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篇1
On Molecular Imaging Teaching System Construction
CHEN Duofang
（School of Life Science and Technology， Xidian University， Xi'an， Shaanxi 710071）
Abstract Molecular imaging is an emerging interdisciplinary， has become one of the most important techniques of modern life sciences， medical imaging represents the direction of future development. In this paper， molecular imaging features， combined with research in Life Science and Technology in the field of molecular imaging as well as the basis for cooperation with our university hospital， a study in teaching content， teaching models and evaluation methods， the life science and information science and clinical cross， build molecular imaging teaching system， laying the foundation for training medical complex polytechnic molecular imaging professionals.
Key words molecular imaging; teaching system; complex talent
0 引言
分子影像學（molecular imaging）是運用影像技術顯示組織、細胞和亞細胞水平的特定分子，反映活體狀態下分子水平變化，對其生物學行為在進行定性和定量研究的科學。①分子影像學是將分子生物學技術和現代醫學影像學相結合的產物，最早由美國哈佛大學Weissleder等學者于1999年提出，經過10余年的飛速發展，取得一系列成就，已經成為現代生命科學研究最重要的技術手段之一，受到世界各國的高度重視。①②隨著分子影像學技術研究工作在我國的迅速開展，具有分子影像技術背景的人才更顯缺乏。醫藥企業、醫療設備企業、生命科學研究機構等單位對分子影像專業人才需求日趨增加，尚沒有專門學科進行分子影像學人才培養。我校生命科學技術學院依托生物醫學工程與生物技術專業，定位為研究型學院，分子影像為主要研究方向之一。經過幾年的發展，學院在分子影像研究領域取得一定進展。學院教工由來自不同專業背景，包括生物、信息、計算機和醫學等學科的人員構成，但由于當前研究成員各自的專業背景單一，成員之間尚未有機融合和深度交叉，很大程度上限制了在分子影像領域取得重大突破。而目前國內，分子影像學教材較少，分子影像學課程主要面向研究生開設，極少高校面向本科生開設分子影像學課程。③④⑤本文探討如何借助我校信息學科與計算機學科的優勢，結合我校在分子影像學的研究成果以及與醫院的合作基礎，將生命科學與信息學科和臨床醫學交叉，開展針對本科生的分子影像學教學工作，建立分子影像學教學體系，為培養理工醫復合型分子影像學人才奠定基礎。
1 分子影像學教學體系構建
分子影像學起源于現代醫學影像學，在現代醫學影像學基礎上融入分子生物學，其教學體系不同于傳統的工學學科和生物學學科體系。我們將從分子影像學教學內容，分子影像學教學模式和分子影像學考評方式進行分子影像學教學體系構建，目的在于建立包括基礎理論―驗證實驗―應用實踐三個層次的多學科深度交叉、理工醫有機融合的綜合型分子影像學教學體系，為培養基礎理論扎實、實驗技能過硬、應用實踐廣泛的理工醫復合型分子影像學人才打下堅實基礎。
1.1 分子影像學教學內容
分子影像學屬于前沿科學，知識更新日新月異，相關資料主要來自世界各國研究小組的公開文獻，缺乏全面、系統的參考教材;而且分子影像學屬于典型的多學科交叉，涉及信息、生物、醫學等多個學科，需要掌握各種影像原理與理論，熟悉核酸、蛋白質等大分子的形態、結構與操作，并應用影像技術進行分子生物學相關研究，課程內容繁雜，信息量龐大。分子影像學是分子生物學與先進醫學影像技術結合的產物，屬于典型的多學科交叉，涉及信息、生物、醫學等多個學科。分子影像學內容覆蓋面廣、跨度大，教學內容包括：分子生物學中核酸等大分子的功能、形態結構特征并在分子水平上闡明細胞活動的規律;超聲成像、CT成像、MRI成像、核素成像等臨床中成熟的醫學影像技術，以及光學分子斷層成像、光聲斷層成像等新興的醫學影像技術;分子影像技術在腫瘤、神經系統、心腦血管研究以及新藥研發等領域的應用。學生不僅需要掌握基本理論知識，了解最新研究進展，更要學會利用影像技術進行基礎研究以及臨床應用。考慮到分子影像學信息量大，教學內容以生命學院優勢研究方向即光學分子影像及其在腫瘤細胞學中的應用為主線，其余內容為輔助展開。教學過程中，力爭做到重點突出、內容全面和有的放矢。
1.2 分子影像學教學模式
分子影像學涉及多個學科，涵蓋現代影像成像理論，分子生物學與細胞生物學以及分子影像技術在基礎和臨床實驗研究中的應用。為了系統地學習掌握分子影像學知識，成為合格的分子影像專業人才，學生不僅需要了解分子生物學相關知識，而且需要知道靶向分子在臨床中的應用前景;不僅需要了解分子結構修飾、分子標記等專業知識，而且也需要知道生物信息、醫學影像等相關知識。傳統的單一學科的教學模式難以滿足上述需求，需要探討新的有效的教學模式。對于多學科交叉產生的分子影像學，采用傳統的單一學科教學模式難以滿足要求。我院分子影像學教師來自不同專業背景，采用不同的教學模式進行協同合作教學。借助我校生命科學技術學院在分子影像學領域的研究成果以及與醫院的合作基礎，可以將生命科學與信息學科和臨床醫學進行深度交叉，開展目標明確和特色鮮明的分子影像學教學工作。對于分子生物學部分，由生命學院生物技術專業教師任教，主要采取課堂講授以及實驗演示教學方式，指導學生掌握生物基本操作技能，包括：核酸凝膠電泳、PCR、DNA測序、RNA提取與純化、基因敲除、基因克隆等技術。對于醫學影像部分，由生命學院信息專業教師任教，主要采取課堂講授、理論推導和計算機模擬仿真等教學手段，使學生掌握醫學影像的基本物理原理以及數學理論。對于應用部分，由外聘的第四軍醫大學第一附屬醫院教師承擔，引導學生使用分子影像技術進行腫瘤早期診斷、心腦血管疾病診斷以及新藥研發等應用研究。上述教職人員由生命科學技術學院自然基金委重大項目參與人員構成，經過前期合作研究，已進行一定程度的多學科交叉，可進行協同教學工作。
1.3 分子影像學考評方式
傳統教學考評中，多注重考核學生掌握知識的多少，而不是學習知識能力的大小;注重考核學生技能掌握的多少，而不是學習技能能力的高低。這種考核體系只能反映一定時間內的學習結果，不能反映學生學習新知識、新技能的本領，難以適應分子影像快速發展的需要，這不僅使教師的教學方法陷于陳舊古板，而且使一些再學習能力、發展潛力大、動手能力強的學生長期得不到有效鍛煉和培養。因此，如何將傳統的考核知識與技能與考核學生掌握新知識、新技能的本領相結合，是我們需要關注的問題。分子影像學涵蓋學科領域廣，知識更新速度快，學生學習任務重，我們需要站在發展的角度，從學校培養學生的近期和遠期效果建立合理的考評方式。對于學生學習考核，我們采用知識與能力兼顧的評價標準。該評價標準主要包括四大模塊：基本理論知識、實驗操作技能、進展跟蹤和科研創新能力。對于基本理論知識考核，采用試卷筆答形式;對于實驗操作技能，考核學生對刻度吸量管、分光光度計、離心機、電泳儀等常規儀器的操作，此外還考核學生對microCT、光學分子斷層成像等學院研制的醫療影像設備的操作，以實驗報告形式答題;對于進展跟蹤考核，則要求學生根據教師給定的主題詞，進行文獻查閱及總結，以文獻綜述形式答題;對于科研創新，則根據教師課題或學生自主選題進行相關科研活動，以小論文或專利形式答題。總之，將采用形式多樣的考評方式，對學生的綜合能力進行測評。
2 總結
分子影像學是一門新興的交叉學科，已經成為現代生命科學研究最重要的技術手段之一，代表了未來醫學影像發展的方向。我校生命科學技術學院為國內最早進行分子影像學研究的單位之一，學院教師來自不同的專業背景，包括信息、生物和數學等專業，在多學科交叉方面已經積累了一定的經驗。基于學院在分子影像領域的研究基礎，結合我校信息學科優勢，融合生命科學相關專業，本文提出建立包括基礎理論――驗證實驗――應用實踐三個層次的多學科深度交叉、理工醫有機融合的創新型分子影像學教學體系。通過建立該體系，我們將使不同學科背景教師協同工作，講授成熟的基礎成像理論、分子生物學基礎知識;實時跟蹤分子影像學研究動向，向學生傳遞最新進展;指導學生進行驗證實驗，引導學生得出結論，從實驗中引申理論知識;此外，基于理論知識以及實驗操作訓練，鍛煉學生使用分子影像設備進行生命科學領域相關研究的科研能力。通過分子影像學綜合體系的構建與實施，最終培養基礎理論扎實、實驗技能過硬、應用實踐廣泛的理工醫復合型分子影像學人才。
基金項目名稱：1. 西安電子科技大學新實驗開發項目（項目編號：SY1359）
2. 西安電子科技大學本科教育質量提升計劃教改項目
注釋
① 申寶忠.分子影像學（第二版）[M].人民衛生出版社，2010.
② 申寶忠，王維.分子影像學2011年度進展報告[J].中國繼續醫學教育，2011（8）：132-157.
