量子力学的含义精选(九篇)

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第1篇：量子力学的含义范文

在建立科学理论体系的过程中，往往需要以一系列巨量的、通常是至为复杂的实验、归纳和演绎工作为基础。而且人们一般相信科学知识就是在这个基础上产生和累积起来的。但只要这种认识活动过程是为一个协调一致的目标所固有，只要它真正属于科学研究自我累进的进程，则不论其如何复杂，仍只是过程性的，而不从根本上规定科学的性质、程序，乃至结论。这就使我们在考察复杂的科学认识活动时，可以抽取出高于具体手段的，基本上只属于人类心智与外在世界相联络的东西，即科学语言，来作为认识的中介物。

要说明科学语言何以能成为这样的中介，需要先对科学的认识结构加以分析。

作为一种形式化理论的近现代科学，其目的是力图摹写客观实在。这种摹写的认识论前提是一个外在的、自为的客体和作为其思维对立面的内在的主体间的双重存在。这一认识论前提在科学认识方面衍生出一个更实用的前提，就是把客体看作是一种自在的“像”或者“结构”（包括动态结构，比如动力学所概括的各种关系和过程）。

这一自在的实在具有由它的“自明性”所保证的严格规范性。这种自明性只在涉及存在与意识的根本关系时才可能引起怀疑。而科学是以承认这种自明性为前提的。因此科学实际就是关于具有自明性的实在的思维重构。它必须限于处理自在的实在，因为科学的严格规范性（主要表现为逻辑性）是由实在的自明性所保证的，任何超越实在的描述都会破坏这种描述的前提。这一点对稍后关于量子力学的讨论非常重要。

上述分析表明，科学的严格规范性并非如有唯理论倾向的观点所认为的那样，是来自思维，也并非如经验论观点所认为的来自具体手段对经验表象的操作，也并不象当代某些科学哲学家所认为的纯粹出于主体间的共同约定。科学的最高规范是存在在客观实在中的，是来自客体的自明性。一切具体手段只是以这种规范为目标而去企及它。

在科学认识活动中，不论是一个思维过程还是一个实验过程，如果其中缺失了语言过程，那就什么意义都不会有。科学语言与人类思维形态固然有很大的关系，但是它们可能在一个很高的层次上有着共同的根源。就认识的高度而言，思维形态作为人类的一种意识现象，对它进行本质的追究，至少目前还不能完全放在客观实在的背景上。因此，在科学认识的层次上，思维形态完全可以被视为相对独立的东西。而科学语言则是明确地被置于实在自身这一背景之中的。这就使我们实际上可以把科学语言看作一种知识，它与系统的科学知识具有完全相同的确切性，即它首先是与实在自身相谐合，然后才以这种特殊性成为思维与对象之间的中介。这才能保证，既使科学语言所述说的科学是关于实在的确切图景，又使思维活动具备与实在相联络的手段。

科学语言作为一种知识所具备的上述特殊性，使它成为客观实在图景构成的基本要素，或科学知识的“基元”。思维形态不能独立地形成知识，但思维形态却提供某种方式，使科学语言所包含的知识基元获得某种特定的加成和组合，从而构成一种系统化的理论。这就是语言在认识中的中介作用。由于任何事物都必须“观念地”存乎人的意识中，才能为人的心智所把握，所以，在这个意义上，一个认识过程就是一个运用语言的过程。

二、数学语言

数学语言常常几乎就是科学语言的同义词。但实际上，科学语言所指的范围远比数学语言的范围大，否则就不会出现量子力学公式的解释问题。在自然科学发生以前，数学所起的作用也还不是后世的那种对科学的叙录。只是由于精密推理的要求所导致的语言理想化，才推进了数学的应用。但归根究底，数学与前面说的那种合乎客观实在的知识基元是不同的。将数学用作科学的语言，必须满足一个条件，即数学结构应当与实在的结构相关，但这一点并不是显然成立的。

爱因斯坦曾分析过数学的公理学本质。他说，对一条几何学公理而言，古老的解释是，它是自明的，是某一先验知识的表述，而近代的解释是，公理是思想的自由创造，它无须与经验知识或直觉有关，而只对逻辑上的公理有效性负责。爱因斯坦因此指出，现代公理学意义上的数学，不能对实在客体作出任何断言。如果把欧几里德几何作现代公理学意义上的理解，那么，要使几何学对客体的行为作出断言，就必须加上这样一个命题：固体之间的可能的排列关系，就象三维欧几里德几何里的形体的关系一样。〔1〕只有这样，欧几里德几何学才成为对刚体行为的一种描述。

爱因斯坦的这种看法与上文对科学语言的分析是基本上相通的。它可以说明，数学为什么会一贯作为科学的抽象和叙录工具，或者它为什么看上去似乎具有作为科学语言的“先天”合理性。

首先，作为科学的推理和记载工具的数学，实际上是从思维对实在的一些很基本的把握之上增长起来的。欧几里得几何学中的“点”、“直线”这样一些概念本身就是我们以某种方式看世界的知识。之所以能用这些概念和它们之间的关系去描绘实在，是因为这些“基元”已经包含了关于实在的信息（如刚体的实际行为）。

其次，数学体系的那种严密性其实主要是与人类思维的属性有关，尽管思维的严密性并不是一开始就注入了数学之中。如前所述，思维的严密性是由实在的自明性来决定的，是习得的。这就是说，数学之所以与实在的结构相关，只是因为数学的基础确切地说来自这种结构；而数学体系的自洽性是思维的翻版，因而是与实在的自明性同源的。

由此可见，数学与自然科学的不同仅表现在对于它们的结果的可靠性（或真实性）的验证上。也就是说，科学和数学同样作为思维与实在相互介定的产物，都有可能成为对实在结构的某种描述或“伪述”，并且都具有由实在的自明性所规定的严密性。但数学基本上只为逻辑自治负责，而科学却仅仅为描述的真实性负责。

事实正是如此。数学自身并不代表真实的世界。它要成为物理学的叙录，就必须为物理学关于实在结构的真实信息所重组。而用于重组实在图景的每一个单元，实际上是与物理学的基本知识相一致的。如果在几何光学中，欧几里德几何学不被“光线”及其传播行为有关的概念重组，它就只是一个纯粹的形式体系，而对光线的行为“不能作出断言”。非欧几何在现代物理学中的应用也同样说明了这一点。

三、物理学语言

虽然物理学是严格数学化的典范，但物理学语言的历史却比数学应用于物理学的历史要久远得多。

在认识的逻辑起点上，仅当认识论关系上一个外在的、恒常的（相对于主体的运动变化而言）对象被提炼和廓清时，才能保证一种仅仅与对象自身的内在规定性有关的语言描述系统成为可能。对此，人类凭着最初的直觉而有了“外部世界”、“空间”、“时间”、“质料”、“运动”等观念。显然，这些观念并非来自逻辑的推导或数学计算，它是人类世代传承的关于世界的知识的基元。

然后，需要对客观实在进行某种方式的剥离，才能使之通过语言进入我们的观念。一个客观实在，比如说，一个电子，当我们说“它”的时候，既指出了它作为离散的一个点（即它本身），又指出了它身处时空中的那个属性。而后一点很重要，因为我们正是在广延中才把握了它的存在，即从“它”与“其它”的关系中“找”出它来。

当我们按照古希腊人（比如亚里士多德）的方式问“它为什么是它”时，我们正在试图剥离“它”之所以为“它”的属性。但这个属性因其离散的本质，在时空中必为一个“奇点”，因而不能得到更多的东西。这说明，我们的语言与时空的广延性合若符节，而对离散性，即时空中的奇点，则无法说什么。如果我们按照伽利略的方式问“它是怎样的”时，我们正是在描绘它与广延有关的性质，即它与其它的关系。这在时空中呈现为一种结构和过程。对此我们有足够的手段（和语言）进行摹写。因为我们的语言，大多来自对时空中事物的经验。我们运用语言的主要方式，即逻辑思维，也就是时空经验的抽象和提升。

可见，近现代物理学语言是一种关于客观实在的时空形式及过程的语言，是一种广延性语言。几何学之所以在科学史上扮演着至为重要的角色，首先不在于它的严格的形式化，而在于它是关于实在的时空形式及过程的一个有效而简洁的概括，在于与物理学在面对实在时有着共同的切入点。

上述讨论表明了近现代物理学语言格式包含着它的基本用法和一个根深蒂固的传统，这是由客观实在和复杂的历史因素所规定的。至为关键的是，它必须而且只是关于实在的时空形式及过程的描述。可以想象，离开了这种用法和传统，“另外的描述”是不可能在这种语言中获得意义的。而这正是量子力学碰到的问题。

四、量子力学的语言问题

上文说明，在描摹实在时，人类本是缺乏固有的丰富语言的。西方自古希腊以来，由于主、客体间的某种相互介定而实现了有关实在的时空形式和过程的观念及相应的逻辑思维方式。任何一种特定的语言，随着时代的变迁和认识的深入，某些概念的含义会发生变化，并且还会产生新的语言基元。有时，这样的变化和增长是革命性的。但不可忽视的是，任何有革命性的新观念首先必须在与传统语言的关系中获得意义，才能成为“革命性的”。在自然科学中，一种新理论不论提出多么“新”的描述，它都必须仍然是关于时空形式及过程的，才能在整体的科学语言中获得意义。例如，相对论放弃了绝对时空、进而放弃了粒子的观念，但代之而起的那种连续区概念仍然是时空实在性的描述并与三维空间中的经验有着直接联系。

量子力学的情况则不同。微观粒子从一个态跃迁到另一个态的中间过程没有时空形式；客体的时空形式（波或粒子）取决于实验安排；在不观测的情况下，其时空形式是空缺的；并且，观测所得的客体的时空形式并不表示客体在观测之前的状态。这意味着，要么微观实在并不总是具有独立存在的时空形式，要么是人类无法从认识的角度构成关于实在的时空形式的描述。这两种选择都将超出现有的物理学语言本身，而使经典物理学语言在用于解释公式和实验结果时受到限制。

量子力学的这个语言问题是众所周知的。波尔试图通过互补原理和并协原理把这种限制本身上升为新观念的基础。他多次强调，即使古典物理学的语言是不精确的、有局限性的，我们仍然不得不使用这种语言，因为我们没有别的语言。对科学理论的理解，意味着在客观地有规律地发生的事情上，取得一致看法。而观测和交流的全过程，是要用古典物理学来表达的。〔2〕

量子力学的反对者爱因斯坦同样清楚这里的语言问题。他把玻尔等人尽力把量子力学与实验语言沟通起来所作的种种附加解释称之为“绥靖哲学”（Beruhigunsphilosophie）〔3〕或“文学”〔4〕，这实际上指明了互补原理等观念是在与时空经验相关的科学语言之外的。爱因斯坦拒绝承认量子力学是关于实在的完备描述，所以并不以为这些附加解释会在将来成为科学语言的新的有机内容。薛定谔和玻姆等人从另一个角度作出的考虑，反映了他们以为玻尔、海森堡、泡利和玻恩等人的观点回避了经典语言与实在之间的深刻矛盾，而囿于语言限制并为之作种种辩解。薛定谔说：“我只希望了解在原子内部发生了什么事情。我确实不介意您（指玻尔）选用什么语言去描述它。”〔5〕薛定谔认为，为了赋予波函数一种实在的解释，一种全新的语言是可以考虑的。他建议将N个粒子组成的体系的波函数解释为3N维空间中的波群，而所谓“粒子”则是干涉波的共振现象，从而彻底抛弃“粒子”的概念，使量子力学方程描述的对象具有连续的、确定的时空状态。

固然，几率波的解释使得理论的数学结构不能对应于实在的时空结构，如果让几率成为实验观察中首要的东西，就会让客观实在在描述中成了一种“隐喻”。然而薛定谔的解释由于与三维空间中的经验没有明显的联系，也成了另一种隐喻，仍然无法作为一种科学语言而获得充分的意义。

玻姆的隐序观念与薛定谔的解释在语言问题上是相似的。他所说的“机械序”〔6〕其实就是以笛卡尔坐标为代表的关于广延性空间的描述。这种描述由于经典物理学的某些限定而表现出明显的局限性。玻姆认为量子力学并未对这种序作出真正的挑战，在一定程度上指出了量子力学的保守性。他企图建立一种“隐序物理学”，将量子解释为多维实在的投影。他以全息摄影和其它一些思想实验为比喻，试图将客观实在的物质形态、时空属性和运动形式作全新的构造。但由于其基础的薄弱，仍然只是导致了另一种脱离经验的描述，也就是一种形而上学。

这里所说的“基础”指的是，一种全新的语言涉及主客体间完全不同的相互介定。它涉及对客体的完全不同的剥离方式，也就是说，现行科学语言及其相关思维方式的整个基础都将改变。然而，现实地说，这不是某一具有特定对象和方法的学科所能为的。

可见，试图通过一种全新的语言来解决量子力学的语言问题是行不通的。这个问题比通常所能想象的要无可奈何得多。

五、量子力学何种程度上是“革命性”的

量子力学固然在解决微观客体的问题方面，是迄今最成功的理论，然而这种应用上的重要性使人们有时相信，它在观念上的革命也是成功的。其实，上述语言与实在图景的冲突并未解决。量子力学的种种解释无法在科学语言的基础上必然过渡到那种非因果、非决定论观念所暗示的宇宙图景。这就使我们有必要对量子力学“革命性”的程度作审慎的认识。

正统的量子力学学者们都意识到应该通过发展思维的丰富性来解决面临的困难。他们作出的重要努力的一个方面是提出了很多与经典物理学不同的新观念，并希望这些新观念能逐渐溶入人类的思想和语言。其中玻恩用大量的论述建议几率的观念应该取代严格因果律的概念。〔7〕测不准原理以及其中的广义坐标、广义动量都是为粒子而设想的，却又不能描述粒子在时空中的行为，薛定谔认为应该放弃受限制的旧概念，而玻尔却认为不能放弃，可以用互补原理来解决。玻尔还希望，波函数这样的“新的不变量”将逐渐被人的直觉所把握，从而进入一般知识的范围。〔8〕这相当于说，希望产生新的语言基元。

另一方面，海森堡等人提出，问题应该通过放弃“时空的客观过程”这种思想来解决。〔9〕这又引起了量子力学的客观性问题。

这些努力在很大程度上是具有保守性的。

我们试把量子力学与相对论作比较。相对论的革命性主要表现在，通过对时间和空间的相对性的分析，建立起时间、空间和运动的协变关系，从而了绝对时空、绝对同时性等旧观念，并代之以新的时空观。重要的是，在这里，绝对时空和绝对同时性是从理论上作为逻辑必然而排除掉的。四维时空不变量对三维空间和一维时间的性质依赖于观察者的情形作了简洁的概括，既不引起客观性危机，又与人类的时空经验有着直接关联。相对论排除了物理学内部由于历史和偶然因素形成的一些含混概念，并给出了更加准确明晰的时空图景。它因此而在科学语言的范围内进入了一般知识。

量子力学的情况则不同。它的保守性主要表现在：

第一，严格因果律并不是从理论的内部结构中逻辑地排除的。只是为了保护几率波解释，才不得不放弃严格因果律，这只是一种人为地避免逻辑矛盾的处理。

第二，不完全连续性、非完全决定论等观念并没有构成与人类的时空经验相关联的自洽的实在图景。互补原理和并协原理并没有从理论内部挽救出独立存在于时空的客体的概念，又没有证明这种概念是不必要的（如相对论之于“以太”那样）。因此，量子力学的有关哲学解释看似抛弃旧观念，建立新观念，实际上，却由于这些从理论结构上说是附加的解释超出了关于实在的描述，因而破坏了以实在的自明性为保证的描述的前提。所以它实际上对观念的丰富和发展所作的贡献是有限的。

第三，量子力学内在地不能过渡到关于个别客体的时空形式及过程的模型，使得它的反对者指责说这意味着位置和动量这样的两个性质不能同时是实在的。而为了保护客观性，它的支持者说，粒子图像和波动图象并不表示客体的变化，而是表示关于对象的统计知识的变化。〔10〕这在关于实在的时空形式及过程的科学语言中，多少有不可知论的味道。

第四，人们必须习惯地设想一种新的“实在”观念以便把充满矛盾的经验现象统一起来。在对客体的时空形式作抽象时，这种方法是有效的。而由于波函数对应的不是个别客体的行为，所以大多新的“实在”几乎都是形而上学的构想。薛定谔和玻姆的多维实在、玻姆在阐释哥本哈根学派观点时提出的那种包含了无限潜在可能性的“第三客体”〔11〕，都属于这种构想。玻恩也曾表示，量子力学描述的是同一实在的排斥而又互补的多个影像。〔12〕这有点象是在物理学语言中谈论“混元”或“太极”一样，很难说对观念有积极的建设。

本文从科学语言的角度，对量子力学尤其是它的哲学基础的保守性作出一些分析，这并不是在相对论和量子力学之间作价值上的优劣判断。也许量子力学的真正价值恰恰在于它所碰到的困难是根本性的。

海森堡等人与新康德主义哲学家G·赫尔曼进行讨论时，赫尔曼提出，在科学赖以发生的文化中，“客体”一词之所以有意义，正在于它被实质、因果律等范畴所规定，放弃这些范畴和它们的决定作用，就是在总体上不承认经验的可能性。〔13〕我们应该注意到，赫尔曼所使用的“经验”一词，实际上是人类对客观事物的广延性和分立性的经验。这种经验是科学的实在图景成立的基础或真实性的保证，逻辑是它的抽象和提升。

在本文的前三节已经谈到，自从古希腊人力图把日常语言理想化而创立了逻辑语言以来，西方的科学语言就一直是在实在的广延性和分立性的介定下发展起来的。我们也许可以就此推测，对于人的认识而言，世界是广延优势的，但如果因此认为实在仅限于广延性方面，却是缺乏理由的。广延性优势在语言上的表现之一是几何优势。西方传统中的代数学思想是代数几何化，即借助空间想象来理解数的。不论毕达哥拉斯定理还是笛卡尔坐标都一样。直角三角形的斜边是直观的，而根号2不是。我们可以用前者表明后者，而不能反过来。可是一个离散的数量本身究竟是什么呢？它是否与实在的另一方面或另一部分（非广延的）相应？也许在微观领域里不再是广延优势而量子力学的困难与此有关？

如果量子力学面临的是实在的无限可能性向语言的有限性的挑战，那么问题的解决就不单单是语言问题，甚至不单单是目前形态的物理学的问题。它将涉及整个认识活动的基础。玻尔似乎是深刻地意识到这一点的。他说“要做比这些更多的事情完全是在我们目前的手段之外。”〔14〕他还有一句格言；“同一个正确的陈述相对立的必是一个错误的陈述；但是同一个深奥的真理相对立的则可能是另一个深奥的真理。”〔15〕

参考文献和注释

〔1〕〔3〕〔4〕《爱因斯坦文集》第一卷，商务印书馆，1994，第137、241、304页。

〔2〕〔5〕〔9〕〔13〕〔14〕〔15〕海森堡：《原子物理学的发展和社会》，中国社会科学出版社，1985，第141、84、82、131、47、112页。

〔6〕玻姆：《卷入——展出的宇宙和意识》，载于罗嘉昌、郑家栋主编：《场与有——中外哲学的比较与融通（一）》，东方出版社，1994年。

〔7〕玻恩：《关于因果和机遇的自然哲学》，商务印书馆，1964年。

〔8〕〔12〕玻恩：《我这一代的物理学》，商务印书馆，1964，第65、192页。

第2篇：量子力学的含义范文

Quantum Themes

The Charms of the Microworld

2009, 225pp.

