还原主义做为一种科学基本思想的充分性:还原是一种完善的研究方法,研究各组分的关系足以推导、解释整体的性质。但这并不是说还原主义总是必要的。由于研究的侧重点不同,也由于还原的实际困难,对生物学的研究,可以也应该在不同的层次、从不同的方面进行。我并不同意某位获得诺贝尔奖的著名生物化学家所说:“生物学只有一种,就是分子生物学。”(Mayr 1982, p.65)分子生物学已为其他生物学分支提供了重要的研究工具,也已取代了某些传统的生物学(比如研究基因传递的经典遗传学事实上已被分子遗传学取代,所谓“孟德尔遗传定律”已失去了其“定律”地位,成为对遗传现象的不准确的表面描述),但是大部分的生物学分支都还会继续存在,没必要、实际上也不可能被彻底还原到分子水平。

 

我也不同意所谓“学说性还原主义”,认为一切科学归根结底都将被还原为物理学。化学已在很大程度上被还原成了物理学,从前通过实验发现的“化学定理”现在大都可以从物理定律推导出来。但是生物学不可能被还原成物理学,这不仅仅是因为生物学系统的复杂性,更重要的,是生物学具有无法从物理定律推导的原理:自然选择。个别的学者主张自然选择只是为熵耗散提供附加的途径,是一个能够自我复制的复杂系统在趋向最大的熵产出状态时,自组织的结果(Swenson 1995)。这种解释,可以说明物理选择(“稳定者生存”),却无法说明化学选择(“高效者生存”),更无法说明自然选择(“适者生存”,适者不一定就是稳定者、高效者)。我基本同意最早研究生物学系统的自组织现象的考夫曼(S.A.Kauffman)的观点,自然选择是限制自组织的独立因素(Kauffman 1993)。但是考夫曼显然更重视自组织的作用,而我认为,在生物学系统中自然选择是更加重要的:自组织,只是为自然选择提供材料,其适应性的结果,仍然要由自然选择决定。只要自然选择是不可还原的,生物学就不可能被彻底还原成物理学。

 

 

还原主义的胜利

方舟子

http://xys4.dxiong.com/xys/netters/Fang-Zhouzi/evolution/shaping_life.txt

 

诺贝尔文学奖是否具有最高的权威性,是个争论不休的问题。但诺贝尔自然科学奖项历来被视为自然科学领域的最高荣誉,却少有异议。问题是诺贝尔奖只颁发给自然科学的少数领域,大部分领域的科学家都被排斥在外。1980年,瑞典王家科学院另外设立了一个格拉夫奖,专门奖励那些被诺贝尔奖所忽视的领域,包括数学、天文学、地质学和生物科学。它也被视为这些领域的最高荣誉。

 

诺贝尔奖只给生物科学中一个与医学紧密相关的实验分支:生理学;而格拉夫生物科学奖则偏重于生物学科中的理论分支,特别是生态学。格拉夫生物科学奖每三年颁发一次,最近一次是去年年底颁发的,奖给了三位为进化论的研究做出了重大贡献的生物学家:哈佛大学的恩斯特?迈耶(Earnst Mayr)、纽约州立大学石溪分校的乔治?威廉斯(George C.Williams)以及英国萨西克斯大学的约翰?梅纳德?史密斯(John MaynardSmith)。迈耶是现代进化论的主流学说“综合学说”的创建者之一,我在《生物学是什么》一文已有介绍(见《中华读书报》2000年2月16日)。威廉斯是进化论“适应主义”的创建者,他的研究表明自然选择只能在生物个体的层次上起作用,一个可能长期来说对群体或物种有益,但对个体无益甚至有害的性状,是不可能有优势的。这种与“群体选择”相对的“个体选择”理论,是现代“自的基因”理论的基础。梅纳德?史密斯则为“个体选择”理论建立了数学模型,首先用博弈论研究进化论的问题,定量地解释了为什么本质上是自私的个体能够和平共处甚至相互合作。

 

这三个人,特别是迈耶和史密斯,都同时是优秀的科学作家和思想家,非常关注生物学的基本问题。史密斯在1986年出版了一本《生物学的问题》(The Problems of Biology),指出生物学面临的两个有待解决的重大难题是生物个体的发育(即一个受精卵如何发育成一个个体)和脑的功能。十几年来,随着分子遗传学的方法应用于发育生物学的研究,生物发育之谜被逐步解开,已经不再是一个重大难题了。最近(1998年)史密斯又出了一本书《塑造生命:基因、胚胎和进化》(Shaping Life: Genes,Embryos, and Evolution)。在这本只有五十页的小册子中,史密斯试图利用发育生物学的最新成果,调和生物学思想史上的还原主义和整体主义之争。

