曆史上有關意象圖式在科學認知中作用的研究積累了不少可資借鑒的成果，其重視程度是隨著研究的深入而不斷地被提升的。按照阿達瑪的觀點，笛卡爾是近代以來最早認識到意象在科學研究中的作用的哲學家和自然科學家，盡管後者非常懷疑意象的可靠性，甚至主張把意象從數學中驅逐出去。
在近現代時期，一些著名哲學家關於表象、圖像的本體論和認識論分析對充分認識意象圖式在科學認知中的作用，具有非常重要的啟發意義。算起來，這種哲學探究可追溯到近代產生的非理性主義思潮那裏，後來又在現象學那裏得到拓展。在現象學者看來，我們是被封閉在圖像內的存在；雖然圖像是世界的摹狀物，但圖像就是世界本身；我們在思考圖像的現實性時，就是在思考現實性本身。而這種現實性的解讀正是圖像之為圖像的本來力量。正如海德格爾在《形而上學對現代世界圖象的奠基》演講中從人的認識的立場上所指出的，所謂“世界圖象”，也就是世界本身，即存在者整體。因為“從本質上看來，世界圖象並非意指一幅關於世界的圖象，而是指世界被把握為圖象了。這時，存在者整體便以下述方式被看待，即唯就存在者被具有表象和製造作用的人擺置而言，存在者才是存在著的”[12]。這也同時告訴我們，由於有了人的存在，圖像與世界、與現實的關係並不是那樣直接；圖像作為世界存在和意義構造的場所，隻有當圖像確立的主題與意向發生關聯時，兩者之間的關係才能達成。
伴隨著20世紀八九十年代科學哲學中的認知轉向，科學研究中的隱喻、意象、心理空間、模型、知覺符號表達、類比思維等，再次引起人們的關注。正如認知科學家威廉·F.布魯爾（William F.Brewer）在“複興的心理主義”一文中所指出的：“闡明科學哲學必須明確地把科學理論當作心理表達的一種形式加以研究。”[13]而這些心理表達形式包括意象、圖式、模型、理論等。薩伽德在《認知科學導論》（1996）一書中也說：“在過去的15年間，借助於心理學實驗與計算機建模的相互結合，對類比性思維的理解也得到了增長，表象也從地處科學探索的邊緣轉移為心理學、神經學和計算研究的重要論題。”[14]實際上，從最寬泛的意義上說，意象、圖式、隱喻、類比、心理模型、原型、象征、知覺符號等都是同一類型的東西，因為它們都具有“圖像”“意象”（表象）的性質，因而它們大體上都可以置於“意象圖式”的名目下來進行言說。我認為，作為科學認知的意象圖式探究主要集中在以下三個方麵。
（一）原型（樣例）。“原型”（archetype）一詞最早源於希臘文“archetypes”。其中，“arche”本是“最初的”“原始的”之意，“types”意為形式。柏拉圖最早使用這個概念時，其意指事物的理念本源。[15]精神分析大師榮格曾經從心理學（精神病學）、文化人類學的角度對“原型”範疇進行過深入的研究。他認為，原型本質上是人類原始經驗的集結。它是集體無意識內容的表現形式，因而也是“最古老、最普遍的人類思維方式”[16]。通常，這種原始形式可以通過原始意象表現出來。
