探索复杂性与科学语言框架的转换，本文主要内容关键词为：复杂性论文,框架论文,语言论文,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。
自从实验自然科学兴起之后，亚里士多德的形式与目的概念受到了具有实证精神的因果决定论的强有力的批判。然而，在探索复杂性的进程中这些概念并没有消声匿迹，随着当代科学的深入发展，特别是现代生物学、系统学与自组织理论的兴起，人们在实证科学中又重新提出了目的性问题，这种科学语言框架的变换是否合理，是否不可避免，其意义何在？这便是本文所要探讨的问题，本文认为，由于探索复杂性问题的深入与扩展，对传统目的性与因果性概念进行科学的限定与改造、合理的重建与整合已成为不可避免的了，这样建构起来的多元的互斥互补的新型概念构架是具有可理解性、可解释性与可证实性的，是探索自然界的复杂性，多样性、有序化、组织结构与发展演化诸现象的必须的思维形式，是能够建构关于复杂对象的科学知识的普遍有效的认识论框架，只有这样，才能实现人与自然的新对话。
1
进入20世纪以后，科学思想的发展出现了引人瞩目的变化。这时在因果决定论方法的主导下，科学认识一方面继续向着微观世界的更深层次推进，另一方面又向着宏观世界的组织结构与动态过程扩展。这使现代科学的发展呈现出了一个重要趋势，即人们对自然的考察正在转向对偶然性、整体性、组织化、有序化、形式结构与发展变化等复杂性问题的探索。科学思想自身的发展已使还原论与严格决定论的认识论框架再也容纳不下了，它们已经突破原有科学范式的限制而向前迈进了。
随着现代科学思想的发展，在探索基本粒子世界的量子物理学领域，玻尔从微观事件之本质上的随机性、作用量子与微观“态”的整体性，敏锐地认识到偶然性、整体性、形式与目的性概念的重要性，以及目的性与因果性概念的互斥互补关系。他指出：“关于机体的整体性特征及目的性反应的说法，是和关于结构及调节过程的越来越详细的知识共同使用的……所谓机械论的态度和目的论的态度并不是互相矛盾的两种观点；它们显示了一种和我们作为自然观察者的地位有关的互补关系。”〔1〕并且，玻尔通过引证他父亲的话指出，“作为一种启发性的原理，关于有机过程之目的性的先验假设”，对于探索有机体的复杂性不仅是“有用的”，而且是“不可缺少的”。〔2〕
与此同时，在关于复杂对象的生物学与系统科学领域，人们已更多地感觉到偶然性、整体性、结构模式与目的性概念的不可避免性，以及对传统目的论进行批判改造的必要性，认为自然科学应该抛弃的不是整个目的论，而只是其中关于“终极原因的假定”，如控制论的创始人维纳指出：“在过去，目的论一词是解释作暗含着目的的，其中常常加进了‘终极因’这一暧昧概念……但是，当目的论这一方面被丢开之后，与目的的重要性有关的认识不幸也被抛弃了”，这时在自然科学描述中便可“把目的性看作理解某些行为样式所必需的概念”，〔3〕并且在系统科学中，目的性的诸多形式如反馈机制并不是一般地摈弃因果性。它实际上是把多重因果循环的整体关系综合于自身之中了。
此外，皮亚杰从结构主义立场出发把科学思想的发展划分为三个阶段：“前因果的最初解释”、“纯粹而简单的因果解释”、“调节相互作用的解释”，〔4〕认为由于科学向第三阶段的发展，“我们今天保留了目的性观念中一切积极的东西，同时又用可理解的反馈因果关系取代了‘终极原因’的概念。”〔5〕这里，皮亚杰对反馈控制、机体内环境的稳定，基因结构转换等概念给予了特别关注，因为这些概念既与目的性问题相联系，又与因果性问题相联系。
实际上，由于探索复杂性的需要，在实证科学中，特别是在现代生物学、系统学与自组织理论中，确实提出了各种各样的目的性概念或具有目的论色彩的术语，人们通过对传统目的性观念的科学限定、改造和重建，使它们获得了符合现代实证科学精神的确定含义，这些概念或术语主要有：
