2022年西方数理科学社会学进展 .pdf
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1、个人资料整理仅限学习使用1 / 11 西方数理科学社会学的进展作者:顾卓筠摘要本文尝试讨论西方在将物理、数学、计算机模拟等领域的工具与方法甚至思想引入社会学研究的实践中所产生的成果,并对他们的意义与局限进行讨论。关键词社会物理学数理社会学计算社会学在西方社会学的发展历程里,早期的孔德和社会物理学的作者凯特尔1都已尝试用物理学和概率论的工具来描述和解释社会现象和过程。到当代为止,西方学界不仅是社会学界)仍有一些人尝试用统计物理又称统计力学),计算机模拟法,数学中的合理工具来分析和研究社会,并取得了一定的成果。这样的趋势粗略可以分为三个领域:一位来自物理学领域的研究者,二是由计算机科学背景的研究者
2、,三是来自经济学,统计学和数学领域的人。随着这些学科在当代本身的进展2,渐渐出现了一些与社会学的研究对象社会很相似的内容,于是他们转而将这些内容的适用范围从自然科学扩大到社会科学,并被国外社会学家接受并建立相应的研究中心或者专刊进而研究。 第三个领域的人主要是数学基础深厚所以是将数学应用到社会学的研究中来)本文的研究方法是文献法,研究的问题是西方在将物理、数学、计算机模拟等领域的工具与方法甚至思想引入社会学研究的实践中所产生的成果,并对他们的意义与局限进行讨论。在社会学理论中,特别是实证主义传统中,引入自然科学模型和思想的努力由来已久。结构功能主义大师帕森斯发展了斯宾塞的社会有机体的概念,将社
3、会看作是一个超有机体,各部分都起着一定的功能,脱离了整体的部分也不能长久存在,他最著名的“ AGIL ”就是典型的例子。在社会学的宏观理论中有很多都是类似于这种自然语言的推理模型,这种模型的存在在其合理性还不能被整个学界都接受的前提下却在另一方面显示出人类作为“会相互作用的原子”3所组成的社会在结构和过程方面与生物学中的有机个体或是生态系统和物理学中的某些所谓“复杂系统”的东西有着很深的渊源。这方面的深入讨论将在后面展开。本文起点是社会的自然主义假设4,只有在这种假设下引用自然科学方法才有合理性,因为这种方式更加容易出成果,并且相对而言所付出的代价经费、人力、时间等)也较小5。社会学的本科生教
4、育都会包括一些基本的数理训练,就拿笔者所在的社会学系本科)为例,包括了止于一元积分学的高等数学,和统计学止于二元相关和一元线性回归)以及概率论与数理统计的讲授。在下面的讨论中我们将会看到,要理解他们模型的意义所需要的数学基础仅有这些还远远不够6,在笔者的资料搜集过程中,发现社会学所用的数学和生物数学有很多类似的地方,所以可以参考一下他们所用的数学工具7。对于数学在社会科学中的运用当代社会科学家们总表现出一丝心有余悸。比如如下出自国内外社会学研究者的论述:“这些要求对于一般的社会学者来说是比较高的。其次可能是由于国内社会学界对社会学的量化研究不很重视,有的学者甚至对量化研究不屑一顾,认为定量的研
5、究只是数学家们的游戏,不能真实地把握活生生的社会现实,因为量化的研究不是格尔兹所说的深描。”8和 Turner 社会学理论的结构中介绍社会网络分析和大卫海斯的情感控制理论时对这些数学的内容所表现出来的无奈可以说明这一点。讽刺的是,那些研究者所使用的研究工具大部分除了计算社会学之外)是理工科大学生在本科低年级就要求熟悉的东西。面对这样的状况,也许我们只能说“生活在不同范式下的科学家是生活在两个不同的世界里”9了。正如霍兰德在隐秩序10中所说“在数学天地之外,很多人不知道,我们的数学工具,从简单的算术、微积分到代数拓扑学,大多数都依赖于线性假设。一个函数是线性的,如果对其变量赋予任何值,函数的值都
