光、物体的微观性质与颜色的本质:兼对颜色哲学主要流派及常识的述评

袁建新,杨祖睿

(湘潭大学哲学与历史文化学院,湖南湘潭 411105)

光、物体的微观性质与颜色的本质:兼对颜色哲学主要流派及常识的述评

袁建新,杨祖睿

(湘潭大学哲学与历史文化学院,湖南湘潭 411105)

物体的微观构成部分没有呈现颜色,颜色不是物体微观的表面性质。通过光的作用,物体同样没有传给我们颜色。颜色的本质是,人类作为知觉者由于受到光的作用,而在自身的活动过程中产生的性质。当代颜色哲学的主流观点:颜色实在论是错误的。否定它有利于克服怀疑论,并消除事实和价值的二分对立。

颜色的本质;光;微观性质;颜色实在论

每个人自然地持有一种信念:外部世界是有色的,并且习以为常地认为,看到的人物都呈现出不同颜色。在哲学家们看来,该信念的合理性必须经受理性的反思,因此,对颜色问题的研究构成了外国哲学,特别是现代哲学研究的一个基本问题。遗憾的是,国内哲学界对此问题研究仍然很少,除了李涤非从国外人类学和认知科学的成就来研究颜色认知的哲学意义外,现行的研究集中在对歌德等思想家的颜色理论思想的述评上①。而在哲学上对颜色现象的本质却几无研究。本文试图结合光的性质和现代物理学、生理学和认知科学的成就,来研究颜色的本质,以此表明,常识和传统哲学的主流观点——颜色实在论——对颜色现象的理解是错误的。颜色不是外部世界固有的,而是人类自身活动的产物。我们将分两部分论述该问题:第一部分,通过探讨物体的微观性质、光的传播,并结合现代物理学、生理学和认知科学的成就来研究颜色的本质;第二部分,概述当代国外颜色哲学的主要流派和主要观点,并作简要评论。

一、光、物体的微观性质与颜色的关系

颜色现象虽然是宏观上观察到的现象,却不是作为宏观物质实体而存在,因为颜色没有物体存在的确定时空定域性,它似乎是依附于物体表面的微观性质,并且通过光的作用显现出来。不过,解释颜色的本质必须说明四个问题:一是构成物体的微观部分能否呈现颜色现象;二是颜色是物体表面的微观性质吗?三是光传给我们的是否有颜色性质;四是颜色现象是物体的表面性质,还是人类自身活动的产物?下面依次论述这些问题。

1.物体的微观构成部分没有呈现颜色

迄今为止,物理学告诉我们,构成物理对象的微观部分或粒子是夸克。最初的三味 (类)夸克是上、下和强夸克,同一味夸克由于拥有不同的颜色而相区别:红色、蓝色和绿色,而携带颜色的是无质量的胶子 (Gluons)。夸克随胶子的颜色变化而变化。夸克在一种特殊的群变换中保持不变性,叫做SU(3)颜色对称性。这种颜色对称性限制在一种源于色禁闭 (color confinement)的色波函数内,如同牛顿的光理论,颜色禁闭在无色光谱里,其在量子色动力学 (QCD)中的相似性,仅在于“无色”的单个状态能作为自由粒子而存在。并且这种状态是精确的夸克—反夸克对和三个夸克组 (量子)。但是既然胶子和夸克带有颜色,它们被禁闭在介子 (mesons)和重子(baryons)里,不能作为自由粒子存在,有色的夸克被强相互作用束缚在一起[1]44-46。不过,物理学家所说的夸克的颜色,与经验中所呈现的颜色现象根本不同。物理对象呈现的颜色都是可见的,而夸克的颜色不是可见的。没有任何人可以直接观察到夸克的颜色,它们只是物理理论的假定。形而上学上,我们同样可以假定构成物理对象的微观部分是没有颜色的。因此,对于物理对象的微观部分是否具有颜色,只有两种形而上学的可能性:或者是物理对象的微观部分 (如夸克)自身具有颜色,而宏观的颜色现象是由这些无穷多的微观部分的颜色在宏观上呈现而已,而这或是由无穷多微观部分的颜色之和呈现出来的;或者是由微观粒子的颜色及其变化产生的效应的显现。明显的是,宏观上的颜色不能只是微观上的无穷多夸克的颜色之和,因为带色的夸克是被强相互作用禁锢而束缚在一起的。因而不能用简单的相加方式描述无穷多夸克之间的颜色存在及其宏观显现方式。简单的相加得到的只是单个夸克之间的颜色,在宏观上,夸克之间的颜色相加顶多显现红、蓝和绿三色,而不可能显现五彩缤纷的世界。并且和的累积必须克服夸克之间的强相互作用,这样无疑会改变夸克之间相互作用关系而引起某种变化。

