涌现属性 emergent properties (Timothy O’Connor)

首次发表于 2020 年 8 月 10 日星期一

世界似乎包含各种不同类型的对象和系统——行星、龙卷风、树木、蚂蚁群和人类个体等，具有独特的特征和行为。这种随意的印象得到了特殊科学的成功的加深，这些科学具有独特的分类法和规律，描述了天文、气象、化学、植物学、生物学和心理学等过程。但是有一个转折，因为特殊科学的成功部分反映了一个有效的共识，即它们处理的组合实体的特征并不“独立于”其组成部分的特征和配置，而在某种程度上取决于它们。

涌现属性，例如，考虑一场龙卷风。在任何时刻，龙卷风的存在取决于尘土和碎片，最终取决于组成它的微观实体；它的属性和行为同样取决于其基本组成部分的属性和相互作用行为。然而，龙卷风的身份并不取决于任何特定的组成微观实体或配置，其特征和行为似乎在某种程度上与其最基本的组成部分不同，正如一个人可以对龙卷风的运作有相当好的理解，同时完全不了解粒子物理学。这一点概括到更复杂和更持久的实体，包括植物和动物、经济和生态系统，以及在特殊科学中研究的众多其他个体和系统：这些实体在各种重要方面似乎依赖于它们的组成部分，同时又属于独特的分类体系，并表现出自主的属性和行为，正如它们的特殊科学法则所反映的那样。（这一点可能进一步概括到包括不是任何自然科学对象的人造物品，但其个体化条件与人类语言和实践相关联。但是，这里将人造物品搁置一边，因为这些问题引发了在物质构成条目中讨论的独特问题。关于是否存在既非人造又不适合科学分析的复合体是有争议的，如果存在这样的复合体，它们可能不符合涌现的候选自主条件。但这里不会进一步探讨这一点。）

涌现属性的一般概念旨在将依赖性和自主性这两个特征结合起来。它在极端的二元论形式之间进行调解，这些形式拒绝了某些实体的微观依赖性，以及拒绝了宏观自主性的还原主义。

引言

尽管关于涌现的现实性或确切性质的辩论在很大程度上受到当代科学理论的推动，但这一基本概念的历史可以追溯到至少亚里士多德（前 384-前 322 年）。根据亚里士多德的观点，人类以及其他“次要”物质是由四种物质元素的独特排列产生的。虽然人类的心智能力需要并且是由这种排列所必需的，但这些能力与任何非心智能力是不同的，并且在因果效应方面是向下的。此外，亚里士多德关于物质实体的形式/物质复合概念与物质二元论和还原主义之间的标准涌现主义立场是一致的。有关详细讨论，请参阅 Caston（1997）。在亚里士多德学派哲学家中，阿弗洛迪西亚的亚历山大（公元 2 世纪末-3 世纪初；在《论灵魂》中）和伽倫（公元 129 年-约 200 年；在《根据希波克拉底的元素》和其他地方）发展了亚里士多德基本涌现主义图景的独特版本，适用于化合物和其他非生命现象以及生物。（有关几篇文本的讨论，请再次参阅 Caston 1997：347-353。）

亚里士多德的自然哲学在中世纪时期被波斯和阿拉伯哲学家重新使用，首先是由阿维森纳/伊本·西那（980-1037）重新使用，然后通过将许多亚里士多德的关键文本翻译成拉丁文，被西方哲学家，包括托马斯·阿奎那（1225-1274）重新使用。在拉丁西方，一旦引入亚里士多德的思想，就会在整个时代普遍存在。特别是，亚里士多德的物质/形式概念和他同时拒绝原子论成为关于特定类型的物体的本质以及与之相关的独特过程的理论化的公理性出发点。（关于阿奎那，请参阅 Pasnau 2001 和 Stump 2003，第二部分；Pasnau 2011 详细研究了阿奎那后学时期关于物质的各种观点。）亚里士多德的自然哲学在中世纪时期被波斯和阿拉伯哲学家重新使用，首先是由阿维森纳/伊本·西那（980-1037）重新使用，然后通过将许多亚里士多德的关键文本翻译成拉丁文，被西方哲学家，包括托马斯·阿奎那（1225-1274）重新使用。在拉丁西方，一旦引入亚里士多德的思想，就会在整个时代普遍存在。特别是，亚里士多德的物质/形式概念和他同时拒绝原子论成为关于特定类型的物体的本质以及与之相关的独特过程的理论化的公理性出发点。（关于阿奎那，请参阅 Pasnau 2001 和 Stump 2003，第二部分；Pasnau 2011 详细研究了阿奎那后学时期关于物质的各种观点。）

亚里士多德自然哲学的共识在科学革命中被打破，亚里士多德的物理学是第一个受害者。勒内·笛卡尔提出了一种严谨的机械主义和还原主义的物质身体观念，这种广泛的观点变得普遍。然而，笛卡尔认为人类的心灵或灵魂是一种非物质的实体，因此支持一种实质形式的心灵-身体二元论。对于那些也接受了物质世界还原主义观念的人来说，笛卡尔的物质二元论之外的选择是明显的：唯心主义（在这种观点中，物质只是一个“现象”，应该根据感觉来分析，正如乔治·伯克利所主张的）或还原主义唯物主义，正如朱利安·德·拉梅特里的《机器人》（1747 年）所体现的那样。

这种选项菜单在十九世纪被所谓的英国涌现主义者（与 Lewes [1875]首次使用“涌现”一词来表示这种哲学立场）所拒绝。在《论原因的构成》（逻辑体系，1843 年：第 6 章）中，约翰·斯图尔特·密尔（见条目）认为，生物的行为涉及其元素之间的聚合性或线性影响的失败。他提出了一个区分“同源”和“异源”法则以及涉及有机现象的效应的解释，认为后者的法则（统治涌现现象）是对更广泛范围的基本物理法则的补充而非取代。

塞缪尔·亚历山大（见条目）建议，生命是从物理化学过程中涌现出的“新质量”，并带来了“特殊的行为规律”，必须“以调查者的‘自然虔诚’接受它。它不接受任何解释”（1920：卷 2，46-47）。即便如此，他坚持自己支持“一种同一性原理”，这表明他试图阐明自然界各个层面之间更密切的关系，也许与下文讨论的弱涌现解释非常相似。

最后，英国涌现主义在 C. D. Broad 的《心灵及其在自然中的位置》（1925 年）中达到了其最发达的形式。Broad 使用一个认识论标准来表明他所意图的涌现自主性的形而上条件。

整体 R(A, B, C)的特征属性[其中 R 标记它们的结构安排]甚至在理论上也不能从对 A、B 和 C 的特性的最完整了解中推导出，这些特性是在孤立状态下或不是 R(A, B, C)形式的其他整体中的。 (1925: 61)

涌现属性是由这些较低层次的特征“完全决定”的

每当你有一个由这些元素以一定比例和关系组成的整体时，你就拥有了具有[化合物]特征属性的东西，除了以这种方式组成的整体外，没有任何东西具有这些属性。(1925: 64)

他回想到了密尔，他区分了“内序”的法则和涌现的“跨序”法则（1925: 77–8），尽管这些法则仅涉及复杂现象，但它们是“独特且最终的”（1925: 64–5）。因此：

根据上述要求将文本翻译成简体中文：在涌现理论上，我们必须接受外部世界中更少的统一性，以及各种科学之间更少的密切联系。最好的情况是，外部世界和处理它的各种科学将形成一种层次结构。 (1925: 78)

涌现主义愿景的流行在 Broad 撰写后不久开始减弱，重要的科学发展侵蚀了相邻“层次”之间的界限（尤其是量子化学和分子生物化学—请参见 McLaughlin 1992 进行讨论）。然而，对涌现的关注在 20 世纪 70 年代开始大幅复苏，随着自然和人工复杂非线性系统的发现和创造。现在有大量最近的文献正在发展受到这些系统激励的涌现解释。它逐渐扩展到包括似乎抵抗唯物主义处理的心理现象（例如，意识和自由意志），有些人甚至已经开始重新思考化学和生物学与较低层次科学之间关系的传统智慧。这些辩论对我们理解自然界及我们自身在其中的位置具有重要意义。正如参考文献所证明的那样，这里涉及的问题引起了哲学家和科学家的共同关注。这并不奇怪，因为这些问题既不仅仅是经验性的，也不完全是先验性的，而是那种合理的（即使不是无争议的）答案需要考虑和支持自然现实结构的形而上解释，结合我们最好的经验理论。

