计算与实在——当代计算主义思潮剖析，本文主要内容关键词为：思潮论文,当代论文,主义论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
毫无疑问，由电子计算机问世所引发的“计算革命”已经不可逆转地改变了人类的生存状态和进化轨迹，并深刻地影响着人们看待世界的方式。近十几年来，在科学技术的一些前沿领域，一种把世界看作计算机的新观念正在形成和发展：它不再认为构成物质世界的基本要素是实体性的粒子，取而代之的是计算或信息流。在本文中，我们把由这种新观念所代表的思潮称作计算主义。诚然，目前这种计算主义思潮在多数传统的科学领域尚未获得主流地位，但在前沿的基础学科（如引力量子理论）和新兴学科（如人工生命）中的重要性却越来越大，同时也为哲学研究提供了新的问题和方法。① 鉴于此，对于当代计算主义的形成背景、基本主张和特征以及所涉的基本概念进行系统的梳理和剖析，就显得很有必要。本文在这方面做了一些粗浅的工作，以期国内学术界能对这种萌生于当代前沿科学的最新思潮予以足够的关注。
一、当代计算主义的兴起
近十几年来，当代计算主义的思潮已经从认知科学等少数学科向几乎整个科学领域扩展。历史地看，计算主义的若干基本思想可以从17、18世纪一些哲学家的著作中找到，例如，霍布斯就曾提出“我们的心智所做的一切皆为计算”，而莱布尼茨的“机械推理者”中也包含了类似的思想。② 不过，当代计算主义则首先是作为认知科学的研究纲领而出现的。20世纪70年代，随着“认知的本质是计算”这一基本假说的提出并得到广泛认可，认知科学作为一门相对独立的交叉学科便诞生了。从此，认知计算主义就成为研究人类心智的本体论预设和方法论原则，同时也成了当代心智哲学争论的焦点之一。80年代以后，随着人工生命、生物信息学、引力量子理论、量子计算和元胞自动机理论等的产生和发展，计算主义的思想开始广泛地渗透到生命科学和物理科学等领域。
作为一门新兴学科，人工生命致力于通过对人工生命体的创建和研究来揭示生命的本质和生命形式的多样性，而这里的人工生命体主要是指基于计算机和网络所形成的虚拟世界中的数字生物或数字生态系统。英国数学家康韦（J.H.Conway）提出的“生命游戏”和美国生物学家雷（T.S.Ray）创建的Tierra数字生态系统及其他一系列实例表明：即使决定人工生命体进化的计算规则是简单的，在某些条件下它们也会具备一定的自主性和自适应性，并实现生存和进化，结果呈现出复杂的生命现象。另一方面，分子生物学和生物信息学的研究也表明，自然生物的生命过程可以看作是生物大分子以分子算法为组织原则进行信息的贮存、复制和变换的过程。由于人工生命体实质上是一个计算系统，而自然生物的信息加工过程其实也是基于DNA等生物大分子所实现的计算，因此，生命在本质上可以认为是一种计算或信息加工过程。（参见李建会）
引力量子理论试图把爱因斯坦的广义相对论与量子理论相统一，来回答诸如实在的终极结构和时空本性等最基本的问题。尽管目前通向量子引力存在着不同的途径，但有越来越多的物理学家倾向于认为，宇宙是一个计算或信息流动的过程。正如著名的理论物理学家斯莫林（L.Smolin）所说：“这个世界不是由实体组成，而是由发生事情的过程所组成的。基本粒子不是仅仅停在那里的静态物体，而是在它们相互作用的事件之间携带少量信息，并引发新过程的过程。这更像是一个基本的计算机操作，而不是传统的永恒原子的图像”。（斯莫林，第41页）对量子计算的研究和量子力学的新诠释，也强化了这种把实在的本质看作计算的观点。例如，量子信息和计算机研究的代表人物之一洛依德（S.Lloyd）坚持认为，宇宙是一台计算机，它所做的实质上就是进行计算或加工信息。他本人还就宇宙所能记录和加工的信息的容量进行了估算。