Hardcover

ISBN 9789812835451

T. Padmanabhan著

量子理论是理论物理学最抽象的一个分支,但是它给出的所有明确而具体的预言无一不在反复的实验中得到了精确的验证。这一不争的事实以及它的深刻和奥妙的哲学含义,总是让普通公众及科普作家甚至一些专业的研究人员着迷不已。最近,人们发现微观物理与宏观物理之间存在着大量意想不到的和极为重要的密切联系和相互影响。按照当前流行的宇宙学观点,暗物质、暗能量、宇宙结构的形式、甚至早期宇宙物理乃至宇宙的起源都与量子理论的概念密切相关。这些新的和影响深远的突破性进展促使作者决心写这样一部科普著作,力图以一种能让受过基础教育的外行知道什么是量子理论、量子理论已经取得了哪些成就以及这个理论未来将走向何方,介绍这些最新的成果。作者强烈地认为,在目前这样做是非常值得的。

作者认为科普著作应避免以下两种极端倾向,一是必须要依靠数学才能解释清楚;二是为了迎合读者而扭曲概念本来的含义。为此作者力求从一开始就用尽可能通俗的语言吸引读者的兴趣,并以严格的科学方式描述概念,避免陷于哲学争论之中或给人一种刻意炒作的印象;其次作者还努力要让本书的内容尽可能多地包括最新的进展,不用数学语言而仔细地解释概念和细节以及那些必需的技术术语,但重点放在量子理论的一些最基本的前沿论题,特别强调量子理论与引力及宇宙学的交汇点。避开了关于量子力学的哲学基础、实验细节以及一些技术应用的详细介绍。

全书内容分成7章,各章的标题分别为:1.无所不能的经典物理学;2. 然后出了个爱因斯坦;3. 微观世界的疯狂;4. 粒子,无所不在的粒子;5. 宇宙和量子;6. 引力的实质;7. 开始的时候……。

这是一部面向普通读者的高级科普读物,其内容新颖,叙述深入浅出、简洁易懂,难易与“New Scientist”或“Scientific American”的文章相当。对于那些对当前成为人们热点话题的暗物质、暗能量以及宇宙的演化感兴趣的一般公众,它是一部值得一读的好书。而对于从事量子理论及宇宙学研究的专家学者以及相关专业的大学生和研究生,本书也极具参考价值。

丁亦兵,

教授

(中国科学院研究生院)

第3篇：量子力学的含义范文

    我们的生活是不断变化的，我们的世界也是不断变化的，但这变化是乱行无定的、抑或还是有定规的呢？这就是决定论问题，一个重大哲学原理。它关系到我们应该如何看待自然界的变化与发展，对之是否可以预计和控制，而且也牵连着人类社会的前途和个人命运的展望与把握，联系着人的自由、创造、道德与责任。从而，历代思想家、哲学家们大都本着各自的立场对决定论问题提出了自己的观点。然而时至今日，这个问题依然没有获得公认的解决，争论更是广泛和深入。本文先简述决定论问题的古今争论，接而分析现代科学揭示的各种“本质上的偶然性”现象的实质意义，然后论述决定论的确切含义、形成根据以及决定论是否真正存在的问题。

    一、决定论问题的古今争论

    历史表明，关于决定论的思想随着人类对于事物变化发展的因果性与规律性的观察在世界上很早就出现了。我国商、周时代的卜卦活动和关于卜卦的学说《易经》中就已经包含了决定论的思想——只当一切事物之生灭是有定数的方才可以通过占卜来预测(当时的哲人把“太极”作为万物的元始与统制)；春秋战国时代，“天行有常”或“天有常道”之认识的形成又使决定论思想进一步明确化(这基本上是一种规律决定论)。然而，中国古代的决定论也是不完善的，因为一方面相信有能推算“过去未来”可得知“五百年前五百年后”的通慧大师，但另一方面又认为有“法力无边”的玉皇大帝和如来佛祖，这样的神明是不遵守固定法则的至高无上的自由主宰，世界会随它们的意愿而无规变化。

    西方人的决定论思想也产生得很早，西方哲学史上有西方人决定论思想形成发展的脉络，这也是一个决定论与非决定论反复争论的历史过程。在古希腊时代，首先出现了两种性质不同的决定论：一是赫拉克利特和德谟克利特所代表的自然决定论，他们相信规必然律和因果关系的普遍存在，主张世界“古往、现在与未来的一切都是有定数的”。二是毕达哥拉斯和柏拉图所代表的观念决定论，他们也相信世界是有秩序的，但说这种秩序是来自“数”或“理念”或神；柏拉图又将这种观念决定论发展为目的论，认为世界万物都是由神的目的所决定的。后来的宗教神学继承了这种决定论，认为一切都是由全知全能的上帝决定的(但对于上帝决定论又分为一次决定论和不断决定论两种理解)。

    亚里士多德以后，西方早期的决定论受到两种思想的动摇。一是斯多葛派的自由意志论(他们在自然观上主张必然性，但在社会伦理领域主张自由意志论)，二是伊壁鸠鲁的“原子自动偏斜说”的提出把本质意义的偶然性带入了自然界。从此，自由意志和偶然性就成了反对决定论的两大理由和支持非决定论的两大根据。决定论问题的论战由此而在西方哲学史上拉开了帷幕。再后，古希腊—罗马时代的怀疑主义学派反对因果性而宣扬不可知论，摈弃一切确定的论断，成为极端非决定论的早期代表。

    欧洲中世纪是宗教神学的一统天下，上帝决定论统治了这个漫长的黑暗时代，人民大众在严格的宿命论观念中忍受着教会的压迫剥削。

    文艺复兴运动给近代西方带来了思想解放和科学技术发展，上帝决定论也逐渐为新的哲学所抛弃；科学研究对自然规律和因果关系的不断揭示使自然决定论的观念日益增强，产生了许多坚定的自然决定论者，斯宾诺莎、霍尔巴赫和拉普拉斯是其中的三位代表人物，他们在自己的著作中先后提出了三个自然决定论的典型表述。

    斯宾诺莎是一个坚持从世界本身说明世界的唯物主义哲学家，他确信因果关系在物质领域和精神领域都是普遍存在的，作为世界本原的“实体”通过普遍存在的因果关系链网必然地决定着自然和社会中的一切事物之运动和发展。他在其名著《伦理学》中写道：“每个个体事物或者有限的且有一定的存在的事物，非经另一个有限的，且有一定的存在的原因决定它存在和动作，便不能存在，也不能有所动作，而且这一个原因也非经另一个有限的，且有一定存在的原因决定它存在和动作，便不能存在，也不能有所动作；如此类推，以至无穷。”[1]25－26]同时，“每一个意愿只有为另一个原因所决定，才可以存在，可以动作，而此另一个原因又复为另一个原因所决定，如此类推以至无穷。”[1]29再者，作为世界本原的“实体”虽然不再为他物所决定而是自己决定自己的“第一原因”，但它也没有自由意志而只能依其本性必然地行动，除了产生现已存在的自然状态和秩序之外，不能再产生别的替代样式[1]29－30。这样，斯宾诺莎就把世界描述成了一个因果必然性的决定论系统，这里没有偶然性，没有自由意志，没有超自然的目的论，一切皆由“实体”的本性因果必然地惟一决定了，人应该平静而理智地面对所遇到的一切有幸和不幸，这是自然的法则。

    霍尔巴赫是另一位杰出而彻底的唯物主义哲学家，他也坚信因果关系普遍而必然地存在于世界的一切事物之中，并以物质的必然因果法则对偶然性观点和自由意志论作了严密而系统的批判，由此而提出了他的决定论：“宇宙本身不过是一条原因和结果的无穷的锁链，这些原因和结果，不断地这一些从那一些中产生出来。只要我们稍加思索，我们就会不得不承认，我们所见的一切都是‘必然的’，或不能不是现在这个样子的；我们所看到的一切东西，以及超乎我们视觉以外的一切东西，都按照一定的法则而活动”[2]51。以至狂风巨浪中的一粒沙、一滴水的运动迹线都是严格地决定了的，在激烈政治动乱中人们的每一言一行也是由因果关系必然地安排了的[2]51－52。总之，一切都在因果必然性的秩序之中，霍尔巴赫的决定论是绝对严格的，不允许有丝毫的偶然性；并认为一个极微小的原因也会决定未来的一个巨大结果[2]52，但世界上决没有找不到原因的东西(如果一时找不到的话也不能承认它没有原因)，哪怕混乱的状态其实也是有严格原因的必然现象。

    以上斯宾诺莎和霍尔巴赫的决定论都是以严格必然的因果关系链维系的因果决定论，但这二者也有一个明显的不同：斯宾诺莎的决定论是以“实体”为基点——第一原 因——发出一束无限伸展的“射线式”因果关系链，可称为射线决定论。霍尔巴赫则认为不能存在“第一原因”，主张宇宙因果关系链是无限循环的圆圈——自然事物“是更替地作着原因和结果；它们就是这样地形成一个生与灭、配合与解体的巨大的圆圈，这个圆圈既不能有开端，也没有终结。”[2]33从因果关系的性质上看，霍尔巴赫的圆圈体系更合理些。

    拉普拉斯是一位近代自然科学家，他在普遍成立于宏观世界的经典力学基础上提出了一个科学形式的决定论：“我们应该把宇宙的现在状态看作是它先前状态的结果，随后状态的原因。暂时设想有一位有超人的智力的神灵，它能够知道某一瞬间施加于自然界的所有作用力以及自然界所有组成物各自的位置，它并且能够广泛地分析这些数据，那么它就可以把宇宙中最重的物体和最轻的原子的运动，均纳入同一公式之中。对于它，再也没有什么事情是不确定的，未来和过去一样，均呈现在它的眼前。”[3]36(这个决定论后来密尔在其《逻辑体系》中作了重述)显而易见，拉普拉斯的决定论表述有其鲜明的特点：第一，它不仅是一种存在论的哲学论断，而且是以科学定律的形式试对世界的过去和未来定量计算，原则上要给出一切时刻的精确的宇宙物理图像，因而也是一个认识论意义的且有科学性质的物理决定论。第二，斯宾诺莎和霍尔巴赫的决定论的理论基础或立论根据是定性的因果关系或因果必然性，拉普拉斯的决定论的立论根据则不仅是因果关系，而主要是定量的经典力学规律。因此，拉普拉斯决定论可以称为规律决定论，或因果律决定论(经典力学规律是因果律)；相应斯宾诺莎决定论则可称为因果决定论或因果性决定论。由于后来统计规律的产生以及发现经典力学规律对微观领域不适用，故而拉普拉斯的经典力学规律决定论就被贬称为“机械决定论”，在当今成了批判的对象(但由于一切统计规律都不与动力学因果律真正矛盾，故而当今论者的批判意见并不真正有效，拉氏决定论表述的主要缺陷乃在于它没有处理无限问题，参见后面分析)。

    另一方面，近现代西方哲学中也有许多持自由意志论的哲学家，像笛卡尔、莱布尼茨、康德、费希特、黑格尔、詹姆士、柏格森、萨特等人，都是著名的自由意志论者。由于认为自由意志不遵守因果关系和客观规律，那么上述哲学家原则上都是不支持决定论的。笛卡尔主张人是凭自由意志而自由行动的：“我们也当认为自己不止是机器，而还更进一步，因为我们在接受真理时，并非出于必然，而是自由的。”[4]14萨特也认为，自由之为自由，仅仅是由于自由的选择永远是无条件、无根据的，所以，人的选择和行动并不遵循什么规律，而是绝对偶然的[5]24。这样，即便自然事物具有必然性，但由于人的自由行动的干预，世界在总体上就不能是决定论的。因此，詹姆士说：“自由意志的实用主义的意义，就是意味着世界有新事物，在其最深刻的本质方面和表面现象上，人们有权希望将来不会完全一样地重复过去或模仿过去。”[6]62也就是说，自由意志论是希望将来不重复过去，一切是可变的，世间不断出现不能预定的新东西—这就是非决定论的本质意义。此外，罗素主张因果关系的概然性，认为一切规律皆有例外，所以他也不赞成严格的决定论；尚在发展中的西方后现代主义学派向近代传统挑战，他们反对基础论(否定世界有本原)和本质论(否定现象—本质关系)，主张非确定性，从而也反对一切决定论。

    但是，也不是一切自由意志论者都主张非决定论。首先，莱布尼茨虽然主张心灵活动不遵循自然规律，但他又认为心灵和物体的运动都是上帝预先安排好的，世界万物都处于一种“前定的和谐”之中，这也是一种决定论的景图，属于上帝决定论。其次，康德的自由意志论主张人的自在本体是自由的，但在现象世界上，人的行动又是可有因果关系的，且符合自然规律。于是，在康德的哲学中，现象世界可以是决定论的。再者，黑格尔主张自由与必然相统一(自由是对必然的认识)，那么他的哲学实质上也不真正反对决定论。

    由以上所述，我们已看到，不论在古代还是在近代或近现代，一直都存在着决定论与非决定论两种相反观点的对立，在决定论方面也有理论根据上的差别和分歧。到了现代社会，现代科学的发展在微观领域和复杂系统中又揭示出了许多新的随机事件或不确定性现象，又加剧了人们对决定论问题的争议。这些新的不确定性现象，首先是量子力学理论(波函数)对微观事件(之观测结果)的统计性(几率)描述和关于微观粒子的测不准关系(不能同时准确测定其位置和动量等值)。其次，系统科学的发展也揭示出复杂大系统中具有非线性因果关系、涨落现象、“分叉点”问题和“对初值敏感性”效应等不确定性现象，它们似都不遵循原因与结果的确定对应关系。于是许多论者把这些新的不确定性现象称为“本质上的偶然性”事件，并认为它们已否定了因果确定性、摧毁了严格的决定论。随之，国内外也相应提出了名目繁多的新理论，如西方的“非因果决定论”和“不完全决定论”；国内的“辩证决定论”、“哲学决定论”和“多元决定论”等[7]。这些新理论尽管名称不同，但都是一种兼容了非线性因果关系、各种统计规律和“本质上的偶然性”的新式决定论，在严格的机械决定论和极端的非决定论之间开劈中间道路。它们都建立在一个新的共识之上——即认为现代科学揭示出来的各种新的随机事件与偶然性现象否定了因果律(因果确定性或必然性)的普遍存在。这些论者们步科学新发现而动，并以不同的方式与风格来着手批判或摧毁建立在因果律之上的旧式决定论，在国内外掀起了一股否定严格决定论的浪潮。但由于各种新的随机现象仍然服从统计规律，不是绝无章法的混乱现象，又使这些论者们不得赞同极端的非决定论。因此，建立一种介于严格决定论与极端非决定论之间而又能概括科学新进展的新式决定论就成了自然趋势。至于如何具体建构这种新理论，不同的论者基于各自的立场与学识而各取方案：有人通过修改旧决定论的概念含义而沿用其名称来表述新的决定论；有人维持近代概念的原有含义而修改其名称；还有人则采用部分修改 部分否定的折衷方案。于是就出现了上述内容类同而表述方式和名称各异的各种新式决定论，其实都是某种折衷理论，它们之间的争论实际上主要乃是概念定义方式上的争论。当然，坚持严格决定论和极端非决定论的人现在仍有存在，因为对于现代科学的新发现还是可以有进行多种解释之余地的。

    总之，从古至今，决定论问题经过了人类两三千年的研究和争论，现在仍未真正达成共识，在概念与实质两方面还需继续研究。

    二、“本质上的偶然性”之实质分析

    现代科学揭示出的上述“本质上的偶然性”现象或随机事件已被广泛谈论，并已成为许多论者否定因果确定性和严格决定论的基本根据。但这也不是一致公认的结论，已有一些深入一步的研究分析表明，它们仍只是一些现象问题，是对科学实验结果的表观理解，而缺乏实质性分析。下面我们试作一些实质分析(我们已经在《因果关系研究》一书中对于各种不确定性现象的实质意义作了系统的研究分析，这里将其要点简述如下)。

    1.量子力学中的不确定性现象之实质分析

    

    即量子力学波函数对微观物质的原本运动状态的描述是有因果确定性的。量子力学的不确定性只发生在上述第二个环节中，这个环节属于测量环节。因为微观物质(或粒子)的原本状态是不可见的隐态存在，从单个量子(微观粒子)到其在宏观仪器上的表现，是一个微观客体与宏观仪器组成的整体现象，人们看见一观测到的“微观粒子”实际乃是微观粒子本身与测量设备—显示介质(乳胶、云室、屏幕、照相板等)以及各种背景和操作因素相互作用的产物，这是一个“波包缩编”过程，一个从微观隐态到宏观可见态的层次过渡。但由于现有的量子力学理论不是关于测量的理论，量子力学波函数并不描述微观测量过程之波包缩编的物理机制，即它未能完备描述测量过程对微观物质运动状态的各种影响作用，因而它就不能对微观粒子的可见态给出精确的描述，只能给出一个发现的几率。

    由上分析明示，量子力学不是测量理论，量子力学的波动方程和波函数乃是描述微观物质原本状态(隐态)的数学模式，此描述是有因果确定性的。量子力学的统计性(几率)描述乃是发生在以波函数之模平方预言微观过程之观测结果P的测量环节上。波函数对这个环节的原因描述是不完备的，正如玻姆所言：“它依靠的是对人们尚不知道的过程的一种平均作用”[9]。海森伯也认为，量子力学的几率描述代表着进行测量时的实验状况，这里的统计性描述的出现是与知识不完备有关的，对一个系统的不完备的认识一定是量子论的每一个表述的本质部分。因而，现在已有越来越多的物理学家认为，～P关系乃是一种并不必然违反个体因果律的系统的统计分布。这也就是说，微观过程本身原是具有因果确定性的，这里的“不确定性”乃发生于不适合量子力学波函数描述的测量环节上，它是由未计量因素的未知作用所造成，属于原因作用的未确定而非因果对应的不确定。所以，量子力学的统计性描述并不真的否定微观过程具有因果确定性，它也不是真正的“本质上的偶然性”。

    其次，量子力学还有一个著名的“测不准关系”，这是海森伯公式X·P≥h/4π的物理意义：在一次测量中，不可能同时准确地测定微观粒子的位置与动量。其他诸如时间与能量或频率之间也有这种测不准关系。这就意味着人们永远无法准确地测定微观粒子的存在状态，它们将常在不确定之中。但进一步的分析表明，测不准关系乃是人们采用经典力学描述宏观物体的概念和术语(如粒子、位置、动量、时间、频率等)去描述微观物质状态所导致的问题，它只表明，对于微观对象用经典力学物理量来测量—描述时，将不能同时得到精确的全部数据。但这并不意味着微观物质没有自己的确定状态(上面已述，波函数对于微观物质不可见的原本状态的描述是有因果确定性的)。量子物理学家玻姆已经指出，微观过程是“一种真实的、具体的和确定性的物理过程——即一种能够以精确数学细节加以描述的过程——而测量行为则不可避免地阻碍了正在加以测量的东西。”[9]因此，量子力学的测不准关系，只是表明人们难以准确地测定微观粒子的一些物理量，而不是说它们本身也不能确定地存在，即只是“测不准”而已。当人们不对这些粒子进行观测时，它们原是带着各种确定的物理量而存在和运动的(对微观过程进行“回溯性测量”可以证明这一点，海森伯也这样认为的[10])。

    鉴于上述两方面的实质性分析，我们已看到，量子力学并未真正发现微观领域存在“本质上的偶然性”，人们谈论中的微观过程的不确定性，实乃是由于量子力学涉及测量问题和相应的不完备描述所导致的未知原因作用引起的；关于原子核衰变事件的随机性实际也是由于量子力学对其衰变过程的非机制性统计描述所造成[11]。量子理论并没有清晰明确地给出关于微观过程的实在图像，它们至今仍是不确知的暗箱事件，故“知识不完备”问题定然难免，这正是其不确定性现象的基本原因。

    2.系统科学中的不确定性现象之实质分析

    与量子力学互应，现代系统科学也在复杂大系统中揭示出了许多新的不确定性现象，主要有非线性因果关系问题、涨落现象、“分叉点”问题和“对初值敏感性”效应等几种，它们也被一些人视为是“本质上的偶然性”现象。下面我们也对其实质意义进行简要分析。

    (1)非线性因果关系分析。复杂大系统中的因果关系也相应复杂化了，出现了一些“非线性”特征，表现为：系统中各种不同原因的作用不能简单地相加，总体运动状态不能简单地还原为各局部运动状态的加和；一个原因可能引出多种结果，一个结果也可能有多种原因；结果有时会反作用于原因。这看似破坏了因果之间的单向对应关系，否定了因果确定性。但我们的研究表明，“非线性因果关系”仍是一种严格的因果关系，这里的原因仍然有其确定的结果。

    一方面，复杂系统中各种不同原因的作用不能简单相加的问题，这表明系统中的相互作用复杂化和层次化了。正如数学上的非线性关系是由于变量之间存在着相乘作用引起的一样，系统中的非线性因果关系也是由于其内各种因素或局部运动之间存在着横向的交互 联系和相互作用。正是这种横向的交互关系的存在，而使得系统的总体状态不能是其各元素各部分的原因作用之简单相加的结果，它也不能够简单地还原为各元素各部分的存在和运动，也即线性关系失效了。然而，系统内部的交互联系和相互作用的存在也只是把系统结合成为了一个有机的整体，使人们难以在其中分离出独立的二体因果链，但此系统的前一总体状态仍然对其后一总体状态有着严格的因果规定性。由于因果确定性(原因对结果的严格规定性)本来也只是对完全原因或封闭系统之总体状态而言的，故这种非线性关系就并不破坏严格意义的因果确定性了，它也不是一种“本质上的偶然性”。