對科學認知哲學產生直接影響的原型思想主要是維特根斯坦的“家族相似說”和E.羅施（Eleanor Rosch）的“原型範疇理論”。在維特根斯坦的家族相似說中，範疇被看作是一個大的家族，範疇中的成員與家族中的成員一樣，彼此之間隻是相似，而不是相同或一致。通過這樣一些共同的、相似的屬性，一個範疇才可能與另一個範疇區別開來。換句話說，範疇是根據（成員之間）“相似聯係”進行概括的。受此影響，E.羅施在20世紀70年代對原型範疇理論做了更進一步的實證研究（包括在伯林等人研究的基礎上對顏色詞所做的一係列實證研究）。她發現，各種顏色的原型是其焦點色，在顏色範疇中具有重要地位，處於相關光譜的中心區域，是顏色範疇中的最佳樣本。後來，她將這一研究結果擴展開來，進一步發現，範疇是以原型為中心而構建的，原型是範疇中最具有代表性、最典型的成員。[17]E.羅施的研究成果給我們提供了認識和識別範疇的重要方式，即通過多數人共同認可的樣例以及該樣例所具有的最突出的特征，便可獲得對某種範疇的認知和理解。
就現有資料來看，庫恩明確提到他的思想受到了維特根斯坦“家族相似說”的影響。他指出，對於常規科學來說，其內部所產生的各種問題和技巧類似於維特根斯坦的家族成員之間的關係：它們不是通過規則和假定，而是通過相似和模擬科學的這部分或那部分而聯係起來。為此，庫恩常將範式（paradigm）當作原型來處理。因為在他的範式論中，範例具有舉足輕重的地位。正如他自己所說，範式這個與“常規科學”密切相關的術語“意欲提示出某些實際科學實踐的公認範例——它們包括定律、理論、應用和儀器在一起——為特定的連貫的科學研究的傳統提供模型”[18]。而“所謂的範例，首先指的是學生們在他們的科學教育一開始就遇到的具體的問題解答，包括在實驗室裏，在考試中或在科學教科書每章結束時遇到的”[19]。就是所謂的“常識原型”。
不難看出，E.羅施和庫恩的原型（範例）更多的是直接指向對象（事例、事件）本身。雖然原型作為某一範疇具有其範疇所屬成員的更多的共同屬性，因而具有感性的具象的成因，但它畢竟不構成一種較為普遍和穩定的心理樣態或認知方式（隻有那些最基本的、最普遍的原型對象才有助於構成基本的心理樣態或認知方式）。因此，這種原型通常隻能說明某一範疇（尤其是語言中的）形成的心理過程，而無法說明更寬泛意義上的心理類型、心理結構的構成。顯然，這與文化人類學家、文化心理學家的界定和理解存在較大的差異。例如，榮格的原型更多的是一種形態化了的心理結構或思維（認知）方式，它保留於集體的深層無意識和種族記憶當中，具有先天傾向或潛在發生的可能性，常為外部事物所激活而賦予經驗以形式，同時具有外顯的文化象征性。就此而論，我傾向於在榮格原型說的基礎上，將集體無意識原型說與E.羅施的原型範疇理論、庫恩的科學範式和範例說等各自的優長加以整合，從而跳出關於具體對象的原型束縛而致力於具有文化意義和普遍性特征的心理結構與認識方式的說明，同時為其以後的發展尋求依據。[20]
（二）隱喻（象征）。隱喻在語言學中是一種修辭現象，是比喻的一種形式。其含義是指把某事物比擬成和它有相似關係的另一事物，而在語詞上並不使用“如”“像”“好比”之類的詞。在人類學家看來，隱喻實質上是一種思維方式、一種認知方式。同樣地，象征（symbol）也是語言學和文學中的修辭手段；它如同隱喻那樣，也是在不同的事物之間借助於類似或相似的性質而建立起某種聯係。所不同的是，它必須用某種媒介物（象征物）來表現某種特殊意義（這種媒介物包括實物、言語、圖案、數字、行為、顏色等）。對於文化人類學家來說，“象征是所有人類行為和文明的基本單位”[21]；對於心理學家來說，“意象構成的象征性輔助物不僅偏向於具體事例的表象，而且憑借它，每個概念同一個形象化配合起來，從而使概念具有‘例證性’，否則概念始終是抽象的”[22]。
