科学表征：问题、争论与解决路径

魏屹东

科学表征：问题、争论与解决路径

魏屹东

科学表征是用一个人工设计的事物（如模型）描述另一个相关的事物（如自然现象），其结果是形成科学知识或理论，它蕴含了构成、划界和规范问题，已经成为各种实在论与反实在论争论的焦点。早期的图像论认为表征就是心理图像，后来的相似论主张表征是两个不同事物之间的相似，同构论认为表征是两个不同事物之间具有相同的数学的或者物理的结构，指代论认为表征是一个事物替代另一个事物，推理观认为表征是一种推理力和认知能力。这些观点表现为科学理论的句法观与语义观之争、建模与理想化之争，形成了表征的紧缩观和实质观，以及分析方法和实践方法。

科学表征；模型；同构；相似

科学表征是指用一个事物（模型、图像等）描述另一个相关的事物（世界、现象等），它构成了科学创造的核心部分。2002年在美国威斯康辛召开的PSA（科学哲学协会）国际会议上，参与“科学表征的语用学”专题讨论的学者一致认为“科学表征已经成为科学哲学的一个核心概念”①此次专题重点探讨了两个问题：一是对表征的实用主义和意向说明做哲学分析；二是选择科学史中的精致案例研究来阐明科学模型的表征功能。，它几乎是各种实在论与反实在论争论的核心，不仅在科学解释中起重要作用，影响了关于自然律、时间和空间因果的争论和关于真理问题的讨论，而且是关于科学建模和理论化的哲学反思的焦点。

历史地看，关于科学表征的研究路径主要有两条：一条始于19世纪末科学中关于表征与建模关系的争论，特别是麦克斯韦和赫兹的“图像论”，后来哲学家也参与其中的讨论；另一条是始于20世纪50年代科学哲学中关于科学理论本质的哲学研究，逻辑经验主义是其代表，特别是卡尔纳普的“句法观”开创的“语义”和“结构”观，使得表征逐渐成为核心内容。这两条路径今日汇聚成科学表征问题的研究。同时，其他两个关于科学表征的哲学探讨也汇入“科学表征问题”：一方面是关于理论或模型与要表征的真实系统或现象之间表征关系的本质问题，这个问题更多的是抽象的形而上学分析，构成了后来的关于表征的“分析方法”；另一方面是关于科学实践中科学家如何使用表征的建模方法探讨，构成了今日的科学表征的“实践方法”，包括描述分析、基于案例的分析、归纳与演绎、例示、源于实践的推理、基于模型的推理等。第一条路径与分析方法构成了科学表征的“紧缩观”，即将表征理解为不能还原的原始概念，类似于罗素和维特根斯坦的逻辑原子主义主张的原子事实和原子命题；第二条路径和实践方法构成了科学表征的“实质观”，即表征概念可还原为另一种更基本的东西，如心理图像。

一、科学表征问题的由来

“科学表征问题”与模型、理论与世界的关系的讨论密切相关。这就是始于20世纪60年代的萨普斯（P．Suppes）、80年代得到范·弗拉森（van Fraassen）和吉尔（R．Giere）等发展的关于科学理论的语义观。语义观主张科学理论的整个语义或元数学模型的类型提供了它的语义内容。不论语义观的优缺点如何，它使得解释模型与世界之间的关系问题重新受到重视；也无论我们把模型理解为抽象的或具体的，是否从理论提炼而来，许多哲学家怀疑模型不是某种具体真理倾向或近似真理倾向的东西，就像说玩具飞机模型有真假是错误的一样，声称科学模型如原子模型、逻辑图等有真假也是错误的。即使模型不总是具有真理倾向的，它们在某种意义上也是关于世界的。准确地说，模型能够表征世界或世界的某些方面。如果模型能够表征世界，那么是什么构成了二者之间的关系？或者说，是它们的哪些属性或结构将它们联系起来的？

这就是表征的构成问题。吉尔认为，模型与世界之间在某些方面或某种程度上是相似或适合关系，其中某些方面或程度是科学家使用模型有目的地选择的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）认为模型与真实世界之间是同构或部分同构关系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．，苏雷兹（M．Suárez）则认为是推理关系，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）则通过分析伽利略使用几何图形解决力学问题，发现科学表征典型地具有“指代”（denotation）、“证明”（demonstration）和“诠释”（interpretation）三个成分，提出一个DDI模型。指代是模型的元素如线条指称现象，证明是指使用者运用模型得到一个结果，诠释是指这个结果得到物理上的说明。不过，DDI不是提供一个充要条件来说明表征何时发生，而是要“提出一个更适合的建议——如果我们在心中用这三个活动检验一个理论模型，那么我们将获得模型提供的这种表征的某些洞见”。②R．I．G．Hughes，“Models and Representation”，Philosophy of science 64，1997，p．329．显然，DDI既试图说明表征的构成问题，也试图解决科学表征的划界问题，告诉我们哪类表征发生了，如区分了伽利略的科学记录与其他人的手稿。

这两个问题与“表征的核心问题”（模型根据什么表征和如何确定是什么构成了一个正确的表征）相关。③C．Callander and J．Cohen，“There is no Special Problem of Scientific Representation”，Theoria 55，2006，p．69．前者类似于构成问题，后者与规范问题（什么使得模型表征或解释）相似，即“一个模型的表征力和解释力是相互关联的”④Models as Mediators，edited by M．Morgan and M．Morrison，Cambridge：Cambridge University Press，1999，p．40．。笔者认为，这虽然是对的，但这是两个不同的问题，因为表征力是指模型的指向属性，解释力是指模型的说明属性，前者与构成问题相关，后者与规范问题相关，而且二者之间的关联程度如何还不十分清楚。假如一个模型有较强的表征力，但表征目标有误，在这种情况下，我们还能够说它表征力强吗？它还有解释力吗？罗伦兹大气对流模型是一个典型例子⑤P．Smith，“Explaining Chaos”，Cambridge：Cambridge University Press，1998，pp．9—12．，它虽然在某些方面能够解释对流现象，但遗漏了地球实际对流模式的许多特征。换言之，该模型忽略了与大气相关的大量参数，产生了许多错误假设，因此仅捕捉到少量的空气动力行为。由于这些问题的存在和难以解决，使一些坚持同构观的人退却到部分同构，模型的理想化和抽象性导致有人认为模型能够使命题在某些非逻辑意义上成为必然。⑥D．M．Bailer-Jones，“When Scientific Model Represent”，International Studies in the Philosophy of science 17，2002，pp．59—74．例如，根据桥梁的设计图，工程师能够提出种种命题，其中有些是真的，有些是假的，为了保证理想模型的表征力，工程师必须保证真命题的高比例。

非逻辑如何能够保证真命题比假命题比例更高呢？在笔者看来，表征关系应该是符合逻辑的，非逻辑不能保证表征力。在日常生活中，交通规则“红灯停，绿灯行”就是一种逻辑规则，违反就可能酿成事故。在科学表征的情形中，逻辑的要求更强，因为逻辑就是规范。如何区分科学表征与非科学表征就构成了表征的划界问题。

