论科学语言及量子力学的保守性

1、论科学语言及量子力学的保守性建立科学理论体系的程中，往往需要以系列巨量的、通常是至为复杂 实验、归纳和演绎工为基础。而且人们一般相信科学识就是在这个基 础上产生和累起来的。但只要这种识活动过程是为一个协调一致目标 所固有，只要它真属于科学研究自我进的进程，则不论其如何杂，仍 只是过程性的而不从根本上规定科的性质、 程序，乃至结论这就使我 们在考察复杂的科认识活动时，可以抽出高于具体手段的，基本上只 于人类心智与外在世界相络的东西，即科学语言，来作为认的中介物。 要说明科学语言何以能为这样的中介，需要先对科学的识结构加以分 析。为一种形式化理论的近现代科学其目的是力图摹写客实在。 这种摹写 的认

2、识论前是一个外在的、自为客体和作为其思维立面的内在的主体 间的双重存在。一认识论前提在科学识方面衍生出一个更实用的前提 就是把客体看作是一种在的 像”或者 结构”（括动态结构，比如力学 所概括的各种关系和过）。这一自在的实在具由它的 自明性”所保证的格规范性。这种自明性只 在涉及在与意识的根本关系时才可能引怀疑。 而科学是以承认这种明 性为前提的。因此科学际就是关于具有自明性的实在的维重构。它必 须限于处自在的实在，因为科学严格规范性（主要表为逻辑性）是由 实在的自明性所保的，任何超越实在的描述会破坏这种描述的前提。这一点对后关于量子力学的论非常重要。上述分析表明，科学的严格范性并非如有唯理论

3、倾向的观点所为的那 样，是来自思维，也并如经验论观点所认为的来自具体手对经验表象 的操作，也并不当代某些科学哲学所认为的纯粹出于主体间的共同 约。科学的最高规范是存在客观实在中的，是来客体的自明性。一切 具手段只是以这种规为目标而去企及它。在科学认识活动中，不论是个思维过程还是一个实验过程， 果其中缺 失了语言过程，那就么意义都不会有。科学语言与人类维形态固然有 很大关系，但是它们可能在一个很的层次上有着共同的根源。就识的 高度而言，思维形态为人类的一种意识现象，对进行本质的追究，少 目前还不能完全放在客观实在背景上。因此，在科认识的层次上，思 维形态完可以被视为相对独立的东。而科学语言则是明

4、确被置于实在 自身这背景之中的。这就使我们实上可以把科学语言看作种知识， 它 与系统的科学知识具有全相同的确切性，即它先是与实在自身相谐 合，然后才这种特殊性成为思维与对象之间的介。这才能保证，既使 科语言所述说的科学是关于在的确切图景，又使思维活动具备实在相 联络的手段。科学言作为一种知识所具备的上述特殊，使它成为客观实在图景构成 的基要素，或科学知识的 基元”。维形态不能独立地形知识，但思维 形态提供某种方式，使科学语言所包的知识基元获得某种特定的成和 组合，从而构一种系统化的理论。这就是语言在识中的中介作用。由 于任何事都必须 观念地”存乎人意识中，才能为人的心智所把握，以, 在这个意义

5、上，一个认识程就是一个运用语言过程。二、数学语言数学语言常常几乎就是科语言的同义词。 但实际，科学语言所指的范 远比数学语言的范大，否则就不会出现量子力学公的解释问题。 在自 然科学发生前，数学所起的作用也不是后世的那种对学的叙录。 只是 由于精密理的要求所导致的语言想化， 才推进了数学的应用。归根究 底，数学与前面说的那种乎客观实在的知识基元是同的。 将数学用作 科学的语言必须满足一个条件，即数学结构当与实在的结构相关，但 这一并不是显然成立的。爱因坦曾分析过数学的理学本质。他说，对一条何学公理而言，古老 的解释是它是自明的，是某一先验识的表述，而近代的解释是，公理 思想的自由创造，无须与经

