理性背景在撰写一本科学思想史时需要把某个特定历史时期的科学分成几个主要问题，然后再按时间追踪每个问题的演变或发展。这种严格按论题处理的方式有其优点，然而它将每个问题和当时科学中的其它问题隔离开，同时也脱离了那个时期的整个文化和理性背景。为了弥补这一严重缺陷，我在这一章中把生物学作为一个整体扼要地介绍其简史，并试图把它和当时的理性背景联系起来。在以后的各章中对生物学的个别问题作了专门的论述，应当以这一章的总览为衬托进行学习。在这一章中还要将有关问题和功能生物学（解剖学、生理学、胚胎学、行为学）适当地联系起来，因为在这本书中并没有包括功能生物学的内容。
每个时代都有自己本身的“气质”（“mood”）或概念给构，虽然它并不是始终如一的，却以某种方式影响着思想和行动。公元前四、五世纪的雅典文化，中世纪的多数世俗观念以及17世纪的科学革命都具有十分不同的理性背景。然而如果认为任何时代一直是由某一模式的思想，即意识形态或解释体系，支配着并且最后被一种新的、往往是大不相同的概念结构所取代，那就是错误的。例如18世纪中林奈和同时代的布丰在理性概念结构上就完全不同。两种迥然不同的研究传统可以并存，同时各自的拥护者在工作中也互不通气。例如19世纪后半期，奠基于本质论之上的物理学家的实证论和博物学家的达尔文主义同时共存，后者以种群思想为基础并提出适应问题，这些问题在实证论者的物理学家看来是毫无意义的。
3．1古代
一切原始人都是热心的博物学者，这一点也不奇怪，因为他们的生存有赖于对自然的了解。他们必须认清潜在的敌人和生计的来源，他们关心的是生和死，疾病和生育，“精神”以及人和其它生物的区别。世界上所有的原始人几乎全都相信自然界的一切都是“活”的，甚至岩石、山脉，天空都有神灵。神的威力是自然的一部分，自然本身也是活跃的并具有创造力。犹太教以前的各种宗教都或多或少是泛灵论（animism），它们对待神的态度和犹太教的一神论完全不同。古代人对世界的解释是信仰泛灵论的直接结果。（Sarton，1927—1948；Thorndike 1958—1960）。
有理由相信在这原始状态之后早期的科学也有了一定的发展，然而除了一些医药传说而外，由于缺乏资料我们对希腊文化以前的其它文化中有关生物学方面的知识一点也不知道。也没有证据表明古代曾有人试图将所收集到的事实作出解释说明。
荷马和海希奥德的伟大希腊史诗生动地描绘了早期希腊的“多神论”，它和犹太教、基督教、伊斯兰教的“一神论”呈鲜明的对比。看来这种多神论有利于哲学和早期科学的发展。因为对希腊人来说，没有一个唯一的全能的上帝和“天启的”圣经就使得他们可以考虑自然的原由而不致亵渎神灵。同时也没有像巴比伦，埃及、以色列那样的强大的僧侣阶层，这个阶层垄断了关于自然和超自然现象的思考。因此在希腊没有什么东西阻止不同的思想家对这些现象作出不同的结论或解释。
就希腊的生物学来说，我们可以列出三种主要的传统。第一种是博物学传统，这个传统以对当地动物和植物的了解为基础并可远溯到前人类阶段。这类知识由口头语言从一代传给下一代，并且可以充分肯定由亚里斯多德的动物志以及TheoPhrastus关干植物的着作所提供的仅仅是这类知识的极小一部分。关于野生动物的知识在各种文化中都由饲养家畜的经验作了极有价值的补充。家畜家禽的个体行为、生、老、病、死以及其它一些生物学现象比野生动物要容易观察得多；而且由于动物的生命现象和人类相似，这就促进了比较研究。这对于以后的解剖学和医学研究的发展作出了积极贡献。
第二种希腊传统是哲学。导派干爱奥尼亚哲学家Thales，Anaximander，Anaximenes及其信徒的希腊哲学对自然现象采取了完全新的观点，他们将自然现象和自然的原因和来源联系起来，而不是将之委于灵魂、上帝以及其它的起自然物。他们在探索一种能说明很多不同现象的统一概念时往往提出某种终极原一因或要素（其它一切事物皆由之产生、如水、空气、土地以及其它无可命名的东西都被称为要素）。这些爱奥尼亚哲学家显然汲取了巴比伦人知其它近东文明地区的知识和成就并采用了他们对自然现象，特别是对非生命现象的解释。爱奥尼亚人对生物起源．的推想并没有产生长远的影响，比较重要的倒是他们对人体生理的一些看法。爱奥尼亚学派的真正重要意义在于象征了科学的兴起，也就是说他们探索了自然现象的自然原因。
哲学思想的中心，随后于公元前六、五世纪转移到希腊在西西里岛和南部意大利的殖民地，其间最着名的人物是毕达哥拉斯，Xenophanes，Parmenides，Empedocles。毕达哥拉斯以其对数和量的重视创立了一种强有力的传统，它不仅影响了物理科学，也影响了生物学。Empedocles较其先行者似乎更关注生物现象，然而他的着作并没有保存下来。目前我们只知道他提出了四种要素：火、空气、水、土地。按照他的意见，整个物质世界是由这四种要素按不同组合构成，由于组合不同，从而形成了各种形式．的均质性和异质性。关于四种要素的信念一直延续了两千多年，而关于均质性和异质性的问题在十九世纪又被动物学家冯贝尔（K.E.von Baer）及哲学家斯宾塞提起。
在随后的年代中兴起了两个着名的哲学学派：一个是赫拉克利特（Heracleitus）学派，强调变化（“世间万物不断变化”）；另一个是德谟克利特（Democritus）学派（他本人是原子论的创导者），强调原子的恒定不变性，而原子又是一切物体的最小组成单位。看来德谟克利特写过许多关于生物方面的着作（虽然流传甚少），亚里斯多德的某些思想被认为是由他那里汲取来的。德谟克利特首次提出了这样一个问题：由于原子的结构，自然现象，特别是生物界的现象，究竟是纯粹技机遇还是完全按必然发生的！
