原子論受到挑戰:世界上所有的事物都可以一直往下細分嗎?

如果你為倫敦大學(University of London)的參議院——這個參議院啟發了喬治•奧威爾(George Orwell)的小說《1984》中的真理部(Ministry of Truth)——建造了一個樂高模型，那麼，這些樂高積木本身不會改變，把建築拆開，再把這些積木重新組裝成吉薩大金字塔或艾菲爾鐵塔的形狀，這些積木的形狀、重量和顏色都同樣會保持不變。

這種方法應用到整個世界中去，則被稱為原子論。它認為自然界的一切都是由微小的、不可改變的部分組成的。我們所理解的變化和通量只是在宇宙機器中轉動的齒輪——這個宇宙機器是一個巨大但最終可以被理解的機制，它受宇宙法則的支配，由更小的單位組成。幾個世紀以來，試圖確定這些單位一直是科學和技術的焦點。實驗室實驗挑選出系統和過程的組成部分;工廠使用由更小的部件組裝成的部件來組裝產品;標準模型告訴我們現代物理學的基本實體。

但是當現象不符合這個組成模型時，我們就會發現它們很難理解。以一個微笑的嬰兒為例：通過觀察孩子的組成原子的行為來解釋嬰兒的微笑是非常困難的，甚至是不可能的，更不用說它的亞原子粒子，如膠子，中微子和電子。求助於發展心理學，或者甚至是敘述性描述(「父親對著孩子笑，孩子也對他笑」)或許會更好。或者也許是一種基本的轉變已經發生了，產生了一些新的特性或對象，而且這些特性或對象不能再被向下簡化。

「湧現」這個概念可以幫助我們了解發生了什麼。原子論的核心是向下向內挖掘物質的基本構建模塊，而「湧現」則是向上和向外看，去研究當事物變得足夠大或複雜時，是否會出現奇怪的新現象。作家雷蒙德·錢德勒(Raymond Chandler)在他的小說《漫長的告別》(The Long Goodbye, 1953)中捕捉到了「湧現」的一些元素：「一個偶爾喝太多酒的人，仍然是他清醒時的那個人。但一個酒鬼，一個真正的酒鬼，和他清醒時則根本不是同一個人，除了他是一個你從未見過的人之外，你不能肯定地預測關於他的其他任何事情。

「湧現」在一個多世紀前的科學哲學中很十分流行。約翰·斯圖亞特·密爾、亨利·柏格森和C D·布羅德等著名人物認為，化學和生物學很難解釋生命的起源;也許只能說生命是從這些領域「湧現」出來的，要求有自己的特殊法則和解釋。然而，從20世紀30年代開始，量子化學的進步和DNA和RNA結構的發現顯示了原子論方法的潛力，很快，一團疑雲就籠罩在「湧現」及其科學潛力之上。

如今，這個概念經常被量子神秘主義者、靈魂的信仰者和意識神秘本質的倡導者所引用，但這些是「湧現」的模糊方法，我們應該避免這些方法。人們不應該以其可疑的近親為依據來評判「湧現」。長期以來被輕視的「湧現」現象仍然可以為我們理解世界的方式增加價值，訣竅在於抓住「湧現」的有趣之處，而不要陷入一種敬畏神秘主義的態度。

對「湧現」的認真研究可分為兩大類。其中一類很容易辯護：它假設當系統變得非常複雜時，我們不可能準確地預測它們的未來狀態。因此，一些現象需要新的、不可簡化的概念和理論來捕捉和解釋它們。這與我們認識世界的方式有關，所以我們把它稱為認識論的「湧現」(認識論是對知識的研究)。

近年來，認識論的「湧現」與複雜性理論和非線性系統之間的關係就像股票市場和天氣之間一樣。為了理解簡單系統和複雜系統的區別，想像一下你想知道當你將玩具船放在自由流動的河流裡之後它能走多遠，利用水流的速度和你讓它漂浮的時間就很容易計算出船會漂多遠。河流的運動是線性的，所以船的位置可以通過兩個(或更多)變量的相互作用來推斷。但是如果你讓船在非線性的湍流中航行，例如環繞著一個碼頭柱子的湍流，它的最終位置就很難確定了，因為你不能把一個漩渦或渦流分解成更簡單的組成變量。這個系統很複雜，而且必須作為一個整體來對待。它的最終狀態不能由初始的、基本的條件決定，而只能通過統計建模——也就是說，以一種更高階的、「湧現」的方式。

認識論的出現並沒有在根本上威脅到原子論;認識論並沒有挑戰世界最終是由更小的部分組成的這個觀點，它只是簡單地宣稱，這些部分的行為方式並沒有按照完美預測那樣發生。假設一個嬰兒笑了，她的父親笑了。原則上，嚴格的原子論者會說，如果我們有足夠強大的測量設備和計算機，所有這些都可以在更細粒度的描述級別上被捕捉到。但即便是原子論者自己也可能會承認，這將是一件非常了不起的蠢事。而在現在這種情況，通過轉移到不同的描述層次，從心理學的角度來看事件——我們可以更好地解釋我們感興趣的系統。

