浅论科学理性思维的局限性
(2012-05-30 06:24:28)
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理性思维 |
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十九世纪末二十世纪初,确切地说是 1900年8月6日这一天,在巴黎召开的国际数学家代表大会上,年方38岁的德国数学家希尔伯特(David Hilbert,1862-1943)走上讲台,提出了影响整个二十世纪数学发展的23个数学问题,其中第二个问题就是“算术公理的无矛盾性”问题。这个问题的本质是希望一劳永逸地解决数学的逻辑基础问题。希尔伯特曾经提出用形式主义计划的证明论方法加以证明。但当哥德尔证明了一阶谓词逻辑系统的无矛盾性之后,却在1931年发表了一篇题为“论数学原理中的形式不可判定命题及有关系统”的论文,给出了否定证明,这就是著名的哥德尔不完备性定理。可以这么说,不了解哥德尔不完备性定理,就不了解人类已达到的智力水平与人类理性奋斗的历程。
简单地说,哥德尔定理是西方科学理性分析思维极致的结果,其指出的就是理性科学思维的局限性。于是,对于执著于一致性的理性思维,必然会带来各种局限性界限的限制,包括概念界限的限制、方法界限的限制和目标界限的限制。
首先,由于概念分别在理性思维中的决定性作用,理性科学研究往往最终以各种层次的概念分类体系作为结果。在这其中,出于科学完备性追求的结果,不可避免地会产生一些科学概念的泛化现象,与一致清晰的概念分别宗旨相背离。这里,所谓科学概念的泛化是指一些科学概念具有“放之四海而皆准”的功效:只要从给定这样的概念角度出发,那么天地万物无不具有这种概念所规定的本性。比如像结构主义倡导的“结构”概念、系统论倡导的“系统”概念、非线性科学的“非线性”概念、分形几何学的“分形”概念等等,都是这种可泛化性科学概念。这就是科学思维中概念界限的限制:科学概念体系的一致性要求与科学研究完备性追求之间的矛盾,超越了科学概念思维的界限。
除了科学概念界限的限制外,在科学研究中对科学思维制约更为突出的是科学方法界限的限制。且不说科学永远只能运用可预知的科学方法来进行受限的研究这本身的限制(“灯下寻针”隐喻:不管针掉在何处,我们只能在有光亮的灯下来寻针,因为没有光亮的地方根本不可能进行寻针活动),即使可预知的(现有)科学方法,像演绎方法、归纳方法和计算方法,对于把握科学真理而言,也无不都有本质上的、不可克服的局限性的。
我们已经知道,即使有精确的逻辑概念和推导系统,我们也不可能证明任意命题的真。并且即使我们能够避免概念定义的无穷回归,也无法一劳永逸地避免证明的无穷回归。真性,无论形式上还是意义上都只能被显现,而不能被规定。这就是科学理性思维无法跨越的最后界限。
正是由于认识到了这一点,美国科学哲学家波普尔(Karl R.Popper)在1985年8月23日为《科学知识进化论》一书写的“作者前言”中就无奈地指出:“任何科学理论都是试探性的,暂时的,猜测的:都是试探性假说,而且永远都是这样的试探性假说。”因此,夸大科学的权威性、永真性其实是一种误导。事实上,科学理论的发展史就是不断进化改错的历史。
