物理学和哲学-第21章
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今天有这样一种议论：作为一个社会的精神结构一部分的世界观曾经在使社会生活和谐方面起过重要的作用，人们不应该过早地把不安定和不确定的因素带入这种世界观。我们究竟应该给这种议论以怎样的评价呢？许多激进分子今天会用嘲笑反对这种议论；他们会提出这样的论据；这仅仅是保存腐朽的权力结构的问题，相反，人们应该试图尽可能快地实现变革或瓦解这些权力结构。但是必须提醒这些激进分子，科学同占统治地位的哲学之间的冲突在我们这个时代仍在进行，特别是在把辩证唯物主义选作思想基础的极权国家内。因此，苏联的官方哲学在与相对论和量子论搞好关系之前曾经历了一段艰难的时期；在宇宙学方面也有过厉害的意见冲突。最后，在1948年，在列宁格勒开了一次关于天文学的意识形态问题的会议，试图通过讨论和协议澄清争论问题，并引向和解的道路。
这里基本上不是事实问题，正如对伽利略的审判一样，而是社会的精神形式（它在本性上是静态的）和科学的经验和思想形式（它们是持续不断地扩展和更新的，因此具有动态的结构）之间的冲突。即使一个社会是经过巨大的革命动荡而产生的，它仍力求巩固它那种要成为新社会的永恒基础的精神根源。可是，科学却为扩展而斗争。即令人们要用自然科学或者某些其他学科作为活的哲学的基础，——而在辩证唯物主义中人们也尝试着某种类似的东西——那它也只能是过去几十年或几个世纪的学科，并且它一旦用语言固定下来，那就又成为以后的冲突的基本条件。所以一开始就通过更广范围的形象和比喻来阐明它，运用诗的语言〔它是对所有人类的价值（伦理标准）都开放的，充满着活生生的象征〕，而不是运用科学的语言，似乎还更好一些。
尽管有这些一般的困难，我们必须回过头来考虑关于审判伽利略的事实问题。哥白尼对某些天文观测的解释不同于托勒密，这对基督教社会重要吗？是否天空中有水晶球，是否行星木星被一些卫星所环绕，是否地球或太阳是宇宙的中心，这些问题对于基督教徒个人的生活基本上没有什么关系。对干个人来说，地球确实位于中心，它是他的生存空间。但它又不全是无关紧要的。两百年后，歌德仍以恐惧和敬慕的心情谈到人们承认哥白尼体系时必须作出的牺牲。他作出了牺牲，但不是心甘情愿的，虽然对他自己说来，他深信这个学说的正确性。也许罗马宗教法庭的法官们已经猜疑到，伽利略的科学可能引起向危险的方向变化。当然，他们可能并不否认象伽利略或开普勒那样的自然界的探索者发现了现象中的教学结构，把神的世界秩序的部分结构揭示了出来。但是关于光耀夺目的部分的这种观点或许会使得关于整体的观点显得暗淡无光；它可能带来这样的后果，当与整体联系的观点在个人的意识中消失时，社会的内聚的感情就受损害了，并受到衰败的威胁。随着受技术支配的过程取代天然的生活条件，个人与社会之间的疏远也发生了，而这就带来了危险的不稳定性。在贝尔托耳特·布莱希特的剧本《伽利略》中，一个修道士说：“反对哥白尼学说的教个启示我了解到人类在太缺少控制的科学研究中所包含的危险。”我们不知道这种考虑是否在当时已起了作用；但是自那时以来，我们已经知道这会带来多大的危险。
我们还可以从科学在基督教铸造的欧洲世界中的发展学到更多的东西，我希望在我讲话的最后一部分讨论这个问题。前面我已经试图说明，用宗教的形象和比喻，我们有了一种语言，它使我们理解在现象之后的可领悟的有秩序的世界，而没有这种语言我们就没有伦理学和价值（伦理标准）的尺度。这种语言在原则上同任何别的语言一样是可以取代的；在世界的其他地方，现在有、过去也有过别的语言，它们也帮助人们去理解。但是我们生在一个特定的语言地区内。这种宗教语言与诗的语言的关系比它与那种以准确性为目的的科学语言的关系更为密切。因此两种语言中的词常常意指着不同的奈西。圣经中的天堂（heavens）与我们把飞机与火箭进上去的天空（heavens）很少共同之点。在天文学宇宙中，地球只是无数银河之一中的一小点尘埃而已，但对于我们它将是世界的中心——它真正是世界的中心。科学试图赋予自己的词以客观的意义。但宗教语言却必须避免把世界分为它的客观方面和主观方面的这种区分；因为有谁会说客观方面比主观方面更重要呢，我们不应当混淆两种语言；我们应该用一种比人们过去惯用的思考方法更聪明的思考方法去思考。
