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概念的结构及其变化——笔记

已有 849 次阅读 2019-7-12 11:11 |个人分类:科学哲学|系统分类:人文社科| 科学哲学, 库恩

概念的结构及其变化

马耀基

 

1、背景

哲学家库恩在《科学革命的结构》一书中指出,科学革命前后两个理论发生了根本性的改变,即使用的是同一个概念,它们的意义是不同的。比如一颗种子生根发芽,长成一棵树,亚里士多德认为这是一种运动,而牛顿认为不是,牛顿的运动指的是空间位置的变化。而牛顿的质量概念和爱因斯坦的不同,按牛顿的看法,质量是不变的,但按爱因斯坦的理论,一物体的质量是可变的,且质量能转换成能量。

库恩进一步认为,革命前后的两个理论是不可通约的。什么是不可通约?库恩在书中没有说清楚。有的人认为不可通约是不可比较,如果这样的理解库恩的理论显然是错的,因为革命后的新理论明显好于旧理论。后来,库恩进一步解释,不可通约指的是不同理论之间的概念不可翻译。

汉妮、巴克尔、陈向合作于2006年出版了《科学革命的认知结构》一书,他们运用认知心理学的成果,从概念变化的角度考察了库恩的理论。

 

2概念的结构

    一、家族相似性和原型

家族相似性这说法是维特根斯坦提出的。属于同一概念的个体具有相似的特征,但很多概念没有定义特征,即没法根据一组条件来判断一个体属不属于这概念。比如水果这概念我们就无法找到这样的条件。

心理学家发现,不同的水果的典型性不同,比如苹果是比西红柿更典型的水果,因此他们提出了原型这个概念。原型就是概念中具有典型性的个体,比如苹果是水果的原型。

(我们可把家族相似性用到质量这个概念。牛顿力学中的质量,和爱因斯坦的质量概念虽然不同,但它们具有相似性,所以都叫质量。它们都是质量这个概念家族中的一员。)

    二、概念的属性、值及约束

每个概念具有很多属性,而每个属性又有不同的可能取值。比如鸟这个概念,包括鸟喙,脖子,颜色等属性,而鸟喙这种属性又包括圆的和尖的两个值,脖子有长和短两种取值。具体见下图。

图中的鸟喙和脚,脚和步态之间用箭头连起来了,它表示属性或其值之间有约束关系。表示喙和脚,脚和步态这些属性必然同时出现,不可能出现其中一个,而不出现其他的。不同属性的值之间也可能有约束,比如圆喙必然和有蹼的脚同时出现。

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    三、概念的等级结构

概念是分等级的。在下图中,鸟包括水鸟和陆鸟两种,水鸟和陆鸟是鸟的下一级概念,而水鸟的下一级概念又包括鸭、鹅和天鹅等。

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四、三条原则:互斥,穷尽,包含

同一对比集中的概念必须是互斥且穷尽的。上图中水鸟和陆鸟是同一对比集,鸭、鹅、天鹅是同一对比集。互斥性是指一只鸟不能既是水鸟又是陆鸟,穷尽是指一只鸟不能既不是水鸟又不是陆鸟。包含性是指,鹅属于水鸟,而水鸟属于鸟,则鹅属于鸟。

如果一个个体违反了上面三个原则,则概念要发生变化。

 

3概念的变化:鸟类分类学

Ray将鸟分成水鸟和陆鸟两种,水鸟的喙是圆的,而脚是有蹼的,陆鸟的喙是尖的,而脚是没有蹼的,是爪子。这概念系统了,属性的值是有约束的,喙是圆的则脚是有蹼的,喙是尖的则脚是没蹼的。

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Ray的分类系统

    18世纪末,鸟类学家在南美发现了一种叫褐雨燕(screamer)的鸟,它的喙是尖的,但脚却是有蹼的。它违反了上面的约束,既不是水鸟也不是陆鸟,从而违反了穷尽性原则。