确认存在一些涌现现象，它们既依赖于底层物理结构，又具有自主性，然而，这留下了很多未解之谜，因为这两个特征已经以多种方式被阐释（参见 Van Gulick 2001，Gillett 2002，Wilson 2015 和 Humphreys 2016，讨论突出了这种多样性）。在问题上的依赖性的描述可能涉及构成关系、随附关系、实现、基础或非基础力量、属性、力量、规律或效应的新颖性；不可简化性；非聚合性；或非线性。在问题上的自主性的描述可能涉及基本或非基本的力量、属性、力量、规律或效应的新颖性；不可简化性；非聚合性；或非线性。

虽然多样化，本体涌现的描述可以通过一个基本的分歧分为两类，即与唯物主义相容和不相容的描述。唯物主义被理解为所有自然现象完全由基本物理现象构成并完全在形而上学上被决定的命题。这一命题通常被理解为蕴含着“物理的因果封闭”，根据这一理解，任何基本层次的物理效应都有纯粹的基本物理原因。强涌现描述与唯物主义和因果封闭不一致（正如刚刚阐述的那样），而弱涌现描述与之一致。

弱涌现和强涌现的本体论分歧在很大程度上构成了接下来讨论的基础：

第 2 节（“本体涌现：特征”）调查了理解依赖性和自主性主要特征的主要选择，注意它们是否更常与弱涌现、强涌现或两者都相关联。
第三部分（“弱涌现”）解释了弱涌现作为一种一般方法的主要动机和挑战，并提出了一系列可能的解释。
第 4 节（“强涌现”）解释了强涌现作为一种一般方法的主要动机和挑战，并提出了一系列可能的解释。
第 5 节（“弱涌现 vs 强涌现：有争议的现象”）调查了最近被提出作为（更具争议的）强涌现潜在案例的现象，并简要说明了支持和反对它们具有该状态的论点。

涌现属性：特征

本节依次考虑了依赖和自主性的核心特征，注意到涌现理论家阐明它们的各种方式。

依赖

涌现属性依赖于微观配置。几乎所有理论家都假定，展现出涌现特征和模式的对象或系统是由低层次的物理实体彻底组成的（但请参见第 4.3 节）。但至少有三种不同的方式，一个人可能认为这些特征和模式本身依赖于那些部分展示的特征和模式。

依赖：模态（）

涌现的描述通常包括强涌现和弱涌现两种，它们假定涌现物在模态上依赖于其物理基础，因此如果涌现发生，则必然会发生某种物理基础，进一步必然会发生涌现。同时满足这两个必然相关方向的保持被称为“强”（Kim 1984: 165）。

A 强度地涌现于 B，只要，必然地，对于每个 x 和 A 中的每个属性 F，如果 x 具有 F，则存在 B 中的属性 G，使得 x 具有 G，并且必然地，如果任何 y 具有 G，则它具有 F。

Here A and B are families of properties (the supervening and supervenience base properties, respectively).

涌现属性可能在这两种模态相关性的强度方面有所不同。对于弱涌现的描述通常指定必要性为形而上学必要性（绝对或无条件必要性），表明涌现现象在某种模糊意义上“并无超越”其支配基础现象。对于强涌现的描述将其规定为（仅仅）法则必要性（在相关自然法则的适用条件下），表明涌现特征与其基础之间存在更大的本体上的差异。事实上，有时候人们提出强涌现和弱涌现之间的区别最好通过仅仅法则和形而上之间的区别来理解（查尔默斯 1996 年，诺德霍夫 2010 年）。

2.1.2 依赖：功能实现

过去半个世纪以来，心灵哲学一直被这样的论点所主导，即（许多）心理概念是功能概念，以对传入刺激的反应、彼此之间的关系以及生成目标导向行为的功能或因果角色来指定心理状态（或属性或事件）（见，例如，普特南 1967 年，福多尔 1974 年和肖马克 1984 年）。既是功能主义者又是物理主义者的人认为，心理状态是“功能实现的”，即它们的定义角色在任何特定场合都是由更低层次的物理过程实现的。作为一个示意性例子，某种类型的身体疼痛的心理状态是由某种类型的身体伤害引起的状态，它会导致某种类型的行为反应（某些声音表达，对伤害进行处理或寻求帮助等），而（物理主义者认为），这种功能/因果角色总是由某些更低层次的物理过程扮演。

涌现依赖的（弱）一个解释就是这种功能实现。这种功能主义方法的一个伴随作用是，与弱涌现特征相关联的任何令牌力量（即，它的特定实例）将等同于其实现者的令牌力量（Wilson 1999, 2015）。这将使涌现与物理主义的物理因果封闭论相容。然而，如果属性具有非因果的本质特性——原始的个体化方面，这些方面是属性等同于个体 haecceities 的方面——除了它们的因果力量之外，那么力量的令牌等同性将不一定保证一个功能实现的涌现属性依赖于其底层基础，以一种与物理主义相容的方式（Melnyk 2006）。（在最近的形而上学中，普遍使用一个原始的“基础”概念，将更基本的与更不基本的联系起来，因此读者可能会惊讶地看到它没有列为一个独立的选项。原因有两个：它并不经常被涌现理论家使用，它是一个泛化的概念，包括目前更具体的功能实现概念。关于在论述本体依赖形式时部署更具体概念或更一般统一概念的相对优点的讨论，请参见 Wilson 2014 和 Schaffer 2016 之间的交流。）

依赖：法则性或因果性

涌现属性的描述通常将依赖性表征为（仅仅是）法则性或因果性。这种外部关系与强涌现体“超越”它们直接依赖的物理实体是一致的。这也导致了对物理因果封闭的拒绝，通常是通过基本新颖的“构成性”力量或作用的假设（如 McLaughlin 1992 所描述但未被认可）。有人可能认为强涌现是由基层事件在历时上引起的（O’Connor & Wong 2005），或者坚持认为它们在同步上在法则上依赖于它们的基础，新的基本相互作用、力量或法则仅在复杂度的操作层面上出现（Broad 1925）。

自治

讨论涌现依赖的强弱类型不可避免地暗示了在规定涌现物在某种程度上独立于其物理基础的相关命题方式上可能存在的差异。自主性的共性是独特性：涌现物与其基础并不相同——至少在类型层面上，也许在标记层面上也是如此。接下来是理解这种独特性来源的三种中心方式。

自主性：非聚合性

涌现自主性可以通过对组成性或结构性“非聚合性”的特定阐释来加以描述。Wimsatt（1994）是非聚合性的早期倡导者，他将聚合性定义为系统部分的“结合性、交换性、互换性、线性性以及在分解和重新聚合下的不变性”（1994: 237），而非聚合性的各种形式简单地是这些条件的失败。对非聚合性的更直接和积极的描述涉及到独特的、自组织的群体级行为，比如蚂蚁群和成群的鸟类，其中“部分之间的相互作用产生了没有任何单个组件拥有的属性”（Mitchell 2012: 179）。（这一方法的其他发展可以在 Kauffman 1993 和 1995、Thompson & Varela 2001、Camazine 等人 2001 以及 Thompson 2007 中找到。）

自主性：多重实现能力

涌现实体的自主性的另一种表征方式是通过基本属性的实现，这种实现不依赖于任何特定的实现。物理实现确保了对基本属性的一种明确依赖形式（第 2.1.2 节）。但实现的功能属性和过程是（或者看起来是）与各种可能的实现者属性一致的（例如，头痛，即使是高度特定类型的头痛，也与不同的精确神经状态一致，更一般的心理状态类型可能在更广泛的范围内实现，跨越生物物种，也许在外星或人工智能中）。它们是多重实现的，依赖于某种物理属性或过程或其他在一定范围内的存在，而不依赖于任何特定的这种特征。除了功能性之外，还有其他种类的实现可能适合于理解涌现自主性的特定案例。例如，涌现属性可能是由不同的低层决定者决定的可确定性属性（Macdonald＆Macdonald 1986，1995 和 Yablo 1992）；是低层类型或标记的适当部分的类型和/或标记（Clapp 2001 和 Shoemaker 2000 [2001]）；或者比它们的基础具有严格较少的自由度（Wilson 2010）。这些选项，不一定是互斥的，将在第 3.2 节进一步讨论。

多重实现性，或类似的概念，在当代物理科学中通过普遍性（不同系统以类似方式行为）、扰动下的稳定性以及微观物理自由度的消除来表达，许多作者指出这些现象是涌现的实例。请参阅 Batterman（2000 和 2001）以详细检查这些概念在科学应用中的情况。

