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　　［中图分类号］B017　［文献标识码］A　［文章编号］1004-6917(2003)09-0026-05
　　人类认知的可能性及产生的机理是一个既古老又现实的课题，本文试图用一种普遍同构性的思想，通过对人类认识的产品反类推，提出一种新的认识论观点，以回答人类认识的可能性，认识的本质及产生发展的规律等问题。
　　　　一、现代科学理论的同构性
　　20世纪的科学进步，促使科学基础发生了根本性的大变革，相继产生了相对论、量子力学、分子遗传学以及控制论、系统论、耗散结构理论等。它们分别从不同的角度，不同程度地冲击着传统的时空观、物质观和宇宙观。因而，认识论有必要在现代科学的基础上开拓新的观点，这是现代认识论研究面临的重大课题。
　　　　（一）现代数学理论的同构
　　数学是科学之基础工具，它的原则具有极大的普遍性。
　　那么，究竟什么是现代数学的普遍原则呢？这要从现代数学的基础着手研究。我们知道，现代数学的基础是集合论，在此基础上建立的基本的数学系统是抽象代数——群论。群是一种满足一定运算法则的封闭集合。群论是对经典代数中的具体代数——实数代数的高度抽象，而实现这种抽象的基本法则就是同构法则——“一一对应”的思想[1]。群与群的同构是现代数学的一个最普遍的思想原则。这不仅在于群论在数学中的基础地位，而且一一对应的思想法则本来就是抽象代数得以建立的基本法则，这一基本法则早就存在于经典数学家的心中。早在17世纪30年代，笛卡尔和费马就分别发现了坐标几何，用数轴或坐标确立了看似毫无关系的数学两大对象数群与点群的一一对应关系。笛卡尔的目的仅仅是为了解决某些几何问题，从中找到一些定量求解的方法，但结果却成为数学史上的一次划时代的发现，从而导致诞生了近代数学——分析数学、微积分、泛函分析、张量理论、非欧几何以及现代数学——抽象数学，包括抽象代数、拓朴学、集合论等。无论数学怎么发展，一一对应（同构）的思想法则一直贯穿于整个数学领域，它是数学研究的一个基本的逻辑法则。
　　例如，抽象代数中的群、环、域都是对一定类型的群的关系的研究，其实质是利用同构变换研究它们之间的等价关系。在分析数学中，我们无时不在运用着数与点的同构，一个数群与另一个数群的同构，如函数关系。泛涵则是从抽象函数到具体函数的同构变换。拓扑学的拓扑空间实际上是运用同构变换得到的抽象空间，是象抽象代数一样的抽象几何，其中的拓扑图形的同胚就是一种特殊的同构。解析学中的坐标变换、张量分析的等价变换，线性代数的矩阵变换等都是同构关系的变换。甚至，任何一个公理化的系统，每向前迈进一步都是在运用着同构原理。数理逻辑能被当作数学之母，这只不过因为它是一个最抽象（最大）的（多运算）群。任何一个公理化的数学体系都可以在引进具体定义的基础上，运用同构对应原理从这个最广义的数学母体中导出。因此，我们说同构对应的思想法则是现代数学的一个最基本最普遍的法则。
　　　　（二）现代物理理论的同构
　　在物理学中描述同一个物理客体，可以有几种不同形式的理论。如电动力学中的规范场，每一种规范场都用一组微分方程来表示，其方程组形式可以不同，但所描述的却是同一个物理对象：某一个特定的电磁场。电动力学中称这些规范场是等效的[2]。这种等效性的理论证明，是证明规范场等价，即在它们之间找到某种变换关系，叫做规范变换。通过这种规范变换就可以从一种规范场转变到另一种规范场。又如，在量子力学中，同一物理对象可以有不同的理论，叫做表象。不同的表象之间存在一定的变换关系，叫做公正变换[3]。通过公正变换可以从一个表象转变到另一个表象。当然，在量子力学中，还存在着更大的等价理论，这就是波动力学和矩阵力学。