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与师生谈科学之弊8:还原论教条 精选

已有 9840 次阅读 2013-7-26 14:24 |系统分类:教学心得

学:学生,教:教师,李:李晓榕。

李:再举一例。诺贝尔奖得主西蒙(HerbertSimon)是当代罕见的科学通才,是人工智能的开山大师之一,在认知科学、经济学、心理学、计算机学、管理学、政治学、社会学、科学哲学等学科都做出了卓越贡献。不久前我读他的文章《诠释不可言喻:人工智能论直觉、洞悉和灵感》(Explain the Ineffable: AI on the Topics of Intuition, Insight andInspiration)。他在文中把直觉还原为二个特性:(1)问题提出后,解的获取颇快,(the solution was reached rather rapidly after theproblem was posed)(2)求解者无法如实描述求解步骤,(the problem solver couldnot give a veridical account of the steps that were taken in order to reach it)从而认定他与人合作所得的EPAM程序带有直觉,因为它具有此二特性。其潜台词是:此二特性之和等同于直觉,有之即有直觉。虽然他思想深邃,对还原论有研究,他的还原病之严重,令人难以置信。说穿了,这好比把一个圆柱体投影得到圆形和矩形后,就认为:一个物体有圆形和矩形的投影,必是圆柱体。也好比分析了一朵牡丹花的成分后,把它等同于这些成分的组合。然而,这些成分在没有外界作用下会自然而然地组成这朵牡丹花吗?这与如下著名故事如出一辙:柏拉图把人定义为“无羽毛的二足动物”,他的学生把一只鸡的毛拔光后说:这是一个人。这是无视“还原有损失”这个事实而闹的笑话。

   世界万物是极其复杂的,科学求取其共性规律,用之解释世界万物。任一事物都既有同于他事物的共性,又有异于他事物的个性。真能完全解释万物者必能包容万物,包括万物各自的独特个性。这绝非针仅对共性的科学所能。用你们熟悉的行话来说,科学解释提供一种极有价值的压缩(即还原),还原论认定这种压缩是无损的,反还原论认为不然。两派对这种压缩是否有价值并无异议,对价值多大有争议,对是否有损则信念对立。

学:我还是不太清楚还原论到底是怎么回事。

李:我本来只想用简单自然的语言来谈这个问题。既然你问起,我不妨说得更详细一点。有各种还原论。奥本海姆和普特南的《科学的统一性假说》(Paul Oppenheim and Hilary Putnam, Unity of Science asa Working Hypothesis)是一篇经典,文中详细“分析”了还原,包括理论还原,特别是微观还原。理论还原是指把一个高层的理论还原为一个低层的理论,即前者的结果和说明全都由后者导出。微观还原还要求高层学科论域中的对象,作为整体,都能分解为低层学科论域中的相应部分。这些还原是介于层次之间的。比如,下面是一系列层次:社会群体→复杂生物体→细胞→分子→原子→基本粒子。对应的还原包括:社会科学还原为生物学,生物学还原为化学,化学还原为原子物理学。还有心理学还原为神经生理学,精神和思维还原为大脑生理过程。新近的还原论研究,不仅包括上述这些层间还原,还包括层内还原,先前的理论概念被后来的还原吸纳取代。此外,还有将复杂概念还原成简单概念,比如罗素将数学还原为逻辑的不成功尝试。数学的公理化思想,本质在于把一个理论归结于少数几条公理,与还原论大有相通之处。在上述各类还原中,至少是把高层语言还原成低层语言,也可能进一步把高层定律还原成低层定律,甚至还可能把整个高层还原成低层的某种建构。

   在还原论者看来,科学的统一性就在于科学理论在各层次上的可还原性;每一次局部还原的成功,都是科学的极大成功;科学成就大多是还原之例。比如,颜色还原为光的频率,开普勒天体运动定律还原为牛顿力学,气体定律还原为分子运动定律,光学还原为电磁学,热力学还原为统计力学,孟德尔传统基因学还原为分子生物学。然而,深究起来,这些还原未必都是货真价实的“还原”。上述还原论称为“导出还原论”(derivational reductionism),即高层的东西可由低层导出。新近发展的“取消还原论”(eliminative reductionism)认为,高层的理论或学科不是被还原为低层而成立,而是被低层所取代进而淘汰。关于语言还原,不妨看看逻辑实证主义的纲领性宣言《维也纳学派的科学观》(The Scientific Conception of the World: The ViennaCircle)。关于还原论的经典形式,特别是理论还原,可以看内格尔的代表作《科学的结构》。(Ernest Negel, The Structure of Science)其结果被圈内人称之为内格尔还原。