涌现属性: 独特效能

几乎所有涌现的描述都假定涌现物不仅与其基础物有所不同，而且在效力上也有所特别。弱涌现主义者通常否认涌现物具有任何根本上的新能力，理由是这样的新能力将是直接或间接地产生某些基本物理效应的能力，从而违反了基本物理领域的因果封闭性。然而，他们主张，独特的效力并不需要具有新的能力。独特的效力可以通过对时间上独特的反事实模式的理解来实现，这与对因果关系的反事实解释相结合（LePore & Loewer 1987 和 1989）；在解释宏观效应与微观效应之间的差异时考虑到的差异制造或“比例”因素（Yablo 1992）；或者更一般地通过提出特殊科学定律跟踪相对抽象的因果粒度水平的建议（Antony & Levine 1997，Wilson 2010）。

强涌现主义者相反，通常认为涌现体引入了根本新颖的因果能力——这些能力是其较低层次的物理基础所没有的。这些通常被视为高层特征本身的能力，并且“向下”指向它们涌现的结构（以及“水平”地对系统的涌现特征在随后的时间做出贡献）。但有人提出，高层结构特征在组成实体中引发了新的能力；还有人建议系统性的“转变”发生，其中部分实体在涌现整体中失去其身份，或者由于这种嵌入性而使其行为发生转变。有关这些提议的详细信息将在下文的第 4.2 节中提供。

弱涌现

弱涌现肯定了特殊科学中所假定的实体和特征的现实性，同时也肯定了唯物主义，即所有自然现象完全由基本物理现象构成并完全在形而上学上被决定的论点，这意味着任何基本层面的物理效应都有纯粹的基本物理原因。

特殊科学描述非普遍的、结构化的现象（例如板块构造、分子相互作用、细胞修复和有机体发育），并通过更高层次的规律成功预测它们的行为。弱涌现主义者认为存在这种稳定和独特的现象，可以接受高层次而不是低层次解释，这是接受特殊科学分类进入我们的自然世界本体论的理由，这些分类与最终完成的物理学分类一样真实。在这种观点下，存在分子、细胞、有机体和有心灵的生物，它们并不归纳为——也不等同于——基本物理实体或特征的复杂组合。相应地，涉及特殊科学规律的解释在某种程度上独立于涉及低层次物理理论规律的解释。

3.1 Challenges to its viability

本节介绍了对弱涌现的原则可行性提出的两个常见挑战。随后部分对弱涌现的描述在一定程度上是为了应对其中一个或两个挑战。

从简约原则开始

最简单的挑战弱涌现的方式是来自简约性，可以从还原主义或反实在主义的一侧（例如，Heil 2003 和 Ney 2010）或从强涌现主义的对立面（例如，O’Connor＆Churchill 2010a，b）施加压力。弱涌现主义者承认，一个完成的、真实的物理学的本体论和动力学定律在形而上上决定了所有基本物理事实，而这些基本物理事实在形而上上决定了关于世界的所有非基本事实或相关真理。在这种情况下，为什么要增加世界的本体论呢？为什么不简约地停留在较低层次的物理学本体论，并提供一个关于似乎涉及“更高层次”现象的真理的贬值解释？例如，可以将现象解释为贯穿基本物理现象世界的粗粒度模式，并将涉及细胞、新陈代谢、猫和欲望等概念的真理解释为指向底层物理实体及其特质的独特类型安排（也许是以概要方式）。这种立场可以承认，在实践中我们无法摆脱特殊科学主张。（这些相关的粗粒度模式在某种意义上是像我们这样的生物的经验探究的起点，即使我们到达真实的最终物理理论，我们的认知局限将使我们无法直接对应这样一种细粒度的现实来跟踪世界的演变。）但是（批评者说），这种广义实用主义考虑不应该指导我们对世界本体论的看法；阻止这种贬值性举措需要比唯物主义允许的更强的自治形式。

从过度决定（或“排除”）

弱涌现接受以下五个前提：

涌现依赖。涌现特征（属性、事件或状态）在同步地依赖于它们的基础特征，即，在某一时刻涌现特征的发生需要并且在法则上是由该时刻基础特征的发生所必然决定的。
现实。Emergent properties 涌现属性 are real.
涌现属性。涌现属性具有因果效能。
涌现属性。涌现属性与其基本特征不同。
物理因果封闭。每个较低层次的物理效应都有一个纯粹的较低层次的物理原因。

金在其 1993 年和 1998 年的著作中（例如）认为这些前提导致了一个无法接受的结论：

涌现属性。涌现效应通常在因果上被不同的独立充分的同时性原因过度决定（在每种情况下类似于否则不寻常且可能仅仅是可能的情况，例如两块石头被独立投掷并同时击中目标）。

金的论点的现在呈现遵循了 Wilson 2015 年的观点，但做了一些修改（另见 Sturgeon 1998 年的讨论）。涌现效应可能是同级的、向下的，或两者兼而有之（效力是中性的）。首先假设，涌现 E 导致涌现 E _（同级），而 E 在上依赖于 P，E_在上依赖于 P _（依赖）。P_具有纯粹的低层物理原因（物理因果封闭）—很可能是 P。如果 P 导致 P _，并且 P_必然导致 E ，那么很可能 P 导致 E，通过导致 P 。因此，P 和 E 都导致 E，鉴于 P 和 E 都是真实且不同的（现实性、独立性），E*在因果上被过度决定。

其次，假设 E 反而导致了一些更低层次的基本特征 P _。P_也有一个纯粹的低层次原因（物理因果封闭）—同样，很可能是 P。因此，P 和 E 都导致了 P _，鉴于 P 和 E 都是真实且不同的（现实性，独特性），P_在因果上被过度决定。

因此，无论我们将涌现因果关系构想为同层级还是向下，弱涌现主义者的承诺都意味着过度决定（或者有时候被表述为，保持非过度决定，涌现因果关系在基本物理原因的无处不在下被排除）。金发现这种系统性的过度决定是不可信的，因此得出结论我们应该拒绝“独特性”并接受还原主义。

拒绝其他前提会导致替代立场。消除论者否认现实主义，外部现象论者否认效力，物质二元论者和一些强涌现主义者否认涌现依赖。强涌现主义者通常否认物理因果封闭性，主张涌现特征是非冗余的因果贡献者，与较低层次的物理因素一起对某些较低层次的物理效应产生影响。弱涌现主义者则指出他们所看到的涌现与其基础之间的密切关系，以便展示一种抵抗该论证过度决定结论的方式，或者使涌现和基础物理原因之间的非竞争性变得合理，从而使过度决定变得无害。

当代观点

在这一部分中，介绍了三种关于弱涌现的广义解释，并提出了相应的变体。

涌现属性 3.2.1 标记身份/类型非身份

一种弱涌现主义方法将涌现物的独特性和独特效力定位于特征或过程类型，同时维持每个标记特征或过程与一个标记基本物理实体相同。这种观点在某种意义上“折中”了还原主义，因此是弱涌现立场中最简约的。这种观点的一个优势在于它为抵制金的因果过度决定论提供了基础。因果关系是一种标记-标记关系。如果标记的高层和低层实体是相同的，那么一个给定效果只有一个标记原因，这似乎解决了挑战。与此同时，弱涌现和基本特征的类型差异为通过“因果相关性”考虑声称独特效力提供了基础。我们可以通过不同效果类型的棱镜来质疑一个标记效果的原因，我们选择的类型将决定哪种原因类型与其解释相关。

主张这类说法的人通常提供了某种关于所讨论关系的具体说明，旨在使所讨论的特征可能是类型但不是标记不同的。Cynthia 和 Graham Macdonald（1986，1995）建议，高层特征是低层物理特征的确定性特征，确定性类型可归约为确定类型的析取。鉴于这些观点的结合，高层确定性特征与相关的低层确定特征是类型不同的（因为析取类型与任何一个析取类型都不相同），但每个高层确定性特征的实例与某些低层确定特征的实例是标记相同的（因为析取类型的实例与某个析取类型的实例是标记相同的）。一些批评者反对将高层特征适当地建模为低层物理确定性特征（Ehring 1996），或者认为确定性特征不能以确定性特征的术语进行归约分析（Wilson 2012）。

罗布（1997）和埃林（1996）提供了关于令牌同一性的论述，其中事物的特征是“特征”（特定属性，例如给定一张纸的特定白色），而属性本身是特征的集合或收集（参见特征词条）。我们可以假设每个更高级别的特征与更低级别的物理特征相同，尽管一个特征是不同属性识别特征集合的成员（或部分），因此属于不同类型。再次，这种观点的建议是，这种观点避免了过度决定，同时保留了更高级别特征的独特效力/因果关联的作用。

