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孪生地球
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普特南最著名的思想实验向“意义是‘头脑中’的某种心理状态”这种观点提出挑战。普特南说，假定在我们的星系中存在另一个星球，我们称之为“孪生地球”。孪生地球几乎在每个方面都与地球完全一样。在孪生地球上，生活着外表普通的人们，他们甚至也说英语（像许多科幻电影中的情景一样）。孪生地球与地球之间的相似性极其惊人，孪生地球上的居民把他们的星球称为“地球”。（如果他们把自己的星球称为“孪生地球”，确实有点傻。）
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两个星球之间有一个差别：孪生地球上的海洋、河流、湖泊、雨滴和眼泪等是由一种看起来与水完全相同的透明液体构成的，但是这种液体并不是水。具体地说，它的化学结构与水分子不同——它的分子式不是H2O而是另一种形式，我们写为XYZ。但是孪生地球的居民经历了与我们相同的进化过程，惊人的相似性使得他们也把这种液体称为“水”。当他们谈论浇草坪时，他们的意思是用XYZ浇。如果把H2O浇在他们的草坪上，会把草杀死。
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在孪生地球上也有水，水保存在化学实验室里，装在几只密封的瓶子里，但是他们不把它称为“水”。在地球上也有XYZ。两个星球上的化学家利用简单的手段可以区分二者的化学结构。
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请考虑这个场景：几个世纪以后，我们派出宇宙飞船前往孪生地球。我们的宇航员走出飞船，脱去宇航服，用英语向当地居民做自我介绍。过了一会儿，一个宇航员渴了，要水喝。孪生地球上的一位东道主打开水龙头，用漂亮的高脚杯接了一杯“水”。我们的宇航员把杯子举到唇边，呷了一口，然后吐了出来！地球人化验之后发现，孪生地球上的“水”是有毒的、不能饮用的XYZ。
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我们把日历调到1750年。无论在地球上还是在孪生地球上，这个年代都被称为“公元1750年”，因为两个星球上的日历完全一样。人类尚未驾驭太空旅行，我们的天文学家用制作粗糙的望远镜无法发现孪生地球的存在，同样，孪生地球上的天文学家也不知道我们的存在。当时，化学也处在萌芽期。我们的化学家尚未发现水是由氢和氧构成的。同样，孪生地球上的化学家也不知道他们的“水”是由、y和Z构成的。
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在1750年的地球上，有一个叫“奥斯卡”的人；在孪生地球上，有一个极其相似的人，也叫“奥斯卡”。这两个奥斯卡如此相似，以至于他们在生命中的每个时刻想法都是一样的。当地球上的奥斯卡使用“水”这个词时，这个词引起的记忆和心理联系与孪生地球上的奥斯卡使用这个词时的心理状态完全一样。这两个人都回想起学校操场上的某个喷泉；第一次见到大西洋（在两个星球上大西洋的地理特征相同）；大雨天从他们的屋顶滴下来的水。如果你让地球上的奥斯卡解释什么是水，他会说成如此这般；你再去问孪生地球上的奥斯卡，得到的回答一模一样。在两个奥斯卡的意识中，对水的理解没有任何差别。然而，两种水是不一样的。普特南的结论是：“不管怎么说，‘意义’就是不在头脑里面！”
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然而，如果意义不在头脑里面，它在哪儿呢？
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孪生地球的化学
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许多哲学家确实相信，意义主要存在于“头脑中”。一个像“水”这样的词可以意指任何东西。这个词的含义是它偶然所意指的东西，是当我们说“水”这个词时我们所想到东西，与这个词的书写形式无关。如果我们发现一份很短的卷轴，是用一种已经失传的文字书写的，全部内容只有一个字：“水”，那么我们不可能把它翻译出来。
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我们每个人都经历过不知道“水”这个词的含义的阶段。父母以及其他成年人在特定的语境中说“水”这个词，由我们自己来确定这些语境有什么共同之处。作为成年人，我们认为，我们的经验足以消除模糊性。在我们长大以后，“水”这个词还有可能表示与我们想的不一样的东西吗？
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针对普特南的思想实验，有两种反对意见经常被提出。孪生地球在化学上似乎是不可能的，虽然这个问题未必至关重要，但确实如此。为了避免这个问题妨碍我们深入讨论，我们先整理一下孪生地球应当具备的化学性质。
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在1975年的一篇论文中，普特南把假想的“XYZ”描述为一种“化学分子式非常长而复杂”的液体。据说，它在一定的温度和压力范围内保持液态，这个范围与水的相同。当然，在孪生地球上，它可以用来解渴，而且，在生态学和生物化学方面，它扮演了水在地球上所扮演的角色。
