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迪昂主题的四个变奏

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迪昂主题的四个变奏


刘闯


作者致谢:本文原稿用英文写成,感谢李玥女士译出初稿,并特别感谢郝刘祥教授对译文所做的润色加工,以及张卜天博士所做的编辑处理。


作者简介:刘闯,佛罗里达大学哲学系教授,山西大学科学技术哲学研究中心特聘客座教授。

人大复印:《科学技术哲学》2013 年 02 期

原发期刊:《科学文化评论》2012 年第 5 期 第 5-32 页

关键词: 迪昂主题/ 科学表征/ 心灵模型/ 虚构/ 紧缩主义/ 结构主义   Duhem's theme/ scientific representation/ mind/ model/ fiction/ deflationism/ structuralism/

摘要:迪昂主题讨论的是抽象的法式思维和具象的英式思维之间的鲜明对比,本文则主要探讨迪昂主题的四个变奏。第一变奏阐明了抽象方法与具体方法在方法及结果上的实质区别。第二变奏对卡伦德—科恩提出的科学表征的紧缩主义进行了批判性的讨论。第三变奏从认识论结构主义角度探讨了模型与结构之间的关系。第四变奏联系抽象模型和具体模型的区分,批判性地讨论了模型与虚构的关系。文章最后给出了作者本人对具体模型之本质的看法,并阐明了为什么只有具体模型才能被视为是完全虚构的。

一、迪昂主题及其第一变奏:方法而非心智


皮埃尔·迪昂(Pierre Duhem)是一位具有深邃哲学思想的物理学家。在20世纪来临之前,他在其如今享有盛名的一部著作——英译名为《物理学理论的目的与结构》①——中写道:


对于法国人和德国人而言,物理学理论本质上是一个逻辑系统,绝对严格的推理贯穿着理论的基本假设与结论;结论都是从假设中推导出来的,并且要接受实验定律的检验。……因此法国和德国数学物理学的奠基者,诸如拉普拉斯、傅里叶、柯西、安培、弗朗茨·诺依曼等,在构建用来联系理论的出发点(基本量的定义和基本假设的合理性)与其代数展开之路的桥梁时,都显得极为谨慎。[Duhem 1954,p.78]


与此形成鲜明对比,“对于英国学派的物理学家而言”,迪昂继续说道,“理解物理现象无非是设计一个模拟该现象的模型;因此,理解事物本质的途径就是设想出一种能够表征和模拟该事物性质的力学机制。英国学派完全信奉物理现象的纯粹力学解释”。[p.72]


迪昂进而把英国学派和欧洲大陆学派在理论构造方式之间的巨大差异看成两类不同心智或思维(mind)的特殊表现——一种深而窄,另一种广而浅。“法式思维与英式思维的差异在于:法式思维不惧深奥的抽象和冗长的演绎,但却排斥设想太过复杂、无法恰当归类的东西;英式思维处理的对象非常丰富,然而大多比较浅显。我们比较这两派的著作时,这种鲜明的对照就会常常显现在我们面前。”[p.64]


举例来说,迪昂比较了莎士比亚戏剧与法国古典戏剧,认为前者的情节和对话显得杂乱不堪,而后者却安排得井井有条。在物理学中,迪昂认为,虽然麦克斯韦模拟导体中真实的安培电流来构建电介质中虚幻的“位移电流”模型显示出过人才华并令人称羡,但威廉·汤姆孙(开尔文勋爵)的许多力学“发明”,比如在其权威著作《分子动力学教程》(Lectures on Molecular Dynamics)中提出的诸模型,都是令人生厌的怪物;而其中最令人厌恶的则是那些为英式思维所推崇的各种力学以太模型。这在迪昂看来,即便不是退化的心智,至少也是退化的方法。


不过,仔细阅读迪昂著作的这一部分(第一部分第四章)便可发现,他并未给出大陆心智或思维的鲜明事例。迪昂承认,欧洲大陆最优秀的思想家也建立模型,只不过他们并不是动辄就建模,而且他们的模型在力学细节方面也不像英国人所设想的那样荒诞怪异。这就引出了一个问题:迪昂在理论建构方面是完全反对建立模型,还是仅仅反对建立力学模型?后一反对源于对机械论哲学(mechanisticism)的普遍反感,这一哲学在19世纪后期的英国思想界相当盛行。或许可以说,迪昂的观点中隐含了“好模型”与“坏模型”之分。


今天看来,迪昂对英式思维与大陆思维的漫画式勾勒我们完全不必理会,但他试图区分两种不同的心智或思维仍然是合理的,只要我们不将这两种不同的心智与两个不同的民族或区域联系起来。尽管世间没有一个男性身躯展现出纯粹的男子气概,也没有一个女性身躯展现出纯粹的女性气质,但这两种对立气质的区分仍然是合理的。尽管如此,认为一种类型的心智或思维严格对应着一种物理学研究方式仍是存在问题的。这种主张在当代心理学或心灵哲学中难以获得支持。因此,我们最好不要认为迪昂是在用这类术语谈论心智或思维。


因此,我们不能将上述两类心智或思维——广博抑或深刻——与实际的民族、文化或心灵类型联系起来。我们可以将它们看作通常为两类不同心智倾向(disposition)的科学家所采用的不同研究方法(这里“倾向”是可以用心理学术语刻画的一般心理特征,比如是偏爱简洁优雅还是偏爱复杂凌乱)。


物理学中,为已知现象构建理论的方法之一,乃是力图用高度抽象的术语来表征该现象,找到连接这些术语的一般原理或合法命题。让我们将这一方法称为A方法,因为它是抽象的(abstract)或公理化的(axiomatic)方法。从抽象命题出发,通过严格的逻辑和数学推导,最终得到的结论可以与实验结果进行比较。这种方法与其说是反对建模,还不如说是刻意回避建模;或者说,它偏爱抽象的模型,而不是“有血有肉”的模型。当迪昂提到法国或欧陆思维将物体缩小为一个带有质量与电荷的、无维度的点时,他认为这种做法不是建模,而是一种理想化和抽象化。但如果采用当今科学与哲学文献中更广义的建模概念,迪昂可说是只支持那些术语和成分完全抽象的模型,例如质点、点电荷、电势线和重力势线等之类的纯几何模型[Duhem 1954,pp.69-71]。


另一种方法——我们称之为C方法,因为它是具体的(concrete)——把建立模型作为科学表征必不可少的活动来加以鼓励。并不是这个方法比A方法采用了更少的数学或抽象思维;其区别主要在于表征、解释以及从本体论角度看待现象的方式。对于A方法,表征是完全抽象的:可测量是被界定的,并用符号来表示,这些量之间的函数关系或演化方程都被给定。至于这些量“具体表达”(embody)什么则并不重要,可以留给我们的想象力,这类想象在迪昂看来与科学不甚相干。相反,C方法总是利用常见的具体事物来表征物理现象,其具体程度取决于所需模型的类型,比如空气流动的水力学模型比股票市场模型要具体得多。


假设对于同一现象,比如伦敦的天气,有两种理论和,它们分别是采用A方法和C方法的结果。这两种理论的唯一区别在于:在理论中,天气被表征为可观察物所组成的系统;而在理论中,天气的表征是完全抽象的。两者使用了相同的变量(或许名称不同,但测量天气现象的方式相同)、相同的经验归纳和相同的力学定律。如此看来,相比于,中的模型是额外的东西;问题是(这正是迪昂的观点)我们为什么需要这个额外成分,或者说相对于有何优势?如果不能回答这个问题,那么当然更好,因为它可以用更少的元素达到同样的效果。正如我在上面提到的,两种方法的主要不同在于现象是如何被表征、解释以及有怎样的本体论。到目前为止,C方法并没有比A方法显示出任何优势。我们能够认为这些有具体细节的模型在本体论上真实吗?或者说,这些模型真的能够告诉我们所表征的系统到底是什么样子吗?这些问题,不仅作为一般哲学问题,就是作为历史问题,都很难回答。为托勒密体系辩护的天文学家们是否相信所有本轮都真实存在?开尔文勋爵是否在本体论上相信他那复杂费解的以太模型?今天的物理学家们是否真的相信希格斯机制中“鬼粒子”的存在?更尖锐的实例是弦理论。我们知道,基本粒子的超弦理论有很棒的数学理论作为支撑,作为数学理论它是成熟而精密的,其逻辑严密性——迪昂所推崇的欧陆思维之特征——毋庸置疑。问题是,若把弦模型当作真实存在则令人十分困惑。这难道不是一个用以反驳因无法为弦设想出一个合理的C模型而批评超弦理论的绝佳的迪昂式论证吗?


