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近代以来，在自然科学和社会科学占支配地位的是源起于古希腊原子论的经典科学（classical science，或称古典科学）。德谟克利特和伊壁鸠鲁提出了被近代科学称为“宇宙之砖”的原子论，认为世界的本原或万物的始基是无数最小的、不可再分的、不再变化和生灭的，具有不同大小、形状和重量等基本属性的原子（实体），这些原子在虚空中的聚散便构成了宇宙间所有有形和无形的物体和现象，以及各类物体和现象的产生和灭亡。
这种观点为哥白尼、特勒西奥、布鲁诺等继承，并经伽利略、笛卡尔和牛顿等发展，由此形成了经典科学的世界图景：机械论（mechanism）世界观及其衍生的决定论（determinism）、还原论（reductionism）。
机械论最知名的是时钟隐喻（clock metaphor）。在机械论看来，整个宇宙是一部机器而非有机体，人也是如同钟表一样的机器，身体不过是灵魂寄居的躯壳，包括人在内的万物都是宇宙这架机器的部件，部件之间彼此独立，部分之和等于整体。
物质是宇宙的组成要素，其本身无限可分；世界诸象有因，诸象有果，固定的原因必然导致固定的结果，科学可以精确预言这种因果关系……正如卡普拉所言，“过分强调笛卡尔的割裂成碎片的方法成为我们一般思维和专业学科的特征，并且导致了科学中广泛的还原论态度——一种相信复杂现象的所有方面都可以通过将其还原为各个组成部分来理解的信念”。
还原论由此成为经典科学的核心思维：在本体论层面上，假定自然界中一切事物都是由一组常规和能够预测的素元（primitive elements）构成；在认识论层面上，认为特定层次组织的基本概念、规则和理论能够从下级层次的概念、规则和理论中衍生；在方法论层面上，主张复杂的现象或系统能够并且应当通过分析其组分的方式来理解。
科学革命之后，以部分可以脱离整体的机械论、物质可以无限划分的还原论以及客观规律能够把握的决定论为核心的经典科学世界图景锻造并催生了现代自然科学和社会科学基本的思维方式和视域。这种科学观长期影响和支配了包括法学在内的所有学科的研究方法，在现代法学研究领域，无论是恪守法律自治的孤立主义，主张法律确定性的实证法学，还是偏重法条诠释的概念主义法学和分析法学，都是这种科学观的副产品。
具体而言，这种影响表现于以下方面：（1）吸收经典科学的二元论（du-alism）思想，将人与自然、主体与客体、个人与社会、权利与义务等对立关系作为建构基础，形成了以人类为中心、以个体为本位、以权利义务为核心的近代法律体系；（2）依机械还原论观点，将法律体系进行层层划分，如最高层级的公法与私法、次一层级的部门法以及亚部门法，最终将某一社会关系分解为一个个具体的社会关系，在此基础上寻找相应的请求权基础；（3）依线性决定论观点，相信人的理性能够精确认识世界，关注事物之间引起与被引起的关系，以确定性损害和可预知危险为核心概念构建法律责任体系。这些内容，构成了法律的核心价值，尽管晚近以来受到种种冲击，但依然坚如磐石。
勃兴于20世纪中叶以后的环境法，亦毫不犹豫地继承了上述世界图景的理性建构：（1）将人与自然截然对立，强调自然对人的工具性，注重自然的经济价值而忽视其生态价值，“环境资源”即是这种理念的体现；同时，只有在加害行为导致“对人的损害”时才产生归责性；（2）沿袭传统部门法学做法，将环境法律规范予以分解，并纳入传统的部门法场域之中；（3）将整体环境予以分解，首先按照不同环境介质进行区分，制定单行的环境立法；再从空间上按行政区划进行划分，作为环境规制、环境司法的地域基础；（4）基于线性决定论，仍以传统的危害概念为中心来应对环境侵害，在公法领域通过以命令与控制为主导的直接规制来减少污染，在私法领域通过环境侵权制度来救济人身与财产损害。也正是基于这种图景，环境法的独立性受到质疑
，环境法被视为运用部门法手段调整环境问题的“专题法”
或者“领域法”
。
这种建构于经典科学世界图景基础上的环境法，显然忽视了产生于风险社会的环境法迥异于传统部门法的特有时空维度。就时间维度而言，与其他部门法中加害行为与损害结果之间的瞬时性不同，环境侵害行为具有长期性与潜伏性，其损害后果往往在数年乃至数十年后才逐渐显现；且很多新兴科技风险的影响并不确定，往往在损害发生之后亦难有科学的证据予以确认。因而在时间维度上，环境法同时涉及代内公平与代际公平。从空间维度来看，环境侵害涉及跨介质和跨区域层面，或者说自然意义上的空间维度和人文意义上的空间维度。