第一，结构模式的主导性。在生物哲学中，E.迈尔曾提出“程序目的性”概念，认为“程序目的性这词就意味着目标指向。”〔6〕实事上，贮存在基因（对于个体）或基因库（对于种群）中的生物学程序是作为统一整体发挥作用的，并且充当着指导机体或种群大量生命现象的自主的结构图式，使它们成为“目标指向”的。在自组织理论中，普里高津认为：非平衡非线性系统的临界涨落可能成为导致新结构的“种子”，而耗散结构作为该涨落放大的结果，保持着其结构与功能上的相似性。此外，哈肯所说的序参量则起着这种主导性结构模式的目的性作用，它一方面作为“胚胎”而孕育未来系统的宏观有序结构，另一方面又把诸子系作为役使工具，使其采取合作行为，以保证系统总体结构的建立与维持。
第二，偶然性的创造性与内在结构的选择、整合性。莫诺在《偶然性与必然性》一书中曾首先提出了偶然性（如突变）的创造性，以及机体目的性结构对偶然性的选择、同化与综合问题。这里，生物系统内在的结构模式的统一性与整合作用，决定系统是否接受或摈弃偶然性所引起的每一次创新尝试。如果说稳态系统结构的整合与同化功能占主导地位的话，那么自组织系统临界模式的创造性与结构选择作用便得到了充分体现。因为这时随机涨落（偶然性模式）已不再是对原定态的消极干扰，而是对系统自组织起着积极的创造性与建设性作用，并且系统所具有的非线性动力学反馈机制起着内部结构的选择与稳定作用。
第三，反馈或因果循环的目的性。维纳控制论首先把反馈看作是一种目的性行为，指出：“‘目的论’一词是用作‘由反馈来控制的目的’的同义语。”〔7〕这样，目的性概念由于充分限制了内涵而获得了确定含义。这种反馈调节在生命系统中是普遍存在的，并且表现为系统的内稳态或超稳态机制。在自组织理论中，人们着重强调的是系统的非线性动力学反馈，哈肯还进一步考察了不稳定模与稳定模之间的反馈回路，认为它对选择和稳定序参量的某些组态起着重要作用。在艾根的“自复制催化超循环”模型中，通过多种自复制单元与催化单元的多重因果循环的反馈步骤，系统结构可能会达到一种最适稳定状态，从而导致生物遗传密码的形成和生命的稳定性进化。
第四，合作与自组织的目的性。在自然界存在大量为玻耳兹曼有序原理所无法解释的宏观有序现象，因为从几率的观点看，这种有序结构与协调一致行为确实是一种高度不可几的事件。似乎这些宏观有序状态受制于一种目的性的合作原理。对于稳定态系统，由于诸子系统的合作行为与多重反馈机制的协调作用，系统可自行建立与维持某种新的稳定性、适应性及其与环境的和谐关系，使系统内外环境得以组织起来。对于自组织系统，通过随机涨落、长程相关、支配与合作、协同作用等自组织行为，系统可自行建立一种新的稳定有序状态。以及系统与环境之间的新的非平衡非线性耦合关系。
由此可见，如上所说的新的科学观念已经大大超出了机械还原论与严格决定论的限制，而且又不是对传统目的论思想的简单复归。它是通过对这两种认识论与方法论模式的改造，整合与合理重建所形成的多元化的互斥互补的新型科学认识论构架。当代科学中这一新的整合性科学观念的提出决不是一种偶然事件，它是近代科学思想自身的发展逻辑造成的，是机械还原论与严格决定论的认识论框架所导致的必然结果。
2
在近代科学发展初期，作为实证科学典范的经典物理学，一方面坚持抽象分析方法，把具体事物分析成时间、空间、运动等可定量处理的数学要素，把整体分解为单纯的部分、元素与孤立个别的因果链；另一方面又坚持机械决定论的研究纲领，强调抽象分析得来的各种要素，部分与过程都受关于粒子域场的数学力学规律所支配，而具有严格决定论的因果结构。这种研究方法极大地推动了近代实验自然科学的发展，成了自然科学方法论的主流与科学规范。同时，这种方法论也滋生了机械还原论的哲学思潮。该思潮旨在把一切有机整体系统的组织结构与功能行为归结为粒子或场的相互作用及其在时空中运动变化的规律，并把关于粒子或场的运动学与动力学规律看成是自然界最基本的法则和对自然现象的最完备描述，认为关于具体对象的形式结构与功能行为的知识包括生物学规律等都是不充分的、暂时的，终将会被关于粒子或场的物理学描述所代替。当这种方法论被推向极端时，其固有缺陷与局限性就清楚暴露出来了，并且这种局限性是根本上的限制，有其深刻原因。
