试论科学知识系统的协同，本文主要内容关键词为：试论论文,科学知识论文,系统论文，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。
在传统的思维方式中，由于受牛顿惯性定律和达尔文进化论的影响，人们总认为只有有机生命界才有自我完善和自我发展的自组织，而无机界只能是被组织的。这在很大程度上限制了人们的视野。就连有关科学知识发展的各种观点，也都受此影响而试图为科学知识的发展寻找“作用力”。只因对“作用力”的看法不同，才导致了诸如“内史论”、“外史论”①，以及“亚文化”②等观点的产生。
协同学的诞生，使我们认识到无机界同样存在着自组织。这是大的开放系统所共有的规律，它对科学知识系统也不例外。为此，本文试图依协同学的观点和方法，重新审视科学知识系统，说明这一系统的演化和其内部结构的形成是科学知识间协同作用的自组织结果。
一、系统组成的再认识
科学知识系统是由科学知识组成的，而知识之所以成为科学知识则在于其可批判性和可证伪性。
我们把能知主体在感性认识基础上，经过思维加工得到的理性认识称为知识，其存在形式为语言表述的概念、推理和判断；知识中比较简单、直接和基本的知识单元称为知识元；它们在形式上的排列称为组合，在意义上的蕴涵称为复合；知识元的组合与复合方式称为知识元的结合特性。
这里需要说明的是：
1、知识是由知识元组合与复合而成的。如“太阳”的知识是由“恒星”、“发光体”、“热核反应”等知识元复合而成的；而“地球绕着太阳转”和“太阳绕着地球转”，则由相同的知识元作不同的组合得到。显然，知识元的组合多反映逻辑关系，而其复合则反映知识概念内涵的变化。
2、知识的可批判性和可证伪性是知识元之间结合特性的表现，因而是知识本身所固有的特性。当组成知识的知识元在含义上相互补充或佐证，在组合上顺理成章，这种顺理成章则体现为语言表述符合语言的约定性以及知识内容与系统中的有关知识相一致，这时的知识便具备了可批判性和可证伪性。反之就不具备这些性质。例如我们把“冷”、“热”、“胀”、“缩”组合成“热胀冷缩”时，便成为可批判与可证伪的知识，而组合成“胀缩冷热”时，就经不起推敲与反思，除非改变知识元的复合方式，即约定含义。
3、协同学是彻底的内因决定论，它认为系统的宏观特性是由其微观组成上的有序性来决定的。作为科学知识系统的微观组成，科学知识所具有的批判性与证伪性就是科学知识的一个序标志，而这种序标志对科学知识而言是与生俱来的。离开了这种“自备性”或先天性，就不足以说明科学知识演变是一种自组织。也正因为此，以往的逻辑证伪和经验证伪在这里都是不适用的。这也是重新认识系统组成的必要之处。
二、科学知识系统的参变量
系统的行为常常可以用参变量来刻划，对科学知识系统而言，有三种参变量：一致性、相容度和隶属度。
一致性是指知识的形式与内容的一致程度。对科学知识而言，语言表述是形式，理性认识是内容，二者是相对独立的。语言的约定指称在使用语言来表达“理性认识”之前就已存在，而不论这些语言指称是什么，理性认识的客体是客观实在，而非语言指称。当人们用语言来表述“纯的理性认识”时，就是试图使语言的约定指称与理性认识的客观实在相吻合，使语言概念的内涵与理性认识相一致。这种吻合与一致的程度就是知识的一致性。它反映了具体时点、特定认识水平和语言环境下科学知识的准确性和正确性，并完全由知识的客体与表达知识的语言所决定。从而科学知识一经产生，这种一致性便成为一种客观性变量。也是知识自身特性的表现。例如“火能发光”中的每一知识元（“火”，“光”、“能发”）都有固定的指称，离开这句话，这些指称依然存在。如果有人硬把火能发光说成“光能发火”，那他就违背了语言指称的约定性，即“光能发火”的指称与事实不一致或不吻合。这种知识元组合方式的不同所导致的一致性的差异表明一致性参变量离开人的主观意志而存在，并随着认识的发展、语言的演化而取不同的值。
