科學表征：問題、爭論與解決路徑

魏屹東

科學表征：問題、爭論與解決路徑

魏屹東

科學表征是用一個人工設計的事物（如模型）描述另一個相關的事物（如自然現象），其結果是形成科學知識或理論，它蘊含了構成、劃界和規范問題，已經成為各種實在論與反實在論爭論的焦點。早期的圖像論認為表征就是心理圖像，后來的相似論主張表征是兩個不同事物之間的相似，同構論認為表征是兩個不同事物之間具有相同的數學的或者物理的結構，指代論認為表征是一個事物替代另一個事物，推理觀認為表征是一種推理力和認知能力。這些觀點表現為科學理論的句法觀與語義觀之爭、建模與理想化之爭，形成了表征的緊縮觀和實質觀，以及分析方法和實踐方法。

科學表征；模型；同構；相似

科學表征是指用一個事物（模型、圖像等）描述另一個相關的事物（世界、現象等），它構成了科學創造的核心部分。2002年在美國威斯康辛召開的PSA（科學哲學協會）國際會議上，參與“科學表征的語用學”專題討論的學者一致認為“科學表征已經成為科學哲學的一個核心概念”①此次專題重點探討了兩個問題：一是對表征的實用主義和意向說明做哲學分析；二是選擇科學史中的精致案例研究來闡明科學模型的表征功能。，它幾乎是各種實在論與反實在論爭論的核心，不僅在科學解釋中起重要作用，影響了關于自然律、時間和空間因果的爭論和關于真理問題的討論，而且是關于科學建模和理論化的哲學反思的焦點。

歷史地看，關于科學表征的研究路徑主要有兩條：一條始于19世紀末科學中關于表征與建模關系的爭論，特別是麥克斯韋和赫茲的“圖像論”，后來哲學家也參與其中的討論；另一條是始于20世紀50年代科學哲學中關于科學理論本質的哲學研究，邏輯經驗主義是其代表，特別是卡爾納普的“句法觀”開創的“語義”和“結構”觀，使得表征逐漸成為核心內容。這兩條路徑今日匯聚成科學表征問題的研究。同時，其他兩個關于科學表征的哲學探討也匯入“科學表征問題”：一方面是關于理論或模型與要表征的真實系統或現象之間表征關系的本質問題，這個問題更多的是抽象的形而上學分析，構成了后來的關于表征的“分析方法”；另一方面是關于科學實踐中科學家如何使用表征的建模方法探討，構成了今日的科學表征的“實踐方法”，包括描述分析、基于案例的分析、歸納與演繹、例示、源于實踐的推理、基于模型的推理等。第一條路徑與分析方法構成了科學表征的“緊縮觀”，即將表征理解為不能還原的原始概念，類似于羅素和維特根斯坦的邏輯原子主義主張的原子事實和原子命題；第二條路徑和實踐方法構成了科學表征的“實質觀”，即表征概念可還原為另一種更基本的東西，如心理圖像。

一、科學表征問題的由來

“科學表征問題”與模型、理論與世界的關系的討論密切相關。這就是始于20世紀60年代的薩普斯（P．Suppes）、80年代得到范·弗拉森（van Fraassen）和吉爾（R．Giere）等發展的關于科學理論的語義觀。語義觀主張科學理論的整個語義或元數學模型的類型提供了它的語義內容。不論語義觀的優缺點如何，它使得解釋模型與世界之間的關系問題重新受到重視；也無論我們把模型理解為抽象的或具體的，是否從理論提煉而來，許多哲學家懷疑模型不是某種具體真理傾向或近似真理傾向的東西，就像說玩具飛機模型有真假是錯誤的一樣，聲稱科學模型如原子模型、邏輯圖等有真假也是錯誤的。即使模型不總是具有真理傾向的，它們在某種意義上也是關于世界的。準確地說，模型能夠表征世界或世界的某些方面。如果模型能夠表征世界，那么是什么構成了二者之間的關系？或者說，是它們的哪些屬性或結構將它們聯系起來的？

這就是表征的構成問題。吉爾認為，模型與世界之間在某些方面或某種程度上是相似或適合關系，其中某些方面或程度是科學家使用模型有目的地選擇的①R．Giere，“Using Models to Represent Reality”，in Model-Based Reasoning in Scientific Discovery，edited by L．Magnani，N．J．Nersessian＆P．Thagard，Kluwer／Plenum，1999，pp．4—57．。弗雷赫（S．French）認為模型與真實世界之間是同構或部分同構關系②S．French，“A Model-Theoretic Account of Representation（Or，I Don't Know Much about Art．．．but I Know It Involves Isomorphism）”，Philosophy of Science 70（5），2003，pp．1472—1483．，蘇雷茲（M．Suárez）則認為是推理關系，模型的表征力指向世界的某些方面①M．Suárez，“An Inferential Conception of Scientific Representation”，Philosophy of Science 71，Supplement，2004，pp．767—779．。休斯（R．I．G．Hughes）則通過分析伽利略使用幾何圖形解決力學問題，發現科學表征典型地具有“指代”（denotation）、“證明”（demonstration）和“詮釋”（interpretation）三個成分，提出一個DDI模型。指代是模型的元素如線條指稱現象，證明是指使用者運用模型得到一個結果，詮釋是指這個結果得到物理上的說明。不過，DDI不是提供一個充要條件來說明表征何時發生，而是要“提出一個更適合的建議——如果我們在心中用這三個活動檢驗一個理論模型，那么我們將獲得模型提供的這種表征的某些洞見”。②R．I．G．Hughes，“Models and Representation”，Philosophy of science 64，1997，p．329．顯然，DDI既試圖說明表征的構成問題，也試圖解決科學表征的劃界問題，告訴我們哪類表征發生了，如區分了伽利略的科學記錄與其他人的手稿。

這兩個問題與“表征的核心問題”（模型根據什么表征和如何確定是什么構成了一個正確的表征）相關。③C．Callander and J．Cohen，“There is no Special Problem of Scientific Representation”，Theoria 55，2006，p．69．前者類似于構成問題，后者與規范問題（什么使得模型表征或解釋）相似，即“一個模型的表征力和解釋力是相互關聯的”④Models as Mediators，edited by M．Morgan and M．Morrison，Cambridge：Cambridge University Press，1999，p．40．。筆者認為，這雖然是對的，但這是兩個不同的問題，因為表征力是指模型的指向屬性，解釋力是指模型的說明屬性，前者與構成問題相關，后者與規范問題相關，而且二者之間的關聯程度如何還不十分清楚。假如一個模型有較強的表征力，但表征目標有誤，在這種情況下，我們還能夠說它表征力強嗎？它還有解釋力嗎？羅倫茲大氣對流模型是一個典型例子⑤P．Smith，“Explaining Chaos”，Cambridge：Cambridge University Press，1998，pp．9—12．，它雖然在某些方面能夠解釋對流現象，但遺漏了地球實際對流模式的許多特征。換言之，該模型忽略了與大氣相關的大量參數，產生了許多錯誤假設，因此僅捕捉到少量的空氣動力行為。由于這些問題的存在和難以解決，使一些堅持同構觀的人退卻到部分同構，模型的理想化和抽象性導致有人認為模型能夠使命題在某些非邏輯意義上成為必然。⑥D．M．Bailer-Jones，“When Scientific Model Represent”，International Studies in the Philosophy of science 17，2002，pp．59—74．例如，根據橋梁的設計圖，工程師能夠提出種種命題，其中有些是真的，有些是假的，為了保證理想模型的表征力，工程師必須保證真命題的高比例。

非邏輯如何能夠保證真命題比假命題比例更高呢？在筆者看來，表征關系應該是符合邏輯的，非邏輯不能保證表征力。在日常生活中，交通規則“紅燈停，綠燈行”就是一種邏輯規則，違反就可能釀成事故。在科學表征的情形中，邏輯的要求更強，因為邏輯就是規范。如何區分科學表征與非科學表征就構成了表征的劃界問題。

