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中國網/中國發展門戶網訊 按照今天人們一般的理解，哲學與科學是兩個截然不同的概念，這兩大學科也應該是兩個少有相互往來和交流的學術共同體。這種狀況，至少在西方文明中，其實直到現代才出現。遠的不說，即使到了文藝復興之后，哲學與科學（甚至實驗科學）都是相互滲透、同步發展的。兩者之間的這種緊密關系不但體現在同一個人的思想和研究中，如笛卡爾和萊布尼茲；而且亦體現在哲學家與科學家的交流與友誼上，如在洛克與牛頓之間。這種相互關系產生出了近代科學與哲學的輝煌成就。這一傳統在西方一直以某種程度延續著，以至于到了 20 世紀初，馬赫的哲學思想還對愛因斯坦發現相對論有過直接的影響。
現代西方哲學與科學的分離是諸多因素的結果，其中較為重要的因素包括英國的工業革命與擴張殖民，西方哲學的中心由英國和法國向科學技術相對落后的德國轉移，以及浪漫主義思潮對德國哲學的推進等。哲學中心南移至德語民族的勢頭如此強烈，以至于到了 19 世紀末、20 世紀初，在劍橋大學和牛津大學的哲學系中最有權威的哲學家均為黑格爾哲學的忠實解讀者。
科學哲學可以說是離科學最近的哲學，尤其是其中包括了數學哲學、物理學哲學等與具體的科學分支緊密結合的方向。可是科學哲學汽車材料在 20 世紀初的興起，最開始卻是為了擺脫當時黑格爾哲學的統治，以科學的精神改造哲學。在其后 1 個多世紀里，從邏輯、數學和自然科學中借鑒的問題與方法徹底改變了西方哲學的面貌。然而，大多數做科學研究的學者，對哲學既不了解也不關心；科學哲學斯柯達零件逐漸演變成了一個獨立于科學的人文學科——或是注重自身產生的哲學問題，或是研究科學實踐的社會文化層面，“內卷”的現象日趨加劇。
在二者分離之前，科學與哲學曾被統稱為“自然哲學”。牛頓力學及其時空物質框架與愛因斯坦相對論及其時空物質框架，無疑是自然哲學的典范。它們出現的時代都是人類對自然奧秘的探索遇到根本性問題和困難的時代。16、17 世紀諸多由實驗方法發現的自然現象，已經無法在基督教與自然機械論的二元解釋框架中找到歸屬；同樣地，19 世紀末以牛頓力學絕對時空觀為背景的電動力學在理論與實驗之間的相悖，也是當時物理學出現危機的原因。今天，科學許多領域的前沿研究所遇到的重大困難，似乎又一次昭示了根本性理論問題的存在。科學哲學，乃至哲學本身，在面臨這樣緊要的關頭時，是否應該再次走出自身的領地，復興自然哲學昔日的輝煌，并與理論科學和實驗科學攜手并進，為突破現存的科技創新“瓶頸”作出應有的貢獻？
哲學與科學研究的相互交叉其實在當今國際舞臺上已似星星之火，到處可見。無論是在歐洲還是在北美，為促進哲學與科學汽車零件貿易商合作的機構，頗具影響力和國際聲譽的就有好幾所（如宇宙學哲學研究平臺、哈佛大學的“黑洞創新”研究中心等）；而學者因為研究興趣而自由形成的交叉研究團隊，則數量更多。這種交叉式的、打破傳統學科的做法，還不僅僅是出現在研油氣分離器改良版究人員的研究工作當中，有些大學干脆就取消了本科生攻讀的傳統專業劃分，讓學生自己和指導老師一起制定能盡快銜接不斷涌現的新發現、新發明的“交叉專業”。一時間，打破傳統專業、重組教研方向的熱潮此起彼伏。需要注意的是，這種打破傳統專業領域的做法背后秉承的思想精神，是和那些為了市場需求、就業需要而進行的所謂“切實際、接地氣”的學科專業改造思路完全不同的。
黑洞物理學與早期宇宙
