什麼是科學？生物學在科學中佔有什麼地位？什麼是生物學的概念結構？人們必須首先自己回答這些問題才能設法去理解生物學歷史中的任何一個特殊概念或問題的發展演變。對所有的這三個問題有些人曾作出全然令人誤解的回答，特別是一些哲學家和非生物學者。這就嚴重妨礙了對生物學思想發展史的了解。我在本章中的第一個任務就是力圖正確地回答這些基本問題。這將為研究特殊概念的歷史發展奠定牢固的基礎。
2．1科學的本質
自從遠古以來人們就提出關於世界的起源、意義和目的的問題。對這些問題的試探性回答可以在表徵每種文化，甚至最原始文化的神話中找到。自此以後就沿著十分不同的兩個方向前進。一個方向是人們的思想觀念定形於宗教之中，表現為通常以（上）天啟（示）為基礎的—套教條。例如西方世界在中世紀末葉就完全被對聖經教旨的堅定信仰所支配，在西方世界以外是由對超自然力量的普遍信奉所把持。
哲學，隨後是科學，則是人們對待世界的奧秘的另一方式，雖然科學在其早期的歷史上和宗教並不能嚴格地劃分。科學用疑問、懷疑、好奇和尋求解釋的努力來對待這些奧秘，因此它所採取的態度和宗教返然不同。蘇格拉底以前（愛奧尼亞時代）的哲學家們按可觀察到的自然力（如火、水、空氣）對這些奧秘尋求「自然」的解釋，從而為這一不同的方式開拓了途徑（參閱第三章）。這種力求了解自然現象的原因的努力就是科學的發端。羅馬帝國衰亡之後的幾個世紀，這種傳統實際上已被淡忘，在中世紀後期的科學革命時才重新復甦。神的真理不僅顯示在聖經中而且也表現幹上帝的創造之中的這一信念也得到了發展。
伽利略對這種見解的說明是眾所周知的：「我認為在討論自然界的現象時不應當從聖經的權威地位出發，而應當從明智有理性的實驗和必要的演示開始。因為無論是聖經還是自然界都同樣地是出自神旨。」他接著還說，「在自然界的行動中和在聖經的神聖詞藻中，上帝同樣值得讚美地將自己啟示給我們。」伽利略認為，藉助於永恆法則治理凡世的神靈最低限度和始終干預事態進展的神靈能一樣地啟發信念和信仰。正是這種思想促成了我們現在所理解的科學的誕生。對伽利略來說，科學與宗教並不是兩不相容的，而是宗教的不可分割的一部分。同樣，17世紀到19世紀的一些著名哲學家——例如康德——都把上帝引進到他們的哲學解說格式中。所謂的自然神學，不管它的名稱如何，實際是科學與神學參半的混合體。科學和神學發生衝突是後來的事，是在科學運用「自然規律（法則）」解釋了越來越多的自然現象和自然過程時才發生的，在此之前這些現象和過程只有經由造物主或神授的特殊法則的干預才能得到解釋。
宗教和科學的根本區別是，宗教一般都有一套教條（多半是「天啟」教條），對這些教條沒有任何其它可供選擇或通融解釋的餘地。反之，科學則實際鼓勵有可供選擇的其它解釋並樂於用一個學說來取代另一個學說。發現一個可供選擇的解釋方案往往是興高采烈洋洋得意的根源。科學思想（觀念）之是否完善只在很少程度上由科學以外的標準來評價，因為它在總體上完全是由對問題或現象作出解釋（有時還有預測）的效能來鑒定。
奇怪的是，科學家們對科學究竟是怎麼一回事總是有點說不清楚。在經驗主義和歸納法盛行的時代，科學的目的最經常地被描述為搜集新知識。與此相反，當人們閱讀科學哲學家的著作時得到的印象是，就這些哲學家來說，科學是方法學。雖然從沒有人會懷疑方法的重要性，然而某些科學哲學家幾乎完全專註於方法則使注意力偏離了科學的更基本目的，那就是增進我們對我們所生活的世界以及我們本身的了解。
科學有很多目的。Ayala（1968）是這樣表述的：（l）科學企圖把知識組織成為系統的知識，力求發現現象和過程之間的關係格式（patterns of relationship）．（2）科學力圖為事態的出現提供說明。（3）科學提出的解釋性假說必須是可以檢驗的，也就是說這些假說是可以被拋棄的。更概括地說，科學試圖將自然界極其多樣的現象和過程包羅在數量很少的解釋性原則之中去。
發現新事實還是發展新概念
