物理学和哲学-第11章
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尤其重要的，从这些表述中我们看到，当我们试图把新观念塞进一种属于早期哲学的旧的概念系统 —— 或者，用一句古老的隐喻来说，当我们试图用旧瓶装新酒时 —— 那是多么的困难。这样一些努力永远是令人苦恼的，因为它们将把我们引导到忙于应付旧瓶的接二连三的破裂，而无暇去品味新酒。我们不能期望一世纪以前那些提出辩证唯物主义的思想家会预见到量子论的出现。他们的物质和实在概念不可能适合于今天日益精巧的实验技术的结果。
关于科学家对一种特殊信仰的态度问题。或许人们在这里应当加几句一般性的评论；这种信条可以是宗教的或者政治的信条。宗教信条和政治信条之间的基本区别 —— 后者涉及到我们周围世界的直接的物质实在，而前者以物质世界之外的另一个实在为对象 —— 对于这个特殊问题并不重要；问题是在于信条本身。根据前面所述，人们或许会倾向于要求科学家决不要信赖一种特殊的教义，决不要把他的思想方法局限于一种特殊的哲学。他应当时刻准备着让他的知识基础为新的经验所改变。但这种要求又是我们生活状况的过分简化，其理由有二。第一，我们的思想结构在我们的青年时代就已经由那时我们接触到的观念或者我们求教的重要人物所决定了。这种思想结构将构成我们今后全部工作的中枢部分，并且它会使我们在以后难以适应完全不同的观念。第二个理由是我们属于一个社会或一个集团。这个社会是由共同的思想、共同的伦理标准、或人们谈论一般生活问题的共同语言联系在一起。共同思想可能为教会、政党或国家的权威所支持，即使不是如此，要违背这些共同思想而不与社会相冲突也还是困难的。然而，科学思考的结果可能和某种共同思想相矛盾。当然，一般地要求科学家不应当是他的社会的忠诚的成员，那是不明智的，因为要是那样，他就可能被剥夺掉从他所属的那个社会能够得到的幸福；然而盼望那些从科学观点看来总是简单化了的社会集团的共同思想会随着科学知识的进展而立即改变，同样也是不明智的，因为要是那样，这些共同思想就得象科学理论一样一定必须是可变的。因此，在这一点上，我们在今天甚至又回到了充满整个中世纪后期基督教历史的 “ 双重真理 ” 的老问题。有这样一种很可争论的教义，说什么 “ 真正的宗教 —— 不管它取什么形式 —— 是人民群众不可缺少的需要，而科学人物所寻找的是宗教后面实在的真理，并且只能在那儿寻找这种真理。 ” 它还这样说： “ 科学是秘传的，它只是为少数人的。 ” 如果在我们的时代，政治学说和社会活动在某些国家中扮演了真正宗教的角色，问题本质上仍然相同。科学家的第一个要求永远是理智的诚实，而社会却常常要求科学家 —— 鉴于科学的可变性 —— 在他公开发表他的反对真正宗教的意见以前，至少得等待二、三十年。关于这个问题，如果单单靠忍耐还不够的话，或许就没有简单的解决办法了；但是，这无疑是属于人类生活的老问题，这个事实可能给我们某种安慰。
现在回到对量子论的哥本哈根解释的反建议。我们必须讨论第二派的建议了，这一派的建议试图改变量子论，以便作出不同的哲学解释。在这个方向上，雅诺西（Janossy）作出了最谨慎的尝试，他认识到了量子力学的严格有效性迫使我们背离经典物理学的实在概念。他因此企图把量子力学作这样的改变，使得许多结果仍然保持正确，但它的结构却接近经典物理学。他的着手点是所谓 “ 波包的收缩 ” ，即当观察者去认识测量结果时，波函数，或者更一般地讲，几率函数发生不连续的变化。雅诺西注意到这种收缩不能从数学形式系统的微分方程推导出来，他相信他能从这里作出结论说，在通常的解释中有自相矛盾的地方。如所周知，当从可能到现实的转变完成时， “ 波包的收缩 ” 总是在哥本哈根解释中出现。由于实验得出一个确定的结果，由于实际上发生了一个确定的事件，其可能性的范围扩展得很广的几率函数就立即收缩到很窄的范围。在数学形式系统中，这种收缩要求所谓几率的干涉（这是量子论的最有特征性的现象）会被系统同测量仪器以及世界其余部分之间的部分不确定的和不可逆的相互作用所破坏。雅诺西现在试图在方程中引入所谓阻尼项以改变量子力学，这样，在有限时间以后，干涉项自行消失了。即令这符合于实在 —— 从已完成的实验没有理由可设想这一点 —— 这样一种解释，正如雅诺西本人所指出的，仍然有若干惊人的后果（例如，会有比光速传播得更快的波，原因和结果的时间次序颠倒过来，等等〕。因此，我们很难为了这种观点而甘愿牺牲量子论的简明性，除非实验迫使我们不得不这样做。
