論述半球認知風格理論和東西方科學思維差異,自然辯證法論文

論述半球認知風格理論和東西方科學思維差異,自然辯證法論文在歷史上，有關科學心理和科學思維風格、類型、樣式一類的問題，曾經為一些哲學家和科學家所討論。在現代，隨著認知科學、認知風格〔Cogni-tiveStyle〕理論的發(fā)展，人們越來越清楚地看到，過去常見之于文學藝術和個性心理測評當中的風格，也同樣見之于理性化的科學思維活動和系統化的知識體系當中。而且，隨著一種基于人類大腦半球機能一側化的半球認知風格〔Hemisphericcognitivestyle；亦稱半球風格，Hemisphericstyle〕觀點及其測量方式方法的提出，人們進一步發(fā)現，人類認知活動中還廣泛存在著半球風格現象。為討論這一現象能否也存在于以民族和區(qū)域為單元的東西方科學思維領域，本文從科學歷史史料出發(fā)，運用認知風格理論的基本觀點和方式方法，對科學思維十分是東西方科學思維活動中的風格現象，進行分析和討論。筆者的基本結論是，半球風格出如今認知主體的各個層面上，是科學認知與思維中的普遍現象；東西方科學思維風格分別呈現出右半球風格和左半球風格特征。同時以為，為了更好地講明東西方科學思維的不同風格，客觀化的測評和適當的定量化處理手段，是必不可少的。還需要指出的是，本文中的思維一詞更多地是在認知科學的意義上來使用的；類型〔type〕、方式〔fashion〕、樣式〔pattern、form〕、偏好〔preferences〕及風格〔style〕等術語，也取它們相近或共有的意義。一、從勾股定理的發(fā)現與證明談起在科學史上，勾股定理的發(fā)現與證明是一個饒有興致的話題。這不僅僅是由于古希臘和中國古代的數學家都分別作出了發(fā)現與證明〔在古希臘稱為畢達哥拉斯定理，在中國稱為商高定理或勾股玄定理〕，而且他們各自發(fā)現與證明的方式和方式方法迥然有別。先看中國。中國上古時期勾股定理源于對直角三角形問題的討論，最早出如今(周髀算經〕中。(周髀算經〕記載：昔者，周公問于商高曰：竊聞乎大夫善數也，請問古者包犠立周天歷度。夫天不可階而升，地不可得尺寸而度，請問數安從出？商高曰：數之法出于圓方，圓出于方，方出于矩。矩出于九九八十一。故折矩以為勾廣三，股修四，徑隅五。既方之外，半其一矩，環(huán)而共盤。得成三四五，兩矩共長二十有五，是謂積矩。在這里，商高的回答就是對勾股定理的一種表述，也是一種證明。到公元3、4世紀，數學家趙爽在(周髀算經〕注中作勾股方圓圖給予上述證明更為直觀的表示出。其特點是將兩個全等的直角三角形〔三角形涂上朱色，它的面積叫做朱實〕合起來成為一個矩形。四個這樣的矩形圍成一個大正方形，中間留出一個小正方形的空格〔涂上黃色，其面積叫做中黃實，也叫差實〕，進而構成弦圖構造。從這當中可看出，商高及趙爽對勾股定理的證明是通過數值計算的方式方法給出的〔李約瑟已認識到這一點〕，而這個計算又是通過設置一個背景圖形，并將這個背景圖形與弦實進行比擬而給出的。〔如此圖1所示〕其證明〔計算〕經過首先是從四個同等的矩形構成的大正方形入手，即從整體出發(fā)，逐步分解小的圖形。其計算經過也是從大的數值〔49〕減去小的數值〔24〕，最后得到所求的數值〔25〕。再來看古希臘。據傳，南意大利學派創(chuàng)始人畢達哥拉斯〔約公元前580～500〕最早發(fā)現了勾股定理。固然畢達哥拉斯主張萬物皆數，但沒有證據表示清楚他所發(fā)現的勾股定理是數的勾股定理。