论复杂性科学哲学的整体论与还原论

论复杂性科学哲学的整体论与还原论

自现代科学以来，“机械论宇宙观取代了具有神秘的亚历斯多德宇宙观。”。还原论的有效性使之成为占支配地位的一种研究理念和方法,这种机械论宇宙观以及还原方法论通过科学家及其它途径深深地植入了我们的文化之中。但是,在处理复杂系统时,“还原论的不足之处正日益明显”。当代复杂性科学及其哲学已表现出一种强烈的“超越还原论”的理论诉求(“Science”1999年的复杂系统专刊的导言正是以此为题)。卡普拉在一篇《物理学在范式的新近变化中的作用》中谈到了五个方面的范式转移。其中,第一个就是从部分到整体的转移。“在旧范式中,任何一个复杂系统,关于整体的动力学都能被理解为是诸部分的性质,即从部分的属性中可以了解整体的动力学。部分本身不能作更进一步的分析,除非再把它们分成更小的部分。实质上,物理学就是以这种方式在进步着,它的每一步都存在着一个不能做任何进一步分析的基本构成的层次。在新范式中,部分和整体的这种关系被倒转了。部分的性质只有通过关于整体的动力学才能得以理解。从部分到整体的转移乃是20世纪20年代以来量子物理学概念革命的一个基本方面”。“随着相对论、量子力学和复杂性科学的兴起和发展,整体论成了这些新学科发展的哲学基础,同时也使得整体论哲学自身得到了源头活水,从而取得了重大的进展。只有对整体论有一个正确的理解,才能使它对科学的进步起促进作用。”当代整体论的研究正以突现论的形式得以复兴和发展,哲学家们开始利用复杂性科学的新成果,从不同的层面和维度重新提出和反思整体论的核心概念及其相关问题。美国著名哲学家金在权(JaegwonKim)指出,“从1990年代左右开始,突现的观念从几十年来主流分析哲学家对其所持的忽视与鄙视中产生了一种强势的回归,暗示着突现的兴盛(Boom)将会沿着一种上升的轨道发展”。复杂性科学哲学对突现机制的揭示,对突现整体与依随关系的反思,对整体的下向因果关系的探讨不仅丰富和发展了系统整体论,使复杂系统突现论正在成为当代整体论的一个新范式,而且成为科学哲学、心灵哲学、认知科学哲学等领域研究的前沿和热点。1复杂性的研究系统科学自诞生之日起,就视探索整体性和复杂性研究为己任。贝塔朗菲指出:“我们被迫在一切知识领域中运用‘整体’或‘系统’概念来处理复杂性问题。这就意味着科学思维基本方向的转变。”著名复杂性科学哲学家和管理学家司马贺(HerbertASimon,也有译为西蒙)指出:“20世纪中,人们对复杂性和复杂系统表现出了一波又一波的强烈兴趣。第一世界大战后,早期的一次兴趣波导致了‘整体论’这个词的诞生,导致了对‘格式塔’和‘创造性进化’的热衷。第二次世界大战后的第二轮兴趣波中,热门的词语是‘信息’、‘反馈’、‘控制论’和‘一般系统’。在目前这一波中,经常与复杂性联系的词语是‘混沌’、‘自适应系统’、‘遗传算法’和‘元胞自动机’”。“施用于一般复杂系统时,整体论提出,系统的新性质与子系统之间的关系在系统组元那里是不存在的;因此,要求‘突现’,一个‘创造性的原理’。”然而,迄今为止的系统科学理论虽然都各自从不同的方面描述了系统整体性的特征,并且都不同程度的涉及到系统的生成和演化问题。但是,各理论之间由于缺乏描述系统整体生成和演化的统一动力学理论,特别是一种复杂系统动力学理论,因而未能协调和统一起来。经过20世纪后半叶系统科学的发展,特别是最近十多年来复杂性科学的研究,学者们认识到,整体性和复杂性的生成是一个突现的问题。以研究复杂性著称的美国圣菲研究所明确提出:“复杂性,实质上就是一门关于突现的科学。我们面临的挑战,……就是如何发现突现的基本规律。”他们甚至将突现作为圣菲的一个主题和理念。也就是说,只有探索突现的动力学(Dynamics),即分析突现性形成的动态过程和机理,我们才能更好地了解复杂性的基本特征,从而更准确地解释整体性的产生。因此,复杂性科学对突现问题研究的一大特点就是转换研究进路。正如布鲁塞尔自由大学的学者海里津(FHeylighen)指出:“迄今为止,对于什么是突现性质的描述或什么是突现存在的条件,都没有满意的理论对此加以解释”。我们需要“从传统的静态的观点,转换到动态的进化的观点来看待它,将‘一种突现性质是如何表现的’(Howcanapropertybeemergent?)”问题转换为“一种突现性质是如何产生的(Howcanapropertybecomesemergent?)问题”。许多系统科学家和复杂性科学家都认识到并强调了这一点。如西蒙指出“对复杂性的兴趣主要关注产生和维持复杂性的机制,关注描述分析复杂性的分析工具。”“复杂性理论能够进一步对隐藏于突现现象中的有关因素进行发掘研究。这就是说,复杂性理论正在发展一些必要的工具、方法和建构体来促使突现的过程更清晰、更容易让人理解”。目前,关于突现的机理,按照复杂系统的不同类型,可以概括为三种。第一种突现的机理主要是关于自组织系统的突现,可称之为复杂系统的自组织与模式突现。认为,突现是由组成元素经局域的相互作用进而导致一个全局模式(Pattern),即空间、时间或功能的构型(Configuration)的自发创生过程。全局模式或整体序是突现的结果,自组织是复杂系统突现的一个重要机理,突现性则是自组织系统的一个显著性质。