突现理论：历史与前沿——复杂性科学与哲学的考察，本文主要内容关键词为：哲学论文,理论论文,历史论文,性科学论文，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。
“突现”已成为当代复杂性科学和哲学研究的一个前沿和热点问题。以研究复杂性著称的美国圣菲研究所已明确提出：“复杂性，实质上就是一门关于突现的科学……就是如何发现突现的基本法则。”[1] 甚至将突现作为一个“圣菲主题”和“圣菲理念”[2]。一本著名的国际杂志《突现：在组织与管理中的复杂性论题》，在其发刊词中特别阐述了“为什么要起用突现这个刊名？”近几年，国外的哲学杂志发表了大批关于突现问题的哲学论文。然而，无论是对于突现的概念还是突现的理论，学界都未能形成一种共识。因此，本文试图追寻并理清突现概念和理论的历史脉络，以探究复杂性科学和哲学研究中关于突现的新理论。
1 整体论的两个命题
追溯突现论，似乎无法不联系整体论。现代复杂性科学和哲学家们在讨论突现问题时，常常追溯整体论的两个主要命题：①亚里士多德的“整体不等于部分和”，②哥德的“格式塔变换”。
“整体不等于部分和”或“整体大于部分和”这句话经常被引用，然而，这句话到底出自何处？许多研究者却不甚了了。我们现查明，它出自亚里士多德著作的多处。其中之一，是亚里士多德《论题》(Topic)一书第五卷第13章。他写道：“一般说来，所有的方式都表明，整体并不等于部分之和，适合于上述的描述类型”。(In general， too， all the ways of showing that the whole is not the same as the sum of its parts are useful in meeting to the type just described)亚里士多德运用这个原理与芝诺进行论战。大家知道，芝诺提出四个运动悖论来证明运动是不可能的。其中第一个悖论就是因为运动者到达目标之前，必须走到运动者与目标之间的距离的一半，而为了走到这一半，又必须走到这一半的一半，如此类推，他必须走完无限个时空点，而无限是走不完的。亚里士多德反驳道：是的，那整体可以分割为无限的部分，但空间一段距离是个整体，整体大于部分和，整体是连续的、两个时空点之间是联结的、整体是跨越限度的，因而这里是有限的。所以运动是可能的。对于这个回答，黑格尔拍案叫好，他说“这个答复是不错的，包含了一切”[3]。
“格式塔变换”这个概念是德国诗人哥德最早提出来的，指的是“超越原始的混沌而达到隐德来希(生命原理)发展的终点”。后来演变为Christian von Ehrenfels的“完形心理学”。他提出，人们的知觉并不是通过感觉的总和而产生的，而是突然整体地出现的。从一个花瓶突然转换到两个面对面的人头面孔，那些感觉材料都是一样的，为什么会有不同于感觉的知觉呢？那是“整体大于部分和”。
整体论的这两个命题，常被用来作为突现论的通俗表达。但新突现论者Jeffrey Goldstein认为：“这里的整体是预先给定的，不象新突现论所主张那样，突现是在时间中动态地建构起来的”[4]。他指出了整体论的一个致命弱点：不能从整体是怎样形成的这个动态的观点来研究突现。这点也表现在著名的英国突现主义学派中。
2 英国突现主义学派
在近代，突现论思想可以追溯到穆勒的两种因果关系学说。穆勒认为，存在两种因果关系，一种是“合成因果关系”，即由同质的原因以合力的原则导致其结果，这个结果等于诸种同质原因分别作用的总和(例如力的合成就是这种情况)，这种因果关系由所谓同质定律所支配；另一种因果关系称为“异质效应”(heteropathic effect)，其特征是多因共同作用产生的结果不等于各个原因单独作用的总和，这种因果关系由“异质定律”所支配。(例如氢氧化合成水，水就不是氢、氧分别作用的总和)。1875年，哲学家L.H.Lewes继承了穆勒的思想，将后一种因果关系称为“突现”(emergence)，由此正式开了英国突现主义学派的先河。