这个问题一经提出就在哲学家之间引起了分歧，而且从此以后机遇或必然一直成为哲学家争论的主题之一（就在前几年Monod（1970）还用它作为他写的一本着作的书名）。
两千多年以后达尔文指出并不是只有机遇与必然这两种选择自由，自然选择的两步过程就避免了德谟克利特的两难困境。
这些早期的希腊哲学家早就认识到一些日常的生理现象如运动，营养，感觉，生殖等等都需要加以解释。使现代的学生感到奇怪的是希腊哲学家们竟然认为只要专心一意的思考就能够对上述现象分别作出解释。应当承认，在他们生活的时代这可能是唯一可行的方法。随后情况慢慢发生了转变，特别是在中世纪后期和文艺复兴时期实验科学开始从哲学中解放出来的时候。
单纯通过哲学思考提供科学解释的传统延续了很久，它对十八、十九世纪的科学研究产生了越来越严重的不利影响，引起了Helmholtz尖锐地批评哲学家的专横霸道。这些哲学家对他的实验发现拒不接受仅仅是因为这些发现和他们的演绎推理不符。本质论哲学家排斥达尔文学说所采取的也是这种态度。然而古希腊韵演绎推理的哲学方法有利于提出一些过去从没有人提出过的问题，并使这些问题的提法更准确更系统化，因而为纯粹的科学研究方法扫清了道路，进而最终代替了哲学化（哲学推理）。
第三种古代传统是希波克拉底学派的生物医学传统，它和上述的博物学传统及哲学传统并存。生物医学传统发掘了大量的解剖学和生理学知识与学说。这些知识进而由亚历山大的Herophilus，Erasistratus以及盖伦（Galen）及其学派进一步发展，形成了文艺复兴时期解剖学和生理学再度兴起的基础，特别是在意大利学派中。对人体解剖和人体生理的研究是亚里斯多德以后直到18世纪生物学的注意焦点。然而就科学作为一个整体而言，哲学的发展在西方思想的整个领域内远比解剖学和生理学的具体发现更为重要。
柏拉图和亚里斯多德这两位希腊哲学家对随后科学发展的影响较之任何其它的人都更重大。柏拉图（约公元前427－347）对几何学特别感兴趣，这对他的思想有巨大影响。
他观察到一个三角形不论它的三个角是怎样组成的总是一个三角形，不连续地不同于四边形或其它多边形，这构成了他的本质论思想的基础。本质论是与生物学很不相容的一种哲学。生物学经过了两千多年才在达尔文的影响下摆脱了本质论的羁绊。由于柏拉图的思想着根于几何学，所以他很少运用博物学的观察方法一点也不奇怪。他在他的着作《蒂迈欧篇》（Timaeus）中公然宣称通过感官观察不能得到真正的知识，只能求得眼睛视觉的享受。他特别重视灵魂和设计（造物主，demiurge），这样，就通过新柏拉图主义者和基督教教旨发生了联系，后者直到17世纪一直统治着西方人的思想。柏拉图在哲学史上无疑是重要的，然而我必须说对于生物学他却是一场灾乱。他的不合宜的概念对生物学产生的不利影响达几个世纪之久。现代生物学思想的崛起部分地是由于从柏拉图思想桂桔中解放出来的结果。
就亚里斯多德而论，情况就大有不同。
亚里斯多德
在达尔文之前没有一个人比亚里斯多德（公元前384－322）对我们了解生物界作出的贡献更多。他的生物学知识很广博，知识来源也很广泛。他在少年时期曾当过医师的学徒，后来又在勒斯波斯岛居住过三年，花了很多时间研究海洋生物。生物学史的各个方面几乎都得从亚里斯多德开始。他是将生物学分门别类的一第一个人，并为之写出了专门着作（如动物分类，动物繁殖等一等），他首先发现了比较法的启发意义并理所当然地被尊称为比较法的创始人。他也是详细叙述很多种动物生活史的第一个人。他写出了关于生殖生物学和生活史的第一本书。他特别注意生物多样性现象以及动植物之间的区别的意义。虽然他没有提出正式的分类（法），但是他按一定的标准对动物进行了分类，而且他对无脊椎动物的分类比两千年后林奈的分类更合理。在生理学上他大都采用了传统观点因而并不出色。和他的前辈比较起来，他是一个坚定的经验主义者。他的推论总是植根于他过去的观察。他在《动物繁殖》（De generatione animalium 760b28）一文中曾明确表示从感官所得到的信息（知识）是首位的，超过理智思考所能提供的信息。在这一方面他和经院哲学家中的亚里斯多德派完全不同，后者认为单凭推论就能推论出一切问题。
亚里斯多德的显着特点是追究原因，他并不满足于仅仅提出“怎样”的问题，而且还提出“为什么”的问题，这在当时来说是非常了不起的。为什么有机体从一个受精卵发育成完整的成体？为什么生物界中目的导向的活动和行为如此之多？他清楚地了解仅仅构成躯体的原材料并不具备发展成复杂有机体的能力。必然有某种额外的东西存在，他称之为eidos。和柏拉图所下的定义完全不同，亚里斯多德的eidos是程序目的性原则，在他的思想中这词所表示的意思和现代生物学家的遗传程序所表达的完全一样。和柏拉图相反，柏拉图认定有一种外在的力量用来解释自然界的秩序，特别是它的趋向于复杂化和达到目标的倾向，而亚里斯多德则认为自然物按本身的性质而行动，所有的自然现象都是作用过程或过程的表现。由于任何过程都有目的，所以他认为对目的的研究是研究自然的主要组成部分。因此对亚里斯多德来说，一切结构和生物性活动都有其生物学意义，或者就像我们现在所说的，有其适应意义。亚里斯多德的主要目的之一就是解释这些意义。亚里斯多德的“为什么”问题在生物学史上具有重要的启示作用。。“为什么？”是进化生物学家在其研究中所提出的最重要的问题。
关于世界的起源和性质有四种设想：（1）持续时间短的静止世界（犹太-基督教创造的世界）；（2）持续时间无限的静止世界（亚里斯多德的世界观）；（3）循环变化的世界，鼎盛时期与衰败时期交相更替；（4）逐渐进化的世界（拉马克，达尔文的观点）。亚里斯多德坚信世界基本完美无缺从而排除了进化的观点。
