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第22章 动力系统理论与耦合

正如其他许多延展认知的倡导者一样,范·盖尔德显然把延展认知假设和延展认知系统假设合并起来了。范·盖尔德和波特宣称:“认知过程跨越脑、身体和环境”(Van Gelder and Port,1995b,p 。ix)。在范 · 盖尔德(1995)那里,我们找不到认知加工或认知延展出了脑这样的断言,而只能看到认知系统延展出了脑。以下是范·盖尔德的耦合 -构成谬误的系统版本的第一个步骤:

在这个图景下,认知系统并不仅仅是被封闭在脑中;相反,因为神经系统、身体以及环境都在不断地改变并同时相互影响,因此,真正的认知系统是包含上述三者的一个独立的统一系统。认知系统并不是通过偶然的、静态的符号输入和输出与身体和外部世界交互作用;相反,最好把内部和外部的交互作用理解为一种耦合,这样,这两组过程就持续地影响着彼此的变化方向。(Van Gelder,1995,p 。373)

在范·盖尔德的论证中,耦合的相关概念显然是来自于动力系统理论。根据这个概念,一组微分方程的两个(或更多)变量,如果它们的值是由彼此来定义的,那么这些变量就是耦合的。因此,假设变量x和y的变化率通过给出。在这种情形下,变量就不是耦合的。相比较而言,如果关系到时间的变量x和y的变化率是那么这些变量就是耦合的。

这样的耦合主张为一种延展的主张作出了辩护吗?我们认为没有。试想在真空中一个单一的摆锤的摇摆运动。这是内在于钟摆的过程,是由摆子(bob)与其支架(suporting line)构成的。现在假设第一个钟摆通过一个弹簧与第二个钟摆连接在一起。 这种物体的结构是一种非线性的(no n‐linear)动力系统,在其中两个摆锤在动力系统所使用的耦合的意义上是耦合的。描述这个系统的运动的方程如下:

在此 m1 和 m2 是摆子的质量(masses),l1 和 l1 是摆长,θ1 和θ2 是与垂直线的偏离角度,g是地表重力,而k是弹簧的常量。这里,我们有了关于一个系统的直截了当的例子。在第二个结构中,作为一个耦合的非线性的动力系统的部分,第一个摆的运动仍然是此摆的运动。这个运动并没有从第一个摆延展到弹簧或第二个摆那里。我们没有任何理由认为,不存在诸如第一个摆的运动那样的事情。

还有另外一种途径去思考先于耦合的第一个摆与经弹簧的两个摆的耦合之间的区别。假设,一旦耦合,摆子的质量以及摆锤的长度就产生了某种单个摆锤并不具有的、新系统层面上的特征或过程。例如,假设具有两个摆锤和弹簧的耦合的动力系统产生了一种混沌过程,在此,系统的时间演化对于摆子的质量和摆锤的长度的细微变化都非常敏感。或许这种新的过程比起单个的没有被耦合的摆的运动过程更有意思。这并非全然不可信,因为单个摆是相对简单和便于研究的,而由弹簧耦合在一起的摆是相对更为复杂的,并且不便于研究。尽管如此,这些高阶系统层面上的过程和复杂性的存在绝没有提供任何证据来反对第一个摆的运动的存在。

这个例子与认知过程的相关性应该是很显然的。假设人们具有一个认知过程,这个过程要么纯粹是颅内的,要么不是。(回想一下在第6章中我们讨论梅纳里时所提到的“年轻奥拓-老奥拓”的例子。)现在在这个认知过程上耦合某种进一步过程以形成一个耦合的非线性动力系统。进一步,假设这个系统是一个认知系统。如果对第一个摆的修改并没有表明这个摆的运动延展到弹簧和第二个摆上,那么为何对类似的一个认知过程的修改就表明第一个认知过程延展到了那个新的耦合事项的成分中呢?还有,如果对第一个摆的这样一种修改并不表明不存在单独属于第一个摆的运动,那么为什么对一个认知过程的类似修正就表明不存在单独在脑中或先前就已存在的认知系统中发生的认知加工呢?即使认知与其他装置的动力系统耦合导向了一些有趣的新过程或过程类型,但为什么这就支持了不存在纯粹在脑中的认知加工这样的观点呢?或许,我们还可以进一步地追问:为什么要认为真正的认知加工正是这种在耦合中出现的那种新过程,而那些单独发生在脑或先前的认知系统中的东西就不是认知加工呢?范·盖尔德根本就没有处理过这些问题。