概括地讲，“科学表征问题”蕴含了三个具体问题：第一是构成问题，即，是什么构成了模型与世界之间的表征关系，或者说，科学表征的本质是什么；第二是划界问题，即，如何区分不同表征，如语言表征、图像表征、物理表征、符号表征等，或者说，判断不同表征的标准是什么；第三是规范问题：即，在什么框架下的描述才是正确的表征，或者说，适当的和成功的科学表征是什么样的。这些是科学表征理论建构的核心问题。

二、模型表征：科学认知的核心

物理科学中的建模及其哲学反思是目前关于科学表征问题讨论的根源之一。建模的历史很悠久，如古希腊时期关于宇宙中心的“地心说”和“日心说”、近代伽利略的斜面模型和摆模型、牛顿的光学模型等，而对模型及建模本身首先进行审视的是物理学家麦克斯韦、玻尔兹曼和赫兹。麦克斯韦开创了将建模作为类比推理的一种新方式，赫兹以新康德式德语形式的建模传统给出了表征理论发展的一个全面描述，玻尔兹曼则以一种激进的维也纳传统给模型与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．他们的工作一起将建模推向了科学表征的中心。在他们看来，建模与表征是物理科学的重要支柱。玻尔兹曼认为模型是世界图像的本质，它在数学物理学发展中起核心作用。②L．Boltzmann，“Models”，Encyclopedia Britannica，1902，pp．788—791．麦克斯韦的电磁动力学处于19世纪末物理学方法论革命的核心，确定了新的建模传统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．，对后来科学模型的发展具有不可估量的意义。赫兹于1894年提出并发展的科学表征的图像论，对科学表征的本质和作用作了建设性的讨论④H．Heetz，The Principles of Mechanics Presented in a New Form，New York：Dover Publications，1956，pp．1—30．，逐渐在20世纪初德语世界的科学家和哲学家中占统治地位。

在科学哲学中，受上述物理学家建模与表征思想的影响，20世纪60年代到21世纪初的十几年里，一些科学哲学家开始关注科学模型与表征的历史。海西（M．Hesse）率先对科学中的模型与类比做了深入探讨，认为模型与类比整合在一起能够理解一般的科学实践和特殊的科学进步，还特别能够理解一个科学理论的范围是如何被延伸的，理论如何产生新的预测。⑤M．Hesse，Models and Analogies in Science，London：Sheed and Ward，1963，pp．1—5．为了很好地理解一个新系统或现象，科学家通常创造一个类比模型，并将这个新系统与一个更熟悉的系统比较。迪盖特（H．De Gegt）把玻尔兹曼的“图像论”用于解释当代科学的本质，特别是关于表征的解释力的争论，声称科学理论是心理图像，与实在具有部分相似性。①H．De Gegt，“Ludwig Boltzmann's Bildtheorie and Scientific Understanding”，Syntheses，1999（119），pp．113—134．

在科学实践方面，奈瑟希安（N．J．Nersessian）通过对麦克斯韦的以太漩涡模型的形成这种认知实践的案例研究，揭示了新科学概念如何形成的机制和认知结构。她根据基于模型的推理解释了麦克斯韦建模的方法论，并提供了表征实践如何产生新观念的一个精致说明，也就是概念变化如何发生的问题。她认为新概念不是我们通常认为的来自突然闪现的灵感，而是产生于三个因素的相互作用：（1）尝试解决特殊问题；（2）使用由问题的认知—社会—文化语境提供的概念的、分析的和物质的资源；（3）扩展日常认知的动态推理过程。她对科学实践的研究表明：日常认知与科学认知具有连续统一性，概念变化派生于类比、意象表征和思想实验的使用，以及实验研究和数学分析的整合。②N．J．Nersessian，Creating scientific Concepts，Cambridge，Mass．：MIT Press，2008，pp．1—27．拜勒—琼斯（D．M．Bailer-Jones）发现类比在19世纪后期的物理学中是一种理解模型的方法，反对逻辑经验主义对模型启示法的限制，运用综合的哲学分析说明在语境中模型是如何被使用和被解释的，揭示了类比本身如何成为模型并有助于创造模型，为模型表征的哲学研究提供了一个新视角。③D．M．Bailer-Jones，Scientific Models in Philosophy of Science，Pittsburgh：University of Pittsburgh Press，2009，pp．1—28．笔者认为模型在认知过程中充当目标与类比源之间的中介物，这些复杂认知操作和结构不仅有助于科学发现，而且有助于形成一个基于模型的推理，正是这种推理方法与认知操作的结合产生了新奇性，也使模型成为科学理论创新的核心。

三、科学理论建模：两个重要争论

如果说模型表征是科学理论创新的核心，那么科学理论是如何被表征的？这个问题在科学哲学中是围绕两个争论展开的。

（一）句法观与语义观之争：导致语义观取代句法观

科学理论的本质涉及表征的本质，围绕这个主题是关于句法观与语义观之间的争论。亨普尔和卡尔纳普等的逻辑经验主义传统是句法观的代表，他们发展了科学理论的实证和解释力的说明，如假设—演绎说明模型及科学的逻辑结构模型。④E．Nagel，The Structure of Science：Problems in the Logic of Scientific Explanation，New York：Harcourt，Brace and World，1961，chapter 2—3．科学表征的研究则始于20世纪80年代初期，当时理论的语义概念开始代替基于语言或句法的概念。苏佩（F．Suppe）重新审视了已接受的句法观的历史及其被拒绝的理由，认为当时所谓的已接受的句法观正向语义观过渡，逻辑经验主义哲学家继续探讨科学理论的本质，他们在理论对世界的关系中将表征作为一个核心概念。①F．Suppe，The Structure of Scientific Theories，University of Illinois Press，1977，chapter 1．范·弗拉森关于表征的相空间观点为理论的语义观辩护，也为关于理论中假设的不可观察实体的反实在论辩护，他提出了三种需要相互论证的理论②B．C．van Fraassen，The Scientific Image，Oxford：Oxford University Press，1980，chapter 4—6．：一是关于理论与世界关系的理论，即经验意义关系的理论；二是关于科学说明的理论，即理论的说明力以超越其经验意义为特征，而在根本上又依赖于语境；三是对物理理论的概率说明。这三个理论构成了表征语义观的基础。吉尔提出了一个基于认知科学的语义观，主张在一个理论定义与一个理论假设之间做出普遍区分，为基于模型的语义观辩护。③R．Giere，Explaining Science：A Cognitive Approach，Chicago：University of Chicago Press，1988，chapter 1．不过，吉尔的语义观不需要模型的一个结构或模型—理论理解，他试图在一个相对小范围内建构一个统一的科学认知理论，这遭到科学社会学的强纲领和各种后实证主义科学哲学立场的反对。萨普斯则提出一个大致的表征结构观，即运用形式方法（数学方法）建立一个基本的推理框架（指称的固定框架）用于组织各种学说。④P．Suppes，Representation and Invariance of Scientific Structures，Stanford：CSLI Publications，2001，pp．17—93．他试图表明：集合—理论方法如何提供这样一个框架，它覆盖了公理方法、表征、不变性、概率、力学和语言问题，包括对语词和语句的脑波表征的研究。这一具有开创性的工作形成了理论的语义概念结构观。

