唐门高手在异世戴执事:认知科学——在自然科学和社会科学的交叉点上

赵南元（清华大学自动化系教授）

在古代自然科学与社会科学是浑然一体的，十六世纪以后，自然科学逐步从神学或哲学中分离出来，取得了独立的地位，自然科学的各个学科逐步融合，物理学、化学、生物学形成了完整的链条。按照基本粒子、原子、分子、生命、意识、社会的进化历程，社会科学最终也会整合到这一链条之中，统一性是科学的基本要求之一。

交叉科学的发展促进了科学的统一，生物化学使生物学与化学连成一体，化学键的量子力学解释使化学有了物理学基础。科学最后的也是最大的分裂是自然科学与社会科学的分裂，而认知科学的发展可能促成它们的统一，因为社会是由人组成的，而认知科学所解决的恰恰就是“人是什么”的问题。反过来也可以说，不消灭自然科学与社会科学之间的断层，认知科学也就没有立足之地。

一、认知科学

认知科学研究人脑的认知过程和机制，包括意识、感情、思维这样的高级神经活动。20世纪70年代兴起的认知科学本身就是一门交叉科学，涉及哲学（认识论）、心理学、人类学、脑神经科学、语言学和计算机科学（人工智能），还可以加上进化生物学和动物行为学。

认知科学在国内又称思维科学，目标是揭示人脑认知过程的机制，用计算机程序实现这一机制并加以验证。认知科学与哲学认识论的对象是相同的，都是人的精神世界，但研究的层次不同：哲学层次的研究比较抽象、概括，认知科学则具体而详细；二者的评价准则也不同，哲学的认识论无须经受严格的实验检验，而认知科学的每一观点都必须经受住实验的证明，否则就无所谓科学。当然二者的关系也非常密切，认知科学的研究受认识论的影响，认知科学的成果对认识论构成检验。

另一方面，认知科学所研究的内容实际上是用科学的方法回答“人是什么”这一问题，而“人”是人文社会科学的基本元素，因此对这一问题的科学解释将促进人文学科的科学化，促成自然科学和人文社会科学融合成统一的大科学。“人”正处在自然科学和社会科学的分界线上，成为二者之间的隔离带，但如果对“人”能有科学的解释，那么“人”就可以成为连接二者的桥梁。

二、现状和困难

自然科学与社会科学之间在很多方面遵循着不同的准则。例如，自然科学不接受超自然的解释，而社会科学可以接受；自然科学要求实验的重复性，社会科学不要求；自然科学崇尚理性，而社会科学可以容忍非理性；自然科学已经统一于共同的基础，而社会科学则缺乏共同基础；等等。在自然科学家看来，社会科学不象科学；而在社会科学家眼里，自然科学没有“人性”。

关于人文学科与自然科学的关系早已有了诸多的议论，多数人认为二者之间有着“本质”的区别而难以融合，甚至有人认为人文学科与自然科学是两种不同的文化。还有人认为，人文学科和自然科学是社会拱门的两个支柱，由于自然科学发展太快，两根支柱高度的差别越来越大，导致社会失衡乃至倾覆，主张限制自然科学的发展，以维持社会平衡。反之，也有人认为是社会科学太不发达，例如乔治·索罗斯就说：“我正好对真理有上瘾一般的渴望，因此我坚持社会科学是一种炼金术，不是科学，科学有崇高的声望，因此说你在研究科学很有吸引力，这是一种有魔力的说法，社会科学家可能被这个说法迷惑了。……社会科学家和自然科学家一样有心追求真理，但是他们有玩弄魔法的机会，自然科学家大致上没有这种机会。”

现状似乎显示在人文学科和自然科学之间存在着不可逾越的鸿沟，追求大统一的科学近乎幻想。但是如果我们对于人文学科与自然科学分裂的理由作出具体的分析和审视，就可以发现这种分裂并没有必然性，其原因仅仅是成习和偏见。消除偏见往往需要漫长的过程，但指出偏见是现在就可以做到的。

自然科学的各门学科几乎都经历过从非科学向科学的转换，这种转换用库恩的话来说叫做范式的转换，抛弃没有生产能力的旧概念、旧方法论，创建能够成为学科发展基础的新概念和方法论。例如从亚里士多德物理学向伽利略物理学的转换，从炼金术向现代化学的转换，从弗罗伊德心理学向实验心理学的转换。试想如果我们仍然接受亚里士多德的观点，认为物体之所以下落是由于堕落的本性，现代物理学是不可想象的。从社会炼金术向社会科学的转换同样需要范式的转换。

