现在人们往往越来越多地见到“科学学”（science of science）这个词。它的涵义是什么？科学学是一门新兴的学科，它将科学社会学、科学史、科学哲学以及科学家的心理学结合起来，对科学家的活动和科学的发展与方法论作出概括性的解释。这既包括对伟大科学家的知识成长与工作作风或风格的归纳总结，也包括为科学知识的逐渐进步作出贡献的其它科学家大军的有关方面的概括。
科学哲学家和科学社会学家曾提出过很多问题，也在一定程度上回答了不少问题。例如，关于新研究传统的起源、繁荣、衰退、被取代的规律是什么？有没有科学革命？如果有，它们的兴衰演变是否和Thomas Kuhn的观点相符？科学和科学家的环境背景中哪些因素对科学革命（或至少是科学革新）至关重要？新技术、新观察方法、新实验手段与新概念比较起来对科学进步的影响孰为重要？另外，进行新的实验和收集新的观察事实是否只是为了检验新假说或新理论？
从过去直到现在还没有一种科学学说一经提出就被普遍接受。逻辑实证主义有一种全面的关于科学的学说，涉及发现与解释。然而由于近十几年对之展开了广泛的批判，表明如果它还站得住脚也必须作极大的修正，我在这里不拟详细介绍。为了取代这一学说不少人尽了很大努力（如Popper，Feyerabend，Lakatos，Laudan等），但综合还远没有完成。
科学社会学家（如Merton）的一些观察研究和概括从总的说来还是不错的；就他们所研究的问题来看，实际上对情况的阐述也很出色。然而他们所涉及的问题相当专门，例如多重的独立发现或科学家奖励制度中优先权的作用。目前还没有社会学家能够或即将能够宣称我们已经有了关于科学的全面社会学。我们迄今所有的只是“面向科学社会学所作的准备”。
过去已经发表的涉及科学学的著作严重地偏向物理科学。下面的意见和评述可能作为将生物科学更明确地引向这一领域的尝试。遗憾的是我还不能撰写一本全面的生物科学的科学学，我所能做的只是像叔本华为他的名著所起的书名《附加和补充》。我希望这能鼓励其它的学者比我做得更好。
20．1 科学家和科学环境
科学的发展就是科学家的观念发展过程。每一新观念或修正的观念都是在企别科学家的头脑中产生。历史家已充分认识这一点并且也在科学用语中得到反映，例如我们指的孟德尔定律、达尔文主义，或爱因斯坦相对论。为了简单起见，在科学史中往往将伟大学者或概念革新家的思想以一种好像是固定不变坚如磐石的形式加以介绍。当提到1809年的拉马克或1859年的达尔文时就似乎达尔文思想观念的发展，疑问、犹豫、前后不一、矛盾以及思想的反复变化并不存在，他的思想发展被说成是合乎逻辑的推论与结论的链条。当历史学家开始批判性地研究达尔文的著作和通信之后就发现这种看法是非常错误的，特别是当他们分析研究了达尔文的笔记和未发表的手稿（1975；1980）之后。Limoges（1970），Gruber（1974），Kohn（1975；1980），Herbert（1977），Schweber（1977）以及Ospovat（1979）都先后指陈传统的介绍达尔文学说诞生的方式很容易使人产生误解。例如达尔文在物种形成的观点上在1850年代就发生过巨大变化（Sulloway，1979），而且他在1870年代比1850年代更相信软式遗传。
很多著名科学家的思想的一个特点是经历了长时间的成熟过程并且往往会有反复。例如林奈起初非常强调物种的不变性和永恒性，但在晚年却提出物种通过杂交的起源学说。拉马克到了55岁还坚信物种不变，然后却又承认进化，但在随后的15年或20年又从直线进化转而为树状进化概念。壬席、萨姆勒、迈尔在年轻时都是新拉马克主义者但后来又完全接受自然选择学说。事实上某些伟大科学家往往最经常改变他们的观点而且改变得最彻底。如果不了解思想家思想的排列组合就无法了解他一生中的思想影响。这对哲学家来说也是如此。《天体论》（1755）的康德，《纯粹理性批判》（1781）和《判断力批判》（1790）的康德实际上是完全不同的三位思想家。科学家终其一生不改变他的主要观点的可能是极少数。就我所知还没有人专门研究伟大科学家思想的急剧转变（其中有一些是真心实意的转变）。在这方面还有很多没有解答的问题。这样的变化是否以特殊的频率发生在特定的年龄？是什么事引起这类变化？是否某些科学家在其晚年当真要“倒退”？
科学家所作的解释都是假说，所有的假说又都是试探性的。这些假说必须永远接受检验，一旦发现不合适就必须加以修正。因此，科学家、尤其是著名的科学家，改变主意不仅不是弱点反而是不断关注有关问题和有能力一再检验其假说的明显证据。
不同科学家的性格也各不相同，有很大差异，这左右着他们的研究风格。Ostwald（1909）将科学家分为两类：浪漫型和正统型。浪漫型才思敏捷，念头层出不穷稍纵即逝。这些念头中有一些极有创见，另一些则平庸无奇甚至荒唐可笑。这一类型的科学家对他的不那么称心得意的想法或念头一般都毫不犹疑地加以放弃。相反，正统型则专心致志于修补业已存在的东西。他们乐于对一个问题楔而不舍贯彻始终。他们还愿意维护现状。Solloway（1982）根据统计分析指出长子长女和其弟妹的性格有很大差异。长子长女偏于保守，往往很符合Ostwald的正统型。在科学革命中他们倾向于维护现存的模式。后生子女则不同，偏向革命和提出非正统的学说。
没有人比达尔文对有成就的科学家的思维活动阐述得更确切。他反复讲过没有“推测”他就无法进行观察。他见到的任何事物都在头脑中引出问题。有成就的科学家的另一个特点是灵活性，即有证据表明某个学说或假定是无效的时候他们就欣然将之放弃。19世纪30年代开展进化综合的一些学者发现他们原先所持有的观点是错误的就毫不犹疑地将之抛弃。几乎所有的伟大科学家的第三个特点是他们的兴趣相当广泛。他们能运用相邻领域的一些概念、事实和思想来建立他们所在领域的有关学说。他们充分运用类推方法并且重视比较研究。
研究策略
