推理能力、反事實、能量—動量遷移與因果多元論

初維峰

內容提要洛西提出了一種因果多元論，認為利用因果關系的推理能力、反事實依賴和能量-動量遷移標準，并把它們分別安排在三個不同的領域，就能夠解釋所有的因果現象。但是，經過筆者研究，洛西的因果多元論并不成功。

關鍵詞推理能力反事實依賴能量-動量遷移因果律因果多元論

〔中圖分類號〕B029；N02〔文獻標識碼〕A〔文章編號〕0447-662X（2016）04-0007-06

在指出從亞里斯多德到因果關系的操控理論的諸多因果關系理論缺陷之后，洛西（Losee J.）建立了自己的因果理論。他并沒有完全拋棄以往因果關系的理論，然后建立一種因果關系理論，而是認為用以往三個因果性理論就能夠解釋世間的因果現象，這三個理論分別是弗朗克提出的推理能力（inferability）標準、能量或動量遷移標準和反事實依賴標準。可以說，洛西的這種觀點是一種因果多元論。值得注意的是，洛西主張因果多元論的理由大多數是否定性的理由，即尋找出以往因果單一論的不足然后求助于因果多元論，他并沒有提出贊成因果多元論的肯定理由，即為因果多元論的缺陷做辯護。

由于洛西批判的理論眾多，所以本文沒有辦法逐次對之進行考察。然而，鑒于洛西應用以往三種理論組建他的因果多元論，所以我們要細致地對之進行考察，以便考察洛西的因果多元論是否合理。

一、 推理能力標準

推理能力的因果性理論可以追溯到馬杰諾，但正式提出此標準的是菲利普·弗朗克（Philip Frank）。弗朗克是“維也納學派”（Wiener Kreis）的創始人之一，他長期從事物理理論工作，但他的主要興趣卻是研究科學的哲學問題。

和其他邏輯經驗主義者一樣，弗朗克試圖用科學的世界觀替代傳統的形而上學，因此他們提出的因果關系理論主要在于容納20世紀早期的科學發展。在洛西看來，弗朗克的因果關系理論是休謨因果關系規則理論的變種，因為此理論主張如果事態A被另外事態B跟隨，那么在任何時刻A再次發生，它還將被B跟隨。

弗朗克認為因果關系從本質上來看是一個函數關系。鑒于某一時空域內物理系統的信息，此函數關系容許推出在其他時空領域中有關它的事態。從上面我們可以看出弗朗克堅持因果律原則。那么我們是如何獲得因果律的呢？弗朗克認為因果律既不能夠被經驗確認也不能夠被經驗否定，但這并非如康德所言的先驗性而是個約定。具體說，因果律是以下形式的微分方程：dɑ/dt=FK （ɑ1，ɑ2，ɑ3，…，ɑK）。在此微分方程中，ɑ1，ɑ2，ɑ3，…，ɑK代表系統狀態變量，而FK是這些變量的函數。

我們看到以上弗朗克對因果關系的定義主要是處理物理學特別是現代物理學中所存在的“因果”現象，但除了物理學領域特別是日常生活中也存在許多在我們看來是因果的現象。弗朗克是怎么處理這個問題的呢？弗朗克認為“我們的科學，甚至我們的日常生活明顯地基于對因果律的重復地應用。”Frank P. and Cohen R.S.， “The Law of Causality and Its Limits，” in Beebee H.， Hitchcock C. and Menzies P.， eds.， The Oxford Handbook of Causation， New York： Oxford University Press， 2012，p.114.從這里我們也可以看到邏輯經驗主義者想統一世界，即用物理學統一世界的理念。

值得注意的是，把微分方程的形式作為因果聯系必須要滿足三個條件：必須用較少的變量表明系統的事態；我們必須能夠試驗地決定在既定時間內初始事態的這些變量的值；并且這個函數FK必須是數學的形式，它是充分簡單地并且容許這些量的值的進一步計算。Losee J.， Theories of Causality： from Antiquity to the Present， New Brunswick： Transaction Publishers， 2011，p.85.