不过，一个对当代计算主义而言最有影响的事件则出现在2002年：元胞自动机理论的创立者之一、Mathamatica的发明者沃尔弗拉姆（S.Wolfram）经过近二十年的潜心研究，出版了一部题为“一类新科学”（“A New Kind of Science”）的巨著，书中提出了一个基于计算主义研究科学的新框架。沃尔弗拉姆运用简单的元胞自动机做了大量的计算机实验和理论分析，以期表明宇宙中的一切都可以看作是计算，而运用基于方程的传统数学对自然界的计算过程的把握具有很大的局限性，因而需要以更一般的计算规则来创建科学的新类型。他写道：“我相信，‘一切皆为计算’将成为科学中一个富有成效的新方向的基础”。（Wolfram,p.1125）沃尔弗拉姆的著作出版以后在国际科学界引起了巨大的反响，迄今已发表了数百篇学术批评的文章。尽管人们对他在书中所表述的观点存在较大的争议，但几乎普遍认为这是一部充满新思想的值得一读的好书。
由此可见，在科学地认识世界的过程中，人类已经开始运用计算的思想来统一地理解和解决诸如心智、生命和实在的本质等最基本的问题。显然，这种计算主义的思潮并非凭空产生：从深层次上看它是人类认识世界的智力传统的延续和新发展，而更直接的原因则是电子计算机的问世、广泛应用以及所取得的巨大成功。在当今世界上，计算无处不在，已经成了我们这个时代的基本特征。这不仅表现在基于计算机和网络技术，计算渗透进了人类社会的方方面面，改变着人们学习、工作和生活的方式，还在于计算的观念和方法已经或正在改变我们认识世界的视角和从事科学研究的基本过程，所产生的影响是革命性的。从历史上看，科学或技术的重大变革往往会改变人类对于世界和自身的基本看法，例如，牛顿力学的巨大成功曾导致人们把宇宙看作是一个巨大的钟表，并形成了机械决定论的世界观。类似地，电子计算机所引发的革命直接导致计算主义思潮的产生和发展，于是在人们的心目中开始形成这样一种对世界的基本看法：“宇宙中的每一个物理系统，从旋转的星系到碰撞的蛋白质，在某种意义上说都是专用的计算机：它们各自执行着这样那样的计算”。（Dietrich,p.13）
二、实在的计算观
上述描述和分析表明，当代计算主义在科学的前沿领域已经成为一种很有影响的新思潮。不过，迄今为止，不同领域的研究者常常对计算主义有着不同的理解：有人主张本体论上的计算主义，认为实在就是计算，而有的人却只允诺认识论上的计算主义，认为实在可以从计算的角度来理解；就本体论上的计算主义而言，有人赞同广义的计算主义，认定宇宙是一台巨大的平行计算机，而不少人却是从特定的领域出发来理解的，如认知计算主义。即便是在同一研究领域，不同的人在理解上也不尽相同。而且，对计算、信息等基本概念的含义也没有一种公认、统一的界定。因此，当代计算主义还不是一个系统、严密的理论纲领，比较合适的是把它视作一个打出时间不久的新旗号。但我们认为，在这一新旗号下，存在着一个统一的基础，即广义的本体论上的计算主义：它认定承托现象的实在是计算的，因而所有自然和人工的现象是计算的显现。这是因为只要允诺了广义的本体论上的计算主义，认识论上的计算主义就有了一个合理的本体论前提，因而就能对世界为什么是可计算的问题提供一种最为自然的解释，至于特定领域的计算主义（如认知计算主义）则是它的直接结果。基于这样的考虑，下面将着重对广义的本体论上的计算主义进行剖析。③
在当前流行的科学和哲学文献中，关于实在的计算观有多种具体的表述方式，如“宇宙是计算机”、“世界是元胞自动机”和“自然是一个计算的过程”。从这些具体表述和计算主义的允诺中可以看出，为了理解当代计算主义的实质，存在着两个需要阐明和解决的关键性问题：一是计算的含义——这里所指的计算究竟是什么？二是这种计算观究竟是对实在本质的直接断定，还是仅仅作为一种隐喻？让我们先来分析第一个问题。在理论科学和实践活动中，人们对计算的含义存在着不同的理解。根据施密斯（B.C.Smith）的分析，目前对计算概念至少存在7种不尽相同的解释，主要有形式符号操作、图灵机意义上的能行可计算和信息加工过程。由于我们这里所讨论的计算主义允诺实在的本质是计算，因此计算是一个最基本的本体论范畴。这样的话前两种解释显然并不合适，因为它们是针对人类思维所产生的抽象建构对象而言的。那么，能否把计算规定为信息加工的过程呢？我们认为，回答是肯定的。
