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1、晋阳学刊?年第?期必然 性形象思维与同构张铁声一、必然性形象思维形象思维可以划分为认识型形象思维和艺术型形象思维,这两类形象思维的主要区别在于最终目标不 同?前者求真,后者求美。所谓必然性形象思维,是指满足某种条件从而使得结论带有必 然性的认识型形象思维。在某种意义上,这种思维恰与抽象思维中的演绎推理相 对 应。形象思维能够具有必然性吗?回答是肯定的。被人们称为“理性主义者”的笛卡尔对此进行过比较系统的论述。笛卡尔在探求真理的指导原则 中曾经指出,直观和演绎这两条道路是获得真知的最确实可靠的途径”。“我用直观一词,指的不是感觉的易变表象,也不是进行虚假组合的想象所产生的错误判断,而是纯净而专注
2、的心灵的构想,这种构想容 易 而且 独特,使我们不致对我们所领悟的事物产生任何怀疑”?。笛 卡尔所谓的“直观”与“视觉”关系密切,有观、察、看的意思,但在这里并不是指视觉功能,而 是指某种想象功能。笛卡尔在原则十四中就曾明确提出,应该把问题“转至物体的真正广延上去考虑,并把它通盘提供给想象借助于单纯的形象去观察,因为,这样一来,悟性才可以更加清楚得多地知觉它。”他还举例说,人 人都能用心灵来直观的命题有?“三角形仅以三直线为界”、“圆周 仅在一 个平 面之上”等等。这些例子也表明,笛卡尔所谓的直观实即一种特定类型 的想象。在他看来,这种想象同演绎 一样可靠。两者的区别在于?直观之所以那样明显而
3、确定,“不是因为它单 单陈述,而是因为它能够全面通观。”由以上讨论不难得出这样一个结论,那就是,笛卡尔 夭才地猜测到了必然性形象思维的存在。众所周知,钱学森是形象?直感?思维学的倡导者。值得深思的是,他再三强调,应 当把形象思维 学 同心理学 中有关想象的研究严格区别开来。这似乎表明,他心目中的形象思维的规律并不是形象思维的心理规律,而是其规范规律。这正如逻辑学丝毫不涉及逻辑思维的心理规律,而只是研究保证推理可靠性的 形式上的规范一样。这提示 我们,作为规范的必然性形象思维 的规律乃 是形象思维学而不是认知心理学的对象。尽管在认知科学 叮“,还没有产生“形象思维学”、“必然性形象思维”这类提法
4、,但是有关形 象思维 的研究已经 引起高度重视,并成为研究前沿之一。由于这类研究主要是在认知心 理学领域展开的,所以着眼点只能是形象思 维的心 理规律,而不是其规范规律。,形象思维 研究方面影响较大的翻 沁?烟半家健西豪之树斯林,酌翰处一莱尔德等人。认知科学创始人西蒙及其同事拉金曾指出,就思维过程而言,人 脑处理信息的方式主要有两种?一是“形象化的”,它引起某些意象,一是“判断的”,它 是线性的和连续的。这两种方式都能表现同样的信息。但对各类特殊问题的解决方式而言,其中某一方式可能比另一方式更加有效。例如,在儿何学中,形象的东西就更容易被掌握?。二、模型与模拟出身于自然科学的哲学家维特根斯坦曾
5、把“图象”、“投影”这些本属自然科学领域的概念引入到关于语言和逻辑的哲学思考中去,从而使这些质考变得更加明晰和深刻。为了深 入 研究形象思 维,特别是必然性形象思维,引入“模型”、“模拟”和“同构”这类概念似乎也十分必要。列尔涅尔指出,在控制论中,任何一 个对象只要它与另一对象有一点点相似性,就是 另一对象的模型,另一对象则是这个 对象的原型。何谓同构呢?控制论中的同构概念主要着眼于功能相似?“具有同样的输入值和输出值,并且对外郊激励有同样反应的系统,称为伺构的系统”。二广义的 同构概念并不局限于此?就任何两个结构而言,只要在其对象和伺元关系之 间存在着一 一对应,并且,一个事态在一个结构中存