    另一方面，关于“一因多果、多因一果”之说，实乃一种不严格的表述。研究表明，关于“一个原因可能引出多种结果”的现象，实际乃是由于把一种变化根据当作原因而让它在不同的条件下产生了不同的结果(例如说一个火种放在油中能燃烧而放入水中则生烟)，或是让同样的原因在不同的条件下产生出不同的结果，或是将一个结果的不同部分当做了不同的结果。这里的问题乃在于没有从完全原因和完全结果上讲关系，其所言的“原因”实乃部分原因，因为“不同的条件”也是原因成分(为外因，上例中，火种与油的相互作用是一种原因，火种与水的相互作用则是另一种原因)；或其结果只是部分结果。再说，宏观随机事件，由于其中存在着试验操作因素的未知作用，故它们不是真正的“一因多果”事件；微观随机事件中也存在着测量条件的多种未知作用，故两个看来同样的微观实验之不同的观测结果，也不是真正的“同因异果”。因果确定性本来只是对完全的原因和结果而言的，部分原因与部分结果之间的不确定关系并不破坏因果确定性的本义。同样，关于“多因一果”现象，也是由于把表面类同的不同东西当成了“相同结果”所致的近似判断，这种“相同结果”之间其实存在着许多的内部差异，从而对应着不同的原因。例如，手摇打字机和电脑所打印出的“相同文件”，二者在打印时间与字迹形色细节上仍是存在差异的不同结果；木棒和铁棒所敲响的锣声(之音色)也不一样；不同初始条件所致的“热平衡状态”其内部分子的运动迹线也是不完全相同的。故这也不破坏严格的因果对应性。

    总的说，世界上或系统中的事物是普遍地互相联系的，任何一个因素作用都会引发一连串相关结果，一个结果也必定由多种因素综合导致，确定对应的严格因果关系只对孤立或封闭系统的前后总体状态而有效。其他各种“二体”因果关系(包括上述的“一因多果”“多因一果”关系)皆是忽略了大量次要因素的近似因果关系，才引出了一些因果不确定对应的假象，曲解了因果关系的本来意义。再则，自控系统中的反馈作用问题，也并不是“结果对原因的反作用”，而实际是多个因果过程的接续：前一原因引起一个结果，这个结果状态转而又作为一个新的原因再作用于原来曾是原因的东西而使之成为一个新的结果(构成一个转圈式因果链)，如此多次循环构成一个自动控制过程。这里我们不应把时间上多个不同的因果过程混淆成为一个因果过程。三体问题和多体问题也都应从系统角度来看待，因果关系才能理顺。总之，所谓“非线性因果关系”的各种现象，实际都不构成因果确定对应关系的反例，它们也不是“本质上的偶然性”。

    (2)涨落现象分析。“涨落”也称“起伏”，指热力学系统中表征系统之某种性质的物理量(密度、压强等)在统计平均值附近不断地作无规则的微小变化。它是由系统中大量物质微粒的热运动造成的。由于涨落现象大量存在而又难以预计和控制，故而也成为一种引人注目的偶然性现象。深入一步的分析表明，由于涨落现象是系统内部微粒的热运动所造成，对于气体和液体系统来说，其涨落现象的原因则是大量内部分子的热运动。物理学已知，分子的运动是遵循动力学规律的，具有因果确定性；那么大量分子热运动的集合体(系统)也就是一个严格意义的因果关系网，而由它们表现出来的涨落现象也就存在于严格的因果关系中，并且原则上是可以通过对每个分子运动迹线的计算来预计它的，只是由于这种计算极其复杂而人力难以进行而已。照此道理，由分子以上的物质微粒构成的系统的涨落现象，都应是因果关系网中的确定性事件，而非“本质上的偶然性”。关于微观领域的“量子涨落”问题，也即微观粒子的“波动性”，在上面我们已经论证微观粒子的波动过程(不可见的原本运动状态)是有因果确定性的，因而，量子涨落现象也不会违反因果确定性。总之，涨落现象只是一种人力难以掌控的复杂事件，是一种可作因果解释的偶然现象。

    (3)“分叉点”问题分析。“分叉点”是耗散结构理论中的一个著名问题，其内容是说，当一个系统向远离平衡态演化时，会出现一种通向不同状态的“分叉点”，一个无限小的扰动就可以促成一个特定的演化方向。鉴于“一个无限小的扰动”是一难以捉摸的偶然现象，故而有人认为系统在“分叉点”处就失去了因果确定性。那么应该如何看待此问题呢？通过对一些相关事例的具体考查而看到：某些系统产生“分又点”时，就是进入了一个即将发生变化的“临界状态”，一个微小的扰动就会导致一个变化迅速发生，就像一丝小风就会使一个立椎倒向一方一样。这实是一个小原因引发一个大结果的事件。然而，尽管这个“微小扰动”不易掌控和计量，但毕竟还是一个实在的原因作用，它引起的特定变化也是一个合规律而发生的因果事件，这里并没有因果确定性的真正破坏。分叉理论的提出者普里戈金也认为：“小的原因可能产生大的效果，但这个世界并非是任意而为的。……涨落逃脱控制这样的事实并不意味着我们不能找出涨落放大所引起的不稳定性的原因来。”[12]“分叉点”处的相变事件是有其确定原因的，不是神秘莫测之事。

    (4)“对初值敏感性”效应分析。“对初值敏感性”乃是混沌系统之随机现象的特征效应，系统初始条件的 微小差别将会导致后续状态的巨大变化，并且这种“微小差别”是生自系统内部的，故此效应又称为“内在随机性”。这里以“奇异吸引子”现象为例来作考查：吸引子是漩涡中心一类东西，混沌系统的“奇异吸引子”的特征在于，它在整体上是一种稳定的无穷层次自相似套嵌结构，但从局部看，它又是不稳定的，其内部套嵌的小吸引子之间互相竞争着，相邻的运动轨线互相排斥而迅速分离。研究表明，奇异吸引子乃是分形几何中的一种分形结构，相邻内部小吸引子之间的边界也是无穷细节的分形——存在着许多微小的差别；正是这些微小的差别致使边界上的质点归属不同的吸引子。这也就是说，两个竞争的吸引子之间的质点终究归属哪一个吸引子，是由边界上的微小差别决定的；这种微小的差别(作为原因)将使这些质点以后的去向巨大不同(相邻轨线按指数分离)。这是一种典型的“对初值敏感性”效应。其他还有“倍周期分岔现象”和“蝴蝶效应”等，也皆是因微小的初始差别或变化导致后续的巨大变化的事例。

    上述事例以其微小难辨的差别促成巨大变化的奇特现象使人难以捉摸和不可思议，确实是一种无从把握的随机事件，人力不可能对它们进行准确计量和预控。但另一方面也应看到，“对初值敏感性”效应也不是绝无原因的乱象，它们每一巨大的变化皆由一种“微小的差别”所引起，这是一种难以把握但又是真实确定的“原因”；加之混沌系统乃是“确定性系统”，故而又保证了此“小原因”对大结果的规定是有确定性的。所以有些科学家称此为“混沌决定系统的伪随机性”[13]。这样一来，“对初值敏感性”效应也应归属于认识上的不确定性现象，它们的出现虽不是源于人的无知，但却是由于人的能力有限所然，也不能算是“本质上的偶然性”；就像人们虽然写不出圆周率π的确切数值(而无法精确计算圆的周长)，但每个圆皆有其确定的周长一样。

    3.事理分析

    以上我们对于量子力学和系统科学揭示出来的微观过程与复杂系统中的一些不确定性现象之实质意义作了简要分析，已经看到它们都不真是破坏因果确定对应性的“本质上的偶然性”现象。其不确定性皆由于原因的不能确定计量所引起，而非因果对应性的否定。再从事理上分析，当今谈论的“本质上的偶然性”现象，乃是原因对结果的不完全规定的事件(而非完全无规的乱象)；但这“不完全规定”之性征，是介于“完全规定性”与“完全无规性”之间的，应是两种对立作用的中和效应——具体应是遵因果性与反因果性两种对立性质一同作用所造成。于是这就意味着相关原因事物同时具有着遵循因果关系和违反因果关系两种性质。然而，要让一事物既遵循因果关系而同时又不遵循因果关系，或让一性质对一物态既规定而又不规定，乃是明显违反逻辑的矛盾之事，定然不能真实存在。那么是否可以设想原因中一些因素遵因果性而另一些因素反因果性呢？若是如此，世界上就得存在一类遵因果性的东西和一类反因果性的东西；而人类科学实际上只是发现有前者，而从未发现有完全反因果性的东西(无因之果或无果之因)存在；故此设想也不能成立。一物要么严格遵循因果关系，要么完全不遵循因果关系，“半遵半不遵”乃是悖理之言，而全无因果性之物又不见存在。所以，那种“不完全规定”的“本质上的偶然性”从事理逻辑上也是不能存在的。另外，伊壁鸠鲁关于原子能作直线和斜线两种运动之学说，乃是未经证实的思辨猜想，也不能支持有“本质上的偶然性”存在。数千年的人类实践知识已确认了“自然齐一性”原理，现代科学也证实了“基本粒子全同性”规律，那么当科学已表明因果关系大量存在而一些疑难的不确定性随机现象也都能作出合理的因果解释的情况下(即并未发现有因果关系真正失效的地方)，我们就能够得出：“相同的物质具有相同的属性，相同的原因皆有相同的结果”的结论，因果关系对于一切事物都严格成立，“本质上的偶然性”当不存在。之所以有许多的人都倾向于认可微观过程和复杂系统的随机事件对于因果确定性的挑战，本是出于对科学的诚信与尊重，但他们在尊重科学新发现的同时，只是直接援引科学新事实来作出理论判断，缺乏对它们的实质意义进行深入分析，流于事情的表观理解之中，故其判断难免偏颇或失当。我们上面通过对于这些不确定性随机现象的实质分析已经表明，这些不确定性现象实是原因不详之事，而非真的违反了因果确定性。争论还会继续，关键在于对科学的理解。科学的结论有其成立的严格条件，不可随意扩大其有效范围。

    三、决定论的含义与真假问题

    上面第一节中我们已简述了古今人们对于决定论问题的不同观点，由之看到了“决定论”的概念一直处在变化发展之中，其确切含义至今尚未统一界定；它的真假问题——究竟存在还是不存在——更是人们长期争论的话题，至今也尚无定论。下面我们根据有关研究来对这两个问题试作分析，希能有助于它们获得解决。

    1.决定论的含义分析

    在至今以来关于“决定论”的众多定义中，有许多是把它述为一种关于世界上因果关系和客观规律普遍存在的学说或理论。但有进一步的研究则表明，这类定义并不确切：因为因果关系和客观规律的普遍存在只是意味着变化发展有客观必然性，但对于一个开放系统而言，这并不能导致根据初始条件对其未来发展状况有决定性和预言性(因为时刻有外部干扰作用进来破坏其决定性)从概念逻辑上讲，所谓“决定论”，其本义在于“决定”二字，在于对未来的已经“决定”了，而不仅只是说未来的发展有不随意志转移的客观必然性。若一个世界或系统之未来发展不能决定或预言，它就不能是“决定论”的。通过领会古今各种决定论的意旨，我们能够从中发现一种基本思想，构成一切决定论的本质意义，它就是：“过去、现在和未来的一切事物之存在与变化皆在定数之中”(“定数”即已安排好了之义)，简言之，“一 切皆有定数”。若偏离或舍弃了这个基本思想，它就不能成为一种决定论，至少已不是严格意义的决定论了。但是，这一基本思想只是指示“有定数”，而并未指示这种定数是由何而来或谁给出的；后者乃是各种决定论所要具体论究的重要问题，并明确体现在它的决定论定义之中。

    由第一节所述已知道，古代的决定论有三种，一是因果决定论，以因果关系普遍而必然地存在为根据，由它决定世界的古往今来之定数；另一种是神灵决定论，它的定数由上帝、真主或佛祖的法力来安排；再一种是目的论，它由某种超自然的目的性规定了古往今来的一切定数。实际上，目的论也可以归入神灵决定论。

    由于神灵决定论和目的论随着科学文化的发展而逐渐为历史所抛弃，只有因果决定论长期流传下来，并且在内容上不断充实，成为了近代决定论的主流。又则，近代社会、特别是西方近代社会，科学技术迅速发展，揭示出了许多自然规律，这些规律以数学形式表述，具有精确定量的特点，能够把事物存在与变化的各种定数具体地计算出来，比定性的因果推理关系大大前进了一步。于是，规律又进入了决定论的定义和根据之中，补充和发展着因果决定论，并有取而代之的趋势。例如，拉普拉斯决定论就是在因果决定论的基础上补充了力学规律的内容，使它成为了一种有操作意义的规律决定论。进而，如今还有一些论者已完全用规律来定义决定论，或只承认规律决定性。

    那么，究竟应该如何来界定决定论的确切含义呢？或者说，决定论与因果性、规律性以及必然性的关系究竟是怎样的，三者中何者才是决定论的真正基础与根据呢？显然，要判定这些问题，只能以决定论的基本思想——一切皆有定数——为准则。由这一准则来审视，可认为决定论与规律的关系最直接。因为决定论的“定数”是指一切事物的存在与变化而言的，它既指一切因果性变化过程有定数，也指一切非因果性变化过程有定数，还指事物的空间结构与分布状态有定数。但是，因果关系只是使因果性过程有定数，必然性也只是使一切变化过程有定数，这二者都不直接规定事物之空间结构与分布上的定数，而空间定数也是决定论的基本内容，这一内容又只能由结构规律来规定。因此，只有普遍的规律性才完全符合决定论的要求，它可以构成决定论的直接基础。若是把因果关系或必然性作为决定论的基础的话，则总有一些定数难以直接说明。例如，因果关系的普遍存在只意味着现在的空间状态是由过去的空间状态规定的，但初始状态的空间结构又是如何规定的呢？因果关系本身不能直接回答这个问题，必然性同样也不能回答它，只能求助于事物的结构规律。不过，对于一个已经存在的世界或系统而言，它的初始条件已经确定了，这时只要因果关系普遍而严格地存在，此世界或系统(封闭系统)就是决定论的了；即在这种情况下，普遍而严格的因果关系可以成为决定论的基础或根据。

    然而，用规律性作为决定论的基础或根据也有其特定的问题，这就是统计规律问题。我们知道，动力学规律能给出对象的确定数据，它直接体现着决定论的意义；但统计规律只有系集的大数确定性，对于个别事件，它只能给出一个几率描述，规定一个大致的答案范围，而并无确切的定数。那么，只有统计规律性的事物还属于决定论的范畴吗？这乃是当今论者正在争论的问题。这个问题的出现导致了决定论意义的变化，有些论者提出严格决定论与趋势决定论之分，后者又被赋予哲学决定论、辩证决定论和统计决定论等新名称。但实际上，趋势决定论乃是在严格决定论与极端非决定论之间的折衷方案，是既要屈从科学新发现而又欲坚持决定论原则的不得已之为；若敢于放弃决定论原则的话，统计规律也可以划归非决定论范畴。不过，我们已在上一节中较系统地论证了统计规律并不与因果确定性真正对立，它的不确定性乃是由于相关科学的局限性和人的能力限度等原因造成的，故而统计规律并未真正否定严格的决定论，它也不能成为另一种非严格决定论的存在根据。因此，统计规律的存在不会破坏以普遍的规律性作为决定论之基础的结论。

    由以上分析我们已看到，“决定论”概念的含义应由两部分组成：一是本义，即认为世界上过去、现在和未来的一切事物之存在与变化皆在定数之中，绝无例外；二是基础或根据，世界之所以一切皆有定数，是因为世界有因果性与规律性，普遍而严格存在的客观规律和因果关系已把世界古往今来的一切皆安排成严格的秩序，规为定数。由是，“决定论”概念的确切含义已经清楚，我们现在可以给出它的定义：

    “决定论”宣示：世界上普遍而严格的客观规律和因果关系使得过去、现在和未来的一切事物均在确定的秩序之中，导致宇宙万象的存在与变化皆有定数。

    上面的表述是决定论的完整定义。至于其“定数”是否可以计算的问题是不能一概而论的，因为世界之巨大与复杂已限制了人力计算天地人生等大值定数的可能，但人们可以按照科学定律推算各种具体事物的存在状态和变化结果之(一定精度的)数值。同时，决定论的存在也为宇宙的全息结构及其相关的各种预兆提供了可能或依据，反之，一些预兆或预言的实现也可引为对于决定论的支持，非决定论的世界是没有预言性的。

    上述定义也表明，决定论作为一大哲学原理，也是一种存在论意义的宇宙观，它宣示了世界之存在与演化的必然性；同时也指示了事物之变化发展的可预计性，又具有认识论意义。换个角度看，决定论既是关于世界总体发展的必然性原理，也是关于具体事物存在与变化的确定性法则，它兼有世界决定论和事物决定论二义。再从决定论拒斥自由意志论意义上说，它是一种关于人类活动的物质决定论；鉴于决定论否定“本质上的偶然性”，它又是一种关于事物演化的时空决定论。

    2.决定论的真假分析

    上面我们已界定了决定论的概念含义，它是一种关于由普遍的客观规律和因果关系导致严格的世界秩序的哲学原理或宇宙观。当然，这只是从概念逻辑上界定了它的内涵，至于它是否具有相应的外延，即是否真正存在的问题，则还需另行研究分析而定，因为从古至今一直存在着各种反对决定论的观点。我们先来分析这些反对观点的理由。

    回顾古今各种非决定论，其反对决定论的基本理由或根据，在古代主要有两种：一是主张人有自由 意志，二是认为物质运动有偶然性(如伊壁鸠鲁的原子自动偏斜说)。在近代和当今，自由意志论依然相当广泛地存在，但微观过程和复杂系统中的随机事件或不确定性现象已成为反对(严格)决定论的主要根据。由于随机事件也属于偶然性范畴，所以，总计古今反对决定论的基本理由或根据，也就只有两种：即认为世界上存在自由意志和偶然性。关于偶然性，我们已在上面第二节中，对于微观过程和复杂系统中的各种不确定性偶然现象作了专题分析批判，论证了它们都不是真正违反严格的因果性与规律性的“本质上的偶然性”。至于各种经典统计学中的相对偶然性事件，则更是些可作因果解释的复杂现象，它们不会破坏决定论的存在。再关于自由意志问题，经过近百年来生理学家和心理学家们坚持不懈的努力，现代心脑科学已经无可辩驳地证明了各种心理意志过程都具有相应的神经生理机制，是大脑神经活动(以及有关的身体结构)引起和支持着一切心理意志活动的进行；而大脑神经(和身体组织)的活动乃是物质性生理活动，它们只能遵照客观规律和因果关系来进行。因此，一切超越神经生理活动而违反客观因果规律的自由意志是不能存在的，人类科学也否定了有独立存在的精神实体。但由于人们在生活中学习了许多知识与技能，能够在一定程度上组织自己的思想与行为去实现自己的意愿和目的，这也可以视为是一种“自己决定自己”的自由意志活动。但这种意义的“自由意志”活动是基于神经生理活动且符合因果规律而进行的(因为知识与技能是依规律而习得和起作用的)，属于与必然相统一的自由行为，它们并不破坏世界的因果关系链[14]。总之，自由意志问题也不能构成对于因果性、规律性和决定论的反例。这样，上述两种对于决定论的反对理由就都已化解否弃了。那么，决定论就真的存在无疑了吗？待我们进一步分析之。

    我们认为，除了自由意志和偶然性之外，还有一个干扰决定论严格存在的自然因素，这就是世界的无限性。因为决定论的基本含义乃是普遍的因果规律使得世界的一切皆有定数，这意味着可以依照因果规律由世界的先前状态规定其后续状态，有一种因果确定对应关系。然而，世界或宇宙的无限性会破坏因果之间的长程对应性，从而也破坏了决定论的严格存在。道理如下：

    第一，因果确定性或严格因果关系的普遍存在只能在一个孤立或封闭系统中才导致严格的决定论，对于一个开放系统则不然。因为一个开放系统会不断受到外来因素的影响，以它的初始条件或先前状态为原因依照因果规律决定不了它的后续发展过程、虽然外来因素也是依照因果规律确定地起作用的。由此，我们看到了决定论与因果关系和规律性的区别：决定论是指世界或系统的初始状态对其以后全部演化过程的规定性，为一种长时程的预言法则；因果规律严格说只有瞬时的规定性——由前一状态严格规定后一瞬间的存在状态而不能保证对再后的状态有严格的规定(外来因素会干扰其原先的作用效果)，它们只是一种关于事物变化机制的法则。

