|
關(guān)于自然的層次理解： 導(dǎo)圖2016.001成立嗎？也就是我們可以將自然、一個(gè)整體的復(fù)雜性體系理解為分層的嗎？ 我們引述一些科學(xué)家的看法來(lái)談這個(gè)問題。 司馬賀[美]【1】： 司馬賀在“復(fù)雜性的構(gòu)造：層級(jí)系統(tǒng)”中這樣表述他的中心思想： 復(fù)雜性經(jīng)常采取層級(jí)結(jié)構(gòu)的形式，層級(jí)系統(tǒng)有一些與系統(tǒng)具體內(nèi)容無(wú)關(guān)的共同性質(zhì)。 層級(jí)系統(tǒng)釋義： 層級(jí)系統(tǒng)或?qū)哟谓Y(jié)構(gòu)，指的是由相互聯(lián)系的子系統(tǒng)組成的系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上又是層級(jí)式的 直到外面達(dá)到某個(gè)基本子系統(tǒng)的最低層次。 我們通過對(duì)近可分解系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性質(zhì)的討論已經(jīng)看到，將系統(tǒng)表現(xiàn)為層次結(jié)構(gòu)所損失的信息比較少 。屬于系統(tǒng)不同部分的子部分僅以集總的方式相互作用--它們相互作用的細(xì)節(jié)可以忽略。 許多復(fù)雜系統(tǒng)都具有近可分解的層級(jí)結(jié)構(gòu)這一事實(shí)，是使我們能理解、描述、甚至“看見”這種系 統(tǒng)及其部分的重大促進(jìn)因素?；蛟S應(yīng)當(dāng)將這一命題反過來(lái)。如果世界上存在這樣一些重要系統(tǒng)，它們是 復(fù)雜的但不是分層的，那么也許在相當(dāng)大的程度上，我們就無(wú)法觀察和理解它們了。對(duì)這些復(fù)雜系統(tǒng)的 行為的分析將超出我們的記憶能力和計(jì)算能力。 我們之所以能理解世界，是因?yàn)槭澜缡菍哟谓Y(jié)構(gòu)的；或，世界之所以顯現(xiàn)出是層次結(jié)構(gòu)的，是因?yàn)?/strong> 它的非層次結(jié)構(gòu)的那些方面是我們既理解不了又觀察不到的。 如果一個(gè)復(fù)雜結(jié)構(gòu)完全沒有冗余，也就是說(shuō)，該結(jié)構(gòu)的任何方面都不能用任何其他方面來(lái)表示，那 么，它就是自身的最簡(jiǎn)描述。我們可以表現(xiàn)它，但無(wú)法用更簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)描述它。 科學(xué)的任務(wù)是利用世界的冗余性來(lái)簡(jiǎn)單地描寫世界。 對(duì)結(jié)構(gòu)的兩種理解方式是我們的經(jīng)驗(yàn)的經(jīng)緯。圖畫、藍(lán)圖、大多數(shù)圖表和化學(xué)結(jié)構(gòu)式是狀態(tài)描述。 處方、微分方程和化學(xué)反應(yīng)方程式是過程描述。前者表征了感受到的世界，它們提供了辨認(rèn)物體的標(biāo)準(zhǔn) 。后者表征了受到作用的世界，它們提供了將具備我們所想望的性質(zhì)的物體生產(chǎn)出來(lái)的手段。 感受到的世界與受到作用的世界這二者的區(qū)別確定了適應(yīng)性生物的基本生存條件。生物必須逐漸搞 清楚被感知世界的目標(biāo)與過程世界的行動(dòng)之間的相互關(guān)系。當(dāng)這些相互關(guān)系被意識(shí)到并用語(yǔ)言表述出來(lái) 時(shí)，它們就相當(dāng)于我們通常所說(shuō)的手段—目的分析。給定一想望的狀態(tài)和現(xiàn)存狀態(tài)，適應(yīng)性生物的任務(wù) 就是找到這兩個(gè)狀態(tài)的差別，然后找到消除該差別的相關(guān)過程。 