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科学的盲点

作者:Adam Frank Marcelo Gleiser Evan Thompson 发表于:2019-02-12 科学的盲点

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本文来自微信公众号:神经现实(ID:neureality),作者:Adam Frank、Marcelo Gleiser、Evan Thompson,翻译:有耳,编辑:狼顾、EON 

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时间之谜是现代物理学面临的最严峻的挑战之一。谜团的第一块碎片来自宇宙学。为了理解时间,科学家们努力找寻一个“第一因”或言“初始状态”,即对宇宙诞生之初(“时间等于零”)的描述。然而,我们必须了解整个系统,才能确定系统的初始状态。我们需要测量系统的各个组成部分(如粒子、原子、场等)的位置和速度。到了宇宙起源问题上,这种做法却注定是竹篮打水,因为我们没法变成宇宙的“局外人”。我们不可能以外部视角向内审视宇宙,因为宇宙的“外部”根本不存在。第一因不仅是不可知的,更不可能被科学地理解。

第二部分的挑战则是哲学性的。科学界公认物理时间是唯一真实的时间,而经验时间,或言时间流逝的主观感觉,只是一种次重要的认知虚构。上世纪20年代,年轻的阿尔伯特·爱因斯坦曾与哲学家亨利·伯格森(Henri Bergson)辩论时间的本质,爱因斯坦明确表示物理时间是唯一的时间。随着年龄增长,爱因斯坦的态度渐渐不再强硬。他直到去世之前依然深深困惑着:在科学的世界观中,如何为人类体验到的时间寻得一席之地?

这一窘境的背后存在一个预设,即具有绝对起始点的物理时间是唯一真实的时间。但如果“时间之始”的说法本身就是有问题的呢?许多人倾向于认为科学能给出一个宇宙历史的完整、客观的描述,一个不受我们感知影响的描述。可惜,这一科学的愿景存在重大瑕疵。在旺盛的求知欲和控制欲的推动下,我们为科学创造了这样一种形象:科学被当成一连串关于现实本质的发现,一幅上帝视角的自然图景。

这种态度不但扭曲了真相,更让我们与世界间产生错误的疏离感。这一裂隙产生于科学自身看不见的“盲点”。盲点所在之处正是经验栖居之所;经验是生活感觉的纯粹在场与直接呈现。

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盲点的背后是这样一个信念:物理现实在人类知识中是至高无上的。我们可以把这一观点叫做科学物质主义。用哲学术语来说,它是科学客观主义(科学的对象是独立于思维的真实世界)和物理主义(科学告诉我们物理现实即一切)的结合。基本粒子、时刻、基因、大脑……这些东西都被认为是根本上真实的。另一方面,经验、觉知和意识则是第二性的,科学的任务便是要探求如何将它们还原为物理存在,比如神经网络的运作、计算系统的构造或信息的某种度量。

这一框架面临着两个棘手的问题。第一个问题针对科学客观主义。除了对物理现实进行观察之外,我们没有任何与之接触的途径。基本粒子、时间、基因和大脑只有通过我们的测量、模型和操纵才得以向我们呈现。它们的在场总是基于科学研究的,而科学研究只存在于我们的经验领域。

当然,这并不意味着科学知识是主观的,或仅仅是我们自己思维的投射。事实上,我们可以测试研究所用的模型和方法孰优孰劣。但这些测试从不会告诉我们排除观察和行为干涉之下的事物本质。经验正如其所展现的物理现实一样是科学的基础。

第二个问题关乎物理主义。按照物理主义最还原的版本,科学告诉我们包括生命、心灵和意识在内的一切事物,都可以被还原为最小物质组分的行为。你只不过是你的神经元集合体,而你的神经元只不过是一堆微小物质组成的。这样一来,生命和心灵消失了,只剩下无生命的物质尚存。

坦率说,物理现实之外别无他物这一断言要么是假的,要么是空洞的。如果“物理现实”指代的是物理学所描述的现实,那么只存在物理现象的论断当然是错误的。为什么?因为各门自然科学,包括生物和计算神经学,都没有对意识做出解释。这并不代表意识是什么非自然或超自然的东西。关键在于自然科学不包括对经验的解释,可是我们知道经验确实存在,所以“仅有自然科学所描述的东西是存在的”这一论断为假。另一方面,如果“物理现实”指的是未来的完整物理学所描述的现实,那么称物理现实之外别无他物等于什么都没说,毕竟我们都不知道未来的物理学会是什么样的,尤其是它将如何处理意识问题。

