現在人們往往越來越多地見到「科學學」（science of science）這個詞。它的涵義是什麼？科學學是一門新興的學科，它將科學社會學、科學史、科學哲學以及科學家的心理學結合起來，對科學家的活動和科學的發展與方法論作出概括性的解釋。這既包括對偉大科學家的知識成長與工作作風或風格的歸納總結，也包括為科學知識的逐漸進步作出貢獻的其它科學家大軍的有關方面的概括。
科學哲學家和科學社會學家曾提出過很多問題，也在一定程度上回答了不少問題。例如，關於新研究傳統的起源、繁榮、衰退、被取代的規律是什麼？有沒有科學革命？如果有，它們的興衰演變是否和Thomas Kuhn的觀點相符？科學和科學家的環境背景中哪些因素對科學革命（或至少是科學革新）至關重要？新技術、新觀察方法、新實驗手段與新概念比較起來對科學進步的影響孰為重要？另外，進行新的實驗和收集新的觀察事實是否只是為了檢驗新假說或新理論？
從過去直到現在還沒有一種科學學說一經提出就被普遍接受。邏輯實證主義有一種全面的關於科學的學說，涉及發現與解釋。然而由於近十幾年對之展開了廣泛的批判，表明如果它還站得住腳也必須作極大的修正，我在這裡不擬詳細介紹。為了取代這一學說不少人盡了很大努力（如Popper，Feyerabend，Lakatos，Laudan等），但綜合還遠沒有完成。
科學社會學家（如Merton）的一些觀察研究和概括從總的說來還是不錯的；就他們所研究的問題來看，實際上對情況的闡述也很出色。然而他們所涉及的問題相當專門，例如多重的獨立發現或科學家獎勵制度中優先權的作用。目前還沒有社會學家能夠或即將能夠宣稱我們已經有了關於科學的全面社會學。我們迄今所有的只是「面向科學社會學所作的準備」。
過去已經發表的涉及科學學的著作嚴重地偏向物理科學。下面的意見和評述可能作為將生物科學更明確地引向這一領域的嘗試。遺憾的是我還不能撰寫一本全面的生物科學的科學學，我所能做的只是像叔本華為他的名著所起的書名《附加和補充》。我希望這能鼓勵其它的學者比我做得更好。
20．1 科學家和科學環境
科學的發展就是科學家的觀念發展過程。每一新觀念或修正的觀念都是在企別科學家的頭腦中產生。歷史家已充分認識這一點並且也在科學用語中得到反映，例如我們指的孟德爾定律、達爾文主義，或愛因斯坦相對論。為了簡單起見，在科學史中往往將偉大學者或概念革新家的思想以一種好像是固定不變堅如磐石的形式加以介紹。當提到1809年的拉馬克或1859年的達爾文時就似乎達爾文思想觀念的發展，疑問、猶豫、前後不一、矛盾以及思想的反覆變化並不存在，他的思想發展被說成是合乎邏輯的推論與結論的鏈條。當歷史學家開始批判性地研究達爾文的著作和通信之後就發現這種看法是非常錯誤的，特別是當他們分析研究了達爾文的筆記和未發表的手稿（1975；1980）之後。Limoges（1970），Gruber（1974），Kohn（1975；1980），Herbert（1977），Schweber（1977）以及Ospovat（1979）都先後指陳傳統的介紹達爾文學說誕生的方式很容易使人產生誤解。例如達爾文在物種形成的觀點上在1850年代就發生過巨大變化（Sulloway，1979），而且他在1870年代比1850年代更相信軟式遺傳。
很多著名科學家的思想的一個特點是經歷了長時間的成熟過程並且往往會有反覆。例如林奈起初非常強調物種的不變性和永恆性，但在晚年卻提出物種通過雜交的起源學說。拉馬克到了55歲還堅信物種不變，然後卻又承認進化，但在隨後的15年或20年又從直線進化轉而為樹狀進化概念。壬席、薩姆勒、邁爾在年輕時都是新拉馬克主義者但後來又完全接受自然選擇學說。事實上某些偉大科學家往往最經常改變他們的觀點而且改變得最徹底。如果不瞭解思想家思想的排列組合就無法瞭解他一生中的思想影響。這對哲學家來說也是如此。《天體論》（1755）的康德，《純粹理性批判》（1781）和《判斷力批判》（1790）的康德實際上是完全不同的三位思想家。科學家終其一生不改變他的主要觀點的可能是極少數。就我所知還沒有人專門研究偉大科學家思想的急劇轉變（其中有一些是真心實意的轉變）。在這方面還有很多沒有解答的問題。這樣的變化是否以特殊的頻率發生在特定的年齡？是什麼事引起這類變化？是否某些科學家在其晚年當真要「倒退」？
科學家所作的解釋都是假說，所有的假說又都是試探性的。這些假說必須永遠接受檢驗，一旦發現不合適就必須加以修正。因此，科學家、尤其是著名的科學家，改變主意不僅不是弱點反而是不斷關注有關問題和有能力一再檢驗其假說的明顯證據。
不同科學家的性格也各不相同，有很大差異，這左右著他們的研究風格。Ostwald（1909）將科學家分為兩類：浪漫型和正統型。浪漫型才思敏捷，念頭層出不窮稍縱即逝。這些念頭中有一些極有創見，另一些則平庸無奇甚至荒唐可笑。這一類型的科學家對他的不那麼稱心得意的想法或念頭一般都毫不猶疑地加以放棄。相反，正統型則專心致志於修補業已存在的東西。他們樂於對一個問題楔而不捨貫徹始終。他們還願意維護現狀。Solloway（1982）根據統計分析指出長子長女和其弟妹的性格有很大差異。長子長女偏於保守，往往很符合Ostwald的正統型。在科學革命中他們傾向於維護現存的模式。後生子女則不同，偏向革命和提出非正統的學說。
沒有人比達爾文對有成就的科學家的思維活動闡述得更確切。他反覆講過沒有「推測」他就無法進行觀察。他見到的任何事物都在頭腦中引出問題。有成就的科學家的另一個特點是靈活性，即有證據表明某個學說或假定是無效的時候他們就欣然將之放棄。19世紀30年代開展進化綜合的一些學者發現他們原先所持有的觀點是錯誤的就毫不猶疑地將之拋棄。幾乎所有的偉大科學家的第三個特點是他們的興趣相當廣泛。他們能運用相鄰領域的一些概念、事實和思想來建立他們所在領域的有關學說。他們充分運用類推方法並且重視比較研究。
研究策略