概括地講，“科學表征問題”蘊含了三個具體問題：第一是構成問題，即，是什么構成了模型與世界之間的表征關系，或者說，科學表征的本質是什么；第二是劃界問題，即，如何區分不同表征，如語言表征、圖像表征、物理表征、符號表征等，或者說，判斷不同表征的標準是什么；第三是規范問題：即，在什么框架下的描述才是正確的表征，或者說，適當的和成功的科學表征是什么樣的。這些是科學表征理論建構的核心問題。

二、模型表征：科學認知的核心

物理科學中的建模及其哲學反思是目前關于科學表征問題討論的根源之一。建模的歷史很悠久，如古希臘時期關于宇宙中心的“地心說”和“日心說”、近代伽利略的斜面模型和擺模型、牛頓的光學模型等，而對模型及建模本身首先進行審視的是物理學家麥克斯韋、玻爾茲曼和赫茲。麥克斯韋開創了將建模作為類比推理的一種新方式，赫茲以新康德式德語形式的建模傳統給出了表征理論發展的一個全面描述，玻爾茲曼則以一種激進的維也納傳統給模型與表征重新打上富有想象力的烙印。①M．Suárez，“Scientific Representation”，Philosophy Compass 5（1），2010，pp．91—93．他們的工作一起將建模推向了科學表征的中心。在他們看來，建模與表征是物理科學的重要支柱。玻爾茲曼認為模型是世界圖像的本質，它在數學物理學發展中起核心作用。②L．Boltzmann，“Models”，Encyclopedia Britannica，1902，pp．788—791．麥克斯韋的電磁動力學處于19世紀末物理學方法論革命的核心，確定了新的建模傳統③J．C．Maxwell，“Analogies in Nature：Essay for the Apostles”，reprinted in The Scientific Letters and Papers of James Clerk Maxwell，edited by Harman，Peter，Cambridge：Cambridge University Press，1990，pp．376—383．，對后來科學模型的發展具有不可估量的意義。赫茲于1894年提出并發展的科學表征的圖像論，對科學表征的本質和作用作了建設性的討論④H．Heetz，The Principles of Mechanics Presented in a New Form，New York：Dover Publications，1956，pp．1—30．，逐漸在20世紀初德語世界的科學家和哲學家中占統治地位。

在科學哲學中，受上述物理學家建模與表征思想的影響，20世紀60年代到21世紀初的十幾年里，一些科學哲學家開始關注科學模型與表征的歷史。海西（M．Hesse）率先對科學中的模型與類比做了深入探討，認為模型與類比整合在一起能夠理解一般的科學實踐和特殊的科學進步，還特別能夠理解一個科學理論的范圍是如何被延伸的，理論如何產生新的預測。⑤M．Hesse，Models and Analogies in Science，London：Sheed and Ward，1963，pp．1—5．為了很好地理解一個新系統或現象，科學家通常創造一個類比模型，并將這個新系統與一個更熟悉的系統比較。迪蓋特（H．De Gegt）把玻爾茲曼的“圖像論”用于解釋當代科學的本質，特別是關于表征的解釋力的爭論，聲稱科學理論是心理圖像，與實在具有部分相似性。①H．De Gegt，“Ludwig Boltzmann's Bildtheorie and Scientific Understanding”，Syntheses，1999（119），pp．113—134．

在科學實踐方面，奈瑟希安（N．J．Nersessian）通過對麥克斯韋的以太漩渦模型的形成這種認知實踐的案例研究，揭示了新科學概念如何形成的機制和認知結構。她根據基于模型的推理解釋了麥克斯韋建模的方法論，并提供了表征實踐如何產生新觀念的一個精致說明，也就是概念變化如何發生的問題。她認為新概念不是我們通常認為的來自突然閃現的靈感，而是產生于三個因素的相互作用：（1）嘗試解決特殊問題；（2）使用由問題的認知—社會—文化語境提供的概念的、分析的和物質的資源；（3）擴展日常認知的動態推理過程。她對科學實踐的研究表明：日常認知與科學認知具有連續統一性，概念變化派生于類比、意象表征和思想實驗的使用，以及實驗研究和數學分析的整合。②N．J．Nersessian，Creating scientific Concepts，Cambridge，Mass．：MIT Press，2008，pp．1—27．拜勒—瓊斯（D．M．Bailer-Jones）發現類比在19世紀后期的物理學中是一種理解模型的方法，反對邏輯經驗主義對模型啟示法的限制，運用綜合的哲學分析說明在語境中模型是如何被使用和被解釋的，揭示了類比本身如何成為模型并有助于創造模型，為模型表征的哲學研究提供了一個新視角。③D．M．Bailer-Jones，Scientific Models in Philosophy of Science，Pittsburgh：University of Pittsburgh Press，2009，pp．1—28．筆者認為模型在認知過程中充當目標與類比源之間的中介物，這些復雜認知操作和結構不僅有助于科學發現，而且有助于形成一個基于模型的推理，正是這種推理方法與認知操作的結合產生了新奇性，也使模型成為科學理論創新的核心。

三、科學理論建模：兩個重要爭論

如果說模型表征是科學理論創新的核心，那么科學理論是如何被表征的？這個問題在科學哲學中是圍繞兩個爭論展開的。

（一）句法觀與語義觀之爭：導致語義觀取代句法觀

科學理論的本質涉及表征的本質，圍繞這個主題是關于句法觀與語義觀之間的爭論。亨普爾和卡爾納普等的邏輯經驗主義傳統是句法觀的代表，他們發展了科學理論的實證和解釋力的說明，如假設—演繹說明模型及科學的邏輯結構模型。④E．Nagel，The Structure of Science：Problems in the Logic of Scientific Explanation，New York：Harcourt，Brace and World，1961，chapter 2—3．科學表征的研究則始于20世紀80年代初期，當時理論的語義概念開始代替基于語言或句法的概念。蘇佩（F．Suppe）重新審視了已接受的句法觀的歷史及其被拒絕的理由，認為當時所謂的已接受的句法觀正向語義觀過渡，邏輯經驗主義哲學家繼續探討科學理論的本質，他們在理論對世界的關系中將表征作為一個核心概念。①F．Suppe，The Structure of Scientific Theories，University of Illinois Press，1977，chapter 1．范·弗拉森關于表征的相空間觀點為理論的語義觀辯護，也為關于理論中假設的不可觀察實體的反實在論辯護，他提出了三種需要相互論證的理論②B．C．van Fraassen，The Scientific Image，Oxford：Oxford University Press，1980，chapter 4—6．：一是關于理論與世界關系的理論，即經驗意義關系的理論；二是關于科學說明的理論，即理論的說明力以超越其經驗意義為特征，而在根本上又依賴于語境；三是對物理理論的概率說明。這三個理論構成了表征語義觀的基礎。吉爾提出了一個基于認知科學的語義觀，主張在一個理論定義與一個理論假設之間做出普遍區分，為基于模型的語義觀辯護。③R．Giere，Explaining Science：A Cognitive Approach，Chicago：University of Chicago Press，1988，chapter 1．不過，吉爾的語義觀不需要模型的一個結構或模型—理論理解，他試圖在一個相對小范圍內建構一個統一的科學認知理論，這遭到科學社會學的強綱領和各種后實證主義科學哲學立場的反對。薩普斯則提出一個大致的表征結構觀，即運用形式方法（數學方法）建立一個基本的推理框架（指稱的固定框架）用于組織各種學說。④P．Suppes，Representation and Invariance of Scientific Structures，Stanford：CSLI Publications，2001，pp．17—93．他試圖表明：集合—理論方法如何提供這樣一個框架，它覆蓋了公理方法、表征、不變性、概率、力學和語言問題，包括對語詞和語句的腦波表征的研究。這一具有開創性的工作形成了理論的語義概念結構觀。

