整體論

所謂還原，是一種把複雜的系統（或者現象、過程）層層分解為其組成部分的過程。還原論認為，複雜系統可以通過它各個組成部分的行為及其相互作用來加以解釋。還原論方法是迄今為止自然科學研究的最基本的方法，人們習慣於以“靜止的、孤立的”觀點考察組成系統諸要素的行為和性質，然後將這些性質“組裝”起來形成對整個系統的描述。例如，為了考察生命，我們首先考察神經系統、消化系統、免疫系統等各個部分的功能和作用，在考察這些系統的時候我們又要了解組成它們的各個器官，要了解器官又必須考察組織，直到最後是對細胞、蛋白質、遺傳物質、分子、原子等的考察。現代科學的高度發達表明，還原論是比較合理的研究方法，尋找並研究物質的最基本構件的做法當然是有價值的。

與還原論相反的是整體論，這種哲學認為，將系統打碎成為它的組成部分的做法是受限制的，對於高度複雜的系統，這種做法就行不通，因此我們應該以整體的系統論觀點來考察事物。比如考察一台複雜的機器，還原論者可能會立即拿起螺絲刀和扳手將機器拆散成幾千、幾萬個零部件，並分別進行考察，這顯然耗時費力，效果還不一定很理想。整體論者不這麼干，他們採取比較簡單一些的辦法，不拆散機器，而是試圖啟動運行這台機器，輸入一些指令性的操作，觀察機器的反應，從而建立起輸入──輸出之間的聯繫，這樣就能了解整台機器的功能。整體論基本上是功能主義者，他們試圖了解的主要是系統的整體功能，但對系統如何實現這些功能並不過分操心。這樣做可以將問題簡化，但當然也有可能會丟失一些比較重要的信息。

還原論與整體論之爭由來已久，並且激發了腦研究和人工智慧領域內的大爭論。還原論方法將大腦還原為神經元，然後設法將神經元組裝成大腦。人工智慧的一個學派認為，通過創造元數字電路，我們能夠建造越來越複雜的電路，直到我們創造人工智慧。這個學派沿著現代電子計算機這條思路，對“智能”的模仿取得了初步的成功，但深入下去就比較令人失望，因為它甚至連模仿大腦的最簡單功能，比如模糊記憶，都無法做到。面對人工智慧研究的窘境，一些科學家從研究方法上進行反思，認為還原論方法在人工智慧的研究方面沒有前途，應設法採取一種更加整體的方法對待大腦，不必糾纏於人腦運作中的一些細小環節，應該建立起把大腦視為整體的模型，將大腦的一些基本功能從一開始就建造在這個模型系統里。神經網路理論基本上就是基於這樣一種方法而建立起來的理論模型，這是一種功能主義的整體研究方式。這種方式現在看來也是困難重重，不過它才剛剛起步，其未來的前途如何尚未可知。

我的觀點是，還原論與整體論作為兩種不同的研究方法，它們本身無所謂優劣之分，我們具體選擇哪種方法，這完全視乎具體情形，並取決於我們個人的喜好。在某種情形下我們採取還原的方法，在另外的情形下我們可能會採取整體論的方法，這都是可以的。但是，在大多數情況下，人們傾向於採用還原論方法，這比較可靠，也比較能夠滿足我們尋根究底的好奇心，所以只要有可能，人們總是樂於使用它。

事實上整體論總是只能進行一些初步的研究，一旦深入下去就必須使用還原論的方法。因此，對待自然界，我們總是首先了解其大致的、整體的規律，這是整體論的方法，接著一定要再對它層層進行還原分解，以此考察和研究它的深層次本質規律。例如為了研究人體的生物性狀，我們首先了解各個系統，如消化系統、神經系統、免疫系統等的功能，這時候我們是將各個系統當作一個整體來予以研究的；而接著，我們要繼續研究組成系統的各器官的功能，再接著是組織、細胞、分子、原子等層面，這便是一個逐層還原的過程。隨著層層還原過程的深入，我們對人體的機制就能夠得到越來越多的了解。

是的，對那些過於複雜的系統，比如人的大腦，還原論方法到達一定地步之後就會顯得異常繁難，人類的心智看來根本就無法做到將其徹底還原，這時候我們不得不退而求其次，對系統的某些細節忽略不計，從而引進一種比較整體的功能主義研究方式。類似地，對於像“視窗”這樣複雜的軟體系統，整個系統的邏輯是非常複雜的，如果有人想要模擬而不是剽竊這個系統，最好的辦法是：在了解它的功能后再另行編製一個具有幾乎相同功能的系統。如果妄想將一台裝有“視窗”系統的電腦拆散，從物理的角度了解整個系統的邏輯結構，然後再一一複製出來，這肯定極其艱難甚至勞而無功。所以，對人的大腦採取功能主義的整體論方式進行模擬將比還原論方法也許更為行之有效。