Medawar（1967）十分明睿地強調指出一個可行的研究計劃對科學家來說是多麼重要。例如，從內格裡、魏斯曼到貝特森的所有遺傳學家之所以沒有能夠提出一個完善的遺傳學說是因為他們想同時解釋遺傳（遺傳物質的逐代傳遞）和發育現象。他們想這樣做並不奇怪，因為他們幾乎都是從胚胎學角度研究遺傳學問題。摩根的明智就在於他將發育生理問題（雖然他本人也來自胚胎學領域）擱在一邊而集中全力於遺傳物質的傳遞問題。他從1910年到1915年的開拓性發現完全是由於這一聰明的抉擇。他和他的同事的發現中所引出的發育問題他們乾脆不去過問。這種決定非常幸運，因為其中某些問題，例如為什麼在順位的基因和在反位的基因效應不同（位置效應）直到50多年之後才弄清楚。
為什麼一個問題一下子不容易解決有很多潛在原因。分析這些問題的技術手段可能還不具備。某些概念，特別是需要借助於鄰近領域的概念可能也還未形成。在這一類情況下尚未解決的問題就只能當作「黑匣子」對待，到時機成熟時才能揭開這黑匣子解決問題，關於自然界中無限變異的原由問題達爾文就是這樣處理的。
提到魏斯曼，我在前面曾經講過他的第二個策略錯誤是沒有將一個問題分成它的幾個組成部分逐個解決。例如研究遺傳現象除非將遺傳傳遞和發育恰當分開就無法取得進展。一個複雜問題必須將其組成部分分割開對研究科學問題和哲學問題都是如此；以前沒有將目的論概念分成它的四個組成部分（見第二章 ）和沒有分清分類階元和分類單位（第四章 ）只不過是兩個例子而已。
另一個從長遠看對科學進步更有害的研究策略是永遠一再重複去證明已不再需要證實的發現。19世紀著名的比較解剖學家海克爾、赫胥黎以及Gegenbauer運用比較解剖學方法成功地論證了達爾文的共同祖先學說。然而在對共同祖先學說的反對意見已經消失了很久以後一些比較解剖學家仍然認為確立同源現象並探索共同祖作為他們的唯一目的（Coleman，1980）。只有蘇聯的Severtsov學派多少已超脫了這一傳統，Boker也是如此，他雖然提出了一些不同一般的問題但是遺憾的是這些問題也受到了他的拉馬克哲學觀點的局限。在達爾文之後幾乎花了一百年的時間通過D．D．Davis，W．Book以及其它學者的工作提出了新問題之後才使比較解剖學重新煥發青春。在閱讀1920年以後摩根學派的著作時也會感到他們也有這個弱點。他們面對貝特森的責難，研究的主要重點仍然放在證明染色體遺傳學說的正確性方面，儘管這時這一學說已經肯定無疑被大多數學者接受。因此，19世紀30年代和40年代遺傳學的重要進展是由其它學派實現的。
另一個差勁的研究策略是將自己限制在一味堆積事實和描述事實上面丕是運用它們來構成新的概括或新概念。貶低分類學的人嘲笑那些只知道描述新種、似乎分類科學徹頭徹尾就只是描述新種別無其它目的的分類學者並不是毫無道理。將生物多樣性列入詳細名錄毫無疑問是必要的，但是有見識的系統學家都要求跨越這種林奈階段。這種批評幾乎對生物學各個分支的某些實際工作者同樣適用。遭到非難的早期生態學用來進行生態調查的「樣方」也是這類單純描述性的研究活動。
科學研究和人類活動的很多方面相似，也有其報酬遞減規律，卓越的科學家能夠預先覺察到這一點在什麼時候發生。奇怪的是，有一些研究者往往一再接近新發現的邊緣卻固執地離開了他們原來的研究路線而去另起爐灶研究完全新的問題。一般來說這原因似乎是由於他們不能提出恰當的有意義的問題從而以為他們原來的研究路線已到盡頭。這又是一個證據說明提出富有意義的問題是多麼重要。
思想體系（意識形態）的力量
經常會發現不同的科學家對同樣的事實作出完全不同的，有時是完全相反的結論。這是怎樣一回事？很明顯這類分歧是由於有關科學家在思想體系（「世界觀」）上存在著差異所致。例如兩位19世紀中期的科學家對昆蟲非常巧妙地適應採蜜的花朵，花朵又賴昆蟲傳粉這樁事實的看法是會完全一致的。然而自然神學家認為這一事實正好是造物主智慧的絕妙證明，但達爾文主義者則將之看作是自然選擇的力量。一位科學家究竟是相信本質論還是種群思想，究竟是堅持還原論還是突現論，究竟能否明確區分近期原因和終極原因，所有這些思想體繫上的基本差異將決定他接受哪一種生物學說。因此，個別科學學說的變化和更替對科學家的影響在科學歷史上遠不如主要意識形態的興衰那樣重要。
研究科學家所持有的基本哲學觀點或思想體系非常困難，因為它們很少明確表達出來。它們大都由默認構成，而這默認又被認為完全是理所當然的用不著說出來。當生物學歷史家試圖探明這樣的一些默認時往往遇到極大困難；而企圖直接了當地探尋這些「永恆真理」時就會碰到無法克服的阻力。在生物學中，幾百年來，相信獲得性狀遺傳，相信不可抗拒的進步和自然階梯，承認非生物界與生物界的根本差異，承認現象世界的本質論結構等等只不過是這類影響科學發展的默認的少數例子。生物學史上的一切著名論戰都涉及基本意識形態的分歧，例如數量與質量，還原論與突現論、本質論與種群思想、一無論與二元論、不連續與連續、機械論與活力論、機械論與目的論、靜止論與進化論、以及在第二章 中所討論的一些其它問題。萊伊爾之所以反對進化論不僅是由於他的自然神學思想，還由於他相信本質論。本質論不容許物種的變異「超出它們的類型（模式）界限」。Coleman（1970）曾指出貝特森之反對遺傳的染色體學說在很大程度上是基於意識形態的理由。可以說科學家反對某種新學說幾乎都是出於意識形態原因而不是由於邏輯原因或反對學說所根據的證據。關於反對新觀點的原因Barber（1961）曾作過詳細分析。
互不相容的思想成分
仔細研究任何一個革新科學家的思想，幾乎毫無例外會發現在他們的思想中含有互相矛盾的成分。就拉馬克的例子來看也許最突出。他在55歲時從相信永恆不變的世界急劇轉變到相信不斷進化的世界。他將自己的較新觀點重疊在18世紀的傳統思想上，因而他的許多明顯矛盾自然是不可避免而又可以理解的。
在分析過去時代的學者的思想肘必須極力避免用現代觀點或認識去判斷他們思想中的前後矛盾。也許沒有哪一位科學家能逃脫其概念結構中的內在矛盾。萊伊爾提倡均變論，但是甚至他的同時代人也感到驚訝他在解釋新種起源時是多麼接近非均變論。達爾文在解釋通過自然選擇的適應現象時採用種群思想的，然而在討論物種形成時卻又令人吃驚地使用了類型學語言。達爾文主義者之中誰也沒有像華萊士那樣強調自然選擇，然而他卻不能將之運用於人類。達爾文和1900年以前的許多遺傳學家經常強調遺傳顆粒的完整性（由回復突變及其它現象論證），然而他們又全都同意相同顆粒某種程度的融合。按我看來，科學史家還沒有足夠注意這種矛盾和概念上的不相容性。科學家的思想往往被介紹成面面俱到的和諧體系，而實際上它通常是由許多不斷被修正的片段構成，然而這被修正了的片段和其它片段就不再協調一致。研究著名生物學家思想中的這類矛盾將會是很有興趣和很有意義的事。
