正文
自启蒙运动以来，目的论的概念一直被逆向因果关系的幽灵所困扰。随着19世纪中叶热力学的发展，逆向因果关系的合理性遭遇了比早期启蒙哲学家想象中更为微妙和复杂的质疑。热力学第二定律为机械论理论引入了时间不对称性，这是牛顿力学所不具有的。简单来说，热力学第二定律说明物质会从有秩序状态，自发且不可避免地向更混乱的状态发展，而反过来几乎不可能发生。然而，一个很显然的例外是生命和心智过程中特有的结果导向动力学
（end-directed dynamics）
，这些过程与热力学第二定律所述的普遍趋势背道而驰。
在热力学这一新兴领域中，麦克斯韦[9]提出了一个著名的“麦克斯韦妖”思想实验，隐晦地将第二定律的物理性与心智的因果关系进行了对比。他提出，有两个容器，它们通过一根管道相连，如果存在能够测量通道内分子相对速度的微型工具，并且能够控制特定分子在通道中通过的方向，那么就有可能逆转第二定律，进而降低整个系统的熵。当然，要实现这一点，“妖”需要做到控制速度较快的分子向一个方向流动，而速度较慢的分子向相反方向流动。这么做的结果是，其中一个容器温度会逐渐升高，而另一个会降低，这也将无限增加系统做功的能力。这一结果看起来十分荒谬，但要解释问题所在并不那么容易。
尽管这个思想实验在充满想象与矛盾，但在某种程度上，它体现了“妖”的结果导向行为具有与第二定律相反的倾向。1930年，大卫·沃森
（David Watson）
在《科学》杂志的一篇文章[10]中精辟地总结了目的性现象与热力学之间关系的含义，他说：
“思想干扰了事件发生的概率，那么长期来看，也干扰了熵。”但这是如何实现的呢？
在整个20世纪，各种理论论证试图证明，任何违反第二定律的行为都是不可能的。举几个具有范式转变意义的贡献，它们包括：西拉德
（Szilard）
[11]分析测量分子速度所需的能量成本，布里渊
（Brillouin）
[12]使用负熵概念将信息与能量联系起来，杰恩斯
（Jaynes）
[13]从信息角度对最大热力学熵的分析，以及兰道尔
（Landauer）
[14]证明信息擦除
（例如在计算中）
必然会增加物理熵的研究，等等。
以上和其他分析均表明，任何物理上实现的结果导向过程，都无法克服第二定律所导致的熵的不可逆性和必然增加，至少在全局或孤立系统中是如此。麦克斯韦妖需要执行的测量和选择控制过程本身涉及物理操作，这会增加熵，增加的程度超过了它给系统减少的熵。然而，尽管具有智能的主体行为不能违反第二定律，但这并不排除真正目的论因果关系的可能性，它只是描述了目的论因果关系不能是什么。
大约同一时代，查尔斯·达尔文
（Charles Darwin）
的自然选择进化论对目的论也提出了挑战。人们普遍认为，自然选择的逻辑为生物体的结果导向适应提供了一种非目的论的解释。即使自然选择并未预知哪种生物设计将与环境更适配，适应仍然会不断演化，但适应都是事后结果。然而，一个常被忽视的热力学问题使这一解释变得复杂，它与自然选择中的一个必要过程有关：繁衍。
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为产生自然选择，必须产生多种变体并依次“测试”。正如进化生物学家Maynard Smith[15]所说，这需要靠大量繁殖增加变体数量。可选的变体数量必须远远超过最终能够持续存在的数量，一些不太成功的变体需要被淘汰。但这些变体副本并非自然出现，它们依靠繁殖，而繁殖需要以新陈代谢的形式进行热力学工作来完成。因此，尽管自然选择可以解释特定适应目的的设计表象，但它仍然依赖为局部对抗热力学第二定律而进行的新陈代谢和繁殖活动。
为了解释生物体生理和繁殖的结果导向性，需要一个更加聚焦的机制。Rosenblueth等人在《行为、目的与目的论》[3]中提出，可以通过负反馈机制来解释生物体表面的目的性行为。负反馈调节的经典例子包括蒸汽机的离心调速器或控制家用暖气的恒温器，它们会在系统偏离某个设定值时开始工作，其目标就是尽量减少对某些功能重要的物理参数值的偏离，由此产生的行为可以描述以设定值为结果的导向行为。
