然而在歌德身前身后，人们大都对他的自然研究活动表示不解，甚至大加指责。对此，歌德在一篇关于花岗岩的文章中坚决地表示，当他“从观察和描绘造化中最年轻、最多样、最活跃、最善变、最易感动的人心”，转向“对自然那最古老、最稳重、最深刻、最难撼动的儿子[花岗岩]的观察”时，他不怕自己将要遭受种种非难。之所以如此，是因为同时代人对自然研究家歌德的不解、误解、拒绝和非难，伴随着歌德的大半生。愤懑的中年歌德曾谴责说，人们不惜“以最可耻的方式抵制他的自然研究”，因为“人们从来都不愿意承认，科学与诗艺是可以彼此协调的。”
挑战林奈：“一切都是叶子”
老年歌德回顾自己的自然研究历程时，曾十分欣慰地说：“如果没有我在自然科学中做出的那些努力，我就不可能学会认识人的本来面目。”这话点明了他孜孜不倦地坚持从事自然研究的内在动因。
歌德、席勒(Johann Christoph Friedrich von Schiller,1759—1805年;德国诗人、美学家——编注)所代表的魏玛古典文学的本质，简言之乃是对和谐的追求。殊不知，正是颚间骨的发现才使歌德坚信，自然是连续而和谐的，人也属于具有等级秩序的整个生命链条的一个组成环节。可是这个发现遭到当时权威专家的否定而未能及时发表。尽管如此，歌德在自然观上取得的收获，却使他有信心继续把目光投向别的领域。比较方法的采用使他注意到，动物形态有特定的结构模式;从这个思路出发，他可以更好地认识那些包括人自身在内的总在成长和变化的事物。于是他把探索的目光转向当时方兴未艾的植物学。
“植物分类学之父”林奈(Karl von Linné)
1784至1785年，歌德开始系统研究植物学。他一边按“植物分类学之父”林奈(Karl von Linné，1707—1778年)的自然分类体系的术语系统观察和认识植物，一边学习使用显微镜。从观察最简单的生物开始，他初步认识了最微小的生物、单细胞动物和藻类。通过大量的观察，他逐渐地意识到，植物具有普遍的结构模型，而且联系着不同个体的这个模型在现实中是直观可见的。在意大利，歌德的植物学研究获得了重要推动和进展。1787年春天，歌德兴奋地写道：“遇到这些植物的时候，我关于植物学的奇特想法又变得强烈起来。我正在发现新的、美好的关系：自然这样一个好像一无所有的庞然大物，是如何从简单发展为丰富多彩的。”
意大利丰富的植物种类令歌德大开眼界，千姿百态的植物使他对形态变化的认识达到了前所未有的高度。于是，他给自己提出了这样一个问题：究竟是什么使植物成其为植物?
在意大利观察热带植物的时候，尤其吸引他注意的现象是，林奈描绘和命名的某些植物器官如根、茎、叶和花的各部分往往不那么稳定，一切似乎有悖于林奈关于植物种类恒定不变的说法。歌德发现，由于植物所处具体位置和营养条件的差异，它们会发生某些变化，甚至转变为另一种植物。就同一株植物的叶子而言，它们起初都很简单，然后逐渐分裂，然后变成鳞苞;从一朵花里也可以看见一个新的幼芽萌生出来，它也能长出花朵来。雄蕊的外形一半像是萼片，甚至绿色茎杆的顶端也生出斑斓的萼片来。
这使歌德开始意识到，所有会变化的器官也许都可以看作潜在的叶子。于是，他提出了有悖于林奈的假定：一切都是叶子。这就是生物学上的“歌德假说”，又称植物器官“同源说”。在研究自然的时候，施泰因夫人(Charlotte Albertine Ernestine von Stein，1742—1827年)是歌德最经常的谈话伙伴。1787年3月他致信施泰因夫人说：“我关于叶子的那个很棒的学说已经如此精炼，很难再进一步了。”这表明，歌德此时已对植物个体的器官形成与变化规律获得了充分的认识，但他还没有找到恰当的方式来概括自己的思想。1787年5月17日，歌德在意大利那不勒斯写道：“我感觉，在我们通常叫做叶子的那个器官里，隐藏着真正的普罗透斯(Proteus)……植物无论怎样，始终都是叶子，未来的萌芽与它不可分离地结合在一起。”从这时候，歌德的形变思想显然已经成形。
然而1788年6月歌德返回魏玛之后，首先做的却是解剖学研究，植物学研究竟被束之高阁。次年，由于看到别人有关著作的出版预告，歌德才想到也有必要发表自己的成果。他赶紧也给自己的发现做了个预告，并把书名暂定为：《试释花的结构》(Versuch die Konstruktion der Blumen zu erklären)。显然，直到这时，歌德还是没有想到“形变”一词。接着，他遍查当时的植物学文献，终于为他的思想找到了一种可以利用的理论——德国植物学家赫德维希(Johannes Hedwig，1730—1799年)提出的“汁液说”(Saftlehre)。按此学说，植物从根到花的发育过程，是由于汁液在植物体内运动和逐渐精致化的结果。这就使叶子的形态变化过程得到了植物生理学上的解释。歌德认为，“汁液说”替他解释了植物形变的动力机制。1790年7月，歌德为他的著作确定了正式名称：《试释植物的形变》(Versuch die Metamorphose der Pflanzen zu erklären)，我们将其简称为《植物形变论》。