在有时被称为量子论的 “ 正统 ” 解释的其余反对者中，薛定谔采取了一种特殊立场，他把 “ 客观实在性 ” 归属于波而不归属于粒子，并且不准备把波仅仅解释为 “ 几率波 ” 。在他的题为《有量子跳变吗？》一文中，他还试图完全否定量子跳变的存在（人们可能会怀疑 “ 量子跳变 ” 一词在这儿是否适用，并且或许能用比较不刺激人的 “ 不连续性 ” 一词来代替它）。现在，薛定谔的工作首先包含了对通常解释的某种误解。他忽略了这样一个事实，就是只有位形空间中的波（或者说 “ 变换矩阵 ” ）是通常解释中的几率波，而三维物质波或辐射波却不是几率波。后者具有和粒子一模一样、不多不少的 “ 实在性 ” ；它们与几率波没有直接的联系，但却有连续的能量和动量密度，就象麦克斯韦理论中的电磁场一样。薛定谔因此正确地强调指出，在这一点上，可以设想这些过程是比它们通常的情况更为连续。但这种解释不能消除原子物理学中到处可以发现的不连续因素；任何闪烁屏或盖革计数器都会立刻显示出这种因素。在通常的量子论解释中，它包含在从可能到现实的转变中。薛定谔本人对于他究竟打算怎样以不同于通常解释的方式引入这种到处可以观察到的不连续因素，没有作出任何反建议。
最后，发表于几篇论文中的爱因斯坦、劳埃和其他人的批评，集中于哥本哈根解释是否允许对物理事实作出唯一的、客观的描述的问题。他们的主要论据可以叙述如下：量子论的数学方案好象是对原子现象的统计法的一种完全适当的描述。但即使这种解释关于原子事件的几率的陈述是完全正确的，它也没有描述那些独立于观测之外的、或者在两次观测之间实际发生的事情。但必定发生了某种事情，对此我们不能有所怀疑；这种事情不一定需要用电子或波或光量子等术语来描述，但必须以某种方式描述它，否则物理学的任务就没有完成。不能承认物理学只和观测的动作有关。物理学家在他的科学中必须假设，他正在研究的是一个不是由他自己创造的世界，要是他不在，这个世界还是存在着，本质上也没有改变。因此，哥本哈根解释对原子现象没有提供出真实的理解。
很易看出，这种批评所要求的还是老的唯物主义本体论。但是，从哥本哈根解释的观点看来，能够作出什么样的答复呢？
我们可以说，物理学是科学的一部分，并且以描述和理解自然为目的。无论哪一种理解，无论是科学的还是非科学的理解，都依赖于我们的语言，依赖于思想的交流。对于现象、实验及其结果的任何描述，都靠语言作为唯一的传达信息的工具。这种语言的词代表了日常生活的概念，在物理学的科学语言中，可把它们提炼为经典物理学的概念。这些概念是无歧义地报道事件、实验部署及其结果的唯一工具。因此，如果要求原子物理学家对他的实验中真实地发生的事情作出描述，那么， “ 描述 ” 、 “ 真实地 ” 和 “ 发生 ” 等词只能和日常生活或经典物理学的概念有关。一旦物理学家放弃了这个基地，他就会丧失无歧义的传达信息的方法，并且不能继续他的科学工作。因此，关于 “ 实际发生 ” 的事情的任何陈述都是使用经典概念来表达的陈述，并且，由于热力学和测不准关系，在涉及原子事件的细节方面，这样的陈述在本质上是不完备的。要求对两次相继观测之间的量子论过程中 “ 所发生的事情 ” 进行 “ 描述 ” ，那是自相矛盾的，因为 “ 描述一词涉及经典概念的使用，而这些概念不能应用在两次观测之间的间隙，而只能应用于观测的那个时刻。
应当注意，在这一点上，量子论的哥本哈根解释决不是实证论的。因为实证论所根据的是观察者的感官知觉，以此作为实在的要素，而哥本哈根解释却把可以用经典概念描述的（即实际的）事物和过程看作是任何物理解释的基础。
