第18卷第6期慶工學院學報2004年12月Vol 18 No 6Journal of Chongqing Institute of TechnologyDec.2004外國語言】非線性動力學與語言研究張武江(北京電子科技學院基礎部,北京100070)摘要:非線性動力學是近年來發(fā)展起來的一門新興學科混沌和復雜性是它的兩個重要理論語言系統(tǒng)本身也是一個非線性動力系統(tǒng)。主要從二語習得和語言理解兩個方面回顧了近年來非線性動力學對語言研究所取得的成就,并預測非線性動力學研究方法將是未來語言研究的一種重要方關鍵詞:非線性動力學;混沌;復雜性;二語習得;語言研究中圖分類號:H0.09文獻標識碼:A文章編號:1671-0924(2004)06-0146-04Non-linear Dynamics and Language researchZHANG Wu-jiangDepartment of Basic Sciences, Beijing Institute of Electronicd Technology, Beijing 100070. China)Abstract: Non-linear dynamics, which includes two important concepts as chaos and complexityoped science. Chaos and complexity are two important theories of non-linear dynamics and key to the research of language, because language itself is also a dynamic system. This paper reviews briefly language research from the asit indicates that adopting non-linear dynamics analysis is one important method of future language research coverpects of second language acquisition and language understanding in terms of non-linear dynamics method; moreoverKey words: non-linear dynam0引言是非線性動力學過程,而語言就是一個開放的非平衡的、非線性的復雜系統(tǒng),因此用非線性動力學理論來研究語言系統(tǒng)的非線性特王銘玉指出21世紀將是多學科交叉研究的世紀語言學同征及其混沌行為是語言學發(fā)展的自然趨勢。社會科學自然科學的外部橫向交叉將促進語言學本身的發(fā)展,多1非線性動力學與混沌/復雜性學科的交叉已成為語言學發(fā)展的普遍趨向。20世紀70年代自然科學領域發(fā)展起來的動力學理論在生物學、物理、化學、數學、天文動力學(系統(tǒng))是非線性科學的一個重要組成部分,它其實是物學等領域引起了人們的高度重視,近年來又在包括語言學在內的人理科學和數學科學兩棲的邊緣科學。這里的系統(tǒng)指的是非線性動文社會科學方面獲得了顯著的進展。語言系統(tǒng)不是一個確定的、簡力系統(tǒng)通?？梢杂梦⒎址匠?、偏微分方程或迭代方程來描述單和諧的模式它常因系統(tǒng)內部的一些微小的不確定性因素或來自 Van gelder·指岀:混沌系統(tǒng)是一種特殊形式弌的動力系統(tǒng),混沌理系統(tǒng)之外的某些微小干擾,就可以導致大量的、不可預測的波動。論是動力學理論的一個分支。 Keller也對混沌理論下了這樣這就需要動力學理論和方法加以把握2。孫慕天認為所謂動個定中國煤化工主要研究確定的非線性動力力學研究是指從動態(tài)的觀點出發(fā)去研究事物和對象即著眼于過系統(tǒng)CNMHG羅久里和陳奎寧提出復程、轉化、發(fā)展及其動因去研究客觀世界。自然界的過程從本質上雜性是動力系統(tǒng)一個不可分割的屬性。