物理学与哲学关系初探

PAGEPAGE6物理学与哲学关系初探——学习卢鹤绂思想体会之一(北京相对论研究联谊会会员李学生)为了使物理中业已表现出来的片面重视数学、实验方法的倾向得到纠正；为了使我们对于物理学的真正概念基础有更充分的自觉；为了使物理学进化的真正动力机制（基本概念与其数学形式之间的张力）得到很好的理解；为了使物理学更富有自我批判的精神，得到它原本就已存在的哲学思辩方法的更自觉的指导；更为了解除自然哲学在科学的挑战面前所遭遇的危机状况，有必要重建自然哲学.并将其主要任务界定为：对物理学的基本概念及其在物理学史上的演变进行批判性分析，从而明确物理学的概念基础，并寻找这些基本概念的新的内涵及它们之间的新的相互关系，尝试用思辩的方法去解决这些基本概念的最终统一的问题.卢鹤绂对此有精辟的论述：“多数物理学家也是哲学家，因为他们相信，对自然现象层层深入的理解，会使他们发掘出为数越来越少、结构越来越简单的基本规律，藉此可试图概括一切初看起来是非常复杂、变化无穷的经验事实。大物理学家写的东西，往往出发点很简单，用的数字也不复杂，但是反映的物理思想十分深刻，这种工作才真是漂亮的工作。现在的理论物理学界，鹦鹉学舌的多，学的是纯数学结构，而物理思想很模糊，很玄虚。我基本上是个物理学家，要靠物理思想，其他的仅仅是工具与手段而已。物理就是物理嘛，基本原理都懂了，哪有死死板的，一定要这样那样，把人家的智慧都束缚住了。在理论认识方面，如果不对概念基础深刻地理解，并作必要的改革，就不可能出现革命性的发展。即使是最高权威的理论，对它也要“通权达变，灵活运用”。”物理学是一门试图从深度和广度上全面理解宇宙的科学，它始终与哲学紧密地相互影响着.在那个时期，物理学所关心的是一些有关世界本原的问题.那些问题看似朴素，其实却极为困难，在后来的漫长岁月里，物理学曾经一次次地回到那些问题上来，就像一个远行的水手一次次地回望灯塔.L．A．费尔巴哈认为：“哲学必须重新与自然科学结合，自然科学必须重新与哲学结合，这种建立在相互需要和内在必然性上面的结合，是持久的、幸福的、多子多孙的，不能与以前那种哲学与神学的错配同日而语”.黑格尔在论及哲学的开端时所说：“哲学的开端，必定或者是间接的东西，或者是直接的东西.”“物理学”作为一门学术名称是从古希腊哲学家亚里士多德的希腊文著作ΦνσιкηαКρбασιζ

延续下来的，这个希腊词的意思是探讨自然的秩序和原理的“自然学”；故而物理学就又叫自然哲学.近代物理学，是以牛顿的《自然哲学的数学原理》为发轫的一门新兴学科，物理学史上通常都说，牛顿“以数学原理取代思辨原理”，是科学史上的第一次革命.从此之后，物理学跟自然哲学就分道扬镳了.哲学家所具备的特质、即理论思维能力，越来越淡漠地不再被物理学家们看重，而科学家的注意力则全部集中到了用数学表述的物理学.恩格斯：“一个民族想要站在科学的最高峰，就一刻也不能没有理论思维.但理论思维仅仅是一种天赋的能力，这种能力必须加以发展和锻炼，而为了进行这种锻炼，除了学习以往的哲学，直到现在还没有别的手段.这样对于已经从自然界和历史中被驱逐出去的哲学来说，要是还留下什么的话，那就只留下一个纯粹思想的领域：关于思维过程本身的规律的学说，即逻辑（即形式逻辑──引者注）和辩证法.一旦对每一门科学都提出了要求，要它弄清它在事物以及关于事物的知识的总联系中的地位，关于总联系的任何特殊科学就是多余的了.于是，以往的全部哲学还仍旧独立存在的，就只有关于思维及其规律的学说──形式逻辑和辩证法.其他一切都归到关于自然和历史的实证科学中去了.”20世纪以来，物理学哲学研究有了长足的进步，这与现代物理学所具有的一些新特点有很大关系：一是本世纪理论物理学研究在许多方面超前于实验物理学的研究，人们无法对理论物理学的一些结构及时通过观察和实验进行检验，这就使得人们从认识论和方法论角度对物理学思想的合理性和物理学理论自身逻辑结构的自洽性的验前评价变得十分重要；二是当今各种物理学理论（如相对论和量子论）在逐步统一过程中所显现出的整体有机联系的自然图景和对在极端条件下的物质特性的探索都促使物理学与哲学进一步融合起来，使物理学家感到了从哲学的高度去更深刻地把握物理学前沿提出的种种物理学理论和概念问题的必要性；三是当代物理学所研究的微观和宇观客体的物理性质与规律，由于不能被我们的感官所直接感知，这就必须从认识论的角度说明现代物理学理论描述的微观或宇观世界图景的合理性与真实性，从而在微观或宇观世界与我们日常生活的宏观世界之间建立起一道相互理解的桥梁.