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生命科学中的非决定论
赵斌
//www.workercn.cn2016-07-05来源:山西日报
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  作者简介

  赵斌,男,汉族,出生于1981年,山西临汾人,哲学博士学位,主要研究领域为科学哲学。现为山西大学科学技术哲学研究中心副教授,硕士生导师。山西省高等学校优秀青年学术带头人支持计划入选者。主持国家社科基金、教育部人文社会科学基金项目以及各类省级项目多项。在《中国社会科学》《哲学研究》等核心期刊发表论文10余篇。曾赴英国剑桥李约瑟研究所、日本横滨国立大学做访问学者。

  近代以来的自然科学主要为决定论的形式,简单划分为机械决定论、辩证决定论以及非决定论,达尔文的进化学说也服从于这种观念。很长时间,非决定论仅仅是作为决定论的一个参照面或是消解对象,但正如赖兴巴赫所说:“严格的因果性观念应予放弃,概率规律把以前为因果性规律占据的地盘夺过来了。”统计学家奈曼就将近代以来的科学观用非决定论的形式重新进行了梳理,分为四个阶段:边际非决定论、静态非决定论、静态非决定论的实验阶段以及动态非决定论。尤其是后三种,对进化理论的发展具有深远影响。二十世纪后期的重要生物学家们,诸如道金斯、古尔德、威尔逊、萨根等都赞同生命乃至人类的存在是由于自然选择的“盲目力量”,而不是出于设计或是某些必然性。有人甚至大胆宣称,当代每一项重要研究都是关于某种现象背后的机遇机制研究。

  进化理论的概率特征

  生物学通常被称为现象的科学,并且现象的演化机制表现为动态性。现代进化理论实际上是建立在对于生命历史中各种随机现象的逆向分析基础上的,通过统计模型的处理表现为具有决定性的演化体系。但现象与表征模型之间存在巨大裂痕,尤其是目前所有关于生命现象以及演化的解释都是忽视现象细节所做出的统计学解释,表现为简易却脆弱的决定性,但不能认为这种解释能够代表生命现象的真实属性。围绕进化理论研究的科学实在论者们认为进化理论应当反映真实世界中的事件,而目前进化理论所依赖的概率解释忽略了进化过程中的真实细节和因素,其本质上是一种非预测性的过程描述,而真实的进化过程实际上是非决定性的,其依赖繁殖成功率所基于的复杂功能机制及多重实现。

  工具主义者则认为,虽然进化理论的概率性特征是存在的,但作为一种受制于人类理解能力的认识工具,是有价值的。基于理论多元论的观点,认为这些理论可以通过一些新的宏观物理模型来展现其中的细节和因素,并且这些细节和因素所展现的过程本质上是决定性的。著名科学哲学家罗森伯格是这种观点的代表。格雷夫斯以及亚布拉姆斯认为这些物理模型其实是“近似决定性的”,他们认为量子力学概率能够“向上渗透”,并且量子力学是非决定论的,只不过宏观物理层面概率接近于0或1.斯塔莫斯则是从突变的角度认为量子非决定论的影响在进化过程中是可能存在的。相反,米尔斯坦和韦伯则认为,在宏观层面,量子事件对于生命现象的作用我们知之甚少,因此应保持不可知论的态度,由于这些物理模型的概率近似于0或1,决定论还是非决定论还难以定论。这场讨论最终达成的一致是,目前的进化理论是一种不完备的解释。

  工具主义与实在论之争

  是否可以达成预测性是进化非决定论的判定依据,但其却表现为工具主义与实在论之争。以罗森伯格为代表的工具主义者认为,工具主义的观念帮助我们将自然选择作为一种实用的认识工具,而非去追求独立于我们信念的真实世界的一系列命题。因而从认识工具的角度讲,关于生命现象的解释模型可以达成预测目的。

