心理與邏輯：人類認知的兩個重要通道

蔡曙山

一、心理與邏輯：先天的自然聯盟。

心智（Mind）是具有腦或神經系統的動物的智能行為。腦與神經系統產生心智的過程叫認知（cognition）。認知科學（cognitive science）就是研究心智和認知原理的科學。腦、心智與認知的關系如右圖所示。

腦與神經系統是自然界長期進化的結果。在這個過程中，逐漸產生了腦與中樞神經系統。最近的腦與認知科學研究發現，早在5億年以前，脊椎動物大腦的左右半球就已經開始分工協作，后來，在達爾文的“后代漸變”過程中，大約在500萬年前，人類大腦的左右半球結構形成了。人的大腦和中樞神經系統處于進化系列的頂端。

左右腦的分工也是自然進化的產物。

美國得克薩斯大學奧斯汀分校進化心理學教授麥克尼利奇（Peter F.MacMeilage）、澳大利亞并英格蘭大學神經科學和動物行為學教授羅杰斯（Lesley J. Rogers）和意大利心理-腦科學研究中心和特蘭托大學認知神經科學教授瓦洛蒂加拉（Giorgio Vallortigara）的合作研究表明，脊椎動物左右腦的分工來源于動物的兩個最基本的功能。他們說：

早期脊椎動物中，當某個大腦半球在特定環境下表現出發揮主導作用的趨勢，兩個大腦半球的分工可能就開始了。我們推測，右腦最初主要在危急情況下發揮任用，這需要動物做出快速反應，比如偵測周圍環境中的獵食。而在非危急情況下，主控權將由左腦接管。換句話說，左腦進化成為自發行為的控制中心，即對行為“自上而下”的控制（我們要強調的是，自發行為不一定是與生俱來的，其實很多自發行為都是后天學會的），而右腦則是環境誘發行為的控制中心，也即“自下而上”的控制。其他特化程度更高的功能，比如語言、工具制作、空間定位及面孔識別，都是從這兩種控制能力進化而成的。

動物的兩種基本行為和生存手段是捕食和防止被捕食。我們先來看動物的捕食和左腦的進化。研究表明，動物的捕食行為是一種日常的、自發的行為，它們是由左腦控制的，體現出右側偏向性。大多數脊椎動物的日常行為都具有右側偏向性，其中包括捕食。證據表明，所有五類脊椎動物（魚類、爬行類、兩棲類、禽類、哺乳類）的捕食都具有右側偏向性。美國著名心理生物學家斯佩里（Roger Wolcott Sperry，1913—1994）通過割裂腦的實驗證明：左腦主要負責理解、記憶、時間、語言、判斷、排列、分類、邏輯、分析、書寫、推理、抑制、五感（視、聽、嗅、觸、味覺）等，思維方式具有連續性、延續性和分析性。因此左腦可以稱作“分析腦”、“邏輯腦”、“意識腦”、“學術腦”、“語言腦”。

下面再來看動物的防止被捕食和右腦的進化。防止被捕食是右腦最原初的功能。科學家研究了各類動物對掠食者的反應，結果發現，當掠食者從視野的左側出現時，無論魚類、兩棲類、禽類還是哺乳類動物，都會出現更為強烈的回避反映。這是因為在遠古時代，對脊椎動物來說，沒有任何其他事情比掠食者突然出現更讓動物感到驚恐，更能喚起它們的快速回避反應。腦與神經科學的研究表明，右腦主要負責空間形象記憶、直覺、情感、身體協調、視知覺、美術、音樂節奏、想象、靈感、頓悟等，思維方式具有無序性、跳躍性、直覺性等。斯佩里認為右腦具有圖像化機能，如企劃力、創造力、想象力；與宇宙共振共鳴機能，如第六感、透視力、直覺力、靈感、夢境等；超高速自動演算機能，如心算、數學；超高速大量記憶，如速讀、記憶力。右腦像萬能博士，善于找出多種解決問題的辦法，許多高級思維功能取決于右腦。把右腦潛力充分挖掘出來，才能表現出人類無窮的創造才能。所以右腦又可以稱作“本能腦”、“綜合腦”、“潛意識腦”、“創造腦”、“音樂腦”、“藝術腦”。