    第二，如果世界是有限宇宙的话，它就可以作为一个孤立或封闭系统来看待，普遍的因果性和规律性将导致它的决定论；但如果世界是无限大的话，它就不再是一个系统了，因为“无限大”没有止境，是不可想象、不可描述、不可总括的，故而不能作为一个整体来把握了，而系统则是一个可以总括的整体。从而，无限大的世界也就没有了一个可描述的总体“初始状态”来作为因果关系和规律的推演起点，决定论因而也无从安立。另一方面，当世界是无限大的时，那么其中的任何一个有限系统—不论如何巨大—其外都将存在着一个无限大的环境，从而将避免不了来自无限环境的外部影响因素，且时间越长，影响因素也越多。再则，无限世界的每一事物也将受到来自无限过去之无限远处的无限因素的无限影响，这种无限影响也是无从计量的。同时，不论未来科学如何发达，人力所及的范围总是有限的；尽管数学上有表示量无限的极限方法，但可以断言，科学绝不可能发展出描述无限物质世界和总括无限环境影响的实用方法来，“无限远处”永远是未知之谜。因此，无限世界中的任何一个有限系统和事物都将无法确定它所遇到的全部影响因素，从而也就无法确定它们的未来状态，故其决定论也无从形成。即从全体和部分两方面分析，无限世界都不能是决定论的。

    第三，或许有人会说，上述道理只是一种认识论的非决定论，而不是实在意义的非决定论，普遍而严格的客观规律和因果关系必然会使无限世界的现在状态决定它的未来状态。其实，这种辩解并不成理，关键仍在于“无限世界”不能作为一个整体、一个系统来看待，这并不仅是因为人的能力有限造成的，而是本来就不可能有“无限大的整体”或“无限大的系统”这种违反逻辑的东西存在(因为“无限大”是永远不能完成其综合的，故不能当作一种已完成的东西来看待)。再说，各种客观规律和因果关系也只能成立于已综合的事物之中，而无从以“不能综合的无限状态”为初始条件(未完成综合者不能起确定的原因作用，故因果关系和规律皆无从生效)；即不能将因果规律用于无限情形。所以，决定论对于无限世界及其一切部分和事物皆不成立的结论，不仅是认识论的，也是存在论的。

    综上所述，虽然自由意志和偶然性问题不足以否定决定论的严格存在，但世界的无限性问题则可以左右它的真假：如果世界是有限宇宙，则决定论为真；若世界是无限大的，则决定论对于世界及其一切有限部分(系统和事物)都不能成立。但是，在近似意义上，无限宇宙中的某些近似孤立的系统在有限时段内还是可以存在一定精度的决定论的(罗素的“因果线”就属于这种情形)，因果规律可以在这些系统中作一定精度的运用。具体对于我们的地球世界而言，如果宇宙是有限的，则地球世界是决定论的；如果宇宙无限大，地球世界原则上应是非决定论的，但在一定期限内它也可以有近似意义的决定论。

    另一方面，上述分析结论还使我们看到了拉普拉斯决定论表述的缺陷所在。实际上，拉氏决定论表述的主要缺陷并不在于它的严格因果性和力学规律性(因为它并不排斥纳入其他规律共同起作用)，而在于它尚未确知世界是有限还是无限的情况下就把宇宙作为一个可 总括的整体来描述了，并认为这个“整体”的力学数据可以(通过神灵)计算出来。然而，如上所述，如果世界是无限大的话，这个“整体”就并不存在、更不可能计算了。当然，如果世界是有限宇宙的话。则拉氏决定论的表述原则上是正确的；其缺陷乃在于并未确定世界是有限还是无限的情况下就按有限宇宙来表述了。

    那么，世界究竟是无限还是有限的呢？这个问题乃是哲学和科学中的难题，需要另作专题研究。但从逻辑角度来看，无限空间和世界起点乃是两个最不可理解且难以想象的东西；“无限大”意味着永无止境、永未完成之状，不当为已经“是”的存在物之空间；而“世界起点”则意味着毫无凭依的突然创造，永远不可解释者！反之，如若世界是有限无边的闭合宇宙的话，则可有合理的逻辑意义。因此，有限宇宙和决定论世界至少也是可能存在的情形。并且，严格决定论的世界也没有什么可担忧的：因为一方面，世界之巨大和复杂已使世界和人生的未来绝不可详知，人们还是永远面临着未知的命运，前程总是新景；另一方面，在因果规律的决定论世界中，人的思想行为也是事物因果链条的构成环节(即人的心理意愿会通过其神经生理机制参与决定下一步的事物发展)，从而人生的理想和奋斗仍有意义和必要，未来仍然需要自己去争取(即人生是组成决定论的构元而参与未来的决定，而不是决定论世界的外在等待者)，并要对自己的行为负责任[14]。所以，对于我们的人生来说，世界是不是决定论的并无实际的不同，前程仍然常新，成功仍需奋斗。

第4篇：量子力学的含义范文

记者：这次有人提出要“废除中医”，原因是“中医不科学”。而中医给人的印象，无论是诊断方法还是用药确实不像西医学那么严谨。

何裕民：这个问题话题比较长，首先，在近一百年来，科学对于中国是非常时髦的事，其实科学的含义是多样的。首先科学作为一种知识形态；其二，我们讲“科学的”，往往是相对于迷信而言的。

就知识形态而言，我认为中医是带有历史烙印的传统科学形态。至于中医科学不科学，那是毋庸置疑的，因为中医相对于迷信来说是科学的。就引申出一个更大的问题：怎么来看医学。

就“狭义的科学”来说，历史上或者目前所遵循的主要是指物理科学，物理科学是严格意义上的科学。它是用还原方法，进行定量分析，然后用数字化表达。从这个含义上来说，我说一句可能很多人都会吃惊的话“现代西方医学都不是科学”。

这是一个非常著名的科学哲学家说的，他叫库恩，美国人，这是他在50年前就发表的一种议论。他认为医学分两部分：一部分是基础，是生物科学，他认为生物科学尚够得上科学标准；医学的另一块，更为重要的，也是医学的主体――临床医学，却远远够不上科学的标准。

我们讲两个例子：一般人看病都喜欢找老医生，不管找老中医还是老西医，因为经验丰富。经验的东西就不是定量化可以表达的，充满着技艺之类成分，不是科学的问题。真正意义上的科学，比如说IT行业，原子物理，一般来说，30岁左右是最好的年龄段。因为科学是严格遵循还原方法论的，且不断更新，很快很快，医学却恰恰相反。

第二个证据，近十几年来医学领域兴起了一门新学科：循证医学。就是充分寻求可信的临床证据，因为我们光靠实验室得出来的这些证据，还不足以说明很多问题。循证医学的出现也表明医学主体目前还够不上一门严格意义的科学。

再如，揭示规律是科学理论的重要特征，物理科学认为规律是唯一的，无例外的。但生物科学领域并无严格意义上的规律，用著名现代生物科学哲学家迈尔的话来说：“生物学中只有一条定律，那就是所有概括都有例外。”

所有的物理科学，最后表达都是数字公式，比如自由落体定律，可以表达为H等于1/2gt2。但生命科学讲的都是概率、百分比，大概是多少。从这个意义上来说，即使生物科学也够不上严格意义上的科学。

这些生物科学家强调生物阶层在不同水平上都有不同的特征，需要不同的理论，从大分子到细胞器，到细胞、组织、器官、人的整体，每一阶层都导致独立的生物学分支产生，低层次的特征并不足以完全解释高层次生命活动的特点，但这在物理科学却是必然的，因此他们力主生物学必须与物理科学保持“持续的间隔”。生物科学可以充分借助物理科学的方法、手段，但还必须形成自己的方法体系。

再讲第三个含义，医学还是一门人学，还是一种生活方式。有个离休干部，他患高血压、糖尿病，每次都开同样两种药物。医院有三种号5块钱、15块钱、50块钱，他每次就挂50块钱，同样拿两种药。他说：“5块钱的，医生不听我说，不让我说；15块钱的，让我说，不听我说；50块钱既让我说也听我说，也和我交流。”你说这是科学问题，还是人学问题？所以我个人认为，关于医学科学问题的讨论，或者中医不是科学问题的讨论本身前提就是有点站不住脚的，缺乏一个常识，你想把医学严格定义为科学，那么这门医学肯定是没有人性的。

医学本身是科学的一个部分，医学本身带有一定的人文特征，如果我们带有这种观点来看的话，我觉得中医学的存在，对世界是一件幸事。

中医可称是“生态医学”

记者：有人说真理是唯一的，医学真理西方已揭示了，中医学就没有存在必要了。

何裕民：这句话很不妥，实际上是上世纪占主导地位的科学主义的核心观点。我只举一个例子，心理学研究的也是人的问题，心理活动也有物质基础，心理学却是存在着众多的学派与学说，从精神动力学、行为主义、格式塔、心理生理学到人本主义等等，就心身医学而言，日本也有自己的“森田疗法”。生命科学领域，远未达到可以肆谈统一、唯一的境界，我们完全应该宽容地珍惜传统精华，加以弘扬。

记者：现在西方医学已经非常发达，在社会生活中占主流地位，中医还有什么意义？

何裕民：所有科学探索活动都受制于哲学观念的指导。中国占主导的是自然观点元气论，西方占主导的是原子论。元气论驱使人们注重过程与状态，注重相互关联与互动；而原子论则促使人们注重结构，注重还原，重视细节与构造。中西医学理论解释的最深层次的分野也就在于此。因此，我们看到了中医注重整体的“气”，活体的经络，人与外界的互动，中医叫“天人相应”。而西医却汲汲于细胞、大分子、基因。而现代科学的走向是强调两者的有机互补与结合，特别是新兴的复杂性科学。

举个简单的例子，量子力学是二十世纪物理学的最伟大贡献之一，量子力学的理论解释至今就存在着“粒子说”与“波动说”，而“粒子说”就是原子论的经典体现，“波动说”似乎与中国（包括中医学）的气论更能对话。

这就回到了自主论生物学家的基点了：生物不同阶层，有着不同的特征，现代医学着重于揭示细胞、细胞器及基因层次的生物学特征，向上也兼及了器官、组织，但到此为止。而中医学却着重揭示粗略的脏腑之间，特别是生命整体及该生命体与其生存的环境（生态）之间的互动特征。

用我的话来归纳，可以这么说，中西医是以“不同的术语，揭示着生物不同阶层系统的不同特征”。尽管中医用的术语粗疏得多，甚至有许多荒谬之处，但你无法否定他的理论价值所在，就像整体层次的“经络”现象，就像是“气”所揭示的整体生命现象。

顺便说一句，有位著名的否定中医人士，口口声声说中医是伪科学，但他却从20世纪70年代就一直撰文充分肯定元气论的现代科学价值，因为这是无法否定的事实。

中医理论揭示更多的是整体与生态层次的生物问题，认为称中医为“生态医学”，亦无不可。

第5篇：量子力学的含义范文

关键词：时间之矢；演化；熵

从古至今，关于时间方向问题的探讨一直困扰着哲学家和物理学家。在传统物理学中，时间没有方向，它仅仅是作为运动的一个外部参量存在的，用可逆的物理方程描述客观世界，忽略了不可逆性的真实过程的理论近似，这就在本质上否定了自然界的演化与历史性，因此受到了恩格斯与波普尔等人的深刻批判。20世纪80年代普利高津提出了“时间之矢”的概念，并科学论证了时间是有方向的，“熵”概念的引入使时间之矢开始从外部走向内部，把自然界的各种规律统一了起来，使自然界的演化获得较好的解释，为科学的发展提供了方法论支持，因此， “时间之矢”概念的探讨具有了非常深刻的理论与现实意义。

一、时间之矢的概念及内涵

唯物辩证法认为一切事物都是发展变化的。同样，人们对时间问题的认识也是在不断发展变化的。在科学史上，牛顿是第一个给时间以科学定义的人。但在他的物理学中时间是均匀恒定的流逝的，它仅仅是描述物质运动的一个外部参量，与物质运动的性质没有任何内在的必然的联系；坚信时间具有同时性，是对称的可逆的，过去、现在和未来是完全相同的，这在本质上就否定了自然界的演化或历史性——时间失去了方向。20世纪初，相对论的诞生超越了牛顿的绝对时空观，引入了时间、空间等概念，强调了事物的整体性、时空与物质的不可分性，指出时间和空间随物体运动的速度变化而变化。但此时由于牛顿“绝对时空观”长期对人们思想的禁锢，使人们难以走出“时间反演对称性”的桎梏，正如爱因斯坦所说“过去、现在与未来之间的分别只不过有一种幻觉的意义而已”（1）。显然，爱因斯坦的相对论时间虽然在时间观念上引起了一次伟大的革命，但它对人们理解时间的方向、演化的不可逆性却毫无帮助——时间仍然没有方向。20世纪70年代英国宇宙学家霍金提出了“虚时间”的概念，拓宽了时间的含义，但此时时间仍是可逆的没有方向，80年代普利高津提出了“时间之矢”的概念，并科学论证了时间是有方向的；自然界中发生的所有过程都是不可逆的，并且指出时间的不可逆性是无条件的绝对的而时间的可逆性是相对的。由此，时间有了方向。人们最终在一定层面达成了共识：时间之矢是指时间的流逝，是指时间的单向性或不可逆性，亦即时间对称的破缺，或世界演化的不可逆性。到目前为止人们已经在热力学、统计物理学、生物学、电磁学、量子力学、宇宙学、心理学等领域证实了时间之矢的存在。

热力学的时间之矢即熵增加的时间方向，它来自热力学第二定律，指向无序；生物学中的时间之矢是生物进化的时间方向，是一个从简单到复杂从低级到高级的不可逆过程，它指向有序；电磁学以时间之矢是振动电磁产生的电磁波的传导方向；量子力学时间之矢是原子的自发辐射的时间方向；宇宙学时间之矢指向宇宙膨胀的方向；心理学时间之矢在我们人类的经验中是最显著的，我们觉察到的并记住的总是过去而不是将来。当然它们之间亦存在着千丝万缕的联系，史蒂芬?霍金在《时间简史》中曾做过详尽的阐述。总之，许多学者都认为自然界所有过程的不可逆性都来自宇宙的原始爆炸和随后发生的宇宙膨胀。他们认为，宇宙中最根本的方程是可逆的引力场方程，加上大爆炸的初始条件就选择了宇宙膨胀这个解，从而产生了宇宙学之矢。以后在宇宙膨胀的不同阶段，相继产生了电磁学之矢、热力学之矢、生物学之矢等，而心理学时间之矢是在我们头脑中由热力学时间之矢所决定的。

二、时间之矢与自然演化

在传统物理学与经典力学中没有进化与历史，时间仅仅是一个描述运动的几何参量，世界演化的方向仅由经验决定而不是由理论来描述的。正如柏格森在《创造进化论》中指出，经典力学中“变化不是别的，而是对演化的一种否认”。对此普利高津认为，尽管相对论与量子力学自身相当革命，却仍因袭了牛顿物理学的思想：一个静止的宇宙，即一个存在着的、没有演化的宇宙。然而把时间之矢同自然演化联系在一起时就突现了时间的质的规定性，使时间同方向真正地、内在地统一起来，进而使自然演化的程度可以用时间来度量。当然在演化的基础上对时间之矢加以科学的系统的阐述则是在非平衡系统自组织理论提出“内部时间”之后。

自然演化有两个特定的方向：进化与退化，进化与退化从哲学上讲同有序与无序、可逆与不可逆、对称与破缺等范畴有十分密切的联系。自然界的变化表现为过程，其有可逆与不可逆之分。可逆与不可逆是自然科学在研究变化过程中遇到的一种普遍现象。科学家用“熵”的增减来说明演化过程的方向。英国物理学家爱丁顿就把熵看作“时间之矢”，并坚信时间之矢的方向就是物质系统的演化过程的方向。熵增就意味着系统从有序向无序演化。

“熵”的提出是19世纪的重大成就之一，它出自于热力学，并经过玻尔兹曼的统计解释被移植到其它多门学科。爱因斯坦在与里兹的争论中曾说过：热力学箭头是由熵增原理定义的，时间箭头是完全同热力学关系联系在一起的。自然界里绝大多数是开放的系统，与外界有能量和物质的交换，即外界与系统之间有熵流，因此也就有熵流与负熵流之分。事实也说明生命过程与负熵联系着，负熵是导致生物进化的一个必要条件。薛定谔在《生命是什么》一书中提到，生命似乎是物质的有秩序和有规律的行为，它不是完全以其从有序转向无序的倾向为基础的，而是部分地基于那种被保持着的现存秩序，即生命有机体是依赖负熵为生的，负熵是开放系统从无序向有序的进化过程的“时间之矢”。虽然熵并非能够完美的对时间进行标度——在与平衡态相距很远的非平衡态中，熵的概念不再存在，——但它已足够说明时间的方向性。 转贴于

在热力学第二定律提出后，达尔文提出了生物进化论学说，将演化的观点带入科学界，但人们很快发现经典热力学与达尔文生物学发现的单向过程并不一致。经典热力学中“时间之矢”朝下，趋向于无序状态和随机性；而在生物进化论中“时间之矢”朝上，趋向于在一定结构和功能方面的组织性更高层次。对此不同的科学家们有不同的价值取向，并据此提出了不同的理论与观点，为自然演化的进程做出了巨大的理论贡献。1969年普利高津发现，在不违反热力学第二定律的前提下，自然系统可以经过自组织过程从无序演化为有序。从而使人们明白进化与退化的两种时间之矢的冲突仅仅是一种表面现象，进化的系统是一开放系统，宇宙过程并不将时间之矢指向宇宙热寂状态。但不可否认的是在生物的进化中也有退化——局部的退化。

三、时间之矢的现实意义

首先，正确理解“时间之矢”有利于人们树立正确的世界观和方法论，防止伪科学的产生。“时间之矢”实质就是对经典物理学中对称性的突破，对决定论的否定，它促进人们的思维发生了一场彻底的革命。非决定论代替了决定论使其描述的自然图景更负有科学性与时代性。这是科学发展的必然结果，是我们在认识世界的过程中追求新的平衡新的对称性的必然结果，是人类认识史上的一次巨大飞跃。但我们并不否认对其的误用亦使世界文化充斥着浓厚的相对主义与多元主义色彩，为伪科学的产生提供了基础。

其次，把时间之矢纳入科学描述之中，有利于对科技的正负效用产生正确的认识，防止对待科学技术的极端化倾向，有利于更加合理的使用科技造福人类，做到防患于未然。长期以来，由于受确定性的影响人们坚信科学规律是永恒不变的绝对真理，人们对科技关注的焦点也在于科技为人们所带来的福利，而对于科技所附有的负面作用要么视而不见，要么认为科学能解决一切。然而事实证明了如果将时间之矢排除在科学的描述之外，表面上我们是获得了确定的知识，但实际上他并不符合自然法则。当然不确定性并不意味我们完全无知，科学规律显示了它的相对真理性与内在的不确定性，是确定性与不确定性的辨证统一。所以对待科技我们既不能盲目的乐观也不能盲目的悲观。时间之矢观念的加强可以使我们正确认识科学规律的不确定性是实质，从而防止对科技作用的无限夸大，认为科技能包揽和解决一切。当然时间之矢意识的加强也有助于防止因科学规律本身的随机性而陷入彻底的相对主义，进而盲目悲观。

再者，时间之矢的确立能促进自然科学反省由近代科学所造成的人与自然相分离的关系格局。时间之矢的遗忘使人们把整个未来与整个过去都包含在现在之中，人的主体性地位被空前提高，人与自然严重分离，从而带来了哲学上主体与客体的分离，也导致了科技文化与人文文化的不相容，所有这些都是与我们当今所倡导的和谐、可持续发展的道路相违背的，所以科技与人文的融通已迫在眉睫。

总之，人类的发展与自然的演化是不可能脱离时间之矢而独自进行的，任何否定时间之矢的行为其实质都是企图将世界演化的历史性、生命的根源等排除于科学之外；都是要否定不确定性与随机性的存在，而一味的追求单纯，追求单一性。事实上“大自然喜爱单纯，不爱过多因素的繁华。”（2）这仅仅是科学家们的一相情愿。而要真正走出科学确定性的迷雾，正确认识时间的真谛与世界的演化，并在认识自然与改造自然的科技活动中能自觉保持人与自然的动态平衡与和谐，牢牢树立时间之矢的观念是必不可少的。

注释：

[1] 许良英等译：《爱因斯坦文集》第三卷，商务印书馆，1979年版，第507页

[2] 彼得、

参考文献：

[1] 陈其荣.自然哲学.复旦大学出版社，2005(2).

