《本草綱目》巨大成就的取得，不僅由於李時珍具有樸素唯物辯證法思想，而且還與他使用了科學的邏輯思維方法密切相關。研究《本草綱目》的邏輯思維方法，將有助於我們深入認識李時珍這位偉大的醫藥學家是如何借助思維規律來反映藥物世界，揭示本草的規律，創立本草學理論的。
明確本草學概念
形式邏輯認為要有正確的思維，首先必須要求概念明確，不能含混。所謂概念明確，就是明確一個概念的內涵是什麼，外延是哪些；也就是明確一個概念所反映的是哪些事物及事物的什麼本質。以該書中首先載繪藥物圖形1110幅，然後於各卷論述藥物，「諸品首以釋名，正名也；次以集解，解其出產形狀採取也；次以辨疑正誤，辨其可疑，正其謬誤也；次以修制，謹炮炙也；次以氣味，明性也；次以主治，錄功也；次以發明，疏義也；次以附方，著用也」(《本草綱目·凡例》)。即包括了藥物的名稱、產地、形狀、採取時間、炮炙方法、氣味、功能、用法等內容，說明「記載藥物的著作，包括圖譜之類，稱為本草」(《中醫名詞術語選釋》人民衛生出版社)，這便是本草學的內涵。不難看到李時珍關於本草學具有十分明確的概念。而「本草記載的藥物有植物、動物、礦物和釀造的飲料食品及少數化學製品等」(引同上)。這便是本草學的外延。
自然界可供藥用的植物、動物、礦物等等十分繁富，李時珍明確其外延包涵內容的豐富性，在此基礎上提出了「天地品物無窮……本草之書所以不厭詳悉」(卷一·序例上·本草拾遺)的觀點。他認為本草著作應盡可能地加以搜羅，所以他參閱八百餘家著作，並實地訪采四方，焚膏油以繼晷，窮三十年之精力，始完成《本草綱目》巨著。
「會意從類」的類比法
類比，是根據二個(或二類)對像之間在某些方面的相似或相同而推出在其他方面也可能相似或相同的一種邏輯方法。李時珍在訪采四方的過程中，收集到不少新的民間單方。這些單方療效確切，前人未曾論述。如何解釋藥理？無疑是一項新的課題。李時珍使用了《內經》取象比類符合邏輯類比的釋理方法。
如訪得一老婦人，用水楊枝葉煎洗治療痘瘡，可助透發灌漿。李時珍認為：「若內服助氣血藥，藉此升之，其效更速，風寒亦不得而阻之矣蓋黃鐘一動，而蟄蟲啟戶，東風一吹，而堅冰解凍，同一春也，群書皆無此法，故詳著之。」(卷三十五·木部·水楊)以黃鐘律，東風吹等溫氣春來之象，說明水楊枝葉具有溫化升透的作用。又如他說：「凡籐蔓之屬，像人之筋，所以多治筋病。旋花根細如筋可啖……時珍自京師還，見北土車伕每截之，雲暮歸煎湯飲，可補損傷，則益氣續筋之說尤可徵矣」(卷十八·草部·旋花)。李時珍將這種思辨說理的方法名之曰「會意從類」。他說蛇蛻「入藥有四義：一能辟惡，取其變化性靈也，故治邪僻鬼魅蠱瘧諸疾。二能去風，取其屬巽性竄也，故治驚癇癜駁喉舌諸疾。三能殺蟲，故治惡瘡痔瘺疥癬諸疾，用其毒也。四有蛻義，故治翳膜胎產皮膚諸疾，會意從類也」(卷四十三·鱗部·蛇蛻)。
雖然這種釋理還比較直觀，但從邏輯學方面來認識，實是一種類比推理的方法。在科學囿於一定水平，尚不能從微觀方面完全解釋諸物的作用原理時，仍不失為一種重要的思維形式。「在科學中曾經用這樣的方法揭示了這樣的事實：有一部分在古典力學中發生作用的規律，即在宏觀世界中發生作用的規律，也在另一個對像領域中，即也在微觀世界中，發生作用。」
在運用這種釋理過程中，由於李時珍注意了類比物之間的共性與被解釋藥物的密切聯繫，故其結論的可靠性往往較強；由於反映了客觀藥物的內在規律，故而能接受臨床的反覆驗證。如爐甘石用治目疾、聹耳、濕癢；三七用以消瘀止血；絲瓜絡用以祛風通脈絡，消腫化痰；樟腦用以通竅、利氣、殺蟲；木芙蓉用治癰疽疔瘡等，都為臨床醫家所常用，現代藥理也證明其療效的可靠性。李時珍運用這種邏輯思維方法總結髮明瞭不少藥物新的功能，為中藥學的發展起了推動作用。
「析族區類」的歸納法
歸納法是從特殊性的前提概括出一般性結論的推理。李時珍認為舊的本草書「玉石水土混同，諸蟲鱗介不別，或蟲入木部，或木入草部」(凡例)，存在著涇渭不分的混亂局面。如何能夠做到雖繁不紊？他便將所搜集到的1892種藥物進行「析族區類」、「振綱分目」(卷十二上·草部)的歸納工作。將玉石水火草木蟲介等「各列為部，首以水火，次之以土、水火為萬物之先，土為萬物母也。次之以金石，從土也；次之以草谷菜果木，從微至巨也；次之以服器，從草木也；次之以蟲鱗介禽獸，終之以人，從賤至貴也」(凡例)。說明這種分部排列法，有其內在聯繫。而每部又分各類，如草部，李時珍說，草「得其氣之粹者為良，得其氣之戾者為毒，」因而按各草性質分為山草類、芳草類、濕草類、毒草類、蔓草類、水草類、石草類、苔類等。其芳草得自然之粹氣為良，氣多辛香，如當歸、稿本、白芷等皆辛香，故同歸入芳草類。在明確芳草概念的前提下，(芳草與本草之間又存在概念的種屬關係)，來分析綜合相類似的藥物，從特殊到一般進行「析族區類」(凡例)，進行各以類從的工作，其餘各類藥物莫不如此。
這種方法符合形式邏輯的完全歸納法，是一種典型的演繹推理。由於李時珍從實際出發，抓住了事物的本質，故其結論具有較強的科學性。他完全打破了《神農本草經》對藥物所作的上中下三品分類法。在《本草綱目》中，他對金屬礦石等無機藥物的研究，大體以相同元素的化合物按順序排列，與今天藥物化學中無機藥物的分類基本精神相一致；對植物根據其內在聯繫進行分類，與現代植物學分類精神基本符合，比瑞典自然科學家植物學分類的創始人林奈的《自然系統》要早一百七十多年，內容也要豐富得多；對動物大體上由結構簡單到複雜，由低級到高級，以進化觀點進行排列，19世紀進化論者達爾文也採用了類似方法。
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