如果一个人仅仅因为超弦理论的具体模型显得费解就放弃这一理论,并且对每个新理论的态度都一贯如此,那么他无疑是迪昂派所谴责的对象;但大多数的科学家都似乎比这聪明。将具体模型当作真实存在,并不意味着幼稚地认为真实存在的事物必须与其模型完全相似。一个与实在论一致的更合理的看法为:(1)模型是用来指称独立于我们思想的、真实存在的事物;(2)这些模型近似于这些事物,而近似到何种程度才可接受则取决于很多实际因素,其中包括对说明/理解的要求和所属学科的期望;(3)近似程度总是可以得到改善的。


洛克的错误或许会有助于我们理解这一点。洛克认为,我们对外部物体第二性质的观念,来自于那些物体中永远不为我们所知的神秘力量。我们可以获得关于外部物体的真知识,但却不能窥知它们的神秘力量,因为根据经验主义的基本原则,我们只能通过第二性质(以及宏观尺度上第一性质的观念)来认识这些神秘力量。这种看法如今已没人持有了,因为我们能够测量反射电磁波的频率和表面分子振动的频率,我们相信这些大概就是洛克所说的引起第二性质的神秘力量。这些频率是否确实就是电磁波和表面分子的固有特性或许是一个更为深刻的哲学问题,但不可否认的是,洛克的想法——仅仅因为我们无法直接观察那些产生第二性质的神秘力量,就认为我们永远也无法认识这些力量——是错误的。同样,目前超弦模型所表征的对象不那么“像”时空弦,并不等于以后没有改进的模型可以恰当地表征时空弦。


那么认为用A方法构建的理论不能用来解释或说明(explanation)现象的观点对吗?②这显然不对;对于特定的现象,一个抽象的理论可以提供与具体理论同样多的因果解释。这完全取决于我们希望得到什么样的解释,有时太多的具体细节不能帮助反而会阻碍解释的效果[Bokulich 2004]。比如地球的大小和形状等细节对于解释为什么它在观测到的轨道上绕太阳运行毫无用处,更别提地球表面那些物体对此解释的作用了。然而,也有许多抽象理论不足以提供解释的例子。


以上所述仅在假定模型与理论的形式部分可分离的情况下才有意义。换言之,将C方法中的模型换为A方法中抽象的、无语义的表征,不会影响理论的分类能力和预言能力。任何可以用C理论解释的现象都可以很好地用A理论来解释。但这一论断对于所有科学理论甚至对于大多数科学理论来讲,都不是显而易见的。赫西[Hesse 1966]在模型研究中谈到了积极的、消极的和中立的类比。积极类比是指模型与实际相似的情形,而消极类比是指模型与实际不相似的情形,中立的类比则是指目前难以确定模型与实际是否相似的情况[Hesse 1966,pp.8-9]。我们有充分的理由认为超弦类似于普通的弦,因为它们有一定的长度(积极类比);我们也知道它们不像橡皮筋,因为它们没有弹性(消极类比);但它们是否像三维物体一样有一定厚度呢(中性类比)?中性的类比,如果足够重要,大都会关系到理论的形式部分的构建,最起码也会影响到对这部分的处理。


从上面的分析中可以看出,若是不涉足科学哲学的深水区,不去探讨模型的本质、科学表征的性质和结构主义等问题,我们就无法推进对这两种方法的真正理解。下一节我们就转向迪昂主题的第二变奏,即根据当今科学哲学中的模型和建模概念来检视这两种方法。


二、第二变奏:模型与紧缩主义


模型通常被视为科学表征的工具;科学理论不论是否包括模型,首先都必须能够表征现象,继而才能发挥诸如解释、预测等其他功能。理论的解释与预测能力在很大程度上依赖于它对现象表征的好坏。迪昂对模型的抱怨部分源于他认为实现科学的目标——预测(若非解释)——不需要模型。他在书中虽然没有明确提及或论证这一点,但毫无疑问,迪昂相信理论不需要力学模型就可以表征现象。


这一观点更精致的表述是卡伦德与科恩在其近期文章中[Callender and Cohen 2006]提出的科学表征的“紧缩主义”(deflationism)。卡伦德—科恩思想的要点是:用以实现表征作用的模型并不一定需要是通常意义下的“模型”③(目前为止我们所讨论的模型,都是与被表征对象有某种相似的人工物品,不管是物质的还是心灵的);任何东西或手段,只要它能成功地表征所欲表征的系统,都可称之为模型。卡伦德和科恩通过重新考察什么样的模型可以作为表征工具,在某种意义上解决了迪昂论及的科学中模型之作用的问题。正如我们前面所指出的,即使在A方法中,在着手建立理论之前,系统首先必须以某种方式被表征;而这种表征手段正是卡伦德—科恩紧缩论意义上的模型。


卡伦德和科恩在论文中暗示,大量混乱来自于人们试图为错误的问题提供答案。比如在询问模型与对象之间的关系是什么时,人们总是试图去澄清在何种意义上一个模型与其对象算是相像(不管是相似或还是同构)。卡伦德和科恩认为,这一错误的根源在于混淆了科学模型的“构成问题”和“划界问题”;只有划界问题,即哪些表征手段更适合的问题,才需要某种评判标准(比如,在需要视觉表征时,相似性就可能很重要)。卡伦德和科恩还指出,我们必须区分科学模型的“构成问题”与“说明/规范问题”。“说明/规范问题”是玛格丽特·莫里森所讨论的问题[Morrison 2006],比如“对于给定的现象,是什么使得一个模型成为正确的模型”,或如“模型表征的依据是什么,我们如何确定什么构成一个正确的表征?”


以上这些区别确实早就应该为人们所注意。我们不禁想起寻找真理论时的类似情形④。在各种真理论——符合论、融贯论或语用论——何者为真的争论中,塔斯基(Traski)的去引号方案(比如“雪是白的”为真当且仅当雪是白的)唤起了人们对紧缩理论的期待:在紧缩理论中,“为真”要么被视为一个冗余谓词(按照拉姆齐[Ramsey]的方式),要么被视为一个具有去括号功能的句法符号(按照蒯因[Quine]的方式),要么……即便存在关于人类如何能建立和判断真陈述的深层问题,比如符合论者或语用论者所争论的那些问题,它们也与真谓词无关[Burges and Burges 2011]。


卡伦德—科恩论证的基本思想如下:科学表征是可以被还原为基本表征手段(fundamental devices)的派生表征手段,这里的基本表征手段是指人们(例如科学共同体的成员)按惯例或约定用来标记对象(现象或系统)的各种心灵状态。至于这些心灵状态是什么,在我们确切知道模型是什么以及它们如何进行表征之前,仍然是一个深刻的、难以获得明确答案的形而上学或认知科学难题。这种观点本质上是狭义格莱斯主义(Specific Griceanism)的延伸。狭义格莱斯主义对语言符号如何表征事物或事态给出了还原性解释。通过文字或口头传播的、作为语言或形象表征工具的词句,是通过与人们表征某事物时大脑中所产生的心灵状态发生还原性联系来获得语义的。科学表征的手段,比如模型,也是以类似方式进行的,即广义格莱斯主义(General Griceanism)的观点。表征的基本策略是相同的,它对派生表征手段如何表征世界给出了统一的解释。为佐证这一点,卡伦德和科恩还提到这样的表征行为:在某一时间以某种方式升起的灯笼可用来表示敌军的出现或消失,餐桌上的盐瓶可用来表示自己喜欢的地理区域比如马达加斯加[Callender and Cohen 2006,pp.13-14]。这里的关键和唯一的充分条件就是这些手段能引出表征者们心中恰当的意向(intentional)状态。


这一点上,泰勒[Teller 2001]也可以被视为持有类似的紧缩主义立场。关于科学模型应该是怎样的,他说道:


我的立场是,原则上任何东西都可以成为模型,使之成为模型的原因是它被模型的使用者当作或用作对某物的表征。因此讨论模型的意义转移到对表征本质的理解。[Teller 2001,p.397]


范·弗拉森(van Fraassen)对表征也有相似的看法。他注意到,如果一个人想有自己的表征理论,那么就必须接受他所主张的“基本命题”:“仅当某些东西被用来表示某些事物时,我们才有表征。”[van Fraassen 2008,p.23]。对于任何物体或事态,还有什么不可以按某种约定被用来作为表征呢?所以,任何事物都可以用作表征,而怎样的表征才算是正确的只是一个约定性的问题(即语用学)。


如果这是正确的,如果只要能唤起恰当的心灵状态的任何事物都能被用来表征其他任何事物,那么许多一直争辩不休的概念,如模型与其对象之间的“相似”或“同构”,甚至“部分同构”这类术语,与科学表征的“构成”(即我们所称的“模型”)毫无关系[Suarez 2003]。


两个不同的问题


尽管如此,我仍然认为这里回避了一个根本问题。当问到科学模型是如何进行表征时,我们可以将其看做是问以下两个不同问题之一:


(1)什么样的手段适合于表征我们周围的世界?