于是，要解決問題，就要使對(duì)同一復(fù)雜現(xiàn)實(shí)情形的狀態(tài)描述與過程描述不斷相互轉(zhuǎn)化。柏拉圖在 《美諾篇》中論證說(shuō)，所有的學(xué)習(xí)都是回憶。他認(rèn)為，除非我們已經(jīng)知道問題的答案，不然我們就不能 發(fā)現(xiàn)或認(rèn)出這個(gè)答案，他不能做出別種解釋。這一悖論的產(chǎn)生緣由就是我們與世界的二元關(guān)系，該悖論 的解決也要靠這種關(guān)系。我們給出解法的狀態(tài)描述，這就是提出了問題。這一任務(wù)就是要找到一個(gè)能從 初始狀態(tài)產(chǎn)生出目標(biāo)狀態(tài)的過程序列。從過程描述向狀態(tài)描述的轉(zhuǎn)化使我們能知道，什么時(shí)候已經(jīng)達(dá)到 了目的。對(duì)我們來(lái)說(shuō)，解法真正是新的—我們并不需要柏拉圖的回憶理論來(lái)解釋我們是怎么認(rèn)出解法的。 現(xiàn)在已有愈來(lái)愈多的證據(jù)表明，稱為“人類的解決問題過程”的活動(dòng)基本上是一種手段—目的分析， 它的目的是：發(fā)現(xiàn)對(duì)通向想望目標(biāo)的路徑的過程描述。一般范式是：給定一設(shè)計(jì)圖，找出相應(yīng)的“藥方” 或?qū)崿F(xiàn)方法。很多科學(xué)活動(dòng)是這一范式的應(yīng)用：給定某些自然現(xiàn)象的描述，求出能描述產(chǎn)生這些現(xiàn)象的 過程的微分方程。 復(fù)雜系統(tǒng)的描述可取許多形式。尤其是，我們可以對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)描述（設(shè)計(jì)圖或藥方），也 可以進(jìn)行過程描述（實(shí)現(xiàn)方法）。 系統(tǒng)有多復(fù)雜或多簡(jiǎn)單，關(guān)鍵取決于我們描述它的方式。世界中的多數(shù)復(fù)雜結(jié)構(gòu)有大量的沉余成分 ，我們可以利用這一沉余性來(lái)簡(jiǎn)化其描述。但是，要想利用它，要想實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化，我們必須找到正確的表 現(xiàn)方式。 P200 約翰·H·霍蘭[美]【2】 復(fù)雜適應(yīng)性系統(tǒng)（CAS）領(lǐng)域的先驅(qū)者之一：霍蘭，在尋找支配CAS行為的一般原理中有獨(dú)特的洞見。 我們將CAS看成是由規(guī)則描述的、相互作用的主體組成的系統(tǒng)。這些主體隨著經(jīng)驗(yàn)的積累，靠不斷 變換其規(guī)則來(lái)適應(yīng)。在CAS中，任何特定的適應(yīng)性主體所處環(huán)境的主要部分，都由其他適應(yīng)性主體構(gòu)成 ，所以，任何主體在適應(yīng)上所做的努力就是要去適應(yīng)別的適應(yīng)性主體。 霍蘭將CAS組成劃分為7個(gè)基本點(diǎn)，4個(gè)是特性、3個(gè)是機(jī)制：聚集（特性）、標(biāo)識(shí)（機(jī)制）、 非線性（特性）、流（特性）、多樣性（特性）、內(nèi)部模型（機(jī)制）、積木（機(jī)制）。 在積木（機(jī)制）這個(gè)地方，霍蘭展現(xiàn)了他的一些認(rèn)識(shí)： 我們來(lái)看看人類最平凡的一個(gè)能力，即把一個(gè)復(fù)雜事物分成若干部分的能力，......，當(dāng)我們做這件 事時(shí)，組成部分絕不是任意的。它們可以一用再用，構(gòu)筑和完成大量各種不同的組合，就像孩子們搭積 木一樣。事實(shí)上，這是非常明顯的，通過自然選擇和學(xué)習(xí)，尋找那些已被檢驗(yàn)過能夠再使用的元素，人 們就能夠把復(fù)雜事物進(jìn)行分解。 廣義地說(shuō)，如果建造模型可以包攬大多數(shù)科學(xué)活動(dòng)，那么，尋找積木就成為完善那項(xiàng)活動(dòng)的一門技 術(shù)。