惠勒(John Archibald Wheeler,1911-)是一位关注实在本性的物理学家,他继承了哥本哈根学派的传统,并把哥本哈根学派的思想推到了极致。在惠勒看来,物理学和哲学之间并无截然分明的界限。他说:“我无法阻止自己去琢磨存在(existence)之谜。从我们称之为科学根本的计算和实验,到这个最宏大的哲学问题,其间连接着一个不间断的链条。在这个链条上不会存在这样一个特殊的点,一个真正有好奇心的物理学家会说:‘我就到这儿了,不再往前走了。’”(John A. Wheeler & Kenneth Ford,1998,p.263)惠勒一生提出过很多具有哲学意味的物理学命题,如延迟选择试验、参与的宇宙等,都已成为科学哲学讨论的对象。
惠勒常用图1来说明他的实在观,其中“R”象征实在(Reality),惠勒说:“实在是由几根观察的铁柱及其间的想象和理论的混合结构组成的。”(惠勒,1982年,第16页)铁柱是被观测到的现象,铁柱之间未被观测的部分是我们填充的理论和想象。然而,观测永远是有限的,我们永远也不能把整个R都用观测填实。 1,实在,从物理学的角度
实在是什么,这是一个永恒的哲学问题。作为“自然哲学的数学原理”,物理学建立了对自然或者实在的定量解释体系,反过来又对哲学起到巨大的反作用。在牛顿物理学体系建立之后,对于实在的基本问题如时间、空间等的思考,即使不建立在物理学之上,也不能忽视物理学的结论。物理学的每一次重大进展,都会对人们的实在观产生强烈的冲击。20世纪两项伟大的物理学成就相对论和量子论所引起的实在困惑,至今尚存。 2 格式塔:实在的完形结构
在此,我们采用格式塔心理学对认知模式的解释。格式塔心理学(Gestalt Psychology)又意译为完形心理学,其基本观点是:人的感知是整体呈现的,不能用分解的各个元素来解释。图2是格式塔心理学用以说明其感知模式的一个常用图示。我们本能地会把它看成一个白色的三角块覆盖着一个黑线条的三角形。然而分解图形,却只有三个缺口的圆饼和三组折线,一个三角都没有。格式塔心理学指出,我们并不是逐一看到各个元素,再把它们组成整体的,而是直接看到整体,一个完形。相比之下,只有在特别留意的情况下,我们才会意识到分立的元素。
对比图1和图2就会发现,这两个图形竟然是同构的。故此,笔者把图1命名为“实在的完形结构”。惠勒对实在的解释完全可以用在这里。那个黑线条的三角形中间缺失的部分是用理论填充的,而那个白色的三角块完全是想象的产物。 对于任何图案,我们的视知觉都会努力把它组合成某种熟悉的事物,使杂乱的图形秩序化。尽管秩序化的方式存在个体差异[2],但总的来说,知觉遵循“简单法则(law of simplicity)”(卡洛琳·M·布鲁墨,1987年,第9页),即首先以知觉模式中最简单者与外来信号相匹配,比如一枚硬币通常会被看成圆形。这种简化法则在语言上也有对应。描述一个圆,汉语只需要一个字:“圆”,若仔细描述硬币的形状,要用很多个字,比如“有锯齿的圆”。 格式塔心理学家认为,知觉中表现出的这种“简化”倾向,是一种以“需要”的形式存在的“组织”(或“建构”)倾向。这就是说,每当视域中出现的图形不太完美,甚至有缺陷的时候,这种将其“组织”的“需要”便大大增加;而当视域中出现的图形较对称、规则或完美时,这种需要便得到“满足”。这样,那种竭力将不完美图形改变为完美图形的知觉活动,就被认为是在这种内在“需要”的驱使下进行的,可以说,只要这种“需要”得不到满足,这种活动便会持续进行下去。(腾守尧,1987年,前言第7页) 事实上,当我们用科学来解释某种现象时,遵循的也是同样的方式。我们首先选择简单的解释,当简单的解释不能获得时,我们也会致力于对复杂的解释进行简化。