(2)我们是如何表征我们周围世界的?


问题(1)可以用紧缩理论来回答,但问题(2)则不能。或者应该说,要回答问题(2),我们起码需要知道一些关于基本表征手段(大脑的心灵状态)的一般限制以及它们与派生表征手段之间的关系。换言之,科学模型或科学表征的问题不仅是关于什么样的外部或派生手段可用作表征物的问题,同时更是关于外在表征手段可以让我们知道被表征物体或事件是什么样子的问题。这至少涉及基本手段和派生手段之间的特殊关系。⑤


为突出这其中的差异,我们可以换一种略微不同的说法,即科学表征(模型和建模)问题是关于:(1)心灵中的基本表征是如何以具体的或形象的形式呈现的;更重要的是,(2)心灵中引伸的基本表征是如何以具体的或形象的形式呈现的。引伸的基本表征是指那些不能直接感知的事物(比如原子或电磁场)在心灵中的表征。我认为,这类事物的科学模型是对那些我们心目中所“看到”的(或者至少科学家们希望我们看到的)事物的有形的或符号化的复制。在这个意义下,我们不能认可紧缩理论的主张,认为任何工具、语词、信号灯或手势都可以作为恰当的表征手段;同样,我们也不能将其仅仅看作一个语用学问题。


从紧缩理论我们得知:只要能唤起我们彼此心灵中正确的心灵状态,任何东西都可以用来表征我们想要表征的东西,但这意味着什么?这种心灵状态包含哪些内容?我们说,它首先必须包含实现还原的信念。无论这种信念是什么(也可能是各种各样的),它都必须有这样的效果,即表征手段指称一致约定的对象。当我的社群同意使用三个椰子挂在入口上方来代表里面有医疗急救时,它必须能唤起一种信念状态,该状态所包含的内容能实现这样的效果,即当看到三个椰子挂在门上,就知道里面有医疗紧急事件。其次,这种心灵状态也包含其他内容,即由表征手段所联想到的心灵中的事物,比如过去用该表征手段所表征的事物的图像。真的如紧缩主义者所主张的那样,该表征手段可以唤起任何我们想要的内容吗?


当我们应该探讨的问题变为“我们(人类)如何表征周围的外部世界”,而不是“我们可以用什么样的道具或标志表征我们周围世界的其他事物”时,紧缩理论就不再够用了。模型和建模问题有理由被视为关于前者而不是后者的问题。卡伦德—科恩和特勒正确地表明,派生表征手段必须能够还原为基本表征才会有效,而基本表征工作是在我们的头脑中完成的;但他们错误地认为实现还原关系就解决了科学模型和建模的构成问题。以建模形式进行科学表征的目标并不在于提出一些符号或客体,以帮助我们唤起大脑中存有或应有的终极表征,而是旨在找到适当的有形的或符号化的手段来展示心灵中所表征的东西。⑥


维特根斯坦曾在他的《逻辑哲学论》[Wittgenstein 1961]中提出了意义的图像说。比如他说:“一个命题是实在的一幅图像。一个命题是我们设想的实在的一个模型。”(4.01)“一个名字代表一个事物,另一个名字代表另一事物,他们相互结合。以这种方式,整个组合——如一个生动的场面——显示一个事态(4.0311)。”如果按卡伦德和科恩或特勒的观点,把命题作为实在的图像可能显得过于夸张和多余,但把它们作为“实在的模型”则是不成问题的。一般来说,仅就表征我们周围的世界而言,意义的图像说应该是紧缩主义者能够接受的。


维特根斯坦的图像说已被多方批判;我怀疑至今还有哪位哲学家仍然信奉它。如下的批评也许可以帮助我们更清楚地看到上面提到的问题(1)和(2)的区别。戴茨[Daitz 1956]在批评意义的图像说时,坚持认为维特根斯坦的理论是错误的,因为词句与图像(如绘画、雕塑和力学模型)在表征方式上存在着根本区别。


一般而言,图像表征(戴茨称之为“图标”)所包含的元素对应于被表征物的元素;再者,虽然表征元素与被表征元素之间不必有任何相似关系,但表征元素之间的联系必须与被表征元素之间的联系有一定的可感知的相似性;正是这后一特征将图像表征与戴茨所称的“纯约定性”表征(包含语言表征)区分开来。举个简单的例子,“water”有五个字母元素“w”、“a”、“t”、“e”、“r”,这五个字母元素并不对应于组成水的任何元素,此外,这些字母的串联与水分子的化学键之间也没有任何相似性。反之,水的分子模型W是一个典型的图像表示,塑料模型中每个独立的构件皆对应于构成水分子的元素(尽管是以一种粗糙的方式),这些构件的排放方式也假定与水分子的化学键类似。


因此我们可以说,戴茨在这一点上无疑是正确的。我们既可以用命题也可以用图像来表示一个苹果、一次交通事故、一幕戏剧,甚至是一个虚构的人物比如圣诞老人,但命题表征与图像表征是根本不同的,连最基本的表征构成问题都不相同。图像表征和约定表征是相互排斥的(或许还是互补的)表征方法。要支持这种直觉上颇有吸引力的主张,就必须理解我们的心灵最终是如何表征我们周围世界的。换句话说,我们需要找出是什么约束着承担基本表征工作的心灵状态。这显然是关于心灵与世界关系研究的一部分。


卡伦德—科恩论题的另一个要点是,我们可以把科学表征的各种问题归结为基本表征手段(即恰当的心灵状态)问题。构成问题,正如上文所述,可以通过理解派生手段和基本手段之间的还原关系而得到解决(广义格莱斯主义);划界问题关注的是何种类型的表征手段是正确的科学模型,这一问题可以从语用学角度来解答,比如将科学解释或预测中的适当需求与适当的表征类型匹配起来。如此一来,关于相似或同构在科学表征中是否不可或缺的问题,就不应被视为与构成问题相关;它至多关乎划界问题,因为它其实是一个语用学问题。


现在我们认识到,卡伦德—科恩论题并不完全正确。的确,任何利用外部手段来表征都必然涉及语用层面。即使采用图像表征,“材料的选择”也总是有约定自由度。尽管水分子模型W必须有特定的结构,但使用什么材料来实现该结构在很大程度上仍是任意的。无论我们选择不锈钢或塑料,都只是一个约定问题。但这方面并不关乎我们如何表征的根本问题;从根本上讲它不是一个语用学问题,而是一个认识论问题。手段是否合理,取决于能否展示心灵中被表征的对象是什么样子。


表征手段的认知效能并不取决于表征手段与表征对象之间的类似或相似关系;这一点古德曼[Goodman 1976,pp.3-44]和范·弗拉森(同上)已给出充分论证。它与我们如何从根本上表征我们周围的世界有关,所以最终还是一个认知科学和心灵哲学的问题。无论答案是什么,它必定会限制外部表征手段的种类,而外部表征手段是用来展示对象是如何在心灵中被表征的。


我不敢在此妄称可以清晰地讨论“我们如何进行表征”这样一个心灵哲学中最基本的问题。但以下观察应该是没多大问题的。如果我们心灵主要是通过图像的方式⑦来表征我们周围的世界的——我们看到形状和颜色,听到不同音高的声音,感觉到不同质地的物体,并且这些就是构成我们经验的我们心灵状态的内容⑧——那么我们有足够的理由要求,那些能被直接感知的事物的模型应该如图像般类似于我们的所见、所闻和所感。而当构建图像模型并不是一个好主意时(不管基于什么原因),我们就得采用约定性的表征手段。玻尔的氢原子模型就是一例,这个问题后两节还会提及,那里我将讨论结构主义以及模型与虚构的关系。如果我们的心灵主要不是通过图像的方式来表征世界的,那么图像手段就必须被视为约定性的,我们必须把图像手段还原为心灵中的基本手段。试想如果现今的计算机(不是未来的可能具有像人一样知觉能力的超级计算机)是有意识的,并且也在讨论这同一个问题,那会怎样?由于计算机除了通过二进制字符串外无法体验自身周围的世界,它们的基本表征手段理应是非图像的;并且他们主要是通过命题来表征世界的,而命题不是也不可能是图像,正如戴茨令人信服地阐明的那样。


简单总结一下:卡伦德和科恩主张任何事物都可被用来进行科学表征,只要它是我们所需要的并且可以还原为恰当类型的心灵状态,这是对的;但他们错误地假定,科学模型(或表征手段)该是什么样的问题与我们如何进行表征这一基本问题毫无关系。我认为它们有密切关系,因为我们的基本表征方式本质上是图像的(或知觉的),什么样的模型能最好地表征其对象不再是一个次要问题。这也说明了为什么相似或同构关系被广泛认为是科学建模不可或缺的因素;这种特别是在科学界被广泛接受的观点,并不是一个概念性的错误。


