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高剑平:信息科学技术革命:“关系”对象及对“关系”的认识
录入: 哲学网编辑部 发表时间: 2013-06-25 点击: 1154 次 我要收藏

以牛顿力学为发端,从16世纪到19世纪,这一时期的科学技术成就,都是建立在“实体”思维的基础上的。近代科学的辉煌,实际上就是关于“实体”科学的辉煌。但随着“实体”科学所遇到的问题和危机,20世纪40年代,世界范围内开始了信息科学技术革命。信息科学技术革命,一反经典科学的“实体”性思维传统,它是建立在“关系”思维基础上的。从对“实体”的认识过渡到对“关系”的认识,这是人类经历了漫长的岁月才认识到的。本文拟对此作较为详细的探讨。
一 实体思维:近代科学技术革命的局限
近代科学诞生的主要标志:是建立了一套有别于古代和中世纪的关于“实体”的自然观和方法论。这套自然观和方法论在飞速增长的自然知识领域和社会生产领域发挥着极大的作用。它们就是笛卡儿——牛顿机械自然观和实验——数学方法论。近代的自然科学家和哲学家共同铸造了这个传统。概括起来,笛卡儿——牛顿机械自然观和实验——数学方法论主要为四个方面:第一,主客体分离,即人与自然的分离;第二,自然界的数学设计;第三,物理世界的还原论说明;第四,自然界与机器类比。
从此,科学沿着两种传统发展:一种传统是通常所说的“经典科学”,包括天文学、力学、数学和光学,它们在方法论上以数学和理论为基础,规范而严谨;另一种是培根式的“经验科学”,依靠仪器,注重定性和定量分析,在方法论上更看重实验。这两种传统既平行又交织,共同促进了科学技术向前发展。
而无论是依靠理性思维的“经典科学”,还是依靠仪器,注重定性和定量分析的“经验科学”,都有一个理论预设:世界的本质是简单的,它是由刚性不变的“实体”构成,外部世界复杂性是由种种简单性“实体”聚合而成,并在“实体”层面得到还原论的清楚解释和充足说明。科学的任务就是探明宇宙的最终“实体”,而科学中的所有学科最终都可以统一到“实体”上来。
无可否认,依靠“实体”思维,人类在科学技术方面取得了前所未有的巨大成就,把前人的梦想一一变成现实。但是,人类并没有因此而一劳永逸,从某种程度上说,人类甚至并没有真正享受到科学技术所带来的幸福。相反,人类在尝到一点科学技术甜头的同时,却吞下了一个又一个苦果。人类发明的农药非常有效地控制了病虫害,但却给环境带来了几乎不可逆转的污染;人类发现了原子能,几乎彻底解决了能源问题,但却付出了众多的生命代价,并使人类自身永远生活在核恐惧之中;人类发明了飞机、电视、计算机,创立了科学的管理方式,提出了种种新的科学理论,采用了种种新的技术,使工作效率提高了几十倍、甚至几百倍,但贫穷、失业、饥饿、疾病、犯罪却有增无减。总之,人类在解决了某些问题之后,却引发了更多更难解决的问题。
所有这些问题终于使人们认识到:在对付人类所面临的种种困难时,在进行技术开发、工程建设时,在处理日常事物时,必须以系统的、整体的思维方式对所要解决的问题进行全面的考虑,权衡利弊,以期达到最佳的整体效果,而绝不能仅仅用机械的,以一因一果为基础的“实体”的思维方式去分析和解决问题。
的确,300年来,笛卡儿——牛顿世界观,作为占统治地位的哲学思想和科学思想,指导了世界工业化和科学技术的发展。他的机械论、还原论、主客体分离和对立的观点,取得了极大的成功。牛顿经典力学成功地揭示了地球上的物体、空间天体的运动规律,而在此之后的能量守恒与转换定律的发现、细胞学说和达尔文进化论思想的确立以及完整的电磁理论的建立都使得科学进一步深入人心,科学成就在社会领域的广泛应用,人类生活发生了巨大的变化。自然科学所取得的成功为任何其他学科都无法比拟。然而,在笛卡儿——牛顿世界观中,世界是一台机器,它可以还原(分割)为部件,部件还可以分割为更基本的部件。它认为,事物的整体是由部件决定的。事物的动力学来自部分的性质。部分的性质决定整体。这是一种基于“实体”的简单性的观念、思想和方法。以这种世界观做指导,自然科学所取得的成功,只是一种局部的成功。它既是世界工业化和科学技术辉煌发展的原因,同时也是我们现在面临困难的原因。