总之，语义观的要点是⑤T．Cunningham，To Save the Semantic View，Philsci-archive．pitt．edu／4429 or Phil papers．org／rec／cun，2009，p．10．：（1）科学理论等同于“模型”家族；（2）模型通常被看作集合—理论（数学）结构，但所述模型的精确本质仍然不清楚，然而将这个观点看作包含一个更广泛模型的概念仍然是可能的；（3）在一个类比的形式推论的意义上，模型从理论产生。欲使这个观念与一个更广泛模型的概念一致似乎是困难的；（4）理论通过模型与世界关联，模型作为集合—理论结构通过同构关系产生联系，模型的替代描述通过一个相似关系与世界关联。由于语义观有较强的解释力和涵盖力（包括了句法观），因而取代句法观而成为科学表征理论的一个主流观点。

（二）建模与理想化之争：导致二者的融合

建模与理想化是近20年来科学哲学中关于科学表征的当代争论的又一个主题。卡特赖特（N．Cartwright）认为模型的解释力或覆盖力与描述的准确性成反比，并为实在论的现象学规律和反实在论的解释理论辩护。⑥N．Cartwright，How the Laws of Physics Lie，Oxford：Oxford University Press，1983，pp．20—42．在她看来，物理学的基本解释律、最深层和最期望的成功事实上不描述自然实在的规律性。然而，她并不是一个反实在论者，而是一个新的实在论者，主张模拟自然规律性的理论实体、复杂且有局限性的规律能够根据实在论解释，但基本理论的简单统一律却不能根据实在论解释，理由是现代技术对实验物理学家的冲击揭示出不断增加的仪器规模和复杂性，这使得物理学家远离吸引他们引入实验的那种科学，而且将微观物理学碎片化为不同的技术传统。①P．Galison，Image and Logic：A Material Culture of Microphysics，Chicago：University of Chicago Press，1997，chapter 1—2．20世纪初期，物理学通常是由一个研究者用一台仪器就可以完成实验的学科，而如今实验通常比一个城市街区还要大，实验物理学家领导着不同领域的科学家一起工作，比如程序计算机专家、企业界的研究者、科学家与工程师的合作团队，甚至还包括权术之争。由于这些巨大变化，现代科学建立操作数百万仪器的动态“贸易区”研究团队是必要的，在这种团队中，仪器制造者、理论家和实验家聚在一起，他们共同使用仪器、共同研究、相互争论、分享知识，协调现代微观物理学文化产生的巨大分歧。这是一个巨大的“科学共同体”，它体现了现代科学的国际合作性。

显然，模型在许多科学语境中处于核心地位，具有向心性。科学家在建构、检验、比较和修正模型方面花费大量时间，科学杂志也会使用大量版面介绍、运用和解释这些模型，因此模型是现代科学的最主要工具之一。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．）科学哲学家也对科学实践中的各种模型及其作用产生了极大兴趣，讨论模型带来的相关哲学问题：什么才能算作模型？模型执行的表征功能是什么？我们从模型能够学到什么？要回答这些问题，我们需要说明：模型如何与世界发生联系？科学实在论能否给出解释？基于科学方法的模型的含义是什么？马格纳尼（L．Magnani）认为模型表征是通过溯因推理（abduction）指向其意向目标的，这种推理对于创造假设解释数据具有重要性，但当与环境发生联系时，它对说明许多科学案例甚至日常生活中的推理是无用的。③L．Magnani，“Conjectures and Manipulations：External Representations in Scientific Reasoning”，Mind and Society 3（1），2002，pp．9—31．从认识论来看，许多非自主的外在物体能够被转化成“认知中介物”（几何构造）。由溯因推理可推知模型具有理想化与抽象化特征，区分理想化与抽象化对澄清科学表征中包含虚构和误表征是非常重要的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．，因为溯因推理本身是基于假设的，假设可能包含虚构或错误成分。在笔者看来，理想化是现实性的极端，抽象化是具体化的极端，两种过程均可能包含假设，如理想气体就是一种假设，抽象的数学方程包含公理（预设）。在这个意义上，理想化与抽象化是建构模型必不可少的过程，但如何区分二者并非易事。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．维斯博格（M．Weisberg）认为，科学实践的许多标准哲学说明不能区分模型与其他类型的理论构造，究竟谁是建模者并不明确，因为在目标、程序以及建模者和其他理论家使用的表征之间存在重要差异与对比。他通过比较洛特卡—沃尔泰拉模型与门捷列夫风格发现了它们之间的差异性：前一种研究使用建模，后一种研究没有建模。具体说，前一个模型运用数学方程描述捕食者与猎物之间的数量变化关系，建立了间接内表征世界的抽象数学模型，而门捷列夫直接通过理论抽象建立与真实世界的联系，是一种没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．这种建模与非建模之间的差异是理解建模实践、不同属性和所使用的抽象化与理想化策略的重要环节。

不过，我们必须承认模型的理想化与虚构相关。美学和文学中有虚构，科学中也同样有虚构。科学中的表征模式与数学和艺术及文学中的表征模式之间的类比揭示了科学表征的虚构性特征，这些特征可能与一般表征的科学态度相一致。②J．Woods（ed．），Fictions and Models：New Essays，Munich：Philosophia Verlag，2010，pp．109—148．20世纪70年代，虚构的哲学分析在语言哲学中兴盛一时，今天它仍然是令人关注的研究纲领。在文学语义学之外，虚构的概念在数学哲学和科学哲学受到关注，特别是在基于模型的科学、形而上学和认识论及伦理学中。现在的研究纲领的一个核心问题是：当哲学家将虚构归于非文学语境范围时，这个概念起什么作用？它还是文学中的概念吗？它在不同应用中不是一个独特的、为特定目的建构的概念吗？或者它是一个更一般的文学概念，非文学概念仅仅是它的一个例示？显然，在当代哲学研究中仍然存在许多待解决的问题。

四、科学表征关系探讨：两种路径和两种方法

（一）分析路径：表征是紧缩的与非还原的

在科学中，表征被理解为“源”与“目标”之间的关系，“源”被作为表征工具如模型，“目标”是表征的意向客体，如自然现象。更复杂的分析超越了这种二元关系，强调表征关系的多元性，如增加主体与目的因素。

