浅析笛根的三阶梯思想

浅析笛根的三阶梯思想

哲学家之所以重视复杂系统的领导层（秩序）研究，是因为不同的控制层次（秩序）想改善，直到达到精神控制的层次（秩序），才需要通过重新设计自由意志的表现和精神原因来探索新的路径（t.w.2003，eilis，g.2007，2009，之前的t.v.f.77，1995和能量）。下向因果关系的实质,可以说就是宏观系统或环境对其组成元素及其因果力的选择、约束和控制。不同形式的下向因果关系与复杂系统的突现有着密切的联系。美国著名学者笛根(Deacon,T.W.)从进化和控制论的角度讨论了下向因果关系的几个阶梯。他的观点主要体现在他的论文“(突现的)层级逻辑:进化与自组织的相互结合”(2003)以及“突现现象的三个层次”(2007)88-110中。笛根按照复杂系统的发展,从低级到高级的顺序,将突现和下向因果关系划分为三种,第一个是自稳定系统突现及其下向因果关系,第二个是自组织突现与放大循环下向因果力,第三个是自我复制和生命信息选择因果力。他的观点对理解下向因果关系在复杂系统突现中的作用,具有很大的启发。1自稳定的作用机制所谓控制就是通过信息的反馈对一个变量或一组变量的集合Q的可能状态进行约束,使之保持一个特定状态,或特定状态的阈值Q*(这里暂不讨论无信息反馈的或前馈的约束或所谓“无馈控制”或“前馈控制”)。系统的控制过程,包括上向控制,如霍兰称之为“受约束生成”的突现机制(Constrainedgeneratingprocedures)125和海里津称之为的“分布式控制”(distributedcontrol)8。但系统的控制过程主要还是表现为整体对部分的控制,这是因为控制的目标通常要用高层次的变量或谓词来表示,表达系统整体要求什么样的行为,发挥什么样的功能,达到什么样的状态,并且通过一个什么样的整体的网络,特别是信息网络来评价这些目标、确定这些目标,发出指令,对结果进行比较与评价等。而执行这个信息网络的还有一个动力学网络(即控制论所说的“执行器”),由此而决定整体的各个部分的行为。笛根认为,第一阶的下向因果关系,是由系统的总体熵和热耗散这种关系对于其组分的随机涨落出现的模式进行控制,使系统达到一种自稳定的状态。一个聚合物(例如一堆沙子)并不是一种突现,当然它有自己的整体的性质,例如它的整体质量等于部分质量之总和。突现与聚合的根本区别就在于它具有与其组成元素的内在性质不同的关系性质。邦格讨论过这个问题,他说将一个茶杯放到一个桌子上,就出现了突现性质,平衡就是这种突现性质,它是单个物体孤立来看是没有的东西。系统中元素之间的关系就是系统的结构,事物的结构具有因果力。那么,最简单的突现性质及其下向因果关系是什么呢?系统的自稳定可谓它的突现性质。这种自稳定的动力学就是元素分布的均匀化和平衡化。典型的例子是液体和行星的表面张力。各种液体,如水、水银、油等,在一定条件下,聚集在一起成为一个相对稳定的事物。这里有一种平衡热力学的相互作用机制,其中的分子热骚动与分子之间的粘着力发生平衡,出现了它的表面张力。雨滴、水滴、水银珠就是这样形成的。再如,在恒星中,有两种压力,一种是恒星组成部分之间的因万有引力而发生的内向压力,正是这种压力使它的内部产生高温从而发生原子核之间的核聚变反应,这种核聚变就是核弹的大爆炸,又产生了巨大的外向压力,内向的压力与外向的压力的平衡使它稳定地存在几十亿年。这也就是朱莉露(AliciaJuarrero)所说的组成元素和系统结构施加一种下向约束力,不过这是一种最简单的约束力,笛根将它称作抵消与均匀化动力(Cancelingoreveningoutdynamic),它将元素之间的涨落抹平,包含了一种负反馈的机制。