由于 2020 年諾貝爾物理學獎頒發給了 3 位研究黑洞的科學家，黑洞和早期宇宙（或宇宙大爆炸理論）等相關話題再次引發公眾關注。這次授獎顯然是對這些領域在理論和實驗方面長期以來積累的豐碩成果的承認。羅杰 · 彭羅斯（Roger Penrose）爵士獲得了這次物理學獎金的一半。彭羅斯對國際哲學界的學者來說并不是陌生人，他本人常年關注哲學家對很多重要議題的探討，這些議題包括廣義相對論和量子力學之間的不相容問題、量子測量問題、意識的本質問題等；不僅如此，他還嚴肅認真地與哲學家們切磋合作，對解決這些哲學問題作出了重要貢獻。彭羅斯不僅是牛津大學哲學系的常客，也是橫跨牛津、劍橋和紐約大學的“宇宙學哲學研究平臺”（Research Platform on“Philosophy of Cosmology”）的創立者之一。
黑洞和早期宇宙（或宇宙大爆炸理論）是一個哲學家特別感興趣的科學話題。因為黑洞自從在概念上和數學上被推導出來后，它究竟是否存在，以及它的本質究竟是什么，始終備受爭議。黑洞的概念最早來源于愛因斯坦的廣義相對論場方程的奇異解。霍金和彭羅斯證明了這樣的奇點Porsche零件不可能Skoda零件“赤裸”地存在于宇宙之中（彭羅斯給出的是更嚴格的證明），意思是說，它們總是被包裹“事件視界”（event horizon）之中——超過事件視界，任何物理事件都不再繼續“發生”，且任何能量都無法從事件視界內部逃脫。然而，黑洞區域的內部和附近有巨大的引力效應，因此那里必然是廣義相對論效應和量子效應同時發生顯著作用之處。霍金提出的黑洞輻射就是一種發生在黑洞邊界上的量子效應。可以說，如果未來人類真找到了一種把廣義相對論和量子力學統一起來的精確理論（而不是近似理論），那么宇宙中沒有哪里能比黑洞區域能更好地用來（盡管是間接地）檢驗該種理論的預測了。
彭羅斯曾經提出過“將時空視為一種自旋網絡”的扭量理論，該理論所開辟的進路后來演變成了圈量子引力論。在當今的高能物理學中，圈量子引力論是弦論的一個主要競爭者，兩者都在更高的能量層級和更小的時空區域中超出了基本粒子物理學的標準模型。而圈量子引力的兩位主要貢獻者——Carlo Rovelli 和 Lee Smolin，恰恰都有很高的哲學素養，也都是不少哲學論壇和會議的常客，這無疑是對反映于彭羅斯本人研究方法與學術成果中強烈的哲學傾向的一個印證。Rovelli 和 Smolin 在為非專業讀者寫的相關書籍中，對量子引力理論的那些令人困惑的特征給出了富有哲學深度的刻畫，還提出了許多深刻的形而上學問題。不難看出，正因為近期內幾乎不可能用實驗判定量子引力的哪條理論進路是正確的，或僅僅是相對更好的，哲學在這里就不可避免地參與了進來。對于理論科學家來說，在選擇理論假說時，傳統力量和審美觀起著重要的作用，這些因素從哲學觀點看都與認知的價值（或方法的價值）緊密相連。其他一些關于黑洞和高能物理的挑戰性問題則是形而上的問題，如：物理定律的失效問題，在黑洞的內部和在宇宙大爆炸之際（也許整個宇宙就是最大的黑洞？）的時空性質問題，物理學中的無窮大問題（比如在黑洞中心的物質密度是無窮大），以及關于真空中量子漲落的終極問題——最后這個問題引發了弦論學家關于宇宙的現狀是來自于一種“微調”（fine-tuning）效應的猜測。這聽起來似乎涉及了神靈的干預（換言之，可能是上帝親手“微調”了整個宇宙，使之產生了宏觀的物質和時空）。可以看出，這樣的問題就是典型的哲學問題，因為它直接涉及宇宙學中的“人擇原理”（anthropic principle）的正確與否——即，宇宙是不是必須如此這般地存在和演化，以至于使得宏觀世界和人類能以目前被觀測到的形式存在？
