布莱克的模型理论对科学研究的作用

时间：2015-12-20 21:37:13 所属分类：逻辑学 浏览量:

马克斯布莱克（ Max Black,1909-1988 年）是美国当代着名哲学家，曾师从罗素和维特根斯坦学习数学哲学，一度被认为代表了分析哲学的最高发展.其最卓越的理论贡献是隐喻的相互作用理论（ interaction view of metaphor） ,他对隐喻认知性的论证使得隐喻摆脱了

　　马克斯·布莱克（ Max Black,1909-1988 年）是美国当代着名哲学家，曾师从罗素和维特根斯坦学习数学哲学，一度被认为“代表了分析哲学的最高发展”.其最卓越的理论贡献是隐喻的相互作用理论（ interaction view of metaphor） ,他对隐喻认知性的论证使得隐喻摆脱了仅仅作为话语修饰成分的历史命运，从而开启和推动了蔚为壮观的当代隐喻研究。布莱克的另一个重要理论贡献是揭示了科学研究所使用的模型（ model） 和隐喻之间的亲缘关系，并且用隐喻的认知性来论证模型在科学研究中的不可替代性，为模型在科学研究中的运用奠定了合理性基础。当代学者高度评价布莱克关于模型及其与隐喻亲缘关系的研究，法国着名解释学家利科指出： “模型与隐喻之间的亲缘关系的观念有着如此丰富的内容，以至布莱克把它作为文集的标题。”

　　英国着名女性科学哲学家海西继承了布莱克对隐喻和模型问题的关注，她谦虚地承认： “我不得不说这些论证不过是布莱克的注脚而已。”

　　布莱克一方面批评了社会科学研究对数学模型的滥用，另一方面肯定了模型在推动科学知识进步和创新方面具有的重要力量。模型和隐喻在本质上都涉及两个异质性领域之间的转换问题，一方面人们渴望有一种超越的力量能够帮助我们实现这种转换，另一方面人们又担心对异质性领域的跨越缺乏合法基础，这是模型在自然科学研究中得到广泛应用的同时受到广泛质疑的根本原因。布莱克对模型的理性基础及其与隐喻亲缘关系的考察为人们摆脱这种摇摆不定的立场提供了帮助： 假定自然科学研究所创制的理论模型和它所应用的对象领域之间具有同构性，这种同构性允许我们对模型的适用与否进行客观的评价，这是模型的合理性基础和超越性力量的源泉。

　　一、模型的类型学分析　　　　模型有很多种类，从儿童玩具中的汽车、飞机模型到经济学中的水利模型，乃至自然科学研究中的原子模型，这些模型从内容到形式都存在很大的差异。

　　用布莱克的话说，模型本身是一大片“辽阔的疆域”,普通人和科学家都在不加反思地使用。为了更好地说明模型对于科学知识进步和创新所具有的重要价值，布莱克首先对模型进行了类型学分析。他指出，从模型的字面意义来看，最典型的模型是展览馆里的轮船模型、儿童玩具中的飞机模型等，大家不会首先想到玻尔的原子模型，所以我们将模型和科学联系起来本身就有种隐喻性的味道。布莱克认为，这些字面意义上的模型是对某些真实存在的或想象性的物质对象的三维缩略，这个模型所摹写的那个物质对象则被称之为是模型的原型。在日常语言中，我们有时还用模型代表设计的范本，比如服装设计师的“春装模型”、“1959 年的福特汽车模型”,或者用来意指某些模范（ examplar） ,比如“对方程式的模型解答”等。除了这些相对简单的三维缩略意义上的模型，以及“模型”这个语词在日常语言中的丰富多样的用法之外，对科学研究更重要的是一些复杂的模型，这些模型随着复杂程度和抽象程度的提高能够满足人类在科学研究中的各种目的和要求。