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在所有已知的物质中，没有任何东西与水的相似性达到这种程度。是否会有某种分子式复杂的东西满足这些要求，这也是可疑的。水之所以在地球的生化反应中如此重要，原因在于它的分子较小。分子式长而复杂的液体通常是油性的、呈黏稠状的，还有其他一些与水不同的性质。
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过氧化氢（H2O2）是除水以外唯一的氢氧化合物，它很不稳定，不能以海洋的形式存在。（药店里卖的“过氧化氢”其实是浓度很低的过氧化氢水溶液。）硫化氢（H2S）在化学结构方面与水相似，但它是气体。气态的氨（NH3）和氟化氢（HF）与水有点相似。氟化氢是剧毒的酸，沸点刚好在地球环境的室温之下。
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某些科幻小说作家设想过一些外星生命，在这些生命形式中，氨取代了水的地位。这些生命所处的星球必须比地球冷很多，因为氨只有在零下36华氏度（相当于零下33摄氏度）以下才是液体。（作为窗户清洁剂出售的液态“氨”是氨气的水溶液。）
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很可能有很多星球，其体积与地球或月球相仿，而且其温度范围使得氨表现为液态。与上面提到的其他化合物不同，氨是常见的（木星上有氨气云），而且可以形成湖泊、海洋和河流。和水一样，氨也是极性化合物，这意味着它可以溶解很多种物质。对于任何一种可设想的生物化学系统来说，这个性质看来都是至关重要的。
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然而，普特南的XYZ不可能是氨——如果孪生地球果真与地球完全相似。随便列举几件事：孪生地球的居民用什么来清洁窗户？他们不能用NH3，因为对他们来说这就是“水”。如果孪生地球和地球非常相似的话，他们应当有一种商品，商标也是Windex，但是成分却不是“水”。如果温度使得氨是液态的，那么水银就是固态的。在温度计和气压计里不会有水银。牙齿填充剂也不会用水银化合物。他们也不会把其他液体金属称为“水银”，因为在这种温度下所有金属都是固态的。当然，以上只是最简单的例子。我们不需要沿着这个思路走太远，就可以发现成千上万的差异。以氨为基础的生化系统很可能无法推动进化出与人类相似的物种（即使我们承认以氨为生存基础的智慧生物是有可能存在的）。
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另一种反对意见直接针对普特南的表述（“意义不在头脑里面”）。人体主要由水构成。我们不仅说到和想到“水”，当我们在说和想的时候，水就在我们的头脑里。如果孪生地球的化学系统确实以XYZ为基础，那么每个孪生地球人的头脑中应当有XYZ型的“水”。意义毕竟是在头脑里的！
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我认为，以上两种反对意见都没有切中普特南论证的要害——当然，有些人对此会不太同意。普特南在文章中给出了一些不太生动，但同样可以说明论点的例子。例如，他指出，如果孪生地球上的“铝”锅其实是钼制的，而他们所说的“钼”实际上指铝，结果会如何？
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从化学家的角度看，这个例子并不高明，普特南应当可以找到更有说服力的例子。钼比铝重很多，而且二者在其他方面也有重要差别。不过，有些元素在化学属性和物理属性方面非常相似。稀土元素中的许多种，除非借助于极其精密的化学分析，否则是无法区分的。此外，这些元素与人体没有关系。如果有必要，我们可以假定人类和孪生地球人的大脑中一丁点儿这类元素都没有。
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这些稀土元素都不常见，除化学家以外，没有人熟悉它们。镍和钴这两种元素非常相似，人们对它们了解得比较多。在外观上，镍和钴没有差别，它们的密度和熔点也几乎相同，二者都属于少数几种可磁化的金属，而且化学性质接近。
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假定孪生地球的居民所说的“镍”其实是钴，他们的“钴”其实是镍。在孪生地球上也有两个国家：“美国”和“加拿大”，这两个国家发行的硬币也叫作“镍币”。之所以这么叫，是因为硬币含有金属“镍”，不过实际上是钴。尽管如此，孪生地球上的镍币与我们的镍币看起来一模一样。在人体中，镍和钴都不占重要地位，所以孪生地球上的宇航员不会存在缺乏这两种元素的问题。注意到这个差别恐怕要花很长时间。
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最终，某个化学知识水平较高的宇航员也许会研究孪生地球上的化学元素周期表，发现“Ni”和“Co”这两个符号好像颠倒了。（不过我觉得，即使在大学里化学成绩很好的人，也很容易对这个差别视而不见。）另外一个情况可能泄露这个差别：在地球的日常语言中，“钴”这个词经常表示一种深蓝的颜色，而非钴元素。钴蓝是画家的一种颜料，由氧化钴制成。在孪生地球上恐怕没有钴蓝，这种鲜艳的、有点发绿的蓝色颜料不得不称为“镍蓝”。
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