前面提到的這個宇宙學哲學研究平臺中，常職學者就有：數學家彭羅斯，物理學家 John Barrow、Joseph Silk，以及哲學家 Jeremy Butterfield、Simon Sounders、David Wallace。它主要由 John TempletVW零件on 基金會資助，是聯結了世界頂級大學的高規格研究平臺，也是匯集各界訪問學者、承辦眾多學術會議和工作坊的具有國際領導地位的機構。在教學方面，它與牛津大學獨有的本科專業“物理與哲學”學位緊密相連。此外，國際上還有一個把黑洞物理研究與哲學相結合的重要中心——哈佛大學的“黑洞創新”（The Black Hole Initiative）研究中心。這也是一個跨學科的研究中心，其成員包括天文學家 Sheperd Doeleman、數學家丘成桐、物理學家 Andrew Strominger 和哲學家 Peter Galison 等。這些機構的建設目標就是把科學家和哲學家匯集一堂，探索能夠解決前面提到的那些重大問題的進路，以及探討如何突破弦論或圈量子引力論在進一步發展中遇到的瓶頸。
其他著力于哲學與科學的交叉研究與教學的更大型的機構中，筆者認為還有 3 個非常值得關注：①美國卡耐基梅隆大學的哲學系，包括 3 個分支——數學哲學與邏輯學、科學哲學與方法論、倫理學與價值論；其中，對醫學倫理和人工智能倫理問題的研究在最后一個分支中表現得尤為出色。②德國慕尼黑大學的慕尼黑數理哲學中心（Munich Center for Mathematical Philosophy at LMU），旨在聯合哲學與數學（更根本地說是指清晰、精密的方法論），來探究有關自然與實在的根本性問題。③加拿大韋仕敦大學的羅特曼哲學研究所（Rotman Institute of Philosophy at Western University），倡導包括倫理與科學、物理學基礎、心智與神經科學哲學、生態哲學等方汽車機油芯面的研究 。
還原論、量子引力與時間問題
作為一種科學意識形態（scientific ideology），“還原統一論”有著很長的歷史。常識告訴我們，世界中紛繁復雜的現象涉及許許多多在尺寸和尺度上迥異的系統。從星系、太陽系、恒星、行星、海洋、山峰、物種、軀體、器官、細胞、分子、原子直到基本粒子，不同尺度的系統對應著與其相應的科學分支，如天文學、天體物理學、地質學、動物學、生物學、化學和物理學等。這種意識形態背后的形而上學試圖為它們提供這樣的一種本體論，即認為一切系統都是由基本粒子構成，或者說是由量子場構成（由于物質有波粒二象性）；并且認為除了物理學之外的一切科學分支之所以有現在這樣的樣貌，歸根到底是由于人類的感官知覺與心智能力的局限，而科學的一大目標就是統合所有的分支、并把它們還原為物理學（那種終極的、理想狀態的物理學）。這種意識形態最強烈的支持者水箱精就是邏輯實證主義，即前面提到的在 20 世紀初要把西方哲學從黑格爾哲學的統治中“拯救”出來的哲學運動。近些年來，這種“還原統一論”在科學哲學界已遭到批評和/或否定，承認各個科學分支的多樣性和自主性已成為今日科學哲學界關于科學的一種水箱水新的意識形態。然而，有諷刺意義的是，現在科學家們自己反倒開始逐漸打破學科邊界，找到許多超越傳統學科劃分的共同的基礎和方法。例如，如今的生物學家都經常要運用統計熱力學的方法來解決生物學問題，而如果誰現在還對此表示出懷疑的態度，那他只會被認為是個外行。“還原”的主張也許依然不是個好的想法，但是“統一”的愿景已不再是一種空想了。