早熟或不時興？
重要的科學發現往往大都或完全被同時代人忽視。文獻中引用過許多這樣的事例，其中最著名的可能是孟德爾定律，它發表於1866年，在19O0年以前一直被忽視。艾弗裡論證肺炎球菌的轉化因子是核酸是經常引用的另一個例子。這一發現發表於1944年，然而在1953年以前這一重要發現並沒有受到哪怕一點應有的重視。我本人的對物種形成和宏觀進化具有重要意義的邊緣隔離種群（Peripherally isolated Population）的發現發表於1954年，在1970年代以前幾乎沒有人提到，但現在卻很肘興（時髦），在一本新近出版的宏觀進化的教科書（Stanley，1979）中經常被引用，而且比其它任何古生物學家的著作引用得還要多。
有人認為這種現象的出現是因為這些發現是「早熟的」。Stent（1972）所下的定義是，「某個發現是早熟的如果它的含意不能被一連串的簡單邏輯步驟和普遍承認的知識聯繫起來。」實際上，將某個發現稱為早熟似乎值得懷疑如果這發現的發現者曾深思熟慮尋求某種解決辦法，就像孟德爾的情況。我自己對這種情況的分析（不談一切細節）是某個發現很可能被忽視如果它是在那個時候的一個不時髦的領域中發現的，也就是說，是處在那時的主要研究興趣之外。就孟德爾的例子來看，當時大多數雜交育種家都熱衷於探索「物種物質」，而個體性狀的分析是處在他們的問題之外。那個時期對遺傳問題作過大量推測的胚胎學家只關心（或至少是主要關心）遺傳現象的發育方面。就他們看來分離現象和比值和他們所研究的問題毫不相干。
現在再來談談第二個例子-艾弗裡的發現。我的親身經驗使我認為很多遺傳學家都充分認識到它的重要意義或至少是聽到了它的弦外之音，正是通過這些使沃森瞭解到這問題極其重要。然而，DNA分子結構的分析（也就是適合於作為一種接收和傳遞信息的分子）卻是這些生物學家力所不逮的。這必須由化學家來完成，而且事實上也是由恰伽夫等實現的。在這個例子中就談不上早熟，除非是在這種意義上，即當時大多數從事DNA研究的化學家和分子物理學家並不像生物學家那樣瞭解這分子的重要性。最後談到第三個例子，邊緣隔離種群的重要意義幾乎被所有的遺傳學家完全忽視因為這並不在他們的研究範圍之內、只有當在夏威夷群島發現了果蠅的邊緣隔離種群這一典型情況之後才促使遺傳學家Carson著手研究這個問題。古生物學家也忽視了邊緣隔離物種因為在1972年以前他們實際上把自己固於「垂直」思想之內。將邊緣隔離種群（物種）概念運用於古生物學的兩位古生物學家之一的S．J．Gould在前幾年講授進化生物學高級課程時與我聯繫並不是偶然的巧合。
我從上面的討論中得出的結論是，對這類現象，早熟可能並不是一個最確切的詞。這類現象只不過是不同研究領域的學者之間聯繫很少以及他們之中的大多數人不能將鄰近領域的發現和他們本人所研究的問題聯繫起來的結果。多數科學家確實只關心與自己的工作有關的研究而且是他們的技術和設備條件所能辦到的那些研究。
發表形式
過去經常有人提到孟德爾的研究報告如果是發表在比較著名的植物學雜誌上而不是刊登在地方性博物學會的會報上就不會埋沒達34年之久。某一科學發現或新理論通過什麼特殊渠道發表確實相當重要並且應當比過去更加強調。凱塞爾和Weinberg將他們的發現（現在稱為Hardy－Weinberg定律）發表在一份比較不出名的刊物上因而他們的優先權長期被忽視，而Hardy將他的研究報告發表在著名的《科學》（Science）雜誌上因而很快就得到公認。
從我自己的工作中也體會到論文在什麼地方發表十分重要。20世紀1930年代早期普遍認為鳥類羽毛色彩的兩性異形性是由於雌激素在雌鳥中抑制了中性（雄性）羽毛形成的結果。1933年我發現在印度-澳大利亞群島有幾種鳥有明顯的地理性變異和一定程度的兩性異形。在某些海島上的緋紅鴝鶲（Petroica muhicolor）具有標準的兩性異形，和這種起源於澳大利亞的鳥完全相同。然而在其它的海島上雄鳥具有雌鳥的羽毛色彩，因而雄鳥和雌鳥都具有雌鳥的保護色（隱蔽色），而另外一些島嶼上的雌鳥卻具有雄鳥羽毛，無論雌鳥或雄鳥都具有成熟雄鳥正常的鮮艷黑、白、紅色。因為這種鳥的性激素不太可能發生地理性變異，所以我斷定兩性異形是直接由羽毛胚原基（feather germs）的潛力控制。我將這一發現發表（作為一個年輕人這是破天荒的頭一次）在美國博物館期刊上（1933；1934），當然不會有內分泌學家或發育生理學家去看這期刊，因而也就被他們完全忽視了。
到了19世紀中葉能夠發表生物學家論文的地方幾乎只有大學或學院的出版物以及某些科學學會和博物學會的雜誌，其中大多數是通過交換的形式來發行。除了巴黎科學院、倫敦林奈學會、倫敦動物學會的刊物外，大多數學會雜誌很少有人看，至少在國際間是如此。隨著專門性雜誌逐漸增多這種情況才有所改善，一旦有了這些專門性雜誌，生物學的很多專門性分支學科便如雨後春筍似地紛紛興起。
經驗表明，出版書籍對科學家的聲望至為重要，至少過去是如此。在《美國科學名人錄》的早期版次中，最著名的科學家都用星號標出，一般都知道一旦某位科學家出版了著作就標上星號。然而出版著作也有其不足之處。不知道是什麼緣故，一般認為書籍是總括某個領域的學術狀況或關於某一問題進展情況的。如果一位學者在書中提出創新的觀點而在其它部分又是文獻總結，在閱讀時新觀點就很有可能會被漏掉。因此必須提醒年輕的學者將新穎觀點單獨在雜誌上發表，這樣被湮沒的危險性就會大大減少。
還有一點值得注意。將性質十分不同的材料湊在一起發表不是一種好辦法。這樣的著作的標題在多數情況下只能指明論題的一個方面，其它方面就可能被忽略。過去分類學文獻就常有這種情況。如果在一篇題為《甲蟲（或魚）XX科的訂正研究》的分類學專論中發表了關於物種概念、物種形成或生物地理學說方面的新觀點，就不會有人去注意這些文不切題的新觀點。現在生物學中幾乎所有的分文學科都有自己的專業性雜誌，作者就比較容易將他的論文投向最合適的雜誌供他的同行閱讀。
20．2 學說和概念的成熟