　　第一类模型是比例模型（ scale models） .“这个标签将涵盖所有保留了相关比例的各种物质对象、系统或过程（ 不管是真实的还是想象的） 的相似物。

　　包括化学或生物过程被人为减速的那些实验（ ‘慢速运动实验’） 以及那些试图按照缩微的方式模仿社会过程的实验”,比如建筑公司中的建筑物模型等。比例模型的创制可以满足一定的目的，比如在建造房子之前按照图纸建造一个模型会帮助我们了解这个房子建好以后看起来是什么样的，建造一个飞机模型会让我们了解到飞机何以能够飞起来，等等。我们之所以创制比例模型是因为人类总是习惯以自己的尺度去度量万事万物，然而在世界上有很多事物或大或小到我们无法直觉地加以理解的程度，这时通过创制模型，“我们试图把遥远的和不可知的对象带入到我们自己的中等尺寸的存在层次上来。”

　　所以布莱克强调模型不一定比原型小。模型有时可以放大，比如我们可以做一个和蜻蜓大小相当的蚊子模型来更好地观察蚊子。

　　布莱克同时强调，就我们试图通过比例模型达到的上述目的而言，其中有一定程度的自欺成分，因为比例的改变必定会产生一些不相干的属性和对原型的属性有一定的扭曲。比如，将原子弹的模型缩小到一定程度就不会爆炸了，而将苍蝇的模型扩大到一定程度后就无法飞离地面了。所以在使用比例模型的时候，要警惕比例的变化所带来的影响，不能想当然地从模型直接推论原型中存在对应的属性或变化，因为“从比例模型到原型的推论在本质上是不确定的，需要补充性的确证和修正”.

　　第二类模型是类推模型（ analogue models） ,“类推模型是指计划用新的介质（ medium） 来尽可能忠实于原型中的关系结构和网络的方式去复制某些物质对象、系统或过程”.在比例模型中，原型和模型在比例方面存在显着变化，而类推模型更强调的是模型和原型之间的异质性，也就是说涉及到介质的改变，例如经济学中的水利模型，商品流通和水流显然是不同质的，还有计算机中的电路模型，电路的开关闭合和二进制运算也是不同质的。类推模型和比例模型之间存在很多相似的地方，但这两种类型的关键差异就在于相应的解释方法是不同的。对比例模型的解释依赖于同一性，比例模型除尺度的改变之外，要尽可能忠实原型，我们从模型到原型的推论的效力在一定程度上依赖于两者的相似性程度。而类推模型则有所不同，它往往由更抽象的目的来推动，不要求模型在外观和介质等方面忠实于原型，它所要复制的是原型的结构。所以对于类推模型来讲，不是同一性（ identity） 而是同构性（ iso-morphism） 支配着我们对类推模型的解释。

　　相比较于比例模型，类推模型具有更大的自由和抽象性，同一种结构可以通过无限多样的介质来表达。所以布莱克指出，“这就使得类推模型成为一种有力而危险的事物。从模型中不可避免的不相干性和扭曲得出谬误推论的风险现在以夸张的尺度呈现出来”.在比例模型尽可能忠实于原型的情况下，比例的变化仍然会导致不相干性和扭曲，这种危险在类推模型中就更加突出了。所以，对类推模型的使用要更加慎重，“任何自称是对类推模型的科学运用都要求独立的确证。类推模型所提供的是看似可信的假说，而不是证明”.

