在科学解释中,为何不能抛弃目的因

 新闻资讯     |      2023-09-22 20:38

应当如何更好地理解并理顺这些关系,中国科学院哲学研究所学术所长、复旦大学特聘教授刘闯和青年学者、复旦大学哲学学院博士研究生苏无忌对此作了严谨的分析和论证。

在日常生活中,目的常常是用来解释现象的原因,比如 运动员努力训练是为了在比赛中获胜 竖立标志牌是为了提醒行人 。但在科学解释中,目的似乎完全不在解释之列。科学解释中的k8凯发因果解释总是在寻找发生在结果之前的原因,这在哲学上被称为动力因。

这与自然科学呈现给我们的世界图景相关。动力因的形而上学基础可以这样理解,宇宙间的事物随着时间的推移不断变化,之前发现的变化总是会导致之后的新变化,因此,对于某变化引起的事件,便可以问在其之前发生了哪个事件导致了它。

然而,随着科学的发展,亚里士多德的宇宙观已经被摈弃,现代科学采纳的是更简洁的动力因的形而上学基础。

这一系列的问题是本文讨论的起点。

从科学史的角度看,亚里士多德的 四因说 是科学解释理论的源泉。但他的因果概念比现代的宽泛许多。在他那里,科学解释即为因果解释,因果解释也是语意和逻辑理论的重要组成部分。概括地说,所谓原因,就是 为什么某某会是这样的 这类问题的回答。

四因 可分为两组,质料因和形式因一组,动力因和目的因一组。根据德国哲学家莱布尼茨的形而上学原理,前一组的因和果必定是同一的,属于同一个体;而后一组的因和果则可以属于不同的事或物。青铜像的 青铜 与 像 必定属于同一个东西,而创作它的艺术家与形象所表彰的人物都与青铜像不是同一个东西。后一组因果的概念更具有 一物生一物 的含义。

哲学家休谟和康德都对日常和科学的因果概念做了独到的分析。在休谟看来,即使是解释人的行为,因果解释的模式仍然是动力因:某人前一时刻的动机导致他后一时刻的行为,因此给出该行为的动力因果解释,只不过在 动机 中包含了诸如行动的目的等意向性的东西。

而康德为目的因做了有力的辩护。在他看来,生命体与无生命体之区别在于体内各部分的联系是否具有 目的性 ,以及个体是否为自身的原因(同类繁衍)。而无生命体既不能产生自身,也不具有统摄整体的目的性,因此只可能有动力因果解释。

从以上对目的因果的分析,可以得出以下结论:对于自然界中有意识意向的系统,解释其有目的的行为并不需要沿用传统目的因果的解释模式,因为系统的意向蕴含着行为的目的性,而意向就如同欲望,则是心理解释中常用的动力因果解释要素。

如此看来,从现代科学的视角,目的因果的根源不就是 拟人化 的结果吗?在远古时代,人们普遍相信 万物有灵 ,因此把万事万物都当作人一样去解释它们的行动,从而产生各种目的因果的解释。

但是,这背后隐藏着更大的问题,人类行动的意向性或目的性是哪儿来的?人的行动为什么会有目的,为什么可以用意向或理由来解释行动?难道不是自然之中真的有目的因果的存在,而人类的行动遵循了它呢?

2 大自然中的运动完全无目的性可言吗

整个宇宙可被看作一个巨大的孤立系统,最终它也只能达到热平衡,也就是奥地利物理学家玻尔兹曼所说的 热寂 ,宇宙的各部分都具有同样的温度,不复存在宏观的运动或变化。熵增过程是宏观系统无时无刻不在经历的过程,而其终点即系统的最大熵值或热平衡态。

耗散、死亡或者热寂这样的 目的 似乎没有被科学家视为解释自然现象的目的因果解释机制。我们在热力学中找不到明显的相关例子。而其中一个很重要的原因是18世纪关于热的本质的争论以 运动说 战胜 热质说 告终 英国物理学家朗福德用实验证明了热量与物体内微观部分无序运动的关系。从此耗散和死亡等现象均得到了满意的 动力因果 解释。系统的熵之所以不减,是因为系统内微小粒子不停地、无序地运动导致的,而不是冷热不同的东西接触后会趋于一致,是 因为 热平衡是它们的共同目的。

康德对生命现象的目的因果论把系统的繁衍作为必要条件之一,另一个条件是系统各部分相互合作的目的是 为了 维持系统的生存,而此目的反过来为部分为何存在提供了解释。问题来了,虽然生存和繁衍的确可以科学地当作生命体的终极目的,但为此目的生命体内各部分为什么必须具备它们特定的形态与功能,部分之间又为什么必须如此这般相互联系呢?比如热系统变化的目的是达到热平衡,而系统内各部分必须具有交换热量以求均温的倾向或功能,这样的目的因果解释似乎简单清晰、没有问题。