首先，这种根本上的局限性来源于复杂对象组织结构或“态”的稳定性与整体性。现代科学是从两方面来达到这一认识的。一方面，玻尔通过对微观粒子运动的深刻理解，从作用量子的整体性与微观体系“态”的整体性达到对复杂系统整体性的确认。如他在谈到生命时指出：“生命本身的存在，不论就它的定义还是就它的观测来说，都应该看成生物学的一个不能进一步加以分析的基本假设，就如同作用量子的存在和物质的终极原子性一起形成原子物理学的基本根据一样。”〔8〕在玻尔看来，由于量子态的整体性，正象原子的稳定性在本质上不能用经典物理学来加以描述一样，生命的整体特征也不能完全用普通的物理化学定律来加以解释。另一方面，作为有机论者，一般系统论的创始人贝塔朗菲从“实现论”的观点论证了组织结构的整体性，认为“构成特征不能由孤立的各部分的特征来说明。因此复合体的特征与元素特征相比是‘新的’或‘突然发生的’……作为具有相互关系的部分的总体的系统必须设想为瞬时间形成的。”〔9〕正因为这样，系统结构具有不能还原为其组成要素的整体特性。结构主义者皮亚杰在承认“一个整体并不是一个诸先决成分的简单总和”的前提下，既不同意“把整体看作先于成分”，也不同意把整体“看作是在这些成分发生接触的同时所得到的产物”，而认为“从结构这个术语的现代含义来讲，‘结构’就是要成为一个若干‘转换’的体系，而不是某个静态的‘形式’。”〔10〕不论认为整体性是“突现”的结果，还是结构“转换”的结果，上述说法都充分肯定了组织结构或“态”的稳定性与整体性这一基本事实，表明对它的抽象因果分析并不是终究至极的，机械还原方法是存在着根本局限性的。
其次，这种根本上的局限性来源于物理化学试验安排的排它性与非完备性。如对生命体的物理化学考察，玻尔指出：“生物学研究的条件和物理学研究的条件是不能直接相比的，因为保持研究对象的活命的必要对前一种研究加了一种限制，这种限制在物理学中找不到它的对应。例如，如果所我们企图研究一个动物的各种器官，直到能说出单个原子在生命机能中起什么作用的地步，那么我们就无疑地要杀死这个动物。在有关生命机体的每一实验中，必然要在各机体所处的物理条件方面留下某种不确定性；而这种想法也就提示说，我们所必须留给机体的最小自由，将刚好大到足以使该机体对我们‘保守其最后秘密’的地步。”〔11〕显然，如果想用一种实验装置来分析构成生命体的所有原子的行为，就像物理学实验对单个原子行为所作的观测那样，那么这种实验装置便排除了维持机体生命活动的可能性。任何实验装置，只要它把生命体控制到能用物理化学方式来准确分析的程度，就一定会阻止生命活动的自由体现。在玻尔看来，正象在原子物理学的实验安排中，对于坐标和动量等不可对易量的观察不能同时被满足一样，在有关生命现象的实验安排中，尽可能完备的物理学观察与生命的自由体现也不能同时被满足。即原子物理学的实验装置与满足生命活动的生物学观察条件是不能相容的，不能同时实现的。在关于生命机体的任何实验中，都必须留给机体以最小自由，它们相对于原子物理学的分析来说，都对我们保守了某种“最后秘密”。一般说来，在探讨任何复杂系统的整体性结构状态与功能行为时，任何物理化学的精细观察都不可能是完备的、无条件的、无排它性的，都必须留给对象某种“最小自由”，以维护关于系统“整体性”、“稳定态”、“结构”与“功能”等概念的存在权利。
