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任晓明:因果逻辑的“演绎之困”与因果结构模型理论的兴起

来源:《中国社会科学文摘》2023年第1期P19—P20

作者单位:四川大学哲学系,摘自《哲学分析》2022年4期,莫斌摘

近三百年来,因果逻辑和哲学研究可谓命运多舛。19世纪之前,人们普遍认为我们对于物理世界的理解是围绕着“因果”概念和普遍的“因果原则”构建起来的,科学研究离不开因果问题,追寻原因甚至成了人生的最高追求。然而,到了19世纪末,主流物理学家和哲学家都认为,因果概念只是前科学的产物,应该把因果概念从哲学词汇表中请出去。20世纪早期,相对论和量子力学的兴起,好像有预谋似地打破了因果决定论的神话,因果逻辑和哲学的研究逐渐淡出人们的视野。20世纪中期以后,因果逻辑和哲学概念在分析哲学中的重要性才逐渐显现,开始用分析性的演绎逻辑对因果关系作条件句逻辑分析,但是研究发现,用实质蕴涵式来“转译”反事实因果条件句会出现实质蕴涵怪论,等值代换也不能必然保真。为此,有逻辑学家主张另起炉灶,采用一些新型的蕴涵式,比如反事实蕴涵、因果蕴涵等,以适当地刻画反事实因果条件句。然而这些尝试都面临一个共同的困难:用具有演绎特性的条件逻辑来刻画具有非演绎特性的因果推理总有一些不适当甚至违反直观的问题。正是在解决这些问题的过程中,因果逻辑和哲学研究得以艰难地向前推进。

因果模态逻辑是对一般模态逻辑的类比。计算机科学家、哲学家阿瑟·勃克斯以类比作为方法论武器,“使得原先在一般模态逻辑中行之有效的演算和可能世界语义学,都顺利地类推到因果陈述即因果模态句”。简言之,他用模态逻辑工具“将归纳化归为演绎”。他首创了“因果蕴涵”“因果必然”“因果可能”“因果可能世界”等新概念,并建立了一个因果陈述句逻辑的公理系统。因果陈述句逻辑的公理系统继承了经典逻辑的基本内核,它由非模态性的一阶谓词理论(或不带等词的一阶函项演算)加上关于逻辑模态词(“可能”“必然”)与因果模态词(“因果可能”“因果必然”)的演算而构成。这个公理系统的特点是:第一,经典一阶谓词逻辑成为它的一个特例(无模态词);第二,因果陈述句逻辑作为公式、规则、定理和证明组成的形式语言已经有了一套关于公式、定理、规则和证明的判定算法。

总之,勃克斯在因果逻辑研究相对低迷的背景下试图重振因果研究雄风的探索是难能可贵的。但是他并没有根本扭转因果逻辑研究的颓势。主要原因在于,因果陈述句逻辑只是在经典逻辑基础上加上模态算子而形成的扩展型演绎逻辑。为了规避实质蕴涵怪论问题,它不得不增加若干规避蕴涵怪论的规则和附加条件,这使得它的形式系统不必要地复杂化,也使得它的解释力较弱,可应用范围大受限制,因而它似昙花一现,并没有引起学界的持续关注。它给学界留下的深层困惑是:(经典)演绎逻辑是不是刻画因果推理的适当工具?

任何推理(包括演绎推理)都应该具有让我们从已有信息中推出新信息的功能;换句话说,我们期望论证和推理具有扩大效应,从而具有信息性。但这样一来,我们马上就会遇到新的问题:如果前提的真实性必然导致结论的真实性,那么结论的内容就会以某种方式包含在前提的内容中。这就触及演绎推理令人困惑的核心问题:既然必然保真是演绎的最重要特征,那么它何以既是有效的又是有信息的?这就是所谓“推理的怪论”。换句话说,在演绎的有效性和有用性之间似乎存在着一种内在的紧张关系,因为它的必然保真的核心特征正是使它最终成为非信息性的根源。可见,要使我们的推理获得原创性,单凭演绎是难有作为的。只要推理(包括演绎推理)的首要目标是产生信息增益,那么无用性的威胁就会一直存在。

事实上,即使有可能对演绎推理的信息增益制定一个令人满意的说明,应用演绎推理的代价仍然很大——因为在演绎论证中,前提若要完全排除结论的非真理性,通常需要大量的信息输入来获得少量的信息输出。在多数情况下,现有的信息不足以推出一个演绎性的结论。在现实生活中,演绎推理所提供的高度确定性往往是不需要的;在这种情况下,我们需要知道的只是,在没有任何异常情况发生的背景下,从现有的信息中可能得出的结论。这就是因果推理面临的“演绎之困”。