空调设置也是这种自稳定或自调整系统,它有一种使系统的元素相互联结稳定的下向因果力。在自稳定突现中,不考虑开放系统自组织过程中,将分子的或局部模式的随机涨落放大的那种需要用时间矢量来表现的不可逆现象,而是要将这些涨落抵消与平衡化。因此,在自稳定突现中,主要考虑的是一种共时的突现而不是历时的突现,这就是一阶突现与二阶突现的一个主要区别。因为如果只考虑无机物的平衡态的共时依随和共时突现,就永远不会有生命的出现。于是必须在原来的一阶突现的基础上再叠加一个新的突现,才能产生一种对称性破缺和竞争模式被放大的下向因果力。2宏观和微观双向异性的作用机制第二阶下向因果关系或下向控制是通过自组织系统的形成和自组织系统结构对它的组成元素施加一种下向因果力和下向控制,它淘汰了一些随机涨落的自组织形式,放大了其中一些自组织形式,使之在全局中占支配地位。复杂系统动力学揭示,当复杂系统元素相互作用,在某种外部动力条件下,越过一定的临界点,就会产生一种对某种潜在模式进行放大的因果力。这是自组织系统的形成,也是自组织系统的结构对它的组成元素施加一种下向因果力。笛根称它为放大循环因果关系或组合循环因果关系(amplifyingorcompoundingcircularcausality)。笛根认为,普利高津的“耗散结构”,艾根的“超循环”,考夫曼的“自催化”以及哈肯的“协同学”所讨论的自组织突现动力学就是二阶突现及其下向因果力的各种具体表现。以雪花形成的上向因果关系和与此相并列的突现的下向因果关系为例。雪花结构对于它的组成部分水分子来说是一个宏观的结构,而且有各种各样的美丽的结构。它的形成有下列三个主要因素:(1)它的分子结构中有六角形的键价结构,水分子中两个氢原子的夹角为120度。雪花的形成,由于分子结晶时联结在一起而继承这种对称性。(2)热的耗散,即所谓液体固化时发散的升华热也是各向同性的,即热耗散也是对称的。但是,世界上所有雪花的形状却不都是一样,因为还有第三个因素,即(3)在晶体通过大气下落的过程中,通常平均有近一个小时在不同的温度和温度的气流湍流中经过,在这种有时间历史的宏观过程中,产生了千变万化的不同形状和不同大小的雪花结晶体结构形式。每一种雪花的形成,反映了它漂落过程中经过的不同的空间区域和不同的环境状况的历史过程。在这个历史过程中,有一个宏观层级的因果力,就是先前的雪花形态决定或约束着随后的雪花形态。同时,特别要注意,这个雪花形成过程是非线性的。六角形的雪花晶格,若有某一个分子结晶沾结在某个地方,它就可能被特定的环境或宏观构型放大而成为另一个形状的雪花。雪花的结晶增长过程有许多可能的增长点,所以即使你知道雪花下落过程的全部温度、温度的条件,你也不可能推出这雪花下落到你面前会是一个什么花样的结晶体,这里有盖然性和一个经过放大的因果力作用而自组织的过程。可见,宏观历史、环境的历史对于它最终形成的雪花形状起了一个有决定性的下向放大因果的作用,对于最终的雪花形态,起着一个选择的作用。“所有类似的二阶突现有什么共同点呢?这就是一种因果层级之间相互并存与相互共舞:其中微观构型的特点可以放大来决定宏观构型的规则;同时,这些宏观构型可以转而进一步约束以及/或者放大随后的微观构型规则。”图1说明了这个过程和机制,这就是自组织突现的上向因果关系和下向因果关系的相互关系。这些自组织突现的构型(configuation)、模式(pattern)以及拓扑形式(topologies)有一种对其组成元素的下向约束,这种下向约束在复杂系统形成过程中是一种对其组成元素的作用和局域模式的一种放大的因果力。