皮尔士开创的符号学对科学表征做过某些有创见的分析，奠定了科学表征的分析路径和实践路径。③C．S．Peirce，Elements of Logic，edited by Charles Hartshorne and Paul Weiss，Cambridge，Mass．：Harvard University Press，1932．在符号学中，皮尔士区分了三类记号，提出了一个综合而有影响的表征观：表征不是二元的而是三元的，它不仅包括一个源、一个目标，还包括这个源的一个解释体，该解释体允许这个源代替这个目标。根据符号学，一个记号（或表征物）在最宽泛的意义上进行表征，它是关于某物能说明某物的某种东西，不必是符号、语言或人造物。记号替代要解释的客体，或者说在某些方面表征客体。那些方面就是记号的特征。一个客体是一个记号和一个解释的主题，它可能是任何可设想的东西，如一个特性、一件发生的事件、一条规则，甚至一个虚构物。所有这些客体是具体或部分客体。也就是说，一个客体要么直接是一个记号，一个记号表征的客体，要么是一个动态客体，一个实际存在的客体，它是记号客体表征的对象。一个解释体（解释记号）是一个记号的意义或形式化的观念，一个解释。或者说，一个解释体是客体的一个记号，和作为同一客体的记号的这个解释体的“原有事物”（被解释的记号）的一个记号。一个解释体，要么直接是一个记号和一类特性或可能性，如词语的通常意义，要么是一个动态解释体，如一个震动状态，或是一个最终的或标准的解释体。这个三元表征关系奠定了科学表征语义观的结构表征基础。

结构表征的替代推理观认为，许多重要的、表面根本不同的表征类型是一个单一关系，即结构表征。①C．Swoyer，“Structural Representation and Surrogative Reasoning”，Syntheses 87，1991，pp．449—508．一个结构表征依赖于一个表征与其所表征的客体之间的一个共同结构的存在，它之所以重要是因为，为了获得它所描述现象的结论，它允许我们直接进行关于表征的推理。结构表征的类型包括：范畴还原（如自然数还原到集合）、语义学的合成说明、几种重要心理表征和蕴含逻辑的可能世界语义学。这种共同结构表征在智能系统或高级感知系统面临探索世界与其内在表征之间的关系时显得特别重要。例如基于二阶同构概念形成的视觉表征方法，按照这种方法，一个形状是通过与它相似的一系列相关的形状来表征的，并通过基本属性的一个高维空间来测量。②S．Edelman，“Representation is Representation of Similarities”，Behavioral and Brain Sciences，Vol．21，No．04．1998，pp．449—467．这种结果在哲学上具有吸引力，在计算上是可行的。

关于模型的一个二分层表征说明认为，研究模型就是发现它们所替代的现象的属性。在运用模型表征它们的目标系统中，模型是作为目标系统的虚构体的身份出现的，它们通过指代和翻译钥匙（translation-keys）来实现对现象的表征。③R．Frigg，“Models and Fiction”，Syntheses，172（2），2010，pp．251—268．科学家通常根据创造理想化模型来理解世界，不是因为它描述的事物不存在，如理想谐振子，而是因为模型是作为假扮者（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．模型作为假扮者通过灵感为科学建模提供了一种将哲学分析与历史和社会学分析相结合的新方法，阐明了科学家的视觉、触觉与模型的相互作用等问题。

将信息与目标纳入表征系统是分析路径的一个重要特征。这一分析方法给出一组完整的条件来定义表征概念，从实践应用定义科学表征问题是一个互补的基于信息的表征观。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．也就是说，科学模型是其目标系统的认知表征，一个认知表征是一个获得其目标系统信息的工具，这种工具能够提供关于它的目标系统的具体信息，即它的真实度，这是科学表征的本质特征。②A．Bolinska，“Epistemic Representation，Informativeness and the Aim of Faithful Representation”，Syntheses 19 July 2012，pp．1—16．在笔者看来，与一般表征概念相比，使用者可靠地表征目标系统的目的对获得这种特征是必要的，因此我们需要根据源于信息的充要条件来说明推理概念的完全性，即运用紧缩方法将目的纳入表征关系。表征观因此是多元的而非二元的，是分析的而非描述的。

（二）实践路径：表征是实质的与可还原的

注重科学实践的科学哲学家、科学史家和科学社会学家不仅描述科学建模实践，也试图理解科学家所使用的表征的不同类型的属性，这两方面目前是分析哲学、科学史与科学哲学中急速发展的一个论题。分析的探究试图弄清理论与世界之间的关系，而科学史与科学哲学家的目的是发展出科学中的一个建模实践说明。

测量是实践路径的一种重要形式。范·弗拉森认为，测量同时是一个物理相互作用和有意义的信息聚集的过程，“测量直接归于表征的名下，测量结果在某一阶段被认为是以透视作画的方式利用选择性相似”。③B．C．van Fraassen，Scientific Representation：Paradoxes of Perspective，Oxford University Press，2008，p．91．也就是说，仪器被看作我们视觉器官的延伸，借助它们我们能够观察到肉眼不能观察的世界。显微镜和望远镜是两个典型的仪器。正是有了显微镜我们才有了微生物学，有了望远镜才有了射电天文学。在这个意义上，可以说一个科学仪器就是打开一个未知世界的窗口。测量结果（表征）就如同透视绘画表征，它表征的是测量结构中“看上去像”的客体，而不是客体“本身”。因此，测量本身是表征的事实，它对于某些科学理论如何被给予一个特殊角色来形成我们的信念和行动至关重要。

在社会实践方面，从科学社会学进入科学表征问题形成了对表征实践的社会学分析，为科学家表达其观点提供了一种新方法。科学家以语境结构和语境敏感的方式组成和使用特殊表征，如视觉显示曲线图、图解、相片和图画，这些表征的意义依赖于它们居于其中的复杂活动。这就是情景表征，其主题包括表征实践的社会学目标，研究者相互作用中的证据、时间与文献的固定、认知科学中的表征实践、科学文本中的图解，以及科学表征的符号学分析等。例如，人工智能专家常常将智能研究建立在情景表征观上，当智能以一种增长的方式发展时，它严格依赖于通过感知和行动与世界发生联系，即感知是智能与世界的界面，在这种界面上依赖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．智能系统的基本解构成分不是独立的信息处理单元（这种单元必须经过表征相互交流），相反，它被解构为独立的和平行的活动。