在人们的认识和实践活动中，计算通常是指一个系统在规则支配下的态的迁移过程，故是一个由态、规则（或规律）和过程所构成的集合体。对于一个系统来说，态表征在某一时刻完全描述它的所有信息，包括输入态、内态和输出态；规则是实现态迁移的映射，实际上是决定信息流动的因果关系网络的体现，而过程则是态的系列。由此可见，在更深的层次上，计算就是信息加工或流动的过程。但随之而生的问题是：信息又是什么？事实上，与计算相类似，对于信息也存在着多种各不相同的解释。不过我们可以撇开技术和单纯认识论上的理解，而只考虑信息概念的本体论解读。即使这样，不同的人也仍可能有不同的规定或表述。我们知道，这种以“是”的方式来定义基本概念的努力蕴涵着潜在的危险，因为通常发生的是：要么陷入无穷倒退，要么出现循环定义。因此，对信息这样的基本概念或许并不需要定义，但不下定义并不意味着无法把握其内涵。人工智能专家和哲学家斯洛曼（A.Sloman）认为，信息和能量一样并不能定义，但可以通过分析其在理论和实践活动中所充当的角色来加以说明，例如，信息可以存贮、传递、获取和量化，可由旧信息产生新信息，存在不同类型的信息等，从这些中就能体会到它的内涵。不过，就我们的目的而言，这种借助使用和所起作用来规定信息的含义的方法似乎并不能解决问题，因为其中已经包含了计算的概念（对信息的加工）。然而，这给我们提供了一个启示：也许不应当考虑计算与信息这两个基本概念之间由哪个定义哪个，而是应当从分析它们之间的辩证关系和各自对实在所作允诺的角度来理解它们的含义。这样，我们可以把计算理解为是信息的加工，而信息的识别和表示又不能与加工信息的过程（即计算）相分离。也就是说，计算和信息组成了一个不可分割的概念对，每一概念的含义包涵另一概念的含义。以这样的方式来理解基本概念并不是同义反复。事实上，存在着不少其他的概念对需要以同样的方式来把握它们的含义，如动物与环境：动物如果没有环绕其周围的环境就不能生存，相应地，环境意味着有些（至少有一个）动物被其包围着。当然，允诺实在是计算与允诺实在是信息在含义上存在着一些差别：把信息作为基元是从静态的角度看，而允诺计算为实在的本质则是动态地看。当需要分析计算的含义时，我们不得不与静态的信息概念一起加以考虑，而决定系统本质的基元却是计算或信息的流动，因为惟有动态性才刻画了系统的实在性，而不同的计算方式又使得系统之间相区别。
计算主义所遇到的最常见的反对理由是计算或信息需由实体作为载体来承托或实现，正如计算机的软件需由硬件来实现。然而，这一反对理由中隐含着一个预设，即在逻辑上实体是先于计算或信息而存在的。但是，这一预设并不成立，因为在允诺实体先于计算或信息而存在时，其实已经假定了有可以把实体挑选出来的差异（信息）的存在。也就是说，至少有一些计算或信息在逻辑上是先于实体而存在的，否则，我们根本不能想象和允诺存在这样的实体。这种情况也发生在关系实在论的争论中，即关于究竟是先有关系还是先有关系者的争论中。粗粗一想，似乎总是先有关系者才有关系，但细细探究，便会发现有些内在关系在逻辑上先于关系者，其中最基本的就是差异关系：没有差异，也就无法断定和辨认关系者。因此，作为一个本体论命题，允诺在终极的意义上实在是计算或信息，在逻辑上是自洽的。
“实在的本质为计算”虽然是一个本体论命题，却得到了现代科学和技术的强有力支持。就由计算机和网络所建构的虚拟世界而言，这一命题的正确性不言而喻。对自然的物质世界来说，来自当代科学和技术的一系列成功实例也为我们确立这一本体论的信念提供了充分的依据。首先，作为其他自然科学的基础，物理学的基本目标就是描绘、解释和预言人类所面对的物质世界。不过，当代物理学提供给我们的并不是一个由各种实体或粒子堆砌而成的实物世界，而是一幅由数学符号所表示的计算世界图景。