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原子论受到挑战:世界上所有的事物都可以一直往下细分吗?

http://www.tzgcjie.com 来源:前瞻网            发布时间:2018-09-21 09:32:48

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如果你为伦敦大学(University of London)的参议院——这个参议院启发了乔治•奥威尔(George Orwell)的小说《1984》中的真理部(Ministry of Truth)——建造了一个乐高模型,那么,这些乐高积木本身不会改变,把建筑拆开,再把这些积木重新组装成吉萨大金字塔或埃菲尔铁塔的形状,这些积木的形状、重量和颜色都同样会保持不变。

这种方法应用到整个世界中去,则被称为原子论。它认为自然界的一切都是由微小的、不可改变的部分组成的。我们所理解的变化和通量只是在宇宙机器中转动的齿轮——这个宇宙机器是一个巨大但最终可以被理解的机制,它受宇宙法则的支配,由更小的单位组成。几个世纪以来,试图确定这些单位一直是科学和技术的焦点。实验室实验挑选出系统和过程的组成部分;工厂使用由更小的部件组装成的部件来组装产品;标准模型告诉我们现代物理学的基本实体。

但是当现象不符合这个组成模型时,我们就会发现它们很难理解。以一个微笑的婴儿为例:通过观察孩子的组成原子的行为来解释婴儿的微笑是非常困难的,甚至是不可能的,更不用说它的亚原子粒子,如胶子,中微子和电子。求助于发展心理学,或者甚至是叙述性描述(“父亲对着孩子笑,孩子也对他笑”)或许会更好。或者也许是一种基本的转变已经发生了,产生了一些新的特性或对象,而且这些特性或对象不能再被向下简化。

“涌现”这个概念可以帮助我们了解发生了什么。原子论的核心是向下向内挖掘物质的基本构建模块,而“涌现”则是向上和向外看,去研究当事物变得足够大或复杂时,是否会出现奇怪的新现象。作家雷蒙德·钱德勒(Raymond Chandler)在他的小说《漫长的告别》(The Long Goodbye, 1953)中捕捉到了“涌现”的一些元素:“一个偶尔喝太多酒的人,仍然是他清醒时的那个人。但一个酒鬼,一个真正的酒鬼,和他清醒时则根本不是同一个人,除了他是一个你从未见过的人之外,你不能肯定地预测关于他的其他任何事情。

“涌现”在一个多世纪前的科学哲学中很十分流行。约翰·斯图亚特·密尔、亨利·柏格森和C D·布罗德等著名人物认为,化学和生物学很难解释生命的起源;也许只能说生命是从这些领域“涌现”出来的,要求有自己的特殊法则和解释。然而,从20世纪30年代开始,量子化学的进步和DNA和RNA结构的发现显示了原子论方法的潜力,很快,一团疑云就笼罩在“涌现”及其科学潜力之上。

如今,这个概念经常被量子神秘主义者、灵魂的信仰者和意识神秘本质的倡导者所引用,但这些是“涌现”的模糊方法,我们应该避免这些方法。人们不应该以其可疑的近亲为依据来评判“涌现”。长期以来被轻视的“涌现”现象仍然可以为我们理解世界的方式增加价值,诀窍在于抓住“涌现”的有趣之处,而不要陷入一种敬畏神秘主义的态度。

对“涌现”的认真研究可分为两大类。其中一类很容易辩护:它假设当系统变得非常复杂时,我们不可能准确地预测它们的未来状态。因此,一些现象需要新的、不可简化的概念和理论来捕捉和解释它们。这与我们认识世界的方式有关,所以我们把它称为认识论的“涌现”(认识论是对知识的研究)。

近年来,认识论的“涌现”与复杂性理论和非线性系统之间的关系就像股票市场和天气之间一样。为了理解简单系统和复杂系统的区别,想象一下你想知道当你将玩具船放在自由流动的河流里之后它能走多远,利用水流的速度和你让它漂浮的时间就很容易计算出船会漂多远。河流的运动是线性的,所以船的位置可以通过两个(或更多)变量的相互作用来推断。但是如果你让船在非线性的湍流中航行,例如环绕着一个码头柱子的湍流,它的最终位置就很难确定了,因为你不能把一个漩涡或涡流分解成更简单的组成变量。这个系统很复杂,而且必须作为一个整体来对待。它的最终状态不能由初始的、基本的条件决定,而只能通过统计建模——也就是说,以一种更高阶的、“涌现”的方式。

认识论的出现并没有在根本上威胁到原子论;认识论并没有挑战世界最终是由更小的部分组成的这个观点,它只是简单地宣称,这些部分的行为方式并没有按照完美预测那样发生。假设一个婴儿笑了,她的父亲笑了。原则上,严格的原子论者会说,如果我们有足够强大的测量设备和计算机,所有这些都可以在更细粒度的描述级别上被捕捉到。但即便是原子论者自己也可能会承认,这将是一件非常了不起的蠢事。而在现在这种情况,通过转移到不同的描述层次,从心理学的角度来看事件——我们可以更好地解释我们感兴趣的系统。

