“无”中生有：突现论如何解释宇宙中的复杂性？

世间万物归根结底都是基本单元吗？突现论是否能够解释纷呈各异的新事物何以产生？

PAUL HUMPHREYS

封面：Gabriele Brombin

想象你正在搭建伦敦参议院大学的乐高模型——乔治·奥威尔《1984》中的“真理部”的原型就是这幢建筑——在这个过程中，乐高积木块本身没有改变。如果拆散结构，再把积木重新拼成吉萨金字塔或者埃菲尔铁塔的模样，积木仍然是原来的形状、重量和颜色。

如果你把整个世界看作乐高积木，那你就是原子论者（atomism）。这种观点认为自然界万物都由微小的、不变的部分所组成。我们感受到的所谓变化、流动（flux）不过是宇宙机器的齿轮在转动；宇宙机器规模巨大，但它遵循着普遍法则，并由较小的单元构成，因而终将是可理解的。几个世纪以来，科学技术一直专注于辨认这些单元。科学实验，就是去识别系统与过程的组分；工厂，将部件拼装成产品，而这些部件本身又包含更小的部分；标准模型（Standard Model），则告诉我们什么是现代物理的基本实体。

然而，当这种组合性的模型无法解释某些现象，这些现象就成了迷。让我们举个简单的例子，比如小孩在微笑：通过观察组成小孩的原子的运动来解释他愉快的笑容，似乎很难，甚至不可能；引入胶子、中微子和电子这些亚原子的粒子，只会添乱。更有效的做法是诉诸于发展心理学或叙事性解释，比如“父亲微笑地看着孩子，于是孩子回以微笑”。那么，会不会发生了某种基础性的转变，产生了一些不能被还原为部分的新特征、新对象？

突现（emergence）的概念可以帮助我们理解这个问题。如果说原子论挖地三尺，力图寻找最基础的“砖瓦”，突现论则将目光投向上方和外部，考察当事物变得足够大、足够复杂时，是否会有新奇的现象突然出现。从雷蒙德·钱德勒1953年的小说《漫长的告别》中，我们可以一窥突现的基本原理：“如果一个人只是偶尔喝大，他仍和清醒的时候是一个人。然而一个酒鬼，一个真正的酒鬼，喝醉了就完全成了另一个人。你无法预料他会做出什么事情，唯一确定的是他已经不是你之前认识的那个人了。”

一个多世纪前，突现论在科学哲学领域很受欢迎。约翰·密尔（John Stuart Mill）、亨利·伯格森（Henri Bergson）、查理·布劳德（C D Broad）等著名学者认为，用化学和生物学解释生命起源是个几乎不可能完成的任务；或许我们只能说生命是从这些领域“突现”出来的，而需要用属于生命的特殊法则才能解释。然而，自上世纪30年代起，量子化学的进步以及DNA、RNA结构的发现照亮了原子论进路的前景。很快，突现论的正确性及其科学潜力，也笼罩在了怀疑的乌云里。

— MARINA MUUN

如今，这个概念常常被量子神秘主义者、灵魂信仰者以及坚信意识的本质高深莫测的人所援引。他们所说的突现含混不清，我们可以置之不理。然而，我们不应该因为这些“猪队友”而贬低突现论。虽然长期受到鄙弃，突现论确实可以帮助我们更好地理解世界，只要我们留个心眼，抓住它靠谱的部分，同时与神秘主义的畏惧态度划清界限。

严肃正经的突现论观点主要有两类。第一种还算容易得到辩护：当系统变得极度复杂，就不可能可靠地预测它未来的状态。于是，我们需要新的、不可归约的概念和理论去描述和解释一些新现象。因为这关乎我们如何拥有对世界的知识，就叫它认识论突现论（epistemological emergence）吧。（知识是认识论的研究对象。）

近些年，认识论突现论常常与复杂性理论和非线性系统（比如股市和天气）联系在一起。为了理解简单系统和复杂系统有何区别，你可以想象自己在一条自由流动的河边，把一艘玩具船放到水面上，它会漂到哪去呢？你只要知道水流的速度和船漂流的时间，很简单就可以算出船漂出多远。因为河流的运动是线性的，船的位置可以从两个（或更多）变量的相互关系中推得。可是，如果河流在突堤的柱子周围打涡旋，它的运动是非线性的，动荡无常，船的最终位置就很难确定了。因为我们不能把螺纹和旋涡化约成简单的变量。这是个复杂的系统，必须被当做整体来处理。它的最终状态不能从最初的基础情况中推出，只能从统计学的角度模拟，以一种高阶的、突现的方式。

认识论版本的突现论并没有在基础的层次上威胁到原子论，因为它不否认世界终究是由微小的部分组成的。认识论突现论只是强调，我们难以精准地预测这些部分的运转方式。回到那个孩子笑、父亲笑的例子，原则上，一个严格的原子论者会说只要拥有合适的测量仪器和计算力足够强大的计算机，我们完全可以对这个现象给出极为细致、完整的描述。然而，即使原子论者也可能会承认，这么做实在太蠢了。只要换一种层次的描述（在这个例子中，用心理学语汇考察事件），就可以很好地解释系统。

另一种突现论则极具争议，它关乎本体论（这个哲学术语指的是与存在的本质有关的艺术）层面。本体论突现论（Ontological emergence）认为有些特征和对象实际上是世界的一部分，而不是由于我们的理论和预测能力有所局限而导致的一种表象。原子论者可能不会买账，因为本体论突现论否定了世界的完全组成性质。