亚里斯多德的先进思想只是近几十年才得到充分肯定。他在过去几个世纪中之所以声名狼籍有几个原因。一个原因是托马斯主义者奉他为他们的权威哲学家，后来当经院哲学声誉扫地时，亚里斯多德也就自然地跟着倒了霉。另一个更重要的原因是在十六，十七世纪科学革命时期中几乎全部着重点都放在物理科学上。由于亚里斯多德发展了着名的生物学哲学，同时不幸地认为宏观世界与微观世界可以同样看待，人们便将他的生物学思想引用于物理学和宇宙学。这样一来就产生了可悲的后果，正如十六、十七、十八世纪中培根，笛卡尔以及许多其它学者一再指责的那样。考虑到亚里斯多德的大部分研究是如此出色，如此富有创造性，这些学者对他的百般非难与嘲讽真是难以令人理解。
随着生物科学从物理科学中解放出来的程度，现代对亚里斯多德的重要性的重新评价也随之增长。只是当现在对生物有机体的双重性充分认识了之后才领悟到生长发育和功能的设计蓝图——遗传程序就相当于亚里斯多德所假定的造型因素（formative－principle）。几百年来哲学界和物理学界一直对亚里斯多德这样的一些博物学家的意见充耳不闻，这些博物学家认为为了从娃卵形成青蛙，从鸡蛋变成鸡，就必需要有比物理学定律更多的一些东西（Mayr，1976）。这并不需要任何精灵妖魔，所需要的只是承认复杂的生物系统是具有三十多亿年历史的遗传程序的产物。般有什么东西比宏观世界与微观世界遵从同一法则的荒诞说法更能引起消耗无谓精力的争论。现在还没有迹象表明这种见识已经波及到大多数哲学家，不过在生物学家中已经开始认识到这一点。
希腊的三种生物学传统在亚里斯多德之后仍然继续流行。博物学，特别是植物的描述和分类在TheophrastusS和Dioscorides的着作中达到了新的高度，而Pliny（公元23-79）则对动物学感兴趣，是一位百科全书式的编纂者。生物医学传统到盖论（Galen，公元131～200）时达到高峰，他的影响一直持续到19世纪。
亚里斯多德以后的哲学界中，在伊壁鸠鲁学派和斯多噶学派之间产生了分化。伊壁鸠鲁（公元前342—271）及其学派以德谟克利特的观点为依据，认为万物都由不变的原子构成，原子不停地旋转并随机地相互碰撞。伊壁鸠鲁对生物和非生物世界作出了深思熟虑的唯物主义解释，认为一切事物都经由自然原因发生。就地看来生命是由于无生命物质运动的结果。生命如何表现则取决于构型合适的原子如何装配，他的这种解释是非常现代化的。Lucretius（公元前99－55）是他的追随者之一，也是一位同样毫不妥协的原子论唯物主义者。他们两人都反对亚里斯多德的目的论思想。Lucretius提出了一种理由充分的论点来反对设计概念。此外他还发表过一些论点，这些论点在十八、十九世纪又一再被提及。然而他在批评某些原子论者时又极力为亚里斯多德辩护，这些原子论者认为通过水与火的偶然相互作用可以产生狮子和橡树。在这个方面，盖伦同意他的意见。
伊壁鸠鲁学派的论点主要是针对斯多噶学派的，后者支持泛神论（多神论）并深信世界是为了人类的利益而被设计创造出来的。按照他们的意见，哲学的目的是认识和了解世界的秩序，后来自然神学就导源于斯多噶学派。斯多噶学派不承认机遇是世界的因素之一；认为任何事物都是有目的，决定论的。他们是严格的人类中心论者，十分强调有智慧的人类和由本能驱使的动物之间的区别（Pohlenz，1948）。
Lucretius和盖伦以后一直到文艺复兴，生物学中并没有出现真正有意义的事态。
就我所知阿拉伯人对生物学没有作出重要贡献，即使有两位着名的，对生物学极感兴趣的阿拉伯学者Avicenna（980—1037）和Aberrhos（Ibn Rosh，1120－1198）也是如此。
不过，通过阿拉伯人的翻译才使得西方世界重新认识亚里斯多德，这可能是阿拉伯人对生物学史所作出的最伟大贡献，其它的贡献则是更间接的。希腊人是伟大的思想家，但并不重视实验。（Regenbogen，1931）。与之相反，阿拉伯人是伟大的实验家，甚至可以说他们奠定了以后兴起的实验科学的基础。然而通向这最后目标的路程极为曲折，冶金术就是最重要的中间站。
3．2基督教的世界观
基督教征服了西方以后，关于一个永恒的，基本上静止的世界的希腊观念就被一个完全新的观念代替。基督教神学是由上帝创造世界的概念支配的。根据圣经,世界是新近创造的，关于世界的全部知识都包含在圣经中。这种教条排除了提出“为什么”问题的必要性和可能性，或者说挖掉了任何进化思想的着根处。由上帝创造的世界，正如莱布尼茨后来所说的，是“一切可能存在的世界中最完美的”。人对自然的态度由上帝的旨意约束；上帝的旨意是“要生养众多，遍满地面，治理达地；也要管理海里的鱼，空中的鸟和地上各样行动的活物。”（创世纪1：28）自然是从属于人，为人服务的；犹太教或基督教教条中的独一无二的上帝与泛神论者所感受的统佛教信仰所反映的完全不是一回事。目前对坏境的尊重，对近东的“一神论”宗教来说是异己的，格格不入的。
就生物学而言，基督教在其发展中最重要的莫过于称为自然神学的世界观。在早期基督教作家的着作中，有时把自然比作一本书，即基督教圣经的天然对应物。这两本书的等效性表明，作为圣经中天启神学的补充，研究自然应当有自然神学。
基督教的自然神学并不是一种新概念。世界的和谐协调以及生命界外观上的完全适应早在基督教兴起之前就使得很多观察自然的人惊讶不已。希腊和希伯来之前两千多年，在埃及古帝国（孟菲斯）中就有人提出自然现象是由超凡智者所设计的。比较明确的神学言论可在希腊历史学家Herodotus及Xenophon的着作中找到。柏拉图把世界看作是由一个聪明、善良、有理性而又非凡的技师创造的。地球是被设计出来适于生物生存的环境这一思想波斯多噶学派进一步发展和丰富。盖伦也大力支持世界是由造物主设计的概念。但是在自然神学的发展上没有人比圣托马斯阿奎那（Saint Thomas Aquinas）更重要。通过他的着作影响，神学的世界观便成为西方思想界的主导思想。在他的着作（《神学总论》，Summa theologiae）中他根据世界的秩序和协调（这就要求必须有一位智慧神指引一切自然事物达到各自的目的）论证了上帝的存在。