篇2
日本科學家下村修（Osamu Shimomura）、美國科學家馬丁?沙爾菲（Martin Chalfie）和美籍華裔科學家錢永健（Roger Y. Tsien）因在發現和研究綠色熒光蛋白方面做出貢獻而分享了2008年的諾貝爾化學獎。他們的工作不但在科學上對化學、生物學、醫學等領域具有重要的意義，而且也與人們的日常生活密切相關，對于提高人類的生活品質以及進一步改善人類的健康有十分重要的意義。
1研究GFP的時間線索
GFP從最初被發現到今天廣為應用，經歷了半個多世紀的時間。首先簡單回顧一下這半個多世紀內和GFP相關的主要事件。
1955年人們首次注意到水母體內的綠色熒光物質。
1962年下村修從維多利亞多管水母中提取并分離了GFP，證實了綠色熒光物質是一種蛋白質。它的溶液在日光下略呈綠色，在白熾燈下略顯黃色，而在紫外燈下則發出強烈的綠色熒光。
1969年之前稱為綠色蛋白質（green protein）得名“綠色熒光蛋白”。
1974年研究發現光蛋白和GFP兩種分子之間會發生能量轉移（圖2）。
1979年下村修找到了GFP中的生色基團（Chromophore）（圖3，圖5）。
1985年普臘石（Douglas Prasher）根據蛋白質的氨基酸順序拿到了光蛋白（水母素）的基因。
1992年普臘石拿到了GFP的基因。
1993年GFP中生色基團的結構被確認。
1994年沙爾菲通過大腸桿菌和線蟲研究獲得了GFP的生色機理；是年，第一種藍色熒光蛋白被報道，并提到了它可用于熒光共振能量轉移（FRET）實驗中。
1995年研制出了增強型綠色熒光蛋白（EGFP），它的轉錄速度比野生GFP快四倍。
1996年得到了野生GFP和EGFP的晶體結構，錢永健在EGFP的基礎上，利用突變技術，設計并研制出黃色熒光蛋白。
1997年光蛋白和GFP被用于Ca2+的敏感指示劑。
1999年后各種各樣的熒光蛋白被發明、改造并用于科學研究。
在研究GFP的50多年間，2008年諾貝爾化學獎的三位得主做出了至關重要的貢獻。
2下村修與維多利亞水母
在下村修以前就有人研究過生物發光現象，例如螢火蟲發出熒光，是由熒光酶（luciferase）作為酶催化氧化底物分子熒光素（luciferin）以后產生熒光。而蛋白質本身發光，無需底物，起源是下村修的研究。
1962年，下村修和約翰森等在《細胞和比較生理學雜志》上報道，他們分離純化了維多利亞多管水母中的發光蛋白―水母素。據說下村修用水母提取發光蛋白時，有天下班前，他將產物倒進水池里。臨出門前關燈，回望了一眼水池，見到水池閃閃發光。因為水池也排放有養魚缸的水，他懷疑是魚缸成分影響了光蛋白。然而不久之后，他便確定鈣離子能增強光蛋白發光。
1963年，他和另一位研究者約翰森在《科學》雜志報道鈣和光蛋白發光的關系。其后Ridgway和Ashley提出可以用光蛋白來檢測鈣濃度，創造了檢測鈣的新方法。鈣離子是生物體內的重要信號分子，光蛋白成為第一個有空間分辨能力的鈣檢測方法，是目前仍用的方法之一。
其實早在1955年，Davenport和Nicol就發現水母可以發出綠光，但不知其因。在1962年下村修和約翰森在那篇純化光蛋白的文章中，有個注腳，說還發現了另一種蛋白，它在日光下略呈綠色，在白熾燈下略顯黃色，而在紫外燈下則發出強烈的綠色熒光。其后他們仔細研究了其發光特性。1974年，通過純化他們得到了這種蛋白，當時稱之為綠色蛋白，即現在所謂的稱綠色熒光蛋白。Morin和Hastings提出光蛋白和GFP之間可以發生能量轉移。光蛋白在鈣刺激下會發光，其能量可轉移到GFP，刺激GFP發光（圖2）。
GFP是一種酸性球狀蛋白質，它的發射光譜在505 nm具有吸收峰；激發光譜則在395 nm和470 nm具有吸收高峰（圖4）。
只有完整的GFP分子才會產生生物熒光，但與熒光的產生直接有關的是GFP分子中一小段被稱為生色基團的部位。在GFP的初級氨基酸序列上，第65個至第67個氨基酸（Ser-Tyr-Gly）形成環狀六肽三體，以共價鍵與GFP蛋白肽鍵骨架相連（圖5）。生色基團形成的機理目前尚不清楚，但在有分子氧存在的條件下，酪氨酸氧化成脫氫酪氨酸，并環化形成六肽，這可能是形成色基的必然過程。下村修最先推導了水母GFP色基結構，后來又進行了進一步驗證與修改。
下村修本人對GFP的應用前景不感興趣，也沒有意識到應用的重要性。但他的研究卻切切實實地對之后的生物科學起到了革命性的作用。當他離開普林斯頓到Woods Hole海洋研究所后，他的同事普臘石（Douglas Prasher）對生物示蹤分子非常感興趣。1985年普臘石和日裔科學家Satoshi Inouye獨立根據蛋白質順序拿到了光蛋白的基因（準確地說是cDNA）。1992年，普臘石拿到了GFP的基因。有了cDNA，一般生物學研究者就能很好地應用它，比使用蛋白質更為方便。
1996年，GFP的晶體結構也被研究得到，它是一個由11個β－折疊的蛋白質以一個α－螺旋蛋白質為中心軸所形成的籠狀圓柱體，生色基團是α－螺旋蛋白質的重要組成部分，它的位置非常接近這個籠狀圓柱體的中心位置（圖6）。另一種平面的GFP表示方式如圖7，其中綠色的代表β－折疊，紅色的代表α－螺旋。
3沙爾菲將GFP應用于生物示蹤
將GFP表達到其他生物體這項工作，1994年由兩個實驗室獨立進行：美國哥倫比亞大學做線蟲的沙爾菲實驗室，和加州大學圣迭哥分校、Scripps海洋研究所的兩位日裔科學家Inouye和Tsuji。
沙爾菲在之前的工作中一直和Caenorhabditis elegans（一種被廣泛用于生物研究的線蟲）打交道。C. elegans這種線蟲只有959個細胞的一個腦，并且其三分之一的基因和人類基因有關。更重要的是，C. elegans是透明的，研究人員可以很方便的應用顯微鏡對其進行觀察研究。
1988年當沙爾菲得知GFP后，他意識到可以使用這一工具對C. elegans進行研究，它可以作為變化的綠色信號對線蟲不同細胞間的活動進行示蹤觀察。他將GFP基因與其他不同基因結合成可發出熒光的蛋白質的想法付諸于實踐后，就能觀察到細胞中不同蛋白質的形成。
沙爾菲使用DNA技術，將GFP的基因作為一個片段注射到成熟的線蟲的性腺細胞核中（圖7A），由于線蟲是雌雄同體，它可以使自已受精。GFP基因就出現在它的卵中（圖7B），這些卵分裂后形成新的細胞核在紫外光照射下可發出熒光（圖7C和D），圖7E中顯示了兩個這樣的細胞核。
光蛋白和GFP都有重要的應用，但光蛋白是熒光酶的一種，它需要熒光素才能發光，而GFP蛋白質本身即能發光，在原理上有重大突破。在上世紀90年代，科學家一般認為熒光物質在細胞中是通過許多步驟得到，每一步都需要蛋白質來控制，并且此過程需要一些特殊的蛋白質（熒光素）來產生GFP中的生色基團。但沙爾菲用實驗證實了這個假設是錯誤的。沙爾菲的研究向人們展示了綠色熒光蛋白作為發光的示蹤分子的作用。
當時沙爾菲的論文引起了巨大轟動，很多生物學研究者紛紛將GFP引入自己的系統。在一個新系統表達GFP就能在《自然》、《科學》上發表文章，其實不過是跟風性質，沒有原創性。
將GFP用作示蹤分子，具有以下優點：①熒光穩定；②檢測方便；③無種屬特異性，也沒有細胞種類和位置的限制；④GFP對受體細胞基本無毒害；⑤由于其他生物本身不含有GFP，因此不會出現假陽性結果；⑥不需任何反應底物和輔助因子；⑦可制成永久標本；⑧靈敏度高。
盡管GFP作為報告基因或示蹤分子有許多優點，但野生GFP發出的熒光較弱。其次，熒光反應不是酶反應，不能通過添加某些物質來加強信號，且不易對熒光進行定量檢測。另一方面，GFP基因在植物細胞內的表現頻率并不高，甚至在某些植物細胞中并不表現。所以有更多的科學家對GFP進行了改進。
從1961年到1974年，下村修和約翰森的研究遙遙領先，而很少被人注意。在1974年以后，特別是八十年代后的后繼工作，很多研究生都能夠完成。其中例外的是錢永健所在實驗室所發現的變種出現新顏色，這一發現卻非顯而易見。
4錢永健改造并發展了GFP的應用
隨著生物信息學、定點突變，DNA－shuffling等一系列理論和技術的應用，綠色熒光蛋白的家族成員不斷擴大，出現熒光光譜、溫度敏感性等改變的多種變異型。具有不同光譜特性的GFP突變體的獲得拓寬了GFP的應用范圍，解決了許多單獨運用GFP不能解決的問題。GFP基因的改進目前主要通過以下幾個途徑得到突變體GFP：①更換GFP生色團氨基酸；②改變堿基組成；③除去GFP基因中隱蔽剪接位點；④插入植物內含子；⑤更換強啟動子等突變體GFP；⑥增加熒光強度和熱穩定性。
目前已有的具不同光譜的突變型有EBFP（增強型藍色熒光蛋白）、ECFP（增強型青色熒光蛋白）、EGFP（增強型綠色熒光蛋白）和EVFP（增強型黃色熒光蛋白），分別呈現藍、青、綠、黃四種顏色。至今所獲得突變型的最大發射波長為529nm，為黃綠色熒光。
錢永健是和下村修研究相關的一位重要科學家。從八十年代一開始，他的工作就非常引人矚目。同時他十分肯定下村修的工作，較早公開介紹下村修的發現。在他的研究工作中，有兩項重要工作都與下村修有一定聯系。
一項是研究鈣染料。1980年錢永健發明檢測Ca2+濃度的染料分子，1981年改進了將染料引入細胞的方法，以后發明了更多、更好的染料，被廣泛地應用。檢測鈣的方法有三種：選擇性電極、光蛋白、鈣染料。在錢永健研制的鈣染料沒有出現以前，具有空間檢測能力的只有光蛋白，但當時光蛋白需要注射到細胞內，應用不方便。錢永健的鈣染料可以通透到細胞里面去。
錢永健的第二項工作是研究GFP。1994年起，錢永健開始研究并改造GFP，并獲得了多項發現。世界上用的大多數是錢永健實驗室改造后的變種。改造后的GFP促進了生色基團的折疊，改善了其熒光特性，甚至可以得到紅色、黃綠色、藍色等多種顏色的熒光蛋白，有的可激活、可變色，大大拓寬了GFP研究的領域。他被公認為這方面的先驅。