但是，即使對複雜系統的研究，人類的心智有時候會變得一籌莫展，這也並不意味著還原論就沒有價值。因為我們需要知道：系統的表現為什麼會是這樣？如果我們將一部哪怕最簡單的計算器拿到古代，古代的科學家也可能被迫採取整體論的方式對它進行研究，他們或許能了解其主要功能，知道它可以用於數字計算，但他們必然不清楚：它為什麼會是這樣的呢？這時候，他們將會多麼的遺憾。對人體的研究，雖然我們很難用原子和分子的行為來計算和推導出人的行為，但我們至少希望通過原子和分子的行為來解釋和理解人的行為。很顯然，我們需要能夠直接描述複雜系統的整體定律，所以我們有化學定律、有混沌定律、有經濟學定律和社會學定律，但這些定律不會是最基本的定律，我們會問為什麼？為什麼這些定律是這個樣子？這時候，這些定律需要用個體行為來進行解釋，需要用“部分”的行為來進行解釋。

還原論的方法肯定是最基本的科學方法。但由於混沌學說的巨大成功，一些人對整體論產生了過分的自信，在今天的很大部分科學哲學家眼裡，還原論變成了壞東西，他們為整體論歡呼雀躍，卻想法設法要與還原論劃清界限。他們走得太遠了，他們將整體論的作用過於誇大了，我們有些哲學家甚至還將整體論當作哲學本體論概念來進行介紹，煞有介事地探討起“世界是簡單還是複雜的”這樣一些哲學命題來。他們的道理是，整體不等於部分之和，因此自然界是不可徹底還原的，因此整體論才是最優等的哲學。

有這樣一個關於還原論的笑話：老師帶學生走進實驗室，指著一排玻璃儀器，說那是一個人，因為玻璃瓶里裝著人的所有組成物質，包括水、碳、脂肪、蛋白質……。這個笑話的實質是說，還原論者只會將“部分”簡單地累加起來形成整體，卻愚蠢地並不考慮“部分”之間的相互作用。

我以為，認為還原論忽視了部分之間的相互作用，這樣的指責毫無根據。還原論並不忽視“部分”之間的相互作用，相反，還原的目的正是為了更好地考察這種相互作用。通過還原，“部分”之間的相互作用變成了每個“部分”的邊界條件，變成了每個“部分”的輸入和輸出，這使得我們能更精確地考察這種作用，並建立起將這些相互作用聯繫起來的方程。整體確實不等於部分之和，但整體必定等於部分及其相互作用之和。

有些人認為整體論的定律才是最基本的定律，而個體的行為要通過整體的行為來解釋，甚至對人類社會也必須採取整體論的方法，認為如果只考察個體，則可能忽略掉人類社會這個群體的一些性質。這種說法是相當奇怪的，人類社會的所有性質歸根結底都可以從個體性質及其相互作用而得到解釋，雖然我們為了方便起見，可能採取整體論的研究方式，但肯定只有這種整體論的方式才有可能丟失一些重要的信息，而還原論的方式不會。

我們經常聽到這樣的訓誡：使用還原論要謹慎從事。使用整體論更需謹慎從事。如果只是弄出一個整體論的定律，而個體層次發生的事情都以這個整體的行為來進行解釋，這樣的理論體系是難以令人信服的。

不過，還原論方法雖為我們所偏愛，但還原的過程必然只能進行到一定的層次，這不僅僅因為我們的心智不夠，還有更重要的原因：自然界是不可以徹底還原的。

我們知道，世界是普遍聯繫的，世界上每個事物都和其他每個事物聯繫著。但事物之間的聯繫是怎樣實現的呢？傳統觀點認為：不同的東西通過大量的中介過程統一起來，這就是說，事物之間的聯繫是層層遞進的，是定域性的，任何物體只和其鄰近產生即時聯繫，事物的超距作用是不可能的。世界的可還原性就建立在這樣的宇宙繪景中，在這樣的宇宙中，我們原則上可以將任何系統從宇宙中孤立出來進行考察，這個系統的邊界條件是穩定的、可知的，我們可以通過邊界條件的變化掌握和了解這個系統的性質和運行規律。將系統孤立的過程就是一個還原的過程，我們可以將大系統分割成一個個的小系統，小系統再細分為更小的系統，這樣層層細分下去，從而我們所處的世界至少在理論上是可以徹底還原的。