因此,如果物理对象具有颜色,那么,这些颜色一定不与微观上夸克的颜色相同 (物理学家就这么认为,即夸克带有的颜色与我们观察到的物体的颜色是不同的,它们只是物理理论的假定),只是微观上的颜色与其变化产生的综合效应的宏观显现而已。物理理论谈论的只是理论实体(夸克)的颜色,与经验观察呈现的颜色现象根本不同。我们可以肯定的只是颜色现象确实属于人类自身,如我们的视觉和梦中,能否将它们确实地归属到物理对象,仍然悬而未决。由假设的带色夸克之间的变化所产生的综合效应本身属于外部世界,这一过程与我们自身呈现颜色的变化过程,是独立而分离地并置在世界中的。因此,外部物理对象的微观变化和过程,就可能与我们自身呈现颜色的过程完全不同,微观粒子变化的过程或许根本不会显现颜色。因此,有些哲学家求助常识,认为颜色现象是物体表面的微观性质。我们来讨论该问题。

2.颜色不是物体表面的微观性质

多数物理主义者以为,颜色是外部对象的微观物理性质,主要是物体表面的反射性质。颜色性质就其空间定域来说,是定域在物理对象的表面部分的。然而,物理主义的理论存在不可避免的困难。对于这些困难,贝尔纳和希尔伯特在《颜色实在论和颜色科学》一文中做了较详细的回答[2]3-19。我们以为,至少有一个根本问题是反对者和物理主义者共同忽略的,即什么是物理对象的表面[2]3-64。只有说明这一点,才能说明颜色与物体表面反射性质的关系,才能回答表面反射的性质与我们的颜色表征的关系,才能说明颜色是否真的为物理对象所固有。

每一物似乎都有界限分明的表面。人们认为,表面形成事物与外部环境隔离开来的因果作用的二维封闭连续界面,并且这一界面不是瞬间的存在。在时间接续中,事物只有通过其界面才能与周围环境区别开来,而被界面所分隔开来的部分构成了事物的内部,外部环境的因果作用只有通过该界面才能作用于事物内部。事物呈现的这一特征,就其微观的空间性质来说,并非如此。从微观上说,事物并不能有宏观上的、固定单一的、在时空中同一不变的连续界面存在。宏观上事物呈现的固定不变的封闭表面,严格说来是不存在的,它只是微观上的某种现象的呈现。那么,微观上的这一现象到底是什么呢?有必要作初步探讨。

事物的微观部分由无限多的物质粒子构成,这些粒子由于总是与环境发生因果作用,它们在每一个瞬间都不是孤立的存在,相互之间存在同时的相关联系,这种同时相关性消除了绝对空间的存在。每一个瞬间,呈现出来的世界不是虚无一物,总是具有某种事物。事物的微观部分的边界就不是绝对同一的二维封闭连续界面,而是,在每一瞬间的空间上相邻和不相邻的量子之间存在同时关联作用,并且这种关联作用将随着事物与周围环境的作用而永远地改变着。因此,在每一瞬间都会在事物的空间部分形成强弱的变化系列,这些系列构成事物空间部分的量子叠加或纠缠状态。在事物保持其存在的同一性的时间史中,形成了与周围环境处于纠缠或叠加状态的空间状态系列 S1,S2,……,Sn,……。其中,每一状态至少都与另外某些状态存在空间部分的量子叠加态,在这些系列之间没有空虚的空间,并且形成了一个作用最强的空间部分,它们就构成了宏观上可观察的事物表面。根据上面1小点的结论,S系列不可能呈现颜色性质。因此,我们只有转向第三个问题,即,光传给我们的是否有颜色性质。