三、第三变奏:模型与结构


迪昂在本文开头所引著作的同一章里写道:“法国或德国的物理学家设想两个分离的导体之间布满抽象的、没有厚度的或虚构的力线;而英国物理学家则会将这些力线实体化为有厚度的管子并在其中充上硫化橡胶。代替一簇理想力线的是一束看得见、摸得着、紧紧粘在两个导体表面两端的弹性弦;当被拉伸时,它们会收缩和扩张……”[Duhem 1954,p.70]此外,迪昂还通过详细说明像“泊松或高斯”[p.69]那样的法国或德国物理学家如何研究空间中的两个导体来描述抽象的理想化方法:将两个导体理想化为真空中的两个点电荷,并想象电场力沿着连接两点之间的一维线发生作用,如此等等。余下的工作,比如建立力及其对点电荷作用的方程,求解这些方程来获得可观测的结果,我相信是两派物理学家共享的活动。


按当今的模型和建模实践概念[Morgan and Morrison 1999;Hughes 1997],可以说欧陆和英国物理学家都在进行建模活动;唯一的不同是他们所建构的模型类型不同。如果迪昂是正确的话(我说的是如果),那么法国和德国的物理学家习惯使用高度抽象的模型,而英国人则喜欢沉迷于具体的模型。这里“当今的概念”是指可以追溯到科学理论的语义学探讨的科学表征文献[van Fraassen 1980]。无论是在物理学还是社会学中,用理想化和近似法进行的模型构建在各个不同学科的科学实践中都是必不可少的。然而,对迪昂主题的恰当理解会使我们发现它蕴含了方法论上的张力。这种张力存在于用高度抽象的模型/理论来表征某一领域的现象和用更为具体的模型/理论来表征同一现象。换句话说,A方法和C方法之间的张力是一种在建模方法论层面上真正的张力,而不仅是一种建模风格上的张力。


在这里我想提出,张力的产生主要是由于哲学或准哲学观点的不同造成的,它不只出现在科学哲学家之间,不过非哲学家往往从实用角度来消弭这种张力。对于可观察的宏观系统,不同程度的抽象模型似乎是最合适的。为了解一个宏观系统,几乎不需要任何具体模式的表征。抽象模型是通过抽除与研究无直接关系内容而实现理想化的必然结果。而对于不可观察的或微观的系统,这两种类型的模型可能都是必要的;其中具体模型常常是类比推理的结果。根据赫西[Hesse 1966]的观点,类比模型在使用时会涉及三种类型的类比。积极的类比是指模型与对象在性质上相似,消极的类比是指两者的性质并不相似,而中立的类比是指我们尚不清楚两者性质是否相似。仅当对有关系统是什么样子有一定想法时,我们才会在理论中使用具体的模型;而且出于实际理由,应该有一些中立类比可供我们选择。如果积极的类比多于消极的类比,我们就有理由期待中立的类比会转为积极的;这是具体模型最吸引人的地方。如果这种关于具体模型的看法是正确的,那么我们就可以这样来回应迪昂对C方法的不屑:具体模型不仅有助于一般意义上的理解;它还可以在被模拟系统的数学表述到来之前,揭示该系统的新特征。


不管怎么样,我们应该承认方法A和方法C之间有真正的张力,并且从哲学角度对此进行更多的说明。在探索这种张力的本质之前,我们应该知道它是一个著名的哲学难题,其困难主要在于其微妙而非本身的难度。它是困难的,换句话说,是因为如果“从错误的角度”去看待,就可能抓不到要点。例如,对大多数从事具体科研的科学家来说,这不过是两种不同研究风格之间的张力。但从哲学角度来看,这一张力有着比我们通常认识到的更多的意义。为澄清这一点,我将把它引申到对结构主义的讨论。


首先,让我们来看看罗素的结构主义(structuralism),奇怪的是近期结构实在论文献中已鲜有人提及它。这其实也是一个非常困难的问题,但与上面提到的张力的情形不同,这里的困难不是其不清晰或容易让人迷失(读罗素的著作从不会这样),而是因为罗素毕生都在思考这一问题,对此的见解也是几度变迁。幸运的是,作为对罗素结构主义的一个简短讨论,我不仅可以仰仗罗素本人经常重复的概述(这是罗素喜爱的风格),而且可以依赖对此主题深入的批判性研究[Demopoulos and Friedman 1989; Hylton 1990; Demopoulos 2003]。


罗素的结构主义建立在经验世界和现实世界之间存在一一满射这一信念的基础之上;换句话说,这两个世界彼此同构。虽然作为认知主体我们只能利用我们的经验,但科学特别是其理论部分,按罗素的看法,探讨的是实在,是独立于我们的、由真实事件和客体(或仅仅是事件,如果客体被认为是事件的抽象的话)构成的领域中的事实。但这样的科学知识往往是高度抽象的,只包含诸如不同类型的事件或客体之间的规则性关系,或一个客体的不同部分之间的联系这样的命题。而且,所有这些命题都是通过变量的值来刻画的,变量之值只有结构性的定义。以经典粒子的时间、位置和动量为例,前两个分别表达时间和空间关系,最后一个是运动的势或运动效果,也是一个表示关系的量。对罗素而言,科学之所以如此抽象并且是纯粹结构性的,是因为我们唯有“超越”经验才能“到达”实在。我们不能直接或通过知觉到达实在本身或者物自体(借用康德的名词),因为我们只能以大脑中的表征为中介;但由于我们周围的世界与其在我们大脑中的表象存在结构上的同一性,我们至少可以通过结构来认识实在。通过知觉,我们首先定性地认识周围的世界,但科学知识根本无法言说定性意义上的实在是什么样子,实在既无色彩,也无声响、冷暖或质地;因此在某种意义上讲,实在世界对我们是不可知的;或者说不可能被定性地描述;比如,我们不能说苹果真的是一个外面裹着或红或绿或者绿中透红的果皮、内含多汁芳香果肉的坚实圆形客体。然而,我们可以得知现实世界的结构,只要如果把结构理解为一个包罗各种性质关系的词汇。比如,从科学中我们知道,苹果是一个主要由真空区构成的三维物体,里面各种类型的分子以某种特定的构型彼此关联——有的组成果肉,有的组成果皮,等等。我们不能定性地了解分子是什么,正如我们不能定性地了解苹果是什么一样,但我们知道它们是如何(即以什么构型)由原子构成的,知道它们以何种结构构成更大的物体比如苹果。对于罗素而言,结构与性质的区别是全然的,即,所有被我们感知的事物我们都要认识两次:首先是通过我们的感官认识它们的性质,然后是通过科学认识其结构特性。如果援用洛克和他的第二性质理论,那么罗素的观点是,我们能够认识导致第二性质的“神秘力量”,但我们所认识的并不是与我们头脑中的表象相类似的性质,而是一堆数字比如振动频率。


罗素用这样一个事实来为他的结构主义立场辩护:保持知觉上的性质的因果链往往是由完全不同的媒介所构成的。我们只要看看电子通信链条中所发生的情况,无论是电话还是电视。唱片或电影从制作者流到听众或观众手里要穿越漫长的距离,其播出环境与生产环境没有任何相似之处,但它们的音画品质在传输中竟可以毫发无损。对此现象最好的说明就是认为:录制的和再现的都是现象的物理结构。这种结构特性是我们从科学上仅能认识的,也是我们为解释事物工作原理和事件因果发生所唯一需要的。


简明地讲一下结构这个概念以及为什么结构相似性并不能说明物体本身是什么样子。罗素意义下的结构这一概念泛指一个物体(或事件)的任何关系性质:它的各个部分是如何彼此相关的,它与其他物体是如何关联的,等等。最终,结构不是别的正是定量性质,这样两个物体之间的结构相似性不会告诉我们这两个物体是什么样,只是告诉我们这两个物体之间存在一一对应的满射。正是以这种方式,并且唯有通过这种方式,罗素认为,我们得以认识我们的知觉的原因,即我们所感知的物体的所有定量方面。当我们看到一个红色的球时,我们知道它是球的各部分的排列和运动的结果,使得从球表面产生了一定频率的反射光。这一信念是我们仅有的知识,即关于球中的以及球面各部分与反射光束之间的关系的知识。


如果罗素是正确的,科学所做的以及所能提供给我们的仅仅是一个关系的“世界”,这意味着它不能告诉我们这种关系所关联起来的东西(被关系者,relata)到底是什么。如果我们确实觉得从物理学和其他科学中知道这些东西是什么样的,那是我们在结构之外添加了知觉的内容,不论这样的添加是否合理。有时,为帮助构建模型而添加的知觉内容是我们实际感知的东西;但更经常的情况是,我们用想象中可以感知的东西来填补结构。按罗素的结构主义,所有这些添加的内容都是错误的。


