物理理論挑戰常識#
現代物理學的根本理論以驚人地違反直覺的方式解釋世界。
- 多數非物理學家會認為「水平伸出手臂時,感覺到的是重力把它往下拉」是顯然的
- 愛因斯坦(Albert Einstein)的廣義相對論卻否定重力作為「力」存在:手臂上唯一的力是你自己向上施加的力,用以讓手臂持續地脫離彎曲時空中最直的路徑加速運動
- 量子論(quantum theory,第 11 章)則更違反直覺
判斷某事物是否真實的準則:若它出現在相關領域最好的解釋中,便應視之為實在;反之若最好的解釋否認其存在(如重力),就不該再假設它存在。
突現(Emergence)#
物理現象一旦化約到根本粒子層級,就會複雜到難以想像:
- 把一壺水煮開——「全地球的超級電腦運算到宇宙終結也算不出全部水分子會做什麼」
但有趣的是,某些複雜性會自行化解為「較高層級的簡單性」:
- 預測水多久會沸騰只需要少數幾個物理量(質量、加熱功率等)
- 水的液態性、容器、加熱、沸騰、氣泡之間的關係,可以僅由彼此之間得到很好的解釋
- 不需要直接參照原子層級
突現(emergence):在較高、近乎自主的層級上呈現出可解釋性的現象。
這一現象是知識創造的物理基礎——「所有知識創造都依賴於突現現象,並由其物理性地構成。」
但突現現象只是少數:
- 我們能預測水會沸騰,但無法預測每一個氣泡的具體路徑
- 多數微觀屬性(例如某段時間內被加熱影響的電子是奇數還是偶數)我們完全無法預測——而我們也不關心,因為這些都是地方性細節
化約論(Reductionism)的盲點#
化約論(reductionism):認為科學總是(或應該)以「拆解成成分」的方式進行解釋。
它要求高層解釋必然能化約到低層解釋——這常常是錯的。
戴維·多伊奇(David Deutsch)的「邱吉爾鼻尖上的銅原子」範例:
- 為何倫敦國會廣場邱吉爾雕像鼻尖上有那顆銅原子?
- 答案:因為邱吉爾擔任首相、領導二戰、被立像紀念、銅是傳統雕像材料……
- 一個低層物理觀察是被極高層的突現現象(觀念、領導、戰爭、傳統)所解釋的
- 即便理論上「萬有理論」能用太陽系初始狀態預測出該銅原子的位置,這預測也解釋不了任何事——只描繪了軌跡
熱力學第二定律的範例#
- 「打亂的雞蛋永不會自行回到完整狀態」——這條高層規律未必能從個別原子的低層定律推導出來
- 高層規律可能本身就是基礎自然律
在解釋上,沒有先驗的理由認為微觀解釋比突現解釋更基本。
化約論、整體論(holism)與工具主義一樣,都犯了「以非『是否為好解釋』的標準來評判理論」的錯誤。
連續理論之間的「劇變」#
從克卜勒(Johannes Kepler)→ 牛頓(Isaac Newton)→ 愛因斯坦,每一代理論的預測或許只差一點點,但所否認的本體卻完全不同:
- 克卜勒:行星走橢圓(否認天球)
- 牛頓:以瞬時速度與加速度等微分量描述運動,引入「重力」這個力
- 愛因斯坦:否認重力作為力的存在;那是時空曲率
工具主義者據此說:既然解釋一直被推翻,「解釋層次的進步」便是錯覺。
這是錯的——掃除舊解釋的「實體名單」並不等於掃除整個解釋。
重力場仍對應某種真實事物(時空曲率),它的強度大約遵循平方反比律;牛頓對「重力效應只依質量,與密度、組成無關」的洞見也被愛因斯坦保留並進一步解釋。
愛因斯坦語:「物理理論最美的命運莫過於——指向一個更全面的理論,並作為其極限情形而存活下來。」
波普爾(Karl Popper)的名句:「我們可以讓我們的理論替我們而死。」
這是解釋性觀念能擺脫地方性的關鍵——生物演化的中間態必須能存活,但科學中間態理論不必存活。
抽象實在的存在#
知識作為「抽象的複製因子」會影響物理對象——這是更高層級的解釋:
- 西洋棋程式擊敗你的不是矽原子,而是程式本身
- 程式可以從程式設計師的神經元、無線網路電波、電腦記憶體……多種物理基底實例化,但其內容不變
- 解釋「為何你輸了」必然要參照那個抽象的程式
侯世達(Douglas Hofstadter)的骨牌範例#
侯世達在《我是個怪圈》(I Am a Strange Loop, 2007)想像一台由百萬張會自動彈起的骨牌組成的電腦:
- 信號在環狀網絡中傳播,能實現 AND/OR/NOT 等邏輯運算
- 程式用以判斷一個數是否為質數
- 設輸入 = 641(質數),按下「開關」後,骨牌大量倒下又彈起
某張骨牌(即「輸出骨牌」)始終不倒。觀察者問:為什麼那張不倒?