Medawar（1967）十分明睿地强调指出一个可行的研究计划对科学家来说是多么重要。例如，从内格里、魏斯曼到贝特森的所有遗传学家之所以没有能够提出一个完善的遗传学说是因为他们想同时解释遗传（遗传物质的逐代传递）和发育现象。他们想这样做并不奇怪，因为他们几乎都是从胚胎学角度研究遗传学问题。摩根的明智就在于他将发育生理问题（虽然他本人也来自胚胎学领域）搁在一边而集中全力于遗传物质的传递问题。他从1910年到1915年的开拓性发现完全是由于这一聪明的抉择。他和他的同事的发现中所引出的发育问题他们干脆不去过问。这种决定非常幸运，因为其中某些问题，例如为什么在顺位的基因和在反位的基因效应不同（位置效应）直到50多年之后才弄清楚。
为什么一个问题一下子不容易解决有很多潜在原因。分析这些问题的技术手段可能还不具备。某些概念，特别是需要借助于邻近领域的概念可能也还未形成。在这一类情况下尚未解决的问题就只能当作“黑匣子”对待，到时机成熟时才能揭开这黑匣子解决问题，关于自然界中无限变异的原由问题达尔文就是这样处理的。
提到魏斯曼，我在前面曾经讲过他的第二个策略错误是没有将一个问题分成它的几个组成部分逐个解决。例如研究遗传现象除非将遗传传递和发育恰当分开就无法取得进展。一个复杂问题必须将其组成部分分割开对研究科学问题和哲学问题都是如此；以前没有将目的论概念分成它的四个组成部分（见第二章）和没有分清分类阶元和分类单位（第四章）只不过是两个例子而已。
另一个从长远看对科学进步更有害的研究策略是永远一再重复去证明已不再需要证实的发现。19世纪著名的比较解剖学家海克尔、赫胥黎以及Gegenbauer运用比较解剖学方法成功地论证了达尔文的共同祖先学说。然而在对共同祖先学说的反对意见已经消失了很久以后一些比较解剖学家仍然认为确立同源现象并探索共同祖作为他们的唯一目的（Coleman，1980）。只有苏联的Severtsov学派多少已超脱了这一传统，Boker也是如此，他虽然提出了一些不同一般的问题但是遗憾的是这些问题也受到了他的拉马克哲学观点的局限。在达尔文之后几乎花了一百年的时间通过D．D．Davis，W．Book以及其它学者的工作提出了新问题之后才使比较解剖学重新焕发青春。在阅读1920年以后摩根学派的著作时也会感到他们也有这个弱点。他们面对贝特森的责难，研究的主要重点仍然放在证明染色体遗传学说的正确性方面，尽管这时这一学说已经肯定无疑被大多数学者接受。因此，19世纪30年代和40年代遗传学的重要进展是由其它学派实现的。
另一个差劲的研究策略是将自己限制在一味堆积事实和描述事实上面丕是运用它们来构成新的概括或新概念。贬低分类学的人嘲笑那些只知道描述新种、似乎分类科学彻头彻尾就只是描述新种别无其它目的的分类学者并不是毫无道理。将生物多样性列入详细名录毫无疑问是必要的，但是有见识的系统学家都要求跨越这种林奈阶段。这种批评几乎对生物学各个分支的某些实际工作者同样适用。遭到非难的早期生态学用来进行生态调查的“样方”也是这类单纯描述性的研究活动。
科学研究和人类活动的很多方面相似，也有其报酬递减规律，卓越的科学家能够预先觉察到这一点在什么时候发生。奇怪的是，有一些研究者往往一再接近新发现的边缘却固执地离开了他们原来的研究路线而去另起炉灶研究完全新的问题。一般来说这原因似乎是由于他们不能提出恰当的有意义的问题从而以为他们原来的研究路线已到尽头。这又是一个证据说明提出富有意义的问题是多么重要。
思想体系（意识形态）的力量
经常会发现不同的科学家对同样的事实作出完全不同的，有时是完全相反的结论。这是怎样一回事？很明显这类分歧是由于有关科学家在思想体系（“世界观”）上存在着差异所致。例如两位19世纪中期的科学家对昆虫非常巧妙地适应采蜜的花朵，花朵又赖昆虫传粉这桩事实的看法是会完全一致的。然而自然神学家认为这一事实正好是造物主智慧的绝妙证明，但达尔文主义者则将之看作是自然选择的力量。一位科学家究竟是相信本质论还是种群思想，究竟是坚持还原论还是突现论，究竟能否明确区分近期原因和终极原因，所有这些思想体系上的基本差异将决定他接受哪一种生物学说。因此，个别科学学说的变化和更替对科学家的影响在科学历史上远不如主要意识形态的兴衰那样重要。
研究科学家所持有的基本哲学观点或思想体系非常困难，因为它们很少明确表达出来。它们大都由默认构成，而这默认又被认为完全是理所当然的用不着说出来。当生物学历史家试图探明这样的一些默认时往往遇到极大困难；而企图直接了当地探寻这些“永恒真理”时就会碰到无法克服的阻力。在生物学中，几百年来，相信获得性状遗传，相信不可抗拒的进步和自然阶梯，承认非生物界与生物界的根本差异，承认现象世界的本质论结构等等只不过是这类影响科学发展的默认的少数例子。生物学史上的一切著名论战都涉及基本意识形态的分歧，例如数量与质量，还原论与突现论、本质论与种群思想、一无论与二元论、不连续与连续、机械论与活力论、机械论与目的论、静止论与进化论、以及在第二章 中所讨论的一些其它问题。莱伊尔之所以反对进化论不仅是由于他的自然神学思想，还由于他相信本质论。本质论不容许物种的变异“超出它们的类型（模式）界限”。Coleman（1970）曾指出贝特森之反对遗传的染色体学说在很大程度上是基于意识形态的理由。可以说科学家反对某种新学说几乎都是出于意识形态原因而不是由于逻辑原因或反对学说所根据的证据。关于反对新观点的原因Barber（1961）曾作过详细分析。
互不相容的思想成分
仔细研究任何一个革新科学家的思想，几乎毫无例外会发现在他们的思想中含有互相矛盾的成分。就拉马克的例子来看也许最突出。他在55岁时从相信永恒不变的世界急剧转变到相信不断进化的世界。他将自己的较新观点重叠在18世纪的传统思想上，因而他的许多明显矛盾自然是不可避免而又可以理解的。
在分析过去时代的学者的思想肘必须极力避免用现代观点或认识去判断他们思想中的前后矛盾。也许没有哪一位科学家能逃脱其概念结构中的内在矛盾。莱伊尔提倡均变论，但是甚至他的同时代人也感到惊讶他在解释新种起源时是多么接近非均变论。达尔文在解释通过自然选择的适应现象时采用种群思想的，然而在讨论物种形成时却又令人吃惊地使用了类型学语言。达尔文主义者之中谁也没有像华莱士那样强调自然选择，然而他却不能将之运用于人类。达尔文和1900年以前的许多遗传学家经常强调遗传颗粒的完整性（由回复突变及其它现象论证），然而他们又全都同意相同颗粒某种程度的融合。按我看来，科学史家还没有足够注意这种矛盾和概念上的不相容性。科学家的思想往往被介绍成面面俱到的和谐体系，而实际上它通常是由许多不断被修正的片段构成，然而这被修正了的片段和其它片段就不再协调一致。研究著名生物学家思想中的这类矛盾将会是很有兴趣和很有意义的事。
