中国古代有个故事叫“杞人忧天”：杞国有个人整日里担心天会塌下来，大地会垮掉，弄得自己没地方呆了，结果患了忧郁症，吃不下饭，睡不着觉。聪明人听说了这件事就去开导他：天是不会塌下来的，天只是一些很轻的气体，即使掉下来也砸不着人。那么日月星辰掉下来怎么办?日月星辰也只是一些会发光的气体，也是掉不下来的。那地要是垮掉怎么办呢?地是由土和石头堆满了的，没有地方可垮。经过这样的讨论，杞人总算放心了，用心理咨询治好了忧郁症。“杞人忧天”这个成语通常是指为没有必要担忧的事而担忧。
因为害怕天崩地裂而患忧郁症令人感到可笑，但是探讨我们居住的大地的稳定性决不是无意义的事情。大地是由谁来支撑着的呢?关于这个问题，自古以来有很多人考虑过，提出了各种各样的答案，这些答案中很大一部分是一种叠层结构的模型。在这种模型中，大地是由某种巨大无比的生物驮着的，这个生物可以是大象、鲶鱼、鲸、乌龟等等，有些则不只是一种生物，其中一种又由另一种支撑着。但是这种叠层结构的“大鱼模型”有一个明显的理论上的弱点，那就是无限退行。“如果我们相信大地是由大鱼驮着的，那么又可以问大鱼又呆在哪儿呢?”“大鱼呆在海里。”那么海水又盛在哪里呢?“海水盛在大碗里。”“大碗又放在哪儿呢?”……如此等等，引起一个永远回答不完的无限的问题系列，为了避免这种困境，需要在某个地方把问题打住，也就说到某个地方不允许再问下去了，比方说碗放在哪儿是不许问的，不仅不能讨论，而且也不许讨论，我们必须不问理由地相信大碗是牢不可破而且永远不会打翻的那种绝对的存在，这就是形而上学的必要性。为了使我们自己不陷入杞人忧天的状态，我们不得不接受某种形而上学的信仰，例如大多数的科学家都相信客观世界是有规律的，而这一点是用任何方法都不能合乎逻辑地加以证明的。
“大鱼模型”不仅是一种宇宙模型，而且是一种建立理论体系时所采用的结构，一种如图2.1所示的直线式的理论结构。
图中的A代表大碗，B代表海洋，C代表大鱼，D代表大地，E代表大地上的其他东西。这种立足于大鱼模型的结构的最重要的特点是明确的方向性。例如在大鱼模型中有绝对的上下关系，只能是大碗盛着海水，不能是海水盛着大碗，只能是大鱼浮在海面上，不能是海水浮在大鱼上，上下一颠倒，整个体系就崩溃了。图2．1中用箭头来表示这种支持关系，即只能是A支持B，B支持C，而不能反过来。在直线结构的理论体系之中肯定存在着像图中的A这样的起点，它不受任何支持，是一种形而上学的存在。整个理论体系的稳固性依存于我们对于起点的形而上学的信仰，这种信仰越坚固，则理论体系越可靠。在一神论的文化背景中，这种形而上学的起点即绝对的原点是很容易找到根据的，上帝就是绝对原点存在的证明。
在科学体系中经常使用的欧几里德范式就是这种直线式理论体系的典型例子。图2．2是欧氏几何学的简单图式，
图中的黑圆点代表公理，黑方块代表基本定义，圆圈代表定理。有箭头的线代表证明的支持。在欧氏几何的体系之中也存在着绝对的方向性，即只能用公理、定义和前面的定理来证明后面的定理，而不能用后面的定理证明前面的定理。这个严格的规定保证了理论中不存在循环论证，但也注定了公理和基本定义
的形而上学性。“直线式”理论体系是一种简化的说法，用比较严密的说法应称为有方向的理论体系。理论体系中各定理之间的证明关系是一个图论意义上的有向图，它必须满足一个条件，即从任一个节点出发，沿着顺方向前进，都不可能回到原来的节点。我们称满足这个条件的有向图为无环有向图。按欧几里得范式所建立的理论体系的演绎结构都是无环有向图。可以证明，在有限的无环有向图中，从任意的节点出发，沿箭头的逆方向上溯，一定能到达起点，即在一个不含循环论证的理论体系之中，一定存在着不能在这个体系之中被证明的成分，即形而上学的成分。牛顿力学中的绝对时空观，上帝的第一推动力，力的定义等就属于这种成分。