首先,实体思维,也即物质能量思维的前提是:地球上的物质,取之不尽,用之不竭。人类只管源源不断的索取。这种思维带有整理、操纵自然的意向,将人类作为自然的征服者,力图让自然按人的意志存在,强化了主客体的对立。
其次,这种“实体”思维向社会生活的各个领域渗透,转化为重要的必不可少的社会原理,如牛顿的机械自然观转化为西方社会流行两百多年的工业主义技术观。在这种技术观的指导下,工业生产追求的是大批量、高效率,很少考虑资源、能源和环境问题,由此造成遍及全球的自然资源枯竭、能源短缺和环境污染问题。这在20世纪70年代后期,已表现得相当严重,人与自然走向对立。
再次,在这种“实体”思维下发展起来的科学技术,通过物质的积累和力量的壮大,刺激着人类的欲望不断膨胀,人的利益边界不断延伸,进而导致人与人的关系、人与社会的关系不断僵化,主体与主体之间走向对立。
第四,这种“实体”思维,通过已经产生的对象性的技术实体(工业),在实践上进入人的生活而影响人的精神世界。生产效率大大提高,而就业岗位却相应萎缩,引起人的身心失调,从而单个主体内部的身心走向对立。
思维方式是“与每个时代实践活动的对象、目标相一致的思维的内容和形式、结构和功能的统一体。是由一系列基本观念所规定和制约的、被模式化了的思维的整体程式,是特定的思维活动的形式、方法和程序的总和。”[1] 思维方式确立的根源是实践方式的确立。“实体”思维方式的确立源于近代科学技术实践方式的确立。而实践方式的变革又与科学技术实践发展的水平相联系。
科学技术革命作为科学活动中最具影响力的一环,它自身发生的根本变化必然伴随着思维方式的相应变革。前苏联科学史家、哲学家凯德洛夫更是把科学革命理解为摧毁旧的思维方式和旧的关于世界、关于自然界的基本观点。他说,所谓自然科学革命,应当首先理解为研究和说明自然现象的观点本身的转变,用来认识所研究的对象的思维结构本身的转变。真正的自然科学革命的实质恰恰在于由已经陈旧的科学认识方法向新的进步的科学认识方法的转变。发端于19世纪末20世纪初的物理学革命,便是动摇单一的以“实体”为特征的经典科学的思维方式,并向整体的以“关系”为特征的思维方式转换的前奏。
二 现代物理学革命:“关系”对“实体”的冲击
科学史上,质疑牛顿的“实体”科学一统天下局面的人终于出现了,他们是法拉第和麦克斯韦。法拉第在研究电磁感应定律时提出了“场”的概念,并认为“场”是一种充满空间媒质的应力状态。“场”的观念是继牛顿之后物理基本概念最重要的变革,它的价值远远超出了电磁感应定律本身。“场”否定了“实体”——质点体系中的原子论,认为除了“实体”以外,还有一种新的实在,那就是“场”。麦克斯韦发展了法拉第的“场”的思想。他采用理想实验的方法,把法拉第的物理问题抽象为数学问题,导出四个高度抽象的偏微分方程来描述这种连续的“场”,揭示出光、电、磁、热的内在联系,完成了物理学的第二次理论大综合。麦克斯韦揭示出:“场”是一种新的物理实在,并否定了对“场”的机械论解释。在这些偏微分方程中,他采用了新的物理概念:电场、磁场、场强等,将场强作为不能再转化的终极实在取代了牛顿的质点“实体”。牛顿“力”的作用被取消了,物体的运动被描述为一个过程,而不是一个瞬间,从而动摇了牛顿经典体系的公理基础。也正是“场”直接导致了20世纪狭义相对论的出现。爱因斯坦说:“在麦克斯韦以前,人们认为,物理实在——就它应当代表自然界中的事件而论——是质点,质点的变化完全是由那些服从全微分方程的运动所组成的。在麦克斯韦以后,他们则认为,物理实在是由连续的场来代表的,它服从偏微分方程,不能对它作机械论的解释。实在概念的这一变革,是物理学自牛顿以来的第一次最深刻和最富有成效的变革。”[2]
然而19世纪许多自然科学家并没有认识到麦克斯韦理论的意义。他们还在欢呼物理学天空,万里无云,一片晴朗。恰恰在此时,天空里却飘来了“两朵乌云”——“以太”漂移实验与黑体辐射“紫外灾难”。科学史上,正是这“两朵乌云”出乎意料地引发了物理学危机。紧接着X射线、放射性和电子相继被发现,彻底否定了传统的原子不可分、元素不可变的“实体”思维的陈旧观念,猛烈地冲击着牛顿力学的物质、能量和运动等基本观念,经典物理学上的质量守恒、能量守恒等基本定律面临着严峻的考验,从而拉开了现代物理学的序幕,并最终导致相对论和量子理论的建立。这场物理学革命,不仅使人们对自然界的认识从宏观低速进入到微观高速,而且使人们对客观事物的认识从绝对不变性到不可穷尽性,从而从根本上动摇了“实体”的机械决定论自然观和思维方式。