三、“人”是什么

这里所说的“人”当然不是指人的生物学特征，而是指与人文社会科学有关的部分，即人的精神世界，或者说是人的“意识”，也就是人之所以认为自己是个人的那种功能。

克里克在《惊人的假说》一书中说：“我们多数人想像的图景是，在我们大脑的某处有一个小矮人，他试图模仿大脑正在进行的活动。我们将其称为‘小矮人谬误’（the Fallacy of the Homunculus。在拉丁文中homunculus的意思是小矮人）。很多人确实有这种感觉（在一定的时候，这个事实本身就需要解释）。但我们的‘惊人的假说’并不认为是如此。粗略地说，它认为‘所有这些都是神经元完成的。’”

意识现象的存在被人们所公认，目前在很大程度上还依存于我们可以相互确认的主观感觉。然而，就像“太阳围着地球转”一样，直观感觉很容易把我们引向谬误。一些顶级科学家和哲学家，例如艾克尔斯、波普尔、彭罗斯等，都被“直观感觉的挡不住的诱惑”引进了“小人模型”的陷阱。

其实，要识破这种“伪理论”并不困难。“小人理论”与神创论、活力论、外星人杂交论等“理论”的共同特点是不能告诉我们事情是怎样发生的，即不能揭示事情的“机制”。只要梢加追问，“理论”就会露出破绽：神创论说不清上帝是怎样创造世界的，活力论说不清活力是怎样产生的，外星人杂交论说不清外星人本身从何而来。这类“理论”的作用只是把问题推到更难以解决的地方，对于解决问题本身毫无帮助。

这种“理论”往往使其提出者陷入困境，波普尔不得不承认“机器中的幽灵”，就算艾克尔斯找到“半开放的神经元”，彭罗斯说清了“量子微管”，也只是解决了心─脑之间的通讯问题，对于心灵（或曰灵魂、意识、精神世界）本身的结构或运行机制仍然一无所知。而如果我们要用这种理论进一步探求，得到的也只能是“小人”背后的“小人”，以至无限退行。关于意识的研究正处于自然科学与“社会科学”的交界之处，很容易受到“社会科学”中错误概念的干扰，造成一系列的矛盾、冲突和理论困境。以“自由意志”为例，在科学中我们只承认决定论或概率论（随机性）的原因，不可能承认“自由意志”作为原因的存在；但在“社会科学”或“人文学科”中，“自由意志”却是众多“理论”的必要前题。

关于意识的研究实际上是回答“人是什么？”的问题。传统的人文研究立足于一些糟糕的基本概念，其中的核心就是斯金纳(Burrhus Frederick Skinner,1904-1990)所批评的“内在人(inner man)”假说，以及由此派生出的自由意志、人格、尊严等错误概念。把众多学者引入歧途的“小人理论”也是“内在人”假说在科学界的投影。只有从“人是善于学习的机器”这一前题出发，关于意识（即关于人）的研究才可能是科学的。从而才有可能重建并非炼金术的社会科学。

四、关于自由意志

自然科学与人文学科最难以统一的问题是物质与精神的关系问题，或称为心—脑问题。董光壁在论述这一难题时列举的第一个困难是“协调两种世界图象的困难”。即“价值观、伦理体系和法律规范都是以自由意志为前提条件的。然而作为自然科学描述的客体，我们受着普适的自然规律的控制；如果确定论的意见是正确的，原则上作为原子集合的人的行为应该是必然的和可预见的，不可能有什么自由意志。我们觉得我们自己是自由的，有责任感的人；而科学则告诉我们或似乎告诉我们，我们是遵循严格因果律的运动并相互作用着的原子集合。人类的自主性与自然的必然性之间的这种明显的不相容性，能够用以支持下述两个结论中的任何一个：因为我们是自然界的一部分，所以自主性肯定是一种幻觉；因为自主性是一个事实，所以我们不可能完全属于自然界，人类本性一定具有精神的或非物质的方面。”“因而人类自主性与自然必然性协调一致的问题便向哲学和科学提出了挑战。”

消除两种世界图像对立的关键在于机器学习的问题，也就是能否把人脑看成机器的问题。一般的机器没有“责任”可言，但如果机器具备了学习能力，同样存在赏罚问题，所有的学习算法都离不开评价与赏罚的机制，当机器具有多个可学习的部分时，学习算法就存在责任局部化的问题。更复杂的学习机器不仅能修改自己的行为方式，还能自行修改评价体系，此时机器也要处理价值观的问题。多台这样的机器以非集权的分布方式进行合作时，就需要处理群体中个体间的评价，即广义的伦理问题。可见“价值观”、“责任”、“伦理”应该以学习的需要为前提，没有必要建筑在“自由意志”的基础上。所谓“自由意志”只是基督教世界图景中的一个概念，对科学而言只是毫无意义的多余假定。人文学科要科学化，必须抛弃“自由意志”假说，承认人完全属于自然界。