根據以上標準許多科學定律都表征因果關系，這不僅體現在物理定律中也體現在特殊科學定律中，例如從此觀點來看牛頓定律和孟德爾定律就都表征因果關系。但是，根據此觀點來看有些定律卻不能夠表征因果關系，如波意爾定律就不是因果定律。波意爾定律表明：在密閉容器中的定量氣體，在溫度不變的情況下，氣體的壓強和體積成反比關系。波意爾定律用公式表示為：PV=KT。弗朗克認為，雖然波意爾定律表達系統事態的函數關系，它不能預測氣體的事態隨著時空位置和時間的不同而不同。因此，波意爾定律就不能代表因果關系。

弗朗克堅持大多數科學家接受以下形式的“因果律原則”，那就是：明確物理系統的狀態變量，以至于“一些變量充分地表達了在因果定律形式上的實驗結果。”Frank P.， Philosophy of Science， Westport， Conn.： Greenwood Press， 1974，p.288.

推理能力的因果性理論的一個優點是能夠很好地用因果的語言對量子世界的現象進行解釋，而其他的因果關系理論，如因果關系的能量或動量遷移標準和因果關系的反事實標準則很難對之進行解釋。一個具體的例子就是，無論是根據因果關系的能量或動量遷移標準還是根據因果關系的反事實標準，電子雙縫干涉實驗中電子的行為不能夠被解釋為因果行為。

下面就讓我們來具體考察一下被費曼所稱為包含量子力學唯一奧秘的雙縫干涉實驗。如果縫S1打開并且S2關閉，那么打在屏幕上的電子就會呈現出S1′；如果縫S1關閉并且S2打開，那么打在屏幕上的電子就會呈現出S2′。但是，如果S1和S2都打開，那么屏幕上呈現的不是S1和S2′拼湊在一起的樣式，而是電子之間相互干涉的樣式P。按照以往的觀點如因果關系的能量或動量遷移觀點來說，此實驗結果表明電子的行為不能夠被稱為因果的，因為從待發射的電子和屏幕上的電子之間不需要時空的連續，但在以往物理學家看來原因和結果之間一定要時空的連續的。但是，洛西認為此實驗結果遵循推理能力標準，因為當雙縫都被打開時，屏幕上呈現的樣式P能夠通過量子力學原理計算出來。

但是，在洛西看來因果關系的能量或動量遷移觀點也有很多不足之處。第一，我們不清楚為什么實驗結果必須和定律的演繹后果相一致。第二， 推理能力的因果性理論會導致因果關系的對稱觀點。鑒于弗朗克把因果律定義為函數的聯系，如果把牛頓定律作為因果律，那么它就不僅能夠推論出將來事件，而且也容許推論出過去事件。但是，根據因果關系的“時間次序”要求，即原因一定要先于結果的要求，因果關系的推理能力觀點是一個極為失敗的理論，因為我們認為我們現在的行為無法影響過去的事件。

二、能量或動量遷移標準

費爾（Fair）斷言物理學已經發現了真正因果關系的本性：真正的因果關系是能量和動量的遷移，能量或動量的遷移方向就是從原因到結果的方向。他堅持說“對于大多數事件的種類來說，物理科學已經發現了因果聯系的真正本性。作為一個近似值，它是一個來自從包含原因的對象到包括結果的對象的物理的明確的能量-動量流的聯系。普通語言的因果聯系好像能夠被還原到那個聯系。”②④Fair D.， “Causation and the Flow of Energy，” Erkenntnis， vol.14， no.3， 1979，pp.220、236、236.