6、只是这些值的加权用实数乘)求和”11,数学 300 多年的巨大发展帮助了许多科学,但另一方面我们看到,数学在无限数学以及线性方面走得很远了,而对于有穷或离散)以及非线性方面它却不能为我们贡献多少。在生物数学12一书中就已经指出数学在做某种改变13,笔者认为这种以非数集为基础的改变将向社会学应用数学打开一个窗口,同时又是数学对生物学甚至社会学所提精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 11 页个人资料整理仅限学习使用2 / 11 出的非线性和离散14的问题的回应。这里可能还需要一个认识的转变。数学是作为理论演绎推论的工具而作用的,
7、也就是说从最初的变量定义和公理设定开始演绎推理到最终结论对数学来说是定理),实质上是一种理论推演,当然它也可以把自然语言的15理论 正像当下社会学理论那样)翻译成为数学。所以数学的运用不同于当下社会学界对于统计数学工具的运用,社会统计学只能对所搜集到的数据进行量化分析,一方面在归纳时告诉我们可能的模型,另一方面在演绎达到操作化结论后用数据加以证明传统社会学)或是对模型中的代数参数加以赋值计量经济学与数理经济学16),而在理论的逻辑推演中它并不能帮助我们,而数学推理的严格性以及丰富的公理定理体系都能帮助我们进行逻辑推演,这与我们传统的研究方式17可以说有某些不同的18。那么统计学的作用是什么呢?
8、就是数据科学19,也就是一种将经验研究到理论模型之间的一座桥梁,虽然它的原理涉及到很多数学尤其是概率论和线性代数),但是作为笔者所指的理论探索的工具是不足够的,然而数学和下面将要提到的计算方法则能够提供相应的方法基础20。研究范例21: 社会心理学中海德Heider )的认知平衡理论用“”和“- ”分别表示了人际关系的积极与消极,并在此基础上定义了四种平衡状态和四种不平衡状态。下面笔者展示对于将群体表示成为图时平衡图的定义,而不只是上图的三人组。在图中的点叫做节点vertex ),连线叫做迹 edge), 从某个节点出发又回到该节点时所经过的节点和连线的集合叫做圈,否则则是非平衡图(imbal
9、anced graph。在 20 世纪 50 年代,数学家卡特莱特和哈拉里Cartwright & Harary)利用图论作为证明工具,将平衡和积极消极关系用符号所表示,证明了如下定理:如果一个图是平衡的,那么它一定可以被分为两个子图其中一个可能是空集),子图内所有的关系是积极的,而子图之间的关系是消极的。换言之,消极关系不连接同一集合的点,而积极关系不连接不同集合的点。英文原文可参考 Bonacich 书中第 7 章第 12 页,他称这个定理为结构定理structure theorem)。计算社会学在网页22上的直接定义就是为表述某一问题寻找一种计算机算法也就是可用高级编程语言表达出来),他
10、们广泛使用了各种计算机科学中已经发展成熟的工具,典型的有:差微分方程的模拟、元胞自动机和一种更新的发展即基于主体的建模Agent-based Modeling)的技术。这些技术的统一思想是将时间看作系统演化的变量,观察被表达成方程式的系统演化从而发现系统的大致依时间的规律。而其中后两者则相对类似,后者比前者更加适合于社会研究,他们的思想是一群行动者agent )或元胞 celluar)23,为元胞与元胞之间的交流施加一些规则如最典型的if-then24),然后观察他们在时间的变化下遵循规则所表现出来的模式并转化成相应的图表,就可以观察到相应的结构和过程即结构的产生,稳定或演化和消亡的动力学)2
11、5。这一种方法只是将计算机模拟技术中合理的成分外推之后将之应用于社会科学,它的作用就是提供一种近似的工精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 11 页个人资料整理仅限学习使用3 / 11 具,作为理论探索的一种帮助无论是自然语言的还是数理的)。它在概括性上低于理论,但高于实际的经验调查。这种方法在自然科学中已大量运用,比如对地震、天气、流体的研究。现在一部分社会学家也已经将此法应用于社会研究26。其中比较典型的是对于城市扩展的元胞自动机的研究和对于欧洲农民政策的一些研究。27那些自称为社会物理学家的人也已部分抛弃了物理学重视经验
