05 物理学和生物学 因果性和目的论

第五章　物理学和生物学·因果性和目的论

一

不同的科学领域往往长期相互没有影响而同时发展。但是，如果人们意识到这一种理论借助于另一种理论会得到意料之外的阐明，它们使偶然地又发生了密切的接触。在这种情况之下，甚至于产生一种自然的倾向，让第一种科学领域完全合并到第二种科学领域中来。但是，这个充满希望的愉快时期，这个夸大这种关系足以说明一切的时期，很快就被失望的时期和各种科学领域再次分离的时期所代替。在这个时期内，每种科学领域都重新制定自己的目标，提出自己特有的问题和应用自己特殊的方法。每种那样暂时的接触所留给我们的，仅仅是不灭的痕迹。但是，那些不同科学领域暂时的联系，除了提供一些不可低估的实证知识之外，还导致一种概念的嬗变。这种概念的嬗变，既能说明不同的科学，还能超出产生它们的范围，获得广泛的应用。

二

现在我们正处在这样一个纵横交错的时期。那些经过嬗变的概念显示出一些的确奇异的现象。当某些物理学家努力应用心理学的、逻辑的和数学的方法澄清物理学概念的时候，其他的物理学家则对这种趋向感到不安，而且比哲学家还要更哲学地宣扬陈旧的、哲学家久已抛弃了的形而上学概念。哲学家、心理学家、生物学家和化学家如此自由地在极其广泛的领域内应用能量概念和其他物理学概念，是物理学家在他自己的领域内几乎不敢做的。人们大可这样说：专门的科学部门通常所起的作用已经相互混淆起来了。这个运动的成就可能有其积极的部分和消极的部分，但是无论如何，它的效果不外乎是从中达到概念的更确切的规定，给概念划定更严格的应用范围，对上述领域内应用方法的类似性和不同性给以更明确的说明。

三

这里我们要特别谈的，是最广义的物理学和生物学领域的相互关系。亚里士多德已经区别了作用因和终极因或者目的。物理现象完全为作用因所决定，而生物现象也为目的所决定；这是一个普遍的假说。例如，物体的加速度仅仅能为作用因，为瞬时运动状态——其他重力的、磁的或者电的物体的出现——所决定。到如今我们还不能将特定形式的动物和植物的生长发展，或者动物的本能活动仅按照作用因做出解释，但是从生物在特殊生活情况之下自我保存的目的方面来看，我们对于这些现象至少是可以部分地了解的。无论人们对于目的概念在生物学中的应用在理论上怀着什么样的疑虑，当一个科学领域内的“因果性”考察还没有得到完善的解释时，我们把目的考察这条能说明问题的线索不加利用，这是很背理的。我不知道天蚕在作茧的时候，怎样被包在一种有向外开口的鬃毛门片的茧里，但是我知道正是这样的茧能很好地适应它的保存生命的目的。我远远不能把动物奇异的发展现象和本能活动－－这些现象和活动赖马鲁斯（Reimarus）和奥顿列特（Autenrieth）已经作过描述和研究——作“因果性”的了解，但是我可以按照保持生命的目的，在动物的特殊生存条件下了解它们。因此，那些现象是值得注意的，并且和作为永久组成部分的有机体的生活图象互相联系着。只有这样，这些有机体的生活图象才能形成一种统一的、互相联系的整体。赖马鲁斯和奥顿列特在这条道路上已经认识到生长现象和本能现象的关系，但只有到了最近，特别是由于萨克斯（Sachs）对植物生理学的研究和勒卜关于向地性、向日性和向触性的动物生理学研究，这种关系才真正得到解释，人们才开始对它们作出“因果性”的了解。目的概念对于生物学研究所起作用之大，有其历史上的见证，这是无可争辩的。人们只要想想开普勒对于眼的研究。他认为从眼的目的性来看，即从距离不同而视觉清晰的事实来看，对于眼睛视力调节机能的存在是不容置疑的。但是，引起这种调节机能的一些过程，一直到150年之后，才被发现。哈维在研究心脏瓣膜和静脉瓣膜所处的位置的目的何在时，才发现血液循环。