达尔文演化论的原始隐喻是家畜育种,《物种起源》便是以这个隐喻开篇的。大自然像一位高明的育种员,利用环境中不同物种的生存竞争来自然选择最适应环境的物种(准确地说是种群内的竞争)。因为每个物种世代同类繁衍,生存竞争与自然选择在时间的长河中造就了地球上的物种。如果得冠的赛马是人工选种培育的结果,那么野马或者任何其他动物植物便是自然选择培育的结果。育种员有目的和方法,比如培育赛马的目的是让它跑得快,大自然同样有目的和方法,但自然选择的目的只有一个,选择最适应环境的物种。

那么要问,为什么生物学和热力学不同,目的因果解释似乎仍然占据了一席之地呢?当然,生物学中有很多现象都是用动力因果解释的,比如说肢体创伤的发生和治疗。只有演化论这片领域,目的因果仍有地位。那么要再问,这种目的因果解释最终可能被动力因果解释取代吗?有可能把血液存在是为其所属肌体供氧的目的转变为动力因吗?又有可能说,血液器官 知道 自己的功能,因此为此功能而存在和行动,就像消防队员知道自己对社会的功能,因此履行职责一样吗?前者似乎不行,而后者显然不行。

回到亚里士多德解释重物下落的例子,我们可以看出, 重物的目的是回到地心 与 血液的目的是为所在肌体供氧 ,其实不是同样类型的目的因果命题。因为把地球中心的目的因果解释换为万有引力的动力因果解释,重物下落的目的性便被取缔了。但是把血液行为的解释换成动力因果解释,血液服务肌体的目的依然存在。而这一点对于生物现象中同类的目的因果解释均成立。这也是康德目的因果辩护的重点,那就是生物体的各个部分为了维持整体的生存而各自具有合作功能。

总结来说,大自然中原子、分子在离散状态下的运动似乎完全无目的性可言。对这类运动的解释似乎只能用动力因果解释。但即便有目的,用它而不是用动力因来解释似乎还是有问题。

然而,在生物学领域中,康德坚信存在着自然的目的因果,目的因果是解释生物体生存繁衍现象的合理模式。达尔文的演化论及其后续发展似乎为康德的目的论提供了应有的补充。

生存竞争。

熟悉美籍华裔科幻作家特德 姜《你一生的故事》(其改编成电影《降临》)的读者应该记得,其中的外星人七支桶用费马定理作为它们物理学最基本的原理。费马定理说,光实际走过的路径一定是所有连接起始点和终点之间路径最短的。从费马定理中可以推导出反射、折射、透镜成像等几何光学的所有定理。

一切都可以归结到极值原理(extremum principles)的各种不同形式与作用。在物理学中,几乎一切理论都可以从 最小作用量原理 中推出:与牛顿力学等价的哈密顿力学中,物体(物理系统)的作用量(action)是与物体的动能与势能有关的拉格朗日函数在相空间上的积分。当它取最小值时,可以得到与牛顿方程等价的欧拉-拉格朗日方程。经典力学的运动方程是以动力因果来解释力学现象的基本自然规律,而最小作用量原理则 解释 了物体为什么会遵循这个方程而不是其他方程运动。经典力学、场论、狭义和广义相对论、量子力学,以及经典或量子流体力学都可以从最小作用量原理中推出。

上一节已经谈到演化论中的目的因果解释,那么生命体的各种演化现象也遵循极值原理吗?从最新的理论 自由能原理的角度来看,极值原理仍然是比生命现象更为基本的自组织系统行为的基本原理。

演化现象是 复制子 生存繁衍的现象,复制子可以是基因,也可以是个体或群体,甚至可以是文化单元,如模因。当代演化论的 运动方程 更像是分子动力学方程,方程的解中有所谓的演化稳定策略状态。具备某些特征或策略的物种一旦达到这个状态,既可以保持稳定且不被其他特征或策略侵入。这个特殊状态的原型是经济学中的纳什平衡态,而它们都有热平衡状态的影子。

自组织系统的存在和发展既需要与环境隔离以防耗散,又需要准确 认识 环境以便在生存竞争中得胜。前者为主要需求,由马尔可夫毯满足,后者是在前者的前提下演化出来的 对策 机制,而系统的自由能最小化则是系统对策机制演化的约束原理。

4 最基本的力学现象同样需要目的因果解释

由此,我们可以知道目的因果解释绝不仅仅在生物现象领域中才有立足之地,最基本的力学现象也需要目的因果的解释。弄清了自然规律与最小作用量原理之间的关系,也就弄清了动力因果与目的因果之间的关系,我们看到目的因果是统一或奠基动力因果的元层次因果律。

目的因果解释的成功与否往往取决于解释现象的形而上学理论框架是否成功。但即便是相信实证主义,极值原理的功能仍然可以理解。自然规律不过是观察实验数据的简单归类,而它们之所以各自具有不同的形式但都是自然规律,则是因为它们都具备最简单省力的形式,这可以说是对极值原理的实证主义诠释。