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1、量子力学的哲学意义是认识论的还是价值论的内容提要：本文是对微观世界量子描述的哲学反思。作者分析了量子力学的“不确定原理”和“统计定律”的物理含义，认为既然这些原理、定律是运用日常语言对亚原子客体的存在和运动状态的非常间接、带有强烈主观色彩的描述，那么微观世界“实际上”的情况到底如何，也许是人类无法真正知晓的：但是量子力学所带给人类的日新月异的福利却可以使“真”或“假”的问题显得次要。“重要的是改造世界”，这正是量子物理学所揭示的看似浅显实则深刻的哲学意义。量子力学所引发的哲学争论由来已久。争论的始作俑者正是对这一科学理论分别做出了杰出贡献的伟大科学家阿尔伯特爱因斯坦和尼尔斯玻尔。在我国学术界，
2、围绕着关于微观世界量子描述的哲学意义，也一直进行着热烈的讨论，即：人们究竟怎样对微观事件进行描述，以及在多大程度上能够进行这种描述？亚原子客体究竟具有哪些区别于我们习惯了的宏观物体的性质？为什么微观世界中没有严格的因果律？在人们对亚原子客体及其行为的认识中，是否确有不可排解的主观性以及这种主观性的程度如何？笔者对这些问题的看法，与国内相互对立的见解都不尽相同，而是立足于量子力学对于人类利用和驾驭自然界的现实价值，而其认识论意义则应当从这种价值中引伸出来。一、现象、语言与实在人类对微观世界的把握和研究的最大特点在于必须借助于宏观仪器，而观测的结果却总是不确定的。具体来说，微观客体的位置与动量无论
3、如何不能同时被准确地加以测定（这在经典物理学中是根本不可能的）。这种奇异现象，在我国哲学界被通俗地叫做“月亮问题”，即微观客体的不确定性被比喻为月亮。一种最有代表性的见解认为，微观事件之所以是不确定的，完全是由于观测仪器的干扰作用所致。那意思就是说，客体本身是确定的，只不过这种确定性被宏观仪器给破坏了。因此，微观客体的性质依挑选观测仪器的观察者的主观愿望而定：选择的仪器不同，测量结果就会不同，即是说：“月亮在无人看它时是不存在的。”与此对立，另一种观点则认为，量子物理学所揭示的，是亚原子世界的真实状况和性质，因而具有完全的客观性，即是说，“月亮在无人看它时仍然存在”。笔者认为，这两种观点都曲解
4、了量子力学的物理意义，并导致了对其哲学含义的不正确的引伸。“波粒二象性”是物理学家们对微观事件基本属性的描述。1905年，爱因斯坦为解决光电效应实验与经典理论之间的矛盾，首次提出了光具有波粒二象性的假说。他认为也许光既不完全是粒子，也不完全是波，但它在传播过程中却表现出衍射、干涉等波的特性；而在辐射、吸收等光的产生和转化现象中，则表现出能量空间分布的不连续性，即粒子的特性。后来德布罗意又把这种“波粒二象性”扩展到一切实物粒子，称之为“物质波”。既然微观客体既不是粒子，也不是波，它是兼有两者部分特征的另一种远为复杂的东西，那么，当我们在传统的意义上去理解它，即用经典力学的语言去描述它的运动时，就
5、会得到一些意想不到的“奇异”结果。按照牛顿力学，任何粒子都是沿着一定的轨道运动，它们在任何时刻都有确定的位置和动量。因此，如果我们已知这些初始条件，就能预测出它们未来的运动状态。但是，在微观世界中，客体的运动实际上并无轨道。德布罗意指出：微观客体的运动并不取决于力学定律，而是取决于衍射定律。让我们考察两个典型的实验情况：（一）有一粒子源和一个带有一条狭缝的阑，一个同阑平行而相隔一定距离的屏。如果不考虑由缝的宽度所产生的衍射，当粒子从源发出并穿过狭缝之后，就会平均地向一切方向上衍射。这样，我们可以观察到屏上闪烁的密度是均匀的，这说明粒子运动的动量方向是平均分布的，而单个粒子的动量方向则完全不定。