类似地，在广义相对论中也存在这种情况，出现张量场理论和弯曲空间理论的等价。甚至在化学、分子生物学等领域也存在类似的情况。总之，等价理论已成为现代物理学的一个突出特点和普遍现象。要证明两种理论的等价性，只要找到两个理论之间的变换法则即可大功告成。那么，实现等价性的根由是什么？事实上，无论是规范场，还是表象，它们都不过是一定的公理化理论体系——具有一定物质意义的数学同构理论。它们都是“群”。它们之所以是等价的，并不在于它们描述的对象相同（牛顿力学与爱因斯坦力学的对象相同，但却不等价），关键在于“群”的同构，它们所实现的变换不过是在运用同构对应原理进行的等价变换。
　　同构变换有两种形式：一种是有逻辑（演绎）关系的变换，如坐标变换、矢量变换、规范场变换、表象的公正变换等都是通过演绎运算即代数推理实现的；另一种是无逻辑关系的变换，如点与数的变换，波动力学与矩阵力学的变换，张量场与非欧空间的变换，交流电复数计算法则等都是无逻辑关系的变换，它们仅仅靠一种“规定性”的对应实现变换。历史上这个问题曾经困惑了许多经典科学理论家，甚至爱因斯坦本人也在这个问题上花了大量的时间。正是数学家帮助了自然科学家。爱因斯坦在回顾相对论的研究过程时说，他的发现得益于他的数学教师闵可夫斯基的教诲，抽象数学成了他的得力工具。爱因斯坦已经自觉地运用群的概念，他把他的狭义相对论和广义相对论分别叫做洛伦兹群和黎曼群。
　　现在我们不拘于“规范场”、“表象”、“理论”这些词，而把他们统称作“规范”。因之，自然科学的理论等价问题就是一个规范变换问题，它类似于抽象数学中的群的变换。在现代精确科学中，同一个对象可以有多个规范理论，这使得科学出现了与数学类似的情况，使科学理论得以极大地丰富。人们可以用不同的方法，从不同的角度研究同一个问题，加深人们对物理世界的理解。特别是人们可以暂时抛开对象的物理意义而借助于数学王国多种数学的同构变换，从中得出一个最能反映物理对象实际形象的规范。如DNA分子双螺线结构，就是从许多同构（等价）规范中得到的一种比较形象的解释。在计算机科学十分发达的今天，人们可以借助计算机高速处理信息的能力，利用模型的方法研究物理对象，得到一个等价规范的阵列，从中选择最佳的等价理论。
　　　　（三）信息系统的同构变换
　　世界万物的根据是世界的差异性，而不是存在。如果整个世界仅仅是存在，没有差异，那么这种存在与虚无别无两样。差异是联系的、相关的，从而导致了世界万物的创生与消亡，构成了繁杂的世界，构成了世界各个侧面、各个部分和宇宙的多层次结构等。差异可表现为：离散的和连续的。离散的叫做质，连续的叫做量。差异的反映是信息。这是我们给信息的最广义的定义。由于世界是信息的世界，任何事物都是自然信息的网络——自然信息的整合，所以可以从一定的信息网络得到某类物质系统，再从中得到具体的事物，这一过程完全类似于前面所讲的“群”的同构变换。总之，整个世界，是一个大的信息网络，它可以被分为许多小的部分——一个个子系统——一个个小的信息网络。一定的系统是一定的要素按一定的（可以是多种的）关系构成的集合，也可以被看作一定的泛义的“群”，它们之间也可以像群一样相互进行同构映射。例如，DNA分子可以同构映射到RNA分子中，也可以映射到氨基酸中或蛋白质中。物质世界的信息系统是多重的，而不是单一的，且它们之间可以相互转化，相互取代，存在着同构性与统一性。
　　　　二、认识的同构原理
　　　　（一）同构法则的普适性
　　通过以上对现代科学思想精髓的剖析，即从现代数学到现代物理，再到信息系统理论，可得到以下的重要结论：
　　1.无论是数学的群，或是物理的理论，或是自然界的信息系统，都可以进行同构变换，从而实现群与群、理论与理论的等价代换和自然信息系统的相互转化。