而且，近一百年来科学的发展在它自己的领域中产生了这种更聪明的思考方法。自我们不再以直接经验的世界、而以一个我们只有用现代技术的工具才能深入进去的世界作为我们的研究对象以来，日常生活的语言不再适用了。当然我们最终能够在教学公式中表示这个世界的形式结构，从而实现对这个世界的理解；但当我们要谈论它的时候，我们必须使用形象和比喻几乎就象宗教语言中的形象和比喻一样，所以我们已经学会更谨慎地使用我们的语言，并且认识到表面的矛盾可能来源于语言的不适用性。现代科学已经揭示了一些范围宽广的定律，比伽利略、开普勒所揭示的定律适用范围要广泛得多。但是现代科学也已证明，随着对现象解释的广泛程度和抽象程度的增多，理解的困难也增长了。甚至关于客观性的要求，过去长时期来被认为是一切科学的前提，现在在原子物理学中也受到下例事实的限制，即不再可能把一个受观测的现象完全与它的观测者相分离。哪里还有科学真理与宗教真理之间的矛盾呢？
在这个问题上，物理学家庆耳夫冈·泡利有一次谈到两个对立的极端概念，二者在人类思想史上都极其富有成果，虽然它们哪一个也不符合于真正的真理。一个极端是客观世界的概念，它在时空中按照不依赖于任何观察主体的规律而运动；这是现代科学的指导原则。另一极端是主体的概念，它神秘地体验了世界的统一，它不再面对着任何客体，也不面对客观世界；这是亚洲人的神秘主义。我们的思想大致在这两个对立的极端概念之间摆动；我们必须承受这两极产生的张力。
谨慎地把宗教语言和科学语言区分开，也可以避免由于混淆它们而减少它们的内容。已经证实了的科学结论的正确性应当合理地不受到宗教思想的怀疑，反之亦然，发自宗教思想内心的伦理要求不应当被科学领域的极端理性的论证所削弱。无疑，随着技术能力的扩展，产生了不容易解决的新的伦理学问题。我可以举一些例子，例如一个科学家对他的研究成果的实际应用要负什么样的责任？或者在现代医学领域中提出的甚至更困难的问题：一个医生应该或者可以把一个垂死的病人的生命延长多久，对这样一些问题的考虑决不是要削弱伦理原则。但是我也不能设想这样一些问题仅仅用实用的权宜之计就可以解决。或许在这里有必要采取整体的观念：即用宗教语言表示的做人的基本态度，它是伦理原则的渊源。
或许今天我们有可能重新更正确地来分配着重点，这些着重点由于近百年来科学技术的巨大发展而失调了。我所谓的着重点是指我们对人类社会中的物质条件和精神条件的重视程度。物质条件是重要的，当技术和科学提供了机会时，社会有责任去消除广大人民群众在物质上的匮乏。但当做到了这一点时，仍留下许多苦难，并且我们已经看到，个人是多么需要一个社会的精神方面能够提供给他的保护，不管他是自觉地要求还是认为理所当然。或许我们最重要的任务正在于此。如果在今天的青年学生中有许多不幸，那么原因不在于物质上的贫乏，而是在于缺乏信任，这使得个人难以为他的生活找到目的。所以我们必须尝试着去克服孤立，它威胁着生活在被技术的实际需要所支配的世界中的个人。心理学问题或社会结构的理论考虑也没有多大帮助，除非我们通过实际的行动在生活的精神和物质领域方面重新成功地实现自然的平衡。这是在日常生活中恢复深藏在社会的精神方面的价值（伦理标准），并赋予这些价值（伦理标准）以如此巨大的光辉，使人们把它们当作他们自己个人生活的指针。
但是我的任务不是谈论社会；我应该讨论的是科学真理与宗教真理的关系。科学在近百年内作出了巨大发展。在这个发展过程中，我们用宗教语言谈到的生活的更宽广的范围被忽视了。我们不知道我们是否会成功地以老的宗教语言来表示我们未来社会的精神形式。理性主义地玩弄词句没有多少用处；诚实和方向是我们最需要的东西。但是，既然伦理是人类社会存在的基础，并且伦理只能从最基本的做人的态度（这种做人的态度我称之为人类的精神方面）中得到，那么我们必须都作出种种努力，和青年一代建立共同的做人的态度。我深信，如果我们又能够在两种真理之间重新找到正确的平衡，那么我们在这方面就能够取得成功。
＇译自西德《总汇》（ Universitas）1974年第1期 ＇
《物理学和哲学》
W·海森伯著 范岱年译
量子论历史中概念的发展