總之，語義觀的要點是⑤T．Cunningham，To Save the Semantic View，Philsci-archive．pitt．edu／4429 or Phil papers．org／rec／cun，2009，p．10．：（1）科學理論等同于“模型”家族；（2）模型通常被看作集合—理論（數學）結構，但所述模型的精確本質仍然不清楚，然而將這個觀點看作包含一個更廣泛模型的概念仍然是可能的；（3）在一個類比的形式推論的意義上，模型從理論產生。欲使這個觀念與一個更廣泛模型的概念一致似乎是困難的；（4）理論通過模型與世界關聯，模型作為集合—理論結構通過同構關系產生聯系，模型的替代描述通過一個相似關系與世界關聯。由于語義觀有較強的解釋力和涵蓋力（包括了句法觀），因而取代句法觀而成為科學表征理論的一個主流觀點。

（二）建模與理想化之爭：導致二者的融合

建模與理想化是近20年來科學哲學中關于科學表征的當代爭論的又一個主題?？ㄌ刭囂兀∟．Cartwright）認為模型的解釋力或覆蓋力與描述的準確性成反比，并為實在論的現象學規律和反實在論的解釋理論辯護。⑥N．Cartwright，How the Laws of Physics Lie，Oxford：Oxford University Press，1983，pp．20—42．在她看來，物理學的基本解釋律、最深層和最期望的成功事實上不描述自然實在的規律性。然而，她并不是一個反實在論者，而是一個新的實在論者，主張模擬自然規律性的理論實體、復雜且有局限性的規律能夠根據實在論解釋，但基本理論的簡單統一律卻不能根據實在論解釋，理由是現代技術對實驗物理學家的沖擊揭示出不斷增加的儀器規模和復雜性，這使得物理學家遠離吸引他們引入實驗的那種科學，而且將微觀物理學碎片化為不同的技術傳統。①P．Galison，Image and Logic：A Material Culture of Microphysics，Chicago：University of Chicago Press，1997，chapter 1—2．20世紀初期，物理學通常是由一個研究者用一臺儀器就可以完成實驗的學科，而如今實驗通常比一個城市街區還要大，實驗物理學家領導著不同領域的科學家一起工作，比如程序計算機專家、企業界的研究者、科學家與工程師的合作團隊，甚至還包括權術之爭。由于這些巨大變化，現代科學建立操作數百萬儀器的動態“貿易區”研究團隊是必要的，在這種團隊中，儀器制造者、理論家和實驗家聚在一起，他們共同使用儀器、共同研究、相互爭論、分享知識，協調現代微觀物理學文化產生的巨大分歧。這是一個巨大的“科學共同體”，它體現了現代科學的國際合作性。

顯然，模型在許多科學語境中處于核心地位，具有向心性?？茖W家在建構、檢驗、比較和修正模型方面花費大量時間，科學雜志也會使用大量版面介紹、運用和解釋這些模型，因此模型是現代科學的最主要工具之一。②S．Hartmann＆R．Frigg，“Models in Science”，in The Stanford Encyclopedia of Philosophy，Stanford University Press，2006．（http：／／plato．stanford．edu／entries／models-science／p．1．）科學哲學家也對科學實踐中的各種模型及其作用產生了極大興趣，討論模型帶來的相關哲學問題：什么才能算作模型？模型執行的表征功能是什么？我們從模型能夠學到什么？要回答這些問題，我們需要說明：模型如何與世界發生聯系？科學實在論能否給出解釋？基于科學方法的模型的含義是什么？馬格納尼（L．Magnani）認為模型表征是通過溯因推理（abduction）指向其意向目標的，這種推理對于創造假設解釋數據具有重要性，但當與環境發生聯系時，它對說明許多科學案例甚至日常生活中的推理是無用的。③L．Magnani，“Conjectures and Manipulations：External Representations in Scientific Reasoning”，Mind and Society 3（1），2002，pp．9—31．從認識論來看，許多非自主的外在物體能夠被轉化成“認知中介物”（幾何構造）。由溯因推理可推知模型具有理想化與抽象化特征，區分理想化與抽象化對澄清科學表征中包含虛構和誤表征是非常重要的④M．Jones and N．Cartwright，“Correcting the Model：Idealisation and Abstraction in the Sciences”，Poznan Studies in the Philosophy of Sciences and Humanities 86，New York：Rodopi，2005，pp．172—217．，因為溯因推理本身是基于假設的，假設可能包含虛構或錯誤成分。在筆者看來，理想化是現實性的極端，抽象化是具體化的極端，兩種過程均可能包含假設，如理想氣體就是一種假設，抽象的數學方程包含公理（預設）。在這個意義上，理想化與抽象化是建構模型必不可少的過程，但如何區分二者并非易事。⑤K．Brzechczyn（ed．），“Idealization XIII：Modeling in History”，Poznan Studies in the Philosophy of the Sciences and the Humanities，Vol．97，2009，pp．137—158．維斯博格（M．Weisberg）認為，科學實踐的許多標準哲學說明不能區分模型與其他類型的理論構造，究竟誰是建模者并不明確，因為在目標、程序以及建模者和其他理論家使用的表征之間存在重要差異與對比。他通過比較洛特卡—沃爾泰拉模型與門捷列夫風格發現了它們之間的差異性：前一種研究使用建模，后一種研究沒有建模。具體說，前一個模型運用數學方程描述捕食者與獵物之間的數量變化關系，建立了間接內表征世界的抽象數學模型，而門捷列夫直接通過理論抽象建立與真實世界的聯系，是一種沒有模型的抽象直接表征。①M．Weisberg，“Who is a Modeler？”，British Journal for the Philosophy of Science 58（2），2007，pp．207—233．這種建模與非建模之間的差異是理解建模實踐、不同屬性和所使用的抽象化與理想化策略的重要環節。

不過，我們必須承認模型的理想化與虛構相關。美學和文學中有虛構，科學中也同樣有虛構?？茖W中的表征模式與數學和藝術及文學中的表征模式之間的類比揭示了科學表征的虛構性特征，這些特征可能與一般表征的科學態度相一致。②J．Woods（ed．），Fictions and Models：New Essays，Munich：Philosophia Verlag，2010，pp．109—148．20世紀70年代，虛構的哲學分析在語言哲學中興盛一時，今天它仍然是令人關注的研究綱領。在文學語義學之外，虛構的概念在數學哲學和科學哲學受到關注，特別是在基于模型的科學、形而上學和認識論及倫理學中。現在的研究綱領的一個核心問題是：當哲學家將虛構歸于非文學語境范圍時，這個概念起什么作用？它還是文學中的概念嗎？它在不同應用中不是一個獨特的、為特定目的建構的概念嗎？或者它是一個更一般的文學概念，非文學概念僅僅是它的一個例示？顯然，在當代哲學研究中仍然存在許多待解決的問題。

四、科學表征關系探討：兩種路徑和兩種方法

（一）分析路徑：表征是緊縮的與非還原的

在科學中，表征被理解為“源”與“目標”之間的關系，“源”被作為表征工具如模型，“目標”是表征的意向客體，如自然現象。更復雜的分析超越了這種二元關系，強調表征關系的多元性，如增加主體與目的因素。

