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　　［中圖分類號］B017　［文獻標識碼］A　［文章編號］1004-6917(2003)09-0026-05
　　人類認知的可能性及產生的機理是一個既古老又現實的課題，本文試圖用一種普遍同構性的思想，通過對人類認識的產品反類推，提出一種新的認識論觀點，以回答人類認識的可能性，認識的本質及產生發展的規律等問題。
　　　　一、現代科學理論的同構性
　　20世紀的科學進步，促使科學基礎發生了根本性的大變革，相繼產生了相對論、量子力學、分子遺傳學以及控制論、系統論、耗散結構理論等。它們分別從不同的角度，不同程度地沖擊著傳統的時空觀、物質觀和宇宙觀。因而，認識論有必要在現代科學的基礎上開拓新的觀點，這是現代認識論研究面臨的重大課題。
　　　　（一）現代數學理論的同構
　　數學是科學之基礎工具，它的原則具有極大的普遍性。
　　那么，究竟什么是現代數學的普遍原則呢？這要從現代數學的基礎著手研究。我們知道，現代數學的基礎是集合論，在此基礎上建立的基本的數學系統是抽象代數——群論。群是一種滿足一定運算法則的封閉集合。群論是對經典代數中的具體代數——實數代數的高度抽象，而實現這種抽象的基本法則就是同構法則——“一一對應”的思想[1]。群與群的同構是現代數學的一個最普遍的思想原則。這不僅在于群論在數學中的基礎地位，而且一一對應的思想法則本來就是抽象代數得以建立的基本法則，這一基本法則早就存在于經典數學家的心中。早在17世紀30年代，笛卡爾和費馬就分別發現了坐標幾何，用數軸或坐標確立了看似毫無關系的數學兩大對象數群與點群的一一對應關系。笛卡爾的目的僅僅是為了解決某些幾何問題，從中找到一些定量求解的方法，但結果卻成為數學史上的一次劃時代的發現，從而導致誕生了近代數學——分析數學、微積分、泛函分析、張量理論、非歐幾何以及現代數學——抽象數學，包括抽象代數、拓樸學、集合論等。無論數學怎么發展，一一對應（同構）的思想法則一直貫穿于整個數學領域，它是數學研究的一個基本的邏輯法則。
　　例如，抽象代數中的群、環、域都是對一定類型的群的關系的研究，其實質是利用同構變換研究它們之間的等價關系。在分析數學中，我們無時不在運用著數與點的同構，一個數群與另一個數群的同構，如函數關系。泛涵則是從抽象函數到具體函數的同構變換。拓撲學的拓撲空間實際上是運用同構變換得到的抽象空間，是象抽象代數一樣的抽象幾何，其中的拓撲圖形的同胚就是一種特殊的同構。解析學中的坐標變換、張量分析的等價變換，線性代數的矩陣變換等都是同構關系的變換。甚至，任何一個公理化的系統，每向前邁進一步都是在運用著同構原理。數理邏輯能被當作數學之母，這只不過因為它是一個最抽象（最大）的（多運算）群。任何一個公理化的數學體系都可以在引進具體定義的基礎上，運用同構對應原理從這個最廣義的數學母體中導出。因此，我們說同構對應的思想法則是現代數學的一個最基本最普遍的法則。
　　　　（二）現代物理理論的同構
　　在物理學中描述同一個物理客體，可以有幾種不同形式的理論。如電動力學中的規范場，每一種規范場都用一組微分方程來表示，其方程組形式可以不同，但所描述的卻是同一個物理對象：某一個特定的電磁場。電動力學中稱這些規范場是等效的[2]。這種等效性的理論證明，是證明規范場等價，即在它們之間找到某種變換關系，叫做規范變換。通過這種規范變換就可以從一種規范場轉變到另一種規范場。又如，在量子力學中，同一物理對象可以有不同的理論，叫做表象。不同的表象之間存在一定的變換關系，叫做公正變換[3]。通過公正變換可以從一個表象轉變到另一個表象。當然，在量子力學中，還存在著更大的等價理論，這就是波動力學和矩陣力學。