尽管有自然神学的说教，然而经院哲学时代对自然科学的发展仍然是不利的。经院哲学家是理性主义者（唯理论者），他们经由逻辑而不是通过观察或实验判断真理（因而他们的议论啰嗦冗长）。宣传和探索真理是神职人员的特权。总的来说，研究自然事物和经验方法在当时都遭到歧视。经院哲学的主导哲学思想是托马斯主义，阿奎那认为它主要来自亚里斯多德。奇怪的是这种哲学被称为唯实论（realism）很容易引起误解。
对一位现代生物学家来说，唯实论的最鲜明特点是它无条件地支持本质论。唯名论（nominalism）是经院哲学仅有的另一个有影响的学派，它强调只有个体真正存在，个体按名称包罗在一起成为门类。在中世纪时唯名论对生物学并没有影响，现在也仍然不清楚它对经验论和种群思想最后兴起是否有过贡献，影响程度如何也不明了。
圣经具有绝对权威这种基督教教会的概念在中世纪莫名其妙地被延伸到其它着作上去，特别是亚里斯多德的着作和阿拉伯学者（如Avicenna）的着作。当马有几个牙齿这个问题引起争论时，人们不是在马口里而是在亚里斯多德的着作中找答案。中世纪基督教的内向性毫不重视自然界。这种情况到了十二、十三世纪开始有了某些转变。
Hildegard（1098—1179）和AlbertusMagnus（1193－1280）曾就博物学写过一些着作，但是和Frederick（1194－1250）的名着猎鹰驯练术（De arte venandi）不能相比，这本书在对鸟类的形态学和生物学研究方面对当时要超前几个世纪。（Stresemann，1975）。Frederick的影响是多方面的；他将亚里斯多德的部分着作译成拉丁文，还是萨勒诺（意大利）医学院（建立于1150年）的监护人，这个学院首次进行了人体解剖。
从萨勒诺开始，欧洲的一些地方先后建立了大学，特别是在意大利（波洛尼亚，帕多瓦），法国（巴黎，蒙玻利埃），英国（牛津，剑桥）。这些学校的背景各不相同，有些是由医学院、法学院或其它学院发展起来的，例如索本（Sorbonne）神学院（建立于1200年左右）后来就发展成巴黎大学。在这些大学中有不少很快就成为经院哲学的中心，它们的存在对西方学术思想究竟是祸是福一直有争论。在某些领域（例如解剖学）中它们最终成为了进步学者的据点。就整个生物学来说，直到18世纪末和19世纪初大学才蔚为生物学研究中心。
中世纪后期逻辑学，宇宙学及物理学出现了令人注目的复苏（Crombie，1952），其学术水平之高只是近几十年才得到重新评价。对比之下，生物学仍然处于蛰伏期。受到重视的只有与医学和人类生物学有关的问题而对其后几百年和现代生物学具有极大吸引力的生命现象的更深入研究则无人问津。有人认为这种漠不关心的情况或多或少地与那个时期对上帝创造世界的神话不得有丝毫怀疑的极端虔诚忠顺有关。然而这不禁又令人想起为什么这一禁忌戒律没有波及到物理学和宇宙学。是不是由于数学的权威性及其对神学的中立性自发地导向物理学和宇宙学，而就生物学而论则缺乏这种可以逐渐扩大作用的开端？虽然自然神学最后提供了这种突破，但直到17世纪才见成效。是不是由于发现了异域国家，这些国家虽然同在相同的天体照耀覆盖之下并与欧洲同样地遵从物理定律，却有着完全不同的动物和植物区系？是不是由于研究生命现象需要提出比研究自由落体更深奥微妙的问题？关于机械科学复兴和中世纪以后生物学的复苏之间的时间滞后现象迄今仍然没有恰当的分析和解释。
3．3文艺复兴
文艺复兴时期人们对博物学和解剖学发生了新的兴趣。这两者在某种意义上都是医学的一部分，而且热心的研究人员又大多都是医学教授或从业医生。
对药用植物的研究在整个中世纪后半期都很普遍，这反映在草药书的数量上，特别是在Theophrastus和Dioscorides的着作重新问世之后。但是主要由于Brunfels，Bock，Fuehs的植物志才预示了在植物研究中“回到自然”这一运动的到来。旅行的影响最终也使人感到其解放思想的作用。这开始于十字军东征，接着是威尼斯商人的远游（如马可波罗到中国）以及葡萄牙水手的航行，最终反映在哥伦布发现新大陆上（1492）。这些旅行的决定性成就之一是突然发现了遍布全球的动植物的广泛多样性。这种成就导致了几部百科全书式的着作出版发行，如Wotton，Gesner，Aldrovondi的博物志，Belon的鸟类志，Rondelet的海洋生物志等等。
解剖学是在中世纪医学校中讲授（尤其是意大利和法国），并按一种特殊的书本上的方式；医学教授背诵盖伦，助手（“外科医生”）则解剖尸体的相应部分。这种教学方式很糟糕，教授的讲演和议论完全只是复诵或解释盖伦，并被认为这比实际解剖重要得多。将这套方式完全改变过来的是维萨纽斯（Andreas Vesalius，1514-1564）。他本人积极参与解剖并发明了新解剖工具，最后并出版了附有精彩插图的《人体解剖》
（De Humani Cornoris Fabrica。1543）。在这本书中他更正了盖伦的很多错误，然而他本人作出的新发现很有限并且在生理学解释上仍然保留了亚里斯多德的格式。尽管如此，维萨纽斯毕竟开创了解剖学的新时代，从依赖传统教材转变到根据亲身观察。他的后继者，包括Fallopio，Fab－ricius ab Aquadepente，Eustacchi，Cesalpino，Severino，不仅在人体解剖上有重要发现，而且其中有些人对比较解剖学和胚胎学也作出了重要贡献。这一发展特别重要的是它为生理学的兴起提供了条件。