6、（二）一个带有两条狭缝的阑（其余条件同上），狭缝间的距离非常大，以致于可以不考虑粒子穿行狭缝后由于衍射而发生的偏斜，这时，所有粒子的动量方向都垂直于阑。显而易见，微观客体穿行狭缝时初始条件完全不同于牛顿力学中运动粒子的初始条件，即：当客体有准确的位置时，动量则完全不定；当客体有准确的方向时，位置则有很大程度的不确定。如果我们考察的不是这两种极端情况，而取一种适中状态，即一个有双狭缝的阑，狭缝间的距离是a，那么根据德布罗意理论，我们就得知粒子穿行狭缝时的位置（或x坐标）具有不确定性a；同时，根据衍射理论，多数粒子穿过阑后要么继续作同屏相垂直的运动，要么偏向了一个角，这样，我们又得到了与之相对应的
7、动量：x分量的不定性ha。如把x坐标的不定性记为x，把动量的x分量的不定性记为px，而xa，pxhd；那么，xpxh（普朗克常数）。这就是维内尔海森堡提出的著名的“不确定原理”(UncertaintyPrinciple)。此后，丹麦物理学家玻尔提出“互补原理”，从哲学角度概括了亚原子客体的这种“奇异”现象，他认为，自从相对论，尤其是量子力学问世之后，日常语言越来越变得不能准确恰当地表述这些成就；然而，除了日常语言外，人类又确实不具备向普通人谈论这个问题的精确的科学语言。在这种情况下，物理学家们宁可使用一种比较模糊的语言，即交替地使用那些在同时使用时会导致矛盾的经典概念。的确，从经典理论的角度看
8、，一个物体的位置和动量不能同时确定以及它具有所谓的“波粒二象性”，是十分荒谬而不可理解的事情。但从量子理论的角度看，这两类概念都是“互补”的：其中任何一个单独的经典概念或图景，都不能对同一微观客体所引起的各种量子现象作出全面的解释。只有把彼此结合起来，才能从整体上描述亚原子客体的运动过程。由此看来，那种认为亚原子客体本身具有确定性的观点，完全是由于把经典意义上的粒子概念赋予了亚原子客体所造成的。事实上，从理论上讲，微观客体的不确定性是“波粒二象性”的必然结果。客体在其传播过程中主要显现的是波的特性，这已表明它不可能具有象宏观物体在运动时所具有的那种准确的“位置”和“动量”。不存在的东西如何谈得
9、上被“破坏”呢？并且，从实践上看，无论人们采用什么样的理想实验，都始终不能排除微观客体的不确定性。尽管物理学家们在探测微观客体的运动方式过程中，观察者、观察仪器和客体组成了一个不可分割的整作而发生相互作用，任何观测结果都这种相互作用的结果，但是，首先，观察者、观察仪器和客体都是物质性，它们之间的相互作用也具有客观性。其次，实验结果并不依仪器不同而不同。只要人们为测量亚原子客体的位置和动量而设置一定的实验条件，则结果必定是不确定的。因此，无论在谁的眼中，月亮都存在。但是，这并不意味着“不确定原理”以及其它量子力学的定律揭示了亚原子客体的真实性质。恰好相反，笔者以为，量子理论之所以在哲学界产生了空
10、前深远的影响，正在于它从多方面突破了传统观念的樊篱，它昭示我们：第一，科学认识的对象不是纯粹外在的世界，而是与人类实践活动密切关联的现象世界（即“人化的自然”）。长期以来，人们深信不疑地认为，以感官为基础，借助于思维的加工制作，人就可以全面把握外部事物；感官与事物之间没有任何不可逾越的中介和屏障，因而认识或反映从本质上讲就是一种摄影，区别只在于被动摄影和能动摄影。当然，对于经典物理学所研究的宏观对象来说，虽然人们仅凭直观也并不能将所有事物及其每个表观层面纳入自己的视野，更不可能深入到其不可见的实在本质之中，但是，在这里人们面对的毕竟是一个看得见、摸得着的东西；尤其重要的是，人们对之进行的观测活
11、动与事物的性质可以截然分开。这样一来，就产生了一种假象，似乎人们完全能够认识和把握与已无关的外部世界，从宇宙天体到“自然之砖”（原子）。量子理论的问世，使人们从这一迷梦中惊醒。微观世界是一个根本无法用感官加以洞察的领域，人类只有从宏观仪器与微观客体的相互作用这唯一的渠道来摄取其信息（如果我们试图排除仪器对客体的作用，那么就会马上失去获取信息的源泉，从而变得对客体的行为一无所知）。因而我们无法断定，在无主体介入即仪器作用的情况下，微观世界是否仍然具有这样一些特性。海森堡指出，量子理论对“两次相继观测之间所发生的事情，一般是完全无法描绘的”1所以，月亮在无人看它时究竟是否存在，这是人们无法回答的问