自组织系统内组分之间局域的非线性作用通过反馈环、分布式控制、协同作用、涨落分叉等机制向全局扩展,在混沌边缘形成一种整体模式,即一种宏观整体序。从局域作用到模式突现的自组织机制揭示了复杂系统突现的显著的不可预测性。在现代的复杂性理论中,系统科学家们在说明系统整体的或宏观的时空结构时常常使用“模式”(Pattern)和构型(Configuration)。普利高津和哈肯等权威学者从不同角度对自组织都进行过深入地卓有成效的研究。第二种突现机理主要是关于CAS,可称之为复杂系统的适应性与进化突现。我们知道,尽管自组织可以使一个系统自主地发展,然而,复杂系统是开放系统,即与其环境相互作用的系统,系统必须能够适应环境中的变化,它们的内部结构必定以某种方式受到外部条件的影响。因此,对变化着的环境的持续的适应性,是复杂适应系统的显著特征。从广义进化的观点,即从适应性与选择的原理来考察复杂适应系统突现的机理,提出适应性造就复杂性的动力学模型,是对霍兰提出的受约束生成过程模式的完善和发展。第三种突现机理主要是关于多层级控制系统,可称之为复杂系统的多层控制与层级突现。复杂适应系统中,复杂适应行动者通过内部建立模型以适应环境及其变迁时,为了使内部模型更能与真实环境相适合(Fitness),就不可避免要发展出一个分离的子系统(例如神经系统或大脑)。这时系统成为一种多层级并具有中央控制的系统。关于这类系统的突现机制,美籍苏俄学者图琴(VFTurchin)和美国学者鲍威斯(WTPowers)用创立的元系统跃迁和多层级控制理论作了较好的研究。这三类复杂系统的突现机理,揭示了具有自组织与适应性的行动主体如何产生整体性和复杂性,特别是揭示了突现出来的整体模式与行动主体处于不同的层级,具有不同的性质、结构、功能和规律。突现机理的揭示克服了英国突现论的神秘主义,发展了一般系统论对整体性的认识,使当代哲学家可以更深入和细致地探讨突现产生的整体性及其相关的问题。2共时决定的概念突现性是复杂系统表现出来的一种整体性现象和性质,主要表现为系统所具有的一种全局性的新模式或行为。整体性是所有突现概念所具有的最基本的特征和含义。哲学家邦格曾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:“设x为一具有A组成CA(x)的系统,P为x的属性,则有(1)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。(2)不然的话,即如果x的任一A都不具有P,则P是A的突现(或相对层次A的突现)”。2003年,邦格使用“全局性”这个概念重新进行了定义:“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)”。他把这种全局性整体所具有的,并不分配或分布给它的组成部分所具有的性质称为非分布性质(Non-distributiveProperty)。系统整体性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。依随性认为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,可见,依随性可谓一种弱的共时决定性的形式。近年来,许多哲学家对依随性与突现性进行了深入的探讨。麦克劳林曾经对依随突现给出了一个代表性的定义:“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”。麦克劳林关于基本定律的理解与英国突现主义者布劳德(BroadCD)关于跨层阶定律的观点是一致的,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。一些著名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,美国学者金在权(KimJ)提出了一种“强依随”的概念,认为:“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。”。金在权用强依随的概念来论证精神性质对物理性质的完全依赖,提出功能主义的还原论,在学界有很大的影响。另一个著名学者、澳大利亚的查尔默斯提出依随性是两个性质集的一种关系的观点。他认为,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。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。查尔默斯认为物质主义成立的条件就是这种全局逻辑依随。对依随性和突现性关系的热烈讨论,更加清晰地揭示了突现性是层次之间或整体与部分之间的一种律则的依随关系,说明了突现性质对于依随基或基本性质的依赖性和被决定性。然而,依随突现的观点具有某种程度的中立性,它既没有否定、也没有论证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虽是必要的,但却不是充分的。3突现论视野下向因果关系的概念及其适用在某种意义上,英国突现主义是抛弃了活力论的活力物质,但又保留了不可还原的生命品质和过程,是在机械论与活力论,还原论与反还原论之间的一条中间道路。