6、在,当且仅当对应的事态在另“个结 构中也存在,这两个结构就是同构的。“同构”概念是相对的。就两个对象的某种结构而言,它们可能同构,对同样两个对象的另一对结构而言,它们可能并不同构。就任何具体的目的来说,我们所涉及的结构是确定的,同构也总是就这种结构而言的。如果在模型与其原型之间存在着同构关系,我们就把这个模型称之为原型的同构模型。模型与原型 之间的关系是模拟,同构模型与原型的关系是同构模拟。在科学技术头践中,广泛地使用着各种模型去模拟所要研究的对象。其中,最为有用的是同构模型。这是因为模拟的目的在于把有关模型的认识转移到被模拟的 对象 上去,而同构恰恰可以为这种转移的可靠性提供保证。在科学方法
7、论 中,一般把模拟分为实体模拟、物理模拟、?实体?数学模拟、电子数字计算机模拟、符号模拟等等。法 国当代哲学家德里达曾指出,模拟物与原型 处 于似与不似之间。不似看上去是缺陷,而模拟恰恰正依赖于这种缺陷“它之所以好,就是由于它坏”,可谓一语道 破了模型与模拟之所以有用的奥妙所在。值得注意的是,他还进而指出,人的思维内部就有“可模拟性”,或者说,人的思维是由“可模拟性”造成的。心 理 活动的每一层次都有机械的模拟活动,思维本身就包含着种种模拟活动?。如此说来,把“模型”、“模拟”和“同构”概念引入到形象思维研究中去就是十分自然的了。三、必然性形象思维的规律一一同构律在上 一节我们看到,模拟,尤其
8、是同构模拟对于科学认识 活动是至 关 重要的。不过,那 里所谓的模拟都是指借助外部模型进行的模拟。维特根斯坦曾把“图象相当于命题”颠倒过来,得出了“命题便是图象”的结论。类似地,我们则可以把“模拟有助于认知”颠倒过来,从中得出这样一种认识?认知本身就包含着模拟。不过,这里 所说的模拟就不再是外部的了,而是智能系统利用内部模型 进行的模拟。贝塔兰菲在论 及数学系统论的发展时曾经指出?“使用模型或模拟结构是科学的一般做法?甚至是日常认识的一般做法?,也是计算机模拟的原理”?。应 当补充的是,“使用模型或模拟结构”还是认识本身的“一般做法”。事实上,所谓认识型形象思维都可以看作是智能系统调用或建构模
9、拟现实对象或可能对象的内部形象模型,并把关于模型的判断转移到对象上去的过程,所谓必然性形象思维则满足以下条件?它所依赖的内部形象模型与对象同构。显然,这种同构关系足以保证,只要内部判断为真,相应的外部判断即为真。这个规律可以称 之为必 然性形象思维的同构律。必然性以前只和演绎逻辑联系在一 起。而以上论述则表明,必然性不只是存在于抽象思维的演绎推理中,而且也存在于形象思维中。保证这种必然性得以出现的条件正是同构,更明确地说,是内部形象模型与其对象之间的同构关系。当然这并不是说,这种必然性是不受限制的。而是说,只有在保持这种同构关系,并且在不超越这种同构关系 所赖以建立的结构对 应的条件下才存在这
10、种必然性。这恰如在抽象思 维中,只有某些推理才具有必然性一样。黑格尔反对把对立的范畴,包括, ?勺, ,和“外”的 对立绝对化,而是强 调它 们的统一性。看来,“内就是外”这类命题并不因其思辨性而流于 空 洞。相 反,正如我们指出的,内部同构模型与外部同构模型的认识功能在上述意义上 的确是一致 的。以下,我们将考察必然性形象思维的三种基本类型。虽然论述的过程将会涉及一些心理学中的实例,但这绝不意味着,同构 律是 由归纳而来的经验规律,并因 而可能会可被证伪。恰恰相 反,这个规律是与心理规律相区别的规范规律,任何事实也不会证伪或证实它,而只能作为实例对它加以说 明。四、必然性形象思维的基本类型必
11、然性形象思维的基本类型有三种,它们是?同构观察模拟、同构操作模拟和同构实脸模拟。必须加以说明的是,它们之间的关系并不是平列的,而是嵌套的?其中每一种都为排在其后的类型所包容?一 ?一?同构观察模拟如前所述,智能系统内部的意象模型之 所以有用,几就在子它是对象的静态结构或动态结构的模拟物。洲用一个已有的内部形象模型通过辨识得出关于这个模型的判断并把它转 移到对象上去以?一种最为简单的形象思 维形式。显然,只有当这个模型与共 刘象同构,或者说当这个模型与其对象存在着圃沟模拟关系时,这种转移才是可靠的。不妨把这种类型的必然性形象思维称之为同构观察模拟。认知心理 学中有关空 间认知和心理比较的许多思维