3.光没有传给我们颜色性质

哲学家和常识公认,只有在视觉中,颜色现象才呈现出来,而其它四种感觉都不能呈现颜色现象,而且颜色现象总是与光有关,或者是物自身发光,或者是物反射光而呈现某种颜色现象。物自身发出的光不仅与物的表面性质有关,而且同时与物的内部性质有关。不过,该问题与我们的研究关系不大。必须回答的是,光传给我们的是否有颜色性质,如果有,则说明颜色确实是物体的表面性质;如果没有,则颜色一定不是来自外部世界物体的表面性质,而是起源于人类自身。

上面已表明,物理表面只是物体的微观部分之间的,处于相互叠加和纠缠的微观量子状态系列。光同样处于波粒二象性的状态系列,假设为L1,L2,……,Ln,……,这些状态的构成部分不管是粒子态抑或波态,相互之间都处在纠缠的叠加状态之中。因此,物体表面传给光的,实际上是由S系列与L系列在时间中的交互作用而产生的新系列R。而每一个 Ri都至少与邻近的诸Rk存在同时交互相关联系,因而 Ri之间按照同时关联性在时空中扩散到周围环境,这些 Ri的结构性质和关联性质,以一一对应 (同构)的标准来说,必然与表面性质状态系列 S不同。就物体所处的环境空间来说,在 R系列没有传播开来时,同样存在环境空间的变化系列 C。于是,R系列与C系列将交互作用而产生新的可视空间 E,E系列就是直接传给我们眼睛的光子系列。必须强调的是,从物体表面状态变化系列 S,经过状态变化列L,R到由光子构成的可视空间E,真正传到人眼的只是处于离散量子状态的光的最小能量单位:光子,根本没有呈现颜色性质和现象所必需的连续性质,而只有由光子构成的离散系列。并且,根据现代物理学,单个光子是没有颜色的。通过光,人类眼睛接受到的只是光的离散能量单位:光子,并没有颜色传给我们,结论必然是:颜色不是物体的表面性质,而是人类自身活动的产物。

4.颜色不是物体的表面性质,而是人类自身活动的产物

生理学和神经科学的研究表明,从外部世界进入我们眼睛的光子数,在经过角膜、晶状体后,只有百分之五十能够被视网膜所吸收,而能够被视网膜的光感受器 (棒和锥)所吸收的仅只有百分之七。比如说,如果外部世界有100个光子到达我们的眼睛,那么,最终只有七个光子能够被视网膜的感光细胞吸收而引起颜色知觉,即棒(rods)细胞和锥 (cones)细胞的视色素 (visual pigment)吸收的光子数只有七个[3]12。更为重要的是,视色素吸收光子的反应过程遵守单变原理(the p rinciple of univariance)。该基本原理表明,视色素的反应与吸收的光子量成正比,而独立于光的波长,这意味着给定任何一类的光感受细胞,视色素的反应不包含任何光的波长信息[4]21。现有研究表明,人类的视觉系统并没有致力于恢复外部世界的物理表面光谱反射率,而是用一套主观的表象去描述外部世界,而且人类视觉系统是将无限维的物理表面光谱反射率压缩为三维的描述[5]397。因此,在颜色视觉产生的开始,我们从外部世界获得的,只是无数分立的、离散的能量单位 (光子),不能从外部世界得到呈现颜色所必需的连续性秩序,而只是离散性秩序。而每一个光子明显是没有颜色的,这些离散的光子一个一个的进入人眼,同样不可能呈现颜色。颜色不是外部世界传给我们的,而完全是人类自身活动的产物。视色素吸收光子后,将光信号转变为细胞的电信号,并且经过视网膜的不同神经细胞的汇集,把信号传给大脑的视觉皮层等相关区域。这个过程的基本特点是:除了中央窝的神经信号传递到大脑是一一对应外,视网膜其它区域的细胞传给大脑的信号都不是一一对应的[3]7-14,24-33。由此可见,光绝对不可能将外部对象的构成和表面状态的变化过程一一对应的传给我们,从视网膜开始的人类产生颜色视觉的状态,就与引起我们产生颜色表象的光的状态,及外部对象的构成和表面状态完全不同,我们表征颜色的知觉状态,与引起这些状态的外部世界的状态不是同构和同一的。