在建模实践方面，以实践方式描述科学家使用虚构和理想化假设作为其部分表征②M．Suárez（ed．），Fictions in Science：Philosophical Essays on Modelling and Idealization，London：Routledge，2009，pp．158—178．，以“虚构主义”方法描述科学中的虚构表征③A．Fine，“Fictionalism”，Midwest Studies in Philosophy 18，1993，pp．1—18．，以及将科学中的非实际模型系统与文学中的虚构比较来理解模型与实际世界的目标系统之间关系的相似性成为一种重要方法，表明科学中的虚构的本体论问题是一个难问题。④P．Godfrey-Smith，“Models and Fictions in Science”，Philosophical Studies，Vol．143，Issue 1，2009，pp．101—116．近期的实用主义表征方法和间接推理说明从分析表征方法转向实践表征方法，并从哲学和实践角度对表征进行分析。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，以文本分析方法这种新实践视角审视出现在物理学家牛顿、爱因斯坦、玻姆等论著中的实践，它通过案例研究探讨一个视觉表征可能表达的真理，而不需要与其目标系统保持任何相关的相似性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．，对它的符号学理解则是作为符号系统中复杂的记号按古德曼（N．Goodman）方式⑦古德曼以艺术的方式反对表征的结构概念，认为表征是两种客体之间相似关系的观点既不充分也不必要。参见N．Goodman，Languages of Art：An Approach to a Theory of Symbols，Indianapolis：Bobbs-Merrill，2nded．Indianapolis：Hackett，1976，pp．27—44。表现的。看来，科学哲学要克服表征概念的不足，应该将表征视为一种活动而非一种关系。事实上，表征在任何情形下都不是我们的概念与外在世界之间的一种关系。⑧I．Peschard，“Making Sense of Modeling：Beyond Representation”，European Journal for Philosophy of Science 1（3），2011，pp．335—352．这种非表征主义虽然不是科学表征的主流观点，但也有一定的拥护者强调，具有解释力的是模型中理想化的东西而不是模型本身。⑨G．A．Kennedy，“A non Representationalist View of Model Explanation”，Studies in History and Philosophy of Science Part A，2012，pp．326—332．

（三）实质性方法：走向深层结构

表征的实质性方法是指将表征还原为其他概念，或以充要条件定义表征。这形成了结构主义的两种主要表征方法——同构（isomorphism，结构映射）和相似。

同构观的支持者和辩护者从部分结构视角审查数学的两种形式的适应性：在底层，理论结构适应于“现象”；在顶层，数学适应于物理理论。为了顺应这两种适应性，他们主张部分结构方法需要延伸到包括“部分同态”的概念，如用玻色—爱因斯坦统计学描述科学家伦敦对液态氦的超流行为的分析，这一过程包括在顶层导入群理论和在现象层次建模，得出伦敦模型具有“自主性”的结论。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．同时，他们又认为同构对于表征既不是充分的也不是必要的，是模型表征而不是理论表征，模型指代而不相似，主张通过适当的修正使得同构能够在科学和艺术上支持表征。②S．French，“A Model-Theoretic Account of Representation（Or，I Don't Know Much about Art．．but I Know It Involves Isomorphism）”．笔者认为，如果我们根据一组公理化的逻辑—语言陈述思考理论，那么我们自然会得出语言表征的说明，其中指代概念将显著地起作用；如果我们以非语言术语如模型—理论方法设想或描述理论，那么我们会从艺术中寻找对表征的分析。正由于此，范·弗拉森将同构嵌入一个亚结构，以“嵌入观”发展了同构观，这样，能够根据同构的集合—理论关系给出适当的相似性说明。③BC．Van Fraassen，“The Semantic Approach to Scientific Theories”，in The Process of Science，edited by Nancy Nersessian，Dordrecht：Kluwer，1987，pp．105—124．

同构的另一种形式——同态（homomorphism）也为句法观和语义观辩护，主张物理学的表征几乎是同构。④B．Mundy，“On the General Theory of Meaningful Representation”，Syntheses 67，1986，pp．391—437．在这种语境中，微分同胚（diffeomorphism）不变类似于理论等价，这导致了科学哲学家对“表征作为同构观”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·弗拉森承认表征的结构概念，认为如果一个理论表征一种现象，那么它包含具有与现象同构的亚结构，这种细化的“嵌入观”实质上是一种紧缩观。另外，一种结构表征观和替代推理方法认为，结构表征的不同种类能够以哲学的方式被详细地研究⑥C．Swoyer，“Structural Representation and Surrogative Reasoning”，Syntheses 87，1991，pp．449—508．，一种基于同态定义的表征概念对逻辑异议、误表征异议、不必要异议和复制异议逐一反驳，认为逻辑异议能够通过保持同态关系来解释潜在表征或表征的内容来消除，表征的实际指称（目标客体）异议能够通过意向或因果表征机制来消除，借助内容和目标的独立维有助于解决结构概念与误表征的一致性问题，同态表征不必然是其表征的复制，这反映了科学表征的本质。⑦A．Bartels，“Defending the Structural Concept of Representation”，Theoria 55，2006，pp．7—19．

相似观的支持者在20世纪60年代后期和70年代早期致力于科学模型的研究，提出表征的源与目标是相似的观点，建构了表征的一个范畴等级结构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、目标客体和认知目的）是对传统二元表征的扩展①R．N．Giere，“How Models Are Used to Represent Reality”，Philosophy of Science 71（5），2004，pp．S742—752．，说明相似性如何在基于模型的科学中起重要作用。例如，一个形式化计算模型能够执行目前的任务，且其内在变量可以被看作是在大脑中被计算的潜在变量的代理服务器。②P．Godfrey-Smith，“The Strategy of Model-based Science”，Biology and Philosophy，21，2006，pp．725—740．在笔者看来，这种方法的优势在于能够发现认知控制的神经支撑物及其缺陷，使得用这种方法获得的解释数据的基本假设更加明显。然而，相似作为表征说明的基本问题是：它似乎是用错误的逻辑属性分析表征，似乎是一个对称的和反身的关系，而表征两者都不是。③M．Weisberg，“Getting Serious about Similarity”，Philosophy of Science 79（5），2012，pp．785—794．反对者认为相似观的支持者借助艺术家或绘画评论家的角色会面临描述困难，当诉诸科学家的角色而提出一个有希望的辩护方式时，相似观不能解释当科学家使用模型表征世界时究竟做了什么④A．Toon，“Similarity and Scientific Representation”，International Studies in the Philosophy of Science 26（3），2012，pp．241—257．。以抽象结构嵌入现象是什么意思？以结构表征现象是什么意思？如果这些概念或以形而上学的方式，或以非常接近早期句法观的模式天真地被构造的话，语义观会遇到一个严重的问题。⑤B．C．van Fraassen，“Representation：The Problem for Structuralism”，Philosophy of Science 73（5），2006，pp．536—547．鉴于此，范·弗拉森反对表征的纯结构概念，主张一个意向的和实用主义的表征概念，这为他后来的经验主义的结构主义⑥它有两个核心观点：科学以嵌入某种抽象结构（理论模型）的方式表征经验现象；那些抽象结构仅被描述为结构同构。参见B．C．van Fraassen，Scientific Representation：Paradoxes of Perspective，2008，pp．234—238。表征观奠定了基础。