尤其在微观世界中，量子力学告诉我们，传统意义上的实体概念消失了，取而代之的是以模式或结构所表示的信息和计算过程，而在解释和预言物质世界的现象方面，它是迄今为止最为成功的科学理论。近十几年来，随着量子计算和量子信息论的发展，一些物理学家已经对量子力学提出了新的诠释，并在此基础上形成了对物理实在的新看法，如杰出的物理学家惠勒就主张“实在出自比特”（“It from bit”）。④ 事实上，基于量子力学和信息论，一种关于实在的新观点已经形成。这种观点认为，任何“外在”（“out there”）实在的属性只能基于我们所接收的信息，因为没有这样的信息，就无法对它们作出任何有意义的陈述。这意味着我们不可能在实在与信息之间作出任何有意义的区别，也就是说信息与实在是相同的：如果我们探究了信息的基本单元，也就自动地探究了实在世界的基本单元。其次，计算机模拟技术、虚拟实在技术等领域中人们每天进行着的成功实践清楚地表明：通过抽象出物质系统的计算过程并在计算机中以程序的形式加以实现，从而达到对物质系统本身的认识是可行的。这意味着物质是程序化了的实在，对计算的认识也就是对实在的把握。
实在的计算观在哲学上既有很深的渊源也有当代的表现。在古代：毕达哥拉斯学派就把世界的本原看作是数。在近现代：莱布尼兹的形而上学单子论中的单子与当代计算机科学中的元胞自动机具有很大的相似性；恩格斯在论述世界的运动变化时，指出“世界不是既成事物的集合体，而是过程的集合体”（《马克思恩格斯选集》，第244页），这种思想正好抓住了计算作为本体论范畴的内核；怀特海的过程哲学中，物质的概念已由事件所取代，而事件构成过程并在活动中产生统一有机体的思想就是世界计算性的体现。在当代：年轻的哲学家斯坦哈特（E.Steinhart）甚至倡导一种新的形而上学——数字形而上学，主张终极的实在是一台对实现任何物理上可能世界来说足够普适的大规模平行计算机，而基本单元则是类似于莱布尼兹“单子”的计算时空。事实上，20世纪哲学领域的最大特点之一就是抛弃了关于世界的实体观，纷纷改成以结构、关系、过程或模式等作为实在的基本要素，而计算主义则是对当今科学和技术所引发的观念变革的最新响应。
三、根隐喻和实在的自反射性
接下来分析前面提出的第二个关键性问题，即允诺实在为计算究竟是一个直接的判断，还是一种隐喻性的说法？面对“宇宙是计算机”这类对实在的计算观的具体表述，人们会直觉地认定它只是一个隐喻。问题在于，当试图从本体论上对实在世界作普遍的断言时，我们是否能够避免使用隐喻？
在本体论中，对实在或世界所作出的基本假设只要以“实在或世界是什么”的形式来进行陈述，就必定是隐喻性的。所谓隐喻，通常被看作是从一个概念域（或源域）到另一个概念域（或靶域）的语义映射，借此来达到对后者的认识和理解。从语言表达方式上看，隐喻是涉及两个不同概念域的陈述；而从认知机理上看，它主要是基于概念所涉对象之间的相似和类比。在实际使用的语言中，“是”具有多种含义和用法，可以表示同一、包含和还原等关系。但在本体论的允诺中，主词“世界”、“宇宙”或“实在”意味着包括一切，这样，“是”后面的谓词要么与主词具有数值同一性，要么外延比主词小。若是前者，比如说“世界是世界或宇宙”，这样的陈述并不能提供关于世界的任何信息，因而是无意义的。所以，唯一的可能是后者，它具有如下形式：“X是Y并且Y是X的一部分”。然而，这种形式在普通逻辑的意义上显然是不合理的，因为作为物质系统的整体不可能就是它的一个部分。但这恰恰是隐喻的特点，它容许在形式上违反普通逻辑。由此看来，任何以“是”的形式表达的最基本的本体论命题要具有意义，就一定是隐喻性的。事实上，在哲学领域，早已有人对关于世界的基本假设总是基于某种根隐喻⑤ 进行过分析。在20世纪40年代，哲学家佩帕（S.C.Pepper）就认为各种本体论学说中关于世界的基本假设都存在着对应的根隐喻，并对与这些假设相对应的根隐喻进行了分析，如机械唯物主义的根隐喻是机器，而与泛灵论相对应的根隐喻是普通的人。⑥ 因此，我们认为，当代计算主义作为一种关于世界的本体论主张，其基本假设也必定对应于某种根隐喻。
