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文化走廊(九):「决定论」漫谈
 

【作者: 誠君】2004年09月27日 星期一

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宇宙万物的终极道理是纯粹理性的呢?还是反理性的感性呢?这种大哉问,几千年来人类就一直不停地在苦苦思索着。


唯理智主义认为:「意志的决定依赖于纯粹的内部认识活动」。于是,西方医学使我们愈来愈相信「人是机器」;而计算机和生化科技也使我们愈来愈相信「机器也可能是人」。


传统的「决定论(determinism)」主张宇宙万物是遵守「因果律(causal law)」的,任何事件的发生,必存在着因果关系。有因必有果、无因必无果,而且,同因必同果。这是由于事件的发生是依照自然的法则和符合逻辑的条件。


例如:根据合理推论,多数科学家相信恐龙的绝种是由于彗星撞地球造成的。如果这个推论过程是无误的,「彗星撞地球造成恐龙绝种」这样的命题就是正确的。同理,如果此推论过程是错误的,上述命题就不成立,也未曾发生过。但是,人类想以科学的力量去还原历史的真相,至今都还是「螳螂当车」啊!


哲学家David Hume和J.S. Mill虽然坚信「决定论」是放诸四海皆准的大法,但是,他们的怀疑性格,以及唯物和不可知论的主张,致使「因果律」在不同的场域下,都必须经过严格的求证步骤。


不过,有时,「决定论」是一个必要的「真」。因为有些人认为它是「不证自明的(self-evident)」;Hobbes和Locke认为它似乎是很容易就能被证明的;其他人(例如:Kant)则认为它是构成和维系人类经验的必要条件。


20世纪的量子物理学已经将「决定论」的必要性,攻击的几近体无完肤。他们认为宇宙的终极理论并不是由「因果」决定的,而是在次原子(sub-atomic)层级,由统计学的发生机率决定的。


在道德和法律层面上来谈「因果决定论」,如果完全以「因果律」来判断人类的行为,那可能会产生这样的问题:某人的行为是过去其他人所没有的(亦即,无判例),因此他不需负道德和法律上的任何责任。虽然,连Hume和其他思想家都反对这样的结论,但是在现实生活中,却常常发生这样的事情。


在计算机科学里,有所谓「决定论的问题(deterministic problem)」,而解决这种问题的方法称作「动态规划(dynamic programming)」。动态规划是求得优化的一种方法,它依顺序(sequential)选择单一变量值,而不是同时选择多个变量值来求解。它非常适合用来解决与时间相关的(time-dependent)问题,譬如:控制问题。


动态规划可以提供「最佳的策略(optimal policy)」或选择变量值的法则,致使目标函数得出最佳的结果。动态规划问题可以区分为三大类型:


决定论的问题:所需要的信息永远可以得到,计算目标函数可以得出给定「策略」的效果。许多「控制问题」就属于这一类型,譬如:在通讯系统中,求出最少的传输时间或最短的传输路径。


学习的问题(learning problem):其实,这类型也属于决定论问题之一,但是,其「控制」和「效果」的关系是客观存在的,进行优化的主体(optimizer)是先天无法得知的;亦即,所需要的信息可能无法获得。因此,该主体必须先了解目标函数的行为,之后,才能对它求得最佳的结果。搜寻问题就是属于这一类型,例如:在一条不明的缆线中,寻找断裂或破损的位置。


随机的问题(stochastic problem):这类问题具有额外的特征,系统的未来行为不完全由过去和现在来决定。它的知识只能使未来的几种可能情况,或多或少能够发生。在最佳的情况下,进行优化的主体只能期望找到一个策略,可以使目标函数得到最大或最佳的期望值。


在这一类型中,最重要的问题是:天生不稳定(inherent instability)系统的修正(correction)问题。解决此问题的「策略」必须在两个因素之间做出最佳的选择,它们分别是:使用一个错误机制的成本,和修正错误机制的成本。在网络电话(VoIP)中,有使用「去回音(anti-echo)」数字信号处理器(DSP),「回音」就是典型的随机问题。因为扬声器的噪音会透过麦克风传到信道中,造成严重的寄生噪声(parasitic noise),也就是所谓的「回音」。


在中世纪西洋哲学里,非决定论(indeterminism)者主张人在自由意志(free will)中,认识到灵魂的基本力量;意志就其自身而言,决定了理智活动的发展。他们认为,在大自然的变化过程中,产生了做为意识基础的大量观念,这些观念或多或少有些模糊和不完整,但是,在这些过程中,只有那些被自由意志注意到的观念才能幸存,最后,这些观念会变得清晰和完整,形成理性的知识。


在近代物理学中,有所谓的「非决定原理(indeterminacy principle)」,或称作「不确定原理(uncertainty principle)」,它是Heisenberg在1927年发现的,并奠定了量子力学在物理的基础。它是说:一个粒子的动量(momentum)和位置不能同时量得很准。以光波为例,其动量是波长的倒数,位置与动量(也称为波数向量 ,wave vector)是互相对偶的(dual),但也互相限制。这里所谓的「限制」是指它们无法同时被测量和确定,因为它们是「一体的两面」。这好比电子讯号可以在频域(frequency domain)或时域(time domain)任一场域中,使用傅立叶分析法,来求出它的物理特性,但却不能同时在频域和时域中分析它。


动量和速度是成正比的,所以,位置和速度是无法同时确定的,以至于量子下一时刻的位置是无法得知的,因此,便无法划出量子的固定轨迹或轨道来(它可能有无限多的轨迹)。我们虽然知道电子由A点到达B点,但绝无法确定它的路径或轨道。


我们可以想象量子本身也有「自由意志」,它可以自由选择自己的行动意向,而人类只能从统计学的发生机率去认识和分析它的「自由意志」。不过,对人类本身而言,这种努力不懈企图从上帝手中夺取「决定权」的做法,似乎也遇到了瓶颈。「不确定原理」推翻了「因果决定论」之后,许许多多奇怪的物理理论纷纷出笼,譬如:弦论(string theory)...等。但是,它们都因为无法以实验证明或无法测量,而流于空谈。


大自然的终极理论,或物理学的「统一场论」,会是一元(unity)的吗?或必须是一元的吗?


传统的牛顿物理学理论和爱因斯坦的相对论、量子力学,同样被应用在地球和外层空间;而人类的法律典章制度也必须参照广义的「因果决定论」而行,否则人类社会的秩序将无法维持。


计算机在「决定」后,可以进行正确或错误的「控制」;人脑在「决定」后,可以进行理智或非理智的行为;唯有那抽象的、不可知的、不确定的、被想象出来的「神秘力量」才能达到圆满的真善美境界。


全文完


<作者联络方式:


su2b08@saturn.seed.net.tw>


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