为了制止无穷回归,并为科学知识提供稳固的逻辑基础,哲学家们提出过许多哲学纲领,如欧几里德纲领、经验论纲领、归纳主义纲领等等。试图在基本的证实、证伪或概率,以及先验、经验或观察等基础上,通过演绎系统把知识组织起来。但结果,由于演绎方法本身固有的局限性,又如何能够在逻辑一致性上保证这样的努力会有什么有效的结论呢?说到底,数学和逻辑本身也是经验的,或者说,演绎方法本身的可靠性不同样也是源于经验的“归纳”吗?因此匈牙利哲学家拉卡托斯(I.Lakatos,1956年后移居英国)在《数学、科学和认识论》一书中不得不指出:“但结论却是,我们不仅在科学上是易谬论者,而且在数学和逻辑上也是易谬论者。”(第176页)
实际上,科学的发现逻辑就是归纳逻辑,即归纳方法的逻辑分析。所谓“归纳的”推理是指从特称陈述(对观察和实验结果的记述),过渡到全称陈述(假说和理论)。但从逻辑看,这种推理显然是不能得到证明的,因为用这种方法得出的任何结论,结果可能总是假的。
这里涉及到一个所谓的归纳悖论问题。归纳推理在什么条件下得到证明呢?由于这一问题的本质是要确定基于经验的全称陈述的真性问题,这就成为一个悖论:哪怕一万次验证了那个全称陈述,也无法保证第一万零一次同样还会得到验证,起码在严格的逻辑意义上是不能保证的。因此波普尔在《科学知识进化论》中就认为:“归纳原理是多余的,它必然导致逻辑的矛盾。”(第17页)其实,休谟早已对此有过确认,世称“休谟悖论”。
休谟的怀疑论主要观点有三条:(1)不存在关于外部世界的先验综合的真理;(2)我们所拥有的关于外部世界的任何真实知识,终究都是从知觉经验中得来的;(3)只有演绎推导才是正确的。不过,正像哥德尔定理指出的那样,所谓正确的演绎推导,对于真性的演绎,也是有局限性的,只能适用一个描述能力不超过初等算术的范围之内。
把归纳推理看作是“或然推理”也同样存在悖论,因为即使是观察或实验的概率,由于也是随着新事实的发现会动态波动的,不能保证是绝对一致不变的。其实,将归纳方法掺入概率因素,就是将追求“必然性”真理化为了“可能性”真理,于是“真性”也不再是绝对的了。特别是当归纳质疑引发概率真理观之后,同样可以提出概率怀疑论,其要点就是:我们永远无法确定一个科学假说为真的概率。因此与归纳主义相比,概率主义不过是百步笑五十步的伎俩,也不可能从根本上为科学真性找到确认性基础的。至于其他像证据支持、合理性信念和赌商理论等,不过都是与概率主义等同的教条,同样不可能为科学的真性找到坚实的哲学基础的。
拉卡托斯在《科学研究纲领方法论》中指出:“现在几乎没有什么哲学家或科学家仍然认为科学知识是、或可以是业经证明的知识了。但几乎没有人意识到,这样一来,整个知识价值的古典结构便土崩瓦解,必须由别的结构来代替了。”(第11页)
于此可见,不管是经验(观察或实验的)科学还是先验(数学或逻辑的)科学,都无法为寻找科学真理找到坚实可靠的方法论基础,科学方法界限的制约是明白无误的。或许有人会强调,当代科学,除了传统的经验科学与先验科学之分外,还延伸有一种虚拟仿真科学。因此要说明科学局限性的根源除了传统作为科学方法论的演绎、归纳的局限性之外,还应说明计算方法的局限性、说明计算模拟算法本身所固有的计算限度。
实际上,几乎在算法化计算理论初创的一开始,公理形式系统不可回避的缺陷就波及到了这一年轻的学科之中。1936年图灵发表的论文与1941年丘奇发表的论文,恰恰说明的正是这一点,并被后人总结为图灵—丘奇论题。
如果以图灵机作为我们的计算模型,那么图灵—丘奇论题指出的是这种计算模型可以处理对象的范围,也就是说给出了可计算性的界限。根据图灵-丘奇论题,不能由图灵机完成的计算任务都是不可计算的。只有在所有输入上都终止的图灵机,才与直觉上可计算的算法相对应。尽管图灵—丘奇论题只是一种假设,但由于迄今为止,所有可能的计算模型,如递归函数、半图厄过程、λ演算、波斯特机等,其计算能力均没有超过图灵机,因此这一论题是具有权威性的。
用通俗的语言讲,图灵—丘奇论题所定义的可计算,指的就是可在有限时间完成的且可一步步机械执行的任务。一个任务存在这样一个计算过程,就称为该任务是有算法存在的。由于事实上确实存在着图灵机不可计算的问题,如图灵停机问题、铺砖问题等等。因此,图灵—丘奇论题实际上是揭示了算法计算的局限性。另外,根据勒文海姆—斯科伦定理,形式化计算的意义解释同样也有一个多重性问题,当把这样的计算系统运用到人类心智唯一对象的描述时,就会产生严重的缺陷,这是毫无疑问的。
有趣的是,证明不可计算问题存在的方法,从本质上讲与哥德尔定理的证明如出一辙,利用的都是自指性。因此,从这个意义上讲,也可以说,自指性是一切形式系统的死敌,包括这里的形式计算系统。
总之,科学方法对于科学追求真理的目标而言,是具有明确的局限性界限的。这样一来,实际上也就是说明了科学目标本身界限的限制。正如波普尔认为的那样:“我同意科学的主要任务是推进我们的理解。但是我又认为,完全的理解正如完全的知识一样,是永远不可能达到的。”(《科学知识进化论》,三联书店,1987,第409页)
应该说,对于科学理解而言,有一种适度性“中间地带”观点,无疑是切中科学理性思维局限性的本质。这种观点认为:越是根本的概念、命题越是靠不住,只是从这些“根本”开头推演到某个中间地带,才会更易为科学理性思维所理解。因为“中间地带”才是科学理性思维可以把握的范围。罗素就认为:“在数学中最明显易知的概念,……,它们是出现在中途某处的概念。就如最易见的物体是那些既不甚远,也不很近,既不过大,也不太小的物体;同样,最易把握领会的概念是那些既不过于复杂,也不十分简单的概念。”(《数理哲学导论》,商务印书馆,1999,第7页)关于这一点,东方哲学也有同样的认识,比如《薄伽梵歌》中就有:“万物开始不显现,中间阶段显现,到末了又不显现,有谁为之忧伤?”
或许,科学目标的这种界限的限制,一开始就是深深根植于科学理性思维要求实证性原则之上的。正像亨佩尔在“论数学真理的本性”中开篇指出:“不具备足够的根据,没有一个命题和没有一种理论是可以被接受的,这是科学研究的一条基本原则。在既包括自然科学又包括社会科学的经验科学里,接受一种理论的根据在于以理论为基础的预言与从实验或系统观察所得的经验证据相符。”(贝纳塞拉夫:《数学哲学》,商务印书馆,2003,第438页)因此,科学的实证性原则,最终表现出的便是对科学本身目标界限的限制。
事实上,当代科学在各个不同领域所遭遇到的各种困境,其实从本质上讲正是科学理性思维局限性的反映。正如洛伊在《微漪之塘》一书的序言中指出:“本世纪的标志之一是当代科学的‘真实性’不断地遭到破坏。”于是逻辑学陷入了“悖论”,动力学走进了“混沌”,天文学掉落到“黑洞”,物理学掺杂进“精神”,生物学涌动着“分形”,数学失去了“确定”,而脑科学还没有展开就已迷失在“意识”的海洋。“真”与“假”、“是”与“非”、“有”与“无”、“物”与“心”……,等等不再那样清晰;非典型、不确定、非定域、不可证、非线性、不可预测、不可计算、不可克隆、不可见、测不准、非标准、非常规、非解析,“非”和“不”成了科学的别名!
其实说到底,科学研究所观察的一切事物,如果存在,也是存在于科学描述之中。因此对于科学研究的万事万物就只是语言描写的概念世界而已,而语言概念世界的基础在于一致性的概念分别。但这种一致性概念分别推及极致,必然会导致悖论。从这个意义上讲,世间万物必定是虚妄不实的,这就是所谓的空性,其是不可用概念分别的语言描述的。
我们知道,现代物理学有两个基础理论,一个是狭义相对论,另一个是量子论。前者源于迈克尔逊-莫雷(Michelson-Morley)实验,其证实了光顺或逆地球转动的速度是相同的,从而为狭义相对论的产生奠定了基础;后者源于普朗克(Plank)的黑体辐射实验,其表明热物体的发光有不同的波长,从而为量子力学的诞生打下了铺垫。自从有了这两个基础理论之后,几乎衍生了所有后来的物质文明以及我们对物质世界的认识。与此同时,他们也给我们带来了种种科学解释上的疑难、甚至常常使我们陷于难以跨越的困境之中。传统的科学世界观开始动摇,基于实证的科学终于冲垮了实证分析思维的根基,物质世界的不可分割性宣告了还原主义的破产。
更重要的是,量子论承认非局域性特点。正如玻姆指出的:“量子论认为,所有运动都由极为细微和非连续的运动构成,这些运动不像人们通常认为的是通过穿越中间空间而从此处到达彼处。……在某些领域,事物可以明显地与任何远距离的其他事物发生联系,而无须借助任何外力来推动这一联系。”(格里芬:《后现代科学》,中央编译出版社,1995,第81页)如果从逻辑一致性的概念分别来看,这其实就是一种非局域性悖论,即所谓“非力相关性”或“纠缠性”,指的是物质最小组成部分以一种超越所有可允许的时空界限的方式互相关联。杨氏的双缝实验证实了这一点,即单个光子通过双缝也会产生相干波,好像是一个单光子可以同时穿过两个狭缝似的,这一现象也由惠勒设计的单光子“分束”实验所证实。甚至,即使彼此相距很远,粒子之间的相互作用也是瞬间发生的(所谓“同谋粒子”)。事实上,1935年由Einstern、Podolsky和Rosen三人提出的EPR效应实验,1959年由Ahaonov和Bohm提出的AB效应实验,1975年由Colella、Overhause和Werner提出的引力干涉效应实验,都证实了与相对论定域性相对立的量子非定域性观点。于是如何化解这一矛盾就成为统一物理理论的一个难解性问题。
这样,根据量子理论,“要想得到微观现象的完全描述,我们一定会依次联想起一些图像,而它们是互相矛盾的;如要把客体的不同表象全部考虑在内,它们又都是非常必要的。” (布洛衣:《物理学与微观物理学》,商务印书馆,1992,第86~87页)这里呈现的,地地道道的就是完备性与一致性的矛盾,也是无法回避的必然结果。
于是,所有像泡利不相容原理(因为两粒子相遇的几率总是存在的,因此其状态必定不能相同)、测不准原理(由于相互作用的破坏性,不可能同时精确地测得粒子的位置和动量)、互补性原理(玻尔认为,为了描述可观察的实体,必然依次地——或者是同时——使用两个或更多的表观上相互对立的图象,像物质的波粒二象性等)等结论的出现,也就不足为奇了。因为它们说到底都是量子理论本质上不可能完备性的结果,是哥德尔不完备性定理在物理学上的反映。
或许,有人会将解决量子理论的这种困境寄托于近些年来物理学家所追寻的大统一理论,如量子场论、规范场论、超弦理论等等。但这些理论也都建立在量子力学的框架内。因此,如果量子力学所刻画的科学无可奈何地落入禅境,那么其它量子力学之后的努力也难以幸免于禅境的窘迫。
其实,如果实在本质上是自因性的,那么,对实在的任何终极性询问的努力,就一定会落入像卡普拉所描述的那样境遇:即“每当物理学家们向自然界提出原子实验中的一个问题时,自然界的回答总是一个悖论,他们越是试图澄清情况,这种自相矛盾就变得越突出(所谓禅师所云的“拟向即乖”)。”(卡普拉:《物理学之“道”》,北京出版社,1999,第54页)因为,对于科学而言,“我们在建立一个理论时,一方面要使它的结果与实验相符,另一方面又要使它在逻辑上自洽。”(玻姆:《量子理论》,商务印书馆,1982,第108页)但除非该理论的解释能力是有限的,否则不可能使理论既一致(自洽)又完备(能解释一切)。这在建立相对论性量子理论时就已经看到了这种窘境。量子理论看起来对许多事实之间相互排斥的解释都是允许的,说明了量子科学落入了理性困境的真正原因了。
应该注意的是,人类所开展的科学研究永远是属于人类的,因此毋庸置疑,这样的研究及其成就说到底都是人类思维活动的反映,并永远如此。从而,所有一切的不可思议,也同样归结为人的思维活动的不可思议。除非像禅家主张“非思量”摈弃一切概念分别之心,否则就永远不会有完备的一致性存在。于是,科学方法的困境也必然永远是在语言的此岸(指月之“指”)而无法企及真性的彼岸(指月之“月”)。
世上最大跨尺度自相似性莫过于存在于量子微观世界与宇宙宏观世界所表现出来的一致性:都可以用量子力学的波函数来描述,受制于同样一个场理论所支配(量子场论也适合于描述量子宇宙场,起码在原理上是这样的)。所谓“至大无外,谓之大一;至小无内,谓之小一”。于是,当一个物理学结论不自洽的时候,或有了不一致的危机时,那就找量子理论来圆场吧!虫洞和时间机器是这样,黑洞蒸发也是这样,宇宙起源,及奇点等都是这样!
总之,科学所描述万物本质的一切,无不可以归结到量子理论的非局域性上来,归结到整体不可分割的“心性”上来。实际上,各学科研究规律的相似性、研究客体的准同构性现象很明显。这也许是一切都源于研究者心智的限度所致,因为任何学科的研究结果,有一个根本性的同源——即人的心智。
但泛化科学主义的一个前提则是否定主观性,强调世界的客观论,或者干脆就是认为客观与主观的二元对立性是普遍有效的。这虽然是科学得以成功的根本原则,但也同样是科学局限性的根本原因。从而科学除了落入理性的困境,别无可能。科学依存的另一个原则是还原论或实证分析方法,但正如我们早已提出的是,实证分析方法面对整体性的宇宙万象,必然显得苍白无力,非真即假只适用于小范围的符号研究。而在科学的疆域中,根本就没有通往绝对真理的最终出口。
于是,随着对现代科学的上述境遇不断深入的认识,科学的发展也越来越进入了后现代科学时代,形成了体现后现代精神的新的科学发展面貌。这种精神的主旨,便是放弃了对大统一本体的企求,取而代之的是彻底的多元性构想。对理性持否定态度,强调片断化,来反对一律化。这样,后现代科学就成为现代科学的发展新阶段,不求大一统的科学理论(因为这已经宣布是不可能的),而是强调科学理论与实践的多元化。
这种多元化观点,当然是针对现代科学的,因为与后现代精神相反,“(现代)科学本身不仅是现实主义的,力图表述事物的本来面目;而且还是帝国主义的,决意提供唯一真正的表述。……(这样)科学必然使世界祛魅,并证实经验以及作为经验前提的那些性质是无效的。”(格里芬:《后现代科学》,中央编译出版社,1995,第7页)也就是说科学的结果必然导致使世界变得无意义,因为意义属于主观参与的结果,与科学发现本身无关,除非主观参与了科学解释活动。
用格里芬的话讲,我们这个世界已变成一个机械的、科学化的、二元论的、家长式的、欧洲中心论的、人类中心论的、穷兵黩武的和还原性的世界。伴随着技术发明的后果产生了5万枚核弹头;工业化经济导致全球生态大破坏;财富的不均(两极分化)产生了1亿贫困而饥饿的众生——人类社会正处于可怕的境地,文化多样化的消灭也成为现代化的一个代价!
“在科学的好处和成就的一览表之外,我们还可以列出科学的缺点和危害的一览表。对科学的短视应用降低了环境的质量,过分地开发宝贵的自然资源,而且使社会极化为两个不同的群体:一个群体能够应付科学的复杂性,而另一个群体则不能或不愿意。”(拉兹洛:《微漪之塘》,社会科学文献出版社,2001,第2页)
那些有头脑的科学家们开始觉醒,他们发现“影响绝大多数人心灵的‘科学的世界观’并不是一种令人愉快的世界观。”(拉兹洛:《微漪之塘》,社会科学文献出版社,2001,第3页)而“高技术的毁灭性手段之发展,现在正威胁着人类的存在,也许事实上还威胁着地球表面一切生命形式的存在。”(玻姆:《论创造力》,上海科学技术出版社,2001,第70页)因此“是科学而不是罪孽,让我们失去了乐园。”(考夫曼:《宇宙为家》,湖南科学技术出版社,2003,第11页)
因此,在认识到科学理性思维局限性的今天,我们应该提倡后现代科学精神,并将其看作是一种后现代生活运动。这一运动的宗旨就是拯救我们的家园,既包括环境的,也包括心灵的,但归根结底是心灵的家园。科学的技术泛化,特别是技术沙文主义的现代性导致了意义的丧失,从而使人生的价值没有了基础。而提倡后现代科学精神,就是要找回这失落的价值。