在一般人的心目中發現就是科學的標誌。新事實的發現一般是容易報導的，因而新聞媒介也以新發現為依據來看待科學。諾貝爾當年提出諾貝爾獎條件時，他想到的完全是按照新發現，特別是有益於人類的新發現。然而把科學僅僅看作是搜集事實則是很大的誤解。在生物科學中，絕大多數的重要進展是由引入新概念或改善現存的概念而取得的；這一點可能對進化生物學校之對功能生物學來說更為真切。通過概念的改善比經由新事實的發現能更有效地推進我們對世界的了解，雖然這兩者並不是互相排斥的。
讓我舉一兩個例子來說明。1：3這個比率在孟德爾之前被植物育種人員發現過許多次，甚至達爾文在他的植物育種試驗中也曾很多次發現這一比率。然而所有這些都毫無價值。直到孟德爾引進了適當的概念並等到魏斯曼引入了補充概念之後才使得孟德爾的分離現象具有更大意義。與此相仿，現在已由自然選擇學說所解釋的現象早在達爾文以前就是人們所熟知的，但並不被人了解，直到引進種群含有獨特個體的概念後自然選擇才具有強大的說服力。種群思想和地理變異的概念聯同隔離概念依次成為地理性物種形成學說發展的先決條件。對生殖隔離是物種形成過程中的關鍵組成部分的認識直到隔離機制這一概念得到澄清後才完成。只要把地理障礙仍然包含在隔離機制之中（Dobzhansky）仍然如此，1937），隔離機制的真正作用就沒有被理解。
無論是在進化生物學還是系統學中幾乎都可以任意列出一些進展的例子並證明它們主要是依靠引進了改進過的概念的結果而不是依賴於新發現。科學史家早已認識到這一點，然而遺憾的是在非生物學家中很少人了解這種情況。的確，發現是科學進步的一個必要組成部分，而且生物學中當前的一些薄弱環節也主要是由於缺乏某些基本事實所造成的。例如生命起源問題，中樞神經系統時組織結構問題。但是，由新概念或者經過或多或少徹底改變了的舊概念所作的貢獻也和新事實及其發現的貢獻同等重要，有時還更重要。在進化生物學中，像進化、共同起源、地理性物種形成、隔離機制或自然選擇等概念已經使生物學中以前亂成一團的領域發生了激劇的轉向，促進了新學說的形成和數不盡的研究工作的出現。那些堅持認為科學的進展主要在於科學概念的進步的人們並沒有錯。
當然，概念的運用並不限於科學，因為在藝術、歷史（以及人文科學的其它領域）、哲學和人類的任何思想活動中都有其本身的概念。那麼，除了運用概念而外，用什麼標準來劃分科學和上述人類的其它成就呢？對這個問題的回答並不是想像的那樣簡單，就正像常被引用的問題：社會科學在多大程度上是科學？可以試試看地提出以下幾方面來說明科學的特點，即方法論上的嚴密性；檢驗或反證其結論的可能性，建立不相矛盾的學說體系（Paradigms）的可能性。方法雖然並不是科學的全部，卻是它的重要方面，特別是由於在科學的不同學科中，方法也不盡相同。
2．2科學的方法
希臘人對大量的現象總是尋求合（乎）理（性）的解釋。例如希波克拉底學派在探索疾病的原因時並不是從神靈的影響中去尋找病源，而是歸之干諸如氣候，營養等等自然原因。同樣，愛奧尼亞的哲學家們對有生界及無生界的現象也試圖作出合理的解釋。亞里斯多德這位舉世公認的科學方法論的創始人在其《分析後篇》（ Posterior analytics）一文中非常出色地談到應當怎樣對事物作出科學的解釋，它的影響幾乎一直延續到19世紀，正如Laudan（ 1977：13）不無偏激地指出：「科學哲學家們大多仍然囿於亞里斯多德及其注釋者所提出的方法論。」包括亞里斯多德在內的希臘哲學家主要都是唯理論者（rationalist，或理性主義者）。他們（Empedocles是典型例子）認為只需通過準確清晰的推理，包括我們現在一般所說的演繹法，就能解決科學問題。這些古代醫生和哲學家在對事態的解釋上所取得的不容置疑的成就導致了過份高估純理性方法的作用，笛卡爾在這方面達到了頂峰。雖然他也作過一些實驗研究（例如解剖），但是這位哲學家的許多著作令人讀後覺得好像他認為任何事情只需經過專註的思考就都能解決。
接踵而來的歸納法論者及實驗主義者對笛卡爾主義的責難，非常清楚地表明在科學中方法被認為是很重要的。這在今天也正和在17世紀時一樣是完全正確的。遺憾的是還有很多哲學家一直到19世紀仍然相信只要通過推理或哲學化（philosophizin