实现

或许对于弱涌现最常见的方法之一是诉诸于“实现”的某种解释。（回想一下在 2.1.2 节中提到的一点，即实现属于更一般的基础概念，这在其他一些情境中更频繁地被使用。）最初的实现解释是以功能主义术语来描述的，根据这种描述，一个实现特征是由一个独特的因果或功能角色所表征的，这个角色在任何给定场合都是由某个或其他较低层次的物理特征来实现的。因此，普特南（1967）建议，正如软件程序可能在多个硬件平台上实现一样，心理状态可能与由多个神经元和最终基本物理状态扮演的因果功能角色相关联。这种方法容纳了弱涌现的本体自主性，因为一个功能相关的类型并没有被认同为其任何一个实现者类型。它似乎也为通过类比软件程序再次提供了一个阻止对因果过度决定的基础，这些程序的能力是从它们的较低层次的实现者那里继承而来。鉴于对于高层次能力的这种继承论题，即使在某种意义上，实现和实现特征都可以导致给定的效果，也只有一个能力被行使，而不是两个——在这种情况下，据称，过度决定是良性的。（关于特殊科学实体和特征的这种功能主义观点是由福多尔（1974）有影响力地发展起来的。）

其他实现方法吸引其他特定关系。如上所述，一个可能会支持通过假设决定性来解释弱涌现的观点，即决定性的实例与其实现决定性的实例是令牌相同的。但是，一个可能会采用这种一般方法，同时拒绝令牌身份的假设，要么是因为决定性令牌以及类型的本质比相关的决定性令牌和类型具有更少的特定本质（Yablo 1992），要么是因为决定性令牌以及类型与相关的决定性令牌和类型相比具有更少的能力（Wilson 1999, 2015）。实现的另一种方法是基于部分-整体关系，将高层次类型和令牌视为低层次类型/令牌的适当部分（Shoemaker 2000 [2001]，Clapp 2001）。这些特定策略的共同之处在于，实现特征的令牌和类型能力是依赖的低层次物理特征的令牌或类型能力的（非空）真子集（Wilson 1999, 2015）。因为后者编码了独特的区别制造（例如，如果一个人的神经状态略有不同，他仍然会感到口渴并伸手拿杯子），所以因果自主性可以由于高层次特征具有较少而不是更多的能力而产生，这些能力依赖于它的特征。

最后，最近提出了一种独特的物理实现形式，通过实施机制实现：有组织的组件的持久结构，实现更高层次的角色功能，赋予更高层次的实体新颖的、非聚合的行为和属性（参见 Machamer 等人 2000 年，Craver 2007 年，以及有关科学机制的条目）。Craver（2007）认为，在神经科学和心理学中，我们应该将有思想的生物代理视为由一系列机制（或这些机制的网络）构成。虽然他避免使用与强涌现相关联的术语“涌现”（2007 年：16），但可以认为他提出了一种独特的弱涌现形式。他辩护这些高层次、完全实现的力量的现实性，理由是它们满足他所偏爱的（操纵主义）因果解释解释上的因果相关性条件（2007 年：216-220）。Haug（2010）发展了一个关于实现的机械化解释，其中包括他所称的“构成性”和“整合性”机制之间的区别，这些机制与机制在特殊科学属性实现中发挥的两种不同角色相关联。他认为，他的机械化解释与确定性/决定性方法（更一般地说，“力量的适当子集”方法）相比具有优势，并且为多重实现性的主张提供了一个有原则的基础。（Gillett 2016 年还强调在他对涌现的解释中与新颖力量相关联的实现机制。但由于他拒绝物理因果封闭，他的解释将在第 4 节中讨论作为强涌现的范畴下。）

涌现属性“不可压缩性”

对于弱涌现的描述中，对于不可预测性或其他认识标准的呼应起着重要作用（一直可以追溯到 Broad 的[1925]极具影响力的讨论），尽管其意图与“还原主义”的对比是本体论的。这在上文 2.2.1 节中总结的涌现自主性的非聚合性描述中几乎是显而易见的，其中宏观系统动力学的非线性性（导致实际上的不可预测性）被视为（弱）涌现的标志。Bedau（1997，2010）提出，我们应该将现代复杂系统研究的这一独特发现融入到我们对涌现的理论阐释中。具体而言，宏观系统内的特征或过程之所以是弱涌现的，仅当它可以从导致其出现的先前微观事实中推导出来，但只能以信息不可压缩的方式：通过在先前时间聚合其所有基础微观状态并迭代它们的微观动力学来描述其先前时间的宏观状态。当一个系统的宏观演化以这种方式在解释上是不可压缩的时，它就不能用基本物理术语来描述其动态特征：其独特的演化模式在微观演化模式中并没有被预示。

在非线性动力学的广泛框架内，可能会出现特殊情况，导致弱涌现的不同类型。Rueger (2000) 和 McGivern 和 Rueger (2010) 指出，一种形式的历时（或进化）涌现发生在单个系统的行为出现明显变化时——这种行为在质性上与其早期行为不同——这是由于其基础控制参数中的一个相对较小的扰动所导致的。有关系统行为的这种过渡性变化有大量记录。

强涌现

强涌现主义者认为，至少一些更高层次的现象表现出比弱涌现允许的更弱依赖/更强自主性。这通常以拒绝物理实现、肯定基本更高层次的因果力量，或两者兼而有之。

或许最常被引用的现象，需要强烈的涌现主义处理，与意识心智的本质和能力有关，与其神经基质有关。其他非心智的科学现象也被提出，可能或可能需要以强涌现主义术语进行处理。这些主张在第 5 节中进行了调查。

对其可行性的挑战

本节介绍了对强涌现在原则上可行性的三个常见挑战。在接下来介绍的强涌现解释中，将注意到可能的回复。

4.1.1 不连贯或无法解释

对于强涌现的一个最初担忧是，存在一个特征既依赖又基本的概念上的紧张关系——这种担忧在最近有关基本性的描述中变得更加严重，根据这些描述，基本性的本质恰恰是独立的（参见 Bennett 2017 和基本性条目）。

这种担忧可能通过区分“基本”的两种意义来解决：首先，一种适用于物理现实成分的意义，这种成分是无处不在的（或者在构建块的意义上是“基本的”），因此甚至不依赖于其他实体的任何安排；其次，一种适用于现实成分的意义，这种成分并非（完全）由其他同类实体的结构安排构成，也不与其他同类实体的结构内部（而非外部因果关系）相关。我们可以用术语“基本”来表示第一种意义，并将“基本”保留给第二种意义，这与当代关于“基础”或形而上依赖的讨论中使用该术语的方式相一致。据此理解，存在一个实体或特征既是基本的又是非基本的概念并不矛盾（O’Connor 2018）。

假设不存在非基本、基本实体或特征的概念上的不一致性，人们可能会担心这样的实体或特征会在任意时刻引入一个无法解释的（因为基本的）现实增加。避免这种无法解释性可能会使人有理由更喜欢一种涌现属性强的心灵哲学对意识不可归约于物理属性的解释，因为它（与强涌现不同）假设了原始意识的定性特征进入了世界的基本结构（Nagel 1979 和 Strawson 2006）。

涌现属性或证据匮乏

强涌现的第二个初始担忧是，它与“自然主义”观点不一致，因为（根据大多数观点）强涌现属性与基本上新颖的力量或法则相关联，这些力量或法则显然会干扰更基本的物理法则或过程。然而，当代物理学中的基本动力学定律具有开放性特征（薛定谔方程，哈密顿量或更一般的拉格朗日量），将力量或能量作为输入。强涌现力量或能量的概念并不比物理学家认为是操作性法则的标准物理力量或能量更有问题（McLaughlin 1992）。

如果存在真正的问题，那么问题并不在于与物理学的不一致，而是目前缺乏对强涌现的明确经验证据。如果存在强烈的涌现因果能力、力量或法则，我们可能会期望在候选的涌现主义语境中看到对迄今未被认识的构型相互作用的证据，就像弱核相互作用所发生的那样。但是，麦克劳林(McLaughlin)声称，“没有一丝证据”支持存在这种基本的新颖性（1992: 91）。对于这一观点的强烈涌现主义回应，请参见第 4.2.2 节和第 5 节。