19世纪末20世纪初，突现主义学派的主要代表人物有S.Alexander(代表作：《时间、空间与神性》1922)，C.L.Morgan(代表作：《突现进化论》1923)，C.B.Broad(《大脑及其在自然中的位置》1925)，J.C.Smuts(《整体论与进化》1926)。他们以“突现”为核心概念建构了一个包含世界观、认识论和方法论的连贯的哲学体系。可以说，目前在复杂性科学基础上建立起来的复杂系统突现论及各哲学学派的基本论点，都可以在英国突现主义学派中找到相应的观点。或者说，英国突现主义学派的一些萌芽思想在新突现论学派中得到进一步发展，而它的一些错误和局限性在新突现论中得到某种程度的修正。因此，在研究当代新突现理论时，英国突现主义学派是不可忽略的。
英国突现主义学派的主要观点是：
(1)世界不同种类的层级是按事物的组织复杂程度由低到高而划分的 按Morgan的说法，最基本的层级是物理物质、生命与心灵三大层次。每一大层级中还可再划分为若干小的层级，例如物质层级可进一步划分为电子、原子核、原子、分子和有机物等，而心灵的层级又可划分为感觉、知觉与理智等。每一个层次都具有某些基本的、不可还原的性质与规律，它是从低层级性质中突现出来的。从一个层级到一个更高的层级的发展被称为突现进化，它由跨层次的“突现规律”所支配。C.D.Broad对这个问题做了比较彻底的阐述：“高层次B具有低层次聚合体A所不具有的性质，并且这些性质是不可从A性质以及B复杂性结构中通过任何在低层次中支配自身的组成规律中演绎出来。”[5]
(2)新奇性或奇异性是突现的一种性质 也就是说，在突现出现之前，即使我们对支配它的组成部分的特征及其规律有完备的认识，也不能预言它的出现。Morgan说：“新关系与旧关系的区别，就在于它所具有的特殊性质的不可预测性。在它们成为事实而为我们观察到之前，我们无从预先推测”[6]。这个说法与Broad的下列说法是等价的。Broad说，“在我们发现这个跨层次(突现)规律之前必须等待，直到碰见一个高层次对象的具体例子为止，它事先无法从我们在低层次里发现的规律的任何组合中推导出来”[7]。所以，Alexander说，“突现性质的存在是经验事实强加给我们的东西，或者说得好听一些，是研究者以一种对‘自然的虔诚心’来加以接受的东西，它无可解释”[8]。
(3)高低层次之间存在着两种因果关系 一方面，高层次由低层次经组合而产生，它不能脱离低层次事物而独立存在。用Morgan的话来说：“没有心灵是不包含生命的，没有生命是不包含物质的”。这就是今天我们称之为上向的因果关系。另一方面，高层次具有低层次所不具有的性质并对其组成部分(低层)有支配作用。Morgan说：“生命阶段所内含的(物理化学)物质、事物亦因生命这种新现象而呈现其活动的新异状态，其活动与生命未出现之前相比迥然不同”[9] 这正是我们称之为的下向因果关系。
(4)过程本体论和关系实在论的观点 大多数英国突现主义者持这种观点，认为，新的关系的出现和新的过程的出现是突现的本质。Morgan说：“若要问所谓突现出来的究竟是什么东西？我的回答是：新种类的关系”。“我的主张，即我们哲学思考最重要之点就在于，我的理论以关系或结构为中心”，具体说来，“一个电子就是关系或结构的实例。一个有机体乃至一个人也是关系与结构的实例”[10]。从这个观点看，事物的实体不过就是关系的纽结，不同层次的事物有不同类型的关系与结构，显然，不同层级就有不同类型的实体和不同类型的因果力。