錢永健對人們理解GFP及GFP族的化學熒光特性做出了重要的貢獻，他使不同的GFP產生的熒光顏色覆蓋了整個可見光譜，同時他改善了生色基團，增強了GFP的熒光效應，也使熒光的穩定性增強。他發展了GFP，使之成為極有效的研究動態生命過程的基因標記工具。
5結束語
科學上一個偶然的發現往往會引起巨大的科學革命，新工具的出現會使研究取得意想不到的新成果。當年下村修研究了GFP，但他并沒有意識到GFP重要的應用前景。沙爾菲恰恰在自己的實驗研究過程中采用了最新的GFP研究成果，并發展了GFP的應用領域。而當今世界上用的GFP大多數是錢永健實驗室改造后的變種。
獲得2008年諾貝爾化學獎的三位科學家在發現和研究GFP的過程中各有貢獻，而且可以看出他們的研究是一脈相承的。隨著分子生物學理論與技術的發展，對GFP研究的進一步深入，GFP在分子生物學領域的應用進一步加強。GFP工程，包括GFP蛋白工程和GFP基因工程，尤其GFP基因作為新型報告基因越來越受到關注。當然在應用GFP作為研究工具時，也遇到了一些問題。例如將GFP作為選擇標記基因成功構建多種表達外源基因的重組質粒時發現一些因素影響著GFP的檢測。此外，在細胞生物學的研究過程中發現新生GFP通過折疊和加工成為具有活性的形式過程十分緩慢。但隨著生物技術的發展，對GFP的基礎理論研究的進一步深入和新型突變體的不斷出現，有理由相信這些問題終將會得到解決，從而使GFP更好地為科學研究服務。
參考文獻：
篇3
眾所周知，自古醫學與化學的關系密不可分。醫學作為一門實踐性很強的學科，主要任務是對人體的生理、心理和病理等現象進行規律的探索，發現有效的預防、診斷和治療疾病的方法，以更好地保障人類健康。而化學作為一門自然學科，主要任務是研究物質的組成、結構、性質、變化及應用。兩者存在顯著差異的同時，彼此之間又相互融合和相互滲透。醫學的基礎少不了化學，醫學的發展離不開化學。而化學又可以通過醫學的發展來推動自身的進步。了解它們之間的聯系和區別將有利于運用在社會生活中，更好地為人類發展做出貢獻，進而推動時代的進步。
一、醫學與化學起源
縱觀人類醫學的發展史，醫學是在社會生產和生活中逐漸積累救護經驗而形成并存在的，歷史上經歷了五種醫學模式：（1）神靈主義醫學模式：在科技水平落后的古代，人們依賴祈禱和巫術，同時用植物藥進行簡單的治療，對創傷進行簡易處理。（2）自然哲學的醫學模式：對宏觀宇宙萬物有了粗淺的認識，出現了中國的陰陽五行的病理觀和古希臘的“四體液學說”。（3）機械論的醫學：文藝復興，一些科學家把復雜運動簡單歸納為機械運動或物理、化學變化，疾病就是生物體這種機器某部分故障。這種機械的自然觀和實驗方法當時促進了自然和醫學的發展。（4）模式生物醫學模式：19世紀后半葉發現了幾十種致病菌，人們就認為環境、宿主、病因三個相互作用的因素維持著生態平衡，如果失調就會導致疾病，這是從純生物角度進行理解的。（5）生物―心理―社會醫學模式：人們發現抑郁癥、高血壓病、胃潰瘍病、心血管病等與人的心理和社會因素有關。疾病的調控需要生物―心理―社會的相互作用。醫學的發展進入了一個新的時期。
化學作為一門自然學科，在科學技術發展和社會生活中有著重要的作用。化學的發展主要經歷了五個時期：（1）遠古的工藝化學時期：該時期人們從制陶、冶金、釀酒、染色等工藝中累積化學知識，但系統的化學知識還沒有形成。（2）煉丹術和醫藥化學時期：人們記載、總結煉丹術，開始了最早的化學實驗。這一時期積累了許多物質間的化學變化，為化學的發展提供了豐富的素材。（3）燃素化學時期：隨著工業不斷進步和實驗室經驗不斷積累，人們認為燃素是可燃物燃燒的必需條件，燃燒的過程就是可燃物在燃燒中釋放燃素的過程。（4）近代化學時期：這一時期不少化學基本定律被建立起來，例如：提出了原子學說，發現了元素周期律，發展了有機結構理論。這時期為現代化學的發展奠定了基礎。（5）現代化學時期：即是現代科學相互滲透的時期。例如量子論的發展使化學和物理學有了共同的語言；化學向生物學滲透，逐步發現了蛋白質、酶等生命物質的結構。醫學與化學在不斷發展中相互交融、相互滲透。
二、醫學與化學共性
由于醫學與化學的淵源可以追溯到遠古時期，其間自然存在錯綜復雜的聯系。從大的方向來看，醫學的研究旨在促進健康之完美，而身體機能的穩定與相對平衡即完美，與化學中常常追求的反應平衡有相通之處。從小處著眼，二者的原理、基礎乃至研究所需的技術與精細程度要求也時常相差無幾。醫學的合理實踐需要其他相關基礎學科的綜合理論，而化學可以推動建立一個完整的醫學知識體系：許多疾病要從分子水平上加以探究與解釋才能明晰發生機理，化學研究分子在體內的調控表達過程和反應就成為了解和認識疾病的發病機制、演變過程和臨床治療的基礎與熱點。因此，醫學可以說是化學在生命方面的應用，化學又是醫學從基礎學習到理論實踐過程中必不可缺的一門學問。
人體是醫學研究的主要對象，人體各種組織主要由蛋白質、脂肪、糖類、無機鹽和水等相關化學物質組成，含有數十種化學元素以及大量的微量元素。在人體中不斷有化學反應的發生、能量的轉化來維持人的生命進程，當人體內的化學反應向不良的方向進行時就會出現病理現象，這就需要用醫學來解決。醫學的一項重要任務是預防疾病，在預防疾病時離不開化學，例如：環境的檢測、消毒劑的使用等。血液、尿樣等成分的化驗更與化學知識密切相關，通過化學檢驗查出人體的異常。在治療疾病時，藥物的合成以及結構、性質、應用的鑒定，中草藥成分的提取、用途的鑒定，新藥的開發研制，都需要豐富的化學知識來解決。醫學科學日新月異，放射性同位素在醫學中的廣泛應用，臨床治療中使用的人造皮膚、人造器官、人造血管、人造血液等先進醫療方法不斷取得新進展，更是化學與醫學密切聯系的結果。在醫學不斷發展的同時，也需要化學不斷的更新。醫學中新的化驗方法的出現要求新的檢測方法，新藥物的研發要求發現可用于醫學治療的新物質。醫學的發展依賴于化學提供的平臺，化學的進步依靠于醫學的更新。
三、醫學與化學的區別
盡管醫學與化學間存在很多的共通之處，他們的差別依然存在。這首先體現在本質及定義上。化學，即“變化的科學”，旨在原子層次上研究物質的組成、結構、性質及其變化規律。如今已發展出如無機化學、有機化學、分析化學、物理化學等二級學科，成為公認的“中心科學”。醫學，跨越了自然科學和社會科學兩個領域，成為深深扎根于眾多學科之中的綜合性科學。醫學在于協調人體生理、生理良好狀態及其相關問題，目的是治療預防疾病，保障人體生理機能的健康。其次，化學和醫學分別呈現不同學科層次、內容及形式。最后，兩者在研究方法上存在差別。化學講求實驗出真知，它以現象和數據為階梯，以實驗和推理為基石，最終抵達問題的實質，是一種形式化的方法；它遵循的便是這種形式化的方法，把實驗作為研究的工具，遵循演繹的特征，是以抽象到一般的發展規律，通過不斷的實驗探索，能準確地用概念來表述一個問題的約束條件，達到解決這一問題的一般方式。醫學則更加強調實踐出真理，對已經發生和存在的情況進行調查、觀察，其研究目的明確，研究因素客觀存在，是一種實證性的方法；它遵循的這種實證性的方法，把儀器作為工具，以生命體為研究對象，講究以證實，通過實踐獲取經驗，再歸納、統計達到一般共性。相比于化學，醫學不企求認識研究對象的完整的方面及其全面的相互關系，而是以焦點為中心，從認識的目的出發限定認識的主要方面，得到一個實用的解。最后，醫學和化學的研究對象不同。化學從物質的原子、分子出發，研究單一的物質個體，從個體出發研究整體，就是從局部到全面的研究過程。而醫學主要使用生命體這個整體，要從整體出發，再來研究某一方面，就是從全面到局部的研究過程。
四、醫學與化學交互促進作用
社會與自然環境的迅速變化決定了一些重大發現必須依賴學科的交叉。化學作為基礎學科，其發展水平足以為其他相關學科研究提供發展平臺，醫學也同樣需要借助此平臺繼續發展。例如麻醉劑的誕生與發展，早在1800年英國化學家Dov y H 就發現一氧化氮具有麻醉功效，不久之后，人們發現了具有更好的麻醉功效的乙醚，這對實現無痛外科手術及牙科手術的重要性不言而喻。接著陸續發明的更加實用有效的麻醉劑成為現代的外科手術的基石。1932年德國科學家Gerhard domagk使用偶氮磺胺染料用于治療一位患細菌性敗血癥的孩子并使他得以康復。由此，化學家研究發現并制備了許多新型的磺胺藥物，因而開創了今天的抗生素領域。
現代化學和現代醫學有更加緊密的聯系。例如，無機化學、有機化學和生理學不斷融合并發展出現了一門新的學科――生物化學，其主要是研究生命活動和生理。它就是利用化學的理論和研究方法，對生物的化學組成、生物中亞細胞結構和功能及生命過程中的物質代謝和能量變化等生命活動進行研究。近年來，隨著化學技術的不斷進步，化學在生物高分子的研究領域中取得了突破，從分子水平研究生物大分子的結構與功能從而闡明生命現象本質，由此形成了一門新學科――分子生物學。由于分子生物學的發展，人們對生命的了解也逐步深入到分子水平，對醫學的發展也產生了重大的影響。例如，化學家通過分子層面研究發現了生物遺傳因子的基因是脫氧核糖核酸分子（DNA）。從化學研究方法中發展起來的各種色譜分離技術，在中草藥成分的分離提純上有很大的應用，也給醫學提供了強有力的方法。化學對醫學起了極大的推動作用。
而在化學為醫學的發展提供必要的前提和理論基礎的同時，醫學也在化學孕育發展的過程中起到了非同小可的作用，醫學的水平一定程度上反映了化學的發展狀況。醫學在發展中遇到的任何新的臨床問題對醫學、化學乃至所有的科學技術提出了更高層次的要求，并大大促進了化學的進步。
總之，醫學與化學相互促進并相輔相成，隨著時代的發展，醫學的發展將越來越依賴于化學的進步，而醫學也促進了化學的深入發展。他們之間日益大程度的借鑒及相互滲透將更好地造福于人類社會的發展與進步。
參考文獻：
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[4]朱浩，華陵莉.關于醫學與理工科學的比較及其結合[J].醫學與哲學1999，（1）.