应用科学，即工程技术，在文艺复兴时期中为看待事物的全新观点铺平了道路。世界观的机械化（mechanization）在伽利略（1564－1642）及其学生的思想中达到了第一次高峰。在他们看来，自然（界）是受定律制约的运动着的物质系统。运动是一切事物的要旨、核心，而一切事物又必然有其机械（性）原因。伽利略对量化（定量）的重视和强调，表现在他的箴言中：“计量一切可以计量的，无法计量的也应使之可以计量”。这就导致了仪器的开发与应用以便确定量；导致了对正常状态的计算以建立普遍规律；并且明确了在科学研究中应当依靠观察和实验一而不是依靠权威的片言只语。这就意味着特别要否定亚里斯多德主义的某些方面，这些方面经由托马斯主义者的影响变得如此地具有权威性。
对亚里斯多德的责难不仅来自物理学家，也来自哲学家。弗兰西斯·培根在反对亚里斯多德主义上特别积极，也是归纳法的创导者，虽然他本人的生物学学说是完全演绎推理的。培根的伟大功绩在于对权威进行无休止的挑战，并且强调人们的知识的不完全性，这和中世纪认为人们的知识是完全的截然相反。
就生物学而言，科学革命最积极的贡献是对研究工作采取了新的态度。这种态度就是完全否定了只靠逻辑探求真理的经院哲学。更加重视实验和观察，即更加重视搜集事实。这有利于运用自然规律解释自然现象，而发现自然规律（定律）就是科学家的任务。
机械观对生物学的具体贡献甚小，包括哈维测定血液容量（这是他论证血液循环中的一个重要环节）和某些解剖学家的研究，特别是Giovanni Alfonso Borelli（1608－1679）关于行动的研究。四肢，关节和肌肉的运动最适于进行机械（性）分析。
牛顿《（数学）原理》的出版（1687）大大加强了生理学的机械观点（“原理”在数学基础上对整个非生物世界作了机械性解释）。当时以对任何事物按物理学的力与运动来解释最为时髦，对生物学现象作这样的解释虽不恰当却仍然如此解释。例如对哺乳动物和鸟类的温血现象就用血液在血管中的摩擦来解释并流传150年左右之久。虽然只要通过几个简单的实验或者对躯体大小像老鼠或鸟一样的两栖动物和鱼的血液循环加以观察就会否定这种看法。这样轻率的物理学解释在十七、十八世纪（甚至到十九世纪）对生物学研究是一种严重的障碍。
Radl（1913：viii）很早以前就曾指出，物理科学在科学革命时期的胜利在很多方面对生物学却是一次打击，对一些独特的生物学思想方式也起到破坏作用（直到十九、二十世纪这些思想方式才重新被采纳），如程序目的性（被贬低为寻求最终原因），系统思想，对性质，突现性质以及历史发展的研究等等。所有这些不是遭到反对，讥笑就是被歧视。生物科学家对于物理科学家这类攻击的反应不外两种，一种是按物理学家的语言（“运动和力”）表述生物学过程，另一种是以活力论作避风港以起自然力进行解释。这两种办法都是徒劳无益的。只是到最近生物学家才拥有足够的理智力量建立一种既充分考虑到生物界的独特性，又和化学及物理学定律相一致的解释模式。（参阅第一章）。
笛卡尔
在传播机械论世界观上可能没有任何人比哲学家笛卡尔（Rene Descartes，1596—1650）所作的贡献更大。和柏拉图相似，他的思想受数学影响很深，他最出色的贡献可能是发明了解析几何。他对亚里斯多德的宇宙学的非难既合理而又具有建设性，虽然他的主张最后也没有取得胜利。他将有机体简化还原为一类自动机的意见触怒了哪怕对生物体略有了解的每一位生物学家，因而遇到了激烈的反对。这对立的意见也通常是以同样荒唐的活力论表现出来。法国这个国家既有像从笛卡尔到La Mettrie、Holbach这样一些极端的机械论者。同时又可能是活力论最活跃的中心，这也许并不是偶然的巧合。
笛卡尔声称有机体仅仅是自动机，人类和有机体的区别是人有灵魂；他还认为一切科学都必须以数学为基础；以及他的其它一些武断的说法，虽然后来证明是错误的，却给生物学套上了枷锁，一直到19世纪末期。笛卡尔思想中最薄弱的一环涉及到起源。他认为有机体是由微粒偶然地碰在一起而形成的。这最终意味着应当用盲目的偶然事件的结果来解释自然。这种论点显然是和博物学者所论证的、自然的秩序性以及一切生物的非凡适应性相抵触。
关于笛卡尔最令人惊讶的是，尽管他本人否认，他的多数理论结构却是托马斯主义的。他的思想方法可以用他对自己的存在所作的论断充分说明：“我的结论是，我是一个物体，其全部精华在于思想，它的存在既不取决于它在空间的位置，也不依赖任何物质的东西。因此自我，或宁可说灵魂，借助于它我才是我，是和躯体完全不同的，是确实比躯体更容易了解，而且即使躯体不复存在，它也不会不再是它。”（《方法论》，Discourse onMethod，P．4）。他的多数关于生理学的结论不是通过实验或观察而是按演绎法推论而得。和在他以前的柏拉图相仿，笛卡尔是由于他的方法失效才论证了生物学问题不能通过数学推理解决。笛卡尔对随后生物学发展的影响，特别是在法国的影响，还有许多问题需要进一步研究。这包括笛卡尔主义在多大程度上影响了法国在以后的几百年中对进化思想（例如对拉马克）的漠视和冷遇。从现在看来，特别突出的是为什么笛卡尔及其某些追随者（如布丰）竟然如此幼稚对最简单的纯物理学解释也欣然接受，并作出结论：“一种单独的力（即地心引力）是一切非生物现象的原因，这种力和效结合就产生了有生命的分子，有机体的效能就由这些分子决定”（《哲学文集》Oeuvr，phil,：41）。