 

生物发育的定向性,历来是反对还原主义的最后的武器。生物学史上曾发生过这么一件著名的事件,原来是还原主义者的德国胚胎学家杜里舒在做了一个生物发育实验后,却变成了极端的活力主义者。他在海胆的受精卵分裂成两个细胞时,将它们切开分别发育,结果发现它们并没有发育成两个半个海胆,而是两个完整的海胆。因此,杜里舒认为海胆中有一种神秘的力量指导着胚胎细胞定向发育成整体。当然,我们现在已经知道,并不存在什么神秘的力量,这种胚胎发育的定向性乃是遗传程序作用的结果。十几年来发育生物学的成果已充分显示了,生物发育是一个在基因控制下的物理、化学过程。史密斯认为,生物发育这种基因控制和物理-化学过程的两重性,表明还原主义和整体主义各说对了一半真理,应该结合

起来。他将信息控制视为还原主义的,将在物理、化学原理作用下的自组织的动态过程视为整体主义的。这种划分,恰好与现代整体主义的代表人物迈耶相反。在迈耶看来,物理-化学的动态过程既然可以由物理、化学原理推导出来,就是还原主义的,而基因控制产生了物理、化学原理无法推导的新的整体性质,则是整体主义的。

 

这种分歧,显然是由于对什么是还原主义、整体主义的认识不同。在我看来,还原主义不等于信息控制的,也不等于物理、化学作用的。还原主义是一种科学思想,它认为高层次可以还原成低层次、整体可以还原成各组分加以研究。也就是说,至少在理论上,研究各组分的性质和相互关系,可以推导出高层次的性质。在高层次上突现出来的新性质,可以根据组分加以预测。当然,由于生命系统是一个异常复杂的非线性系统,在实际上,预测结果往往不确定,导致了不能预测的假象。整体主义则否定可以根据低层次组分的关系推导高层次的性质,主张在每一个层次上研究各层次的性质。

 

按照这种划分,生物发育过程就纯粹是一个还原主义的过程。史密斯是对的:生物发育是基因控制的,也就是还原主义的,因为基因是比细胞更低的组分,而且基因的控制结果在理论上是可以预测的。迈耶也是对的:生物发育同时也是一个动态的物理-化学过程,这也是还原主义的,因为自组织的动态过程可以经由物理、化学原理推导而得。生物发育是基因控制的物理、化学过程,也就是还原主义的过程。发育生物学的最新成果,对还原主义是一个支持,而这些成果,也都是在还原主义的指导下,通过分析各组分的性质和相互关系而得到的。

 

 

生物学是什么?

方舟子

http://xys4.dxiong.com/xys/netters/Fang-Zhouzi/evolution/mayr.txt

 

二十世纪毫无疑问是属于生物学、特别是遗传学的世纪。生物学的重大发现为这个世纪的每个年代都打上了深深的烙印:在一、二十年代,摩尔根创建了染色体遗传学,遗传学结束了空想时代;在三、四十年代,由怀特、费歇、荷尔登开始把群体遗传学与自然选择学说有机地结合起来,解决了进化论的遗传问题,由此形成的进化论“综合学说”至今仍然是生物学的主流学说;在四、五十年代,艾菲利证明了DNA是遗传物质,华森和克里克发现了DNA双螺旋模型,生物学进入了分子生物学时代;在六、七十年代,遗传密码被破译、基因调控机理被发现、基因工程被发明;在八、九十年代,我们终于能够从分子水平上研究癌症、生物发育的机理。在百年之内能获得如此众多、重大的成果,使得生物学成了自然科学各学科中最为新兴、繁荣的一门,乃至吸引了许多其他学科的科学家,特别是化学家和物理学家改而从事生物学研究。现代生物学的成就,也离不开物理、化学方法的应用。随着生物学研究的拓展、深入、细致,几乎所有的生物学家都成了坚信物理、化学原理可以解释一切生命现象的还原主义者,因此也往往陷入了只见树木不见森林的困境,而把活生生的有机体彻底地还原成了分子。今日大多数的生物学研究者,特别是那些从别的学科交叉过来的研究者,其实都未受过系统的生物学教育,对生物学的基本理论、思想并无透彻的理解,甚至一出了本专业就茫然无知。我们只要看看那些以“生物学家”的身份批判进化论的原教旨基督徒的言论,就会发现他们对进化论这一生物学基本理论的理解,完全是外行的水平。

 

