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【上篇】邏輯、科技和認知:中國古代VS西方近代

李旭彤:挖掘五千年文明驚世寶藏(13)

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8. 一般認知域

8.1 世界萬物存在的一般狀態和認知域

我們能夠認識的這個世界,比照眼睛觀察到的事物,可以做這樣一個描述:有一個一個可分辨出的物體,這些物體之間有一些間隙,可以插入很多同樣的物體。有一定數目的相同或類似物體同時存在。一個物體一般會有可分辨的邊界,邊界內物質凝實,邊界外沒有同樣物質。

這個物體內同樣又可分為物體顆粒,顆粒內物質更加凝實,顆粒之間的間隙能容納很多顆粒。小,一直到最小的微粒,大,一直到最大的天體。如此這般,從小到大的層層嵌套。

人從個體人向外,先是組成家庭、班級、團隊等基本的社會組織單元,然後組成社區、學校、企業等大一層的單元,一層一層,直到國家、國家聯盟等。向內,人由器官和組織構成,器官和組織又由細胞組成,細胞由生物分子組成。生物分子之下,是否還有生命現象,現在不得而知。

人做事情,每天完成當天的工作,幾天之後完成一個任務,一個團隊一段時間後完成一個項目,幾個團隊完成的項目又會構成一個工程,層層如此。

可以講,世界萬物都是這樣層層組合。對於一般的物體,一層堅實的個體,下一層可能就很稀疏,稀疏空曠中的個體又很堅實,層層組成嵌套。對於生物,同種生物個體相似且基本獨立存在。生物個體中的組織器官則差異很大,有不同的功能和形態,不可獨立存在,相互緊密協同工作,一般不可缺少任一器官。再下一層的細胞又基本相同,大量相同的細胞執行基本相同的工作,缺失一些個體細胞並不影響整體的生存。不同種類的生物個體又差異很大,共同構成一個生態,任一種類生物的缺失都可能導致整個生態系統的崩潰。

我們感官對這個世界的認知,主要是從分辨出這一個一個個體開始的。一塊物體,一個生物,一件事情,一個念頭,一個關係等等,然後會給這些個體一個名稱。接著通過感覺和心智尋找這些個體之間的關係,以及關係之間的關係,如此類推。

在完成這個對當今對世界認知的最一般的描述時,還需回答一個問題:作為分辨這些個體的認識者是哪裡來的。古希臘的哲學家們認為:冥冥之中,有一個體——認識者,有了自我意識,先分辨出了自身,然後可以分別出其他個體。這個個體一般就是可以認知事物的生命體。

另一種答案源自於古代中國:混沌之中,有了變化,分出天地陰陽兩極,這陰陽兩極的交合互動,產生了生命,這個生命本身繼承了陰陽,同時具有分辨這種陰陽的能力。從天地和其中孕育的生命總體上來說,就是這種陰陽體,可分辨、認知自身。

這兩種答案的前一種,產生了自我意識的生命就是前面章節中談到的認識主體,這個個體生命可分辨的其他個體就是客體。在此基礎上建立的認知理論中,為了保持客體的客觀性,需要把認知主體排除在認知對象之外。這種答案逐步發展,也是藉助於視覺觀察的結果,最後形成了這樣一種觀點:世界可以由與觀察主體無關的最小個體粒子組成,這些粒子沒有內部組分,粒子之間的關係足夠簡單。最簡單的關係是設定一組特定的約束條件,使粒子之間存在一種加法關係。

前面章節中提到的「線性無閾」假設就是這種約束條件的範例。含義是,如果一個粒子P受到N個粒子的作用,這些粒子之間的作用不會相互影響,作用的效果能夠線性疊加。如一塊磚上面並排的幾塊磚對這塊磚的壓力就是線性疊加的,但是壓倒駱駝的最後一根稻草則不屬於這種情況。

如果分辨粒子是由粒子之間的作用來實現的,粒子獨立存在的含義就是粒子間的相互作用與其它粒子無關,那麼這個線性無閾假設等同於假設粒子間相互獨立存在。

進一步假設,如果還有M個粒子,這些粒子不能直接與P相互作用,必須先作用在前面的N個粒子上,然後這N個粒子會把這種作用傳遞到P上。與此類推,就會形成一個作用的序列。這就是一般空間概念的來源。