并且,视网膜细胞的组织和功能活动只是产生颜色视觉的必要条件,这些活动的结果通过两条道路与神经系统结合起来。颜色信息在大脑的视觉皮层如何被加工处理、并被精心做成,并且最终产生颜色知觉和颜色意识,仍然是认知科学、生理学和神经科学没有完全研究清楚的困难问题[4]23-25。本文在此不介绍。不过,可以肯定的是,多数视觉科学家追随牛顿,并倾向认为,颜色是在知觉者由于受到光的作用,而在自身的活动过程中产生的,而不是外部对象的固有性质[4]16。因此,只有理解了人类自身,特别是人类的神经系统如何产生颜色视觉,才能最终理解颜色现象,而对此的说明,只有结合心灵哲学、生理学、心理学,特别是认知科学,才能做出科学合理的解释。基于上述结论,我们将对国外颜色哲学主要流派的基本观点及常识作简要评述。

二、对国外颜色哲学主要流派的基本观点及常识的述评

“物理对象是有色的吗?如果有色,颜色性质的本质是什么?”围绕这一中心问题,当代国外颜色哲学形成了著名的四大派:消除主义 (Eliminativism)、属性论 (Dispositionalism)、物理主义者(Physicalism)和原始性质论 (Primitivism)。

消除论者以为,外部物理对象是无色的,虽然物理对象似乎是有色的,但这只不过是人类特殊的、稳定的幻觉。主要代表人物是哈丁 (C.L.Hardin)、勃格豪森 (Paul Boghossian)和瓦拉曼 (David Velleman)。属性论者、物理主义者和原始性质论者都认为物理对象是有色的。然而,对颜色性质的本质是什么却存在分歧。属性论者以为,某颜色性质是这样一种引起人的确定知觉状态的属性,这一属性使物理对象看起来具有该种颜色。主要代表是约翰斯顿 (Mark Johnston)、艾威尔 (E.W.Averill)和皮考克 (Christopher Peacocke)。物理主义者以为,颜色是物理性质 (例如某一确定的反射光的性质)。司马特 (T.J.C.Smart)是物理主义之父,主要代表有阿姆斯特朗 (David A rmstrong)、杰克逊 (Frank Jackson)、舒马克 (Sydney Shoemaker)、哈曼 (Gilbert Harman)、贝尔纳 (Alex Byrne)和希尔伯特(David Hilbert)。原始性质论者同意物理主义者,认为物理对象有颜色,反对属性论者的颜色性质产生人的颜色知觉状态的观点,认为颜色是自成一格的,因此他们反对将颜色等同于物理性质。坎贝尔(John Campbell)是这一派的主要代表[2]6-7。

四大派中,除消除主义外,其它三派都直接或间接地承认外部物理对象具有颜色。而物理主义者更是认为,颜色是某种物理性质,如微观物理性质或反射性质[2]6-19。因此,颜色实在论是当代西方颜色哲学的主导思想。由于物理主义是当代心灵哲学的主流思想,并且颜色哲学中的物理主义影响也很大,因此,有必要多说几句。物理主义大致是这样的观点:一是每一实体 (entity)或者自身是物理实体,或最终由物理实体构成;二是每一个性质或者自身是物理性质,或最终由物理性质所实现[6]622。一表明,存在于空间和时间中的每一事物是由物质原料 (stuff)组成。世界包含着最小部分或粒子,并且构成全部对象 (exclusively object)。这些最小粒子具有确定的基本性质和相互关系。一旦这些最小粒子和它们的相互关系和性质确定了,那么,每一事物就都确定了。这些基本性质和关系就是物理性质和关系,非物理性质和关系随附 (Supervenience)它们而发生出来[7]9-10。第一部分已充分证明,基于物理主义思想,我们不能得出颜色是物体表面的微观物理性质和反射性质,我们能够得出的唯一科学合理的结论是:颜色现象是人类受到光的作用,在自身活动过程中产生出来的。