而且其證明經過也沒有保存下來。后人看到的最完好的證明是古希臘大數學家歐幾里得在(幾何本來〕第1卷的第47個命題中給出的。其命題是：在直角三角形中，直角所對的邊上的正方形等于夾直角兩邊上正方形的和。證明重點如下：設□AD，□AE，□BF分別是直角△ABC三邊上的正方形。連BE，AF，作AGBC。易知：△BCE≌△FCA，但□AE是△BCE的2倍〔同底等高〕。同樣，GC是△FCA的2倍，故GC=□AE。同理可證BG=□AD，于是□BF=BG+GC=□AD+□AE。〔如此圖2所示〕在這里，歐幾里德用的是面積證明方式方法，即根據圖形之間的相等或大小以及互相之間的蘊含關系，根據給定的公設和公理以及規(guī)則進行推理，以求得上述命題的證明。其規(guī)則的典型表述是；假如那么。固然中國古代和古希臘對勾股定理的證明都引入了很直觀的幾何圖形，但仔細分析，兩種圖形的信息表征方式及其功用是各不一樣的。在中國所配圖形一開場就是為了便于計算，即將要證明的定理置于畫有方格〔以便計數〕的圖上；整個經過中與其講是在推演證明，不如講是在進行直觀的數值計算。到后來，為了強化這種直觀的計算效果，古人甚至將原來的圖形添上鮮艷的色彩，以便從不同的正方形小方塊中做到一眼看出結果來。這就是后人所講的數形結合方式方法的來源。與之相反，歐幾里得幾何證明的圖形固然也是直觀的，但它在證明經過中只起一種輔助的作用。準確地講，它只是起一種圖示作用，而實際的證明經過依靠的是推理。正如德國大哲學家康德所指出的，固然幾何命題證明中要用到個別畫出的圖形，并且這些圖形是經歷體驗性的和直觀的，但這些圖形的表示出無損于概念的普遍性。由于這個經歷體驗性的直觀中被注意到的永遠只是構造這個概念的行動。換句話講，幾何圖形和輔助線充其量只是協助心靈專注于概念的定義和命題之間的關系。很多時候，幾何圖形和輔助線甚至是可有可無的；即便離開了它們，根據抽象的空間關系和邏輯規(guī)則，是能夠給出相應的證明的。二、半球認知風格理論及其啟示從認知風格理論的角度來看，中西方數學家對勾股定理的發(fā)現與證明顯示出兩種不同的認知風格。早在20世紀60年代，美國心理學家H威特金〔HA．Witkin，1964〕發(fā)現人們加工信息經過存在著場依存和場獨立兩種方式。所謂場依存，是指人們在加工信息經過中，傾向于依靠參照物或以外部環(huán)境線索為指導；所謂場獨立則是指人們傾向于憑借內部感悟線索加工信息。其后，研究者們先后提出了幾十種不同的認知風格模型和理論。1991年，心理學家RichardJ．Riding等人在概括前人研究成果的基礎上以為，以前的各種認知風格模型都能夠歸結在信息的組織和信息的表征兩個維度上，即整體分析認知維度和言語形象認知維度。在Riding等人看來，在整體分析信息加工當中，整體型的人傾向于領會情境的全部，能看到整體的圖景；其缺乏是，由于對部分之間的區(qū)分是模糊的或者是不加區(qū)分的，他們在將信息劃分成有邏輯的部分時存在困難。與之相反，分析型的人則經常集中注意于情境的一兩個部分而無視于其他方面，擅長找出對象之間的差異性，并傾向于把信息組織成輪廊清楚明晰的概念集；其缺乏是，經常難以構成整體的平衡觀念。在言語形象信息表征當中，那些言語型的人，傾向于以詞的形式進行思維，且在言語作業(yè)方面做得更好；而形象型的人則傾向于以視覺表象進行思維，且在詳細的、描繪敘述性的和形象性的作業(yè)上做得更好。很明顯，根據認知風格學者的觀點和方式方法來看待勾股定理問題就能夠發(fā)現，中國古代數學家經常是從整體關系入手的。