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【纪要】《延长的万物之尺——计算科学、经验主义与科学方法》中译本发布会会议纪要(下)
发布时间: 2017-09-12

   在导言部分,苏湛教授讲述了《延长的万物之尺》译名的由来。他提到在新华书店闲逛之时,受到图书分类的启发,对译名进行了初步思考。随后,由Ourselves出发想到了人类,而人类与认识论是相结合的,于是他想到了“人是万物的尺度”这一经典名言。继而,由“尺”生发出了“延长”的想法,便有了“延长的万物之尺”。但是,鉴于Extending Ourselves是点题之笔,而“延长的万物之尺”的提法失去了点题的意义,所以他强调了“延长的万物之尺”是指得到延展的人类认识能力。

   在正论部分,苏湛教授首先表达了他对译文准确性的自信,继而从纵、横两个方向简要介绍了本书内容。在纵向上,本书的第一章到第二章主要讲述了科学仪器对人类感官能力的增强,强调科学仪器的作用。而第三章到第五章则主要讲述了计算科学对人类计算和思维能力的增强,强调了本书的核心——计算模型。在横向上,本书主要讨论了两个主要议题——非人类中心主义认识论和计算模型理论。在接下来的报告中,苏湛简要介绍了非人类中心主义认识论,着重介绍了计算模型理论,力求准确传达Humphreys的思想。

   就非人类中心主义认识论而言,苏湛指出非人类中心主义认识论涉及到的议题是人类认识对工具的依赖,这里的工具包括仪器,手段(如实验手段、数学工具、数学语言、计算机技术等)。苏湛认为人类对工具的依赖从一开始就有,科学史上最早可以追溯到伽利略时期对实验科学和数学工具的依赖。因此,可以说人类中心主义认识论始终是一种幻想,只不过现在看得更加清楚了而已。那么,工具是怎样延展人类的认识呢?苏湛指出Humphreys一开始提到了观测仪器,但不限于它,因为还有计算技术和数学工具。基于此,苏湛引入了书中仪器对于人类认识的三种增强方式:外推(Extrapolation)、转换(Conversion)和益增(Augmentation)。其中,外推和转换的译法争议少,而益增是新词,争议较多。就三者的含义而言,诚如其名,外推是指相同感知方式下对现有感知能力的延展,如使用望远镜、显微镜等仪器。转换是指将一种感知方式转换为另一种,如使用声纳。益增是指一些物理量很难通过感官直接感知到,但可以通过工具实现,益增之益在于增加了感知能力的种类,例如对磁力的感知可借助指南针实现。除了提及人类认识对工具的依赖之外,苏湛还指出非人类中心主义认识论还涉及到可见与可处理和不可见与不可处理之间博弈的议题,指出了人类认识的局限性。其中可见的标准是个人化的,故可见与不可见之间也没有明确的边界。虽然人类可以借助于工具打破可见与不可见之间的狭隘划分,扩展人的认识能力,但是我们依然得承认认识的不透明性。苏湛指出认识的不透明性是相对于人类而言的,并不是计算机模拟技术的缺陷,鉴于此,未来的处理方法只能是将人类从认识论中心拿掉而不是一味地突破人类的认识缺陷。

   就计算模型理论而言,苏湛指出《延长的万物之尺》中有三个核心概念:理论模板-计算模板-计算模型。三个概念层层推进,理论模板是基石,是指一组表征变量间关系的符号通式,我们可在类比的意义上将它简单理解为库恩的符号通式。理论模板配上可解的偏微分方程即是计算模板,它是理论模板的一个计算上可处理的替代个例。更进一步,将计算模板应用于具体现实问题所得到的形式化对象就是计算模型。因此,在实际应用中,理论模板、计算模板和计算模型是不可分离、息息相关的。进而,就它们各自的特点而言,理论模板的数学结构是先在的,普适性强,是纯形式对象,完全抽离了经验现实内容,不表征任何物质对象。当把理论模板变成计算模板时,便要求得到一个可解的方程,若得不到,可进行理想化。因此,计算模板是界于经验和纯形式化之间的。例如,牛顿第二定律可配上边界条件,转换为可解方程。需要强调的是,理论模板的语构并不决定计算模板的语构。继而,把计算模板映射到现实中时,就得到了计算模型。在这里,为了让理论模板去表征具体的问题,所以要建立起假设,即“建构假设(Construction Assumptions)”,这不同于波普尔他们使用的Hypothesis,它可以反事实,用以增加计算模板的可解性。换言之,如果发生与观测结果不符合的情况,要考虑如何调整模板的方案而不是完全放弃模板。在本书中,调整的方案被称作“校正集(Correction Set)”,它是一系列调整建构假设的方案。除此之外,还有“诠释(Interpretation)”即试图对方程的物理意义进行诠释,“初始正当性论证(Initial justification)”即为特定计算模板为何能适用于某一物理过程做辩护,“输出表述(An Output representation)”即以特定的形式输出结果,也可以理解为表征,它是计算模型中很重要的部分。所有这些术语都是计算模型结构的重要组成部分,模板通过建构假设、校正集、诠释、初始正当性论证等,映射到一个现实的研究对象上,从而实现对对象的表征。因此,无论从内容上还是特点上来看,Humphreys的计算模型理论都是一套全新的解释方式,它以求解为目的,试图为数理科学提供一种可靠、操作性强的研究范式。