皮爾士開創的符號學對科學表征做過某些有創見的分析，奠定了科學表征的分析路徑和實踐路徑。③C．S．Peirce，Elements of Logic，edited by Charles Hartshorne and Paul Weiss，Cambridge，Mass．：Harvard University Press，1932．在符號學中，皮爾士區分了三類記號，提出了一個綜合而有影響的表征觀：表征不是二元的而是三元的，它不僅包括一個源、一個目標，還包括這個源的一個解釋體，該解釋體允許這個源代替這個目標。根據符號學，一個記號（或表征物）在最寬泛的意義上進行表征，它是關于某物能說明某物的某種東西，不必是符號、語言或人造物。記號替代要解釋的客體，或者說在某些方面表征客體。那些方面就是記號的特征。一個客體是一個記號和一個解釋的主題，它可能是任何可設想的東西，如一個特性、一件發生的事件、一條規則，甚至一個虛構物。所有這些客體是具體或部分客體。也就是說，一個客體要么直接是一個記號，一個記號表征的客體，要么是一個動態客體，一個實際存在的客體，它是記號客體表征的對象。一個解釋體（解釋記號）是一個記號的意義或形式化的觀念，一個解釋。或者說，一個解釋體是客體的一個記號，和作為同一客體的記號的這個解釋體的“原有事物”（被解釋的記號）的一個記號。一個解釋體，要么直接是一個記號和一類特性或可能性，如詞語的通常意義，要么是一個動態解釋體，如一個震動狀態，或是一個最終的或標準的解釋體。這個三元表征關系奠定了科學表征語義觀的結構表征基礎。

結構表征的替代推理觀認為，許多重要的、表面根本不同的表征類型是一個單一關系，即結構表征。①C．Swoyer，“Structural Representation and Surrogative Reasoning”，Syntheses 87，1991，pp．449—508．一個結構表征依賴于一個表征與其所表征的客體之間的一個共同結構的存在，它之所以重要是因為，為了獲得它所描述現象的結論，它允許我們直接進行關于表征的推理。結構表征的類型包括：范疇還原（如自然數還原到集合）、語義學的合成說明、幾種重要心理表征和蘊含邏輯的可能世界語義學。這種共同結構表征在智能系統或高級感知系統面臨探索世界與其內在表征之間的關系時顯得特別重要。例如基于二階同構概念形成的視覺表征方法，按照這種方法，一個形狀是通過與它相似的一系列相關的形狀來表征的，并通過基本屬性的一個高維空間來測量。②S．Edelman，“Representation is Representation of Similarities”，Behavioral and Brain Sciences，Vol．21，No．04．1998，pp．449—467．這種結果在哲學上具有吸引力，在計算上是可行的。

關于模型的一個二分層表征說明認為，研究模型就是發現它們所替代的現象的屬性。在運用模型表征它們的目標系統中，模型是作為目標系統的虛構體的身份出現的，它們通過指代和翻譯鑰匙（translation-keys）來實現對現象的表征。③R．Frigg，“Models and Fiction”，Syntheses，172（2），2010，pp．251—268．科學家通常根據創造理想化模型來理解世界，不是因為它描述的事物不存在，如理想諧振子，而是因為模型是作為假扮者（make-believe）被使用的。④A．Toon，“Models as Make-Believe”，in Beyond Mimesis and Convention：Representation in Art and Science，edited by R．Frigg and M．Hunter，Boston Studies in the Philosophy of Science：Springer，2010，pp．71—96．模型作為假扮者通過靈感為科學建模提供了一種將哲學分析與歷史和社會學分析相結合的新方法，闡明了科學家的視覺、觸覺與模型的相互作用等問題。

將信息與目標納入表征系統是分析路徑的一個重要特征。這一分析方法給出一組完整的條件來定義表征概念，從實踐應用定義科學表征問題是一個互補的基于信息的表征觀。①A-M Rusanen and O．Lappi，“An Information Semantic Account of Scientific Models”，in EPSA Philosophy of Science：Amsterdam 2009，edited by H．W．De Regt，S．Hartmann，S．Okasha，Springer 2012，pp．315—327．也就是說，科學模型是其目標系統的認知表征，一個認知表征是一個獲得其目標系統信息的工具，這種工具能夠提供關于它的目標系統的具體信息，即它的真實度，這是科學表征的本質特征。②A．Bolinska，“Epistemic Representation，Informativeness and the Aim of Faithful Representation”，Syntheses 19 July 2012，pp．1—16．在筆者看來，與一般表征概念相比，使用者可靠地表征目標系統的目的對獲得這種特征是必要的，因此我們需要根據源于信息的充要條件來說明推理概念的完全性，即運用緊縮方法將目的納入表征關系。表征觀因此是多元的而非二元的，是分析的而非描述的。

（二）實踐路徑：表征是實質的與可還原的

注重科學實踐的科學哲學家、科學史家和科學社會學家不僅描述科學建模實踐，也試圖理解科學家所使用的表征的不同類型的屬性，這兩方面目前是分析哲學、科學史與科學哲學中急速發展的一個論題。分析的探究試圖弄清理論與世界之間的關系，而科學史與科學哲學家的目的是發展出科學中的一個建模實踐說明。

測量是實踐路徑的一種重要形式。范·弗拉森認為，測量同時是一個物理相互作用和有意義的信息聚集的過程，“測量直接歸于表征的名下，測量結果在某一階段被認為是以透視作畫的方式利用選擇性相似”。③B．C．van Fraassen，Scientific Representation：Paradoxes of Perspective，Oxford University Press，2008，p．91．也就是說，儀器被看作我們視覺器官的延伸，借助它們我們能夠觀察到肉眼不能觀察的世界。顯微鏡和望遠鏡是兩個典型的儀器。正是有了顯微鏡我們才有了微生物學，有了望遠鏡才有了射電天文學。在這個意義上，可以說一個科學儀器就是打開一個未知世界的窗口。測量結果（表征）就如同透視繪畫表征，它表征的是測量結構中“看上去像”的客體，而不是客體“本身”。因此，測量本身是表征的事實，它對于某些科學理論如何被給予一個特殊角色來形成我們的信念和行動至關重要。

在社會實踐方面，從科學社會學進入科學表征問題形成了對表征實踐的社會學分析，為科學家表達其觀點提供了一種新方法?？茖W家以語境結構和語境敏感的方式組成和使用特殊表征，如視覺顯示曲線圖、圖解、相片和圖畫，這些表征的意義依賴于它們居于其中的復雜活動。這就是情景表征，其主題包括表征實踐的社會學目標，研究者相互作用中的證據、時間與文獻的固定、認知科學中的表征實踐、科學文本中的圖解，以及科學表征的符號學分析等。例如，人工智能專家常常將智能研究建立在情景表征觀上，當智能以一種增長的方式發展時，它嚴格依賴于通過感知和行動與世界發生聯系，即感知是智能與世界的界面，在這種界面上依賴于表征的情形消失了。①A．Rodney，“Intelligence without Representation”，Artificial Intelligence，Vol．47，No．1—3，1991，pp．139—159．智能系統的基本解構成分不是獨立的信息處理單元（這種單元必須經過表征相互交流），相反，它被解構為獨立的和平行的活動。