然而，量子理論表明，世界的聯繫並不是定域性的。宇宙中的一切物質都存在著即時的普遍聯繫。在量子理論中，一切事物的運動都應該用波函數來描述，而波函數是遍布整個宇宙的。我現在坐在椅子上，我的身體伴隨著有一個波函數，可以肯定這個波函數的值主要集中在我身體佔有的空間內，接近100%，但不可能等於100%，在宇宙的其他地方，比如在火星上也會分佈有我的波函數，雖然它們的值很小，非常接近於零，但不可能等於零。如果我的身體有任何的運動或變化，比如我動一下手指頭，那麼伴隨我身體的波函數必然也要發生變化，而這個變化產生的影響將會遍布整個宇宙！火星上的一塊石頭如果“足夠”地靈敏，它將會“感受”到這種影響，這種影響雖然非常非常之小，非常非常接近於零，但畢竟不等於零。在這樣的宇宙繪景中，宇宙是一個不可分割的整體，如果我們一定要將某個時空孤立起來進行考察，那麼由於宇宙中任何的變化都對它有影響，從而它的邊界條件將會是整個宇宙！這個邊界條件顯然是不可知的。而且，外界對系統的作用也並不局限在邊界，而是“深入”到系統內的每一個“部分”，這樣系統內部的作用“場”也是不可知的。因此，這樣的分割還原就變得沒有任何實質性的意義。

所以，當我們用還原論的方法對事物進行考察的時候，我們實際上忽略了事物之間聯繫的量子效應。這樣的“忽略”在通常情況下不會有什麼問題，畢竟我的波函數在離開我身體哪怕只有一微米的地方就將衰減到幾乎為零，它太小了，完全可以忽略不計。但是在那些必須考慮量子效應的地方，比如亞原子領域、比如宇宙“創生”的過程，這樣的忽略就不能允許，這時候我們不能再採用還原論的研究方法，我們必須將整個宇宙都作為一個整體來考察。

很顯然，只有在局域性不能忽略的地方，還原論才原則上不可行；在不必考慮局域性的地方，還原論原則上可行！

那麼，在還原論原則上不可行的亞原子領域，還原論就沒有價值了嗎？

我認為，還原論仍然有重大的價值。因為，即便是存在非局域性，導致還原論原則上不可行的領域，我們還是需要了解個體的性質，要通過個體的行為來理解（而不是推導）整體的行為。

對量子悖論的解決，人們就經常寄希望於所謂混沌理論，以為建立在整體論基礎之上的所謂混沌理論能夠解決物理學上的時間可逆性難題和決定論難題。我認為這樣的想法是沒有多少前途的。

混沌理論認為，演化與所謂“動力學混沌”有關，混沌系統的動力不穩定性是導致非平衡態向平衡態趨近的根本原因。由於動力學混沌的存在，複雜系統對初始條件極端敏感，初始條件的極其微小的不確定，哪怕只是“忽略與宇宙邊緣的一個電子”的引力作用，都會導致系統隨時間的變化迥然不同。這意味著：除非我們能夠以無限精度知道初始條件，否則系統的演化就是不可預言的，因此，決定論是行不通的。

但這樣的說法不得要領，極難令人信服。美國物理學家溫伯格在其名著《終極理論之夢》中，詳盡而令人信服地闡釋了他的還原論思想，他認為整體的定律不可能是最基本的定律。他不同意說混沌理論解決了問題，他的論述很有說服力：

“混沌的存在，不是說土星環那樣的系統行為就完全不能由運動定律、引力定律和初始條件來決定了，而只是說明有些事情的演化（如環間空隙的粒子軌道）不是我們實際所能計算的。說得更準確一點，混沌的出現意味著，不論以多大的精度決定初始條件，我們最終還是會失去預言系統行為的能力；但是另一方面，對一個牛頓定律統治的物理系統，不管我們想預言它在多遠的未來的行為，總可以在某個初始條件允許的精度下實現那個預言。（打比方說，不論我們給汽車加了多少油，它總有耗盡的時候；但不論我們想走多遠，總還會有達到那裡所需要的油量。）換句話說，混沌的發現並沒有清除量子力學以前的物理學的決定論。”（溫伯格《終極理論之夢》第30頁，李詠譯，湖南科學技術出版社2003年5月）

事實上，混沌理論同樣也沒有清除量子力學層面上的決定論。無論是經典牛頓力學系統還是量子系統，其演化的過程都可以存在混沌，都可以對初始條件極度的敏感，但這不是反對決定論的理由。

所以我認為，以混沌理論為代表的整體論方案不可能是一個從根本上解決問題的方案。至少，以為整體的性質不需要一個微觀的解釋，這就不能令人信服。以數學上的困難為借口，或者以人類預言能力上的困難為依據，就認定必須採用“群體物理學”，這在方法論上或者可以說是成立的，但由此得到的肯定不是自然界最基本的法則。因為我們仍需要知道：在個體層次上到底發生了什麼？對單個粒子的物理性質，特別是，對量子佯謬，對那隻“悲慘”的“薛定諤的貓”，整體論並沒有什麼好的解決辦法，混沌理論對此無能為力。普里高津認為：“只有超出還原論描述，我們才能給出一個量子理論的實在論詮釋。”但我仍死命地堅持，即使在個體層次上，我們也同樣需要一個量子理論的實在論詮釋。