大腦左右半球的主要功能可以列表對照如下：

左腦(理性的)右腦(經驗的)語言腦 音樂腦理性的 直觀的文字的 形象的分析的 綜合的記號的 繪畫的邏輯的 心理的

由此看出，心理與邏輯是人類心智的兩種主要能力，或者說，是人腦的兩種主要功能。

人類心理過程包括感覺、知覺和表象三種基本形式。人類的思維（邏輯）過程則包括概念、判斷和推理三種基本形式。它們的關系如下圖所示。

可見在人的大腦中，心理與邏輯是彼此緊密聯系、不可分割的、統一的心智過程。因此可以說，在人類的心智和認知中，沒有任何東西比心理與邏輯的聯系更加密切。

二、分道揚鑣：心理學與邏輯學。

不幸的是，19世紀末到20世紀上半葉的半個多世紀，心理學與邏輯被人為地割裂了，始作俑者和代表人物是德國數學家和邏輯學家弗雷格。

弗雷格拒斥心理學是與他的客觀主義的數學立場相關的。首先，弗雷格認為數是實際存在的事物，而不是一種心理現象。其次，弗雷格認為數學與感覺和心理毫無關系。他說：“不，算術與感覺根本沒有關系。同樣，算術與從早先感覺印象痕跡匯集起來的內在圖像也沒有關系。所有這些形態所具有的這種不穩定性和不確定性，與數學概念和對象的確定性和明確性形成強烈對照。考察數學思維中出現的表象及其變化，可能確實有些用處；但是不要以為心理學能對建立算術有任何幫助。這些內在圖像、它們的形成和變化對數學家本身是無關緊要的。”2、在《算術基礎》一書序中，他提出研究數學哲學三條原則中的第一條，就是“要把心理學的東西和邏輯學的東西，把主觀的東西和客觀的東西明確區別開來。”3、特別值得指出的是，弗雷格在研究數學和邏輯時，并非完全沒有認識到感覺和心理因素的存在，但他從各個方面堅決地抵制和反抗感覺和心理因素對數學和邏輯的影響。他說：“在數學家面前，反對這樣一種觀點大概是沒有什么必要的；但是，由于我還想為哲學家們盡可能解決上述這些有爭議的問題，我就不得不稍微涉足心理學的討論，即使僅僅是為了阻止它進入數學。”4、他說：“這樣一來，在涉及數學真的時候，問題就會擺脫心理學的領域，而轉向數學的領域。”5、在20世紀初，弗雷格的影響遠遠超出數學和邏輯的范圍。他的拒斥心理學的數學和邏輯的立場，經羅素、懷德海等人的發展，被演變為一種哲學觀點和方法，這就是邏輯經驗主義或稱邏輯實證主義的觀點和方法。邏輯經驗主義將數學邏輯的真理普遍化和絕對化，把數學邏輯當作理性思維的普遍規律，當作唯一的邏輯真理，同時也當作探求真理的有效工具。由數學邏輯產生的這種信條，經過邏輯實證主義的推動，演變為20世紀席卷西方學術的分析哲學運動。弗雷格以后，邏輯學與心理學徹底地分道揚鑣。這種影響至今未被肅清，尤其是在中國的學術界。

三、認知科學誕生以后…

變革來自于新的思想，那是在認知科學誕生以后。

20世紀50年代以來，眾多學科包括語言學、心理學、計算機科學、人類學、神經科學和哲學先后將它們的關注點指向同一個目標——人類心智。1975年，美國人感到將這些學科綜合為一個新的學科框架，共同探索人類心智的奧秘，于是，認知科學誕生了。經過30多年的發展，認知科學已經成為一個新的學科。2011年11月，中國認知科學學會在北京成立，但認知科學至今仍未進入幾十年不變的中國學科目錄。

認知科學給眾多學科的發展帶來機會。首先，認知科學6大來源學科在認知科學方向上都發展出自己的新興學科，如心智哲學、認知心理學、認知語言學（或稱語言與認知）、人工智能、認知人類學（或稱文化進化與認知）和認知神經科學。其次，認知科學的6大來源學科在認知科學框架下互相交叉，發展出更多的新興學科，如控制論；神經語言學；神經心理學；認知過程仿真；計算語言學；心理語言學；心理哲學；語言哲學；人類學語言學；認知人類學；腦進化。