总之，同构与相似观的支持者们倾向于认为，同构与相似对于表征具有普遍性和必要性。但反对者认为这种推定存在的还原概念缺乏表征的基本逻辑属性，它们几乎不能构成还原的基础，反对将科学表征还原到相似或同构，主张相似和同构能够表征共有属性但不是普遍方式，这种还原论试图激进地自然化表征概念，将科学家的目的和意图看作表征的非本质属性⑦M．Suárez，“Scientific Representation：Against Similarity and Isomorphism”，International Studies in the Philosophy of Science 17，2003，pp．225—244．，即表征不能还原到这两种二元关系中的任何一个。科学哲学界一般认为，模型处于获得和组织科学知识的核心，大多数模型以这样或那样的方式表征其目标系统。然而，一个模型表征它的目标系统是什么意思？显然，科学表征必须面对三个难题（同构和相似的充分必要问题以及误表征问题），而语义观有可能提供这三个问题的适当答案。⑧R．Frigg，“Scientific Representation and the Semantic View of Theories”，Theoria 55，2006，pp．37—53．不过，语义观的支持者一般认为科学中的模型与数学中的模型不同，除模型建构细节外它们之间没有共同之处。这一结果促使语义紧缩观产生，它主张模型建构是科学理论化的一种重要组成部分。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）紧缩性方法：倚重指代与推理

与实质性方法相比，紧缩性方法典型地假设表征缺乏充要条件，主张表征不能被还原到客体的任何属性、关系或属性与关系集，提出要在特殊语境中哲学地关注行动者使用表征的特征。紧缩方法大致有如下两类：

第一种是指代和规定。这种方法将表征与行动者的行为规定联系起来，主张表征是行动者固定地使用的记号的指代，强调行为规定本身的作用②C．Callender and J．Cohen，“There Is No Special Problem About Scientific Representation”，Theoria 21（55）2006，pp．67—85．，强调指代关系和已确立的指称关系的目标，反对表征的相似观，认为表征本质上是在一个复杂的记号系统中通过一个符号对一个客体的指代。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说明模型认为表征由三个分立的要素描述，建模被认为由这三个要素构成，物理世界的元素由模型中的要素指代，模型具有一个内在动力学，允许我们说明理论结论。④R．I．G．Hughes，“Models and Representation”，Philosophy of Science 64，1997，pp．325—336．然而，科学表征仅是一般表征（如惯例）的一种特例，格莱斯式（Gricean）⑤这种观点认为，在许多种类的表征实体，如猫、蛋糕、数学方程中，大多数的表征态是从表征的一个特许核的表征态引出的。这种表征方法的优点是：我们不需要单独的理论来说明艺术的、语言的、甚至烹饪的表征，相反，所有类型的表征能够以统一的方式被解释为源于某种更基本的表征类型。表征概念阐明了一系列由科学表征产生的难题，如独角兽的表征问题。笔者认为，指代功能不是一个成功的术语，它不具有表征功能，因此一个具有指代功能的记号，如独角兽的画像，不需要指代真实世界中的任何东西，而表征必须指称真实的客体。或者说，我们不能为根本不存在的客体建模，虽然我们能够进行虚构。

第二种是推理。这种紧缩方法集中于表征推理的运用。苏雷兹（M．Suárez）基于推理概念区分了表征力与推理力，以紧缩观和最小描述方式为推理概念辩护。在他看来，推理概念通过两个必要条件出现在科学中：它的实质性方向性和它的允许替代推理和推论的能力，正是表征力构成了建模的动力学。⑥M．Suárez，“An Inferential Conception of Scientific Representation”，Philosophy of Science 71，Supplement，2004，pp．767—779．笔者认为，推理概念比较成功地满足了对同构和相似作为科学表征的异议，抓住了科学使用的认知表征的客观性，阐明了它们的真理性和完备性，解释了表征的科学与艺术模式之间的类比来源。康特萨（G．Contessa）拓展了苏雷兹对指代、认知表征与可靠认知表征之间的区分范围，提出认知表征的一个诠释性说明。①根据这种说明，对于某一个使用者使用一个工具表征一个目标，当且仅当这个使用者根据这个目标采用这个工具的一个诠释，这允许它们执行从这个模型到这个系统的有效而不必然完全的替代推理。在笔者看来，康特萨的诠释概念与苏雷兹的推理概念之间的主要差异在于：诠释概念是一个实质性说明，它不只是表征的一个征兆，而且是使另一物成为一个认知表征所必需的东西，这是一个诠释的替代推理概念。

推理力与数学结构密切相关。布诺（O．Bueno）等反对表征的实质性概念（匹配说明），提出一个由数学结构构成的不同类科学表征的推理说明②，表明模型的推理力提升了结构关系。在数学哲学界，许多人主张用一种被称为匹配说明的结构方法来说明数学的应用。根据这种说明，数学的适用性完全可以通过识别所研究的经验系统与那个系统的研究所使用的数学之间的相关结构相似性来说明。这种应用说明要求被使用的数学陈述的真理性，但不要求数学客体的存在。笔者发现这里蕴含了一个根本性悖论：一方面要求数学陈述的真理性，另一方面又不要求数学客体的客观存在。这种陈述的真理性如何保证？通过客观的经验检验是行不通的，只有通过推理来保证。推理的真理性又根据什么来保证？这就涉及对表征的理解难题。

对表征的理解不同于解释。一种替代理论将推理概念分别运用到具体的数学表征和解释，并基于推理概念区分了理解与解释。③为了理解一种现象，我们需要做出关于我们要解释的特殊类型的推理，特别是，如果我们要科学地理解一种现象，那么我们需要发展心理模型来合并正确的因果和逻辑属性，用于负责说明要被解释现象的因果或逻辑属性。如果心理模型是建模认知的一个似真方法，那么理解最好被看作是特有规则的耦合。我们的信念被看作普通条件规则，耦合过程被看作是与一个普通规则随后发生结果匹配的规则，并激活这个规则的前项，该前项借助激活一个中间推理规则来实现与普遍规则的匹配。④按照这种方法，一种解释的知识在一个认知等级结构中就是普通规则的激活，而当那些被激活的普通规则经过正确的推理规则也被耦合时，我们就获得了理解。例如，关于“科学理解的解释模型（EMU）”⑤是一个紧缩论题。EMU依赖于两个关键观念：一是所有理解相关知识本质上是命题的；一是我们用于形成理解的能力仅是我们普通的逻辑推理技巧。这两个观念遭到了反驳，认为科学理解需要大量的非命题知识，这种知识不是通过逻辑关系被理解的。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．根据科学理解的推理模型，我们能够最佳地表征什么构成了理解一个科学事件的过程，这不仅说明了逻辑和概率推理，也说明我们必须理解一个解释的那些概念联想和范畴化，美国实用主义哲学家布拉多姆的语义推理主义②语义推理主义坚持“自上而下”和“实质推理”方法，将概念内容、理由与推理联系起来。这种推理主义语义学一方面坚持概念内容的确定取决于推理作用，且这种推理必须建立在实质推理的基础上，而不是建立在传统的形式推理的基础上；另一方面将概念内容理解为既能充当也能满足理由的需要，而理由的观念是通过推理的形式来理解的，概念内容的确定并非来自表征外部世界的对象，而是来自系统中语句的推理过程。有助于我们理解科学表征的推理特征，其语义理论在发展科学模型中有资格成为一种有益的类比。③J．Zamora-Bonilla and X．De Donato，“Explanation and Modelization in a Comprehensive Inferential Account”，in EPSA Philosophy of Science，Amsterdam，2009．

