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杨鸿智-后现代理论医学博客

《后现代医学》、《正反馈医学》、《自体原位器官重构技术》

 
 
 

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这是一个宣传后现代理论医学的博客.后现代理论医学是以系统理论为指导的新医学.该理论认为,在生命组织中干细胞是决定机体功能状态最基本的因素.通过调节机体内环境和为干细胞提供再生所需要的物质和能量,就可以使干细胞在患者体内原位再生,实现器官重构,使器质性病变得到治疗.现在,已经在北京医药信息学会内成立了后现代理论医学专业委员会,杨鸿智是主任委员.

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(57)复杂性与还原论——一个建议或一种可供批判的观点  

2013-03-31 01:12:17|  分类: 干细胞病 |  标签: |举报 |字号 订阅

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(57)复杂性与还原论——一个建议或一种可供批判的观点

作者:林定夷

文章来源:中山大学哲学系

更新时间:2007-3-28

http://philosophy.sysu.edu.cn/papers/ShowArticle.asp?ArticleID=583

 

论文摘要:本文通过对科学理论的还原结构与还原逻辑的重构和深入剖析,对复杂性科学和哲学研究中迄今流行的主流观点——复杂系统或系统复杂性的本质特点是它的“不可还原性”——提出了质疑,并从逻辑上指明了包括生物学在内的涉及复杂系统的科学理论的还原的可能性及其实现途径。文章还指明了还原论与机械论的区别。作者写作此文的原意在于供研究复杂性与系统科学哲学的专家们参考或批判。

 

 

有幸参加了一次讨论“复杂性与系统科学”的全国哲学研讨会。收获颇丰,让我学得了许多东西。但在庆幸让我获得了许多新知识之余,某些哲学论断却也让我产生了怀疑。于是写下了以下这篇东西,以供研究“复杂性与系统科学哲学”的专家们批判或参考。

 

那次于2001年12月在广州召开的“全国复杂性与系统科学哲学学术研讨会”上,许多权威学者在讨论或介绍复杂系统或系统复杂性概念时,往往突出地强调并断言复杂系统或系统复杂性的“本质特点”是它的不可还原性,并且往往笼统地把还原论与机械论相提并论或相等同。这些论断成了会议上某些基调报告中的基本论点。但仔细推敲起来,这些论点实在都只不过是一些断言,缺乏论证。复杂系统或系统复杂性的“本质特点”真的是“不可还原性”吗?“还原论”就等于“机械论”吗?当然,这里所说的“还原”是指理论间的还原,或曰系统不同层次的理论间的还原,而不是指把“理论陈述”还原为“观察陈述”。关于这一点,会议上专家们报告中所言的意思也是很清楚的。关于把“理论陈述”还原为“观察陈述”,20世纪的科学哲学已证明它是不可能的。但是,理论之间的还原呢?或曰关于系统的不同层次的理论间的还原呢?即使对于复杂系统而言,它已经被证明过是不可能的吗?对于这一点,正是需要作进一步的仔细分析的,以便有利于科学,包括复杂性与系统科学的健康发展。

 

为此,必须讨论清楚科学理论还原的结构与逻辑。然后,才能从中弄清楚科学理论还原必须满足的条件以及科学理论还原的可能性或不可能性。像L.贝塔朗菲在《一般系统论》一书中所曾经做过的那样,一方面对科学理论的还原结构与还原逻辑不作认真研究,一方面却又轻易地断言“科学统一……只能通过实际世界的不同层次的结构一致性来实现”【1】,而把科学理论的还原视作为“空想”【2】,那是不足取的。在那次会议上,许多专家的发言在这一点上比L.贝塔朗菲有了进步,他们大都承认“还原论”曾经在科学历史上起过重大的作用,但是,当他们断言复杂系统或系统复杂性的本质特点是它的“不可还原性”时,却仍然暴露出他们对科学理论的还原结构与还原逻辑缺乏深入的思考。为了弄清科学理论的还原结构与还原逻辑,首先必须弄清一个基本概念,何谓“理论还原”?

那么,何谓理论的还原呢?

 

一、何谓理论还原

 

我们根据历史上的争论和亨普尔、奈格尔等人已经做出的工作,可以进一步把理论还原的意思较清晰地表述如下:

 

设有理论T1和T2,说T2在T1上得到还原,当且仅当:(1)T2上的术语能通过T1上的术语来定义(术语还原);并且(2)T2上的规律能通过T1上的规律导出(规律还原)。

 

这里,(1)(2)两条就成了理论间的还原(T2在T1上得到还原)的充分而且必要的条件。我们暂且把其中的(1)简称为“术语还原”;把(2)简称为“规律还原”。当T2上的术语和规律都能在T1上得到“还原”时,我们当然应当承认T2已经在T1上得到了还原。据此,我们当然应当逻辑地得出如下结论:当我们断言任一理论T2可以在T1上得到还原时,那就意味着我们断言(1)和(2)的合取是可以得到满足的;当我们断言任一理论T2不可能在T1上得到还原时,那就意味着(1)和(2)的合取在任何情况下都是不可能被满足的。但是,这又如何证明呢?

 

二、理论还原是否可能

 

上面已经指出,理论还原的可能性取决于理论还原的那两个充分必要条件是否能够得到满足。因此,对于理论还原的可能性,我们可以做出如下逻辑上的分析。

 

(一)首先看第(1)个要求,即 “T2上术语能通过T1上的术语来定义”(或称术语的还原)是否可能被满足或在什么意义上才可能被满足。

 

例如,以生命体——它是公认的复杂性系统——为对象的科学生物学中的术语(如“细胞”、“遗传基因”、“染色体”等等)能否借助于物理-化学中的术语来定义和在什么方式下才可能被定义?。

 

从逻辑学中我们知道,标准意义上的定义主要有两种类型。一种是描述性定义,它被用来陈述或描述某个已在使用中的术语的一个或几个公认的意义。另一类是规定性定义,它是通过规定,赋予某个给定的术语以特定的意义,该术语既可以是一个新造的语词或符号(如“π介子”),也可以是一个“旧的”术语,但被赋予了新的、另外的特定的意义(例如在现代的量子场论中谈到夸克的“颜色”)。描述性定义的一般形式是“DS就是DP”。其中DS代表被定义的术语,即被定义项,而DP则代表下定义的表述,即定义项。定义中要求DP对于DS既是必要的,又是充分的。即要求DS与DP之间满足等值关系:DS←→DP。典型的描述性定义是分析性的,其目的是要分析一个术语的公认的意义,并借助于其他术语对之作出描述,而这些其他术语的意义是事先约定已被人们所理解的。所以,典型的描述性定义的更具体的表述形式可以表示为:“DS具有与DP相同的意义”。例如,“‘父亲’具有与‘双亲中的男性’相同的意义”,就是一个典型的描述性定义,它借助于“双亲中的男性”对“父亲”这个术语作出描述,分析出它的公认的意义。“双亲中的男性”是作为“父亲”的必要而充分的条件,因而两者是等值关系。与描述性定义不同,规定性定义的一般形式是“(用)‘DS’表示‘DP’”。它的任务并不是要揭示某个已在通用中的术语的一种或几种公认的意义,而往往是在某种陈述系统或理论场合下,新引入某个术语或符号,我们人为地规定这个术语或符号在这个陈述系统或理论中的某种特殊的意义或用法。因此,这种规定性定义的形式可以更具体地表示为“(规定)‘DS’应具有与‘DP’相同的意义”或“让我们把‘DS’理解作与‘DP’是相同的东西”等等。例如,在光学理论中,我们引进一个符号“C”,并给予一个规定性定义:“我们用符号‘C’表示‘光在真空中的速度’”。这就是我们在一个理论系统中,人为地规定了符号“C”的特殊意义和用法,使它与“真空中的光速”具有相同的意义。十分明显,由于描述性定义是要陈述和描述某个已在使用中的术语的公认的意义或用法,因此,它可以有精确或不精确、甚至有真假之别;而规定性定义只具有规定或约定的性质,因此它是谈不上有真假之别的。