科學的脊骨是為所觀察現象提供解釋說明框架的概括、學說和概念系統。科學哲學的主要任務是研究學說（理論）是怎樣形成和被檢驗的；假說、定律、學說之間是怎樣互相區別的；發現的邏輯和解釋的邏輯之間有什麼不同；以及一切互相有關的問題如何處理等等。我不準備重新討論這些問題而只介紹在科學學說和概念的發展過程中發揮一定作用的（無論是有利的還是不觀偽）某些特殊因素。
使概念進一步完善的有利因素
一種新觀點開始出現時很少是十分完善的。達爾文在1838年秋初次提到自然選擇概念以後就不斷加以充實使之逐漸完善。實際上當讀到某個學者對某個觀點或概念的初次表述時就會發現它是多麼模糊不清，有時它還會夾雜一些無關的、甚至是矛盾的部分。
概念和學說一般都是科學的某個特殊分支研究傳統的一部分，研究促進（或阻礙）某一學科成長（成熟）的各種因素比研究某一特定概念的成熟在某些方面更有啟發性。下面就介紹一些這類因素（這些因素並不是按其重要性次序排列的）。
（1）淘汰無用的學說或概念
自然選擇學說的成熟與確立主要是依靠逐一否定了所有的與之相競爭的學說，諸如驟變論、直生論、獲得性狀遺傳學說等等。另一個例子是現代遺傳概會的成熟。從古希臘到1900年大約有十幾個原先持有的概念必須加以否定以便讓位於現代傳遞遺傳學概念（見第十六章 ）。
（2）排除前後不一致和矛盾現象
前後不一致和內部矛盾現象在學說還不成熟的階段往往並不用顯。當一個思想家同時贊同表面上明顯不同的概念時，他的所作所為就好比是這不同的概念處於不同的腦室沒有互相溝通的渠道。例如18世紀和19世紀相信軟式遺傳的人都是本質論者，他們本來就應當信奉不可變的本質。另一個例子是早期的孟德爾主義者將進化演變歸因於機遇突變，而忽略了這樣的隨機過程決不會導致生物界極不尋常的適應現象。某些早期的進化主義者，例如Asa Gray，十分崇敬屬於個人的上帝然而又承認自然選擇和達爾文主義的其它方面，而這些又是他的同時代人認為與神創論是絕不相容的了每當科學事實或學說與科學家的基本哲學觀點或思想體系發生衝突時就會產生進退兩難的局面。在這種情況下生活在矛盾中一般就比放棄科學或本人的意識形態更為容易。但是，如果矛盾只影響相互競爭的學說，兩者之中最終會證明只有一個合理，其結果就是科學的明顯進步。
（3）其它領域的投入
在概念和學說的成熟過程中的許多重要進展是由於從其它領域輸入了觀念或技術的結果。這十投入（輸入）可能來自生物學的其它分支，例如遺傳學從動物、植物育種、細胞學、系統學，也可能來自物理科學（尤其是化學）或數學。某一門科學中的成熟理論和模型當移植到另一科學領域中時往往也適用，有時還會產生最有價值的效果。
（4）排除語意上的混亂
術語（專業名詞），在定義明確和便於理解時，對科學進步極其有利。反之，當一個術語被錯誤地移植到不同的概念時（如摩根引用突變這一術語），或者同一個術語用於不同概念時，就會引起相當的混亂並一直到澄清為止。引用新術語往往有助於澄清這一類混亂。例如「分類單位」（以前曾使用過「分類階元」這詞），「亞種」（分類學家過去用過「變種」這詞，變種也曾用於個別變異體），又如「隔離機制」（以前沒有這術語）。另外，生物學各個分支學科都能舉出不少例子表明引進新術語能使似往的混亂局面改觀。1930年代和194O年代就是由於引用了新術語而大大促進了進化綜合。例如由赫胥黎和邁爾引用的「多型的」，邁爾引進的「同域的」和「異域的」，俄國學派引用的「基因庫」，Sewall Wright引用的「遺傳漂變」，以及其它術語如「創始者原則」和「遺傳穩態」。當這些術語被明確下定義並清楚地和它們前此相混淆的其它現象區別開就能有助於排除爭議。
當一個術語從一種概念轉移到另一種概念時不論作為其基礎的概念化過程發生了多麼大的變化，不可避免會產生誤解。然而在大多數情況下寧可保留這術語而不要不斷引用新術語，只要其概念基礎只有少許變化或逐漸變化。例如「基因」這術語，當約翰遜提出時，是特定的指「非物質」實體，一種「計算單位」而言。在摩根學派中這術語馬上就應用於染色體上特定而又明確的物質性座位（位點），在分子遺傳學中則是一套鹼基對，同樣是真正的物質實體。這一類的例子不勝枚舉。
比喻在科學史上具有重要作用。有確切的比喻也有不合適的比喻。達爾文的「自然選擇」一詞正好是在這兩類比喻之間的夾縫上並被他的同時代人堅決反對。他們想要把「誰」來選擇人格化並堅決認為由自然來選擇和被上帝創造兩者之間並沒有實質上的差別。當達爾文由於朋友們的催促而採用了「最適者生存」一詞時，情況就變得更糟因為這個新比喻表示了循環論證（「誰」是最適者？生存的是最適者；「誰」生存？最適者生存）。由賴特引用的「遺傳漂變」這術語指的是小種群中等位基因頻率變化的隨機過程，而某些學者卻誤解為穩定的單方向漂變。研究生物學中比喻的引用及其後果將是歷史學者的一項有趣的課題。
（5）兩個互相競爭學說的選擇性融合
生物學學說一般都很複雜。某個學說具有絕對獨尊性的情況極為罕見。一般情況是兩個或以上的學說相互競爭，究竟哪一個學說是正確的爭論可能持續幾十年甚至幾百年。最後結果很少是一種學說獨佔上風而往往是這幾種學說的最優部分的綜合集成。例如現代的選擇性重演學說就是綜合了原先兩種互相爭執學說（自然哲學派的學說和馮貝爾的學說）的有價值部分並和達爾文的共同祖先學說結合起來而形成：個體發生重演（伴有或多或少變化）其祖先的個體發生（不是成體）階段。
另一個例子是從1800年左右一直持續到20世紀的關於遺傳物質本質的論戰。物理主義者認為它是一種物理力或者是某種「純化學的」東西，而胚胎學家和博物學家則鑒於其非凡的專一性和遺傳的精確性，從達爾文、魏斯曼以來提出它是遺傳的結構（反對者稱之為「形態學的」）基礎。在這一論戰的大部分時間中當然還不知道高分子。當1953年作出最後解答時才瞭解遺傳物質既是化學物質又具有複雜結構。將對立觀點加以綜合才解決了這場爭論。
20．3 學說和概念成熟過程中的障礙
科學史家曾討論過阻擾學說和概念成熟或妨礙採納正確學說的多種因素，但是有時對下面兩個因素缺乏足夠的重視。
不考慮對立注見