動力系統(tǒng)的現(xiàn)代理論是由收稿日期:2004-09-17,修回日期:2004-10-08作者簡介:張武江(1971-),男,陜西人,講師,碩士,主要從事外國語言及應用語言研究張武江:非線性動力學與語言研究147數學家彭加萊( Henri poincare)發(fā)明的,并曾著意于探索由耦合非詞一樣,它其實是誤導的,因為學習者的習得過程是沒有止境的,線性方程所描述的體系可以預期的各類性質。下面我們就從動力而且這個目標也是在不斷移動變化的實際上它是一個非線性的概系統(tǒng)在二語習得和語言理解兩個方面的應用來進行一個回顧。念。一個學習者的中介語也是一個自我參照系統(tǒng),在某種程度上說,它可以用規(guī)則來說明但并非由之產生的。它是一個經常變化2非線性動力學與二語習得并且會經常對它接收到的回饋做出反應的系統(tǒng);它是一個開放系統(tǒng),而且會向奇怪吸引子移動這個吸引子會給它一個動力。實際樂眉云討論了二語習得研究學科發(fā)展時提出了二語習得上,二語習得中的石化現(xiàn)象的發(fā)生也是由于中介語變得封閉轉向本身的復雜性。 Larsen-Freeman(199)探討了解現(xiàn)已廣泛應用于了一個固定點的吸引子的緣故所致物理學、生物學等自然科學的混沌/復雜理論應用于二語習得研究2.2二語口語習得研究。Kler5認為音韻(韻律)與口語流利性的前景。在詳細討論了二語習得的各種特性后她認為二語習得是是語言習得中最重要的兩個組成部分。任何一種語言的習得過程,個復雜的、動態(tài)的、非線性的過程。她說:混沌/復雜理論這門新口語流利度都是最重要的一個組成部分。音韻具有混沌系統(tǒng)所要學科與二語習得之間有許多相似之處。動力學中的混沌復雜理論求的幾個特征。這樣我們就可以來評估一下囗語行為時間模型的科學家研究復雜的、非線性系統(tǒng)。他們對混亂如何變成有序、復雜可預測性。對于一個確定性系統(tǒng)來說,從理論上來說,如果有足夠現(xiàn)象如何在自然中產生。她認為:對動態(tài)的復雜的、非線性系統(tǒng)的的輸入那么它將來的行為就是可以預測的。言語是一個混沌系研究對于二語習得研究也有意義。非線性動力學主要應用于二語統(tǒng):1)言語時間表現(xiàn)出序列依賴性( serial dependence);2)言語行習得研究的以下幾個方面為表現(xiàn)出復雜性這是由于它受很多因素的影響有些是線性的有2.1中介語研究。 Larsen-Freeman'8有許多相互作用的因素決些是非線性的3)對初始條件的敏感性。 Stevens0關于言語量定過渡語( interlanguage)的發(fā)展。語言因素方面她列舉了源語子的論述表明,在聲道某個區(qū)域的發(fā)音變化會導致聲學參數的巨大( source language)、目的語、一語的標記性、二語的標記性、輸入語變化。一些關于發(fā)音囗吃和發(fā)音困難的研究也表明,在某種情況的數量和種類、應對( Interaction)的數量和種類、學習者接受的反饋下,發(fā)音區(qū)聲帶的些微變化會導致以后某些單詞的發(fā)音產生巨大變的數量和種類、二語習得的語境是課堂內還是課堂外等等。學習者化因素方面她列舉了年齡、語言潛能( aptitude))、動機和態(tài)度等社會ler的研究表明,相空間被用于代表動力系統(tǒng)的重復性行心理因素、性格因素、認知風格、學習策略、性別、出生次序( birth為。動力系統(tǒng)由兩部分組成,在某一時刻的狀態(tài)以及它們的動力order)、興趣等等學,也就是它們隨時間的變動。他們從法語語料庫里面分別選擇了Mallows認為復雜系統(tǒng)的研究緊隨著混沌理論的研究。在1050個和982個正常語速朗讀的法語音節(jié)持續(xù)時間(波長)。對外語教學中,雖然我們有一個線性的教學大綱以及清晰限定的課堂兩種語速進行的一個比較發(fā)現(xiàn),它們的相圖是類似的,都向同樣的教學,但是學習語言的過程并非一個線性的過程因為學習者并非奇怪吸引子會聚,但是它們的曲線不同。 Hurst分析表明,在較快先掌握了一個語言技能,然后再轉到另外一個語言技能。事實上,語速的音節(jié)比語速較慢的音節(jié)表現(xiàn)出一種更加有序的組織。說話即使是學習某一個單項的語言技能的曲線,這個曲線本身也是非線語速的加快是一個非常復雜的過程,這里面包含著一個非線性轉換性的。在決定一個習得者的中介語發(fā)展過程中,有許多相互作用的過程。