也许生物学必须通过这样一个阶段，在这个阶段中笛卡尔的有害无益的物理主义盛行无阻。亚里斯多德的完全正确的论证（生物不能仅仅只按无机物来理解）不幸被经院哲学庸俗化了，它用基督教教条的灵魂取代了亚里斯多德的本意。亚里斯多德——盖伦的生理学如按基督教的灵魂来解释确实在科学上是不能接受的。在这种情况下笛卡尔有两种选择。他或者转回到亚里斯多德的“形式”并重新给它下定义，就像现代生物学家在其遗传程序中那样做的一样，他或者可以完全扔掉基督教的灵魂（就动物而言），并且不用任何东西代替它，这样有机体就只剩下无机物，和其它无机物一样。笛卡尔选择了后者，这种选择显然是任何生物学家都无法接受的，因为他知道生物并不仅仅只是无机物。笛卡尔并不是一个生物学家，因而也并不作如此想。只是当他仔细考虑到人时，笛卡尔才认识到他的论点行不通。然后他就采取了在躯体与灵魂之间的二元论，从此以后这种二元论（笛长儿早就知道）就一直折磨着我们。
机械论世界观的统治并不是绝对的。伽利略学派和笛卡尔学派的极端主张几乎立即就激起了许多相抗衡的运动或动向，其中有两种在生物学史上最为重要：一种是性质——化学传统的兴起，另一种是多样性的研究。这两种运动都部分地植根于科学革命。
生理学在16世纪有一种新动向，即注意性质与化学组成而不是运动和力。这种观点在原则上决不是反物理主义的，因为它运用来解释生命过程的概念、定律、机制原先就是在解释非生物界过程中发展起来的。这一运动或动向的代表人物有Paracelsus（1493－1541）及其门徒，炼金术士以及通常称为医疗化学家的学派。虽然这种新动向在一开始希望就是不大的，而且还有不少错误，但是从长远看它对生物性过程的解释远比严格机械论具有更持久的影响。Paracelsus既是一个天才，又是一位庸医，他相信巫术和起自然力；他否认希腊传统的四种元素的重要性而代之以具体的化学药品，特别是硫、汞及盐类。他将生命过程看作是化学过程的新概念开拓了一个全新的传统，并经由J.H．vanHelmont（1577一1644）在生理学历史土开创了一个新阶段。在van Helmont的着作中我们看到的是迷信、活力论以及非常出色的观察混在一起的一种奇怪混合物。他新创了“气体”（gas）这个词并对二氧化碳进行了卓越的研究。他确认了胃的酸性和小肠的碱性从而开拓了营养生物学的新研究领放。他将生理学化学化的这种努力通过他的追随者（如Stahl）延续了下来。
3．4多样性的发现
对一切现象作出机械论解释的目的之一是为了进一步推进科学的统一。物理科学家的抱负或野心是将宇宙间的现象简化还原成最小数量的定律。由于发现了动物和植物的几乎毫无限制的多样性以后，在研究生物有机体方面孕育着一种几乎正好相反的趋势或倾向。草药医生和百科全书编辑人复活了Theophrastus和亚里斯多德的传统，发现并忠实地描述了各种各样的生物。越来越多地博物学家投身干自然界多样性研究并发现世界万物远比想像的要丰富得多。上帝的荣耀可由她所创造的万物来研究，从最低等的一直到犀牛和大象。
科学革命也不谋而合地为多样性研究创造了条件。各种新仪器的开发制造就是机械化思想的产物之一，其中对生物学家最重要的是显微镜。它为生物学家开辟了一个新天地。尽管最早的显微镜只能放大十倍，但这就已经足够显示出完全未曾料想到的活的微观世界的存在，特别是肉眼看不见的水生生物。
列文虎克（Anton van Leeuwenhoek，1632－1723）和马尔丕基（MarcelloMalpishi，1628－1694）是早期使用显微镜的两位着名人物。他们描述了动植物组织（组织学的开端），并发现了淡水浮游生物，血细胞甚至精子。早期使用显微镜的人的研究特点是单纯地为了发现，发现是一种享受，一种欢乐。他们没有目的地去观察任何可以放大的物体并就观察所见加以描述。在他们的着作中很少能找到生物学学说。顺便说一句，三百年以后，最初使用电子显微镜时也是这样。
也就在这个时期发现昆虫是科学研究的很好题材。雷迪（Francesco Redi）于1668年证明昆虫并不是自然发生的产物而是由受精后的雌虫排出的卵发育而成。JanSwammerdam（1637－1680）就蜜蜂和其它昆虫作了极其出色的解剖研究。十七，十八世纪对昆虫研究作出重要贡献的博物学家还有Pierre Lyonn－et，Ferchault de Reaumur，de Serres，Leonhard Frisch，Roesel von Rosenhof。他们之中有不少人完全是由于描述所发现的新事物的欣喜心情而从事昆虫研究，哪怕是毛虫有4041条肌肉（Lyonnet，1762。参阅第四章）这样的研究。
由于航海家和探险家从世界各地带回了外国的各种各样新奇的动植物，这样就进一步促进了研究生物多样性的热情。柯克船长在一次航行中邀请了博物学家福斯特父子参加。小福斯特影响了亨伯特（Alexander von Humboldt），后者又鼓舞了年轻的达尔文。
在海外旅行和探险的时代发生了对外国各种动植物如疯似颠的着迷情景并促使建立了丰富的收藏，如林奈在荷兰，班克斯在伦敦，布丰在巴黎。
收藏品的指数式增长引出了当时最紧迫的问题：分类。由切查皮诺（Cesalpino），悌宇列弗（Tournefort），以及瑞（John Ray，关于他的研究工作将在第四章介绍）开始，到林奈（1707—1778）时达到了分类学时代的顶峰。林奈的重要性在其一生中都被抬高到超过从亚里斯多德以来的所有博物学家。然而一百年以后他却被贬低为“返祖”
到经院哲学时期的腐儒。我们现在将他看作是他的那个时代的产物，在某些方面很突出，在另一些方面则又很轻率无知。作为一个当地的博物学家，他和在他以前的瑞一样，观察到物种之间非常明确的不连续性并设想到从一个种转化成另一个种是不可能的。最低限度在他的早期着作中，他坚持种的恒定性和种的划界，这就为以后进化学说的发展创造了条件。只是近年来人们才又记起了林奈在植物地理学和生态学方面作出的贡献。遗憾的是林奈的许多追随者缺乏他那样的才智，在描述新种时就认为是最大的满足。
