学术散文之三十九
心理生命与理论物理
（第六章前言及6.1节上）
杨英锐
第六章 语言期
语言能力，是心理生命最基础的功能，没有之一。我曾选过一门课，课名叫古希腊哲学，其中讲到希腊诸神是怎么被一个一个创造出来的。其中阿波罗与荷米斯都兼管着一点儿有关语言的事务，但不是其主业。我以为哲学先贤漏造了一个专神，主司语言。这可能是因为，造神本源于对未知的敬畏。然而语言之神与我们时时相伴，平易近人，倒使人们淡却了敬畏之心。其实，语言是人间，也是万物之间最为神秘的存在，我们对其以为熟识，实则陌生，其中奥秘是最难的迷题，那岂是数学千禧迷题所能攀比，又岂是物理学中爱因斯坦统一场论迷径所能项背。
常言道，听话听音，文如其人。语言影响着人们最大面积的心理现象，成为心理生命赖以生存的根基，不任须暇。天下多少事，都因语言而起。从家庭琐事到国际关系，语言可以化干戈为玉帛，也可以生出各种误解，激化矛盾，乃至唇枪舌剑。人类心智，由语言而理性；人类心态，由语言而情绪；人类知识，由语言而积累；人类认知，由语言而传承；人类思维，由语言而可能；人类信息，由语言而递送；人类交流，由语言而神往；人类交际，由语言而施行。人类个体，我语故而我在；人类社会，无言何以共享。如此种种，层层纱缦，背后面目，雾中庐山。语言的真谛啊，你我可知多少。
概言之，语言是力，波动着心理渏涟，是一种心理生命力。语言亦是力的载体，激发成粒，粒粒偶合互动，断续着心理生命周期。语言还是一种场，场与场相互作用，揭示着心理实在的本体论承诺。语言又是一种算子，作用于心理意向，呈现出心智认知的内容。语言仍是一种能量，支撑着心理活动，反映出心理生活的质量。最后，语言却是一种元逻辑，可以生成自指语句，引领心理生命去反思与自省。
以上六项，分别可以在一种不同的物理理论框架中展开刻画，下面分为六讲。有一句心里话，不知当不当讲。咱们心理学，那是何等的大户人家，知书达理，断不会白借白用了人家物理学的镇宅器物。功成之时，定有薄礼回赠，算是一份儿人心。什么礼物呢，暂时保密。俗话说，家家都有一本难念的经。人家物理学为咱们排忧，咱们当为物理学解难。顺便还应该发扬人道主义精神，帮助物理学改改长期形成的小傲慢。
（6.1）语言行为的牛顿传统
我们这里所说牛顿科学传统的特征，是泛指现象的可直接观测性，理论的确定性和系统的穏定性。设计铁路桥梁，计算弹道轨迹，甚至做个桌椅板凳，都会用到牛顿力学。牛顿力学满足了我们生活中大部分物理需求。类似地，正常的语言表达也能满足我们大部分日常生活中的语言要求。与人平常交流，开会发言，上超市买东西，用电邮发个通知，在微信上说个事，写个博客短文，甚至高考作文，都要求表达清晰，让人听的懂，看的明白。用心理语言学的话说，就是要求语言行为具有直接可观测性。如果有人说话词不达意，写东西词法句法语法混乱，逻辑不通，意思不明，就会被视为语言能力不足。
自然语言的稳定性依赖于其句法和语法结构的稳定性，而自然语言的确定性表现在其语义学的确定性。可见，自然语言的稳定性和确定性是建立在的句法语法结构与其语义学相互剝离的基础上的。这种剥离不是白给的，它是语言长期进化的高级阶段。人们常常忽视了，句法语法结构的形成，在人类语言进化中是一件多么神奇的事情，相当于人类把上帝的活儿给做了。更不可思议的是，人类居然还发明了语义学，把语言表达的意思或意义都给确定了，真是巧夺天工。这使得人类在心智世界里学会了只用两条语言之腿站立行走，这样才能腾出两只心智之手来做别的更复杂的事情。直立行走，是人类进化的里程碑，也是人类语言进化的里程碑。