因而,“最好的科学解释就是符合时代的最简明的解释。”(卡洛琳·M·布鲁墨,1987年,第10页) 当我们在一个具体的环境中时,我们的视网膜所接受的刺激是经常变化的,这是因为我们和我们所看到的物体经常变换着位置。同样,视网膜接受的刺激也随着照射物体的光的强度和波长的变化而变化。但尽管有这些变化,我们所感受到的环境,是十分稳定的,而不是不停地变化的。客观刺激变化不定,而我们的感觉世界却稳定不变,这种现象叫做知觉的连贯性(perceptual constancy)(托马斯. L. 贝特纳,1985年,第79页)[3] 知觉连贯性主要包括大小连贯性、形状连贯性和色彩连贯性。这不是感官本身所具有的,而是在知觉中完成的。由于大小连贯性,我们意识不到远处走来的人在距离两米和四米远的时候,在视网膜上的大小要相差一倍。由于形状连贯性,我们会觉得一枚硬币总是圆的,而它在视网膜上的影像大多是椭圆的。一个红的苹果,在不同环境中给视网膜留下不同的色彩,但是我们看到的苹果差不多都是红色的,这是色彩连贯性。知觉连贯性使我们能够对一个客体进行识别、确认。反过来可以说,知觉能够对变化不居的感知元素赋予稳定连续的解释。由此可见,符号实在[4]中的一个词语,对应着感知实在中丰富的内容。 3 数据处理:一个科学的格式塔过程
在实验物理中的数据处理过程中,无论是经典物理还是量子物理,类似于图1和图2的图形会经常遇到。图3[5]是其中一例。
一般来说,实验数据的处理过程大致是这样的:将测量数据填入表格,得到一个数据表。将数据标在坐标纸上,得到一个数据点阵图。如果制图足够细致,坐标纸有足够的精度,这个点阵图和数据表就是等价的,是同一组测量值的不同表述方式。再后,可以根据点阵图,按照数据处理规则画出一条曲线。从点阵到曲线,是一次超越。人们相信曲线比测量点更为真实——更接近实在本体,尽管有些实测点不在曲线上。但需要解释的不是曲线为什么没有经过点,反而是点为什么不在曲线上。因为我们把点偏离曲线的程度定义为误差,并用诸如样品不纯净、实验条件不理想、仪器的系统误差等原因来解释误差。 如果此时进行更多的测量,并发现新的测量值也在曲线及其延长线附近,似乎就更加证明,曲线代表了更为本质的实在。但是显然,曲线的建构过程与惠勒的图示以及认知的完形过程是同构的。在这里我们看到,即使观测的铁柱,也会被理论和想象所撼动。 外耳告诉我们,自然数的连续性是一个幻觉,是一种理想化,是一场梦。凭借不断上升的数学技巧我们可以到达最为临近的极限;但是,如果我们认为我们能够达到那就傻了。……我们是否不得不承认,物理世界具有连续的无限自由度的观念同样是一种理想化,同样是一种愚蠢,同样是严格逻辑之外的过失?(John A. Wheeler,1994,p.189) 连续性被惠勒认为是实在的几大谜题之一。测量的铁柱永远是有限的,但是,我们所感知的世界却似乎是连续的。 艺术家只画出五个天使,尺寸越来越小,最后是一排墨点,也越来越小,一直延伸成一条线,远到地平线;但是信徒相信他们看到了无穷多的天使。(John A. Wheeler,1994,p.189) 连续性只是在符号实在中的性质,不能在感知实在中找到对应。我们所感受到的实在的连续性是在观察的铁柱之间填充的理论和想象。不仅如此,曲线乃至公式本身,都是理论和想象的结果。由此我们可以看到,数据处理的过程,正是一个格式塔过程。 实验数据的处理过程与认知过程的同构性,预示着科学与认知模式之间的同构性。英国神经心理学家格里高利(Richard Langton Gregory)教授认为:“知觉形成过程与科学中假说形成过程颇为相似。”(童世骏、陈克艰,1989年,第1页)按照波普尔的观点,一切科学都是有待证伪的假说。