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1868年,加州州長簽署法案在私立加利福尼亞學院的舊址上創辦加利福尼亞大學，5年后學校遷至四英里外的新校區，當時為了紀念一位遠涉重洋來到北美傳播宗教和文化的先哲喬治?伯克利，新校園所在的城區被命名為“伯克利”。
隨著伯克利加州大學的崛起和聲名遠揚，這座名為“伯克利”的城市也蜚聲世界。加州經濟和人口的發展，僅在伯克利地區的一所加州大學已經難以滿足社會日益增加的需要，同時加州遼闊的地理和城市分布也決定了加州大學不能局限于在伯克利地區辦學。因此加州大學后來又在不同地區設立了9個分校，這樣最終就形成了以伯克利分校為首的巨型大學系統――加州大學系統。
世界上研究范圍最廣的高等教育研究機構之一
美國加州大學是世界上最大的一所公立大學，目前擁有10所分校，3所法學院，5所醫學院和教學醫院。加州大學還管理3個國家實驗室。
加州大學在伯克利、戴維斯、艾維恩、洛杉磯、莫斯德（2004年開學）、河濱、圣地亞哥、舊金山、圣特巴巴拉和圣特克魯茲的分校均是世界級的教育和科研機構。
自1939年以來，該大學出過45位諾貝爾獎獲得者。大學在國家科學院的成員人數和研究所獲得的發明專利數量超過美國的任何大學。加州大學的學術項目名列前10位，學術研究領域涉及150多個學科，是世界上研究范圍最廣的高等教育研究機構之一。
分校風采加州伯克利大學:
成立于1868年，位于舊金山以東21公里的伯克利市，是一所公立大學。
它不僅是10個分校中校史最長的一個，而且其教學質量、科研成就、師資、硬件設備和學生質量也是10個“兄弟”中最棒的，在全世界也一直名列前茅。可以說，伯克利分校在整個加州大學系統中獨占鰲頭，傲視群雄。
加州伯克利大學就像一個百花齊放的“學識城市”。校園多元的建筑風格和學校的氣氛都體現了“學識城市”的理想。最具代表性的鐘樓、大學圖書館和希臘劇場等建筑物體現了歐洲古典思想的優美、典雅和尊嚴，而其濃郁的人文色彩，與周圍其他建筑風格較為現代化的大樓，形成了強烈的對比。盡管如此，這兩種迥然不同的建筑風格并沒有使校園雜亂無章。相反的，校園在古典和現代風格的相互交融下，展現了人類智慧的多元性質。
伯克利分校是美國最激進的兩所大學之一（另一所為哥倫比亞大學）。20世紀60年代的嬉皮文化、反越運動、東方神秘主義文化、回歸自然文化都起源于這里。最近一、二十年來，在高科技的浪潮下，伯克利分校又在締造新的神話：由于地處硅谷邊緣，學校畢業生中出現了許多的新型高科技富翁，畢業于該校工程系的因特爾公司總裁安得魯便是其中的代表。
伯克利分校學科齊全，提供5000多種課程，使每一個學生都能夠具有充分的選擇余地，學習非常方便。1997年和2000年全美公立大學排名中伯克利分校獨占鰲頭，位居第一。該校的本科生獲得博士學位的人數比其他任何美國大學的都多。
圣地亞哥分校：
加州大學圣地亞哥分校建于1964年，位于美國加利福尼亞州的拉喬拉，是一所非常年輕但知名度較高的綜合性公立大學。
學校擁有一流的研究和教學設施，建有音樂研究中心、地球和行星物理學研究中心、海洋資源研究中心、癌癥研究中心、圣地亞哥巨型計算機研究中心等一大批科研機構和海洋學院、國際關系學院、太平洋研究學院、醫學院等研究生院。
學校設有數十個學科專業，大部分具有很強的教學和科研實力，可以授予碩士、博士學位，其中化學、語言學、微生物學、西班牙語、物理學、心理學等學科在美國大學相應領域排名中居于前20名，具有較大的影響力和較強的實力。
加州大學圣地亞哥分校擁有500多公畝的校園，一向以科學研究著稱。除了英文相關研習課程外，本校還針對醫學院學生開醫學英語課程，讓有志出國進修的學生增進英文能力。歷史上曾有16位諾貝爾獎獲得者出自該校。
圣地亞哥分校有著過硬的師資陣容，其理科師資排在全美公立大學的首位，其教師中還產生了五位諾貝爾獎得主和一位宇航員。
圣地亞哥分校課程多樣化，有自4周到10周的英文班，采取小班教學(12-15人)，具備多媒體教室，學生可使用學校完善的設備。
學校現有在校本科生2萬多名，他們中間有95%的人在高中時都是班上的優秀生。
洛杉磯分校：
加利福尼亞大學洛杉磯分校（簡稱UCLA）建于1919年，位于加利福尼亞州的洛杉磯，是一所世界聞名的美國公立高等學府。80多年的發展讓UCLA從單純的兩年制大學發展成了國際性的研究大學。其優越的學術成就使得該校排名長期保持在全美前10名，學校歷年來投入研究的經費是其他學校的3倍以上，足見其對學術品質的重視。
UCLA許多的科目已經是全國甚至是世界最頂尖的。不僅擁有地理物理學和行星物理學研究所、分子生物學研究所、大腦研究所，生物醫學和環境科學實驗室，克倫普醫療工程學研究所、牙科研究所等知名的科研教學設施，而且聚集著一批在國際上享有很高知名度的大腕學者，同時每年還有大批訪問學者來到這里，是一個名流匯集、科研成果層出不窮的地方。
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我國《專利法》第25條第1款明確規定：對科學發現不授予專利權。一般而言，發現是對自然現象、本質規律的揭示，而發明則是這些本質規律的具體運用。但生物技術是建立在大量的發現之上的，并始終也不能逃脫對活的或具有活性的生物或生物物質的利用，對于轉基因作物而言就更是如此。那么，轉基因作物究竟是發現還是發明呢？這是它要取得專利保護所必須界定的前提條件。發明與發現之間的界限并不明確，Buckley在Reynoldsv.HerbertSumithCo,Ltd.一案中分析了兩者之間的區別：“發現增加了人類知識的總量，但它僅是以揭示以往未發現或未搞清楚的現象或物質來達到上述目的，發明也增加了人類知識的總量，但它并不單純依靠揭示某些現象或物質，還必須包括行為的創意，以及導致一種新產品、新成果或新方法或對現有產品、成果或方法的重新組合行為。”
在考慮轉基因植物是不是自然產品這個問題時，應該注意到一種新的轉基因植物必須有人工干預這個前提。轉基因植物并不是簡單的自然產品，如果沒有育種者的干預它們是不會出現的。顯然,利用現代生物技術，可以對植物進行修飾、改造來生產一種與以往自然界的產物完全不同的、達到一定預期目標的轉基因植物。利用現代生物技術制造出來的轉基因植物不是自然產品，而是人類智慧的產物。現在大多數國家已經明確接受由野生微生物純化得到的菌株是可專利的主題物。
一些學者認為轉基因植物僅僅是發現，不能成為專利客體，因為原始的生物體和基因序列從根本上講是自然存在的。也就是說，如果“創造者”僅僅是從自然界中提取已經存在的生物體，并按其客觀存在的順序組合起來，就意味著“創造者”并未向公眾公開或提供任何東西。這些學者將轉基因植物看成天然產物，如果將轉基因作物認定為天然產物，那么它就僅僅是自然產生的生物體，是發現而不是發明，因而也就不受專利保護。但是，轉基因植物本身就是經基因修飾或重組的生物體，分割開來看，原始的生物體和基因序列的確是客觀存在的，但經基因修飾或重組技術介入后，兩者就發生了變化。依據專利法，即使是從生物體分離純化得到的化合物或微生物，不會因為它的生物學起源而妨礙它們的可專利性，所體現的原則就是人工制造的產物可以得到專利法的保護。此外，作為生命體，微生物與植物之間的區別就是植物的分類學等級比微生物高，不同于生命體與非生命體那樣有實質性的差別。既然微生物是可專利的，那么轉基因植物也能成為可專利主題。
如前所述，經基因修飾或重組會產生3種情況，即基因序列的重新排序、插入其他的基因序列以及刪除特定的基因序列。這3種方式都會導致原始生物體基因序列的變更，也許變更后的基因序列在自然界仍然存在，但一旦這種特定的基因序列與原始的生物體結合起來，就會使原始生物體具備某些新的特征。因而轉基因植物不是一種天然的產物，也不是一種單純的科學發現，而是“人類利用自己的技術和能力從現有的物質中創造出來的新發明，或者至少是某些人類利用其技術或能力的新方式……”，應當獲得專利保護。
1.1新穎性
我國《專利法》第22條明確規定：“新穎性，是指在申請日以前沒有同樣的發明或者實用新型在國內外出版物上公開發表過，在國外公開使用過或者以其他方式為公眾所知，也沒有同樣的發明或實用新型由他人向專利局提出過申請并且記載在申請日以后公布的專利申請文件中”。新穎性是獲得專利最基本的條件。根據中國《專利法》對新穎性的定義，一項發明是否具有新穎性，與現有技術的內容有關。中國《專利法》所要求的新穎性是絕對新穎性。
在此所述的絕對新穎性要求，一般不會對植物的可專利性構成嚴重障礙。利用轉基因技術，可以很容易地創造出帶有某種新性狀的轉基因植物。如在美國，很少對轉基因植物的新穎性提出反對意見。利用現代轉基因技術，培育一種具有新性狀植物，創造出一種全新的植物并不困難。所以說，新穎性要求是很容易滿足的。
1.2 創造性
根據中國《專利法》第22條第3款，創造性是指同申請日以前已有的技術相比，該發明有突出的實質性特點和顯著的進步。《審查指南》中對發明的實質性特點，解釋為發明對于現有技術、對所屬技術領域的技術人員來說，是非顯而易見的；發明有顯著的進步，是指發明與最接近的現有技術相比能夠產生有益的技術效果。一般來說，我們以發明對該領域所做的技術貢獻來判斷創造性。
當審查員分析轉基因植物發明所具有的一種新穎性質時，如顏色的改變、糖含量的增加,有可能發生因缺乏創造性駁回申請的情況。因為對一個普通的育種者來說,這些特征是顯而易見的。但是，即使這些新的表現型是顯而易見的，如果育種者所用的遺傳材料并不是為公眾所知道的，那么利用該遺傳材料而獲得的新性狀就不是顯而易見的，那就可以認為利用這種遺傳材料創造的轉基因植物具有創造性。對創造性進行分析的另一個因素是，是否有經過他人的努力而未能取得被提出權利要求的表現型的嘗試。如果一個育種者獲得了他人試驗過但沒有成功的結果，那么就可以認為具有創造性。
對于新穎性和創造性，隨著植物生物技術和分子生物學的迅猛發展，克服發明缺乏新穎性和創造性變得容易了。但是，當未來轉基因技術發展到更高階段時，把某一個特定的基因轉到植物中制造出新的轉基因植物沒有什么難度時，再申請專利就會面臨達不到創造性的問題。
1.3 實用性和可再現性
按照中國《專利法》第22條第3款的規定，實用性是指發明的客體必須能夠在產業上制造或者使用，并且能夠產生積極效果。按照《審查指南》的解釋，所謂產業，,包括工業、農業、林業、水產業、畜牧業等等。關于產業的解釋實際上與《歐洲專利公約》的產業應用性的解釋范圍相當。