從上面我們可以看到費爾的因果關系理論是還原論式的。值得注意的是，費爾只是把他的描述展現為物理學家對日常因果關系還原的程序（program），而沒有斷言能夠提供一個細致的能量遷移的描述使之適合于日常生活，例如小明的憤怒促使他打了小強。盡管如此，費爾還是認為“它要等候一個統一的科學”，②因為那個統一的科學就能夠把日常的如小明的憤怒促使他打了小強的因果性包含進去。

鑒于因果關系是能量和動量的遷移理論，因果關聯項，如日常生活的事件、對象、事實和屬性等需要被描述為物理學的對象。那么日常生活的對象等和物理學的對象是什么關系呢？為了解決此問題，費爾區分 “A-對象”——它為日常生活中我們所談論的原因提供基礎，和“B-對象”——它為日常生活中我們所談論的結果提供基礎，并認為它們一起表明了正確的物理量即能量和動量。“在‘A-對象和‘B-對象之間物理學地明確的聯系是能夠和∕或動量的遷移。”Dowe P.， Physical Causation， Cambridge： Cambridge University Press， 2000，p.44.

費爾不僅注意到因果聯系通常包括能量的遷移，而且也注意到動量也可能獨自充當因果聯系。例如衛星圍繞行星的運動包括持續的動量遷移，卻沒有能量的遷移。在那種情況下力從一個物體施加到另一個物體上，沒有能量的改變。另外，費爾還認為從潛在的能量到能量的另外一種形式的轉變也能夠被稱作因果聯系。我們發現，當我們把長在樹上的蘋果莖砍斷，它就會下落。在這個時候我們沒有傳遞能量給蘋果，但我們的確釋放了由于引力場而使蘋果擁有的潛在能量。

總之，“A引起B，必須滿足如下要求，即A、B兩個物體在物理學上可以描述為是能量或動量的體現，或是體現這些能量動量的物體，且這些至少部分地是由A物體傳到B物體的。”④

因果關系的能量或動量遷移標準有很多優點。例如，有很少的哲學家也會反對因果關系的“時間次序”論題，因為如果堅持原因一定在結果之前，那么就會排除了一個純粹的觀念理由，即原因可能發生在時間之后，結果可能在時間之前。但是，在因果關系的能量或動量遷移標準看來，“因果”和時間本身沒有聯系，因果只和轉移了能量或動量的兩個事件有聯系。不僅如此，能量和動量遷移的方向和我們所認為的因果的方向性是相互融合的，它并不違反我們日常的直覺，并且也很好地解釋了我們所謂的因果關系的方向性問題。

對于作為能量或動量的遷移的因果關系而言，這種理論的一個明顯的問題是不能很好地解釋缺席、不連續和制止等問題。這些問題也被我們稱作否定性因果關系問題。

在日常生活中和科學探索中所涉及到的因果關系包含大量的缺席。如園丁沒有給花澆水促使花死了；維生素C的缺失促使敗血癥；促使侏儒癥的是因為生長荷爾蒙的缺少等。

沙弗爾為我們舉了兩個關于不連續的例子。引爆器按鈕被壓下，炸彈爆炸，并且起爆器的路線是沒有金屬線連接的。按這個按鈕產生了連接于炸彈和引起爆炸的電流，但我們沒有說按引爆器和炸彈爆炸之間有什么動量和能量的傳遞。另一個例子是槍發射。拉動扳機清除了阻止彈簧的擋板，擋板的缺席導致了彈簧的伸開，這給了推進器一個動力，也就促使了槍的開火。Schaffer J.， “Causation by Disconnection，” Philosophy of Science， vol.67， no.2， 2000，pp.285～289.

制止是指改變事件發展的進程。我們通常做如下因果斷言：旗桿不傳遞光，制止了光使其不能到達陰影區域。根據能量或動量的遷移的因果關系的理論，上面的斷言不是因果關系，因為在旗桿和它的影子之間沒有能量可以被傳遞。但是，費爾對此現象做出了解釋，他讓我們考慮和我們的世界相似的另外的世界，另外的世界沒有旗桿，并且從太陽來的陽光照亮了和實際世界中相對應的陰影區域。真正的因果關系正是存在于這個不同但相似于我們的世界中，所以他認為我們有理由把旗桿和陰影之間的聯系直接地作為因果關系的例子。

