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原子论与涌现:从微观到宏观的不同解释方式

如果你用乐高积木搭建一个埃菲尔铁塔的模型,那么乐高积木本身不会发生变化。拆开结构,将积木重新拼成胡夫大金字塔,积木的形状、重量和颜色都不会改变。

这种应用于整个世界的方法被称为原子论。它认为,自然界中的万事万物都是由微小、不变的部分组成的。

我们认为的变化和流动只是宇宙这台机器中转动的齿轮,这是一个庞大但最终可以理解的机制,受普遍规律支配,由更小的单元组成。

几个世纪以来,试图识别这些单元一直是科学技术的重点。实验室实验找出了系统和过程的组成部分。

工厂用更小的部件组装产品,标准模型告诉我们现代物理学的基本实体。

但是,当现象不符合这种构成模型时,我们就会发现它们难以理解。就拿婴儿微笑这样简单的事情来说。

我们很难,甚至不可能通过观察,婴儿的原子构成行为来解释婴儿灿烂的笑容,更不用说从其次原子粒子(如胶子、中微子和电子)的角度来解释了。

最好的办法是求助于发展心理学,甚至是叙事学(父亲对婴儿微笑,婴儿也回以微笑)。

也许是发生了某种根本性的转变,产生了某种无法还原为各个部分的新特征或新物体。

涌现的概念可以帮助我们了解这里发生了什么。原子论的核心是向下钻研基本构件。

而涌现则是向上和向外看,追问当事物变得足够大或足够复杂时,是否会有奇怪的新现象出现。

钱德勒在小说《漫长的告别》中捕捉到了涌现的元素, 一个偶尔喝多了酒的人和他清醒时还是同一个人。

一个酒鬼,一个真正的酒鬼,根本不是同一个人。除了他会成为一个你从未见过的人之外,你无法预测他的任何事情。

一个多世纪前,"新出现 "在科学哲学中就很流行。约翰-斯图亚特-密尔等知名人士认为,化学和生物学很难解释生命的起源。

也许只能说生命是从这些领域 "涌现 "出来的,需要有自己的特殊规律和解释。

然而,从 20 世纪 30 年代开始,量子化学的进步以及 DNA 和 RNA 结构的发现显示了原子论方法的潜力。很快,人们对 "涌现 "及其科学潜力产生了怀疑。

如今,量子神秘主义者、灵魂信仰者,和意识本质不可捉摸的倡导者,经常引用这一概念。

这些都是对 "涌现 "的模糊认识,我们应该避免。但是,我们不应该根据其可疑的朋友来评判 "涌现"。

长期以来,我们对涌现现象不屑一顾,但涌现现象,仍然可以成为我们理解世界方式的宝贵补充。

诀窍在于,既要捕捉到涌现的有趣之处,又不能陷入惊世骇俗的神秘主义态度。

对 "涌现 "的认真研究主要分为两大类。其中一种比较容易辩护,它认为当系统变得非常复杂时,就不可能可靠地预测其未来状态。

因此,有些现象需要新的、不可还原的概念和理论来捕捉和解释。因为这与我们如何认识世界有关,所以称之为认识论的出现("认识论 "是关于知识的研究)。

近年来,认识论的出现与复杂性理论和非线性系统(如股市和天气)有关。

要理解简单系统和复杂系统之间的区别,想象一下,你想知道一艘玩具船在自由流动的河流中行驶多远。

利用水流速度和你让它漂流后的时间,很容易计算出这艘船能航行多远。河流的运动是线性的,因此小船的位置可以从两个(或更多)变量的相互作用中推算出来。

但是,如果让小船在非线性的湍急水流中漂流,绕着码头的柱子搅动,那么它的最终位置就很难确定了,因为你无法将涡流或漩涡分解成更简单的变量。

系统是复杂的,必须作为一个整体来处理。它的最终状态无法从初始的、基本的条件中确定,而只能以统计的方式来模拟,以一种更高阶的、突现的方式来模拟。

认识论上的涌现并没有从根本上威胁到原子论;它并没有质疑世界最终是由更小的部分组成的,而只是声称这些部分的行为方式无法完美预测。

假设一个婴儿笑了,她的父亲也笑了。原则上,一个严格的原子论者会说,如果我们有足够强大的测量设备和计算机,所有这些都可以通过更精细的描述来捕捉。