五、科学表征新路径：认知科学与艺术

（一）认知科学进路：表征是一种认知能力

在认知科学中，表征被看作是心理状态，这一点科学哲学家会刻意回避，因为这与目前关于科学表征的种种观点不相符。若将科学表征作为同构与心理表征进行类比，心理表征应该是结构性的。这与科学哲学中的同构观极为相似，密立根（R．G．Millikan）给出这种观点的一种相当有吸引力的说明。④R．G．Millikan，“Review of Cummins，Representations，Targets and Attitudes”，Philosophy and Phenomenological Research 60（1），2000，pp．103—111．

第一，表征是一种心理意象，是通过模型等中介呈现的。表征理论的相关问题包括：心中的什么东西表征某物？什么信息在心中被表征？心理表征采取什么形式？表征图示在大脑中如何被执行？一个物体表征另一个是什么意思？对于这些问题卡明斯（R．Cummins）不是采取通常为“指代器”语义学的版本辩护的程序，而是从表征错误的理论限制表征内容的说明，因此，“污染”所有其他说明的误表征问题一开始就可以避免。⑤R．Cummins，Representations，Targets，and Attitudes，Cambridge：Mass．：MIT Press，1996，pp．1—16．也就是说，表征错误能够被包容，仅当一个表征的内容是内在的，独立于它在系统中的使用和因果作用。有研究表明：认知科学家倾向于从神经生物学和神经学尝试理解心理表征，但不能将心理表征还原为任何结构映射。⑥O．Shagrir，“Structural Representations and the Brain”，British Journal for the Philosophy of Science 63（3），2012，pp．519—545．结构表征的概念是由经典认知理论（计算表征主义）提出的，联结主义的说明也假定了结构表征。事实上，这个概念在当代认知神经科学的计算方法中起到了重要的理论作用，例如眼球运动系统的计算工作例示了结构表征的概念。

第二，基于模型的表征能够对世界的特定方面做出断言。一个分布式认知建模方法——“科学透视主义”①R．N．Giere，Scientific Perspectivism，University of Chicago Press，2006（2010），chapter 1．——主张观察和理论化的行动都是透视的，这种特征使得科学知识成为有条件的。例如，人的色彩视觉说明色彩在客观上是不存在的，色彩是世界的某些方面与人的视觉系统之间相互作用的结果。在笔者看来，这个论点如延伸到人类感知的一般解释和科学观察，可以推测科学仪器的输出就是透视的。科学家相信他们断言的是客观真理，但是历史学家、社会学家和科学哲学家一直认为，科学断言反映特定的历史、文化和社会语境，这些断言正是在这些语境中做出的。科学知识的本质不是绝对的，它受到实践和人类观点的影响。复杂的科学原理并没有对世界作任何断言，而是基于模型对世界的特定方面做出断言，如麦克斯韦方程描述了电磁场的行为而不是电磁场本身。

第三，表征是思想语言的自然化，能够用自然主义给予说明。密立根运用生物功能概念解决哲学问题，认为语言和思想是生物有机体的活动，当试图回答相关哲学问题时，我们不能忽视这一点。②R．G．Millikan，Language，Thought and Other Biological Categories，MIT Press，1984，chapter 2—3．在这里密立根运用生物功能概念说明为什么自然中的一个物体关涉另一个，如蜜蜂跳舞的行为与花蜜源的场所相关。这表明密立根的意向性说明适当地解释了人类如何以语言或思想的方式获得其环境中的个体或群体的指称。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．笔者认为，支撑密立根意向内容理论的是生物学和心理学原理，这是一种自然主义方法，因为自然语言的术语和语句是生物学范畴的，意向内容是心理学层次的。这涉及心理表征的内容问题。然而，当密立根的理论被运用于解释心理表征的内容时可能面临一个意义空泛问题，即心理表征如何加载自然语言内容。如果密立根的理论被看作意向内容理论来解释指称的本质，那么它缺乏一个极其重要的方面，即要解释一个心理或自然语言术语的生物功能如何指称。事实上，密立根并没有告诉我们在自然顺序中是什么构成了指称关系。这是极具争议的问题。

争论的焦点涉及表征是概念的还是非概念的。假如心理表征是概念的，那么有意识的感知表征是类比的还是数字的；假如表征的内容是其表达的概念，那么这个内容是外延地还是内涵地被具体化的；内涵概念是由外延还是内涵条件具体化的；假如概念内容是被外在地决定的，那么概念的占有条件是外在的还是内在的。①A．R．Bailey，“Representation and a Science of Consciousness”，Journal of Consciousness Studies 14（1），2007，pp．62—76．这显然是为心理表征的二元方法辩护。在笔者看来，就表征与意识的关系来说，心理表征的任何说明对它本身都不是充分的，尽管对意识的一个完全说明是必要的。例如，B．冯·艾克哈特（B．Von Eckardt）识别了两种解释需要：相对于一个可能解释的需要和相对于一种真解释的需要，内在表征对于联结主义或非联结主义的可能解释都是不需要的，但是它们对于真实解释很可能是需要的。②B．von Eckardt，“The Explanatory Need for Mental Representations in Cognitive Science”，Mind and Language 18（4），2003，pp．427—439．然而，要表明后者的确如此，就需要更多考虑涉及的解释形式。但如何选择解释形式又会面临问题。

笔者认为认知科学与美学是可选择的重要解释形式。图像表征是认知科学与美学共同感兴趣的主题。标准描述理论通常刻画图像科学，而图像科学必须给出图像感知的一个说明。然而，标准描述理论不能给出适当的说明，例如，表征主义与强调注意及运动控制的观点混合在感知任务中限制了对心理表征的依赖。③M．Rollins，“Pictorial Representation：When Cognitive Science Meets Aesthetics”，Philosophical Psychology 12（4），1999，pp．387—413．而在描述理论中图像表征是根据心理表征和感知策略被解释的。在这种情形下，心理表征最可能通过功能和概念而不是通过它与外在世界的联系被具体化。然而，在“表征”被心的标准计算理论使用的意义上，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．心理表征的观点一旦被适当地加以发展，就会弄巧成拙，只能诉诸丹尼特式的工具主义来拯救。笔者不赞成这种方式，因为没有任何好的形而上学理由来支持我们相信心理表征，认知科学不用心理表征概念也能够很好地运作。因此，心理表征如何得到认知科学的支持是心理学面临的一个重要问题。例如，联结主义为统一神经科学、计算科学和认知心理学提供了希望，但它遇到了经典计算主义的挑战，也不能解决意识问题⑤K．Butler，“Representation and Computation in a Deflationary Assessment of Connectionist Cognitive Science”，Syntheses 104（1），1995，pp．71—97．。而对意识的物理主义心理学理解的最大障碍是在与意识的主体性连接中产生的问题，心理表征可能是透视的，其决定性特征包含感觉经验表征与图像表征显示透视图方式之间的类比。⑥P．Mandik，“Mental Representation and the Subjectivity of Consciousness”，Philosophical Psychology 14（2），2001，pp．179—202．义。这些观点即使是一种被修正的形式，也能够得到辩护，在传统计算观点之外一定存在某些更广泛的基于信息的表征观。①A．Bryant，“Cognitive Informatics，Distributed Representation and Embodiment”，Brain and Mind 4（2），2003，pp．215—228．这为科学表征研究提供了一个新的方向，也产生了表征与信息的关系问题和信息表征的语义问题，同时也涉及认知的嵌入与延展问题。嵌入和延展方法极力主张：复杂的内在表征可通过让环境属性控制行为而被避免；环境结构在认知中起到启动作用，允许先前认知过程解决新任务。这些方法反对“语言结构化论点”②W．Schonbein，“The Linguistic Subversion of Mental Representation”，Minds and Machines 22（3），2012，pp．235—262．，使用语言的能力在心理表征中引起一个大规模的语义结构的重演。