牛頓力學中,採用了絕對時空的概念,也就是時空中點之間是線性無關的。有質量的物體之間的萬有引力屬於這種情況,這種引力可以線性疊加。到了相對論力學,這種線性疊加只是在低質量情況下的近似,到了質量密度足夠大時,物體之間的引力就不是線性疊加的了,或者按照廣義相對論的話說,會引起時空彎曲,這也是時空點之間不是相互獨立的另一種表述。

把這種空間粒子的概念推而廣之,就有了集合的概念。當公理化集合論(ZF集合論)成為了近代數學的基礎,而近代數學又成為了近代科學的基礎的時候,整個近代科學就建立在了這種分離、線性個體的基礎之上。

藉助於計算機技術發展起來的數字化技術,希望建立的數字化世界,就是要把世界上各種不同的個體分解成為滿足加法關係的基本個體,然後用這種加法關係和個體來還原其它事物。

這種相互之間獨立存在,相互之間的作用又可以線性疊加的個體是這個世界中存在狀態的極限情況,可以講,這種理想狀態並不存在,但存在一些近似的情況。如相隔距離遙遠的星球,非常稀薄的氣體,高度自由化經濟體系中的經營個體等等。

如果認為世界的基本組成單元是這些可獨立存在的個體,然後由這些基本單元組成其它的個體,而這些被組成的個體之間相互依賴而存在,就會出現非線性和複雜性等問題。

這兩種答案的後一種,就發展出了陰陽八卦理論:宇宙從混沌中一分為二,清者上升為天,濁者下降為地,天地初開,分出陰陽。天有陰晴,地有山谷,分為四象,四象又可分為八卦。陰陽相互依賴而存在,兩者之間的作用相互屏蔽而飽和。相對於其他的個體,這兩個互為陰陽的個體就結合成了一個個體。其他個體只能與這個結合成的個體相互作用。

正負磁極是這種陰陽關係的最典型例子,有N極才會有S極。正負電荷之間的作用,就不是線性疊加的,它們之間的作用相互屏蔽而飽和。當等電量的正負電荷近距離相互作用後,更遠處的其它電荷與這對電荷的作用就會顯著減小。如正負電子對組成的偶極子,與其它帶電粒子的作用就與單個帶電粒子大不相同。

這種理論解決的問題是一些密切相關個體的組合,如稠密物質的內部結構,生物個體內的器官組織,人類社會組織等。

這兩種答案對應於描述事物個體的兩種極端視角或說兩個分離的認知域,就相當於我們站在一個密實個體與虛空的邊沿,一種只看這種事物的外部,外在的描述事物個體,一種是只看事物的內部,內在的描述事物個體。這兩種認知域分別對應的源自於亞氏邏輯學的理論體系和中國古代以《易經》為基礎的觀點與理論體系,就是反映了事物一般存在方式的兩個不同方面。

那麼我們有沒有可能建立一種認知域,可以更一般地描述事物,同時涵蓋上述向內和向外認知域呢?

8.2 系統論的認知域

8.2.1 系統論概述

人類社會目前發展起來的高度複雜的分工協作,人類活動對環境生態的嚴重影響,人類自己製造的各種複雜的設施和設備,都需要對各種具有複雜性、非線性、不確定性等特徵的存在進行研究。因此系統這個概念應運而生。在近代科技認知域中,從上世紀中期,系統論逐步開始升溫,「系統」這個概念被應用到了幾乎所有的領域,各個領域以系統命名的理論層出不窮。

為什麼需要系統這個概念,以及這個概念的特徵,貝塔朗菲在其代表作《一般系統論》中有著很好的解釋:當時確立了「嚴格機械決定論的自然觀」,「它指出,宇宙是建立在隨機地、無秩序地運動著的無個性粒子活動的基礎上的。這些粒子由於數量極大,才產生了統計性的秩序和規則」。這「迫使我們幾乎把所研究的每樣東西都當作由分離的、零散的部分或因素所組成」。貝塔朗菲是個理論生物學出身的學者,他說他痛感到「當時流行的機械論方法所忽視的並起勁地加以否定的,正是生命現象中最基本的那些東西」。而生命的基本特徵是組織,這表明它的各個部分相互作用,構成一個密不可分的整體,即生命有機體。「機械論世界觀把物質粒子活動當作最高實在」,所以有機體的概念完全處於它的視域之外。貝塔朗菲斷言:「經典物理學在無組織的複雜事物的理論發展上是非常成功的。……這種無組織的複雜事物的理論最終歸結為隨機和概率定律以及熱力學第二定律。相反,今天的基本問題是有組織的複雜事物」,在新生的生命科學、行為科學和社會科學的發展中到處都冒出了有機體和組織性的問題,「因此現代科學提出的一個基本問題是關於組織的一般理論」。