研究者們發現，作為一種科學認知的手段，隱喻同時具有了修辭、啟發和認知的功能。科學史中實際上散布著大量的隱喻式的認知方法和隱喻式的語言表述；隱喻為語義的分析扮演了一種根本性的角色，而語義分析又是形成科學概念、說明科學實在性的重要途徑。[23]同時，隱喻通過映射或對應的方法在理論實體與對象實體之間建立起各種類比性、同構性的模型，有助於科學概念和理論進行創造性的轉換，甚至引發科學革命。正如庫恩在他後期的論述中所說的：“隨著科學革命而不時改變的類隱喻的並列關係，對於獲得科學語言和其他語言的過程來說是很基本的。隻有在這一獲知或學習過程已經達到一定程度以後，科學實踐才可能開始。”[24]
人們注意到，科學認知中的隱喻“轉向”是對邏輯經驗主義過於強調句法作用和形式命題的“矯正”，是一種“超邏輯形式”的科學凝集。正如科學哲學家郭貴春所評論的：“科學隱喻成功地搭設了科學理論中所予與映射、數據與猜想、常規與假設之間的橋梁，使科學家從直接的科學事實和經驗觀察材料向可能的、有理由的理論構設邁進，並為最終實現科學理論的創造性飛躍架起了跳板，從而超越了一維的字麵意義和單純的經驗判據，消解了穩態的指稱理論與僵化的邏輯架構，擺脫了嚴格因果決定論的邏輯限製與束縛。”[25]這種“超邏輯形式”不僅表現在非因果性、相似性、網絡性、同型性方麵，還表現在直接性和“心像”特征等方麵。例如，在當代科學中，在原子結構與太陽係、聲波與水波、引力坍縮與黑洞、量子力學測量與“薛定諤貓”、苯分子結構與盤狀（首尾相銜）的蛇、布爾巴基C60分子結構與足球、DNA結構與雙辮螺旋結構圖、大地生命係統與蓋婭女神等“本體”與“喻體”連接中，後者均與人們日常經驗所獲得的“心像”有關。在形成概念或接受某種概念的過程中在大腦內借助於視覺表象或想象力而形成某種意象圖式，而這種意象圖式來源於人們所熟知的日常經驗。
還有一些學者認識到，看起來截然對立的宗教與科學之間有一個共同點，即它們通常把那些看不見的實體以看得見的方式表現出來。這種方式實質上就是隱喻、類比及象征。學者阿利斯科·E.麥克格拉思（A.E.McGrath）認為，在科學與宗教之間有一些共同的“根本性隱喻”。例如，“道成肉身”中靈魂與肉體的關係的隱喻十分類似於玻爾的“互補”隱喻。[26]馬丁·約翰遜（Martin Johnson）在其《藝術與科學思維》一書中辟專章闡述“象征主義是協調科學、宗教、藝術的未來線索”的觀點。他認為，“象征”提供給我們一種關於“實在”的理解方式。對於宗教神學論者和宗教虔信者來說，象征並不就是人腦中的虛構，“神的概念是我們頭腦中用於代表或表達我們都崇拜的那個事實的人造的象征”[27]。不同的象征或不同的崇拜偶像恰恰是曆史上不同實在的不同經曆。從關於象征的實在性的這種理解出發，他認為我們可以溝通或協調科學、宗教與藝術之間的關係。
（三）模型（圖式）。有學者將隱喻看作是模型，或者說任何模型都可以看作是一種廣義的隱喻。這自然有一定的道理。但在嚴格的意義上說，兩者之間仍然是有差別的。重點在於，任何隱喻都必然包括有圖像和類比，它可以是一個一個的，而模型卻不必然包含圖像或類比；模型不僅具有“模”（真實的對象及其替代物），而且還有“型”（經過認知而把握的形式或形態要素及其組合關係）。從這個意義上說，模型倒與原型有更多相似之處，即它不僅有具體可感的因素，更有理性概括的成分。