一种更具争议性的“涌现”可以被称为本体论(与存在的本质相关的艺术哲学术语)。本体论的出现表明,某些特征和对象其实是世界的一部分,而不仅仅是我们有限的理论和预测能力的结果。这往往会让原子论者感到不高兴,因为它破坏了世界完全由更细小的物质组成的观点。

早期的“涌现”主义者对本体论“涌现”提出了两个基本的问题。第一个问题是:支撑“涌现”性的系统的结构是什么?这些答案导致了所谓的同步“涌现”。在这里,“涌现”的事物与产生它的事物同时存在。例如,在一个人的大脑中,红色的意识体验可能与产生这个体验的神经元的放电同时发生,意识可能依赖于某些神经过程,但是意识本身有真实的,非物理的属性,比如知觉。(其实我们对意识的理解还处于起步阶段,我们还无法评估意识是否属于本体论“涌现”。)

同时“涌现”需要一整个不同层次的对象和属性。例如,生物属性可以被认为是在比化学属性更高的水平上发生的,而化学属性反过来又比物理属性发生在更高的水平上。但这种等级制度对同时“涌现”构成了一个潜在的致命问题,通过所谓的“排斥论”(exclusion argument),韩裔美国哲学家金在权(Jaegwon Kim)使这种观点得到了更多人的关注。

假设你和大多数同步“涌现”学家一样认为,当一个事件发生在最基本事件之上的级别时,总是会有一组较低的事件来修复同时发生的高阶事件。回想一下我们的大笑宝宝,一个超出基础物理水平的事件。虽然笑不能归结为物理过程,但有一些基本的物理状态和结构仍然可以解释生物和心理状态;因此,只要出现完全相似的物理过程和结构,婴儿就会笑。如果你也相信世界上发生的一切都是在基础物理学的层面上发生的,那么任何在更高层面上发生的因果关系都是多余的。婴儿的笑声不会引起母亲的微笑,因为她的微笑完全依赖于另外一组非常复杂的基本对象、过程和结构。笑也不会导致任何物质上的东西,因为物质的领域是因果独立的。(顺便说一下,如果你拒绝这种关于物理的因果关系主导地位的观点,你已经是一个“涌现”主义者了。)

请注意,对于同时“涌现”来说,这种反对是多么具有破坏性。它把所有不属于基础物理的化学、生物、心理和其他性质都变成了纯粹的附带现象——世界的特征对世界的发展没有因果关系。然而,通过切换到历时性“涌现”,我们可以避免排除问题。历时“涌现”提出了一个不同的问题:随着时间的推移,什么过程导致了“涌现”特征的出现?

想想一群暴民的动态,一群理性的人的愤怒行为似乎是整体的整体属性。虽然暴民是由个人组成的,但暴民本身所表现出的特征似乎并不仅仅是个人行为的集合,所以他们其实是受到特定于社会学而非心理学的法则的支配。

这种看待暴徒行为的方式成为了排斥论的牺牲品:即使从外部、从内心深处看不出来,一切都可以用更基本的物理过程来解释,但是有一种不同的方式来构建这个例子。加入暴民的个体在进入暴民后会有明显的不同。他们的行为变得不理性,表现出高度的暴力倾向,简而言之,它们已经被改变了——失去了我们认为对文明人类至关重要的特征,整个人变的完全不同(幸运的是,这个过程通常是可逆的。)那么,群体动态是被改变的个体行为的集合,而不是群体作为一个整体的不可细分的属性。

如果你认为还有还原论者在对这个例子进行反驳,那你是对的。总地来说,这并不是一个具有说服力的转型“涌现”的例子,因为心理学和神经科学的学科最终可能会取得进展,从而在更基础的层面上解释群体行为。但在物理学中出现的其他历时性“涌现”的例子就没那么容易适用了。

回想一下由乐高积木组成的参议院。原子论的一个关键特性是基本构建块是不可变的。我们认为基本的东西必须能够随着时间的推移保持它们的基本属性;当嵌入到更大的单元中时,它们依然具有与独立时相同的基本特性。这些原子的某些非本质属性(比如它们的位置)可以改变,但那些造就原子的核心特性并不能改变。

然而,作为“建筑材料”的东西多年来却发生了变化。我们目前的基本单位不是氢、氦、钠等等,而是粒子物理标准模型中的实体。所以想象一下当介子——一种基本粒子——转变成电子,电子中微子或者是介子中微子时会发生什么。这三个转变的产物都是基本粒子。但事实似乎是非复合介子已经被转变成不同类型的非复合基本粒子——以类似于暴徒成员的方式,现在没有比这更基本的解释了。

对“涌现”现象的思考打开了一系列典型的哲学问题,尽管答案可能需要大量的科学投入。例如:所有的自然法则都在宇宙的起源的时候就存在了吗?或者说它们是通过某种变形才得以出现的?如果是这样的话,这是否意味着存在一套“超级法则”来解释这种转换是如何发生的以及为什么会发生?这样的问题不会在原子论本体论中自然产生,而是在用于研究“涌现”的一种谨慎的方法指导下出现的,通过这种方法,我们可能会取得进展,并且将这个概念从神秘主义者的手中解放出来。

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