前者涉及环境侵害对于不同环境介质的影响以及在不同介质中的迁移转化，典型如重金属物质在大气、水、土壤、生物之间的迁移转化；后者涉及环境侵害对于个人、地方、跨地区、跨国家乃至对于全球环境的影响。更为关键的是，环境法的时间维度与空间维度并非截然分离，它们往往相互结合、相互影响，使得任何用分割、孤立、事后的手段规制环境问题的尝试都大打折扣，正如国外学者所指出的，建立在传统部门法范式基础上的环境法，在挽救一些“树木”的同时，却未能阻止整片“森林”的继续流失，其根源在于，现代法律在处理人与自然关系上的分割式、碎片化、经济优先和强人类中心主义的范式在应对具有生态整体性的环境问题上存在着内生困境和固有缺陷。
这也正是环境法迟迟难以建立自身范式的根源所在，这意味着，环境法与环境规制的发展，必须寻求新的认识论基础。
事实上，自20世纪中期以来，随着现代科学的发展，相对论、量子力学、混沌学等开始对经典科学线性的、机械的、还原的世界图景进行挑战，强调从系统、整体角度观察世界的全新世界图景正在形成之中，并已经影响包括法学之内的社会科学。其中最为显著的，是复杂性理论和复杂科学的产生。
复杂性理论（complexity theory，或称复杂理论、复杂科学）是20世纪70年代在系统论基础上发展起来的一种与经典科学相对应的跨学科研究范式，对自然科学和社会科学研究均产生了深远影响，并可能成为法学尤其是环境法学范式变革的驱动力所在。
兴起于20世纪40年代的“老三论”（控制论、信息论、系统论），60年代以来的“新三论”（耗散结构论、协同论、突变论），以及80年代以来的混沌理论和复杂性理论均在不同层面上对经典科学进行了修正和超越。
这些不同时代的理论有着维特根斯坦意义上的“家族相似性”，均强调系统的整体性。作为集上述理论之大成的复杂性理论，更在90年代发展出复杂适应系统理论，旋即引起各学科的广泛反响。
复杂适应系统（complex adaptive system, CAS）由复杂科学研究中枢美国圣菲研究所（Santa Fe Institute）成员约翰·霍兰（John H.Holland）于1994年提出。霍兰认为，“系统中的成员可以称为具有适应性的主体（Adaptive A-gent），简称为主体。所谓具有适应性，就是指主体能与环境以及其他主体进行交互作用，主体在这种持续不断的交互作用过程中，不断‘学习’或‘积累经验’，并根据学到的经验改变自身的结构和行为方式。整个宏观系统的演变或进化，包括新层次的产生、分化和多样性的出现，新的、聚合而成的、更大的主体的出现等等，都是在这个基础上逐步派生出来的。”
霍兰进而将CAS的核心思想归纳为“适应性造就复杂性”，进而描述了CAS的四个特征
：（1）聚集性（aggregation）。较为简单的主体的聚集相互作用，会涌现（emer-gence）出复杂的大尺度行为，而这些大尺度行为又会再次聚集，涌现更高层次的主体，例如宏观经济系统就是诸多公司和投资者的聚集行为。（2）非线性（nonlinearity）。系统的相互作用展现了非线性的关系，不能简单运用直线公式或数学比例加以描绘，例如许多捕食者—被捕食者数量关系的复杂动态变化；并且，这种决定论上的混沌使得系统具有对初始条件的敏感依赖性，初始条件的细微差异受到系统的非线性反馈过程的不断放大和缩小，导致最终完全不同的结果，使得对系统的预测变得困难。（3）流（flows）。CAS可以通过流体（如货币、能源、信息等）的多向流动加以描述，即如气象播报员能够通过气流描述风暴类型；由于系统聚集和非线性的关系，流本身亦呈现“反馈回路”（feedback loops）模式，形成不断运作的回环机制，保持系统的动态演化。（4）多样性（diversity）。任何单个主体都依赖于其他主体提供的环境，或者说，每个主体都被置于以其为中心的相互作用所限定的合适生态位（niche）。而多样性的产生，是不同主体交互作用和相互适应的结果，每一次新的适应，都为进一步的相互作用和新的生态位开辟了可能性。通过上述四个特性相结合形成的自组织
临界状态，系统变化转化为稳定力而非破坏力，CAS因此处于一种“有序的失序”（ordered disorder）状态，准备适应外部状况并与其环境共同演化。