同时，我们看到，微观物理学定律的统计本质是不能避免的，因为关于 “ 实际事物 ” 的任何知识 —— 根据量子论的定律 —— 在其真正的本质上都是不完备的知识。
唯物主义的本体论所根据的是这样一种幻想，即以为我们周围世界的直接的 “ 现实 ” 这种存在，也能够外推到原子领域中去。然而，这种外推是不可能的。
关于上述反对量子论的哥本哈根解释的所有反建议的形式结构，还可以再评论几句。所有这些建议都已发现它们自己不得不牺牲量子论的必不可少的对称性（例如，波和粒子之间的对称性，位置和速度之间的对称性）。因此，如果这些对称性 —— 就象相对论中的洛伦兹不变性一样 —— 仍要被认为是自然的真正特征，那么，我们完全可以设想，哥本哈根解释是无法回避的。每一个已作出的实验都支持这种观点。
《物理学和哲学》
W·海森伯著 范岱年译
第九章 量子论和物质结构
物质这个概念在人类思想史上已经经历了许多变化。在不同的哲学体系中曾给予不同的解释。“物质”这个词的所有不同意义，至今仍然或多或少地存在于我们对这个词的理解中。
从泰勒斯到原子论者的早期希腊哲学，在对宇宙万物变化的统一本原的寻求中，已经形成了宇宙物质的概念，这是一种世界实体，它经历着所有这些变化，万物都由它形成，而万物又转变成它。这种物质部分地和某种具体物质，如水或空气或火相等同；说只是部分地相等同，因为它除了是构成万物的质料之外，再没有别的属性了。
后来，在亚里士多德的哲学中，物质被设想为处在形式与物质的关系之中。我们在我们周围的现象的世界中所知觉到的一切是成形的物质。物质本身并不是实在，而只是一种可能性，一种“潜能”；它只是靠形式而存在。在自然过程中，亚里士多德所谓的“本质”，从仅仅是可能性开始，通过形式，而转化为现实。亚里士多德的物质当然不是象水和空气一样的具体物质，也不仅仅是空虚的空间；它是体现通过形式转变为现实的可能性的一种不确定的、有形体的基质。亚里士多德哲学中物质与形式的这种关系的典型例子，是物质形成为生命机体的生物学过程和人类的建筑和造型活动。雕像在被雕刻家刻出以前，是潜在干大理石之中的。
然后，在很久以后，从笛卡儿的哲学开始，第一次把物质看作是精神的对立面。世界有两个互补的方面，“物质”和“精神”，或者如笛卡儿所说的，“广延实体”和“思维实体”。因为自然科学的新的方法论原理，特别是力学的方法论原理，排斥了将有形体的现象追踪到精神力的一切企图，物质只能看作是与精神和任何超自然力无关的实在本身。这个时期的“物质”是“成形的物质”，成形的过程被解释成为力学相互作用的因果链条；这就丧失了它和亚里士多德哲学中有生长力的灵魂之间的联系，从而，物质与形式之间的二重性不再是适合的了。正是这种物质概念，在我们现今使用“物质”一词时，构成了最最牢固的成分。
最后，在十九世纪的自然科学中，另一个二重性起了某种作用，这就是物质和力之间的二重性。物质是能够承受力的东西；或者说，物质能够产生力。譬如，物质产生引力，而这种力又作用在物质上。物质和力是有形体世界两个显然不同的方面。就力可能是造形力来说，这个区别更接近于亚里士多德的物质与形式的区别。另一方面，在现代物理学的最近发展中，物质与力之间的这种区别完全丧失了，因为每个力场包含了能量，因而也就构成了物质。对于每一种力场，都有一种特殊的基本粒子隶属于它，这种基本粒子在本质上和物质的一切其他原子单位具有相同的性质。
当自然科学研究物质伪问题时，它只有通过对物质的形式的研究才能进行。物质形式的无穷多样性和易变性必定是研究的直接对象，而努力必定是朝向寻求若干自然律、某些能作为通过这个广大领域的向导的统一原理。因此，长时期以来，自然科学——特别是物理学——的兴趣就集中在关于物质结构的分析和关于促使形成这些结构的力的分析。
自从伽利略的时代以来，自然科学的基本方法就一直是实验。这种方法使它能从一般经验推移到特殊的经验，从自然中挑选出有特征性的事件，从这些事件中能够比从一般经验中更直接地研究自然“定律”。如果人们要研究物质结构，人们必须拿物质做实验。人们必须让物质处于极端条件下，以便�
