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1、从因果性看还原论与整体论之争董春雨【专题名称】科学技术哲学【专 题 号】B2【复印期号】2011年01期【原文出处】自然辩证法研究(京)2010年10期第2429页【英文标题】On the Controversy between Reductionism and Wholism from Causality【作者简介】董春雨，北京师范大学哲学与社会学学院，北京100875董春雨（1963），辽宁鞍山人，哲学博士，北京师范大学哲学与社会学学院教授，博士生导师，研究方向为物理哲学及复杂性哲学等。【内容提要】系统科学与复杂性目前的研究遇到了许多困难，其中较为突出的问题是所谓整体论思想的“架空”。本文
2、拟从因果性的内涵及其复杂表现出发，分析整体论陷入尴尬境地的深层原因，并试图厘清还原论与整体论之间的理论纠葛，以期为整体论的发展方向做出有益的探索。There are so many difficulties in the study of complex systems theory, especially for the idea of Wholism being built on stilts. Based on an analysis of the meaning and the complex representations of Causality, this essay discu
3、sses the deep reason of Whoilsm plunging into an embarrassed circumstances, and try to clarifying the theoretical imbroglio between Reductionism and Wholism, and make the exploring for the developing of Wholism.【关 键 词】因果性/还原论/整体论causality/reductionism/wholismEE544UU1758963中图分类号：N031文献标志码：A文章编号：10008
4、934（2010）100024061整体论的兴起及其缺陷整体论思想的兴起已逾半个世纪，而系统科学与复杂性研究也是近十几年来持续的学术热点之一，由此人们在许多相关问题的理解和处理上取得了一些有目共睹的成就。但随着研究的日益深入，系统科学与复杂性研究也进入到越来越难的攻坚之中。例如，英国著名系统科学家P 切克兰德对贝塔朗菲的研究表明，他从20世纪40年代末直到1972年逝世，其思想几乎再未有过什么重大发展1。几十年前发生在贝塔朗菲身上的事情，也许正是当前系统科学研究的一个可类比的缩影。系统科学的停滞表现在许多方面，其中有关整体性思想的“空泛”的指责更是不绝于耳。人们已经意识到，系统论虽然强调整体性
5、是系统的主要特点，但它在具体问题的解决过程中，一般都着眼于对模型系统的各种关系的分析，即从大体上讲，它仍以分析方法为主。与过去不同的是，现在人们考虑的因素首先是量上的增多，但它还未能真正将各因素的地位从质上区分开来也许协同学中的序参量概念及其伺服原理是个例外。其次，由于人们过分沉溺于各种“精妙的”数学处理方法，而这些数学方法实际上大多最终又归结为线性方法，这样就使系统的整体性在不知不觉中被庸俗化甚至被忽略了。所以有人认为，仅通过分解成部分以了解整体是不充分的，因为部分与部分之间有关联和作用。一旦整体被不当分解，其间的相互作用和联系就丧失了，是谓“系统悖论”2。总之，除了一些直观的、描述式的概念
6、以外，一些具体的系统方法往往偏重于目标确定与决策，即使系统在整体上达到最优化而不是使部分元素都达到优化。如果在这一点上它是有效的，那么所有这些成功除了考虑的因素比以前“多”了一些之外，它并没有提供新的思路，一句话“整体论似乎无法使人们从整体知识中推出部分的知识”3，即整体思想实际上并没能落实为一种行之有效的方法，像中医那样相对成熟的系统方法即如将整体联系的形式具体表达为经络概念并成功应用的尚不多见；目前，黑箱方法、分形理论等虽然提供了一条部分与整体之间相互通达的道路，使人们对部分与整体关系的认识得以深化，但这些研究还有待于进一步成熟。基于此，很多人对系统论目前这种描述式的流于空泛的现状持批评态
7、度，认为它在哲学上和方法论上都是站不住脚的，仅仅是“术语大战”而已4。那么，为什么整体论会陷入这样尴尬的境地呢？是由于本体论方面的不成熟，还是由于科学方法论本身的限制？本文拟从因果性的内涵及其复杂表现出发，厘清还原论与整体论之间的理论纠葛，以期为整体论的发展方向做出有益的探索。2因果分析与还原论和整体论的关系所谓还原，一般说来就是认为一个现象的领域可以归结到另一个更低层或更深层的现象领域来加以理解，在20世纪首先对这种还原思想作了全面的哲学论证和较精确的表述的是逻辑经验论者，并且首推亨普尔（C. G. Hemple）和纳格尔（E. Nagel）5。其实还原的理念及方法，是几千年来哲学家和科学家
8、在理解自然方面取得成功的法宝：从古代中国的阴阳五行和希腊的原子论等，到今天物理学的统一场论和生物学的遗传学说，这种追求屡试不爽。由此，大多数人们倾向于相信，一切科学真理最终可以通过揭示支配那些最基本层次的实体与行为的基本规律来加以说明。总之，还原方法及其有效性随着近代科学的发展已经成为一种文化而根植于人们的心中。不过，从19世纪下半叶，还原论在处理日益复杂的问题时充分暴露了自己的不足而日益走向衰落，代之而起的是整体论的思潮。一时间，还原论思想甚至遭到了全盘的否定。不过在今天整体论思想面临困境的同时，我们是否应该重新估价还原思想及其与整体思想的关系？为此我们首先考察一下因果观念与还原论的关系。众
9、所周知，因果观念是人类最早萌生的重要观念之一。它主张，任何一种事件或现象的发生，总是由于这一事件或现象之前的某些特定事件或现象按照某种规律引起的，而这种事件或现象又必然会引起另外一种事件或现象，其中同一种事件或现象有且只能有一个真正的、根本的原因，无因之果和无果之因都是不可想象的。近代科学的建立，成就了一个完整、科学的因果体系。人们用“原子论”的观点看待自然的构成，用“力”的概念来追踪运动的原因和抽象变化规律，由此取得了前所未有的巨大成功，铸就了近代科学分析方法的坚实基础。由此可见，因果论与还原论两者相辅相成，共同走向了辉煌。不过，在还原论步下神坛的时候，人们从来没有丝毫放弃因果论。从这种现象
10、来看，两者似乎又存在差异。那么两者关系到底是什么样的呢？我们下面从三个方面考察一下：1）因果关系是极其复杂的，通常人们将产生某些现象的各种原因分为直接与间接原因，主要与次要原因，内部与外部原因，必然与偶然原因等等。而多种原因一结果关系的共存，往往导致一因多果，一果多因，多因多果等情况。有关因果关系的这种复杂性，在当代哲学研究中已经进一步具体、丰富并提炼为“多重可实现性”的论题。例如从常识来看，同样是适应自然界的水环境，自然界发明出了几乎是无限多的水生生物，它们的身体结构存在无限差异。普特南（H. Putnam）后来还指出，动物界中同一种心理类型，可以由各种不同的动物来实现；而比较神经解剖学和生
11、理学也已证明，某种心理状态可能由不同的神经状态结构来实现。多重可实现问题等的提出，意味着还原科学方法论纲领的彻底破坏！69097自牛顿以来的分析还原方法即从结果寻找原因的方法，其本质是把同一类结果尽可能归之于同一类原因，而从因果关系的复杂多样性来看，由结果不可能必然推出原因的存在，这意味着准确的单一还原的风险，甚至还有原因的虚构！所以，虽然多重可实现等复杂性概念与因果关系的成立是相容的，但它与还原论的可能性、合理性是相悖的，从而表明了因果关系的内涵比还原思想要丰富的多。2）因果论与还原论的区别还表现在复杂系统的层次性方面。当代复杂系统科学的研究已经充分表明，世界的层级结构是客观的，这有两个方面
12、的含义：首先是每一个层次都有自己独特的性质，从而使自己作为一个独立的层次而存在；其次，不同的特别是相邻的层次之间必然存在某种关系。为了从因果性入手来理解两个层次之间的关系，人们提出了上行因果（upward causation）和下行因果（downward causation）的概念。所谓上行因果和下行因果这两个概念，就是针对复杂系统中整体与部分即两个层次之间存在的双向因果关系而言的：首先人们将从部分到整体的因果决定关系称之为上行的因果关系。上行因果的本质是从部分出发来解释整体，这与人们熟悉的传统的还原思想是一致的还原进路本身意味着从微观角度对宏观现象的一种解释，可见还原与上行因果的含义是相同的
13、。从这种意义上讲，当代复杂性研究中对上行因果论的强调和坚持，其实就意味着对还原论的某种坚持。而这种“坚持”的理论意义，本文后面会有更详细的阐述。其次，下行因果关系指的是整体到部分的因果决定作用。这种作用，是被传统科学完全忽略了的，却是被复杂性研究挖掘出来并引起人们充分重视的属于整体论范畴的理论创新。例如，在社会系统中的个人行为，其主要约束力不是生理和心理的规律，而是社会的经济规律以及政治、道德的社会规范。即社会是由个人组成的，理性、自利的个人相互博弈，产生了社会契约和规范。它们一旦形成，就会对个人的行为产生各种约束力，甚至是决定性的影响。79097所以，所谓下向因果关系是指处于低层次的所有过程
14、都受到高层次规律的约束，并遵照这些规律行事8。总之，高层次的整体对低层次的部分的控制能力、协调能力、选择能力等，是下向因果的主要表现形式，目前相关的研究在学术界受到广泛的重视，其内容也不断丰富和深入，例如有人通过考察人们现在熟知的典型的非线性系统事例即贝纳德对流，详细讨论了“液体对流中的下行因果关系”9，指出对流作为在经典力学中体现下行因果关系的模型，与心灵哲学文献中提供的那些例子相比，更扎实、更少推断性，因此这个模型可以为近来较为流行的关于突现和下行因果关系的观点提供更现实、更具体的检验以及非常重要的形而上学启示。可见，下向因果作用的发现，表明因果关系对于各层次是双向即上行和下行开放的，相比
15、之下，还原的内涵仅包括了上行因果，同样又相对简单了许多。3）坚持还原论与追求确定性密切相关。成功的还原，都是具有明确结果或结论的，即在微观层次和宏观层次之间要建立起确定不移的一一对应的联系来。但这一点现在遇到了多方面的困难。首先，上面刚刚谈到的因果关系的多重实现性和层次性的结合，还有更深刻的含义：因果过程具有创造性，其结果往往是新颖的和不可预见的。从理论上讲，著名逻辑学家穆勒（J. S. Mill）曾经分析过原因的组成问题，即多种原因的联合结果与它们各自独立起作用的结果的区别问题。假如我们知道原因产生的结果是，原因产生的结果是，原因产生的结果是，那么原因，以某种方式互相作用产生的综合结果E会是
16、什么？比如最典型的化学领域：“两种物质的化学合成，众所周知，产生出第三种物质，这种物质具有不同于前两种物质独立存在时的任何一种的性质，也不同于把它们放在一块儿的性质。从氢和氧的性质中看不到任何它们化合在一起的水的性质。糖的味道并不是它们组成部分之和”10。一句话，新的性质是未知的！而从实践上看，整个宇宙从简单到复杂、从低级到高级的演化，使世界变得越来越丰富多彩的过程就是最有力的证据。另外现代因果论不是机械决定论，物理学最早研究了像热力学那样的简单巨系统，创立了统计力学。但是在传统科学的视野里，统计的不确定性可以被归结为人类主观知识的不足，世界本身依然是被规律严格决定的，因为我们无法想象，当你在
17、掷硬币的时候，硬币的运动是被不同于牛顿定律的不确定的神秘力量支配着；其结果虽然是不确定的，但那只不过是因为我们不知道那些足够的运动细节而已。20世纪初的物理学革命，诞生了量子力学。根据现在科学界普遍接受的哥本哈根学派的观点，微观粒子的不确定性具有内禀的特征，这意味着我们这个世界从最根本的基础上是不确定的。好在大量微观粒子的运动服从的是统计决定规律，因此在宏观世界中，我们实际上是感觉不到那种不确定性的。只有当代系统科学中以混沌为代表的“初值敏感”现象的发现，进一步揭示出复杂系统的突变行为的不可预测性，才使我们真正意识到，原来不确定性就在我们身边的世界里发挥着非常重要的作用，传统科学中那些微不足道
18、的涨落，借助于复杂系统所能提供的初值敏感的机制，以四两之力而拨千斤之重，使我们这个世界步入了一个不断创新的发展道路。总之，初值敏感机制与涨落作用的有机结合，使追求确定还原的迷梦彻底破灭了。由此不难看出，因果性与还原性相比，其内涵有相互重合的部分。正因为如此，如果人们永远不会放弃从世界最基本的层次出发来理解一些上一层次的现象的做法，那么这既是对（上行）因果性的坚持，同时也是对还原论的一种坚持。所以作为强还原论者的温伯格强调：“我认为任何一点都不能为反对基本粒子物理学的还原论倾向提供使人信服的例证。尽管突生的现象确实突生了，但最终还是从基本粒子物理学中突生出来的。而且，你若想弄懂世界为什么会是这个
19、样子，那你就必须弄懂为什么基本粒子会是它们现在的这个样子”11。另一方面，整体论也并不排斥因果分析。前面谈到的所谓上行和下行因果关系，主要是针对复杂系统而言的。如果说从全局到局部的下行的因果关系体现了复杂系统区别于简单系统的本质特征的话，从局部到全局的上行的因果关系则意味着上一层次性质的生成性或可解释性，所以整体的性质虽然像人们现在经常讨论的那样，一般是以突现的形式展现的，但这种突现并不是神秘的，原则上都可以通过客观存在的现实的因果关系来加以分析：即使一时我们对突现的因果分析是有限的，那不可能做到完全分析的部分中难道会存在“上帝之手”的作用？绝对不会！有关这方面的情况，我们曾有过专门讨论，并且
20、我们把复杂系统的这种特性称之为“生成性”12。现在的问题是，这种基于因果分析基础之上的可理解性难道不具有还原的意义？难道我们对整体的理解会放弃这种还原？反之，我们也可以这样来问：如果我们最终完成了完全解释，就是说我们从理论上已经完成了全部还原任务，难道复杂系统本身的整体性或层次性就会被消解掉吗？比如水相对于氢和氧的整体性，显然同样是绝对不会的！所以我们认为，还原论与整体论的根本分歧并不在于因果分析方法本身，而在于分析过程当中是否注意到了层次问题，是否注意到了部分与整体之间不对等的关系，即过去传统的还原论不是不考虑对象的整体性，而是在用部分说明整体、用低层次说明高层次时，认为经过分解、还原，把一
21、个个部分、一个个低层次弄清之后，再把它们累加、整合，整体的面貌就清楚了，亦即把整体当成部分的相加，强调整体不会大于部分的总合。这实质上是把部分之间的关系、把层次之间的关系简化为可加、可分的，或成比例发生变化的单向直进、一往无前的线性关系，把产生复杂性的非线性关系约化掉了。这种方法对认识物理、化学领域的一些简单系统是有效的，但当它遭遇到复杂系统时就无能为力了，系统科学才应运而生13。当然，系统科学发展的过程中，一度也让一些人彻底走到了与还原论相反的另一个极端，他们仅注重系统宏观整体性质的作用，而完全抹煞微观部分的作用，其实质如釜底抽薪，将整体论置于了无源之水的境地。综上所述，当代科学的发展已经表
22、明：“不要还原论不行，只要还原论也不行；不要整体论不行，只要整体论也不行。不还原到元素层次，不了解局部的精细结构，我们对系统整体的认识只能是直观的、猜测性的、笼统的，缺乏科学性。没有整体观点，我们对事物的认识只能是零碎的，只见树木，不见森林，不能从整体上把握事物，解决问题。科学的态度是把还原论与整体论结合起来”14。所以我们的任务是，在充分考虑因果关系复杂表现及其意义的基础上，厘清从方法论意义上讲，还原论与整体论之间的关系。其实，无论是还原论还是整体论，它们在人们理解世界的企图上是一致的，只是因果观念的不同表现而已，即如上所述之上行和下行因果关系。从因果性的角度来看，我们应该做的是怎样在方法论
23、的层面上使还原论和整体论达到一种互补融通，两者的辩证统一在未来应该是可能的。3部分与整体：序参量与役使原理等的整体方法论意义1）序参量与役使原理赫尔曼哈肯（H. Haken）是探索复杂系统行为最主要的先驱者之一，他创立了协同学。一般而论，协同学致力于复杂系统的各元素相互作用的协作特征、机制的阐释，其最大优点首先在于哈肯发展了一种有效地确立序参量（order parameter）并对它进行富于成果的数学分析的方法。协同学的研究已经充分表明，系统达到新的宏观状态的方式像激光等，具有相当的普遍性。复杂系统的相变由于非线性相互作用，其内部总是蕴涵和尝试着不同的模式的可能。最初不同的模式处于竞争的均势中
24、，但最终只有一种或少数几种占据了上风。在竞争中获胜的模式将作为系统的宏观整体模式，完全规定了子系统的行为，而描写这些集体模式的量就是我们这里讨论的序参量，这样序参量的意义和地位更加明确了它是属于系统宏观层次的一种整体序，实际上就是前面提到的下行因果的具体表现形式。哈肯在对序参量建立机制的分析中，还通过从数学上对“快变量”和“慢变量”作用的分析，提出了一个极其重要的协同学原理役使原理。众所周知，刻画复杂系统状态的参量有很多，但在相变过程中，不同的量所起的作用是不同的，它们的变化方式也不同有的随时间的变化变得快，有的变得慢。快变量由于变化太频繁，与系统反应的节奏相比，其对系统影响的平均效果为零；而
25、慢变量则不同，它将支配系统的行为，可见，慢变量对于相变更具决定意义。实际上，序参量都是慢变量，它将规定子系统的行为，使它们不得不“服从”集体的命令，或者换一个专门术语来说，序参量役使（slave）着微观层次上的子系统。这里的“役使”应理解为没有任何伦理学色彩的科学术语，它只是用于描述给定的一种整体的宏观序与微观的个体行为之间的某种确定的关系15。役使原理的提出，首先更加清楚地表明了序参量与受役系统的关系，这也使我们可以从更加宽广的视野中来理解复杂系统行为方式中整体与部分相互作用机制的细节；其次，役使原理给我们提供了一种有依据地、便捷地从那些详尽描述系统行为的极其大量的信息中确定序参量的方法。这
26、种方法的明显作用是使描述系统状态的变量及其自由度的数目大量减少。在许多实际情况中，序参量的数目比子系统的数目会少好几个数量级。这就使我们能够用很少的几个变量去刻画复杂系统的行为，并常常可以用先进的数学方法进行严格的计算处理，即只要找到几个宏观序参量，就能了解复杂系统的动力学特征！第三，哈肯所提供的这种数学方案，虽然首先在物理学领域取得了成功，但它并不是一种物理主义这些思想并未被还原为特定的物理定律，它已被提升、拓展至更宽广的研究领域，被用来解释从流体力学、激光、化学和生物化学系统，到生态学、社会学和进化论及形态学等领域多种现象的发生。例如哈肯详细探讨了社会领域中作为序参量的社会舆论的形成机制，
27、以及舆论对政府决策和个人判断的影响即“役使”，并分析了舆论如何导致社会革命的过程，表明了社会领域的序参量与自然领域的序参量如上面提到的激光服从共同的作用模式16。所以，这里的核心问题在于如何选择、阐释和量化自然科学和社会科学的复杂模式中的那些合适的变量作序参量，以模拟自然和社会中“序”的涌现，并揭示其中的序参量起支配作用的役使原理。2）序参量和役使原理等的整体方法论意义的分析序参量和役使原理，为我们揭示了系统中部分参量之间相互作用方式的若干细节，使我们打破了过去平均看待系统的组成元素作用的方式，我们以为它是过去“权重”思想的一种延续，是哲学上关于事物的主要矛盾或矛盾的主要方面论述的一种定量化表
28、达，体现了整体论方法的深刻内涵。因为它首先是一种达到整体与部分之间沟通的方法。它的特点主要是表明了整体与部分之间不是同质的，具有等级差异，序参量作为一种总的规则所具有的支配性，是整体性质在微观层次的一种反映。从因果的方向来看，它主要是一种下行关系。但它同时又是属于上行因果关系的，因为它是可被（数学）分析的，即表明了整体性质的可理解性，亦即还原性。可见，序参量和役使原理本身，就是上行和下行因果的辩证统一，从而为达到整体方法与还原方法的辩证统一，提供了一个极好的范例。其实，其他的一些整体方法也同样体现了整体与部分不可分割的相互联系。比如中医的经络学说同役使原理一样，虽然本质上是一种从整体到达部分的
29、行之有效的方法，但它最终也还是离不开从微观脏器及其机能对宏观机体病理的解释即还原的。再看典型的系统方法黑箱方法。黑箱方法的整体论意义不言自明，它开始总是一种从整体认识部分的方法，但黑箱最终要变成灰箱和白箱。而白箱的本质是什么？难道它不是偏重于从部分出发进一步解释整体性质的分析和还原吗？总之，整体和部分的关系是双向的，而整体与部分关系本身的这种相互依赖和不可分割性，意味着整体方法与还原方法的相互依存的绝对性。因此，还原方法与整体方法的复杂关系，归根结底应该是“互补”的。一般地，认识的本质从根本上讲应该是从已知“还原”到未知。如果未知的东西最先主要表现为宏观的性质，我们需要像统计力学那样从微观入手
30、去认识宏观，那么这种上行因果关系就首先表现为人们早期熟悉的从简单到复杂的还原方法，反之则是整体方法。所以整体论和还原论并不是完全对立的，而且两者的分歧并不在“分析”，即整体方法的特征不是拒绝分析，而是在分析的过程中注重和体现整体的特征这才是整体方法的精神：整体方法的核心是用宏观统辖微观，表现为下行因果。同时需要指出的是，还原的具体程度和还原方法的有效性是不同的概念，前者牵涉到目前所能达到的最低层次比如夸克的问题或对突现问题的一鳞半爪的把握，后者则是一般的方法论原则问题，所以人们不能将具体还原的失败与还原方法的局限性完全等同起来，这就需要我们在纠正过去还原论的不足和片面性的过程当中保持更加清醒的
31、头脑我们不能把孩子和洗澡水一同泼出去！综上所述，从部分与整体的“辩证统一”出发，从因果关系的角度出发不管它是上行还是下行，我们要充分意识到还原方法与整体方法之间关系的复杂性，努力克服还原方法和整体方法各自的局限性，并保持一种开放的态度，这样才能利用好一切可利用的认识工具，去揭开自然的奥秘。相信未来的人们，在对待整体方法与还原方法的态度问题上会逐渐剔除各种偏见，变得日益成熟起来的，让我们共同期待！收稿日期：20100113【参考文献】1英P切克兰德系统论的思想与实践M.左晓斯，史然译北京：华夏出版社，1990:1112.2金吾伦，蔡仑对整体论的新认识J.中国人民大学学报，2007(3):29.3
32、金吾伦巴姆的整体论J.自然辩证法研究，1993(9):112,21.4苗东升系统科学精要M.北京：中国人民大学出版社，1998:2.5张华夏兼容与超越还原论的研究纲领理清近年来有关还原论的哲学争论J.哲学研究，2005(7):15121.67范冬萍复杂系统的因果观和方法论一种复杂整体论J.哲学研究，2008(2):9097.8D. T. Campbell, Downward Causation in Hierarchically Organized Biological Systems, in F. J. Ayala and T. Dobzhansky(eds.), Studies in th
33、e Philosophy of Biology: Reduction and Related ProblemsC.Berkeley and Los Angeles: University of California Press., 1974,180.9Robert C. Bishop, Downward Causation in Fluid ConvectionJ.Synthese, 160, 2008:229248.10J. S. Mill, A System of LogicM.Toronto: University of Toronto Press, 1973, 370.11美温伯格自然本性与还原论J.江向东，黄艳华编译现代物理知识，2003(5):37.12董春雨层次论：意义及其问题J.自然辩证法研究，1998(12):1215.13赵光武还原论与整体论相结合探索复杂性J.北京大学学报（哲学社会科学版），2002(6):1419.14许国志系统科学与系统工程研究M.上海：上海科技教育出版社，2000:34.15德H哈肯协同学：自组织是受一般原理支配着吗？A.董春雨译国外自然科学哲学问题M.北京，中国社会科学出版社，1991:182.16德赫尔曼哈肯协同学：大自然构成的奥秘M.凌复华译上海：上海译文出版社，1995:147171.NU1DA20110314
