科学表征语用学两种进路探析，本文主要内容关键词为：进路论文,两种论文,表征论文,探析论文,科学论文，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。
中图分类号：N02 文献标识码：A 文章编号：1674-7062(2016)02-0006-06 大多数哲学家认为，我们的科学理论旨在表征外部世界①。理论的句法观无视模型的作用而试图在语言实体与世界之间建立一种直接的语义关联。然而，理论语义观认为，科学理论是由作为非语言实体的模型集合所构成，在关于理论的陈述集合与世界之间并不存在直接的表征关系。理论语义观有多个版本，其中以范·弗拉森(Bas van Fraassen)和吉尔(Ronald N.Giere)的版本最广为人知。为了厘清两人在模型的本体论性质、模型如何表征以及对待科学实在论的态度等方面的差异，本文以下分别对这两位哲学家的科学表征进路加以分析和比较，同时也试图澄清这两个版本容易遭受的一些误解。 一 建构经验论与模型结构观 在范·弗拉森《科学的形象》一书出版之前，许多科学哲学家们认为科学反实在论已经完结了。然而，范·弗拉森在该书中所提出的“建构经验论”却为科学反实在论开辟了一条崭新的道路。他将该立场刻画如下：“科学旨在给予我们经验上适当的(empirically adequate)理论；接受一个理论涉及只相信它是经验上适当的。”[2]12所谓“经验上适当的”，大致说来，“如果一个理论就世界上可观察事物和事件所说的为真，那么它就是经验上适当的——因为它‘拯救现象’”[2]12。作为一名认识论的反实在论者，范·弗拉森主张科学旨在获得世界的可观察方面的真、而不在于获得不可观察方面的真。据此，经验上最为成功的理论被人们所接受，亦即，人们相信它在经验上是适当的、而不是相信它是真的。 范·弗拉森认为，“提出一个理论就是规定一簇结构，它的模型；第二，规定那些模型的特定部分(经验子结构)作为可观察现象的直接表征的候选者”[2]64。在他看来，一个模型是由一个状态空间(a state space)以及一个历史函数(a history function)所构成，这个函数规定了被建模系统在该空间中的运动。比如，经典力学中n个粒子的一个系统的状态空间是一个6n维度的向量空间，每一个点相应于每一个粒子的三维坐标(x，y，z)的一个赋值，以及三个动量成分(
)。我们可以把通过状态空间的一条轨线界定为一个函数，这个函数将实线上某个区间上的点映射到状态空间中的点。该函数论域中的点被规定表征了时间，因而这条轨线就表征了被建模系统的状态随时间而进行的一个特殊演化。因此，一个模型就是一个状态空间加界定于其上的一条轨线。根据范·弗拉森的观点，科学理论的一个重要的结构特征就是，很多状态空间模型具有相同的状态空间，“所以一个理论的提出必须通过描述一类状态空间类型而进行”[3]179。也就是说，一个科学理论通过一类状态空间类型而提出，并最终与个别的模型簇相联系。 模型的状态空间概念本质上是一个数学概念。“模型是数学实体，所以它们所拥有的全部是结构……”[4]528一个结构S由一个非空个体集合(S的论域D)、该论域上的一个非空关系集合R以及该论域上一个可能为空的操作集合三部分所构成的一个复合实体，亦即，
。那么，这里我们究竟应该如何理解作为结构的模型概念呢? 根据马丁·汤姆逊·琼斯(Martin Thomson-Jones)的观点，人们通常会在如下这两种情形中称某事物为一个模型[5]525：解释某个语句集合并使得该集合中的语句为真；表征。考虑到在第一种情形中的一个模型是一种非语言的赋真结构(truth-making structure)，汤姆逊·琼斯称之为塔斯基模型(Tarskian model)；第二种情形中的一个模型是用来表征所建模系统的一个数学结构，他称之为数学模型。尽管塔斯基模型和数学模型都可以是数学对象，但在汤姆逊·琼斯看来，明确区分这两个概念有助于正确理解范·弗拉森的模型学说与理论语义观。 在《科学的形象》中，范·弗拉森为阐明理论句法观而引入用作赋真结构的模型概念，并明确指出：通过使得一个理论的公理为真而满足该理论公理的任何结构都被称为该理论的一个模型[2]43。我们可以将这种意义上的模型概念界定如下：令T是一个语句集合，M是T中语句的一个结构(即，M规定了一个论域和T所运用的所有谓词的外延)。M是T的一个模型，当且仅当，T中的每一个语句都对于M为真。