整個大正方形可看作是證明的背景，而弦實本身就是一個隱蔽圖形或鑲嵌圖形；弦實是離不開這個背景的。在計算經過中，也是大數值制約小數值，至少最后的數值計算是離不開大數值的。無疑，這是場依存認知形式或偏向于整體的信息加工方式。相反，歐幾里得作出的證明首先是根據假設和命題之間的蘊涵關系，通過邏輯推理給出證明結果。這當中，固然也輔之以幾何圖形并通過連線將圖形的各個部分互相連接，但圖形的各個部分是根據命題所蘊涵的內在關系而連接在一起的；它們互相之間構成的是一種邏輯推導關系。也就是講，各個圖形和各個命題陳述本身不再需要借助于外部信息〔如數值計算、直觀的圖形比擬〕即可根據內部的定義和邏輯關系通過推理進行信息加工。就圖形本身而言，主圖與背景、顯性圖與隱蔽圖之間的層次關系較弱，因此是場獨立型的或偏向于分析的信息加工方式。在信息表征方式上，中國古代數學家在相關命題的證明上具有更多的圖像表征風格，古希臘數學家則具有明顯的語言偏向。在進一步的研究中，人們注意到認知風格的二分二維形式與人類大腦兩半球活動差異有著內在的關聯性。早在20世紀六、七十年代，美國著名神經生理學家斯佩里〔R．Sperry〕等人開展的裂腦研究為人們認識大腦兩半球機能的不對稱性以及兩半球信息加工方式的差異，提供了豐富的實驗心理學材料。在這里基礎上，神經科學家I利維〔I．Levy〕等人對大腦半球的不同認知特征進行了比擬全面的概括，為確立半球專門化〔或腦側化〕(Hemi-sphericspecificity，或cerebrallateralization)的認知風格研究范式提供了理論支撐。隨后，從大腦兩半球機能差異的角度研究認知風格問題的成果不斷增加。例如，Riding等人發(fā)現，在信息加工時腦電圖〔EEG〕中的波抑制將發(fā)生在言語型的左半球、表象型的右半球〔波的抑制表示清楚大腦生理活動的加強〕。類似的成果為認知風格二分二維形式提供了腦科學和認知神經科學的堅實基礎。當前，一種半球認知風格研究進路已經構成。認知風格理論對科學思維研究的重要啟示，首先在于它強調了科學認知主體間的異質性以及科學研究方式方法、科學知識表征形態(tài)的多樣性。科學主體好像一個透鏡，具有不同的狀態(tài)〔包括風格在內〕，即便面對一樣或相近的研究對象，也會折射出不同的結果。其次，風格對認知與思維的影響是與一定的情境化因素相聯絡的；人們不能輕易地對不同的科學思維風格類型作出孰高孰低的簡單判定，更不能以一種判定標準來衡量其他一切風格類型。再次，盡管科學思維風格類型有很多詳細的表現形態(tài)，但是我們能夠根據一些基本的原則和類別對其進行劃分。這些基本的原則和類別就是大多數認知風格研究所遵循的二分二維形式。華而不實，用大腦兩半球的神經構造及其機能來講明半球認知風格，進而刻畫人類主要的科學思維風格和類型，具有重要的理論價值。三、有關東西方科學思維差異的闡述既然在個體和群體層面廣泛存在著認知的二分二維形式或半球風格，既然古希臘和中國古代的數學家在數學思維方面存在不同的風格，那么我們能否能作出更一般的概括，以為東西方科學思維之間的差異和風格也有類似情況呢？非常有意味的是，對東西方科學思維差異的認識，自古以來就呈現出二分形式。在歷史上，大多數歷史學家、哲學家、科學家以為，東方人的思維大多強調整體性和綜合性，而西方人則具有較明顯的分析傾向；東方人的思維是直觀性、體驗性和形象性，而西方人的則是抽象性、邏輯性和形式化。