早熟或不时兴？
重要的科学发现往往大都或完全被同时代人忽视。文献中引用过许多这样的事例，其中最著名的可能是孟德尔定律，它发表于1866年，在19O0年以前一直被忽视。艾弗里论证肺炎球菌的转化因子是核酸是经常引用的另一个例子。这一发现发表于1944年，然而在1953年以前这一重要发现并没有受到哪怕一点应有的重视。我本人的对物种形成和宏观进化具有重要意义的边缘隔离种群（Peripherally isolated Population）的发现发表于1954年，在1970年代以前几乎没有人提到，但现在却很肘兴（时髦），在一本新近出版的宏观进化的教科书（Stanley，1979）中经常被引用，而且比其它任何古生物学家的著作引用得还要多。
有人认为这种现象的出现是因为这些发现是“早熟的”。Stent（1972）所下的定义是，“某个发现是早熟的如果它的含意不能被一连串的简单逻辑步骤和普遍承认的知识联系起来。”实际上，将某个发现称为早熟似乎值得怀疑如果这发现的发现者曾深思熟虑寻求某种解决办法，就像孟德尔的情况。我自己对这种情况的分析（不谈一切细节）是某个发现很可能被忽视如果它是在那个时候的一个不时髦的领域中发现的，也就是说，是处在那时的主要研究兴趣之外。就孟德尔的例子来看，当时大多数杂交育种家都热衷于探索“物种物质”，而个体性状的分析是处在他们的问题之外。那个时期对遗传问题作过大量推测的胚胎学家只关心（或至少是主要关心）遗传现象的发育方面。就他们看来分离现象和比值和他们所研究的问题毫不相干。
现在再来谈谈第二个例子-艾弗里的发现。我的亲身经验使我认为很多遗传学家都充分认识到它的重要意义或至少是听到了它的弦外之音，正是通过这些使沃森了解到这问题极其重要。然而，DNA分子结构的分析（也就是适合于作为一种接收和传递信息的分子）却是这些生物学家力所不逮的。这必须由化学家来完成，而且事实上也是由恰伽夫等实现的。在这个例子中就谈不上早熟，除非是在这种意义上，即当时大多数从事DNA研究的化学家和分子物理学家并不像生物学家那样了解这分子的重要性。最后谈到第三个例子，边缘隔离种群的重要意义几乎被所有的遗传学家完全忽视因为这并不在他们的研究范围之内、只有当在夏威夷群岛发现了果蝇的边缘隔离种群这一典型情况之后才促使遗传学家Carson着手研究这个问题。古生物学家也忽视了边缘隔离物种因为在1972年以前他们实际上把自己固于“垂直”思想之内。将边缘隔离种群（物种）概念运用于古生物学的两位古生物学家之一的S．J．Gould在前几年讲授进化生物学高级课程时与我联系并不是偶然的巧合。
我从上面的讨论中得出的结论是，对这类现象，早熟可能并不是一个最确切的词。这类现象只不过是不同研究领域的学者之间联系很少以及他们之中的大多数人不能将邻近领域的发现和他们本人所研究的问题联系起来的结果。多数科学家确实只关心与自己的工作有关的研究而且是他们的技术和设备条件所能办到的那些研究。
发表形式
过去经常有人提到孟德尔的研究报告如果是发表在比较著名的植物学杂志上而不是刊登在地方性博物学会的会报上就不会埋没达34年之久。某一科学发现或新理论通过什么特殊渠道发表确实相当重要并且应当比过去更加强调。凯塞尔和Weinberg将他们的发现（现在称为Hardy－Weinberg定律）发表在一份比较不出名的刊物上因而他们的优先权长期被忽视，而Hardy将他的研究报告发表在著名的《科学》（Science）杂志上因而很快就得到公认。
从我自己的工作中也体会到论文在什么地方发表十分重要。20世纪1930年代早期普遍认为鸟类羽毛色彩的两性异形性是由于雌激素在雌鸟中抑制了中性（雄性）羽毛形成的结果。1933年我发现在印度-澳大利亚群岛有几种鸟有明显的地理性变异和一定程度的两性异形。在某些海岛上的绯红鸲鹟（Petroica muhicolor）具有标准的两性异形，和这种起源于澳大利亚的鸟完全相同。然而在其它的海岛上雄鸟具有雌鸟的羽毛色彩，因而雄鸟和雌鸟都具有雌鸟的保护色（隐蔽色），而另外一些岛屿上的雌鸟却具有雄鸟羽毛，无论雌鸟或雄鸟都具有成熟雄鸟正常的鲜艳黑、白、红色。因为这种鸟的性激素不太可能发生地理性变异，所以我断定两性异形是直接由羽毛胚原基（feather germs）的潜力控制。我将这一发现发表（作为一个年轻人这是破天荒的头一次）在美国博物馆期刊上（1933；1934），当然不会有内分泌学家或发育生理学家去看这期刊，因而也就被他们完全忽视了。
到了19世纪中叶能够发表生物学家论文的地方几乎只有大学或学院的出版物以及某些科学学会和博物学会的杂志，其中大多数是通过交换的形式来发行。除了巴黎科学院、伦敦林奈学会、伦敦动物学会的刊物外，大多数学会杂志很少有人看，至少在国际间是如此。随着专门性杂志逐渐增多这种情况才有所改善，一旦有了这些专门性杂志，生物学的很多专门性分支学科便如雨后春笋似地纷纷兴起。
经验表明，出版书籍对科学家的声望至为重要，至少过去是如此。在《美国科学名人录》的早期版次中，最著名的科学家都用星号标出，一般都知道一旦某位科学家出版了著作就标上星号。然而出版著作也有其不足之处。不知道是什么缘故，一般认为书籍是总括某个领域的学术状况或关于某一问题进展情况的。如果一位学者在书中提出创新的观点而在其它部分又是文献总结，在阅读时新观点就很有可能会被漏掉。因此必须提醒年轻的学者将新颖观点单独在杂志上发表，这样被湮没的危险性就会大大减少。
还有一点值得注意。将性质十分不同的材料凑在一起发表不是一种好办法。这样的著作的标题在多数情况下只能指明论题的一个方面，其它方面就可能被忽略。过去分类学文献就常有这种情况。如果在一篇题为《甲虫（或鱼）XX科的订正研究》的分类学专论中发表了关于物种概念、物种形成或生物地理学说方面的新观点，就不会有人去注意这些文不切题的新观点。现在生物学中几乎所有的分文学科都有自己的专业性杂志，作者就比较容易将他的论文投向最合适的杂志供他的同行阅读。
20．2 学说和概念的成熟
