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本章将涉及四个主题，其中三个是二元的。第一个是关于生命的概念：机械论（mechanism）与生机论（vitalism）的关系。机械论将生命归结为基本的物理化与机制碰撞的结果，它有时与唯物主义联系在一起，唯物主义用有形物质来定义所有的存在。生机论则认为，生命是由只有生物才具有的某种奇怪力量支配的——这种力量不能被归结为物理定律。生机论中的“生命原力”常常与精神或灵魂这类神学概念联系在一起，而它的支持者有时也是虔诚的信教者。但对于生理学家来说，这种生命活力（vitalforce）不应与神明混为一谈。机械论和生机论都不能解决所有需要解释的问题。当这两种思维模式的其中一种占据主导地位时，通常就会出现向另一种思维模式的反转。
第二个主题是关于探究方法：它涉及目的论（teleology）与经验主义（empiricism）之间的关系。“目的论”一词，通常被定义为“首要（最终）目的学说”，指有关目的的探讨，即某事物存在或发生的原因。这些探讨将问题引向了生命的意义以及可能存在的更高力量。“经验主义”是指通过“纯粹的”观察而获得的知识，没有更高目的所带有的理论偏见。这两种方法都探讨因果关系，但目的论蕴含着一种对某一机能的最终原因或目的了如指掌的信心。因此，目的论的实验和结论会受到该目的的支配。另一方面，经验主义方法则被认为只局限于所观察到的事件及其直接原因（同样是可观察到的）。经验主义信奉者们努力对各种条件加以控制并忽视更高目的。目的论在古代比在今天更具影响力。几个世纪以前，一些科学家在建立生命实验所遵循的基础原则时，开始更倾向于使用经验主义方法及阐述，目的论则逐渐失去了价值。事实上，生理学上的每一个问题都可以改用“为什么”来重新阐述。但现在的科学实验已不再大肆宣称对目的的追求了。相反，现在的科学方法旨在探索“如何做”，并将实验界定为对自然或受控环境下的事件的观察（见下文实证主义）。
第三个主题和刚才讨论过的另外两个二元冲突息息相关，讲的是思辨（speculation）和实验（experimentation）的关系。思辨派，常常被称为“空想生理学”，指的是现代之前的生理学风格——注重推理和观察多于实验。而实验派则相对现代一些，虽然生理学实验已经进行了至少两千年了。但我们也不应该认为思辨派思想在现今的科学调查中毫无用处。
第四个，也就是最后一个主题，是关于社会学的：生理学作为一门独立学科或专业崛起。人类性格中固有一种对阐述生命的渴望；不过，在古代，生理学家很可能是哲学家。而16世纪以后，生理学家则变成了解剖学家，也可能是医生。在19世纪，生理学有了专门的教授和新成立的学院。如今，生理学已是一门独一无二的学科，有相关的研究所、协会、期刊、教授、部门和座谈会。但随着亚专科的出现，我们可能会发现通用型生理学家在减少，心理学已经侵入到生理学当中。借由这点，我将把这一章带回到第一个主题中的机械论和生机论中去。
这四个主题都涉及被称作“实证主义”的哲学知识。实证主义出现于18世纪晚期，并依然渗透于现今的科学研究中（见下文）。