這里,“其它因子”指的不僅僅是在種群密度提高、營養條件下降后有關生殖基因不再能達到最佳表達,而是指一些其它條件,比如種內和種間競爭增加、捕食者增多、病蟲害增多,等等。但是在實驗室條件下,我們是有可能通過實驗來驗證生物種群的指數增長這一特性的。如果我們把大腸桿菌接種在培養皿中觀察它的增長情況,我們就會發覺大腸桿菌在一定時間內的確呈指數增長。當然,大腸桿菌在培養皿中會逐漸長滿,其它因子也會對大腸桿菌的增長起到越來越大的限制作用。馬爾薩斯機制在自然條件下因此是觀察不到的,或者說至少是不能被穩定地觀察到。這一機制的最初獲得需要想像和演繹而不僅僅靠經驗歸納。但是,一旦提出馬爾薩斯機制后,這一機制的運作卻能在實驗室里被驗證。也只有在實驗室條件下,這個通過演繹而得來的單種群增長規律與通過對實驗結果的歸納而產生的結論達成了統一。生物機制的這一特征給西醫藥物開發帶來很大的困難。在分子生物學領域,在實驗室條件下找出一個疾病的機制和相應的有效藥物有時并不難,但這個藥物可能對病人產生許多副作用(即服用這個藥品會改變個體中其它機制的功能)。這就是為什么西藥開發都需經過從藥物研發、動物活體實驗和臨床實驗等許多階段,時間極其漫長的原因。
筆者在年輕時不完全明白生物學的這些特點,曾經野心勃勃想在生物學中搞出有廣適性,又能真正地對自然狀態下的生物種群動態有預測能力的數學模型,因此在研究生階段學了昆蟲生態學。雖然也發表了一些文章,但從方法論角度來說,我當時走的是一條死胡同,因為我完全無法預測諸如降雨、溫度、風速等等對昆蟲種群動態有重要影響的因子,因此也不可能正真提出對自然狀態下的昆蟲種群動態有預測能力的數學模型。
雖然生物現象比物理現象要復雜得多,但生物學仍然具有許多自然科學的性質:首先,生物行為都是本能決定的,結構和功能的關系在生物世界因此是高度統一的。老虎的尖爪利齒這些“結構”使它實現成功捕食這一“功能”。任何功能需要都會有相應的結構配置。凡是存在的,都是合理的(有極少數例外,比如盲腸這一結構在人體中基本上失去了其原有的功能)。生物學家因此都是結構功能主義者。
生命現象背后的覆蓋性法則(即進化論)以及生命現象結構和功能的統一給了生物世界一個顯著的系統特征 ——即生物世界中的各種局部規律都會遵從這兩個總體性規律。
第二,與經典力學一樣,生物學能進行控制實驗,而控制實驗的最大好處就是可以考察若干個未被控制因子之間的關聯及其規律。這就給生物學家確切地尋找生命現象背后的各種機制創造了條件。
第三,與經典力學一樣,生物學中的主要概念和分類都有很強的本體性。一個概念或分類體系對應于一種實際的存在,有較為清晰的內涵和外延,并且都是可以被證偽的。例如,物種這一概念,它指的是一類外形和基因組成極其相似的生物群體。而檢驗兩個個體是否屬于同一物種的標準就是兩個個體之間在自然狀態下不但能進行交配,而且它們產生的子代也能與同物種個體進行正常交配并產生子代。馬和驢之所以不屬于同一物種是因為它們產生的子代(騾子)不再能生產子代。