言語的流利性包含一個時間組織的調整機構,言語流利程度因素。在語言學習者的系統(tǒng)里,語言系統(tǒng)之間有一個互動作用。當和預期以及言語速度的調整會加強理解。在第二語言習得里面,口個習得者開始學習一種新的形式時,以前掌握的形式就會變得不語的熟練程度就是每一個習得者追求的目標。尤其重要的是,它們穩(wěn)定。類似的,學生在新的情景里看到的規(guī)則會暫時地改變他對這必須要獲取L2系統(tǒng)的時間組織。如果時間系統(tǒng)的初始條件或隨新規(guī)則的理解。我們也要注意到復雜系統(tǒng)的動態(tài)模型會表現(xiàn)出后的任何一個狀態(tài)沒有和前面的同步,那么發(fā)音就可能會出現(xiàn)困反饋圈這種反饋圈在生物進化中已經被接受,也可以用于學習。難。因此需要建立一個在音素、音節(jié)、詞匯和詞組層面上更加復雜他們吸收外部影響,并且改變內部結構來適應新環(huán)境。在生物學的時間模式,并把它要入到3個和時間相關的言語限制中去(生物上,這種因素是單個的有機體,回饋是自然選擇提供的,這種模式的一心理的、社會的和語用的),這樣最終將會改善學生二語習得語言穩(wěn)步改善被稱為進化。但是在學習語言的認知過程中,這種過程實的準確性和語言流利程度。際上也是相同的有機體變成了單個的個體反饋則來自于老師和2.3多語動態(tài)模式研究。 Herding和esnr提出了-種三語學生自己的直接經驗。復雜系統(tǒng)是自我參照系統(tǒng)而秩序產生在這多語中國煤化工多語動態(tài)模式( The d些看似混沌的體系,被一種奇怪的吸引子的力量所吸引。由于這些Md∏cNMH了現(xiàn)已廣泛用于物理學生系統(tǒng)極端復雜秩序就會從最簡單的規(guī)則里產生,正是這些規(guī)則把物學等自然科學的混沌復雜理論應用于三語/多語習得的前景?；煜到y(tǒng)內的相互作用等同為一個整體;而這種個體的組成部分的相互沌復雜理論是這門新學科與三語/多語習得之間有許多相似之處作用也會產生出穩(wěn)定性混沌復雜理論科學家研究復雜的、非線性系統(tǒng),他們對混亂如何變Larsen-Freeman'8認為就如同“目的語”( target language這個成有序,復雜現(xiàn)象如何在自然中產生,這種動態(tài)的復雜的非線性148重慶工學院學報系統(tǒng)的研究對三語/多語習得研究是也有意義。該理論模式運用了所化費的努力程度變量;4)互相獨立性,指語言系統(tǒng)之間的相互影整體論和動力系統(tǒng)理論,它把每一個語言習得者的語言能力看作一響;5)復雜性,這個特性可以用圖1的兩個圖來表示,我們可以看個隨時間推移和多個習得語言變量之間相互作用的一個動態(tài)復雜到語言習得過程中的備個系統(tǒng)處于一個復雜的動態(tài)相互作用系統(tǒng)系統(tǒng)。在這樣的一個動態(tài)系統(tǒng)里面,語言發(fā)展表現(xiàn)出六個主要特中;6)質量的變化,指習得者以前習得的語言維持及學習策略方征:1)非線性;2)逆轉性3)穩(wěn)定性,主要指作者為維持新的語言法MLA=multilingual language aptitudeLMA.LAI(多語語言學能)MLALAP=language acquisition processMOT語言習得程序)MOT= motivation(動機)PC= perceived language competenceANX(已掌握的語言能力EST= self-esteem(自尊心)圖1語言系統(tǒng)的復雜性ANX= anxiety(焦慮)Herding和 Jessner心理語言學的動力系統(tǒng)角度提出了一個元音在發(fā)生機制上的不同,兩者的關聯(lián)維度差別較大,因此關聯(lián)維多語現(xiàn)象的模型。他們運用了二語習得理論、雙語現(xiàn)象研究理論、度算法完全能夠區(qū)分摩擦音和元音?！瓣?、陽、上、去”四聲是漢語以及動力系統(tǒng)理論并運用了許多微分方程來描述語言習得的過程。語音所特有的現(xiàn)象。用關聯(lián)維的方法對正常語速漢語語音的非線動力系統(tǒng)的一些性質,比如:非線性、逆轉性、穩(wěn)定性以及質量的變性特征進行分析,發(fā)現(xiàn)元音的關聯(lián)維度數較低,一般在一維和三維化都被認為和語言的習得發(fā)展有關。