12、实验验证的传统利用计算机语言模拟的方法来研究社会,这也可以说是一种合流的趋势。同样的这种方法也与复杂性相关,详细可在对其进行定义的网页上找到。研究范例:以下笔者将引用两个相关例子作为范例。一个是基于元胞细胞)自动机的模型28,另一个是基于Agent based modeling 的模型 Sugarscape找糖模型)29。元胞自动机的演化规律可用下列公式来表达“如果- 相邻的细胞出现某种变化,那么- 本细胞也会出现相应的变化。”30“White 于 1993 年细胞自动机领域研究出了新成果. 他建立了一个细胞自动系统来研究土地利用随时间变更而发展的空间布局 . 他用高精确度的数据模拟了土地利用
13、的动态发展。但该模型的主要目的是探索城市形态的一些基本问题,而非真实地模拟某些城市的发展状况。因此,该模型力求简单,仅用了纵横各50 个格栅,每个格栅算作一个细胞。细胞分别表示空地、房屋、工业或商业用地四者当中的一种。周围的细胞是指以六个细胞之长为半径的圆内的所有细胞。为了减轻计算的负担, White 制定了一套土地利用的等级制度和限制细胞发展的规则。规则限定土地利用的方式只能从低级向高级发展。该等级制度的排列顺序为:空地房屋工业商业。该模型多次重复,直至城市发展的用地扩展到了城市边缘位置,并且使边缘效应越来越强烈。研究结果显示,在细胞般的城市里,工业、商业和住宅的分布相对集中。”31在物理学
14、中,除了它的最前沿量子物理宇宙学外还有另一个令人兴奋的方向就是由普里高津所发现的所谓“耗散结构”为代表的复杂性理论32。搞社会研究的物理学家利用统计物理又称统计力学,包括了复杂性理论)33来研究和分析社会结构和过程。但是分析者们同样似乎不太注意研究复杂性理论,它可以说是现代统计物理学的攻坚对象。34更加让人出乎意料的是社会学的分支学科中也出现了研究静态社会结构的学科社会网络分析,同样没有注意到复杂性网络的存在。两个完全不同的学科都出现网络这个词笔者认为并不是一种偶然,一定有什么深刻的原理隐藏在它的背后35。研究范例:36“自组织行动 self-organized motion)因为人们遵守规则
15、所以步行者群呈现出了显著的非随机特征。选择两个路径点之间最短的途径,直着走,并且,其中是斥力的位置。第三项表示在某路人身后发生的事情对他行为没有影响。最后一项表示吸力(attractive forces,比如街头艺人,车站等。下图是模拟的结果,他们说明模型与现实路人行动非常吻合很显然,这是“看上去像的”,依照主观感觉,而不是经验证据)这些路人行动的特征是独立于行动者的数量的present independent of number of agents)。对于社会学长久的二元对立之一微宏观之间的鸿沟也可以用统计物理学来解决。在物理学用来描述系统的学科里存在着描述系统宏观层面的热力学,描述单个基元
16、运动的力学和所谓微宏观的桥梁统计力学,若将社会的热力学部分即宏观精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 11 页个人资料整理仅限学习使用5 / 11 量和描述人类个体的微观量的基础都完成了虽然还有很常的路要走)这样我们就有足够的基础去弥补这种鸿沟了。数理社会学在这三者中实际是占据核心地位的,计算社会学只是数理社会学的一部分对那些暂时不能表达成数学形式的东西进行描述),而社会物理学的实质就是这两者的综合,只是描述时套用了物理的术语。所以这三个分支实际是联系在一起的。37结论:本文简要介绍了三个领域的一些结论,并给出了一些评价。由于
