还原主义是相对整体主义来说的。其主要用于文学和哲学领域。还原主义（Reductionism）和整体主义（Holism）是研究复杂系统的两种相对的基本思想：还原主义将高层次还原为低层次、将整体还原为各组分加以研究，而整体主义则强调研究高层次本身和整体的重要性。由于生物体是最为复杂的系统，还原主义和整体主义在生物学史上的对抗最为强烈。现代还原主义和现代整体主义并不像它们的前身那样针锋相对，而有许多相同之处。

还原主义的阵营，在每一个历史时期，都是比较单纯的，在历史上的表现形式有：（朴素）原子主义、机械主义和物理主义。现代还原主义的基本信条是：用物理、化学作用和自然选择足以解释一切生命现象。具体地说，是用物理、化学作用解释功能性的生命现象，而对历史性生命现象也即生物进化的解释，则除了物理、化学作用（基因漂移、基因组自组织等）之外，还需要加入自然选择的因素。

整体主义虽然迟至二十世纪二十年代才由史末资（J. C. Smuts）正式提出（Smuts 1926），但历史上各种反还原主义的思潮都可归入这一阵营，包括：泛灵论、目的论、神创论、活力主义、拉马克主义、米丘林－李森科主义等。这些思潮都已在生物学界失去了市场，只在生物学界之外还有信徒。由于整体主义向来就是以反还原主义的面目出现的，至今仍然有各种各样的表现形式，并无一个统一的阵营。其中，有反科学的，例如“科学神创论”、智能设计论（二者都是神创论的现代形式）；有接近信仰的，例如盖娅假说；也有属于科学思想的，例如迈尔（E. Mayr）、古尔德（S. J. Gould）所主张的机体论。在此我们只讨论属于科学的整体主义，并称之为现代整体主义。

两极世界理论认为，近现代西方科学文化传统的本质是还原主义的。

尽管两派人马在论战时，倾向于歪曲、丑化对方的观点，而事实上，两派的相同点远多于不同点，界限已变得相当模糊。这些相同点，有的原属还原主义而被整体主义采用，有的原属整体主义而被还原主义采用，可以说，是两派长期对抗之后所达成的一定程度的融合。这些融合包括：

一、否定目的论。现代整体主义已抛弃了早期整体主义的目的论色彩，不再认为冥冥之中有一种目的引导着生物进化、发育。对生命现象的看法，双方都是彻底的唯物主义和自然主义。

二、构成性还原主义（Constitutive Reductionism）。这是迈尔提出的一个概念（Mayr 1982）。它认为生物的物质组成与非生物完全相同，生命现象不违背物理、化学原理，也不存在只在生物体起作用的特殊的物理定律。现代整体主义已抛弃早期整体主义的活力主义性质，而承认构成性还原主义。

三、整体、动态观念。现在两派都强调研究各组分之间的动态关系，避免将组分孤立地、静止地看待。值得指出的是，将以整体性为原则的系统论等同于整体主义是错误的。被归入系统科学的博弈论、非平衡态自组织理论，即都属于还原主义的。最近生物学博弈论的创建者梅纳德·史密斯（J. Maynard Smith）出了一本小册子（Maynard Smith 1998），试图根据进化发育生物学的新成果调和还原主义和整体主义。但他把还原主义等同于控制的，把整体主义等同于动态的，并不恰当。自组织的动态过程可以经由物理、化学原理推导，因此也是还原主义的。进化发育生物学的新成果对还原主义是一个支持。

四、突现（emergence）。认为整体大于各组分的总和，当各组分被有机地组合在一起时，整体表现出新的性质。

还原主义和整体主义的根本分歧，就表现在对突现的理解。根据迈尔的总结，整体主义认为“解释性还原主义不完善，因为在等级系统中，复杂性较高的层次将突现出新的、事前不能预测的特征。因此，复杂系统必须在每一个层次研究，因为每一个层次都有着较低层次所不具有的性质。”（Mayr 1982, p.64）“在一个有结构的系统中，整合程度更高的层次突现出新的性质，而且无法从根据低层次组分的知识加以预测。”（Mayr 1997, p.19）