提出耦合的摆锤的例子来说明耦合的动力系统概念,我们想将其用在另一个重要的观点上。让我们对这个例子稍作调整,把注意力集中在左边的摆上,而不要管弹簧及与其连接在一起的另一个摆。假设我们完全没有在意,或没有意识到这个弹簧和另一个摆。为了有助于我们的想象,我们会假设第一个摆的摆子和悬吊摆子的线缆被荧光染色并闪着荧光,而这个动力系统的其余部分则没有荧光染色,并且整个系统由一盏荧光灯照着。要是我们注意到在荧光灯下荧光摆的运动,那么这就是这个荧光摆并不受描述一个单纯的摆的运动的那些微分方程的制约。也就是说,它的运动不能由d2θ/d t2 + g/lsinθ=0来描述,其中θ是偏离垂线的角,g是地表重力的常数,而 l是摆的长度。看上去这就完全意味着我们无法在孤立的条件下理解这个摆的运动。为了理解这些运动,我们需要考虑到弹簧和另一个摆。尽管如此,这种情形仍然不能表明第一个摆的运动延展到了第二个摆上。很明显,对这个情况的正确理解是,尽管第一个摆的运动是因果地被第二个摆和弹簧所影响,它的运动并不由第二个摆和弹簧所构成。理解第一个摆的运动的需要或渴望并不能促使得出这样的结论:那些运动延展到了弹簧和第二个摆上。理解整个系统运动的需要或渴望同样不能促使得出结论认为,第一个摆的运动是不重要的。

再次,上述观察与认知加工这种情况的相关性是分明的。假设一个行为的确不能离开环境孤立地被理解,假设人们不可能不注意到外部环境就理解一个给定的认知过程的发展状况。 我们认为在认知上事情常常就是以这种方式工作的。如果不知道一个人正在玩德州扑克(Texas Hold摧em)并且拿到了三条加一对的满堂彩(draw the top full house),那么人们如何理解为什么这个人的眼睛在一个特定时刻会睁大呢?要是不知道一个人用小刀割了自己的手,人们又如何理解这个人会关心绷带的事?要是没有注意到一个生物体的刺激,动物行为学家怎么可能了解对一个信号刺激作出回应的固定的行为模式和整个的固定的行为序列呢?我们认为,为了理解行为和认知加工,认知心理学家的确经常将它们与环境和身体过程联系起来。承认所有这些,正如我们在摆的运动的例子中所做的那样,并没有提供任何好的理由来认为认知加工从脑延展到环境中。它也没有提供任何根据来认为认知过程的随附基础延展到身体或环境中。

在前面的讨论中,我们假设范·盖尔德试图为延展认知系统假设提供一种论证。更具体一些,我们假设他试图为这个假设给出一种耦合 -构成论证的形式。我们认为这是对他的如下主张的一种自然的解读,这个主张就是:“既然神经系统、身体以及环境都在不断地改变并同时相互影响,因此,真正的认知系统是包含上述三者的一个独立的统一系统。”(Van Gelder,1995,p 。373)。然而,或许范·盖尔德试图做的所有东西就是,建立关于典型的认知系统边界的两种竞争的假设。通常的假设是,认知系统仅仅位于脑中,而新的假设是认知系统位于脑、身体和环境中。只要我们能够同意耦合-构成论证是错的,或者至少需要作出进一步澄清,那么我们的确能够接受这两个假设的单纯的接合和并列。我们可以将这两个假设留给进一步的研究,以揭示更多的科学证据更为支持一个而不是另一个假设的程度。因此,目前我们要指出在这两个竞争的假设上有必要提供更多的科学证据。

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