那么我们是否应该直接否定那些其中涉及知觉特征的术语或图像的科学模型呢?是否应该把罗素的结构主义看作是对于迪昂对具体模型和C方法谴责的支持?其实不一定,原因很简单。并不是所有非定性的模型都必定是迪昂意义上的抽象模型,具体模型中也可以有定量模型。这一切都取决于人们如何诠释模型中所用术语或图像。以迪昂提到的两个相互作用的带电体为例。A模型中带电体被设想为质点,它们之间的相互作用力或场被设想为力线或场线,而C模型包含诸如带电体的大小以及力线或场线的厚度等特征。后者的确是可感知的性质,因为我们头脑中确实是这样表征它们的。然而,它们也是带电体及力/场的结构特征。该系统的C模型并不见得非要被设想为含有可感知的性质,而系统的A模型也并不是唯一符合罗素结构主义的模型。除非我们将颜色或硬度引入电荷或力线的科学表征,否则我们不能轻易抛弃一个C模型。


在第二变奏中,我提出了一个反对紧缩主义的论点:科学模型可被视为对我们如何表征世界这一问题的回答,而我们对周围世界的表征主要是图像的而非约定的。现在如果把罗素的结构主义吸收进来,那就应该说,模型仅仅关乎我们脑中图像表征的结构。模型的定性性质、物理构成等,都是与模型的表征作用无关的性质。


因此,虽然罗素声称我们所有的科学描述都是抽象的,但他所说的抽象比迪昂所说的抽象具有更宽泛的含义。当我们构建实在的模型时,结构可以是各种各样的,唯一的限制由我们的知觉经验来设定。萨尔蒙[Salmon 1984]在这方面似乎明显受到了罗素的影响,他认为因果过程就是物理结构传递的过程。结构主义是指,理论描述和被描述系统之间的相似性只能是两组关系之间的映射;这个映射或是双射或是单射或是满射。部分映射(或部分函数,即一对多或多对一的映射)有时也是有用的,但函数是目前最常见的对实在的结构表征。定性的相似性,这个在建模和模拟的讨论中令人困扰的概念,因此已被剔除。对罗素来说,所有定性的东西只存在于我们的脑海中,唯有通过定量相似性,实在才为我们所认识。


范·弗拉森[van Fraassen 1980]也谈到了模型与现象之间的同构。作为经验主义中“建构经验论”的拥护者,范·弗拉森反对科学实在论,他认为相信一个理论不是因为它为真,而是因为它在经验上是胜任的或者说它有“拯救现象”的能力;按照范·弗拉森关于科学理论本质的语义论观点,经验上胜任的概念是根据理论模型的经验子模型(由可观测量构成的模型)与现象之间的同构来定义的。例如,对于运动的力学理论,理论可能是一组微分方程,其中诸如瞬时速度或加速度之类的术语是不可观察的。但微分方程组的解是物体的运动轨迹,而轨迹的片段显然是可观察的。这些轨迹在经验上是胜任的(这蕴含整个理论为经验上胜任的),当且仅当它们与实验室中所观察的运动轨道一一对应(即同构)。


但结构要素(包括理论的经验子模型)与现象或定性要素(大致包含我们的经验)之间的一一满射到底是指什么?一桶水的统计力学子模型如何与我们经验中水的质地和冷热同构呢?如果罗素是正确的,一桶水的模型和我们的定性经验不可能有任何关系。所能有的只是模型与我们经验的结构要素(即现象的结构)之间的关系,因为这个关系存在于模型与引起我们经验的原因之间,我们只能结构性地理解原因。在这个例子中,什么可算作现象十分关键。如果现象是指把手放入水中所感觉到的质地和冷热,那么定性印象(qualitative precepts,罗素的用语)与统计力学子模型之间不可能有任何同构关系。我们或许会诉诸手上感觉的“结构”来建立同构。但这种结构是什么?我们如何找出它?物理学大致是这样说的:我们对水的质地和冷热的感觉源于它的粘度和温度,这些是可以通过可靠的仪器来测量的。当我们从适当的测量装置上读取这些数据后,我们就可以考虑同构。但粘度和温度这两组数据是否就是现象要素的恰当材料呢?也许有人会说,这个问题在前面关于运动物体的例子中并不存在,因为可观察的轨迹是一个现象,而且可视为与微分方程组相应的解同构。但如果我们谈论的是一个印象(precept)⑨,即对一个运动物体的心灵表征,在我们的脑海中并没有可以观察的轨迹。要得到一个轨迹,必须使用仪器并记录数据。因此,机械运动的例子和水的例子在有关结构的同构问题上没有任何区别。


这些考虑也显示出罗素原初的结构主义是多么粗略。在未阐明知觉印象结构如何为我们所知的情况下,说知觉的原因必须在结构上与知觉的印象同构,没有多大意义。知觉印象结构是诸多外部因素的复杂组合,这些因素可能具有高度异质的结构。


狄蒙普罗斯和弗里德曼[Demopoulos and Friedman 1989]受纽曼(M.H.A.Newman)的启发,指出了罗素的结构主义所面临的一系列问题,但依我看,其中的核心问题纽曼已经表述得非常清晰(狄蒙普罗斯和弗里德曼也同意这一点),即:对于不可观察的系统,如原子系统或电磁场,只要假定存在足够数量的物体可用来充当被关系者,任何一组关系都满足给定的结构。换句话说,如果罗素的结构主义是正确的,那么我们关于微观世界的理论物理学,除了确定该世界的基数外,其他都是完全约定的。除了关系性质,我们不可能发现微观(或超大宏观)世界中存在什么。这是否成为真正的问题,触及到几乎所有哲学难题,比如庞加莱的约定论或卡尔纳普的说服论是否为真的问题;它还取决于拉姆齐和卡尔纳普对科学理论本质所持的立场[Demopoulos 2003]。这些问题本文将不进行深入讨论。同时本文也不再占用篇幅来回顾和讨论结构实在论,虽然它与这一变奏的讨论密切相关。我所能做的只是提供下面这些未作充分论证的观察意见。


认识论的结构实在论最初是由沃勒尔[Worral 1989]提出的或复兴的,它承认个体物、场、可能还有时空区域的存在(即承认被关系者的存在),但声称只有它们的结构方面能够被认知或者说是属于科学领域的。任何对这些事物是什么的定性猜测都不属于科学的范畴,因为这样会引起科学史的断裂甚至不可通约性。如果我们只关注结构,那么我们就可以看到科学的持续累积性进步。不管是真是假,这种观点有很好的历史支持和哲学基础。本体论的结构实在论最早由雷迪曼[Ladyman 1998]提出或复活,它把科学所研究的结构看作世界上唯一真实或存在的要素。那些所谓组成世界的被关系者都应该被抛弃,因为量子物理学和相对论已充分表明它们是没有意义的概念。这种观点存在许多明显的困难,比如我们可以将被关系者看作未知的甚或是不可知的,但却没有理由认为他们是不存在的;再比如,我们不能只承认共相,但却不承认实现共相的个体。有鉴于此,结构实在论至少可以说面临严峻的挑战。之前我们说到,“结构”与“定量”几乎是同义词,但如果世界上根本没有个体存在,又怎么谈得上数和量?本体论结构实在论者为辩护他们的观点做出了卓越的努力,其中一些在哲学上也很有创新(参见French 2006,Ladyman 2009和其中参考文献),但以下是一个简单的建议,在哲学上把它看作一种科学的世界观更好些。


我们不应当把科学作为一个完全中立的并享有特权的信念制造事业。它不仅与常识密不可分,与其他的信念制造系统,包括哲学、宗教、神话和民间传说等,都有密切的联系,只是科学家们不愿意承认这一点而已。科学方法在一般意义上确实将科学与其他信念体系区分开来,但通过科学方法所获得的知识并不是科学的全部[van Fraassen 2002,第5讲]。我认为科学主要是制造关于外部世界结构的信念的信念制造事业。对被关系者(及其性质)作出假设也是科学的一部分,尽管科学手段只能发现它们的结构。对结构的科学理解可以帮助我们形成更好的或更合理的假设,但结构永远也不能将被关系者完全确定下来,其理由已为纽曼所阐明,并得到狄蒙普罗斯和弗里德曼[Demopoulos and Friedman 1989]的加工。也许这个世界上是否真的存在诸如原子、热质或燃素这些东西是我们无法确定的,但我们必须假设它们的存在,否则科学理论所提供的诸如自然规律等关系性规则将会毫无意义。在热是以热质形式存在或燃烧时会释放燃素这类假设之下,我们能够而且确实找到了一些正确的结构,而这些结构的知识在新假设取代旧假设之后依然保留下来。在阅读库恩科学革命的理论时,不仅仅是在《科学革命的结构》中,而且在《哥白尼革命》中,我注意到这样一件事:有充分的证据表明,在所有剧烈的变革甚至不可通约性的革命中,都有定量知识的积累,这些定量知识现在诠释为关于世界或现象的特定结构的知识。这或许会使我成了一个沃勒尔派的认识论结构实在论者,而我很乐意如此。