在多神论的文化背景之中，不存在绝对的原点，因此往往不能形成一个大规模的像欧几里得范式所代表的那种理论体系。理论往往各自孤立分散，缺乏严密的内部关系。以中国古代的数学成果为例，虽然在具体问题的解法或算法上可以属于当时世界的领先地位，但是从系统性、体系化的角度来看，从未出现过像欧氏几何那样的有严密结构的大规模理论体系。其他科学技术领域也可以看到相同的现象。如果要找一个“大鱼模型”那样的比喻来说明多神论背景下众多理论之间关系的话，可以把这种关系比喻成“小行星模型”。众多的理论就像宇宙中漂浮着的小行星，相互之间没有明显的支持关系或一致性，理论之间即使存在着逻辑上的矛盾，也不会导致这种“体系”的崩溃，因为这种“小行星模型”并不意味着相互无矛盾的理论体系。在多神论的文化背景之中，我们没有理由认为各路神明的想法会是完全一致的或相互无矛盾的。这也就是现代科学为什么只能产生于一神论的文化背景之中，而不可能产生于多神论的文化背景的原因。在多神论的文化背景中，人们缺乏对大一统的理论体系的追求，容易容忍理论之间的不一致性。曾经有一位西方人在文化革命中来到中国，敏感地发现电台里早晨放的歌曲里说：“他是人民大救星”而晚上放的歌曲里说“从来就没有救世主”。当然，中国人也并不是没有人发现这个显而易见的矛盾，我认识的一位数学教师就为说了这个矛盾而在文化革命中挨了整，但是一般来说中国人并不把这个问题看做一个逻辑学问题，而是看成一个感情问题，不是用演绎逻辑而是用中庸逻辑来处理。
达尔文提出进化论之后，在一次关于进化论的演讲会上，一位大家闺秀听了演讲吓得晕过去了。这种现象用当时欧洲女子由于束腰和缺乏运动而体质较差来解释是不充分的。在一神论的大鱼模型的理论体系之中，上帝造人是整个社会道德伦理体系的基础，相当于支持大地的大鱼。否定了这一点，就像大鱼突然动起来，整个大地的稳定性都要受到威胁，相当于支撑社会的支柱突然倾倒，这不是杞人忧天，而是非常现实的恐怖，在这种强烈的精神冲击之下，吓晕过去是不奇怪的。但是进化论传到中国时，甚至听不到反对的声音，在众多的小行星中加上一颗，并不是什么大不了的事。知道人是猴子变的，并不意味明天就要生活在树上摘果子吃，在中国即使是严重的心脏病患者，听听进化论也是对身体无害的。而在大鱼模型的理论体系之中，任何危及大鱼的理论都是骇人听闻的。布鲁诺和哥白尼的遭遇是这种理论体系的必然结果。
现代科学起源于一神论，所采用的基本范式是欧几里得范式。在这种直线式的演绎体系中，必然存在着形而上学的起点。然而，形而上学却又是与科学水火不相容的东西。科学的基本方法是论证和验证，但形而上学则恰恰是拒绝任何论证与验证的，它只要求无条件的信仰。因此，有形而上学的地方就没有科学，形而上学处于与科学天生对立的位置，在科学发展到一定深度时，拒绝形而上学的口号便不只一次地被提出来了。早期的科学，如同牛顿力学中上帝的第一推动力那样，还需要一根形而上学的脐带与神学相连接，但随着科学自身的发展，逐步形成了自身的文化背景，这根形而上学的脐带也就逐步萎缩、断裂了。