　　第三种类型是理论模型（ theoretical models） .布莱克认为科学研究对模型的广泛使用可以分为两种基本的用法： 一种是模型的启发式虚构用法，另一种是模型的存在用法，两者的差别在于是否承认模型的使用所产生的理论实体的实在性。比如麦克斯韦和开尔文在研究中都使用了电磁场和以太模型，但是麦克斯韦早期认为电磁场中的以太仅仅是启发式的工具，是虚构的，而开尔文则认为以太就是真实的物质，其属性是独立于我们的想象力的。两者的不同在于麦克斯韦认为电磁场好像充满着一种物质介质，而开尔文认为电磁场就是一种物质介质。麦克斯韦和开尔文对以太模型的用法分别属于虚构用法和存在用法。布莱克指出，这两种用法各有优劣，虚构用法悬置了本体论疑问，但缺乏解释力量，而存在用法容易导致自欺，正如当代自然科学最终承认了电磁场本身的实在性，但并不承认把以太作为介质解释电磁波一样。

　　布莱克认为，撇开科学家应该采纳对模型的虚构用法还是存在用法不谈，这里所涉及的“模型”和“比例模型”以及“类推模型”有着显着的不同。比例模型和类推模型都必须在实际上组合起来才能实现其想要达到的目的，而不能存在于想象之中，而科学家在理论探究中所使用的模型则无需实际组合，“理论模型（ 不管是真实的还是虚构的） 并不真的构造出来： 这种方法的核心在于以某种方式来谈论”.从比例模型到类推模型是模型抽象性程度的提高，模型的根据从同一性转移到了同构性，而从类推模型到理论模型是模型抽象性程度的又一次提高，使模型的根据从构造转移到了描述。理论模型试图用一种人们所熟悉的理论去谈论新的领域中的现象，通过这种原本适用于其他领域的语言的引入，使得我们对所研究的领域产生了新的理解，也就是说，“理论模型的使用在于引入一种新的语言或用语，是通过把一种熟悉的理论拓展到新的应用领域来表明的”.比如在“声音是以波的运动形式传播的”这个理论模型中，我们用“波的运动”去描述“声音的传播”,“波的运动”就是一种理论模型，是用成熟完善的关于波的理论去谈论和描述一个全新的声音现象领域，从而发现声音传播方面的某些规律。

　　二、对社会科学研究滥用数学模型的批判　　　　布莱克认为，除了上述三种模型之外，还有一种在社会科学研究中广泛使用的模型，即数学模型。

　　社会科学研究利用数学模型来进行推论，以增强自己论证的力量和说服力。布莱克认为这样做本无可厚非，但是有不少研究者并不注重对用来构造模型的前提假设和事实进行充分的研究，在经过数学模型的演算之后，也不注重对结果进行验证和进一步的佐证，过分迷信数学模型本身的精确性所产生的说服力量，这种做法阻碍了严肃的社会科学研究。

　　布莱克认为，数学模型并不是真正的模型，它僭用了模型的名称，实质上只是对“理论”或“数学化的处理方式”的自命不凡的替代，它并不具有一般研究者所期待的充分的解释效力。所以，在理论模型对于科学研究的价值及其运作的逻辑原理进行说明之前，布莱克对社会科学研究滥用数学模型的做法给予了批判。

　　社会科学研究对数学模型的应用和效力有一些错误的暗示，这些暗示使得数学模型拥有了非同一般的解释力量。比如我们认为所研究的对象中的各种关系可以投射到集合、函数等等作为相关数学理论主题的抽象领域上去； 并且各种社会因素和力量之间的关系就被数学实体之间的关系所“模型”,这个模型要比原型更简单、更抽象； 数学等式的运作和演算涉及到某种无形的机制，这种机制的运作就说明或部分地解释了作为研究对象的社会系统的运作，因此我们就可以把数学演算的结论还原到社会系统中，从而得出相关的结论。