我的博士导师，已故纽约大学心理系教授马丁.布萊恩（Martin Brain) ，曾是两个领域的权威学者，一个领域是推理心理学，另一个领域是发展心理学。在推理心理学领域，他构建了心智逻辑理论，并发展了其实验方法。在发展心理学领域，他由硏究儿童语言习得而著名。心智逻辑理论认为人们是应用推理模式进行推理，而这些推理模式是基于语言能力，在阅读理解过程中被自动激发的。所以，心智逻辑理论又被认为是一个句法推理理论。
认知革命的先驱乔姆斯基，首先区分了语言习得的先天能力（competence) 和后天表现(performance)。乔姆斯基认为人类具有与生具来的内在语言习得配置。这种内在配置是人类物种独特的，是长期进化的结果。一个四岁的儿童可以用语言自由交流，不仅是四年语言习得之功，还源于其内在语言习得功能配置。你不可能训练任何其他物种习得语言，因为其没有所需的内在功能配置。那么，儿童是怎么启动其内在配置而发生语言表现呢？这曾经是一个迷题。布莱恩教授持续观察了他自己孩子的语言发展过程。他发现，儿童在正式学习约定语法之前，会提前自主生成一种儿童语法以便做出语言表现。这种儿童语法表现了儿童语言的相对稳定性，使语言交流成为可能。这也是布莱恩教授的成名工作。
我的博士后导师，原普林斯顿大学心理系教授菲力普.约翰逊-莱尔德（Phil Johnson-Laird) ，提出并发展了心智模型理论，主张人们推理是由构造心智模型进行的。心智模型的构建基于推理者对于前提语句意义的理解。而这种理解，又是基于人们对语言的感知。认知革命另一位先驱, 乔治.米勒（George Miller) 教授也是心理语言学的开创者之一。米勒和约翰逊-萊尔德合著的巨著《语言与感知》，我认为其实是心智模型理论的思想前奏。（关于这一点，20多年前，我曾问过约翰逊-萊尔德教授，他并不认可。学术权威的意见，只能做为参考，而不能奉若神明。比如他还说过，心智世界中没有量子事件；我显然无法苟同这种认知。学术权威有本事，也有局限。所以，我常告诉学生们，不仅要看学术大家现在在做什么，还要知道人家当年是如何拳打脚踢成名成家的。很多学术权威，都以批判踢场子而成名，又以保守守成而持名。）同时，心智模型的形式表达与逻辑语义学具有可比性。所以，心智模型理论被认为是一种语义推理理论。正是心智逻辑理论和心智模型理论，为推理心理学提供了语法稳定性和语义确定性。而推理是心智的核心能力，也是其代表性的语言表现。在实验心理学中，推理实验任务都是使用语言任务。
由句法语法结构及其语义学，即所谓语言的双腿构造所带来的稳定性和确定性，在形式语言与科学语言中表现的更为清晰。我经常在课上告诉学生，学习一门学科，首先要熟悉其学科语言，将其句法语法结构与其语义学先做剥离，再理解将二者结合的元性质。在我教授的课程里，至少要讲到九种这样的科学语言双腿构造分析，前三种涉及逻辑学，第四种涉及元数学，第五种涉及决策论，第六种涉及博奕论，第七种涉及量子力学波函数，第八种涉及规范场论，而第九种涉及粒子物理标准模型的几何化纲领。
在科学语言王国中，逻辑学是率先使用语言双腿结构直立行走的学科。当代形式逻辑，也叫标准逻辑或符号逻辑，是由各种形式系统刻画的。一种逻辑，就是一个形式系统，有其特制的形式语言。对自然语言做逻辑分析，有三个基本层次。最简单的是命题逻辑，也叫命题演算，另一个层次称为量词谓词逻辑。再一个层次称为模态逻辑。
第一种，命题逻辑与真值语义学。先看一个例句：“如果所有的珠子都是红的，那么汤姆和一些女孩玩游戏”。在命题逻辑层次，将一个简单语句，所有的珠子都是红的，视为一个整体，叫做命题，而不深入分析其内部的句法结构。将语句逻辑地联结起来的词叫逻辑联结词，也叫逻辑算子，计有合取（并且)，析取(或者），蕴含（如果-则），等价（当且仅当）以及否定（非）。所以，在命题逻辑的词汇表中，有可数无穷多个命题变元，五个逻辑联结词，以及做为标点符号的双括号。有了这些以符号表示的词汇，就可以形成无穷多的有穷符号串。为了能够机械地判别哪些符号串是符合语法的合适公式，包括原子公式与复合公式，哪些符号串是不合语法的非合适公式，需要引入一套形成规则。形成规则是，也只能是归纳定义的。逻辑学研究推理，而演绎推理是从若干给定的前提出发，一步步的推出结论，而推理过程的每一步都会应用一条推理规则，这称为证明。如上可见，命题逻辑语言的形式句法由词汇表，形成规则与推里规则组成。