在建模實踐方面，以實踐方式描述科學家使用虛構和理想化假設作為其部分表征②M．Suárez（ed．），Fictions in Science：Philosophical Essays on Modelling and Idealization，London：Routledge，2009，pp．158—178．，以“虛構主義”方法描述科學中的虛構表征③A．Fine，“Fictionalism”，Midwest Studies in Philosophy 18，1993，pp．1—18．，以及將科學中的非實際模型系統與文學中的虛構比較來理解模型與實際世界的目標系統之間關系的相似性成為一種重要方法，表明科學中的虛構的本體論問題是一個難問題。④P．Godfrey-Smith，“Models and Fictions in Science”，Philosophical Studies，Vol．143，Issue 1，2009，pp．101—116．近期的實用主義表征方法和間接推理說明從分析表征方法轉向實踐表征方法，并從哲學和實踐角度對表征進行分析。⑤T．Knuuttila，“Some Consequences of the Pragmatist Approach to Representation：Decoupling the Model-Target Dyad and Indirect Reasoning”，in EPSA Epistemology and Methodology of Science，Springer，2009，pp．39—148．例如，以文本分析方法這種新實踐視角審視出現在物理學家牛頓、愛因斯坦、玻姆等論著中的實踐，它通過案例研究探討一個視覺表征可能表達的真理，而不需要與其目標系統保持任何相關的相似性⑥L．Perini，“Scientific Representation and the Semiotics of Pictures”，in New Waves in Philosophy of Science，edited by P．D．Magnus＆J．Busch，Palgrave Macmillan，2010，pp．108—118．，對它的符號學理解則是作為符號系統中復雜的記號按古德曼（N．Goodman）方式⑦古德曼以藝術的方式反對表征的結構概念，認為表征是兩種客體之間相似關系的觀點既不充分也不必要。參見N．Goodman，Languages of Art：An Approach to a Theory of Symbols，Indianapolis：Bobbs-Merrill，2nded．Indianapolis：Hackett，1976，pp．27—44。表現的?？磥恚茖W哲學要克服表征概念的不足，應該將表征視為一種活動而非一種關系。事實上，表征在任何情形下都不是我們的概念與外在世界之間的一種關系。⑧I．Peschard，“Making Sense of Modeling：Beyond Representation”，European Journal for Philosophy of Science 1（3），2011，pp．335—352．這種非表征主義雖然不是科學表征的主流觀點，但也有一定的擁護者強調，具有解釋力的是模型中理想化的東西而不是模型本身。⑨G．A．Kennedy，“A non Representationalist View of Model Explanation”，Studies in History and Philosophy of Science Part A，2012，pp．326—332．

（三）實質性方法：走向深層結構

表征的實質性方法是指將表征還原為其他概念，或以充要條件定義表征。這形成了結構主義的兩種主要表征方法——同構（isomorphism，結構映射）和相似。

同構觀的支持者和辯護者從部分結構視角審查數學的兩種形式的適應性：在底層，理論結構適應于“現象”；在頂層，數學適應于物理理論。為了順應這兩種適應性，他們主張部分結構方法需要延伸到包括“部分同態”的概念，如用玻色—愛因斯坦統計學描述科學家倫敦對液態氦的超流行為的分析，這一過程包括在頂層導入群理論和在現象層次建模，得出倫敦模型具有“自主性”的結論。①O．Bueno and S．French，J．Ladyman，“On Representing the Relationship Between the Mathematical and the Empirical”，Philosophy of Science，Vol．69，No．3，2002，pp．452—473．同時，他們又認為同構對于表征既不是充分的也不是必要的，是模型表征而不是理論表征，模型指代而不相似，主張通過適當的修正使得同構能夠在科學和藝術上支持表征。②S．French，“A Model-Theoretic Account of Representation（Or，I Don't Know Much about Art．．but I Know It Involves Isomorphism）”．筆者認為，如果我們根據一組公理化的邏輯—語言陳述思考理論，那么我們自然會得出語言表征的說明，其中指代概念將顯著地起作用；如果我們以非語言術語如模型—理論方法設想或描述理論，那么我們會從藝術中尋找對表征的分析。正由于此，范·弗拉森將同構嵌入一個亞結構，以“嵌入觀”發展了同構觀，這樣，能夠根據同構的集合—理論關系給出適當的相似性說明。③BC．Van Fraassen，“The Semantic Approach to Scientific Theories”，in The Process of Science，edited by Nancy Nersessian，Dordrecht：Kluwer，1987，pp．105—124．

同構的另一種形式——同態（homomorphism）也為句法觀和語義觀辯護，主張物理學的表征幾乎是同構。④B．Mundy，“On the General Theory of Meaningful Representation”，Syntheses 67，1986，pp．391—437．在這種語境中，微分同胚（diffeomorphism）不變類似于理論等價，這導致了科學哲學家對“表征作為同構觀”的信任。⑤P．Suppes，“Linguistic Markers of Recovery：Underpinnings of First Person Pronoun Usage and Semantic Positions of Patients”，Philosophy，Psychiatry and Psychology 9（2），2002，pp．127—129．范·弗拉森承認表征的結構概念，認為如果一個理論表征一種現象，那么它包含具有與現象同構的亞結構，這種細化的“嵌入觀”實質上是一種緊縮觀。另外，一種結構表征觀和替代推理方法認為，結構表征的不同種類能夠以哲學的方式被詳細地研究⑥C．Swoyer，“Structural Representation and Surrogative Reasoning”，Syntheses 87，1991，pp．449—508．，一種基于同態定義的表征概念對邏輯異議、誤表征異議、不必要異議和復制異議逐一反駁，認為邏輯異議能夠通過保持同態關系來解釋潛在表征或表征的內容來消除，表征的實際指稱（目標客體）異議能夠通過意向或因果表征機制來消除，借助內容和目標的獨立維有助于解決結構概念與誤表征的一致性問題，同態表征不必然是其表征的復制，這反映了科學表征的本質。⑦A．Bartels，“Defending the Structural Concept of Representation”，Theoria 55，2006，pp．7—19．

相似觀的支持者在20世紀60年代后期和70年代早期致力于科學模型的研究，提出表征的源與目標是相似的觀點，建構了表征的一個范疇等級結構⑧J．L．Aronson，R．Harré，E．C．Way，Realism Rescued：How Scientific Progress is Possible，Open Court；London：Duckworth，1995，pp．1—21．；四元表征（使用者、表征工具、目標客體和認知目的）是對傳統二元表征的擴展①R．N．Giere，“How Models Are Used to Represent Reality”，Philosophy of Science 71（5），2004，pp．S742—752．，說明相似性如何在基于模型的科學中起重要作用。例如，一個形式化計算模型能夠執行目前的任務，且其內在變量可以被看作是在大腦中被計算的潛在變量的代理服務器。②P．Godfrey-Smith，“The Strategy of Model-based Science”，Biology and Philosophy，21，2006，pp．725—740．在筆者看來，這種方法的優勢在于能夠發現認知控制的神經支撐物及其缺陷，使得用這種方法獲得的解釋數據的基本假設更加明顯。然而，相似作為表征說明的基本問題是：它似乎是用錯誤的邏輯屬性分析表征，似乎是一個對稱的和反身的關系，而表征兩者都不是。③M．Weisberg，“Getting Serious about Similarity”，Philosophy of Science 79（5），2012，pp．785—794．反對者認為相似觀的支持者借助藝術家或繪畫評論家的角色會面臨描述困難，當訴諸科學家的角色而提出一個有希望的辯護方式時，相似觀不能解釋當科學家使用模型表征世界時究竟做了什么④A．Toon，“Similarity and Scientific Representation”，International Studies in the Philosophy of Science 26（3），2012，pp．241—257．。以抽象結構嵌入現象是什么意思？以結構表征現象是什么意思？如果這些概念或以形而上學的方式，或以非常接近早期句法觀的模式天真地被構造的話，語義觀會遇到一個嚴重的問題。⑤B．C．van Fraassen，“Representation：The Problem for Structuralism”，Philosophy of Science 73（5），2006，pp．536—547．鑒于此，范·弗拉森反對表征的純結構概念，主張一個意向的和實用主義的表征概念，這為他后來的經驗主義的結構主義⑥它有兩個核心觀點：科學以嵌入某種抽象結構（理論模型）的方式表征經驗現象；那些抽象結構僅被描述為結構同構。參見B．C．van Fraassen，Scientific Representation：Paradoxes of Perspective，2008，pp．234—238。表征觀奠定了基礎。

總之，同構與相似觀的支持者們傾向于認為，同構與相似對于表征具有普遍性和必要性。但反對者認為這種推定存在的還原概念缺乏表征的基本邏輯屬性，它們幾乎不能構成還原的基礎，反對將科學表征還原到相似或同構，主張相似和同構能夠表征共有屬性但不是普遍方式，這種還原論試圖激進地自然化表征概念，將科學家的目的和意圖看作表征的非本質屬性⑦M．Suárez，“Scientific Representation：Against Similarity and Isomorphism”，International Studies in the Philosophy of Science 17，2003，pp．225—244．，即表征不能還原到這兩種二元關系中的任何一個?？茖W哲學界一般認為，模型處于獲得和組織科學知識的核心，大多數模型以這樣或那樣的方式表征其目標系統。然而，一個模型表征它的目標系統是什么意思？顯然，科學表征必須面對三個難題（同構和相似的充分必要問題以及誤表征問題），而語義觀有可能提供這三個問題的適當答案。⑧R．Frigg，“Scientific Representation and the Semantic View of Theories”，Theoria 55，2006，pp．37—53．不過，語義觀的支持者一般認為科學中的模型與數學中的模型不同，除模型建構細節外它們之間沒有共同之處。這一結果促使語義緊縮觀產生，它主張模型建構是科學理論化的一種重要組成部分。①S．Downes，“The Importance of Models in Theorizing：A Deflationary Semantic View”，Proceedings of the Philosophy of Science Association，Vol．1，edited by David Hull et al．，1992，pp．142—153．

（四）緊縮性方法：倚重指代與推理

與實質性方法相比，緊縮性方法典型地假設表征缺乏充要條件，主張表征不能被還原到客體的任何屬性、關系或屬性與關系集，提出要在特殊語境中哲學地關注行動者使用表征的特征。緊縮方法大致有如下兩類：

第一種是指代和規定。這種方法將表征與行動者的行為規定聯系起來，主張表征是行動者固定地使用的記號的指代，強調行為規定本身的作用②C．Callender and J．Cohen，“There Is No Special Problem About Scientific Representation”，Theoria 21（55）2006，pp．67—85．，強調指代關系和已確立的指稱關系的目標，反對表征的相似觀，認為表征本質上是在一個復雜的記號系統中通過一個符號對一個客體的指代。③C．Elgin，“Exemplification，Idealization and Understanding”，in Fictions in Science．Philosophical Essays on Modelling and Idealisation，edited by Mauricio Suárez，London：Routledge，2009，pp．77—90．例如，DDI說明模型認為表征由三個分立的要素描述，建模被認為由這三個要素構成，物理世界的元素由模型中的要素指代，模型具有一個內在動力學，允許我們說明理論結論。④R．I．G．Hughes，“Models and Representation”，Philosophy of Science 64，1997，pp．325—336．然而，科學表征僅是一般表征（如慣例）的一種特例，格萊斯式（Gricean）⑤這種觀點認為，在許多種類的表征實體，如貓、蛋糕、數學方程中，大多數的表征態是從表征的一個特許核的表征態引出的。這種表征方法的優點是：我們不需要單獨的理論來說明藝術的、語言的、甚至烹飪的表征，相反，所有類型的表征能夠以統一的方式被解釋為源于某種更基本的表征類型。表征概念闡明了一系列由科學表征產生的難題，如獨角獸的表征問題。筆者認為，指代功能不是一個成功的術語，它不具有表征功能，因此一個具有指代功能的記號，如獨角獸的畫像，不需要指代真實世界中的任何東西，而表征必須指稱真實的客體?；蛘哒f，我們不能為根本不存在的客體建模，雖然我們能夠進行虛構。

第二種是推理。這種緊縮方法集中于表征推理的運用。蘇雷茲（M．Suárez）基于推理概念區分了表征力與推理力，以緊縮觀和最小描述方式為推理概念辯護。在他看來，推理概念通過兩個必要條件出現在科學中：它的實質性方向性和它的允許替代推理和推論的能力，正是表征力構成了建模的動力學。⑥M．Suárez，“An Inferential Conception of Scientific Representation”，Philosophy of Science 71，Supplement，2004，pp．767—779．筆者認為，推理概念比較成功地滿足了對同構和相似作為科學表征的異議，抓住了科學使用的認知表征的客觀性，闡明了它們的真理性和完備性，解釋了表征的科學與藝術模式之間的類比來源?？堤厮_（G．Contessa）拓展了蘇雷茲對指代、認知表征與可靠認知表征之間的區分范圍，提出認知表征的一個詮釋性說明。①根據這種說明，對于某一個使用者使用一個工具表征一個目標，當且僅當這個使用者根據這個目標采用這個工具的一個詮釋，這允許它們執行從這個模型到這個系統的有效而不必然完全的替代推理。在筆者看來，康特薩的詮釋概念與蘇雷茲的推理概念之間的主要差異在于：詮釋概念是一個實質性說明，它不只是表征的一個征兆，而且是使另一物成為一個認知表征所必需的東西，這是一個詮釋的替代推理概念。

推理力與數學結構密切相關。布諾（O．Bueno）等反對表征的實質性概念（匹配說明），提出一個由數學結構構成的不同類科學表征的推理說明②，表明模型的推理力提升了結構關系。在數學哲學界，許多人主張用一種被稱為匹配說明的結構方法來說明數學的應用。根據這種說明，數學的適用性完全可以通過識別所研究的經驗系統與那個系統的研究所使用的數學之間的相關結構相似性來說明。這種應用說明要求被使用的數學陳述的真理性，但不要求數學客體的存在。筆者發現這里蘊含了一個根本性悖論：一方面要求數學陳述的真理性，另一方面又不要求數學客體的客觀存在。這種陳述的真理性如何保證？通過客觀的經驗檢驗是行不通的，只有通過推理來保證。推理的真理性又根據什么來保證？這就涉及對表征的理解難題。

對表征的理解不同于解釋。一種替代理論將推理概念分別運用到具體的數學表征和解釋，并基于推理概念區分了理解與解釋。③為了理解一種現象，我們需要做出關于我們要解釋的特殊類型的推理，特別是，如果我們要科學地理解一種現象，那么我們需要發展心理模型來合并正確的因果和邏輯屬性，用于負責說明要被解釋現象的因果或邏輯屬性。如果心理模型是建模認知的一個似真方法，那么理解最好被看作是特有規則的耦合。我們的信念被看作普通條件規則，耦合過程被看作是與一個普通規則隨后發生結果匹配的規則，并激活這個規則的前項，該前項借助激活一個中間推理規則來實現與普遍規則的匹配。④按照這種方法，一種解釋的知識在一個認知等級結構中就是普通規則的激活，而當那些被激活的普通規則經過正確的推理規則也被耦合時，我們就獲得了理解。例如，關于“科學理解的解釋模型（EMU）”⑤是一個緊縮論題。EMU依賴于兩個關鍵觀念：一是所有理解相關知識本質上是命題的；一是我們用于形成理解的能力僅是我們普通的邏輯推理技巧。這兩個觀念遭到了反駁，認為科學理解需要大量的非命題知識，這種知識不是通過邏輯關系被理解的。①M．Newman，“EMU and Inference：What the Explanatory Model of Scientific Understanding Ignores”，European Journal for Philosophy of Science 4（1），2013，pp．55—74．根據科學理解的推理模型，我們能夠最佳地表征什么構成了理解一個科學事件的過程，這不僅說明了邏輯和概率推理，也說明我們必須理解一個解釋的那些概念聯想和范疇化，美國實用主義哲學家布拉多姆的語義推理主義②語義推理主義堅持“自上而下”和“實質推理”方法，將概念內容、理由與推理聯系起來。這種推理主義語義學一方面堅持概念內容的確定取決于推理作用，且這種推理必須建立在實質推理的基礎上，而不是建立在傳統的形式推理的基礎上；另一方面將概念內容理解為既能充當也能滿足理由的需要，而理由的觀念是通過推理的形式來理解的，概念內容的確定并非來自表征外部世界的對象，而是來自系統中語句的推理過程。有助于我們理解科學表征的推理特征，其語義理論在發展科學模型中有資格成為一種有益的類比。③J．Zamora-Bonilla and X．De Donato，“Explanation and Modelization in a Comprehensive Inferential Account”，in EPSA Philosophy of Science，Amsterdam，2009．

五、科學表征新路徑：認知科學與藝術

（一）認知科學進路：表征是一種認知能力

在認知科學中，表征被看作是心理狀態，這一點科學哲學家會刻意回避，因為這與目前關于科學表征的種種觀點不相符。若將科學表征作為同構與心理表征進行類比，心理表征應該是結構性的。這與科學哲學中的同構觀極為相似，密立根（R．G．Millikan）給出這種觀點的一種相當有吸引力的說明。④R．G．Millikan，“Review of Cummins，Representations，Targets and Attitudes”，Philosophy and Phenomenological Research 60（1），2000，pp．103—111．

第一，表征是一種心理意象，是通過模型等中介呈現的。表征理論的相關問題包括：心中的什么東西表征某物？什么信息在心中被表征？心理表征采取什么形式？表征圖示在大腦中如何被執行？一個物體表征另一個是什么意思？對于這些問題卡明斯（R．Cummins）不是采取通常為“指代器”語義學的版本辯護的程序，而是從表征錯誤的理論限制表征內容的說明，因此，“污染”所有其他說明的誤表征問題一開始就可以避免。⑤R．Cummins，Representations，Targets，and Attitudes，Cambridge：Mass．：MIT Press，1996，pp．1—16．也就是說，表征錯誤能夠被包容，僅當一個表征的內容是內在的，獨立于它在系統中的使用和因果作用。有研究表明：認知科學家傾向于從神經生物學和神經學嘗試理解心理表征，但不能將心理表征還原為任何結構映射。⑥O．Shagrir，“Structural Representations and the Brain”，British Journal for the Philosophy of Science 63（3），2012，pp．519—545．結構表征的概念是由經典認知理論（計算表征主義）提出的，聯結主義的說明也假定了結構表征。事實上，這個概念在當代認知神經科學的計算方法中起到了重要的理論作用，例如眼球運動系統的計算工作例示了結構表征的概念。

第二，基于模型的表征能夠對世界的特定方面做出斷言。一個分布式認知建模方法——“科學透視主義”①R．N．Giere，Scientific Perspectivism，University of Chicago Press，2006（2010），chapter 1．——主張觀察和理論化的行動都是透視的，這種特征使得科學知識成為有條件的。例如，人的色彩視覺說明色彩在客觀上是不存在的，色彩是世界的某些方面與人的視覺系統之間相互作用的結果。在筆者看來，這個論點如延伸到人類感知的一般解釋和科學觀察，可以推測科學儀器的輸出就是透視的?？茖W家相信他們斷言的是客觀真理，但是歷史學家、社會學家和科學哲學家一直認為，科學斷言反映特定的歷史、文化和社會語境，這些斷言正是在這些語境中做出的?？茖W知識的本質不是絕對的，它受到實踐和人類觀點的影響。復雜的科學原理并沒有對世界作任何斷言，而是基于模型對世界的特定方面做出斷言，如麥克斯韋方程描述了電磁場的行為而不是電磁場本身。

第三，表征是思想語言的自然化，能夠用自然主義給予說明。密立根運用生物功能概念解決哲學問題，認為語言和思想是生物有機體的活動，當試圖回答相關哲學問題時，我們不能忽視這一點。②R．G．Millikan，Language，Thought and Other Biological Categories，MIT Press，1984，chapter 2—3．在這里密立根運用生物功能概念說明為什么自然中的一個物體關涉另一個，如蜜蜂跳舞的行為與花蜜源的場所相關。這表明密立根的意向性說明適當地解釋了人類如何以語言或思想的方式獲得其環境中的個體或群體的指稱。③R．D．Rupert，“Mental Representations and Millikan's Theory of Intentional Content：Does Biology Chase Causality？”，Southern Journal of Philosophy 37（1），1999，pp．113—140．筆者認為，支撐密立根意向內容理論的是生物學和心理學原理，這是一種自然主義方法，因為自然語言的術語和語句是生物學范疇的，意向內容是心理學層次的。這涉及心理表征的內容問題。然而，當密立根的理論被運用于解釋心理表征的內容時可能面臨一個意義空泛問題，即心理表征如何加載自然語言內容。如果密立根的理論被看作意向內容理論來解釋指稱的本質，那么它缺乏一個極其重要的方面，即要解釋一個心理或自然語言術語的生物功能如何指稱。事實上，密立根并沒有告訴我們在自然順序中是什么構成了指稱關系。這是極具爭議的問題。

爭論的焦點涉及表征是概念的還是非概念的。假如心理表征是概念的，那么有意識的感知表征是類比的還是數字的；假如表征的內容是其表達的概念，那么這個內容是外延地還是內涵地被具體化的；內涵概念是由外延還是內涵條件具體化的；假如概念內容是被外在地決定的，那么概念的占有條件是外在的還是內在的。①A．R．Bailey，“Representation and a Science of Consciousness”，Journal of Consciousness Studies 14（1），2007，pp．62—76．這顯然是為心理表征的二元方法辯護。在筆者看來，就表征與意識的關系來說，心理表征的任何說明對它本身都不是充分的，盡管對意識的一個完全說明是必要的。例如，B．馮·艾克哈特（B．Von Eckardt）識別了兩種解釋需要：相對于一個可能解釋的需要和相對于一種真解釋的需要，內在表征對于聯結主義或非聯結主義的可能解釋都是不需要的，但是它們對于真實解釋很可能是需要的。②B．von Eckardt，“The Explanatory Need for Mental Representations in Cognitive Science”，Mind and Language 18（4），2003，pp．427—439．然而，要表明后者的確如此，就需要更多考慮涉及的解釋形式。但如何選擇解釋形式又會面臨問題。

筆者認為認知科學與美學是可選擇的重要解釋形式。圖像表征是認知科學與美學共同感興趣的主題。標準描述理論通?？坍媹D像科學，而圖像科學必須給出圖像感知的一個說明。然而，標準描述理論不能給出適當的說明，例如，表征主義與強調注意及運動控制的觀點混合在感知任務中限制了對心理表征的依賴。③M．Rollins，“Pictorial Representation：When Cognitive Science Meets Aesthetics”，Philosophical Psychology 12（4），1999，pp．387—413．而在描述理論中圖像表征是根據心理表征和感知策略被解釋的。在這種情形下，心理表征最可能通過功能和概念而不是通過它與外在世界的聯系被具體化。然而，在“表征”被心的標準計算理論使用的意義上，不存在任何心理表征。④M．Morris，“Why There Are No Mental Representations”，Minds and Machines 1（1），1991，pp．1—30．心理表征的觀點一旦被適當地加以發展，就會弄巧成拙，只能訴諸丹尼特式的工具主義來拯救。筆者不贊成這種方式，因為沒有任何好的形而上學理由來支持我們相信心理表征，認知科學不用心理表征概念也能夠很好地運作。因此，心理表征如何得到認知科學的支持是心理學面臨的一個重要問題。例如，聯結主義為統一神經科學、計算科學和認知心理學提供了希望，但它遇到了經典計算主義的挑戰，也不能解決意識問題⑤K．Butler，“Representation and Computation in a Deflationary Assessment of Connectionist Cognitive Science”，Syntheses 104（1），1995，pp．71—97．。而對意識的物理主義心理學理解的最大障礙是在與意識的主體性連接中產生的問題，心理表征可能是透視的，其決定性特征包含感覺經驗表征與圖像表征顯示透視圖方式之間的類比。⑥P．Mandik，“Mental Representation and the Subjectivity of Consciousness”，Philosophical Psychology 14（2），2001，pp．179—202．義。這些觀點即使是一種被修正的形式，也能夠得到辯護，在傳統計算觀點之外一定存在某些更廣泛的基于信息的表征觀。①A．Bryant，“Cognitive Informatics，Distributed Representation and Embodiment”，Brain and Mind 4（2），2003，pp．215—228．這為科學表征研究提供了一個新的方向，也產生了表征與信息的關系問題和信息表征的語義問題，同時也涉及認知的嵌入與延展問題。嵌入和延展方法極力主張：復雜的內在表征可通過讓環境屬性控制行為而被避免；環境結構在認知中起到啟動作用，允許先前認知過程解決新任務。這些方法反對“語言結構化論點”②W．Schonbein，“The Linguistic Subversion of Mental Representation”，Minds and Machines 22（3），2012，pp．235—262．，使用語言的能力在心理表征中引起一個大規模的語義結構的重演。