認知科學也對眾多學科的發展提出挑戰。在21世紀，如果不與認知科學相結合，很多學科將無法發展，例如心理學和邏輯學。

萊考夫在《體驗哲學：涉身心智及其對西方思想的挑戰》（1999）一書中，開篇就指出認知科學的三大發現是：

心智本來就是涉身的；

思維大多數是無意識的；

抽象概念大部分是隱喻的。

其中，“思維是無意識的”這一論斷對邏輯學提出了嚴重的挑戰。自從亞里士多德以來，思維傳統地屬于邏輯學的領域。邏輯學是研究“思維形式及其規律”的科學（金岳霖，1977）。現在，認知科學提出“思維是無意識的。”我們應該如何應對這種挑戰？

著名的沃森選擇任務實驗（Wason selection task）就是這樣的一個挑戰。沃森實驗設計巧妙，他用4張紙牌的翻牌游戲來對應充分條件假言推理的4種可能選擇，即肯定前件式、否定前件式、肯定后件式和否定后件式。邏輯學家告訴我們，只有肯定前件式（Modus Ponens, MP）和否定后件式（Modus Tollens, MT）是正確的推理形式，并且兩者是等價的，而其他兩種形式都是錯誤的。實驗結果大大出乎邏輯學家的想象。

有將近100%的被試懂得使用肯定前件式的推理。由于沃森實驗精心挑選只使用沒有邏輯學背景的被試，因此，這一結果提示邏輯是正確思維的人們頭腦里固有的東西，而不是邏輯學家教給我們的東西。事實上，幾乎所有的人都懂得使用演繹規則MP即肯定前件式條件假言推理，這就暗示MP這樣的邏輯規則似乎是天生的，我將其稱為先天邏輯能力（Innate Logic Faculty, ILF, Cai,2007）。而對于邏輯學家證明與MP等價的否定后件式即逆否規則MT，卻只有約50%的被試予以支持，兩者差異是如此之大！心理學家解釋說，這是由于MT多做了兩次否定，其占用的認知資源與MP相比要大得多，由此很多人感到否定后件式比肯定前件式要困難得多。問題在于邏輯學只考慮推理的正確與否，而不考慮認知加工的難度。這樣就出現了盡管在邏輯學中將肯定前件式和否定后件式看作是同樣正確和等價的推理形式，但大多數人并不這樣認為。在這個實驗中，有超過一半的人使用了肯定后件和否定前件的“錯誤推理”，前者占33%，后者占21%。其原因何在？這是實驗所須檢驗的規則“如果紙牌的一面是字母A，則它的另一面是數字4”中，由于數字4得到了表征，因此它啟動了被試對肯定后件式的認知。“如果天下雨，地面就會濕”，現在地面濕了，并不能由此推出天下了雨，但也不能排除天下雨是一種可能的情形。畢竟人們在日常思維中就是這樣思維的。沃森實驗的結果表明，人們在進行推理時受到心理因素的影響。也就是說，邏輯不是抽象的而是具體的；邏輯不是心理無關的而是心理相關的。

另一個重要挑戰來自思維與決策領域。人們在進行投資決策時所依據的思維是邏輯的還是心理的？卡尼曼（D. Kahneman, 2011）提出的前景理論（Prospect Theory）認為，人們在涉及風險的經濟決策中是依據可能的損失和收益價值而不是依據最終產出來做出決策，并且人們是依據直覺而不是邏輯推理來對損失和收益進行評估。前景理論模型是解釋性的，它模擬真實的選擇而不是最優方案。下面是卡尼曼在《思維：快的和慢的》一書中給出的一些投資博弈的例子。

問題1：請做選擇

A. 肯定會得到900美元，或者……

B. 有90%的可能會得到1000美元。

問題2：你會選擇哪一個？

A. 必定會損失900美元，或者……

B. 有90%的可能會損失1000美元。

問題3：不管你有多少錢，有人又給你1000美元，請從下面兩個選項做出選擇：

A. 有50%的概率贏得1000美元，或者……

B. 肯定會得到500美元。

問題4：不管你有多少錢，有人又給你2000美元，請從下面兩個選項做出選擇：

A. 有50%的概率失去1000美元，或者……

B. 肯定會失去500美元。

問題5：以拋硬幣作選擇，正面贏，背面輸，你愿意參加下面的賭局嗎？

A. 贏50美元。

B. 輸50美元。

A. 贏100美元。

B. 輸50美元。

A. 贏150美元。

B. 輸50美元。

A. 贏200美元。

B. 輸50美元。

根據卡尼曼的研究，大多數人在面臨盈利時是風險規避的；大多數人在面臨損失時是風險偏愛的；人們對損失比對獲得更敏感。因此，人們在面臨獲得時往往是小心翼翼，不愿冒風險；而在面對失去時會很不甘心，容易冒險。人們對損失和獲得的敏感程度是不同的，損失時的痛苦感要大大超過獲得時的快樂感。