那么，这一套命题逻辑句法（syntax) 的逻辑意义是什么呢？在逻辑学中，逻辑意义只有一种，那就或真或假，叫做真值。只有那些有真假可言的句子才算是命题，这叫做命题态度。命题逻辑的语义学叫做真值语义学（truth semantics )。命题逻辑系统中的命题变元叫做原子公式。真值语义学规定了如何由原子公式的真值算出具有任意复杂度的有穷复合公式的真值。真值语义学为一个真值表所规定。具体地说，一个合取式为真当且仅当两个合取项都为真；一个析取式为假当且仅当两个析取项均为假；一个条件式为假当且仅当其前件为真而后件为假；一个等价式为真当且仅当前后两项真值相同；最后，一个公式与其否定真值相反。
不要因为其简单而小看了这张真值表，它在现代科学史上起到里程碑的作用。首先，它是第一个真正意义上的科学语义学，将关于意义的理论分离出来并将其形式化。第二，它为五个逻辑联结词规定了其逻辑意义，而这五个联结词（并且，或者，如果-则，当且仅当，以及并非）体现了自然语言核心表达功能。很难想象，如果失去这五个逻辑联结词，自然语言的表达功能会何等残缺；同时，如果这五个逻辑联结词歧义不清，语言表达会变得何等费劲混乱。另外，把真置换为1，将假置换为0，真值表就变成布尔代数。布尔代数是计算机科学的发源地，也是电路设计乃至集成电路中“与非门”的原典。
在逻辑学话语中，有二个中心的概念，一个是前面说过的“证明”，这是一纯句法的概念；另一个“有效性”，这是一个纯语义的概念。有的作者甚至认为，逻辑学就是关于有效性的科学。有效性由一个条件句所定义：如果一个推理的所有前提都是真的，那么其结论也必须是真的。换句话说，在一个推理中，如果掺入一个或若干个假前提，那么无论其结论是真是假，这个推理总是有效的。
如此这般，一个逻辑系统的双腿结构有两个标准组分，一个是形式句法，一个是形式语义学（也叫模型）。标准逻辑有其逻辑标准，即要求其句法结构和及其语义学是对偶等权的，而这种等权对偶关系是通过可证性和有效性之间的关系建立的。如果所有的证明都是有效的，我们说这个逻辑系统是语义协调的。如果所有的有效公式或推理都是可证明的，我们说这个逻辑系统是完全的。可见，协调性和完全性是关于逻辑系统的整体性质，亦称元性质，就像一架双向桥梁沟通了逻辑句法及其语义学，虽然两者是独立构造出来的。命题逻辑具有协调性与完全性。
第二种，量词谓词逻辑与赋值语义学。在命题逻辑的基础上，量词谓词逻辑要对语句的内部结构做分析。再用前面用过的例句，“如果所有的珠子都是红的，那么汤姆和一些女孩玩游戏”。句中“是红的” 由一元谓词（是，to be) 带一个形容词(红的)组成，叫做一条性质。另外，“玩游戏”（严格地说是“玩”）是一个二元谓词，表示汤姆和一些孩子之间的二元关系。珠子和孩子都是个体变元，而汤姆是一个个体常项。另外，“所有”是全称量词，而“一些”是特称量词。注意，在英文表达中，这个句子里还包含一个定冠词“the”；定冠词常起到代词的作用。将这些句子成分增加到形式语言的词汇表中，再制定相应的形成规则与推理规则，就组成了量词谓词逻辑的形式句法。