類似地，在廣義相對論中也存在這種情況，出現張量場理論和彎曲空間理論的等價。甚至在化學、分子生物學等領域也存在類似的情況。總之，等價理論已成為現代物理學的一個突出特點和普遍現象。要證明兩種理論的等價性，只要找到兩個理論之間的變換法則即可大功告成。那么，實現等價性的根由是什么？事實上，無論是規范場，還是表象，它們都不過是一定的公理化理論體系——具有一定物質意義的數學同構理論。它們都是“群”。它們之所以是等價的，并不在于它們描述的對象相同（牛頓力學與愛因斯坦力學的對象相同，但卻不等價），關鍵在于“群”的同構，它們所實現的變換不過是在運用同構對應原理進行的等價變換。
　　同構變換有兩種形式：一種是有邏輯（演繹）關系的變換，如坐標變換、矢量變換、規范場變換、表象的公正變換等都是通過演繹運算即代數推理實現的；另一種是無邏輯關系的變換，如點與數的變換，波動力學與矩陣力學的變換，張量場與非歐空間的變換，交流電復數計算法則等都是無邏輯關系的變換，它們僅僅靠一種“規定性”的對應實現變換。歷史上這個問題曾經困惑了許多經典科學理論家，甚至愛因斯坦本人也在這個問題上花了大量的時間。正是數學家幫助了自然科學家。愛因斯坦在回顧相對論的研究過程時說，他的發現得益于他的數學教師閔可夫斯基的教誨，抽象數學成了他的得力工具。愛因斯坦已經自覺地運用群的概念，他把他的狹義相對論和廣義相對論分別叫做洛倫茲群和黎曼群。
　　現在我們不拘于“規范場”、“表象”、“理論”這些詞，而把他們統稱作“規范”。因之，自然科學的理論等價問題就是一個規范變換問題，它類似于抽象數學中的群的變換。在現代精確科學中，同一個對象可以有多個規范理論，這使得科學出現了與數學類似的情況，使科學理論得以極大地豐富。人們可以用不同的方法，從不同的角度研究同一個問題，加深人們對物理世界的理解。特別是人們可以暫時拋開對象的物理意義而借助于數學王國多種數學的同構變換，從中得出一個最能反映物理對象實際形象的規范。如DNA分子雙螺線結構，就是從許多同構（等價）規范中得到的一種比較形象的解釋。在計算機科學十分發達的今天，人們可以借助計算機高速處理信息的能力，利用模型的方法研究物理對象，得到一個等價規范的陣列，從中選擇最佳的等價理論。
　　　　（三）信息系統的同構變換
　　世界萬物的根據是世界的差異性，而不是存在。如果整個世界僅僅是存在，沒有差異，那么這種存在與虛無別無兩樣。差異是聯系的、相關的，從而導致了世界萬物的創生與消亡，構成了繁雜的世界，構成了世界各個側面、各個部分和宇宙的多層次結構等。差異可表現為：離散的和連續的。離散的叫做質，連續的叫做量。差異的反映是信息。這是我們給信息的最廣義的定義。由于世界是信息的世界，任何事物都是自然信息的網絡——自然信息的整合，所以可以從一定的信息網絡得到某類物質系統，再從中得到具體的事物，這一過程完全類似于前面所講的“群”的同構變換。總之，整個世界，是一個大的信息網絡，它可以被分為許多小的部分——一個個子系統——一個個小的信息網絡。一定的系統是一定的要素按一定的（可以是多種的）關系構成的集合，也可以被看作一定的泛義的“群”，它們之間也可以像群一樣相互進行同構映射。例如，DNA分子可以同構映射到RNA分子中，也可以映射到氨基酸中或蛋白質中。物質世界的信息系統是多重的，而不是單一的，且它們之間可以相互轉化，相互取代，存在著同構性與統一性。
　　　　二、認識的同構原理
　　　　（一）同構法則的普適性
　　通過以上對現代科學思想精髓的剖析，即從現代數學到現代物理，再到信息系統理論，可得到以下的重要結論：
　　1.無論是數學的群，或是物理的理論，或是自然界的信息系統，都可以進行同構變換，從而實現群與群、理論與理論的等價代換和自然信息系統的相互轉化。