相容度是指知识在系统中被其它知识所接受、相容或无矛盾的范围比例。科学知识之间是相互联系和相互影响的，但这种影响所涉及的范围对不同的知识是不同的，能够与某一知识相容或无矛盾的知识范围在总体上所占的比例就是该知识的相容度，它反映了一知识与其它知识的“和睦性”或被系统所承认的程度，以及该知识成立的范围的大小。
隶属度是指知识隶属于某一概念、范畴和类别的程度。这里借鉴模糊数学中隶属函数的方法，以“1”表示“绝对是”，以“0”表示“绝对不是”，介于0～1之间的数可表示隶属的程度或百分比，这就给出了反映系统结构特征的参变量：隶属度。例如“1+1＝2”对“数学”的隶属度为1，对“化学”的隶属度为0，表明它是数学知识，而非化学知识；“勾三股四弦五”的三角知识对于“经验”的隶属度远大于对“理论”的隶属度，而“勾与股的平方和等于弦的平方”却正好相反，这表明前者是经验知识，后者是理论知识。所有这些都表明隶属度是知识本身所决定的，而不是人为的臆造，而且不同的隶属度可以用来刻划系统的不同的结构（如学科结构、逻辑结构、经验与理论结构等）。
三、科学知识系统的协同
协同学采用同构类比的方法得出系统的相变过程与子系统的性质无关的结论，对于科学知识系统也是成立的。
本文定义的三种参变量虽然含义各不相同，但它们都是相对稳定和绝对不稳定的统一。所谓相对稳定是指所有这些变量在具体时点上的瞬时值都是确定的，而且每个变量在一定时期内的平均值也是确定的，在某个阈值内可以看成是基本稳定的；其不稳定性在于这些变量的瞬时值都是随时变化的，瞬时值与平均值的偏差也是随时变化的。这种偏差被称为“涨落”。
协同学研究表明，当涨落较大、波动频繁时，系统的结构混乱，呈无序态；反之则呈有序态。而且每一个涨落都包含特定的内容，是新结构和新组织的“胚芽”。涨落的产生、发展和消失或被新的涨落取代反映了系统演变的全过程。这些对科学知识系统是完全成立的。这一点可以从下列的同构类比中得以证明（见下表）。
科学知识系统中的许多演变都是上述过程的很好例证。例如在学科结构方面。当科学知识刚刚产生时，没有学科之分，甚至“最早的希腊哲学家也都是科学家”③。所有知识都“堆”在一起，系统是浑沌的。随着知识的增长，同类知识间的关联性显现出来，使得联系较直接和较密切的知识能够与其它知识得以区分，形成了系统中的学科结构。而新知识的产生又会引发知识在学科隶属上的争议，导致系统学科的分化和重组，形成边缘学科或交叉学科。这样，系统就从一种有序演变到了另一种有序。
由于涨落是子系统之间耦合变化的反映，是子系统相互作用的结果，而这种耦合与作用又源于子系统之间的关联性，所以由涨落决定的系统演变是系统内部子系统之间的自组织。对科学知识系统来说，其参变量的涨落是由知识之间的关联性引起的，这种关联性来自两个方面：一是知识客体之间的联系所导致的知识结合特性的改变；二是由知识的产生所导致的语言约定指称的改变。它们都表现为各种新观点或新知识与原有结构和知识之间的相互作用或分歧，而这种作用与分歧的结果要由整个系统来决定。这就充分说明科学知识的演化是在知识关联性的作用下，自发地进行的协调一致的、整体的运动，是知识的自组织。这就是科学知识系统的协同。既使是知识学科的分类，也是由知识本身的特性以及与其它知识的联系来决定的。而违背这种原则的分类，至多是一个涨落，最终会被系统所淘汰。试想对于直角三角形的勾股定理，除了隶属于数学外，还有更好的学科隶属吗？而不论人们是否把这一定理写入数学论著，它在产生之时便自觉地与其它数学知识为伍了。既使将数学学科改为别的称呼，这一定理仍将同乘法口决隶属于同一学科。也正是这种知识间的关联性所决定的系统自组织才导致了学科结构的产生，对此，科学共同体的作用只是给这些学科赋于约定的称呼。
四、科学知识自组织的实证