从当代复杂系统理论的观点看，上述英国突现主义的四个论点大致上是正确的，当代的新突现论也确实接受了这些观点的合理内核。但他们认为，英国突现主义的主要局限性在于，他们将突现看作是不必解释也不可解释的现象。为什么存在突现？在英国突现主义学派看来，你只要采取自然崇拜的态度承认这个自然界强加给我们的经验事实便是了。它是一个黑箱，是永远打不开的，我们只能从它的输入与输出来观察它。虽然他们承认突现是一种进化，但却认为，这个从部分突现出整体的过程是一个离散的跳跃的过程，中间没有什么步骤和连贯的过程可供我们追寻。
3 复杂系统突现论
随着复杂性科学研究的深入，新的突现理论发展起来。其在研究进路上有一个关键性的突破：揭示突现产生的机制。正如布鲁塞尔自由大学的学者F.Heylighen所指出，“迄今为止，对于什么是突现性质的描述或什么是突现存在的条件，都没有满意的理论对此加以解释”。我们需要“从传统的静态的观点，转换到动态的进化的观点来看待它，将‘一种突现性质是如何表现的’(How can a property be emergent? )”问题转换为“一种突现性质是如何产生的(How can a property becomes emergent? )问题”[11]。
在过去20年中，系统科学家和哲学家将突现视为复杂系统的一种性质，并对这种性质的特点和生成原因进行了广泛的讨论。尽管目前尚无统一的定义，但Ralph Stacey在《组织中的复杂性和创造性》(1996)一书中对突现的定义颇具代表性。他认为：突现是复杂系统中的行动者行为的总体模式(global patterns)的产物。这些行动者按照它们自己的局域性的(local)行为规则相互作用着，并不企图达到这个行为的总体模式。在突现中，总体式样是不能从产生它的局域行为规则中预言到的。换言之，总体模式是不可还原为个体的行为的。可见，这个定义与英国突现学派的观点似乎没有原则的区别，但却指明了当代突现问题的研究主要是复杂系统的突现。复杂系统突现论的关键性突破在于对系统层次突现的起源和机制的探索和揭示。
目前，关于复杂系统突现机制的研究主要有以下三个方面：
(1)自然选择机制新探索 为什么会有突现呢？麻省理工学院米底亚实验室M.Resnick和B.Silverman在《探索突现》一文中想起了200年前威廉·佩利(William Paley)与达尔文(Darwin)的争论。威廉·佩利在《为设计进行辩护》一文中争辩道：复杂的有组织的客体不能自发地突现出来。如果你在海边看到一只钟表，你肯定会假定它是由钟表匠制作出来的。但达尔文反驳道：你错了，复杂的有组织的客体能够突现，它是通过自然选择的进化而突现的，虽然进化不是创造出一只表，但它能创造出钟表匠，即更加复杂和美妙的结果。诺贝尔奖获得者西蒙(Herbert A.Simon)沿着这个思路探索复杂系统层级突现的一个根源，即通过自然选择实现复杂系统的各个层级的突现。他用钟表匠组装钟表做比喻。假定甲、乙二人都用1000个零件装钟表，每装100个零部件，有一次受干扰的机会，使组装需要重头来做。甲分三层进行组装，每个部件由10个零件组装而成，他必须完成111个分部组件。而乙不分层，一气呵成，直接将1000个零件组装成钟表。西蒙通过概率计算得到的结果是：乙完成一只钟表要用的时间平均为甲的四千倍。他由此得出一个结论：“如果存在着稳定的中间形式，复杂系统由简单系统(分层)进化而来的过程要比不存在稳定的中间形式的情况快得多。在前一情况下，复杂系统结果将是等级层次性”，“进化的趋向是由复杂形式中一旦出现的稳定性提供的，这无异于就是最适者生存，即稳定者生存”[12]。这就是说，有多层级突现的系统是最适者，自然选择淘汰了那些没有层级突现的系统。自然选择原理可解释各种突现现象，包括自然界各种物质结构层次的突现，生命大分子的突现，生命有机体及其群体的突现，人类的突现，科学、技术与文化的突现，各种社会组织和经济组织的突现等。美国心理学家坎贝尔将这种解释各种突现的自然选择机制概括为：“盲目的多样性与选择的保存”原理。