但是,即使是原子论者也可能会承认,这将是一个巨大的愚蠢。换一个描述层次,在这种情况下,从心理学角度来看待事件,我们就能更好地解释我们感兴趣的系统。

一种更具争议性的 "涌现 "被称为 "本体论"(与存在的本质有关的哲学术语)。

本体论的出现表明,某些特征和物体实际上是世界的一部分,而不仅仅是我们有限的理论和预测能力的结果。

这往往会让原子论者感到不安,因为它破坏了世界完全是由构成的观点。会笑的婴儿是一个高于基础物理学水平的事件。

早期的涌现论者,将本体论涌现的两个基本问题分开。第一个问题是,一个系统的结构是什么在支撑着一种涌现特性?

答案就是所谓的同步涌现。在这里,新出现的事物与产生它的事物同时存在。

例如,一个人头脑中对红色的意识体验可能与神经元的发射同时发生,而红色正是由神经元发射产生的。

意识可能依赖于某些神经过程,但意识本身具有真实但非物理的属性,比如意识。

事实上,我们对意识的理解还处于起步阶段,我们还无法真正评估意识是否是本体涌现出来的。

同步涌现诉诸于不同层次的对象和属性。例如,生物属性可以说比化学属性处于更高的层次,而化学属性又比物理属性处于更高的层次。

但是,这种层次结构给同步涌现带来了一个潜在的致命问题,这就是由哲学家提出的所谓 "排除论证"。

假设你和大多数同步涌现论者一样,认为当一个事件发生在最基本层面之上时,总会有一组更低层次的事件,来固定同时发生的更高层次的事件。

回想一下我们的 "笑宝宝",它是一个发生在基础物理学之上的事件。虽然笑声不能归结为物理过程,但有一些基本物理状态和结构固定了生物和心理状态。

因此,只要存在完全相似的物理过程和结构,婴儿就会笑。如果你也相信世界上发生的一切,都发生在基本物理层面上,那么任何似乎发生在更高层面上的因果关系都是多余的。

婴儿的笑不会导致父亲的笑,因为她的笑完全依赖于一系列,非常复杂的基本物体、过程和结构。

婴儿的笑也不会导致任何物理现象,因为物理领域在因果关系上是自足的。如果你拒绝接受这种关于物理因果至上的观点,你就已经是一个突现论者了。

这种反对意见对同步涌现的破坏力有多大。它把所有不属于基础物理学的化学、生物、心理和其他属性都变成了纯粹的表象,世界的特征,而这些特征在世界的发展过程中并不扮演因果角色。

通过转向非同步涌现,我们可以避免排斥问题。非同步涌现提出了一个不同的问题,随着时间的推移,是什么过程导致了涌现特征的出现?

所有的自然法则是在宇宙起源时就存在的,还是经过转变才出现的?

回想一下用乐高积木搭建的埃菲尔铁塔。原子论的一个关键特征是积木是不可改变的。

我们所认为的基本事物必须能够,在不同时期保持其基本属性,当嵌入更大的单元时,它们的基本属性与孤立存在时相同。

这些构件可以改变某些非基本属性,比如它们的位置,但不能改变那些使原子成为原子的特征。

随着时间的推移,什么才算得上 "构件 "已经发生了变化。我们目前的基本单位不是氢、氦、钠等,而是粒子物理学标准模型中的实体。

因此,考虑一下当μ介子(一种基本粒子)转化为电子、电子中微子和μ介子中微子时会发生什么。

这三种转化产物本身都是一种基本粒子。现在的情况似乎是,非复合μ介子被转化成了截然不同的非复合基本粒子,但现在却没有更基本的东西来解释它了。

对 "涌现 "的思考提出了一系列典型的哲学问题,尽管这些问题的答案可能需要大量的科学投入。

例如,所有的自然法则在宇宙起源时就已存在,还是经过某种转变才出现的?

如果是,这是否意味着需要一套 "超级法则 ",来解释这种转变是如何发生的以及为什么会发生?

这些问题不会在原子论本体论中自然产生,但在谨慎对待 "涌现 "的指导下,我们可能会取得进展,并将这一概念从神秘主义的束缚中解放出来。返回搜狐,查看更多

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