突现研究的历史与哲学

突现研究的历史与哲学

在漫长的历史中，突现的研究可分为两个阶段：第一阶段和第二阶段。突现主要被认为是一种完整的哲学概念。从1875年哲学家路易斯(L.H.Lewes)首次提出突现概念,至19世纪末20世纪初,以英国突现主义学派为代表,在哲学层面上建构了一个层次突现进化论的体系,可称之为经典突现论。这个学派虽一度衰落,然而其学术价值在当代又被重新发现和认可,并以新的形态复苏与发展。第二阶段,主要是指20世纪后半叶兴起的、以复杂性科学为标志的复杂系统突现研究。在此阶段,突现研究的进路发生了关键性的转变:以揭示突现机理为核心,以跨学科研究为视野,以计算机模拟为手段。正是这种新的研究进路,不仅使“突现”成为一个科学概念,与“系统”、“自组织”、“复杂性”、“混沌”等现代科学术语密切相关,而且使“突现”成为科学哲学、心灵哲学、认知科学哲学等领域中一个新的研究热点。因此,以复杂性科学哲学的视野,重新审视突现的有关哲学问题,不仅可以深化或修正经典突现论的一些观点,而且可以为当代突现论研究开拓一个新的研究进路。一、非分布性质的系统整体或集体性突现性是复杂系统表现出来的一种现象和性质。它最基本的特征就是复杂系统具有其组成部分或行动主体所不具有的一种整体性质,简称整体性。这种整体性主要表现为系统所具有的一种全局性的新模式或行为,系统的一种宏观的序。整体性可以说是所有突现概念所具有的最基本的特征和含义,是各种突现论都承认的一种突现性质。“整体大于部分之和”是对这种整体性的一种最早的通俗表述。经典突现论主要就是在这种通俗的意义上来理解突现的整体性,而未能给出一个较明确的定义。哲学家邦格从分析哲学的层面对突现的这个最基本的特征给出了一个较清晰的定义(邦格,第27页):设x为一具有A组成CA(x)的系统,P为x的属性,则有(i)P是A的组合(resultant)(或相对于层次A的组合)的性质,当且仅当,x的每一A组分(component)都具有P。(ii)不然的话,即如果x的任一A都不具有P,则P是A的突现(或相对于层次A的突现)。2003年,在《突现与会聚:质的新颖性与知识的统一》一书中,邦格又重申了这个定义,并使用了复杂性科学的术语“全局性质”:“所谓P是K类系统的一种突现性质,简言之就是,P是K系统所具有的其组分或先驱者所不具有的全局性质(globalproperty)”。(Bunge,pp.14-15)这种性质是整体所具有的,并不分配或分布给它的组成部分。他把这种性质称为非分布性质(non-distributiveproperty)。从系统科学的角度来看,系统诸元素之间相互关系、相互作用的总和构成了系统内部相对稳定的组织形式和结合方式,即我们所说的系统整体。在复杂性研究中,学者们常常使用“模式”(pattern)和“构型”(configuration)等概念来说明系统的这种整体或宏观的时空结构。美国新英格兰复杂系统研究所(NewEnglandComplexSystemsInstitute)的负责人杨尼尔·巴杨(YaneerBar-Yam)认为:“模式是一组关系的集合,这组关系满足系统的观察的某种要求或满足系统聚集(collection)的某种要求,它是系统整体的而不是它的组成部分的性质”。(Bar-Yam)常见的模式有系统空间的、时间的,或时空的重复结构。模式或构型就是我们用一个简略的高层次的名称来指称的这种宏观上或整体上的某种形式或样态,它是系统的相互关系总和或结构的一个子集或一种具体形式。整体模式或构型一旦形成,就会对组成元素施加一种约束,改变这些组元的功能与行为,甚至改变它们的性质,使它们整体地组织协调起来,作为整体而行动,并与其他事物以及环境发生作用。这时整体就变成一种新的实体,出现了组元集合所不具有的特殊性质,形成特殊的行为特征,受新的行为规律支配。系统整体(或集体)性是“弱突现论”的一个主要观点。弱突现论是复杂性科学在模拟复杂系统突现现象中、特别是在人工生命和自组织理论等认知科学和系统科学中,概括出来的一个独特的理论。有学者将仅具有这种整体性特征的突现称为“标称突现”(nominalemergence)或“弱突现”(Bedau,2002,pp.3-4)。而西蒙(H.A.Simon)认为整体论有强解释和弱解释之分,因而突现也有强突现和弱突现之别。