科学的脊骨是为所观察现象提供解释说明框架的概括、学说和概念系统。科学哲学的主要任务是研究学说（理论）是怎样形成和被检验的；假说、定律、学说之间是怎样互相区别的；发现的逻辑和解释的逻辑之间有什么不同；以及一切互相有关的问题如何处理等等。我不准备重新讨论这些问题而只介绍在科学学说和概念的发展过程中发挥一定作用的（无论是有利的还是不观伪）某些特殊因素。
使概念进一步完善的有利因素
一种新观点开始出现时很少是十分完善的。达尔文在1838年秋初次提到自然选择概念以后就不断加以充实使之逐渐完善。实际上当读到某个学者对某个观点或概念的初次表述时就会发现它是多么模糊不清，有时它还会夹杂一些无关的、甚至是矛盾的部分。
概念和学说一般都是科学的某个特殊分支研究传统的一部分，研究促进（或阻碍）某一学科成长（成熟）的各种因素比研究某一特定概念的成熟在某些方面更有启发性。下面就介绍一些这类因素（这些因素并不是按其重要性次序排列的）。
（1）淘汰无用的学说或概念
自然选择学说的成熟与确立主要是依靠逐一否定了所有的与之相竞争的学说，诸如骤变论、直生论、获得性状遗传学说等等。另一个例子是现代遗传概会的成熟。从古希腊到1900年大约有十几个原先持有的概念必须加以否定以便让位于现代传递遗传学概念（见第十六章）。
（2）排除前后不一致和矛盾现象
前后不一致和内部矛盾现象在学说还不成熟的阶段往往并不用显。当一个思想家同时赞同表面上明显不同的概念时，他的所作所为就好比是这不同的概念处于不同的脑室没有互相沟通的渠道。例如18世纪和19世纪相信软式遗传的人都是本质论者，他们本来就应当信奉不可变的本质。另一个例子是早期的孟德尔主义者将进化演变归因于机遇突变，而忽略了这样的随机过程决不会导致生物界极不寻常的适应现象。某些早期的进化主义者，例如Asa Gray，十分崇敬属于个人的上帝然而又承认自然选择和达尔文主义的其它方面，而这些又是他的同时代人认为与神创论是绝不相容的了每当科学事实或学说与科学家的基本哲学观点或思想体系发生冲突时就会产生进退两难的局面。在这种情况下生活在矛盾中一般就比放弃科学或本人的意识形态更为容易。但是，如果矛盾只影响相互竞争的学说，两者之中最终会证明只有一个合理，其结果就是科学的明显进步。
（3）其它领域的投入
在概念和学说的成熟过程中的许多重要进展是由于从其它领域输入了观念或技术的结果。这十投入（输入）可能来自生物学的其它分支，例如遗传学从动物、植物育种、细胞学、系统学，也可能来自物理科学（尤其是化学）或数学。某一门科学中的成熟理论和模型当移植到另一科学领域中时往往也适用，有时还会产生最有价值的效果。
（4）排除语意上的混乱
术语（专业名词），在定义明确和便于理解时，对科学进步极其有利。反之，当一个术语被错误地移植到不同的概念时（如摩根引用突变这一术语），或者同一个术语用于不同概念时，就会引起相当的混乱并一直到澄清为止。引用新术语往往有助于澄清这一类混乱。例如“分类单位”（以前曾使用过“分类阶元”这词），“亚种”（分类学家过去用过“变种”这词，变种也曾用于个别变异体），又如“隔离机制”（以前没有这术语）。另外，生物学各个分支学科都能举出不少例子表明引进新术语能使似往的混乱局面改观。1930年代和194O年代就是由于引用了新术语而大大促进了进化综合。例如由赫胥黎和迈尔引用的“多型的”，迈尔引进的“同域的”和“异域的”，俄国学派引用的“基因库”，Sewall Wright引用的“遗传漂变”，以及其它术语如“创始者原则”和“遗传稳态”。当这些术语被明确下定义并清楚地和它们前此相混淆的其它现象区别开就能有助于排除争议。
当一个术语从一种概念转移到另一种概念时不论作为其基础的概念化过程发生了多么大的变化，不可避免会产生误解。然而在大多数情况下宁可保留这术语而不要不断引用新术语，只要其概念基础只有少许变化或逐渐变化。例如“基因”这术语，当约翰逊提出时，是特定的指“非物质”实体，一种“计算单位”而言。在摩根学派中这术语马上就应用于染色体上特定而又明确的物质性座位（位点），在分子遗传学中则是一套硷基对，同样是真正的物质实体。这一类的例子不胜枚举。
比喻在科学史上具有重要作用。有确切的比喻也有不合适的比喻。达尔文的“自然选择”一词正好是在这两类比喻之间的夹缝上并被他的同时代人坚决反对。他们想要把“谁”来选择人格化并坚决认为由自然来选择和被上帝创造两者之间并没有实质上的差别。当达尔文由于朋友们的催促而采用了“最适者生存”一词时，情况就变得更糟因为这个新比喻表示了循环论证（“谁”是最适者？生存的是最适者；“谁”生存？最适者生存）。由赖特引用的“遗传漂变”这术语指的是小种群中等位基因频率变化的随机过程，而某些学者却误解为稳定的单方向漂变。研究生物学中比喻的引用及其后果将是历史学者的一项有趣的课题。
（5）两个互相竞争学说的选择性融合
生物学学说一般都很复杂。某个学说具有绝对独尊性的情况极为罕见。一般情况是两个或以上的学说相互竞争，究竟哪一个学说是正确的争论可能持续几十年甚至几百年。最后结果很少是一种学说独占上风而往往是这几种学说的最优部分的综合集成。例如现代的选择性重演学说就是综合了原先两种互相争执学说（自然哲学派的学说和冯贝尔的学说）的有价值部分并和达尔文的共同祖先学说结合起来而形成：个体发生重演（伴有或多或少变化）其祖先的个体发生（不是成体）阶段。
另一个例子是从1800年左右一直持续到20世纪的关于遗传物质本质的论战。物理主义者认为它是一种物理力或者是某种“纯化学的”东西，而胚胎学家和博物学家则鉴于其非凡的专一性和遗传的精确性，从达尔文、魏斯曼以来提出它是遗传的结构（反对者称之为“形态学的”）基础。在这一论战的大部分时间中当然还不知道高分子。当1953年作出最后解答时才了解遗传物质既是化学物质又具有复杂结构。将对立观点加以综合才解决了这场争论。
20．3 学说和概念成熟过程中的障碍
科学史家曾讨论过阻扰学说和概念成熟或妨碍采纳正确学说的多种因素，但是有时对下面两个因素缺乏足够的重视。
不考虑对立注见