我在上面談到有時可以通過選擇性融合將兩種對立學說加以綜合，集其大成。遺憾的是這並不是一般的情況。當某個科學學說有部分錯誤時，通常不是將其錯誤部分用正確的來代替使之比較完善，而是提出某種相反的學說作為反題（antithesis）形式，似乎原來的學說是完全錯誤的。然而這相反的學說在某些方面可能是錯誤的而在原來的學說中卻是正確的。例如，當胚胎學家證明先成論（按被囊發育而言）是錯誤的時候，不是用經過修改的先成論學說（遺傳程序）而是用純粹的後生論學說去代替它。再舉一個例子，與祖先成體階段的重演學說相對立的胚胎發生學說不承認祖先的任何影響而將個體發生階段的相似歸因於完全偶然的從簡單到特化的並行進步。最後，新拉馬克主義依賴環境影響的進化學說遭到突變學說反對，後者認為進化演變完全是由於「突變壓力」（按同一方向反覆突變），排除了環境（哪怕是作為自然選擇因素）的任何作用。
由此看來，科學史的一個特點是大幅度左右搖擺。每當一個完全新的學說出現時，以前所接受的某些真理也被拋棄，完全新徹研究傳統出現時更是如此。在某些事例中看來這是不必要的。在另外的例子中取得均衡的綜合之前似乎「反題階段」還是必要的。例如，在1859年到1940年之間同城物種形成學說經常被不加分析地提到，這就可能有必要特別強調地理性物種形成的廣泛性以促使對同域物種形成問題抱更具有批判性的態度。
左右搖擺也可能產生完全放棄某種研究傳統的結果。Carl Ludwig及J．Muller的學生將物理主義引入生理學的結果是拋棄了生態生理學的一個非常有希望的苗頭（如Berrmann的工作）並且實際上在生理學中放棄了一切提問為什麼的研究傳統。雖然這也導致了近期原因生理學的空前繁榮，卻幾乎花了一百年時間生態生理學才開始形成，著重研究生理過程的適應意義。
科學中的許多長期論戰是由於對立面雙方沒有認識到這兩種對立觀點並沒有完全包括一切可供選擇的各種觀點或解釋。人們懷疑邏輯分類的古老教條「沒有第三者」（Tertium non da）是不是這種態度的下意識標準。阿伽西（L．Agassiz）對生物多樣性的解釋是，或者是由於造物主的設計方案或者是來自物理力盲目活動的副產物（Mayr，1959e）。達爾文的解釋（自然選擇）遠遠超越了阿伽西的非此即彼的二擇一解釋模式，是阿伽西在爭辯中沒有涉及的。阿伽西的論點當然只不過是「機遇對必然」這一古老非此即彼模式的翻版。甚至分子生物學家Monod（1970）也沒有認識自然選擇提供了繞過不愉快的在機遇與必然之間作抉擇的一種選擇自由。先成論與後生論之爭，馮貝爾與海克爾在重演學說上的論戰都是這種例子。將生物學歷史上有多少重要爭論是由於這種只考慮非此即彼的態度所引起的列舉出來會是很有意義的事，這將會提醒任何學術論戰的參與者仔細考慮有沒有第三種選擇可以防止表面上的爭論僵局。
還有另一類錯誤選擇（false alternative），它涉及這樣一類情況，即所謂的非此即彼的問題實際上不過是同一問題的兩個方面。例如White（1978）認為物種形成經常是染色體現象而不是地理現象。White認為染色體重排在物種形成中往往具有關鍵作用當然是正確的，但是這絲毫也不意味著必須放棄地理性物種形成過程。恰恰相反，這樣的染色體重排最容易在邊緣隔離的創始者種群中，即地理隔離中實現。近年來有一位種群生物學家建議不要研究物種而應研究種群，因為物種只不過是分類學家的主觀發明。這種說法就是因為他忽視了一個事物兩個方面的原則（two－sides－of－the－same－coin Principle）的結果。他沒有注意到某個種群還和另外兩類種群有關：雖然並不佔有共同空間但共同具有相同的隔離機制（同種種群）；雖然佔有共同空間卻是生殖隔離的（即不同物種）。
虛假選擇性幾乎是進化生物學史上一切重大爭論的重要原因：隔離或自然選擇（M．Wagner），突變或自然選擇（德弗裡，貝特森，摩根），漸進進化或不連續遺傳（孟德爾主義者與生物統計學者），環境的重要性或自然選擇（新拉馬克主義者和他們的對立面），行為或突變（預適應論者）等等。對每一個生物學問題都必須牢記一個事物兩個方面原則，因為生物學的每一現象既有近期原因又有進化原因（終極原因）。「發育力學」（研究近期原因）和比較（種系）胚胎學（研究進化原因）都不能全面完整地解釋生物現象。兩性異形（激素解釋或選擇解釋）是原因雙重性的另一個例子，一切季節性現象，如鳥類遷徙（Mayr，1961），也是如此。這兩類原因或解釋並不是問題的非此即彼的解答（有些學者曾錯誤地認為是這樣的解答），要全面充分的認識生物現象這兩方面都必須深入探索。
錯誤地探尋定律
這是學說和概念成熟過程中的第二個障礙。就在生物學中運用定律而言，必須記住這樣的一件事實，即物理科學在四百多年中為科學制定了一切規範或模式。生物科學只是從1859年才開始擺脫物理科學的羈絆。在那一年以前（在很大程度上還包括以後）生物學家無論發現了什麼規律或結論他都覺得應當按物理科學的語言和概念結構來解釋。
我在本書中曾用很多例子指出物理主義對生物學發展的不利影響。例如，在物理科學中當某一定律對一組特殊現象適用時，一般它也同樣適用於相似的現象，除非這定律所不適用的現象表明這些現象是和它所適用的現象不同。這種看法在物理科學中被證明具有相當大的啟示意義。生物學中的許多現象都很獨特，實際上所有的所謂定律都有例外，認為定律具有普遍意義的觀點曾經導致許多爭議和無效的概括性結論。經常發生這樣的情況，將對某一物種或高級分類單位的觀察研究結果通過概括擴展到一切其它分類單位，後來卻發現這樣的概括結論並不適用。
五元論就是許多根據不足卻又企圖通過數量化或使之遵從某些特定「定律」將生物學「科學化」的例子之一。就五元論者看來分類單位大小不一似乎極不科學；因而試圖將一切生物壓縮到具有一定數目物種（五元論者將之規定為五種），大小相同的類別中。他們認為按這樣的數量分類就可以像伽裡略和牛頓使物理學科學化那樣使系統學（分類學）真正成為科學。
另一個例子是施旺試圖按晶體的起源來解釋細胞起源。「我的研究所得出的主要結論是一切生物的各個基本單位都由相同的發育原則支配，這和晶體校同樣規律形成相似，雖然晶體形式是多種多樣的」（1839）。