格里高利教授指出: 主张知觉如同假说,就是主张科学的仪器与程序同感官及其神经通道(它们被当作传导编码材料的传感器)的基本特征是互相对应的,而且科学处理材料的程序与大脑的知觉神经过程所进行的认知程序是基本相同的。(童世骏、陈克艰,1989年,第6页) 格里高利教授提出了知觉和假说之间的几个共同点:“1. 知觉和假说都能够在信号或数据[7]的间隙处进行内插。这样就有可能只用间断的信号作出连续的行为和控制,这种情形在有机体中是典型的,在科学中是重要的,虽然在机器中是少见的。2. 在知觉和科学假说是恰当的情况下,它们都能够从信号和数据出发进行外推——向未来状态和未知特征所作的外推。3. 在知觉和假说都是恰当的情况下,它们还能够发现与创造对象,即在知觉空间和概念空间中发现与创造对象。”(童世骏、陈克艰,1989年,第10、13、14页,着重号为原文所有)在这里,其1相当于根据数据点阵图绘制曲线,其2相当于将曲线延伸到测量点的范围之外。其3的所谓发现和创造对象,就是理论和想象的建构。对于知觉而言,图2中的三角形可以视为创造;对于假说(科学)而言,不仅很多微观对象如“电子”是根据仪器的读数、云室的雾滴等现象建构出来的,甚至宏观对象如能量、质量,实际上也是建构出来的。 4 所见即所能见
在前述格式塔过程中,隐含着这样的次序:存在一个外在世界——本体实在;这个世界进入视觉,成为感知实在元素;视觉模式对之进行完形处理,使我们看到一个整体的格式塔。在对数据处理过程的描述中,也隐含着同样的次序:存在一个本体实在;对本体进行测量,产生数据;根据数据制图;再根据点阵图描线,最后拟合公式。这种从本体实在到感知实在再到符号实在的次序,与培根的归纳模式正相一致。但是,格式塔心理学表明,在认知过程中,知觉并不是被动地根据现成的感知元素进行完形的。 早期的格式塔心理学家认为,外来刺激本身的特性使头脑形成结论的模式。当今对感觉的研究则从强调刺激的构造转到了强调脑本身的结构。从这种新的观点得出了一种完全相反的结论:“是大脑设法将一个模式加给刺激。”换言之,刺激不确定结论,是原先存在的一种精神范畴决定了刺激如何被感觉。(卡洛琳·M·布鲁墨,1987年,第41页) 如果这种观点正确的话,你的头脑不是“尽量敞开思想去接触刺激,你对事物的看法就关系到头脑里”固已形成的范畴。结论并不代表对外来刺激客观的知识,而仅仅只是反映了预先就存在的固执见解。这就是说,在感觉方面,我们的思想先于事实,在刺激发生之前我们已经做出了结论。(同上,第42页) 我们可以把这种预先就安排好的反应叫做“感觉成见”(perceptual prejudices)。和其它成见一样,这意味着你是以一种固定的老框框看待外来刺激,你只愿看那些能加强你固有成见的东西——而对不与此协调的东西置之不顾。(同上,第43页) 我们必须得出这样的结论,我们这个测量的行为,不仅把光子自身历史的性质展现给我们,而且,在某种意义上,决定了光子的历史。宇宙过去的历史并不比我们通过现在的测量指定给它的历史具有更多的合理性!(John A. Wheeler & Kenneth Ford,1998,p.337) 在惠勒看来,宇宙的历史也是理论和想象的产物,是根据有限的铁柱建构出来的。科学:一个格式塔结构?
爱因斯坦曾说:“你相信什么,你就能看到什么。”我们对实在有什么样的预期,决定了我们建构出什么样的理想实在。 射的实验研究,再有相关的曲线,然后寻找描述曲线的公式。1900年,普朗克凑出了这个公式,并为了推出此公式,提出了量子论。
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