第6篇：量子力学的含义范文

1.信息是哲学层次上的抽象

信息论的主要创始人，美国数学家克芬特・仙农在研究信号、消息和信息的相互关系时指出：信号是信息的物理表达层；消息是信息的数学表达层；信息则是更高层次哲学上的抽象，是信号与消息的更高表达层次。这是一个非常精辟的论述。可惜，现在我们很多人在很多情况下都把消息和信息混淆在一起。包括仙农先生本人给信息一词下的定义：“信息就是不确定性的消除量”，也并不是从哲学层次上提出来的。混淆信息和消息的背后是我们对哲学和数学的认知出现了差错。我们要找出这些差错，还要对整个事件发生的来龙去脉详加分析。信息论、控制论和系统伦这三个密切相关又自成体系的理论为什么会在短短的三、五年内同时出现？它们产生的历史背景是什么？恐怕还得从一百年前相对论和量子力学的出现开始谈起。

A.哲学百年沧桑

我在上一章“时间和空间”中讲到：现代哲学一直停留在19世纪的水平上没有多大的进展，表现出了明显的衰落。造成这一状况的原因是：自从20世纪初相对论和量子力学先后问世，人们对客观世界的认识就进入到一个新的层次，而哲学家的步伐却一直跟不上来。辩证法只能解读“牛顿三定律”层次的东西，而科学家们急需要有一种新的思想方法来解读相对论和量子力学。在这样的历史背景下，一些科学家在从事自己所在专业的研究过程中，逐渐触及到一个新的哲学体系――系统观察法。这是一个超出辩证法而又不脱离辩证法的思想体系，就像相对论既超出又不脱离牛顿三定律一样。由于大家所处的具体专业不同，每一个人都仅仅接触到这个思想体系的一部份，于是信息论、控制论和系统论纷纷出笼。这三个科学理论实际上就是不同专业的科学家从不同的角度对同一个哲学思想体系的表述。可惜的是已经半个世纪过去了一直没有人能把三者融会贯通地结合起来，提炼出一个完整的哲学思想体系，形成一个完整的宇宙观。

为什么会这样呢？经过了二、三百年的发展，现代科学已经在西方文化的基础上形成了一个相对完整的思想体系。在思维方式上它以微观分析思维为主导思维方式，拒绝承认宏观综合思维的主导作用；在思想方法上它仅仅认识到矛盾双方的辩证关系，对矛盾双方生存的共同基础认识不足，对多头矛盾共同作用缺乏认识；在宇宙观上它固守“牛顿三定律――广义相对论”的宇宙观，对量子力学的宇宙观视而不见。只把量子力学当作奴隶来使用，而拒绝承认它的宇宙观，真可谓是天大的冤枉。在这样一个具有明显缺陷的思想体系主导下，我们的科学家即便是在自己的实践活动中已经认识到了更高层次的思想方法，也是仅仅局限于一般性应用，不能从宇宙观的高度把一个完整的哲学思想体系建立起来。

如此说来，目前信息论、控制论和系统论都还是一种处在原生状态的哲学。它们刚刚从社会实践中走出来，还需要有一个锤炼和升华的过程，最后才能形成一个更高层次的哲学思想体系。一个全新的思想方法背后必然有一个全新的宇宙观。尽管目前人们在强大的思维惯性作用下仅仅把新的思想方法当作工具在广泛使用，而拒绝承认它的宇宙观，但是它入主哲学殿堂的步伐是谁也阻挡不了的。当唯物辩证法升级为系统观察法的时候，唯物主义宇宙观也自然会提升为一个系统性的宇宙观。总之，哲学在20世纪发生了一场跨越式的发展，很多哲学家被抛弃在了19世纪，这是不容否认的历史事实。

信息论、控制论和系统论它们究竟属于哪一个学科？为什么我们不能讲“信息学、控制学和系统学”？我们为什么仍然称克芬特・仙农和诺伯特・维纳是数学家，难道他们在信息论和控制论方面的贡献比不上在数学方面的贡献吗？我心头多年的疑惑总算是有了一个说法。“名不正则言不顺”，现在到了给信息论正名的时候了。信息论就是20世纪最伟大的哲学论著；它的作者就是20世纪最伟大的哲学家。我们不这样给他们定位，我们就不可能真正理解什么是“信息”；也不能真正理解什么是哲学。

我在前面“第三章时间和空间”中曾经说：“20世纪没有严格意义上的哲学家”，现在看来也需要稍作修正。应该说：信息论、控制论和系统论的几位创始人真真正正是20世纪的哲学家。虽然连他们自己都没有意识到他们触及到的是一个高层次的哲学体系，这并不影响他们成为新的哲学体系的发现者和实践者。这也正显示出哲学的奥妙所在。从历史上看，真真正正坐在那里大篇大篇地写哲学专著的人，往往并不一定是真正意义上的哲学家。

联想信息论、控制论和系统论在当今社会中的显赫地位，岂不正好是哲学理应所处的位置吗？20世纪衰落的并不是哲学，而是我们这些职业的哲学人。历史给我们哲学家们开了一个不大不小的玩笑，恍然大悟之后还真有点让人羞愧难当。“往者不可谏，来者犹可追。”尊敬的哲学家们，让我们把19世纪的一些哲学命题权当是宝贵的文物暂且搁置起来吧，什么物质和精神呀，唯物和唯心呀，都暂且不要考虑，赶快投身到建设新的哲学体系的宏伟工程中来吧！现在，信息论、控制论和系统论已经渗透到了全社会的各行各业和所有的科学领域，我们再将它们贯通起来整合成一个完整的哲学思想体系，那还不把整个人类社会都折腾到天堂上去？

B.哲学源于实践

我们从信息论、控制论和系统论的产生到它们向全社会各个研究领域全面渗透的过程中看到了什么？看到的是：一个新的哲学体系从实践中产生又返过来指导实践的过程。

广义相对论和量子力学把人类对客观世界的认识带入了一个新的层次；在这个新的层次里面产生了新的认识方法；新的认识方法背后隐藏一个新的宇宙观。所以，要想在新的世纪里面当一位新的哲学家，首先必须认真理解广义相对论和量子力学，特别是要学会系统地理解它们的时空观，然后再学习在这两个基础理论之上已经形成的信息论、控制论和系统论。最后才有资格展开你的哲学思维。哲学源于实践，你不进入到这样的物质层次就不可能产生相应的哲学思考。

当我们学习了信息论、控制论和系统论再去学习中国哲学的时候，我们会发现它们两者之间竟然能非常容易地沟通起来。这是为什么呢？我们把上面的道理返过来想一想就会明白，原来它们的思维都深入到了同一个物质层次。现代人是由广义相对论和量子力学把思维引入到这个物质层次里面来的，那么中国古代哲人是如何把自己的思维深入到这个层次里面来的呢？没有别的方法，只有练功“入静”，让大脑进入“庄子”所说的那种“坐忘”状态，从而感触到一个更深入的物质世界。练功就是中国古代哲人非常重要的一种实践活动。

研究哲学需要有很深入的社会实践体验。一个现代的哲学家，你如果想研究中国哲学就必须要学会“入静”。你感触不到意境中的那个物质世界，你就不能理解中国哲学的精髓所在。同样，你要是想当一个21世纪的哲学家，就必须跟随广义相对论和量子力学进入到一个更深入的物质世界，特别是要弄清楚它们的时空观。这是最基本的入门条件，你如果作不到这一点就只能停留在19世纪，做一个19世纪西方哲学的守护神。因为19世纪以前的西方哲学对客观世界的认识只局限在四维时空的显物质世界。

C.信息和意识

“信息”实际上就是哲学家通常所说的“意识”，是更高理论层次上的意识。信息较意识有着更广泛、更深入、更充实、更具体、更实用的内涵。从意识到信息，标志着人类对客观世界的认识深入到一个新的物质层次，也是哲学在20世纪发生的一次跳跃式的发展。

20世纪初，广义相对论把一个由时空张力广泛联系的宇宙介绍给我们；量子力学把一个不确定的混沌宇宙介绍给我们；而在此之前，人们只有一个由万有引力广泛联系的宇宙。人类对客观世界的认识由此深入到了一个新的层次。人与外界的交换越来越频繁、越来越复杂。人与人之间的意识交流出现了越来越多的转换形式。原来人与人之间是通过语言来直接进行意识交流的，语言是意识的表现形式；语言是现实的意识。电话的出现，使电信号也成了意识的表现形式和现实的意识。到了信息论我们就把电信号改称为信息的表现形式和现实的信息，意识就是这样很简单地转称为信息进入一个更高层次的哲学体系。现在人们往往不能十分清晰地界定信号、消息和信息之间的关系，我们只要把这三者的关系稍微理顺一下就很容易明白：信息就是原来的哲学体系中的意识。原来我们把语言看作是现实的意识、把一本书看作是固化的意识；现在我们把语言看作是信息在物理层次上的表达、把一本书看作是储存起来的信息。

信息一点也不否定原来的意识，只是在原来意识一词的含义上加入了一些新的内容。新的内容主要是从两个方面加入的。一个方面就是上面刚讲过的，原来的哲学仅仅把语言看成是意识的表现形式和现实的意识，而信息论则把信号看成是“意识”的物理表现形式，把消息看成是“意识”的数学表现形式。很明显是根据时展的需要把意识的表达形式更进一步细化了。

另一方面加入的内容就不太容易理解了。我们对客观世界的认识不断深入，“物质”一词的内涵不断向“意识”方向扩展，到了暗物质、暗能量，物质和意识实际上已经完全合二为一了。按说依照辩证法并不应该难以理解，矛盾双方在一定条件下的相互转化呀！可是我们的哲学家就是拒绝承认。历史要发展，科学要前进，“信息”一词也就应运而生了。它不仅保留了“意识”一词原来的内涵：“意识是物质的产物”，它更告诉我们：“在物质世界的一定深度，意识就是物质”。也就是说，信息一词不仅包涵了主观的意识还增加了客观的意识。信息论要讨论主观信息和客观信息的问题，这在原来的哲学体系中是拒绝讨论这个问题的。

总之，信息就是系统化、层次化、客观化的意识。在这里一下子还讲不明白，到下面“主观信息和客观信息”一节再作详谈。

D.信息和消息

信息和消息的关系非常复杂，因为它涉及到哲学和数学的关系。研究它们之间的关系使我想起了中国哲学一句名言：“道可道，非常道”。就是说：用语言可以表达清楚的道理，都不是自然界最根本的、永恒不变的道理。我们给“信息”一词下了几十上百个定义，没有一个十分妥贴让人满意的。就是因为“信息”与中国哲学的“道”进入了大致相同的哲学层次。用语言（包括数学语言）都不可能完全表达清楚它的内涵。

能够用语言表达清楚的“道理”比“道”低一个层次，但是当我们所要认识的客观事物本身就处在物质世界比较浅显的层次的时候，“道理”和“道”就完全一致了，在这种情况下我们完全可以把道理看作是“道”。同样，信息和消息的也是这样。信息一词具有较深层次的哲学内涵，是不可能用语言（包括数学语言）完全表达清楚的。用语言（包括数学语言）能够完全解释清楚的应该是消息。但是，当信息所在的系统处在客观世界比较浅显的层次时，信息和消息是完全等同的，在这样的情况下我们把信息和消息混淆在一起也不为错。只是我们必须清楚二者在什么情况下是相同的，可以相互通称；在什么情况下二者是截然不同的不能相互通称。

信息是哲学层次上的抽象。如何抽象才是哲学层次上的抽象呢？我对克芬特・仙农先生的论述是这样理解的：对客观事物的物理特征进行抽象，包括三维大小尺度、颜色、温度、频率、速度、强度等等，可以获得信息的最低级表达层次---信号；对信号进行数字化处理，运用数学语言进行逻辑推理、综合、分析，可以获得信息的较低级表达层次―-消息；哲学层次上的抽象在以前的哲学中主要是指运用辩证法对客观事物进行多方位的抽象，而到了信息论这里已经上升为运用系统观察法对客观事物进行多时空的系统的抽象了。学习过系统论的人都知道，系统可以赋予我们一种洞察力，让我们能认识到其他方法观察不到的一些客观现象，而信息一词的内涵恰恰就包括了这样一些新的内容。

消息是信息的数学表达层，或者说是语言表达层。由于四维时空的“数理屏障”作用，消息只能存在于四维时空之内，而信息一词是不受时空屏障制约的。在四维时空之外只有客观信息存在，没有消息和信号存在；在四维时空之内既有客观信息存在还有主观信息存在。消息与主观信息是完全相通的，可以通称；消息与四维时空内的客观信息就不在同一个层次，是不可以通称的。详细解释还是放到下面“主观信息和客观信息”一节来讲。

2.信息是我们与外界交换内容的名称

信息论与控制论的创始人之一，美国著名数学家诺伯特・维纳认为:“信息就是我们在适应外部世界和控制外部世界的过程中，同外部世界进行交换的内容的名称。”这一句话讲的很有内涵，值得我们仔细探究。首先它告诉我们：信息存在于我们同外界进行交换的过程中，我们不与外界进行交换的时候信息就不存在。在没有我们存在的客观世界中本来是没有信息存在的，“信息”的主观属性赫然若揭。

“交换内容的名称”这7个字也值得我们细心玩昧，信息不就是我们对交换内容的一个称呼嘛？这使我想起中国古人的一句名言：“名可名，非常名”。说的是我们对周围事物的任何称呼都不是一成不变的，随着时间和空间的变化，我们对周围事物的称呼一直都在不断地发生着变化。一般情况下，我们都是给相对稳定的事物起一个名字，对于变化快的、比较复杂的事物我们没有必要给它起名字，或者不方便起名字，这时候就需要有一个统称，信息就是我们在这个时候使用的一个统称。所以，不管是已经有名称的客观事物，还是没有名称的客观事物我们都可以把它们的基本属性和存在方式看作是一个信息。当然这样的信息在未被我们的大脑意识到之前只能算是一个消息或一个信号。

我们在适应外部世界和控制外部世界的过程中，同外部世界在不断地进行着物资和能量的交换。对于交换的内容有时我们有具体的名称，我们既可以直呼其名，也可以称之为“信息”；如果没有具体的名称，我们就直接称之为“信息”。在此，我想模仿我的祖人“庄子”说一句粗话，还望大家见谅。“什么都是信息，信息也什么都不是。信息是个‘屁’”。消化道中的脏气从排出，它的响声和气味开始扩散、稀释，一直到人的感觉器官不能感觉到为止，我们把这一时间段的脏气称之为：屁。通常我们说：甲某放了一个屁把乙某给呛跑了。如果我们用信息化的思维方式来说这句话，就是：甲某释放出一个信息，乙某接受到这一信息后迅速离开了。这个简单的例子告诉我们：信息论就是一个方法论，它告诉我们如何用信息化的思维方式去认识复杂的客观世界。

一个外科医生可以从患者的放屁声中获得手术成功的信息。因为“屁”是患者消化道的产物，它携带着患者消化系统的信息，它携带的信息量与它所在系统的复杂度密切相关。屁声在没有转输到医生的大脑之前只是一个客观信号，被医生的意识系统接受之后才成为信息，这时它的信息量与医生大脑意识系统的复杂程度密切相关，一个经验丰富的医生可以获得更多的信息量。从这个简单的例子我们可以看到：任何信息都是系统中的信息，脱离开系统无所谓信息。所以要认识一个信息，首先要了解它所在的系统。

总之，信息论是一种方法论,是我们认识复杂问题的一种思想方法.当我们不使用这一种思维方法的时候,信息是不存在的.客观世界中只存在着物质,不存在信息.当我们开始运用这一种思想方法的时候,我们可以把任何物质称之为信息,包括我们已经认识到的物质和我们还没有认识到的物质;信息就是我们的大脑对物质的一种意识方法.信息化的认识方法和信息化的思维方式是系统思维的主要内容之一,任何信息都是一定系统中的信息，脱离开系统就没有信息。我们必须把信息论、控制论和系统论结合起来一块研究，形成一个完整的系统观察法。

3.主观信息和客观信息

作为一个唯物论者，我不认为信息[意识]是一种客观存在。但是我是一个中国式的唯物论者，承认有客观信息[意识]存在。走出四维时空物质就是意识，意识也就是物质。对于中国哲学，言重一点的人称它为：“客观唯心”，平和一点的人称它是“朴素的唯物主义”。以前我知道他们说的都不对，可是不知道如何来反驳，现在当我学习了信息论、控制论和系统论以后，我明白了，原来中国哲学中的唯物主义应该叫做：“系统辩证唯物主义”。中国哲学的“天人合一”思想就是透过人体这个小系统去认识宇宙这个大系统。系统辩证唯物主义对客观世界的认识比辩证唯物主义更深入一个层次，是辩证唯物主义的升级版。辩证唯物主义仅仅是系统辩证唯物主义的一个重要组成部分。

我是马克思和恩格斯的崇拜者，我崇尚马克思充满睿智的头脑；我佩服恩格斯思路的敏捷，我对他们的辩证唯物主义从未有过怀疑。但是，我是一个中国人，我更信奉中国哲学；我还是一个现代人，我更喜欢学习现代科学理论。我曾经在它们三者之间徘徊，不知所措。现在好了系统辩证唯物主义把它们非常科学地协调起来了。中国哲学、辩证唯物主义和信息论、控制论、系统论原本都是一体的，出现矛盾是我们对客观世界的认识还不够深入。

信息论、控制论、系统论三论归一是现代科学理论研究的一大趋势，系统论是前两论的基础也已经基本明确，只是这三归一该如何一个归法？多年来一直没有一个明确的说法。我的方法就是首先给它们区分主观、客观属性，就是把主观系统和客观系统，主观控制和客观控制，主观信息和客观信息一一区分开来。

A.主观系统和客观系统

系统就是一种整体观念。当我们用整体的观念去认识宇宙的时候，我们就把宇宙在主观上设定为一个系统；当我们把一个国家在主观上设定为一个系统的时候，也就是在用整体的观念研究这个国家。系统论就是一个整体方法论。可是不知大家是否想过，你只要用整体的观念去认识客观事物就必然会落入中国哲学的套路，因为在运用整体观念上目前还没有谁能比得上中国哲学。

我们说：“系统论是具有逻辑和数学性质的一门新兴的科学”，并常常以它具有逻辑和数学性质来证明它的科学性。其实我们错了，正是逻辑和数学的局限性制约了系统论的整体性，致使自然界中广泛存在的另一大类系统不能被纳入系统论研究。这另一大类系统就是德国科学家艾根在他的超循环理论中描述的“循环生成和循环制约系统”；也就是中国哲学中的“五行生克系统”。现代的超循环理论和古代的五行生克循环，他们研究的是同一类自然现象。

这两大类系统就像是一对孪生兄弟紧密联系，相互影响，相互制约共同维护着客观事物的平衡发展。也就是说：任何一个客观事物的历史发展过程都是这两类系统相互影响，相互制约，相互依存共同发展的过程，像物质世界的膨胀运动和旋转运动、生物界的遗传和变异、人类社会中的民主和集中等等。可惜的是这两类系统中有一类系统是不能用逻辑和数学来表达的，现在的系统论只研究具有逻辑和数学性质的系统也是出于无奈。

对系统论的深入研究，让我们认识到：系统起源于混沌，而最终也结束于混沌，系统的边缘地带也都是混沌的，系统处在混沌的包围之中。那么系统究竟是如何起源于混沌的呢？

我们知道混沌是物质的彻底的自由运动状态。自由运动导致部分物质和能量聚积起来，大聚积引发大爆炸、大膨胀。就是这种膨胀运动势力在自由运动的混沌之中支撑起了系统；反过来说，系统是膨胀运动势力把物质组织起来形成的。所以系统都具有方向性[时间性]和扩张性。但是，在膨胀运动势力支撑起来的系统之中自由运动势力并没有被消灭，原来表现为混沌状态的自由运动的物质在膨胀运动势力的冲压下转变成了旋转运动，旋转运动进一步演化出循环运动。循环运动让物质在自由运动的原则下组织起来形成另外一种系统。这样在一个相对独立、完整的系统内部就出现了两种组织形式的系统，按照膨胀运动组织原则形成的系统我们称之为“主观系统”；按照自由运动组织原则形成的系统我们称之为“客观系统”。所有自然形成的系统都是主观和客观两种系统交织在一起形成的。