我在上面谈到有时可以通过选择性融合将两种对立学说加以综合，集其大成。遗憾的是这并不是一般的情况。当某个科学学说有部分错误时，通常不是将其错误部分用正确的来代替使之比较完善，而是提出某种相反的学说作为反题（antithesis）形式，似乎原来的学说是完全错误的。然而这相反的学说在某些方面可能是错误的而在原来的学说中却是正确的。例如，当胚胎学家证明先成论（按被囊发育而言）是错误的时候，不是用经过修改的先成论学说（遗传程序）而是用纯粹的后生论学说去代替它。再举一个例子，与祖先成体阶段的重演学说相对立的胚胎发生学说不承认祖先的任何影响而将个体发生阶段的相似归因于完全偶然的从简单到特化的并行进步。最后，新拉马克主义依赖环境影响的进化学说遭到突变学说反对，后者认为进化演变完全是由于“突变压力”（按同一方向反复突变），排除了环境（哪怕是作为自然选择因素）的任何作用。
由此看来，科学史的一个特点是大幅度左右摇摆。每当一个完全新的学说出现时，以前所接受的某些真理也被抛弃，完全新彻研究传统出现时更是如此。在某些事例中看来这是不必要的。在另外的例子中取得均衡的综合之前似乎“反题阶段”还是必要的。例如，在1859年到1940年之间同城物种形成学说经常被不加分析地提到，这就可能有必要特别强调地理性物种形成的广泛性以促使对同域物种形成问题抱更具有批判性的态度。
左右摇摆也可能产生完全放弃某种研究传统的结果。Carl Ludwig及J．Muller的学生将物理主义引入生理学的结果是抛弃了生态生理学的一个非常有希望的苗头（如Berrmann的工作）并且实际上在生理学中放弃了一切提问为什么的研究传统。虽然这也导致了近期原因生理学的空前繁荣，却几乎花了一百年时间生态生理学才开始形成，着重研究生理过程的适应意义。
科学中的许多长期论战是由于对立面双方没有认识到这两种对立观点并没有完全包括一切可供选择的各种观点或解释。人们怀疑逻辑分类的古老教条“没有第三者”（Tertium non da）是不是这种态度的下意识标准。阿伽西（L．Agassiz）对生物多样性的解释是，或者是由于造物主的设计方案或者是来自物理力盲目活动的副产物（Mayr，1959e）。达尔文的解释（自然选择）远远超越了阿伽西的非此即彼的二择一解释模式，是阿伽西在争辩中没有涉及的。阿伽西的论点当然只不过是“机遇对必然”这一古老非此即彼模式的翻版。甚至分子生物学家Monod（1970）也没有认识自然选择提供了绕过不愉快的在机遇与必然之间作抉择的一种选择自由。先成论与后生论之争，冯贝尔与海克尔在重演学说上的论战都是这种例子。将生物学历史上有多少重要争论是由于这种只考虑非此即彼的态度所引起的列举出来会是很有意义的事，这将会提醒任何学术论战的参与者仔细考虑有没有第三种选择可以防止表面上的争论僵局。
还有另一类错误选择（false alternative），它涉及这样一类情况，即所谓的非此即彼的问题实际上不过是同一问题的两个方面。例如White（1978）认为物种形成经常是染色体现象而不是地理现象。White认为染色体重排在物种形成中往往具有关键作用当然是正确的，但是这丝毫也不意味着必须放弃地理性物种形成过程。恰恰相反，这样的染色体重排最容易在边缘隔离的创始者种群中，即地理隔离中实现。近年来有一位种群生物学家建议不要研究物种而应研究种群，因为物种只不过是分类学家的主观发明。这种说法就是因为他忽视了一个事物两个方面的原则（two－sides－of－the－same－coin Principle）的结果。他没有注意到某个种群还和另外两类种群有关：虽然并不占有共同空间但共同具有相同的隔离机制（同种种群）；虽然占有共同空间却是生殖隔离的（即不同物种）。
虚假选择性几乎是进化生物学史上一切重大争论的重要原因：隔离或自然选择（M．Wagner），突变或自然选择（德弗里，贝特森，摩根），渐进进化或不连续遗传（孟德尔主义者与生物统计学者），环境的重要性或自然选择（新拉马克主义者和他们的对立面），行为或突变（预适应论者）等等。对每一个生物学问题都必须牢记一个事物两个方面原则，因为生物学的每一现象既有近期原因又有进化原因（终极原因）。“发育力学”（研究近期原因）和比较（种系）胚胎学（研究进化原因）都不能全面完整地解释生物现象。两性异形（激素解释或选择解释）是原因双重性的另一个例子，一切季节性现象，如鸟类迁徙（Mayr，1961），也是如此。这两类原因或解释并不是问题的非此即彼的解答（有些学者曾错误地认为是这样的解答），要全面充分的认识生物现象这两方面都必须深入探索。
错误地探寻定律
这是学说和概念成熟过程中的第二个障碍。就在生物学中运用定律而言，必须记住这样的一件事实，即物理科学在四百多年中为科学制定了一切规范或模式。生物科学只是从1859年才开始摆脱物理科学的羁绊。在那一年以前（在很大程度上还包括以后）生物学家无论发现了什么规律或结论他都觉得应当按物理科学的语言和概念结构来解释。
我在本书中曾用很多例子指出物理主义对生物学发展的不利影响。例如，在物理科学中当某一定律对一组特殊现象适用时，一般它也同样适用于相似的现象，除非这定律所不适用的现象表明这些现象是和它所适用的现象不同。这种看法在物理科学中被证明具有相当大的启示意义。生物学中的许多现象都很独特，实际上所有的所谓定律都有例外，认为定律具有普遍意义的观点曾经导致许多争议和无效的概括性结论。经常发生这样的情况，将对某一物种或高级分类单位的观察研究结果通过概括扩展到一切其它分类单位，后来却发现这样的概括结论并不适用。
五元论就是许多根据不足却又企图通过数量化或使之遵从某些特定“定律”将生物学“科学化”的例子之一。就五元论者看来分类单位大小不一似乎极不科学；因而试图将一切生物压缩到具有一定数目物种（五元论者将之规定为五种），大小相同的类别中。他们认为按这样的数量分类就可以像伽里略和牛顿使物理学科学化那样使系统学（分类学）真正成为科学。
另一个例子是施旺试图按晶体的起源来解释细胞起源。“我的研究所得出的主要结论是一切生物的各个基本单位都由相同的发育原则支配，这和晶体校同样规律形成相似，虽然晶体形式是多种多样的”（1839）。