在語言學習中,習得一門新的之間元音發(fā)聲系統(tǒng)是一個低維系統(tǒng),系統(tǒng)處于極限環(huán)或者準周期語言的過程就像一條正弦曲線而不是一條直線一樣,它代表著生物狀態(tài)。而摩擦音的關聯(lián)維度較高,摩擦音發(fā)聲系統(tǒng)是一個復雜的高系統(tǒng)發(fā)展的一種理想狀態(tài),這個也可以同樣用于表示語言系統(tǒng)。首維系統(tǒng)符合元音與摩擦音的不同發(fā)聲機理。關聯(lián)維的分析有望為先是經過一段指數增長之后,緊隨著一段滯后相位的線性增長最區(qū)別四聲和清濁提供一些有用信息,當然有關這方面的研究尚需進后又下降步展開。但是關聯(lián)維分析能夠提供漢語語音的非線性動力學特征的信息無疑對語音深層次的研究和應用將是十分有意義的非線性動力學與語言理解3.2詞匯語法層。 elman1指出最近幾年,許多學者試圖從動力學系統(tǒng)的角度來理解口語和語言的不同側面,其中一些已經用于言張公瑾2認為動力學中的混沌理論應用于語言分析可以適語的運動控制方面這些研究成果對于音韻學的理論發(fā)展有重要意用于各個不同的層次比如說:語音層次上的分析和奇異吸引子的義。但大家的注意力又集中在高層次的語言處理方面,其中包括這作用造成的平衡破缺等。下面我們就從語音、詞匯和語法、以及句些動力學理論是否能夠令人滿意地解釋嵌套式的語法結構。研究子和語篇這幾個不同層次來回顧一下動力系統(tǒng)和語言理解目前的員通過對英語的句型分析發(fā)現(xiàn)動力系統(tǒng)的很多網絡特征具有和研究現(xiàn)狀語言的高層次結構比如嵌套性相一致的特點。每一個單詞所指并3.1語音層。非線性動力學中的分形理論為研究復雜的不規(guī)則非是一個抽象的象征而是狀態(tài)空間的區(qū)域語法規(guī)則就成了嵌套在語言現(xiàn)象的共性和自相似性開辟了新的途徑。研究主要集中在證這個語言系統(tǒng)里的動力系統(tǒng)這個動力系統(tǒng)允許這些規(guī)則從某一定明各種語言現(xiàn)象維度的測算上;語言研究上的數據是時空中的數區(qū)域向另一個區(qū)域運動,從而使得其他的語法規(guī)則轉換變得困難據,對于坐標圖上的數據可以視為一定的時間范圍內,某種語言現(xiàn)動力學角度來看待規(guī)則和詞匯那么詞匯就是有結構的狀態(tài)象在三維空間的復雜函數。依其空間序列數據建立相空間,可求出空間而規(guī)則可以作為吸引子。一個合乎語法交際規(guī)則的句子是要在不同相空間的關聯(lián)維數依賴于一種關系,這種關系并不能用簡單的線性順序來解釋。人的語音發(fā)聲系統(tǒng)實質上是一個非常復雜的非線性系統(tǒng)造成語音大腦對語言處理的圖像和我們傳統(tǒng)的方法不相同它不是一個個分發(fā)聲系統(tǒng)非線性的因素很多,因此對語音進行非線性分析是非常必成不中國煤化工學系統(tǒng)在這個系統(tǒng)里面語要的。在非線性動力學方法中,計算關聯(lián)維( Correlation)是較為常法結CNMHG的用的和有效的方法之一。胡水清、張宇、華一滿杜功煥13用非線3.3句子語篇層。目前,動力系統(tǒng)的語言學應用研究正由定性向性動力學方法對正常語速的漢語語音進行了初步研究并用關聯(lián)維定量發(fā)展表現(xiàn)為:在對語言現(xiàn)象進行細致的研究并建立其內在語度算法對漢語四聲現(xiàn)象進行初步研究,發(fā)現(xiàn)關聯(lián)維度算法能夠為區(qū)言相互作用過程的模型的基礎上,應用動力學原理及其相應的數學分四聲提供一些有意義的信息。研究中,研究者發(fā)現(xiàn)由于摩擦音與工具建立其語言過程的動力學模型。然后對動力學模型進行動力張武江:非線性動力學與語言研究149系統(tǒng)分析或數值求解(計算杋模型),其模型的結果最終用于解決所軍外國語學院學報,1999,(5):56關注的語言研究問題[2]張公瑾.走向21世紀的語言科學[J.民族語文,1997周昌樂、丁曉君15在研究中發(fā)現(xiàn)語言理解過程中機器所面臨(2):28-353]孫慕天,論科學發(fā)展的“動力學化”趨勢[J.