很明显，现在的系统论研究的主要是主观系统。虽然德国科学家艾根在研究生物系统进化过程时发现了循环系统，也认识到了循环系统在自然界中存在的广泛性，但是几十年过去了，人们一直没有把这两类系统并列到一起来研究。造成这一现象发生的原因大概有如下三个方面：首先是人们的基本观念问题。现代社会的主流文化是以分析思维占主导地位的西方文化。人们刚刚开始运用像信息论、系统论这样的整体思想方法去认识客观事物，还不能完全摆脱分析思维惯性的制约。客观系统中各要素之间的复杂关系超出了辩证逻辑的认识范围，数学语言也无能为力，导致科学在客观系统面前驻足不前。科研对象的局限性也制约了系统整体思维的全面发展。现在科学家们研究的系统大多还是以人工系统为主，而人工系统工程都是主观系统。在大自然中客观控制系统主要表现为旋转运动，如原子的旋转、太阳系的旋转，我们目前还不知道它们为什么要旋转；在四维时空之外它表现为暗物质和暗能量，而我们对暗物质也还知之甚少。

在生物界和社会组织中，客观系统虽然容易被我们认识到，由于物理学家认识不到，数学家又解读不了，这种客观系统也只能被排斥在主流文化之外。如果再没有哲学来揭开其中的奥妙，长此以往后果很严重，整个人类社会的发展都会受到很大影响。

通过对系统论的研究，我们认识到：系统来源于混沌。由于系统论研究的主要是主观系统，而混沌本身就是一种客观控制系统，所以应该说：主观系统产生于客观系统之中。而随着系统的发展，主观系统中又出现客观系统；客观系统中又产生主观系统。从宇宙大爆炸到生命的产生，再到人类社会的出现，再到人类社会的发展和完善，系统就是这样由客观中产生主观，再由主观中出现客观，主观系统与客观系统交替促进，协调发展。

总之，系统就是一种整体观念。任何一个完整的系统或者说自然形成的系统都是主观和客观两类系统交织在一起形成的。主观系统是按照膨胀运动的组织原则组织起来的，因而它具有方向性和扩张性；客观系统是按照自由运动的组织原则组织起来的，因而它具有不确定性。主观系统内部各要素之间有级差关系，这是由系统的方向性所决定的控制与被控制关系；而客观系统内部各要素之间都是相互平等的，这是物质的自由运动原则所决定的相互制约，相互协同关系。现代系统论研究的仅仅是主观系统，这是因为数学语言解读不了客观系统。要想建立一个完整的系统理论就必须站在哲学的高度把主观系统和客观系统结合起来一块研究。

B.主观控制和客观控制

在现宇宙中，任何客观事物都是在膨胀运动和自由运动两种势力的相互抗衡中发展起来的。当我们把某一相对独立、完整的客观事物看作是一个系统来进行研究的时候，就把膨胀运动势力对系统的影响作用称之为：“主观控制”；自由运动势力对系统的影响作用称之为：“客观控制”。实际上，主观控制和客观控制是相互依存、密不可分的，任何一个独立、完整的系统内部都同时存在着主观和客观两种控制形式。比如：议会对国家的控制就是一种客观控制，而政府对国家的控制就是一种主观控制；董事会对企业的控制属于客观控制，而总经理对企业的控制就属于主观控制。

主观控制是膨胀运动势力对客观事物的影响过程。它具有种种膨胀运动的基本特性，如：扩张性、时序性和方向性等。指令和反馈是主观控制的最基本形式，而促进客观事物不断向前发展是主观控制的目的。

客观控制是自由运动势力对客观事物的影响过程。系统内部各要素之间自由平等、有序竞争是其基本特性。在这里，“有序”是围绕主观控制的方向和目的形成的有序，是主观控制的结果。循环相生、循环相克是客观控制的基本形式，而维持系统平衡是客观控制的目的。

现代系统论主要是研究主观系统；同样，现代控制论研究的也主要是主观控制。这是人类对客观世界认识的阶段性造成的，随着人们对客观世界认识的不断深入，将逐渐认识客观控制，这是一种不容易用逻辑思维和数学语言解读的控制形式。

C.主观载体信息和客观本体信息

任何信息都是系统中的信息，没有系统无所谓信息。在主观系统中运行的是主观信息；在客观系统中运行的是客观信息。主观信息和客观信息在结构形式上是截然不同的。主观信息只能依附于相应的载体而存在，故称之为：主观载体信息；客观信息就是一种客观自在的物质，故称之为：客观本体信息。

现代信息论主要讲的是主观信息，客观信息这一概念缺失，主观信息和客观信息混淆不清，导致“信息”一词的概念一直不能确定。比如：现代科学家经常说：“信息被吸入黑洞、黑洞释放出信息”等等，在这里信息就是物质，物质就是信息，这就是客观本体信息。由于不明白主观信息和客观信息之间的关系，一些人在论坛上大声疾呼：“某某科学家在宣扬唯心主义，唯心主义必败”等过激言辞。实际上科学家没有错，错误的是我们，我们对系统科学理论的认识不够深刻；我们对客观物质世界的认识还停留在比较肤浅的一个层次。研究21世纪的哲学必须在深入理解广义相对论和量子力学之后。

我们的大脑就是客观世界中自然生成的一个信息处理器。主观信息就是大脑把物质的存在状态和基本属性抽象出来，以一定的物理符号[信号]、记录、储存起来。大脑抽象的过程既是主观信息形成的过程，也是主观意识形成的过程，在这里主观信息等于主观意识。当我们非常客观地把大脑当作一个信息处理器来认识思维过程时，我们的思路似乎突然开阔起来，原来意识的实质就是物质的存在状态和基本属性。原本物质和物质的存在状态、物质的属性是不可分离的，是大脑把物质的存在状态和属性抽象出来与本体相分离。

在四维时空之外，宇宙大爆炸之前，物质处于自由运动的混沌状态，物质就是信息――客观信息；物质就是意识――客观意识。物质处于混沌状态，物质和物质的基本属性无可分离，就不存在主观信息和主观意识。

物质进入四维时空，进入了多层次的旋转运动状态，有了相对稳定的形体，可以被大脑所意识。物质的存在特征和基本属性被大脑抽象出来就形成了主观信息和主观意识。

进入四维时空的物质，在膨胀运动势力和自由运动势力的双重作用下，运动形式不断提高。生命运动的产生，社会运动的出现，主观控制和客观控制的表现形式也不断提高，客观信息的表现形式相应发生了一定的变化。比如：在人类社会中，议会对国家的控制属于客观控制，议会选举过程中每一张选票都是一个客观信息，都代表一定的社会势力。选票作为一个载体与社会势力之间是一个代表关系，是一个设定关系。选票不是抽象出来的，是设定出来的。所以说，在比较高级的客观控制系统中，客观信息可以和客观事物本身相分离，但是，这种分离不是抽象出来的和主观载体信息有着明显的区别。

举例说明一下：前几年长虹集团在电视机市场上掀起一场降价风波。长虹集团老总的一纸电文，长虹彩电在全国范围内全面降价。这一纸电文就是一个主观载体信息。这一降价行为作用于电视机市场引起各个品牌的电视机纷纷降价。这一降价行为就是一个客观本体信息。

4.小结

20世纪初相对论和量子力学先后问世，人们对客观世界的认识进入到一个新的物理层次。更开阔的视野，引发人们更深入的思考。到了20世纪四、五十年代，新的思想方法开始不断涌现，信息论，控制论和系统论几乎是同时出现。这些新的思想方法背后是一个新的宇宙观、一个新的哲学思想体系。新、旧思想体系之间不是相互否定、不是相互对立，而是一种新的拓展。这也决定了新、老宇宙观之间不是直接的对抗，就像相对论与牛顿三定律之间的关系一样，是一种承接、发展关系。辩证唯物主义就是这样发展成为系统的辩证唯物主义。

我们现在都没有把信息论、控制论和系统论当作一个新的哲学体系来看待，这是因为客观世界中同时存在着两大类系统，而现代系统论只研究其中占主导地位的一类系统，对另一类系统视而不见。巨大的认识缺陷，不认真仔细地潜心思辨，还真的不容易发现。我们把客观系统、客观信息和客观控制提出来，把主、客观系统之间的相互关系辨析清楚，一个崭新的哲学体系就显现在我们的面前。

第7篇：量子力学的含义范文

古希腊人把所有对自然界的观察和思考，笼统地包含在一门学问里，那就是自然哲学.科学分化为天文学、力学、物理学、化学、生物学、地质学等，只是最近几百年的事.在牛顿的时代里，科学和哲学还没有完全分家.牛顿划时代的著作名为“自然哲学的数学原理”，就是一个明证.物理学最直接地关心自然界最基本规律，所以牛顿把当时的物理学叫做自然哲学.17世纪牛顿在伽利略、开普勒工作的基础上，建立了完整的经典力学理论，这是现代意义下的物理学的开端.从18世纪到19世纪，在大量实验的基础上，卡诺、焦耳、开尔文、克劳修斯等建立了宏观的热力学理论;克劳修斯、麦克斯韦、玻耳兹曼等建立了说明热现象的气体分子动理论;库仑、奥斯特、安培、法拉第、麦克斯韦等建立了电磁学理论.至此，经典物理学理论体系的大厦巍然耸立.然而，正当大功甫成之际，一系列与经典物理的预言极不相容的实验事实相继出现，人们发现大厦的基础动摇了.

在这些新实验事实的基础上，20世纪初，爱因斯坦独自创立了相对论，先后在普朗克、爱因斯坦、玻尔、德布罗意、海森伯、薛定愕、玻恩等多人的努力下，创立了量子论和量子力学，奠定了近代物理学的理论基础.本世纪随着科学的发展，从物理学中不断地分化出诸如粒子物理、原子核物理、原子分子物理、凝聚态物理、激光物理、电子物理、等离子体物理等名目繁多的新分支，以及从物理学和其它学科的杂交中生长出来的，诸如天体物理、地球物理、化学物理、生物物理等众多交又学科.什么是物理学?试用一句话来概括，可以说:物理学是探讨物质结构和运动基本规律的学科.尽管这个相当广泛的定义仍难以刻画出当代物理学极其丰富的内涵，不过有一点是肯定的，即一与其它科学相比，物理学更着重于物质世界普遍而基本的规律的追求.物理学和天文学由来已久的血缘关系，是有目共睹的.当今物理学的研究领域里有两个尖端，一个是高能或粒子物理，另一个是天体物理.前者在最小的尺度上探索物质更深层次的结构，后者在最大的尺度上追寻宇宙的演化和起源.可是近几十年的进展表明，这两个极端竟奇妙地衔接在一起，成为一对密不可分的姊妹学科.物理学和化学从来就是并肩前进的.

如果说物理化学还是它们在较为唯象的层次上的结合，则量子化学已深人到化学现象的微观机理.物理学和生物学的关系怎么样?对于如何解释生命现象的问题，历史卜有吁两种极端相反的看法:一是“生机沦”，认为生命现象是由某种“活力”主宰着，水远不能在物理和化学的基础上得到解释;另一是“还原论认为一切生命现象都可归结(或者说，还原)为物理和化学过程.1824年沃勒成功地在实验室内用无机物合成了’尿素之后，生机论动摇了.但是、能否用物理学和化学的原理与定律解释生命呢?回答这个问题为时尚早.不过，生命科学有自己独特的思维方式和研究手段，积累了大量知识，确立了许多定律，说把生物学“还原”为物理学和化学，是没有意义的.可是物理学研究的是物质世界普遍而基本的规律，这些规律对有机界和无机界同样适用.物理学构成所有自然科学的理论基础，其中包括生物学在内.物理学和生物学相互渗透，前途是不可估量的.近四、五十年在两学科的交叉点上产生的一系列重大成就，如D、、双螺旋结构的确定、耗散结构理论的建立等，充分证明了这一点.现在人们常说，21世纪是生命科学的世纪，这话有一定道理.不过，生命科学的长足发展，必定是在与物理学科更加密切的结合中达到的.

2物理学与技术

社会上习惯于把科学和技术联在一起，统称“科技”，实际上二者既有密切联系，又有重要区别.科学解决理论问题，技术解决实际问题.科学要解决的问题，是发现自然界中确凿的事实和现象之间的关系，并建立理论把这些事实和关系联系起来;技术的任务则是把科学的成果应用到实际问题中去.科学主要是和未知的领域打交道，其进展，尤其是重大的突破，是难以预料的;技术是在相对成熟的领域内工作，可以作比较准确的规划.历史上，物理学和技术的关系有两种模式.回顾以解决动力机械为主导的第一次工业革命，热机的发明和使用提供了第一种模式.17世纪末叶发明了巴本锅和蒸汽泵;18世纪末技术工人瓦特给蒸汽机增添了冷凝器、发明了活塞阀、飞轮、离心节速器等，完善了蒸汽机，使之真正成为动力.其后，蒸汽机被应用于纺织、轮船、火车;那时的热机效率只有5一8%.1824年工程师卡诺提出他的著名定理，为提高热机效率提供了理论依据.

到20世纪蒸汽机效率达到15%，内燃机效率达到40%，燃气涡轮机效率达到50%.19世纪中叶科学家迈耶、亥姆霍兹、焦耳确立了能量守恒定律，物理学家开尔文、克劳修斯建立了热力学第一、第二定律.这种模式是技术向物理提出了问题，促使物理发展了理论，反过来提高了技术，即技术~物理~技术.电气化的进程提供了第二朽模式.从1785年建立库仑定律，中间经过伏打、奥斯特、安培等人的努力，直到1831年法拉第发现电磁感应定律，基本上是物理上的探索，没有应用的研究.此后半个多世纪，各种交、直流发电机、电动机和电报机的研究应运而生，蓬勃地发展起来.有了1862年麦克斯韦电磁理沦的建立和1888年赫兹的电磁波实验，才导致了马可尼和波波夫无线电的发明.当然，电气化反过来大大促进了物理学的发展.这种模式是物理~技术~物理.本世纪以来，在物理和技术的关系中，上述两种模式并存，相互交叉.但几乎所有重大的新技术领域(如电子学、原子能、激光和信息技术)的创立，事前都在物理学中经过了长期的酝酿，在理论和实验上积累了大量知识，才突然迸发出来的.没有1909年卢瑟福的。

粒子散射实验，就不可能有40年代以后核能的利用;只有1917年爱因斯坦提出受激发射理论，才可能有1960年第一台激光器的诞生.当今对科学、技术，乃至社会生活各个方面都产生了巨大冲击的高技术，莫过于电子计算机，由之而引发的信息革命被誉为第二次工业革命.整个信息技术的发生、发展，其硬件部分都是以物理学的成果为基础的.大学都知道，1947年贝尔实验室的巴丁、布拉顿和肖克莱发明了晶体管，标志着信息时代的开始，1962年发明了集成电路.70年代后期出现了大规模集成电路.殊不知，在此之前至少还有20年的“史前期”，在物理学中为孕育它的诞生作了大量的理沦和实验_L的准备:1925一1926年建立了量子力学;1926年建立了费米一狄拉克统计法，得知固体中电子服从泡利不相容原理;1927年建立了布洛赫波的理论，得知在理想晶格中电子不发生散射;1928年索末菲提出能带的猜想;1929年派尔斯提出禁带、空穴的概念，解释了正霍耳系数的存在;同年贝特提出了费米面的概念，直至1957年才由皮帕得测量了第一个费米面，尔后剑桥学派编制了费米面一览表.总之，当前的第二次工业革命主要是按物理一，技术，物理的模式进行的.

3物理学的方法和科学态度

现代的物理学是一门理论和实验高度结合的精确科学.物理学中有一套获得知识、组织知识和运用知识的有效步骤和方法，其要点可概括为:1)提出命题命题一般是从新的观测事实或实验事实中提炼出来的，也可能是从已有原理中推演出来的.2)推测答案答案可以有不同的层次:建立唯象的物理模型;用已知原理和推测对现象作定性的解释;根据现有理论进行逻辑推理和数学演算，以便对现象作出定量的解释;当新事实与旧理论不符时，提出新的假说和原理去说明它，等等.3)理论预言作为一个科一学的论断，新的理论必须提出能够为实验所证伪的预言.这是真、伪科学的分野.为什么说.‘证伪”而不说“证实”?因为多少个正面的事例也不能保证今后不出现反例，但一个反例就足以否定它，所以理论是不能完全被证实的.为什么要求能用实验来证伪?假如有人宣称:在我们中间存在着一种不可探知的外来生灵.你怎么驳倒他?对这种论断，你既不能说它正确，又不能说它错误.我们只能说，因为它不能用实验来证伪，所以不是科学的论断.4)实验检验物理学是实验的科学，一切理论最终都要以观测或实验的事实为准则.

理论不是唯一的，一布、理论包含的假设愈少、愈简洁，同时与之符合的事实愈多、愈普遍，它就愈是一个好的理论.5)修改理论当一个理论与新的实验事实不符合，或不完全符合时，它就面临着修改或被.不过，那些经过大量事实检验的理论是不大会被的，只是部分地被修改，或确定其成立范围.以上步骤循环往复，构成物理学发展模式化的进程.但是物理学中的许多重大突破和发现，并不都是按照这个模式进行的，预感、直觉和顿悟往往起很大作用.此外，且探且进的摸索、大胆的猜测、偏离初衷的遭遇或巧合，也导致了不少的发现.顿悟是经验和思考的升华，而机遇偏爱有心人，平时思想上有准备，就比较容易抓住稍纵即逝的机遇.所以科学上重大的发现不会是纯粹的侥幸.科学实验的结果，远非尽如人愿.不管你喜欢不喜欢，实事求是的作风、老老实实的科学态度是绝对必要的.在科学研究中，一相情愿的如意算盘是行不通的，弄虚作假迟一早会暴露.

失误任何人都难以避免，一旦发现，最聪明的办法是勇于承认.1922年年轻的苏联数学家弗里德曼发表了动态宇宙模型的论文，遭到爱因斯坦的批评.次年，爱因斯坦在读了弗里德曼诚恳的申辩信之后，公开声明自己被说服了.据伽莫夫回忆，爱因斯坦说，这是他一生中最大的疏忽.伟大科学家这种坦荡的襟怀，是所有人的楷模.基础科学研究的信息资源是共享的，这里没有秘不可及的玄机和诀要.根据公开发表的文献，人人可以自己判断，独立思考.所以，在科学的王国里，直理面前人人平等.这里最少对偶像的迷信和对权威的屈从.“实践是检验真理的唯一标准”这一信条，在自然科学的领域里贯彻得最坚决.实践不是个别的实验结果，因为那会有假象，重大的实验事实必须经多人重复印证才被确认.自然科学的主要任务是探索未知的领域，很多事情是难以预料的.实验的结果验证了理论，固然可喜;与理论不符合可能预示着重大的突破，更加令人兴奋，世界上建造了许多加速器，每个加速器都是针对某类现象而设计的.40多年的历史表明，除了反核子和中间玻色子外，粒子物理中的所有重大发现都不是当初建造那个加速器的理由.高能物理学界把这看作正常现象.1984年在实验室中发现了弱电统一理论所预言的中间玻色子后，曾一度较少发现出乎理论预料的实验结果.人们反而说:现在最令人惊讶的，是没有出现令人惊讶的事.这便是物理学界极富进取精神的得失观.因为在自然科学中物理学最直接触及自然界的基本规律，物理学家对事物是最好穷本极源的.他们在研究的过程中不断地思考着，凡事总喜欢问个“为什么”.理论物理学家不能仅仅埋首于公式的推演，应该询问其物理实质，从中构想出鲜明的物理图象来;实验物理学家不应满足于现象和数据的记录，或某种先进的指标，而要追究其中的物理机理.因为在自然科学中物理学研究的是自然界最普遍的规律，物理学家不应总把自己的目光和兴趣局限于狭窄的本门学科，而要放眼于更广阔的天地.人们公认，当今最有生命力的是不同学科间杂交的领域，有志的年轻物理学工作者在那里是大有作为的.

4怎样教导学生学好物理学?