目前，一种比较流行的看法是：与当代计算主义相对应的根隐喻为元胞自动机。元胞自动机是以离散的方式表征物质系统的计算模型。业已证明，存在着通用的元胞自动机，它能够模拟任何其他的元胞自动机的行为，而且在计算能力上与通用图灵机等价。人类已经成功地建造出实现通用图灵机的物理装置，即我们所熟悉的通用计算机（如我们桌面上的个人电脑）。严格地说，我们所使用的计算机并不是通用图灵机的真正物理实现，因为通用图灵机需要无限的贮存，而在我们的宇宙中没有哪个系统能做到这一点。然而，对于现代计算机而言，重要的是：假定它具有无限的贮存，那么其结构就保证它是一台通用图灵机。因此，认为当代计算主义的根隐喻是元胞自动机与认为其是计算机其实没有实质性的差别。当然，这里所说的计算机是一般意义上的通用计算系统，而并非特指我们现在使用的电子计算机。
近几个世纪以来，与科学和技术发展的过程相应，“机器”已经好几次作为强有力的根隐喻来帮助人们建立关于世界或宇宙的基本图景。在17、18世纪，随着钟表的广泛应用和牛顿力学的巨大成功，人们曾经普遍认为宇宙是一个大钟表，于是就形成了基于“力”的世界观，并在很大程度上导致了机械唯物主义和机械决定论的产生。到了19世纪，随着蒸汽机的广泛应用和热力学的发展，又有人开始认为宇宙是一台大蒸汽机，相应地形成了基于“能”的世界观。而如今，随着电子计算机的广泛应用和引力量子理论等的产生，计算机又成了建立新的世界图景的根隐喻。
然而，当代计算主义所基于的根隐喻不仅与其他本体论的根隐喻不同，而且与那些同样以“机器”作为根隐喻的世界观之间也存在着一个非常重要的差别。这个差别就是：与其他机器不同，计算机具有通用性的特点；而这种通用性则与一个非常基本的论题相联系，即丘奇－图灵论题。我们知道，现代计算机理论与模拟的思想直接相关。20世纪30年代，图灵证明了一个定理，它表明存在着能够模拟任何特定图灵机的通用图灵机。这意味着：给定任何一个图灵机，存在着一个通用图灵机，一旦其带纸上包含着关于给定图灵机的指令和数据的完全描述并把对给定图灵机的输入作为自身的输入，就能机械地复制（即模拟）给定图灵机。通用图灵机的这一性质导致逻辑学家丘奇作出假定：任何有效（或能行）可计算的函数都是通用图灵机可计算的。这个著名的假设就是丘奇－图灵论题。它已被广泛接受，因为所有其他关于有效计算的形式表述都被证明等价于图灵机。1985年，物理学家多奇（D.Deutsch）指出，上述关于计算的丘奇－图灵论题断定了一个新的物理原理。他建议把丘奇－图灵论题中的“有效可计算的函数”重新解释为原则上能由一个真实的物质系统加以计算，于是就有了一个物理的丘奇－图灵原理：每个有限可实现的物理系统都能由一个通用（模型）计算机以有限方式的操作来完美地模拟。⑦ 多奇进一步指出，这个原理是一个经验命题，但它不可能在经验上直接被证伪，因为对于一个通用计算机来说，可以实现的程序数量原则上是无限的，所以没有实验能够证明它们当中没有一个程序能模拟一个物质系统。迄今，没有任何有力的科学证据能否定这一原理，相反，已有越来越多的成功实例表明现存的物质系统是可计算的。
物理的丘奇－图灵原理蕴涵着深刻的哲学意义。如果它是正确的，即任何有限可实现的系统原则上都能被完美地模拟，那么，利用计算机的通用性，我们就能在计算机中很好地（至少是近似地）模拟宇宙的基本结构和演化过程。这表明实在具有一种自反射的性质：宇宙的整体可由它的某个部分来再现。从这里，我们可以看出，与其他关于世界的本体论假设中所使用的根隐喻不同，计算机不仅是一个强有力的根隐喻，更重要的是其与宇宙的基本结构之间具有这种自反射的关系，因而可以利用它的通用性来再现包括宇宙在内的物质系统的基本结构和演化过程，从而能够帮助人类达到认识世界的目的。至于其他充当根隐喻的机器（如钟表和蒸汽机）都不是通用的信息处理机，因而并不具备模拟其他物质系统的功能。