他认为,对于一般复杂系统,“在弱解释中,突现只不过意味着,复杂系统之组成部分的相互关系在这些组成部分相互孤立时是不存在的。”(司马贺,第158页)有学者则进一步将弱突现的特征概括为:物理一元性、系统整体性和共时决定性。(Stephan,p.79)系统整体性往往与共时决定性密切相关。共时决定性是对系统微观结构或其基础层次与突现性质之间的共时协变关系的描述,即一个系统的内在属性和倾向在律则性上依赖于其微观结构。系统组成部分的属性或组成形式如果没有任何差别,那么系统的内在属性也不会有任何不同。依随性作为一种弱的共时决定性的形式,指一个系统的整体性质依随于其组成部分的属性和组成形式。如果系统的组成部分的属性或组成方式没有差别,系统整体性质也不会有任何差别。近10年来,许多哲学家纷纷用依随性来讨论突现问题。例如,麦克劳林于1997年提出的依随突现定义,被许多学者引用而见于各种著作和文章之中,可谓依随突现的一个代表性定义。麦克劳林的定义是:“如果P是w的一种性质,那么P是突现的,当且仅当,(1)P以律则必然性,而不是逻辑必然性,依随w的组成部分单独具有的或在其他组合中获得的性质;并且(2)联结w的部分的性质与w所具有的性质P的某些依随原理是基本的定律”。而“定律L是基本定律,当且仅当,它不是由任何其它定律(或者其它定律与初始条件一起)形而上学地必然导出的”。(Mclaughlin,p.41)麦克劳林关于基本定律的理解与英国突现主义的代表人物之一布劳德(C.D.Broad)关于跨层阶定律的观点(Broad,pp.77-78)是一致的,但麦克劳林从分析哲学的层面对依随性与突现性的关系进行了清晰的界定。在心灵哲学中,有许多学者用依随性概念来说明高层次的意识现象与低层次的物理事实之间的关系。例如,著名学者金在权(J.Kim)提出了一种关于整体与部分关系逻辑的依随性主张(theclaimsofmereologicalsupervenient),用“不可识别”(indiscernible)来定义高层次性质对低层次性质的依随:“对于L层次(L不是底层)上的任意的x与y,如果二者对于所有低于L层次上的性质不可识别(也可以说x与y是微观不可识别的),则x与y对于L层次上的所有性质也不可识别”(Kim,1998,p.158)。这就是说,如果某物的低层次性质(如物理性质)确定了,则它的高层次性质(如心理性质)也就确定了。这实际上是是一种“强依随”的概念。金在权将其定义为:“A强依随于B,当且仅当必然地,对于A中的任意属性F来说,如果一个对象x具有F,那么在B中就有一个性质G,使得x具有G,并且如果任意的y具有G,则它具有F。”(Kim,1984,p.17)该定义可用公式表达为1:Sups(A,B)=□N(x)(F∈A)(F(x)→∃(G∈B)(G(x)&□N(y)(G(y)→F(y))))金在权用他的强依随概念来说明心-身关系,从而论证精神性质对物理性质的完全依赖。另一个著名学者、澳大利亚的查尔默斯则通过将依随进行分类来解释意识的问题。他将依随分为逻辑依随、自然依随、全局依随和局域依随四种,并认为,一般说来,依随性是两个性质集的一种关系(Chalmers,1996a,p.411)。逻辑依随的概念是:性质集B逻辑地依随于性质集A,当在我们的世界中,性质集B是由性质集A以这种方式逻辑地决定的,即在任何可能的世界具有事实集A,那么就具有事实集B。而“B集性质全局逻辑依随于A集性质,就是对于任何无法同我们的世界区分开来的逻辑上可能的世界W,在我们的世界里为真的B事实在W中也为真。”(ibid,1996b,pp.40-41)这种全局逻辑依随的观点可以说就是对共时决定性的一种说明。查尔默斯认为,我们的世界中所有的高层自然事实都逻辑地依随于低层物理事实。(ibid,1996a,p.420)查尔默斯的这种全局逻辑依随是与物理主义或物质主义相容的,并且认为物质主义成立的条件就是这种全局逻辑依随。目前国际哲学界对依随性和突现性的关系的讨论仍然很热烈。用依随性概念来定义突现性,说明了突现性是层次之间或整体与部分之间的一种关系,更重要的则是说明了整体性质对部分性质的关系是一种律则的依随关系,或者说突现性质对于基本性质的依赖性和被决定性。不过,这种依随突现的观点虽然没有否定、但也无法说明突现性质及其所在层次的某种独立性。