当代的一些突现理论则继承了英国突现主义的这个传统,将整体的不可还原性视为突现概念和理论的一个核心特征。对于这些突现论来说,系统的一个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,而且高层次的性质和行为不能通过还原得到解释,包括在本体论和认识论上的不可还原。不可还原性的理念是所有强突现论的核心。在本体论上,突现性是宏观层次所拥有的一种不可还原的、根本的性质。系统整体性可以有两种类型。一种如心理学上的格式塔变换,不管是从微观上还是从宏观上,这种行为上不可分析的系统整体属性,(必然)就是不可还原的。这种性质常被称为第二性质,这种现象被称为副现象。副现象论是这样一种假设,即我们既承认物质世界“在原因上是封闭的”,同时又承认物理事件可以产生心理的结果,心理事件是存在的,它们是某些物理原因的结果。但是,任何心理事件都不可能具有物理的结果,也不可能干扰物质世界中的因果顺序,心理事件是物理现象的“副现象”、分支或“副作用”,因为它们本身不能产生任何类型的结果。副现象论者由此认为,心理现象(如意识到的经验)是复杂的物理系统的副产品或副作用,不能对产生它们的系统发挥任何的因果作用,即有意识的经验是不能作为原因而起作用的。有学者把这种副现象看成是一种不可分析的属性,是不可还原的。另一方面,即使是可分析的系统整体属性也可以是不可还原的,因而是突现的。即当系统组成部分的行为的陈述不能从处于其他(更简单的)的聚集体的行为的陈述中推出。如果某一系统组成部分的行为在这个意义上是不可还原的,那么所有律则上依赖于系统组成部分行为的属性(如繁殖)都将是不可还原的。本体不可还原性的观点,可以通过系统宏观层次具有了一种“下向因果关系”(DownwardCausation)而得到辩护。因此,具有下向因果关系被许多当代哲学家视为突现性的一个典型特征。如,史蒂芬指出:“如果一个系统的整体性质因为该性质所依随的组成部分的行为是不可还原的而不可还原,那么我们似乎有了一个‘下向因果关系’的例证。因为,如果组分行为无法还原到它们的组成形式及它们在更简单的系统中或单独时的行为,那么似乎就存在某种系统本身(或系统结构)所施加于其组成部分行为的下向因果效应。固然,如果存在这类下向因果关系,并不等于说违反了某些被广泛接受的假设,如物理因果封闭原则。在物理领域,除了已知的基本的相互作用外,我们必须接受另一种因果效应。”当代美国著名哲学家金在权指出,在某种意义上,突现论研究纲领的关键点是下向因果关系。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。最早精确而不带隐喻地说明下向因果关系概念的是心理学家唐纳德·坎贝尔(DonaldCambell)。在讨论他所提出的下向因果关系之前,我们先简要提及还原论者和当代突现论者都承认的上向因果关系。坎贝尔概括了上向因果关系原理,提出了两条原则:(1)处于高层次的所有过程都受到包含亚原子物理学的低层次规律的制约(Restrained),并遵循这些规律行事。(2)高层次的目的性突现要求它们履行特定的低层次的机制与过程。如果没有低层次的说明,解释是不完备的。这两条上向因果关系的原则,一般是没有疑问的。对称于上向因果关系,坎贝尔提出:“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。”他进一步明确这种约束作用是一种因果关系,他认为:“下向原因是一种自然选择和控制的间接变体(Back-handedVariety),它是由进行选择的系统造成的原因,这些系统编织着直接物理原因的产物”。因此,可以认为,正是下向因果作用激活了或抑制了低层次的某些物理力,从而影响其组成部分的行为活动与功能。坎贝尔以白蚁和蚂蚁兵蚁中的颚骨结构为例来说明下向因果作用,认为自然选择是造成这种颚部最优效率的一个原因,而这就是一种下向因果作用及其对微观组成部分特征的一种说明。卡尔·波普进一步扩展了这种解释:“我们说的下向因果关系,就是指一种较高层级的结构对它的次级结构起着原因的作用。理解下向因果关系的困难就在于此”。“我的意见是:下向因果关系有时候至少可以解释为作用于随机起伏的基本粒子上的选择。基本粒子运动的随机性(通常称为分子混沌状态)为较高一级结构的干扰提供机会。一种随机运动,当它顺应较高一级结构时就被接受下来,不然的话就遭排斥。”“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。”可以说,高层次对低层次组分的选择力和控制力是下向因果力的主要形式。基因突变是低层次上DNA结构的随机变化,但在进化过程中,哪个基因被选择而保留下来则是由生存竞争和自然选择这个高层次规律所决定的,这就是一种下向的因果作用。神经生物学家罗杰·斯佩里(RogerSperry)对大脑事件中的下向因果作用也作了说明:“意识的主观性质可以诠释为调节大脑事件的过程中具有因果力(CausalPotency);这就是说,精神力或性质在大脑生物学中施加一种调节控制的影响(RegulativeControl