Sundevall修改鸟的分类系统,取消了原来的约束,加入新的约束。新系统中包括水禽类(Natatores)、涉禽类(Grallatores)和鹑鸡类(Gallinae)三个分类。新的分类系统如下。

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Sundevall的分类系统

新旧系统之间的概念是无法互相翻译的,即水禽类、涉禽类、鹑鸡类这些概念无法用水鸟和陆鸟来翻译,因为水禽类的外延无法水鸟和陆鸟的外延来定义,涉禽类和鹑鸡类也是这样。

新旧系统之间有诸多的相似性,旧系统中的水鸟类包括了新系统的水禽类,陆鸟类包括了鹑鸡类。水禽类和水鸟类一样,也是具有圆喙和有蹼的脚,但它还根据羽毛和腿皮等进行细分,从而不是所有水禽类都是旧系统的水鸟。

Sundevall的分类系统并不是完美的,人们进一步研究发现褐雨燕(screamer)的解剖特征和水禽类相似,而和鹑鸡类相差较大。随着进化论的提出,人们认分以往用来分类的很多形态特征是随意的,鸟类的相似特征应根据共同起源来进行分析。于是,Gadow提出了新的分类系统。

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Gadow的分类系统

Gadow系统和Sundevall系统的差别,比Ray系统和Sundevall系统的差别更大。因为Gadow系统中已经不按鸟喙和脚的特征来分类了。而且概念的层级发生了变化,水禽类比鸟这概念低两个级别,不再和鹑鸡类同一级了。

 

4、其他例子

科学上发生分类变化的例子比比皆是。比如,鲸鱼原来属于鱼类,后来属于哺乳动物。原来人们认为宇宙中的行星只有七颗:括太阳、月亮、水星、金星、火星、木星、土星,后来重新分类,太阳是恒星,月亮是卫星,而地球成了行星。

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古代天文学对天体的分类

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现代天文学对天体的分类

    再举一个例子。在古希腊,人们根据运动变化的规律将所有物体分为两类,天上的和地上的物体。天上的物体是永恒不变的,永远做圆周运动。地上的物体是有生有灭的,运动多种多样。

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古希腊的分类系统

    后来牛顿发现天上和地下的物体遵循相同的运动规律,它们之间的分类消失了。如果还是按运动变化的规律来分类的话,则新的分类系统如下。

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牛顿后的分类系统

这系统根据是否遵守引力定律和牛顿运动定律进行分类。新系统中的引力这一属性是旧系统中没有的,它把物质分成普通物质、光和以太三类,这是和旧系统完全不同的。新系统发生了剧烈的变化,这是一场科学革命。

 

5、讨论:变化的程度和可翻译性

鸟类分类系统中,Sundevall系统的变化最小,它只是在原来的分类依据上,增加更多的依据,因此出现更多的分类。Gadow系统大一些,分类依据几乎全部都变了,且概念等级也发生了变化。但是Gadow系统的那些分类属性是旧系统中就有的属性。(因为在旧系统中这些属性不是分类的依据,所以在图中没有画出来。)关于物质的分类,概念变化就更大了,因为引力、牛顿运动定律这些属性是旧系统中没有的属性。

鸟类系统中,Sundevall系统水禽类、涉禽类、鹑鸡类这些概念虽然无法用Ray系统的水鸟和陆鸟等相对应的概念来翻译,但大致上还是能翻译的,因为新旧系统出现的属性一样,而外延也一样,即包含的所有个体相同,因此可通过属性和外延来刻画概念。(由于家族相似性,不可能精确定义,因为这里也无法精确翻译。)而在物质分类变化里,出现的属性都不同了,就更难用旧系统中的词汇来表示新系统了,如果不是不能的话

即使无法翻译,人们仍然能学会新系统。就如同我们学习一门外语,不是靠词典来学习的,而是在具体的情境中来学习。学习新的分类系统也一样,不是靠翻译来学习,而是在使用中学习。


科学花果山



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