因此,依随性对于突现性的整体性特征的解释是必要的,但却不是充分的。二、从宏观的角度解释突现现象的存新颖性与不可预测性是突现性的重要特征。突现性所表现的新颖性包含两个方面,一方面是指在共时性上,复杂系统整体相对于其组成部分来说,整体性本身就是一种新颖性,因为它是组成部分所不具有的一种新性质;另一方面是指在历时性上,进化过程中“真正新事物”的范例会一而再、再而三地出现。现已存在的实体可能形成新的组合,产生新的结构,从而形成具有新性质和行为的新实体。从复杂性科学的角度看,“突现是指在复杂系统的自组织过程中出现的、新颖的和连贯的结构、模式和性质,相对于它们所出自的微观层次的组成部分和过程,突现现象是在宏观层次上出现的现象”(Goldstein,p.52)。同时,宏观层次上的结构、模式或行为并非复杂系统预先给定,而是在时间的进化中形成的一种动态结构。系统科学家埃里克·詹奇在《自组织的宇宙》一书中谈到,耗散结构以及其他的复杂系统在本质上是一种过程结构:“我们在此所称之为结构的东西,不是由同种成分组成的稳固的结构,而是一种动力学秩序……它是一种过程的结构。”(詹奇,第27页)因此,复杂性科学家霍兰以“简单中孕育着复杂”阐释了从简单到复杂的新事物不断生成的突现特征,并进一步指出:“少数规则和规律就能产生令人惊讶的、错综复杂的系统……少数规则和规律生成了复杂的系统,而且以不断变化的形式引起永恒的新奇和新的突现现象。”(霍兰,第5页)因此,对于复杂系统来说,突现就是从个体的、简单的行动主体产生出整体的、复杂的新系统的过程。一般来说,把关注新属性的不可预测性的突现理论称为历时突现论。突现性在原则上是不可预测的,其原因可以是结构的不可预测性或整体的不可还原性。结构的不可预测性指突现性的不可预测,因为在演化中第一次例示整体性的系统的微观结构是不可预测的,从而律则上依赖(依随)该微观结构的整体性质也必然是不可预测的。而新形成的系统的结构的不可预测性,可以有两个原因:第一,相信宇宙是非决定论的,因此这种信念本身就暗含着会有新颖的、不可预测的结构出现;第二,新结构的生成是由决定论混沌规律支配的,从而即使是决定论的形式,原则上也是不可预测的。混沌理论揭示:存在一些甚至是非常简单的数学函数,例如逻辑斯蒂函数。这些数学函数本身的迭代“行为”是无法预测的。它们的不可预测性与这些函数的非周期性行为有关,某一变量初始值的边际变化将导致函数轨道的急剧变化。对决定论混沌现象的考察表明存在这样的系统:它们可以产生原则上不可预测的结构,展示结构突现行为。而这些结构所具有的所有新性质原则上也是不可预测的。突现性在原则上是不可预测的另一个原因是整体的不可还原性,即属性本身是不可还原的,自然是不可预测的。因而,如果系统整体性是不可还原的,那么这种整体性在初次出现之前就是不可预测的。很明显,这并不排除这种属性再次出现时可能是完全可以预测的。复杂性科学通过建模和计算机模拟,展示了微观的、局部的因果相互作用的聚集和迭代过程,进而揭示了宏观的突现现象产生的机理及其特征,为突现性的不可预测性提供了一种独特的解释。近年来,美国里德大学(ReedCollege)的贝多(MarkBedau)运用计算机模拟方法对突现的过程和机制进行了深入的研究,提出了“非模拟不可推导”(underivabilitywithoutsimulation)(Bedau,1997,pp.378-379)以及“解释的不可压缩”(explanatoryincompressibility)与“爬行微观的因果网络”(crawlingthemicro-causalweb)(ibid,2008,p.443)等著名观点。他认为,突现的不可预测性是微观层次上大量非线性相互作用和脉络相关性(context-dependent)的结果。或者说,正是微观层次的这种非线性因果相互作用的聚集和迭代,导致并展示出宏观层次的突现现象。对于未来出现的全局性突现现象,我们不能根据其组成部分及其相互关系的行为规律,加上现在我们可能了解的初始条件,按传统的数学方法,演绎地将它们推导出来。即使现在我们对于这些规律和条件有完备的知识,也不能对长远的未来的结果作出这种推导。这称之为逻辑上的“长程的”(long-wined)不可推导性。但当代计算机科学技术的发展,使我们可以采用一种迭代模拟的方法,以高于人类大脑计算速度千千万万倍的速度将它迭代模拟出来。