17、除了数理社会学之外很少有非计算机模拟的结果,目前计算机的模拟所带来的一些结论并没有足够的经验调查的事实给予支持,这些研究者在计算机模拟所得的结论下进一步推论并继续其仿真实验以对结论加以证实或证伪,很难说这种累积的研究过程所得的结论的信度是否足够大。此外,由于和传统社会学理论和经验的联系非常少,这些人的工作总是游离在“主流”之外,“主流”社会学家由于技术原因即使想要进入其领域也是非常困难的。三个领域并不是绝对互相独立的,比如创新的扩散过程和社会物理学中的观念动力学opion dynamics)模型非常相似,和数理社会学中N.Friedkin的影响网络理论 influence network th
18、eory)和他们也是有联系的。笔者还发现Bourdieu 的惯习与场域的概念和这个领域也有很深的关联,或许能够为传统社会学与其相连提供一个接口。数理社会学领域的进步还包括理性选择社会学在博弈论帮助下的进展、对传统理论进行数学化的尝试、集群行为collective behavior)等。如果我们把社会网络分析看作是理论的话,其最新进展也可以算作此类,另外日本社会学界和美国社会学界就数理社会学已经进行了三次学术会议,关注这些内容可以促进我们对这个领域的了解。计算社会学的领域也已经发展到十分庞大,位于印度尼西亚的Bandung Fe Institute主页下有很多这种领域,其中就有比如社会模糊学so
19、cial fuzziology)、社会系统的新陈代谢metabolism of society)这种笔者不能理解的术语,可能其中还有很多更加让人出乎意料的结论,更值得注意的是,其网页上刊载了用印尼语写成的由结构功能主义到计算社会学发展的路线图网络的社会学研究看来,这种跨学科的潮流将会不可避免。在笔者搜集资料的过程中,越来越觉得他们的工作和笔者所接受的社会学教育相去甚远,就笔者自己的感觉来看,这些课程有些应用倾向,而在38 中表达了相似的观点,这不能不说这些课程的学习是无助于去理解本文所述的研究的。正像本文一再想声明的,数学的作用是推理,而不是用来搜集数据得出结论的,如果我们不改变这样一种认识并
20、正视数学的作用,那么他们的工作我们不仅无法理解,同时其中有助于社会学学科进步的东西也会被忽略,社会学做为一门真正的经验科学从而可以独立的基础必定会被不断地遭到置疑。也许其中的努力可以让社会学走出剩余学科的尴尬,和自然科学家、经济学者、心理学者一样确立起自己的学科体系。当然,展望是永远不能说明问题的,这些社会学的内容真的可以达到上述目的吗?我们只能说时间可以说明一切。社会学研究中的各种问题并不是依靠一、两个自然科学范式就可以解决的,比如涉及到伦理和政治的干预时,在笔者看来,上面那些领域也同样并没有阐述完遭到这些东西阻挠时该怎么办,至多对虚拟目标的研究回避了上述问题,并没有站出来对此进行必要的考虑
21、。定性与定量的争论同样是如此。从以上文献的研究中,笔者所得出的结论是:目前他们仍然处于Kuhn 所谓的前科学范式时期,纵然有复杂性理论在背后加以支撑,但是这个支撑本身也并不牢靠,需要多加以坚固才行39。为此,我们能作的应该是尽量拓展视野,和别的学科进行合作,充分发挥社会学“总体性”的特征,汇集更多的资料,以能让社会学摆脱“危机”40。在这里所给出的研究肯定只是他们贡献的一小部分,所以本文之意只是告知有这么一些进展和领域,以促进其他人进一步的深入研究。在此之前我们必须准备好数学、物理、生物、编程等工具知识,才能跟上他们的研究进度。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 -
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