下面以科学知识系统中形式—内容结构和硬核—保护带结构的形成为例，来说明科学知识系统中的稳定结构是科学知识协同运动的结果，是科学知识的自组织。
反映形式—内容结构形成过程的数量特征是一致性。科学知识作为批判性的知识，其意义在于对知识的语言表述进行批判，使之更加准确，使语言的约定指称与理性认识的客体相一致。所以，在知识成为科学知识的时候，一致性便以较大的数值出现，而且在知识的结合方式保持不变时，其取值也是不变的。这样，科学知识从它产生时刻起便具有了较为确定的形式—内容结构。
然而科学知识的批判性的意义更在于对批判性的知识的批判使之更具科学性或可证伪性。这种批判使知识的语言表述得以修正和改变。一方面理性认识的加深改变了知识的内涵，从而也改变了知识的外延；另一方面，新知识在用语言表述自身的同时，也给语言的指称加进了新的约定。所有这些改变都会使原有知识的形式与内容偏离原有结构，这种偏离或称漂移导致了一致性的涨落。当涨落很小时，知识有稳定的形式—内容结构，反之则表明知识间关联混乱、假说叠出、争议变大，形式—内容结构动荡不定；当某一涨落所代表的结构适应系统的要求时，该结构得到系统的承认及响应，成为新的形式—内容结构。
例如，在“地心说”诞生时，其形式与内容是一致的，即在当时的认识水平下，“万物以地球为中心”的表述与人们所认识到的客体特征是吻合的。但到了哥白尼时代，“地心说”与新得到的有关行星运动方面的知识不一致，从而引起了许多争议，即一致性出现了涨落。随着“日心说”的诞生，由于“日心说”能与更多的知识相容，使代表“日心说”的涨落赢得了系统的响应，而“地心说”“万物以地球为中心”的指称与事实不符，一致性为零，故被认为是错的而遭抛弃；后来，相对论的产生改变了语言的约定性，即在“中心”一词中加入了“相对”的含义。这样“日心说”与“地心说”成了不同参照系下的两种学说，这就使“地心说”又一次具有了新的形式—内容结构。而不论人们是否发现或论证，这种转变在相对论诞生时就发生了，它是由语言的约定性所引起的知识的自组织。
进一步讲，相对论的诞生还把相对性的思想渗透到了整个系统，每一种知识都自觉地接受了这种思想，对自身的形式—内容结构进行修改，这种知识的统一的协调行为使系统宏观上具有了新的形式—内容结构。这是由知识间的关联性和系统的整体有序性所决定的系统的选择，因而是知识的自组织。
依据拉卡托斯的观点，科学知识系统中存在着硬核—保护带结构，而在协同学视野下它同样是科学知识的自组织，刻划这一过程的变量是硬核隶属度。由于凡属于硬核的知识其本身必定是一致的，并与系统中的绝大多数知识相容而无矛盾，为其它知识提供服务或依据，即必须有较大的相容度。所以，知识的硬核隶属度等于相容度与一致性中的最小值。
由于知识的一致性不小于知识的相容度（事实上，因为知识客体是统一的客观世界，而科学知识系统归根到底是这一世界的映像，这就要求系统是一致的或无矛盾的。所以，知识自身的一致是知识与其它知识相容的前提和必要条件。但自身一致的知识未必能与整个系统相容而无矛盾，如自身一致的光粒子说与光波动说并不能与全部的光学知识相容，这表明其相容度不超过其一致性），所以知识的硬核隶属度总取值其相容度，故而系统的硬核—保护带结构的变化是由相容度的改变所引起的。又因为知识的相容与否由知识间来自两个方面的关联所决定，即知识客体间的关联和表述知识的语言所具有的约定性，而无论哪一方面都是知识本身的特性，所以由此引起的协同运动是知识的自组织。科学史上的许多演变都说明了这一点。
