論復(fù)雜系統(tǒng)的下向因果關(guān)系

論復(fù)雜系統(tǒng)的下向因果關(guān)系

復(fù)雜性科學(xué)的發(fā)展為以往的突現(xiàn)研究帶來了新的趨勢。重要問題是發(fā)現(xiàn)突現(xiàn)的潛在性和惡性因素。在心靈哲學(xué)中,許多學(xué)者對依隨突現(xiàn)、因果突現(xiàn)、模擬突現(xiàn)進(jìn)行了細(xì)致的概念分析,形成了一種將下向因果關(guān)系與復(fù)雜系統(tǒng)突現(xiàn)結(jié)合起來研究的新進(jìn)路,可稱之為復(fù)雜系統(tǒng)的下向因果關(guān)系研究。一、生物系統(tǒng)及其環(huán)境—下向約束與選擇因一般認(rèn)為,下向因果關(guān)系概念主要是指整體與部分之間,以及高層次與低層次之間的因果關(guān)系。一些哲學(xué)家因此質(zhì)疑:整體由部分組成,是部分相互作用的結(jié)果,部分又如何可能反過來影響、修改和約束自己呢?這個問題對于聚合的加和系統(tǒng)來說是不可理解的。有人甚至認(rèn)為承認(rèn)下向因果關(guān)系,就等于承認(rèn)一種外來的“活力”。自組織系統(tǒng)理論為解開這個難題提供了一種實(shí)驗(yàn)證據(jù)和理論解釋。貝納德元胞是自組織系統(tǒng)的典型案例。微觀分子雖然組成了貝納德元胞,但它們的行為不能充分決定貝納德元胞的出現(xiàn)。相反,分子的行為除了部分地由它們自己決定之外,還受到處于混沌邊緣的外部環(huán)境條件以及對環(huán)境有情境敏感性的宏觀結(jié)構(gòu)的影響和支配。這可以說是復(fù)雜系統(tǒng)及其環(huán)境對微觀分子行為的下向約束。這里的“約束”是指,它的約束者不是分子行為的(INUS條件意義上的)“全原因”,而只是其部分原因;它沒有完全決定結(jié)果的行為,只是限制了結(jié)果的行為的某些狀態(tài)、特征和自由度?！跋孪蚣s束”也可以由高層次具有自己獨(dú)特的規(guī)律加以說明。艾什比曾經(jīng)說過,如果將約束看作是對自由度和變異度的限制,則“由于每一自然規(guī)律總意味著有不變量的存在,所以每一自然規(guī)律就是一種約束,事實(shí)上,規(guī)律就是一種約束”。(Ashby,p.131)坎貝爾在提出下向因果關(guān)系的概念時也指出:“所謂下向因果關(guān)系原理就是處于層級的低層次的所有過程到受到高層次規(guī)律的約束,并遵照這些規(guī)律行事”。(Campbell,p.176)波普爾支持坎貝爾的下向因果的觀點(diǎn),但不同意“因果力在物理世界中是封閉的”。波普爾“開放宇宙”的思想認(rèn)為,物理世界在因果力上應(yīng)向非物理世界開放,即向獨(dú)立的心靈世界和作為世界3的客觀的觀念世界開放。(Popper,p.114,156)我們不想沿波普爾的思路走上一條承認(rèn)柏拉圖和黑格爾的客觀觀念世界的路,而是要在“因果力在物理世界中是封閉的”與“高層次系統(tǒng)確實(shí)對物理世界諸元素起因果力的作用”之間,找出一條中間道路。哥里克(R.V.Gulick)提出因果活性選擇論來試圖回答這個問題。他說:“一個可能的解決方案將集中到這樣的方面:高層級結(jié)構(gòu)模式也許包括著對低層級因果力的選擇活性”。(Gulick,p.65)就是說,環(huán)境通過生物系統(tǒng)的生存競爭對低層級的選擇,并不是選擇這些低層次要素中的某些因果力,淘汰另一些因果力,因?yàn)檫@可能違反能量守恒原理;而是重新安排低層級物理化學(xué)要素的因果力活性:抑制其中某些分子結(jié)構(gòu)的活性,激活另一些分子結(jié)構(gòu)的活性,從而使它們既服從自然選擇的高層級進(jìn)化規(guī)律,又不違反低層級物理化學(xué)規(guī)律,例如能量守恒定律。我們認(rèn)為,需要注意的是,生物系統(tǒng)及其環(huán)境對物理系統(tǒng)因果力的活性選擇作用本身,并不是一種物理因果力,所以即使有這種下向作用因的存在,也并不違反“物理因果力在物理世界中是封閉的”這個原則。“物理世界對物理因果力可以是封閉的”,只是它對信息因果力或心靈因果關(guān)系是開放的,因?yàn)樾畔⑹菦]有守恒定律的。