作為一種科學意識形態（scientific ideology），“還原統一論”有著很長的歷史。常識告訴我們👞，世界中紛繁復雜的現象涉及許許多多在尺寸和尺度上迥異的系統。從星系、太陽系、恒星、行星、海洋、山峰🧔🏽‍♀️、物種🔹💡、軀體、器官🧑🏽‍🎤、細胞、分子、原子直到基本粒子，不同尺度的系統對應著與其相應的科學分支，如天文學、天體物理學👨🏼‍🏫、地質學👩‍🦯、動物學、生物學、化學和物理學等👨🏼‍🦱。

  這種意識形態背後的形而上學試圖為它們提供這樣的一種本體論👨🏿‍🔧，即認為一切系統都是由基本粒子構成，或者說是由量子場構成（由於物質有波粒二象性）；並且認為除了物理學之外的一切科學分支之所以有現在這樣的樣貌⚆♍️，歸根到底是由於人類的感官知覺與心智能力的局限，而科學的一大目標就是統合所有的分支🤴🏼、並把它們還原為物理學（那種終極的、理想狀態的物理學）🤵🏽‍♂️。這種意識形態最強烈的支持者就是邏輯實證主義🧑‍🚒，即前面提到的在 20 世紀初要把西方哲學從黑格爾哲學的統治中“拯救”出來的哲學運動。

  近些年來，這種“還原統一論”在科學哲學界已遭到批評和/或否定👩‍💻📨，承認各個科學分支的多樣性和自主性已成為今日科學哲學界關於科學的一種新的意識形態。

  然而👎🏻，有諷刺意義的是🖖🏿，現在科學家們自己反倒開始逐漸打破學科邊界🧏🏽，找到許多超越傳統學科劃分的共同的基礎和方法🚵🏽。例如🦍，如今的生物學家都經常要運用統計熱力學的方法來解決生物學問題🍁，而如果誰現在還對此表示出懷疑的態度，那他只會被認為是個外行。“還原”的主張也許依然不是個好的想法，但是“統一”的願景已不再是一種空想了🏌🏿‍♂️。

  從哲學（或認知）的角度來看，物理學史上最深刻的成就之一就是麥克斯韋和玻爾茲曼建立統計熱力學的工作🌄。

 熱力學是一種從對熱現象的觀察推廣而得的科學🧕：宏觀變量（bulk variables）表征了宏觀物質（bulk matter）在觀察層面的狀態，數學定律以靜力學的風格（指平衡態過程）把這些變量聯系起來🧳🦀。而統計力學則按照粒子的力學定律，概率地表征了大量微粒子組成的宏觀系統🧑🏿‍🎓，用微觀細節嚴格說明了由概率決定的宏觀狀態的演變🧑‍🚀。這項工作之美妙就在於，處理同樣的現象或觀測結果，兩種進路最終會完美地契合。

 知識論告訴我們，對於任何問題的研究都主要有兩種方式：通過觀察和歸納來研究和通過數學與推理來研究——前者是人類作為認知動物所必須依賴的🤽🏻🛀🏽、獲取人類（或大型哺乳動物）生存尺度範圍內為真的理論的方法🌧，而後者才是有望帶來超越人類自身尺度、在其他尺度範圍內依然適用的關於自然物體與過程的理論的方法。統計熱力學展現給我們的就是，這兩種進路其實能以完美的相互協調和相互印證統一起來🧑🏻。所有其他把這兩種進路結合起來或者把微觀與宏觀聯姻起來的更精彩的科學事業，從哲學的角度來看，其實都是統計熱力學的翻版。

  在科學前沿的種種挑戰中，最新、最吸引人的，要算是量子引力理論了‼️。量子引力的研究產生了各種各樣的哲學困惑，從以下簡單事實便可見一斑：直到 20 世紀早期🦨，常識和物理學都告訴我們宇宙是由存在於時空並在時空中變化著的物質、能量🎅🏿🤛🏻、力所組成（也可以說是由各種物理場組成）；就像一部電影那樣，物理過程歷經時間🕰，在電影的空間中發生著🏐。但是後來🟫，愛因斯坦創立了廣義相對論，在那裏，能量同作為背景的時空之間的區分被拋棄了——引力就是時空，時空就是引力；然而🤽🏻‍♀️，為什麽自然界 4 種基本相互作用中，只有引力是與時空等價的呢🤞🏿？更進一步說，其他 3 種基本相互作用都是量子化的，只有引力還不是，並且似乎無法被量子化👨🏼‍⚖️。