在物質(zhì)結(jié)構(gòu)的最底層，我們有蓋爾曼的夸克?？淇说慕M合產(chǎn)生核子，即下一層的積木。迭代這個(gè)過 程，上一層的積木通過特殊的組合，派生出下一層的積木。結(jié)果就是夸克/核子/原子/分子/細(xì)胞器/細(xì)胞/......，這個(gè)序列就是物理學(xué)研究的基礎(chǔ)。 將我們的注意力局限于物理學(xué)積木是錯(cuò)誤的。無(wú)論在哪里，積木都是人們認(rèn)識(shí)復(fù)雜世界規(guī)律的工具。 使用積木生成內(nèi)部模型，是復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)的一個(gè)普遍特征。 P37 菲利普·納爾遜[美]【3】： 為什么物理學(xué)能有效描述物質(zhì)世界： 對(duì)于一個(gè)由大量的全同成分組成、并且在各成分之間存在局域相互作用的系統(tǒng)，當(dāng)我們?cè)诒绕浣M分 大得多的尺度上研究它時(shí)，問題通常能得到極大簡(jiǎn)化：只需要幾個(gè)有效自由度既可描述該系統(tǒng)的行為， 而且只涉及幾個(gè)唯象參數(shù)。 例如：工程師在設(shè)計(jì)橋梁時(shí)就不需要解釋鋼材的具體原子結(jié)構(gòu)（盡管鋼材的確是由原子構(gòu)成的）。 相反，他們把鋼材作為連續(xù)體處理，這種連續(xù)體具有一定的抗變形能力，這種能力由兩個(gè)數(shù)字表征（稱 為體積模量和剪切模量）。 正是因?yàn)闃蛄罕辱F原子大得多，才使得連續(xù)介質(zhì)彈性理論獲得成功。 上述的另外一個(gè)表述方式是：大自然按空間尺度劃分為不同的結(jié)構(gòu)層次，而每個(gè)層次與更低層次的 幾乎所有細(xì)節(jié)都是無(wú)關(guān)的，毫不夸張的說(shuō)，正是這一原則解釋了物理學(xué)事業(yè)究竟何以可能。從物理學(xué)史 來(lái)看，有關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的思想先是從分子發(fā)展到原子，接著是質(zhì)子、中子、電子，進(jìn)一步到組成質(zhì)子和中 子的夸克，也許將走到更深的物質(zhì)結(jié)構(gòu)層次。如果在取得任何進(jìn)展之前都需要所有深層次的結(jié)構(gòu)，那么 這個(gè)事業(yè)根本不可能起步！相反，雖然已知物質(zhì)是由原子構(gòu)成的，但如果必須將橋梁看作是原子的集合 的話，我們將根本無(wú)法理解它們的結(jié)構(gòu)。每一個(gè)新的空間尺度上都會(huì)出現(xiàn)簡(jiǎn)單的規(guī)律。 很明顯，品茗中的香氣、口感是嗅蕾、味蕾神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的生物神經(jīng)元或神經(jīng)團(tuán)的電位發(fā)放特性，而生 津回甘這個(gè)生理現(xiàn)象的驅(qū)動(dòng)著：體溫不同于靜息的上升，是基于細(xì)胞熵減的做功放熱過程，完全的不在 一個(gè)層次上。 香氣、口感這種品茗的愉悅性，與生津回甘這種品茗的愉悅性，是兩個(gè)不同層次的品茗愉悅性。 這種不同層次上的研究，構(gòu)成了不同科學(xué)共同體所遵循的范式，有自己獨(dú)特的描述語(yǔ)言，她們具有 不可通約的性質(zhì)。 這里我們介紹一下托馬斯·庫(kù)恩[美]的科學(xué)哲學(xué)內(nèi)容（引用２０１２年度文章已經(jīng)成型的內(nèi)容）： 關(guān)于托馬斯·庫(kù)恩的科學(xué)哲學(xué)及他的《科學(xué)革命的結(jié)構(gòu)》 范式&不可通約性概念： 不可通約概念來(lái)自數(shù)學(xué)用法中指“沒有公約數(shù)”，庫(kù)恩的不可通約概念是指對(duì)于處在同一條歷史線 索上的理論來(lái)說(shuō)，這一術(shù)語(yǔ)意味著沒有一種共同的語(yǔ)言可以完全翻譯這兩個(gè)理論，雖然庫(kù)恩指前后相繼 的舊與新理論而言，但對(duì)平行的理論推廣來(lái)說(shuō)，一個(gè)理論的某些陳述不能用任何適合表達(dá)另一個(gè)理論的 語(yǔ)言來(lái)表述，反之亦然， 也是成立的。 