还原论

所谓还原,是一种把复杂的系统(或者现象、过程)层层分解为其组成部分的过程。还原论认为,复杂系统可以通过它各个组成部分的行为及其相互作用来加以解释。还原论方法是迄今为止自然科学研究的最基本的方法,人们习惯于以“静止的、孤立的”观点考察组成系统诸要素的行为和性质,然后将这些性质“组装”起来形成对整个系统的描述。例如,为了考察生命,我们首先考察神经系统、消化系统、免疫系统等各个部分的功能和作用,在考察这些系统的时候我们又要了解组成它们的各个器官,要了解器官又必须考察组织,直到最后是对细胞、蛋白质、遗传物质、分子、原子等的考察。现代科学的高度发达表明,还原论是比较合理的研究方法,寻找并研究物质的最基本构件的做法当然是有价值的。

整体论

与还原论相反的是整体论,这种哲学认为,将系统打碎成为它的组成部分的做法是受限制的,对于高度复杂的系统,这种做法就行不通,因此我们应该以整体的系统论观点来考察事物。比如考察一台复杂的机器,还原论者可能会立即拿起螺丝刀和扳手将机器拆散成几千、几万个零部件,并分别进行考察,这显然耗时费力,效果还不一定很理想。整体论者不这么干,他们采取比较简单一些的办法,不拆散机器,而是试图启动运行这台机器,输入一些指令性的操作,观察机器的反应,从而建立起输入──输出之间的联系,这样就能了解整台机器的功能。整体论基本上是功能主义者,他们试图了解的主要是系统的整体功能,但对系统如何实现这些功能并不过分操心。这样做可以将问题简化,但当然也有可能会丢失一些比较重要的信息。

还原论与整体论的关系

还原论与整体论之争由来已久,并且激发了脑研究和人工智能领域内的大争论。还原论方法将大脑还原为神经元,然后设法将神经元组装成大脑。人工智能的一个学派认为,通过创造元数字电路,我们能够建造越来越复杂的电路,直到我们创造人工智能。这个学派沿着现代电子计算机这条思路,对“智能”的模仿取得了初步的成功,但深入下去就比较令人失望,因为它甚至连模仿大脑的最简单功能,比如模糊记忆,都无法做到。面对人工智能研究的窘境,一些科学家从研究方法上进行反思,认为还原论方法在人工智能的研究方面没有前途,应设法采取一种更加整体的方法对待大脑,不必纠缠于人脑运作中的一些细小环节,应该建立起把大脑视为整体的模型,将大脑的一些基本功能从一开始就建造在这个模型系统里。神经网络理论基本上就是基于这样一种方法而建立起来的理论模型,这是一种功能主义的整体研究方式。这种方式现在看来也是困难重重,不过它才刚刚起步,其未来的前途如何尚未可知。

我的观点是,还原论与整体论作为两种不同的研究方法,它们本身无所谓优劣之分,我们具体选择哪种方法,这完全视乎具体情形,并取决于我们个人的喜好。在某种情形下我们采取还原的方法,在另外的情形下我们可能会采取整体论的方法,这都是可以的。但是,在大多数情况下,人们倾向于采用还原论方法,这比较可靠,也比较能够满足我们寻根究底的好奇心,所以只要有可能,人们总是乐于使用它。

事实上整体论总是只能进行一些初步的研究,一旦深入下去就必须使用还原论的方法。因此,对待自然界,我们总是首先了解其大致的、整体的规律,这是整体论的方法,接着一定要再对它层层进行还原分解,以此考察和研究它的深层次本质规律。例如为了研究人体的生物性状,我们首先了解各个系统,如消化系统、神经系统、免疫系统等的功能,这时候我们是将各个系统当作一个整体来予以研究的;而接着,我们要继续研究组成系统的各器官的功能,再接着是组织、细胞、分子、原子等层面,这便是一个逐层还原的过程。随着层层还原过程的深入,我们对人体的机制就能够得到越来越多的了解。

是的,对那些过于复杂的系统,比如人的大脑,还原论方法到达一定地步之后就会显得异常繁难,人类的心智看来根本就无法做到将其彻底还原,这时候我们不得不退而求其次,对系统的某些细节忽略不计,从而引进一种比较整体的功能主义研究方式。类似地,对于像“视窗”这样复杂的软件系统,整个系统的逻辑是非常复杂的,如果有人想要模拟而不是剽窃这个系统,最好的办法是:在了解它的功能后再另行编制一个具有几乎相同功能的系统。如果妄想将一台装有“视窗”系统的电脑拆散,从物理的角度了解整个系统的逻辑结构,然后再一一复制出来,这肯定极其艰难甚至劳而无功。所以,对人的大脑采取功能主义的整体论方式进行模拟将比还原论方法也许更为行之有效。

但是,即使对复杂系统的研究,人类的心智有时候会变得一筹莫展,这也并不意味着还原论就没有价值。因为我们需要知道:系统的表现为什么会是这样?如果我们将一部哪怕最简单的计算器拿到古代,古代的科学家也可能被迫采取整体论的方式对它进行研究,他们或许能了解其主要功能,知道它可以用于数字计算,但他们必然不清楚:它为什么会是这样的呢?这时候,他们将会多么的遗憾。对人体的研究,虽然我们很难用原子和分子的行为来计算和推导出人的行为,但我们至少希望通过原子和分子的行为来解释和理解人的行为。很显然,我们需要能够直接描述复杂系统的整体定律,所以我们有化学定律、有混沌定律、有经济学定律和社会学定律,但这些定律不会是最基本的定律,我们会问为什么?为什么这些定律是这个样子?这时候,这些定律需要用个体行为来进行解释,需要用 “部分”的行为来进行解释。

