赵鼎新：自然科学与社会科学的区别

　　第三，产生了实证主义，英文叫Positivism。任何东西都可以通过观察、控制实验来解决。实证主义思想就产生在物理学。当然，在产生过程中也有波折。例如光到底是波还是粒，搞来搞去，搞不清楚。最后才确认光是波粒两向性，光既是波，也是粒子。为什么产生Paradigm（范式）这个概念？因为物理学整个发展，就是观念上的发展。比如说，光是粒子，它怎么会有衍射？如果是波的话，它的空间传递要有个介质，就像石头扔到水里就会通过波纹展开。所以他们在空间里就要找一个介质，像水一样的东西，造了一个“以太”（Aether）。他们做了各种实验，就是找不到“以太”这个物质。到最后找到“光的波粒两向性”这个概念，才发觉它既是粒子也是波，是不需要介质的，在真空中也能传。所以这样一来“Aether”这个概念就彻底没用了，于是Paradigm shift（范式转移）。后来发现牛顿力学不能解释几个问题，一个叫“黑洞效应”，还有一个是紫外灾难。因为这些东西，后来才出现了量子力学、相对论等等。所以物理学总是为了解释新的东西进行范式转换。他们认为科学的进步就是这样子的。

　　当然，不是所有的科学都在这个范畴，只有物理学。

　　当时他们规定，一门科学的最高境界就是控制实验、系统思想、实证主义。别的学科都想学他们的东西。但是我们人类的研究并不限于物理学的东西。像生物现象，就很难找出一个像f=ma来统划全部的规律。当然生物学有进化论，但进化论并不能解释每个人、每个物种的行为，这个我待会儿慢慢解释。

　　第一，生物学的复杂性在于其层次非常多。就物理学的话，大的钢体，一直到小的粒子，它都符合牛顿力学。但是在生物学，从基因层次、细胞层次、器官层次、个体层次、种群层次、群落层次，一直到整个生态系统，每一个层次都有自己的规律。比如在生态系统里面，水会循环的，氮气会循环的，二氧化碳会循环的，随着蒸汽上去，又下雨下来，这是整个循环。但这个循环只不过在生态系统里的规律。再下一层是没有这个问题的。在基因层面，每个层次都有自己的规律，都有自己的机制。就在细胞层面上，有几百、几千个f=ma这样的规律，而这些规律是互不隶属的。不像在物理学。物理学里面好多公式，都是牛顿定律，是隶属于牛顿定律的一些亚定律而已。但生物学，它互相的关系是互不隶属的、不相干的，每个层次都有自己的规律。

生物系统的等级结构

　　第二，还原主义不行。在物理学里面，基本上什么东西可以还原。什么叫还原主义？比如，我们人类身体的所有行为，都可以还原成基因行为，是基因的表达。这就是还原主义。但这个（在生物学）肯定是不行的，为什么呢？有些东西可以还原成基因。比如，生物学的“21-三体”。我们人一共是22对半染色体，有的23对。但第21对染色体经常会出现三体，这种病就叫Down Syndrome（唐氏综合症）。我前几年得了一个很重的眼病，那个眼病叫Ciliary body periostitis，就是睫状体骨膜炎。它就是我基因的某个缺陷导致的。所以某些生物学现象能够还原成基因现象，但并不是所有的。比如说，马尔萨斯方程，就是这个公式Nt=Noexp[r(tn-to)]。大家可能知道马尔萨斯人口论。他在19世纪提出，任何物种如果在没有外在的影响下，是个intrinsic（内禀的）指数增长。但是这个指数增长方式，只在种群层面起作用，它在基因上不能起作用。又例如，竞争排斥法则。这个机制基本上是在种群关系层面上才起作用。这个法则就是任何两个物种不可能占据同一个生态位。如果两个物种占据的生态位越近，讲的简单点——它们吃的东西越接近，它们住的地方越近，那它们的竞争越强。而在演化过程中它们往往竞争过程中互相排斥，而这排斥的结局是两个物种至少在一个纬度上的生态位会彻底不一样。我原来研究昆虫，就发觉好多昆虫吃的东西都一样，后来再仔细研究就会发现一个白天吃，一个晚上吃。在时间这个位点上，它们区别开了，它们的生存就区别开了。这个法则只是在种群之间的关系上才起作用的。