第二节 科学的分化与综合

自然科学是一个庞大的、有结构的理论体系。在古代，哲学和自然知识是浑然一体的，随着人们实践能力和认识水平的提高，力学、天文学和数学等学科率先被分化出来，并得到较快的发展。在现代科学发展中，各门学科之间相互作用，使得科学体系内部呈现出既有分化又有综合的演化趋势，产生了种类繁多的新学科，构成了更为全面、系统的科学知识体系大厦。在科学发展中，学科的分化与学科的综合，乃是把科学作为一种知识体系从纵横两个发展方面表现出来的一对矛盾。正是分化与综合的矛盾，自然科学才成长为枝叶繁茂的参天大树。

一 什么是科学分化

科学的分化，即学科的专门化，是指从原有的学科中逐步分离出若干分支学科和相关学科，与原有的学科相比，研究对象的范围缩小，认识的层次更加深入。如在分子生物学基础上，深入研究有机体不同的层次特征，分化出生物分子分类学、分子遗传学、分子病理学、分子药理学等学科。科学的分化，反映了自然界物质运动的特殊性和物质层次的多样性，体现了认识活动由表及里、由粗到细的过程。

科学的分化有不同的表现形式，它主要包括三种形式。第一，科学的纵向分化。如从物理学逐步到凝聚态物理学、分子物理学、原子物理学、核物理学、基本粒子物理学等，是对原来的研究对象深入一个层次并建立起来的学科。第二，科学的横向分化。如从光学中分化出几何光学、波动光学、光度学、光谱学等；而在物理学中，从力学到热力学、声学、光学、电学、磁学等。这一分化形式是在同一层次上将研究对象的内容加以区别，从不同的侧面深入研究而形成的新学科。第三，科学的纵横交叉化。如学科间的相互渗透，大量边缘学科、横向学科和综合学科等交叉科学的产生，正是科学的纵向分化与横向分化的有机组合。当然，交叉科学的产生既是科学分化的结果，同时又具有学科综合的性质。

科学经过分化，其研究对象的范围缩小了，而认识的内容却更为具体和深入了。这是人类认识发展的必要环节，也是科学发展的必要条件。图2-1所示的，就是研究自然界机械运动的力学所分化出来的分支繁多的谱系树。

二 什么是科学综合

科学综合，即科学的整体化，是指两门或两门以上的分支学科彼此影响、相互渗透而产生的一门新学科。这是物质世界或某一研究对象统一性的反映，也是人们认识事物从局部到整体的过程。科学综合可以是同一部类不同学科的综合，也可以是不同部类学科的综合。综合后产生的新学科，其认识程度更为深刻和全面。

科学综合有不同的表现形式，主要包括四种。第一，将一门科学的某些理论、方法和手段移植于另一门科学之中所形成的新学科。如从控制论到工程控制论、经济控制论、社会控制论等，从量子力学到量子化学、量子生物学等。第二，两门或两门以上的学科相互渗透、相互融合所形成的新学科。如物理化学、材料力学、生物物理学等。第三，将多门学科的知识运用于某个特殊对象，在较大范围内综合形成的新学科。如空间科学、环境科学、海洋科学等。第四，将某些学科中的具有共同性、整体性的知识加以概括而形成的新科学，是带有普遍性的综合，如系统科学、数学等。图2-2表示科学综合的网状模式。

从一定的意义上讲，交叉科学就是科学综合趋势的产物，科学经过综合，沟通了各门学科之间的紧密联系，更便于把握客体对象的整体性和共性特征。

三 分化与综合的辩证关系

科学的发展就是一个不断分化和不断综合的过程，分化与综合既相互对立，又相互结合和相互转化，从而构成科学自身的内部矛盾运动，成为科学发展的一种重要形式。在这个过程中，科学分化是科学综合的基础，科学综合又是科学进一步分化的前提。分化中有综合，综合中有分化，两者是相互依存的。

分化以综合为基础，只有把握对知识的整体性认识，形成一定的知识领域，才能使其分化。同时，综合又是以分化为前提的，只有积累和掌握了多种专业知识，才能把它们加以综合，以求得认识过程中的质变。科学的高度综合只有在科学高度分化的情况下才能实现，而科学的高度分化也只有在科学高度综合的情况下才能进行。因此，在实际的科学研究工作中，必须正确处理好科学分化与综合之间的辩证关系，一方面要强调知识的专业化，突出学术专长，另一方面，又要注重知识的广泛涉猎，拓宽学术领域，注重不同学科间新学科的生长点。