當然，卡尼曼并不否認邏輯推理和數學計算在決策中的作用。他認為，我們的頭腦里有快的和慢的兩種做決定的方式，他稱為系統1和系統2。無意識的系統1根據情感、記憶和經驗迅速做出判斷和決策，它見聞廣博，使我們能夠迅速對眼前的情況做出反應。但它也容易上當受騙，它固守“眼見即為事實”的原則，任由損失厭惡和樂觀偏見之類的錯覺引導我們做出錯誤的選擇。有意識的系統2通過調動注意力，通過邏輯推理和計算來分析和解決問題，它比較慢，但更準確，不容易出現錯誤。那怕是一個簡單的運算，其結果都比專家靠直覺做出的預測更準確。

四、認知邏輯的學科框架。

邏輯學與心理學應該如何應對認知科學的挑戰？無非上中下三種選擇。上策是進取，中策是維持現狀，下策是退卻。

心理學似乎采取了進取策略。思維是傳統邏輯學的領域，心理學正在向思維的領域推進。且看心理學養關于思維的定義。張厚粲先生在其主編的《大學心理學》中，對思維做了如下定義：

思維是一種人類特有的高級心理活動過程。

在本書中，作者從概念及其形成、問題解決、推理、決策、思維與語言等多方面涉及了心理學與邏輯學交互作用的研究領域和問題。

此外，在語言心理學、思維心理學、認知心理學等學科中，心理學和問題和邏輯學的問題也在發生著交叉和融合。認知科學建立以后，概念、判斷、推理、決策、問題解決都成為心理學的研究領域，取得了很多著名的研究成果，改變了人們對思維的看法。

心理學與邏輯學的交叉融合與發展，需要一個合適的學科框架。2004年，筆者首次提出將認知科學的學科框架映射到現代邏輯的背景之中，由此產生出認知邏輯（cognitive logic）的研究框架。2007年，筆者在第13屆國際邏輯學、方法論和科學哲學大會上報告了認知科學的學科框架和一些研究成果，這些研究工作受到國際同行的關注。

在這個學科框架下，我們得到哲學邏輯、心理邏輯、語言邏輯、文化與進化的邏輯、人工智能的邏輯和神經網絡邏輯。在這個學科框架下，邏輯學與心理學發生了交叉，它能夠更加合理地解釋人類認知活動中心理加工和邏輯加工兩種方式，也非常契合于卡尼曼的一快一慢的思維和決策模型。

在這個學科框架中，有的學科已經存在，如哲學邏輯、語言邏輯、人工智能的邏輯，其歷史可以追溯到20世紀50年代，與認知科學的起源同步；有的正在發展，如心理邏輯、神經網絡邏輯，其發端在20世紀70年代中期，與認知科學的建立同步；有的雖然尚未開展，但預計將來可以得到發展，如文化與進化的邏輯等等。

現在，我們將邏輯學與心理學重新統一于認知科學的研究框架之中。

這樣，我們就把作為人類認知的兩種方式或兩個通道統一起來了。心理過程作為認知的一個通道，包括感覺、知覺和表象的加工形式，此外還有直覺和無意識的加工形式，它們采用即時反應的方式進行加工，是快的通道，但它易錯。思維過程是認知的另一個通道，包括概念、判斷和推理的加工形式，它們采用邏輯分析與綜合、演繹與歸納、類比與溯因等方式進行加工，是慢的通道，但它準確。心理學與邏輯學則分別作為心理過程與邏輯過程的摹寫，為人們認識人類心智與認知提供理論模型。這兩個原本緊密聯系的學科，在20世紀以來被人為分隔半個多世紀以后，終于在認知科學的背景下重新統一起來，并得到新的發展。

在21世紀，我們要認識自己的腦與心智，特別要了解你的右腦，開發你的右腦，做一個全腦的人，做一個心理健全、邏輯嚴密的能夠正確思維和有效行動的人。