四

尽管某一个事实领域能应用目的论作出完全的解释，但是了解因果性的要求仍要保留下来。对于两种性质完全不同的科学领域，认为一种根本仅能作“因果性”的了解，另一种根本仅能作目的论的了解，这样的信念是没有什么理由的。物理学的事实复合体是简单的，或者至少在许多情况之下，是可以如此简单地任意（通过实验）构成，以致它们的直接联系就变得显而易见。我们由于和这个科学领域经常打交道，获得了这种联系形式的概念，认为这种概念和事实是普遍地符合的。因此，我们必须从逻辑的必然性出发，期待每个行将发生的具体事实都会和这种概念相符合。但是这里面并不包含有自然的必然性。这就是我们对于“因果性”的认识。另一方面，生物学的事实复合体并不简单，所以它的组成部分的直接联系不能一望而知。所以，如果我们能将这个领域的事实复合体的引人注目的间接联系部分作为联系的整体确定下来，我们就感到满意了。那种只对认识较简单的因果联系训练有素的智力，将缺乏中间环节视为困难；它或者尽可能找出这个中间环节，来克服这种困难，或者假定一种完全新的联系方式，来克服这种困难。只要我们认为科学认识是不完善的和暂时的，同时想到在物理学范围内完全类似的情况是会发生的，那么，上面提出的后一种办法就没有什么必要。古代科学家也没有对于两种科学领域作出严格的区别。例如亚里士多德提出重的物体会寻找自己的位置。希隆认为自然为了节省的目的，就以最短距离和最短时间传导光。这些科学家没有严格地划分物理的东西和生物的东西的界限。但是，由于思想上细微的变化，人们能在完全排除目的概念的条件之下，阐述有关目的论的一切问题。眼能在不同距离中清楚地看到事物，这必须归因于它的折光机构的改变。这种改变是在那方面呢？心脏瓣膜和静脉瓣膜都是朝一个方向张开，所以在这种情况之下，只有朝向一个方向活动的血液循环才是可能的。这是一个事实吗？近代进化论将这种清醒的思想方法据为自己所有。甚至于在物理学最先进的部分中，我们也见到另一方面的考虑，它和生物科学的这些考虑非常类似。例如稳态振动，在一定状态之下是可能的，即能维持自己的振动，这种研究长期以来已有长足进步。但是，这种振动的方式是怎样产生的，在最近才被新的研究所说明。我们对于光循最短程的运动是以选择有效程来说明的。有时化学家应用的思想方法还更接近于生物学家的思想方法。按照这种看法，各种元素的分解会构成一切可能的化合物。但这样的化合物是不能再分解的：它具有很强的抗力对待新的侵犯，并且能取得胜利而长存下去。因此，我们似乎没有必要假定目的论研究和因果性研究的根本区别，目的论的研究方法简直是一种暂时的研究方法。参看附录6。

五

为了较详细地论证以上的结论，我们想再深入研究各种因果性的概念。那种陈旧的、传统的因果性概念是有点僵死的性质：一剂量的原因产生一剂量的结果。这种因果性概念，说出一种原始的、药剂学的世界观，如同四元素说那样。原因这个词已经明显地指出这点。自然的联系竟然这样简单，使人们在一定场合之下能够指出一个原因和一个结果。所以，我很久以前就企图用数学函数概念代替原因概念，即用现象的相互依存关系，严格地说，用现象特征的相互依存关系来代替原因的概念。这样的函数概念能按照研究事实的需要而任意加以伸缩。这样，过去对原因概念提出的怀疑就完全可以消除了。我们且观察带有重力的质量的关系，作为说明这一点的简单例子。如果质量B朝向质量A而出现，那么接着就产生A针对B的运动。这是一个古老的公式。但是，如果我们对之进行更精细的考察，我们即会见到，质量A，B，C，D…共同确定它们相互之间的加速度，就是说，质量确定了，加速度也同时确定了。从加速度能预知在未来时间内将到达的速度。这样，质量A，B，C，D…在任何时候的位置都会得到确定，但是时间的物理度量又是以空间的测量（例如地球转动）为根据的。因此最后才能将位置的相互依存关系确定下来。由于这个原因，连在这样最简单的情况之下，那个古老的公式都不能把握自然中呈现的多种多样的关系。在其它情况之下，一切物理现象也是为它们的相互依存关系所决定。对于这种相互依存关系的形式，根本无法事先有所论述，因为这只能通过专门研究来断定。仅当相互联系的要素的集合体被视为独立的变数时，要素的相互依存关系才会起变化。因此，虽然在世界图象的足够部分给定时，对图象可以用科学规定的方式进行细节补充；但是，整个世界将会起什么变化，这是科学无法告诉我们的。