 

现在让我们回头来看看,在两个理论之间是否有可能满足理论还原的第一个要求,即:“T2上的术语能通过T1上的术语来定义。”不难看出,首先,由于T2上的术语早已在T2中获得了某种确定的、专门的意义(例如,生物学中的术语“细胞”、“病毒”、“有丝分裂”等,在生物学中原先已获得了它的确定的、专门的意义),因此,我们不可能通过T1上的术语(例如物理-化学术语)对它们作那种任意的规定性的定义;其次,我们也很难指望可以通过分析性定义来达到目的。因为一个理论中的术语通常是在这个理论中被定义或赋予意义,恰如生物学中的术语是在生物学理论中被定义,赋予它以生物学上的意义,因而我们实际上不可能通过此理论以外的别的理论(如物理-化学理论)中的术语所构成的表述,使它与该术语(如生物学中的术语)具有相同的意义。像下面这样的断言将更明显地是错误的:“对于每一个生物学术语,都存在某种物理化学术语的表述,这一表述与该术语有相同的意义。”

这样说来,理论还原的第一个要求就是不可能实现的。既然如此,还原论者又如何能够枉谈科学理论的还原的可能性呢?并且牛顿派的科学家在牛顿纲领(牛顿纲领的核心是:“希望……从力学原理中导出自然界的其余现象”【3】)的指导下又如何能够在200年间确实把科学理论推向前进了呢?实际上,如果我们以为历史上的牛顿派或更现代意义上的还原论派所主张的还原论,竟然是企图通过上面所说的途径来实现科学理论的术语还原,那将是荒谬的。因为他们并不曾主张可以通过给出分析性定义或任意的规定性定义,就能实现科学理论术语的还原。事实上,在科学中或科学哲学中,还往往在另一些不太严格的意义上使用“定义”这个词儿。例如,现代操作主义者强调,科学中的任何术语,必须能给出它的操作定义才具有意义,或者说,科学术语的意义最终必须通过操作定义而给出。然而,这种“操作定义”既不是规定性定义,也不是分析定义,一般说来,一个操作定义至多能够给出一个科学理论术语的部分意义。此外,对于还原论主张来说,更具重要性的是“外延性定义”。所谓“外延性定义”,它仅仅是要求定义项与被定义项之间有相同的外延,而并不要求两者有相同的意义或内涵。而既然要求外延相同,因而在外延性定义中,势必要求在定义项中给出对于被定义项来说是充分而且必要的条件。因此,在外延性定义中,定义项与被定义项同样满足等值关系,即满足 DS?DP 。外延性定义的格式可以表示为:“DS和DP具有相同的外延”。正是这种外延性定义通常被机械论者或还原论者引用来作为他们所谋求的术语还原的模板。他们设法表述了某些生物学术语之适用性的充分而必要的物理化学条件,也就是说,他们给出了这些生物学术语的外延性定义,由此他们就强调:他们通过这种方式使生物学术语还原成了物理-化学术语。这样的例证已经不少,生物化学的成就已经揭示出了像青霉素、睾丸素、黄体酮、胆固醇等等许多这些物质的复杂的分子结构,从而就为用纯化学的术语(如化学分子结构式)来“定义”这些生物学术语提供了条件。举例来说,像尿酸和咖啡因的分子结构式分别为

 

当然,这样做出的“定义”,只能是外延性定义,它并不企图表达那些术语的本来的生物学意义。例如,“青霉素”这个术语的原来意义中包含着它是由一种叫做绿霉菌的真菌所产生的抗菌物质的意思;睾丸素原来的意思是由睾丸所产生的雄性激素。但现在却是用某种特殊的化学分子结构式这种纯化学的术语来“定义”了它们。这种“定义”全然没有顾及这些术语原来的生物学涵义。它只是强调:凡是我们所知道的青霉素都具有如此这般的化学结构,而具有如此这般化学结构的物质也就是青霉素;两者的“外延相同”。当然,这样的“定义”不可能是严格意义下的定义,因为一旦我们接受这种化学上的表征是生物学术语的新定义,那就实际上意味着那个被定义的术语的意义或内涵上有了改变,而且也包含了外延上的改变。因为在新的定义之下,不但可以把有机系统所产生的,而且还可以把实验室和工厂中通过化学方式所合成的某些东西也叫做青霉素或睾丸素了。这种“外延性定义”看起来也像是一种描述性定义,但实际上它并没有把一个已在使用中的术语的原来的意义严格地陈述或描述出来,而是部分地改变了它的内涵和外延。严格意义下的定义,正如著名的波兰逻辑学家S.列斯涅夫斯基(1886-1939)所首先指出的,它应满足“可消取性准则”和“非创新性准则”。

 

所谓“可消取性准则”和“非创新性准则”,对它们可以作如下形式化的表述:

可消取性准则:在某一理论中引入一个新符号的一个公式S,它满足可消取性准则,当且仅当:如果S1是一个新符号在其中出现的公式,就有一个此新符号不在其中出现的公式S2,使得S→(S1←→S2)是能从该理论的公理和在先的定义中推导出来的。

非创新性准则:在某一理论中引入一个新符号的一个公式S,它满足非创新性准则,当且仅当:不存在该新符号不在其中出现的公式T,使得S→T可以从该理论的公理及在先的定义推导而得,而T却不能如此推导而得。

 

显然,前面所说的那种“外延性定义”并未满足这两个准则。相反,这种外延性定义的建立,本身构成一个经验上的发现,原则上它应表述成一个经验定律而不仅仅只是通过语义的逻辑分析而做出了一个术语的同义表述。然而,一旦这种由经验发现所建立起来的外延性定义获得了公认或接受,那末它确实就实现了“T2上的术语通过T1上的术语来定义”的要求,即实现了还原论者所谋求的理论术语的还原。

 

由上面的分析,我们就应得出结论:既然术语的还原不可能通过分析性定义或规定性定义的道路来实现,而只能通过给出外延性定义来达到;而外延性定义的建立本身是一种经验发现的结果,它不可能仅仅通过思考术语的意义或其他任何非经验的程序来解决,而往往是一种非常困难的具体科学研究的(经验发现的)结果。所以,关于理论还原的第(1)个要求能够成立或不能成立,是不能先于经验证据的纯逻辑考虑来决定的;逻辑上并没有充分的理由保证任何情况下要求(1)一定能够成立或一定不能成立。

 

(二)再看理论还原的第(2)个要求:“T2上的规律能通过T1上的规律导出”(或称“规律的还原”)是否可能被满足或在什么意义下才可能被满足。

 

为了便于讨论,让我们假定T2是生物学理论,T1是物理-化学理论。典型的生物学规律是要描述生物学现象之间的联系;生物学中描述生物学现象都要使用生物学术语。因此,典型的生物学规律(让我们暂且假定它是全称规律)将具有如下形式:

 

(X)(B1(X)→B2(X))

 

其中B1、B2是用以描述生物学特征的生物学术语。同样理由,典型的物理-化学规律的陈述将具有形式

 

(X)(P1(X)→P2(X))

 

其中P1、P2是用以描述物理-化学特征的物理学-化学术语。

 