人们通常认为理论语义观下的模型概念是“双面的(double aspect)”(既是塔斯基模型又是数学模型)。然而，根据汤姆逊·琼斯的分析，范·弗拉森的理论语义观下的模型不应该理解为塔斯基模型或“双面的”模型，而只应该理解为数学模型。一般来说，科学语言是经过充分解释的语句。汤姆逊·琼斯举了这样一个例子，语句L：“当电流通过任一电阻时，该电阻发热”[5]526。当我们从一个线路移到另一个，论域发生改变，L所表达的命题也改变了；每一个线路都可以被视作为L提供了一个不同的解释。在这个意义上，我们可以说某些电路为L提供了解释并使其为真，因而是作为赋真结构的模型。然而，我们必须注意到，当我们从一个线路移到另一个，“电阻”、“电流”以及“任一”的意义是固定的，正是在后面这种意义上，L是一个经过充分解释的语句。相反，有序三元组
为语句
中未经解释的词项提供了解释。当我们说该三元组是语句
的一个模型时，我们是在诉诸涉及解释与真的语义理论。然而，电路并没有为L语言中未经解释的词项提供一个解释，并且，当说这个电路是L的一个模型或一个赋真结构时，我们并未诉诸任何语义理论。因此，汤姆逊·琼斯认为，塔斯基模型是严肃的解释者(serious interpreters)，而像电路等那些模型是纯粹的描述适合者(mere description fitters)。因此，“我们应该放弃模型的‘双面’概念，也放弃这个想法，即构成理论的模型具有重要的赋真作用或者将它们看作如此是理解科学理论的一个重要部分。数学模型的概念——即，用作表征研究领域中系统的数学结构——是我们需要用来获取最有吸引力的和最有用的语义观版本。”[5]534 二 建构实在论与模型虚构观 吉尔对科学的理解是另外一种版本的理论语义观。“我们将一个理论理解为包含两种要素：(1)一群模型，以及(2)将那些模型与真实世界中的系统联系起来的各种假说。”[6]85吉尔通过图1所示的一个画面概括了他关于科学理论的模型观[7]61。
图1 吉尔关于科学理论的模型观 在吉尔看来，诸如热动力学原理、量子力学原理、自然选择原理等等这些原理可以视为空洞为真的普遍概括，但不能看作是进行经验断言的手段：“从对世界上事物的普遍概括的意义上来说，牛顿定律(及其他高层次‘定律’)不是‘大自然的定律’。它们自身无法被用来做出关于这个世界的任何直接的断定。它们无法‘表征’任何事物。”[8]270那么，科学原理的作用是什么呢?“如果我们坚持将关于原理的语言规定看作真正的陈述，那么我们就必须发现它们所描述、所指涉的某种事物。我知道，对这个角色来说，最好的选择是一种高度抽象的对象，根据界定，这个对象展现了所有且仅有的原理中所规定的特征。所以，原理的语言陈述关于这个抽象对象为真，尽管是以一种相当琐碎的方式。现在我会将这个观点总结为，这个抽象对象是一种非常一般的模型，它的最初功能是刻画该模型要素之间的关系。”[7]61-62根据吉尔，科学原理规定了高度抽象的原理性模型，但原理性模型并不表征真实目标系统。 在表征活动中，原理用作建构表征模型的模板，换言之，通过将具体条件加在原理性模型上，科学家们就可以获得用来表征目标系统的表征模型。例如，将F=-kx(其中x是偏离一个平衡位置的位移)这个条件增添到牛顿原理，这就产生了一个一般的简谐振动模型。如果进一步加以限制，例如，规定x为弹簧上质量为m弹球的位移，这时我们就会得到一个最大程度上具体但仍为抽象的模型。“我提议我们将标准教科书中间谐振子之类看作拥有所赋予的所有且仅有性质的抽象实体。例如，简谐振子的明显特征是，它满足力学定律F=-kx。简谐振子，从而是一个建构实体。的确，人们可以说，由不同运动方程所描述的系统是社会建构实体。它们是由物理学家共同体所建构的，除此之外，没有任何实在性。”[6]78吉尔使用“建构的”一词是为了强调模型是由科学家所创造这个事实[6]93，但他却没有进一步解释这里的“抽象实体”是什么意思。在吉尔的心目中，“科学模型与虚构作品在本体论上都是一样的。