6、验知识或直觉有关，而对逻辑上的公理有 效性负责。爱因坦因此指出，现代理学意义上的数学不能对实在客体 作出任何断。如果把欧几里德何作现代公理学意义上的理解，么，要 使几何学对客体的行作出断言，就必须加上这样一个题：固体之间的 可能的排列关系，象三维欧几里德几何里的形的关系一样。1只有这样，欧几德几何学才成为对刚体行为一种描述。爱因斯坦这种看法与上文对学语言的分析是基本上相通的。它以说 明，数学为什么会一贯作为科的抽象和叙录工具，或它为什么看上去 似具有作为科学语言先天”合理性。首先，作为科学的推和记载工具的数学，实际上是从维对实在的一些 很基的把握之上增长起的。欧几里得几何学中的点、直线”这样一

7、些概念本身就是们以某种方式看世界的知识。 所以能用这些概念和它 们之间的关去描绘实在，是因这些 基元”已经包含了关实在的信息（如刚体实际行为）。其次，数学体系的那种严密其实主要是与人类思的属性有关，尽管思的严密性并不是一开就注入了数学之中。 前所述，思维的严密性是由 实在自明性来决定的，是习的。这就是说，数学之所以与在的结构相 关，只是因为数学基础确切地说来自这种构； 而数学体系的自洽性思 维的翻版，因而是与实在的自明同源的。由此见，数学与自然科学的不仅表现在对于它们的结果的靠性（或真实性）的验证上。也是说，科学和数学同样作为维与实在相互介定产 物，都有可能成为实在结构的某种描述或 伪述”，且

8、都具有由实在的 自明性所规定严密性。但数学基本上只逻辑自治负责，而学却仅仅为 描述的真实性责。事实正是如此数学自身并不代表真实的世界。要成为物理学的叙录， 就必须为物学关于实在结构的真实信息重组。而用于重组实在景的每 一个单元，实际上是与物学的基本知识相一的。如果在几何光学中， 欧里德几何学不被光线”其传播行为有关的概念重组，它就是一个纯 粹的形式体系而对光线的行为 不作出断言非欧几何在代物理学中 的应用也同样说明了这点。三、物理学言虽然物理学是严格数学的典范，但物理学语言的历史比数学应用于物 理学的历史要久远多。在认识的逻起点上，仅当认识论关上一个外在的、恒常的（相对主体 的运动变化而言）对

9、被提炼和廓清时，才能保证一仅仅与对象自身的 内在规定有关的语言描述系成为可能。 对此，人类凭着最的直觉而有 了外世界“、空间“时间“、质料、运动”等观念。显然，这些观并 非来自逻辑的推导或数学计算，是人类世代传承的关世界的知识的基 元。然后，需要对客观实在进某种方式的剥离， 能使之通过语言进我们的 观念。一个观实在，比如说，一个子，当我们说 它”的时，既指出了 它作为离散的一点（即它本身），又指出了身处时空中的那个属性。 而后点很重要，因为我正是在广延中才把握了它的存在，从 它”与其 它”的关系中找”出它来。当我们照古希腊人（比如亚里士多德的方式问 它为什么是时，我们 正在试图剥 它”之所以为

10、 它”的属性但这个属性因其离散的本质，在 空中必为一个 奇点”，因而能得到更多的东西。这明，我们的语言与 时的广延性合若符节而对离散性，即时空中的奇点，无法说什么。如 果们按照伽利略的方式问 它是样的”时，我们正是在描绘它与延有关 的性质，即与其它的关系。这在时空中现为一种结构和过程。对我们 有足够的手段（和语言进行摹写。因为我们的语言大多来自对时空中 物的经验。我们运用语言的主方式，即逻辑思维，也就是时空经的抽 象和提升。可见，近代物理学语言是一种关于客实在的时空形式及程的语言，是一种广延语言。几何学之所以在学史上扮演着至为重要的角色首先不 在于它的严格的形化，而在于它是关于实在的空形式及过