我们认为，至少在理论上，高层次的新性质是可以根据组分加以预测的。但是，由于生命是非线性的系统，这种预测具有不确定性，因此往往导致了不能预测的假象。这样的预测，具有以下值得注意的特点：

一、复杂性。由于生物学系统涉及太多的组分的相互作用，难以在实际上做到准确的预测。比如，理论上，蛋白质的一级结构决定着其立体结构，因此，从氨基酸序列可以准确地预测出蛋白质的构型。但是，这种计算超出了现有计算机的能力，因此在实际上，我们只能通过近似估算和构建基序（motif）的办法做近似的预测。

二、概率性。生物学的预测往往是指出概率结果。例如，我们可以预测下一胎生男生女的概率相等，但我们无法预测是男是女。注意，这并不是指根据统计结果的“预测”，而是根据自然选择预测出这样的统计结果。

三、多解性。非线性偏分方程将产生不确定的解，因此我们无法预测在特定的时间，一个复杂系统的状态但是我们可以预测，在给定特定的常数后，什么样的格式将会发生。科勒特（S. H. Kellert）将此称为定性预测（qualitative predictions）（Kellert 1993）。

四、环境因素。由于环境因素难以或无法预测，而复杂系统对环境因素极其敏感，导致复杂系统的性质难以或无法预测。但这并不等于复杂系统本身具有无法预测的性质。当环境因素确定时，复杂系统的行为是可以预测的。

五、测不准。在复杂系统中，组分的性质是通过与其他组分的关系而表现出来的。当我们具体分析某个组分时，往往不可避免地会改变了其性质，从而影响了预测的准确性。这是人类认识手段的局限，而不是因为系统本身具有不可预测性。随着认识手段的改进，预测的准确性也随着提高。

因此，跟对简单系统的预测不同，对复杂系统的预测，往往只是指出可能性，具有不确定性、概率性、偶然性、多解的性质。也不只是生命系统才如此，对复杂的物理系统，例如气象的预测，也具有类似的特点。只不过，“合理的未必存在”的现象在生物界表现得特别突出。但是，难以预测并不是不可预测。有时候，对复杂系统预测能达到令人惊叹的准确程度，比如在进化论史上，汉密尔顿（W. D. Hamilton）对“局部交配竞争”的情况下雌雄比例的预测（Hamilton 1967; Werren 1980; Herre 1985），亚历山大（R. D. Alexander）对真社会性哺乳动物的预测（Braude 1997），都是这样的例子。

断言复杂系统的突现性质不可预测，必然反对科学传统上对“理论预测－检验”的研究方法的重视，反对探求普遍规律，转而强调对特定现象的描述和对历史过程做倒叙的较为初级的研究方法。迈尔声称，在生物学中，特别是在进化生物学中，解释一般与历史性叙述有关（Mayr 1982）。杜布赞斯基的传人列万廷（R. C. Lewontin）认为生物学的研究和知识大部分由叙述性陈述构成（Lewontin 1991）。古尔德则干脆说，由于进化事件是由一连串无法重复、不可预测的偶然链环组成的，因此除了用倒叙法加以重建，别无其他可能（Gould 1989）。在此之前，一些历史学家为了让历史学也成为科学，强调历史性叙述也是一种重要的科学方法。现在，他们的意见在这些整体主义的进化生物学家当中得到了回应。当迈尔说道：“在物理学和进化生物学——二者都是科学的分支——之间，要比进化生物学（科学之一种）和历史学（人文学之一种）之间有更多的不同。”（Mayr 1997, p.37），他的用意固然是要反对以物理学为基础的科学哲学对生物学的偏见，强调科学各分支的多样性，但是将历史学拉为同盟军，却冒着将进化生物学归入人文学的危险。如果生物学，特别是进化生物学，像历史学那样以叙述为主，那么我们又如何能树立生物学研究的客观标准？