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我國《專利法》第25條第1款明確規定：對科學發現不授予專利權。一般而言，發現是對自然現象、本質規律的揭示，而發明則是這些本質規律的具體運用。但生物技術是建立在大量的發現之上的，并始終也不能逃脫對活的或具有活性的生物或生物物質的利用，對于轉基因作物而言就更是如此。那么，轉基因作物究竟是發現還是發明呢？這是它要取得專利保護所必須界定的前提條件。發明與發現之間的界限并不明確，Buckley在Reynoldsv.HerbertSumithCo,Ltd.一案中分析了兩者之間的區別：“發現增加了人類知識的總量，但它僅是以揭示以往未發現或未搞清楚的現象或物質來達到上述目的，發明也增加了人類知識的總量，但它并不單純依靠揭示某些現象或物質，還必須包括行為的創意，以及導致一種新產品、新成果或新方法或對現有產品、成果或方法的重新組合行為。”
在考慮轉基因植物是不是自然產品這個問題時，應該注意到一種新的轉基因植物必須有人工干預這個前提。轉基因植物并不是簡單的自然產品，如果沒有育種者的干預它們是不會出現的。顯然,利用現代生物技術，可以對植物進行修飾、改造來生產一種與以往自然界的產物完全不同的、達到一定預期目標的轉基因植物。利用現代生物技術制造出來的轉基因植物不是自然產品，而是人類智慧的產物。現在大多數國家已經明確接受由野生微生物純化得到的菌株是可專利的主題物。
一些學者認為轉基因植物僅僅是發現，不能成為專利客體，因為原始的生物體和基因序列從根本上講是自然存在的。也就是說，如果“創造者”僅僅是從自然界中提取已經存在的生物體，并按其客觀存在的順序組合起來，就意味著“創造者”并未向公眾公開或提供任何東西。這些學者將轉基因植物看成天然產物，如果將轉基因作物認定為天然產物，那么它就僅僅是自然產生的生物體，是發現而不是發明，因而也就不受專利保護。但是，轉基因植物本身就是經基因修飾或重組的生物體，分割開來看，原始的生物體和基因序列的確是客觀存在的，但經基因修飾或重組技術介入后，兩者就發生了變化。依據專利法，即使是從生物體分離純化得到的化合物或微生物，不會因為它的生物學起源而妨礙它們的可專利性，所體現的原則就是人工制造的產物可以得到專利法的保護。此外，作為生命體，微生物與植物之間的區別就是植物的分類學等級比微生物高，不同于生命體與非生命體那樣有實質性的差別。既然微生物是可專利的，那么轉基因植物也能成為可專利主題。
如前所述，經基因修飾或重組會產生3種情況，即基因序列的重新排序、插入其他的基因序列以及刪除特定的基因序列。這3種方式都會導致原始生物體基因序列的變更，也許變更后的基因序列在自然界仍然存在，但一旦這種特定的基因序列與原始的生物體結合起來，就會使原始生物體具備某些新的特征。因而轉基因植物不是一種天然的產物，也不是一種單純的科學發現，而是“人類利用自己的技術和能力從現有的物質中創造出來的新發明，或者至少是某些人類利用其技術或能力的新方式……”，應當獲得專利保護。
1.1新穎性
我國《專利法》第22條明確規定：“新穎性，是指在申請日以前沒有同樣的發明或者實用新型在國內外出版物上公開發表過，在國外公開使用過或者以其他方式為公眾所知，也沒有同樣的發明或實用新型由他人向專利局提出過申請并且記載在申請日以后公布的專利申請文件中”。新穎性是獲得專利最基本的條件。根據中國《專利法》對新穎性的定義，一項發明是否具有新穎性，與現有技術的內容有關。中國《專利法》所要求的新穎性是絕對新穎性。
在此所述的絕對新穎性要求，一般不會對植物的可專利性構成嚴重障礙。利用轉基因技術，可以很容易地創造出帶有某種新性狀的轉基因植物。如在美國，很少對轉基因植物的新穎性提出反對意見。利用現代轉基因技術，培育一種具有新性狀植物，創造出一種全新的植物并不困難。所以說，新穎性要求是很容易滿足的。
1.2創造性
根據中國《專利法》第22條第3款，創造性是指同申請日以前已有的技術相比，該發明有突出的實質性特點和顯著的進步。《審查指南》中對發明的實質性特點，解釋為發明對于現有技術、對所屬技術領域的技術人員來說，是非顯而易見的；發明有顯著的進步，是指發明與最接近的現有技術相比能夠產生有益的技術效果。一般來說，我們以發明對該領域所做的技術貢獻來判斷創造性。
當審查員分析轉基因植物發明所具有的一種新穎性質時，如顏色的改變、糖含量的增加,有可能發生因缺乏創造性駁回申請的情況。因為對一個普通的育種者來說,這些特征是顯而易見的。但是，即使這些新的表現型是顯而易見的，如果育種者所用的遺傳材料并不是為公眾所知道的，那么利用該遺傳材料而獲得的新性狀就不是顯而易見的，那就可以認為利用這種遺傳材料創造的轉基因植物具有創造性。對創造性進行分析的另一個因素是，是否有經過他人的努力而未能取得被提出權利要求的表現型的嘗試。如果一個育種者獲得了他人試驗過但沒有成功的結果，那么就可以認為具有創造性。
對于新穎性和創造性，隨著植物生物技術和分子生物學的迅猛發展，克服發明缺乏新穎性和創造性變得容易了。但是，當未來轉基因技術發展到更高階段時，把某一個特定的基因轉到植物中制造出新的轉基因植物沒有什么難度時，再申請專利就會面臨達不到創造性的問題。
1.3實用性和可再現性
按照中國《專利法》第22條第3款的規定，實用性是指發明的客體必須能夠在產業上制造或者使用，并且能夠產生積極效果。按照《審查指南》的解釋，所謂產業，,包括工業、農業、林業、水產業、畜牧業等等。關于產業的解釋實際上與《歐洲專利公約》的產業應用性的解釋范圍相當。
轉基因植物的實用性，實際上是一個容易達到的要求。一種帶有某種新型性狀的轉基因植物，如生產一種有用的化合物或具有抗蟲性、觀賞性等，都可以認為其具有實用性。在《審查指南》對實用性的解釋里，還有再現性這一個重要的內容，尤其是在生物技術發明里面。能否重復專利申請中的技術是判斷是否授權的一個重要標準。再現性，即技術方案的可重復性，是指所屬技術領域的技術人員，根據公開的技術內容，能夠重復實施專利申請中為達到其目的所采用的技術方案。
對于用傳統育種方法得到的植物品種，因為育種的結果是不可預測的，所以不具有再現性。那么對于轉基因植物產品，一般來說不存在取得專利的再現。只要制造新的技術方案是非生物學的方法并且是可重復的，對這種制造產品的方法的專利保護就是可能的。現在看來，新的制造方法已經普及，轉基因技術能被準確地描述，并可以被該技術領域里的技術人員重復實現。
當一項轉基因植物發明的專利申請中含有產品權利要求和方法權利要求時，作為一個結果，如果其滿足新穎性、創造性和實用性，并且技術方案可以得到重復實施，那么產品權利要求和方法權利要求可以被同時允許。
理論上講，利用植物生物技術制造的某種轉基因植物是可以重復的。制備片段以及載體、重組載體的技術可以明確，,假定說明書中公開充分并且可以使用，那么該技術領域普通技術人員應該能制備出相應的和重組載體以備插入植物基因組中。在創造轉基因植物過程中，導入外源遺傳信息的階段中不會出現技術問題，在外源基因導入到植物基因組后，會出現重組載體與植物基因組整合的位點不確定的問題。這個問題是在構建的重組載體和植物基因組之間整合時產生的。產生這些問題的原因是，含有外源片段和強啟動子的重組載體迅速進入植物細胞核，然后隨機地整合到植物基因組的不同位點上，于是就形成了在每個被轉入外源片段的植物細胞核中，片斷插入的位點上是不同的。從基因組的水平上來看，由此發育而成的轉基因植物個體就是各個不同的新植物。但是從整體的表現性狀來看，它們又是一樣的。即利用具體的解決方案，一個專業技術人員可以獲得相同表現型的轉基因植物，但它們的基因組結構不一定是與發明者得到的相同。也就是說利用同一種方法，可以得到基因組水平不同的轉基因植物。雖然得到的是一種帶有相同外源但基因組結構不同的轉基因植物，它們對外界的表現型仍然是相同的，即得到的是同樣性狀的植物，因此應該認為具有再現性。
2轉基因作物專利的相關問題
（1）人類干預的水平問題。授予專利所要求的人類干預，并不要求發明直接控制導致產生最終生命體的所有自然過程，但需要有一個控制因素。也就是說，人類必須能夠有效、明確地控制生命體的變化過程。此外，對于轉基因作物而言，人類干預不能僅僅是將原始生物體的DN斷或另外的DN斷進行簡單的排列、集合。轉基因作物之所以可以商業化，是因為相對于現有生物體，它具有特有的優點，而其優點對于現有生物體而言就是產生了新的、具有吸引力的影響，而對于DN斷的簡單排列、集合是不可能取得這種效果的。人類對原始生物體的干預必須表現為對其DN斷利用特殊的方法，有選擇地進行創造性的重新組合。因此，判斷轉基因作物的人類干預水平，應注意判別人類的干預與生物體的自然反應過程相比較是否起著決定性作用。人類在干預過程中對于生物體的自然產生過程是否具備一個控制因素，另外，必須注意對生物體的DN斷是否進行了有選擇的創造性的重新組合，而不是簡單的排列、集合。
（2）專利類型的選擇問題。生物技術的發明一般分為兩類，即產品發明或方法發明。對于轉基因作物而言，選擇何種類型的專利保護是至關重要的。因為對于生物體或生物物質適用產品專利與適用創造它們的方法專利之間有著明顯的區別：產品專利的保護性更強，無論產品是如何制造出來的都予以專利保護，而方法專利僅對采用該種方法獲得的產品予以壟斷權。然而，方法專利對于轉基因作物發明的專利權人而言幾乎是無效的，因為一旦經修飾或重組的基因序列被公開以后，就可以輕而易舉地通過反向工程反推出無數種方法來得出相同的轉基因作物產品。而且轉基因作物不同于其他一般技術產品的發明，生物產品本身是有生命的，能夠生長繁殖。其他人并不一定需要使用發明人的方法，而只要得到該發明的生物產品，即能大量繁殖出具有同樣特性的生物個體，從而毫不費力就竊取了專利權人的勞動成果。從使用者的角度而言，關注的是轉基因作物本身，而不是獲得它的方法，因此對轉基因作物適用方法專利顯然是不合適的，選擇產品專利才能有效地保護發明者的利益。
篇7
Key Word：the classification of the sciences， history of the classification of the Sciences， Standards of the classification of the Sciences