如果我们将颜色性质看作是离开人类活动,并且为外部世界的物体所固有:不管人类存在与否、认识与否、活动与否,颜色都作为世界本身固有的性质而存在,那么,我们持有颜色实在论。上面的论证表明,颜色实在论是错误的,并且已经被科学的发展所证明,也与颜色科学家、认知科学家的主流观点——没有任何东西是有颜色的——相背[2]3-4。虽然与常识相符,但在哲学上,颜色实在论存在两个致命的问题:一是无法避免怀疑论的挑战;二是无法合理地说明事实和价值之间的关系,必然导致二者的二分对立。先看第一个问题。

怀疑论者通常可以利用颜色实在论,得出“世界的客观存在”值得怀疑的结论。休谟和笛卡尔的怀疑论就是如此。休谟以为,如果我们将颜色性质从外部物体的性质中排除出去,那么,外部世界将不可能有物体存在,因此我们关于“有一个由物体构成的外部世界”的基本信念就不成立[8]253-256。笛卡尔以为,由于我们醒着时所知觉到的外部世界的性质,包括颜色性质,在我们的梦中同样可以拥有,因此,我们没有绝对确定的理由肯定外部世界的存在[9]14-22,172-173。由此,依据颜色实在论,我们被迫去证明“外部世界的客观存在”这一支撑人类基本信念的正确性。相反,如果接受本文结论,并追随颜色科学家、认知科学家的主流观点,将颜色视为,只是人类受到外部世界光的作用,而在我们自身的知觉和意识活动过程中呈现出来的现象,那么,我们就不会犯投射论的错误,即不会将人类自身的知觉和意识活动的性质和现象投射到外部世界去,不会把属于人类自身的性质当作外部世界物体的性质。

颜色实在论的第二个困难是,无法合理地说明事实和价值之间的关系,必然导致事实和价值的二分对立。颜色实在论由于把颜色解释为外部物体所固有的性质,因此,颜色必然属于物理的事实属性,必然与由对颜色的知觉所引起的情感、情绪、审美感觉等价值属性分离而存在:颜色属于外部客体世界,而情感、情绪、美感等属于主体自身。前者是客观的,而后者是主观的,从而必然导致事实和价值的二分对立[10]27-67。相反,如果我们追随颜色科学家、认知科学家的主流观点及本文的结论,那么,我们可以将颜色性质既视为事实属性,又视为价值属性。因为从颜色性质的呈现离不开主体受到光的作用来说,颜色具有客观经验内容和认知内容,因而具有事实属性。并且,由于颜色现象是在人类自身的知觉和意识活动过程中呈现出来的,而这一过程必然同时伴随着情感、情绪、审美感觉等价值属性的呈现。事实属性和价值属性就不是如颜色实在论所认为的那样——分属于外部客体世界和人类主体世界,而是人类自身同一活动过程呈现出来的两种不同现象和性质,两者同属于主体世界。因此,事实和价值就必然是纠缠在一起,并从属于人类活动的同一过程,而不是二分对立的。有人或许说,将颜色性质进而将事实和价值属性看作人类自身的知觉和意识活动的产物,必然导致相对主义,从而否定事实和价值的客观性和理性的普遍必然性,因为个人的知觉和意识活动是主观的、私有的。现有的科学成就足以反驳这一观点,伯林(Berlin)和凯依 (Kay)通过对持100多种不同语言人群的颜色命名和颜色词的使用研究,表明这些人群共同使用的基本颜色词只有11种 (白色、黑色、红色、黄色、绿色、褐色、紫色、粉红色、橙色和灰色),这说明,存在所有人群的颜色语言的普遍理性概念和规则,它们反映了人类神经系统组织的普遍性质[4]19-20。正是这些性质和规则保证了事实和价值的客观性和理性的普遍必然性,因此,对颜色实在论的否定不会导致相对主义,相反,可以科学地理解和解释人类理性能力的本质和界限,使人类理性能力限制在自身的认知和价值能力之内,并使理性不会超越自身,不将自身的能力和性质投射到外部世界。