12、题。在笔者看来，认为“月亮在无人看它时不存在”或者“月亮在无人看它时仍然存在”，这两种观点都有失独断。因为这里谈论的是一种特殊的月亮，我们除了借助于各种有色眼镜去看它外，没有直接的手段；因此离开这些眼镜去断言它的真象究竟如何，是没有意义的。就象达尔文进化论从根本上推翻了有关人类出身高贵的神话一样，量子力学也决定性地打破了关于人类能够把握那个无人干预的自在之物世界的奢望。第二，科学必定是主体的发明创造。科学是一个结构系统，其中来自客观源泉的质料为科学的可能性奠定了基础，但这却不能使科学获得其现实性（即科学之所以为科学）。没有人会否认主体在科学形成中的巨大作用，但如果这种作用仅仅被理解为抽象、概括
13、、加工、制作，科学也难以成其为科学。近代以来的科学史已表明，不论从怎样丰富的经验事实出发，也不论选用何种概括程序，都不可能合法地导出一条自然定律；相反，总是人先提出理论假说，向自然界发出质询，强迫自然界作出回答。这才是主体能动性的含义，也是科学从可能变为现实的内在机制。这一点在量子力学中得到了最充分的体现。对于微观客体，人们只能凭借其宏观表象，即它的运动特性在宏观仪器上留下的“痕迹”来观察和把握它，而这些“痕迹”又不过是有关亚原子客体的间接和很不完全的信息，量子力学正是以此为基础来猜测微观世界的本质及规律以构造一种理论假说的。很显然，这种猜测和假说不可能完全符合客体的真实性质，即与实在事物形成
14、一一对应的关系。当然，量子力学的许多原理，已被一系列实验事实所确证；但是实验所表现的，仅仅是量子理论对微观事件的描述很好地符合于它在宏观时空背景上的“投影”（客体在与仪器相互作用时所造成的现象），而并不表明与微观世界实际本质的一致性。尽管爱因斯坦与玻尔及整个哥本哈根学派围绕量子力学进行了激烈的哲学争论。但都同意量子力学只是关于现象而非实在的理论。爱因斯坦承认量子力学所揭示的原理确实与人们的直接经验相符合，但这一理论却不是对微观实在客体的完备性描述，因而需要作进一步的探索；玻尔则认为，探索现象背后的微观客体究竟如何已经没有意义，因为我们不具备谈论这个问题的手段和语言。如果说亚原子事件在宏观仪器上
15、的度量表现并不等于它本身的存在方式及运动特性，那么，用来描述这一现象的不精确的语言离实在事物就更加遥远了。比如，在量子力学中人们可以用“波粒二象性”来描述微观客体的行为特性，但却永远不能把粒子和波与可观察事实联系起来，认为它们具有物理实在性。再如，亚原子客体的所谓“位置”和“动量”也无操作意义。因为只有当人们用某些实验装置把客体局限在一定区域时，才能赋予其这样的性质。即是说，“位置”和“动量”并不表示亚原子客体的真实性质，而只表示整个实验安排的性质。因此，如果我们对科学不抱偏见和苛求态度，因执已见地要求它必须而且仅仅如实反映实在客体，要求它的内容具有纯而又纯的客观性，那么，我们就一定得承认，科
16、学中既包含客观材料，更包含着科学家的主动创造。二、因果、概率与实在根据经典物理学，如果知道一个物体的初始条件（某一时刻的位置和速度），我们就可以通过力学公式推算出它在未来任何时刻的确切位置和速度，即物体过去或现在的运动状态决定着它未来的状态。这便是牛顿力学中的因果性定律。拉普拉斯曾据此作出过一个非常著名的陈述：我们应当把宇宙的现状看作它先前状态的结果以及它的后继状态的原因。假定存在着一个能把握自然界所有的力以及一切事物的特定状况的全知精灵的话，那么他就能根据牛顿运动定律推测出宇宙中的一切物体未来的准确状态。然而，无论量子理论还是关于亚原子客体的实验都表明，微观世界中却不存在这种严格的因果决定性。让我们考察一个实验：有一粒子源和一个带有双狭缝的阑，一个同阑平行而相隔一定距离的屏。当一束粒子（即一群德布罗意波）从源出发穿过两条狭缝之后相互干涉，其结果就会形成合成波的最大和最小振幅。从屏上可以观察到一幅衍射花样（一些亮暗相间的条纹），这样，根据波的操作意义，我们就能推算出屏上闪烁点的统计分布，即