如果將這一想法與康德的“圖式”聯係起來，我們將會看到兩者之間的更多的相似之處。因為在康德看來，當想象力為概念提供圖像（形象）時，“圖式”（亦譯圖型，schema）也就產生了；“一方麵是理智的，另一方麵是感性的。這樣一個表象就是先驗的圖型”[28]，即意象（圖像）與圖式（圖型）緊密關聯。正是這種關聯性，人們才能通過圖像而達於圖型，又通過圖型而達於概念。認知語言學家萊科夫等人認為，“意象圖式”（image schema）既有“意象”成分，又有“圖式”成分，是對表象、心像的抽象與概括。這是對康德圖式說的發揮。
憑借著認知心理學、人工智能以及認知神經科學的相關研究成果，“基於模型推理的科學認知論題”使人們對於模型在科學認知中的作用有了新的認識。該論題的目的是要為各種科學推理活動提供認知機製的解釋。[29]它表明在傳統的科學推理形式之外，還有一種與意象的、空間的、模型化思維活動相關的推理形式。這種推理形式能夠處理非言語表象操作，能夠將形象化的思維過程設計為適合操作的邏輯係統。因而也可以說，基於模型的推理是適合於從相似性出發進行創造性思維，進而成為新理論發現的重要工具。[30]例如，本人基於“類腦模型”而對人類科學認知結構進行的思考，就充分利用了這一推理形式。
科學哲學家南希·J.納賽希安指出：“認知研究方麵，與基於模型的推理相關的課題主要是類比、心理建模、心理模擬、心理意象、圖像和圖形的推理、專家—新手求解問題，以及概念變化。”[31]她以近代物理學家法拉第和麥克斯韋為例，說明“場”的概念的生成源於對物體和電荷周圍過程可能影響它們之間的相互作用的那些模糊思想或意象。例如，在將電磁表述為一個場時，法拉第主要使用定性概念和視覺圖形的推理。他借助於“力線”的圖像來表達一個場，而此力線是鐵屑撒在磁源附近時形成的。因此可以說，法拉第磁場的概念包含了“線”的許多特征。“力線概念至少提供了有力的、形象的關於電磁作用傳遞的想象”[32]。通過這類例子，納賽希安向人們證明，問題的表達有著不同的類型，既有語言的、公式的，也有圖像的、模擬表達的。其中，心理模型之類的類似物由於是從模擬自然環境中的各種樣例或可能性中發展起來的，因而保留了被表達對象所固有的約束。因此，心理模型或圖式化的模型必須最大限度地與被表達或模擬的對象“相似”或“吻合”。這就為基於模型的推理認知提供了科學實在論的基礎。當然，作為構造外部世界的內部模型（知識的組成形式），心理模型不再簡單地對應於視覺或知覺表象，它已經包含豐富的概念內容，因而它常常是“圖式”性的。
現在對這節的論述做一個小結。對原型（樣例）、隱喻（象征）、模型（圖式）這三個方麵，我是將其置於意象圖式這個大題目下來討論的。我強調的是它們之間的共同性。這種共同性和相似性的成分主要來源於心理或文化所構造的意象、象征和圖式中相互交叉、相互影響的基本元素。也就是說，我們不能離開樣例來談意象，也不能離開原型來談模型；任何隱喻似乎都提供了一種模型，都是一種帶有直觀可感形象的象征。正如科學哲學家李醒民所說：“隱喻、類比和模型的相同之處遠遠大於它們之間的差異。它們都是基於不同事物或關係的具體的或抽象的相似性，在不同的經驗世界或觀念世界之間建立對比的或對應的格局，從而在二者之間架起無形的溝通橋梁，以便由已知的、熟悉的存在和境況順利地向未知的、陌生的存在和境況過渡，借以達到把握和理解後者的目的。”[33]當然，相對於模型和圖式而言，我把原型和樣例看作是較為初級的東西，後者有著更多的特殊性、具象性，而模型和圖式應當是更具有綜合性和抽象性的思維形式。至於隱喻與象征，我將其看作是介於上述兩者之間的活的思維元素的運用與操作，因而更具有動態性。此外，它們都不隻是構成認知的手段，同時也是具有生成意義與文化價值的手段。