　　布莱克认为，从数学演算所涉及到的这个无形机制的运作来解释社会系统的运作，这种做法是最值得怀疑的。在社会科学研究中，对数学模型的应用一般分为以下几步： （ 1） 确定原型领域中想要考察的变量； （ 2） 根据变量之间的关系构造经验假说；（ 3） 为了进行数学公式化和对变量进行处理，进行剧烈简化； （ 4） 对所产生的方程式进行求解； （ 5） 把结果转化成可以在原型领域中加以验证的结果；（ 6） 把简化过程中施加的限制尽可能去除，从而增加理论的普遍性。比如要研究某一地区某一历史时期的人口变化，我们可以确定个体数量和死亡的个体数量，迁出的人口数量和迁入的人口数量等等作为变量； 然后提出假说，假设一定时期内，出生的人口数量和原始人口数量之间存在一定的比例关系；接下来选择最简单的方程式来处理假说； 随后对方程式进行求解，再把求解的结果转化成在原型领域中可以验证的形式； 最后把假设的适用范围尽可能扩大，使之成为普遍的规律。布莱克认为，对社会问题进行数学化处理的优点在于，我们可以把数学分析引入到任何经验研究领域，通过数学模型可以增加研究的精确性，通过数学计算进行推论的简便性以及可以帮助人们直观地把握研究对象的结构，等等。但是数学模型的引入同时会带来很多风险，尤其是“成功的数学分析所要求的极端简单化处理会带来将数学的精确性混同于原型领域经验确证的力量的一系列危险”.

　　社会科学研究的目的是为某一社会现象提供因果性的解释，比如在人口这个例子中，人们希望能够发现哪些要素会影响人口的变化。数学模型只是帮助我们从假说出发进行推论，它并不能提供这种因果性的解释，“通过表明何种函数将会符合已知的数据，单单数学本身提供的是解释的形式……因果性解释必须到别的地方找。”

　　也就是说要对所研究的社会系统进行充分的实证和经验研究，从而提出可靠的假说。布莱克并不反对社会科学研究使用数学模型，但是他认为某些研究者滥用数学模型，忽略对原型领域的研究，用数学演算的精确性掩盖假说的不充分性，这是应该受到批判的。最后，布莱克对于社会科学研究使用数学模型提出了自己的忠告： “要记住数学化的处理方式并不提供任何解释。除了用来从原始的经验假说中得出结论之外，我们不能期待数学可以用来做别的任何事情。”

　　三、模型应该在科学研究的逻辑中占有一席之地　　　　布莱克认为，比例模型和类推模型因为尺度和介质的改变，使得基于这些模型基础上的推论带有很大的风险，也就是它们和数学模型一样对于原型并不具有因果解释效力，在模型之外人们需要额外的证据来佐证。但是布莱克认为，理论模型和上述三种模型最大的不同就在于，理论模型可以为原型领域提供因果解释效力。虽然理论模型在自然科学研究中有着广泛的应用，但是对于这种模型是否为科学所必须，基于模型所进行的论证是否有效，哲学家和科学家们还有不少质疑。布莱克认为，如同隐喻并不是修辞学的风格修饰品一样，模型也并不是自然科学研究的辅助手段。相反，模型的使用并不仅仅是属于心理学范围内的事实，“它应该在科学研究的逻辑之中占有一席之地”.所以布莱克所面临的任务主要有两种： 一是应对那些反对科学研究使用模型的批评，证明模型为科学研究所必须；二是不仅要证明模型为科学研究所必须，还要证明模型是科学研究的不可分割的组成部分，而不是一个外部的因果性因素。

　　（ 一） 理论模型在科学研究中的必要性　　布莱克认为，即便是反对科学研究使用模型的人也不得不承认模型在自然科学研究中的普遍存在。但是这种事实上的存在并不能证明模型是科学研究所必须的手段。有很多理论家对自然科学研究使用模型的必要性进行了否定，布莱克把这些反对意见分为两类： 一类认为模型是人类心灵为了弥补抽象思维能力的不足而采用的辅助手段，二类认为理论模型只是我们以更形象化的方式来思考和把握抽象物理理论的辅助工具或手段而已。也就是说模型可以作为理解抽象科学理论的辅助手段，但对于不避艰险的理论家来说也并非为科学研究所必须。