科学排斥形而上学的方法之一是淡化理论起点的形而上学性。欧氏几何学的起点称为公理，意思是不经证明而可以认为是正确的理由。而在现代数学中，通常使用基本假定来代替公理这个词汇来代表理论的起点，它不再具有形而上学的保证正确性的功能。基本假定往往表示为了正确使用这一理论，问题的环境所应满足的条件。在物理、化学这类与现实世界关系更为密切的理论中，理论的起点有时被看成一种约定，有时仅仅标志着学科领域的边界，某一学科的理论起点常常可以在其他学科中论证和验证。淡化理论起点的形而上学性，似乎使得理论的可靠性降低了。如果认为理论的起点仅仅是假定或约定，似乎会造成过大的自由度，使得理论带上了过多的任意性色彩，那么对于理论的约束又从何而来呢?在我们对一种理论的看法之中，通常隐含着反方向的，也就是自后向前的论证，或者说是一种工具主义的态度。例如我们接受或承认欧氏几何学，并不仅仅取决于我们对作为理论起点的几个公理的形而上学的信仰，还包括很多其他理由，包括理论体系结构上的美感，理论体系中众多结论的有用性，理论体系与其他理论体系之间的无矛盾性等等。也就是说用整个理论体系的成果去评价它的起点的合理性。这就像我们盖一个楼房之前未必知道地基的稳固程度，但在这片基础上盖起了很高的楼而且多年仍不倒塌，我们就有根据说这个基础是足够坚固的。当我们这样考虑问题的时候，实际上是暗中犯了一个错误，就是循环论证，我们在用前提证明结论之后，又企图用结论去证明前提。但是要想从科学的理论体系之中彻底清除形而上学，循环论证又是不可避免的，这里我们需要仔细加以区别，什么样的循环论证是可以允许的，什么样的循环论证是不能允许的。
我们把循环论证分为两种，一种叫做小循环论证，一种叫做大循环论证。小循环论证是不能允许的，而大循环论证则是不可避免的。举个例子来说，有A和B两个人，A证明B没有撒谎，B证明A说的是真话，这就构成了一个典型的小循环论证，很有可能A和B都在撒谎。但是如果一个城市或是一个国家所有的人都认为上帝存在的话，虽然让一个无神论者来看，他们全在撒谎，但是当这个无神论者进入这个国家，就会被所有人认为是个撒谎者。小的谎言容易被揭穿，而弥天大谎是非常坚固的。
如果把现代科学的众多学科放在一起看成一个总的大理论体系，那么在这个体系之中大的循环论证可以说比比皆是，为了解释物理学中的浸润现象我们要用化学键的理论，而为了解释化学键理论又要使用物理学中关于电子的理论，我们无法分清到底是物理学支持化学还是化学支持物理学，它们之间是相互支持的，而相互支持的关系也就构成大的循环论证。我们按照某种约定和假定通过某种理论的演绎过程，预言某种现象，而当这一现象被实验证实，我们又由此推测原来的约定和假定是正确的，这就与演绎过程构成循环论证。在科学哲学的议论之中，常常使用数学工具，例如概率论，但科学哲学的目标是论证科学活动的合理性，而数学又是科学的一个部分，把科学与科学哲学放在一个体系之中来看，就可以发现很多大的循环论证。
与一神论的“大鱼模型”和多神论的“小行星模型”相比较，排斥了形而上学的现代科学相当于“地球模型”。与“大鱼模型”不同的是，“地球模型”不需要也不存在形而上学的支撑，只存在局部的，相对的上下概念，不存在全体的，绝对的上下概念，地球的各个地点，上和下所指的方向是不同的。我们不能把自己所处位置的上下方向绝对化，而认为地球背面的人是头朝下站着的。组成科学地球的各个部分不存在绝对的起点和上下支持的关系，各理论之间相互支持，相互一致，相互无矛盾。因此，作为一个科学理论的必要条件之一就是这个理论要与现有的科学理论有密切的相互支持关系而不相互矛盾。燃素学说、活力论、心脑二元论这些理论之所以被排斥于科学领域之外就是由于不满足这一条件。燃素学说是对燃烧现象的一种解释，认为可燃物中含有一种叫做燃素的物质，在燃烧时释放出燃素。但是有些物质在燃烧之后重量会增加，这就导致某些燃素具有负质量的推论，这与物理学的已知理论是矛盾的。