涌现属性

对于强涌现的可行性的最后挑战是，这样的描述是空洞的，因为根据任何一个合理的权力描述，涌现体所拥有的任何据称基本上新颖的力量，在其较低层次的基本活动中“已经”存在。

根据这种“崩溃”异议的一个版本，某些个体化较低层次物理特征的方式意味着这些特征将具有产生任何所谓强烈涌现特征的倾向，削弱了涌现特征的所谓形而上新颖性，而更有利于丰富理解基础特征（O’Connor 1994: 98–9 和 2000: Ch.6，引入了这一异议；参见 Howell 2009 和 Taylor 2015 进行发展）。在异议的另一个版本中，某些赋予特征力量的方式意味着较低层次物理特征将继承所谓强烈涌现特征所具有的任何力量（Kim 1998）。有关对“崩溃”挑战的强烈涌现主义回应，请参见第 4.2.2 节。

当代描述

我现在讨论这种涌现形式的代表性当代观点。

4.2.1 正式特征描述

强涌现的形而上学最简化特征是基于。与弱涌现或物理可还原特征相反，后者被认为在其物理依赖基础上以形而上的必然性，强涌现特征被认为仅以法律必然性（van Cleve 1990，Chalmers 2006，Noordhof 2010）。

这种方法假定，法定必然性和形而上必然性之间的概念区分相对重要，以至于基本因果定律在形而上上是偶然的，而在基本物理领域上涌现的形而上必然性是必然的物理的。这两种假设都受到了挑战。道德反自然主义者如 G.E.摩尔认为，基本道德特征在自然特征上以形而上必然性涌现，而在新柏拉图本质主义的本体论中，强烈涌现的特征，如果存在的话，将以形而上必然性涌现在物理特征上。然而，参见 Howell（2009）和 Noordhof（2010）的策略，旨在捍卫基于涌现的强涌现方法。

这种方法的一个变体是涌现属性论者（Jackson 1982，Kim 2005 和 Chalmers 1996 都对这一观点表示同情）。它假定强涌现的最合理候选者是意识经验的定性特征，例如，玫瑰的红色在某一特定主体看来的方式。根据这种方法，这种“感觉质”（定性特征）是由人类经验背后的神经过程引起或以其他方式根据自然规律必然发生的，但它们本身无法产生任何效应，包括对感知过程的纯物理方面产生的任何心理状态的影响。

涌现属性强烈的外显特征与物理因果封闭相一致。因此，这一观点比标准观点更不容易受到关于它涉及目前未受支持的大脑过程的经验预测的反对。（它仍然与唯物主义不相容，因为强烈涌现的感觉质不是在物理上实现的，因此完全是额外的令牌低层次物理现象。）这一观点面临的一个特殊挑战是，感觉质似乎（矛盾地）在解释上与主体对其存在的信念无关（参见查尔默斯 1996 年：第 5 章，可能的回应）。

在第二个形式主义阐释中，强涌现现象是那些既基本又依赖的现象，其中基本性的概念（其相反是“基础”）和依赖性被视为原始（Barnes 2012）。这样的原始主义解释显然阻止了本体论的还原：如果一些事件在基本上与它们所依赖的事件有所不同，那么前者显然不等同于后者。这种方法的一个潜在优势是它可能捕捉到所有其他更具特色的强涌现解释的共同点。相应的缺点是，它的高度抽象使其缺乏更具体解释的资源，无法解决上述注意到的强涌现面临的一般挑战（Paolini Paoletti 2018 和 Pearson 2018）。

基本力量或法则

涌现属性的另一个描述认为，与复杂对象或系统的涌现属性直接相关的是基本全新的力量、力量或规律（O’Connor 1994，Silberstein＆McGeever 1999，Wilson 2002 和 O’Connor＆Wong 2005）。这里的“基本”意味着该力量不是任何广义总和的结果，而是对象成分的力量相对于它们嵌入的关系结构的总和。这种基本描述的一个变体涉及涌现物如何依赖其基础。一个常见的变体认为，涌现特征在同步的规律上是由基础结构所必然的，其中这种必然性虽然受到规律的支配，但不是通过因果生产（Broad 1925，Silberstein＆McGeever 1999 和 Wilson 1999 和 2002）。另一种（自然适合新亚里士多德因果力量形而上学）认为，涌现特征是由一系列微观属性共同作用（也许还与其他涌现特征一起），在微观属性适当结构化的触发条件下，经历了历时性的因果作用（O’Connor＆Wong 2005）。这种替代方案可以允许，即使承认因果必然性是形而上必然性的一种，强涌现特征在基本现象上的在基本和涌现特征之间或涌现特征和其效应之间的因果依赖是非确定性的（至少在可能的情况下）。也就是说，对于任何实际的强涌现情况，是否实际上失败是一个经验问题（关于这一点，请参见第 5.2 节）。

强涌现的基本力量解释与第 4.1 节中提到的挑战的一系列回应是一致的。第一个挑战声称，强涌现特征是“无法解释的”，因为它们只出现在某些有组织的结构中，并且原则上无法通过应用于涌现前提条件的基本物理定律来预测。一个回应只是观察到，在物理学的历史中，有先例添加新的基本定律来解释先前已认可的定律无法解释的内容（例如，电磁学和弱核力-参见 Wilson 2002）。确定自然界的基础时，我们必须根据证据的指引。与前一段第二种变体一致的另一种回应否认了无法解释的指控，认为涌现特征是微观结构性倾向的产物，与那些或多或少持续显现的倾向不同，具有结构性触发条件。拉普拉斯观察者在涌现特征初始发生之前对宇宙的展开没有任何暗示会有这种潜在的对集体涌现效应的倾向。但它们与质量和电荷等属性相关的更普遍显现的倾向一样基本（O’Connor & Wong 2005）。并且可以争辩说，虽然合理地假定自然界是一个因果统一的整体，但我们不能假定它是因果均匀的（O’Connor 2000: Ch.6）。

涌现属性挑战主张，任何所谓的强涌现力量都会“崩溃”成为与其依赖基础相关联。人们可能试图通过区分用于产生某些力量的集体倾向和力量本身，或者直接和间接拥有力量；或者将涌现力量描述为相对于指定的基本相互作用集合（参见 O’Connor 1994: 98–99，以及 2000 年，第 6 章，Wilson 2002，和 Baysan＆Wilson 2017）。抵制试图仅通过微观物理力量来解释（可能的）不连续微观行为的另外两个原因是认识论的。人们可能主张，我们应该尽可能提供关于这类现象的统一解释，并且仅用微观物理术语解释将会比提出一系列适合有组织复杂性结构的涌现宏观决定性要复杂和不统一得多。其次，我们可以描述涉及因果不确定性的某些可能情况，这些情况在强涌现主义术语下会很容易理解，而唯一可能的微观物理解释将需要一个令人反感的时间距离的行动。（有关这些回复的发展，请参见 O’Connor＆Wong 2005。）

最后，对强涌现的最终证据挑战的可能回应最好在第 5 节中考虑，其中介绍了一系列候选的涌现现象。

4.2.3 Novel component powers in configured wholes

尽管刚才对于崩溃挑战的回答，最近在理论上对于强涌现的思考趋势是接受崩溃，主张涌现更好地理解为当组件嵌入配置好的整体时所具有的新颖力量的引入。本节介绍了这种观点的四种发展方式。

在一系列文章中，Carl Gillett 在 2016 年的一本书中提出了一个独特的强涌现解释，根植于对复杂系统的机制层次图的理解，他认为这得到了一系列科学的强有力支持。Gillett 在发展他的观点时引入了相当多的概念机器，通过在相关定义中进行替换，我们得到以下简明表述：

涌现属性是强涌现的，只有当它是一个由实现的组合个体的属性，并且（除了具有相同级别的影响）非生产性地决定个体的部分具有它们在更简单的集合中所不具备的能力时。

吉列特的论述具有两个显著特点。正如所指出的，该论述将基本上新颖的属性归因于涌现属性的承载者，而不是承载者的组成部分。其次，整体的实现结构属性仍然被称为涌现属性，因为它“非生产性地决定”了组成部分获得这些新颖力量。诱人的是，将最后一点视为将新颖（尽管非生产性的）力量归因于涌现属性，尽管吉列特没有用这些术语来描述它。请注意，吉列特的论述并不完全符合本条目中给出的强涌现分类，因为他认为强涌现属性是由低层属性“实现”的，当处于复杂关系时；尽管如此，该论述仍然适当地属于当前强涌现分类，因为它与微观领域的因果封闭不一致。