自然科学和社会科学的分裂源于前述的两种世界图象的对立。如果认知科学能够说明人也是自然的一部分，那么社会作为人的组合也不会需要非物质的解释。因此自然科学所遵循的游戏规则也应该适用于社会科学，例如不接受任何超自然的解释，任何权威的言论不能作为初始的证据。如果讨论伦理学问题还需要参考各宗教的意见，只能说明伦理学本身还处于前科学的阶段。

当然，社会科学与自然科学之间还是有区别的。由于自然科学的对象多数是简单系统，理论对事实很少有影响，哥白尼的学说不会改变太阳出来的时间，达尔文的理论不会影响进化的历程；但社会科学面对的却是可以自己改变自己的复杂系统，因而可能存在自我实现或自我毁灭的理论，即理论影响社会现实而使得理论成立或失效。举一个简单的例子：假设一个经济学家发明了一个算法，可以准确预测明天的股价，在实验室里屡试不爽，此时算法是正确的，他自己可以大赚一票，如果他把算法告诉亲戚朋友，由于有一些人按他的预测买卖股票，本来错误的理论也会变成正确的，成为自我实现的理论，如果所有人都知道这个算法，则谁也不能靠这个算法赚钱，本来正确的理论会变成错误的，成为自我毁灭的理论。

由于社会科学理论对社会的干扰，需要把社会科学家与社会充分隔离，严格区分理论工作与宣传工作，把理论家的学术活动限制在学者圈子里。绝对的学术自由是科学的生命线，社会科学也不例外。但按照科斯的说法，权利是交易的结果，而不是交易的前提，社会科学家要获得学术自由的权利，必须付出隔离的代价。其实自然科学家也存在隔离的现象，制造原子弹的方法不宜到处流传，化学家不会把实验室洗试管的洗液拿回家洗碗，医生都承认暗示疗法的疗效，但不能广为宣传，如果大家都知道暗示疗法，暗示疗法就会失效。医学是自然科学，但因为对象是人，也会出现复杂系统的特征，兽医是不用暗示疗法的。

五、“是”和“应该”

自然科学与社会科学之间的裂谷还可以体现为两个休谟问题：一、有限个事例不能合乎逻辑地证明普遍的真理。二、从“是如何”（真伪）出发不能合乎逻辑地推导出“应该如何”（善恶）的结论。传统的观点认为，自然科学解决的是“真伪”的问题，而社会科学解决的是“善恶”的问题。为了填平二者之间的鸿沟，需要对双方的哲学基础进行改造，以取得一致。

波普尔提出证伪主义，试图解决第一个休谟问题，结果并不成功，未能摆脱怀疑论，不得不承认科学不能保证获得真理。实际上休谟问题出在更深的层次上，问题在于“真理”这一概念本身是否有误。如果我们相信“创世说”，就可以想象上帝按照某种规则创造了世界，那么“上帝的蓝图”也就是“真理”的存在就不奇怪了。这就是“真理”这一概念的宗教背景。因此在中国的传统文化中没有与“真理”相对应的概念。我们可以把科学的目的由“追求真理”改为“追求好的理论”。用“善理”概念取代“真理”概念，同时消解了休谟的两个问题，在哲学层次建立自然科学与社会科学的共同基础。

这一改变对自然科学来说并无太大影响，实际上自然科学家早已不说自己的理论是真理，科学已经建立了理论好坏的评价准则，例如统一性、深刻性、预见性等。“真理”概念对科学而言，就象“第一推动”之于牛顿力学，仅仅是画蛇添足。波普尔和爱因斯坦也都承认科学理论是发明而不是发现，对于发明，当然谈不上真伪。

但是要把社会科学或人文科学统一到大科学之中，还需要一些彻底的重建。

六、伦理学与经济学

伦理学是研究应该做什么和不应该做什么的学问，是社会科学的基础。传统的经济学分为规范经济学和实证经济学，实证经济学研究的是少生产一门大炮可以多生产多少黄油，规范经济学研究的是到底应该生产大炮还是生产黄油。照此说来，规范经济学应该以伦理学为基础，但是伦理学应该以谁为基础却至今众说纷纭，尚无科学的解答。

近日有人给经济学下了一个精彩的定义，说经济学是“理性选择的科学”。按照这种广义的定义，伦理学可以建立在经济学的基础之上，除非我们认为伦理学可以是非理性的。当然目前世界上还有不少“非理性主义者”，因此我们需要说明为什么应该崇尚理性。崇尚理性的理由就在于，如果我们的选择与决策是有理由的，那么在失败时就可以找到原因，或修正理论，避免今后的失败。而非理性主义就享受不到这种好处。

上述说法可能被讥笑为“经济学帝国主义”，但“经济学帝国主义”确实可以称得上是“社会科学”科学化的一线曙光。