以上所增加的这些句法内容，显然超出了命题逻辑真值语义学的解释范围。这就需要为谓词逻辑设计一种新的语义学，叫做赋值语义学(value-assignment semantics), 也就是一种新的模型。为此，首先要引入一个包罗万象的一般个体域，即所有事物的集合，包括实在的事物和任意想象的虚物。然后对于每一个谓词，规定一个真值条件。以一元谓词为例，其真值条件就是个体域的一个子集。例如一个全称语句，所有的东西都是红的，为真当且仅当其真值条件集等于一般个体域。又例如一个特称语句，有些东西是红的，为真当且仅当其真值条件集是非空集，等等。1930年，哥德尔证明了一阶谓词逻辑是完全的，即其中任意有效公式都是可证的。谓词逻辑功能强大，复盖了大部分数学语言。
第三种，模态逻辑与可能世界语义学（possible world semantics)。在标准命题逻辑和谓词逻辑中，所研究的都是直陈句，不含模态词（亦称情态词）。模态词包括：可能，必然，必须，承诺，允许，道义，虚拟语气，条件，时态，等等。正是这些情态词，使自然语言变得丰富多彩，富有弹性，功能多样，表达适当，进退得体，留有余地，起伏跌宕，雅俗共赏。将模态词引入标准逻辑，增设相应的形成规则与推理规则，就形成了模态逻辑句法结构。
模态逻辑的语义学称为可能世界语义学。比如，模态命题逻辑的可能世界语义学，由一集可能世界与定义其上的一种二元可及关系组成。对于不同的公理化方式，这个可及关系要满足一些具体的性质，如传递性或自返性等。这样，一个必然语句， “必然A” ，在某可能世界为真，当且仅当语句A在由此可能世界可及的所有可能世界是真的。一个可能语句，“可能A” ，在某可能世界为真，当且仅当存在一个由此可能世界可及的可能世界，使得语句A在其上为真。可能世界语义学也叫克里普克语义学，缘于可及关系的概念是由原普林斯顿逻辑学家克里普克引入的，并由其证明了模态逻辑的一种完全性。
在科学语言中，历来并没有区别句法语法结构与其语义学的传统。这样的科学语言，就像生活在水中的美人鱼，悠游优美，观赏性强但却难以亲近。你又怎么知道，那美人鱼不想进化出双腿结构，漫步陆上，与人类共舞呢？我都能时时听到美人鱼的幽怨，那些科学家在陆地上奔跑快活，却把她困在水宫之中，或深海墨绿青灯昏暗，或浅洋深蓝光栅迷乱，茫茫然，带我玩，何处是人间那般。终于，有一个叫杨英锐的心理语言外科医生，拿起柳叶刀，开创了为科学语言构建双腿结构的手术方法。多年的教学经验告诉我，学生们更容易接受被赋予双腿结构的科学语言。我自己每次在学习一个新领域的时候，第一件事就是努力熟悉它的学科语言，并试图找到它的双腿结构及其元性质。我近年来在理解一些领域，例如在思考理论物理迷题中取得的进展，正是得益于此。这是逻辑学家的本能习惯。
以下是内容预告，待续。
第四种，一阶理论与算术语义学。
第五种，决策论句法结构及其效用语义学。
第六种，博奕论句法结构及其效益语义学。
第七种，量子力学波函数的狄拉克“bra-ket”形式句法及其哥本哈根学派的振幅语义学（亦称复数语义学）。
第八种，规范场论的四格句法及其规范变换的保形语义学。
第九种，内稟动力系统及其几何化语义学
（6.2）语言的量子性
维特根斯坦《语言博奕》，福德《思想语言》，乔姆斯基：语言内禀装置与语言习得，语言能力与语言表现（competence vs. performance)
（6.3）语言的狭义相对论性
语言的类光性，平直四维时空与间隔，惯性系与罗伦兹变换，对称性，绝对语言锥，固有（个体动量）语言锥
（6.4）语言的广义相对论性
语言能力的不平等，弯曲时空，非惯性参照系全局对称性，等效原理
（6.5）语言的算子场论特征
概念与范畴，语言行为的可观察性本征态与特征谱
（6.6）语言的元逻辑
塔斯基语言分层理论，范畴，隐喻，《N，F，D》，语用学作为局域泛函
（2021-8-25，未完待续）