那个时期的博物学家并不是全都醉心于种的描述。例如克尔路德（Kolreuter，1733－1806）虽然起初是由于对物种本质的传统兴趣脱颖而出，却在遗传学，受精作用以及花的生物学上都作出了开拓性的贡献。这些研究经由C·K·Sprengel（1750－1816）通过植物受精作用的大量实验而得到延伸。这两位科学家的工作虽然在他们生前基本被忽视，却是后来达尔文对植物的受精作用（及生殖力）实验研究的一部分基础。
博物学中和林奈传统十分不同的另一传统是由布丰创始的，他的《自然历史》
（1749ff）实际上是当时每个受过教育的欧洲人都读过的。这本书侧重动物及其生活史，对博物学研究产生了重大冲击，然而这一冲击在现代行为学和生态学之前并没有结出丰硕的果实。博物学研究在18世纪和19世纪早期几乎完全是由业余爱好者，特别是教区牧师（如Zorn，White，C·L·Brehm等）进行。布丰作为一个杰出的普及宣传者，他的最大影响可能是通过他那鼓动性的、往往是大胆的新奇思想来实现的。他对当时的思想起到了极大的解放作用，诸如宇宙学，胚胎发育、物种，自然系统以及地球起源等等广泛领域都是如此。他并没有能够提出进化学说，但无疑为拉马克准备好了舞台（参阅第七章）。我完全同意Nordenskiold对布丰的评价（1928：229）：“在纯粹的理论领域中，他是18世纪最杰出的生物学家，他具有最雄厚的思想财富，对随后的年代真正有益而且会对将来产生影响。”
多样性当然是完全不符合牛顿模式物理定律的一种现象。然而由于定律是制造定律的创造者存在的证据，所以发现规定多样性的定律就成为对多样性的研究者的挑战，从Kielmayer到五元论者再到阿伽西。为了发现这样的定律所作的努力大都违背了研究者的心愿，却为进化提供了大量证据。
实际上林奈建立了系统学这门科学而布丰则使博物学的研究成为每个人的消遣。由于Haller使生理学达到了新的高度，胚胎学也由于Bonnet及Wolff达到新的水平。因此，在17世纪被物理科学掩盖而大大失色的生物学在18世纪中叶就开始显露出自己的本来面目。
18世纪生物学的主要兴趣很明显是生物有机体的描述、比较和分类。解剖学从一开始主要是生物学研究的一种方法，这时也日益重视比较解剖研究，并发展成为研究多样性的一种方法。比较法作为科学上的两种主要方法之一（另一种是实验法）在18世纪的后半期才真正开始发挥效能。的确，比较研究自从16世纪已有Belon，Fabrizto，Severino等人进行过，但作为一种系统的研究方法则只是从Camper，Hunter，Pallas，Daubenton，特别是Vicq－dAzyr才开始。这样建立起来的新传统在居维叶的工作中达到第一次高潮，他在一系列的方法学研究中，特别着重在无脊椎动物方面，论证了在动物的主要门类之间不存在任何过渡动物，从而根本否定了“自然界阶梯”的存在。1859年以后比较解剖研究为达尔文的共同祖先学说提供了一些最有说服力的有利证据。
自然神学
现代的人很难理解为什么科学和基督教从文艺复兴直到18世纪能够和谐共存。这原因是科学和神学在那个时候已综合成自然神学（物理神学），成为了当时的科学。自然神学家为了神学而研究创世主的创造。自然（界）对他来说正好是上帝存在的最有说服力的证据，否则怎样能解释世界万物的和谐与有目的性？这就证明研究自然是正当合理的，而这种研究，特别在17世纪，是不够自觉的。自然神学的幽灵一直支配着莱布尼茨、林奈、Herder这些学者和英国的科学，直到19世纪中叶。科学史家对自然神学概念全面统治一切科学思想与活动的情况早就了解，并有很多颇有见地的论述。
机械论世界观使研究自然的博物学家感到左右为难。如果他追随物理科学家的主张，他就必须承认世界是一次造成的，而且就在同时建立起自然规律（“第二位原因”），这样就在随后的阶段中上帝就不需要作更多的干预。“自然哲学家”的任务是研究神的规律所由以表现的近期原因。这种解释非常适合物理世界的现象，但和生物界现象则完全矛盾。在生物界中个体的活动和相互作用是如此的多种多样，不可能想像能够用有限数量的基本定律加以解释。生物界的每一事态是如此的不可预测，如此特殊和如此独特以致观察这些事态的博物学家发现必须求助于造物主上帝，并在每一种生物的每一个个体的每一生命活动的细节上求助于上帝的思想和行动。然而看来这同样也是不可想像的。
因为，这正如一位评论家所说的，一个监工只监督他管理的工人，并不干每个工人干的活。这样一来两种选择看来都行不通，博物学家便陷于左右为难的困境。此后两百年中人们一直试图努力摆脱这种困境，但在神造论（特创论）教条的框架桎梏下无法摆脱。
因此，这两个学派就继续存在了下来：物理科学家从上帝看出了上帝在创造天地万物时就制定了管理这个世界一切过程的规律；对比之下博物学家在研究生物世界时则认为，就生物界的多样性和适应性来说，伽利略和牛顿的基本定律毫无意义。更正确地说，他们从上帝看不出丝毫的多样性或适应性。瑞（Ray）写的《上帝创造万物与上帝的智慧》
（The Wisdom of God Ma－nifested in the works of the Creation，1691）一书不仅是对“设计论”的强有力批判，而且是一本很好的博物学，甚至可以说是最早的一本生态学。博物学家-神学家的着作所依据的绝妙观察使这些着作得以广泛流行并促进了博物学研究的发展。由于设计论是在一个静止的“被创造”的世界中对适应现象的唯一可能解释，因而自然神学的出现便是必然的。在博物学的这个早期阶段任何新的发现都对自然神学有利。想象上的热带居民的牧歌式生活特别被看作是上帝的天佑设计的证据。