從哲學（或認知）的角度來看，物理學史上最深刻的成就之一就是麥克斯韋和玻爾茲曼建立統計熱力學的工作。熱力學是一種從對熱現象的觀察推廣而得的科學：宏觀臺北汽車材料變量（bulk variables）表征了宏觀物質（bulk matter）在觀察層面的狀態，賓士零件數學定律以靜力學的風格（指平衡態過程）把這些變量聯系起來。而統計力學則按照粒子的力學定律，概率地表征了大量微粒子組成的宏觀系統，用微觀細節嚴格說明了由概率決定的宏觀狀態的演變。這項工作之美妙就在于，處理同樣的現象或觀測結果，兩種進路最終會完美地契合。知識論告訴我們，對于任何問題的研究都主要有兩種方式：通過觀察和歸納來研究和通過數學與推理來研究——前者是人類作為認知動物所必須依賴的、獲取人類（或大型哺乳動物）生存尺度范圍內為真的理論的方法，而后者才是有望帶來超越人類自身尺度、在其他尺度范圍內依然適用的關于自然物體與過程的理論的方法。統計熱力學展現給我們的就是，這兩種進路其實能以完美的相互協調和相互印證統一起來。所有其他把這兩種進路結合起來或者把微觀與宏觀聯姻起來的更精彩的科學事業，從哲學的角度來看，其實都是統計熱力學的翻版。
在科學前沿的種種挑戰中，最新、最吸引人的，要算是量子引力理論了。量子引力的研究產生了賓利零件各種各樣的哲學困惑，從以下簡單事實便可見一斑：直到 20 世紀早期，常識汽車零件進口商和物理學都告訴我們宇宙是由存在于時空并在時空中變化著的物質、能量、力所組成（也可以說是由各種物理場組成）；就像一部電影那樣，物理過程歷經時間，在電影的空間中發生著。但是后來，愛因斯坦創立了廣義相對論，在那里，能量同作為背景的時空之間的區分被拋棄了——引力就是時空，時空就是引力；然而，為什么自然界 4 種基本相互作用中，只有引力是與時空等價的呢？更進一步說，其他 3 種基本相互作用都是量子化的，只有引力還不是，并且似乎無法被量子化。從形而上學的角度看，我們連量子化時空是什么意思都不完全清楚。能量量子化之后，能量子之間的躍遷在能量上是不連續的，但這種躍遷在時空中仍然是個連續的過程；如果連時空也被量子化了，時空量子（即引力子）之間的躍遷（即運動）究竟是什么又何以可能，就不僅僅是一個科學理論問題，更是一個為一般的科學與哲學常識所無法理喻的形而上學問題。因此，不難想象，作為時空的引力如果真能被量子化，就會產生出一系列嚴重的形而上學問題。
量子引力論中最廣為人知的問題就是時間問題。就像 Rovelli提醒我們的，時間這種最通常的現象、這個我們一切的經歷和記憶所處的背景，隨著物理學研究的深入，已經逐漸“消失”了。當相對運動速度與光速可以相比擬時，兩個參考系中理想鐘表測出的時間就會以不同的速率流逝。“現在”在客觀上也變成了一個依賴于參考系的東西。而當引力場足夠強時，兩個鄰近的區域就會有不同的時間。另外，在考察自然的基本規律時會發現，除了一個特例（熱力學第二定律）之外，其他所有基本自然律在時間反演變換下都是不變的，所以在自然的基礎層面，其實沒有過去和未來之分。我們所熟知的時間，即那種從未來到現在、再由現在到過去的一維、連續、統一的事件流，似乎只是某種東西的近似，而這種東西既沒有確定的現在，也沒有未來和過去之間的根本區別；甚至，在引力場足夠強的情況下，都不具有一個統一的時序。此外，當時間德系車材料作為量子引力場的一個方面被量子化之后，它甚至會變成不連續的。在沿著這條路線對時間的研究中，最令人吃驚的可能是下面這個事實：時間，乃至因果過程，均來源于物理學中唯一的一條不遵循時間反演對稱性的定律——熱力學第二定律，即孤立系統的熵只會增加而不會減少。因果性和時間的方向都僅僅來自這條定律，而這條定律卻并不屬于自然界的基本定律；所有基本定律既不遵循時間的方向，也不遵循因果性。有諷刺意味的是，對我們人類來說，可能沒有什么比時間和因果性更加可畏和“殘暴”的了（而“命運”，不正是二者的結合嗎？），但這兩者都只不過是大自然在人類所處的尺度上的統計性事件而已。還有什么比這樣一個事實更能告訴我們，人類在大自然中是多么的脆弱？