与因果陈述句逻辑昙花一现的结局相映成趣的是反事实因果推理的历久弥新。因果推理的反事实进路是当代学界持续关注的研究进路。大卫·刘易斯提出的“反事实进路”吸取了以往研究的经验教训,更多地考虑到反事实因果条件句不同于一般因果陈述句的特点,具有一些理论上的优势。

刘易斯的探索是建立在休谟对因果关系的深刻思考之上的。休谟将因果关系还原为两类事件在经验上的恒常联结。更具体地说,两类事件之间的因果关系事实上是由经验中的三个条件产生的:(1)时空毗邻;(2)时间前后相继;(3)两类事件恒常联结。然而,休谟的因果论无法适当地处理一些案例,例如无法区分真正的原因与结果、副现象以及被先占的潜在原因之间的区别。与休谟不同的是,刘易斯把自己限定在特定事件之间的因果关系上,也就是说,他谈论的是个例事件c和e,而不是谈论事件类型C和E。

刘易斯认为,以上问题出现的共同原因在于休谟式规则性解释是一种经验概括,而因果关系则具有某种模态效力。基于这一基本思路,刘易斯从反事实条件句入手,给出对因果关系的定义,定义事件之间的反事实依赖关系,并用反事实依赖关系来建立起事件之间的因果链条,继而定义并刻画因果关系;刘易斯的理论分两步走:他先定义了他所谓的因果依赖,然后才是因果关系本身。

因果推理反事实方法的探索触及因果推理不同于演绎推理的特殊性质,尝试从一个独特视角去探讨因果推理问题,其意义是深远的。刘易斯的贡献在于提出了反事实条件句和因果依赖的等价性,即个例事件c和e的因果依赖。然而,我们看到,因果依赖并不完全是因果关系。尽管它是充分的,但因果依赖性并不是因果关系的必要条件。另一方面,在刘易斯那里,关键问题仍然没有解决。比如,对因果关系的传递性的规定是有争议的。过度决定和双重阻止也是有问题的。

在因果研究的语境下,对演绎推理的非扩大性、非信息性的担忧始终存在,因果推理的演绎进路的限度和短板时不时困扰我们。解决这一问题需要因果观念的重大转变。这一革命性转变是从朱迪亚·珀尔开始的。珀尔对因果推理的数学化、模型化研究使因果推理面临“演绎之困”的局面有了根本的转变。从实际因果出发,跳出保真与保义、有效性与信息性、单调性与非单调性的二元对立,兼顾确定性与非确定性,有助于解决因果推理中的难题。

为了应对刘易斯反事实因果面临的不对称性、传递性等困难,珀尔系统地给出了因果结构模型。他利用结构因果图、do操作、干预和反事实分析等概念,提出了全新的形式化理论。珀尔的工作使得我们从事实或事件回到抽象的模型。在珀尔那里,因果关系可以被铸成所谓的结构方程。正是依靠这种抽象,因果概念“从一个笼罩着神秘色彩的概念转变为一个具有明确语义和逻辑基础的数学对象”,经历了一次因果观念的重大转变。

珀尔指出,科学思想的基础是反事实推断,“反事实推断可以表征因果关系,但是它很难用逻辑、代数方程等标准数学语言来形式化”。因此,因果关系研究需要一种新的形式化语言,在这种语言中,表征这个世界的不变(恒常)关系与表征一个人对于这个世界信念的非恒常关系是有区别的,但这种区别无法用标准代数,比如方程代数、布尔代数来表示。因果结构模型可以表示这种区别。

总之,珀尔的因果模型可以克服因果模态方法和反事实方法面临的困厄,具有以下优势:第一,珀尔的因果模型尝试在计算机上寻找合适的数据结构和算法来对应于人脑中的内部表征和计算过程,从而实现智能。第二,珀尔因果结构模型的表达力不弱于刘易斯的理论,并且还能克服刘易斯系统的困难。第三,珀尔因果结构模型既包括演绎推导,又考虑了具不确定性的概率因素,把因果与概率融为一炉,超越了因果关系究竟是演绎还是非演绎的截然二分。它不仅可以刻画因果推理的非单调性,也可以刻画其中的单调性,在较大程度上破解了因果推理的“演绎之困”。

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