　　2.通过同构变换可以得到：一系列的等价群——群族，或多种等效的物理理论，或多重的自然信息系统——丰富复杂的信息世界。
　　　　（二）人类认识的同构性
　　鉴于上述普遍同构映射法则，世界的任意系统都可以映射到其他系统之中。从人类认识活动来看，可以把整个世界分为三个部分：一是认识对象——客观世界，二是认识主体——意识精神世界，三是认识的成果——理论着述与艺术即精神产品世界。分别叫做对象规范、意识规范和表述规范。这三个规范之间也必然存在同构映射关系或同构变换。简略表述如下：
　　对象规范→意识规范→表述规范
　　即对象（客观）规范同构映射到意识规范，意识规范又同构转化为理论（表述）规范，从而使人类认识客观世界成为可能。或者说，这一法则是构成人类认识客观世界的前提和基础。如果世界不存在这种同构映射关系，人类认识将不复存在。我们把这一法则称为认识的同构原理或认识的同构性。它给人们一个很明确的概念：认识客观对象就是建立与之同构的意识规范，以及找到与之同构的语言、符号等形式的表述（理论）规范。列宁曾经指出，认识由三项构成：客体；主体（人脑）；客体在主体中的反映形式。认识的形成则是这三者之间的同构映射关系。
　　　　（三）认识的同构模式
　　由上所述，人类认识的过程是一个实现由对象规范向意识规范再向表述规范同构转换的过程，建构了这种同构关系就形成了人对认识对象的认识和理解。即认识的过程分为两个阶段：一是从对象到意识的过程，叫做反映过程；二是从意识到表述的过程，叫做再现过程。由此可得到认识的同构模式（或双重转化法则）：
　　　 附图
　　显然，这是一个动态的模型，是反映和再现这两个过程交替作用、循序渐进而逐步实现从对象到新对象的同构。这种转换实质上是一种信息的转换，或信息交换。
　　认识的进步、理论的创新一方面从对自然对象的直接研究（观察与实验）中获得，另一方面，从“新对象”——反映形式中获得。比如，在理论研究的过程中，往往对现成理论进行批判，从中就可以得到创新的意识，把这个新意识表述出来，又可能激发产生更多新的意识。因此，对某一事物的认识并不一定建立在对它直接观察实验的基础上，而可以有许多其他的途径，其中主体的自由想象和能动创造是特别可贵的。在这方面，爱因斯坦为我们树立了榜样，他的相对论成果表明，不是世界摆在我们面前等着我们被动地去认识，而是我们的认识能力积极地发现了更广大的世界。正因如此，他强调“想象可以创造一切”。
　　　　三、认识的进化原理和同构进化模式
　　　　（一）进化规律的普遍性
　　英国科学家达尔文于1859年发表了划时代的巨着（物种起源）。达尔文用大量考察的事实，严密而系统地论证了生物进化论。
　　进化论是一种内因论。它指出，生物种进化是生物的遗传和变异进行自然演变的结果。在生物进化史上一些生物之所以灭绝就是由于它们不能产生与环境变化相适应的子代，而环境对生物的“改性”是无能为力的。事实上，一切自然现象（包括机械论所解释的现象）都可以用进化的观点来解释。如牛顿力学，牛顿第一定律告诉我们，物体的运动状态具有“遗传”的本性：静者恒静，动者恒动。我们可以把机械论看作是进化论在极限场合下才有效的近似理论。比如，一颗子弹打在木头上，留下一个弹坑。这个事件，我们就用不着这样来描述：由于木头自身具有被打一个坑的可能性，这个子弹使它成为现实。因而，机械论在一定的范围内是有效的。在一定的意义下，我们可以认为是环境控制着生物的发展，是环境塑造了生物的品系。
　　在关于运动和发展的机理上，机械论与进化论可以是相容的：事物的进化发展在本质上是内在变异与外在选择的统一，是内因与外因的统一。进化论是更为普遍的理论，机械论只是在一定局部范围才适用的唯象理论。我们可以得出一般性结论：从内在变异到外在选择是一切事物或开放系统发展演变的基本规律。