事實上，量子引力論的場方程中時間變量已經不復存在。對科學其他任何分支的研究者來說，時間變量是理論或方程中最常見到的變量，是用來表述運動和變化的最基本的參量，但量子引力方程中卻沒有它。原因不難理解：如果時間被量子化，那么就存在時間的“量子”（作為引力子的一部分）；而根據相對論，時間量子之間又必須是相對的，那么它們就都必須是定域的（local），并具有量子漲落性；因此，那個經典的、連續的時間變量（把連續的時刻作為其取值的變量）當然就在量子引力方程中變得沒有意義、沒有地位。與此同汽車零件報價時，廣義相對論是把宏觀的時空作為研究對象的，而且我們的確感受到了連續的時間，以及跨越空間的時間切片（time slices）序列。是否由此可以猜測，量子引力論中的時空量子和廣義相對論中連續時空之間的關系，正是統計力學和熱力學之間的關系？
知覺、智能與自由能原理
本文第 2 節說到的統一理論和本節要談的統一理論相比，可謂相形見絀。如果 Friston 等提出的自由能（最小化）原理（Free Energy [Minimization] Principle，FEP）最終被證明為真或近似為真，那么動物的知覺、行動、智能等現象都可以在“自由能最小化”這條自然原理中得到解釋，甚至生物的演化過程也可以由該原理解釋。奧迪零件自由能原理有希望在整個自然科學中扮演牛頓力學在 20 世紀之前的物理學中扮演過的角色。由于這方面的研究與突破最早是在動物的知覺智能（perceptive intelligence）研究中實現的，而知覺智能又是人工智能與深度機器學習研究所關注與模擬的領域，因此動物知覺智能的預測處理（predictive processing）模型，即所謂的“PP 模型”或“預測心靈論”，可謂是當今研究智能有關的領域內最熱的話/課題了。
有關知覺的 PP 模型和生命系統的 FEP 的科研工作已經引起了哲學家們的關注，其中 Clark和 Hohwy是成就最突出的兩位。Arbib則是一位更偏重科學方面，但哲學上也毫不遜色的多才多藝的科學家，其研究涉及計算機科學、認知科學、神經科學和相關的哲學；他甚至還跟在科學模型方面做出先驅性工作的科學哲學家 Hesse 合作出版過一本名為《實在的建構》 的專著——這個書名正好與 PP 模型關于人腦如何感知外部環境的說法吻合。
依據 Friston 等關于 FEP 的工作，Clark 和 Hohwy拓展了 PP 模型的理論和實驗成果，用它覆蓋了整個的動物知覺與認知領域。PP 模型論把動物知覺與行動看作是一個整體性的、基于貝葉斯式的預測誤差最小化（Bayesian prediction error minimization）的系統，以此拒斥了傳統的“感覺—思考—行動”序列模型，從而導向了認為生命系統具有多面性和整全性的觀點。它同時還打開了解決各類“起源問題”的可能性。比如，關于智能、認知和語言是如何通過進化而演生出來的問題。動物學習也不再是一個孤立被動的、總是發生在決策和行動之前的過程；相反，學習、審度、決策和行動，都被看作是跟主體所在的那個環境進行互動的不同形式。不難看出，這個整全模型提供了一個更好的框架，可以用來考察智能或語言是如何經由自然選擇而逐漸演化、衍生出來的，以及考察如像眼睛這樣的原始感覺器官是怎么從上述功能的整合發展中演化出來的。智能的演生及其他的高階動物官能的演生是生命科學的一個前沿領域，吸引著科學家，也吸引著哲學家。