如果给出一个通过有心力得到完全规定的力学系统，它具有它的位置和速度，则它的组态就可以作为时间函数来确定。人们在初始时间以前和以后的任何时间内认识这个系统的组态，就能向前和向后对这种组态作出预言。这样的事情仅当不出现外来的干扰时，才能发生，就是说，仅当这种力学系统在某个意义上可以看成为一种自身封闭的系统时，才能发生。当然我们不能将任何系统当作和其余世界完全无关的、独立的系统，因为规定时间、因而规定加速度的前提，是对由系统以外的物体（例如行星）经过的路程所确定的参数的依存关系。这种实际的依存关系尽管还不是一切过程对某个物体的位置的直接依存关系，但仍然能保证整个世界是一个有机联系的整体。类似的见解对于任何物理学系统都是有效的，只要人们不把这个系统了解为力学的系统。所有准确地、明晰地认识到的依存关系都是一种相互的同时关系。

让我们用对比的方法来考察通常的因果概念。如果图la中太阳S照向处于一种介质中的物体K，则太阳或者太阳的热是物体K的温度上升的原因，而这种上升是随着太阳对物体K的照射有规律地产生的。另一方面，物体“或者它的温度变化则不能看作太阳温度改变的原因；当然，假如S和K惟独处于直接的交互关系之中的话，是可以这样看的，因而S和K的变化就可以是同时的、相互决定的。但是，实际情况并不是如此，因为在要素S和K中间，还存在着两个中间环节，即介质的要素A和B，它们不仅决定K的改变，同时也决定其它一些要素的改变，而反过来讲，介质要素A和B也为这些其他要素所决定。K和其他无数的要素同样处于交互关系之中，它的反射光仅有无限细微的部分射回到太阳上。我们必须从类似的情况中找到理由，来说明物体K何以向眼网膜投射影象N，引起视觉E，说明这个视觉E何以还能在记忆中保留下来，而记忆并不能恢复网膜影象N或者整个物体K。从这点来看，我认为函数概念比原因概念优越；它的优越性在于追求精确性，而不带有原因概念的不完整性、不确定性和片面性。原因概念实际上是一种原始的、暂时解决困难的方法。我想每个现代的自然科学家必定会感觉到这一点。我这里所指的科学家，是例如那种对穆勒（Mill）关于实验研究方法的论述稍加注意的科学家。只要他应用这些研究方法，他决不能超出最初步的实验结果。人们可以推测空间和时间上相距遥远的东西有函数关系，从现在出发，对遥远的未来或过去作出预言，而且还能侥幸言中。但是，空间和时间上的距离愈大，这种论断的根据就愈不可靠。因此，现代物理学凡在力所能及的地方，总是要求注意空间和时间的连续性；这是现代物理学无损于牛顿超距作用理论的伟大而获得的一个很重要的进展。

六

按照以上所说来看，函数概念无论在物理学或生物学范围内都能发挥其积极作用，也能合乎它们的一切要求。对于物理学和生物学在观点方面所呈现的巨大差别，我们无须畏惧。两类相似的物理现象，如摩擦电和伽伐尼电流，初看起来，它们中间差别之大几乎根本不能期待它们归结为同样的基本事实。摩擦电内几乎难于见到，甚至几乎难于发现磁的和化学的现象，然而在伽伐尼电流中，这种现象则有强有力的表现。与此相反，微小的有质动力现象和张力现象，在摩擦电中无须寻找，也容易发现。但这两种科学部门相互补充和相互说明之处之多，则是人所共知的。人们正从事一种科学研究，通过伽伐尼电流揭示摩擦电的化学性质。类似的关系在物理学和生物学之间也屡见不鲜。两者一直包含着同样的基本事实。但是有的方面在物理学中被人注意到，有的在生物学中显现出来。因此不仅物理学从生物学方面得到帮助和阐明，而且反过来说，生物学也从物理学方面得到帮助和阐明。物理学在生物学中的应用所达到的成就，是任何人不能否认的；但我们同样可以把这样的成就同另一些情况相对比，在这些情况中，生物学能促进新物理事实的发现（例如伽伐尼电流和普菲费尔细胞等）。如果物理学更多地顺从生物学的进展，那么物理学在生物学中所起的作用就更大了。