11、程的一个有 而简洁的概括，在与物理学在面对实在时有着同的切入点。上述讨论明了近现代物理学语言格式含着它的基本用法和一根深蒂 固的传统，这是由客观实在复杂的历史因素所规定的至为关键的是， 它须而且只是关于实在的时空形及过程的描述。 可以想象，离了这种 用法和传统，另的描述”是不可能在种语言中获得意义的。而这正是 量力学碰到的问题。四、量子力的语言问题上文说明，描摹实在时，人类本是缺乏固有丰富语言的。西方自希腊 以来，由于主、客体间某种相互介定而实现有关实在的时空形式和过 程观念及相应的逻辑思维方式。何一种特定的语言，随着时代的变和 认识的深入，某些概念含义会发生变化，并且还会生新的语言基元。 有

12、，这样的变化和增长是革命性。但不可忽视的是，任何有革性的新 观念首先必须在与传统语的关系中获得意义，能成为 革命性的”。在 然科学中，一种新理论不论提出多 新”的描述，它都必仍然是关于时 空形式及过的，才能在整体的科学语中获得意义。例如，相对论弃了 绝对时空、进而弃了粒子的观念，但之而起的那种连续区概仍然是时 空实在性描述并与三维空间中的经有着直接联系。量子学的情况则不同。微观粒子一个态跃迁到另一个态的间过程没有 时空形式；客体的时形式（波或粒子）取决于验安排；在不观测的情 况，其时空形式是空缺；并且，观测所得的客的时空形式并不表示体 在观测之前的状态。这意味，要么微观实在并总是具有独立存在时

13、空 形式，要么是人无法从认识的角度构成关于在的时空形式的描述。这两种选都将超出现有的物理学语言本身而使经典物理学语在用于解释公式和实验结果时到限制量子力学这个语言问题是众所周知的波尔试图通过互补理和并协原 理把这种制本身上升为新观的基础。 他多次强调，即使古物理学的语 言是不精确、有局限性的，我们仍然不得不使这种语言，因为我们没 有的语言。对科学理论的理，意味着在客观地有规律地发生事情上， 取得一致看法。而观测交流的全过程，是要用古物理学来表达的。2量子力学的反对者爱斯坦同样清楚这里的语问题。他把玻尔等人力把 量子力学与实验语言沟通起来作的种种附加解释称之为绥哲学”(Beruhigunsphi

14、losophie)3文学”4，这实际上指明了互原理 等观念是在与时空经验相的科学语言之外的爱因斯坦拒绝承认量子 力学关于实在的完备描述，所以并不以这些附加解释会在将来成为学 语言的新的有机内容。免费论文下载心定调和玻姆等人从一个角度作出的考虑反映了他们 以为玻尔海森堡、泡利和玻恩等的观点回避了经典语言与实在间的深 刻矛盾，而囿于言限制并为之作种辩解。薛定谓说：我只希了解在原子内部发生了什事情。我确实不介意您(指玻)选用什么语言去描 述它。5薛定谓认为，为了赋波函数一种实在的解释，一种全新的 语言可以考虑的。他建议将N个粒子组的体系的波函数解释为 3N空 间中的波群，而所 粒子”则是干涉波的共振

15、现象，而彻底抛弃 粒子” 的概念，使量力学方程描述的对象有连续的、确定的空状态。固然，率波的解释使得理论数学结构不能对应于在的时空结构，如果让几率成为验观察中首要的东西，就会让客实在在描述中成了一种 隐喻。然而薛定谓的解释由与三维空间中的经验没明显的联系，也成了另一种喻，仍然无法作为种科学语言而获得分的意义。玻姆隐序观念与薛定谓的解在语言问题上是相似的。 他所的 机械序” 6其实就是以笛卡尔坐为代表的关于广延性空间的描。这种描述由于经典物理学某些限定而表现出明的局限性。 玻姆认为量子力学并对 这种序作出真正的挑战，一定程度上指出了量子力学的保守。 他企图 建立一种 隐序物理学，将量子解释为多维

16、实在的投。他以全息摄影 和其一些思想实验为比喻，试图将客观在的物质形态、时空属性和动 形式作全新的构造。但由于其础的薄弱，仍然只是导致了另一种离经 验的描述，也就一种形而上学。这里所说的 基础”指的是，种全新的语言涉及主客间完全不同的相互 介定。它涉及对体的完全不同的剥离方，也就是说，现行科学语言及 其相思维方式的整个基都将改变。 然而，现实地说这不是某一具有特 定对和方法的学科所能为。可见，图通过一种全新的语言来解量子力学的语言问题是行不通的。个问题比通常所能想象的要无奈何得多。五、量子力学何程度上是革命性”的量子力学固然在解微观客体的问题方面， 是今最成功的理论，然而这 种应用的重要性使人