　　2.通過同構變換可以得到：一系列的等價群——群族，或多種等效的物理理論，或多重的自然信息系統——豐富復雜的信息世界。
　　　　（二）人類認識的同構性
　　鑒于上述普遍同構映射法則，世界的任意系統都可以映射到其他系統之中。從人類認識活動來看，可以把整個世界分為三個部分：一是認識對象——客觀世界，二是認識主體——意識精神世界，三是認識的成果——理論著述與藝術即精神產品世界。分別叫做對象規范、意識規范和表述規范。這三個規范之間也必然存在同構映射關系或同構變換。簡略表述如下：
　　對象規范→意識規范→表述規范
　　即對象（客觀）規范同構映射到意識規范，意識規范又同構轉化為理論（表述）規范，從而使人類認識客觀世界成為可能。或者說，這一法則是構成人類認識客觀世界的前提和基礎。如果世界不存在這種同構映射關系，人類認識將不復存在。我們把這一法則稱為認識的同構原理或認識的同構性。它給人們一個很明確的概念：認識客觀對象就是建立與之同構的意識規范，以及找到與之同構的語言、符號等形式的表述（理論）規范。列寧曾經指出，認識由三項構成：客體；主體（人腦）；客體在主體中的反映形式。認識的形成則是這三者之間的同構映射關系。
　　　　（三）認識的同構模式
　　由上所述，人類認識的過程是一個實現由對象規范向意識規范再向表述規范同構轉換的過程，建構了這種同構關系就形成了人對認識對象的認識和理解。即認識的過程分為兩個階段：一是從對象到意識的過程，叫做反映過程；二是從意識到表述的過程，叫做再現過程。由此可得到認識的同構模式（或雙重轉化法則）：
　　　 附圖
　　顯然，這是一個動態的模型，是反映和再現這兩個過程交替作用、循序漸進而逐步實現從對象到新對象的同構。這種轉換實質上是一種信息的轉換，或信息交換。
　　認識的進步、理論的創新一方面從對自然對象的直接研究（觀察與實驗）中獲得，另一方面，從“新對象”——反映形式中獲得。比如，在理論研究的過程中，往往對現成理論進行批判，從中就可以得到創新的意識，把這個新意識表述出來，又可能激發產生更多新的意識。因此，對某一事物的認識并不一定建立在對它直接觀察實驗的基礎上，而可以有許多其他的途徑，其中主體的自由想象和能動創造是特別可貴的。在這方面，愛因斯坦為我們樹立了榜樣，他的相對論成果表明，不是世界擺在我們面前等著我們被動地去認識，而是我們的認識能力積極地發現了更廣大的世界。正因如此，他強調“想象可以創造一切”。
　　　　三、認識的進化原理和同構進化模式
　　　　（一）進化規律的普遍性
　　英國科學家達爾文于1859年發表了劃時代的巨著（物種起源）。達爾文用大量考察的事實，嚴密而系統地論證了生物進化論。
　　進化論是一種內因論。它指出，生物種進化是生物的遺傳和變異進行自然演變的結果。在生物進化史上一些生物之所以滅絕就是由于它們不能產生與環境變化相適應的子代，而環境對生物的“改性”是無能為力的。事實上，一切自然現象（包括機械論所解釋的現象）都可以用進化的觀點來解釋。如牛頓力學，牛頓第一定律告訴我們，物體的運動狀態具有“遺傳”的本性：靜者恒靜，動者恒動。我們可以把機械論看作是進化論在極限場合下才有效的近似理論。比如，一顆子彈打在木頭上，留下一個彈坑。這個事件，我們就用不著這樣來描述：由于木頭自身具有被打一個坑的可能性，這個子彈使它成為現實。因而，機械論在一定的范圍內是有效的。在一定的意義下，我們可以認為是環境控制著生物的發展，是環境塑造了生物的品系。
　　在關于運動和發展的機理上，機械論與進化論可以是相容的：事物的進化發展在本質上是內在變異與外在選擇的統一，是內因與外因的統一。進化論是更為普遍的理論，機械論只是在一定局部范圍才適用的唯象理論。我們可以得出一般性結論：從內在變異到外在選擇是一切事物或開放系統發展演變的基本規律。