客观主义和物理主义都属于哲学思想,而非科学理论。

这个问题就是所谓的亨佩尔两难(Hempel’s dilemma),由著名的科学哲学家卡尔·古斯塔夫·亨佩尔(Carl Gustav Hempel)的名字命名。面对这一困境,一些哲学家主张我们对“物理”的定义应该排除强突现论(生命和心灵是从物理现实中突然涌现的,并不可被还原)和泛灵论(心灵是基础而无处不在的,包括微观物理层次)。这一做法能够给予物理主义明确的内容,但代价是“物理”的可能意义都被提前规定了,物理学家们不再有决定权。

我们拒斥这种做法。不论“物理”到底是什么意思,都应该让物理学家定夺,而不是纸上谈兵。别忘了,自17世纪以来“物理”这个词的意义经历了巨大的变化。人们曾以为物质是惰性的、不可穿透的、坚硬的,且仅受确定的局部作用影响。而如今我们知道这几乎大错特错,现在我们接受几种基本力、无质量的粒子、量子不确定性和非局部关系。谁能保证我们将来的物理现实概念不会再次面目全非呢?基于以上考虑,我们不能简单地定义“物理”以摆脱亨佩尔两难。

客观主义和物理主义都属于哲学思想,而非科学理论,即使有些科学家是它们的拥趸。从科学对物理世界的描述或科学方法本身,都无法逻辑地推理出这两种哲学观点。科学物质主义者们忘记了这些观点包含哲学上的偏见,而不仅是数据点,从而忽略了直接经验与世界之间并非泾渭分明。

我们的观点可不是什么小众异端。我们对盲点的看法基于埃德蒙德·胡塞尔(Edmund Husserl)和阿尔弗雷德·诺斯·怀特海(Alfred North Whitehead)这两位重量级哲学家、数学家的工作。德国思想家胡塞尔,现象学哲学思潮的源头,提出生活经验是科学的根源。原则上说,认为科学能摆脱生活经验无异于妄想。人类经验的“生活世界”(life-world)是科学植根的土壤,而现代科学文化的存在危机和精神危机——我们称之为盲点——正是遗忘生活世界重要性带来的后果。

上世纪20年代起任教于哈佛大学的怀特海,认为科学依赖于一种对自然秩序的信仰,且无法用逻辑证明。这一信仰直接仰仗于我们的直接经验。怀特海的过程哲学(process philosophy)以拒绝“自然二分”为基础,后者将直接经验分成了相对立的心灵与身体,以及知觉与现实两组。他提出我们言称的“现实”是由发展过程组成的,这一过程具有同等的物理性与经验性。

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研究原子和亚原子粒子的量子物理是物质主义偏见最泛滥的领域。自古希腊时期以来,人们一直把原子看作构筑物质的砖瓦,而过去100多年的发现似乎证明了原子主义、还原主义的自然观是正确的。可是古希腊先哲、艾萨克·牛顿(Isaac Newton)和19世纪的科学家所说的“原子”,和我们现在的“原子”不是一个意思。“物体”这个概念本身,正是量子力学所质疑的。物质微粒的古典模型包含着微小的“撞球”(billiard balls),它们聚集在一起,以各种形式和状态推来撞去。然而在量子力学中,物质同时具有粒子和波的特性。此外,测量的精确度存在局限,而且测量行为似乎会干扰实验者想要描摹的现实。

如今的量子力学诠释在何为物质,以及我们相对于物质的角色问题上莫衷一是。这些分歧与所谓“测量问题”紧密相关:电子的波函数是如何在观察下,从多种叠加态缩减为单一状态的?量子物理的各个学派都没有告诉我们怎样才能触摸世界的本来面目,而只允许我们在与物质的互动中理解其行为。

我们将科学树立为虚假偶像,误以为它赋予了我们绝对知识。

举例来说,按照尼尔斯·玻尔(Niels Bohr)的哥本哈根诠释,一旦脱离了电子和测量仪器之间的互动,波函数就不存在真实性。也有些方法试图保留波函数相对于观察者的独立地位,比如“多世界”和“隐变量”解释。但这样一来就必须承认存在不可观察的平行宇宙。一种相对新颖的诠释是量子贝叶斯理论,它结合了量子信息论和贝叶斯概率理论,可谓不走寻常路。按照这一观点,量子态的不可约简概率并非现实的元素,而是观察者对测量结果的信念程度。也就是说,进行观测就好像是在对世界的行为下注,观测完成后我们对世界的认知就更新了。该诠释的支持者有时也称之为“参与现实主义”,因为人类主体是被物理研究这一认识世界的过程所包括的。也就是说,量子物理的公式并不仅针对被观察的原子,而是指向观察者与原子以一种“观察者参与”的方式构成的整体。