(2)自组织机制 有一个问题引起了许多学者的注意，就是自然选择的发生必须有一个前提，即系统的多样性构型(configuration)或总体模式(global patterns)必须已经存在。选择并不是创造各种不同的突现系统，而是对已经形成的系统进行选择。那么，作为自然选择基本单元的系统及其型构或初始系统及其性状是怎样形成的呢？它们只是完全随机组合的结果吗？对此，系统科学家和生物学家斯图亚特·考夫曼曾作过一个仔细的计算，计算过那些无生命的大分子，以恰到的好处相互凑合在一起成为一个活的最简单的生命体的概率有多大。我们知道，氨基酸有20种，要随机排列碰出一个含200个氨基酸的实际细菌酶的概率为20[-200]。为了计算方便，就算它是10[-200]吧。可是要复制一个最简单的细菌，选出一个酶还不够，必须聚集2000种起作用的酶，于是通过偶然组合，组合出细菌的概率为10[-200×2000]=10[-400000]。可是地球的历史只有45亿年，就算有40亿年时间供生命创造，尝试创造生命的次数按冒伯特·夏皮罗《起源》一书中计算也只有2.5×10[51]。以这么少的尝试次数而成功概率又是10[400000]分之一这么少。因此，按考夫曼的说法，它的可能性“就可以跟一阵龙卷风刮过垃圾站，用其中破铜烂铁装配起一架波音747相提并论”[13]。考夫曼等人认为，为了解释生命的起源，解释复杂系统的突现，必须有一个自组织机制来补充自然选择机制。而所谓自组织就是系统在远离平衡态和输入负熵的条件下，通过涨落或噪声以及系统元素之间的自催化、交叉催化和超循环等形式的非线性协同相互作用，使系统发生分叉和突变，从而重新组织自己的实体、过程和力，形成新的有序结构的过程。
依据这个自组织原理，Mark Badau和T.O' Connor曾指出，正是自组织的非线性作用，使宏观系统的构型或式样对初始条件具有极度敏感性，于是由微观状态的全部相互作用是不可能预测到这种突现构型或突现式样的，即使对于决定论规律来说也是如此。这是突现的不可预测性的一个重要机制。[14] 根据自组织原理，《突现》杂志的主编Jeffrey Goldstein则特别注意复杂系统发展过程中的分叉形成的诸种不同吸引子之间的作用。他认为，这些吸引子并非在格式塔意义上预先给定的。当动态系统发生分叉时，新的吸引子就会产生，这表示系统在量上和质上将发生变化。这些新的吸引子会主导整个系统，因而导致一些前所未有的新东西的突现。
(3)元系统跃迁与控制机制 从控制论的进路对突现的机制进行研究，将是一个新的视角。其实，自维纳创立控制论，控制论的视野就不仅仅局限在工程控制领域。其中一个重要趋势就是将复杂性研究与人的行为、认知、甚至心理联系起来。例如，美籍前苏联物理学家、计算机科学家V.图琴提出的元系统跃迁理论，就是一种较好地说明了突现现象是怎样产生的控制理论。
所谓元系统，就是由被控系统S与控制系统组成的新系统。即S′=C′*S。这里S通常是可复制自己的系统，因此，S是一个系统的类，由n个系统S[，1]，S[，2]…S[，n]组成。C′是什么？它代表一种控制机制，不但控制S[，i]的功能，而且控制S[，i]的繁殖。S′是什么，它是一个新的系统，创造了一种新的活动类型和作用方式，不同于S的活动类型。A′叫做倒数第二层活动。因此，元系统的精确具体定义为S′=C′[*](S[，1]+S[，2]+Λ+S[，n])。