12、实例实际上都属于 这一类型。我们从那些实验中可以看到,满足同构律条件的认知导致的是正确的结论,而不满足同构律条件的认知未必会导致正确结论。事实上,这种类型的形象思维并不限于实脸室中研究的几种简单情况,而是广泛地活跃于使用说明图或实物模型的几乎所有领城。几阿恩海姆曾经指出,关于人的心理 意象的研究有其特殊的困难。出于 这个原因,他提出,可以把任何与意象有关的草图都视为从事此种研究的宝贵资料?。萨特也有与此类似的主张。阿恩海姆注意到,教师和讲演者为了描述事物常常要在黑板上勾画一些说明图,它们涉及到各种不 同的领域,包括物理的或社会的、心理的或纯逻辑的。他就此问道?“既然这些草图常常是非模仿性的,而
13、且与外界自然事物或事件并不相似,那么它 们究竟再现了什么呢?它们与自己代表的东西之间有什么关系?它们所涉及的再现 手 段是什么?又是如何帮助思 维的?使这些草图更好地 达到上述 目的的决定性因素又是 什么? , ,?正确的回答也许应该是,草图 之类的说明图即使是所谓“非模仿性的”,并且在许多方面与外界事物或事件并不相似,它们仍然应该在就认知目的而言更重要的方面与其对象存在着结构上的相似性。它们应该再琉其对象的结构,它们应当采用的再现手段是同构模拟。由这些说明图产生的意象是以如下方式帮助思 维的?它们将为 认知过 程提供特定对象的“忠实”替于训勿,并使得由这种替代物得出的关于 它木身的真判断可以
14、可靠地转移到它的对象上去。使说明图更好地达到上述目的的决定因素正是同构。这也就是说,一个与其对象不同构的说明图和相应的意象可能会导致错误的认知。附带说一下,辨识这种认知操作也与同构密切相关。所谓辨识常常是通过把内部模蜜中的特定部分的性质或关系同已有的标准意象的结构加以 比较进行的,目的在于找出一个与之同构的意象。辨认过程有时可能需要对有待辨识的部分施加同构变形,使之最终与某个标准意象达到同构匹配。?二?同构操作模拟如果说同构观 察模拟 所模拟的是对于实际 对象的观察,那么,同构操 作模拟 所模拟的就是对于实际对象淤操作和 观察。操作模拟的特点是,通过对事物的意象施加 内部操作去模拟事物在外部操
15、作下的变?化过移,并把从内部过程抽取的判断转秒到外吝过程。在退种情况下,也 可 口把这种内部过程看作是和应 的外部过程的意象。一过程同构 实际上在前面已有所涉及,一不过在这里它显得尤为重要。因此,有必要进一步加以澄清。过程一般可以依照时序分解为一 系列状志。如果相同序号仗状恋存在且 同构?就相同的关 系一个体对应规则而言?,在两组导致状态改变鱿不同致女因素之间又可以建立起这样的?一对应关系,使得每一过程相邻状态妙致变因素恰好对户,就 称这两个过程 同构。就我们目前讨论 的问题而言,致变因素就是操作?包括内部价心理操作和外部的实际操作?。显然,如果操作模拟满足内部过程与外部过程伺构,则由内部过程
16、得到的真判断便可以可靠地转移到外部过程。?认知心理华和 人工智能的一个共 同研究领域之一是问题解决。在这个领域,对于问题的同构、或者说间题 的状态空间 的同构迸行了 比较深 入的研究。问题解碑领域所研究龄问题有两个特点,一是为解决诊问题所需要雨知识已 经在题目中给出,再就是都涉及到外部傲操作和状态以改变。在解决这类问题时,可以构造出初始状态的内都形象模型,通过模拟外部操作的内部操作,使模型从初始状态开始发 生一系列变化,直至与外部目标状态对应 的内部目标状态 出现,然后便可以将解由内部转移到外部。这一过程实际上正 是同构模拟操作的过程。附带说一句,在启发式搜索中所采用的“目的手段分析法”也与同构有关。这种方法叮基 本思想是选择有助于消除当前内部状态与内部目标状态 之问 差异位内部操作,逐步使之更加相似,直至相同。这种相似实际上就是结构土 户相似。所以,目以手段分析法”可以说是一种同构逼近策略。现代认知心理学中有意象研究的几个代表性实验心理旋转、心理折叠等岁、际上也为同构操作模拟提供了比较简单的实例。限于篇幅,本文不拟介绍,现 仅以谢泼德和库拍