   在苏湛看来,计算模型最聪明的部分在于模板本身是纯语构的,而模型是指称现实的。这样,若用模板解决现实问题,它就必须成为一个模型。加之,Humphreys认为模板是通用的,但每次应用又是独立的。基于这些,可以把物理问题归于一类,但在解决具体问题时,要单独建立相应的模型。

   为了更加清楚的介绍计算模型,苏湛就计算模型的特性、计算模型与其他理论之间的区别分别做了详细说明。苏湛指出计算模型具有:诠释的不可分离性(诠释是贯穿于全程中的);建构假设的反事实性(为了保证可解性,用选择性实在论的立场来为反事实性做辩护);正当性论证内建于建构过程;模板的非充分决定性,即模板与现实指涉之间的分离,它包括语义非充分决定性(同一套模板可以做不同诠释,保证了模板的跨学科应用)和语构非充分决定性(同一过程可用不同模板表征,如地心说与日心说基于不同的参照系解释天体的运行轨迹);模型的建构的过程可以按任意路径进行(如同一个物理问题可用归纳、演绎、类比分别建立模型)。就计算模型理论与之前理论的区别而言,它的研究目的定位是解题,符合常规科学的特征;它坚持选择性实在论这一有利于解题的实在论立场,而不是给出一个清晰的、完整的本体论承诺;区别于库恩的符号通式,它强调失效后的调整,在它背后的是正当性论证;它把对科学进步的解释拉回到了科学是由微小的进步推动的轨道上,重视常规科学;在分析单元上,它强调将同一模板映射到不同的学科领域,例如薛定谔用物理学的模板解释生物学。而之前的理论、范式和研究纲领是主题和学科特定的,不能随便的映射到不同的学科上。基于上述介绍,苏湛认为计算模型理论完全可以和库恩、波普尔的理论相媲美。

   最后,在余论中,苏湛指出Humphreys的研究唤起了重新分析常规科学的重要性。此外,在实践上,计算科学也能够带给哲学新的启发。其三,语构直接影响到一个计算模型是不是可解,应该予以重视。例如,实验主义者询问的做理论科学能否提出新东西的问题就是一个语构问题,是使世界从一个不可理解的语构成为一个可以理解的语构的问题。其四,科学认识对于科学工具和数学语言的依赖是不容忽视的。

   综上所述,苏湛认为Humphreys的计算模型理论是解读科学活动的一种新框架,但它只适用于数理科学,无法为实验研究工作提供解释。苏湛认为Humphreys的原型是计算机模拟,即首先有固定的几组数学公式,继而用它们来诠释不同的物理事实。他指出立足于计算机模拟,反过来,从计算机模拟倒推到现实的实验或许是将来可以发展的一个问题。最后,他再次强调了Humphreys的计算模型理论核心在于求解,但难以为大自然终极图景提供解释。

   在讨论环节,苏湛问Humphreys计算模型理论是否适用于实验?Humphreys认为不是,他指出对于理科来说,完全抽象的模型可以应用于很多领域,但实验研究中所采用的实验手段具有特殊性,很难在不同的学科间进行交流。除此之外,Humphreys认为波普尔的证伪理论专注于科学的消极方面,而把在实验中无用的模型完全抛弃掉是不合理的,因为理论一开始就是不完美的,他主张对失败的理论进行修正而不是放弃。此外,Humphreys认为库恩更加强调科学革命中的断层经验,但常规科学是连续性的,他更强调这一点。因此,相比于波普尔和库恩,Humphreys的计算模型理论都较为温和。

   当被问到电脑模拟算不算实验时,Humphreys认为电脑实验不是实验,因为实验是建立在一系列原则基础之上的,对于数理科学十分重要。Humphreys询问苏湛科学史中有没有运用计算模型的例子,苏湛指出开尔文勋爵用一组方程(最初从热力学和流体力学中用演绎方法得出的方程)去解决电磁学中的问题,赋予了电磁学问题以数学的语言。他也希望科学史中可以发掘出更多相关的例子。

   此后,Humphreys和苏湛讨论了计算模板与库恩的符号通式之间的不同,苏湛指出他只是在类比的意义上,将二者等同,便于理解。但其实二者在意义上还是有很大不同的。二者最重要的不同在于计算模板是可改造的,但符号通式是可完全接受或完全拒绝的。

   在谈到常规科学中的连续性时,Humphreys提到了不同层次的计算模板,他认为计算模板是分层次的,有些是通用的,有些是专用的,需要加以区分。

   当被问到计算模板与计算模型之间的差别时,苏湛回应道,计算模板是抽离了数学部分,不指涉任何实在的,但用计算模板研究具体问题时,它就成了模型,要指涉物理实在。此外,模板可跨领域使用,合法性在于每一个应用本身的独立性与特性。模板与模型之间的这种抽离绕过了传统模型经常会遭遇到的窘境。刘教授进一步阐发了这一区分,认为计算模板与计算模型的区分相当于计算机工作的原理,且这个问题只有在计算机时代才能得到回答。他指出,在人机时代,人的认识方式发生了很大变化。

   最后,在被问到模型的跨域使用,跨域的界限在哪里?能不能跨到社会学科?Humphreys认为关键要看世界本身是什么样子的,这是很偶然。苏湛认为这取决于建构的过程。在这些讨论交流之后,“当代科学哲学前沿问题国际研讨会”圆满落幕。

李亚娟供稿


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