所谓元系统跃迁，就是由S转变到S′，即S→S′，或
S→S′=C′[*](S[，1]，S[，2]，S[，3]ΛΛ)
其行为方式的跃迁为：A′=A的控制。其图式如下：
附图
图1 元系统跃迁
这里无论S′还是A′都是一种突现：新的行动者的出现和新的行为方式和行为式样的出现。图琴说：“一个元系统跃迁是新控制层级的突现，常常伴随着先前存在的许多系统的整合。”他又说：“一个元系统跃迁是一个物理过程，是一个创造新的行动者的特殊类型的行动。我们将把这种行动称为一种突现(emergence)。行动者进入存在，又走出存在。有一个哲学上的老问题：怎样区分简单的(量的)变化和真正有新事物突现的情况？即突现到底是什么意思？在我们的理论里这个直觉性的要领被形式化为一个新的行动者进入存在了。一个行动可以导致新行动者的突现。”[15]
元系统跃迁的概念，初看起来好象是一件不十分复杂的事情。但是图琴用它解释了几乎所有的从单细胞生物通过元系统跃迁成为多细胞，再进一步通过多次元系统跃迁而专门化，成为组织、器官、有机体的现象。它们是通过体液与神经系统加以控制的。人类大脑的突现，个人组成社会、军队的出现等等都是元系统跃迁的结果。在《科学的现象》一书中，图琴揭示了生物与文化进化的元系统跃迁之主要阶梯，从器官的表观运动到人类文化的运作：对位置的控制就是运动，对运动的控制就是应激性(简单反射)，对应激性的控制就是反射，对反射的控制就是联想(条件反射)，对联想的控制就是人类思想，对思想的控制就是文化。这样图琴便称进化最重要的事件是元系统跃迁，它是“进化的量子”，而进化是元系统跃迁的“量子阶梯”。可见，“元系统跃迁”既在结构上说明了系统的等级层次性，又在功能上凸显了高层次对低层次的一种控制关系。
4 新突现论哲学学派
在纯粹哲学本体论的领域里，突现理论也出现了新的突破，形成了几个不同的新学派。
(1)依随突现论(supervenience emergentism) “依随性”(supervenience)这个哲学概念在上世纪70年代开始流行起来。首先是道德哲学家R.M.Hare在讨论一个人的道德善与他的心理素质之间的关系时指出，如果有两个人在心理素质与行为方式上完全相同，则我们没有理由说其中一个人是善的，另一个人是不善的，这并不是说可以从一个人的心理素质与行动的描述中导出这个人的道德的善，而是说道德的善依随于个人的自然特征。这事实上是讨论了心理层次与社会价值层次之间的关系。稍后，著名分析哲学家戴维森(D.Davidson)将这个概念引进心智哲学。戴维森指出“精神特征在某种意义上是依赖于或依随于物理特征的。这种依随性指的是不可能有两种事件在物理方面相同，而在心理方面是不同的”，这事实上讨论的是心理层次与神经生理层次之间的关系。由此，一个重要的哲学领域：依随哲学很快便发展起来了。那么，依随关系有什么本体论特征？其逻辑特征是什么？它是如何说明层次之间的关系等问题便成了分析哲学、心智哲学、科学哲学的热门话题。本文并不准备在此分析依随性的模态逻辑表达式，而是关注这样一个问题：依随关系强调上一个层次依附于下一个层次，但它也同时强调上一个层次是从下一个层次中突现出来，具有与下一个层次不同的“新颖性”，并且从低一个层次的描述中不能推出也不能预言高一个层次的新特性。正像不能从心理现象及其规律中推出道德现象及其规律，不能从物理现象及其规律推出心理现象及其独特规律一样。可见，突现性和突现论与依随性和依随规律不但是相容的，而且从后者的概念分析与逻辑分析中可得到前者的坚实的本体论基础和逻辑基础。因此，在上世纪末和本世纪初哲学家们纷纷用依随关系来讨论突现问题。其代表人物有Brian Mclaughlin和Jacgwon Kim。例如Mclaughlin写道：“如果P是W的一种性质，则P是突现的，当且仅当①P以规律必然性依随于W的组成部分的性质。②将W的组成部分的性质与具有P的W的性质联系起来的某些依随原理是基本的规律”[16]，即不能由其他规律推出。