活力论则认为生物之中具有一种无生物所不含有的“活力”或“生命力”，这种理论的致命缺陷就在于，所假定的活力是无生物所不具备的，那么现有的一切关于无生物的物理的、化学的方法对于测定或探索这种活力都是无效的，这就隔绝了关于生命的研究与现有科学理论体系的相互支持的关系，使得关于生命的理论变成孤立于科学地球的小行星。心脑二元论则认为精神世界由于具有“能动的”性质，是不能用物质的任何一种运动形式来加以说明的，心灵是独立于大脑的另一种存在，关于人脑的信息处理理论不可以解释精神现象。心脑二元论不仅在说明精神与脑的相互作用上陷入理论内部的困难，而且不得不承认“机器中的幽灵”是不可知的[6]这种理论当然只可能引起某些哲学家的兴趣，而不能成为科学研究的对象，其致命的缺陷与活力论是一样的。
现代科学的“地球模型”与多神论的“小行星模型”相比，其优点就在于地球比小行星大得多。虽然地球和小行星都漂荡在宇宙空间之中，但生活在地球上显然比生活在小行星上稳当得多，小行星的引力太小，稍有不慎就会掉下去。地球的引力大，随便你怎么翻跟头打把式也不会掉下去。一个孤立的小理论很容易被破坏、被遗忘或被其他理论所取代，但是像现代科学这样庞大而内部一致、各理论之间密切关连的理论体系，则是极为稳固的，任何人都没有能力另外创造这样一个大体系来取而代之。与小行星相比，地球上的资源丰富得多。孤立的小理论很难发展，而与现代科学相互一致、密切相关的理论则可以发展很快、一方面可以得到原有理论的支持，一方面受到其他理论需求的刺激。像微积分与牛顿力学，黎曼几何与广义相对论，光学及电子光学与生物学，化学与分子生物学等等，无不呈现这种相互促进的关系。
以地球模型作为形象的现代科学体系不再是一个无环有向图，而是一个无向图，任何一个支持都是双方向对等的。一篇科学论文的评价，其被引用次数是一个重要参数。这意味着一个科学理论能够越多地支持其他理论，这个理论本身也就越多地被支持。在一个无向图中不存在起点，因此形而上学是不必要的。
由于科学本身与形而上学对立的性质，加之逆向论证的可能性，在科学领域中存在着自发的排斥形而上学的倾向和能力，科学家自然而然地采取看起来像个机会主义者的行为方式。作为一个科学家，不管他信奉哪一种宗教或者主义，他都不能在科学活动中把这种形而上学的东西拿来作为理论的依据。作为某种理论的开端，科学家有时也难以避免某种形而上学的口号，但这些口号仅仅起到起点或说明哲学背景的作用，对科学理论决定优劣取舍的，并不是这些口号之争，最终是要看在这些口号下取得什么成果，而且一旦成果被多数人接受，口号自身也就失去了意义。例如在认知科学的领域中就存在着符号主义、连接主义、计算主义、神经达尔文主义等等。众多主义的存在，只是说明认知科学还没有找到一个能够被公认的核心理论，主义只是争论尚无结果的标志，一旦公认的理论建立起来，主义就没有必要了。所以在科学领域中没有牛顿主义，没有门捷列夫主义，这些理论已经被接受，有了充分的科学支持，不再需要主义了。随着科学的发展，各种主义经历着自
生自灭的过程。
科学对于形而上学的免疫力扎根于科学自身的价值观体系。形而上学通常代表某种绝对化了的价值观体系。在科学领域之外，例如在日常生活之中，避免形而上学常常是很困难的，这主要是由于人们通常不掌握对于价值观体系进行分析和评价的方法，价值判断有时在潜意识中完成，人们甚至意识不到。在一个均质而变化缓慢的社会之中，各人之间的价值观体系差异较小，冲突不很明显，但是在一个多种宗教共存而关联日益加深，并由于科学技术日益加快的发展使得社会结构也随之剧变的现代世界中，基本价值观体系的不同所引起的宗教冲突、种族冲突、代沟现象等会变得激化起来，使得关于价值观的科学体系的探讨变得越来越难以回避。