从此以后，“形变”就成为歌德描述自然界一切形态生成与变化过程的专用术语，成为他“解开自然界里的一切符号的钥匙”。1796年起，歌德把“形变”概念融入了他日益成熟的生物形态学思想框架;于是“形变论”成为他的形态学之方法论基础。这种融合，无需从原则上再走别的道路，就使他自从发现颚间骨以来又一次拓展了自己的自然观和世界观。
歌德的《植物形变论》蕴含了关于植物个体形态发育与变异的学说。俄国著名植物学家塔赫他间(A. Takhtajan, 1910-2009年)高度评价了这一学说：“歌德在植物形态学上所起的历史作用在于，他奠定了个体发育的植物形态学即发育形态学的基础。”按现代植物学的表述方式，歌德的基本观点可以概括为：植物不论形态苗条，不论开花或结果，所有这些都是同一种器官在各种不同条件下、各种变化的形态下，完全按照自然的规定发生的;同一种器官在茎上作为叶子而展开，并变成极大程度的多样化的形状，然后收缩为花萼，再重新扩展为花瓣，收缩为器官，最后一次扩展为果实。作为思想家的歌德总是把他的自然研究结论拓展到与人相关的各个领域。因此歌德的生物学思想也可以视为一种发展观。
如果说，歌德在研究腭间骨的时候，还只关注不同骨骼之间的关系，那么从意大利回来以后，他就在通过研究“植物的形变”而研究一个完整的有机体。从此，他超出了前一阶段研究中对植物“类型”的预想，为他的研究确立了一个新的方向。为了比较各种生物的不同，首先要比较同一个生物的各个器官的差异。歌德在意大利探索植物结构的过程已经显示，最让歌德关注并作为自然的普遍规律进入歌德视野的，是植物器官的变化规律。因为歌德意识到，这一规律，亦即生物形态的形成与变化的规律，对于生物的一切其它特征都具有基础意义。
歌德在《植物形变论·导言》里写道：“每个人，只要稍微注意观察植物的生长，就会注意到，植物的特定外在部分有时候会变化，并且会全部或者或多或少地转变为下一阶段的那一部分的形态。”这意味着，歌德所关注的变化，不是跳跃或者剧变，确切地说，他指的是一种渐变，也就是通过一些中间阶段向下一阶段的形式过渡。歌德注意到，自然过程并不总是“能一蹴而就地完成”(《植物形变论·花蜜》)。歌德还注意到，一个现象在发展中的“缓慢过渡”，隐含着具体形态上的无数可能性，他说：“我们认识了形变的规律，根据这一规律，它[自然]借助一个部分来产生另一个部分，通过对唯一一个器官的种种变化，来呈现各式各样的形态。”于是，他“把这种作用，亦即通过同一个器官向我们呈现出多种多样的形态，称作植物的形变”。这就是歌德形变论思想的核心。这种见解在生物种系学上就是“同源说”。对于本文此处关心的发展问题来讲，“过渡”亦即“渐变”，是歌德形态学思维中的一个重要思想，为他的形变论打上了标志性的烙印。
歌德的植物学理论与实践
歌德后来发现，他通过观察植物发现的上述规律，也适用于动物学、光学、色彩学乃至地质学和气象学领域。歌德认为，正如植物世界显示的那样，各种现象之间基于形变规律而具有“秘密的亲缘关系”。这在色彩领域表现得更加突出，例如，歌德自制的圆形色圈清楚地显示了各种颜色之间的亲缘关系，它们组成了完整和谐的色谱。同时歌德认识到，很难在不同变化阶段之间，画出明显而确定的界限，因为各组相邻颜色之间的关系是持续的、过渡性质的。这就恰好象征着，“现象的变化，是渐变性的。”
从而我们也就不难理解，水成论关于地球发展史的解释之所以对歌德颇有启发，是因为比起火成论，他更喜欢岩石形态的统一特点和水成论倡导的渐进而和平的发展模式。在色彩研究中，歌德还发现，各种颜色本身并不是“业已完成的，而是仍在形成中、变化中的颜色” ;相反，牛顿“把光的色散图像看作业已完成的、不可变化的颜色，可实际上它还是一个处在形成中的、总在变化的颜色。”因此歌德断言：“一切形态……绝不会保持不变，绝不会静止不动或是终结性的;准确地讲，一切都在永远的运动中摇摆不定。”
如此一来，歌德就为自己的有机论思想确立了一个根本的发展原则。从而可以说，歌德的形变论就是对他的发展思想的形象化演示。这个思想把一切都看作运动的，把每个状态都解释为动态的，把每个图像和形式，无论是艺术作品还是自然现象，都理解为处于不断的形成与变化之中。当然，由于歌德的发展思想源于生物形态学，所以不言而喻，这个思想隐藏着一个关键的前提：每个形态或者每个事物都是一个有机体，是由各组成部分按相应的目的构成的整体，这些部分之间存在内在关联。
我们知道，歌德在其自然研究实践中，认识了植物和脊椎动物的结构模型。他发现，这些基本形态即“类型”本身，也是有可能发生变化的。于是从1796年起，歌德就把“形变”和“类型”概念融入了他的生物形态学思想框架。它们同时也成为他的形态学方法论基础。歌德定义说，凡是有形态的事物，“从基本的物质和化学元素，直到最富有精神的人的外表”，也就是说，在整个自然阶梯上，都有形态学在起作用，在形态学视角下，一切造物都呈显出其所属类型的形态：在运动、变化和消失的过程中，万物呈现于我们的肉眼和精神之眼。