相对论和量子力学的建立,奠定了现代物理学的基本框架。沿着相对论和量子力学开辟的道路,相继建立起现代宇宙学、粒子物理和量子场论。然而这一系列的理论却使现代物理学发生了革命性的转向:一方面与经典的传统的关于“实体”的科学相悖,一方面又与系统论、信息论、控制论、耗散结构论、自组织理论、突现理论……乃至生命科学等“关系”科学相通。而在这种相通中,最突出的是相对论和量子力学理论框架所表现出来的“关系”特征和“整体”观念。
(一)“关系论”转向
相对论的先驱马赫在对牛顿力学的批判中曾经指出,“惯性”这种“第一”性质并非物质本身所固有,而是相对于宇宙中其他物体这一背景而言的。马赫的批判击中要害。马赫认为,与事物变化无关的所谓绝对时间、绝对运动和惯性观念都是一种先入为主的纯粹的思辨产物。世界上的一切事物都是相互联系相互依赖的。时间是相对的,与事物的变化相联系,是我们从事物的变化中所得到的一种抽象。而空间也是相对的,谈论一个事物在绝对空间中运动同样是错误的。对于惯性,马赫认为,它的产生源于物体间的相互作用,在一个虚空的宇宙中,物体是没有惯性的,牛顿把它看作是物体自身所固有的性质,与运动相对性思想不符,是错误的。按照这个观点,他指出,一个物体的惯性力本身,也是宇宙中其他物体引力作用的结果,因此惯性力本质上也是一种引力。马赫关于惯性的观点离广义相对论已经不远。爱因斯坦沿着这条思路创立了相对论。相对论通过否定“以太”力学模型确立了电磁场为物理实在的地位,打破了“实体”——粒子模型一统天下的局面。并且通过揭示“实体”的时空性质对于参考系的相关依赖性,打破了立足于性质的独立不变的客观性概念,独立的固有的属性成为相对的关系化概念。怀特海由此得出“自然就是一个过程”的思想。他所强调的事件之间的相互包容关系体现了一种内在“关系论”的观点,一种非还原论的整体性思想。
量子力学则显示出更为剧烈的“关系论”转向:它由量子性质对测量仪器的相对相关性,走向了量子现象的整体性。量子力学所揭示的量子性质对于测量仪器的依赖性表明:量子现象是不可分割、不可还原、不可由其他过程来说明的基本事件和过程。量子本质上的不可分性,使人们原则上不再能够无限精细地划分量子客体和测量仪器之间的界限而去认识客体即“实体”的“自在”状态,而只能认识作为“系统”相互作用结果的量子现象整体。无疑,这种作为物理“系统”相互“关系”相互作用的结果的量子现象是不可逆的、实在的,成为量子描述的基本要素和特殊对象。
量子现象的另一特征是描述它的理论的互补性。由于微观粒子的波粒二象性原理和测不准原理,一些相互对立的经典性概念,如粒子和波,在描述量子现象中并不是相互排斥的,而是不可缺少和互补的。波粒二象性原理可以形象地表述为:人们戴着粒子的眼镜观测,量子呈现为粒子,人们带着波的眼镜观测,则量子呈现为波。在这里,对客体的测量结果取决于人们选择的仪器即主客体之间的构成“关系”。量子性质的条件性、相对性、关系性等,揭示出我们在对自然的描述中,“关系”正显示出先于“实体”性质的逻辑地位。
(二)“整体论”转向
“实体”科学的那种用基元的刚性质点的力学性质以说明整体的动力学机制的思想,在现代物理学框架中再也不能无条件的畅通无阻。玻尔说:“众所周知,原子物理学的发展给我们带来的教益,主要在于认识到了原子过程中的一种整体性观点,这种观点是通过作用量子的发现而显示出来的。”[3] 基本粒子不基本,自由夸克不存在,分割的部分可能大于整体,如此等等,经典理想的质点“基元”难以找寻。而量子现象的“整体性”,却由“关系”的不可还原性和量子性质作为“潜能”在确定条件下的显现这一事实,给出了一种逆向的解释机制,即部分只有在整体中才能得以描述、定义和说明。这里,粒子间的内在整体性通过它们与观测仪器构成量子现象的整体性表现出来,构成一个双重整体性系统。这里所体现出来的整体论原则,进一步揭示出作为“实体”的基元分割方法的局限性及其对自然作为有机整体的底蕴,表现出向机体论的回归。[4]