纤毛虫和植物形动物的发现；似乎证实了一直到人类的伟大链索。然而自然神学的胜利时辰是短暂的。它在布丰的许多文章中都遭到含蓄的质疑，而在休谟的《对话录》
（Dialogues，1779）以及康德的《判断力批判》（Critique of Judgment，1790）中则受到公开的批评。
进化生物学的发展大大得益于自然神学。考虑到1859年以前进化思想丝毫不受重视，这看来是十分矛盾的说法却是真实的，虽然是在间接意义上。自然神学所提出的问题涉及到造物主的智慧以及他使各种生物彼此适应和使之与环境适应的高明技巧。这就导致了Reimarus及Kirby对动物本能的基础研究，并导致了C·K·Sprengel发现花对昆虫传粉的适应现象以及相应的传粉昆虫的适应。从瑞，Durham到Paly，到BridgewaterTreatises的作者以及其它许多同时代人，所有的自然神学家都对我们现在称之为适应的现象进行了阐述。当在解释中将“造物主之手”用“自然选择”代替时，就可以把关于生物有机体的绝大多数自然神学文献几乎只字不易地转变成进化生物学文献。没有人能够怀疑自然神学为进化生物学奠定了雄厚而又坚实的基础，随后一直到达尔文的时代才重新又像自然神学那样积极地对适应现象进行了研究。
自然神学代表了一种过份乐观的世界观。但在18世纪的后半期有不少事件破坏了这种无根据的乐观情绪。例如里斯本地震，法国大革命的恐怖以及对生存竞争激烈程度的认识。自然神学对西方世界思想的羁绊于18世纪末之前在法国和德国始告结束。奇怪的是，19世纪前半期它在英国又焕发青春。Paley的《自然神学》（1803）和BridgewaterTreatises（1832～1840）又重新强调提出对设计论的争论。当时英国主要的古生物学家和生物学家都是自然神学论者，包括查尔斯·莱伊尔（Charles Lyell）以及达尔文的其它朋友。这个事实说明了《物种起源》的大部分理性结构（参阅第九章）。
生命与发生
除博物学而外，从文艺复兴到19世纪生物有机体的研究大多掌握在医学界人士手中。
纵使着名的植物学家也是按医生培养的（Ray除外）。他们主要关心的当然是健康人或病人的躯体功能运行情况，其次是发生（generation）问题，即新有机体的起源。18世纪初生理学面临的任务是在更加极端的机械论和与之对立的彻底活力论之间求得妥协。
是Albrecht von Haller（1707～1777）为生理学指出了新方向。他转回到哈维和活体解剖学者的经验主义传统并试图通过许多动物试验来确定各种器官的功能。虽然他没有找到（指导生理活动的）“灵魂”的证据，但他的试验使他认识到活体的结构具有某些性质（如应激性）是无生物所缺少的。
即使有了Haller的不偏不倚结论，直到20世纪的头25年形势还是左右摇摆不定。活力论和机械论彼此继续斗争不已。例如活力论得到下列支持：（法国）蒙玻利埃学派（Bordeu，Barthez），德国的自然哲学派，Bichat，Claude Bernard，Driesch；而不妥协的机械论则得到下列人土的顶礼膜拜：Ludwig，duBoiS－Reymond，Julius Sachs，Jacques Loeb。可以这样说，这种争论一直没有完全停止过，直到认识到发育（development）的一切表现和生命都是由遗传程序所控为制止。
十七、十八世纪的另一个着名争议涉及到发育。要回答的问题是，一个“无定形”
的娃卵怎样发育成成娃？一个鱼卵怎样发育成鱼？先成论的扞卫者认为在卵中有某种预先形成的东西使青蛙的卵转变成青蛙，使鳟鱼的卵变化成鲜鱼。遗憾的是先成论学派的极端代表人物认为有一微型成体（雏形体）以某种形式被包罗在卵（或精子）中。这一假定的荒谬性是很容易证明的。他们的对手则持有渐成论（后生说）观点，即完全无定形的卵逐渐分化成为成体的器官。这一派也没有较大的说服力，因为他们不能说明发育过程的物种特异性便只得求助于活力。他们是活力论的领袖人物。在生物学史中情况往往就是这样：对立的两种学说中最后没有一种占压倒优势而是两者折衷地融合在一起。
渐成论者在谈到卵起初是未分化的，是正确的，先成论者在谈到发育是由某种先成的东西（现在认为是遗传程序）控制时也是正确的。参与这场论战的除Haller外，还应当提到Bonnet，Spallanzani，以及C·F·Wolff（Roe，1981）。
3．5启蒙运动与生物学
正像“启蒙运动”（Enlightenment）这个词所表示的那样，18世纪，自布丰、伏尔泰、卢梭到狄德罗、Condillac、Helve－tius及Condorcet，是一个理性解放的时代。
这个时代的主要信仰形式是自然神论。虽然开明的自然论神者承认上帝存在，但是他们却无从证明上帝是为了人类的利益而创造了世界。自然神论的上帝是至高无上的智慧，世界及其普遍秩序的创造者；通用并且不变的规律的传播者。自然神论的上帝和人大不相同，也不关心人。从自然神论经由不可知论再到彻底的无神论并不非常费力，很多思想家就是这样走过来的。
启蒙运动的时代是这样的一个时代，以往的信条，不论是神学信条、哲学信条，还是科学的信条都要接受无情的批判。然而法国政府（“国王”）对哲学家的迫害却告诫人们，哲学家们的很多学说不仅被认为是哲学学说，而且也是政治学说。
例如Condorcet的平等主义就是对阶级特权（封建主义）的反叛，丝毫没有涉及生物学方面。他只承认有三种不平等，即财富的，社会地位的，和教育的不平等，而没有顾及到天赋的差别。他认为只要财富、地位和教育三者都平等了就达到了完全平等。像自然选择或甚至进化的概念对于提倡这种毫不妥协的平均主义的人来说是毫无意义的。
应当注意的是，启蒙运动并不是一种纯粹同质的运动。不同的哲学家有多少，不同的观点也就有多少。