科學分類就是依據某些帶有客觀性的根據和主觀性的原則，劃分科學的各個分支學科，確定這些學科的研究對象、內容和轄域，明確它們在科學中的位置和地位，揭示它們之間錯綜復雜的聯系，從而達到宏觀把握科學的總體結構、微觀領悟學科的前后關聯之目的。科學分類作為科學王國的地圖，無論在理論上還是在實踐上，都具有不容忽視和不可小視的意義。在理論上，它對于認識科學的總體畫面、洞悉科學的構成框架、明晰科學內在關聯、把握科學的研究范圍、預測科學發展的趨勢，估價技術的原創基點，是絕對不可或缺的。在實踐上，它對于科學部門的設立、科學規劃的編制、科學政策的制訂、科學資源的配置、科學研究的管理、科學信息的收集、科學教育的實施、科學傳播的開展，均具有舉足輕重的作用。科學分類無論對于從事科學研究的科學家，還是對于想要學習和熟悉科學的非科學家，都是大有裨益的。任鴻雋在談到科學分類時說：科學知識的進化，是把知識來做縱的解剖；科學知識的分類，是把知識來做橫的解剖。科學分類“不但使科學的地位愈加明了，并且科學的范圍，也可以大概呈露了。”
要恰當地進行科學分類，并不是唾手可得的事情。皮爾遜揭示出一個原因是，任何個別科學家都不可能真正地衡量每一個孤立的科學分支的重要性，也無法洞察它與整個人類知識的關系。可是，只有對彼此的領域具有鑒賞力、對他自己的學問分支具有透徹知識的科學家群體，才能達到恰當的分類。 在現時代，這種知識日益分化和個體科學家無力把握整個科學概貌的狀況，變得更加嚴峻了。薛定諤對此洞若觀火：
一百多年來，知識的各種分支在廣度和深度上的擴展使我們陷入了一種奇異的兩難境地。我們清楚地感到，一方面我們現在還只是剛剛開始在獲得某些可靠的資料，試圖把所有已知的知識綜合成為一個統一的整體；可是，另一方面，一個人想要駕御一個狹小的專門領域再多一點的知識，也已經是幾乎不可能的了。
另一個原因是，科學分類必須在科學發展得比較發達之時才能方便地進行，這時各個知識領域已經相對成熟，各個知識部門已經開始自然分化，并形成群科林立的態勢，于是觀察和分析它們之間的區別與聯系，就顯得比較容易一些。在此之前，在科學的孕育時期和童年時期，知識的數量和類別嚴重匱乏，要進行恰當的科學分類，的確是一件相當困難的事情。
盡管如此，人類的智力好奇心和實際的需要，還是誘使或催促人們對科學分類樂此不疲，從古代一直延續到今天。在敘述科學分類的歷史沿革時，人們大都按照歷史紀年的大框架古代、中世紀、近代、現代來劃分；也有按分類特征來劃分歷史階段的：第一階段是圓心式的神學之知識分類（亞里士多德、圣維克托隱修院的于格），第二階段是樹枝式的哲學之知識分類（培根、笛卡兒、沃爾夫），第三階段是階梯式的科學之知識分類（柯爾律治、邊沁、惠威爾、孔德、斯賓塞、皮爾遜、湯姆森、克羅伯），第四階段是文化學之知識分類（馮特、文德爾班、李凱爾特、克羅齊）。 當然，也有以有代表性人物的科學分類思想和圖式來鋪陳的。在我們下面的鋪敘中，各種因素可能兼而有之。
早在古希臘時代，柏拉圖的認識論就表明有三種知識，即感官知覺、意見和真正的知識或廣義的科學。感官知覺不能揭示事物的真像，只能顯露現象。意見有真偽，僅僅是意見，毫無價值。它不是知識，而是建立在信念和感情之上的。它不知道自己是真是假，找不出為自己辯解的理由。真正的知識以理性為基礎，這種知識知道自己是知識，即能確證自己為真的知識。我們必須從感官知覺和意見前進，達到真正的知識。柏拉圖創造了一個包羅萬象的哲學體系。雖然他沒有明顯地把哲學分成邏輯學、形而上學（物理學）和倫理學（實用哲學，包括政治學），但是在著作中運用了這種劃分法。亞里士多德認為，真正的知識不在于僅僅熟悉事實，而且在于認識它們的理由、原因或根據，認識它們必然如此的情況。哲學或廣義的科學，包括一切經過理性思考的知識，其中有數學和各專門科學。研究事物根本的或初始的原因的科學或哲學，他稱之為第一哲學，我們叫形而上學。形而上學研究本然的存在，各種科學研究存在的某些部分或方面。例如物理學研究存在中的物質和運動。其他部分的科學和哲學取名為第二哲學。他還進而區分理論科學（數學、物理學和形而上學）、應用科學（倫理學和政治學）以及創制的科學或技藝（有關機械生產和藝術創作的知識）。他又把這些科學分成物理學（物理學、天文學和生物學等）、形而上學和應用哲學，如果加上邏輯學，那就是柏拉圖的一般分類：邏輯學、形而上學和倫理學。
自亞里士多德之后，特別是在中世紀的千余年間，宗教一統天下，其間科學分類標準基本上沒有什么變化。中世紀的經院哲學家把知識分為自然知識和啟示知識兩種，哲學屬于自然知識，神學屬于啟示知識，與亞里士多德沒有什么兩樣。在1141年，法國圣維克托隱修院的于格（Hugo of St. Victor）的分類才在原有的基礎上有諸多細節的增加。例如在應用的一項之下列舉了工藝和邏輯：工藝包括紡織、縫紉、建造、航運、農業、漁獵、醫藥、游藝等，邏輯包括演說、文法、方言、修辭。不過，于格仍然擺脫不了亞里士多德的主張，依舊以神學為歸宿。 羅吉爾培根雖然沒有系統地發表過科學分類的見解，但是他在《大著作》中列舉了五種重要的學問：語言學、數學、透視學或光學、實驗科學、道德哲學。這位身處中世紀后期的思想先行者所列舉的學問，已經超出當時的學術范圍了。
弗蘭西斯培根是名副其實的近代科學思想的先驅，他在《論學術的尊嚴和進展》、《智力球描述》中，對科學進行了分類。按照培根的觀點，人的學術起源于理解力的三種官能——記憶、想像和理性。他以此為基礎開始了他對知識的分析和分類。記憶對應歷史，而歷史包括公民史和自然史，二者之下進而各有細分。想像對應詩，詩分為敘事的或史詩的、戲劇的、比喻的。理性對應哲學或科學，其下一分為二：自然哲學和神性（啟示）。在自然哲學名目之下有人、自然和上帝三項。第一項人之下又細分為公民哲學（權利的標準）、人性哲學（人類學）。第二項自然之下又細分為思辨的自然和操作的自然，前者包括物理學（質料和第二因）和形而上學（形式和第一因），后者包括力學和純化的魔法。第三項上帝包括自然神學、天使和精靈的本性。培根的分類沒有在知識的素材和知識本身之間、實在的東西和觀念的東西之間、或在現象的世界和非實在的形而上學思維的產物之間劃出明確的區分，而且學科用語中有中世紀神學的殘跡和經院哲學的弊病，因而從近代科學的立場來看是有缺陷的。但是，培根指出：“知識的劃分不像以一個角度相交的幾條線，而更像在一個樹干上交叉的樹枝。”這個觀念對培根和斯賓塞來說是共同的，即科學源于一個根，它與孔德的觀點針鋒相對，孔德是按系列或階梯排列科學的。
在17世紀的近代科學革命以及18世紀的法國啟蒙運動時期，牛頓力學已經牢固確立，并衍生出剛體力學、流體力學、解析力學、天體力學等力學分支，熱、電、磁、光等現象的研究也初露端倪，動物學、植物學、生理學的發展方興未艾。在這種情勢下，
一些科學分類的方案陸續出臺：神學君臨一切學科的格局已被打破，神學色彩逐漸淡出人們的視野；哲學包容全部學科的傳統觀念也日漸式微乃至悄悄退隱；經驗性的和應用性的學科紛紛出現在科學分類表中。
例如，笛卡兒把一切精密的知識都包括在他的哲學體系之中。在他看來，哲學有三大部門：一是無形世界的形而上學，二是有形世界的物理學，三是知識應用的應用學。伽桑狄把科學分為邏輯學、物理學和倫理學。霍布斯試圖把主觀原理和客觀原理結合起來進行分類。他認為數學方法是普遍應用的方法，把幾何學擺在演繹科學的首位，把物理學擺在歸納科學的首位。他擬訂了科學的配置原理：從抽象到具體，從事物的量的確定性到它的質的確定性，又引向量的確定性。洛克把科學分為物理學、實踐和邏輯學。拉美特利做了形而上學的劃分，他把自然界分為三界（礦物界、植物界、動物界），并有與之對應的科學。 法國百科全書派（狄德羅、達朗伯）接受了弗蘭西斯培根的記憶、想像和理性三分原則，但是在細節上有所豐富。比如，理性部分冠以哲學，哲學之下分為一般形而上學（本體論）、神的知識、人的知識、自然的知識四個門類。其中，自然的知識下轄物體的形而上學、數學和物理學（自然哲學）。數學下轄純粹數學、應用數學和物理數學：純粹數學下轄算術學、幾何學；應用數學下轄力學、幾何天文學；物理數學下轄光學、聲學、氣體力學。物理學下轄廣義物理學和狹義物理學，其下又各有所轄。 沃爾夫（C. Wolff）將知識分為歷史的（經驗科學）、哲學的（理性科學）和數學的（形式的）三種：歷史敘述正確的事實，哲學研究事物的原因，數學規定事物的數量關系。其中，哲學又細分為狹義哲學（自然神學、心理學、物理學），規范科學（倫理學、心理應用哲學、物理應用哲學）、本體論（決定各物共同性質的科學）。
在19世紀這個科學世紀，超越經典力學的熱學、電磁學、光學等經典物理學分支已經成熟，并且出現了數學化和形式化的熱力學、統計物理學和電動力學，化學、生物學、地質學、心理學等學科也取得了長足的發展，弗蘭西斯培根等人的分類越來越不適應科學的現狀，于是新的真正的科學分類紛紛登臺亮相。英國詩人和思想家柯爾律治（S. T. Coleridge）把科學分為純粹科學、混合科學、應用科學、復雜科學四大部門：純粹科學屬于形式的有文法學、邏輯學、修辭學、數學，屬于實在的有形而上學、倫理學、神學；混合科學包括機械學、水力學、氣壓學、天文學；應用科學包括實驗哲學、熱學、電磁學、光學、化學、音樂學、氣象學、測量學、美術學；復雜科學包括歷史、地理、辭典學等。這個分類雖然忽視了科學的客觀標準，顯得有些雜亂無章，但是它卻給后來的分類開辟了一條門徑。 英國哲學家邊沁和法國科學家安培把科學分為物質科學和精神科學兩大類。在他們的物質科學里，列入了天文學、地質學、物理學、化學、生物學等；在精神科學里，列入了歷史學、語言學、法律學、經濟學等。這種分類法，有兩個值得注意之點：一是把科學研究的對象作為分類的標準，二是把科學的范圍推廣到歷史、語言等學問上去了。 惠威爾汲取了培根的心理官能標準和笛卡兒的數學乃科學之基礎的思想營養，將科學分為七種，從前一種進至后一種，必須在前者再加上物質的或心理的能力，才能成為新的科學。例如，數學是研究時間和空間數量的，數學加上勢力、運動則有機械學，機械學加上化合力則有化學，化學加上生命則有生物學，生物學加上感情、意志則有心理學，心理學加上歷史的原因則有歷史學，歷史學加上時間、空間則有神學。這種分類的特點是，注意到各學科之間的相互關系，富有獨創性，盡管條理還不甚明晰。
也許從孔德開始，科學分類已經開始具有某種現代氣息。孔德認為，一切科學的基礎是經驗，所有的神學和形而上學假設對科學毫無貢獻，必須予以拋棄，而通向真理的惟一道路是科學。在他看來，有六種基礎科學，即數學、天文學、物理學、化學、生物學、社會學，在第七種或最后的道德科學中達到頂點。在這個科學“等級制度”或階梯中，后一門科學依次從屬于前一門。這些科學實際存在相互依賴性，以致要清楚地理解一門科學，就必然需要先前的其他幾門科學的研究。孔德的等級制度分類明顯地和他的實證主義的政治體系相符，僅有純粹空洞的圖式。