二、兩個正反饋環(huán)的存在和發(fā)展哲學(xué)家們特別關(guān)注對復(fù)雜系統(tǒng)的控制層級的階次(orders)進(jìn)行研究,試圖通過不同控制層次一層層向上疊加,直至達(dá)到心靈控制的層級階次,為探索自由意志的突現(xiàn)和心靈的原因做好準(zhǔn)備。笛根(T.W.Deacon)討論了下向因果關(guān)系的幾個階梯。他認(rèn)為,第一階的下向因果關(guān)系,是由系統(tǒng)的總體熵和熱耗散這種關(guān)系對于其組分的隨機(jī)漲落出現(xiàn)的模式進(jìn)行控制,使系統(tǒng)達(dá)到一種自穩(wěn)定的狀態(tài)。第二階的下向因果關(guān)系是由自組織系統(tǒng)的形成和自組織系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對它的組成元素施加一種下向因果力和下向控制,它淘汰了一些隨機(jī)漲落的自組織形式,放大另一些自組織形式,使之在全局中占支配地位。第三階的下向因果關(guān)系是對放大了的自組織形式進(jìn)行再一次因果循環(huán)放大,這是由環(huán)境的選擇對自組織形式施加又一個自組織,它是自組織的自組織、自催化的再催化。這種突現(xiàn)及其出現(xiàn)的下向因果關(guān)系只有在生命中才能實(shí)現(xiàn)。(Deacon,pp.284-304)我們認(rèn)為,笛根的分析的一個局限是他將問題的焦點(diǎn)放到正反饋,因而沒有應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的控制論形式表達(dá)這些突現(xiàn)的階次和下向因果階次。為此,我們在笛根觀點(diǎn)的基礎(chǔ)上提出一個帶兩個正因果鏈的三個負(fù)反饋環(huán)并向更高反饋環(huán)開放的圖式,來概括多層級控制。如圖1所示:第一個負(fù)反饋環(huán)是非適應(yīng)性自穩(wěn)定控制環(huán)。它的高層次目標(biāo)是由系統(tǒng)的整體行為目標(biāo)來表達(dá)的,是一個簡單的整體對部分的下向控制。第二個負(fù)反饋環(huán)是適應(yīng)性自組織控制環(huán)。這個下向控制的特點(diǎn)是,不但被控制的低層級實(shí)體是多樣性的,而且控制的目標(biāo)也因環(huán)境的變化而變化。它加上了一個元目標(biāo)(Meta-purpose):將最適的被選擇的自組織形態(tài)穩(wěn)定下來,從而控制那個原來是常數(shù)的目標(biāo)狀態(tài),使之適應(yīng)作為變量的適應(yīng)性目標(biāo)。第三個負(fù)反饋環(huán)是適應(yīng)性信息選擇控制環(huán)。這種控制的特點(diǎn)體現(xiàn)在因環(huán)境改變而發(fā)生行為的選擇目標(biāo)和選擇標(biāo)準(zhǔn)的變化(或進(jìn)化),而且系統(tǒng)可以通過學(xué)習(xí)改變它的目標(biāo)并能預(yù)測未來的結(jié)果,因而建立一種對元目標(biāo)進(jìn)行再修正的元目標(biāo),即通過獲得信息來對適應(yīng)性目標(biāo)進(jìn)行控制。約束與選擇、控制與信息這幾個概念都可以在傳統(tǒng)的因果關(guān)系上加以說明,可以用層級間的因果關(guān)系來補(bǔ)充和豐富因果關(guān)系的概念。下向因果關(guān)系的概念與傳統(tǒng)的因果觀念,特別是休謨及其后繼者的條件因的概念,以及洛克及其后繼者的非還原物理主義的因果力概念是相容的(參見本期張華夏文章)。如前所述,物理世界對物理因果力可以是封閉的,只是它對信息因果力或心靈因果關(guān)系是開放的,因?yàn)樾畔⑹遣蛔裱睾愣傻?。心靈對于物理世界的作用是一種精神原因,是一種特殊的信息因果力:它實(shí)實(shí)在在地對人類的身體和神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生影響。但是,這種影響對于物理世界的變化如果是充分條件,則這種信息因果力和心靈因果關(guān)系的作用便違反了“物理世界對物理因果力可以是封閉的”原則。