它们都是想象的建构产物。”[9]249因此，他拒绝科学模型的数学结构观，因为既然科学模型与虚构作品都是想象对象，那么“我们当然不会希望说《战争与和平》中的一个角色是一个数学对象……”[9]250所以，许多关于科学模型的虚构论者都将吉尔所谓的“抽象实体”解读为虚构实体②，并且也将他视为关于模型的一名虚构论者[10]102-103，[11]219。 表征模型可以用来表征世界上的真实目标系统。在吉尔看来，这是由于理论假说陈述了模型与目标系统之间的某种关系。“不像模型，理论假说是，在我的学说中，语言实体，即断定在模型与所规定的真实系统(或真实系统类)之间某种关系的一个陈述。从而，一个理论假说，根据所断定的关系是否成立而为真或假。然而，模型与真实系统之间的关系不可能是真或假，因为二者都不是语言实体。因此，它必须是某种别的东西。”[6]80虽然抽象模型可以利用语言资源加以界定，但无论抽象模型还是物理模型③，都是非语言实体。所以，吉尔认为模型与目标之间所设想的关系不可能是“真”；但另一方面，吉尔也不认为是“同构(isomorphism)”④，因为在他看来，这不符合真实的科学实践情况[8]273。最终，吉尔认为是相似关系，亦即理论假说断定了目标系统在特定方面和特定程度上相似于表征模型。总之，在图1所示的画面中，科学家们一方面通过将数据分析技术运用于实验和观察而获得了数据模型，另一方面运用原理和具体条件而建构了表征模型；借由假说和概括，表征模型通过对比数据模型而得到检验。 三 同构、相似与表征 这里有一个问题：作为抽象的数学结构或是虚构实体的模型，是如何表征目标系统的呢?一个自然的回应会是结构同构或相似。考虑到相似性关系是对称的和自反的，所以它也可以包括同构关系⑤。这里的对称性是指，若A相似于B，则B也相似于A；自反性是指事物都与其自身相似。因此，我们将这个简单直接的回答称之为朴素的相似性学说，并表述为下列形式：“模型M表征目标T，当且仅当M相似于T。”[12]据此，科学表征被理解为模型与世界之间的二元关系。但是，我们必须注意到下列几点：第一，任何事物都与任何其他事物在无数个方面相似。第二，表征关系通常被认为是单向的，是非对称的、非自反的。第三，相似性既非表征的充分条件、亦非必要条件。例如，哈佛校园内的约翰·哈佛(John Harvard)铜像相似于它在据以建造时所模仿的模特，但它并不表征那位替身、却表征了哈佛大学的第一位赞助人约翰·哈佛(建造者并不知道哈佛本人的模样)。这种朴素的相似性学说因而遭到众多批评[12-13][14]3-5。那么，范·弗拉森和吉尔在科学表征问题上是如何做出回应的呢? 1.同构嵌入与语用重言式 范·弗拉森在这样一段话中总结了他的科学表征学说：“科学理论对表征现象来说所给予我们的，是模型；模型是数学结构；数学结构在同构范围之外是不可区分的；因此，关于现象的科学表征并不超出关于它们结构的表征之外。”[15]439然而，他的这个概括看上去似乎存在一个问题。首先，结构同构是一种对称关系，表征却不是[12]。换言之，如果A同构于B，那么B也同构于A；但我们不能据此得出结论说，A表征B当且仅当A同构于B。为消解这个问题，范·弗拉森引入了“嵌入(embedding)”这个技术性概念：“我们说，一个结构可以嵌入于另一个结构，仅当第一个结构同构于第二个结构的一部分。同构当然是结构的完全同一并且是可嵌入性的一个受限制情形：如果两个结构是同构的，那么每一个都可以嵌入于另一个。”[2]43 根据范·弗拉森，“现象是任何一种可观察的实体(对象、事件、过程……)，表观(appearances)是测量结果的内容”[16]283。表面模型(surface models)与数据模型(data models)都是对表观的概括。数据模型是根据研究的原始数据而加以建构的，通过对数据模型的数学化处理，我们得到理想化的表面模型[16]166-167。“数据模型或表面模型必须理想地同构嵌入于理论模型。”[16]168同构嵌入的要义在于，如果某个理论模型的一个子结构同构于某个现象的一个数据模型或表面模型，那么该理论模型就成功地表征了这个现象。