多重实现在自然界中普遍存在吗？

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根据多重实现论题，相同类别的功能可以实现为不同类别的结构。基于此，功能主义主张功能层面的解释优先于物理层面的解释，非还原的物理主义主张心理性质无法被还原为特定的物理性质，反还原主义主张特殊科学(special sciences)无法被还原为物理科学。

然而，尽管多重实现的概念在科学哲学与心灵哲学的讨论中十分常见，多重实现在自然界中的普遍性却仍然是一个存在争议的话题。波尔格（Thomas Polger）与夏皮罗（Lawrence Shapiro）为多重实现提出了较为严苛的界定标准，并据此主张多重实现在自然界中十分罕见；笔者将这一标准称为多重实现的严标准。相泽（Kenneth Aizawa）与吉列特（Carl Gillett）提出的界定标准更为宽松，他们据此主张多重实现在自然界中普遍存在；笔者将该标准称为多重实现的宽标准。两派分歧的根源在于，双方分别采用不同的标准界定多重实现。要判断多重实现是否普遍存在，需要检验并确立多重实现的界定标准。

一、多重实现的两种界定标准

波尔格与夏皮罗提出的严标准是一种极具约束性的、强版本的多重实现界定标准。根据严标准的最新表述形式，个体A与个体B构成多重实现，当且仅当：

i. A与B在模型或分类系统S1中属于同一类；  

ii. A与B在模型或分类系统S2中属于不同类； 

iii. 使A与B在S2中被划分为不同类的那些因素，必须是使A与B在S1中被划分为相同类的那些因素； 

iv. A与B之间在S2中的相关的差异必须不同于A与B之间在S1中的同一类中的差异。‍

一个关于开瓶器的日常案例可以更为清晰地展示严标准的内容。设想一个海马刀开瓶器(waiter’s corkscrew)和一个T型开瓶器(winged corkscrew)。由于它们都具有相同的功能性质——打开瓶盖，所以基于功能的分类系统S₁会把它们划入相同的类，故条件i得到满足。然而，由于结构的不同导致他们各自所采用的力学机制不同，所以基于力学机制的分类系统S2会把它们划入不同的类，故条件ii得到满足。此外，使开瓶器在S2中被分为不同类的因素是开瓶器的力学机制，而力学机制又是使开瓶器具有相同的开瓶功能从而在S1中被分入同一类的原因，故条件iii得到满足。最后，开瓶器在力学机制上的差异并非S1分类系统下同一类开瓶器之间的个体差异，故条件iv得到满足。综上，有着不同力学机制的开瓶器构成了真正的多重实现。

条件iii和iv要求实现者与被实现者是相关的，即前者能够为后者提供科学说明；但这一要求十分苛刻，因为在大量案例中，实现者只是被实现者的组合要素，而组合要素的差异并不意味着科学说明的差异。据此，波尔格与夏皮罗认为，“从经验的视角来看，我们应当认为多重实现是一种十分罕见的现象”。

相比之下，相泽与吉列特提出了一种较弱的宽标准，它允许组合要素的差异构成多重实现。具体而言，性质G被多重实现，当且仅当：

i. 在条件$下，个体s具有性质G的个例，得益于性质/关系F₁-F_n的个例贡献给s或s的组合要素的因果力，反之则不然；

ii. 在条件$*下（$*可能等同于$，也可能不等同），个体s*（s*可能等同于s，也可能不等同）具有性质G的个例，得益于性质/关系F₁^*-F_m^*的个例贡献给s*或s*的组合要素的因果力，反之则不然；

iii. F₁-F_n≠F^*₁-F^*_m；

iv. 在条件$与$*下，F₁-F_n与F^*₁-F^*_m在性质上属于同一科学层级。‍

宽标准的核心观点在于，微观层面的组合要素变化足以造成相应的整体性质的多重实现。例如，设想钯合金与人类牙齿都能实现同样的硬度，但二者的分子构成以及基本粒子之间的键合存在差异，故条件i-iii得到满足；此外，分子构成以及基本粒子之间的键合属于同一科学层级，即它们都能参与实现特定硬度的因果机制，故条件iv得到满足。所以，钯合金与人类牙齿构成了对特定硬度的多重实现。根据宽标准，由于任何与整体功能具有因果机制关联的组合要素的变动都能构成多重实现，所以多重实现在材料科学、工程科学、乃至神经科学与心理学等一系列学科中普遍存在。

二、波尔格与夏皮罗的严标准

并非多重实现的适当标准

严标准采用科学分类系统界定自然类的同一与差异，从而使多重实现的判定依赖于对分类系统的选取。例如，神经网络具有模式识别的功能；而人工智能与生物有机体都能实现这一功能，那么这是否符合严标准从而构成真正的多重实现呢？这取决于我们对科学分类系统的选择。从算法层次来看，有证据显示，不论是人工神经网络还是生物神经网络，都具有相似的层状结构和前馈联结，它们实现模式识别功能的计算机制是相似的。但倘若往下看一个层次，在物理层次，人工神经网络为模式识别功能的实现提供了电子机制的解释，而生物神经网络则提供了生物物理机制的解释，因此二者在物理层次有着截然不同的机制。由此可见，严标准无法一致地判定该案例是否属于多重实现。