第8篇：量子力学的含义范文

关键词：科学审美主义宇宙观

引言

在科学活动中，具有一种将科学研究审美化的趋向。从古希腊时代到20世纪，我们都可以在伟大科学家的行列中，找到例子，证明对科学揭示的自然美的追求，是科学发展的一个基本动机。法国数学家彭家勒(H.Poincaré)说：“科学家并不为了有用而研究自然。他研究自然，是因为他能从中获得乐趣；他之所以能获得乐趣，是因为自然是美的。如果自然不是美的，它就不值得认识，生活也不值得一过。”［1］彭家勒的科学观，在20世纪的科学家（尤其是数学家和物理学家）中有很大的代表性。爱因斯坦坚持与彭加勒同样的主张，并且更明确、更坚决。他认为，科学家从事艰辛的科学研究的根本动机是对自然的“预定和谐”的一种宗教式的虔诚情感，“渴望看到这种先定的和谐，是无穷的毅力和耐心的源泉”；科学家的最高使命是揭示自然世界的基本规律，并在此基础上，用数学形式为自然世界绘制一幅完全和谐、完整单纯的图像。科学家们是带着神圣的激情和伟大的想象力来探索和绘制这幅世界图像的，并从中获得发现和证实了自然世界的完美和谐的快乐（满足感）。［2］

我们可以把彭加勒和爱因斯坦的科学观概括为科学中的审美主义。它包含三个主要观念：第一，坚持对自然世界的和谐完美秩序的信念，认为自然规律本身必然是完美和谐的；第二，认为科学研究的内在动机，不是出于实用目的，甚至也不是为了认识自然真理，而是为了发现和展示自然世界和谐完美的秩序；第三，科学的审美感，既是引导和推动科学理论发现（创新）的力量，也是鉴别一个科学理论是否具有真理性（科学性）的主要标准。

本文将进一步探讨科学审美主义的基本含义是什么？它与艺术中的审美主义的差异是什么？科学审美主义对20世纪科学思想发展的主要影响是什么？它对于当代人类精神具有什么意义？

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在讨论科学中的审美主义时，需要讨论的一个重要问题是：究竟什么是科学理论的审美性质？英国科学理论家麦卡里斯特（J.W.McAllister）曾将科学理论的审美性质概括为五种：对称性形式、模型的使用、形象化/抽象化、简单性和形而上学虔诚。［3］根据麦卡里斯特，使用模型是在两个理论之间建立类比关系，比如拉普拉斯的热力学理论给出了一个将热作为流体处理的模型；形象化则是指在一个科学理论与某种现象之间建立比喻关系，比如将DNA螺旋形象化为盘旋而上的楼梯；抽象化则是指借助数学的和其他抽象形式的工具描述现象。这三种审美性质（使用模型、形象化/抽象化），在科学审美主义中，并不是很重要的。重要的是对称性形式、简单性和形而上学虔诚。在这里，我们有必要对这三种审美性质逐一探讨。

首先，我们探讨对称性形式。在自然界中，从宏观到微观，普遍存在着对称性形式。左右对称（反射对称）和旋转对称，是与我们日常生活的空间相关的两种最基本的对称形式，也是最早被数学家和物理学家关注和普遍运用的两种对称形式。在物理学中，C（电荷共轭对称）、P（空间反射对称）、T（时间反演对称）对称是三种最基本的对称形式。［4］首先我们要明确的是，“对称”，是一个非常复杂的概念，它在生活、艺术和科学中的含义是不同的。在科学理论中，对称性涉及到两个概念：变换和不变性。麦卡里斯特说：“一个结构在一定的变换下是对称的，只要该变换能够使该结构保持不变。”［5］科学理论也从另一个意义上定义对称，即“不可观测性”。李政道指出：“实际上，所有对称都是以这个假定为前提的：确定的基本量是不能观测到的，这些基本量即称为‘不可观测量’。相反，当一个不可观测量变成了可观测量，我们就发现一个对称损坏。”［6］我们可以用一个简单的比喻来说明这个对称定义：我们一般认为我们的左手和右手是对称的，这是因为我们只是看到它们在外观上大致相同的量，没有观测到它们之间的更基本量的差异；如果观测到了这些更基本的量，我们就会发现左手与右手的对称并不存在（不是绝对对称的）。

对称性在自然界和人类生活中都占有非常重要的位置，科学家很早就运用对称性原理探索自然规则。但是，对称观念只有在现代科学中才产生重要作用，进入20世纪以后，对称观念变成了物理学、化学等诸多科学的中心概念。杨振宁指出，对称观念在现代物理学中的重要性，来自于两个原因：第一，到了20世纪，人们才发现守恒定律与对称性的密切联系——一种守衡定律对应着一种对称性形式；第二，量子物理学的发展需要利用对称性原理确定量子数和选择规则。根据量子物理学原理，世界各个不同的基本粒子之间有4种不同的相互作用：强相互作用，电磁相互作用、弱相互作用和引力相互作用。对称性是决定相互作用的主要因素。相互作用就是力量。“对称决定力量。”［7］对称性在现代科学中的中心地位，从狄拉克对爱因斯坦的评价也可看出。他在1982年询问杨振宁，什么是爱因斯坦对物理学最重要的贡献？杨振宁回答说：“1916年的广义相对论。”狄拉克说：“那是重要的，但不象他引入的时空对称的概念那么重要。”对狄拉克这个与众不同的观点，杨振宁事后评论说：“狄拉克的意思是，尽管广义相对论是异常深刻的和有独创性的，但是空间和时间的对称对以后的发展有更大的影响。的确，与人类的原始感受如此抵触的时空对称，今天已与物理学的基本观念紧密地结合在一起了。”［8］

科学理论的对称性是和自然存在的对称性相对应的。“可以说一个科学理论具有某种对称性，如果对该理论的诸概念性组分（它的概念、公设、自变数、方程或其他元素）施加一个变换而该理论的内容或者主张保持不变。”［9］麦克斯韦电磁方程组、洛伦兹变换理论和爱因斯坦的广义相对论，都具有高度的对称性（相对变化的不变性）。杨振宁说：“从十分复杂的实验中所引导出来的一些对称性，有高度的单纯与美丽。这些发展给了物理工作者鼓励与启示。他们渐渐了解到了自然现象有着美妙的规律，而且是他们可以希望了解的规律。”［10］在科学理论中，对称性给予科学家在两个基本观念上的满足：相对性的不变性和逻辑的简单性。这两者的统一，是对称性美感的实质。由此我们涉及到科学理论的简单性审美性质。“简单性相等于美。”这是彭加勒、爱因斯坦、狄拉克和海森堡等现代科学家都坚持的信条，而且，他们相应把简单性作为评估科学理论的真理价值的一个基本标准。海森堡在与爱因斯坦讨论时曾表示，“如果自然让我们获得高度简洁而优美的数学形式，那种前人未曾见到的形式，我们会毫不犹豫地认为它们是‘真实的’，认为它们展示了自然的真面目。”［11］爱因斯坦在一封通信中，更明确地说：“从有点象马赫那种怀疑的经验论出发，经过引力问题，我转变成为一个信仰唯理论的人，也就是说，成为一个到数学的简单性中去寻求真理的唯一可靠源泉的人。逻辑上简单的东西，当然不一定就是物理上真实的东西。但是，物理上真实的东西一定是逻辑上简单的东西，也就是说，它在基础上具有统一性。”［12］

科学理论的第三个重要的审美性质是表现一种形而上学虔诚。这就是说，科学家在他的理论体系中坚持并表达了他及其科学共同体遵从的形而上学世界观。在包括爱因斯坦在内的科学传统中，科学家的形而上学虔诚的核心是对自然秩序的确定性和不变性的信念。爱因斯坦尽管不满意牛顿用绝对不变的时间和空间观念来描述自然秩序，而把时间和空间结合成为时间－空间变换的相对体系，但是仍然主张自然秩序是一个时－空对称的体系，即时空相对论不变性的确定体系。他说：“相信世界在本质上是有秩序的和可认识的这一信念，是一切科学的基础。这种信念是建筑在宗教感情上的。我的宗教感情就是对我们的软弱的理性所能达到的不大一部分实在中占优势的那种秩序怀着尊敬的赞赏心情。”［13］爱因斯坦反对量子力学，不仅因为量子力学的数学方式不能满足他关于科学理论的对称性和简单性审美偏爱，而且因为量子力学的不确定性原理和量子跃迁原理在根本上瓦解了他的形而上学世界观的基础：自然秩序的确定性和连续性。他坚持用严格的因果关系看待量子运动，并且试图给这种运动以“明确的形式”。他说：“我觉得完全不能容忍这样的想法，即认为电子受到辐射的照射，不仅它的跳跃时刻，而且它的方向，都由它自己的自由意志去选择。在那种情况下，我宁愿做一个补鞋匠，或者甚至做一个赌场里的雇员，而不愿意做一个物理学家。”［14］

形而上学虔诚，是审美主义的理论归宿，审美主义所追求的对称性和简单性都是指向这个目的的。如果说科学传统的形而上学虔诚的中心是自然秩序的确定性和不变性，即自然是一个和谐统一的体系，对称性和简单性则是这个体系的统一性的最好保证。美国物理学家、爱因斯坦审美主义科学观的追随者阿·热（AnthonyZee）指出：“物理学家们梦想能对自然作一个统一的描述。对称性以它强大的力量把物理学中那些看上去毫不相关的方面捆在了一起，因而和统一的观念紧紧相联。”［15］对称在20世纪上半期物理学中的中心意义，主要原因是直到1956年之前，物理学家们都相信基本粒子间的四种相互作用（力）都分别遵守CPT定律。C指电荷共轭不变性，P指宇称（反映）不变性，T指时间反演不变性。如果四种相互作用都遵守CPT定律，则对称性成为世界秩序的最基本组织原理，世界无疑是一个和谐统一的对称体系。但是，1956年杨振宁和李政道揭示了弱相互作用不遵守宇称不变性，其后，物理学家们又发现了弱相互作用也不遵守电荷共轭不变性。宇称守衡定律的破坏，不仅破坏了物理学家用对称性最后统一世界的构想，也从根本上打击了科学传统关于世界统一性的形而上学虔诚。20世纪科学的进一步发展，否定了一个关于静态的均匀的宇宙观念，展示给我们的是一个膨胀的非均匀的宇宙。这个新的宇宙图景无疑是对科学审美主义的严峻挑战。

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爱因斯坦说：“音乐和物理学领域中的研究工作在起源上是不同的，可是被共同的目标联系着，这就是对表达未知的东西的企求。它们的反应是不同的，可是它们互相补充着。至于艺术和科学上的创造，那末，在这里我完全同意叔本华的意见，认为摆脱日常生活的单调乏味，和在这个充满着由我们创造的形象的世界中寻找避难所的愿望，才是它们的最强有力的动机。这个世界可以由音乐的音符组成，也可以由数学的公式组成。我们试图创造合理的世界图象，使我们在那里面就象感到在家里一样，并且可以获得我们在日常生活中不能达到的安定。”［16］

爱因斯坦的话引起我们对科学的审美主义和艺术的审美主义两者关系的思考。在这段话中，爱因斯坦指出了艺术与科学（音乐与物理学）的两个共同目的：第一，企求认识和表达未知的东西，第二，在自己创造的世界图象中获得安慰和安定。亚里士多德在2300多年前就指出，艺术（诗艺）产生的原因有两个：第一，人从孩提时候起就有模仿的本能，并通过模仿获得了最初的知识；第二，每个人都能从模仿的成果中得到，甚至在现实中让人感到不快的丑的事物，也能通过模仿变得美，引起人的。［17］亚里斯多徳的观点正与爱因斯坦一致，都以求知为艺术和科学共同的目的，并且实际上都肯定了美与真的统一。无疑，艺术活动包括了认识自然的动机。但是，艺术还有将自然理想化和自由表现的动机。从艺术发展史来看，如果说共同的认识动机使艺术与科学曾经处于交差、统一的状态（古希腊将艺术与科学都作为自由的技艺，由缪斯女神统管），那么，艺术特有的理想化和自由表现的动机却将艺术与科学逐渐分离开来，甚至造成了两者的历史性对立。

在经典科学原则下，甚至在爱因斯坦这样的科学审美主义者的原则下，科学创造也不能被理解为对自然的理想化和自由表现。相反，科学的审美主义是反对自由意志，而坚持严格的确定性原则的。这就是爱因斯坦多次申明的：“我无论如何深信上帝不是在掷骰子。”［18］在现代艺术发展中，艺术创造的自由原则具有中心意义。正是在这个意义上，康德在对艺术作本质界定的时候，对科学和艺术作了严格区分：艺术是非认识的天才的自由创造活动，而科学是通过学习可以掌握的认识活动。康徳说：“那些一旦人们知道了应当做什么就能操作的活动，不是艺术；只有那些人们虽然完全掌握了它却并不相应就有操作能力的活动，才是艺术。”［19］康徳的论述无疑包含了对科学创造性的偏见，许多科学家（牛顿、爱因斯坦、海森堡）的科学活动非常好地证明了科学的突破性发展是科学天才的伟大创造。但是，康徳揭示了科学与艺术的一个基本差异：即科学创造不以个性和自由表现为目的，这恰是艺术（尤其是现代艺术）创造的目的。当然，科学理论作为科学家个人的创造成果，总是在一定程度上带着他的个性和自由特征。德国数学家玻尔兹曼（Boltzmann）说：“正如一个音乐家可以在听到头几个音节就能判断他的莫札特、贝多芬或舒伯特，一个数学家也能够在读过头几页之后辨别出他的柯西（Cauthy）、高斯（Gauss）、雅可比（Jacobi）、亥尔姆霍兹（Helmholtz）或基尔霍夫（Kirchhoff）。法国作者表现出他们的极其形式化的优美风格，而英国作者，特别是麦克斯韦（Maxwell），却表现出他们的戏剧感。”［20］但是，与音乐家在音乐创作中的个性表现相比，科学家在科学创作中的个性表现不仅不是着意追求的目标，而且它的自由度受到科学规则的相当严格的限制。

具体到科学理论的审美性质，我们已论述，它主要表现为对称性、简单性，并归宿为对世界和谐统一的形而上学虔诚。在艺术中，这三种审美性质，即对称性、简单性和统一性（和谐），同样具有普遍和基本的审美价值，在古典艺术范围中，甚至可以说它们是一切形式美原则的基础。当代人类行为学研究成果表明，人类的形式美感是建立在人作为一个高等脊椎动物在这个世界中生存的基本生理－心理需要基础上的：秩序感和安全感。因此，人类视知觉有一种寻找统一和秩序的本能机制，这个机制不仅对一切统一而有秩序的形式产生满足感（），而且会自动创造秩序和统一，将对象审美化。对称性和简单性，无疑具有基本的秩序和高度的统一性。因此，它们具有普遍的审美价值。［21］在这个基本意义上，我们看到科学与艺术对形式美追求的共同性，并且应当赞成爱因斯坦的观点，科学和艺术都在为我们创造和谐优美（合理）的世界图象，“使我们在那里面就象感到在家里一样，并且可以获得我们在日常生活中不能达到的安定”。但是，人并不能满足于只是生活在宁静安全的环境中，在寻找秩序和安全的同时，他还在自然环境和社会环境的影响下保持着一种对差异和变化的要求，有着好奇的本能冲动。德国人类行为学家爱波－爱伯斯费尔塔（I.Eibl-bibesfeldt）说：“一方面，人努力获得宁静和安全，但同时，他需要差异、激烈、和紧张，这也是必须满足的。”［22］艺术的形式美原则，不是单向地以对称、简单指向统一，而是同时要求着变化、差异和多样性；科学理论的审美性质却是单向地指向简单和统一的。“简单就是美”，这对于科学审美主义是一个具有真理性的原则，而对于艺术却必须在充分展示对象丰富性的意义上，才具有审美有效性。同样，在艺术中，对称性必须以变化和差异为基础，它应当体现为一种动态的知觉平衡（均衡，balance），而不是实在的物理守恒。正是在这个意义上，我们不仅在生动优雅的古希腊雕塑中，而且在相对僵硬机械的古埃及雕塑中，也找不到完全符合物理－数学对称性的造型。

正如科学理论的最终形式是数学模型，科学理论的审美性质归根到底是数学形式的优美和谐。爱因斯坦说：“我以为科学家是满足于以数学形式构成一幅完全和谐的图象的，通过数学公式把图象的各个部分联系起来，他就十分满意了，而不再去过问这些是不是外在世界中因果作用定律的证明，以及证明到什么程度。”［23］狄拉克说：“爱因斯坦可能觉得，于取得与观察一致相比较，在一种真正根本的意义上，数学根基上的美才是更重要的。”［24］正是在这个意义上，即科学的美是数学形式的美的意义上，彭加勒指出，科学家所关注的美，不是感性现象的美，而是来自于事物的各部分和谐秩序的内在的美，换句话说，科学美是感觉不能把握，只能用纯理智才能把握的理性美。他明确说：“这种感觉能力，即对数学秩序的直觉，使我们能够窥见自然隐秘的和谐关系，但不是每个人都具有的。”［25］这就是说，科学理论的美，不仅需要理智才能把握，而且只有具有数学直觉力的科学家才能把握。

科学追求使用数学符号和公式精确地表现自然秩序的统一性。它是对自然世界高度精密地简化描述。海森堡说：“美就是部分与部分之间、部分与整体之间的固有的一致。”［26］这个美的定义是以数学的精确性和统一性为基础的。彭加勒也对美（数学的美）给出了相同的定义。科学理论的美要符合数学精确性，因此是有客观标准的。但是，艺术美不具有数学的精确性，没有客观的标准。阿多诺说：“绝不能就象蔡辛时代的美学所做的那样，把形式概念归结为数量关系。”［27］蔡辛（A.Zeising）是19世纪德国美学家，他认为21：34的比例，即黄金分割［28］是一种标准的审美关系，是在整个自然界和艺术中占优势的比例。［29］实验美学之父，德国美学家费希纳（G.Fechner）在1876年出版了他的《美学导论》（VorschulederÄsthetik）。在书中，费希纳利用他的实验结果表示了对蔡辛的观点的支持。此后，黄金分割一度在美学中被认定为一种普遍的形式美原则。20世纪70年代以来，实验心理学对黄金分割是否是一种普遍有效的形式美规则，做了多次跨文化实验。被试对象包括欧洲居民和非欧洲居民，实验具有人类学意义。多次实验证明，无论在欧洲文化环境中，还是非欧洲文化环境中，黄金分割都不是具有审美优势的形式规则。心理学家艾森克（H.Eysenck）指出：“总而言之，黄金分割被证明并不是美学家或实验美学家的一个有效的支点。”［30］

英国学者库克（T.A.Cook）认为，遵守数学精确性不是美的原因，相反，“美的条件之一是对数学精确性的巧妙变动”［31］。无论自然事物的美，还是艺术的美，都是生命生长的形式（结果），都包含着数学公式无法描绘的复杂性和微妙变化。相对于数学公式的规则性而言，美与生命的形式永远是不规则的。库克说：“原创艺术的困惑因素在于它的美，这是一种与生命本质一样复杂的品质。因此，尽管简单的数学可以帮助我们鉴赏和归类所研究的现象，但并不能完整地表达生长。这说明，仅仅根据实际经验和数学构筑的物品一定不会完美。因为，完美，和自然生长一样，隐含着不规则变化和微妙的差异。”［32］数学可以用中末比（黄金分割）或以此为基础的φ级数来描述希腊雕塑的形体比例关系，但是它无力揭示它的美的根源。因为这个描述只能是近似的，而且不能说明雕塑家对这个比例关系作的巧妙变动。建筑无疑是所有艺术形式中最需要遵守数学原则的艺术。但是，使建筑成为一种优美艺术的条件，正是它对数学精确性的巧妙变动。充分利用这个条件，是古希腊建筑达到极高的艺术成就的奥秘所在。不朽的帕特农神殿以沉重的大理石为材料，却壮丽而不失优雅，轻盈之至，“你几乎可以听到神殿震动翅膀的声音”［33］。是什么力量使那些无生命的石头获得了灵气呢？是建筑家对数学精确性的微妙改变。比如，神殿四周立柱从下到上向中心微小倾斜，各立面柱间距由中部向两侧逐渐增大，山墙下的横楣由两端向中间轻微隆起，基座水平线也有相应的曲度。这些非规则性的改变，是建筑家天才的创造，是数学公式不能确定的。然而，正是它们赋予了巴特农神殿的每一块大理石美妙而永恒的生命，乃至于它们今天在雅典阿卡普罗斯山上的废墟中仍然放射出至美的光辉。