现代科学的发展越来越依靠大量的综合知识，科学问题的解决和难点的突破常常需要综合性知识，显然拓宽知识宽度和广度尤为必要。值得注意的是，以往科研人员过分强调专业化，科学技术人才的培养口径也过窄，这对于合格科研人才和科学技术管理人才的成长是极为不利的。在科学综合化日益明显、人文社会科学与自然科学加速融合的今天，自然科学工作者很有必要学习和掌握与自然科学密切相关的科学哲学、科学伦理学、科学创造学、科学美学、科学社会学、工程心理学、医学伦理学、生态社会学等学科的知识，不能局限于狭隘的专业领域，只见树木不见森林，因为现代科学的生长点往往呈现于多学科的交叉之处，科学问题的解决常常需要综合性知识，拓宽知识面十分必要。当代科学既高度分化又高度综合，正确处理分化与综合的辩证关系，有助于各学科间的协作与渗透，把握新学科的生长点，促进科学的全面发展。

四 学科融合示例——以经济学为例

（一）“最终经济学将是生物学的科学”

这是《神经元经济学：实证与挑战》一书中所得出的结论。下面是其有关的论述。

要理解情感系统是如何运行的，就必须记住人类不是为了得到快乐而演化，而是在争取生存和繁衍的过程中演化的。为了达到生存和繁衍的目标，一个重要途径就是稳态。稳态需要拥有监测某种系统是否离开稳定点的探测器和能够保证此系统在偏离时恢复平衡的某些机制。许多——其实是绝大多数——这类机制都不包括慎思行为。例如，当中心体温降到华氏98.6度这个稳定点时，血液就会从手足回流；而体温超过这个稳定点时，人就可能会出汗。当然，另外还有些处理过程包括了慎思行为，如天凉时加衣或者天热时打开空调。大脑促使一个人作出这些行动时，采取了“胡萝卜加大棒”的政策。“大棒”是说偏离稳定点通常都是令人感觉不好的，例如太热或太冷都是令人不舒服的，这种负面的感觉促使人采取行为回到稳定点；“胡萝卜”是指那种名为“餍足”的过程，它使人趋向于得到快乐的稳定点。例如，当体温下降到低于华氏98.6度时，任何能够使体温上升的东西都是令人觉得好的（如把手伸进热水），另一方面，如果体温过高，则任何能够使体温下降的东西都是好的。

经济学家过去常常认为偏好是人类行为的起点，而被执行的行为是终点。与此相反，神经科学的观点是，外在的行为只不过是大脑用来维持稳态的许多种机制之一，而偏好不过是确保生存和繁殖成功的瞬时状态变量而已。对行为的传统经济学解释认为人类之所以采取行为，是为了最大限度地满足其偏好，但是在神经科学看来，这种解释是从“半中间”开始的（甚至是后半截开始的），只完成了一半或者还不到。把快乐看做是人类行为的目标并不符合现实，更符合现实的解释是把快乐看做是一种信息信号，它是稳态的指标。人们并不是简单地无限最大化其偏好，而是为自己设定目标，关注目标的实现过程，并且在发现跟自己的目标有差距时调整自己的行为。当然，从某种意义上来说，即使是神经科学的解释也是从半中间开始的。对行为更完整的理解还有赖于各种不同的机制是如何在时间过程中演化出来的，因为演化选择了成功生存和繁殖下来的基因，因而演化的结果就不一定是最大化快乐或者最小化痛苦。

许多稳态系统都有一个重要的特点：它们更适应由于刺激而发生的改变，而不是去迎合自己的某些标准。对于这种变化的敏感性，有一个生动的例子，它来自猴子对果汁回报作出反应时其单个神经元学习过程的研究。这些研究对猴子大脑腹侧纹状体多巴胺神经元的触发进行测量。我们知道腹侧纹状体在动机和行为这两方面都很重要。在实验中，先发出一个声音，过两秒后往猴子的嘴里喷入一滴果汁作为回报。起初，果汁滴落，神经元才“激发”；但一旦猴子“知道”声音响后两秒就有果汁后，同一个神经元在声音响起时就“激发”了，而在果汁真的滴落时却不再“激发”。这些神经元并不对回报本身（以及没有回报）作出反应，而是对预期及其偏离作出反应，因此有些时候，它们被称为“预报神经元”（Pre-diction Neurons）。当猴子预期将有果汁而实际上并没有时，这些神经元也会“激发”，但是其频率很低，似乎在表达某种失望之情。同样的模式也可以在其他情形下观察到。当激励突然增强时，动物会更努力（短暂地）；而当激励下降时，它们会“罢工”。神经关于变化的敏感性对解释如下现象可能是很重要的：为什么风险博彩的估价取决于决定一个结果是输还是赢的参考点？为什么自己报告的快乐（以及其他行为指标如自杀倾向）更多地取决于收入和财富的变化，而不是取决于其绝对水平？为什么预期落空会触发强烈的情绪反应？