但是，筆者認為費爾在用他的因果關系理論來處理否定的因果關系問題時，明顯地借助了反事實條件，因此能量的傳遞不是發生在實際的世界中而是發生在可能世界中，這也就背離了他的能量或動量的遷移理論的初衷。可以說必須要借助反事實才能把否定的因果關系認作為真正的因果關系，單憑能量或動量傳遞理論并不會把否定的因果關系認作為真正的因果關系。也就是說在費爾的能量或動量的遷移理論看來，否定性的因果關系不是真正的因果關系。

以因果關系的能量或動量遷移標準來看，只要缺席、不連續和制止等存在，那么這里就不存在因果關系。但是，在我們看來以上涉及到的例子的確是因果關系，因此因果關系的能量或動量遷移標準不能夠解釋包含缺席、不連續和制止等存在的情形。

三、反事實依賴標準

根據簡單的因果關系的反事實理論，一個事件c促使一個事件e，當且僅當如果c不發生那么e將不會發生。劉易斯基于這種簡單的反事實理論提出了他自己的因果關系理論。依據反事實依賴，劉易斯定義了因果依賴：e因果地依賴c當且僅當e反事實地依賴c。因此，如果e因果地依賴c，那么c是e的原因。因果依賴還具有可傳遞性，那么因果作用的反事實定義為：“一個事件是另一個事件的原因，當且僅當第一個事件到第二個事件之間存在因果鏈”。Lewis D.， “Causation，” Journal of Philosophy， vol.70， 1973，p.563.

劉易斯用模態算子描述反事實條件之后，他用可能世界反事實它提供語義解釋。c□→e為真當且僅當，存在一個可能世界而且在此世界中c和e都為真的，同時這個可能世界比任何c為真e為假的世界更和實際的世界相似。那么接下來要解決的問題是，如何以最小的“不相等性”代價確保可能世界和現實世界的相似性。劉易斯提出了評價兩個世界相似性的原則：

1.最重要的是避免對自然律的重大的、廣泛的和多方面的違背。

2.第二重要的是把流行的具體事實的完美搭配保持下來的時空區域最大化。

3.第三重要的是避免違背自然律，甚至最微小的、局部化的和簡單的違背。

4.不太重要或者根本不重要的是保持具體事實的近似相似性，甚至在我們很關心的問題上也是這樣。Lewis D.， “Counterfactual Dependence and Times Arrow，” Nos， vol.13， no.4， 1979，p.472.

和費爾的能量或動量的遷移理論相比，劉易斯的反事實理論有很多優點。根據前者的理論，我的高聲呼喊和你扔石頭都和窗戶的粉碎有因果的聯系，因為無論是哪種情況它們都能夠傳遞能量給窗戶。但是，在我們看來前者并不是窗戶破碎的原因。反事實理論能夠滿足于我們的以上直覺。依據反事實理論，如果我不喊，窗戶仍然會碎，所以喊聲不是反事實描述的原因。當然由于某種特殊的情況，如果喊聲是窗戶破碎的原因，反事實也能夠對其識別。

但是，劉易斯的反事實理論也有其缺陷。洛西認為劉易斯的反事實理論不能夠解決有關先發制人、過度決定與王牌取勝的問題。

我們先來看過度決定的例子。假設Billy和Suzy同時向玻璃瓶發射子彈，并同時打碎了瓶子。因為反事實（1）“如果Billy不開火，那么玻璃瓶就不能粉碎”和（2）“如果Suzy不開火，那么玻璃瓶就不能粉碎”都是錯誤的，那么以上兩種行為就都不是玻璃瓶粉碎的原因。因此，“贊同因果關系的反事實分析，會招致純粹過度決定所帶來的難題。”Paul L.A. and Hall N.， Causation： A Users Guide， Oxford： Oxford University Press， 2013，p.161.