当Edgar Anderson在20世纪30年代和40年代发现隐密杂交（clandestinehrbridization）在植物中非常普遍时，他本人、Enling、斯太宾斯以及其它一些植物学家认为动物学家之所以没有发现在动物中也具有相同的杂交高频率是由于动物学家没有刻意去探索。在随后的25年中花了相当大的努力在动物中追寻这种现象，从总的方面来说结果都是否定的。这是因为高等动物的遗传体系和植物的绝不相同。多倍性现象也是如此。50％左右的显花植物是多倍体。从1920年代直到1940年代，某些著名的细胞遗传学家认为“因此”多倍性在动物中也应该同样普遍。实际上除了一些不进行有性繁殖的类群外，多倍性现象在动物界中极为罕见。曾经一度认为染色体数目不同是由于多倍性的结果，但在大多数情况下这另有解释（White，1973；1978）。
再举一个例子，某些类群的动物（如淡水鱼类）的分布能力极差。一般情况下它们只有在大陆块相连时才能从一个分布区扩展到另一个分布区。某些专门研究淡水鱼或其它分布能力弱的动物分布情况的生物地理学家因而就匆忙作出结论以为各种动物类群的分布状况反映了大陆块的以往历史。事实上，很多类群生物的绝大多数物种能够越过宽阔水域来分布；根据这些容易分散类群的分布模式来推论以前的大陆块衔接情况将会导致错误结论。
独特性是大多数复杂系统的特征。物理科学家当然也会遇到独特性。近年来太空探险中在已探测过的行星上的发现表明它们的大气层和地表地质都具有独特性。这并不是说在独特现象很丰富的科学中不可能作出概括；这只是意味着这些概括必须按或然性（概率）观点来陈述，这还表示这类或然性概括（不论怎样称呼它）对一位科学家的日常工作远比作为所谓的普遍规律更为重要。
错误学说的启发意义
奇怪的是错误学说往往对科学的某一特定分支能产生有利影响。这些错误学说促使探索对立学说所忽略而又是本身所需要的事实根据，这些事实却对支持另一种不同的解释方案十分有用。例如杰弗里主义（相信环境的直接影响）激发了探索环境与适应性状之间相互关系的热潮。后来这些范围广泛的文献资料却成为支持自然选择学说的有力依据。自然选择主义者用不着再去探索这些相互关系因为它们已经由新拉马克主义者收集并已仔细整理过了。
活力论对18世纪和19世纪早期生理学的发展或许比机械论起了更有利的影响。活力论者Bichat对Magendie和Bernard的后来研究的影响显然要比机械论者LaMettrie和Holbach的影响大得多。自然神学对自然界中各种方式的适应现象积累了大量的卓越观察资料。一旦“设计”换上自然选择这些资料就可以全部并入进化生物学中。自然神学家Reimarus和Kirby的动物行为观察后来成为研究动物行为学的最有价值的基础。
上述情况表明如果某一研究传统能够收集大量似乎能支持它的事实，这就说明与之相对立的学说有毛病。这也证实了老的看法：事实只要是正确的就永远也不会丧失它的价值，而假说和学说不论正确与否都能促进研究。
20．4 科学与外部环境
前面几节的着重点是放在科学内部的发展情况上。然而科学社会学家曾正确地强调科学并不是在真空中运行而是必不可免地反映了当代的时代精神。我在第三章 中曾试图较详细地讨论这个问题，并在第一章 中提到内固论者与外因论者之间的争议。在这一章 中我将试图讨论几个很特殊的问题。
在生物学这样一个重要的研究领域中几乎总是有一个主要领域在一定时期内起带头作用，如林奈时期的系统学，从1830年代到1850年代的生理学，1860年代到1870年代的进化与系统发生，20世纪头20年的遗传学（后来又与胚胎学共同引人注目），从50年代起的分子生物学，现在也许是生态学。这些阶段并不是严格连续的，因为在这些阶段中每门学科的兴衰可能拉得很长所以一般有两个或更多的带头学科并存。在生物学各门学科的发展之上还重叠着同时对生物学所有学科发生影响的范围更广泛的外部势力。德国从1780年代到1830年代的浪漫主义和自然哲学派哲学就是这种影响势力之一；19世纪前半期在英国的自然神学又是一个例子；物理主义的还原论在20世纪大部分时间内的影响也说明了这一点。这类穹隆似的意识形态对生物学的某些部分具有有利影响而对其它分支则产生抑制作用，如果不是明显有害影响。我在这里原意作出的唯一结论是上述的每一种广泛影响势力对功能生物学和进化生物学或者有利或者不利，如果其中有某种对功能生物学有利就会对进化生物学十分不利，反之亦然。只是最近十几年来才认识到生物学的这两个主要分支在概念基础上差别很大。
每一种主要研究传统偏重某些解释模式，如果将这样的解释模式运用于它们完全不适用的情况就很危险。当“运动和力”在物理科学中是很流行的解释模式时，生物的生理过程便也有人用“运动和分子”来解释。当牛顿引用重力（引力）将地球力学和天体力学联系起来时，“生命力”就似乎立刻就能说明活生物的一切现象。因为各种无生物一般都由完全相同的个体组成，也就是具有均质组成，遗传学家约翰逊受过多年的生理化学和物理化学教育便企图通过分离“纯系”来“纯化”遗传上异质的种群。这样的类似例子很多，都说明采用时兴的概念或技术没有产生有意义的结果。
装饰门面还是真正影响？
正如Merton（1973）所正确指出的，科学家渴望得到承认。他们担心他们的工作如果用不时兴的语言或形象来陈述就不会受到重视。一有可能他们就引用某些著名科学家或哲学家的言论来支持他们的论点。一些科学史家也天真地认为这是被引用学者的思想直接影响有关科学家的证据；然而只要仔细研究一下这些科学家的文章往往会发现他们的结论完全是独自作出的只是在最后敷演成文时才贴上著名学者的“认可标签”。
当哲学家洛克的声誉处于顶峰时，有些科学家声称他们是通过洛克经验论的教导才取得成果的，尽管在读过洛克的著作后他们丝毫也没有改变自己的观点。近年来，当哲学家卡尔·波普尔的哲学观点在科学家中十分吃香时，对立的分类学学派竞相标榜自己的一派是波普尔的真正传人企图压倒对方。正当达尔文从事进化论研究时，归纳法（或据认为是归纳法）声势正隆，达尔文因而郑重声称他追随的是“真正的培根方法”而实际上他的假说-演绎方法绝对不是归纳法。在杜布赞斯基指出菲雪，霍尔丹和奈特的数学种群分析的重要意义后，大多数爱面子的进化主义者在他们文章的参考文献栏中都列上这三位学者的著作，然而后来又承认他们根本没有读过原文或者只读过一小部分。文艺复兴期间，当逻辑分类（二分法）的影响最盛时，所有的植物学家都自豪地宣称他们遵循的是亚里斯多德的分类法，虽然亚里斯多德本人曾公开指出二分法不适于生物学分类，而且现在已经了解那时的植物学家是按观察结果而不是根据二分法来分类。我之所以提到这些是想提醒那些试图研究各种思想对科学家的影响的历史家。某位学者引用了某篇著作或者说他是依据某某哲学家或科学家的理论或原则这一事实并不一定意味着这引用的著作对那位学者的思想具有决定性的影响。