由此，尽管以CAS为代表的复杂性理论仍在发展之中，但其作为对经典科学所秉持的机械论和还原论以及早期系统论所倡导的简单整体论的超越已取得广泛共识，不仅引发自然科学的变革，也日益渗透到人文社会科学领域，从而使21世纪成为“复杂性的世纪”
，CAS亦被称为“第三代系统观”
，生态系统则被视为最为典型的复杂适应系统。
将复杂适应系统理论引入法律研究的尝试亦已出现。如果将CAS理解为大量的按一定规则或模式进行非线性相互作用的行为主体所组成的动态系统，那么法律系统亦可以作为复杂适应系统加以理解：法律正是大量异质的、相互作用的主体（包括立法者、司法者、法律服务者、公众等）根据诸多规则对各种信息流进行回应的动态过程。
在此背景下，复杂性理论和复杂适应系统已经用来分析法理学
、法律经济学
、侵权法
、刑法
、行政法
、立法
和司法行为
等法律部门和领域。对于环境法而言，CAS更是提供了一种新的认识论工具。
环境法作为应对环境问题而生的新兴法律部门，具有两个层面的涵义：一是主体之于环境的行为，体现为“人—环境”的表象；二是环境之于主体的影响，体现为“环境—人”的实质。因而，环境法在本质上是人与人基于环境媒介而生的社会关系，媒介性决定了其与传统法部门所调整的社会关系具有不同的特性：一是必须因应作为客体和媒介之生态环境本身的属性；二是必须关注客体对于主体的影响以及主体采取的应变之道。这两个特性，都受到复杂适应系统规则的影响。
在对于自然生态的解释上，经典科学秉承人与自然对立的二元论思想，将自然生态的运作比作一架机器，称之为“机械隐喻”，表现为自然构成的还原论、自然运作的机械观与自然形成的无“心”观。
随着环境学和生态学的出现，尽管对人与自然关系的关注视角有所不同，但无论是将人类作为中心的环境科学，还是生态系统作为中心的生态学，本质上均强调将自然作为整体和系统加以看待，或者说，在科学层面上，自然是以生态系统的面目出现的，并且是复杂适应系统的理论源泉和天然佐证。
生态环境本身作为自组织和自适应的自然系统并无问题，但环境法毕竟不同于自然系统，它还要受到科技、社会等诸多因素的影响。
科技是改变自然系统的最大力量。长期以来，环境问题并未成为影响人类生存和发展的重大问题，尽管工业革命极大促进了科技发展，造成了局部的环境问题，但其对自然的破坏力仍相当有限。直至20世纪中叶开始的生物技术、航空航天技术、信息技术等现代科技革命才使得环境问题空前严重，并且使环境问题超越地域限制，成为全球性问题。正如美国哲学家大卫·格里芬所言，“我们时代严重的全球性问题——从核武器的威胁和有毒化学物质到饥饿、贫穷和环境恶化，到对地球赖以生存的体系的破坏——凡此种种都是几个世纪以前才开始统治世界的西方工业思想体系所产生的直接后果。”
这种“科技异化”实际上导致了人与环境关系的“现代性危机”：DDT的发明曾被视为“神药”，却导致“寂静的春天”；杜邦公司发明的氟利昂曾被认为无毒、无腐蚀性，却造成了臭氧层破坏；含铅汽油能使发动机发挥最大效率，却导致人体血铅危害……类似的“科学否定科学”的实例不胜枚举，而其危害的长期性、潜伏性和不可逆转性已逐渐为人们所认识。并且，由于科技具有非线性和非决定论的特征，它对环境的影响存在着高度不确定性，行为与结果的因果关系认定殊为艰难，法律是否应当对这种科技风险进行规制亦引发广泛争议，典型如气候变化和转基因作物对环境和人体健康的影响。
社会系统是改变自然系统的最大动因。社会系统本质上是由人口与经济、政治、文化等因素相连接形成的复杂系统，这个复杂系统对于自然系统的作用体现在以下几个方面：
（1）人口增长。2011年年底，全球人口数量已经超过70亿，与1940年相比，已增长了3倍。随之而来的粮食、土地、贫困、资源能源和城市化等问题，对环境承载能力造成极大考验。但是，任何社会的人口增长都是不能持续的，人口越多，社会越难以实现可持续发展。
（2）经济发展。经济增长和环境保护是永恒的悖论，经济的高速发展通常伴随着环境的迅速恶化。在现代消费主义支配下的经济发展观，形成了“大量生产—大量消费—大量废弃”的经济增长模式，直接造成了环境问题的两个重要方面：资源枯竭和废弃物过剩。正如艾伦·杜宁所指出的，“迎合全球消费者社会的经济学对于人类共同的地球资源遭受损害应负最大份额的责任。”
（3）政治结构。民主或者威权，何种政治结构更有利于保护环境，经历了一个演进的过程。