斯賓塞拒絕實證論的等級制度的階梯排列，而重返培根從共同的根展開的樹枝狀的科學概念。他把知識分為兩個主枝：處理現象在其下為我們所知的形式的科學和處理現象的題材的科學，即抽象科學和具體科學。抽象科學囊括邏輯和數學，或處理我們知覺事物的模式的科學。具體科學處理我們在這些模式下知覺的感覺印象群和存儲的感官印記。他進而把處理現象本身的具體科學又細分為抽象具體科學和具體科學：前者“在其要素上”處理現象，后者 “在其全體上”處理現象。這導致他把天文學與生物學和社會學結合起來，而不是與它的親族力學和物理學相關聯。這樣的分類可能適合形式邏輯的詞語區分，但是并不適合于指導讀者閱讀或使專家受到啟發。他的第三群具體科學再次按照所謂的“力的重新分配”原理加以細分。可是，這個原理在物理學中沒有真實的基礎，因此不能形成分類具體科學的起點。對于斯賓塞的分類，皮爾遜的總評價是：
該結果充其量將是有啟發性的，但是作為一個完備的和一致的體系，它必定或多或少是一個失敗。但是，從斯賓塞的分類中可以學到許多東西，因為他把培根的“樹”系統與孔德從知識領域排除神學和形而上學的做法結合起來。尤其是在抽象科學和具體科學的原始劃分中，它給我們提供了出色的起點。
德國生理學家和心理學家馮特把科學分為形式科學和實在科學，數學屬于前者，其他科學屬于后者。根據研究對象的不同，實在科學又被分為自然科學和精神科學。自然科學是把經驗現象的內容從認識主體中分離出來，作為間接性現象來研究的科學；精神科學則把認識主體的經驗作為直接的研究對象。這兩大類科學又根據各自學問的性質分為現象性、發生性、系統性：所謂現象性是研究并說明自然以及精神現象的作用，所謂系統性是將全部顯現的自然現象和人為諸現象加以系統性記載整理，所謂發生性介于現象和系統之間，是研究自然以及精神性成果的發展。自然科學的現象性中包括物理學、化學、生物學，發生性中包括地質學、生物發生學，系統性中包括記錄天文學、地理學、礦物學、系統動物學。精神科學的現象性中包括心理學、社會學，發生性中包括歷史學，系統性中包括法律學、經濟學。 李凱爾特不同意精神科學的提法，而用文化科學取而代之：“根據文化對象的特殊意義把科學劃分為自然科學和文化科學，這可以使專門研究者由此分為兩個集團的那種興趣的對立得以最明顯地標示出來。因此，在我看來，自然科學和文化科學的區分適合于代替通常的自然科學和精神科學的劃分。”
皮爾遜對科學分類素有思考和研究，并在其經典科學哲學名著《科學的規范》最后一章“科學的分類”中專門做了論述。他考察了歷史上三位著名哲學家弗蘭西斯培根、孔德和斯賓塞的分類并附帶加以評論，同時闡述了自己的分類圖式。皮爾遜汲取了培根的樹枝狀圖式、孔德的科學相互依存的長處，采納了斯賓塞的抽象科學和具體科學的區分，在前人的基礎上提出了自己的科學分類體系。在皮爾遜看來，科學不僅僅是事實的范疇，而且是用來簡潔概述我們對于那些事實的經驗的概念模式。因此，要求進入實際分類的科學分支，實際上僅僅是處于形成中的科學，他們與其說符合完備的概念模型，還不如說符合分類范疇。于是，它們的終極范疇不能是絕對固定的。在或多或少還原為完備的概念模型的那些物理科學和依然處在分類范疇狀態的那些物理科學之間的區分，可用所謂的精密科學（前者）和描述科學（后者）來表達。由此可見，無論何時我們開始細分科學的主要分支，邊界僅僅是實際的而非邏輯的。在細分中被分類的細目與這些邊界交叉和再交叉；雖然在下面的分類中大多數科學僅進入一個位置，但是它們往往同時屬于兩個或更多的部門。所有分類圖式都具有經驗的和嘗試的特征，因為科學是連續成長的。
皮爾遜這位以感覺印象為基石的感覺論者，按照知覺（感覺印象）在科學中區分了兩個群。前一個群處理知覺官能在其下辨別客體的模式的概念等價物，這是抽象科學。后一個群處理我們用來描述知覺內容的概念，這是具體科學。具體科學依據處理無機現象還是有機現象，又分為物理科學和生物科學。于是，他把整個科學劃分為三大塊：研究知覺模式的抽象科學，研究無機現象的知覺內容的物理科學，研究有機現象的知覺內容的生物科學。
在抽象科學中，皮爾遜又按照分辨的一般關系與空間和時間獨有的關系一分為二。分辨的一般關系有定性的和定量的關系之分：定性的關系包括邏輯學、拼字學（orthology即發明術語），定量的關系包括分立的量即算術、代數、測量、誤差、概率、統計理論等和量的變化即函數理論、微分學、積分學等。空間和時間獨有的關系又分為空間用定域分辨和時間用序列分辨：前者又包括定性的（位置）即描述幾何學，定量的（大小）即度量幾何學、三角學、測量法等；后者亦包括定性的即觀察和描述理論（與邏輯無關），定量的即脅變理論（大小和形狀的變化）和運動學（位置的變化）。不難看出，
抽象科學囊括了通常歸類為邏輯和純粹數學的一切。在這些分支中，我們處理分辨的概念模式；由于所形成的概念一般而言是嚴格定義的，并且擺脫了知覺內容的無限復雜性，因此我們能夠以極大的精確性推理，以致這些科學的結果對于所有落在它們的定義和公理之下的東西都是絕對有效的。為此緣故，抽象科學的分支往往被說成是精密科學。
物理科學二分為已還原為理想運動的精密的物理科學和還未還原為理想運動的概要的物理科學。精密的物理科學下列四大部門：團塊物理學包括力學、行星理論、月球理論等；分子物理學包括彈性、塑性、內聚性、聲音、晶體學、地球外形、流體力學、空氣動力學、潮汐理論、氣體運動論等；原子物理學包括理論化學、光譜分析、太陽物理學和恒星物理學等；以太物理學包括與分子無關的輻射理論（光、熱、電磁波）和與分子有關的光、熱、電磁（與分子結構有關）——例如彌散、吸收、傳輸、傳導等。概要的物理科學有星云理論、行星體系演化、地球的無機演化、地質學、地理學（有時稱物理地理學）、氣象學、礦物學、化學等。
生物科學是概要的而非精密的，它按照空間（定域）和時間（成長或變化）一分為二。在空間方面，有生命形式的地理分布（生物分布學）、習性與地點和氣候的關系（生態學）、自然史（在古老的意義上）。在時間方面，亦一分為二：非再發生狀態的歷史學、發生狀態的生物學有植物的生物學即植物學和動物的生物學即動物學。在歷史學中，再分為一般的物種進化和特殊的物種進化；前者包括生命起源（種系發生、古生物學等），物種起源，自然選擇和性選擇理論等；后者包括體格（頭蓋學、人類學等），心理官能（語言史、語言學、哲學史、科學史、文學史、藝術史等），社會建制（考古學、民俗學、習慣史、婚姻史、所有權史、宗教史、國家史、法律史等）。在生物學中，一有描述各類生命的形式和結構的形態學、組織構造學、解剖學等；二有專門處理成長和繁殖的胚胎學、性理論、遺傳理論等；三有涉及生命的功能和行為的學科：從物理學的角度處理功能和行為的生理學，從心理的角度處理功能和行為的心理學。在心理學中，廣義心理學包括本能理論、意識的起源等，狹義的人的心理學包括屬于個體的心靈研究、思維心理學等，屬于群體的社會學即道德、政治、政治經濟學、法理學等。
頗有新意的是，皮爾遜還指出，他的科學三大塊分類并非彼此互不溝通。正如應用數學把抽象科學與具體科學聯系起來一樣，生物物理學——處理無機現象的定律或物理學對于有機形式發展的應用——也把物理科學和生物科學聯系起來。談到自己的分類圖式，皮爾遜“自稱沒有邏輯的精密性，而僅僅是嘗試表明各種科學分支如何與基本的科學概念關聯起來的粗略輪廓”，并表明他“在培根、孔德和斯賓塞失敗的地方必然不可能成功”。然而，由于皮爾遜是位學識淵博的百科全書式的的哲人科學家 ，最有能力從事科學分類工作，因此他的工作在當時科學發展的狀況下還是有現實意義的，至今仍有恒久的學術價值和一定的啟發意義。
皮爾遜的科學分類是于1891年在倫敦格雷欣學院所做的講演中和盤托出的，次年在《科學的規范》一書中發表。這是19世紀末的事。進入20世紀不久，湯姆森（J. A. Thomson）和奧斯特瓦爾德也就科學分類提出了自己的方案。湯姆森的科學分類大體沿用了皮爾遜的分類思想，但是卻凸顯了各學科的地位和關系。他的抽象科學包括形而上學、邏輯學、統計學、數學。他的具體科學則包括普通科學、特殊科學、聯合科學和應用科學。在普通科學中，又細分為社會學、心理學、生物學、物理學和化學。在特殊科學中，對應于社會學的有人類學、各種社會組織之研究等；對應于心理學的有美學、語言學、心理-物理學等；對應于生物學的有動物學、植物學、原生學等；對應于物理學的有天文學、測地學、氣象學等；對應于化學的有光譜學、立體化學、礦物學等。在聯合科學中，有人類的歷史、人種學、生物通史、地球通史、地質學、地理學、海洋學、太陽系通史等。在應用科學中，對應于社會學的有政治學、公民學、經濟學等；對應于心理學的有邏輯學、教育學等；對應于生物學的有優生學、醫學、林學等；對應于物理學的有航海學、工程學、建筑學等；對應于化學的有農學、冶金學、采礦學等。 奧斯特瓦爾德汲取了孔德的等級制度的分類思想，以最普遍的概念創建科學的分類體系——形式科學、物理科學、生物科學。形式科學論及屬于所有經驗的特征，它的主要概念是序，它包括邏輯或流形的科學、數學或量的科學、幾何學或空間的科學、運動學或運動的科學。物理科學的主要概念是能（energy），它包括力學、物理學、化學。生物科學的主要概念是生命，它包括生理學、心理學、社會學。這里的生理學應該理解為處理非心理現象的整個科學，涵蓋植物學、動物學以及植物、動物和人的生理學；心理學是心理現象的科學，它不限于人，盡管有許多理由要求它的占優勢的部分針對人。奧斯特瓦爾德表明，在他的分類中是就純粹科學而言的，沒有把應用科學計算在內。
稍后的邏輯經驗論在關注科學統一的同時，也涉及到科學分類問題。該學派的代表人物之一的卡爾納普在最廣泛的意義上使用“科學”一詞，包括所有的理論知識，不管它在自然科學領域，還是在社會科學或所謂的人文學科領域，不管它是借助特殊的科學程序發現的知識，還是基于日常生活中的常識的知識。我們首先必須在形式科學和經驗科學之間做出區分。
形式科學由邏輯和數學確立的分析陳述構成，經驗科學是由在事實知識的不同領域確立的綜合陳述構成。
這種分類的特色在于，首次明確地從科學語言和語言哲學的角度出發區分科學。