18世纪和19世纪中数学、物理学和化学具有很高声誉，对一位科学家来说使用恰当的标签以便自己的著作显眼或提高知名度曾经是一种正当的策略。因此为了这一理由在文章中加进一些数学来装饰门面的就特别多，虽然这丝毫也没有为他原来取得的结果增添什么光彩。一位有名的分类学家曾央求他的数学家妻子为他的所有每一篇分类文章都增添一份有复杂统计分析的补遗，虽然他实际上在作出分类学结论时根本没有使用这些统计分析。
与此相反，在生物学史上也有一些例子（如果真正注意搜寻这种例子可能将更多）表明某个定律、原理、或概括起初用一般的文字陈述时曾被人们忽视，后来用数学表达时就受到欢迎并被普遍接受。例如凯塞尔于1903年曾指明种群中的遗传型组成当选择停止时保持稳定不变，但这一结论并没有得到重视，直到Hardy和Weinberg于1908年用数学公式表述时才得到公认。1939年我曾指出太平洋一岛屿的鸟类区系是移殖与灭绝之间平衡的结果，并就新喀里多利亚岛的情祝对这一原理作过详细分析。这又被湮没了25年，直到MacArthur及Wilson在他们的岛屿生物地理学说（1967）中以数学方式表述时才引起重视。
传统上在学者中有一种爱对对立面的研究方式或路线评头品足说三道四的倾向，所用的词句如果不是污蔑性的也是贬低式的。例如：“我的工作是动态的，你的是静态的；我的是分析性的，你的是纯粹描述性的；我的解释是真正机械论的（即按物理化学观点解释一切事物），你的解释是整体论的（即还有许多问题没有得到解答）。”当然，对立的一方也可能反唇相讥。19世纪的大部分时间里用牛顿的运动和力来解释一切成为了当时的时尚，甚至达到了没有丝毫真正牛顿分析的地方和肘候也要用“正确的词句”的程度。内格里1884年提出的遗传机械生理学说是可以顺手举出的一个例子。内格里实际上所能提出的是纯粹的推论（其中凡是新的观点后来证明全是错误的！），而内格里则吹嘘自己提出了一个真正的“机械论的”学说，他所说的“机械论的”指的是科学的。这里必须提到这一点是因为历史学家如果只是从外部来看待这些言论就不会了解它们完全是心理武器。贬低你的对手就是抬高你自己的身价。这就是为什么物理学家Rutherford讥笑生物学是“集邮”的理由。
影响的来源
科学家在建立某个新学说或新概念过程中可能对已有的事实和观点长时期不顾直到恰当时刻才加以运用。例如，达尔文在剑桥大学读书时就应当知道当抑制因素不存在时种群按指数增长这一情况。他在当时曾认真读过Paley的关于“过甚繁殖”的著名著作。随后十年中达尔文曾访问过的其它许多学者也都强调了同一原理，然而直到1838年9月28日他才将之与当时流行的生存竞争概念结合起来作为他的自然选择学说的基础。
巴斯德的至理名言：只有“思想有准备的人”才能有所发现真是再正确不过。但是现在很少考虑思想怎样才有准备这种过程。光有关于某些事实的知识是不够的，单有某些概念和观点（如果它们隐藏在脑海中）也是不够的。绝大多数重要的新概念和新学说所依据的都是早就存在的各个组成部分（事实和概念）只是没有人能够将它们恰当地联系起来。在探索科学发展的外部影响时这一点必须注意。来自社会学、经济学、人类学、伦理学的观点可能都贮存在脑海中而只是没有正式的渠道通向进化生物学，生态学，或行为学。
例如，当达尔文提出性状趋异（性状分歧）这一概念时，他声称这是由于受到Milne－Edwards的劳动的功能分工的深刻影响，而身体中各个器官之间的劳动分工和工厂以及社会职能分工又是相似的。Schweber（1977）很想知道为什么达尔文没有将他的想法归因于从亚当·斯密以来的许多英国学者，这些学者一贯强调劳动分工、竞争以及有关论点的重要意义。毫无疑问达尔文在读过有关著作后对这些观点是很熟悉的。但是他将这些知识贮存在头脑中在思索进化趋异时从来没有取出运用。一直等到Milne－Edwards将之沟通后达尔文才发现在此以前15年这些本来就应当是显而易见不成问题的。
不同部门的知识之间的相互关系这一整个大问题需要更多的研究。从1859年到辛普森，大部分（实际上是全部）古生物学家都借助骤变论或直生论（或两者）来解释宏观进化。当遗传学证据表明这两种解释方案都无法成立时，辛普森论证了宏观进化现象和达尔文学说完全一致。他并没有“证明”这一点，因为谁能够证明这一点？然而自此以后达尔文主义的反对者就一直否认辛普森的认点。
我本人的情况也如此。我曾指出物种形成现象、物种生物学、适应性地理变异、高级分类单位形成等等现象完全符合达尔文的解释，另外我还指陈由孟德尔主义者提出的不同解释和系统学证据不一致。不可能从基因层次的现象导出种群和物种层次的现象；反过来也同样不可能，但是可以证明它们是一致的。还原论者认为某一层次的现象必然是另一层次现象的必然结果，然而这并非如此。
否定某一学说或研究传统的一部分并不一定影响其主题。例如，达尔文在他的学说中采纳了一定程度的软式遗传，然而后来证实软式遗传并不存在并没有削弱自然选择学说。如果有任何影响也纯粹是加强它。在任何一个混合的或复杂的学说中各个不同的组成部分可能显示一定程度的独立性。
技术进步在科学研究中的作用
科学史家一贯强调技术进步在科学史上的重要意义。这一点在所有科学部门中都有丰富资料证明。我曾反复指出发明显微镜的重要性；细胞学的全部历史就是技术进步效果的历史。它起始于Jansson和Jansson（1590年左右）发明显微镜，随后是消色差透镜（1823），油浸镜头（1878），复消色差透镜（1886），相差显微镜（1934），以及电子显微镜（1938）的先后发明。与之相应的是与显微镜技术有关的各种设施和方法的稳步改进（切片机、压片技术，固定方法，染色方法）。真正了解细胞质则是电子显微镜发明以后的事。新仪器设备和新技术的重要意义在分子生物学中更明显。在分子生物学中实际上每一项新发现都是采用新技术的结果。