现代物理学所表现出来的一系列观念上的转向,极大的动摇了“实体”科学的基础,同时提供了一种独特的观察和分析问题的“关系”论视域。系统科学正是顺应“关系”论视域和整体性思维所结出的丰硕的成果。
三 系统科学的“关系”特征
恩格斯曾经指出:“每一时代的理论思维,从而我们时代的理论思维,都是一种历史的产物。在不同的时代具有非常不同的形式,并因而具有非常不同的内容。”[5] 20世纪是科学技术空前辉煌和科学理性充分发展的世纪,相对论、量子理论、信息论和基因论的形成标志着科学技术从微观和宏观的不同途径走向综合。系统科学作为20世纪中叶科学技术革命的产物,正是在这种科学大综合的环境下产生和发展的。它所蕴涵的思维方式必然具有综合性、整体性的时代特征。
思维方式是在最高层次上作为世界观和方法论的体现,无疑会随着自然科学的发展而发展。另一方面,科学技术通过实践方式的推动而产生和形成的某一时代特定的思维方式,反过来又制约着那个时代的科学技术的发展,并在一定程度上规定着那个时代科学技术的发展方向。
20世纪中叶兴起的系统科学是由一系列学科构成的学科群,它主要由系统论、控制论、信息论、耗散结构论、协同学、自组织理论、突变理论、混沌学、分形理论等组成。这些学科的背景知识和研究对象各不相同,所揭示的客观世界规律各异,但它们无不把系统内部和外部的“关系”或联系作为理论基础,从而体现了这些理论共有的“关系”特征。
系统论是系统科学的基础,它把研究对象看作一个系统,着重研究其结构和功能的特征及其规律。关于系统的概念,贝塔朗菲给出的定义是:“处于一定相互关系中,并与环境发生关系的各组成部分(要素)的总体(集)”。[6] 我国学者钱学森把系统表述为:由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成具有特定功能的有机整体。两人对系统的定义和表述殊途同归,均强调了系统内部和外部的“关系”,系统的基本特征就表现在各种“关系”之中。结构和功能作为系统论的两个基本范畴,就是以“关系”来表征的。所谓结构,是指系统中各种联系或关系的总和。而功能则是系统在内部特别是在外部“关系”中表现出来的特性和能力。系统方法就是立足于部分与部分、整体与部分、系统与环境的“关系”特征去考察系统的功能规律,以达到最佳处理问题的方法。系统方法的整体性原则,就是从整体上探索系统内部诸要素之间、整体与部分之间、系统与环境之间的辨证“关系”,以求得对系统的整体理解。
信息论是研究系统对信息的接收、储存、处理和转换、传递的规律的理论。而信息的输入和输出的过程,实际上是施控系统和受控系统之间的“关系”——即以信息的形式相互联系和相互作用的过程。维纳把信息定义为:“信息这个名称的内容就是我们对外界进行调节并使我们的调节为外界所了解时而与外界交换的东西”[7] 这就是说,人对外部世界的认识、反映、适应,人与外部世界的相互联系、相互作用,是通过交换信息内容这一过程来实现的。申农对信息的定义是:“量H=-∑PilogPi在信息论中起着非常的重要,它作为信息、选择和不确定的度量。”[8] 在这里申农把信息看作不确定性的减少或消除。揭示了信息:在连接主体与客体之间,在认识和被认识上,从不知到知,从知之不多到知之较多,再到知之甚多之间的桥梁——“关系”作用。维纳和申农的信息定义包含着共同的思想内核:信息本质上是主客体之间认识和被认识的联系或“关系”,是客观事物普遍联系的形式。
普利高津的耗散结构理论,把对系统科学从对结构、功能等静态的研究发展到对系统的有序之源、系统的进化机制等动态的研究。他指出,一个开放的系统在与外界交换物质能量的条件下,通过系统内部要素间的非线性相互作用和能量耗散,可以自发形成时空宏观有序结构。在这里,系统的开放——即与外界的“关系”是系统进化的基本条件。因为只有在开放的条件下,系统通过与外界交换物质和能量,从外界吸收负熵流,才能使系统内部的熵减少,而系统的内部“关系”——也即系统内部的非线性相互作用,则是系统进化的根据。由于这种相互作用是系统内部元素间相干耦合的整体效应,它能使系统从一个定态跃迁到另一个定态,产生新的有序结构。因此,普利高津的耗散结构理论在对系统进化机制的揭示中,既强调了系统与外部的“关系”,由强调了系统内部诸要素的协调“关系”。