17、们有时相信，在观念上的革命也是成功。其实， 上述语言与实在图景冲突并未解决。量子力学的种种释无法在科学语 言的础上必然过渡到那种非因果、非决论观念所暗示的宇宙图景。就 使我们有必要对量子学 革命性”的程度作审的认识。正统的子力学学者们都意识到应该通过发思维的丰富性来解决临的 困难。他们作出重要努力的一个方面是提出了很与经典物理学不同的 新观念，并希这些新观念能逐渐溶入人类思想和语言。 其中玻恩大量 的论述建议几率观念应该取代严格果律的概念。7测不准原理以其 中的广义坐标、广义量都是为粒子而设想的，却又不描述粒子在时空 中的行为，薛定谓为应该放弃受限制的旧念，而玻尔却认为不能放弃， 以用互补原理

18、来解决。玻尔希望，波函数这样的新的不变量”将逐渐被人直觉所把握，从而进入一般识的范围。8这相当说，希望产生 新的语言基元。另一方面海森堡等人提出，问题应该通放弃时空的客观过程”这种思 想解决。9这又引起了量子学的客观性问题。些努力在很大程度上是具保守性的。我们试把量子力学与对论作比较。 相对论的革性主要表现在，通过对 时间和间的相对性的分析建立起时间、 空间和运动的协变系，从而推 翻了绝对时空、绝对时性等旧观念，并代以新的时空观。重要的是， 在这，绝对时空和绝对同时性从理论上作为逻辑必然而排除掉的四维 时空不变量对三维空间和一维间的性质依赖于观察者的情形了简洁 的概括，既不起客观性危机，又与人

19、类时空经验有着直接关联。相对 论除了物理学内部由于历和偶然因素形成的一些含混概，并给出了更加准确明晰的空图景。它因此而在科学语言的围内进入了一般知识。量子力学的情况则同。它的保守性主要表在：第一，格因果律并不是从理论的内结构中逻辑地排除的只是了保护第一，格因果律并不是从理论的内结构中逻辑地排除的只是了保护几率波解释，才不不放弃严格因果律，这只是一种人地避免逻辑矛盾 的处。第二，不完连续性、非完全决定论等观念没有构成与人类的时经验相 关联的自洽的实在图景。补原理和并协原理没有从理论内部挽救出独 立存于时空的客体的概念，又没有证明种概念是不必要的（如相对论 之 以太”那样）。因此量子力学的有关哲学

20、解释似抛弃旧观念，建立 新念，实际上，却由于这从理论结构上说是附加的解超出了关于实在 的描述，而破坏了以实在的自明性为保证的述的前提。 所以它实际对 观念的丰富和发展所作的贡是有限的。第三量子力学内在地不能过到关于个别客体的时空形式及过程模型， 使得它的反对者指责说这味着位置和动量这的两个性质不能同时是 在的。而为了保护客观性，的支持者说，粒子像和波动图象并不表示 客体的变化而是表示关于对象的统计识的变化。10在关于实在的时空形式及过程的学语言中，多少有不可知论的味。第四，人们须习惯地设想一种新的 实在”观以便把充满矛盾的经验象 统一起来。在对客体的时空形作抽象时，这种方法是效的。而由于波 函数对的不是个别客体的行为，所以大新的 实在”几乎都是形而上学 构想。薛定谓和玻姆的多维在、玻姆在阐释哥本哈学派观点时提出的 种包含了无限潜在可能性的 第三体”11，都于这种构想。玻恩也 曾表，量子力学描述的是同一在的排斥而又互补的多个影像12这 有点象是在物理学语中谈论 混元或 太极”样，很难说对观念有积的 建设。本文从科学语言角度，对量子力学尤其是的哲学基础的保守性作出一 些析，这并不是在相对论和量子