进化生物学固然研究的是历史过程，但是就像同样是研究历史过程的宇宙学、天文学和地质学等物理科学，它依据的是客观的事实和逻辑推论，而不是像历史学那样，很大程度上只是主观的陈述。在科学研究中，对表面现象的描述和对历史过程的叙述，只是在研究条件不成熟时，不得已的初步结果，并不意味着应该放弃寻求更本质的因素和更一般的规律。生物学的发展已一再证明，断言只能做现象描述和历史性叙述，是过于草率的。当古尔德和埃德里吉（N.Eldredge）在七十年代在迈尔的新种生成学说的基础上提出“间断平衡”理论时，他们显然认为这只是在对平稳－跃变的台阶式的进化过程做历史性陈述，但是在现在，复杂系统的自组织方法可以预测这种现象（Kauffman 1993），分子生物学对生物发育的研究也为这种进化现象提供了可能的分子机制。

当迈尔把对生物的功能性和历史性的研究截然分开，承认功能现象通常用实验、还原的方法研究，而进化现象则主要用历史性叙述的方法研究时（Mayr 1982; 1997），他当初没有预见到、到现在也忽视了十几年来分子分类学、分子古生物学和进化发育生物学的创立和发展，已使得实验方法成为进化生物学的最重要的方法。迈尔由于担心生物学被物理学兼并，而对分子生物学抱着敌意，宣布进化生物学脱离分子生物学而“自主”，乃至认为分子还原法将会对进化生物学的进一步发展起误导和削弱作用（Mayr 1985; 1988）。这种担心，完全是多余的。分子生物学已与进化生物学紧密结合在一起，解决了种系发生树的客观标准、发育与进化的关系等重大难题，为进化生物学提供了强大的工具和增添了无比丰富的内容。

我想说明的是还原主义做为一种科学基本思想的充分性：还原是一种完善的研究方法，研究各组分的关系足以推导、解释整体的性质。但这并不是说还原主义总是必要的。由于研究的侧重点不同，也由于还原的实际困难，对生物学的研究，可以也应该在不同的层次、从不同的方面进行。我并不同意某位获得诺贝尔奖的著名生物化学家所说：“生物学只有一种，就是分子生物学。”（Mayr 1982, p.65）分子生物学已为其他生物学分支提供了重要的研究工具，也已取代了某些传统的生物学（比如研究基因传递的经典遗传学事实上已被分子遗传学取代，所谓“孟德尔遗传定律”已失去了其“定律”地位，成为对遗传现象的不准确的表面描述），但是大部分的生物学分支都还会继续存在，没必要、实际上也不可能被彻底还原到分子水平。

我也不同意所谓“学说性还原主义”，认为一切科学归根结底都将被还原为物理学。化学已在很大程度上被还原成了物理学，从前通过实验发现的“化学定理”现在大都可以从物理定律推导出来。但是生物学不可能被还原成物理学，这不仅仅是因为生物学系统的复杂性，更重要的，是生物学具有无法从物理定律推导的原理：自然选择。个别的学者主张自然选择只是为熵耗散提供附加的途径，是一个能够自我复制的复杂系统在趋向最大的熵产出状态时，自组织的结果（Swenson 1995）。这种解释，可以说明物理选择（“稳定者生存”），却无法说明化学选择（“高效者生存”），更无法说明自然选择（“适者生存”，适者不一定就是稳定者、高效者）。我基本同意最早研究生物学系统的自组织现象的考夫曼（S. A. Kauffman）的观点，自然选择是限制自组织的独立因素（Kauffman 1993）。但是考夫曼显然更重视自组织的作用，而我认为，在生物学系统中自然选择是更加重要的：自组织，只是为自然选择提供材料，其适应性的结果，仍然要由自然选择决定。只要自然选择是不可还原的，生物学就不可能被彻底还原成物理学。