正是现代物理学的这些特点，决定了当代物理学哲学的不同研究途径，即从不同的角度出发，对物理学进行哲学反思，达到丰富和发展哲学认识论与方法论以及加强对物理学理论和概念自身理解的目的.目前，随着物理学和哲学的进展，沿着这个途径的物理学哲学研究正在蓬勃发展.一方面，新的物理学概念不断涌现，人们常常需要从物理学之外对这些概念进行阐释才能理解它们更深刻更普遍的意义，而这些概念的广泛应用也不断充实了哲学的内容；另一方面，哲学自身的发展也需要不断从自然科学，包括物理学概念的变革中吸取养料，提出新的问题、新的观点，拓展新的思路.著名的物理学家、诺贝尔奖金获得者马克斯·冯·劳厄曾经讲过：“在我看来，物理学只有通过给哲学以真正的帮助才能赢得其未来的尊贵.我之所以会有这种看法是因为所有科学必须以哲学为其公共的核心组织起来，而且是它的最终目的.这样，只有这样，才能在科学日益不可阻挡地趋于专业化的情况下保持科学文化的统一性，没有这个统一性整个文化都会走向衰败.”中国科学院院长周光召认为：中国科学之所以缺乏原始性创新，与缺乏哲学思维有关.在中国本土上第一个获得诺贝尔奖的人，一定是地处边远山区、一个在自由自在地做深入研究的民间科技工作者.在主流科学家不赞成的情况下,提出自己的看法，坚持自己的看法，并不断用科学方法加以验证,……而且要准备有一段时间坐冷板凳，或者是受到各种批评.科学问题的产生和出现往往是科学真理产生的标志，往往也是一个全新科学体系诞生的前提条件.到现在为止仍有迹象表明，20世纪最光辉的基本理论，像相对论和量子力学或者是量子场论，都不是最终的理论.无论是关于基本粒子还是天体物理，很多新现象使现有的理论无法解释.……毫无疑问，基本理论还需要发展，而且有可能发展.海森堡说：“希腊自然哲学的出发点是丰富多彩的现象能藉以得到解释的本原问题.不管我们可能感到多么不可思议……包含着三项在随后的发展中日益变得重要的基本要求：第一，必须寻求这样一个统一的本源；第二，这个答案必须只用理性来给出，也就是说不涉及到神话；第三，也是最后的要求，在这一范围内，世界的物质方面必须起决定性的作用”霍金认为：“迄今，大部分科学家太忙于发展描述宇宙为何物的理论，以至于没工夫去过问为什么的问题.另一方面，以寻根究底为己任的哲学家不能跟得上科学理论的进步.在18世纪，哲学家将包括科学在内的整个人类知识当作他们的领域，并讨论诸如宇宙有无开初的问题.然而，在19和20世纪，科学变得对哲学家，或除了少数专家以外的任何人而言，过于技术性和数学化了.哲学家如此地缩小他们的质疑的范围，以至于连维特根斯坦——这位本世纪最著名的哲学家都说道：‘哲学仅余下的任务是语言分析.’这是从亚里士多德到康德以来哲学的伟大传统的何等的堕落！斯莫林说：“如果你真的理解一个理论，就用不着花几个星期的时间为检验基本性质而计算.”汤姆在《时间之箭》一书中写道：“理解逐渐被牺牲在计算的圣坛上、、、、、、，在这世界上如此多的学者忙于计算的时候，是不是也应该让能做梦的人做做梦？”然而，如果我们确实发现了一套完整的理论，它应该在一般的原理上及时让所有人（而不仅仅是少数科学家）所理解.那时，我们所有人，包括哲学家、科学家以及普普通通的人，都能参加为何我们和宇宙存在的问题的讨论.如果我们对此找到了答案，则将是人类理智的最终极的胜利——因为那时我们知道了上帝的精神.”1992年，霍金在剑桥凯尔斯学院作了关于科学哲学的讲演.他说：“在我认为存在一个有待于人们去研究和理解的宇宙的意义上，我愿承认自己是个实在主义者.但是没有理论，我们关于宇宙就不能说什么是实在的.因此，我认为物理理论不过是我们用以描写观察结果的数学模型.如果该理论是优雅的模型，它能描写大量的观测，并能预言新观测的结果，则它就是一个好理论.除此之外，问它是否和实在相对应就没有任何意义，因为我们不知道什么与理论无关的实在.这种科学理论的观点可能使我成为一个实证主义者.然而我所说的实证主义似乎是人们为描写宇宙而寻找新定律新方法仅有的可能的立场.因为我们没有和实在概念无关的模型.如果某物与我们用以解释它的理论或模型无关，何以知道它是实在的？而如果我们认为，实在依我们的理论而定，又怎么可以用实在来作为我们哲学的基础呢？”