　　　　（二）認識的進化原理
　　英國著名的科學哲學家波普爾把科學理論的增長同生物種群的進化相類比，建立了他的知識進化論。波普爾的知識進化論是一種宏觀的認識進化論，是認識的“產品”的進化論。它尚未論及認識的微觀機制。而難就難在必須對認識的微觀機制進行動力學分析。
　　我們知道，自然界通過向主體提供能量和食物，保障人腦的生存基礎。而意識作為人腦對外界的反映，首先要有一個活的、不斷供給養料的人腦，離開了人腦，談不上什么認識問題。所以認識論的微觀動力學問題，歸根結底是人腦認識功能的問題。那么，人腦是怎樣實現認識功能的？下面給出兩種模型。
　　第一種模型：大腦是一個信息加工廠
　　我們把大腦比做一個信息加工廠，就是把大腦比做一個電子計算機。自然界從兩個方面作用于大腦：一是作用于神經系統的信息，二是供給能量。這樣的大腦就相當于一個信息加工廠或一臺電子計算機，這就是控制論所給出的認識機制。在控制論看來，世界是一個主控—反饋的封閉系統，這里的主控由自然承担，反饋由主體承担，它們是整個循環的兩個環節，具有相同的規律，都在進行信息加工。
　　第二種模型：大腦是一個高負熵耗散系統
　　根據普利高津的耗散結構理論，生命是遠離平衡態的耗散系統，它從自己所處的環境中不斷吸取能量，或者說得到負熵流，以維持其生命和正常生存。大腦是生命的中樞，而且是更遠離平衡的——高負熵的高級神經系統。人體的血液循環的能量分配足以說明這一點，人腦的重量只占人體重量的四十分之一，而它消耗的能量卻占人體總消耗能量的四分之一，這表明人腦是人體中能量消耗的核心，它是比一般肉體更高級的耗散系統。
　　耗散結構是一種信息高密度的結構，它僅僅靠“粗糙”的能量輸入就實現了自身的復雜化、有序化、精細化，從而具有更大的信息量。它從外界輸入能量不是為了增加自身的重量，而是為了與熱力學第二定律相抗衡，克服熱運動的無序化趨勢，以保持自己的有序化結構。這個過程完全是由它自身的內在的進化規律所決定的，是系統對外來能量的自我加工，實現信息量的轉化，而不是什么控制過程，與外在的信息沒有什么關系。耗散結構具有不受外界干擾的內在信息結構的“慣性”，這種慣性導致它表現出既定的進化方向性。
　　大腦作為一個耗散系統是按照進化規律發展的，而不是由于外界信息的刺激，從而操縱其產生意識。它不受任何外力的操縱，而是自我的進化——產生更高的負熵。我們把大腦中這種自主進化的固有信息叫做意識密碼，它們在大腦中是一種狀態、過程，即具有時間序列的信息，因而它們總是不斷產生又不斷消失，一旦與某種條件相適應，它們就可以以固定的形式長期存在下來，成為大腦的記憶。這里的條件是指理論思想和自然信息（外部條件）。由于意識密碼與這些信息相適應，從而破譯了意識密碼。這與計算機模型相比較，前者是在大腦中填空，后者是在大腦中割痕。當然填空要比割痕容易、省力，意識作為宇宙進化的產物，當然要選擇最經濟的發展方式，這就是人類認識進化的本質。
　　　　（三）認識的同構進化模式
　　從微觀上看，人腦是一個高負熵的耗散系統，它處在物理世界和理論世界的環境之中。其意識的進化是人腦的抗熱發散運動所導致的有序化結構而產生的意識密碼，與外界環境（自然和理論）發生同構對應從而被破譯或表達，形成意識。
　　意識密碼的破譯或表達有兩種情況：