所以,它們只是作為必要條件起作用,因?yàn)闆]有什么純粹的信息、純粹的心靈,它們需要有(即使很少的)物質(zhì)、能量作為載體才能發(fā)揮作用;作為信息的心靈是與神經(jīng)狀態(tài)纏結(jié)或結(jié)合在一起才充分發(fā)揮其原因作用的。因此,心靈是實(shí)在的,心靈原因是存在的,物理世界是因果封閉的——這三者具有相容性。這也許是解決心靈的下向因果關(guān)系問題的關(guān)鍵所在,也是解決其他高層次系統(tǒng)組織的下向因果關(guān)系與“因果力在廣義的物理世界中是封閉的”原則無法并存的難題之關(guān)鍵所在。三、復(fù)雜系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)對因果關(guān)系力的影響金在權(quán)(J.Kim)力圖通過消解下向因果關(guān)系來消解突現(xiàn)性質(zhì)。對此,筆者之一已做過一些分析和批評。(范冬萍,第110-114頁)本文將進(jìn)一步分析和消解因果依隨論對下向因果關(guān)系會引起“過分決定論”的指責(zé)。如前所述,宏觀突現(xiàn)性質(zhì)的產(chǎn)生和存在是環(huán)境、宏觀和微觀三個層級的相互作用。因此,我們將產(chǎn)生M或M*的充分條件組的原因劃分為三個類別:Cp1,Cp2…;CM1,CM2…;CH1,CH2…。M的功能化就是在三個層級中進(jìn)行的,而不僅僅是在宏觀層級中。同時,M的實(shí)現(xiàn)者也就不只是僅僅存在于CP1,CP2…所在的基礎(chǔ)層次,因此,同層的解釋與預(yù)言、高層次的解釋和預(yù)言以及微觀的解釋和預(yù)言,都是必要的。這是一種層級動力學(xué)和三層級解釋的“三權(quán)分立”模式。關(guān)于這個解釋模式需做以下幾點(diǎn)說明:1.任何一個層級的系統(tǒng),當(dāng)我們將它作為一種事物或一個實(shí)體來考察時,都有它的組成元素(低層級實(shí)體)和這些元素實(shí)體的關(guān)系結(jié)構(gòu)(或過程結(jié)構(gòu))兩個方面。對于決定系統(tǒng)的性質(zhì)(包括突現(xiàn)性質(zhì))來說,關(guān)系結(jié)構(gòu)或過程結(jié)構(gòu)比組成元素實(shí)體有更為重要或至少同樣重要的作用。這些實(shí)體本身也是過程的穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)和關(guān)系的模式。如果要將突現(xiàn)性質(zhì)及其因果力一直追索到最低層,那就犯了無窮倒退或循環(huán)論證的錯誤。2.突現(xiàn)的性質(zhì)或突現(xiàn)的整體對于它的組成部分說來是不同的事物,它有不同于它的組成部分的因果力。漢弗萊斯(P.Humphreys)在其著名論文《性質(zhì)是如何突現(xiàn)的》(“Howpropertiesemerge”)一文中也清晰地表達(dá)了這個觀點(diǎn)。他認(rèn)為,經(jīng)過熔合突現(xiàn),第i+1層的具有突現(xiàn)性質(zhì)的新客體,“它的因果力”不能被組成它的i層的實(shí)體的因果力所表征。(BedauandHumphreys,p.117)3.是過分決定性還是充分決定性?一旦承認(rèn)從M到M*的宏觀事件發(fā)展的充分條件必須拆開分派到環(huán)境、宏觀事件和微觀事件三個層次上,主張下向因果關(guān)系或下向因果力是多余的“過分決定性”的論斷便不攻自破。如圖2所示:H表示高層次性質(zhì)或因素。H→H*→H**表示環(huán)境的變化。↘表示從M對P*的下向因果關(guān)系或下向因果力;P表示突現(xiàn)性質(zhì)M的低層次實(shí)現(xiàn)者。金在權(quán)說“P對于M來說是律則地充分的,而M對P*是律則地充分的,所以P對P*也是律則地充分的”。(Kim,p.149)因此,P搶先成為P*的原因。然而,從復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)化論的觀點(diǎn)看,P對于P*并不是充分的;因?yàn)樗皇浅浞謼l件組的一個組成部分,而非其全部,所以它實(shí)際上是一種不充分決定性(underdetermination)。