参与现实主义极具争议。然而正是这种富于哲学意味的解释多样性,颠覆了物质主义与还原主义自然立场的严肃确定性。简言之,我们无法简单地把科学家们的经验从物理世界的描绘中剔除出去。

于是问题又回到了盲点。当我们考察科学知识的对象时,总是看不到它们背后的经验。我们看不到经验如何使得它们在我们眼中的在场成为可能。我们忽略了经验的必然性,因此树立了科学的虚假偶像,误以为科学赋予我们独立于现实呈现方式与相互作用的绝对知识。

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意识研究领域也存在盲点。大部分对意识的科学和哲学讨论聚焦于“感受质”(qualia)——我们的经验的质性方面,比如所感知到的落日的红色光晕、柠檬的酸涩味道等等。神经科学家已经建立了这些质性与特定大脑状态的紧密关联,并且能够通过直接影响大脑来操纵我们的经验。可是,我们至今无法用大脑活动或其他任何物理过程科学地解释感受质。我们甚至难以想象这种解释会是什么样。

意识之谜不仅在于感受质,主观性也是个大麻烦。经验具有主观特性,它们是以第一人称方式出现的。一个特定的物理系统何以拥有作为主体的感受呢?科学在这个问题上交了白卷。

如果深挖下去,还有一个更基础的问题是,经验怎么会拥有主体-客体的双重结构呢?科学家和哲学家常常怀揣这样一幅图景:一个“内在”心灵或主体理解着一个外在世界或客体。然而不同文化传统的哲学家们挑战了这幅图景。提出“纯粹经验”概念,并影响了胡塞尔和怀特海的哲学家威廉·詹姆斯(William James)就曾在1905年写道:“我们享受生活的主动感,直到反思把直觉世界打碎。”那种生活的主动感并不具有内在-外在/主体-客体的结构,是随后的反思把这种结构强加给了经验。

早在公元4至5世纪,印度佛教哲学家世亲(Vasubandhu)就批判了将现象二分为相对立的主、客体的做法。世亲认为主体-客体结构是对现象时刻的因果网络的一种根深蒂固的认知曲解,因果网络中其实并不存在理解着外在客体的内在主体。

为了更深刻地理解这一点,让我们想象那些高度专注的状态,比如冥想、舞蹈或技艺高超的表演。在这些状态下,主体-客体结构在不知不觉中消失了,只剩下彻底被感受的在场。这种现象的在场在物理世界中何以可能呢?科学选择缄默不言。可是,没有这种现象的在场,科学本身又是不可能的,因为在场是一切观察或测量的先决条件。

科学物质主义会反驳说,科学方法使我们得以跳出经验去理解世界本来的样子。但我们已经做出反驳,并确信这种观点误解了科学实践与科学方法。

概括地说,科学方法是这样的:首先,我们把人类经验中富有争议的方面放在一边,比如我们对事物的视、味、触觉感受。第二步是用数学和逻辑来构造抽象、形式化的模型,并把它们当作普遍共识中的稳定对象。第三步,我们通过隔离、控制那些我们能够感知并操纵的事物,人为介入事件的进程。第四步,我们用这些抽象模型和具体干预来计算预测未来的事件。第五步,将预测到的事件与我们的感知相对照。技术是整个过程中的一个基本要素:机器作为我们的装备,将这些程序标准化了,扩展了我们的感知能力,并使我们能够操纵现象以服务于我们的目标。

当我们开始相信这一方法能通向不经矫饰的现实时,盲点便产生了。可事实是,经验在每一步都在场。科学模型必须是与观察相分离的,那些精密的科学仪器则是中继站。科学模型是理想化的产物,而非世界中的实在。例如,伽利略的无摩擦平面;玻尔的原子模型称,电子沿着量子化轨道绕尺寸小、密度大的中心原子核旋转,就像行星绕着太阳;还有隔绝种群的演化模型——这些都存在于科学家的脑中,而非自然中。它们是抽象的心灵表征,而非独立于心灵的实体。它们的用途在于帮助我们做出可检验的预测。然而,种种模型依旧没能让我们逃离经验,因为它们要求高素质的专业观察者进行特殊的感知。