當Edgar Anderson在20世紀30年代和40年代發現隱密雜交（clandestinehrbridization）在植物中非常普遍時，他本人、Enling、斯太賓斯以及其它一些植物學家認為動物學家之所以沒有發現在動物中也具有相同的雜交高頻率是由於動物學家沒有刻意去探索。在隨後的25年中花了相當大的努力在動物中追尋這種現象，從總的方面來說結果都是否定的。這是因為高等動物的遺傳體系和植物的絕不相同。多倍性現象也是如此。50％左右的顯花植物是多倍體。從1920年代直到1940年代，某些著名的細胞遺傳學家認為「因此」多倍性在動物中也應該同樣普遍。實際上除了一些不進行有性繁殖的類群外，多倍性現象在動物界中極為罕見。曾經一度認為染色體數目不同是由於多倍性的結果，但在大多數情況下這另有解釋（White，1973；1978）。
再舉一個例子，某些類群的動物（如淡水魚類）的分佈能力極差。一般情況下它們只有在大陸塊相連時才能從一個分佈區擴展到另一個分佈區。某些專門研究淡水魚或其它分佈能力弱的動物分佈情況的生物地理學家因而就匆忙作出結論以為各種動物類群的分佈狀況反映了大陸塊的以往歷史。事實上，很多類群生物的絕大多數物種能夠越過寬闊水域來分佈；根據這些容易分散類群的分佈模式來推論以前的大陸塊銜接情況將會導致錯誤結論。
獨特性是大多數複雜系統的特徵。物理科學家當然也會遇到獨特性。近年來太空探險中在已探測過的行星上的發現表明它們的大氣層和地表地質都具有獨特性。這並不是說在獨特現象很豐富的科學中不可能作出概括；這只是意味著這些概括必須按或然性（概率）觀點來陳述，這還表示這類或然性概括（不論怎樣稱呼它）對一位科學家的日常工作遠比作為所謂的普遍規律更為重要。
錯誤學說的啟發意義
奇怪的是錯誤學說往往對科學的某一特定分支能產生有利影響。這些錯誤學說促使探索對立學說所忽略而又是本身所需要的事實根據，這些事實卻對支持另一種不同的解釋方案十分有用。例如傑弗裡主義（相信環境的直接影響）激發了探索環境與適應性狀之間相互關係的熱潮。後來這些範圍廣泛的文獻資料卻成為支持自然選擇學說的有力依據。自然選擇主義者用不著再去探索這些相互關係因為它們已經由新拉馬克主義者收集並已仔細整理過了。
活力論對18世紀和19世紀早期生理學的發展或許比機械論起了更有利的影響。活力論者Bichat對Magendie和Bernard的後來研究的影響顯然要比機械論者LaMettrie和Holbach的影響大得多。自然神學對自然界中各種方式的適應現象積累了大量的卓越觀察資料。一旦「設計」換上自然選擇這些資料就可以全部並入進化生物學中。自然神學家Reimarus和Kirby的動物行為觀察後來成為研究動物行為學的最有價值的基礎。
上述情況表明如果某一研究傳統能夠收集大量似乎能支持它的事實，這就說明與之相對立的學說有毛病。這也證實了老的看法：事實只要是正確的就永遠也不會喪失它的價值，而假說和學說不論正確與否都能促進研究。
20．4 科學與外部環境
前面幾節的著重點是放在科學內部的發展情況上。然而科學社會學家曾正確地強調科學並不是在真空中運行而是必不可免地反映了當代的時代精神。我在第三章 中曾試圖較詳細地討論這個問題，並在第一章 中提到內固論者與外因論者之間的爭議。在這一章 中我將試圖討論幾個很特殊的問題。
在生物學這樣一個重要的研究領域中幾乎總是有一個主要領域在一定時期內起帶頭作用，如林奈時期的系統學，從1830年代到1850年代的生理學，1860年代到1870年代的進化與系統發生，20世紀頭20年的遺傳學（後來又與胚胎學共同引人注目），從50年代起的分子生物學，現在也許是生態學。這些階段並不是嚴格連續的，因為在這些階段中每門學科的興衰可能拉得很長所以一般有兩個或更多的帶頭學科並存。在生物學各門學科的發展之上還重疊著同時對生物學所有學科發生影響的範圍更廣泛的外部勢力。德國從1780年代到1830年代的浪漫主義和自然哲學派哲學就是這種影響勢力之一；19世紀前半期在英國的自然神學又是一個例子；物理主義的還原論在20世紀大部分時間內的影響也說明了這一點。這類穹隆似的意識形態對生物學的某些部分具有有利影響而對其它分支則產生抑製作用，如果不是明顯有害影響。我在這裡原意作出的唯一結論是上述的每一種廣泛影響勢力對功能生物學和進化生物學或者有利或者不利，如果其中有某種對功能生物學有利就會對進化生物學十分不利，反之亦然。只是最近十幾年來才認識到生物學的這兩個主要分支在概念基礎上差別很大。
每一種主要研究傳統偏重某些解釋模式，如果將這樣的解釋模式運用於它們完全不適用的情況就很危險。當「運動和力」在物理科學中是很流行的解釋模式時，生物的生理過程便也有人用「運動和分子」來解釋。當牛頓引用重力（引力）將地球力學和天體力學聯繫起來時，「生命力」就似乎立刻就能說明活生物的一切現象。因為各種無生物一般都由完全相同的個體組成，也就是具有均質組成，遺傳學家約翰遜受過多年的生理化學和物理化學教育便企圖通過分離「純係」來「純化」遺傳上異質的種群。這樣的類似例子很多，都說明採用時興的概念或技術沒有產生有意義的結果。
裝飾門面還是真正影響？
正如Merton（1973）所正確指出的，科學家渴望得到承認。他們擔心他們的工作如果用不時興的語言或形象來陳述就不會受到重視。一有可能他們就引用某些著名科學家或哲學家的言論來支持他們的論點。一些科學史家也天真地認為這是被引用學者的思想直接影響有關科學家的證據；然而只要仔細研究一下這些科學家的文章往往會發現他們的結論完全是獨自作出的只是在最後敷演成文時才貼上著名學者的「認可標籤」。
當哲學家洛克的聲譽處於頂峰時，有些科學家聲稱他們是通過洛克經驗論的教導才取得成果的，儘管在讀過洛克的著作後他們絲毫也沒有改變自己的觀點。近年來，當哲學家卡爾·波普爾的哲學觀點在科學家中十分吃香時，對立的分類學學派競相標榜自己的一派是波普爾的真正傳人企圖壓倒對方。正當達爾文從事進化論研究時，歸納法（或據認為是歸納法）聲勢正隆，達爾文因而鄭重聲稱他追隨的是「真正的培根方法」而實際上他的假說-演繹方法絕對不是歸納法。在杜布贊斯基指出菲雪，霍爾丹和奈特的數學種群分析的重要意義後，大多數愛面子的進化主義者在他們文章的參考文獻欄中都列上這三位學者的著作，然而後來又承認他們根本沒有讀過原文或者只讀過一小部分。文藝復興期間，當邏輯分類（二分法）的影響最盛時，所有的植物學家都自豪地宣稱他們遵循的是亞里斯多德的分類法，雖然亞里斯多德本人曾公開指出二分法不適於生物學分類，而且現在已經瞭解那時的植物學家是按觀察結果而不是根據二分法來分類。我之所以提到這些是想提醒那些試圖研究各種思想對科學家的影響的歷史家。某位學者引用了某篇著作或者說他是依據某某哲學家或科學家的理論或原則這一事實並不一定意味著這引用的著作對那位學者的思想具有決定性的影響。