　　一是遺傳意識密碼的破譯。即人類的智能的發展是一代代進化而來的，這其中存在著智能的遺傳問題，人類的智能遺傳是以意識密碼的方式傳遞給子代的。而遺傳意識密碼的破譯或表達則是在人腦的生長發育過程中完成的。十月懷胎，嬰兒降生，一個不成熟的腦來到大千世界，嬰幼兒開始用其五官觀察周圍的世界。大腦中的遺傳密碼開始了尋找“知音”——外在對應物的工作，一旦發生同構對應，其遺傳密碼就被破譯或表達，在人腦中形成了一定的顯意識。相反，如果大腦中的意識密碼總找不到對應物，它就因失去了生存的條件而滅絕。如“狼孩”就是由于這個原故而形成的。正是在這個意義下，后天的教育和文明環境對幼兒的發展具有非常重要的意義。從現代腦科學的研究成果來看，這一過程一般是在4歲以前完成的[4]。即人腦在這4年的成熟發育期，其遺傳意識密碼逐步被破譯或表達，建立人腦最基礎的知識框架。顯然，由于其他生物，如貓不具有人類智能的遺傳密碼，即使與一個嬰兒一樣生活在同樣的環境里，也不可能成為智慧生物。
　　二是狀態意識密碼的破譯。即成熟的腦在其正常的發展過程中都會自發產生一個潛意識狀態譜——一個隨機的潛意識變量或一系列的潛意識，它們一旦與外界的某一事物或觀念發生同構，就會被破譯或轉化成為顯意識。否則，它們就會消逝于人腦潛意識狀態下。如在人的思維中，靈感的突現就是一種狀態密碼被破譯或表達的過程。科研工作者都有這樣的體會，靈感的閃現會在一個蒙蒙朧朧的狀態下，由于外界的環境作用，如談話、寫作、試驗，甚至散步、一般生活中偶遇事件的某種類比（同構）而激發產生。最典型的例子，如阿基米德對皇冠問題的解答過程，就是由于他進入浴盆引起溢水時，將身體與皇冠相類比而產生靈感的。
　　總之，主體的認識過程是一個由人腦自組織進化的過程，是一個從意識密碼到顯意識的非邏輯的創造性思維過程，主體的理性思維則是以主體的已有顯意識為單元的邏輯思維過程，它顯現出人腦具有信息加工的功能。即人的認識具有兩個層面的結構：一是由人腦的自組織耗散結構決定的大腦深層次的意識密碼的混沌、非理性狀態系統；二是這個系統表層的顯意識的邏輯、理性狀態。人的認識實質上是一個非理性、非邏輯與理性、邏輯這兩種因素的辯證統一的過程。
　　從宏觀上看，知識或理論作為人類認識的產品，類似于生物種群的進化，各種試探性猜想的提出，不同科學假說的創建與相互競爭，將通過理論檢驗的自然選擇，優勝劣汰，以實現科學知識的進化。其中與一定的自然對象同構的理論得以生存，不同構的理論將被淘汰。當然這種同構是相對的，即相對于我們的檢測手段而言。隨著研究手段的擴展，人們會發現正統理論的缺損，即同構性的不完備或被扭曲，從而提出較能適應的新理論，從中選出更為逼真的理論。
　　綜合微觀和宏觀的認識進化過程，可以得到如下同構進化認識論的網絡型同構進化模式：

問題　　觀察　　邏輯思維　　驗證　　新問題顯意識自由想象意識密碼

　　
　　　　四、同構進化認識論的意義
　　同構進化認識論，既有理論的意義，又有實用的意義。其概要如下：
　　　　（一）直覺：創造性思維的發端
　　按照同構進化認識論的模式，靈感、猜想等是意識密碼被破譯或表達的直覺的結果，是意識系統進化的產物。這一產物正是人類的創造性思維，它導致科學發現，或解決新的問題，或揭示新的規律。然而，這一過程是沒有邏輯通道的，是通過與外界的同構對應的直覺而創造出新的意識。為了完全模擬人的智能，發明具有創造性思維的智能化計算機，必須依據同構進化認識論的原理，重新設計一套計算機的方案。在這一方案中，至少要設計一個非邏輯的類似潛意識的混沌狀態發生器。這個發生器，要有自發、隨機產生多種數據密碼的能力。我們可以提出如下智能化計算機的設計方案：(1)在現有計算機的基礎止增加一個具有自組織特點、可隨機產生多種數據密碼的模擬潛意識的混沌狀態發生器。(2)增加一個非邏輯演算的類比選擇的運算器。
　　　　（二）類比：實現同構映射的基本方式
　　同構進化認識論是建立在同構原理和進化原理這兩個基本原理的基礎上的，其中同構是認識的前提，是認識得以實現的基礎。同構概念的泛義就是類比，同構是嚴密的、較為精確的類比。因此，類比在人類的認識活動中是一種極為重要的認識方法，是人類認識活動中實現同構映射的最基本方式。
