四、量子理论是在谈论世界而不是在描述世界

　　在量子领域内，物理学家把微观粒子(即自在实在)看成是存在于我们人类认为是抽象的数学空间中。这种存在相当于康德的“物自体”，只是作为感知世界的基础而存在，而不是作为理论描述的直接对象而存在。康德认为，“自在的事物本身虽然就其自己来说是实在的，但对我们却处于不可知的状态”⑨。不过，我们即使承认这一点，也用不着担心走向反实在论，而是提出了另一种形式的更加宽容的实在论。正如量子物理学家玻恩认为的那样，在科学研究中，“实在”概念是无法放弃的。哲学家之所以轻易放弃“实在”概念，是混淆了“实在”概念的用法，把“实在”概念理解为是需要提供关于研究对象的一切细节，也就是说，我们只有知道微观粒子的详细运动情况和一切属性，才能认为它们不是抽象的虚构，而是真实的存在。这是一种误解。⑩

　　在玻恩看来，科学哲学家否认微观粒子的实在性依据的是逻辑推理，而逻辑推理的一致性只能是一个否定标准，而不是一个肯定标准。任何一个科学理论，如果没有逻辑的一致性，一定是无法被接受的，但反之则不然，没有一个科学理论只是因为逻辑合理而被接受。科学哲学家否定电子、光子等微观粒子的存在性的根源在于把“真实的”这个概念解释为“知道所有的细节”。这与“实在”概念的日常用法不相符。简单地否定微观粒子的实在性的观点是相当表面的，没有触及物理学遇到的和迫使我们修改的基本概念的实际困难。(11)

　　我们之所以不能知道微观粒子的全部属性，是因为作为“对象性实在”的东西，不再像经典科学的“对象性实在”那样，是从“自在实在”的资源库中直接提取出来的，而是抽象的多维空间中的存在物在四维空间中的投影，是微观粒子与测量仪器共生的结果。这种结果既包括有微观粒子(自在实在)的信息，也包括投影过程中或测量过程中生成的信息。因此，在量子领域内，“自在实在”和“对象性实在”是既有关联又有所区别的两个不同层次的实在。前者是被制备出来的自在实在，属于本体论意义上的实在，后者是在测量过程结束之后呈现出的结果，属于方法论意义上的实在。因此，使用的测量方式的不同，呈现出的对象性实在也会不同。

　　由量子理论描述的量子实在(即量子的理论实在)是对“对象性实在”的描述，或者说，是在描述当一个宏观测量仪器干扰了微观粒子时所发生的情况，而不是对作为“自在实在”的微观粒子本身的直接描述。玻尔正是在这种意义上认为，物理学只能提供关于自然界我们能够说些什么，根本不可能判断自然界到底是怎样的。人们通常根据传统的经典实在论观点，把玻尔的上述观点说成是实证主义的观点。但是，如果我们承认量子理论是描述“对象性实在”而不是“自在实在”，或者说，是通过描述对象性实在间接地谈论自在实在，而不是在直接描述自在实在，那么，就会认为，玻尔是提供了另一种形式的实在论：一种有能力承认理论是对世界的整体的建构性模拟，因而是可错的、可修正的，这是一种有条件的更灵活的实在论，笔者称为“域境实在论”(contextual realism)。①

　　这种承认理论是在谈论世界而不是描述世界的实在论，把在经典物理学中无意识地忽视的方法论问题和本体论化了的认识论问题重新突出出来，归置到各自应有的位置，使本体论意义上的“自在实在”、方法论意义上的“对象性实在”，以及认识论意义上的“理论实在”既相互区别又彼此联系起来。这三者之间的相互依存关系，并没有放弃长期以来形成的“存在着独立实在”的直觉和“科学能使我们认识实在”的直觉。

　　余论：关注理论的可理解性问题

　　爱因斯坦曾早在1936年发表的“物理学与实在”一文中指出，通常有理由认为，科学家是拙劣的哲学家，但对于物理学家来说，任凭哲学家进行哲学探讨的观点，应该并不总是正确的。当物理学家相信，他们的基本概念和基本定律的体系是确定无疑的时，这种观点是正确的；但是，当物理学的基础变得成问题时，这种观点就不正确了。当经验迫使物理学家寻找得到确认的新基础时，他们就决不能听任哲学家对理论基础的批判性思考，因为只有物理学家才最知道哪里有困难。物理学家在寻找新的基础时，必定会努力使自己搞清楚，他所用的概念在多大程度上是合理的，在多大程度上是必要的。②爱因斯坦这里所说的寻找新基础正是针对量子力学而言的。也就是说，哲学家寻找对量子力学基础的理解，要从该理论预设的前提假设中，从物理学家的理解及其他们之间展开的争论中来进行，然后，基于理论蕴含的前提假设，重塑新的科学理论观，而不是相反。