还原论的方法肯定是最基本的科学方法。但由于混沌学说的巨大成功,一些人对整体论产生了过分的自信,在今天的很大部分科学哲学家眼里,还原论变成了坏东西,他们为整体论欢呼雀跃,却想法设法要与还原论划清界限。他们走得太远了,他们将整体论的作用过于夸大了,我们有些哲学家甚至还将整体论当作哲学本体论概念来进行介绍,煞有介事地探讨起“世界是简单还是复杂的”这样一些哲学命题来。他们的道理是,整体不等于部分之和,因此自然界是不可彻底还原的,因此整体论才是最优等的哲学。

有这样一个关于还原论的笑话:老师带学生走进实验室,指着一排玻璃仪器,说那是一个人,因为玻璃瓶里装着人的所有组成物质,包括水、碳、脂肪、蛋白质……。这个笑话的实质是说,还原论者只会将“部分”简单地累加起来形成整体,却愚蠢地并不考虑“部分”之间的相互作用。

我以为,认为还原论忽视了部分之间的相互作用,这样的指责毫无根据。还原论并不忽视“部分”之间的相互作用,相反,还原的目的正是为了更好地考察这种相互作用。通过还原,“部分”之间的相互作用变成了每个“部分”的边界条件,变成了每个“部分”的输入和输出,这使得我们能更精确地考察这种作用,并建立起将这些相互作用联系起来的方程。整体确实不等于部分之和,但整体必定等于部分及其相互作用之和。

有些人认为整体论的定律才是最基本的定律,而个体的行为要通过整体的行为来解释,甚至对人类社会也必须采取整体论的方法,认为如果只考察个体,则可能忽略掉人类社会这个群体的一些性质。这种说法是相当奇怪的,人类社会的所有性质归根结底都可以从个体性质及其相互作用而得到解释,虽然我们为了方便起见,可能采取整体论的研究方式,但肯定只有这种整体论的方式才有可能丢失一些重要的信息,而还原论的方式不会。

我们经常听到这样的训诫:使用还原论要谨慎从事。使用整体论更需谨慎从事。如果只是弄出一个整体论的定律,而个体层次发生的事情都以这个整体的行为来进行解释,这样的理论体系是难以令人信服的。

不过,还原论方法虽为我们所偏爱,但还原的过程必然只能进行到一定的层次,这不仅仅因为我们的心智不够,还有更重要的原因:自然界是不可以彻底还原的。

我们知道,世界是普遍联系的,世界上每个事物都和其他每个事物联系着。但事物之间的联系是怎样实现的呢?传统观点认为:不同的东西通过大量的中介过程统一起来,这就是说,事物之间的联系是层层递进的,是定域性的,任何物体只和其邻近产生即时联系,事物的超距作用是不可能的。世界的可还原性就建立在这样的宇宙绘景中,在这样的宇宙中,我们原则上可以将任何系统从宇宙中孤立出来进行考察,这个系统的边界条件是稳定的、可知的,我们可以通过边界条件的变化掌握和了解这个系统的性质和运行规律。将系统孤立的过程就是一个还原的过程,我们可以将大系统分割成一个个的小系统,小系统再细分为更小的系统,这样层层细分下去,从而我们所处的世界至少在理论上是可以彻底还原的。

然而,量子理论表明,世界的联系并不是定域性的。宇宙中的一切物质都存在着即时的普遍联系。在量子理论中,一切事物的运动都应该用波函数来描述,而波函数是遍布整个宇宙的。我现在坐在椅子上,我的身体伴随着有一个波函数,可以肯定这个波函数的值主要集中在我身体占有的空间内,接近100%,但不可能等于100%,在宇宙的其他地方,比如在火星上也会分布有我的波函数,虽然它们的值很小,非常接近于零,但不可能等于零。如果我的身体有任何的运动或变化,比如我动一下手指头,那么伴随我身体的波函数必然也要发生变化,而这个变化产生的影响将会遍布整个宇宙!火星上的一块石头如果“足够”地灵敏,它将会“感受”到这种影响,这种影响虽然非常非常之小,非常非常接近于零,但毕竟不等于零。在这样的宇宙绘景中,宇宙是一个不可分割的整体,如果我们一定要将某个时空孤立起来进行考察,那么由于宇宙中任何的变化都对它有影响,从而它的边界条件将会是整个宇宙!这个边界条件显然是不可知的。而且,外界对系统的作用也并不局限在边界,而是“深入”到系统内的每一个“部分”,这样系统内部的作用“场”也是不可知的。因此,这样的分割还原就变得没有任何实质性的意义。

所以,当我们用还原论的方法对事物进行考察的时候,我们实际上忽略了事物之间联系的量子效应。这样的“忽略”在通常情况下不会有什么问题,毕竟我的波函数在离开我身体哪怕只有一微米的地方就将衰减到几乎为零,它太小了,完全可以忽略不计。但是在那些必须考虑量子效应的地方,比如亚原子领域、比如宇宙“创生”的过程,这样的忽略就不能允许,这时候我们不能再采用还原论的研究方法,我们必须将整个宇宙都作为一个整体来考察。

很显然,只有在局域性不能忽略的地方,还原论才原则上不可行;在不必考虑局域性的地方,还原论原则上可行!

那么,在还原论原则上不可行的亚原子领域,还原论就没有价值了吗?
我认为,还原论仍然有重大的价值。因为,即便是存在非局域性,导致还原论原则上不可行的领域,我们还是需要了解个体的性质,要通过个体的行为来理解(而不是推导)整体的行为。

参考资源

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