而且,由于經(jīng)歷了因果隨機(jī)突變的過程,這只是概率因果,僅就P→P*來說也是因果松散的(causalslack)。因此,只有加上了下向因果H→M→P*的選擇才是比較充分的,故這里不存在“過分決定論”,相反卻帶有至少兩種不充分決定性。可見,在復(fù)雜系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)中,層次之間存在著多種因果關(guān)系,是一個復(fù)雜的因果網(wǎng)絡(luò)。低層次的實(shí)現(xiàn)者及其協(xié)同相互作用對高層次的性質(zhì)和行為具有一種上向因果作用,高層次的性質(zhì)或模式一旦形成,也會對低層次產(chǎn)生一種下向因果作用:約束與選擇因、控制與信息因,它們構(gòu)成了一個復(fù)雜的因果網(wǎng)絡(luò)。四、情境突現(xiàn)學(xué)說的應(yīng)用漢弗萊斯在《情景突現(xiàn)論》(見本期)一文中對筆者的突現(xiàn)理論作了評論。筆者的突現(xiàn)理論與漢弗萊斯教授的突現(xiàn)論有許多共同的地方。我們都認(rèn)為,對于突現(xiàn)不僅要從認(rèn)識論上進(jìn)行研究,而且要從本體論上進(jìn)行研究;突現(xiàn)性質(zhì)具有某種新穎性、獨(dú)立性和整體因果力;這種強(qiáng)突現(xiàn)在自然界和社會生活中并不是稀有的現(xiàn)象,而是大量存在的;需要從動力學(xué)的觀點(diǎn)對突現(xiàn)進(jìn)行探索。不過,漢弗萊斯對于層次的觀點(diǎn)似乎不太明確。而筆者的基本出發(fā)點(diǎn)是:突現(xiàn)的基本單元是處于某種新層級的系統(tǒng)。因?yàn)橹划?dāng)突現(xiàn)形成新層級系統(tǒng)的時候,突現(xiàn)的新實(shí)體才典型地出現(xiàn)了不同于它的組成部分或突現(xiàn)基礎(chǔ)的獨(dú)特的組織結(jié)構(gòu)、功能性質(zhì)和不可以從其他層次邏輯地導(dǎo)出的基本規(guī)律或行為規(guī)則。正是從這個基本觀點(diǎn)出發(fā),我們將突現(xiàn)動力學(xué)劃分為微觀動力學(xué)、宏觀動力學(xué)和環(huán)境動力學(xué)三個方面,導(dǎo)致突現(xiàn)的因果關(guān)系就包含同層的因果關(guān)系和跨層級的因果關(guān)系,后者包括上向因果關(guān)系和下向因果關(guān)系。漢弗萊斯基本上肯定了這個進(jìn)路。情景突現(xiàn)的概念概括了同層因果關(guān)系、層級之間的上向因果關(guān)系和層級下向因果關(guān)系所造成的突現(xiàn)的共同的特征,它們都是生成原子主義的不可改變性、可區(qū)分性和合成性失效的結(jié)果。因此,情景突現(xiàn)的思想對我們理解下向因果關(guān)系是很有啟發(fā)的。但是,在漢弗萊斯的理論中,情景突現(xiàn)還沒有一個嚴(yán)格的定義。他只說明了情景突現(xiàn)的必要條件(情景主義),但還沒有說明它的充要條件,也沒有說明這些不可改變性和可區(qū)分性失效到什么程度才引起突現(xiàn)。也許漢弗萊斯還需要對“情景”進(jìn)行具體分析和分類,包括對情景進(jìn)行層次分析。漢弗萊斯提請我們注意“在‘整體’和‘部分’之間作出區(qū)分,整體將包括受影響的部分,因而存在潛在的自我因果性”(參見本期第98頁)。這個提示非常重要。我們認(rèn)為,我們是討論整體的突現(xiàn)性質(zhì)與組成部分的性質(zhì)之間的因果關(guān)系。如果將整體的突現(xiàn)性質(zhì)定義為其組成部分所不具有的性質(zhì),那么在突現(xiàn)性質(zhì)與組成部分性質(zhì)的因果關(guān)系中就不會存在“自反”性或“自我因果性”的問題。而排除“自因”的方法是,當(dāng)考察特定的組成部分受整體的實(shí)體結(jié)構(gòu)或狀態(tài)的下向因果影響時,在整體中將被考察的組成部分除去,而將整體看作是組成部分的周圍環(huán)境來進(jìn)行考察。漢弗萊斯對我們的回應(yīng)給予了以下評價:“你們指出