例如，早在古希臘時期，大哲學家柏拉圖就聲稱，東方人的思維是直觀的和功利的。德國古典哲學的集大成者黑格爾同意這種觀點。他指出，我們能夠把東方式的思想叫做直觀，而歐洲人思想里占主導地位的則是反思的主觀性。德國偉大的自然科學家、哲學家萊布尼茨曾講過一段廣為人們引用的話：在考慮的縝密和理性的思辨方面，顯然我們〔指歐洲引者注〕要略勝一籌，由于不管是邏輯學、形而上學還是對非物質事物的認識，即在那些有充足理由視之為屬于我們自個的科學方面，我們通過知性從質料中抽象出來的思維形式，即數學方面，顯然比他們出色得多。同時，我們確實應當成認，中國人的天文學能夠與我們的相媲美?？磥硭麄儗τ谌说闹缘膫ゴ笪蚪饬瓦M行證明的藝術至今還一竅不通，而只知足于那種靠實際經歷體驗而獲得的數學，好像我們這里的工匠所精通的那種數學。在現代一些著名的學者中也多有類似的觀點。例如，英國科學史家李約瑟將中國人的思維稱為通體相關的思維，并將其與歐洲科學所特有的附屬的思維作比照。美國數學史家M克萊因指出：一種是希臘人所樹立的那套邏輯演繹知識，其更大的目的是了解自然；另一種是源于經歷體驗為務實用的數學，它由埃及人和巴比倫人打下基礎，為一些亞歷山大里亞的希臘數學家所重新揀起而為印度人和阿拉伯人所進一步推廣。前者重視幾何，后者重視算術與代數。這兩種傳統和兩種目的此后繼續(xù)起作用。愛因斯坦在1953年寫給JE斯威策的信中指出：西方科學的發(fā)展是以兩個偉大的成就為基礎，那就是：希臘哲學家發(fā)明形式邏輯體系〔在歐幾里得幾何學中〕，以及通過系統的實驗發(fā)現有可能找出因果關系〔在文藝復興時期〕。英國哲學家、數理邏輯學家懷特海指出：希臘的天才人物是富于哲學性的，思路也是明晰的，并且長于邏輯。(物理學之道〕一書的作者、美國物理學家F卡普拉指出：固然東方神秘主義的各個學派在很多細節(jié)上有所不同，但是他們全都強調宇宙的基本統一，這是他們的教義的主要特點。東方人還將實在看作是超語言的。而西方人的特點是分析和理性的。事實上，這類定論或評語還能夠舉出很多。當然，不盡一樣甚至互相對立的觀點和結論可以以找出；但就總體而言，上述二分形式的基本觀點是占多數的。而且由于所列舉觀點的人物在歷史上的重要地位和重大影響，其所下判定和結論具有很高的權威性，一般是可信的。更重要的還在于，進入20世紀中后期，隨著神經生物學、神經心理學、腦科學、人工智能等的發(fā)展，隨著人們對大腦兩半球機能的認識不斷加深，早期關于東西方科學思維差異的二分形式逐步與人們對大腦兩半球的認知功能的理解聯絡起來。正如科學哲學家J.H.吉爾所講：裂腦現象已被看作是理解不同的觀念傾向〔比方西方文明中的科學家和藝術家〕以及理解成為所謂西方和非西方文明特征的不同思想形式的基礎。這華而不實比擬有代表性的有：美國神經科學家JE.Bogen〔1969〕根據斯佩里的裂腦研究成果，把左腦機能同西方科學史上的原子論聯絡了起來。美國科學史家、科學計量學的創(chuàng)始人D普賴斯在他的(巴比倫以來的科學〕一書的1974年修訂本中補記道：這種風格差異非常好地對應于人腦左、右半球的活動。似乎控制人體右半邊活動的左腦是巴比倫人，控制人體左半邊活動的右腦是希臘人。整個文明當真顯示出了這種純粹的單側性優(yōu)勢形式？差不多同一時期，美國文化心理學家A帕雷德斯和J赫伯恩〔1976〕在(分裂的大腦和文化認知悖論〕一文中，把比擬簡化了的大腦研究成果與哲學、文化以及科學問題的研究聯絡了起來，以為人類存在著多元認識經過的神經學基礎；在特定經過和特定問題之間存在跨文化的不同匹配；對兩種基本的認識形式或策略應根據文化的不同作出不同的評價等。