生物学技术的另一个重要方面是采用不同种类的实验生物。孟德尔表明碗豆是研究遗传单位的理想材料，他和德弗里都发现其它植物（山柳菊与月见草）的性质很复杂难以得出明确结果。大多数动物和植物都宜于进行选择试验，但约翰逊为选择试验采用的自花受粉并近于纯合的菜豆就不合适。凯塞尔的学生C．W．Woodworth告诉他“繁殖迅速的果蝇在育种实验中比凯塞尔当时使用的实验室培养的哺乳动物具有明显的优点”（Davenport，1941）。从凯塞尔实验室开始，果蝇作为实验生物的运用很快就传到Lutz和摩根的两个实验室。
遗传学历史上有许多例子说明在选择实验动物和植物上有成功的也有不成功的。Beadle和Tatum的脉抱霉（红色面包霉）以及后来选用的细菌（大肠杆菌）和某些病毒都属于成功的例子。内格里选用的山柳菊使他怀疑孟德尔定律，德弗里选择月见草导致他提出经由单一突变形成物种的错误观点，约翰逊的菜豆使他否认自然选择的重要意义，这些都是实验植物选择不当的例子。这对从物理科学转到生物学领域的科学工作者来说特别重要，因为物理科学的大多数概括和结论一般是普遍适用的，而转到生物学领域后就需要了解一切生物都具有独特性质，不能将在某种生物中的发现自动地转移到另外的一些生物；还应当知道就某种实验研究来说有一些物种比另外物种更合适。生物是复杂的有生命的系统，每一生物都有其独特性状。在阅读1940年代以前的行为学文献时就会发现其中大部分是研究“老鼠”，有关评述和讨论都暗示老鼠实验的结果也适用于其它一切动物（Beach，1950）。后来研究灵长类行为时，所使用的实验动物只简单的提是“猴子”，好像所有的猴子都具有相同的性状。在鸟类的生物学和胚胎学研究中，一般都只提起所使用的是“鸡”或“鸽”，似乎这就代表了全部9000种鸟类。
1870年代和1880年代细胞学的大多数进展是由于发现了很多新的研究材料，其中每一种都有其突出的优点。Van Beneden发现蛔虫和波弗利发现某些海胆因而就使他们能作出利用当时一般采用的材料所无法取得的结论。
生物科学进展的关键除了选用合适的技术和恰当的生物材料而外，还有实验方法的选择问题，一般这具有更普遍意义。谁也不会怀疑研究功能问题的适当技术是实验；但是必须强调历史（进化）现象因果关系的说明通常必须依据由观察所作出的推断。许多实验主义者之所以对博物学家的发现视而不见在很大程度上是由于他们顽固地坚持只有实验能解答科学问题。像物种形成，或更广泛地说，一切进化问题这样的历史性发展过程只能根据恰当的系统观察所作出的推断来解释的这种观点不仅是2O世纪头30多年实验主义者所无法了解的而且实际上是被他们强烈反对的。甚至到了今天还有一些学者认为实验是唯一的科学方法。最近还有一位学者声称“奇怪的是在达尔文著作中竟然找不到关于物种起源的实验证据。”正是这种态度使贝特森闭目不见分类学家的发现，甚至迟至1922年他还全然否定分类学家所作出的结论。生物进化的历史性陈述中的一部分功能过程可以通过实验来检验。但是历史顺序本身（一般还涉及种群或其它复杂系统）却只能由根据观察作出的推断来建立。德弗里正是由于迷信实验是唯一的科学方法才使他错误地认为突变是物种起源的动因。在科学的历史上由于把坚持实验这一点放错了位置而使研究走入了歧途的这种事例屡见不鲜。
2O．5 科学的进步
由于从外表上看来没有解决的科学问题日益增多。所以有时常听到科学是否真正有所进步的怀疑议论。要给科学进步下定义很不容易。科学进步的特点是：对以前难于捉摸的现象有了更多的了解，解决了矛盾，揭开了一些黑匣子，能够作出较好的概率性预测，在以前彼此没有联系的现象之间建立了因果关系。虽然下定义有困难，但是从事科学实践的科学家几乎从来也不怀疑新发现、新学说，或新的概念对科学进步作出的贡献。但是也有人指出（Kuhn，1962）；科学在其方法上往往是没有理性的，在某个方面的进步可能会使另一方面遭到损失。
正如我在第一章 中所强调的，我以为生物科学进步的特点并不完全在于个别发现（无论它多么重要）或提出了新学说，而主要在于逐步而又决定性地发展了新概念以及放弃了原来占支配地位的旧概念。在多数情况下重要新概念的确立和发展并不是出于个别发现而是将过去确定无疑的事实加以巧妙和新颖的组合集成。达尔文的通过自然选择的共同祖先学说就是一个很好的例子。其它这一类重要概念（大都是根据已知事实）还有生物学种，遗传程序，遗传重组，边缘隔离种群的加速物种形成，细胞学说，甚至还有基因概念。
科学概念结构最急剧的变化一般称为科学革命，关于这个问题过去二十年有不少著作问世。我曾指出（Mayr，1972b）达尔文革命，和几乎所有的生物学重大争论相仿，比一般所认为的一次科学革命的时间要长久得多。我无法想像在生物学中有像改朝换代那样的急剧变化。另一方面。某些发现、新概念、旧概念的修正，以及新技术无疑对随后生物学的发展具有重要影响。我只须提到《物种起源》的出版，孟德尔定律的重新发现，进化综合，以及DNA分子结构的发现作为例子。虽然科学革命这一概念并不能确切反映科学成长过程，但是认为科学进步具有稳定的步伐和速度也是不现实的。
对科学的全面进步抱怀疑态度的情况在物理科学中也许更严重。从17世纪到19世纪末物理科学的长足进展之后随之而来的是互协性原理、测不准原理、基本粒子、相对论以及其它一些引进了前所未曾料到的不确定性的各种发展。看来生物科学的进步比较扎实和更容易察知：静止的世界被进化的世界取代，共同祖先，自然选择，颗粒性遗传，激素和酶的作用，种群概念，生物学种，发育由遗传程序控制，有关行为的学说，以及对身体内各个器官功能的了解等等这些具体的进步只不过是其中很少数的几个例子。虽然还有很多问题没有解决，尤其是关于复杂系统的功能，但是谁也无法怀疑生物科学业已取得和行将取得的巨大进步。
然而当要发展真正的综合性科学学时就必须比较来自物理科学、生物科学和社会科学的各种概括结论并试图将这三个分支加以整合，集其大成。我相当怀疑这样的比较和集成所需要的素材是否业已具备，现在正需要有人将之作为研究课题进行深人研究。
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