爱波－爱伯斯费尔塔说：“艺术从一个新的、非常规的视角描述世界，揭示在日常生活中并不明显可见的关系。实际上，科学也在表现这样的新视觉。因而两个领域都在追求更深刻地洞见世界。艺术探索人的情感的深度，进而主要是表达信念和其他价值，而科学的目的是传达客观知识。这似乎是艺术与科学的基本差异。”［34］科学与艺术的基本出发点的不同，导致了科学与艺术对客体的基本态度和方式的不同。概括地讲，科学是以数学原理为基础，以抽象简化的方式描述对自然对象的认识，数学公式是它给予自然的最终图像；艺术是以生命－情感原理为基础，以具体感性的方式表达对自然对象的感受，艺术形象是它给予自然的主要表象。卡西尔说：“语言和科学是现实的减约；艺术是对现实的强化。语言和科学都建立在同一个抽象过程基础上，艺术却应被描述为一个具体化的持续过程。”［35］因此，尽管它可能包含复杂奥秘的内含，科学美仍然要表现出笛卡尔所要求的真理属性：清晰、明确；相反，艺术形象也可能由简单、明晰的形式构成，但是，艺术美的情致和美妙却总包含有无限的意味，是不可测度和透彻阐释的。我们可以说，关于自然，科学在无限丰富的世界中追求照亮了这个世界的同一个太阳，并且给予它明确的形式（秩序），而艺术在同一个太阳中展现出无限丰富的世界，表达人类自我对这个世界的深刻感受。在这个意义上，我们应当赞成卡西尔的观点：“艺术与科学不仅有不同的目的，而且有不同的对象。”［36］3

当我们审视20世纪科学中的审美主义思潮时，我们必须同时考虑到与之相联系的科学思潮——科学观念的艺术形而上学转化。在本文中，我们前面的论述已经表明，我们在限定的（狭义）的意义上使用“科学的审美主义”，它的主旨是坚持宇宙的内在和谐和完整秩序，并且要求科学本身从理论形态到内容都表现这个宇宙的和谐和完整。现在，我们使用“科学的艺术形而上学”，目的是要概括20世纪科学观念的一个新变化：科学的艺术形而上学主张，科学理论与艺术品一样是人借助于直觉和想象力进行自由创造的结果，是对自然的理想化表现；因此，科学在表现自然的时候，必然也表现了人的主观因素和需要。

麦卡里斯特认为，科学审美主义者持一种保守的经典主义科学立场，因为它坚持静态的不变的宇宙信念，并且以此为基础坚信科学真理的客观性和确定性。［37］关于20世纪科学观念的艺术形而上学转化，美国学者斯帕里俄苏（M.Spariosu）认为，它是对自文艺复兴以来确立的、严密近似于宗教的的科学体制的一次浪漫主义革命——一次根本性的美学转向。这次美学转向，不仅将直觉、想像、游戏和审美诸观念引入科学，分享甚至取代了经验、理性、分析和推理等观念在科学中的传统位置，而且对科学立场进行了类似于哲学中进行的艺术形而上学的改变，赋予它（科学立场）一种前理性的品格。“这个认识［意识到科学的美学转向中的前理性品格——引者］将带来一系列的认识论结果，它们对于现代科学的基本理性宗旨和方法是太激进了，并且最终可能威胁到科学作为人类活动的一个主要领域的存在。”［38］

在美学中，审美主义与艺术形而上学具有复杂的联系，很难被区分开来，但是两者无疑是不能被等同的。在20世纪科学中，审美主义与艺术形而上学也是相互纠缠的。科学审美主义最重要的代表人物无疑是爱因斯坦，海森堡则可以视作科学艺术形而上学的一个典型代表。在本文限定的意义上，爱因斯坦与海森堡的冲突，可以视为审美主义与艺术形而上学的冲突。但是，爱因斯坦在限定的意义上也对科学持有艺术形而上学的观念，甚至我们可以说他对20世纪科学的艺术而上学（美学）转向起了重要推动作用。实际上，如爱因斯坦这样的彻底的科学审美主义者是不可能最终排斥艺术形而上学的，正如海森堡在相当深入的层次上主张科学的艺术形而上学，同时也在一定意义上认同审美主义的科学价值观。我们可以在下面三个层次分析20世纪科学中的审美主义与形而上学的联系和矛盾：

（1）科学方法论。在这个层次上，审美主义与艺术形而上学更多地表现了两者的一致性，它们共同针对经典科学方法论表现出一种革命意识。

经典科学的代表人物牛顿有一句名言，“我不杜撰假说”（hypothesesnonfingo）。这句话意味着，科学的目的不是创造，而是发现自然规律。在这个目的下，经典科学的基本方法必然是：观察、实验、分析、推理（归纳、演绎）。这些方法将充分保证科学的真理价值：客观性、准确性和逻辑性。经典科学方法论的形而上学前提不仅是绝对信仰自然规律的客观性，而且是坚持笛卡尔确立的认识主体与客体绝对分离的二元论。

但是，爱因斯坦却持不同的主张。他认为，科学概念和思想体系不能通过归纳从经验中提取出来，只能靠自由发明来得到（人脑自由创造的结果）；在科学理论和感觉经验世界之间，不存在先验（逻辑）的联系，只有“直觉”才能在两者之间建立联系；科学的规则，正如游戏的规则，是人定的，而不是客观先验的，它是科学正常进行的必要条件（正如游戏必须有规则才可能进行）。［39］爱因斯坦特别强调想象力（和直觉）在科学创造和科学判断中的重要作用。在与海森堡诸人论战中，他多次宣告“我的本能告诉我”、“我信赖我的直觉”。关于想象力对科学创造的作用，他这样说：“想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界上的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。严格地说，想象力是科学研究中的实在因素。”［40］在20世纪科学活动中，爱因斯坦当然不是第一位推崇直觉和想象力的重要科学家。然而，他将“直觉”、“想象力”、“游戏”和“自由创造”等本来属于艺术活动的概念结合为对科学方法论的基本描述，这个描述体系具有对笛卡尔二元论式的经典科学方法论的深刻挑战性，并且启发和鼓励了20世纪科学的浪漫主义革命。

海森堡正是在爱因斯坦的科学方法论的基础上，继续进行了对笛卡尔二元论式的经典科学方法论的革命。海森堡认为，科学与艺术一样，都是对自然联系的理想化表现，是人的语言的一部分：我们在与世界打交道的过程中形成了自己的语言，并以此回应自然的挑战。科学与艺术，是人与世界相互作用的产物，它们是与人的存在相关的，但都绝对不是主观任意的——两者都受到历史（时代精神）的制约，遵循时代设定的规则。海森堡用量子论的哥本哈根解释（Copenhageninterpretationofquantumtheory）进一步阐述主观因素是科学理论的必要因素。他认为，不确定性原理从根本上揭示了科学理论的构成是与科学家使用的语言、实验目的和实验仪器不可分的。“自然科学并不只是描述和解释自然；它是自然和我们自己相互作用的一部分；它描述我们的提问方法所揭示的自然。”［41］哥本哈根解释否定了笛卡尔分隔人与世界（主体与客体）的二元论，否定了以此为前提的科学研究中的理想化的主体——先验的纯粹的认识者。海森堡说：“这样，正如玻尔（Bohr）所指出的，量子论提醒我们想起一个古老的格言：在追求生活的和谐的时候，一定不要忘记，在生存的戏剧中，我们自己同时是演员和观众。”［42］

（2）科学真理观。在这个层次上，审美主义与艺术形而上学展开了对立，爱因斯坦与海森堡的争论是两者对立的表现。代表审美主义，爱因斯坦表现了对经典科学真理观的坚守；代表艺术形而上学，海森堡则表现了对经典真理观的浪漫主义革命。

自文艺复兴以来，凭着实验科学和数学的发展，科学长期被认为是对自然规律的客观认识和精确描述——客观真理。这种科学真理观念，是17世纪以来，牛顿直到爱因斯坦等所有经典科学家的共同信仰。爱因斯坦说：“相信真理是离开人类而存在的，我们这种自然观是不能得到解释或证明的。但是，这是谁也不能缺少的一种信仰——甚至原始人也不可能没有。我们认为真理具有一种超乎人类的客观性，这种离开我们的存在、我们的经验以及我们的精神而独立的实在，是我们必不可少的——尽管我们还讲不出它究竟意味着什么。”［43］

爱因斯坦的科学真理观与他的科学方法论之间是存在矛盾的。这个矛盾是爱因斯坦科学思想中的方法论和价值论的矛盾：他的科学方法论是相对论的，他的科学价值观却是绝对论的。这个矛盾实质上也是科学审美主义暗含的主观性原则与经典科学的客观性原则之间的矛盾。问题是，当爱因斯坦承认了科学如艺术一样，是人的想象力“自由创造”，是在人定规则基础上的“游戏”，那么，他又凭什么保证科学真理的“超乎人类的客观性”？爱因斯坦说，作为一种游戏，科学的规则（概念、命题、公理）的选择是自由的；但是，这种自由是一种特殊的自由，它完全不同于作家写小说时的自由，而是近似于一个人在猜一个设计得很巧妙的字谜时的自由：他可以随意猜测，但只有一个字是真正的谜底。“相信为我们的五官所能知觉的自然界具有这样一种巧妙隽永的字谜的特征，那是一个信仰问题。迄今科学所取得的成就，确实给这种信仰以一定的鼓舞。”［44］

对经典科学真理观的致命打击是量子力学对微观世界的不确定原理的发现。这一发现不仅改变了经典科学对微观世界的实在性和确定性的信念，而且直接威胁到科学真理本身的客观性和确定性。因为根据不确定性原理，在微观世界中，基本粒子的运动不具有一种自然（确定）的因果关系，而只具有一种统计的因果关系——量子力学不能描述单个粒子运动的“轨迹”，只能描述它的几率波。这就是说，在世界构成的基本部分（微观层次）不具有经典科学所信仰的确定性和客观性。爱因斯坦坚持信仰世界存在完备的定律和秩序，始终不放弃科学的自然因果律和确定性原则。他认为，量子力学的统计性原则是对粒子实在不完备描述的结果。但是，海森堡则坚持认为，微观物理学定律的统计本质是不可避免的，因为基于量子论规律，关于任何“实际”的知识在其本质上都是一种不完备的知识。他认为爱因斯坦坚持的是一种唯物主义的本体论幻想。［45］

从艺术形而上学的角度，即从世界图景是人与世界相互作用的结果，是人使用自己的语言和规则“自由创造”的产品的角度，是不难接受不确定性原理的。但是，爱因斯坦遵从的是柏拉图式的理性主义的审美主义立场。在这个立场上，一切偶然和变化的因素都被排斥，只有必然和确定的秩序才被肯定和接受。与之相反，海森堡及其哥本哈根学派却从赫拉克利特式的前理性的艺术形而上学立场出发，不仅承认世界在本质上是充满变化和动乱的，而且将之视为人必不可分地参与其中的游戏。如果说两者都将世界图景看作一个游戏，那么，在爱因斯坦看来，世界是一个由理性控制的确定性的游戏，在海森堡看来，它则是一个由非理性的物理力量推动的非确定性的游戏。［46］

（3）宇宙图景。在这个层次上，审美主义与艺术形而上学的冲突进一步表现为基本宇宙观念的冲突，同时也涉及到科学理论选择的人文基础。

在西方科学史上，自亚里斯多德直到爱因斯坦都相信我们生存于其中的宇宙是静止不变的。它或者被认为已经并且将继续永远存在下去，或者被认为是以我们今天所看到的样子被创造于有限长久的过去。牛顿的引力定律本来包含了宇宙在引力作用下发生收缩（塌陷）的原理，但20世纪以前并没有人就此意识到宇宙是动态的；爱因斯坦在1915年发表广义相对时，仍然坚持宇宙是静态的信念，他为了在自己的理论中维持一个静态的宇宙模型，引入一个“反引力”的宇宙常数，以维持宇宙在引力作用下的平衡。［47］

如果说20世纪科学在与高技术的相互推动下进入了一个无限创新的浪漫主义革命时代，艺术形而上学冲击了经典科学的理性－实证原则，那么，维护秩序和统一的需要，作为人在世界生存的最内在需要，也相应地成为一个20世纪科学的强烈动机。爱因斯坦说：“人们感觉到人的愿望和目的都属徒然，而又感觉到自然界里和思维世界里却显示出崇高庄严和不可思议的秩序。个人的生活给他的感受好象监狱一样，他要求把宇宙作为单一的有意义的整体来体验。”［48］这就是爱因斯坦的宇宙宗教感。这个宗教感既是审美的，因为它坚持将内在的和谐作为宇宙存在的基本原则；又是人性的，因为它的根本动机是追求人的世界的意义和整体性。准确讲，审美主义通过爱因斯坦的论说成为整体性世界观的科学表达，表达了人要生存在一个和谐稳定的宇宙中的深刻渴望。

海森堡在晚年（1973）谈到伽利略坚持哥白尼学说而与罗马宗教法庭发生的冲突时，表达了对后者的保守和专制的新的理解。他说：“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。”［49］他认为，社会的精神形式（世界观）在本性上是静态的，因此它才能成为社会永恒基础的精神根源；科学则是持续扩展和不断更新的，具有动态的结构。科学在揭示世界的部分秩序时，将影响、甚至打破人们既有的关于社会和世界的整体观念，“它可能带来这样的后果，当与整体联系的观点在个人意识中消失时，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。”［50］

在这里，海森堡揭示了科学理论与社会精神结构的深刻关联，实际上指出了科学理论对人类世界观建设和维护的形而上学责任。发表这个思想时的海森堡无疑已经深刻感受到了20世纪人类在不确定性原理作用下的新世界图景前的悲伤和失落。他赞同歌德在两百年后仍以恐惧和敬慕的心情将人们承认哥白尼体系称为“作出了牺牲”：“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。”［51］继后，海森堡又说：“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。”［52］我相信，此时的海森堡也一定意识到了人们接受不确定性原理所付出的“牺牲”。因此可以说，如果在科学中海森堡仍然不赞成爱因斯坦的审美主义原则，那么在精神上他一定渴望人类重新有机会“将宇宙作为单一的有意义的整体来体验”。

科学的艺术形而上学转向推动并且更好地适应了20世纪科学（特别是物理学）的发展，它是对新科学精神和新宇宙图景的积极表现——充分展示了20世纪科学创造中的前理性的冲动和力量。这是艺术形而上学在科学中的浪漫主义革命的意义所在。与此相对，审美主义则以一种“宇宙宗教”的虔诚坚持经典科学的整体性和确定性原则，竭力维护传统稳定、和谐的宇宙图景。

结语

根据霍金在《时间简史》中的论述，不确定性原理、大爆炸理论、对称性破缺原理等20世纪的新科学（物理学）理论向我们揭示了一个新宇宙图景：我们生存在其中的宇宙是从一个非常随机的初始状态（大爆炸）开始，并且在膨胀状态中按照热力学第二定律（熵增加原理）不断从有序向无序的时间箭头运动的。在这个新宇宙图景中，人只是生活在一个非常狭小的，起伏较少、相对平滑的区域——一个适宜智慧生命存在的世界，享受着在不确定性原理极限内的秩序性和确定性。对于这个缺少确定性的宇宙，人类不能根本认识它，只能说：“我们只是以我们的存在为前提来理解这个宇宙。”［53］

在新宇宙图景中没有神的位置。因为只有当我们确信生存在一个确定不变的宇宙中，并且追问它是何以存在的时候，我们才需要一个创世者；相反，在一个随机产生而变化的宇宙中，一切现象都应该归于物理原因。［54］同时，这个新宇宙图景也取消了人的目的性，因为存在在根本上变成了物理力量的统计性的因果作用。因此，20世纪科学向我们展示的宇宙，不仅是一个没有确定性的、不能最终把握的宇宙，而且也是一个没有目的性、没有意义的宇宙。就此，我们可以理解为什么诺贝尔奖获得者温伯格（S.Weinberg）在《最初三分钟》的结尾时说：“这个宇宙越是看起来可以理解，它也就越是看起来不可思议。”［55］

第9篇：量子力学的含义范文

一、化合价概念的历史演变

化合价概念从提出到现在，已经一个半世纪，随着人们对分子及分子结构的认识越来越深入，早期那种认为可用整数定量量度化学元素性质的化合价概念已经过时，化学家的注意力已转向用分子轨道理论来讨论化学键的本质.从历史发展的角度来看，化合价概念的演变与发展经历了四个重要阶段：化合价的提出、化合价概念的发展、化合价的电子理论阶段和分子轨道理论阶段.

1.化合价概念的提出

1852年，英国化学家弗兰克兰在研究金属有机化合物时提出了化合价的思想，认为金属或其他元素的每一个原子在化合时具有一种特殊的性质――化合力，即任何一个原子都有和一定数目的其他原子结合的性质.“化合力”概念的提出揭示了元素化合力与基团化合力之间的联系，“化合力”后来被德国化学家凯库勒翻译为“价”，得到欧洲各国的普遍认可；我国早期使用的术语是“原子价”，1991年公布的《化学名词》中译为化合价，并给出定义：一定数目的一种元素的原子只能跟一定数目的其他元素的原子化合，这种性质叫做化合价.

2.“化合价”概念的发展

化合价的概念提出后，在较长的时间内并没有相应的理论去解释原子间结合的原因，直到化学家们把研究重点从化合价的本质转移到原子结合的数量关系上.20世纪，原子结构理论的建立为揭示化合价的本质奠定了基础.1861年，俄国有机化学家特列洛夫首先提出“化学架构”的概念，并指出物质的化学性质决定于它的化学结构，1916年美国化学家路易斯在《原子和分子》中阐释了化合价的电子理论，解释了分子间作用力的实质，提出：原子失去或获得电子后形成稳定的电子结构，金属原子易失电子，非金属原子易得电子形成负离子，正、负离子间的静电库仑力是离子间形成化合价的本质.

3.电子理论的发展

1927年，英国化学家海特勒和德国化学家伦敦把量子力学理论应用到分子结构中来，后来又经过美国化学家鲍林等人的发展，建立了现代价键理论(简称VB法，又叫电子配对法)，1931年，由鲍林和斯莱托创立了杂化轨道理论.价键理论和杂化轨道理论都认为，原子的化合价与原子核外电子层中未配对的电子数目相等.因为有几个未配对电子，就可以借电子对的形式来形成几个共价键，从而生成具有一定稳定结构的分子.例如：H、F、O、N、He、Ne基态时原子核外未配对电子数分别是1、1、2、3、0、0，所以它们的化合价也分别为1、1、2、3、0、0.

4.分子轨道理论阶段

1931年鲍林提出了杂化轨道理论和电价配键、共价键的配合物价键理论，1932年美国化学家密立根和德国化学家洪特等人创立了分子轨道理论(简称MO理论)，以及随后提出的单电子键、三电子键和缺电子键等概念，使化学家们对原子间相互化合的形式、结构、性质等的认识进一步深化和发展，同时也使化合价的传统概念暴露出来这样那样的缺陷.1938年，鲍林出版了《化学键本质》一书，宣告了用整数定量量度化学元素性质的化合价的消亡，并引导化学家们将注意力转到探索化学键的本质上来.至此，人们开始清醒地认识到用化学键数目来计算原子的化合价的方法是行不通的，至少在有些类型的化合物中是无法应用的.

二、化合价的学习困难分析

通过对化合价概念的演变与发展的历史回顾，我们可以看到，在第一阶段的化合价概念仅仅回答了原子间相互化合的数量关系.第二阶段则将化合价的数值与共价键数目或原子中未配对电子数目画上等号，从而使化合价这一起初比较抽象的概念变得具体起来.第三阶段，化合价的分子轨道理论为揭示化学键的本质提供了理论基础，同时说明用整数定量度量原子化合价的概念已经过时，对于奇数电子的分子、缺电子分子和夹心面包型分子中原子的化合价，必须用分子轨道理论来阐述才能得到满意的解释.这不断变化的含义，让化合价披上了一层神秘的面纱，也导致了学生化合价学习的困难.

首先，从化合价的发展历程可以看出，化合价这一概念的含义不断在发生变化，而并不是我们现在教材中给出的化合价的含义，所以这就导致了学生学习了化合价概念之后，按照所学的化合价知识去判断其他物质中元素的化合价时，常常会遇到解释不通的时候，比如说四氧化三铁中铁的化合价、过氧化氢中氧的化合价.这样就导致学生难以理解化合价这个概念.

初三学生在学习化合价之前头脑中没有与“化合价”相连接的先行组织者，化合价知识很难与学生的已有知识经验相连接，学生只能靠死记硬背老师教给的口诀，这样学到的知识在练习应用中又频频出错，这对学生来说更是雪上加霜，化合价的学习更加困难.

其次，化合价如此复杂的发展史，对于很多的初中教师也是陌生的，教师在理解化合价时都不能给出其确切的含义，如果要传授给学生，讲到什么程度、怎样讲合适，这对教师来说本身就是一个挑战，所以很多教师则干脆不讲，直接告诉学生一个“化合价记忆口诀”，学生们只会记住这些口诀，而对于化合价什么含义、怎么用，则是一塌糊涂.

三、解决化合价学习困难的教学建议

以上从化合价发展史的角度分析了初中化合价难学的主要原因，在教学中为帮助学生理解化合价的概念，教师要注意以下两个方面：