关于强涌现无法解释的一般指责，吉列特认为这一观点提供了一个可理解的、在科学上得到启发的基础，用于理解强涌现。关于没有强涌现的证据的指责，吉列特建议，虽然其现实性尚未经过实证验证，但它受到许多当代复杂系统理论家的严肃提议（见下文 5.2 节和 5.3 节）。

大卫·耶茨（2016，即将出版）提出了一个与吉列特相似的观点。他讨论了水分子的弯曲几何形状如何决定其偶极矩，后者赋予了分子一系列因果力量，例如其在电场中排列的倾向以及在室温下呈液态（2016：822-225）。他认为，这种几何特性，虽然完全由分子原子之间的空间关系实现，但赋予了分子一种新的条件力量，这种力量与从分子的基本组成部分继承的因果力量共同使分子产生其特征效应。耶茨提议的关键在于，高层特征可能是“定性地”实现的，而不是功能性地实现：功能性实现的特性是以派生因果力量为特征的，而定性实现的特性是非因果地（例如，时空地）表征的，为它们提供了成为因果基础的空间。正如他所说：

定性实现的属性是由非因果规范定义的，并且它们的实现并不是赋予正确因果力的问题。分子几何等属性在因果上是基本的[...]，因为它们的承载者根据满足其定义规范而具有某些因果力，但不是因为实现者属性在某个特定场合下满足这些规范。(2016: 812)

Yates 认为，这些例子证明了他独特的强涌现的现实性。一个怀疑论者可能会指出，Yates 所引用的指向一种独特的高层次因果力的效应本身都是高层次的。假设所有宏观属性都是微观物理实现的，如果一个人能够从纯粹的微观物理角度广泛地观察演化过程（包括在表征目标令牌效应方面），那么很难说除了微观实体的特征和基本关系之外，还需要引用其他内容来解释。也许解释令牌效应在宏观描述下需要同样宏观的分子几何学（其中给定的几何形状可以由不同的原子空间阵列多重实现）。但正如我们所见，这种解释上的不可还原性是弱涌现形式的特征。

乔纳登·甘尼里（2011）也提出了一个与吉列特有关的观点。根据这一观点，通过进入某些配置，元素“转化”，从而获得新的因果力。他并未谈论从配置状态到组件力量的“非因果向下决定”，尽管在这方面，这一观点似乎与吉列特的观点在实质上是等效的。然而，这一观点在于维持这样一个观点，即在出现这种新力量之后的演变动态中，会出现涌现的宏观状态，这些状态与转化后的微观实体一起决定随后的微观和宏观状态。因此，由此产生的观点是吉列特观点和我们在前一节中看到的更熟悉的整体观点的新因果力的混合体。

悉尼·舒马赫（2002 年，2007 年）虽然赞同吉列特和加内里的观点，即涌现发生在特定类型的有组织对象或系统内，并具有新颖的组成部分能力，但他放弃了任何向下的决定关系，无论是因果还是其他方面。但这些能力在某种程度上是新颖的：

组成实体具有力量，这些力量共同决定了当它们以一种促成涌现的方式结合时，涌现属性的实例化。但由于这些是涌现的情况，当组件未以促成涌现的方式结合时，这些力量不能全部表现出来。其中一些必须是“潜在”力量。或者，由于当它们的持有者以促成涌现的方式结合时，这些力量不再保持潜在，让我们称之为“微潜在”力量。我们可以将这些与“微显现”力量进行对比，这些相同的实体在根本未与其他实体结合，或者以非促成涌现的方式配置时所表现出来的力量（Shoemaker 2007: 73）。

新涌现的力量被认为是“潜在的”这一论点将吸引那些认为因果力是基本现实的原始特征，并将其视为解释早期和后期事物演化中所有关联的基础的人。（我们在前一节中看到，分享这些承诺的 O'Connor 1994 和 O'Connor＆Wong 2005 假设新涌现和基本的宏观状态是由微观结构状态“向上”决定的，这些状态展现了基本个体的潜在倾向，当配置为这样时共同引起这些状态。）

4.2.4 转化元素独立于配置的整体

最近，一些作者提出了“转化涌现”解释，这种解释将层次化组织的特权类别的概念与整体概念完全分离开来。他们提出了一个本体论框架，在这个框架中，基本的和结构化的个体经历根本性的变化，获得新的力量，这些力量并非“潜在的”（指的是存在一个先前的、本体论基础的倾向，导致它们随后出现），也许会失去其他力量。随着新力量的出现，也会有描述它们演化的新规律。

涌现属性（2015a,b）在“关系本体论”的旗帜下提倡这种观点。动态本身不断演变，因为元素通过与其他元素的互动而被转化。

涌现属性是指个体相关物和它们之间关系的关联整体的名称，它们是唯一真正的因果代理人.... (2015a: 28)

Santos 认为，现代细胞学和发育生物学表明了这种事物观，但他引用的理论描述（例如，2015a: 30–32; 2015b: 439–440）似乎与前两节描述的其他形而上学框架一致。持久的结构实体对特殊科学所拥抱的广泛框架是否必不可少，这是一个大问题，无法在此讨论。

汉弗里斯（2016 年）在不承认“变革性涌现”的普遍性的同时，通过使相互作用不必要，将描述推向了更远离那些强调结构整体性的观点

涌现转化发生在一个被认为是领域 D 基本要素的个体 a 转变为另一种个体 a*的情况下，通常但并非总是由于与领域 D 的其他要素的相互作用而发生…它们至少拥有一种新颖属性，并受到不同的规律约束…（2016: 60）

作为一个直观（尽管也许不现实）的例子，他指出，当人们陷入构成暴民的互动中时，他们会经历显著的暂时心理变化。他的中心现实例子来自粒子物理学的标准模型，该模型将无部分子的 μ 子描述为非常快速地“衰变”为电子、电子中微子和 μ 子中微子（2016: 66–67）。在这里，存在着基本的变化，而不仅仅是由于任何触发性互动而产生的变化，而且不仅仅是个体内的变化，而是个体从一种形式变为另一种形式的变化。汉弗里斯进一步指出，他早期关于“融合”的涌现解释（1997 年）是一种转化的特例。当融合发生时，基本实体或它们的某些属性在与其他实体融合形成统一整体时会丢失（2016: 74–5）。（有关类似于汉弗里斯的解释，请参见 Guay＆Sartenaer 2016 和 Sartenaer 2018。）

变革性解释显然扩展了古典概念（这一概念构成了本文分类法的基础）。共同的主题仅仅是在物理现实中可观察模式中发生基本但类似法则的变化。为了评估不同解释在描述科学中揭示的经验现象范围方面的表现如何，可能需要更多术语的规范化涌现。

涌现属性：从属性到实体二元论？

涌现主义者通常是关于自然世界的物质单元论者：所有世俗的（自然的或人造的）实体都是由在完成的基础物理学中描述的实体组成或以其他方式“制成”的，无论是物理粒子、场、弦或其他什么。这种观点在涌现主义者中相当普遍，以至于一些有影响力的理论家认为这是该学说的一个定义性要素。一个人可能会坚持，与物质单元论一致，表现出强烈涌现、有效属性的整体是基本的，尽管它们是复合对象或系统，因为对它们的量化是对世界动态的最低限度的解释所必需的。这也可能为时间内的身份提供客观基础，即使是经历不断变化部分的生物（参见 O’Connor & Jacobs 2003）。

但可以争论说，至少就某些或所有心理状态而言，强涌现主义实际上需要一种物质二元论形式。从涌现思想者的生物学观点来看，这些思想者的微观物理边界可能因为经验性原因而不可避免地模糊不清。但或许有疑问的是，与强涌现属性相关的基本因果定律是否会涉及模糊的条件。唯一明显的替代方案是，这些属性实例化在一个不模糊的对象中，就像一个非物质的心灵一样。（见 Zimmerman 2010 和 Hasker 2016 以及对此的回应 O’Connor 2016。）

涌现属性形式的物质二元论也可以被认为是必要的，以解释（许多关于意识的强涌现主义者所接受的）有意识经验的统一主体存在（Nida-Rümelin 2007），或者这是一个客观问题，即一个有意识的主体是否能够在某些根本性变化之后存活（Swinburne 2013）。最后，许多关于物质/对象或特别是物质/对象的一般范畴的解释表明，如果一个对象具有非物质属性，它将无法被视为一个组成的或物质的实体（Francescotti 2001，Schneider 2012 和 O’Connor 2018）。

如果强涌现确实带来了新物质，那么通过较弱的约束，即“高层次”物质或主体不会从它们的依赖基础中“自由漂浮”，实际上或模态地，通常涌现主义对物质唯一主义的承诺的精神而非文字是得以保持的。正是出于这个原因，Lowe（2008）和 Nida-Rümelin（2007）都将他们的物质二元论描述为“非笛卡尔式”。

弱涌现与强涌现：有争议的现象

涌现属性 Certain phenomena and theoretical considerations motivating some contemporary theorists to endorse a strong emergentist construal of those phenomena. (It bears emphasis that strong emergentists typically also suppose that some interesting organized behavior is more plausibly understood either reductively or as weakly emergent: their strong emergentism is piecemeal.) This final section summarizes those phenomena and considers in general terms the different ways strong and weak emergentists might go about treating them.