　　　　（二）认识的进化原理
　　英国着名的科学哲学家波普尔把科学理论的增长同生物种群的进化相类比，建立了他的知识进化论。波普尔的知识进化论是一种宏观的认识进化论，是认识的“产品”的进化论。它尚未论及认识的微观机制。而难就难在必须对认识的微观机制进行动力学分析。
　　我们知道，自然界通过向主体提供能量和食物，保障人脑的生存基础。而意识作为人脑对外界的反映，首先要有一个活的、不断供给养料的人脑，离开了人脑，谈不上什么认识问题。所以认识论的微观动力学问题，归根结底是人脑认识功能的问题。那么，人脑是怎样实现认识功能的？下面给出两种模型。
　　第一种模型：大脑是一个信息加工厂
　　我们把大脑比做一个信息加工厂，就是把大脑比做一个电子计算机。自然界从两个方面作用于大脑：一是作用于神经系统的信息，二是供给能量。这样的大脑就相当于一个信息加工厂或一台电子计算机，这就是控制论所给出的认识机制。在控制论看来，世界是一个主控—反馈的封闭系统，这里的主控由自然承担，反馈由主体承担，它们是整个循环的两个环节，具有相同的规律，都在进行信息加工。
　　第二种模型：大脑是一个高负熵耗散系统
　　根据普利高津的耗散结构理论，生命是远离平衡态的耗散系统，它从自己所处的环境中不断吸取能量，或者说得到负熵流，以维持其生命和正常生存。大脑是生命的中枢，而且是更远离平衡的——高负熵的高级神经系统。人体的血液循环的能量分配足以说明这一点，人脑的重量只占人体重量的四十分之一，而它消耗的能量却占人体总消耗能量的四分之一，这表明人脑是人体中能量消耗的核心，它是比一般肉体更高级的耗散系统。
　　耗散结构是一种信息高密度的结构，它仅仅靠“粗糙”的能量输入就实现了自身的复杂化、有序化、精细化，从而具有更大的信息量。它从外界输入能量不是为了增加自身的重量，而是为了与热力学第二定律相抗衡，克服热运动的无序化趋势，以保持自己的有序化结构。这个过程完全是由它自身的内在的进化规律所决定的，是系统对外来能量的自我加工，实现信息量的转化，而不是什么控制过程，与外在的信息没有什么关系。耗散结构具有不受外界干扰的内在信息结构的“惯性”，这种惯性导致它表现出既定的进化方向性。
　　大脑作为一个耗散系统是按照进化规律发展的，而不是由于外界信息的刺激，从而操纵其产生意识。它不受任何外力的操纵，而是自我的进化——产生更高的负熵。我们把大脑中这种自主进化的固有信息叫做意识密码，它们在大脑中是一种状态、过程，即具有时间序列的信息，因而它们总是不断产生又不断消失，一旦与某种条件相适应，它们就可以以固定的形式长期存在下来，成为大脑的记忆。这里的条件是指理论思想和自然信息（外部条件）。由于意识密码与这些信息相适应，从而破译了意识密码。这与计算机模型相比较，前者是在大脑中填空，后者是在大脑中割痕。当然填空要比割痕容易、省力，意识作为宇宙进化的产物，当然要选择最经济的发展方式，这就是人类认识进化的本质。
　　　　（三）认识的同构进化模式
　　从微观上看，人脑是一个高负熵的耗散系统，它处在物理世界和理论世界的环境之中。其意识的进化是人脑的抗热发散运动所导致的有序化结构而产生的意识密码，与外界环境（自然和理论）发生同构对应从而被破译或表达，形成意识。
　　意识密码的破译或表达有两种情况：