尽管我们不能笼统地说,由于生物学定律中包含有生物学术语,而物理-化学定律中未包含有生物学术语,因此我们是不可能仅仅从物理-化学定律中逻辑地导出包含有生物学术语的陈述来的,因为这些生物学术语未曾出现在物理-化学定律的表述之中。这样的说法当然大有纰漏。因为逻辑规则P→P∨q允许我们作这样的推演。例如,假定P为物理学陈述“金属受热膨胀”,q为一个包含生物学术语的陈述“细胞是生命的最小单位”。那末,根据这一逻辑规则,就允许我们从“金属受热膨胀”这个物理学陈述中推演出“‘金属受热膨胀’或者‘细胞是生命的最小单位’”这样的陈述。但是,在这样的推演中,q是可以与P在内容上毫无联系的、没有特征性的任何陈述。所以,从“金属受热膨胀”也可以推演出“‘金属受热膨胀’或者‘细胞不是生命的最小单位’”,或者诸如“‘金属受热膨胀’或者‘老鼠变成了大象’”等等其他陈述。由于在这样的推演中,包含有生物学术语的肯定语句和否定语句都可以从物理学陈述中推出,所以,从这个意义上,物理学陈述不能为任何特定的生物学现象提供解释;从物理学规律也不可能推导出任何特定的生物学规律。即仅仅从(X)(P1(X)→P2(X))这类语句(在这类语句中包含物理学术语而不包含生物学术语)中,我们不可能推演出像(X)(B1(X)→B2(X)) 这样的生物学规律陈述。为了要能够从物理学-化学规律中推演出生物学规律,我们至少需要引进某种附加的前提,这些附加的前提能够把物理-化学术语与生物学术语连接起来。这里的逻辑境况与我们曾经论述过的“科学的理论结构”中所讲到的逻辑境况是相同的。在讨论科学理论结构的时候,我们已经看到,为了能够从内在原理中导出经验规律,必须要有某些桥接原理;由于桥接原理把内在原理中的理论语词与经验规律陈述中包含的观察语词连接起来了,就使得我们能够借助于桥接原理而从内在原理中导出经验规律。现在为了实现理论还原的第(2)个要求:“T2上的规律能从T1上的规律导出”,即实现规律的还原,我们同样需要桥接原理,它把T1中的特征性术语与T2中的特征性术语桥接起来。在我们所讨论的特殊场合下,就是要有一些能够把生物学术语与物理-化学术语连接起来的桥接原理。不难理解,这种桥接原理同样要依靠经验的发现,而不可能仅仅通过语义分析和语义约定(规定)来解决。如果我们以B表示生物学术语,以P表示物理-化学术语,那末,这类桥接原理的较简单的和典型的形式就是:

 

等。当然,还可能有更加复杂的形式。在已列的形式中,其中的(3)式实际上也就是我们前面所讨论过的外延性定义的形式;外延性定义在理论的还原中实际上起到了某种桥接原理的作用。在有了这些桥接原理以后,那末借助于这些桥接原理作为附加的前提,我们就能够从物理-化学规律中导出生物学规律来。例如

 

但是,如果没有这些桥接原理,那末我们是无论如何也不可能从纯粹的物理-化学规律中导出生物学规律来的。这就是说,要想实现理论还原的第(2)个要求,即“T2上的规律能从T1上的规律导出”(规律还原),必须以引进适当的桥接原理为条件,而这些桥接原理完全是附加的并且是有待于经验发现的,它们本身原来并不存在于还原理论T1之中。发现桥接原理主要是连接T1和T2之间的边缘学科的任务。发展边缘学科对于科学进步而言是极其重要的。

 

综上所述,科学理论的还原实际上可以更准确地归结为如下命题:

设有理论T1和T2,说T2在T1上得到还原,当且仅当:(1)T2上的术语能通过T1上的术语来定义,而且(2)T2上的规律可从T1上的规律导出。对于理论还原所包含的这两个必要而充分的条件的进一步理解则是:对于条件(1)中所说的“定义”,可以允许是某种“外延性定义”;对于条件(2)中所说的“导出”,则是允许引进必要的“桥接原理”作为附加前提的“导出”。

 

这就是历史上以及当代科学中的还原论者所想要表述和在实践中所试图实行的“理论还原”。我们在这里只不过是作了某种概念的澄清工作罢了。

所以,理论还原是否可能?回答是:对于上面所说的意义上的还原,那是可能的,而不管它所涉及的是复杂系统还是“简单”系统。实际上,物理学(包括工程物理学)所研究的许多系统也是十分复杂的。例如,内燃机燃烧室里的燃烧过程,它复杂吗?实际上它极端复杂,它不但瞬息万变,而且受到许许多多内外不确定因素的影响。炮弹的运行过程复杂吗?如果我们试图直接对它作出“如实的”全面反映,那么它也将复杂得使我们无从下手对之作出研究。对于科学研究来说,把研究对象简化将是不可避免的。在方法论上有一条重要的原理,我将它称之为“不兼容原理”,其主要内容是说:“研究对象的高复杂性与关于所研究的对象的理论的高精确度不兼容”。由此得出结论,由于自然界和社会的过程大都是十分复杂的,对于这些复杂过程本身,我们不可能直接构建出关于它们的高度精确的理论,我们必须把研究对象简化。在科学中,抽象方法的实质就是把研究对象简化,抽象方法的一个重要类型是模型化方法;模型化方法的实质就在于:通过构建与真实世界对象相似的、但却又大大简化了的模型,来研究复杂对象或对象系统,以便为它们构建出相应的精确的理论;精确的理论都是关于模型的理论,它们描述的是模型,而不是直接关于自然界本身;科学中所谓精确的理论,其主要含义仅仅是指理论中所使用的语言是精确的;由于这些语言是用来描述模型的,因而也可以说该理论对于模型而言是精确的。但这并不意味着,理论的描述与自然现象之间一定是精确符合的。相反,由于模型是对自然界复杂对象或对象系统的高度简化了的类似物,因而关于模型的精确理论也常常不得不以偏离自然界的实际过程或现象作为它的副产品或代价。科学的目标最终是要求能用精确的理论来理解(解释和预言)实际发生的自然界的复杂现象和过程。那么科学又是如何来实现这一目标的呢?方法论告诉我们,从简化模型中得到的理论定律和定理常常偏离实际,但这并不“可怕”;在科学中,解释实际的复杂现象,通常是通过“从抽象上升到具体”的道路来实现的。具体来说,它通常是通过包括引进种种辅助假说在内的特定的科学解释的结构,运用从简化模型下获得的诸多“自然定律”的有序组合,结合相关的条件陈述,来解释复杂的自然现象和过程。这实际上就是一切严密的自然科学所走过的方法论历程,不但如物理学、化学曾经走过了这样的历程,现代生物学的发展也正经历着这样的历程。试图不通过简化的模型,就想直接构建出与自然界纷繁复杂的现象或过程相一致的精确理论是不现实的;试图让从简化模型下所获得的“自然定律”与复杂的自然现象直接一致也是不现实的。从我们往后的分析中我们还将知道,理论还原的现实可能性,与理论的抽象性、成熟性,以至于是否达到“准公理化”的形式水平是密切相关的。以上的分析,只是从一个方面表明理论还原是可能的,而没有理由表明它是不可能的。然而,通过以上分析,同时又从另一方面告诉我们,由于实际上只有通过给出适当的“外延性定义”才可能实现术语的还原,并且只有通过给出适当的“桥接原理”才有可能实现规律的还原,而给出适当的“外延性定义”和“桥接原理”都意味着经验的发现。因此,对于任意两个特定的理论T1和T2之间是否能够实际上实现还原,例如生物学理论实际上是否能够被还原为物理-化学理论,这是一个经验发现问题,并没有任何先验的理由可足资予以证明;只有通过生物学、生物化学和生物物理学等方面的艰苦研究才可能促其实现。在这过程中,方法论学者的任务,是进一步探索其可能实现的有效途径。