我們再來看先發制人的例子。先發制人可以分為前期先發制人和后期先發制人，但洛西認為劉易斯的理論無法克服后期先發制人所提出的質疑。什么是后期先發制人呢？我們先來看一個例子。“Suzy和Billy都是扔石頭方面的能手，他們撿起石頭扔向瓶子。Billy和Suzy一起扔石頭，也許他用的力大了一點點，以至于他的石頭首先到達了并且擊碎了瓶子。他們兩個扔得都十分精確，所以如果Billy的石頭不擊中瓶子，Suzy的石頭也會擊中瓶子。所以擊碎這種情況是過度決定。但是，Billy扔的石頭是瓶子粉碎的原因，而不是Suzy扔的石頭。”③Hall N.， “Two Concepts of Causation，” in J. Collins， N. Hall and L. A. Paul， eds.， Causation and Counterfactuals， Cambridge， MA：MIT Press， 2004，p.235、255.

最后我們再來看王牌取勝的例子。如果市長和士官同時喊“前進”，那么士兵則同時接受他們的命令然后前進。我們看到在市長的命令和士兵的行動之間有因果聯系。然而這里存在一個問題，那就是，相關的反事實條件是“如果市長不能夠喊前進，那么士兵將不能夠前進”。但是，以上的論述是不正確的，因為如果市長不喊口號，士兵仍然會聽命于士官的命令而前進。根據反事實理論：如果市長單獨喊口號，他將促使士兵前進，但是當市長和士官同時喊口號時，那么這里便不存在因果聯系。

但是，如果我們堅持能量或動量遷移標準，那么以上的過度決定、先發制人和王牌取勝就不成其為問題，因為根據能量或動量遷移標準我們就能夠判別出哪種情形是因果關系，哪種情形不是因果關系。

四、洛西的因果多元論

洛西指出雖然存在許多因果關系理論，這包括恒定的次序聯合（constant sequential conjunction）（因果關系的規則理論）、概率的增加（概率理論）、能量遷移理論、守恒量理論、反事實依賴理論、推理理論和操控理論，但“對因果性提供一個還原的程序不能夠獲得成功。”⑤⑥⑦Losee J.， Theories of Causality： from Antiquity to the Present， New Brunswick： Transaction Publishers， 2011，p.197、198、198、199.當然，如果我們能夠用一種理論就能夠解釋世界中的因果關系，那么我們就應該采用這種因果關系。但是“充分地調查之后——尤其，我們所應用的‘原因的基本原則被顯示為沖突之后——我認為它的可能性根本不存在。”③尤其是，當我們用一些因果關系理論說明涉及到過度決定、先發制人、王牌取勝、缺席、制止、不連續和量子世界中的問題時，就會陷于沖突之中。

然而，雖然洛西認為我們不能夠對因果性提供一個還原，但存在的因果性理論也并非毫無用處，在說明很多情形時它們仍是極為有用的。不僅如此，即使在許多有沖突的領域我們也能夠理解因果關系。因此，以上的用法被斯基爾姆（Skyrms）稱作有時候在一起和有時候分開的標準的“和藹可親的混論”（amiable jumble）。斯基爾姆之所以稱這種情況為“和藹可親的混論，這是真正地有啟發價值的，因為在日常生活的嘈雜宏觀世界中它們經常聚合在一起（尤其是當它們的應用被局域性和時間優先性所引導時）。”Skyrms B.， “EPR： Lessons for Metaphysics，” Midwest Studies in Philosophy， vol.9， no.1， 1984，p.254.

但是，在量子領域內這種和諧就不存在了，因為即使應用因果相互沖突的標準，我們也不能夠說理解了雙縫干涉實驗。“的確如此，因果關系的信條被量子領域內的實驗結果系統性地削弱了。”⑤那么，量子領域內是否就不存在因果性呢？洛西認為并非如此。洛西的辦法是“標記出許多因果論述非重疊的領域，并且在每個這些領域中接受單一的因果聯系理論。”⑥一個領域包括關于量子領域的斷言；第二個領域包括缺席、制止或非連續的“雜亂的宏觀世界”的斷言；第三個領域不包括缺席、制止或非連續的“雜亂的宏觀世界”的斷言。“推理能力、反事實依賴和能量-動量遷移是這三個領域標準的強有力的候選者。”⑦