例如，牛顿的引力方程蕴含开普勒(Johannes Kepler)的行星运动定律，而这是开普勒根据第谷·布拉赫(Tycho Brahe)对太阳系中行星运动现象的观察记录所阐明的一个表面模型；换言之，开普勒结构同构于牛顿太阳系模型的一个子结构，因而牛顿声称他的万有引力理论成功地表征了现象[16]257。 可见，范·弗拉森对科学理论的分析始终关注于数学对象以及它们之间的关系。如果科学家用来表征现象的数据模型与表面模型可以嵌入理论模型的一个子结构，那么与一簇状态空间模型相联系的这个理论就是经验上适当的。通过将经验适当性界定为同构嵌入，范·弗拉森表明了，尽管现象本身无法从结构上加以描述，但理论模型可以获得关于表观的经验适当性。在这种情形下，理论模型会成功表征表观。然而， “奥，所以你说唯一的‘匹配(matching)’是在数据模型与理论模型之间的。因此，理论并不面对可观察的现象、在那里的那些事物、事件以及过程，而只面对关于它们的特定表征。经验适当性并不是适合于纯粹的现象，而是适合于所描述的现象!”[16]258 上述这个质疑被范·弗拉森称之为“丢失实在的反驳(Loss of Reality Objection)”。他通过诉诸表征的语用学对这个挑战做出了回应。在他看来，表征是一种实践活动、而不仅仅是纯粹的认识论关系：“在表征活动中，表征得以产生……如果我们试图问‘什么是一个表征?’那么我们就完全迷失了我们的话题，并且只默默考虑了这个或那个方面，因为，事实上，我们无法孤立地理解它们。”[16]7“除了在这个意义上，即某些事物被使用、被制作、被采纳而因此表征一些事物，没有表征。”[16]23因此，范·弗拉森反对表征的心理图像概念，因为假如有这样的表征存在，也无法被人们所采纳和使用[16]24。根据他的表征观，语境和使用者在表征关系中起到关键作用。因此，数据模型是使用者的模型，由使用者来决定它表征何种特定现象。范·弗拉森提议了关于理解表征的一个三元关系⑥，即使用者S使用模型M将目标T表征为如此这般[16]258。在这里，让我们假定模型使用者S所获取的数据模型适合于他所建立的一个理论模型
，那么，对S而言，下列两个陈述都是一样的： (A)理论模型
适合于现象F。 (B)理论模型
适合于由S对现象F的表征。 根据范·弗拉森，S不能同时否定(A)而肯定(B)；否则，那会产生一个语用矛盾式(a pragmatic contradiction)。语用矛盾式是逻辑上偶然但无法断定的陈述。逻辑偶然性与其内容有关，而可否定性或可断定性是与使用者相关的概念。“(A)=(B)”是一个语用重言式(a pragmatic tautology)。语用重言式是逻辑上偶然、却不可否定的陈述。“这一点在此处如何应用?我们可以相当简单地将相关要点加以总结：在既定模型是某人关于现象的表征语境中，对那个人而言，一个理论是否适合那个表征与那个理论是否适合该现象，在这两个问题之间没有区别。”[16]260既然经验适当性限制在表征之间的比较，S就无法确定理论模型
对于现象F的经验适当性。S唯一的可能就是，确定理论模型对于由数据模型与表面模型所表征现象F的经验适当性。所以，(A)和(B)对S来说完全相同，不存在语用上的差别。“丢失实在的反驳”就这样被消除掉了。 2.精致的相似性学说 人们很容易将吉尔关于科学表征的相似性观点误解为一种朴素的相似性学说，但是吉尔明确拒绝这种解读，并且提醒道：“注意，我并不是说，模型自身表征世界的一个方面，因为它相似于那个方面。没有这么简单的表征关系。”[7]63在吉尔看来，表征是一种关系，但不是模型与世界之间的二元关系。考虑到带有目的的科学主体的作用，他将表征刻画为四元关系：“这个公式就是：1)主体意图；2)运用模型M；3)来表征世界的某一部分W；4)出于目的P。”[8]269这里的主体，包括了科学家个体、科学家小组以及更大的科学家共同体；M可以指物理模型、也可以指抽象模型。模型与世界之间的基本关系被限制在特定方面和特定程度上的相似性。在吉尔看来，主体出于一定目的而规定哪些相似性是意向性的，这样就消除了多重相似性问题，并引入了表征所必需的不对称性。因此，吉尔将他的表征概念理解为“科学表征的意向概念”[8]274。在他看来，这个概念“将科学主体及其意向带入科学表征画面”[8]269，因而“使得运用相似性作为模型和世界之间的基本关系变得正当”[8]269。