七

有一种说法，认为动物生长出特殊器官，在以后的生活阶段中才发现这种器官有合乎目的的用途；认为动物能完成不学而知的本能活动，但是它的后一代对这种本能活动才能做到得心应手；认为动物为了应付未来的可能的敌人，就要通过自己的颜色的变化来适应环境。凡是熟悉物理学考察方式的人，如果他进入生物学领域，从事生物学研究，并且听到了这样的说法，他就很容易在实际上做出一个假定，以为这里面有什么非常特殊的因素在起着作用。这种神秘的、未来的超距作用是不能和某种物理关系相提并论的，因为它的产生不是无例外的、精确的，因为许多有机体都为以后的生命发展阶段作准备，但未达到那个阶段，就已经死亡了。人们休想把我们认为不确定的或者不完全确定的东西（例如不确定的过去和未来）看成为能决定的、当前的、摆在眼前的东西。但是，当我们想到世世代代的生命过程周期性地循环的时候，我们会见到将一种特定的生命发展阶段看作一种未来的和超距作用的东西这种见解，是有点任意的，有冒险性的。这种生命发展阶段可以了解为过去的生命过程和留下痕迹的存在过程，这样，我们认为难于理解的事物就大大地减少了。因此，就没有一种能产生结果的可能的未来，而是一种业已无数次发生的过去，它确实产生了结果。

为了用例子说明物理学能有效地参加解决表面上似乎属于生物学的专门问题的研究，我们只须想到实验胚胎学和利用物理化学方法的进化机制研究的巨大发展。非常值得注意的是维纳（O.Wiener）关于彩色照相和自然界的颜色适应可能有联系的证明。稳定光波使一种感光的介质形成差层，这样，射入光的颜色就作为干涉色反射回来。除此以外，应用其它的方法，也会形成和照明适应的颜色。有一种感光的物质，它几乎可以接受任何颜色。它受到颜色照明的干扰时，仍会保持照明的颜色，因为它不吸收同样颜色的光线，所以不能再被光继续引起变化。按照浦尔顿（Poulton）的观察，许多蝴蝶蛹的适应色可能就是这样产生的。因此，在这种情况之下，我们无须离开能达到的目的而去追求有效的方法。我们切实地说：平衡状态是由达到平衡的环境所决定的。

八

“作用因”和“目的”这两个概念从其起源来说，是来自万物有神论的观念。这是人们已经根据古代研究的事实明确地见到的。当然，野蛮人对于他的自发的、他认为很自然的和易于了解的运动没有作过费力的思考。但是，当他感觉到自然界中意外的、奇异的运动时，他会本能地把这种运动和他自己的运动作类比。这样一来，他就觉察到自己的意志和别人的意志的差别。物理过程和生物过程同意志活动的基本形式的相似性和不同性逐渐地交替着表现得越来越明显。因而这些概念也就更严格了。有意识的意志活动中的原因和结果恰好是相互融合的。在物理学过程方面，由于它的可计算性和极其简单性，万物有神论日益被排除出去。原因的概念由于它的僵硬形式而逐渐被依存关系概念、函数概念所代替。只有对于那些和万物有神论矛盾较少的有机生命现象，还保持着目的概念和认为有自觉的、有目标的活动这种观点。然而，在不能推想有机体本身有自觉的、有目标的活动的时候，人们就想出另一种飘浮于有机体之上的、追求一定目标的实体（例如，“自然”等等）来指导有机体的活动。

万物有神论（神人同性同形说）本身没有其认识论上的缺点；如果有的话，一切类比法就都会有这样的缺点。万物有神论的缺点仅仅在于缺少应用这个观点的前提或者前提不够充足。产生人类的自然创造了低级进化阶段之间的很多类似的东西，而且无疑地还创造了高级进化阶段之间的很多类似的东西。