  從形而上學的角度看，我們連量子化時空是什麽意思都不完全清楚👩🏻‍🏫。能量量子化之後😦，能量子之間的躍遷在能量上是不連續的🧹，但這種躍遷在時空中仍然是個連續的過程；如果連時空也被量子化了，時空量子（即引力子）之間的躍遷（即運動）究竟是什麽又何以可能，就不僅僅是一個科學理論問題🤶🏽🫶🏻，更是一個為一般的科學與哲學常識所無法理喻的形而上學問題🪯。因此🧜，不難想象，作為時空的引力如果真能被量子化，就會產生出一系列嚴重的形而上學問題🧜🏼🧉。

  量子引力論中最廣為人知的問題就是時間問題✔️。就像 Rovelli提醒我們的🖱，時間這種最通常的現象、這個我們一切的經歷和記憶所處的背景，隨著物理學研究的深入🫣，已經逐漸“消失”了。當相對運動速度與光速可以相比擬時，兩個參考系中理想鐘表測出的時間就會以不同的速率流逝。“現在”在客觀上也變成了一個依賴於參考系的東西。

  而當引力場足夠強時，兩個鄰近的區域就會有不同的時間。另外📭，在考察自然的基本規律時會發現，除了一個特例（熱力學第二定律）之外，其他所有基本自然律在時間反演變換下都是不變的🧚🏼，所以在自然的基礎層面，其實沒有過去和未來之分。我們所熟知的時間，即那種從未來到現在、再由現在到過去的一維🧁、連續、統一的事件流👩‍✈️，似乎只是某種東西的近似，而這種東西既沒有確定的現在，也沒有未來和過去之間的根本區別；甚至，在引力場足夠強的情況下🧑🏼‍⚕️，都不具有一個統一的時序🧏‍♂️。

  此外，當時間作為量子引力場的一個方面被量子化之後🧚🏻，它甚至會變成不連續的。在沿著這條路線對時間的研究中，最令人吃驚的可能是下面這個事實🤽🏿‍♂️：時間🧑🏿‍💼，乃至因果過程👦🏼，均來源於物理學中唯一的一條不遵循時間反演對稱性的定律——熱力學第二定律，即孤立系統的熵只會增加而不會減少。因果性和時間的方向都僅僅來自這條定律，而這條定律卻並不屬於自然界的基本定律；所有基本定律既不遵循時間的方向，也不遵循因果性💍🎇。有諷刺意味的是，對我們人類來說，可能沒有什麽比時間和因果性更加可畏和“殘暴”的了（而“命運”，不正是二者的結合嗎？），但這兩者都只不過是大自然在人類所處的尺度上的統計性事件而已🐼。還有什麽比這樣一個事實更能告訴我們，人類在大自然中是多麽的脆弱？

  事實上🦙😏，量子引力論的場方程中時間變量已經不復存在🧝。對科學其他任何分支的研究者來說，時間變量是理論或方程中最常見到的變量，是用來表述運動和變化的最基本的參量，但量子引力方程中卻沒有它💉。

  原因不難理解🚣🏻‍♀️：如果時間被量子化，那麽就存在時間的“量子”（作為引力子的一部分）🦆🙆‍♂️；而根據相對論🍌，時間量子之間又必須是相對的，那麽它們就都必須是定域的（local）🉐，並具有量子漲落性；因此💿，那個經典的👯、連續的時間變量（把連續的時刻作為其取值的變量）當然就在量子引力方程中變得沒有意義、沒有地位。與此同時，廣義相對論是把宏觀的時空作為研究對象的，而且我們的確感受到了連續的時間🧏🏼‍♂️，以及跨越空間的時間切片（time slices）序列。是否由此可以猜測，量子引力論中的時空量子和廣義相對論中連續時空之間的關系，正是統計力學和熱力學之間的關系？

四👨🏿、知覺、智能與自由能原理

 本文第 2 節說到的統一理論和本節要談的統一理論相比，可謂相形見絀。如果 Friston 等提出的自由能（最小化）原理（Free Energy [Minimization] Principle🐗，FEP）最終被證明為真或近似為真，那麽動物的知覺🧑‍🚒、行動⛹🏽‍♀️、智能等現象都可以在“自由能最小化”這條自然原理中得到解釋，甚至生物的演化過程也可以由該原理解釋🕵🏿‍♂️。自由能原理有希望在整個自然科學中扮演牛頓力學在 20 世紀之前的物理學中扮演過的角色。

 由於這方面的研究與突破最早是在動物的知覺智能（perceptive intelligence）研究中實現的，而知覺智能又是人工智能與深度機器學習研究所關註與模擬的領域，因此動物知覺智能的預測處理（predictive processing）模型，即所謂的“PP 模型”或“預測心靈論”👷🏻‍♀️，可謂是當今研究智能有關的領域內最熱的話/課題了🫃🏻。