人工神经网络的形式语言计算研究表明：语言结构化的一种强形式是正确的，内在表征系统重述了重要的语义结构，甚至心理表征的联结主义说明也是如此。这一结论与认知过程中语言结构所起作用的嵌入和延展说明是一致的和互补的。无论这个人工神经网络智能是自然的还是人工的，语言结构化有助于为形式地分析因果性创造一个丰富的数学和计算框架，包括心理程序和心理表征的机制。③Chater Nick＆M．Oaksford，“Programs as Causal Models：Speculations on Mental Programs and Mental Representation”，Cognitive Science 37（6），2013，pp．1171—1191．在笔者看来，由算法和数据结构构成的程序具有一个因果结构，这种结构能够揭示心理表征的本质，程序也能够提供外在世界的一个因果模型，且这种模型在感知、认知和语言加工中是普遍存在的。因此，因果性构成智能的核心。

（二）艺术类比：有助于揭示表征的本质

最近几年，科学哲学家转向美学和艺术哲学中关于表征的看法。艺术哲学中的一个经典概念是古德曼的“指代”，它对当前关于科学表征的讨论产生了极大影响。艺术史家贡布里希（E．H．Gombrich）首次提出表征的替代说明④E．H．Gombrich，Art and Illusion，Phaidon Press，1960，chapter 1—2．，试图回答一个简单的问题——为什么存在想象（心理图像表征）这样一个思维风格？这个问题虽然简单却难以回答，比如模仿的本质、抽象问题、透视的效力和表达的诠释等问题表明图像表征远不是一个简单的问题。这种替代观与目前科学哲学强调的模型的自主性是一致的。乌尔亥姆（R．Wollheim）诉诸某些基本和原始的心理倾向提出一个新概念“眼见”（seeing-in），并将“眼见”与心理表征联系起来说明显现象与隐现象之间的内在关系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．。这是通过视觉表征探讨心理表征的一种方法，科学表征也与此相关。洛普斯（D．Lopes）认为刻画世界有许多方式，如X光照片、立体派拼贴画、美国印第安人分体式肖像、两点透视图画等，每一个都在不同程度上表征了它们的对象。①D．Lopes，Understanding Pictures，Oxford：Oxford University Press，1996，chapter 1—3．识别图像的主体类似于认知其外观不断变化的客体，一个图式区分图像表征的不同方式和它们具有的不同意义，描写的认知价值在于它的表征多样性。这是图像经验现象学的一个新说明，即将图像与视觉假体进行比较，类似于镜子与双筒望远镜的关系。库尔维奇（J．Kulvicki）认为地图、注释、描述、图解、流程图、照片、绘画和印刷品等，所有这些都以一种或另一种方式尽量关涉某物或替代某物。②J．Kulvicki，“Pictorial Representation”，Philosophy Compass，Vol．1，Issue 6，2006，pp．535—546．这是哲学家解释图像表征世界的不同方式，它们描述了感知说明、表征内容和结构替代物，并提供了一个进入表征领域的方法。

关于科学表征与艺术表征的关系，苏雷兹根据毕加索等人的绘画区分了理论的表征与非表征使用，并通过艺术表征类比科学表征。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．提出科学表征的一个惯例主义说明，将客观性与结构不变性或对称性这两个通常混淆的概念区分开来，强调我们需要选择任何表征的惯例属性，而这些属性能够通过表演艺术的例子来阐明。在笔者看来，大多数观察者同意现代物理学理论试图提供实在的客观表征，然而表征是基于惯例选择的这种观点被许多人看作是对其客观性的否定。因此，表征中的客观性和惯例性常被表达为对立的两极。笔者发现，物理科学尽管依赖于惯例，但可能产生实在的客观表征。实在论者和建构论者已认识到各自理解科学的重要因素是不矛盾的。对于建构论者，这种观点说明表征依赖惯例进入技术科学的领域；对于实在论者，这种观点作为证据反驳了“惯例性削弱了客观性”的主张。当坚持科学文化的观点时，我们应该相信存在一个真实的范畴。

因此，美学对科学哲学的启示是从美学表征观审视科学表征，古德曼和洛普斯反驳相似性论证的类比也反驳表征的实质性概念。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．在笔者看来，相似性和同构都不能完全说明科学表征的本质，模型的功能不仅仅是表征，它还有解释和推理功能。科学想象具有推理能力，但这种能力不是表征关系，而是认知能力。关于科学表征的本质的两种理论（信息观与功能观）似乎是冲突的，“信息观”强调表征（模型、理论、图解、模拟等）与其目标系统（真实现象、客体）之间的客观关系，如相似、同构和同态，而“功能观”强调表征过程中连接目标系统的认知活动，如诠释和推理。①A．Chakravartty，“Informational versus Functional Theories of Scientific Representation”，Syntheses 172，2010，pp．197—213．这两种观应该是互补的而不是冲突的。根据实在论，我们的最佳科学表征真实地描述了世界的可观察和不可观察属性，这涉及近似真的概念。

然而，由于理论和模型不是绝对地真，实在论者要求科学陈述尽量排除错误而逼近真理。笔者认为，这种传统的近似真理的方法没有充分关注科学知识的这两个属性之间的区别，而每个属性在科学和艺术的表征实践之间的类比都有助于我们理解科学表征。科学中常使用的抽象化和理想化方法通常会背离真理，艺术中的抽象化与理想化在近似真理的意义上显然是不同于科学的，也就是说，这两个概念是异质的，在不同的表征语境中近似真理是可多重实现的。不可否认，艺术中的现实主义与非现实主义表征之间的区分对于科学哲学中实在论与非实在论表征之间的区分是十分有益的。

（责任编辑：韦海波）

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2095-0047（2016）05-0126-21

魏屹东，山西大学哲学社会学学院教授。

本文受国家社科基金项目“科学表征问题研究”（项目编号：12BZX018）资助。