协同学是继耗散结构理论之后的又一个研究系统演化的自组织理论。它的“关系”特征更为明显。哈肯把自己的理论命名为“协同学”,其目的就是强调“关系”。所谓协同,就是大量微观粒子的相互关联、相互合作的运动。这种协同运动,是在序参量的支配下进行的。序参量是为描述系统整体性而引入的一个宏观参量,是在系统相变过程中起决定作用的、支配系统演化的进程和特点的变量,也是系统有序程度的量度。它由系统各部分协同作用产生,又反过来支配各子系统的运动。哈肯说,在协同学中,我们研究系统各部分是怎样合作并通过自组织来产生空间、时间和结构、功能的。这就是说,系统自组织结构的形成,是系统整体各种“关系”协同作用的结果。
以上分析表明,系统学科的各个分支学科,都把“关系”作为认识论基础,即通过“关系”对象——即对系统内部诸要素的相互“关系”和系统与外部环境的相互“关系”的分析与综合来把握对象的运动规律的特征。
世界的统一性不仅仅在物质“实体”方面,而更本质的在系统的结构“关系”方面。贝塔朗菲就指出,科学的统一性,并不是把所有科学虚幻地还原成物理学与化学,而是来自实在的各个不同层次的结构一致性。拉兹洛也认为,古典科学及其自然哲学抽象出来的物质“实体”,而当代科学越来越趋向于注意组织性。正因为如此,普利高津才断言:“今天,我们的兴趣正从‘实体’转移到‘关系’,转移到‘信息’,转移到‘时间’上。”[9]
黑格尔批评近代科学的分析方法时说:“一个化学家取一块肉放在他的蒸馏器上,加以多方的割裂分解,于是告诉人说,这块肉是氮气、氧气、碳气等元素构成。但这些抽象的元素已经不是肉了。……用分析的方法来研究对象就像剥葱一样,将葱皮一层一层的剥掉了,但原葱已经不存在了。”[10] 系统科学正是看到了分析方法的缺陷,将其认识论基础立足于整体、立足于“关系”、立足于综合而一步步建立起来的。
系统科学的这一“关系”认识论特征突破了“实体”中心论的樊篱,使人们对自然事物的认识,从对“实体”的重点考察转向对“关系”的重点考察;从对部分的孤立分析转向对系统整体的综合分析,实现了世界图景从“实体”中心向“关系”中心的转换。也就是说,系统科学探索世界统一性的角度已从“物质实体”转向到了“关系、结构或组织”,它探求的是系统组织结构方面的相同东西和共同特征。它所关心的是跟复杂系统演化有关的过程的不变性和共同规律,亦即组织的不变性。至于被考察的系统是否具有共同的物质实体,并不是其所关心的主要问题。所以,系统科学集中体现了从“实体”的科学到“关系”的科学这种思维方式的转换,它从一个全新的角度,在更深的层次,揭示了客观世界更本质的规律。
四 结语
“关系”作为一个范畴,是与“实体”、“属性”这两个哲学范畴相对应,密不可分的。从逻辑上说,“实体”规定“属性”,“属性”规定“关系”;从认识的角度说,则反过来,“实体”要通过“属性”去认识,“属性”则要通过“关系”去认识。从对事物“实体”的认识过渡到对事物“属性”的认识,再过渡到对“关系”的认识,这是人类经历了漫长的岁月才得到的。
【参考文献】
[1] 汪建.思维科学导论[M].济南:山东大学出版社,1994.392.
[2] 爱因斯坦.爱因斯坦文集(第一卷)[M].北京:商务印书馆,1976.295.
[3] 玻尔.原子物理学和人类知识[M].北京:商务印书馆,1978.3.
[4] 童天湘,林夏水主编.新自然观[M].北京:中共中央党校出版社,1998.440—442.
[5] 恩格斯.自然辩证法[M].北京:人民出版社,1972.27.
[6] 贝塔朗菲.普通系统论的历史和现状[J].国外社会科学,1978(2).
[7] N.维纳.人有人的用处[M].北京:商务印书馆,1978.9.
[8] C.E.Shannon.“通信的数学理论”,信息论理论基础[M].上海:上海市科学技术编译馆,1965.8.
[9] 普利高津,斯唐热.从混沌到有序[M].曾国屏,沈小峰译.上海:上海译文出版社,1987.41.
[10] 黑格尔.小逻辑[M].北京:商务印书馆,1980.113—114.
[11] 白东艳硕士论文.系统科学与思维方式的变革[D].广州中医药大学,2001.
(原载《科学技术与辩证法》2007年4期。)

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