三、结 语

颜色构成人类认知和知觉世界的最基本现象,只要张开眼睛,我们就必然看到颜色。但是,我们不应该把这一现象当作是离开人类自身的外部世界物体固有的性质。本文的研究和科学的发展已经雄辩地证明,颜色只是人类作为知觉者,由于受到光的作用,而在自身活动的过程中产生的性质,而不是外部对象的固有性质。颜色实在论与常识将颜色视为外部物体 (或物体表面)的固有性质,不但站不住脚,而且不可避免地导致怀疑论,从而不能为“外部世界的客观存在”这一支撑人类一切信念的信念辩护。对颜色实在论的否定,可以使我们关于外部世界的知识,奠基于对人类自身活动的理性能力的科学合理的理解上,从而正确解释人类的认知能力和价值能力,防止理性的过度扩张,消除事实和价值的二元对立,并最终实现人与自然的和谐发展。这正是研究颜色的哲学意义之所在。

注释:

①李涤非《颜色认知及其引申》.《自然辩证法通讯》,2007(2):32-37.关洪《牛顿、歌德和黑格尔——关于颜色理论的争论》.《自然辩证法通讯》,1984(4):6-13.杨建邺,刘友文《歌德〈颜色论〉初探》.《华中理工大学学报》(社会科学版),1992(4):151-158.杨建邺,李香莲《歌德、西贝克和歌德的〈颜色论〉》.《自然辩证法通讯》,1994(4):59-66.方在庆《歌德的〈颜色论〉及其文化背景》.《大自然探索》,1996(3):96-100.邬波涛《颜色理论之争的背后——从“原型”视角看歌德的自然哲学》.《自然辩证法研究》,2004(7):1-5.

[1]M ichela Messimi.Non-defensible M iddle Ground for Experimental Realism:Why We are Justified to Believe in Colo red Quarks.Philosophy of Sciences71,January2004.

[2]A lex Byrne and David Hilbert.Color realism and Color Science[J].Behavio ral and Brain Sciences(2003)26.3-19,3-64,6-7,6-19,3-4.

[3]James Brockmole.Light,Eye,and Brain[M].Thom son Higher Education.2007.

[4]Gerald H.Jacobs.Color Vision[M].in Encyclopedia of the Human Brain.Vol.2.Elsevier Science(USA).2002.

[5]陶霖密,徐光祐.基于物理模型的虚拟颜色空间[J].中国图象图形学报,Vol.6(A),No.4.Ap r.2001.397.

[6]Andrew Melnyk.How to Keep the“Physical”in Physicalism[J].The Journal of Philosophy XCIV (12),1997:622.

[7]Thomas Hofweber.Supervenience and Object-dependent Properties[J].The journal of philosophy CII(1),2005:9-10.

[8][英]休谟.人性论[M].北京:商务印书馆,1996.

[9][法]笛卡儿.第一哲学沉思集[M].北京:商务印书馆,1986.

[10][阿]方启迪.价值是什么[M].台北:台北联经出版公司,1986.

Abstract:Themicro-parts of objects don’t take on any colors,since colo rs don’t belong to the surface p roperties of microobjects.For all the interference of light,the object also can’t p resent us its colors.The nature of color is that colors are p roduced as the result of the perceiver’s active p rocess w ith the help of light.According to the dominate view s of colo r philosophy,color realism are fallacious.The denial of colo r realism is beneficial to defeating skep ticism and eliminating the dichotomy between fact and value.

Key words:nature of colo r;micro-p roperty;light;colo r realism

M icro-Property of Light and Object and the Nature of Color:Comment on the Main Schools of Color Philosophy and Commonsense

YUAN Jian-xin,YANG Zu-Rui
(College of Philosophy and Histo rical Culture,Xiangtan University,Xiangtan Hunan 411105,China)

B08

A

1673-0313(2011)01-0010-05

2010-11-08

国家社科基金项目 (编号09BZX040);湖南省社科基金项目 (08YBA 037)的成果之一。

袁建新 (1968—),男,湖南宁乡人,博士,教授,从事哲学研究。