(2)因果突现论 依随关系不同于因果关系，依随关系大多数是共时的。例如加速度的变化依随速度的变化，速度的变化依随位置的变化就是共时的，后者并非前者的原因。T.O' connor从2000年开始反对依随突现论，主张因果突现论。他认为，如果突现在本体论上是基本的，则它的出现必须容许因果解释。先前的突现性质可以因果地决定后起的突现性质，而且整体的突现性质可以具有一种因果力(下向因果关系)来影响组成整体的部分。所以依据他的非依随性的因果动力学的突现观点，还原主义是错误的，依随突现论也是错误的。近来，有许多哲学家支持这种观点。
(3)熔合突现论 熔合突现论，主要是由Paul Humphreys提出的。他的主要论点是一个整体的组成要素之间的本质关系或相互作用是一种熔合的关系。作为组成元素的部分一旦熔合成整体的新层次，这些元素就失去了某些因果力，失去某种性质，成为新的整体因果力，为整体的性质所代替。这种整体的因果效应，不能再借助部分的分离因果效应来表示。按照他的表示法，低层次i的事件是它的本层次性质在时间中的展开，所以其性质为P[，m][i](x[，r][i])，这里P[，m]为性质m，上标i为i层次，x[，r]为i层的一个实体r，另一个同层的实体x[，s]具有了P[，n][i](x[，s][i])的性质。在上述二表达式后面加上一个时间(t[，1])就表示这些实体性质展示为事件。因果关系以及其他熔合关系是事件之间的关系。如果这种熔合关系用熔合算子*来表示，则i层的这两个实体和两个事件的熔合可表示为：
[P[，m][i](x[，r][i])(t[，1])*P[，n][i](x[，s][i])(t[，1])]→
[P[，m][i]*P[，n][i]][(x[，r][i])+(x[，s][i])(t′[，1])]
这个产生出来的i+1层的事件可表示为上式右端的另一种表示：
P[，l][i+1][(x[，r][i])+(x[，s][i])](t′[，1])
当然上式的实体仍可分析，将x[，r][i+1]分析为x[，r][i]+x[，s][i]。但这个整体性质P[，l][i+1]已不再依随于P[，m][i]与P[，n][i]了。这当然是一个整体主义的突现论。有人说这种观点是笛卡儿的二元论，争论正进行。
至此，通观突现论的发展历史，我们可以得到一个较清晰的突现论发展脉络。亚里士多德首先提出了“整体不等于部分和”，格式塔心理学强化这个命题为“整体大于部分之和”。穆勒划分了两种因果关系，一种为合成因果，相当于整体等于部分和，一种是异因效应，相当于整体不等于部分和。哲学家Lewes将后者起名为“突现”，从而正式提出了突现概念。在这个概念基础上，特别是20世纪初的活力论与还原论的论争，又促生了一个突现进化论的哲学学派。他们将突现的理念和层级的进化发展为一个哲学体系，解决了一些本体论和认识论以及心物关系的问题。然而，由于生物学还原方法在科学研究上的巨大进展，又由于逻辑经验论和分析哲学的兴起，这些带有某种神秘性和自然崇拜色彩的英国突现主义学派没落了。随着系统科学的兴起，特别是当代复杂性科学研究的深入，以及逻辑经验论的没落和本体论的复兴，突现理论又以一种新的、更加精致的面目和形态呈现在科学哲学家面前。突现理论将产生新的突破，同时也将带来了新的、更加激烈的纷争。对此，我们将密切关注，紧密跟踪。