四、第四变奏:模型和虚构


作为科学表征的手段,且不论其使用在方法论上是否合理,模型能被看作虚构的吗?近来这个问题讨论得很激烈,其中主流的声音持肯定的立场。其实大多数辩护都是为了加深对模型和建模本质的理解,因此他们的论证基本是沿着如下的思路来进行的:“既然模型和虚构之间似乎存在一些相似性,我们不妨来探讨一下两者之间的关系,看看能不能加深我们对模型的理解。”


在本节中,我将沿着近期讨论过该问题的哲学家的思路[Frigg 2010,2011a,2011b;Suarez 2009a,2009b;Walton 1990]来探讨模型和虚构的关系,但我会更具批判性。我的目标是对上述肯定立场提出反对意见,从而最终明确:在何种意义上,我们有理由说科学中的模型与小说中的人物或事件相似。


反对将科学模型看作虚构对象的理由应该很容易找到。在我们的日常概念中,科学和虚构的事物是不容混淆的。科学理论的对象是真实和实际的事物,而虚构描述的对象正相反。当科学中的某些东西被称为“虚构”时,通常是指它不配作为科学内容。科幻小说作为一类小说不是、也不能被视为科学的学科。试想,如果在书店发现“科幻小说”与科学书籍在同一面墙上,紧邻着“物理”、“生物”和“心理学”类的书籍,那是多么奇怪啊!


弗里格[Frigg 2010,2011a]正确地区分了两种意义上的“虚构”。一种是指不真实的或不存在的,而另一种是指想象的结果。当人们称科学中的某些东西是“虚构的”时,这个词在上下文中是第一种而非第二种意思。例如,当人们称冷核聚变为虚构的时,人们不会认为这个“发现”是多么富有想象力。弗里格这一区别当然很重要,但或许我们可以(而且应该可以)作出更准确的区别。说某个东西是虚构的,其中一层意思并不是说它是假的或错误的,而是说它是无所指的,没有任何实在的物体或事件可与之对应。虚构的另一层意思与其说是想象的结果,还不如说它仅存在于想象世界之中。在这个意义上,当我们称某物是虚构的时,我们想强调的是:它是一个存在于心灵领域中的东西,或者说它不存在于时空之中或不是也不可能作为一个具体的事物。⑩显然,将科学模型理解为第一层意义上虚构是不可取的,而将其理解为第二层意义上虚构应该是可行的。没有人会认为科学中的模型是某个具体的个体,虽然有时它也会体现为某个具体事物。在我看来,这清楚地说明了,为什么模型的物质体现通常是无关紧要的。


关于模型和虚构还有另外一点需要立即澄清。说科学中的某些模型为虚构是一回事,说所有科学模型都是这样的则是另一回事。弗里格似乎赞成第二种观点,但苏亚雷斯[Suarez 2009a,2009b]明显支持第一种论点。然而,这两种论点的界限并不明确:我们并不清楚弗里格在何种程度上认同模型为完全虚构之物;他似乎是在说,模型和虚构之间有许多重要的相似之处,以至于我们应该采取认真的对比,只要这有助于理解模型的某些迄今仍被我们所忽视的方面。而另一方面,苏亚雷斯的观点可能被简单地理解为:并非科学中的一切都能够或应该得到认真对待(科学家有时会制造虚构!);但这显然不是苏亚雷斯的原意。根据苏亚雷斯的观点,完全虚构的模型如量子测量模型[Suarez 2009b]是应该严肃对待的。苏亚雷斯得出的结论事实上与弗里格的结论在某种程度相近,即模型是虚构,并且是非常有用的虚构;这正是苏亚雷斯所说的“推理规则”(rules of inference)。阅读这些文献时我心里一直有个疑问:为什么为了了解模型的本质,就得把模型看作某种意义上的虚构呢?将模型看作想象的结果,或简单地看作假设的东西,理由是否充分?


鉴于我们已经谈过模型与虚构的形象或物体相似的论点,接下来我们沿着相反的路线进行讨论,这可能会更有趣、更有启发性:我们从注意两者之间的不同开始,然后给出对弗里格和苏亚雷斯等人观点的回应,并希望通过这种方式来获得对模型本质更加深入的理解。


1.科学模型被认为是用来表征自然中的真实事物的,而虚构的形象并非如此。我们没有任何理由将牛顿的太阳系模型或玻尔的氢原子模型与福尔摩斯或圣诞老人之类的虚构人物视为同一范畴。


现有文献中如何应对这一挑战,还不是非常清楚。其中一个策略似乎是承认,模型的制造者与使用者看待模型的方式,不同于虚构形象的制造者与使用者看待虚构的方式;但在其他重要方面,两者是如此相似,以至于尽管有以上差异,仍应把它们看作等同的。一个似乎更有效的应对策略或许是指出如下事实:几乎所有科学模型都是理想化的,现实中不存在严格按模型描述方式运行的系统。例如,现实中不存在牛顿的太阳系或玻尔的原子,就像现实中不存在福尔摩斯或圣诞老人一样。然而,即使在这一点上,模型和虚构形象也不尽相同。比如说,使玻尔模型“不真实”的原因是理想化的使用(这在科学理论构建中是不可或缺的),而任何形式的理想化都不应该用于虚构人物的创造。良好的人物形象总是要尽可能地具体和非理想化;只有负面的形象,那些从粗俗的宣传小说中常常见到的形象,才会看到理想化的痕迹。仔细想一想这里所谈的相似关系,我们就会看到科学建模和文学人物创作在方法上的对立。一种描述的是现实世界中的具体事物(实际的系统),因此明智的抽象是合理的且有价值的;而另一种描述的不是现实中的具体事物,而是通过想象创造的具体事物,因此抽象是多余的且无用的。(11)


站在模型和虚构同一的立场,一个可信的应对策略是基于如下事实:被视为虚构的模型往往是(比方说)量子系统的模型,这意味着它们是不可观测系统的模型[Suarez 2009b]。因为我们通常无法指着某个量子系统说,这就是我们的模型给出抽象解释的系统。就这种模型而论,它们与虚构人物是类似的。但这似乎又是一个错误的观点。虚构的人物不仅是不可观察的,而且根本就不存在。但对量子系统——不是量子模型——我们不能做如此设想;事实上对于这样的系统,正确的形而上学态度应该是将它们视为类似于宏观的、可观察的系统,即实际的具体事物,只是恰巧不可观察(我们作为观测者所处的情境)。以此态度,我们用建立可观察系统模型的同样方式来设想描述不可观察系统的抽象系统。有些科学家偏离这一态度,把模型当作真实事物,他们这样做倒真是把模型当作虚构事物了;他们混淆了表征和被表征,因此他们这样做是不对的,而哲学家的部分工作就是要纠正他们。企图从这些科学家那里获得重要哲学见解或引出哲学结论(比如认为模型毕竟是虚构的),显然是不明智的。


我认为最后这个回应有一定的道理,但远不是绝对正确的。要了解这个问题的真实情况,还需要考虑这场争论的其他方面。


2.模型和虚构人物的共同特征似乎是,它们都是心灵中的东西,是我们想象的创造物。太多不同种类范畴的东西具有这两个共同特征,因此没有理由将它们视为等同的(试想有人为模型与理论或模型与幻觉之间的相似性辩护;两者都是无意义的,不过是出于相反的理由)。


针对这一点,弗里格给出了把模型视为虚构的四个理由。第一,尽管虚构的人物或对象无所指,但其描述是有意义的,能够告诉我们关于实在的情况;模型也是如此。第二,虚构人物尽管缺乏丰富的描述,但虚构的世界被认为具有“完整的存在”,具备所有必要的属性;模型也是如此。第三,在虚构人物身上找出“缺失的方面”往往是有意义的;模型也是如此。第四,特别是在严肃文学中,将虚构人物的所作所为与真实发现的事情相比较对照总是有意义的。


只要正确理解的话,这些观察无疑都是对的;但问题在于如何来正确理解它们,这取决于人们在比较模型和虚构时采纳何种形而上学。若是采纳错误的或不恰当的形而上学,那么那些主张就可能大错特错。问题可能出在哪里呢?虚构的人物或事件完全可以有自身的本体论,但我们没有理由认为科学模型也有自身的本体论(只有模型所表征的事物才有本体论)。关于虚构人物的陈述具有自身的语义,因为虚构世界有自身的本体论,但我们却没有理由认为科学陈述也具有自身的、不同于事实陈述的语义。“福尔摩斯是个左撇子”的意义和“奥巴马是个左撇子”的意义在语义学上有着根本的不同;但似乎不能说“玻尔模型中的氢原子有一个电子”的语义和“氢原子有一个电子”的语义有着同样的根本区别。