这种以机械论方式解释结果导向性的方法启发Pittendrigh[5]创造了“目的性”
（teleonomy）
一词，不带任何感情色彩描述生物学中的此类倾向。他说：“如果所有结果导向系统都用‘目的性’这样的术语来描述，强调对结果导向性的描述，但不涉及到亚里士多德目的论，那么生物学家长期以来的困惑将得以解决。”举例而言，以这种方式描述海龟的行为，人们会说它游到海滩并产卵，而不是说它为了产卵而游到海滩。多年后，Pittendrigh在回应Mayr[4]时提到：“问题的关键在于区分进化改变的机制，和从进化时间尺度中抽象出来的生理机制。”但是，进化过程能否从其所依赖的生理机制中抽象出来，而避免留下其结果导向特性无法解释？
Pittendrigh 承认了生物体新陈代谢的重要性：“所有生物学‘目的’或‘目标’中最普适的一个当然是通过繁衍实现永续。这一目标
（及其所有附属目标，如进食、防御和生存）
在某种意义上有效地引起自然选择和进化改变，但并不因果地影响其自身”[4]。这给我们留下了一个“先有鸡还是先有蛋”的问题。用于维持新陈代谢和促进繁衍的热力学过程是进化的结果吗？还是它是自然选择得以存在的先决条件？在从“所有生物学‘目的’中最普遍的一个”中抽象出进化改变的逻辑时，生命的热力学独特性被认为与自然界中结果导向性问题无关。因此，目的性
（teleonomy）
既不能解释目的论，也不能将其消除掉，它只是提供了一种回避目的论问题的方法。
目的论因果过程
（teleological causal processes）
不仅由它们假定会带来的目标变化来定义，还由它们的非自发性质来定义。从这一点上讲，目的论因果过程具有“干预性”特征，只有当这些过程倾向于阻止一个正在进行的过程或打破一个稳态时，这种特征才得以体现。从热力学的角度来看，这种面向未来的特性通常可以与热力学第二定律相联系，因为熵的增加特征性地描述了普遍存在的自发背景情境。
因此，一般而言，
目的论因果过程涉及通过“做功”来促成某些状态的出现，而这些状态在热力学上本来是不太可能自发产生的
。
考虑一些人们熟悉的例子，比如撑伞防止雨水浸湿衣服，在寒冷天气穿保暖衣物御寒，或者进食以满足饥饿感。前两种情况涉及通过干预阻止正在进行的物理过程，进食也阻止了一个自发过程，即维持生命的新陈代谢工作中持续的能量消耗。因为我们的生物体需要维持在热力学不稳定，且远离平衡的状态，除非通过某种能量屏障或者不断做功，否则这种状态将自发退化。
然而，这并不意味着目的论因果过程必然与熵的增加相对立。很多时候，它们会促进熵的增加。例如，搅拌咖啡以加快糖的溶解速度，或者清除溪流中的灌木以疏通水流，或者咀嚼食物以破碎其结构，增加暴露于消化酶的表面积，这些行为都涉及通过做工扫除熵增的障碍，从而加快熵增速率。尽管预期的结果是实现熵增或平衡的状态，但这种活动是结果导向的，因为它涉及为对抗自发趋势而进行的工作，不论是加快、阻碍还是逆转其变化速率。
总结来说，这些过程或活动都表现出两个共同特征：
首先，无论这些活动是由有机体有意识地执行，还是自
发
发生，它们都涉及做功以改变那些本会持续存在的状态——无论这是一种自发的变化速率，还是对变化的阻碍
。
其次，从热力学的角度来看不那么明显，在所有情况下，做功都是为了直接或间接地使某个最终受益者获益。
正如我们将在下面论述的，这两种特征都可以用热力学的角度来理解，本质上是针对一种如果不加阻止就会自然发生的背景趋势进行抵抗。这个背景趋势本身可能是由另一种相反方向的、有目的的过程所产生，比如由另一种生物的行为
（捕食者与被捕食者）
或者复杂的社会关系所引发的压力
（个体自由与社会规训）
不过，为了识别目的论因果关系的最基本热力学决定因素，接下来的讨论将聚焦于简单的热力学条件。
图片来源：https://www.sohu.com/a/671940366_120545240
通俗地说，我们用它们产生
（或旨在产生）
的结果来描述目的论因果过程。因此，活动 X被启动“以便”使条件 Y 得以实现。Y 是 X 产生的目的，并且可以推测，如果没有 X 增加这种可能性，Y 就不太可能出现，这是我们对目的性行为的常识性理解。但是，以变化趋向的状态形式出现的结果无处不在。