再次，这种根本上的局限性来源于严格决定论的时间概念与因果结构观念的抽象性。严格决定论的研究纲领对于近代乃至现代实证科学的发展起到了巨大的推动作用。但正如普利高津所指出的，这种方法论在引入时间的方式上却存在着很大的局限性，因为其严格决定论的因果规律对于时间反演具有不变性，时间变量只不过是作为一个可逆的几何参数而出现，即物理坐标随时间向前与向后移动都是允许的，将来与过去是等价的、起着同样的作用。于是，自然界就被描绘成了一个简单的静态地存在着的力学体系，一个没有形式结构与发展演化的世界，一个没有创造，有序与生机的寂静的宇宙。这就构成了“存在的物理学”与严格决定论方法所固有的一个佯谬，因为“它为人们揭露了一个僵死的、被动的自然，其行为就像是一个自动机，一旦给它编好程序，它就按照程序中描述的规则不停地运行下去。”〔12〕这显然与生物学所描绘的复杂的、演化的、丰富多彩与生机盎然的自然相背离。这种佯谬不仅是时间问题，它显然来自于严格决定论概念框架中因果结构本身的局限性。为了不违背生物学的基本事实并摆脱这一困境，平衡态热力学在物理学中第一次引入了时间“箭头”，把熵增加的方向等同于系统自发演化的方向。但它所表征的时间对应于由不可逆过程所导致的无序增大的趋向，这就排除了系统自发产生有序的可能性，仍与复杂系统的组织化有序化过程相矛盾。可见，在经典物理学的因果决定论的框架中，上述佯谬不可能得到真正解决。正因为这样，在系统学与自组织理论中，含有目的论因素的更广阔的概念框架才被建构起来。
还有，这种根本上的局限性来自于复杂系统中微观过程之本质上的偶然性与多自由度非线性耦合的随机效应。对于复杂系统，当观测深入到微观层次时，常会涉及到量子力学几率概念所描述的随机性问题，并且这种微观过程通过放大效应可产生一种明显的宏观效果。由于量子事件所涉及到的是微观对象之本质上的随机性，这就使我们在原子尺度上对复杂系统进行严格决定论的因果描述受到了一种根本上的限制。另外，对于复杂系统，当用决定论方法考察其宏观运动状态时，也会遇到多自由度非线性耦合的随机效应问题，并且在临界条件下它会表现为随机涨落与混沌现象，从而对系统的宏观状态及其演化产生重要影响。由于这里涉及到的是无法确定的系统内在的随机性，它出自于系统内部非线性因素的作用而不仅是由于外界扰动引起的。于是，在宏观状态上对复杂系统的演化问题进行严格决定论描述也受到一种根本上的限制。
由此可见，机械还原论与严格决定论作为一种极为成功的科学研究纲领而具有无可否认的合理性，同时，当它面临复杂性与多样化世界时又存在着种种根本上的局限性，这就决定了这种科学方法论模型必须在其合理演变中进行自我改造、超越与扩充，并通过科学语言结构的调整和转换，从而导向上面所说的更为广阔的目的性与因果性互斥互补的多元化概念框架。
3
当前，现代科学正在从简单性世界向复杂性世界推进。科学认识正从机械决定的、累加式的、被动的“存在”的世界向非严格决定的、组织化有序化的、多样性统一的“演化”的世界过渡，正从一种分析性的、具有少数自由度的、线性相关的决定论系统向一种整体性的、具有众多自由度的、非线性耦合的随机系统扩展。这时，机械还原论与严格决定论方法所固有的局限性与本质上的限制便更为明显地呈现出来了，从而不可避免地涉及到对这种方法论模型的合理批判与理性反思问题，以及科学认识论的概念构架的调整、改造、超越与变换问题。这种科学语言框架的转换被普利高津称为“人与自然的新对话”。〔13〕