在其后的整個20世紀，科學分類一直受到各國學者的關注和研究。蘇聯的凱德洛夫等人依據自然界的客體層次無機界-有機界-人，認為其對應的科學學科是物理學、化學及其他，生物學，心理學；人的社會和思維對應的是社會科學和哲學科學。數學是單列的。數學和自然科學的各個學科都各有自己對應的技術應用科學或技術科學。 中國的于光遠把現代科學分為兩大類，即分別研究自然界和社會的運動規律的自然科學和社會科學，二者之間還有邊緣學科領域。數學是研究整個世界的量的關系的科學，哲學則是自然科學和社會科學的概括和總結。錢學森認為，客觀世界除了自然、社會之外，還有第三個領域即思維領域，因此他把現代科學分為自然科學、社會科學和思維科學。同時，從這三個領域向上，通過自然辯證法、歷史唯物論和辯證認識論的橋梁，和哲學相聯系；向下則與技術科學、工程科學相聯系；數學則貫穿各個學科部門。 日本的綱島定治提出，自然科學可以按照研究對象分為物質科學、生物科學、心理科學。這三者又可以細分為三個范疇：個性記述為主的階段、一般性的升級階段、適用第二階段的發生理論；比如，實驗物理學（力學、聲學、熱力學、光學、電磁學），理論物理學，分子、原子、電子理論這三者分別與之對應；其他學科也是如此劃分的。 美國的科恩按照一般約定，指出自然科學包括物理科學和生物科學、化學、地球科學、氣象學，有時還有數學。社會科學一般地被理解為包括人類學、考古學、經濟學、歷史、政治科學、心理學和社會學。傳統上存在第三群人文學科，它包括像哲學、文學研究、語言研究，有時還有歷史這樣的學科。科學或自然科學的范疇常常被推廣到包括一些常規認為是社會科學或人文學科一部分的某些學科，除（體質）人類學和（實驗）心理學以外，還可以包括像語言學、考古學和經濟學這樣可以變化的領域。有時，地理學被認為是社會科學，有時被認為是自然科學。最近，一些（并非一切）傳統的社會科學被放在“行為”科學的大傘之下。
在現時代，科學的指數式發展引起知識的極度膨脹，造成學科的極度分化，同時也催生了一大批交叉學科或邊緣學科的誕生。據說，在德國大學的科研目錄中列有四千多個研究領域。中國教育部學科分類（國標-92）也列舉了文、理、工、農、醫、軍事六大部類的57個一級學科 和三千多個專業的分類目錄。1989年出版的一本《英漢學科詞典》 ，收集的社會科學、自然科學和技術科學的學科名稱更多達三萬有余。學科的這種通過分化和交叉而增生的趨勢方興未艾。在這種情勢下，學者競相推出自己的分類方案，從二元分類到五元分類一應俱全——當然也有超過五元的。
邦格持二元分類的觀點。他說，在各種科學之間，第一個最顯著的差異是形式科學和事實科學之間的差異，即處理觀念的科學和事實的科學。邏輯和數學是形式科學：它們不涉及實在的事物，因此不能用來使我們處理實在（即經驗），為的是使我們的公式確鑿有效。物理學和心理學處于事實科學之中：它們涉及設想在世界中發生的事實，因此必須訴諸經驗，以便檢驗它們的公式。自然科學包括物理學、化學、生物學、個人心理學等。此外，還有文化科學，其中有社會心理學、社會學、經濟學、政治科學、物質史、思想史等。
三元分類也許是比較多的一種分類法。例如凱伯格堅持，從學術上可以區分出形式學科、經驗學科和詮釋學科。數學是形式學科，生物學和心理學是經驗學科，文學是詮釋學科。顯而易見，每一個實際的學科都體現出所有三個類型的方面：數學中的許多東西最終與關于世界的事實有聯系；生物學偶爾涉及形式結構，心理學包含詮釋；文學批評處理詩的形式結構和有關產生它的社會事實。在這個框架中，哲學本質上是像數學一樣的形式學科，詮釋的進路更多地屬于歷史。我們原來涉及的科學像生物學和物理學一樣，主要是經驗學科。我們的形式關注與科學知識和科學理論的結構有關。我們也能夠注意到科學和哲學的詮釋方面，科學理論是在某些環境中并針對某種哲學思想背景出現的。理解科學史中的一個惟一事件，與分析在新近出現的理論和被說成用以支持它的實驗資料之間得到的形式關系，是截然不同的事情。
四元分類除了前面介紹過的柯爾律治等人的區分以外，也有把科學分為形式的-運算的科學、自然科學、人類科學-文化科學。
N.麥克斯韋的五元分類（或六元分類）是這樣的：數學、統計學和邏輯關注改善形式的、先驗的或分析的知識。物理科學關注關于物理宇宙各個方面的知識。生物科學關注改善關于生命的知識。社會科學和人文學科關注改善關于人的生活的各種社會方面和文化方面的的知識。技術科學關注改善關于為實現各種有價值的、實際的社會目標所需要的知識。按照知識哲學的普遍一致的意見，經驗科學能夠被安排為粗糙的等級制類型。在底部，在一切的最基本的層次上，我們有理論物理學，與之密切相關的是宇宙學。向上，我們有理論上不很基本的物理學部分，例如固體物理學和物理化學；再高一點，我們有無機化學的整體，并排化學天文學、天體物理學和地球科學（物理學和化學的特殊化的應用）。再向上，我們有生物科學以及有機化學、分子生物學、生物物理學和生物化學做基底，中途有諸如動物學、植物學、解剖學、神經病學、遺傳學這樣的科學，頂端是生態學和動物行為研究。更高一些，我們有社會科學、人類學、社會學、心理學、語言學、經濟學、政治科學和歷史學。按照一種觀點即還原論，我們應該把所有這些科學還原——至少在原則上——為理論物理學。按照競爭的觀點即反還原論，這或者是不可能實現的目標，或者是不需要的目標。但是，二者都同意，經驗科學能夠依照等級制組織。更一般地，某種類似的等級制能夠在邏輯和數學的學科中察覺到。在基礎是邏輯，稍向上有集合論。其余的幾乎整個數學分支都能夠被詮釋為或多或少特殊的集合論的應用。
在這里，有必要專門介紹一下技術科學。這不僅由于我們先前很少涉及，更因為技術科學在當今社會所起的作用實在太大了——它可以迅速地變成生產力，在改造世界中發揮著舉足輕重的作用。伊利英和卡林金指明，技術科學是改變實在取向的研究和活動，任務之間的差別產生不同的技術和技術知識。前科學時代的技術知識是實踐活動的經驗知識，技術知識的科學形式的進化與向機器生產的轉化有關。物質生產和技能的發展要求生產任務基于科學的工程來解決，要求技術設備的數學計算，技術不再能夠僅僅在常識、才智敏銳、經驗的基礎上發展了。這就是為什么技術科學的誕生和形成是由兩個相反指向的過程決定的：一方面使用自然科學的定律、理論和發生在它們之中的技術對象和過程的研究的獨立資料決定，也由科學認知方法的積極應用決定；另一方面由獨立的觀察和技術與生產的事實的概括決定。自然科學應用于生產的技術問題，產生了不能還原為基礎理論知識和技術常識的知識。軍事科學的開端近似地落入15世紀中期和1870年代之間的時期，這個時期的特點是用科學知識解決工業生產任務，而不是一般的實際問題。在這個時期的第一階段（15世紀后半葉到18世紀初期），技術知識還沒有獲得理論水平，因為在自然科學中充分形成的理論還不存在。這個階段以在實驗方法的基礎上應用科學的形成為標志。在18世紀初和19世紀末的時期，對于與物理學、化學和力學相關的技術科學的形成來說，是決定性的時期。基本的自然科學理論的出現和充分發展的技術實踐，為把技術知識提高到理論水平創造了必要的條件。但是，新技術科學的進化的機制和形式在技術知識發展的“經典”時期（19世紀末至20世紀中期）已經開始有意義的變化。在這個階段，技術科學還是通過從基礎自然科學導出而出現的模式繼續存在。導出是工程技術實踐和自然科學理論的綜合，電氣工程和無線電工程就是從電動力學導出的。在這個時期，技術科學的開端的新形式已經出現——通過從已經現存的作為基本科學起作用的技術科學導出，比如無線電定位就是從無線電工程導出的。應該注意，此時的技術科學已經在它自己的題材、理論原理和特殊的理想對象方面是科學知識的充分形成的領域。在1920年代至1940年代，技術知識的數學化穩定地得以發展。在1960年代，技術知識變成認識論認真分析的對象。因此，20世紀中期能夠被視為技術科學發展的非經典階段的開端。經典的技術知識與非經典的技術知識之間的差異除了理論的結構、出現和形成的機制不同外，還在于后者是交叉學科的。技術科學的理論具有建設性的功能，卻不包含新的邏輯關聯，這樣的理論不說明和預言，只是產生工程對象。
從以上的形形的科學分類不難看出，學者進行分類的依據或基準各有千秋。有人認為，科學分類所依據的原則有客觀原則（物質運動形式的客觀區別）、發展原則（物質運動形式從簡單到復雜、從低級到高級的發展序列）、層次原則（從一般到特殊的科學知識層次結構序列）、實踐原則（新方法和新工具的出現會造成新學科的誕生）。有人指出，科學分類研究進入到結構分析和動態分析的階段。學者設計了各種模式模擬科學體系的結構，如塔模式、樹模式、網模式等。同時，科學分類的動力學研究也方興未艾，學者用液體沉淀模型、氣體流動模型、球體膨脹模型來模擬科學體系的運動和變化。 其實，馬赫早就強調，在科學研究中，不同的透視都是可能的。從這些不同的觀點得到的結果能夠產生不同的學科，它們具有相對的自主性。 不過，一般而言，科學分類的基準不外乎三種：客觀的基準、主觀的基準、綜合的基準。客觀的基準包括研究的對象、種類和范圍，事物的本質，物質的層次，自然的秩序，探索的方法等；主觀的基準包括心智官能、精神能力、哲學理念、描述語言、抽象的形式等；綜合的基準在奧斯特瓦爾德的以序、能、生命的概念作為分類的依據中最具有代表性。
不用說，這三種基準的劃分是僅就主要傾向而言的，只具有相對的意義。誠如奧斯特瓦爾德所言：這些分類不是依照所謂的事物的“本質”，而僅僅從屬于為了比較容易和比較成功地把握科學問題而做出的純粹實際的安排。這是因為，“缺乏完備的和精確的邊界是所有自然事物的普遍特征，而科學是自然事物。例如，如果我們力圖在物理學和化學之間進行鮮明的區分，那么我們便會遇到相同的困難。在生物學中情況也是這樣，倘若我們超出懷疑的陰影力圖在動物王國和植物王國之間建立分界線的話。” 在本文結束時，我們不怕貽笑大方，愿意綜合各家之長，主要依據科學研究的對象和方法，托出自己的簡略的分類方案：
廣義的科學可以分為形式科學、自然科學、技術科學、社會科學、人文學科。形式科學以符號概念為主要研究對象，多用分析、推理、論證的方法，其目的在于構造形式的、先驗的思想體系或理論結構。自然科學以自然界為主要研究對象，多用實證、理性、臻美的方法，其目的在于揭示自然的奧秘，獲取自然的真知。技術科學以人工實在為主要研究對象，多用設計、試錯等方法，其目的在于創制出新的流程、工藝或制品，它在很大程度上是自然科學在技術上的實際應用或應用科學的技術化而形成的系統的知識。社會科學以社會領域為主要研究對象，多用調查、統計、歸納等方法，其目的在于把握社會規律，解決社會問題，促進社會進步。人文學科以人作為研究對象，多用實地考察、詮釋、內省、移情、啟示等方法，其目的在于認識人、人的本性和人生的意義，提升人的精神素質和思想境界。
參考文獻
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