譬如，早在古希腊时代，就有了兴微粒思想，它在直观水平上与当时众多的光学知识相吻合，如光的直射、反射等。因而成为光学知识的硬核；到了十七世纪开始出现涨落，产生了以牛顿为代表的“粒子说”和以惠根斯为代表的“波动说”，它们在光的传播，光的干涉、绕射及衍射等方面互不相容，从而动摇了“粒子说”的硬核地位，系统在这方面的硬核—保护带结构变得混乱不清；直到19世纪70年代，麦克斯韦的电磁理论取得了广泛的相容，成为整个物理系统的硬核，知识间的自组织使“光是电磁波”的思想在一度时期内成了光学知识的硬核；但这种学说又与相继出现的光电效应不相容，涨落又一次产生，硬核—保护带结构又一次解体；量子物理的出现使人们认识到波粒二象性是众多的基本粒子的共性，从而使爱因斯坦的光量子学说能与更多的知识（不仅是光学知识）相容，这就使“光量子说”成为硬核中的一员，系统也在光学方面产生了相对稳定的硬核—保护带结构。
这里我们不难发现，从量子物理到“光量子说”，与其说是爱因斯坦创立了“光量子说”，还不如说是爱因斯坦注意到了知识客体间的关联性，并指出了这个有目共睹的事实。也正因为是有目共睹，才使得其它学说自觉地承认和遵从这个学说或事实，推崇“光量子说”成为硬核。而这一点绝不是爱因斯坦或其它什么人动员说服的结果，而是系统与知识所作的自然选择，所以是科学知识的自组织。
五、意义与说明
最后指出本文所述观点的四条意义：
1、以往有关科学发展的各种理论在解释科学知识系统的结构的形成机理时，都显得十分乏力，而科学共同体在这方面作用的加大又不能彻底地贯彻内因决定论，所以本文的观点是内因决定论的一个新成果。
2、把知识的相容度和一致性相结合，可以很好地说明单个理论被抛弃的原因，如“地心说”。而这一点对拉卡托斯的理论来说也是无法做到的④。
3、自从库恩把“不可通约性”引入哲学领域以来，“通约”这一数学概念引起了许多争议，但都未能给出“通约性”的度量。而不难看出，本文引入的一致性变量反映了新旧知识间的认可性与相容性，从而在一定程度上给出了这个度量，使之更贴近数学的本义。
4、利用知识的协同还可以说明科学知识系统中不平等地位的产生和一理论将统治地位让位于另一理论的原因，它就是知识的相容度的不同与变化。
另外再说明两点：
1、我们强调系统的自组织，并不否认外部因素的重要性。事实上，协同学作为开放系统的科学在它产生时就十分注重外部条件，就连其创始人哈肯的激光器也只有当泵浦功率达到某个临界值时，才能激发出有序波列。所以，对科学知识系统而言，只有不断从外部得到知识或信息，才会有协调一致的自组织。
2、科学知识系统协同的思想是一种知识的进化论，而库恩则认为科学的进化如同生物的进化一样，通过生存竞争和自然选择而不断改变自己的形态⑤，所以二者是吻合的。而且库恩有关科学发展的动态模式实际上也是科学知识系统从无序列到有序和从一种序到另一种序的演变模式，而科学知识系统中涨落的演变导致系统有序性的改变的协同观则给出了上述模式的内因。因而也可以认为：库恩有关科学革命的一系列论述给出了科学知识系统协同的又一例证。
总之，协同学的诞生，为人们展现了非生命界的一个全新的视野，同时也给出了独特的分析工具和思维方式。这对探求科学知识系统的发展无疑是十分有用的。本文仅是这方面的一个初步尝试，以期抛砖引玉、披沙拣金。
注释：
①刘兵《科学编史学视野中的‘科学革命’》（《自然辩证法通讯》1992年第3期）。邱仁宗《论科学史中内在主义和外在主义之间的张力》（《自然辩证法通讯》1987年，第1期）。
②张新华《社会学视野中的库恩理论》（《自然辩证法通讯》1992年第3期）。J·A·Schuster,the Scientific Revolution,in companion to the History of Modern Science,ed,by.R·C·Olby et at,Routledge,1990,pp.217-242
③恩格斯《反杜林论》（见《马克思恩格斯选集》第三卷第220页）。
④范岱年《批判与知识的增长：20年以后》（《自然辩证法通讯》1986年第6期）。
⑤F·S·库恩《科学革命的结构》李宝恒、纪树立译（上海科学技术出版社1980年）第125页。