如上所述,科学的“客观性”无法独立于经验存在;在此语境中,“客观性”只不过意味着一个使用特定工具的研究者共同体所公认的真实。科学在本质上是人类经验的一种高度精炼形式,以我们的观察、行动和交流能力为基础。

“科学揭示了绝对客观的‘真实’”这种观点与其说是科学的,不如说是神学的。

所以说,科学模型与事物真实的样貌相符这一信念,并非是从科学方法本身推出的。相反,这一信念源于一种古老的、在一神论宗教中尤为盛行的冲动——人们渴望像上帝一样认识本来的世界。“科学揭示了绝对客观的‘真实’”这种观点与其说是科学的,不如说是神学的。

近来,批判这种“朴素实在论”的科学哲学家称,科学的巅峰并不是一幅独立于理论的单一世界图景。他们认为,从化学反应到有机体的生长发育,再到大脑动力学和社会交往,许多模型都在不同程度上描述了世界的不同维度。这些模型往往与我们的观察和行为捆绑在一起,并且应用范围有限。

复杂系统理论与网络科学这两个领域专注于整体而非部分的还原,赋予了这些论断数学的精确性。复杂系统理论的研究对象是那些行为难以建模的系统,如大脑、生命体和全球气候,这些系统的反应取决于它们的状态与所处环境。它们还展现出自组织、自发模式生成以及对初始条件的敏感依赖(初始条件的微小改变可能导致截然相异的结果)等特征。

网络科学分析复杂系统的方式是将它们的元素当作节点,元素之间的关联当作联结来建模。网络科学用网络拓扑结构(节点和联结的排布)和全局动态解释行为,而非诉诸于微观层面的局部反应。

受到这些视角的启发,我们提出另能够超越盲点的另一种视野。我们的经验以及被称为“现实”之物是紧密镶嵌在一起的。科学知识是一种由世界及我们对世界的经验编织而成的不断自我修正的叙事,世界与经验又是协同演化的。一旦我们承认这种纠缠,就能以新的框架审视科学及其受到的巨大挑战。

让我们回到最初的问题:时间以及第一因的存在之谜。许多宗教已经在它们神秘的创世叙事中探讨了第一因的概念。为了解释事物的本源问题,这些宗教假设存在一种超越时空限制的绝对力量或神性。除了少数例外,它们都认为是上帝或诸神从外部创造了宇宙内的万物。

科学不同于神话,它受制于因果的概念框架,事件必须遵循因果链条产生。显然,第一因破坏了这种因果关系——古代的佛教哲学家在批判印度教神学立场对神性第一因的执念时,就曾论证过这一点。怎么可能存在这样一个原因,它不是任何其他原因所导致的结果呢?和绝对客观的真实一样,第一因在根本上也是一个神学思想。

物理学家的时间意义依赖于我们对时间的生活经验。

这些例子告诉我们“时间”永远摆脱不了人的维度。我们能力所及的最高目标不过是构造这样一个科学宇宙论,使之与我们从宇宙内部对宇宙的测量与理解相一致。对宇宙历史的终极、完整描述是不可能达到的,它必然是一种永远自我修正中的叙事。“时间”是这一叙事的支架;我们对时间的生活经验是赋予叙事意义的必要条件。鉴于此,物理学家的时间似乎是第二性的;它只不过是描述我们能够观察并测量的自然世界中变化的工具。我们对时间的生活经验,赋予物理学家的时间以意义。

现在我们能够理解物质、意识与时间的本质这三大科学谜团的深层意义了。它们的症结都反身指向盲点,以及我们重新审视科学的迫切需要。当我们试图理解现实,却只专注于我们外部的物理存在时,便看不见它们反指着的经验。那些最深邃的谜团是无法用纯粹的物理方法解答的,因为在它们的公式中,经验都不可避免地在场。不存在将“真实”与经验分离的方法,因为二者一直缠绕在一起。

我们终于“看到”了盲点,终于从绝对知识的幻想中清醒过来了。这也意味着我们有希望创造一种新的科学文化,将我们自身看作自然的一种表达形式,以及自然进行自我理解的一种资源。为了新千年的人性繁荣,我们最需要的莫过于让这智识来滋养科学。

https://aeon.co/essays/the-blind-spot-of-science-is-the-neglect-of-lived-experience


本文来源:虎嗅网

虎嗅原文科学的盲点

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