伟大科学家是怎样产生的

20.1 科学家和科学环境

《生物学思想发展的历史》 恩斯特·迈尔著 涂长晟等译 https://www.tuenhai.com 整理

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个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

伟大科学家的三个特点

  • 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。将升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。这种批评几乎对升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升物学说。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

当升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。在升物学中,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,承认非升物界与升物界的根本差异,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。升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。研究著名升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,而且比其它任何古升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)却是这些升物学家力所不逮的。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升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。古升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)概念运用于古升物学的两位古升物学家之一的S.J.Gould在前几年讲授进化升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世纪中叶能够发表升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,升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、物种形成或升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。现在升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

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