基于主体的模型观与意向表征概念为理解科学中模型的作用提供了一个理解框架。 吉尔论证道：“不是模型在进行表征；而是运用该模型的科学家在进行表征。科学家这么做的一种方式是通过挑出该模型的某些特定特征，然后宣称在某个具体方面模型相似于指定的真实系统的特征。规定这些相似性的可能性使得以这种方式运用模型表征真实系统成为可能。”[7]64我们可以将他的表征学说表述为下列形式：“模型M表征目标T，仅当主体S出于目的P而运用M与T之间由理论假说所规定的相似性。”[17]249据此，科学主体出于特定目的，详尽规定模型与系统之间在特定方面和程度上的相似性。 吉尔关于科学表征的相似性学说拥有很多优点。首先，正如我们已看到的，他的学说避开了朴素相似性学说所面临的许多困难，能够更好地说明科学家们的表征活动。第二，在吉尔看来，他的“关于运用抽象模型表征真实系统的学说同样适用于物理模型”[18]748，因而不需要另外采用关于物理模型的一个表征学说[8]274。例如，正是物理结构中的特殊相似性，才使得沃森和克里克有可能利用金属条和厚纸板表征DNA分子的结构。显然，他们并不是在作为构成成分的金属条和厚纸板方面说DNA相似于该模型。利用所挑出的结构相似性，他们才有可能运用该模型表征DNA分子。第三，吉尔的学说避免了那种认为模型在其所有已知性质与关系方面都相似于其目标系统的极端实在论立场。根据他的学说，相似性关系仅限制在特定方面与特定程度上，他的立场因而是一种非常弱的认识论的结构实在论。这种结构相似性关系具有一种语用学特征，因为它被科学主体特定的研究目的所相对化，并且模型仅在特定方面与特定程度上相似于目标系统。 科学理论语义观的不同版本对模型本质及其表征方式的理解有所不同。在范·弗拉森看来，模型是抽象的数学结构；但吉尔并不认为模型是数学对象，而是与虚构角色属于相同本体论范畴的抽象实体。两人都将表征视为一种关系⑦。在范·弗拉森看来，在特定的表征语境中，对运用模型的科学家来说，目标现象同构于理论模型的经验子结构。但吉尔认为，严格的同构关系在科学实践中极为罕见，相对松散的相似性才是对模型与目标之间关系的恰当刻画。吉尔的精致相似性学说是一种温和的实在论立场。相比之下，尽管范·弗拉森的建构经验论与科学实在论都坚持对科学理论的字面理解，但建构经验论对由理论所假定的不可观察实体持不可知论的态度，因而是一种作为科学反实在论形式的虚构论。 注释： ①有些哲学家反对科学哲学中过于注重表征的“理论优位(theory-dominance)”倾向，而强调对介入(inventing)的研究[1]。感谢吴彤教授指出这一点。 ②虚构实体是实在论者在理解像福尔摩斯、孙悟空等虚构角色时所假定的对象。根据内在实在论，虚构对象是永恒的、自存的抽象实体，而外部实在论则主张虚构对象由作者所创造、并依赖于文本与读者而持存。 ③物理模型是真实的具体对象，我们可以观看、触摸、甚至打碎它们；但科学中大部分模型不是物理模型，这类模型的本体论性质存在极大争议。我们在本文中主要关注后者。 ④同构是两个结构之间的一一对应关系，要求二者论域的基数必须相同、界定于其上的关系数目也必须相同，但二者中的对象和关系可以不同。例如，结构A由关系R排序，结构B由关系S排序。对于A中的每一个项，B中都有一个项与之对应，反之亦然；并且，当A中的两个项具有关系R时，B中都有对应的两个项具有关系S。当然，A中的关系项可以完全不同于B中的关系项、R与S也可以是完全不同种类的关系。 ⑤同构关系具有对称性、自反性和传递性的特点。所谓传递性是指，若C同构于D，D同构于E，则C同构于E。 ⑥实际上，范·弗拉森十分强调语境在表征活动中的重要性[16]18-31，但在这里我们可以将语境要素视为被包括在整个表征活动中模型的“使用(use)”：“‘使用’在这里必须被理解为包含许多语境因素：创造者的意向、共同体中现有的编码惯例、听众或观众的接受方式、表征对象的展示方式，等等。”[16]23 ⑦大多数科学表征理论都将表征视为一种关系，但表征也可以是非关系性的[19]81。
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