 

上面的论述已经从一般方法论的理论上,逻辑上,讨论了科学理论还原的可能性。分析表明,理论还原是可能的,而且它还为实现理论还原揭示了某种思路,并指出了理论还原的一般逻辑结构。从理论还原的逻辑结构的分析中,我们又看到,这里的确存在着一种与科学理论的结构完全相似的逻辑境况,这里的还原理论T1相当于“内在原理”或“理论层面”所处的位置,被还原理论T2则相当于“导出原理”或“经验层面”所处的位置;我们只有通过适当的桥接原理(其中包括外延性定义)才有可能从T1导出T2,即实现理论的还原(T2还原为T1),而这些桥接原理是有待经验发现的,它们事先并不包含在理论T1之中,并且在事后也不能被纳入在理论T1之内。因为桥接原理的特点是把理论T1中的特征性术语与理论T2中的特征性术语连接起来。如果不引入必要的桥接原理,就试图从T1中导出T2,即实现理论的还原,那是根本不可能的。

 

三、强还原与弱还原

 

然而,虽然从逻辑上说,科学理论的还原是可能的,但是,科学理论还原的实际情况又如何呢?从科学史以及当代科学的实际中,我们却又看到,虽然经过了数百年间历代科学家们的艰苦努力,然而迄今为止,像上面所说的那种科学理论的还原,即仅仅依靠引进适当的桥接原理,就能实现理论还原的情况,还是十分罕见,甚至可以说迄今尚无完整的实例的。像上面我们所说的那种形式的理论还原,可以称之为强还原。强还原的特点就在于:若已BP表示桥接原理的集合,则T1∧BP┣T2(符号“┣”表示可推出)。科学中大多数已出现的理论还原的实例,都不具有如此严谨的形式;它们通常都未能仅仅通过既有理论T1和适当的桥接原理集BP的合取就导出T2,而往往是在由还原理论和被还原理论所构成的新的理论结构中,作为内在原理的,不但有还原理论T1(T1中原有的原理),而且还增补了另外的附加原理集A。由T1和A的联合作为内在原理,再通过适当的桥接原理集BP而导出被还原理论T2。这些附加原理集A虽然原来并不包含在理论T1之中,但现在却处在与理论T1中的原有原理相并列的位子上,并共同构成新系统中的内在原理。并且,这些附加原理通常仍然能用T1领域中的术语来予以表述。所以,这些附加原理往往可以被看作是理论T1的补充和附加。当能够借助于这些附加原理的集合A作为补充的前提,结合着还原理论T1并通过适当的桥接原理集BP而能够导出被还原理论T2时,我们往往还是能够在较弱的意义上声称:“T2在T1上得到了还原”。这种形式的还原可称之为“弱还原”。弱还原的一般特点是:T1∧A∧BP┣T2,并且T1与A一起构成新系统的内在原理。虽然从逻辑上说,强还原也并非是不可能的,但是直到目前为止,在科学中所实现的所谓“理论还原”,绝大多数都是这种形式的弱还原。例如,在气体分子运动论中,作为内在原理的,并不只是牛顿力学中的既有原理。在它的内在原理中,还包括诸如:“气体均由分子构成”;“同类气体的分子质量均相等”;“气体分子之间除了碰撞以外没有其他的相互作用,也不受重力的作用”;“气体分子都在不停地运动着”;“气体分子沿着各个方向的运动的机会是均等的,没有任何方向上气体分子的运动会比其他方向上更为显著”等等附加的假说或原理。这些附加假说或原理并不包含在牛顿力学的原理之中,但却仍然能够用力学的术语予以描述。因此,这些附加假说或原理仍然具有“力学性质”。当我们能通过这些附加假说集和牛顿力学的结合,再借助于适当的桥接原理集BP【其中包括分子撞击容器壁的统计效果形成压强,并由此可导出,此外还有如等等。注意:这些桥接原理并不具简单的力学性质;它们的特点在于把力学量m、V、f等与热力学参量P、T、Q等连接起来。正如我们前面的研究所指出,没有这一类桥接原理,是无论如何不可能实现理论还原的】,终于能够导出气体定律和热力学定律的时候,我们还是能够(在较弱的意义上)说,我们实现了这些理论(如热力学理论)的力学还原。

 

四、还原论纲领是一种进步的科学纲领

 

在科学中,科学理论还原的理想虽然由来已久,并且已经取得的成果也不可谓不大,但是,直到目前为止即使在弱还原的意义上,经过仔细研究的有份量的理论还原的实例,也还没有超出物理学的范围。至于在以复杂性系统为对象的科学,如生物学中,迄今至多只实现了部分的还原,它离真正的理论还原还有着十分遥远的距离;可以说,试图把生物学还原为物理-化学的努力迄今尚未成功。然而,尽管如此,还原论纲领显然是指导科学进步的积极的纲领。理论还原的每一步成功,即使是局部的成功,如找到某种外延性定义或桥接原理,都会构成科学理论的巨大进步。而反还原论的纲领却是在某种程度上起到了消极的作用,它阻挡人们去主动地探索合适的“外延性定义”和“桥接原理”,以便积极地去实现理论的还原。所以,仅仅以数百年来的努力,生物学理论仍未能还原为物理-化学理论作为“依据”,就断言生物学和其他复杂系统的科学具有“本质上的不可还原性”,这种思维方式是不可取的,即使加上了“实践是检验真理的唯一标准”的幌子,以“实践证明了这个结论”这类思维方式也是不可取的。因为逻辑上摆着一个浅显的道理,为了实现某一个目标或方案,经过多次(甚至数百次、上千次)的努力而未获成功,并不等于它不可能获得成功;经过多次努力均遭失败,并不等于它必然失败。因为很可能在研究中只是在其中的某一个环节或几个环节上出了问题。一旦在这些环节上进行了修改或获得了技术上的突破,它就能变失败为成功。众所周知,历史上曾经出现过一种抗梅毒药——六0六,即“洒尔佛散”,虽然由于医药的进步,现在已经有了比它更加安全有效的药物,因而,迄今它已遭淘汰,但在历史上它却曾经为治疗相关的疾病起过积极的作用。据说,这种药物之所以被命名为“六0六”,就是因为它曾经遭受了六百多次试验的失败,直到第606次试验才获得了成功。怎么能说经过多次努力未获成功就“不可能”获得成功,多次失败就“必然”失败呢?仅仅依据经验(实践经验)不可能作出必然性的结论,这本来是一个很清楚的道理。但是,在我国,试图仅仅从有限的实践中就作出“必然性”的断言,似乎已经成了某种传统思维方式中的劣根性。就以我国的社会科学研究来说,我们屡屡见到这样的“论证”,他们列举了太平天国、戊戌政变、辛亥革命,以及20世纪某些企图走“第三条道路”者,都先后失败了,只有中国共产党领导下的革命取得了胜利,于是就简单地“推出”结论(实为断言):在中国,“资本主义道路走不通”;“只有社会主义才能救中国”。我们这里不去讨论这个结论如何,但仅就这种“论证”的方式而言,却实在说不上“水平”。如果中国的社会科学的研究,总摆脱不了这种思维方式,那将是十分可悲的,它将永远不可能摆脱落后的局面。然而,十分不幸,我们至今仍常常从某种“标准”的文献中,看到这种“论证”方式或思维方式(例如,在1991年7月1日***纪念中国共产党七十周年的那个著名的“讲话”中)。在我国,在复杂性与系统科学哲学的研究中,我们似乎也令人遗憾地看到了这种思维方式。这种思维方式同样也阻挡科学的进步。