如贝多认为:“具有微观动力学D的系统S的宏观状态P是弱突现的,当且仅当,P只能通过模拟从D与S的外部条件推导出来”。(ibid,1997,p.378)贝多称之为“非模拟不可推导”。模拟方法不是一种数学分析的演绎方法,而是迭代运作的实验综合方法。迭代模拟实质上是一种特殊的、出现之前的几步才预知到的有限的逻辑可推导性。目前,在复杂系统突现研究中,“基于个体的”或“由下至上”的模型就是对突现生成的模拟。霍兰的“受约束生成过程”模型(霍兰,第137页)可以说是一个模拟突现生成的普适性机制,它可以帮助我们把握模型中有组织的、永恒的未知和新奇。英国突现论者正是因为无法深入了解突现现象产生的各种微观过程,所以他们只能把突现现象当作一种不可分析的最终结果,只能以一种自然崇拜和自然的虔诚来对待和接受突现现象。而复杂性科学正在发展一些方法和模型,例如计算机模拟,模仿和揭示突现现象产生的有关因素和过程的复杂性。因此,尽管我们也承认复杂系统突现的不可预测性具有一种本体论的根源,在认识的过程中,我们也无法完全把握复杂的微观因果过程的全部细节,但基于个体的迭代模拟,可以使我们直接观察到宏观层次的突现性特征和产生过程。根据当代科学哲学家沙尔蒙的理解(Salmon,p.3),所谓“解释”,就是揭示相关论题的因果机制,而所谓“还原解释”,就是揭示该论题所指称的对象的微观机制。在这个意义上,复杂性科学通过揭示突现性的微观动力学而使突现性的某种还原解释成为可能,从而揭开了突现性的神秘性面纱,使我们能够科学地理解突现的新颖性与不可预测性特征。三、高层次的作用不可还原性可以说是突现性的一个强特征。因此,强突现论一般认为,一个系统或其性质被认为是突现的,当且仅当它不仅拥有低层次组分及其行为所不具有的性质及行为,而且其高层次的性质和行为不能通过还原得到解释,即不能通过它的低层次的组分及其相互关系的规律和条件的理解而得到完全的解释。因此,对突现性的解释就需要宏观层次的行为规律,宏观解释在认识论上不仅是必需的,而且具有一定的自主性。在本体论上,突现性的不可还原性主要是因为系统宏观层次具有一种“下向因果关系”(downwardcausation)。“所谓下向因果关系原理就是处于层级的低层次的所有过程受到高层次规律的约束,并遵照这些规律行事。”(Campbell,p.180)许多当代哲学家都将下向因果关系视为突现性的一个典型特征。如金在权认为:“下向因果关系在某种意义上说是突现论研究纲领的关键点所在”(Kim,1993,p.350),并强调,如果你相信突现性质的话,那么突现有它们独特的因果效应就是一个完全自然且合理的断言(ibid)。英国哲学家卡尔·波普尔也支持这种观点,并作了如下解释:“我们说的下向因果关系,就是指一种较高层次的结构对它的次级结构具有原因的作用。这就是理解下向因果关系的困难所在。”“我认为,下向因果关系有时候至少可以解释为作用于随机波动的基本粒子上的选择。……一种随机运动,当它适应较高一级结构时就被接受,不然就被排斥。”“选择压力就是这样通过选择对具体的生命机体产生一种下向作用,这种作用也许可以用由遗传联结的世世代代的漫长序列来加以放大。”(Popper,p.348)也就是说,高层次对低层次组分的选择力和约束力是下向因果力的主要形式。例如,生存竞争和自然淘汰是一种高层次规律,它对基因突变这个低层次的随机变化的选择作用就是一种下向因果作用。在认识论上,突现性表现为宏观层次理论解释的一定自主性,即使在原则上从系统的组成部分及其结合方式无法推出系统具有突现性质,用低层次规律不能完全解释和代替宏观层次规律。突现的建构(construct)是解释的基础和起点,而不是解释的最终结果,因此,突现解释在认识论上不仅是必需的而且是自主的,不可被还原解释所完全代替。在目前的复杂性研究中,有一些学者就是从解释的不可还原性视角来定义突现。如杨尼尔·巴杨认为:在复杂系统研究中,突现的概念是用于指似乎不能由系统已经存在的部分及其相互作用充分解释的新的模式、结构与性质的兴起。(Bar-Yam)霍兰在突现的研究中也“已经看到,在一种语境中很容易理解的突现现象,在另一种语境中可能会变得十分晦涩难懂。这里存在一个与描述的层次紧密相关的问题:一个层次(如物理学)中的规律可能完全约束另一个层次(如化学)的规律,但在