在科学的哲学方面很难成为实在主义者，因为我们认为的实在是以我们所采用的理论为前提.我能肯定，洛伦兹和费兹杰朗德在按照牛顿的绝对时空观来解释光速实验时都认为自己是实在主义者，因为这种时空观似乎和常识以及实验相对应.……我敢断定，爱因斯坦、海森伯和狄拉克对于他们是否为实在主义者或者工具主义者根本不在乎.他们只是关心现存的理论不能相互协调.在发展理论物理中，寻求逻辑自洽总比实验结果更重要.我想强调的是，至少对于一名理论物理学家而言，把理论视作一种模型的实证主义方法，是理解宇宙的仅有手段.德国哲学家黑格尔在《小逻辑》导言中曾经说过这样的话：哲学史上所表现的种种不同的体系，一方面我们可以说，只是一个哲学体系，在发展过程中的不同阶段罢了.另一方面我们也可以说，那些作为各个哲学体系的基础的特殊原则，只不过是同一思想整体的一些分支罢了.那在时间上最晚出的哲学体系，乃是前此一切体系的成果，因而必定包括前此各体系的原则在内；所以一个真正名副其实的哲学体系，必定是最渊博、最丰富和最具体的哲学体系.哲学若没有体系，就不能成为科学.没有体系的哲学理论，只能表示个人主观的特殊心情，它的内容必定是带偶然性的.哲学的内容，只有作为全体中的有机环节，才能得到正确的证明，否则便只能是无根据的假设或个人主观的确信而已.海德格尔说：当代哲学面前有一个无法回避的语义逻辑问题，即那些最基本概念的词项，存在着明显的指称对象的不明确性和指谓涵义的欠确定性.他把这种词义学缺陷称为中西方人们共有的“常识性空白”，同时指出这种缺陷对所有哲学立论的更深层次，存在着严重的负面影响，并称消除这种常识性空白为哲学的“亟切之事”.【1】怀特海在《观念的冒险》中指出：“亚里士多德关于称谓和关于基本实体的学说，就发展而为实体的诸属性相互联系而基本实体之间却相互分离的学说了.所有的现代认识论和现代宇宙论都为此问题而大伤脑筋”【2】.海森堡也说：“希腊自然哲学的出发点是丰富多彩的现象能藉以得到解释的本原问题.不管我们可能感到多么不可思议……包含着三项在随后的发展中日益变得重要的基本要求：第一，必须寻求这样一个统一的本源；第二，这个答案必须只用理性来给出，也就是说不涉及到神话；第三，也是最后的要求，在这一范围内，世界的物质方面必须起决定性的作用”【2】.亚里士多德在《范畴篇》中把单词分为实体、数量、性质、关系、状况等10个范畴，“它们既是逻辑上词的分类，也是本体上‘存在’的分类”，但是这10个范畴不是完全独立的，“实体是其中心，其它范畴都是属于实体的”，诸如数量、性质等.【3】科学哲学的历史是问题发展的历史.彭加勒认为：“基本问题的发现，其本身就是对于智力进步的重要贡献，当哲学史被看作问题史时，它所提供的方面要被视为诸体系的历史时丰富多彩得多.”而且，“问题的解决不是通过笼统的一般性论述，或对人与世界问的关系进行图象描述，而是通过专门工作.这种工作是在科学中进行的，而且问题的发展在事实上也确须通过各门个别利科学的历史去考察.各种哲学体系在最好场合也只不过反映了它们当时的科学知识所处的阶段，它们对于科学的发展则并无贡献.问题的逻辑发展是科学家的工作；科学家的专门分析虽然常常指向次要的细节，很少为了哲学目的而进行，但已把对问题的理解推进到专门知识终于足够完备，能回答哲学问题的地步了.”恩格斯早就在《自然辩证法》中指出：“经验自然科学积累了如此庞大数量的实证的知识材料，以致在每一个研究领域中有系统地和依据材料的内在联系把这些材料加以整理的必要，就简直成为无可避免的.建立各个知识领域互相间的正确联系，也同样成为无可避免的.因此，自然科学便走进了理论的领域，而在这里经验的方法就不中用了，在这里只有理论思维才能有所帮助.但是理论思维仅仅是一种天赋的能力”.量子力学创始人之一的海森堡所说：“一部物理学发展的历史，不只是一本单纯的实验发现的流水帐，它同时还伴随着概念的发展，或者概念的引进.……因为正是概念的不确定性迫使物理学家着手研究哲学问题”.哲入科学家一般具有以下特点：从小就对科学和哲学怀有浓厚的兴趣，一生喜欢沉思一些带有根本性的科学问题和哲学问题；不过分拘泥于一种认识论体系，善于在对立的两极保持必要的张力；从科学发展的现实提出问题和寻求答案，而不是不切实际地提出问题和背着沉重的哲学偏见寻求答案；不自诩为哲学家，不企图构造庞大的哲学体系，但他们对问题的理解却进发出闪