18世紀和19世紀中數學、物理學和化學具有很高聲譽，對一位科學家來說使用恰當的標籤以便自己的著作顯眼或提高知名度曾經是一種正當的策略。因此為了這一理由在文章中加進一些數學來裝飾門面的就特別多，雖然這絲毫也沒有為他原來取得的結果增添什麼光彩。一位有名的分類學家曾央求他的數學家妻子為他的所有每一篇分類文章都增添一份有複雜統計分析的補遺，雖然他實際上在作出分類學結論時根本沒有使用這些統計分析。
與此相反，在生物學史上也有一些例子（如果真正注意搜尋這種例子可能將更多）表明某個定律、原理、或概括起初用一般的文字陳述時曾被人們忽視，後來用數學表達時就受到歡迎並被普遍接受。例如凱塞爾於1903年曾指明種群中的遺傳型組成當選擇停止時保持穩定不變，但這一結論並沒有得到重視，直到Hardy和Weinberg於1908年用數學公式表述時才得到公認。1939年我曾指出太平洋一島嶼的鳥類區系是移殖與滅絕之間平衡的結果，並就新喀裡多利亞島的情祝對這一原理作過詳細分析。這又被湮沒了25年，直到MacArthur及Wilson在他們的島嶼生物地理學說（1967）中以數學方式表述時才引起重視。
傳統上在學者中有一種愛對對立面的研究方式或路線評頭品足說三道四的傾向，所用的詞句如果不是污蔑性的也是貶低式的。例如：「我的工作是動態的，你的是靜態的；我的是分析性的，你的是純粹描述性的；我的解釋是真正機械論的（即按物理化學觀點解釋一切事物），你的解釋是整體論的（即還有許多問題沒有得到解答）。」當然，對立的一方也可能反唇相譏。19世紀的大部分時間裡用牛頓的運動和力來解釋一切成為了當時的時尚，甚至達到了沒有絲毫真正牛頓分析的地方和肘候也要用「正確的詞句」的程度。內格裡1884年提出的遺傳機械生理學說是可以順手舉出的一個例子。內格裡實際上所能提出的是純粹的推論（其中凡是新的觀點後來證明全是錯誤的！），而內格裡則吹噓自己提出了一個真正的「機械論的」學說，他所說的「機械論的」指的是科學的。這裡必須提到這一點是因為歷史學家如果只是從外部來看待這些言論就不會瞭解它們完全是心理武器。貶低你的對手就是抬高你自己的身價。這就是為什麼物理學家Rutherford譏笑生物學是「集郵」的理由。
影響的來源
科學家在建立某個新學說或新概念過程中可能對已有的事實和觀點長時期不顧直到恰當時刻才加以運用。例如，達爾文在劍橋大學讀書時就應當知道當抑制因素不存在時種群按指數增長這一情況。他在當時曾認真讀過Paley的關於「過甚繁殖」的著名著作。隨後十年中達爾文曾訪問過的其它許多學者也都強調了同一原理，然而直到1838年9月28日他才將之與當時流行的生存競爭概念結合起來作為他的自然選擇學說的基礎。
巴斯德的至理名言：只有「思想有準備的人」才能有所發現真是再正確不過。但是現在很少考慮思想怎樣才有準備這種過程。光有關於某些事實的知識是不夠的，單有某些概念和觀點（如果它們隱藏在腦海中）也是不夠的。絕大多數重要的新概念和新學說所依據的都是早就存在的各個組成部分（事實和概念）只是沒有人能夠將它們恰當地聯繫起來。在探索科學發展的外部影響時這一點必須注意。來自社會學、經濟學、人類學、倫理學的觀點可能都貯存在腦海中而只是沒有正式的渠道通向進化生物學，生態學，或行為學。
例如，當達爾文提出性狀趨異（性狀分歧）這一概念時，他聲稱這是由於受到Milne－Edwards的勞動的功能分工的深刻影響，而身體中各個器官之間的勞動分工和工廠以及社會職能分工又是相似的。Schweber（1977）很想知道為什麼達爾文沒有將他的想法歸因於從亞當·斯密以來的許多英國學者，這些學者一貫強調勞動分工、競爭以及有關論點的重要意義。毫無疑問達爾文在讀過有關著作後對這些觀點是很熟悉的。但是他將這些知識貯存在頭腦中在思索進化趨異時從來沒有取出運用。一直等到Milne－Edwards將之溝通後達爾文才發現在此以前15年這些本來就應當是顯而易見不成問題的。
不同部門的知識之間的相互關係這一整個大問題需要更多的研究。從1859年到辛普森，大部分（實際上是全部）古生物學家都借助驟變論或直生論（或兩者）來解釋宏觀進化。當遺傳學證據表明這兩種解釋方案都無法成立時，辛普森論證了宏觀進化現象和達爾文學說完全一致。他並沒有「證明」這一點，因為誰能夠證明這一點？然而自此以後達爾文主義的反對者就一直否認辛普森的認點。
我本人的情況也如此。我曾指出物種形成現象、物種生物學、適應性地理變異、高級分類單位形成等等現象完全符合達爾文的解釋，另外我還指陳由孟德爾主義者提出的不同解釋和系統學證據不一致。不可能從基因層次的現象導出種群和物種層次的現象；反過來也同樣不可能，但是可以證明它們是一致的。還原論者認為某一層次的現象必然是另一層次現象的必然結果，然而這並非如此。
否定某一學說或研究傳統的一部分並不一定影響其主題。例如，達爾文在他的學說中採納了一定程度的軟式遺傳，然而後來證實軟式遺傳並不存在並沒有削弱自然選擇學說。如果有任何影響也純粹是加強它。在任何一個混合的或複雜的學說中各個不同的組成部分可能顯示一定程度的獨立性。
技術進步在科學研究中的作用
科學史家一貫強調技術進步在科學史上的重要意義。這一點在所有科學部門中都有豐富資料證明。我曾反覆指出發明顯微鏡的重要性；細胞學的全部歷史就是技術進步效果的歷史。它起始於Jansson和Jansson（1590年左右）發明顯微鏡，隨後是消色差透鏡（1823），油浸鏡頭（1878），復消色差透鏡（1886），相差顯微鏡（1934），以及電子顯微鏡（1938）的先後發明。與之相應的是與顯微鏡技術有關的各種設施和方法的穩步改進（切片機、壓片技術，固定方法，染色方法）。真正瞭解細胞質則是電子顯微鏡發明以後的事。新儀器設備和新技術的重要意義在分子生物學中更明顯。在分子生物學中實際上每一項新發現都是採用新技術的結果。