在复杂系统形成后,这种整体对元素的约束,与元素之间的局域相互作用约束相比,有一种倍加的因果力。笛根用下向的循环因(circularcallsality)、递归因(recursivecausality)来指称这种下向因果关系。他在《突现的层级逻辑》一文中说到,这种说法只是口语化或通俗化(colloquial)的表达,其真实意义是一个下向(拓扑的)约束。本文认为,“下向约束”和“下向因果力”是相容的概念,“下向放大的约束”不过是复杂系统下向因果力的一种表现。不过下向因果或下向因果力的作用过程常常是相当复杂的,需要有一种下向因果动力学来加以研究。第一阶因果力是一个对涨落的抹平与均匀化的因果力,而第二阶因果力是对涨落进行放大的因果力,是施加在第一阶下向因果力上的因果力。不过要注意的是,这种二阶突现和因果力所造成的结果是不可预言的、不可还原的,因为这里有一个事先不可预测随机放大的因素,从低层次组分中是无法推出来的。事实上,这个二阶突现和二阶下向因果力是一个正反馈因果力。早在贝塔朗菲创立一般系统论时,哲学家拉兹洛在1972年就提出了系统哲学的几个特征:①适应性自稳定(负反馈的)②适应性自组织(正反馈的)③适应性的进化。前两个特征是在1972年《系统哲学导论》一书中提出的,而第三个特征是在1986年出版的《进化——广义的综合理论》提出的。这三个特征恰好与笛根2003年提出的突现的三个层级和三种下向因果力相对应。不过笛根是在现代复杂性科学的基础上和现代心灵哲学的基础上来加以论证的。3对“自组织”的解释笛根提出的突现的第三个阶梯,是对放大了的自组织形式进行再一次因果循环放大,这是由环境的选择对自组织形式施加又一个自组织,它是自组织的自组织,自催化的再催化。这种突现及其出现的下向因果关系只有在生命中才能实现。因为生命能表征自己的自组织形式,令它繁殖放大。这种表征(例如DNA编码)由环境选择而再一次被放大。在二阶的突现,即自组织突现中,创造了突现的多样性,而在第三级突现中,是由环境对这些多样性形式进行选择(即约束,因为选择是约束的一种形式)。但是,正如圣菲研究所的考夫曼曾经指出的,对于生命起源来说,从无生命大分子(例如20种氨基酸)要通过盲目的变异和盲目多样性的发生,碰巧产生一个原始细菌酶并通过偶然组合碰巧产生一个细菌的概率很小,它就像一阵龙卷风刮过垃圾站,用其中的破铜烂铁碰巧装配起一架波音747飞机一样,其概率几乎等于零。所以对于自然选择,坎贝尔提出广义进化的观点,即“盲目的变异与选择的保持原理”。认为,盲目的多样性或盲目的变异是不够的,必须补上一个自组织机制才能解释复杂系统的进化。他说,“我们必须把自组织和达尔文式的选择两者的作用都包括到进化论之内”。32笛根对此观点做了进一步的解释:(1)生命的起源,进化与生命的本质就在于:在二阶的自组织突现机制,包括二阶下向因果力机制的基础上,由环境追加了一个下向放大因果力机制,即在自组织产生的多样性突现形式(突现模式)的基础上增加了一个下向的放大机制,在多样性的突现模式中选择出适应环境的模式加以放大,成为一种决定宏观生物体的形式,用笛根的话来说就是:“当有某个过程自发的将两个二阶布局连接起来,三阶的突现布局就出现了,因此,这个第三阶突现可以叫做自催化子系统的自催化系统”,2-3自我创生和自我组织的自组织。(2)这种三阶突现及其下向因果关系“是需要很长时间才能产生的”,因为,在进化过程中,“它必须创造出一种记号的(semiotic)动力学。这是一种对它的体系结构或它的自身的拓扑形式的微细特征的表征能力(alilityofrepresent),这种表征能力由于它适应环境的特征而被选择”。