关于虚构这个范畴的形而上学一直是形而上学中一个次要的和被忽视的子领域(12),但在近几年,它受到了越来越多的注意,这在一定程度上是因为托马森[Thomasson 1999]和玖比严[Jubien 2009]的论著。托马森支持虚构人物和事件的实在论观点,根据她的理论,任何虚构事物所存在的世界其实就是其作者或制造者所创造的世界,虚构世界与其创造者的作品(人类的文化产品)共同存在。对于那些有能力“驾驭虚构”,有能力分辨虚构世界和真实世界,有能力在不同的文本、舞台和屏幕中识别虚构形象的人们而言,虚构的人物和事件就是真实的。有关虚构形象的陈述,是通过指称虚构世界中的对象而获得语义的(13),因此这些称述的真值条件可以被确定下来。显然,虚构世界不同于真实世界,因为它们不存在于时空之中;有多少不同的虚构作品,就可能有多少这样虚构的世界(14);并且,在虚构世界中,任何“可发现”的东西都必须满足约束条件和一致性。在哈里·波特小说中,我们可以发现一些小说中没有明确写出的关于哈里·波特的事情;这些事情是小说内容所暗示的(逻辑上蕴含的),除此之外我们不再能发现什么。然而,只要自然规律对虚构世界的创作依然有效,那么物理的和逻辑的可能性与必然性在虚构世界中仍然成立。(15)


上述关于虚构的实在论形而上学的概述虽然相当粗略和不完整,但已足以让我们对模型和虚构的比较作出评估。仅当我们能够接受虚构世界的本体论时,弗里格所述的第一点才是合理的。但这是否可靠呢?发明了多少个不同的模型就有多少个不同的物理世界,我们能为这种观点辩护吗?这可能是古德曼[Goodman 1978]所持的观点,弗里格很可能是受了他的影响,尽管弗里格或其他人在讨论模型和虚构的论著中都没有提及古德曼的名字。(16)事实上,如果我们愿意接受科学模型也有一个和虚构世界类似的本体论这样的观点,那么弗里格关于模型和虚构相似的四点观察都是有意义的。剩下的就是这些世界与现实世界是如何相关的问题,这一直是科学表征文献中公认的重大问题,弗里格还为它发明了一个术语——“t表征”,以将它与“p表征”区分开来,这里的“p表征”是指表征手段与表征模型之间的关系[Frigg 2011b]。下面我将讨论这个问题。


3.大多数科学模型所谈的是事物的类,而虚构的创造物大多为具体的个体,比如人物和事件。(17)在虚构中所谈到事物的类,通常是指世界上真实存在的东西。比如说,福尔摩斯是虚构的,但他所属的物种——人类——是真实存在的;他用的枪作为个体是虚构的,但那把枪的型号是当时人们所用的。这一点在文学作品中几乎是普遍为真的。当然也会有一些完全虚构的类,比如蜘蛛侠手掌分泌的粘胶或“巨人与外星人”中的量子液体(quantunium),但它们只占很小的比例。在此意义上,模型和虚构是完全不同的。


如果我们将这些神话人物也算进来,那么还有相当大一类虚构物是虚构的类,比如独角兽、半人半兽的森林之神等,但它们仍然与模型存在显著的不同。这些虚构物都有常规的、相当真实的组成部分,但科学模型,特别是那些表征不可观察对象的模型,其组成部分的真实性往往是争论的焦点。在这个意义上,水的模型与独角兽恰好相反;虽然水的模型从整体来看是足够合理和真实的,但是该模型的组分,即分子和原子,则是纯理论的,甚至可能是虚构的。独角兽则相反,它与普通动物在局部是相同的,只是在整体上是虚构的。这种差异意味着什么?这可以有一个浅显的回答:模型的目的是表征,而虚构则不是。水的科学模型,无论是表征整体样品还是其宏观部分,都是意在表征一些真实世界存在的东西,但虚构的独角兽既不表征任何真实事物的整体,也不表征它的部分,创造它的目的本身就不是为了表征什么东西。


总结一下反对将模型视为虚构的观点,我们可以说:(1)尽管我们可以为模型创设一个与虚构世界的本体论类似的形而上学,但似乎并没有这样做的充足理由;(2)模型通常是表征手段,但虚构的人物和事件一般不是;(3)模型主要是类,而虚构的东西(至少重要的虚构)大部分都是个体;(4)当虚构对象是类时,他们大多是超现实的,这表明当把模型和虚构的同一范畴的东西进行比较时,它们确实没有什么共同点(除了最低限度的相似性,即它们都是精神的或文化的而非物质的)。


五、结尾:再论两种模型以及虚构模型


这一节我将阐述自己对模型和虚构的看法,因为篇幅所限,详细的论证就不在这里给出了。迪昂区分A方法及其模型与C方法及其模型的观点是正确而且深刻的。今天的哲学家们把A方法和C方法所产生的模型看成是同一类模型(只是抽象程度不同)的观点是错误的。人们当然可以并且确实将所有这些都称为模型:太阳系的点线图像是模型,玻尔的氢原子模型也是模型。但如果之前关于模型和虚构的分析是正确的,这两类“实体”在本质上就是迥然不同的。第一种,A方法的结果,是表征手段;而第二种,C方法的结果,不是表征手段。大致说来,A模型是用于可观察的系统,而C模型是用于不可观察的系统。它们的来源根本不同,因此是截然不同的。A模型是可观察系统的抽象模型,是理想化的结果;它的目的是实用性的,并且一旦数学理论被完全掌握,它们就是可有可无的。C模型是不可观察系统的抽象模型,我认为它深深扎根于神话(18)传统。在这个意义上,A模型与虚构无关,而C模型是完全虚构的,就如神话是虚构的一样。创造它们不是出于用途的目的,比如节约脑力(就像A模型那样),而是为了满足人类的深层需要,即为了理解可观察现象背后到底是怎么回事。正是在这个意义上,我们可以说研究微观世界的科学家正在创造一个由假设物项构成的世界,这些假设物项解释了我们人类通过有限的实验手段获得的些微印象。这也是为什么我们要为超弦建立一个C模型,同时又担心它不合常理的原因。在这个意义上,这些模型都是虚构的。这就说明了为什么可观察事物的模型都是非常抽象的,而那些不可观察事物的模型往往被刻意赋予可观察的特征(比如力线的“可触性”或原子布丁模型在视觉上“真实性”)。前者的原因很明显,因为除了教学目的,没有必要为可观察系统建立一个定性相似的C模型;而后者是因为,只要我们想要知道我们所探讨的系统到底像什么样子,C模型就是我们所能了解的全部了。这类模型也被认为含有抽象,但这里的抽象因为缺乏直接证据只是假设的抽象;它不是理想化的结果,因为不可观察系统是没有什么可以被理想化的。我们也许会说,基本粒子的模型不是高度理想化的吗?如果不是理想化的,怎么可能会有粒子的全同性?鉴于这一事实,许多科学哲学家(从van Fraassen 1980到近期的French 2006)认为基本粒子就是全同的!但我们无法想象竟有人会认为,既然太阳系模型中地球是一个质点,地球就真的是一个无量纲的质点。对于什么是类,什么是个体,A模型和C模型的处理是有别的。


之前我提到过,哲学家们可能会反对某些科学家将不可观察系统的模型具体化的倾向。他们认为这种做法是错误的,因为似乎没有理由不把不可观察系统当作和可观察系统同类的东西,只是它们太小或太远以致无法被观察。如果是这样,我们就只能将不可观察系统的模型仅仅看作表征手段,而我刚才说的话就不再是正确的了。但我之前也说过,这可能不是这个问题的最终答案。鉴于不可观察系统模型的来源,鉴于人们为不可见世界构建合理模型所付出的努力是何等漫长和艰巨,将这种模型视为虚构的观点,我相信能够从科学史和哲学思考中获得更多的支持。如果洛克关于获知外部世界的神秘力量(这些神秘力量产生我们知觉中的颜色、声音、纹理等印象)的忠告是正确的,那么将这些神秘对象及其神秘力量看做虚构的看法,我认为也能从洛克的知觉理论中获得一些支持。


罗素[Russell 1927,1957]关于只有结构或关系性质可以通过科学来认识,而定性性质只能通过感官接触来认识的观点无疑是正确的。如果是这样,那么关于不可感知事物的定性模型就只能是虚构的。因为并非所有的模型都是表征性的,也并非所有模型都是虚构的,所以弗里格的观点是错误的。苏亚雷斯认为有些模型是虚构的观点是正确的,但他认为这些模型仅仅包括量子系统或事态则是不对的。