北方論叢的主要困難包括意群分割,歧義消除語言、文化和心理多層次解1991,(3):29讀以及言外意義的領悟等。對以機器理解漢語的困難分析來看,-[4]G; elder v i. Dynamics Approaches to Cognition.inR.wis個突出的關鍵問題就是,不管是作為上下文的小語境,還是作為語n.F. Ken(ed)[A]. The MIT Encyclopedia Cognitive Scie言環(huán)境、文化背景和主觀心理的大語境所有這些困難在人類語言es[C]. Cambridge MA: MIT Press,1999.244理解中的實現(xiàn)都離不開整體語境的作用。如果把不管來自多尺度[5] Keller e. The Chaotic Nature of Speech Rhyth; Hints forFluencies in the L anguage Acquisition Process[A]. Delcloq語元方面的意義因素,還是來自語言環(huán)境、文化、心理等方面的意義ue Holland V M. Integrating Speech Technology in Langu因素,都看作是構成語境整體的意義組成要素,那么語言的理解過g程就可以看做是構成整體語境意義組成要素相互作用的一種意群[6]羅久里陳奎寧.探索復雜性[MJ.成都:四川教育出版社動力過程。而語言理解的結果便是這種意群動力學過程的整體效應。因而要最大限度地實現(xiàn)語言的機器理解,也必須采用這樣的71樂眉語習得研究的多學科前景[],外語研究,2001意群動力學機制思想和原理。最后給出了漢語機器理解的一種意[8 Freeman L D On the scope of second language acquisition群動力學的計算策略,即一種基于量子糾纏原理之上的多重松弛計research[I]. Language Learning. 1998.(48):122算逼近的思想和方法[9 David M. Non-linearity and the Observered Lesson[J],ELT4結束語K. On thetal nature of speech[J. Journal of[1]HUlrike. A dynamic model of mul非線性動力學不論對自然科學還是對人文科學中的語言學,都ngualism. Perspectives of change in psycholinguistics M.是極富挑戰(zhàn)性的嶄新科學。目前國內外對非線性動力學的認識不Clevedon: Multilingual Matters, 2002. 189-216.斷提高,它將為語言的研究和發(fā)展提供新思路、新途徑和新方法和12]張公瑾.混沌學與語言研究[J.語言教學與研究,1997,新應用,只要進一步深入研究,大有發(fā)展前景。我們可以看出在上述動力學如何應用于語言研究中,遠離平衡條件下的非線性動力學[13]胡水清,張宇,華一滿,杜功煥.漢語語音的非線性動力學特征分析].聲學學報,2000,(7):229-334,機制是他們的內瘟特征。因此,要真正了解語言就必須闡明語言[14Eman,fey. inguage as a dynamical system[A.Rdb系統(tǒng)的動力學機制。在這一意義上說非線性動力學及其相應的數學學科“動力系統(tǒng)”則是揭示復雜現(xiàn)象的動力學機制的主要方法,它 namics of Cognition[C]. Cambridge mA: MIT Press,1995既是描述非線性系統(tǒng)動態(tài)行為的理論基礎,也是解釋和預測這些行為的鑰匙,可以預料研究語言系統(tǒng)的非線性因素特征及其動態(tài)15周昌樂,丁曉君,漢語機器理解與對策:一種意群動力學的觀點[].現(xiàn)代外語,2000,(2):198-200演化歷程,進而建立非線性動力學概念和數理模型,解釋語言系統(tǒng)的復雜性、宏觀有序性和混沌行為,預測語言系統(tǒng)的未來演化趨勢將是語言發(fā)展所面臨的長期的、富有挑戰(zhàn)性的任務責任編輯彭熙,劉舸)參考文獻[1]王銘玉.二十一世紀語言學的八大發(fā)展趨勢(上)J].解放H中國煤化工CNMHG