生物學技術的另一個重要方面是採用不同種類的實驗生物。孟德爾表明碗豆是研究遺傳單位的理想材料，他和德弗裡都發現其它植物（山柳菊與月見草）的性質很複雜難以得出明確結果。大多數動物和植物都宜於進行選擇試驗，但約翰遜為選擇試驗採用的自花受粉並近於純合的菜豆就不合適。凱塞爾的學生C．W．Woodworth告訴他「繁殖迅速的果蠅在育種實驗中比凱塞爾當時使用的實驗室培養的哺乳動物具有明顯的優點」（Davenport，1941）。從凱塞爾實驗室開始，果蠅作為實驗生物的運用很快就傳到Lutz和摩根的兩個實驗室。
遺傳學歷史上有許多例子說明在選擇實驗動物和植物上有成功的也有不成功的。Beadle和Tatum的脈抱霉（紅色麵包霉）以及後來選用的細菌（大腸桿菌）和某些病毒都屬於成功的例子。內格裡選用的山柳菊使他懷疑孟德爾定律，德弗裡選擇月見草導致他提出經由單一突變形成物種的錯誤觀點，約翰遜的菜豆使他否認自然選擇的重要意義，這些都是實驗植物選擇不當的例子。這對從物理科學轉到生物學領域的科學工作者來說特別重要，因為物理科學的大多數概括和結論一般是普遍適用的，而轉到生物學領域後就需要瞭解一切生物都具有獨特性質，不能將在某種生物中的發現自動地轉移到另外的一些生物；還應當知道就某種實驗研究來說有一些物種比另外物種更合適。生物是複雜的有生命的系統，每一生物都有其獨特性狀。在閱讀1940年代以前的行為學文獻時就會發現其中大部分是研究「老鼠」，有關評述和討論都暗示老鼠實驗的結果也適用於其它一切動物（Beach，1950）。後來研究靈長類行為時，所使用的實驗動物只簡單的提是「猴子」，好像所有的猴子都具有相同的性狀。在鳥類的生物學和胚胎學研究中，一般都只提起所使用的是「雞」或「鴿」，似乎這就代表了全部9000種鳥類。
1870年代和1880年代細胞學的大多數進展是由於發現了很多新的研究材料，其中每一種都有其突出的優點。Van Beneden發現蛔蟲和波弗利發現某些海膽因而就使他們能作出利用當時一般採用的材料所無法取得的結論。
生物科學進展的關鍵除了選用合適的技術和恰當的生物材料而外，還有實驗方法的選擇問題，一般這具有更普遍意義。誰也不會懷疑研究功能問題的適當技術是實驗；但是必須強調歷史（進化）現象因果關係的說明通常必須依據由觀察所作出的推斷。許多實驗主義者之所以對博物學家的發現視而不見在很大程度上是由於他們頑固地堅持只有實驗能解答科學問題。像物種形成，或更廣泛地說，一切進化問題這樣的歷史性發展過程只能根據恰當的系統觀察所作出的推斷來解釋的這種觀點不僅是2O世紀頭30多年實驗主義者所無法瞭解的而且實際上是被他們強烈反對的。甚至到了今天還有一些學者認為實驗是唯一的科學方法。最近還有一位學者聲稱「奇怪的是在達爾文著作中竟然找不到關於物種起源的實驗證據。」正是這種態度使貝特森閉目不見分類學家的發現，甚至遲至1922年他還全然否定分類學家所作出的結論。生物進化的歷史性陳述中的一部分功能過程可以通過實驗來檢驗。但是歷史順序本身（一般還涉及種群或其它複雜系統）卻只能由根據觀察作出的推斷來建立。德弗裡正是由於迷信實驗是唯一的科學方法才使他錯誤地認為突變是物種起源的動因。在科學的歷史上由於把堅持實驗這一點放錯了位置而使研究走入了歧途的這種事例屢見不鮮。
2O．5 科學的進步
由於從外表上看來沒有解決的科學問題日益增多。所以有時常聽到科學是否真正有所進步的懷疑議論。要給科學進步下定義很不容易。科學進步的特點是：對以前難於捉摸的現象有了更多的瞭解，解決了矛盾，揭開了一些黑匣子，能夠作出較好的概率性預測，在以前彼此沒有聯繫的現象之間建立了因果關係。雖然下定義有困難，但是從事科學實踐的科學家幾乎從來也不懷疑新發現、新學說，或新的概念對科學進步作出的貢獻。但是也有人指出（Kuhn，1962）；科學在其方法上往往是沒有理性的，在某個方面的進步可能會使另一方面遭到損失。
正如我在第一章 中所強調的，我以為生物科學進步的特點並不完全在於個別發現（無論它多麼重要）或提出了新學說，而主要在於逐步而又決定性地發展了新概念以及放棄了原來佔支配地位的舊概念。在多數情況下重要新概念的確立和發展並不是出於個別發現而是將過去確定無疑的事實加以巧妙和新穎的組合集成。達爾文的通過自然選擇的共同祖先學說就是一個很好的例子。其它這一類重要概念（大都是根據已知事實）還有生物學種，遺傳程序，遺傳重組，邊緣隔離種群的加速物種形成，細胞學說，甚至還有基因概念。
科學概念結構最急劇的變化一般稱為科學革命，關於這個問題過去二十年有不少著作問世。我曾指出（Mayr，1972b）達爾文革命，和幾乎所有的生物學重大爭論相仿，比一般所認為的一次科學革命的時間要長久得多。我無法想像在生物學中有像改朝換代那樣的急劇變化。另一方面。某些發現、新概念、舊概念的修正，以及新技術無疑對隨後生物學的發展具有重要影響。我只須提到《物種起源》的出版，孟德爾定律的重新發現，進化綜合，以及DNA分子結構的發現作為例子。雖然科學革命這一概念並不能確切反映科學成長過程，但是認為科學進步具有穩定的步伐和速度也是不現實的。
對科學的全面進步抱懷疑態度的情況在物理科學中也許更嚴重。從17世紀到19世紀末物理科學的長足進展之後隨之而來的是互協性原理、測不准原理、基本粒子、相對論以及其它一些引進了前所未曾料到的不確定性的各種發展。看來生物科學的進步比較紮實和更容易察知：靜止的世界被進化的世界取代，共同祖先，自然選擇，顆粒性遺傳，激素和□的作用，種群概念，生物學種，發育由遺傳程序控制，有關行為的學說，以及對身體內各個器官功能的瞭解等等這些具體的進步只不過是其中很少數的幾個例子。雖然還有很多問題沒有解決，尤其是關於複雜系統的功能，但是誰也無法懷疑生物科學業已取得和行將取得的巨大進步。
然而當要發展真正的綜合性科學學時就必須比較來自物理科學、生物科學和社會科學的各種概括結論並試圖將這三個分支加以整合，集其大成。我相當懷疑這樣的比較和集成所需要的素材是否業已具備，現在正需要有人將之作為研究課題進行深人研究。
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