對此，美國科學社會學家沙爾雷斯蒂沃〔1976〕以為，循著帕雷德斯等人的思路，能夠為解決中國科學與近代科學比擬研究以及科學發(fā)展或進化中的問題提供一些線索。日本學者岸根卓郎結合日本本土心理學家角田忠信〔著有(日本人的腦〕〕等研究成果，解釋東西方科學的差異。以為西方科學是邏輯的、二元的；東方科學是直觀的、一元的，并且更合適于卡普拉所講的當代物理學的發(fā)展方向。筆者在(大腦兩半球機能的非對稱性與東西方思維差異的比擬研究〕〔1993〕一文中，從腦科學、神經心理學等學科角度分析了東西方科學發(fā)展形式和途徑的不同以及近代科學為什么沒有在中國或東方發(fā)生的原因。根據其他學者的一些思想，筆者在原來工作的基礎上列出東西方科學思維半球風格一覽表?！惨姳?〕四、科學思維風格的測評及其考慮總的來看，東西方科學思維的不同風格、樣式、偏好、傾向等是客觀存在的；不管是站在不同的歷史時期，還是從不同研究角度出發(fā)，我們都不可能忽視這種差異性的存在。而且這種差異同樣具有二分〔二維〕的特征。對于這種特征的刻畫，除了上述既有歷史定論的評定和文本分析外，借鑒和運用人類學、實驗心理學、認知科學的原理和方式方法，對東西方不同文化區(qū)域內人群的心理活動和心理特征進行分析、測評和比擬，也是一條頗為有效的途徑。在這點上，我很贊成美國物理學家、認知科學家A米勒〔AI．Miller〕的一個觀點：科學史是認知心理學的思維理論的實驗室。即是講，能夠把科學史當做測量不同認知和思維風格的實驗室來看待。而在這個實驗室中，人們既不僅僅依靠于科學研究者的自我報告，也不單憑科學史、認知風格研究者的主觀判定〔闡述〕，而是更多地求助于科學思維活動的表征物。在這里，表征物是指科學史中已經凝固化或結晶化的科學認知〔思維〕外在形式的總體。它們主要包括科學術語、命題〔陳述〕、公式、符號、定理、圖表、插圖〔草圖〕、原理以及實驗記錄、考察報告〔筆記、游記〕、書信、日記、著作、實物模型〔手稿復制件〕、傳記〔對歷史人物及其奉獻的評價〕等。為了使這種測評便于操作與客觀化，適當的定量化處理也是必不可少的。所謂定量化處理，是將科學認知和思維的表征物進行分解，并配列相應的分解值，構成指標分解體系〔其目的是為量化處理提供基本的數量單元〕。在這里基礎上，根據相關因素分析方式方法，從所確立的基本維度出發(fā)對這些分解的單元或因素進行歸類與組合，并計算出各種組合的偏好強度值。最后，根據風格偏好評判標準，對數值進行統計分析，得出基本結論，并訴諸于可視化的表格與圖示之中。鑒于東西方科學思維風格研究牽涉的范圍極為廣泛、構成的因素極為復雜：既有神經心理方面的，又有社會文化方面的；既有宏觀的，又有微觀的，等等。在進一步的研究中，需要注意下面若干方面：首先，對東西方科學思維差異的二元劃分及半球風格的測評，應當從大的、主導性方面入手，而不可拘泥于小的、非主導性的方面。應當成認，有表1東西方科學思維半球風格一覽表東西方科學思維的半球風格關東西方科學思維差異能否如此之大，能否有這樣一個二分二維特征，一直以來并不是沒有爭論的。例如，日本著名東方學家中村元就以為，并不存在單一的東方特征，也不存在單一的西方特征。他舉例講，不只是東方人是綜合的，西方人也有綜合。例如，古希臘的語法學在詞語的綜合方面是極為出色的；另一方面，不只是西方人是分析的，東方人也有分析。例如，印度的文法學最擅于詞匯與短語分析。