他认为第三级突现特征就在于从物理的与能量的动力学特征中划分出一个“表征或记号语言学”(representationorsemiosis)2-3,成为重构新结构(新一代)的种子,这个种子携带了先前系统的信息。这种区分,是“认识的切割”(epistemiccut)。例如,DNA就具有这种表征的功能。哲学家南西·墨菲(NanceyMurphy)评价说:“笛根将这样一个系统称作为再循环的循环因果结构:随着时间的推移,有两个突现过程由下向因果关系产生。不只是由上层(环境)到中层(有机体)的下向因果关系,而是由顶层到底层(由环境到基因)的下向因果关系。”7在这个第三阶突现阶段,特别值得注意的是表征关系(representationrelationship)的发展。其中又可以划分为许多阶段:基因表征的自我、细胞的“自我”、生物有机体的“自我”、生态的“自我”以及人们心灵的“自我意识”。对于心灵的自我意识和因果作用,是放在突现的第三阶段进行研究。它是表征和记号语言的发展结果。生物的基因编码以及人的基因编码可谓世界上最大最厚的一本天书。这就是为什么生命与认识的过程要求我们引进诸如表征、适应、信息以及功能的概念,其目的是为了把握最为显著的突现现象。这也就是生命形式的研究在本质上不同于其他物理科学的研究。只有生命有机体会附加给心脏、神经系统以功能评价。只有三阶突现本身具有自我认同、目的性、意识以及生命信息这些东西。生物学研究无论如何不可能还原为物理学,生物物理的研究是不能对这类东西进行充分理解的。“生物学首先是一门记号的科学。”3可见,三阶突现及其下向因果关系的研究包含心灵突现及其下向因果关系研究的内容,并且是这种专门研究的前奏。4信息选择的适应与约束与选择、控制与信息笛根的分析中有一个局限,他仅从正反馈的角度讨论突现与下向因果关系,而忽略了控制论中的负反馈思想。因此,本文在笛根观点的基础上,提出一个带两个正因果链和三个负反馈环,并向更高层级反馈环开放的图式来概括突现与下向因果关系的多层级控制关系。如图2所示:第一个负反馈环是自稳定控制。它的高层次目标(例如空调中的室温设置与骑自行车的人车平衡)是既定的取常数的设置,它是由系统的整体行为目标来表达的,所以是一个简单的整体对部分的下向控制。第二个负反馈环是适应性自组织控制环。这个阶段的下向控制有一个特点,就是不但被控制的低层级实体(包括各种形式的自组织突变是多样性的,而且控制的目标,即适应目标也因环境的变化而变化。所以比起第一类下向控制来说,它加上了一个元目标(Meta-purpose):将最适的被选择的自组织形态稳定下来,从而控制那个原来是常数的目标状态,使之作为变量的适应性目标。第三个负反馈环是适应性信息选择控制环。这种控制的特点,不仅体现在因环境改变而发生行为的选择目标和选择标准的变化(或进化),而且系统可以通过学习,改变它的目标并能预测未来的结果,因而建立一种对元目标进行再修正的元目标,即通过获得信息来对适应性目标进行控制。可见,适应与自组织、约束与选择、控制与信息这几个概念可以丰富层级间的因果关系概念。下向因果关系的概念与传统的因果观念,特别是休谟及其后继者的条件因的概念以及洛克及其后继者的非还原物理主义的因果力概念是相容的。因此,下向因果关系可定义为:(1)如果改变高层次变量C导致低层次变量E以确定的方式改变,则称C为E的下向原因,E为C的下向结果。(2)这种改变的必然性在于高层次实体有一种作用因果力传递到低层次实体导致这种改变。(3)这种作用因果力传递的基础是物质、能量和信息的交换。约束因、选择因和信息因可以说是复杂系统突现的下向因果关系的三种主要形式。物质世界对物