一種更具爭議性的「湧現」可以被稱為本體論(與存在的本質相關的藝術哲學術語)。本體論的出現表明，某些特徵和對象其實是世界的一部分，而不僅僅是我們有限的理論和預測能力的結果。這往往會讓原子論者感到不高興，因為它破壞了世界完全由更細小的物質組成的觀點。

早期的「湧現」主義者對本體論「湧現」提出了兩個基本的問題。第一個問題是：支撐「湧現」性的系統的結構是什麼?這些答案導致了所謂的同步「湧現」。在這裡，「湧現」的事物與產生它的事物同時存在。例如，在一個人的大腦中，紅色的意識體驗可能與產生這個體驗的神經元的放電同時發生，意識可能依賴於某些神經過程，但是意識本身有真實的，非物理的屬性，比如知覺。(其實我們對意識的理解還處於起步階段，我們還無法評估意識是否屬於本體論「湧現」。)

同時「湧現」需要一整個不同層次的對象和屬性。例如，生物屬性可以被認為是在比化學屬性更高的水平上發生的，而化學屬性反過來又比物理屬性發生在更高的水平上。但這種等級制度對同時「湧現」構成了一個潛在的致命問題，通過所謂的「排斥論」(exclusion argument)，韓裔美國哲學家金在權(Jaegwon Kim)使這種觀點得到了更多人的關注。

假設你和大多數同步「湧現」學家一樣認為，當一個事件發生在最基本事件之上的級別時，總是會有一組較低的事件來修復同時發生的高階事件。回想一下我們的大笑寶寶，一個超出基礎物理水平的事件。雖然笑不能歸結為物理過程，但有一些基本的物理狀態和結構仍然可以解釋生物和心理狀態;因此，只要出現完全相似的物理過程和結構，嬰兒就會笑。如果你也相信世界上發生的一切都是在基礎物理學的層面上發生的，那麼任何在更高層面上發生的因果關係都是多餘的。嬰兒的笑聲不會引起母親的微笑，因為她的微笑完全依賴於另外一組非常複雜的基本對象、過程和結構。笑也不會導致任何物質上的東西，因為物質的領域是因果獨立的。(順便說一下，如果你拒絕這種關於物理的因果關係主導地位的觀點，你已經是一個「湧現」主義者了。)

請注意，對於同時「湧現」來說，這種反對是多麼具有破壞性。它把所有不屬於基礎物理的化學、生物、心理和其他性質都變成了純粹的附帶現象——世界的特徵對世界的發展沒有因果關係。然而，通過切換到歷時性「湧現」，我們可以避免排除問題。歷時「湧現」提出了一個不同的問題：隨著時間的推移，什麼過程導致了「湧現」特徵的出現?

想想一群暴民的動態，一群理性的人的憤怒行為似乎是整體的整體屬性。雖然暴民是由個人組成的，但暴民本身所表現出的特徵似乎並不僅僅是個人行為的集合，所以他們其實是受到特定於社會學而非心理學的法則的支配。

這種看待暴徒行為的方式成為了排斥論的犧牲品：即使從外部、從內心深處看不出來，一切都可以用更基本的物理過程來解釋，但是有一種不同的方式來構建這個例子。加入暴民的個體在進入暴民後會有明顯的不同。他們的行為變得不理性，表現出高度的暴力傾向，簡而言之，它們已經被改變了——失去了我們認為對文明人類至關重要的特徵，整個人變的完全不同(幸運的是，這個過程通常是可逆的。)那麼，群體動態是被改變的個體行為的集合，而不是群體作為一個整體的不可細分的屬性。

如果你認為還有還原論者在對這個例子進行反駁，那你是對的。總地來說，這並不是一個具有說服力的轉型「湧現」的例子，因為心理學和神經科學的學科最終可能會取得進展，從而在更基礎的層面上解釋群體行為。但在物理學中出現的其他歷時性「湧現」的例子就沒那麼容易適用了。

回想一下由樂高積木組成的參議院。原子論的一個關鍵特性是基本構建塊是不可變的。我們認為基本的東西必須能夠隨著時間的推移保持它們的基本屬性;當嵌入到更大的單元中時，它們依然具有與獨立時相同的基本特性。這些原子的某些非本質屬性(比如它們的位置)可以改變，但那些造就原子的核心特性並不能改變。

然而，作為「建築材料」的東西多年來卻發生了變化。我們目前的基本單位不是氫、氦、鈉等等，而是粒子物理標準模型中的實體。所以想像一下當介子——一種基本粒子——轉變成電子，電子中微子或者是介子中微子時會發生什麼。這三個轉變的產物都是基本粒子。但事實似乎是非複合介子已經被轉變成不同類型的非複合基本粒子——以類似於暴徒成員的方式，現在沒有比這更基本的解釋了。

對「湧現」現象的思考打開了一系列典型的哲學問題，儘管答案可能需要大量的科學投入。例如：所有的自然法則都在宇宙的起源的時候就存在了嗎?或者說它們是通過某種變形才得以出現的?如果是這樣的話，這是否意味著存在一套「超級法則」來解釋這種轉換是如何發生的以及為什麼會發生?這樣的問題不會在原子論本體論中自然產生，而是在用於研究「湧現」的一種謹慎的方法指導下出現的，通過這種方法，我們可能會取得進展，並且將這個概念從神秘主義者的手中解放出來。

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