庫(kù)恩是這樣描述的： 同一個(gè)言語(yǔ)共同體的成員也是共同文化的成員，因此呈現(xiàn)在他們每個(gè)人面前的應(yīng)該是同一范圍的對(duì) 象和境況。如果他們要互相指稱，那么他們每個(gè)人都必須把每一單個(gè)的術(shù)語(yǔ)與一套規(guī)則聯(lián)系起來(lái)，這套 規(guī)則盡管無(wú)須區(qū)分其他僅憑想象的對(duì)象，但卻要足以區(qū)分其指稱對(duì)象與該共同體世界實(shí)際呈現(xiàn)的其他種 對(duì)象或境況。因此，正確識(shí)別一組成員通常也需要了解參照組的知識(shí)。沒有一個(gè)指稱術(shù)語(yǔ)和表述是在孤 立于世界或彼此孤立的情況下習(xí)得的。 庫(kù)恩稱： 科學(xué)研究中的范式共同具有兩個(gè)基本的特征：它們的成就空前地吸引一些堅(jiān)定的擁護(hù)者，使他們脫 離科學(xué)活動(dòng)的其他競(jìng)爭(zhēng)模式。同時(shí)，這些成就又足以無(wú)限制地為重新組成的一批實(shí)踐者留下有待解決的 種種問題?！?】思想可能需要在科學(xué)共同體的社會(huì)學(xué)中，才能被確立起來(lái)?！?】“范式”在一段時(shí)間 里為實(shí)踐共同體提供典型的問題和解答。【6】不同學(xué)派之間的差別，不在于方法的這個(gè)或那個(gè)的失效， 差別在于我們將稱之為看待世界和在其中實(shí)踐科學(xué)的不可通約方式?！?】范式通過革命向另一種范式的 過渡，便是成熟科學(xué)通常的發(fā)展模式?！?】學(xué)派都從它與某種特定的形而上學(xué)的關(guān)系中吸取力量，每一 個(gè)學(xué)派都強(qiáng)調(diào)作為范式觀察結(jié)果的現(xiàn)象，而這些現(xiàn)象正是該派理論最能解釋的。其他的觀察通過特設(shè)性的 精心說(shuō)明來(lái)對(duì)付，或者把它們作為突出問題留待做進(jìn)一步的研究?！?】理論要作為一種范式被接受，它 必須優(yōu)于它的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，但它不需要，而且事實(shí)上也決不可能解釋它所面臨的所有事實(shí)?！?0】 參考文獻(xiàn)： 【1】《人工科學(xué)》【美】司馬賀著 【2】《隱秩序--適應(yīng)性造就復(fù)雜性》 【美】約翰·H·霍蘭著 周曉牧 韓暉譯 上?？萍冀逃霭嫔?2011.08 【3】《生物物理學(xué)--能量、信息、生命》 【美】菲利普·納爾遜著 黎明 戴陸如譯上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 2006.12 【4】《科學(xué)革命的結(jié)構(gòu)》【美】托馬斯·庫(kù)恩著金吾倫胡新和譯 【5】《科學(xué)革命的結(jié)構(gòu)》【美】托馬斯·庫(kù)恩著 金吾倫 胡新和譯 【6】《科學(xué)革命的結(jié)構(gòu)》【美】托馬斯·庫(kù)恩著 金吾倫 胡新和譯 【7】《科學(xué)革命的結(jié)構(gòu)》【美】托馬斯·庫(kù)恩著 金吾倫 胡新和譯 【8】《科學(xué)革命的結(jié)構(gòu)》【美】托馬斯·庫(kù)恩著 金吾倫 胡新和譯 【9】《科學(xué)革命的結(jié)構(gòu)》【美】托馬斯·庫(kù)恩著 金吾倫 胡新和譯 【10】《科學(xué)革命的結(jié)構(gòu)》【美】托馬斯·庫(kù)恩著 金吾倫 胡新和譯 |
|
|