人工神經網絡的形式語言計算研究表明：語言結構化的一種強形式是正確的，內在表征系統重述了重要的語義結構，甚至心理表征的聯結主義說明也是如此。這一結論與認知過程中語言結構所起作用的嵌入和延展說明是一致的和互補的。無論這個人工神經網絡智能是自然的還是人工的，語言結構化有助于為形式地分析因果性創造一個豐富的數學和計算框架，包括心理程序和心理表征的機制。③Chater Nick＆M．Oaksford，“Programs as Causal Models：Speculations on Mental Programs and Mental Representation”，Cognitive Science 37（6），2013，pp．1171—1191．在筆者看來，由算法和數據結構構成的程序具有一個因果結構，這種結構能夠揭示心理表征的本質，程序也能夠提供外在世界的一個因果模型，且這種模型在感知、認知和語言加工中是普遍存在的。因此，因果性構成智能的核心。

（二）藝術類比：有助于揭示表征的本質

最近幾年，科學哲學家轉向美學和藝術哲學中關于表征的看法。藝術哲學中的一個經典概念是古德曼的“指代”，它對當前關于科學表征的討論產生了極大影響。藝術史家貢布里希（E．H．Gombrich）首次提出表征的替代說明④E．H．Gombrich，Art and Illusion，Phaidon Press，1960，chapter 1—2．，試圖回答一個簡單的問題——為什么存在想象（心理圖像表征）這樣一個思維風格？這個問題雖然簡單卻難以回答，比如模仿的本質、抽象問題、透視的效力和表達的詮釋等問題表明圖像表征遠不是一個簡單的問題。這種替代觀與目前科學哲學強調的模型的自主性是一致的。烏爾亥姆（R．Wollheim）訴諸某些基本和原始的心理傾向提出一個新概念“眼見”（seeing-in），并將“眼見”與心理表征聯系起來說明顯現象與隱現象之間的內在關系⑤R．Wollheim，Painting as an Art，Andrew M．Mellon Lectures in Fine Arts，National Gallery of Art，Washington，D．C．Cambridge，Mass．：Harvard University Press，1987，pp．28—35．。這是通過視覺表征探討心理表征的一種方法，科學表征也與此相關。洛普斯（D．Lopes）認為刻畫世界有許多方式，如X光照片、立體派拼貼畫、美國印第安人分體式肖像、兩點透視圖畫等，每一個都在不同程度上表征了它們的對象。①D．Lopes，Understanding Pictures，Oxford：Oxford University Press，1996，chapter 1—3．識別圖像的主體類似于認知其外觀不斷變化的客體，一個圖式區分圖像表征的不同方式和它們具有的不同意義，描寫的認知價值在于它的表征多樣性。這是圖像經驗現象學的一個新說明，即將圖像與視覺假體進行比較，類似于鏡子與雙筒望遠鏡的關系。庫爾維奇（J．Kulvicki）認為地圖、注釋、描述、圖解、流程圖、照片、繪畫和印刷品等，所有這些都以一種或另一種方式盡量關涉某物或替代某物。②J．Kulvicki，“Pictorial Representation”，Philosophy Compass，Vol．1，Issue 6，2006，pp．535—546．這是哲學家解釋圖像表征世界的不同方式，它們描述了感知說明、表征內容和結構替代物，并提供了一個進入表征領域的方法。

關于科學表征與藝術表征的關系，蘇雷茲根據畢加索等人的繪畫區分了理論的表征與非表征使用，并通過藝術表征類比科學表征。③M．Suárez，“Theories，Models and Representations”，in Model-Based Reasoning In Scientific Discovery，edited by Magnani，Lorenzo and Paul Thagard，Dordrecht：Kluwer Academic Publishers，1999，pp．75—84．戴布斯（T．A．Debs）等人④T．A．Debs and M．Redhead，Objectivity，Invariance，and Convention：Symmetry in Physical Science，Mass．：Harvard University Press，2007，pp．10—19．提出科學表征的一個慣例主義說明，將客觀性與結構不變性或對稱性這兩個通?；煜母拍顓^分開來，強調我們需要選擇任何表征的慣例屬性，而這些屬性能夠通過表演藝術的例子來闡明。在筆者看來，大多數觀察者同意現代物理學理論試圖提供實在的客觀表征，然而表征是基于慣例選擇的這種觀點被許多人看作是對其客觀性的否定。因此，表征中的客觀性和慣例性常被表達為對立的兩極。筆者發現，物理科學盡管依賴于慣例，但可能產生實在的客觀表征。實在論者和建構論者已認識到各自理解科學的重要因素是不矛盾的。對于建構論者，這種觀點說明表征依賴慣例進入技術科學的領域；對于實在論者，這種觀點作為證據反駁了“慣例性削弱了客觀性”的主張。當堅持科學文化的觀點時，我們應該相信存在一個真實的范疇。

因此，美學對科學哲學的啟示是從美學表征觀審視科學表征，古德曼和洛普斯反駁相似性論證的類比也反駁表征的實質性概念。⑤S．Downes，“Models，Pictures and Unified Accounts of Representation：Lessons from Aesthetics for Philosophy of Science，Perspectives on Science，17（4），2009，pp．417—428．在筆者看來，相似性和同構都不能完全說明科學表征的本質，模型的功能不僅僅是表征，它還有解釋和推理功能?？茖W想象具有推理能力，但這種能力不是表征關系，而是認知能力。關于科學表征的本質的兩種理論（信息觀與功能觀）似乎是沖突的，“信息觀”強調表征（模型、理論、圖解、模擬等）與其目標系統（真實現象、客體）之間的客觀關系，如相似、同構和同態，而“功能觀”強調表征過程中連接目標系統的認知活動，如詮釋和推理。①A．Chakravartty，“Informational versus Functional Theories of Scientific Representation”，Syntheses 172，2010，pp．197—213．這兩種觀應該是互補的而不是沖突的。根據實在論，我們的最佳科學表征真實地描述了世界的可觀察和不可觀察屬性，這涉及近似真的概念。

然而，由于理論和模型不是絕對地真，實在論者要求科學陳述盡量排除錯誤而逼近真理。筆者認為，這種傳統的近似真理的方法沒有充分關注科學知識的這兩個屬性之間的區別，而每個屬性在科學和藝術的表征實踐之間的類比都有助于我們理解科學表征?？茖W中常使用的抽象化和理想化方法通常會背離真理，藝術中的抽象化與理想化在近似真理的意義上顯然是不同于科學的，也就是說，這兩個概念是異質的，在不同的表征語境中近似真理是可多重實現的。不可否認，藝術中的現實主義與非現實主義表征之間的區分對于科學哲學中實在論與非實在論表征之間的區分是十分有益的。

（責任編輯：韋海波）

B80

A

2095-0047（2016）05-0126-21

魏屹東，山西大學哲學社會學學院教授。

本文受國家社科基金項目“科學表征問題研究”（項目編號：12BZX018）資助。