1937年貝塔朗菲在芝加哥大學的一次哲學討論會上第一次提出的一般系統論概念,指出了機械決定論「迫使我們幾乎把所研究的每樣東西都當作由分離的、零散的部分或因素所組成」,在描述生命等現象時所存在的局限性,也就是指出了發展一種獨立的系統論的必要性。

目前對系統這個概念,尚無統一明確的定義。其核心思想是系統的整體觀念,即系統對於外部環境來說基本上是一個整體,這種整體性一方面表現在有系統的整體目標,行為方式等,另一方面,可以用亞里斯多德的「整體大於部分之和」的名言來說明。

貝塔朗菲強調,任何系統都是一個有機的整體,它不是各個部分的機械組合或簡單相加,系統的整體功能是各子系統在孤立狀態下所沒有的新質。系統中各子系統不是孤立地存在著,每個子系統在系統中都處於一定的位置上,起著特定的作用。子系統之間相互關聯,構成了一個不可分割的整體。子系統是整體中的要素,如果將子系統從系統整體中割離出來,它將失去子系統的作用。正像人手在人體中它是勞動的器官,一旦將手從人體中砍下來,那時它將不再是勞動的器官了一樣。

系統的存在和行為需要考慮內部結構,也需要考慮外部環境的影響,即系統作為一個個體來說,外部環境和內部結構都可決定這個個體的存在。系統的內部結構包括了系統內部的子系統和這些子系統之間的關係。需要考慮系統的內部結構的含義之一是:系統的內部結構也部分暴露於外部環境之中。

上世紀九十年代,聖塔菲研究所提出了複雜適應系統(Complex Adaptive System,簡稱CAS),其基本思想可以概述如下:「我們把系統中的成員稱為具有適應性的主體(Adaptive Agent),簡稱為主體。所謂具有適應性,就是指它能夠與環境以及其它主體進行交互作用。主體在這種持續不斷的交互作用的過程中,不斷地『學習』或『積累經驗』,並且根據學到的經驗改變自身的結構和行為方式。整個宏觀系統的演變或進化,包括新層次的產生、分化和多樣性的出現,新的、聚合而成的、更大的主體的出現等等,都是在這個基礎上逐步派生出來的。」

複雜適應系統(CAS)理論把系統的成員看作是具有自身目的與主動性的、積極的主體。更重要的是,CAS理論認為,正是這種主動性以及它與環境的反覆的、相互的作用,才是系統發展和進化的基本動因。宏觀的變化和個體分化都可以從個體的行為規律中找到根源。霍蘭把個體與環境之間這種主動的、反覆的交互作用用「適應」一詞加以概括。這就是CAS理論的基本思想——適應產生複雜性。

對於上述複雜適應系統的論述,更一般的說法是:當系統具有自己的目標和實現這種目標的能力時,系統的成員——子系統也同樣具有自己的目標和實現自己目標的能力,層層子系統都如此。系統會在約束子系統和與環境系統的作用中實現自己的目標。

因為系統論強調了需要同時考慮內部結構和外部環境,需要考慮生命的繁衍、生死循環,因此系統論的認知域應當是一種兼具外向和內向認知的認知域。

複雜適應系統理論則揭示了簡單規則可構成複雜系統,但是依然採用了由單元系統來構成複雜系統的思維框架。這種理論與上述通過循環疊代,來保證個體的存在內涵一致。一般系統論和複雜適應系統論都揭示了近代科技認知域所存在的局限性,但是對系統的最一般性質,並未作出更深入系統的討論,著眼於如何解決複雜性問題,而不是消除掉所謂的複雜性問題。(待續)

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責任編輯:李同心

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2020-01-06 7:09 PM
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