学:这么说来,还原论好像挺不错的嘛。

李:还原论的精髓是:世界的本原和科学都是简单统一的,每一事物必可归结于归因于更简单基本的事物。这在表面上似乎无可厚非。还原论的最大问题是在方法论上的排他性:基于上述信念,它必然认定分析还原是获得真理的唯一正确方法,复杂事物不外乎简单基本事物的组合。这儿的“不外乎”可以指“构成”:被还原者由还原者构成;也可以指“同一”:被还原者和还原者在本质上是等同的。一个彻底的还原论者是不会认为“整体大于其部分之和”的。像内格尔、奥本海姆和普特南一样,他们认为整体和部分的概念是混乱不清的。简言之,还原论可总结如下:世界本体的简单统一性(本体论),科学解释的节俭经济性(认识论),科研方法的分析分解性(方法论)。

   注意,哥德尔第二不完备性定理说,一个自洽系统的自洽性无法在系统内证明,这在一定程度上表明还原之路并非总走得通,——至少某些对整体的确切认识(比如自洽性)不能还原成对局部的确切认识。分析还原虽然极有价值,但凭什么坚信,高层的全部内容,而不仅是部分内容,都能够被还原为低层的东西?这正像凭什么坚信,任何一个特定的事物必定只有与同类事物相同的普遍共性,而没有区别于它事物的独特个性?举例来说,社会是由个体组成的。凭什么坚信,社会现象的定律必定可以由那些不依赖于社会的个体性质推导出来?注意,这些个体性质不能依赖于社会,否则个体与社会构成了一个闭环,还原并未完成。前面说过,线式因果思维与分析还原是“心心相印”,要求“广义叠加原理”成立,擅长于对付相对简单的问题。非线性复杂性科学的研究,使这一关系日渐清晰。有人甚至称近四个世纪以还原论为核心的科学为“简单性科学”,它认定复杂对象都能被还原为简单的东西。他们认为我们正处于一个科学转型期,新型科学——“复杂性科学”着重从整体上研究复杂对象。比如钱学森说,“凡是现在不能用还原论方法处理的,或不宜用还原论方法处理的问题,而要用或宜用新的科学方法处理的问题,都是复杂性问题。”有些非彻底的还原论者退守如下观点:必须坚持还原的原则可能性,但可以放弃其现实可行性。近些年来,还有进一步将还原论弱化的趋势,比如更具包容性的“新潮还原论”(new wave reductionism)、“随附论”(supervenience),更为温和的解释还原论,以及认为被还原者与还原者之间的关系是一个所谓“3R(reduction, reception, replacement)连续体”,——前者被后者完全还原、吸纳修正(部分还原)或者完全取代(不还原)。总之,还原论在科学哲学界极为强势之后,现在大有争议,在与反还原论之争中已处于下风,但在科学界仍占统治地位。

学:分析方法和还原论有区别吗,如果有,到底在哪儿?

李:分析是一种方法和工具,它把整体分解成部分,一般没有预设的目标指向,而还原论是一种信念、原则和纲领,带有强烈的目标指向,——将复杂归因于简单。打个比方,科学是用分析这种兵法的“常胜将军”,还原论是认定这种兵法普遍适用且战无不胜的这种信念。分析和还原如影随形,科学的分析还原传统与哲学上的还原论只有一步之遥,还原论的兴起正是由于人们想当然地跨过了它,而它实际上是一个虽窄却深、不该跨越的鸿沟。

教:不管怎么说,我觉得,分析还原是很重要的科学方法,不能抹杀其价值。

李:让我澄清一下。就科学方法而言,分析还原确实是最重要的方法之一。我不反对这种方法,对于圈环不起重要作用因而相对简单的问题,它特别有效,所以在谈研究策略时,我称之为“科学之血”,并做了专题讨论。还原论视其为唯一正确的万能方法。还原论是把双刃剑,我想提醒大家注意它的局限性。按照我早先在谈选题时提出的“突破-泛滥”常见模式,随着分析还原方法在科学上的巨大成功,科学工作者对它的信心逐渐转变为信念,时至今日还原论的信念早已潜移默化地深深植根于人们、特别是科学工作者的内心,以致于使人走火入魔。如前所述,复杂问题难免内含重要的圈环、反馈,这是分析还原难以胜任的。在问题日益复杂的今天,我们要特别警惕还原论教条的误导。就认识论而言,我极为重视“科学解释的节俭性”,称之为“科学之魄”,曾立专题讨论这种“简易性”。然而,我并不认为所追求的节俭性最终必可达到,也不认为世界的本体及其规律必定是简单统一的。(我不想在此讨论这个争论了数千年的哲学问题。)不过,科学为了认识世界的共性规律,只能追求节俭性。简言之,我拒绝还原论的信念、特别是其本体论(即世界本体的简单统一性),认为其认识论(即科学解释的节俭性)和方法论(即分析分解方法)相当可取但有严重的局限性,不该盲目地乱用。


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7:以特制胜                                                    8:综括

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7:增加深度的窍门6                                             8:如何培养直觉和想象力?

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15:如何听讲                                                   16:最佳捷径


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1:论文写作五要点                                              2:论文的结构、条理和语言

3:标题、摘要、引言、结论                                      4:作学术报告四建议

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7:其他学术不当行为                                            8:总结



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