盡管這種“統一”如果能被實現將是頗為令人激動之事，但它真的能實現嗎？動物知覺從根本上講，真的是一汽車零件種主動推理嗎？當以 PP 模型來理解時，知覺真的就是行動、行動真的就是知覺嗎？簡單地說，PP模型下的動物知覺不再是一個“加工廠”式的系統，把從感官攝入的信息“加工”成知覺判斷，而是一種像“貝葉斯機器”（Bayesian Machine）式的東西：在其運行中，大腦對其環境做出預測、同時讓肢體干預該環境（即行動），兩者按照大腦自由能的 FEP 協同作用，使大腦最后形成真實反映其環境的知覺判斷。另外，鏡像神經元的存在真是 FEP 的結果嗎？也就是說，在哺乳動物大腦里出現的具有行動和觀察Audi零件的鏡像效應（mirror effect of action and observation）的神經元，是從感知與行動為了使大腦的自由能最小化而做出的整合行為中演生出來的嗎？這里雖然有一些屬于經驗問題藍寶堅尼零件，需等待科學探究來驗證或否證，但其他的顯然屬于哲學問題。知覺的 PP 模型的核心——“主動推理”或“貝葉斯式推理”中的“推理”概念到底是什么？哲學中有一個為人熟知的模型——波普爾的科學假設驗證模型，它基于一種由提出假設到檢驗假設的邏輯推理模式。當這一波普爾模型配備了貝葉斯推理規則，它就變得跟 PP 模型的知覺原則極為相似；但是波普爾模型畢竟是一種科學方法，而 PP 模型則是一種動物大腦中無需意識或認知的、可以自動運行的知覺過程（不需利用概念和推理來構造假設、檢驗假設，然后決定接納或拒絕它們）。要說麥克斯韋方程組描述了電磁場的行為，這應該沒有什么問題；但是要說一個像貝葉斯化的波普爾科學方法論模型描述了幾乎僅涉及肉體運動的大腦中的神經突觸和神經元的行為，這又是什么意思呢？當然，也許這樣大的轉換和跨度并非不可能，只不過是哲學家由于自身缺乏想象力才拒絕接受 PP 模型的形而上學可靠性，也就是拒絕想象能量在大腦中的無意識轉移過程為什么會遵循一些反映了科學方法的規則。正如本文第 4 節中要談的，如果昆蟲甚至癌細胞都可以“采取策略”或者“博弈”以在生存競爭中獲勝，那么為何大腦不能用“推理”來“猜測”Bentley零件它遇到的有可能產生感官輸入的外部原因呢？
演化論與博弈論
“演化博弈論”（evolutionary game theor汽車冷氣芯y）是一個通過結合演化生物學與博弈論而產生的發展迅速的交叉學科。Maynard-Smith是 20 世紀 50 年代最杰出、最知名的演化博弈論創始人。他把經濟學中的博弈概念引入生物學，建立了從生物單位（如細胞、昆蟲、人類等）之間的博弈壓力與選擇來研究生物表現型演化的研究分支。接下來的“里程碑”大概要數Sigmund和 Nowak的工作了。Nowak 統一了博弈演化論的理論，并把其應用擴展到空間博弈（spatial games）和其他具有復雜結構的群體。
人類是社群性的動物，個體的存在和生活在大部分情況下依賴于跟他人的關系。盡管“游戲/博弈”這個術語一般指的是為了娛樂或贏錢的玩家策略，但科學家起初用它意指經濟和政治中有策略的交鋒，后來又意指一切需要用策略來智勝對方、獲得收益的關系。博弈論就是研究這種關系的數學理論。如 Maynard-汽車材料報價Smith 在演化博弈論中 TC:osder9follow7