神经元经济学认为正是机制能够成为规范方法和描述方法之间的桥梁，在经济学中占据支配地位。早在1898年，经济学家托尔斯坦·凡勃伦就在一篇名为《为什么经济学不能成为一门演化科学？》的文章中提出了这个观点。他建议，为了理解人类的经济行为，必须先理解产生这些行为的机制。更近一些，生物学家威尔森、经济学家扎克和德泽也提出了类似的观点。威尔森认为社会科学和自然科学的融合是不可避免的，而且是可以期待的。他说，这一融合将从这样一个广泛的共识开始，即经济学和生物学是两门论述同一个主题的学科。最终经济学将是生物学的科学。经济学是研究人类选择行为的，而选择不可避免地是一个生物学的过程。要想真正理解人类如何选择怎么做、为什么要选择这么做，毫无疑问需要这一门叫作神经元经济学的学科。

（二）“物理学与经济学是相通的”

这是北京大学赵凯华先生在为《文明之源——物理学》一书所写的序言中得出的结论。下面是其论述。

在西方，一些物理学家提出这样的问题：如果一个人未读过莎士比亚的著作，会被认为没有教养；但是一个人不知道牛顿、爱因斯坦的理论，却不被看做没有文化。这不奇怪吗？于是他们仿照“艺术欣赏”、“歌剧欣赏”那样，在大学文科开设起“科学欣赏”、“物理欣赏”课来。在我国，情况可能更是这样。特别是对那些在中学就惧怕数学且厌恶物理而选择文科的学生来说，在他们的心目中物理是那样枯燥、难懂，有什么可欣赏的？

上面说的是二十多年前的事，现在情况又有了许多新的发展。据一位到美国去攻读经济学的研究生说，她在入学一开始遇到的课程，就是由老师介绍大爆炸宇宙学和黑洞。这对于一位从中国经济系本科毕业的学生来说，困难是可想而知的。不要像过去那样错误地认为，经济学一般都排斥数学，从而也拒绝物理学。20世纪下半叶以来，理论经济学家们耗费了大量的时间和精力，极力将数学融入经济学。1987年9月在美国圣塔费（Santa Fee）研究所（这是坐落在一所昔日的女修道院里，以鼓励学科交叉和年轻人新思维著称的小型研究所）举办了一次经济研讨会，有经济学和物理学两方面的诺贝尔奖金得主多人参加。会上物理学家们简直被经济学家们的数学才能给镇住了，他们感到既敬佩又惊骇。他们敬佩的是这些数学化的经济理论太完美了，惊骇的是导致这些完美理论所作的假设太理想化了，令人不敢相信。理论物理学家们对待数学的态度与经济学家是不同的。物理学家们看重的是物理思想和物理模型，对数学严谨性并不看得那么重要，理论上的错误总会被实验所纠正。但在经济学领域里人们不可能获得那样纯净而精确的数据资料，足以说明某个理论正确与否。所以数理经济学家们总要力求使他们的数学推演在逻辑上是一丝不苟的。新古典型经济学继承了亚当·斯密的思想，市场总会由一只“看不见的手”来调节，走向均衡。在物理学中，一个系统必须有负反馈机制，才能在涨落中复归平衡。在经济理论中这种负反馈机制就是“报酬递减率”。一位年轻的经济学家阿瑟（B. Arthur）从近年高科技市场的新情况出发，提出“报酬递增率”的理论，但长期得不到经济学界的认同。在圣塔费的这次研讨会上阿瑟被邀请在第一次会上作第一个报告，报告的题目是“经济学中的自我强化机制”。这里的“自我强化机制”可理解为一种正反馈机制。阿瑟在报告中所用的术语，如报酬递增率、正反馈、非线性、锁定，都是物理学家熟悉的，对他的许多观点物理学家频频点头。主持会议的诺贝尔物理学奖得主P. W．安德逊举手提问道：“经济学是不是很像自旋玻璃？”是的，在自旋玻璃中使自旋平行和反平行的相互作用交错出现，让一个原子的自旋往往处于“窘态”（Frustration），这个原子必须权衡各方面的利害，作出对策与抉择。这多么像人类的经济社会啊！物理学与经济学是相通的。经济学家不仅需要数学，更需要物理学，需要其中的物理思想和物理模型。

事实上，除了数学、生物学、物理学之外，经济学在发展中还与社会学、政治学、心理学、人性理论、历史学、哲学等诸多学科密切相关。鉴于这种多学科的融合趋势，弗里德里希·奥古斯特·冯·哈耶克曾说：“如果谁仅仅只是一名经济学家，那么他肯定不是一个优秀的经济学家。”上面仅仅是以经济学作为例子进行分析，其实各个学科在发展中的情况都是类似的。这表明，科学综合、科学知识一体化的趋势已经成为当今科学发展中的重要特点。