  而韦伯不同意这种观点,认为即便一个理论是非必要的,能够通过更为底层的解释来替代,但依然可能部分反映真实生命现象。一个理论不可或缺仅仅是因为实用方面的原因,出于我们认知能力上的考量,这并不能排除实在论的阐释。一个理论在给予我们有关某些复杂因果过程完整解释方面存在短板并不意味着它不存在表征性的内容,坚持科学实在论并不意味着需要承认理论必须提供关于实在的完整描述。接受统计力学导致我们只能成为工具主义者,但大多数的哲学家认为统计力学机制与实在论是不矛盾的,因为其正确地反映了系统的某些特征,即便这些系统可以通过牛顿力学在宏观层面上描述更多细节。因此,参考桑塞姆的观点,关于该问题存在两种实在论,单纯多元论与一元实在论。前者认为各种理论从不同层面可以真实地揭示世界的相同部分,没有哪个层面对于解释来说是唯一的,也就是说,量子力学与宏观物理学都是有效解释世界相同部分的理论;而后者认为世界只能被一种理论真实描述,即量子力学。前者是相对的决定论(决定论与非决定论并存),而在后者看来,世界本质是非决定论的。我们可以基于相对统一性原则提出,由于进化理论中设定的过程是非决定论的,因而所有生命过程都是非决定论的。但这一论证的基础是薄弱的,要搞清这一问题就必须更多地将问题的焦点转移到对概率的解读上,将概率以及统计学机制作为一种实在进行考察。

  进化非决定论的解释

  关于非决定论的定义,我们偶尔会将某种现象称作决定性的,而与它们相反的方面就为非决定性的。有关自然现象的本质实际上是一个形而上学问题,充满争论,需要一个坚实的基础才能探讨。因而必须回避现象,通过我们认识现象的途径来理解非决定论。

  目前,进化非决定论的核心问题是如何建立关于概率的解释。这里存在三种解释:第一种,倾向性解释。将倾向性视为“类”的属性,认为任意类系统具有某一概率从而能改变或保持特定状态这一事件,其具有产生特定长期频率的倾向。但一些学者从贝叶斯主义的角度提出质疑,也有人提出该解释实际上是逆向概率,并且倾向性是否是构成世界的一种特殊实体或一类原因,抑或属性类型的问题仍需探讨。

  第二种,频率解释。认为概率是假设性无限试验数列中的频率。概率是实体性的,因为频率与世界的真实特征相符合,其预测属性基本上是非必需的。但该解释中概率与频率之间的关联被夸大。在数学中,只能假定一个无限序列产生正确频率的概率是唯一的。这将导致解释循环,因为概率将会是通过概率自身来定义的。并且,对于如何解释是什么确定了假设无限序列的结果,一方面,例如反事实频率分布是始终存在的。概率具有唯一性,而频率则不具有唯一性,后者是通过概率来定义的。另一方面,假定性无限数列频率的结果是通过假定性有限数列频率来解释的,那么反事实频率的决定论基础以及该频率与概率之间的稳定性关联都应受到质疑。进一步讲,某一事件发生的频率高低并不能通过单一实验样本来确定,而是归因于一组参照类,但由于有限数列的次序很容易发生变化,进而导致频率的变化。因此对事实样本的采样规则事实上影响了频率表现。这导致频率解释无法逾越频率变化所带来的认识鸿沟。

  第三种,休谟式机遇解释。其主张休谟式附随性,即机遇附随于休谟马赛克(随时都可能发生的所有事件的集合)。围绕这一观点的讨论涉及到经验世界最基本的本体和以本体为基础衍生的现象之间的关系,涉及到我们目前所使用的因果关系和自然法则的合理性问题。而在这里,该解释设想规定事件概率的所有可能系统存在于休谟马赛克之中,因而将会存在一个最佳系统,规定该系统的概率以其简单性、优越性以及适合性成为休谟马赛克中的最佳解释。在这种情况下,休谟式机遇就是按照该最佳系统所规定的概率,指定给各种事件的数值。其本质是反物理还原论的,因为即便类似进化这样的宏观过程是基于基础物理原理实现的,但在任何时候试图从最基础的物理原则逐步向上推测赌场轮盘这样的行为进而做出预测的尝试都是代价高昂的,因而规定了概率最佳系统的假设须符合简单性需求。该解释融合了进化选择的因素,在融合前两种解释的基础上,能够建立一种目前最好的进化非决定论解释。它实际上为非决定论的讨论开辟了新的途径,彻底摆脱了传统因果机制观念的束缚,从拓展的进化视角为决定论与非决定论的争论设置了丰富的探讨空间。(本文系2015年度国家社科基金项目“生命科学中的非决定论问题研究”阶段性成果。)

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