　　这就呈现出两种不同层次的理解。在传统的科学观中，人们重视科学，是因为科学理论提供了关于世界的理解，理解和说明现象是传统科学认识的核心目标。在经典科学理论中，理论是对现象的理解与说明，而科学家不需要对理论本身作出进一步的理解与阐释，因为这些理论本身是可以图像化的，它们所使用的概念也与日常概念相连续。在量子理论中，情况则完全不同，像量子纠缠之类的概念，不仅与日常概念相差甚远，而且根本无法被形象化，这就进一步带来了对理论的可理解性问题。如果说，科学家运用理论来理解现象属于一阶理解的话，那么，科学家对理论基础的理解则属于二阶理解。

　　理解现象是科学说明的目标与结果，是指科学家要么把新的经验知识纳入现有的理论知识中，要么为解答新的实验现象来提出新的理论体系，就像物理学家提出量子力学来理解经典物理学理论无法说明的黑体辐射等现象那样。而理解理论则有所不同，理论的可理解性，并不是理论本身的内在属性，而是一种外在的关系属性，因为这不仅依赖于理论的特质，而且还依赖于从事理论工作的科学家的认知技能，特别是，他们在长期的科研实践中亲自获得的关于第一手知识的那种直觉与洞见，比如，普朗克提出“作用量子”概念时具有的那种连自己都无法相信的直觉与洞见。理论的可理解性是与理论的应用与传播相关的所有价值的总汇，既随时间而变，也与理论的直观性或图像化程度成正比。量子理论中的许多概念，由于失去了直观性，因而相应地失去了传统的可理解性的条件，需要借助数学思维来进行。但是，借助数学思维进行的理解，并不等于放弃了理论的实在性，只是改变了我们对理论实在性的理解方式。

　　广而言之，物理学是质疑哲学假设的沃土。物理学对哲学的意义，不仅是增加了我们关于世界的经验，而且还能检验运用基本概念的范围和基础。开始于哥白尼的经典物理学和开始于普朗克的量子理论，都有力地证明了这一点。反过来，物理学家关于物理学基本问题的哲学争论，也有助于深化我们对科学本性的理解。物理学与哲学之间具有相互促进和相互检验的关系。数学和物理学的知识越深入，越能够提出新的哲学概念。科学哲学家需要深入到数学家和物理学家的研究实践中，深入到被证明是有效而正确的物理学理论的基本假设中，揭示所蕴含的哲学宣言。总之，量子理论的发展改变了我们的语言观、物质观、世界观、实在观、理论观。如何基于量子理论所蕴含的这些哲学宣言，来重建科学哲学的基本框架，不只是摆在当代科学哲学家面前的一项艰巨任务，而且还会把科学哲学研究的视域从关注理论的面向，转向关注科学家的认知技能和实践的面向。

　　注释：

　　①Alisa Bokulich and Gregg Jaeger,eds.,Philosophy of Quantum Information and Entanglement,Cambridge:Cambridge University Press,2010.

　　②参见Arthur Edward Ruark and Harold Clayton Urey,Atoms,Molecules and Quanta,New York and London:McGraw-Hill Book Company,Inc.,1930,p.12.关于作用量子的解释与这里引用这个文献，是当时欧洲国家最通用的量子力学教材。

　　③参见M.普朗克：《科学自传》，林书闵译，北京：龙门联合书局，1955年，第22页。

　　④Alisa Bokulich and Gregg Jaeger,eds.,Philosophy of Quantum Information and Entanglement,p.xvii.

　　⑤W.Heisenberg,Physics and philosophy,New York:Harper & Row Publishers,Inc.,1958,p.54.

　　⑥Paul Buckley and F.David Peat,A Question of Physics:Conversations in Physics and Biology,Toronto:University of Toronto Press,1979,pp.3-16.

　　⑦成素梅：《如何理解微观粒子的实在性问题：访斯坦福大学的赵午教授》，《哲学动态》2009年第2期。

　　⑧Hegle Kragh,"Farewell to Reality:How Modern Physics Has Betrayed the Search for Scientific Truth,"American Journal of Physics,vol.83,no.4 (April 2015),p.382.

　　⑨康德：《纯粹理性批判》，邓晓芒译，北京：人民出版社，2004年，第17页。

　　⑩Max Born,"Physical Reality," The Philosophical Quarterly,vol.3,no.11,1953,pp.139-149.

　　(11)Max Born,"Physical Reality."

　　(12)在这里，笔者之所以把contextual realism译为“域境实在论”，而放弃早期文章中“语境实在论”的译法，是因为这种实在论所强调是整体性的领域环境，而不只是语言环境，包括对象、仪器、观察者、操作规则、环境设置等各个方面。

　　(13)Albert Einstein,"Physics and Reality," trans.Jean Piccard,Journal of FrankinInstitute,vol.221,no.3 (March 1936),p.349.

来源：《中国社会科学》　作者：成素梅

上一篇：量子科学哲学：科学与哲学的深度交融

下一篇：暂无