5.1 意识心灵

意识心灵在其不同方面长期以来似乎许多人认为无论是还原的还是非还原的（即，弱涌现主义者）都难以用任何物理术语进行合理的本体论描述。（有关相对全面的概述，请参见 Chalmers 1996。）

意识的觉知及其统一

考虑一开始，我们对自己的意识体验状态的明显直接意识。（意识认知状态，如信念和欲望，具有无法在此探讨的复杂方面。但请参见下文 5.1.2 节，以了解与强涌现主义推测相关的两者之间可能的联系。）对于表征这种意识的自然物理主义策略将是以不同物理状态之间的信息流的独特形式来描述（即体验状态本身和对体验的意识状态）; 然而，任何这样的说明似乎与意识状态的意识状态的非标准因果源的可能性一致，使得主体对其对象，即主体当前的意识状态，完全错误。对于意识内容的强可疑论似乎是不可信的，正如笛卡尔等哲学家所表明的那样，他们对人类知识的许多怀疑持怀疑态度，但通常不会将其延伸到我们对当前意识体验的理解。例如，我只是看似（但错误地）意识到自己正在经历极度痛苦，就像被放在拷问者的刑架上一样，而实际上我处于一种宁静的意识状态，就像躺在温暖的沙滩上？似乎不是，但很难用物理主义术语解释这一数据。

物理主义者同样感到困惑的是意识体验的统一性：我们的体验涉及不同的感官模式，以及我们的意识思维、情绪和感受作为一个整体意识状态的方面汇聚在一个意识主体的意识中。在一个合理的物理主义解释中，这些方面中的每一个将在不同的、物理上分离的神经网络中实现，但目前还没有一个完善的物理主义策略来捕捉这些体验中的统一性。

近几十年来，意识的高度一般性功能特征描述已被提出，特别是：高阶理论，根据这一理论，一个状态只有在与代表它的高阶状态保持适当关系时才是有意识的（Carruthers 2000; Rosenthal 2005; 高阶意识理论条目）；全局工作空间理论，根据这一理论，一个状态只有在其内容对多个认知子系统全局可访问时才是有意识的（Baars 1997, Dehaene et al. 2006）；以及整合信息理论（Tononi & Koch 2015），根据这一理论，一个系统只有在携带的信息比其各部分的总和更多时才是有意识的（并且所携带的“整合”信息量越大，其意识就越强烈）。反物理主义者认为，这些理论中的第一个隐含地否认或未能充分捕捉直接意识和统一的两个特征；第二和第三个理论是关于意识动态方面的高度暗示性框架，但在纯神经术语中发展时，它们似乎只提供了对我们内省理解的意识统一的较弱替代，且对直接意识关系没有清晰表述。

这就意味着，值得注意的是，尽管这些特征在标准的意识体验中存在，但在不寻常的临床案例中可能缺失或减弱，特别是在“分裂大脑”患者中。(见 Bayne 2008 和 Schechter 2018，对于关于分裂大脑患者报告的临床描述的哲学探讨。) 这表明了一种唯物主义策略，即利用这些不寻常的现象作为一种工具，逐渐削弱拒绝最终唯物主义意识解释可能性的表面现象学基础。(有关意识统一的条目，请参见第 4 节，对统一意识障碍的调查和对其可能影响的讨论。) 另一种可能的、也许是互补的唯物主义策略是主张，意识的某些看似方面只是可以解释为有限心智构建中不可避免的组织权衡的幻觉(见 Pereboom 2011 和 Chalmers 2018)。

心理状态的定性和故意性特征

甚至比起意识的本质和统一性，某些看似固有的特征——所谓的“感觉质”——在许多人看来需要一种反物理主义的本体论解释。在一个人的视觉领域中出现的一块红色区域，或者在听觉领域中的一声小号音似乎无法用视觉和听觉皮层内的神经过程来描述。相反，这种体验质量似乎在性质上是独特的，引发了与物理理论所假定的物理结构或功能种类不匹配的情况，并且具有一定程度的简单性，与相关的物理过程的巨大物理复杂性不协调。（关于这些意识体验明显特征的两个广泛讨论的论点至少涉及一种形式的物理-心理二元论，请参阅 Jackson 1982 和关于感觉质和知识论争的条目；以及 Chalmers 1996 和关于僵尸的条目。）

有些人接受这种关于意识体验的“现象”品质的主张，但认为在经验的意向属性方面，对唯物主义并没有相应的深刻挑战，代表了我们周围世界的样子（再次参见 Jackson 1982 和 Chalmers 1996）。（这种有限的反物理主义最适合于——尽管它并不蕴含——在上述 4.2.1 中讨论的强涌现的外显主义版本，因为它与信息处理意向状态是唯一对个体未来的心理和物理状态产生因果贡献的主张是一致的。）然而，有人可能质疑现象和意向属性的独立性（见例如 Horgan＆Tienson 2002），有些人甚至进一步推测意向属性在某种程度上是由现象属性构成的（Mendelovici 2018，Woodward 2019）。如果某种连接论正确，那么不仅经验，而且其他认知状态，如信念和欲望，可能会抵制纯粹的物理特征描述（请参阅有关现象意向性的条目）。

意识的意愿与代理机构

人类和其他动物不仅是经历者和认知者，也是行动者。（非人类动物选择或意志的性质及其伴随的行动经验在此被搁置，因为根据目前的知识很难推测它。）许多人认为亚里士多德在说到如何行动的选择是“由我们决定”的时候表达了一个真理，不同于缺乏理性或其他思考选择来源的因果过程的不可避免展开。广泛认为，人类对于有意识、有意的选择（“意愿”）的经验是通过代理人对自己的行动具有直接的“自上而下”控制（参见，例如，O’Connor 2000: Ch.1&4；有关代理经验讨论的概述，请参见 Bayne 2017 和 Woodward 即将发表的文章）。至少有时，我们似乎不仅仅是心理和纯粹物理影响聚合并解决行为的地点，而是拥有决定我们将采取哪种选项的权力，从而决定这些影响将如何被执行。

如果这种主体经验是真实的，可能表明自由选择的能力是强烈涌现的。根据一种观点，自由选择展现出一种独特的力量，与典型的力量不同，它既不是由刺激条件“触发”也不是由先前因素使更有可能（Lowe 2008, 2013）。或者，主体经验所代表的这种力量类型与非决定性的因果影响一致，这些影响共同赋予可能选择的客观概率（O’Connor 2008）。无论如何理解，通过行使选择权力对自己的行为进行有意识的控制与物理主义概念相矛盾，后者认为所有系统行为都由系统部件的排列和活动固定。再加上一个合理的观点是，无论什么类型的心理状态都依赖于更低级别的物理状态，这样的结果可能被视为支持将自由意志视为一种强烈涌现的力量。

代理经验是可推翻的，认知和社会心理学以及更近期的神经科学一直在探讨选择的决定因素及其与意识的关系。许多人认为一种特定形式的研究已经削弱了对任意选择的意识控制经验的真实性。Libet 1999 年及更复杂的后续研究旨在比较自我报告的意识选择发生时间与某些脑活动发生时间（稳步增加的“准备潜力”）之间的关系，Libet 认为这些脑活动与随后行动的产生有关。他解释结果表明行为是在主体意识到自己做出选择之前由大脑活动无意识地发起的，因此代理人感到她有意识地发起行动的观念是虚幻的。