　　一是遗传意识密码的破译。即人类的智能的发展是一代代进化而来的，这其中存在着智能的遗传问题，人类的智能遗传是以意识密码的方式传递给子代的。而遗传意识密码的破译或表达则是在人脑的生长发育过程中完成的。十月怀胎，婴儿降生，一个不成熟的脑来到大千世界，婴幼儿开始用其五官观察周围的世界。大脑中的遗传密码开始了寻找“知音”——外在对应物的工作，一旦发生同构对应，其遗传密码就被破译或表达，在人脑中形成了一定的显意识。相反，如果大脑中的意识密码总找不到对应物，它就因失去了生存的条件而灭绝。如“狼孩”就是由于这个原故而形成的。正是在这个意义下，后天的教育和文明环境对幼儿的发展具有非常重要的意义。从现代脑科学的研究成果来看，这一过程一般是在4岁以前完成的[4]。即人脑在这4年的成熟发育期，其遗传意识密码逐步被破译或表达，建立人脑最基础的知识框架。显然，由于其他生物，如猫不具有人类智能的遗传密码，即使与一个婴儿一样生活在同样的环境里，也不可能成为智慧生物。
　　二是状态意识密码的破译。即成熟的脑在其正常的发展过程中都会自发产生一个潜意识状态谱——一个随机的潜意识变量或一系列的潜意识，它们一旦与外界的某一事物或观念发生同构，就会被破译或转化成为显意识。否则，它们就会消逝于人脑潜意识状态下。如在人的思维中，灵感的突现就是一种状态密码被破译或表达的过程。科研工作者都有这样的体会，灵感的闪现会在一个蒙蒙胧胧的状态下，由于外界的环境作用，如谈话、写作、试验，甚至散步、一般生活中偶遇事件的某种类比（同构）而激发产生。最典型的例子，如阿基米德对皇冠问题的解答过程，就是由于他进入浴盆引起溢水时，将身体与皇冠相类比而产生灵感的。
　　总之，主体的认识过程是一个由人脑自组织进化的过程，是一个从意识密码到显意识的非逻辑的创造性思维过程，主体的理性思维则是以主体的已有显意识为单元的逻辑思维过程，它显现出人脑具有信息加工的功能。即人的认识具有两个层面的结构：一是由人脑的自组织耗散结构决定的大脑深层次的意识密码的混沌、非理性状态系统；二是这个系统表层的显意识的逻辑、理性状态。人的认识实质上是一个非理性、非逻辑与理性、逻辑这两种因素的辩证统一的过程。
　　从宏观上看，知识或理论作为人类认识的产品，类似于生物种群的进化，各种试探性猜想的提出，不同科学假说的创建与相互竞争，将通过理论检验的自然选择，优胜劣汰，以实现科学知识的进化。其中与一定的自然对象同构的理论得以生存，不同构的理论将被淘汰。当然这种同构是相对的，即相对于我们的检测手段而言。随着研究手段的扩展，人们会发现正统理论的缺损，即同构性的不完备或被扭曲，从而提出较能适应的新理论，从中选出更为逼真的理论。
　　综合微观和宏观的认识进化过程，可以得到如下同构进化认识论的网络型同构进化模式：

问题　　观察　　逻辑思维　　验证　　新问题显意识自由想象意识密码

　　
　　　　四、同构进化认识论的意义
　　同构进化认识论，既有理论的意义，又有实用的意义。其概要如下：
　　　　（一）直觉：创造性思维的发端
　　按照同构进化认识论的模式，灵感、猜想等是意识密码被破译或表达的直觉的结果，是意识系统进化的产物。这一产物正是人类的创造性思维，它导致科学发现，或解决新的问题，或揭示新的规律。然而，这一过程是没有逻辑通道的，是通过与外界的同构对应的直觉而创造出新的意识。为了完全模拟人的智能，发明具有创造性思维的智能化计算机，必须依据同构进化认识论的原理，重新设计一套计算机的方案。在这一方案中，至少要设计一个非逻辑的类似潜意识的混沌状态发生器。这个发生器，要有自发、随机产生多种数据密码的能力。我们可以提出如下智能化计算机的设计方案：(1)在现有计算机的基础止增加一个具有自组织特点、可随机产生多种数据密码的模拟潜意识的混沌状态发生器。(2)增加一个非逻辑演算的类比选择的运算器。
　　　　（二）类比：实现同构映射的基本方式
　　同构进化认识论是建立在同构原理和进化原理这两个基本原理的基础上的，其中同构是认识的前提，是认识得以实现的基础。同构概念的泛义就是类比，同构是严密的、较为精确的类比。因此，类比在人类的认识活动中是一种极为重要的认识方法，是人类认识活动中实现同构映射的最基本方式。