但对于C模型,根本问题仍未解决。如果它们不像A模型那样是真正的表征手段,那么如何说明它们被普遍看作和用作科学表征这样一个事实呢?持有这种态度的科学家和一般民众真的完全弄错了吗?他们当然不是完全错误的;毫无疑问,在可观察世界背后存在着一个真实的世界,而C模型无疑在很大程度上就是关于这一世界的。然而,C模型和这一世界的关系不是一种简单的表征关系;如果一定要用表征这个概念来谈论C模型,那它与A模型的表征方式(即为了实际便利而对可观测系统的理想化构建)完全不同。这正是为什么我认为C模型是完全虚构的原因。文学中虚构的人物和事件也是有关现实世界、有关实际人物和事件的;但它们并不表示这些东西本身,至少不像历史或传记作品那样直接表征它们所描述的人物和事件。历史或传记作品有些类似于A模型(虽然在其他方面有很大的不同),因为它们是对真实事物的理想化描述。虚构的人物和事件,至少是那些在文学史上备受尊崇的作家所创造的人物和事件,是关于更深层和更“真实”的实在。它们告诉我们关于人性的内容,这是我们不能通过阅读历史和传记来获得的。在这方面,C模型与虚构对象极其相似。它们向我们展示了一个无法从可观察结果中获得的实在,无论我们的观察是多么详尽无遗。马赫认为[Mach 1950,1984]科学不过观察结果的经济表述。在他所说的科学里,我们找不到C模型存在的空间,因此也不会找到C模型所提供的对实在的理解方式。因此,马赫可被视为不给科学留下“虚构思考”余地的激烈拥护者,迪昂在很大程度上也是如此。他们不介意A模型的使用,因为A模型在思维上力求经济和非思辨性。但C模型不是这样,它们应该在科学中占有一席之地。


最后,我们已经在前面、特别是在讨论赫西建模观点时提到,许多模型是通过类比和隐喻创造的。很明显,所有A模型都不是这样创造出来的;隐喻推理并不适用于建立太阳系的点线模型。然而,当玻尔认为原子与太阳系相似时,隐喻推理却全面展开,而玻尔的原子模型是典型的C模型。这些也发生在虚构中。我们常说,一个虚构的人物有一个“现实生活中的模型”,这里“模型”的含义与讨论科学表征的文献中所用的概不相同。假设柯南道尔是现实生活中华生医生的模型,科学中是否也采用这种文学作品中常见的手法?让我们看看玻尔的氢原子模型,它是以牛顿力学的太阳系模型为模型的。这两个案例似乎存在显著的差异。华生形象的模型是柯南道尔,一个真实的人,而玻尔模型的模型是牛顿的太阳系模型,另一种模型,两者似乎完全不同。但我们不要匆忙下此结论。说柯南道尔是华生形象的模型,不过是谈论文学创作现象的一种简略说法。谁能把一个真实的人物作为模型?虚构人物的创作是以哪些对模型人物的印象或理解为基础的?由此看来,两者之间的相似性几乎无可挑剔。这无疑就是我们祖先创造神明的方式,尽管这些神是以凡人为模型的,但它们指称的是非人间的创造物。这也是为什么我说玻尔的氢原子模型与牛顿的太阳系模型在根源上完全不同的缘由。C模型深深扎根于我们的神话创作传统。


致谢:本文原稿用英文写成,感谢李玥女士译出初稿,并特别感谢郝刘祥教授对译文所做的润色加工,以及张卜天博士所做的编辑处理。



注释:



①原书名为La Théorie Physique:Son Objet,Sa Structure,英译本由Marcel Rivière & Cie译自其1914年的第二版。



②在这本书的第1章(7-18页),迪昂反对诉诸物理学中的解释。不幸的是,他的论证被其历史背景弄得复杂化了。迪昂的目标是“形而上学的解释”,但所用的例子大都借用隐秘的性质来作出解释。如果我们采用亨普尔提出的科学解释模型,迪昂显然不会反对。但同样,亨普尔的科学解释模型可能也有问题,因为它回避其形而上学的含义。



③迪昂观念中的模型显然只是我们现在观念中模型的一个很小的子集。最初,迪昂所说的模型实际上只是力学模型;但是即使我们放松这一限制,认为所讨论的模型并不只是力学模型,迪昂模型仍然比现今任何哲学家的模型更接近常识概念中的科学模型。本文中所使用的模型概念,将在其上下文中获得明确的含义。



④Suarez 2004,p 770也顺带提过这个观点。



⑤更深入的问题当然是心灵哲学的核心问题——当我们感知周围的世界时,我们体内到底发生了什么。我们是否完全图像般的感知它?这其中一定掺杂了判断,那么它是如何运作的?关于这类问题的解答,可以参考Siegel 2011,其中包含对知觉的丰富内容观(rich content view)的辩护。也可以参考Freeman 1991。



⑥在这当中,有一个重要的、基本的认识论假设,可能一些认识论者并不接受;那就是我们主要是通过头脑中的图像或印象来表征我们周围的世界的。这一假设至少可以追溯到笛卡尔时代,是洛克和休谟式英国经验主义的基础。或许我们不接受这一假设,而是认为我们不用任何心灵表征手段而直接感知外部对象(如里德[Reid]的直接实在论)。这种观点难以解释记忆中的图像,但也不能说完全站不住脚。



⑦这里“图像的”(iconic或pictorial)指我们经验中所有种类的定性印象,而不仅限于“视觉”印象。更专业的术语或许应该是罗素的“可感知的”(perceptual)。



⑧也许有人会反对说,表征主义是否可靠在心灵哲学上仍然存有争议。在心灵如何表征的问题上,非表征主义者可以争辩说,当我们使用外部表征手段时,这些外部表征所联系的不是内部表征,而是我们的倾向(disposition)状态。在此我不想卷入这场辩论,只是假定我们能够在心灵中创造图像,因为有证据显示,我们在做梦时是依靠记忆中的心灵图像来装饰我们的梦境。



⑨罗素用“precept”一词作为特定用语来指称心灵中由于观察到外界现象而产生的心灵状态。在笛卡儿、洛克和休谟那儿,它应该近乎于“impression”或“idea”。



⑩这里我采用了彼得·斯特劳森[Strawson 1959]的关于个体的形而上学理论。



(11)我们应该认识到,在抽象一词最低限度的意义上,模型与虚构人物都是抽象的,意即它们在时空中是不存在的。但是这个最低限度的相同点并不能抹杀他们之间明显差异。我们可以把模型与虚构人物之间的不同看作抽象程度的不同。我回头还会再谈这个问题。



(12)这里我想起了一些人,比如边沁、迈农、法依兴格尔、弗雷格、罗素和克里普克(Benthem,Meinong,Vaihinger,Frege,Russell,and Kripki),要想简要了解这一领域的历史和文献,可以参看Thomasson 1999和Frigg 2010。



(13)非实质性的陈述包括对扮演特定人物的演员的陈述以及对虚构事件的编剧的陈述,等等。任何关于真实世界中事物——那些用于编撰虚构情节的真实事物——的陈述,都必须被视为非虚构的或非实质性虚构的,它们的语义学也与虚构的语义学无关。



(14)这样的世界自有一套自己的理论;但许多作品可以共享这些虚构世界(只要它们的作者愿意的话),否则,就算这些世界或多或少都与同一个真实世界相关,它们之间也不会有什么共同点。然而,有这样的问题存在,例如艾玛在《傲慢与偏见》中所描写的印度与福尔摩斯笔下的印度是一样的吗?印度是一个虚构的还是真实存在的地方呢?(因为他们的作品中都没有详细地描述印度。)



(15)托马森[Thomasson 1999]称她的虚构理论为“人工理论”,认为虚构的世界或人物是“抽象的人工产品——颇类似于理论、法律、政府和文学作品一样普通的实体”(p.xi)。如果一个人接受托马森的理论,那么他至少必须认为模型是虚构的,除非他认为模型和理论是不同范畴的东西。然而,我认为托马森将虚构界定为人造产品没有多少实质性的意义,无助于我们理解模型是虚构的确切含义。另一方面,托马森随意地将虚构与理论等同起来的提法也是存有争议的。我们能否说小说中的人物与理论中的化学元素是颇为相似的?



(16)由于篇幅原因,这里就不进一步讨论古德曼关于“世界的制造”(worldmaking)以及科学的著作了。



(17)注意,我们仅将虚构的人物和事件看作虚构世界中的具体事物。福尔摩斯仅仅只在福尔摩斯的世界里才是一个个体,因为他在那个世界中占据了空间和时间,尽管他并不占用任何真实的时空区域(他所“生活”的那些书本占用了时空区,但这无关紧要)。同样,模型中的电磁力线不占用任何真实的时空区域;只有力线的符号才占有时空区域。因此,即使在想像的世界中,力线都不能算是一个具体事物。



(18)这里“神话”一词是在其最宽泛的意义使用的。将柏拉图哲学称为神话可能过于宽泛,但我确实认为它包含神话要素,特别是《蒂迈欧篇》。

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