许多哲学家对利贝特和其他一些神经科学家提出的“没有自由意志”解释进行了严厉批评（详见 Mele 2009 进行了彻底讨论，以及 Caruso 2012: 189ff 对共识的异议）。许多人强调利贝特的研究对象被要求做出的“选择”在重要方面与典型的自由案例有所不同。一些人指出，研究对象精确计时自己的任何意识事件的能力（包括简单的知觉线索）已被证明并不完全可靠：他们的估计可以被目标事件之前和之后的意识启动影响。（它们还具有不同程度的强度，因此事件的开始可能比事件本身更难确定，因为事件可能会迅速加剧或以其他方式发展。）其他人观察到，这些研究甚至没有声称确定意识选择的决定性物理前因。最后，其他最近的研究（始于 Schurger 等人 2012 年）质疑了利贝特风格研究正在跟踪的神经活动类型，特别是它是否甚至参与了选择和随后行为的产生。所有这些仍然是持续的科学研究和辩论课题。（目前正在进行一项大规模项目，该项目正在开发各种实验探针，以研究意识意志及其物理决定因素：< https://neurophil-freewill.org/> 有关人类自由意志的哲学和实证问题的概述，请参阅有关自由意志的条目。）

物理科学

量子纠缠

量子力学的一个显著特征被称为“量子纠缠”。当两个（或更多）量子粒子或系统以某种方式相互作用，然后（即使在空间上）分开时，它们的可测特征（例如位置和动量）将以一种无法用各个粒子或系统的“纯”量子状态来解释的方式相关联。换句话说，这两者需要被视为一个耦合系统，具有某些特征，这些特征在某种意义上不是系统组成部分的个体状态的组合或其他结果（参见 Silberstein＆McGeever 1999 年以及物理学和量子纠缠与信息中的整体性和不可分性条目）。Humphreys（2016）将这解释为涌现融合的一个实例（第 4.2.4 节）。就这些特征具有的物理效应而言，它们表明在非常小的尺度上存在一种几乎普遍的整体-部分属性失败。然而，应该注意到，量子纠缠并没有表现出特征或相关因果力的基本新颖性，因为它仅涉及其组成部分所具有的特征/相关力的值或大小。（例如，相关的“自旋”值是自旋的基本特征的排列，而不类似于质量或电荷作为完全独特的特征。）因此，它不符合许多强涌现观的标准。然而，它与这些观点的认识状态相关：如果一个人认为强涌现的存在在于一个种类的强局部对于一般组合系统来说是先验非常合理的，那么量子纠缠这一令人惊讶的现象应该使您在假设关于如何组装复杂系统时更加谨慎。

量子化学

物理学与化学的界面长期以来被认为支持本体论还原主义（或更普遍地说，物理主义）。这种情绪可以追溯到量子力学奠基人之一保罗·狄拉克的早期宣言。

因此，对于物理学的大部分和整个化学的数学理论所必需的基本规律是完全已知的，困难仅在于这些规律的确切应用导致的方程过于复杂而无法解决。 (1929: 714)

在最近几十年中，对这一观点进行了重新考虑。Hendry (1998, 2010, 2017, 2019)，继 Woolley (1978, 1998)和 Primas (1981)之后，相反地认为，分子结构是（或很可能是）强涌现的，不能完全由分子的量子成分的排列所决定；同位素，它们具有不同的分子结构但相同的亚原子成分，是这些讨论的一个特别焦点。Scerri (2012)批评了这种思路，暗示它忽视了分子与其环境的量子机械相互作用可能有助于确定其整体结构的可能性。值得注意的是，Scerri 的反对提议的细节取决于对量子力学的特定（坍缩型）解释。在化学哲学家之间对这一问题的讨论稳步增加，目前似乎尚未解决。这反过来表明，与 Dirac 相反，即使在物理和化学的界面上，强涌现仍然是一个活跃的可能性。（有关进一步讨论，请参见 Hettema (2015)和关于化学哲学的条目，第 6 节。）

时空

基础物理学包括两个成功的理论，广义相对论（GR）和量子场论（QFT），它们之间相互矛盾。近年来，许多量子引力理论被提出作为候选更深层次理论，可以在一个一致的框架内解释这两个理论的核心动力学原理和成功预测。引人注目的是，在几乎所有这类理论中，时空不是基本本体的一部分，而是被一个缺少至少一些结构的框架所取代。许多理论家说，因此 GR 的时空被视为涌现的。它的依赖性体现在 GR 中时空扮演的许多角色以及时空结构化的实验观察本身（实际上，日常生活中无处不在的感知！）如何基于所提出的基本理论中的非时空结构。它的自主性采取了非基本时空与基本理论的任何特征都有质的不同的形式。

这些激进提议引发的问题是复杂的，甚至有人争论它们是否在经验上是连贯的，考虑到空间和时间在我们对物理因果关系和经验观察的理解中所起的作用，以及经验证据本身。就目前而言，关键点在于这些理论提出了系统性的理论简化，类似于将热力学简化为统计力学，伴随着被简化理论结构的本体论简化。在这一点上，情况似乎不同于弱涌现主义者所看到的物理学和生物学之间的关系，生物实体似乎是特殊类型的有组织的物理结构，解释同样独特的现象，这些现象不能被更基本的理论解释。有关一些相关理论和论述它们涉及时空涌现的论据的非技术介绍，请参阅 Wüthrich（2019）。有关我们对空间和时间的普通概念以及这些概念与将它们视为非基本的理论相容性的更一般哲学思考，请参阅 Chalmers（即将出版）。

涌现属性对科学的一般本体论的多元主义解释

物理主义的拥护者将 20 世纪和 21 世纪物理和生物科学的显著成功视为至少建立了这些领域各个层面的特征过程受基本物理状态和过程的固定。然而，一些人从这些进展中得出不同的结论，看到了对强涌现主义观点的新基础。

涌现属性和自上而下的因果关系这样的术语来描述他们研究的现象。然而，目前尚不清楚它们最好被解释为描述弱涌现状态还是强涌现状态及相关行为。最近反思其学科状况的人中，固态物理学家 Laughlin（2005）、系统生物学家 Noble（2006）和 Boogerd（Boogerd 等，2005 年，2007 年）、神经科学家 Walter Freeman（1999 年，2000 年）和宇宙学家 Ellis（2016 年）似乎主张固态物理学、生物生命和人类思维方面的强涌现主义解释。他们认为，涵盖这些领域的相关科学同等地、互补地赋予“自下而上”和“自上而下”的决定因素和原则，并认为我们不能将后者理解为最终由前者的实例固定。他们详细论证的总体趋势是，没有完全的“自下而上”方式来描述，更不用说解释某些有组织的现象了。另请参阅 Ellis、Noble 和 O’Connor（2012 年）的一系列最新概述，涉及自上而下和自下而上原则在从基础物理学到社会学等众多科学领域中的相互作用。

最后，哲学家南希·卡特赖特（1983 年，1994 年，1999 年）在几十年来一直捍卫一种彻底的“拼贴”或多元化理解科学之间关系的立场，作为对弱涌现主义者和还原主义者常见的“底层物理学”、不对称等级的替代方案。她认为，对科学实践的深入考虑表明，基本物理定律仅在限于小规模系统的人为环境中适用，这些系统由宏观屏障和机制维持，用于隔离“向下”的因果效应。她认为，这样精心设计的结果无法让我们对一个仅由自下而上的物理定律展开固定自然现实的愿景有合理的信心。尽管以略有不同的方式进行论证，杜普雷（1993 年）对卡特赖特观点的一般多元主义或“反基础主义”倾向表示同情。更一般地说，如果类似卡特赖特观点的观点是正确的，并且对基础多元化的本体论描述是自然现实光谱上存在基本新颖性，那么人们可能会自然地认为强涌现比其支持者通常假定的要普遍得多。这一觏念与第 4.2.4 节中提到的“变革性”涌现描述有关。有关卡特赖特引发的广泛问题的讨论，请参见卡特（1998 年）和有关科学统一的条目，第 5 节。

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Other Internet Resources

O’Connor, Timothy and Hong Yu Wong, “Emergent Properties”, Stanford Encyclopedia of Philosophy (Summer 2020 Edition), Edward N. Zalta (ed.), URL = https://plato.stanford.edu/archives/sum2020/entries/properties-emergent/. [This was the previous entry on this topic in the Stanford Encyclopedia of Philosophy — see the version history.]

Acknowledgments

The author acknowledges the substantial contributions to the composition of this entry by Jessica Wilson. The entry was originally planned and drafted as a fully co-authored work, but Wilson needed to bow out late in the process. After that point, it was heavily revised and edited, and some new material was added, so she is in no way responsible for any flaws in the final product. Even so, the author is indebted to her.

This publication was made possible through the support of a joint grant from the John Templeton Foundation and the Fetzer Institute. The opinions expressed in this publication are those of the author(s) and do not necessarily reflect the views of the John Templeton Foundation or the Fetzer Institute.

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