那么，是什么将目的论因果过程与其他自我终止的过程区分开来呢？
许多我们通常不会认为具有目的性的自然过程，实际上都会引导系统向特定的终极状态发生不对称的变化。例如，抛向空中的物体在地球引力的作用下被拉向地球中心，并落回地面，直到它们静止在地面上；两块磁铁的异极会相互靠近，直到它们接触；混入茶中的糖会溶解并均匀分散，直到浓度各处相同；解冻的冷冻食品最终会达到与周围环境平衡的温度。
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我们将这些作为全局不对称性简单结果的过程称为“终局”
（terminal）
过程，因为它们涉及向某个变量终局
（最大值或最小值）
的自发变化，超过这个值后，不再发生进一步的不对称变化。亚里士多德认为自然界充满了较低层次的终局趋势。在他的宇宙观中，他认为基本元素如土、气、火和水会自发地趋向其“自然层次”，除非被外力阻止。
在这方面，热力学第二定律描述了一个终局过程。除非被阻止改变，否则一个由许多动态相互作用部分组成的物理系统的熵将自发地增加，直到达到其最大值，即平衡状态，此时不对称的变化过程最终将达到平衡。外部边界条件决定了某些状态变量可以假设的最大值和最小值。当达到这个值时，不对称变化停止。在这方面，热力学系统的最大熵状态可以被描述为其终局状态；即在该方向上进一步变化是不可能的点。鉴于各种物理转变都伴随着不可阻挡的自发熵增加，第二定律是许多其他不可逆不对称变化的间接来源，而目的论过程通常与之区分开来。
需要注意的是，终局状态虽然表面上具有结果导向性，但并不具备任何满足条件，它们不会“吸引”向该方向的变化，也不会“强迫”事物趋向某个终态值，没有任何功在将事物拉向或推动到终态。相反，这些终态反映了潜在变化轨迹的全局不对称性，对局部因果过程施加了约束。以引力相互作用为例，决定因素是质量和距离；以化学反应为例，重要的是相对浓度、环境温度、分子价态等。这种现象类似于一种“场效应”[16]，即变化的任何方向性都是由外在因素决定的，可视作边界条件，这些条件决定了哪些属性参与了某种转变。因此，变化过程停止时所达到的终点，就是这些外部关系的函数。
有趣的是，巴布科克
（Babcock）
和麦克谢
（McShea）
认为，目的论只是外部汇聚场效应的一种局部化表达。基于此，他们断言不存在任何内在的目的论属性。我们同意：所有的因果倾向都源于外部影响的汇聚；
将目的论过程归诸有机体的构成要素，往往会引入一种难以言说的目的论属性，却无助于解释其因果根基
。相反，我们将展示，
生物学中的目的论过程可以由局部动力学过程的组织产生——这些过程相互构筑彼此的边界条件
。如此一来，原本外在于各组成过程的关键场效应便被整体所内在化，并能对抗外部背景场效应。从这个意义上说，我们提出的生物目的论理论既与严格的外在主义相容，但又既非简化为外部关系的汇聚，也不诉诸任何“生命力”
（élan vital）
。欲了解对场论及其对内在目的论否定的更深入批评，请参见 García-Valdecasas[17]。
与终局过程相反，我们所称的“定向”
（‘targeted’）
或“目标导向”
（‘target-directed’）
过程，仅在内部边界条件的意义下才算“终止”。这些内部边界条件体现了系统内部某些局部参数的具体取值。因此，这类过程既非自发发生，也非广泛分布；它们涉及似乎由局部源头发起的功，以阻止特定结果的出现，并产生偏离外部边界条件本应施加模式的变化轨迹。
例如，将物体从地面提起放到更高的台面上；将被磁力吸附在一起的磁铁拉开；穿上外套以减缓体热散失的速度——这些都是与它们所处更大环境中隐含的自发终态倾向相违背的行为。即便所导致的变化与热力学变化方向相似，比如搅拌茶水以加快糖的溶解，它仍然改变了本来会自发发生的过程。这类终局导向行为的终点，是一些特定的非终局状态。它们是“目标”状态：如果不是由于这些局部发起的干预，事物原本不会趋向或停留于此。