普朗克在一次关于物理学发展的演讲中说过：“在科学史中，一个新概念从来都不会是一开头就以其完整的最后形式出现，象古希腊神话中雅典娜一下子从宙斯的头里跳出来那样。”物理学的历史不仅是一连串实验发现和观测，再继之以它们的数学描述的序列，它也是一部概念的历史。为了理解现象，第一个条件就是引入适当的概念。只有借助于正确的概念，我们才能真正知道观察到了些什么。当我们进入一个新的领域时，常常需有新的概念。照例，新的概念总是先以不甚清楚、不很全面的形式出现。之后它们被修改，有时几乎被完全抛弃，并为一些更好的概念所取代，最后才成为清晰而明确的概念。我准备用三个实例来说明这种发展，这三个实例对我自己的工作一直是重要的。第一个是分立定态的概念，这显然是量子论中的一个基本概念。其次是态——不一定是定态或分立的态——的概念，它是只有在量子力学和波动力学发展了以后才能理解的概念。最后，与前面二者紧密连系着的，是基本粒子的概念，这是直到现在还有争议的概念。
分立定态的概念是尼尔斯·玻尔于1913年引入的。这是他的原子理论的中心概念，它的意思玻尔用如下的话作了说明：“必须弄清楚，这个理论不打算在以往的物理学中所使用的‘解释’一词的意义上来解释现象。它只打算把各种看来不相联系的现象联结起来，并指出它们是有联系的。”玻尔说，只有在建立起这种联系以后，才有希望给出一种在以往物理学中所指的“解释”那种意义上的解释。必须联系起来的现象主要有三个。第一是原子的稳定性这个奇特的事实。一个原子可以受到扰动，这种扰动或者由于化学过程，或者由于碰撞，或者由于辐射，或者由于其他任何原因，然而它总得回到它的原来的状态——它的正常态。这是以往的物理学不能满意地解释的一桩事实。其次是光谱定律，特别是有名的里兹定律：一个光谱中潜线的频率可以写成光谱项之差，这些光谱项必须看作是原子的特征性质。最后是卢瑟福的实验，这些实验引导他得出了他的原子模型。
上面这三组事实必须联结起来，而我们知道，分立定态的观念就是把它们联结起来的出发点。首先，我们不得不相信，原子处在分立定态的行为能够用力学来解释。这是必要的，否则就同卢瑟福模型联系不起来，因为卢瑟福实验是以经典力学为根据的。其次，也必须把分立定态同光谱的频率联结起来。这里就得应用里兹发现的定律，这个定律现在写成如下形式：h乘以谱线频率等于始态与末终态能量之差。但这定律最好用一个玻尔不肯接受的假设来解释，这就是爱因斯坦关于光量子的概念。玻尔有很长一段时期不愿相信光量子，所以他采取如下的看法：电子在它的统原子核运动的轨道上由于辐射失去能量，而定态则有如电子作运动时的中间站。其假设是：在辐射过程中，电子在称为分立定态的一些中间站上停止辐射。由于某些未知原因，它在这些中间站上不辐射，而最后一个站就是原子的正常态。当发生辐射时，电子从一个定态走到另一个去。
按照这个图象，处于定态的时间，要比从一个态到另一个态所需的时间长得多。但这两个时间之比当然绝未明确过。
关于辐射本身又怎样呢，我们可以使用麦克斯韦理论的一般概念。从这个观点看来，原子与辐射之间的相互作用似乎是一切困惑的根源。在定态时，不存在这样的相互作用，因此看来可以用经典力学来处理。但能不能应用麦克斯韦的辐射理论呢？我不妨提一句，采取这种观点大概是不必要的。人们本来可以更认真地采用光量子的观点。本来可以说，我们看到的光的干涉条纹，是由于对光量子运动的一些附加条件而产生的。我隐约记得早年同温采尔（Wentzel）的一次讨论，那次他向我解释过，有可能使光量子的运动量子化，从而得以解释干涉条纹。但不管怎样，这不是玻尔采取的观点。无论从哪里开始，总要碰到一大堆困难，所以我想比较详细地谈一下这些问题。
首先，曾有强大的论据支持定态的力学模型。我已提到过卢瑟福的实验。于是，原子中电子的周期性轨道就很容易同量子条件联系起来。因此，定态的概念可以同电子的特定椭圆轨道的概念联结起来。玻尔在他早期的演讲中，常常展示电子在它们绕原子核的许多轨道上运动的图象。
在好些有趣的场合，用这模型可处理得很完满。首先是在氢光谱中。再有索末菲关于氢光谱线相对论性精细结构的理论，以及所谓斯塔克效应——在电场中谱线的分裂。因之，大量材料似乎表明，量子化轨道同分立定态的这种联系是正确的。
另一方面，也有其他理由反驳说，这样的图象不会是正确的。我记起同斯特恩的一次谈话。他在1913年告诉我，当玻尔的第一篇论文发表后，他曾对一个朋友说，“要是玻尔刚发表的那些谬论是正确的话，我就不想再当物理学家了。”
现在我来指出这个模型的困难和错误。最严重的困难或许是如下所述。电子在这模型中作由量子条件规定的周期运动，因而它要以一定的频率绕原子核运动。然而，这个频率绝不会在观察中出现。我们决不会看到它。我们看到是些不同的频率，每一频率决定于从一个定态到另一定态的跃迁中的能量差。还有关于简并性的一个困难。索末菲引进了磁量子数。按照这种量子条件，当某方向有磁场时，原子