 有關知覺的 PP 模型和生命系統的 FEP 的科研工作已經引起了哲學家們的關註，其中 Clark和 Hohwy是成就最突出的兩位。Arbib則是一位更偏重科學方面，但哲學上也毫不遜色的多才多藝的科學家，其研究涉及計算機科學、認知科學、神經科學和相關的哲學🉑；他甚至還跟在科學模型方面做出先驅性工作的科學哲學家 Hesse 合作出版過一本名為《實在的建構》 的專著——這個書名正好與 PP 模型關於人腦如何感知外部環境的說法吻合。

 依據 Friston 等關於 FEP 的工作，Clark 和 Hohwy拓展了 PP 模型的理論和實驗成果，用它覆蓋了整個的動物知覺與認知領域。PP 模型論把動物知覺與行動看作是一個整體性的☁️、基於貝葉斯式的預測誤差最小化（Bayesian prediction error minimization）的系統🪧，以此拒斥了傳統的“感覺—思考—行動”序列模型，從而導向了認為生命系統具有多面性和整全性的觀點。它同時還打開了解決各類“起源問題”的可能性。比如，關於智能👯、認知和語言是如何通過進化而演生出來的問題。動物學習也不再是一個孤立被動的♻️🙎🏻‍♀️、總是發生在決策和行動之前的過程🕺🏽；相反，學習💀、審度、決策和行動，都被看作是跟主體所在的那個環境進行互動的不同形式🧜。

 不難看出，這個整全模型提供了一個更好的框架，可以用來考察智能或語言是如何經由自然選擇而逐漸演化、衍生出來的，以及考察如像眼睛這樣的原始感覺器官是怎麽從上述功能的整合發展中演化出來的。智能的演生及其他的高階動物官能的演生是生命科學的一個前沿領域👶🏽，吸引著科學家，也吸引著哲學家🦸🏽‍♂️。

 盡管這種“統一”如果能被實現將是頗為令人激動之事，但它真的能實現嗎💙？動物知覺從根本上講💶，真的是一種主動推理嗎？當以 PP 模型來理解時👋🏽，知覺真的就是行動🤜🏼、行動真的就是知覺嗎？簡單地說，PP模型下的動物知覺不再是一個“加工廠”式的系統🧜🏿‍♀️，把從感官攝入的信息“加工”成知覺判斷，而是一種像“貝葉斯機器”（Bayesian Machine）式的東西👩🏽‍💻：在其運行中，大腦對其環境做出預測♍️、同時讓肢體幹預該環境（即行動），兩者按照大腦自由能的 FEP 協同作用🧧，使大腦最後形成真實反映其環境的知覺判斷。

 另外，鏡像神經元的存在真是 FEP 的結果嗎🦻🏻？也就是說，在哺乳動物大腦裏出現的具有行動和觀察的鏡像效應（mirror effect of action and observation）的神經元，是從感知與行動為了使大腦的自由能最小化而做出的整合行為中演生出來的嗎6️⃣？這裏雖然有一些屬於經驗問題，需等待科學探究來驗證或否證，但其他的顯然屬於哲學問題。知覺的 PP 模型的核心——“主動推理”或“貝葉斯式推理”中的“推理”概念到底是什麽🗻⛷？

 哲學中有一個為人熟知的模型——波普爾的科學假設驗證模型👌🏼，它基於一種由提出假設到檢驗假設的邏輯推理模式。當這一波普爾模型配備了貝葉斯推理規則👨🏿‍🔬，它就變得跟 PP 模型的知覺原則極為相似；但是波普爾模型畢竟是一種科學方法，而 PP 模型則是一種動物大腦中無需意識或認知的☎、可以自動運行的知覺過程（不需利用概念和推理來構造假設、檢驗假設👨‍✈️，然後決定接納或拒絕它們）💁🏼‍♀️。要說麥克斯韋方程組描述了電磁場的行為，這應該沒有什麽問題；但是要說一個像貝葉斯化的波普爾科學方法論模型描述了幾乎僅涉及肉體運動的大腦中的神經突觸和神經元的行為，這又是什麽意思呢👷🏻？

 當然，也許這樣大的轉換和跨度並非不可能，只不過是哲學家由於自身缺乏想象力才拒絕接受 PP 模型的形而上學可靠性，也就是拒絕想象能量在大腦中的無意識轉移過程為什麽會遵循一些反映了科學方法的規則。正如本文第 4 節中要談的👩‍👩‍👧‍👦，如果昆蟲甚至癌細胞都可以“采取策略”或者“博弈”以在生存競爭中獲勝👍🏼，那麽為何大腦不能用“推理”來“猜測”它遇到的有可能產生感官輸入的外部原因呢？