　　首先，從潛意識到顯意識的自然選擇過程是以類比作為根據，使意識密碼被破譯而建立某種意識規范的；其次，從意識規范到理論規范的同構轉換，則是認識的第二層次的類比；第三，理論規范對自然規范的描述和解釋，則是認識的第三個層次的類比。自然界的內部結構就是靠我們的理論模型去對它進行類比解釋，在我們的意識中，我們借助于理論模型對自然界的類比來理解自然界的內在機理，自然的內在機理本來是什么樣子，我們是不可能直接感知的，我們只能以理論模型的類比去探索自然的內在奧秘。
　　　　（三）抽象：意識的本質
　　這里抽象有兩層意思：一是指意識是抽象的，而不是形象的。意識是一種密碼，是一種數字化、符號化的信息元素。如我們講數字符號是抽象的，幾何圖形是形象的，即意識的存在形式是符號化的信息元素，它像全息攝影的“象素”、電視發射臺發出的電磁波、電視機中的圖象電流。它與它所描述的對象只需同構，而不是什么相似、相象、投影。
　　另一層意識是指被意識所反映的對象內容是抽象化的，即意識作為自然物的同構映射，總是舍棄無限繁雜的個體特征。這與我們通常說的，概念是抽象的而不是具體的，概念反映某類事物的普遍性的意義是相同的。我們強調了意識與自然的關系是一種“規范”的同構、一般性的同構，而不是個別具體的一一對應。任何一個具體事物都是復合體——性質的復合。意識與自然的相互作用是一種信息的作用，因而一個自然物在大腦中的意識形式也是一種復合、一系列信息的組合，而其中的每一個信息乃是意識的元素，這些元素分別與自然物的各個信息相對應。人類的意識本來就是抽象的，然而，抽象與形象之間沒有不可逾越的鴻溝，完全可以進行同構轉換。事實上，許多動物的感知過程就是一些“抽象”的密碼形式，如蝙蝠的視覺超聲波。再者，智能動物除了地球人，也許還有“外星人”，難道外星人就一定是我們這種細胞動物？都是有這種模擬語言？所以，智能化電腦研究的實質是如何設計自組織有序化隨機密碼源的問題，是如何賦予電腦創造性思維功能的問題。
　　　　（四）超越唯心主義先驗論和機械唯物主義反映論
　　唯心主義先驗論認為，人的認識是先天就有的，是超經驗的，現實世界是人的意識的復本；相反，機械的反映論認為，人的認識是像照鏡子一樣對自然的反映，人的意識是外界的投影映象。然而，同構進化認識論的觀點是，人的認識是人腦的意識密碼，通過外在環境自然選擇而進化的結果。人的知識是人腦已有的信息結構與自然物同構的產物，并不是被動的投影或印象。
　　［收稿日期］2003-04-18
廣西社會科學南寧26～30B2科學技術哲學ｔú＠①宏斌20032003以人類認識的產生為出發點，通過對現代科學基礎理論的哲學分析，可以得知人類認知的可能性在于整個世界存在著系統與系統之間的同構映射關系，由此可以提出認識的同構性原理。而人類的認識機理則在于人腦這一高耗散結構自組織變異與外在世界同構對應的過程，即人腦系統自主進化的過程，整個過程是認識主體能動的創造。認識的同構/認識的進化/意識密碼ｔú＠①宏斌(1957-)男，湖北襄樊人，武漢商貿職業學院院長，華中科技大學博士研究生。武漢商貿職業學院，湖北　武漢　430070 作者：廣西社會科學南寧26～30B2科學技術哲學ｔú＠①宏斌20032003以人類認識的產生為出發點，通過對現代科學基礎理論的哲學分析，可以得知人類認知的可能性在于整個世界存在著系統與系統之間的同構映射關系，由此可以提出認識的同構性原理。而人類的認識機理則在于人腦這一高耗散結構自組織變異與外在世界同構對應的過程，即人腦系統自主進化的過程，整個過程是認識主體能動的創造。認識的同構/認識的進化/意識密碼

網載 2013-09-10 21:47:53

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