值得指出的是，我们说宇宙的整体可由它的某个部分来再现，这只有在计算或信息的层面上来说才有意义，因为如果从具有广延性的实物层面看，以为浩瀚的物质世界能“装进”小小的个人电脑，显然是荒谬的。由此看来，计算主义是从某一层面（计算或信息）对实在的本质作出允诺，这样就不一定排斥其他本体论学说从另外的层面或角度对实在作出不同的允诺。当然，在不同的本体论允诺之间进行比较、评价和选择既有可能也有必要，关键看哪一种允诺能使人类对宇宙和自身有更好更深刻的认识和理解。
四、认识世界的新方式
基于以上分析，我们可以得出这样的结论：当代计算主义对世界所作的本体论允诺不仅在逻辑上是自洽的，而且与其他本体论允诺之间存在着重要的差别。然而，如果一种新的本体论允诺不能扩大和加深我们对世界和人类自身的认识和理解，那么它就失去了产生和存在的理由。因此，这里有必要就计算主义对人类认识世界所具有的意义进行探究。
作为萌生于当代科学前沿的新思潮，计算主义已经不再局限于某个具体领域，而是实际上正在成为一个几乎遍及所有科学和哲学领域的“超范式”。与其他曾经存在过或现存的本体论学说不同，它为我们提供了一幅关于宇宙的新图景，即由计算或信息流所构成的实在的基本过程：“在这样的一个世界中，除了使信息从世界的一个部分传递到另一个部分的过程之外，没有别的东西存在”（斯莫林，第142页），从而革命性地改变了我们对于世界的看法。一个直接的结果是，基于计算主义的基本信念，我们能够阐明由计算机和网络所构筑的虚拟世界的实在性，并为物理实在（或叫现实实在）和虚拟实在建立一个统一的基础。目前，在我们所生活的现象世界中，存在着两种基本的实在类型或亚世界，即物理实在和虚拟实在。实在的计算观隐含着这样一个推论，即物理上可能的世界是多样的。我们所面对的物理实在，恰恰是由一组特定的物理规则和特定的初态演化而成的。在认识和实践的历史长河中，人们主要面对的就是这个物理实在，它是相对于通过我们的感官所感知到的现象而言的。个体在生存体验中容易确立这样一种信念：有离开我的知觉而存在的物理实在，它不会因我的降生才出现，也不会因我的离去而消失。纵然这只是一种朴素的常识实在论，却是决定我们之生存的基本信念。进而，在人类自身的文化进化中孕育出了实在的新形式，其中关键性的一步是通用计算机的问世。从实在的计算性来看，由不同物理规则和初态所形成的实在世界是可能的，而通用计算机恰恰具有将这样的实在世界加以展现的能力。从此，实在的计算本质不仅通过广袤的物质世界中的客体以类似于专用计算机的方式实现，而且可以借助于通用计算机以虚拟的方式来显现，于是就形成了虚拟实在。在这个虚拟世界中，虚拟客体即使没有人在进行感知依然可以存在，依然能够演化和复杂化；而利用虚拟实在技术，当人们对它们进行感知时，原则上能获得一种与面对物理实在时一样的真实感。由于物理实在和虚拟实在只是计算过程的不同表现，因而它们在本体论上具有对等性，当然这是相对于计算或信息的层面而言的。基于这样的认识，我们不仅找到了物理实在和虚拟实在的统一基础，并且能够更好地理解两者之间存在的区别。由于人类及人的感官都是从属于一组特定的物理（或生物）规则和初态所形成的生物生态系统，虚拟的主客体则驻留在由计算机和网络所构成的环境中，它们从属于由另一组特定的物理规则和初态所形成的电子生态系统，而不同层次或类型的计算之间具有不可归约性，这样，尽管两者之间可以在一定的计算或信息层面上相互交流和作用，却无法摆脱由各自所处的生态圈所施加的限制。
更为重要的是，如果我们允诺计算主义的基本主张，那么世界的可理解性就显得很自然了。一方面，我们知道，关于世界所作的本体论允诺常常与对世界的认识紧密相关。一旦认定实在的本质是计算，那么物质世界的可知性就获得了一个有力的保证。根据计算主义的允诺，宇宙中每一个物质系统，就其是实行这样那样的计算而言，都是计算机。这样，理解任何自然的物质系统等价于找出某个或某些用于解释其态变化的算法。因此，科学家所做的工作恰好与计算机工程师相反，是发现感兴趣的系统所运行的算法并弄清它们是如何执行的。