在无机物体内，甚至于在有机体内，如果出现任何一个过程，它完全为一时的环境所决定，限制在自己的范围内而无其它结果，那么，我们便几乎不会提出目的概念。例如，某种刺激物能引起光的感觉或者肌肉的收缩。但是，当饥饿的青蛙捉到蚊子，把它吞咽下去和消化掉的时候，我们是会自然地产生目的论思想的。在有机体功能的相互转化中，在它们的联系中，在不为直接物的限制中，在迂回道路的进程中，才存在着目的性。绝大部分世界发展过程，很广阔的空间环境和时间环境的影响，在有机体中显现出来。由于这个原因，我们对于有机体的了解要比无机体困难得多。只有我们能将这种复合体分解为直接联系的环节的时候，我们才能对有机体的活动得到真正的了解。所以我们仅能把有机体的本性看成为一种暂时的线索。从这一点来说，我读了一些新近出版的生物学著作——例如杜里舒、赖因克（Reinke）和其他人的著作——之后，我的观点更加坚定起来了，尽管它是和这些生物学家的趋向对立的。正象目的论的研究是暂时的一样，连历史的研究也是暂时的，需要用因果性研究加以补充，关于这一点，勒卜的生物学著作和门格尔（K．Menger）的经济学著作已经非常正确地强调指出来了。参看附录7。

九

每种在机体和它的组成部分都服从于物理学规律。因此，逐渐将有机体作为物理对象来研究，并在研究中仅仅使“因果性”的考察发生效用，这是合理的。但是，人们进行这样的研究时，总会遇到有机物的完全特殊的性质，这些性质在迄今见到的物理现象中还无法找到其类似性。这里所指的物理现象是“无生命”的自然界的物理现象。有机体是一种能对外来影响保持其性状——化学组成、温度等等——的系统，这种系统呈现出一种具有相当可观的稳定性的动态平衡状态。由于能量的消耗，有机体能从周围环境中吸取其它的能量，这种其它的能量能补充、甚至于超过那种能量消耗。一种自动取煤、自动燃烧的蒸汽机仅仅是一种低级的、人造的有机体图象。有机体也只有非常小的部分具有这样的性质。它从这些部分中得到更生，就是说，它从中生长和繁殖自己。因此，物理学在能控制有机物之前，还必须从有机体研究本身把很多崭新的见解吸取过来。

生命过程的最好的物理学图象，呈现出一种燃烧过程或者一种能自己蔓延到周围的类似的过程。燃烧维持着自己，产生燃烧的温度，把邻近物体提高到同一温度，从而把这些物体引导到这种过程中去，同化环境，生长、扩充和繁殖自己。动物生命本身仅仅是一种在比较复杂的情况中产生的燃烧过程。

十

我们试比较我们自己的意志活动和一种在我们自己身上观察到的、令我们自己惊讶的反射运动或动物的反射运动。在后两种情况之下，我们会感觉到一种倾向，就是从物理学方面把整个过程视为由有机体的瞬间状态所决定。我们所谓的意志不是别的，仅是部分自觉的、与预见结果相结合的运动条件的总体。我们分析这些条件，就它们是自觉的东西而论，我们见到的仅是过去的经验的记忆痕迹和它们之间的联系（联想）。看来，保持这样的痕迹和它们之间的联想，是初级有机体的基本功能，尽管我们在这种情况之下，不再可能谈到意识或者记忆系统中的安排问题。

人们如果在赫林的较广泛的意义下，将记忆和联想认为是初级有机体的根本性质，那末，适应现象就可能不难理解了。有利的事情的结合从其发生方面来看，总比凑合的概率的比率更多，而且是永远结合着的。例如在食物面前，饱的感觉和咽吞的运动总是分不开的。个体发育以简略的方式重复了系统发育，这个事实是和下列人所共知的现象相似的：思想偏向于从老路返回，而且类似的思想在类似的条件之下，引起类似的思想。实际上，每个有机体在胚胎期和在后来，都是在很类似的情况下发育的。现在我们的确不知道何种物理的东西和记忆、联想相当。一切想解释这个问题的企图都是勉强的。从这点来看，好象几乎不存在有机的东西和无机的东西的类似性。但是在感官生理学中，心理学和物理学的观察或许能深入到它们相互接触的地方，因而使我们认识到新的事实。这种科学研究将不会产生一种心物二元论，而会产生一种包括有机的东西和无机的东西的科学。这种科学说明了这两个领域内的共同事实。