这时，本来不能直接地无批判地把原来适用于简单对象的因果决定论的物理化学语言，运用于整体性的有机联系与发展演进的复杂对象，但由于探索复杂性的需要，又必须尝试性地超越性地用这些语言去思想，必须简化为这些语言去理解和解释所要探讨的问题。因为这些语言虽然存在根本上的限制，但它毕竟是科学所熟悉的成功语言，是科学方法合理演变链条的一部分，它与新的科学概念框架并不是绝对不相容的、绝对排斥的，而是可以被整合、被同化、被补充的东西。因此，人们必须尽可能地扩展因果决定论描述的范围，把物理化学语言延伸到复杂对象所达到的领域。而当这样做时，严格决定论概念就会遇到新的限制，其不充分性、不完备性、抽象性与片面性就会进一步暴露出来。正是在这里，因果决定性范畴才达到自己的极限，找到了与目的性范畴的契合点；在这种限度之外才存在目的性范畴的合适地位，而成为对因果性范畴的必要补充。在传统科学的语言框架中，因果性与目的性范畴是绝对对立的；由于严格决定论科学范式的主导作用，目的性、整体性、组织化、结构变换等概念毫无科学地位与存在权利。然而在关于复杂对象的新型语言框架中，它们就不再是绝对排斥的，而成为互斥互补的了。由于科学语言框架的转换。两种对立的范畴在运用于有机整合与自主变换的复杂对象时便成为统一的东西了。而且在这里，目的性与因果性范畴不仅是相互补偿的，并且目的性范畴相对于因果性范畴是起主导作用的。这不仅是指如撇开它单凭因果性范畴便不能获得关于复杂对象的知识，而且是指它在探索这种科学真理中起着决定、规定和支配诸因果性规律的作用。只有在目的性与因果性描述互斥互补的两极张力作用下，只有在目的性范畴的主导下，才能不断推进人类对复杂性世界的奥秘进行更深入的探索。
在上述科学语言框架的转换中，对严格决定论固有局限性的反思、批判和对传统目的论的科学限定、重建是同步进行的。这样建立起来的多元的互斥互补的新型概念框架便把因果性与目的性概念的合 因素整合到自身之中了。在这里，正如皮亚杰从结构主义的观点所指出的，“……真正重要的事情，既不是要人必须接受成分，也不是要人必须接受这样的整体而又说不出所以然来，而是在这些成分之间的那些关系；换句话说，就是组成的程序或过程……因为这个全体只是这些关系或组成程序或过程的一个结果，这些关系的规律就是那个体系的规律。”〔14〕正是由于结构图式中“这些关系或组成程序或过程”的可理解性、可考察性、可以说出“所以然来”，这就使它一方面与关于组成“成分”的因果性概念相关联，另一方面与关于整体的目的性概念相关联。同样也可以说，在这里，既否认那种排斥任何随机性的严格决定论的绝对有效性，也否认那种超自然的非实证的“终极原因”或“自由意志”的存在，而是充分肯定复杂对象中综合偶然性与必然性、自决性与规律性于自身的内在形式结构模式的运行，并把这种结构的自主变换观念当作核心概念。也正是形式结构变换的可理解性、可解释性，使它一方面与关于结构内在的运行规律的因果性概念相联系，另一方面与关于结构变换的自主性与自决性的目的性概念相联系。
由此可见，从关于因果性与目的性绝对排斥的科学范畴体系的过渡，实际上是科学认识论框架的自身调整过程，是建立在科学实践基础上的科学语言结构的自主变换过程，按照皮亚杰的说法，这种结构变换也满足“整体上的结构守恒”，即是说“它可以发生转换而不丧失其统一性，因为这些转换是再平衡过程”。〔15〕因此，通过这种科学语言结构的自身调整与守恒变换，便可在科学认识活动中逐步消除主、客观形式的片面性，不平衡性与非协调性，使主观与客观，主体思维形式与经验内容之间逐渐趋于统一。正因为如此，这样建构起来的多元化的因果性与目的性互斥互补的科学语言框架，对于探索复杂性就不仅具有启导功能，而且还具有建构客观知识的作用。一方面它为探究复杂对象的科学真理提供某种启示与指导线索，另一方面又是理解现实对象的复杂性与建构科学知识的必须的概念构架。实际上，系统学与自组织理论的建立与发展已在一定程度上证实了这种多元化概念构架的上述功能与有效性。现代生物学中基因学说与DNA双螺旋结构理论的建立及其导致的知识增长也表明了程序目的性等科学范畴的引导作用与建构知识的功能。