- 拙劣回答(化約式):因為前一張不倒——這只是把問題往上推一張,最終回溯到「開關」,等同於只回答了「是否會倒」這個預測問題
- 正確回答:因為 641 是質數
「641 是質數」根本不提任何物理事物——它是純抽象。
質數理論不是物理學的一部分,它涉及無窮個自然數。但這個事實是該骨牌「不會倒」之最佳解釋。
因此這構成對「化約論在抽象層次也成立」之反駁。
抽象實體真實影響物理世界#
侯世達自己後來反而傾向化約論,主張「我」是幻覺。戴維·多伊奇反駁:
- 物理律自身也不會「推動」任何東西,物理律只是解釋與預測
- 若以「初始狀態加運動律已決定一切」為由否認因果,那麼原子也不能「推動」原子——這推不出任何有用的結論
- 因果(causation)本身就是個突現、抽象的概念。如休謨(David Hume)所指:我們從感官中只能觀察到事件接續,看不到因果
- 在不同突現層級上同時存在多種解釋,本身並無矛盾
抽象之為何可知#
柏拉圖(Plato)注意到幾何學中「完美直線、零厚度的線、完美三角形」並未被任何人實際觀察過,卻被知識所掌握。他因此推論知識必來自超自然——這結論是錯的。
抽象知識的來源跟所有知識一樣:猜想 + 批判 + 尋找好解釋。
是經驗主義(empiricism)讓人以為「科學之外的知識不可達」;是「證成的真信念」此一錯誤觀念,讓人覺得抽象知識比科學理論「不夠被證成」。
數字理論中如果硬要限制成「小自然數」,得加上大量任意條件與例外,反成壞解釋——「無限的情況才是真正自然的情況」。
道德知識的客觀性#
休謨的名句被普遍誤讀為「無法由事實導出應然」(「You can’t derive an ought from an is」),然後得出「道德無法被理性證成」的結論——這引向兩條死路:
- 擁抱不理性
- 嘗試完全不做道德判斷
戴維·多伊奇指出:事實知識也不能從「是」中導出——科學不是這樣運作的。
知識成長不是「找辦法證成自己的信念」,而是「找到好解釋」。
道德格言與事實證據在邏輯上獨立,但道德解釋與事實解釋並非彼此獨立——事實知識可有效用以批判道德解釋。
範例:
- 十九世紀若有黑奴寫了暢銷書,邏輯上不能反駁「黑人是被上帝設計為奴的」這條哲學命題——但會使許多人原先用以理解此命題的解釋崩潰
- 反之,極不道德的主張幾乎都伴隨事實上的錯誤(如 9/11 是美國政府所為的陰謀論)
- 雅各·布朗諾斯基(Jacob Bronowski):科學發現需要承諾於某些價值——對真相的重視、對好解釋的追求、對寬容與爭辯開放性的承諾
道德上的對錯是客觀的——它們是行為與目標的真實屬性,因為「下一步該怎麼做」的問題無可迴避,而我們最好的解釋都涉及這項區分。
為什麼化約論在道德哲學裡空洞?#
- 如果我問你「我該追求什麼目標」,「照物理律去做」沒意義(反正你也只能照物理律做)
- 「做你最偏好的事」也沒意義,因為偏好本身受道德解釋形塑
- **功利主義(utilitarianism)**像經驗主義一樣,是反抗傳統教條的解放性框架,但其正面內容卻多有錯誤
抽象實在的物理意義#
美、對錯、質性、無窮集合——它們客觀存在,但不以物理形式存在。
然而「不能在街上被它絆倒」這個差別其實沒有經驗主義常識所暗示的那麼大:
- 「被物理對象影響」需要透過自然律
- 但自然律本身不是物理對象,因果性也不是
- 自然律與因果性都是抽象,我們的知識來自「最佳解釋援引了它們」
抽象的延伸力(reach)由其所含知識決定,與承載它的腦無關。
- 一個理論可以有無限延伸力,即使其原創者未察覺
- 人本身也是一種抽象
- 人類所特有的無限延伸力,就是理解解釋的能力——這是更廣的「普遍性(universality)」現象的一個實例,下一章將討論
名詞與要點#
本章核心詞彙
- 突現層級(Levels of emergence):能彼此說明而不必拆解為原子等構成單元的現象集
- 自然數(Natural numbers):1, 2, 3, ……
- 化約論(Reductionism):認為科學必然或應以拆解成成分的方式解釋一切(並因此認為高層解釋不能是基礎的)——錯誤觀念
- 整體論(Holism):認為所有有意義的解釋都是用整體解釋部分——錯誤觀念
- 道德哲學(Moral philosophy):探討「應追求何種人生」之問題
本章中「無限之始」的意義#
- 突現現象的存在,以及它們能編碼關於其他突現現象的知識
- 真實解釋具有層層逼近的特性
- 理解解釋的能力
- 解釋能透過「讓我們的理論替我們而死」擺脫地方性
小結#
化約論與整體論皆錯誤。實際上:
- 解釋並非形成「最低層最基礎」的階層
- 任何突現層級上的解釋都可以是基礎的
- 抽象實體是實在的,能在因果上影響物理現象
- 因果性本身就是這樣的抽象