 

正如我们所已经指出,科学理论的还原是可能的,科学理论的即使是局部的还原,都意味着科学发展中的重大进步。还原论纲领是指导科学进步的纲领。迄今科学理论之还原的理想已愈来愈吸引住了科学家们的注意力,并且不但在物理学,而且在化学和生物学中也已取得了愈来愈令人兴奋的长足进步。在这种条件下,科学哲学家的重要任务应是力求探明科学理论还原的一般结构及其逻辑,以促进科学的进步。

 

五、当前把生物学还原为物理—化学的困难之所在

 

在科学中,追求科学理论还原的理想由来已久,迄今,它在物理学化学中所取得的成就,已为举世公认。但在生物学领域中虽经几代人的努力,却仍然困难重重。何故?原因可能是多方面的。但从科学方法论上说,在作者看来,其中一个关键性的原因,是生物学目前尽管发展很快,但理论的发展仍然尚未达到高度的抽象统一,以至达到“准公理化”的水平上。据有关专家介绍,迄今科学家已经发现的自然界的有机化合物多达1000余万种(还有更多的尚未被发现),但在生物学内部,这些关于有机物的概念仍然相互独立,更不能仅仅通过少数几个基本的生物学概念作为基础来定义它们。在这种条件下,对于自然界的每一种有机化合物,就需要我们单独地作出一种独立的经验发现——发现它们的化学分子结构式,然后才能对这一种有机化合物给出一种“外延性定义”。但自然界的有机化合物有数千万种甚至更多,即使我们迄今已经发现了上万种、十几万种有机物的化学分子结构式,即找出了它们的“外延性定义”,但对于把生物学还原为物理-化学的要求而言,仍然如九牛一毛,无济于事。生物学中的规律也是如此,这些规律尚不可能通过生物学自身中的少数基本规律逻辑地推导而得。这些都造成了理论还原的真正障碍。这种情况,与物理学中各个分支学科的理论成熟状态,即使是经典物理学中的状态适成对照。在物理学中,尽管各种各样的物理学概念及相应的物理学术语和物理量为数甚众,但基本的物理学概念及基本的物理量却为数甚少。同样地,物理学中的规律(常常是定量规律)虽然也为数甚众,但它作为准公理化体系,其中作为似公理的基本定律也为数甚少。因此在这样的具有准公理化体系性质的理论系统中,我们只要明确了少数几个基本概念,理论系统中的其他许许多多概念就可以在理论中用那几个少数的基本概念来定义;我们只要确定了那几个基本物理量,我们就可以把所有其他的物理量都用那少数几个基本物理量的量纲来表示;我们只要从少数几个作为似公理的基本定律出发,就能推导出理论中的所有其他定律(定理)。对于成熟的理论形态——具有准公理化体系的理论形态,科学理论还原的障碍就要小得多和少得多了。因为我们只要对那少数几个基本概念找到它们的外延性定义,再找到少数几个适当的桥接原理而能够从T1中推导出T2中的少数几个基本定律,我们实际上就可算“完成了”理论的还原了。例如,在对热力学作力学还原的过程中我们只对少数几个热力学概念(术语)确定了它的外延性定义,如把“温度”视作分子平均平动动能的量度,等。并且通过把单个分子服从牛顿定律等假定,再通过适当的桥接原理集,最后能导出热力学的三条基本定律(第一定律、第二定律、第三定律)时,我们实际上就导出了全部热力学。热力学理论就被“漂亮地”还原为力学了。历史上,光学、电磁学的还原也是如此。这些还原,就不必像当前的生物学理论还原那样做得如此“累赘”,需要对每一个生物学术语去寻找一个合适的“外延性定义”,以至使得这一过程将永远不会有完结之时,从而也就永远不会有完成理论还原的可能。所以,从方法论上说,为了要能够实现把生物学理论还原为物理-化学理论,其首要的条件还在于要着力发展生物学本身,使之逐步达到只需要从少数几个基本概念和基本规律就能导出全部生物学理论的准公理化的水平上。不达到这一步,即使找到成千上万个像青霉素、睾丸素这类生物学术语的物理-化学表达式(某种外延性定义),仍然将是无济于事或作用甚微的。好在自20世纪50年代以来,生物科学正在逐步走上这条道路。自从诞生分子生物学以来,它已将生物学的各种遗传性状归因于DNA(脱氧核糖核酸)和RNA(核糖核酸),并初步地确定了遗传信息传递的中心法则可简单地表述为DNA→RNA→蛋白质,还有三联密码的作用等等,还进一步弄清了核酸的化学成分和结构。核酸不过是由四种不同的碱基A、G、T、C配对所组成。尽管其中的许多复杂过程尚未搞清楚。因而还很难说生物学理论迄今已发展到了准公理化的水平上,但它确实向我们提供了一种希望。然而,即使如此,我们在方法论上仍然应当明白:即使有朝一日生物学理论确实已经发展到了准公理化形式的成熟的水平上,也并不等于已有了把生物学理论还原为物理-化学理论的“必然性”。因为正如我们已经一再指出,要实现这种理论还原还必须以引进合适的“外延性定义”和“桥接原理”作为必要的条件。而合适的外延性定义和桥接原理必须依靠经验发现,逻辑上并无保证它们一定存在或一定能够找到。

六、还原的意义;还原于整合

 

科学家们为什么被“还原的理想”所吸引?以至于经典时期的科学家们总是想对各门科学实现力学的还原,而现代的科学家们也总是力图使物理学中的各门学科,甚至把化学和生物学都实现“量子的还原”?原因就在于这种性质的科学理论的还原,乃是实现科学理论统一的一条基本途径;而科学理论的统一,正如我们已经指出,乃是科学的一个基本目标。

当然理论的还原并不是实现科学理论之统一的唯一的方式或途径。正如我们所曾经指出:“科学的方法无非是实现科学目标的手段……,但有利于科学向着它的那些目标前进或接近的手段可以是各种各样的。”【4】从迄今的眼光看来,实现科学理论之统一的另一种重要的方式或途径,乃是理论之“整合”(integretion)。整合的方法,与还原的方法是有着原则不同的。所谓“理论的还原”,它乃是通过术语的还原和规律的还原的方式,使一个理论能从另一个理论中导出,从而使一个学科的问题能用另一个学科的理论作更深层的理解,并通过把许多学科的理论向同一个学科的理论作还原的方式,使科学理论得到统一。而“理论的整合”却不同,它并不是将一个学科中的问题归结为另一个学科的问题而作出深层的理解,而往往是将各个学科中的问题放到更加广阔的脉络中寻找对它们的统一的(一致性的)或系统性的理解。因此,整合的结果,往往是产生理论的融合、合并乃至产生新的综合性的新学科。例如,在达尔文进化论出现以前,在比较解剖学、胚胎学、古生物学、生物地理学、分类学……等等学科中有许多现象和问题,被各门学科各自分别地研究着,或至少是被注意到了,甚至还发现了这些领域中许多规律的相似性(或“同形性”)。而达尔文却是把这些现象和问题以及已有的知识,放到了更加广阔的脉络中试图寻找它们的统一的、一致的或系统性的理解,终于建立了以自然选择理论为杠杆的全新的生物进化理论。从而实际上使得比较解剖学、胚胎学、古生物学、生物地理学、分类学甚至生态学等等学科实现了一次伟大的综合,使这些学科中的大量问题得到了系统性的、一致性的理解。同样,在现代分子生物学理论建立以前,在遗传问题上已经有三个不同的学派发展着三种不同的理论:结构学派的理论、生化学派的理论和信息学派的理论。但以华生和克里克为代表的现代分子生物学家,却把这些理论所涉及的现象和问题放到更加广阔的脉络中予以理解,终于提出了某种系统的、全新的理论,这实际上是对以往的三种理论实现了整合,达到了对现象的更深刻而一致的理解。原则上,像当代的某些横断科学、如系统论、控制论、信息论的产生,也都是“整合”结果。当然,在科学理论走向统一的历史道路上,“整合”和“还原”这两种方式并不是相互排斥的,它们有时候是可以相互重叠的。例如分子生物学的出现,既是在某个角度上实现了“整合”,同时又在另一个角度上实现了(至少是部分地实现了)“还原”(把生物学部分地还原为物理-化学)。另外,它们还可能相互补充或者在一定条件下相互取代。C.G.亨普尔在讲到把生物学还原为物理-化学的艰难努力以及这种艰难努力是否会唯一地沿着还原的方向走下去,以至于可以断言“生物学终将被还原为物理学和化学”的时候,就曾经清醒地指出过:这“需要慎重对待”。“因为在未来的研究进程中,生物学和‘物理与化学’之间的界线,就像我们这个时代的物理学和化学的界线一样,也许会变得愈来愈模糊不清。未来的理论很可能要使用一些全新的术语来表达,而使这些新术语发挥作用的综合性理论将既能给今天叫做生物学的现象,又能给今天叫做物理的和化学的现象提供说明。就这样一个综合的统一理论来说,物理-化学术语和生物学术语的区分对其词汇可能就不再会有多大的适用性了。而且那种要把生物学还原为物理和化学的观念也将失去它的意义。”【5】

 

迄今为止,由贝塔朗菲等人及其后继者所奠基和发展起来的“一般系统论”的理论,实际上已成为某种关于“科学理论之整合”的方法学理论。贝塔朗菲在谈到构建“一般系统论”的背景时指出:“这样或那样的压力迫使我们必须处理所有知识领域中的复杂的事物、‘整体’和‘系统’。这涉及科学思维的重新定向。”【6】为了寻求他所说的不同于“还原论”的“科学思维的重新定向”,他认为最重要的基础是要寻找“不同领域的规律的同形性。用所谓‘形式的’说法,即寻找科学的概念结构时这意味着我们所用的图式的结构一致性。”【7】因此,一般系统论实际上“是在探索先前没有过的一种科学说明和理论,在探索比各种专门科学更高的一般化。”【8】对此,贝塔朗菲十分有信心地指出:“我们当然能够为现实的不同层次或阶层建立科学规律。这里用‘形式方式’(卡尔纳普)的说法,我们找到了有助于科学统一的、不同领域的规律和概念结构的对应性和同形性。用‘物质的’语言说,这意味着世界(被观察的现象的总体)显示出结构的一致性,表现在它的各层次或领域的同形秩序痕迹中。”【9】根据这样的设想和目标所构建起来的一般系统论,不但它本身成了科学整合的结果,而且反过来又成了启发和指导科学整合的一种方法理论。正如贝塔朗菲所指出:一般系统论,“它的主题是表述和推导对一般‘系统’有效的原理”。【10】 “如果我们提出这个问题并恰当地给系统概念下定义,就(会)发现适用于一般化的系统的模型、原理、规律是存在的(不管系统的特定种类、元素和包含的‘力’)。”【11】他认为正是由于一般系统特征的存在,“结果就出现了不同领域中的结构相似性或同形性。”【12】虽然这些不同领域“是完全不同的,而且原因机制也不同”,“但数学定律是相同的。”【13】由于一般系统论本身是一种整合的理论,因此,它又成了一种研究科学“整合”的方法论。贝塔朗菲指出:“因此看来系统的一般理论应是一种有力的工具,它一方面么提供能在不同领域应用并转移的模型,另一方面还应防止往往妨碍这些领域进步的那种含混的类似性。”【14】所以,“一般系统论还可以进一步成为科学的重要的调整机构。不同领域存在类似结构的规律,所以才可以对比较复杂、不易处理的现象使用显然简单而且有效的模型。因此从方法论角度,一般系统论应当是控制和促进某些原理从一个领域到另一个领域转移的重要手段,同时在相互隔离的不同领域中不再有必要再三重复发现相同原理”【15】。作为探究不同领域的“同形性”的一种结果,现代系统论学家构建了所谓“开放系统理论”。贝塔朗菲指出:“开放系统理论是一般系统论的一部分。这个学说涉及的是用于一般系统的原理,不论这些系统的成分性质如何,它们的支配力量是什么。有了一般系统论我们就到达一个境界:不再谈论物理和化学的实体,而是讨论具有完全一般性质的整体。但是,开放系统的某些原理仍然可以成功地在广阔的领域里运用,从生态学(物种之间的竞争与平衡)到人类经济以及其他的社会学领域。”【16】贝塔朗菲设想:“因此开放系统理论是一种能把同一概念下的多种多样的异质的现象结合在一起,并且是能够推导出定量规律的统一原理。我认为这个预见总的看来是正确的,已经为大量的研究所证明。”【17】

 

十分明显,贝塔朗菲所力图构建的一般系统论实质上是一种力图通过“整合”的方法实现科学统一的理论,并且是一种企图探讨科学理论整合的方法论理论。但是,同样十分明显的是,正如实现科学理论的还原并没有先验的逻辑理由可足资予以证明一样(因为外延性定义和桥接原理都是有待经验发现的),要说一切科学理论必然能够通过“整合”的方法来实现,同样是没有任何先验的逻辑理由可足资予以证明的。因为所谓不同领域的规律或结构的“同形性”同样是要依靠经验来发现的。所以,当贝塔朗菲把一般系统论与逻辑相提并论,认为“它在未来科学中注定要起类似于亚里士多德逻辑学在古代科学中所起的作用”,那是过于夸张了。进一步,当他把科学理论的整合看作是科学走向统一的唯一方式,而把科学理论的还原指责为“空想”的时候,那么他是显然地错了。

 

贝塔朗菲之所以如此这般地指责科学理论还原的理想只是一种“空想”,显然是因为他并不理解科学理论的还原结构与还原逻辑,或者说,他未曾对科学理论还原的结构和逻辑做过任何深入的研究。在《一般系统论》一书中,他从未稍稍深入地谈论过一下科学理论的还原结构和逻辑问题,他甚至从未清晰地指出过,他所说的作为“空想”的“还原”,是不是不允许引进必要的外延性定义和桥接原理的“还原”。所以他在这个问题上经常地摇摆不定。他有时指责还原论是“空想”,有时候却又声言他对还原论的可能性“留下不答”,甚至他“不声明”还原的设想是不可能的。但从总体上说,他却是把一般系统论所体现的“整合”的方法,看作是与“还原”的方法相对立、相排斥的方法。就这一方面来说,是十分令人遗憾的。虽然作为一个真正的科学家,他十分厌恶宣称自己的理论是“唯一正确的理论”的那种盲目宗派主义的、排他性的做法,他强调:“有一点很重要,即(我所)列举的各种方法都不是也不应是垄断的。科学思维的现代变化的一个重要方面是,不存在唯一的、包罗万象的‘世界体系’,……它不过是这些模型之一,而且正如现代的发展所示,没有一个是彻底的和唯一的。各种‘系统理论’也不过是反映各个方面的模型。”【18】但在他的观念之下,只是认为,作为“整合”的方法论理论,他所构建的“系统理论”不是唯一的,“别的系统理论”也可以成为反映世界的某个方面的模型。但对于还原论的方法,他却常常是干脆拒斥的,以至于认为“科学统一……只能通过实际世界的不同层次的结构一致性来实现”,即认为科学统一只能通过“整合”的道路来实现。就这一点而论,却实在是过于狭隘化了。

 

正如我们上面所指出,“还原”和“整合”都是有助于实现或推进科学统一的方法,它们并不是相互排斥、互不相容的,相反,它们是可以相互补充,并在一定条件下可相互取代的。从有助于科学实现其总目标而言,它们都是合理的。我们并没有逻辑上的理由只承认其中的一个而拒斥另一个。而且就迄今的研究进度而言,一般系统论所提供的科学理论整合的思路并不比科学哲学家所已经提供的科学理论还原的思路更加清晰,相反,在某种程度上甚至更加模糊,以至于贝塔朗菲自己也不得不承认,一般系统论迄今仍不过是“半形而上学”的理论。【19】

 

七、还原论不等于机械论

 

在2001年12曰在广州召开的那次学术研讨会上,许多权威专家往往把“还原论”与“机械论”混为一谈,在两者之间划等号,这同样是缺乏分析并且是不可取的。限于篇幅,本文中只能对此作简要的说明:

 

机械论在历史上有着古老的渊源。15~16世纪时它在科学中开始兴盛起来,在牛顿以前,科学中的机械论已经形成为牢固的传统,许多先进的科学家都自觉地和顽强地坚持机械论。但是,在牛顿以前,科学中的机械论仍表现为某种未成熟的粗陋的状态,科学家们在解释各类对象或现象时,往往简单地拿机械作类比,把研究对象直接视作为一台机器。著名的科学家兼哲学家笛卡儿就曾经出此名言:“宇宙是一座大钟”。许多科学家都从与机械的直接类比中来理解宇宙及其万物。但是到了牛顿以后,机械论就被升华为某种成熟的形态。牛顿的科学纲领实际上是一种机械还原论的纲领,其核心内容就如他在其经典著作《自然哲学之数学原理》的“序言”中所言:“希望……从力学原理中推导出自然界的其余现象”。自此以后,科学家们解释现象,不再是拿机械作直接的粗陋的类比,而往往是通过类比,为各类自然现象构建出巧妙的力学模型,然后,借助于模型,从力学原理中推导出其余各类自然现象(如光学、热学、电学,甚至化学现象等等)所服从的规律,从而进一步解释和预言各类自然现象。牛顿为贯彻他的科学纲领,首先身体力行,例如他提出光的微粒说,把光视作由服从力学规律而运作的光微粒所构成,从而数学地导出光线直进、反射、折射……等等许多光学定律,解释和预言了许多光学现象。他还把热视作微粒的振动,再附加一些另外的力学假说,竟能从力学原理中推导出著名的波义耳定律等等。与牛顿同时代的以及他们的后辈门徒,也都遵循着同样的方法论思路,例如有人为光现象构建了另一种力学模型,把光视为由光源所激发的以太振动,同样解释了许多光学现象。到了十九世纪,科学家们更从力学模型中导出了热力学理论,构建起热的动力学理论,随后又进一步超出热力学领域,在力学模型的基础上构建出了结构严密、解释面更广的经典统计物理学。……甚至麦克斯韦最初研究电磁理论时,也是力图从构建力学模型出发,来推导出各种电磁定律,并取得了辉煌成就,只是到了最后,他才放弃了为电磁理论作力学还原的努力。而别的许多科学家则仍然要为电磁理论的力学还原作顽强的努力。总之,直到19世纪末以前,牛顿的机械还原论的科学纲领确实曾在科学中起到过十分巨大的作用。正是在这一纲领的指导下,使得各门科学理论,特别是物理学理论逐渐成熟,许多物理学分支学科的理论逐步具备演绎陈述的等级系统,甚至准公理系统的成熟形态。但是,必须注意,牛顿的机械论,即机械还原论只是还原论的一种特殊形态,它要求把各种科学理论(光学、热学、电磁学、声学……以至于化学、生物学理论)都还原为力学。即它把还原理论T1限定为力学,要求“从力学原理中导出自然界的其余现象”。我们切不可把这种特殊形态的还原论与一般还原论相等同。事实上,当科学发展到20世纪以后,已没有多少科学家仍坚持这种机械还原论,相反,在20世纪的科学中,科学中所盛行的是把物理学各分支学科以及化学、生物学等等,都力图作量子和场的还原,并且取得了非常辉煌的成就,以至于迄今为止,即使在生命科学的前沿努力中,我们还可以看到这种还原的明显倾向。当代的许多科学家在科学研究中,往往仍旧作还原论的努力,但不再作机械还原论或力学还原论的努力。因此,我们显然不能在还原论与机械论之间简单地划等号。确实,在国际间,甚至某些著名的科学哲学家,也有作如此混淆的。例如,20世纪的著名的美国科学哲学家C.G.亨普尔曾在其著作《自然科学的哲学》一书中写下了如下的话:“人们可以将机械论看作是这样一种观点,这种观点认为,在今后进一步的科学研究中,生物学终将还原为物理学和化学”。显然,在这里,亨普尔同样是把还原论与机械论相混淆了。但是,我们理应进一步严格地厘清概念,把本来不同的两个概念区分清楚。20世纪以来的科学发展表明,机械论(机械还原论)已经过时,但还原论却值得坚持,并且它还在继续有效地指导科学前进,正如在这次会议上许多专家在他们的报告中所公开承认的那样,20世纪以来的诺贝尔奖项的工作,大部分都是沿着还原论的道路做出来的。

 

八、结论

 

以上的详细讨论,从方法论上给了我们如下的重要启示:

 

一、理论间的还原,即使对于复杂系统而言,并非不可能。当然,为了寻求理论还原,必须寻找合适的思路,以便为实现理论还原提供有效的方法论路标。切不可因为历经努力而未获成功,就轻易断言理论还原是“空想”,或对于复杂系统而言,理论还原“不可能”。对于科学研究而言,应当提倡活跃思路,开路总比堵路好。当然,堵路也并非绝对不好。但是,无论开路或堵路,都应当从方法论上作出有效的分析,指出让人接受这些“路标”的合理性理由。

 

二、理论还原只是使科学理论走向统一和深化的一种方法,但不是唯一的方法。所以,也切不可以由于它在历史上曾经取得过辉煌成就,就轻易断言它是“唯一”正确的方法,而排除了寻找其他方法的可能性。这样同样会束缚思路。特别是在有关复杂性系统的理论问题上,既然几经努力而未获成功,就不妨尝试近代科学中已经表明曾经取得过辉煌成就的“整合”方法,达尔文进化论的提出就是“整合”方法取得成功的辉煌一例。或者还可以进一步探索实质上是“整合”方法之某种具体形态的“综合集成方法”等等。拓宽思路,寻求新的方法总是值得提倡的。问题是,对所求的新方法也应当尽量给出合理性的分析,更不要为了提倡新方法而排他性地堵住了本来也具有有效性和合理性的其他方法道路。

 

三、已经指出,“理论还原”只是追求科学理论统一和深化的一种方法,因此,它只是自然科学研究中的一种方法思路,它原则上不是用来解决作为“复杂系统”的某些工程技术问题的。某些学者以某些复杂的工程技术系统,包括复杂的社会经济管理系统之合理方案的设计、实施为例,来指责“还原论方法”之局限性,这是指错了方向。这表明他们对“还原论方法”之适用性的范围根本未曾做过认真思考。这种指责,就如同指责本来只是用来写字的钢笔何以不能在战争中像原子弹那样炸毁一座城市,从而指责它的“局限性”那样离谱。根据现有的知识背景,对于探求复杂的工程技术系统,包括社会经济系统的设计、实施、运行、管理之合理方案,甚至“最佳方案”,是应当提倡和运用“系统工程”的方法,或者进而探求新的系统工程方法论来予以解决。在这样做的时候,不必指责还原论的“局限性”,因为还原论方法本来不期求解决这类问题。

 

四、还原理论在被还原之前和之后是否发生了某种变化?回答是肯定的。因为根据本文所阐释的科学理论的还原结构与还原逻辑,无论强还原还是弱还原,要想使理论T2在理论T1上得到还原,都必须以引进必要的外延性定义和桥接原理作为必要条件;离开了外延性定义和桥接原理,理论的还原是根本不可能的。而外延性定义和桥接原理都是经验发现的结果。外延性定义的引入,不但改变了原有理论T2中的术语的意义或内涵,而且也可能部分地改变了它的外延。以生物学术语青霉素或睾丸素为例。在生物学中,“青霉素”这个术语的原来意义中包含着它是由一种叫做绿霉菌的真菌所产生的抗菌物质的意思;睾丸素原来的意思是由睾丸所产生的雄性激素。但现在却是用某种特殊的化学分子结构式这种纯化学的术语来“定义”了它们。这种“定义”全然没有顾及这些术语原来的生物学涵义。它只是强调:凡是我们所知道的青霉素都具有如此这般的化学结构,而具有如此这般化学结构的物质也就是青霉素;两者的“外延相同”。当然,这样的“定义”不可能是“保持意义不变”的严格意义下的“定义”。同时,它也使这些术语所指称的对象或外延发生了改变。因为一旦我们接受这种化学上的表征是生物学术语的新定义,那末,在这种新的定义之下,不但可以把有机系统所产生的,而且还可以把实验室和工厂中通过化学方式所合成的某些东西也叫做青霉素或睾丸素了。在这种情况下,它的外延扩大了。当然,在新的“定义”之下,外延也并不一定改变或扩大,例如,在分子运动论的情况下,把温度理解为分子平均平动动能的量度,并未改变它的外延。但它的内涵是被改变了或充实了。由于这种改变,所以,当我们说,理论T2在理论T1上得到还原时,并不是简单地意味着能够从T1导出T2 , 即实现T1┣T2 。实际上是从T1导出了T2′,即T1┣T2′。T2′已经在一定程度上不同于T2。因为它的理论术语的内涵已经发生了某种变化。

 

五、从我们关于科学理论的还原结构与还原逻辑的理论性讨论中,就可以来合理地理解库恩的所谓“规范变革”前后的两种理论是否可通约的问题。因为从

T1┣T2′的意义上,T1与T2′之间显然是可通约的。但T2′不同于T2,在它们之间概念的涵义发生了变化。但这种变化,并不是两种概念之间完全不可通约,因为它们所指称的对象仍然具有明显的可通约性。例如。在青霉素、睾丸素等等的场合下,虽然在新规范之下,我们用化学结构式来表述了它们,但原来在旧规范之下所说的青霉素、睾丸素,在新规范之下,它们仍然是青霉素和睾丸素,在新规范之下只是扩大了这些概念的外延;在分子运动论的场合,我们虽然用分子的平均平动动能来表述温度这个概念,但在旧规范之下所说的“温度”,在新规范之下也仍然是“温度”。这意味着,在新规范之下,我们用化学结构式来表述青霉素和睾丸素,或者用分子的平均平动动能来表述温度,毋宁说,我们是从更深入的层次上揭示了这些概念的涵义。两者虽然在“规范变革”的前后这些概念的意义和指称有了某些不同,但是两者之间还是相通的,两者之间有着一个巨大的交集。从这个意义上,我们可以说T1与T2是局部可通约的。因为十分明显,T1与T2′是可通约的,而T2′与T2是局部可通约的。所以T1与T2之间也是局部可通约的。由此可以清楚地看到,库恩在《科学革命的结构》一书中所强调的不同的科学规范之间不可通约,这种观念是站不住脚的。而他后期通过修正,承认不同规范之间“局部可通约”则是正确的。我们的理论为论证“局部可通约”提供了合理的依据。

 

六、我们关于科学理论还原的理论,原则上不同于E.奈格尔的理论。E.奈格尔的还原理论要求科学理论在经历了还原以后,其术语的意义不变,这样的还原实际上是不可能做到的。而在我们的还原理论中,正如我们在上面第四点中所已经强调的,其意义是发生了一定的变化的,甚至其外延也是发生了一定的变化的。

 

七、我们的还原理论只是从逻辑上和认识论上论证了理论间的还原是可能的,而没有理由武断地断言对于复杂系统而言,还原是不可能的。我们的论证没有涉及本体论假定。因此也没有涉及本体论上的“多一对应”对还原论的限制。我们只是从逻辑上严格地论证了还原必须满足的条件。只要我们能够发作出适当的外延性定义和桥接原理,我们就能够实现科学理论的还原。在我们看来,仅仅依据于非常有局限性的某种科学上的暂时发现所做出的本体论假定,例如“多一对应”的假定,就断言理论间的还原不可能,是不足为训的。科学上的任何这类假定,都不可作为最终的定论。更何况,“多一对应”的假定,也并不能阻挡人们去发现适当的外延性定义和桥接原理。

 

八、 还原论并不等同于机械论

 

主要参考文献

(1)《全国“复杂性与系统科学哲学研究会”成立大会暨学术研讨会?会议论文摘要》,广州华南师范大学印刷,2001年12月。

(2)C.G.亨普尔:《自然科学的哲学》,生活·读书·新知三联书店,1987年。

(3)Nagel. E. The Structure of Science. NewYork:Harcourt, Brace and World, Inc, 1961.

(4)林定夷:《科学的进步与科学目标》浙江人民出版社,1990年。

(5)林定夷:《近代科学中机械论自然观的兴衰》,中山大学出版社,1995年。

注:

1、L.贝塔朗菲:《一般系统论》,社会科学文献出版社,1987年,第72页。

2、同上。

3、牛顿:《自然哲学数学原理》第一版“序言”。

4、拙著:《科学的进步与科学目标》,浙江人民出版社,1990年,第72页。

5、亨普尔:《自然科学的哲学》,上海科技出版社1986年,第119页。

6、贝塔朗菲:《一般系统论:基础、发展、应用》,社会科学文献出版社,1987年版,第2页

7、同上书,第40页。

8、同上书,第11页。

9、同上书,第72页。

10、同上书,第27页。

11、同上

12、同上

13、同上

14、贝塔朗菲:《一般系统论:基础、发展、应用》,第28页

15、同上书。的67页。

16、同上书第125页

17、同上。

18、同上书。第78页。

19、贝塔朗菲:《一般系统论:基础、发展、应用》第31页。

 

说明:

 

本文所阐明的科学理论的还原结构与还原逻辑的理论,曾由作者首先发表于论文《论科学理论的还原——兼评L.贝塔朗菲的反还原论观念》之中,该文载《自然辩证法通讯》1990年第四期;同年在作者所出版的专著《科学的进步与科学目标》中,以其中的一章“科学的统一:还原与整合”的标题下作了进一步的论述。本文只是在原有基础上作了进一步的展开并有针对性地回答了相关问题。

 

 

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