对此，一个可行的回应策略是主张科学分类系统的选择并非依赖于我们的主观认知兴趣，而是取决于自然界本身的客观结构。换言之，某种特定的科学分类系统之所以被选择作为多重实现的判定依据，是因为它正确地刻画了客观真实的自然类。然而，客观真实的自然类又需要通过科学分类系统加以确定。波尔格与夏皮罗的严标准因此陷入循环论证。

三、相泽与吉列特的宽标准

是多重实现的适当界定标准

根据实现关系的平面观点，实现者具有被实现者的全部因果力，换言之，要么被实现者的因果力是实现者的因果力的真子集，要么被实现者的因果力等同于实现者的因果力。相比较而言，根据实现关系的立体观点，被实现者的因果力不同于实现者的因果力，但被实现者的因果力得益于实现者的因果力。

根据严标准，开瓶器的物理机制是开瓶器功能的实现者，而开瓶器的材料和颜色并非其功能的实现者，这是因为开瓶器的物理机制的因果力包含了其功能的因果力，而开瓶器的材料和颜色的因果力不包含其功能的因果力；就此而言，波尔格与夏皮罗的严标准预设了实现关系的平面观点。问题在于，平面观点排除掉了许多在科学上有意义的实现关系。

第一，如果实现者必须具有被实现者的全部因果力，那么在很多情况下，事物的组成要素的性质将无法实现其整体的性质，因为事物的组成要素的因果力往往不同于其整体的因果力，问题在于，事物的组成要素与其整体之间的实现关系在科学中十分常见。例如，科学中的跨层级机制说明诉诸组成要素的性质及其活动机制解释整体的性质。草率地排除这一类实现关系会削弱实现概念的科学相关性。

第二，如果实现者必须具有被实现者的全部因果力，那么实现者与被实现者都存在于同一空间边界的内部。问题在于，构成性实现在形而上学上并不充分，因为被实现者的性质会受到外部环境因素的影响。例如，由于功能总是描述与外部世界的某种关联，所以功能性质的实现往往与外部世界有关。考虑心脏的血液泵送功能。血液泵送功能是实现并不仅仅依赖于心脏的内部因素，而是包括了整个循环系统的其他部分，包括血管、血液、交感神经的激素传递等等，还包括了有机体之外的环境因素，比如空气中特定的氧气含量。所以，至少有理由认为，外部环境性质也是实现者的合法组成部分。

第三，如果实现者必须具有被实现者的全部因果力，那么实现者与被实现者将是共时的，但共时性实现无法涵盖通过因果-历史特征而被定义的事物。例如，钞票是通过其生产的来源而被定义的：即使在所有微观结构上模仿它们，也仍然无法造出真正的钞票。这一类事物被认为属于因果-历史类（etiological kind）。它们并非由其当下的物质承载者所实现；相反，真正的实现者是它们的因果起源、历史与发展轨迹，这意味着，实现关系可以是历时性的。历时性因素在一些特殊科学中扮演着解释和预测的角色，不应把历时性因素排除在实现关系之外。

宽标准所预设的立体观点允许被实现者的因果力与实现者完全不同，从而刻画了“整体大于部分之和”的观点：整体性质不同于部分的性质。此外，立体观点允许实现者与被实现者在空间和时间上不重合，从而涵盖了外部实现和历时性实现。总之，立体观点由于涵盖了不同种类的实现关系，比平面观点更加完整地刻画了不同种类的实现关系。

综上，由于立体观点比平面观点更完整地刻画了各种类型的实现关系，所以采用立体观点解释实现关系会更有优势。因此，基于立体观点的宽标准比基于平面观点的严标准更适合作为多重实现的界定标准。

四、多重实现在自然界中的普遍性

由于立体观点承认组合要素的差异构成多重实现，所以多重实现在自然界中的普遍存在将容易得到证实。在物理科学中，热力学的温度可以被实现为统计力学的分子平均动能，但根据宽标准，这样的实现关系应当被认为是多重的：同样的温度可以实现为气体中分子之间的弹性碰撞，也可以实现为固体中分子的震荡。

除了物理科学领域内的微观结构对宏观现象的多重实现之外，特殊科学领域也普遍存在结构对功能的多重实现。在生物学等特殊科学中，结构对功能的多重实现很大程度上来源于自然选择。以生物功能为例：生物功能及实现它的结构都是自然选择的产物，但自然选择总是会安排不同的结构实现同样的功能。功能与结构的多重实现之所以普遍存在，是因为自然选择对结构是盲目的：任何实现同一功能的两种或多种结构都会在演化过程中被选择。宽标准很好地解释了自然选择对结构的盲目性。根据宽标准，结构与功能具有不同的因果力，这使自然选择对结构的盲目性得以可能：在功能的因果力被选择的情况下，特定结构的因果力并未被选择。

综上，由于立体观点比平面观点更好地刻画了实现关系，基于立体观点的宽标准比基于平面观点的严标准更适合作为多重实现的界定标准；根据宽标准，多重实现在物理科学与特殊科学中普遍存在。所以，多重实现在自然界中更有可能是普遍存在的。

END

本文选自《自然辩证法通讯》2023年第45卷第9期