笛卡尔空间与社会计算的影响

笛卡尔被誉为现代西方哲学的奠基人，其时空思想对于现代社会的影响是深远的。在开展时空社会科学研究的过程中，笛卡尔的时空思想往往能够提供重要的启示和指引，帮助研究者发现社会时空变化的规律。

（一）空间的广延性

随着中世纪的终结，“地心说”的空间思想也逐渐被淘汰了。科学技术的发展，产生了新的空间思想和观念。哥白尼的“日心说”空间思想，激发了更多科学家去思考空间的结构与社会的变迁。在这种历史背景下，笛卡尔对于空间进行了深入的思考，提出了空间的“广延性”，他说：“具有长、宽、高的广延构成了有形实体的本质，思想构成了能思实体的本质（Descartes 1964）。”可见，笛卡尔的空间定义具有二元性，既强调有形实体的空间存在，又认为实体空间的本质是思想。这就是典型的关于空间的二元论，空间既是客观的存在，又是主观意识的产物。这也就是笛卡尔“我思故我在”的时空思想。这种时空思想，具有一定的合理性。与物理空间相比，社会时空是一种更为复杂和难以清楚界定边界的时空，但是社会时空结构会对社会中的人们产生影响，影响人们的思考以及行为，最终影响社会运行的结果。也就是说，社会空间在很大程度上存在于社会中人们的感知。俗话说：“心有多大，舞台就有多大。”从时空社会科学来分析，这里的“舞台”就是社会时空，而“心”就是思考的过程。可见，社会时空的存在、结构及其范围大小，会受到一个人的主观意念和思想的影响，而这恰恰是笛卡尔的时空思想的重要内容。

（二）笛卡尔坐标

对于现代空间社会学而言，笛卡尔的贡献远不止于此。据说笛卡尔是在生病卧床休息时，看到蜘蛛在织网而受到启发创立了平面直角坐标系，即所谓的笛卡尔坐标系（Cartesian coordinates）。相交于原点的两条数轴，构成了平面放射坐标系，如两条数轴上的度量单位相等，则称此放射坐标系为笛卡尔坐标系。两条数轴互相垂直的笛卡尔坐标系，称为笛卡尔直角坐标系，否则称为笛卡尔斜角坐标系。笛卡尔坐标系的创立，不仅仅是数学和几何学上的重大突破，更是具有深远的社会学含义，使得社会空间中的社会计算成了可能。例如，在全球经济中心的测量和计算上，笛卡尔坐标系是常用的坐标系（Quah 2011）。现代空间社会学的一个重要特征就是计算社会空间内部人、事、物之间的距离以及人、事、物发展变化的规律，而要进行这种社会计算，就需要有直观的空间参照，笛卡尔坐标系是一种平面坐标系，是进行社会空间计算的重要基础。在社会空间中的空间位置的描述，需要在一个特定的系统下采用特定的方式来进行，这一特定的系统被称为坐标参照系，即提供系统原点、尺度、定向及其时间演变的一组协议、算法和常数，而笛卡尔坐标系能够为社会空间分析提供这种系统。现代的地理信息系统（Geographic Information System或 Geo-Information system，GIS）采用的是球面的数据，一般用的是大地坐标系，但是，大地坐标系和笛卡尔坐标系可以互相转换，因此，笛卡尔坐标系还能通过坐标系转化的方式从平面坐标变成球面坐标，在社会空间的测量和计算中发挥出重要的作用。(www.xing528.com)

（三）笛卡尔空间

社会学鼻祖奥古斯特·孔德（Auguste Comte）对于社会学有一幅宏大愿景：社会学希望使用一种类似于物理学这样的自然科学的方法与理论，统一所有的人文科学学科，从而建立一门经得起科学规则考验的新的人文学科。但是，要实现这种跨学科的统一和整合，需要有一定的前提。其实，笛卡尔的研究为这种学科整合与统一提供了重要的支撑，尤其是笛卡尔空间（Cartesian Space）的建立，使得社会学科中的跨学科整合与统一成了可能。比如在微观经济学研究中，笛卡尔空间是一个重要的基础（Gruver and Xu 1994）。在笛卡尔空间的基础上，就可以建立一整套用计算科学方法为重要研究工具，以传统人文社会科学理论与思想为指导，帮助解决经济、政治、社会、人文等诸多领域问题的理论和方法学体系。这就是现代实证空间社会学的基本特征和研究范式，就是以迈克尔.F.古特柴尔德和卢克·安瑟伦为首所倡导的“空间整合社会科学”的基本思路。但是，16世纪时笛卡尔的这种思想提出来之后，在相当长的时间内并没有被社会学科的研究者所重视，当然，造成这种局面的一个重要原因是地理信息技术的限制。在笛卡尔死后的三百多年以后，随着现代地理信息技术的不断发展，地理统计等新的计算工具的突破，使得空间分析与社会科学研究可以更好地整合起来，现代意义上的空间社会学才能够建立起来。

笛卡尔空间的创立，使得在特定空间上进行社会计算成为可能。值得注意的是，笛卡尔空间上的社会计算采用了空间转换矩阵的方法计算不同空间上的动作以及移动的空间路径，这种方法在后来机器人的机械手运动设计中获得了广泛的采用，成了现代机器人空间行动规划的经典方法之一。事实上，这种方法在原理上和现代时空模型分析是一脉相承的。在现代空间统计和空间建模的过程中，为了刻画空间邻近关系，都很需要建构空间权重矩阵（Spatial Weight Matrix）。对于空间统计和空间建模而言，空间权重矩阵是一种有效的表达空间关系的方式，是用量化的方法表示了数据之间的“空间结构”以及观测点之间的空间距离和彼此之间的空间互动机制。在空间网络研究中，空间权重矩阵是动态的，即空间关系随着时间的变化而变化（Cheng et al. 2014）。这种思想和计算方法可以追溯到三百多年前的笛卡尔，当他创立了笛卡尔空间以后，空间权重矩阵的概念以及空间路线规划方法就可以在笛卡尔空间中实现了。例如，在现代机器人的开发过程中，当需要机器人的机械臂能够非常精准地完成很精细的任务时，笛卡尔空间轨迹规划是最好的选择。在社会应用上，只要把笛卡尔空间转换为社会空间，那么，就可以对社会系统运行进行笛卡尔空间的规划，就可以进行精准地计算，模拟和预测社会的发展轨迹，研究现实社会空间中的诸多问题，从而促进和优化人类的社会活动。