它引发了一场科学革命?

熊卫民 文

编者按:1953年4月2日,两位名不见经传的青年科学家沃森和克里克向《自然》(Nature)杂志递交了一篇仅有900余(英文)词,却是石破天惊的论文——《核酸的分子结构——脱氧核糖核酸的结构》——从此拉开了分子生物学的序幕,引发了生物学、医学等学科的巨大发展,他们也因此而与威尔金斯一道获得了1962年的诺贝尔医学或生理学奖。为纪念这个重大发现提出50周年,从本期起,本报将围绕DNA双螺旋结构的提出是否引发出了一场科学革命、它对生命科学发展的意义、它对人们日常生活的影响等主题刊发一系列的相关文章。
人们普遍认为,DNA双螺旋结构的提出是二十世纪下半叶科学领域最伟大的成果。但对于它是否引发出了一场科学革命,科学史、科学哲学界的专家对此看法不一。
北京大学科学与社会研究中心主任任定成教授强调,DNA双螺旋结构的提出是划时代的突破。它不但解决了遗传学的微观机制问题,还把生物学带入了分子的时代。从此之后,生物学研究不再是物理、化学家所看不起的“集邮活动”,而成了整个自然科学发展的领头羊。它打破了物理、化学、生物学的界限,促进了学科的交叉与融合,大大推动了物理学、化学等传统学科的发展。现在,许多物理学家、化学家研究的是生命过程中的物理和生命过程中的化学。大量物理、化学刊物中的文章讲的是生命过程中的物理、化学。如果说17世纪的带头学科是力学,18世纪的带头学科是物理学19世纪的带头学科是化学,那么20世纪中叶以来,带头学科确实变成了生物学——或者更准确的说,是分子生物学;它并不是生物学的一个分支,但生物学的各个分支都渗透了它。
但是,这并不意味着它引发了一场科学革命。所谓革命,总得要有根本性的颠覆。DNA双螺旋结构的提出并不是颠覆性的事件,它和以前的理论没有根本性的冲突。从一定意义上讲,它只是加深了对以往概念、理论的理解。孟德尔早就提出了基因的概念,但他不知道基因到底在哪里;摩尔根将其定位到了染色体上;以噬菌体实验为代表的一些实验进一步将其定位到了DNA上;而沃森和克里克则更上一层楼讲清楚了DNA的结构究竟是怎样的。这个模型的提出确实大大加深了人们对生命的理解,但并没有颠覆以往的为科学共同体所接受的理论——既没有革孟德尔-摩尔根理论的命,也没有革进化论的命。
所以,任定成认为,不宜给DNA双螺旋结构的提出戴上“科学革命”的帽子:“它并不涉及范式的根本转型,也没有给人们带来世界观的根本变革,虽然确实是一种里程碑式的发现,但我们没必要把每一种里程碑式的发现都说成是一场科学革命。”任定成还指出,科学哲学家萨伽德、I.B.柯恩等人的研究也说明和支持了这种观点。

中国科学院自然科学史所所长刘钝研究员近来对科学革命有较多的思考,他认为不应该拘泥在库恩的理论框架内来理解科学革命。
他告诉记者,一提起科学革命,人们通常就会想到反常、危机、范式的转型、世界观的变化、科学共同体的认同等库恩式判据,但科学史上完全符合库恩式判据的例子其实微乎其微。就算是公认为最符合库恩理论的哥白尼革命,也有人用以子之矛攻子之盾的策略对其加以攻击和修正。例如拉维茨就提出:危机的出现有赖于在一门成熟学科中存在具备同样志趣和相近水准的共同体来关注其中的核心问题,而在16世纪上半叶的天文学领域,这样的条件显然不具备。后来多数的研究者同意如下的修正:哥白尼的日心说引发了一场关于经典力学的科学革命,经开普勒、伽利略等人而到牛顿那里始告完成。
就DNA模型的提出和分子生物学的诞生而言,科学共同体之间互动的特征是非常明显的。从上一世纪40年代开始,世界上就有不同的研究团体、采用不同的路径致力于探索遗传物质的奥秘,他们之间的竞争、辩论、批评和互相启发将DNA的结构这一核心问题推到科学攻坚战的最前沿,克里克和沃森只是这些群体中的幸运者而已。至于说到反常现象,我们可以举出查盖夫法则的例子,为什么四种核苷酸两两相配数量对等,查盖夫本人预感到这是“生命科学黑暗地平线上的一道曙光”。弗兰克林的X射线衍射图片则表明DNA的两条链是逆行排列的,这些“反常”现象在双螺旋模型中都可以得到满意的解释。就研究范式的转变来说,只需要举出查盖夫妒悔夹杂的评语就够了——他说沃森、克里克这两个连核苷酸的分子式都不清楚的小家伙靠搭积木而撞上了大运,殊不知正是研究范式的选择导致了后者的成功。
刘钝还提出,我们应对科学革命增加一个最重要的判据,那就是能在某一学科领域引导出全新的方向,为其全面、可持续的发展提供更大的空间。在刘钝看来,这才是科学革命中最重要的因素。双螺旋结构的提出完全具备这个因素。
所以,刘钝坚持认为:“双螺旋结构的提出对整个生命科学的影响实在太大了,无论如何你都不能否认它引发了一场科学革命。”
原载<科学时报>2003年4月4日。