通過對以上三個領域的劃分，洛西得出了他的因果多元論。讓我們假定存在一些因果聯系。如果量子力學被考慮進來，那么我們就應該應用推理能力的標準；如果不涉及到量子領域，并且如果不包括缺席、制止或不連續，那么我們就應用能量∕動量的標準；如果不涉及到量子領域，但包括缺席、制止或不連續，那么我們就應用反事實依賴的標準。

接下來的問題是，洛西的因果多元論是成功的嗎？

五、洛西因果多元主義的不足之處

洛西斷言“因為在許多改變結構的相互作用中能量和動量是守恒量，所以費爾的提議好像只是薩爾蒙-徳歐因果關系理論的另一種陳述。”Losee J.， Theories of Causality： from Antiquity to the Present， New Brunswick： Transaction Publishers， 2011，p.131.眾所周知，守恒能被定義在封閉體系內方面的不變性。那么我們應該怎么定義守恒量的呢？宇宙本身是守恒的，我們應該求助這個守恒量嗎？很多哲學家主張廢除求助于除宇宙本身的任何封閉系統。M.C. Daniel K.， “Physical Causation，” Erkenntnis， vol.56， 2002，p.261.如果廢除這個系統，那么我們就是自由地選擇封閉系統了。 但是，“如果我們自由地選擇守恒量，那么我們就冒一些人工地組建守恒量的風險，它能夠把任何所選擇的過程裁剪出因果的。”NortonJ.D.， “Causation as Folk Science，” in Huw Price and Richard Corry， eds.， Philosophers Imprint， Oxford University Press， 2009，pp.18～19.可以斷言，這是洛西的因果多元論的失敗之處。

在因果關系的反事實理論看來，涉及到缺席的情形是因果關系嗎？洛西認為是，但劉易斯自己卻認為不是。劉易斯認為因果關系必須是事件之間的關系，但是涉及到缺席存在的情形卻不是事件而是事實或事態之間的關系。然而，即使如此，劉易斯也有一番解釋，他把缺席的事件作為原因，但缺席的事件不是那樣被本質地明確的。當被要求一定要留意某事時，Fred沒有提高警惕，他睡著了。劉易斯認為小睡是真正的事件，因此我們就能夠說Fred小睡就是他忽略警惕。Lewis D.， Philosophical Paper， volumeⅡ， New York： Oxford University Press， 1986，p.192.但是，正如徳歐對此論述所批評的那樣，“包含否定性‘事件的任何事例沒有展示出反事實的依賴關系。（如果A得到了，B將不能得到。）”Dowe P.， “Causes Are Physically Connected to Their Effects： Why Preventers and Omissions Are Not Causes，” in Christopher Hitchcock， eds.， Contemporary Debates in Philosophy of Science， Blackwell Pub.， 2004， p.192.因此，我們可以說因果關系反事實依賴標準并不能夠解釋涉及到缺席的情形。這也是洛西的因果多元論的失敗之處。

因果關系的推理能力的標準能夠很好地解釋量子世界嗎？在貝爾式實驗中，起初兩個系統相互作用，然后他們各自分開。當我們對一個系統測量時，另一個系統總是處在與第一個系統相反的狀態。直觀看來，對這兩個系統的測量由它們處于相互作用狀態時所確定的變量來決定的。根據因果關系的推理能力標準，這兩個系統也是有因果聯系存在的。但是，“它們既不是任何直接因果聯接的結果；也不是共同原因的結果。”Newton-Smith W.， A Companion to the Philosophy of Science， Blackwell Publishers， 2000， p.37.這又是洛西的因果多元論的失敗之處。

六、結論

因果關系的推理能力的標準把量子世界中不是因果的現象解釋為因果的；因果關系的能量和動量是守恒量標準也不能夠很好地解釋不包含缺席、制止和不連續的因果關系，因為我們不能夠合理地選擇封閉系統；不僅如此，因果關系的反事實理論也不能夠解釋涉及到缺席的因果關系。以上的三個結論都是對聯系因果多元論強有力的反駁。所以，洛西的因果多元論在某種程度上是不成功的，此理論還有待于改進和發展。

作者單位：中國科學院大學、中國科學院自然科學史研究所

責任編輯：無語