　　布莱克认为，我们首先可以把隐喻和模型进行简单的类比，然后参照相互作用理论对隐喻认知性的证明来证明模型在科学研究中的不可替代性和必要性。传统观点认为隐喻是纯粹风格修饰性的，但是布莱克的隐喻相互作用理论已经令人信服地说明了隐喻的非修饰性和不可替代性。根据相互作用理论，当我们使用一个隐喻表达式时，这个表达式一般由首要主词和次要主词组成，比如在“人是狼”这个表达式中，首要主词是“人”,次要主词是“狼”,这两个主词分别适用于两个不同的事物系统（ 人和狼） ,在隐喻表达式中我们把适用于狼这个事物系统的次要主词用以描述人这个事物系统，在这个过程中“狼”就好比是一个透镜，通过这个镜子我们以一种新的方式来看人，并且改变了我们对于人的看法。

　　这个隐喻表达式所产生的意义是整体性的，不能归于“首要主词”和“次要主词”其中任何一个，并且我们使用任何字面表达式都无法穷尽这个隐喻表达式所要表达的内容。这个隐喻表达式就把人和狼两个彼此独立的事物系统带入到一定的认知和情感关系之中。所以，布莱克认为，“隐喻性思想是一种独特地获取洞见的模式，不能被解释成是对普通思想的修饰性替代品”.

　　布莱克认为，“对于模型在科学研究中的作用，我们差不多也可以这样说”.如果说存在和隐喻对等的字面表述，那么隐喻就是修饰性，但实际上我们发现隐喻的意义不能通过任何字面表述来完成，所以隐喻就是非修饰性的和不可替代的。如果科学研究对某一领域的研究已经完成，并形成了抽象的公式化表述，这个时候我们来利用模型的话，那么模型就是对某些既已完成的科学研究程序的替代，因此不为科学所必须。但实际上在使用模型的时候，往往是在原型领域相对比较陌生和混乱的时候，我们通过从相对熟悉和确定的认知领域选择某一理论学说去对原型领域进行“模型”,从而使得原型领域变得有序化，并且发现原型领域内新的连接和关系。在这个意义上，模型并不是对某些科学程序的替代，而是科学研究的必要组成部分。

　　（ 二） 理论模型的合理性基础　　布莱克把模型和隐喻进行类比，证明了模型在科学的初创阶段所具有的重要价值，证明了模型为科学所必须。但是科学理论不能仅仅停留在模型阶段，它还需要将自己的研究成果用形式化的方式表达出来。布莱克设想，有些批评家会提出进一步的批评意见： “模型会产生其他方式无法获得的洞见，这仍然不过是一个心理学的事实。最终产生的理论内容是可以完全而充分地用数学方程式来表述的”.也就是说，即便模型在科学研究中是必须的，但是我们最终的理论成果经过抽象和公式化处理，可以不需要再提到模型。我们不能因为模型是科学研究所必须的一种工具，就把模型看作是科学研究的内在组成部分。削铅笔为科学研究所必须，但不是科学研究的内在组成部分，模型同样如此。

　　布莱克与上述批评家的分歧就在于： 模型的使用和科学研究之间到底是一种因果性的关系还是一种合理性的关系。因果性的关系就是处在科学研究的逻辑领域之外，但是能够对科学研究产生一种刺激，比如削铅笔的活动和科学研究的关系就是因果关系，这种因素并不能对所产生的科学知识有理性的证明关系。而合理性的关系是知识内部不同要素之间的证明和支撑关系。一种方法究竟是因果性的还是合理性的，判断标准就是： “我们之所以把一种研究方式称作是合理性的，就是因为它具有理性基础，也就是说，当我们能够发现理由来证明我们所做的事情，并且容许进行明确的评价和批评时”.