即使是外行,也不能不接触到生物学,不只是基督徒们才如此。生物学不仅是理论科学,更是应用科学,乃是农业、医学的理论基础。今天困扰着我们的那些重大问题,比如人口膨胀、生态环境破坏、病菌抗药性等等问题,其防止和解决,都离不开生物学。在现代社会中,每一个有教养的公民,都应该具备一些生物学知识,因为我们本身就是生物。对那些要对生物学问题发表评论的其他行业人士,更应该系统地学习生物学,才能避免闹出将无知当高深的笑话。

 

因此,不论是对生物学研究者还是外行人士,都迫切需要能对一百多年来生物学的发展进行总结介绍的著作。这样的著作不同于中学的生物学课本或大学本科的普通生物学教材,并不仅仅是罗列生物学的事实、理论,而且能够在知识介绍的基础上,从历史的角度全面总结生物学发展的历史经验,从哲学的高度深入浅出地阐明生物学的思想、研究方法,使得读者对生物学的历史和现状能有一个全面、透彻的理解。也就是说,它不只是要让读者知道生物学有什么,更要让读者明了生物学是什么。

 

很显然,只有亲身经历、参与现代生物学的发展,并且具有渊博的生物学各分支的知识和深刻独到的哲学思想的科学大师才能担此重任。在当今生物学家中,恐怕再也没有谁能比哈佛大学的退休教授恩斯特?迈耶(Ernst Mayr)更能胜任这个工作了。这位现年九十五岁的老人,不仅见证了这个世纪生物学的风雨沧桑,而且为生物学的发展做出了杰出的贡献。他是在四十年代为进化论“综合学说”的最终建立居功最伟的四位前辈大师之一(另三名为杜布赞斯基、朱利安?赫胥黎、辛普森),在1942年发表的《分类学和物种起源》(Systematics and the Origin of Species)乃是进化生物学的经典名著。在晚年,迈耶转而研究生物学的历史和哲学思想,分别在1982年和1988年出版了《生物学思想的发展》(The Growth of Biological Thought)和《走向新的生物学哲学》(Toward a New Philosophy of Biology)这两部巨著。但是这两部著作篇幅太大、太专业了,不要说一般读者,即使是生物学家也很少会去读它们。在1997年,在这两部巨著的基础上,迈耶出版了一本同时面向专家和外行、中等篇幅的新著《这是生物学:生命世界的科学》(This is Biology: the Scienceof the Living World),为一百多年来的生物学、也为迈耶本人的生物学思想做了一个漂亮的总结。一个科学家能够如此长寿是一大幸事,而九十几岁的老人不仅依然思维敏锐、而且思想达到炉火纯青之境,更是一大奇迹,用中国人的说法,该说是已超凡入圣、得道成仙了。

 

这正是一部试图全面介绍、总结生物学的历史和现状的著作,事实上是一部生物学的进化史。它介绍、分析、评判生物学的各个分支在历史上出现过的种种假说和理论,讨论了“生命是什么?”、“科学是什么?”、“科学怎样解释自然界?”、“科学怎样解释生物界?”、“科学进步吗?”、“生命科学是怎样构建的?”、“生物学中关于‘什么’的问题(生物多样性)”、“生物学中关于‘怎样’的问题(新个体的发育)”、“生物学中关于‘为什么’的问题(生物体的进化)”、“生态学想解决什么问题?”、“哪里是人类在进化中的位置?”、“人类道德能够用进化论解释吗?”等不仅对生物学家,对一般读者也是绕有趣味的生物学的基本问题。对外行的读者,它是一部引人入胜的科普著作;对专家而言,则是一部引人深思的学术论著。

 

的确,这是一本可以反复地阅读、仔细地回味的难得的科学佳作,几乎每一页都在刺激着读者深入思考生物学的问题,每读一遍都能有新的收获。每一位对生物学感兴趣的读者都不应该错过。在这里我不想详细地介绍该书的内容,而只想讨论贯穿于全书的生物学的哲学思想。

 

迈耶认为,当代盛行的科学哲学是以物理学的发展为研究对象的,事实上是物理学的科学哲学。不管是波普尔的证伪主义还是库恩的历史主义,都不适用于生物学。物理学的研究方法是归纳-推理,完全排除历史描述法,而生物学(其实还有天文学、地质学)则必须同时使用归纳-推理和历史描述法。经典物理学的哲学思想是本质论、决定论、普适论和还原论,而这些都不能用于研究生物体。要研究生物学,必须考虑群体(与本质论相对)、几率和偶然性(与决定论相对)、多元性(与普适论相对)和整体(与还原论相对)。因此迈耶认为生物学应该有属于自己的、新的科学哲学。但是我认为,这并不意味着生物学的科学哲学要完全排斥、推翻物理学的科学哲学。就象物理原理在生物界也适用一样,物理学的科学哲学在生物学也未必就是不正确的,只不过不充分,不足以解决生物学的哲学问题,而需要加入生物学特有的新观念。迈耶对经典科学哲学的批评有过火之处。