但是從大的方面來看，在東方人中綜合是主要的，而西方人則以分析性為主，這是毋庸置疑的。而且，同樣是綜合與分析，東西方民族的認識和理解是有質的差異性的。以綜合為例，源于古希臘人的綜合是建立在分析的基礎之上的，而東方人十分是中國人一開場就將自個的認知取向建立在綜合之上，盡管這是一種籠統而模糊的整體直觀的把握。因而，對這些方面的認識必須詳細問題詳細分析。也許正是基于這樣一些考慮，中村元還是指出了東方諸民族之間在思維方式上有很多類似性，并用東方民族的思維方式方法作為他四卷本著作的書名。其次，在進行半球風格形式與科學思維風格匹配與評估時，必須注意個體認知層面與科學家共同體、以文化體為單元的民族區(qū)域在認知層面上的質的區(qū)別。例如，風格理論中形象言語認知維度表示清楚的是個體能否傾向于將信息表征為視覺的、圖片的，還是字詞的、言語的。但是在科學思維中，當我們講到超越語言時，這里的語言更多地是指一種概念化的、形式化的語言系統；而并不是講具有這種認知風格的民族沒有一般意義上的語言，更不是講他們沒有言語行為。因而，我們既要看到大腦機能與思維特征和知識類型之間的某種類似性，又要看到兩者的差異。否則在進行比照、匹配時就會出現錯誤過失。前述普賴斯將右半球對應于希臘人、左半球對應于巴比倫人，顯然將兩兩相對的匹配搞顛倒了。由于，圖形并不等于圖像，更不等于形象，相對講來，它是一種簡約化、類型化了的空間形式構造；而數量和數字也并不等于整個數學，尤其不等于數學中需要邏輯推理和證明的那部分數學。根據斯佩里、Bogen等人的講法，邏輯的、分析的、抽象等的機能當是在左半球，而希臘科學又是典型的以演繹推理與幾何證明為特征的，所以它明顯應當是與左半球而不是右半球相對應。再次，應辯證地把握科學思維風格的變與不變的關系。沒有一種風格是一成不變的；即便是同一種風格類型，其內部也有不同的風格變體。在歷史上，東方和西方的地域范圍和其指稱對象是在不斷變化的，并且兩者之間一直存在著溝通與互動，經常是你中有我、我中有你。如印度人在歷史上雖劃為東方范圍，但受地緣因素的影響，它又與西方文化有較多的接觸，因此其思維特征在一定的時期呈現較多的中間性。盡管如此，從不斷擴大的范圍和對立的兩端入手，我們仍然能夠從中比擬出鮮明的差異性，仍然能夠在相對的、層次不斷轉換的標準下找到具有顯著差異性的二分二維形式。這講明民族文化層面上的科學思維風格總是相對穩(wěn)定的，這種穩(wěn)定性正是在這種風格類型下進行科學研究的個體從事科學研究的前提，也是一種特定的科學文化類型得以延續(xù)的原因。以下為參考文獻〔1〕[英]李約瑟．中國科學技術史〔第三卷〕[M]．北京：科學出版社，1978：49．〔2〕梁宗巨．數學歷史典故[M]．沈陽：遼寧教育出版社，1995：259～261．〔3〕[古希臘]歐幾里得．幾何本來[M]．蘭紀正，朱恩寬，譯．西安：陜西科學技術出版社，2003：41．〔4〕[美]斯圖爾特夏皮羅．數學哲學[M]．郝兆寬，楊睿之，譯．上海：復旦大學出版社，2018：78～79．〔5〕Riding,R.J.Caine,T.CognitivestyleandGCSEperfor-manceinmathematics.EnglishLanguageandFrench[J].Edu-cationalPsychology,1993,13(11):59～67.〔6〕R賴丁，S雷納．認知風格與學習策略[M]．龐維國，譯．上海：華東師范大學出版社，2003:92～94．〔7〕張曉文，余嘉元．半