当下，民主政治能够创造出比威权政治更多的环境责任和政治责任的诱因已逐渐成为共识。威权体制强调自上而下的控制，环境保护依赖于政府态度，在将经济增速作为考虑指标情况下，环境保护往往让位于经济发展，加之与追求利益最大化的企业进行权力寻租，导致市场和政府双双失灵，但由于民众缺乏制约政府的权利，亦无法真正通过自下而上的公众参与反推环境政策，环境保护进退维谷。
（4）文化传统。环境文化的产生和变迁大体经历了古代朦胧型的环境文化—近代异化型的环境文化—现代反思型的环境文化三个阶段
，不同的文化信念将培育出不同的环境意识，而环境意识对于环境法的执行和遵守至为关键。
（5）法律制度。环境问题本质上是社会问题，而法律则是解决社会问题的正式与最高规范。在某种意义上而言，以财产权保护为中心的近现代法律体系是环境问题日益严重的制度根源，试图以传统法律的“旧瓶”装下解决环境问题的“新酒”，无异于“以子之矛攻子之盾”，而环境法则是指出“皇帝新装”的“法律之子”。
综上，环境法事实上涵盖了自然、科技与社会的层面，是这些系统中的各个因素相互作用的过程，或者说，环境法作为生态理性、社会理性与法律理性的融合，是具有科学导向的法律部门，本身即是社会科学领域典型的复杂适应系统：
第一，环境法具有聚集性特征。环境法是不同的个体或者子系统经过“粘合”（adhesion）而形成的宏观聚集体（aggregation agent），这一聚集性体现在两个层面：（1）环境法是自然系统（natural system）—环境、人造物质系统（human-made physical system）—科技以及人类活动系统（human activity system）—经济、政治、文化等社会因素的聚集
；（2）环境法是不同法律规范工具如民事、刑事、行政、诉讼等手段的聚集。这两个层面的聚集不是简单的合并，也不是消灭个体的吞并，而是新的类型的、更高层次上的个体的出现，也即“粘合”和“涌现”的过程。对于环境法而言，这个过程至少有以下启示：（1）每个子系统或个体的本质特征都不可忽视，如生态整体性、科技风险、政治结构、传统法手段的功能等；（2）正如生态环境不能进行简单分割，环境法亦不能“拆零”（阿尔文·托夫勒语）为部门环境法。
第二，环境法具有非线性特征。科技、社会等因素对环境的影响，并非简单的、单向的、线性的过程，而是一个动态的相互适应的过程，从而使系统充满未知和不确定的意味。例如，新化学物质对于环境和健康而言往往是不确定的风险，这种风险一旦证实，可能产生不可逆的危害，这就使得环境法如果秉承危害防止的传统法理念，将难以实现法律对于不确定风险的应对；一旦法律决定对这种风险意味浓厚的新化学物质进行规制，又会对科技发展发挥导向作用。
第三，环境法是一个动态发展过程。2011年底发生的PM2.5之争是信息流引发系统动态演化的典型例证。2009年，我国启动环境空气质量标准的修订，并于2010年发布了“征求意见稿”，但并未将PM2.5纳入常规监测
；2011年10月，美国驻华大使馆微博公布北京PM2.5数据并经微博大V转发发酵，引发公众广泛讨论，可以说是对公众环境意识的一次洗礼。网络行动延伸到现实，有网友向环保局申请公开相关信息，但被以该数据“仅供研究用”而不予公开
，随后各地掀起自测高潮。在各方推动下，环保部于2011年12月30日通过新的《环境空气质量标准》，正式出台PM2.5的限值标准。
这一过程，体现了系统的反馈回环机制以及对初始条件的敏感依赖性：从美国驻华使馆微博公布数据到新空气质量标准正式规制PM2.5，呈现出典型的“蝴蝶效应”，一个细微的举动，在各个因素的相互作用下，最终推动公共政策的形成。
第四，环境法调整手段的多样性与多元性。从各国环境法的演化来看，大致经历了民刑法沿用阶段、管制立法主导阶段以及多元因应阶段。
人类初识环境问题时，现代环境管制立法尚未建立，遇有纠纷，大都由法院针对个案援引民刑事法律原则和制度处理，此阶段以个案解决为主线，采取事后应对模式，难以顾及环境全貌，更难以形成整体环境政策；随着人们环境诉求逐渐提升，环境立法压力日大，各国开始采取设立专责机关、订立标准或命令、要求相对人进行遵守并对违法者施以强势制裁，形成日渐庞大的管制机器；但鉴于行政权的过度膨胀和巨额耗费，以及可能出现的政府失灵现象，经济诱因、软性协商等多元因应手段开始出现，从而使环境法的制度因应朝向多样性和多元性发展。
综上，环境法作为复杂适应系统所具有的整体性、非线性、动态性、多样性等特征，使其具有迥异于传统法部门的特性，需要特殊的制度加以应对。基于复杂适应系统建构的环境法体系和制度，有可能导致环境法的转型，进而建立起环境法的自身范式。