 

比如,他认为库恩所归纳的“常规科学-科学革命-常规科学”的范式对生物学的发展而言是不正确的,生物学史上并不存在那种戏剧性的科学革命和长期的常规科学。他举例说,达尔文在1859年出版《物种起源》无疑是革命性的,却并非戏剧性的大革命,因为进化的观念早已酝酿了一个世纪,并非突然出现的。而且,达尔文的自然选择学说直到该书出版后近一个世纪才被生物学界所完全接受,在此期间有一些小型的革命,也并非处于“常规科学”时期。这个例子未必很恰当。《物种起源》有两个方面的内容:论证生物是进化的(进化论)和为生物进化提供一种机理(自然选择学说)。就前者而言,虽然在达尔文之前已有学者论及,但都被科学界所忽视。在《物种起源》出版后,科学界才很快地普遍接受了进化论,这也可说是戏剧性的科学革命(但自然选择学说则如迈耶所言,过了近百年才被普遍接受)。

 

迈耶反对当前在生物学界盛行的还原论,而主张机体论(organicism)。机体论或整体论(holism)是一种早在二十年代就被提出来的哲学观念,其要旨是认为整体大于部分的总和;各个部分被有机地组合成一个整体时,即出现了新的性质;这些性质不能用各组成部分的性质及其相互反应来解释。应用于生物学,即是认为生物体存在不能用物理、化学原理来解释的特有现象。但是与旧的机体论不同,迈耶认为整体的新性质并不神秘,而是可以由遗传程序和进化来解释。

 

其实现在的还原论者恐怕很少还有人象十八世纪的机械论者那样把人当成机器,或多或少都受了机体论的影响。如果要表达现代生物还原论的观点,可以归纳为三条:第一、生命不存在违背物理、化学定律的现象(必要条件)。第二、生命中不存在物理、化学运动之外的神秘运动(充分条件)。第三、生命中的物理、化学运动的相互作用产生了新的现象或性质,即整体大于个体的总和(机体论)。当迈耶认为能用遗传程序和进化来解释整体的新性质时,也就否认了在物理、化学运动之外存在神秘运动,也就与现代还原论没有冲突。所以,迈耶的机体论,实际上是一种与还原论相结合了的新的机体论,在我看来,与结合了机体论的现代还原论并没什么不同。(真正与还原论相冲突的是盖娅论,本人将对此另文批评。)

 

迈耶认为,生物学的各个分支,可以归纳为研究生物功能的和研究生物历史的(也即进化)两大类,而要完整地理解生物现象,必须从功能(他称为“近期因素”,proximate causation)和进化(他称为“终极因素”,ultimate causation)两方面加以研究,前者回答的是“怎么样”,后者回答的是“为什么”,缺一不可。比如说,我们在细胞中发现了一种蛋白质。这种蛋白质由什么基因编码,有什么性质,与其他分子如何反应,在细胞中起怎样的作用,等等,这是功能生物学(分子生物学、细胞生物学等)所研究的问题。但是,仅此是不够的,我们还需要知道细胞为什么会有这种蛋白质,这种蛋白质是怎么演变来的,与其他生物体的同源蛋白质有何不同,为什么有这些不同,等等,则是进化生物学的任务。迈耶认为功能现象通常用实验方法研究,而进化现象则用历史性叙述、推理的方法。这种看法未免略嫌过时。近二十年来,随着分子生物学与进化生物学的结合,进化生物学的研究也大量地采用实验的方法。即使在群体水平上,进化生物学也离不开实验方法。比如,在五十年前,迈耶只能根据历史现象(例如化石)和野外观察推导新种生成的机理,而现在的进化生物学家却可以通过实验手段验证这些机理,甚至创造出新物种。实际上,该书的一大缺陷,即是过分强调功能因素和历史因素的区别,而把重点放在了那些研究生物历史因素的学科上(只有一章是介绍功能因素的研究的)。迈耶解释说这是因为现在对功能因素的研究已进入到分子水平,而他本人对分子生物学并不熟悉。作者做为一名经典的进化生物学家,如此侧重是可以理解的。但是,做为一部试图全面总结生物学的著作,则不能不说是一大缺憾。

 

总之,这是一部并不完满的、留下了许多问题的著作。一部优秀的科学著作并不是宗教的经书,不是要试图给出所有的答案,而是要激发读者的兴趣和思考。《这是生物学》毫无疑问就是这样的一部优秀的作品。以生物学分支之多、发展之快,我们也不能想象能有任何一部著作完满地对生物学做出总结。“生物学是什么?”对这个问题,也许本来就不可能有完整的答案。

 

1999.11.24.

 

 

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