另一方面，顺应于自然进化的内在法则，在地球上出现了人类这一具有高级智能和意识的物种，而我们之所以具有高级智能和意识主要是在于拥有了一颗具有通用性的大脑。因此，为了理解人类的大脑为什么能够认识外在世界，就必须明了一台通用计算机是如何表征其他系统的，而所涉及的核心概念是虚拟机。我们知道，通用计算机是以程序化方式运作的：它先被赋予关于另一机器的计算描述，然后根据输入运行所描述的机器。当一台通用计算机运行另一台被描述的机器时，后者相对于基本的计算机而言叫做虚拟机。⑧ 这样，只要一个软件包被执行，一台虚拟机就存在。由于任何计算机都是一个包含多层虚拟机的系统，我们可以合理地假定人的心智也具有类似的结构。这样，我们认识世界的过程实际上就是在大脑中建构能够表征外在世界计算结构和过程的虚拟机。由于计算具有幂等性，即对计算的计算仍然是计算，而创造是实现理解的最好方式，故一旦在大脑中运行某台由我们自身所建构的虚拟机，也就在一定程度上达到了对它所表征事物的认识。因此，从计算的层面上看，认识的过程就是在所认识事物的计算结构与大脑所建构的虚拟机结构之间建立起具有相似性的对应关系，而两者都是计算或信息加工的过程这一本质特征为建立这种对应关系提供了本体论上的保证，表明由进化所产生的人类的大脑注定可以达到对世界的理解，因为这体现了实在的基本性质。当然，承认物理世界的可知性和可理解性并不表明人类对它的认识能够是完备的。
计算主义的深远意义还体现在方法论上。目前，不论是在自然科学领域还是社会科学领域，人们已经越来越多地倾向于运用计算机模拟实验方法来研究实际系统所呈现的现象和规律。然而，计算机模拟实验是把表征实际系统的计算模型以程序的形式在通用计算机上进行运行，以期通过对这种运行过程和结果的研究来达到对实际系统规律性的认识。显然，这样做的有效性是基于计算主义的基本允诺，否则，计算机模拟方法就没有一个合理的本体论依据。如今，计算机模拟方法已经在几乎所有科学（甚至哲学）领域得到了广泛的应用并取得了巨大的成功，反过来，这为当代计算主义的确立提供了科学技术方面的支持证据。
注释：
① 计算革命已经对哲学的智力活动产生了很大的影响，形成了计算哲学、信息哲学和赛博哲学等新的分支或研究领域。
② 对计算主义思想的历史考察可参见M.Scheutz(ed.),2002,Computationalism:New Direction,Cambridge:MIT Press,pp.3—13。霍布斯的那句话见T.Hobbes,1994,Leviathan,in The Collected Works of Thomas Hobbes,London:Routledge,p.30。
③ 下文中将把这种广义的本体论上的计算主义简称为计算主义。
④ 关于惠勒的这一主张以及对它的讨论，可以参见为祝贺他九十岁生日所出版的论文集：J.D.Barrow et al(eds.),2004,Science and Ultimate Reality,Cambridge:Cambridge University Press。
⑤ 一般把与某种本体论学说相关联的最基本的隐喻叫做根隐喻。
⑥ 英国青年学者艾里（S.M.Ali）在他的博士论文中叙述了佩帕对本体论的根隐喻的研究，并认为计算主义的根隐喻是元胞自动机，见//mcs.open.ac.uk/sma78/thesis/pdf。
⑦ 这里“有限方式的操作”是指在任一步骤中只有有限的子系统的运动且运动依赖于有限的态和规则；“完美地模拟”是指对于一个物质系统S，如果存在程序P把一台通用计算机C转换成一个“黑箱”，则可使得C在给定的输入和输出标记下与S在功能上无法区分。
⑧ 从本质上看，一台虚拟机是由物理机器或其他虚拟机所实现的计算系统。之所以称为机器，是因为它们一般是有结构的复杂系统，这种结构与相互作用组元的种类和数量一起决定整个系统的功能；之所以说是虚拟的，是因为它们虽然与物理机器一样真实，但不是后者，其结构和功能需由包括物理机器在内的更低层次的机器来实现。