“

孩子在笑这个事件超越了基础物理的层次。

早期的突现论者区分出了本体论突现论的两个基本问题。第一个问题是：突现性质何以从一个系统的结构中产生？后人给出的答案是共时突现（synchronic emergence）。意思是，突现出来的东西与为突现提供基础的东西同时存在。举例来说，当某人大脑中神经元放电（这是突现的基础），他关于红色的意识体验（突现的产物）也同时产生了。这也就是说，意识或许依赖于特定的神经过程，但是意识本身具有真实的、非物理的性质，比如觉知（awareness）。（老实说，我们对意识的理解还非常浅薄，目前还没有资格评断它是否算作一种本体论突现产物。）

共时突现对许多不同层级的物体和性质都产生效力。比如，我们可以说生物性质存在于比化学性质更高的层次，而化学性质又高于物理性质。但是这种层级体系暴露了共时突现的一个致命缺陷，韩裔美籍哲学家金在权（Jaegwon Kim）著名的排他性论证（the exclusion argument）讲的就是这个问题。

假如你和绝大多数共时突现论者一样，认为每当一个事件在高于最基础层级的某个层级上发生，必定伴随着较低层级上的一系列事件同时发生，并且低阶事件确定了那个高阶事件。孩子在笑，便是一个较高层级的事件。这个事件不能被完全还原为物理过程，但必然是由某些基础的物理状态和结构确定了生理状态与心理状态；因此，每次拥有完全相同的物理状态和结构，孩子都会笑。如果你还相信世上任何事情都不可能脱离基础物理层次，那么就推出了：任何似乎发生在高阶的因果作用都是冗余的。孩子笑并不是母亲笑的原因，因为她的笑完全是一系列极为复杂的基础对象、过程和结构所导致的。笑，也不会导致任何物理变化，因为物理领域在因果上是自我闭合的。（顺便提醒一下，如果你拒绝承认物理世界的因果首要性，那你已经是突现论者了。）

这个反驳论证对共时突现的打击是摧毁性的。它将所有化学、生物、心理等种种不属于基础物理的性质都变成了仅仅是副现象（epiphenomena）——这些现象在世界的一切变化中都没有因果效力。然而，只要转向历时性突现（diachronic emergence），我们就可以避免排他性问题。历时性突现提出了一个完全不同的问题：是什么历时过程导致了突现特征的产生？

我们可以考虑一下匪帮的动态，当这些平日里理性的人组成一个群体，他们过激的行为似乎是一种整体性质。虽然匪帮是由许多个体构成的，它所展现出的特征却不能简单地等同于个体行为的累积，于是匪帮的行为遵循着特定的社会规律，而非心理规律。

— AP

这种看待匪帮行为的方式在排他性论证面前不堪一击：虽然乍一看没什么问题，但只要深入想想，你就会发现万事万物都可以被更基本的物理过程解释。然而，我们可以把这个例子换种说法。作为匪帮的一部分的个体，与加入匪帮前的那个人有着显著的区别。简言之，他们在加入匪帮时被改变了——丧失了我们认为是文明人类所必需的特征，而成为了某种截然不同的东西。（幸好这个过程一般是可逆的。）于是，群体的动态应该等于改变后的个体的行为的累积，而不存在什么匪帮的不可归约的整体性质。

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自然界的一切法则在宇宙诞生之初就已经各就其位了吗？还是在变化中逐渐突现产生的？

你可能会想，还原主义者难道不能立即驳斥掉这个例子吗？没错。说到底这不是一个很有说服力的变化突现的例子，因为随着心理学和神经科学法则的演进，我们可能最终得以在更基础的层级上解释匪帮行为。然而，还有一些物理范围内历时性突现的例示就不太好处理了。

还记得那座乐高积木搭成的参议院吗？原子论的一大核心论点是，“砖瓦”是不变的。被我们当做是基本的东西的本质属性不会随时间而改变；不论是嵌入更大的单元，还是单独放在那儿，它的本质属性都一样。这些砖瓦的非本质属性可以改变，比如位置，但那些使得原子成为如此这般的原子的特征不可能改变。

然而，对于砖瓦究竟是什么这个问题，答案一直在变。现在我们的基本单元不是氢、氦、纳等元素，而是粒子物理标准模型中的实体。当渺子（muons）这种基本粒子变化成一个电子、一个电子中微子和一个渺子中微子，这三种变化的产物本身也是基本粒子。也就是说，非组合成的渺子转变成了截然不同的其他非组合成的基本粒子，这和匪帮成员是一个道理，只不过这种情况下找不到更加基本的解释方式了。

思考突现引出了一系列本质上属于哲学范畴的问题，虽然回答这些问题可能需要大量的科学工作的灌入。比如：自然界的一切法则在宇宙诞生之初就已经各就其位了吗，还是在变化中逐渐突现产生的？如果答案是后者，是否意味着存在一系列解释这些变化如何发生、为什么发生的“超法则”？在原子本体论自身的领域内，这些问题不会自然产生——而在一种审慎的突现论观点的指引下，我们也许可以有所突破，将这些概念从神秘主义思想的囚笼内解放出来。

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编译：有耳

校对：大秋

编辑：EON

https://aeon.co/essays/atomism-is-basic-emergence-explains-complexity-in-the-universe

Paul Humphreys

弗吉尼亚大学哲学教授，研究科学哲学、形而上学和认识论。他出版了大量学术著作和文章，是《牛津科学哲学研究》丛书的编辑，《美国哲学季刊》、《科学哲学》和《科学基础》的编委成员。最近著有《Emergence：A Philosophical Account》。

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