　　布莱克认为模型并不是科学研究的因果性刺激因素，因为模型具有合理性方法所要求的理性基础，并且我们可以在这一合理性基础上对模型适用与否进行客观的评价。

　　布莱克认为，虽然模型在不同的研究领域之间进行了跨越和转换，但这种转换并不是任意的，我们使用模型的前提假设就是两个研究领域之间存在同构性。如果通过经验证明所预设的同构性不存在，我们就要放弃所选择的理论模型。如果经验证明了这种同构性存在，那么所形成的科学知识在某种意义上就是对模型所预设的同构性的明确阐述，同构性是模型带来的，因此最终取代模型的形式理论无法消除模型，这就使得模型成为科学研究的一个内在组成部分而不是外在的可有可无的刺激性因素。

　　四、模型和隐喻的差异　　　　在隐喻和模型的关系上，布莱克的前后期观点发生了变化。在早期仅仅对隐喻相互作用理论进行形象化表达的时候，布莱克认为隐喻是单一的、简单的，而模型是系统的和复杂的。他认为： 把模型和隐喻进行简单类比具有一定的局限性，我们必须指出理论模型和隐喻的差异所在，从而帮助澄清对于在科学研究中使用理论模型的种种疑虑。理论模型是一种用我们更熟悉的理论去描述我们尚不熟悉、有待探索和发现的原型领域的一种研究方式，虽然我们可以把科学研究所使用的理论模型称之为“隐喻性的描述”,但却不能将理论模型和隐喻进行简单的等同。隐喻是简单的，而理论模型具有系统的复杂性，这种系统的复杂性正是理论模型能够用来对原型领域进行丰富多样的探究的重要前提。理论模型同隐喻的差别主要有以下两个方面：

　　其一，隐喻往往是相对比较简短的陈述，而理论模型则是一个复杂的理论系统。布莱克认为在传统修辞学的术语中，更为接近理论模型的是寓言或神话而不是隐喻，也就是说隐喻往往是单一的陈述，而理论模型是由一系列陈述构成的集合，这些陈述彼此之间是一个系统的关系，所以使得理论模型能够讲述一个关于原型领域的“完整故事”.这种系统性和复杂性是隐喻所欠缺的，即便将寓言和神话与理论模型作类比也是不充分的。

　　其二，隐喻是建立在常识基础之上的，而理论模型是建立在扎实的科学理论基础之上的。隐喻的使用者只要求具有一个文化共同体所公认的常识就可以了，比如在“人是狼”的隐喻中，你只需要理解关于狼的凶狠、狡猾等常识而无须了解关于狼的动物分类学知识。但是理论模型的使用者则需要预先掌握一种扎实的科学理论，比如，在“声音是以波的运动形式传播的”这个理论模型中，使用者必须对“波的运动”相关的科学理论非常熟悉才能把它作为模型去探究声音的运动。

　　当布莱克后来完成对隐喻相互作用理论的形式化表述之后，他发现隐喻并不像表面上看起来那样简单，每一个简单的隐喻背后都隐藏着两个对象领域之间的同构和映射关系。布莱克不再认为隐喻是简单的模型，其实在任何一个简单的隐喻下面都隐藏着一个巨大的模型，“隐喻只是冰山下的模型露出水面的一角”.布莱克的这种转变说明，隐喻一方面从语义层面来看是简单的，另一方面从运作机制来看却是复杂的。任何简单隐喻的运作都涉及到人类在两个异质性领域之间的类比，这正是理论模型在科学研究中发挥重要作用的原因。

　　参考文献：

　　[1] 伊丽沙白·迪瓦恩。 世界着名思想家辞典[M]. 夏基松译。 石家庄： 河北人民出版社，1994.　　[2] 保罗·利科。 活的隐喻[M]. 汪堂家译。 上海： 上海译文出版社，2004.　　[3] Mary B. Hesse. Models and Analogies in Science. NotreDame: University of Notre Dame Press,1966.　　[4] Max Black. Models and Metaphors. Ithaca: Cornell Uni-versity Press,1962.　　[5] Max Black. More about Metaphor. Dialectica,1977,（ 3 ~4） .

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