　　首先，从潜意识到显意识的自然选择过程是以类比作为根据，使意识密码被破译而建立某种意识规范的；其次，从意识规范到理论规范的同构转换，则是认识的第二层次的类比；第三，理论规范对自然规范的描述和解释，则是认识的第三个层次的类比。自然界的内部结构就是靠我们的理论模型去对它进行类比解释，在我们的意识中，我们借助于理论模型对自然界的类比来理解自然界的内在机理，自然的内在机理本来是什么样子，我们是不可能直接感知的，我们只能以理论模型的类比去探索自然的内在奥秘。
　　　　（三）抽象：意识的本质
　　这里抽象有两层意思：一是指意识是抽象的，而不是形象的。意识是一种密码，是一种数字化、符号化的信息元素。如我们讲数字符号是抽象的，几何图形是形象的，即意识的存在形式是符号化的信息元素，它像全息摄影的“象素”、电视发射台发出的电磁波、电视机中的图象电流。它与它所描述的对象只需同构，而不是什么相似、相象、投影。
　　另一层意识是指被意识所反映的对象内容是抽象化的，即意识作为自然物的同构映射，总是舍弃无限繁杂的个体特征。这与我们通常说的，概念是抽象的而不是具体的，概念反映某类事物的普遍性的意义是相同的。我们强调了意识与自然的关系是一种“规范”的同构、一般性的同构，而不是个别具体的一一对应。任何一个具体事物都是复合体——性质的复合。意识与自然的相互作用是一种信息的作用，因而一个自然物在大脑中的意识形式也是一种复合、一系列信息的组合，而其中的每一个信息乃是意识的元素，这些元素分别与自然物的各个信息相对应。人类的意识本来就是抽象的，然而，抽象与形象之间没有不可逾越的鸿沟，完全可以进行同构转换。事实上，许多动物的感知过程就是一些“抽象”的密码形式，如蝙蝠的视觉超声波。再者，智能动物除了地球人，也许还有“外星人”，难道外星人就一定是我们这种细胞动物？都是有这种模拟语言？所以，智能化电脑研究的实质是如何设计自组织有序化随机密码源的问题，是如何赋予电脑创造性思维功能的问题。
　　　　（四）超越唯心主义先验论和机械唯物主义反映论
　　唯心主义先验论认为，人的认识是先天就有的，是超经验的，现实世界是人的意识的复本；相反，机械的反映论认为，人的认识是像照镜子一样对自然的反映，人的意识是外界的投影映象。然而，同构进化认识论的观点是，人的认识是人脑的意识密码，通过外在环境自然选择而进化的结果。人的知识是人脑已有的信息结构与自然物同构的产物，并不是被动的投影或印象。
　　［收稿日期］2003-04-18
广西社会科学南宁26～30B2科学技术哲学ｔú＠①宏斌20032003以人类认识的产生为出发点，通过对现代科学基础理论的哲学分析，可以得知人类认知的可能性在于整个世界存在着系统与系统之间的同构映射关系，由此可以提出认识的同构性原理。而人类的认识机理则在于人脑这一高耗散结构自组织变异与外在世界同构对应的过程，即人脑系统自主进化的过程，整个过程是认识主体能动的创造。认识的同构/认识的进化/意识密码ｔú＠①宏斌(1957-)男，湖北襄樊人，武汉商贸职业学院院长，华中科技大学博士研究生。武汉商贸职业学院，湖北　武汉　430070 作者：广西社会科学南宁26～30B2科学技术哲学ｔú＠①宏斌20032003以人类认识的产生为出发点，通过对现代科学基础理论的哲学分析，可以得知人类认知的可能性在于整个世界存在着系统与系统之间的同构映射关系，由此可以提出认识的同构性原理。而人类的认识机理则在于人脑这一高耗散结构自组织变异与外在世界同构对应的过程，即人脑系统自主进化的过程，整个过程是认识主体能动的创造。认识的同构/认识的进化/意识密码

网载 2013-09-10 21:47:53

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