海森伯所提出的‘测不准原理’。……所谓‘测不准原理’，表面上仅仅涉及微观客体的测量理论问题，它指出：对一个粒子的位置(X)和动量(P)进行测量，其误差(ΔX和ΔP)的乘积与普朗克常数(h)是同一个数量级(ΔX·ΔP～h)；对于一个粒子的能量和时间的测量误差来说：也存在着类似的关系
| 现代物理学能为“认识的主体论”提供科学基础吗 |
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| 2006-06-26 来源：凯风网 作者：何祚庥 |
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本文以对话的形式讨论了量子力学和狭义相对论能否为一种怀疑知识的客观性的“认识的主体论”提供科学基础的问题。文章认为，我国现代物理学的哲学解释中的确存有唯心主义思潮：从根本上说是受到国际物理学的唯心主义思潮的影响，直接的原因则是由于从通俗小册子里摭拾片言只语，再加上想当然地理解或曲解了量子力学和狭义相对论的客观内容所致。文章引用了有关文献对量子力学和狭义相对论的科学内容进行正本清源，有说服力地回答了各种唯心主义观点向唯物主义哲学的挑战，并且还向现代物理学的唯心主义哲学解释进行反挑战。
作者何祚庥，1927年生，中国科学院数理学部委员、理论物理研究所研究员，北京大学哲学系科学和社会研究中心兼职教授。
一、一阵讨论认识的“主体性”的热潮
甲：近年来我国哲学界掀起一阵讨论认识的“主体性”的热潮。有代表性的意见，如王若水在《现实主义和反映论问题》一文中写道：“根据列宁的了解，主体是如洛克所说的白板，它只是一个受纳的容器，认识只是‘客体→主体’的单向活动，主体的特性和活动不可能或不应该渗入对客体的认识。现代物理学……的发展早已推翻了这种观点。相对论和量子力学证明，主体对于客体的时空特性的认识不能离开主体和客体的关系，不能离开主体选择的参照系，在对微观客体的认识中不可能排除主体操作活动和观测工具的影响。……说明了认识既不是单纯起因于主体也不是单纯起因于客体，而是起因于主客体之间的相互作用。”①
我觉得这一观点有点象列宁在《唯物主义与经验批判主义》一书中历批评过的主客
① 见《文汇报》1988年7月12日。
观“原则同格”的学说。不知道相对论和量子力学是否真的为这一思潮提供了科学论据?
乙：这的确是我国哲学研究中值得关注的一种倾向性，但还不能认为王若水是这一动向的主要代表。他在你刚才提到的那篇文章的结语中写道：“‘反映论’的提法是可以研究的，但我认为用‘主体论’来代替也未必合适，这容易偏到另一个极端。”然而，据我所知确有更多的入坚决主张一种怀疑知识的客观性的“认识的主体论”，其特点也是往往引用相对论或量子力学。
甲：你能否说得更具体一些?
乙：我觉得在这一动向上大体有两类文章。一类是从认识论的角度来鼓吹认识的“主体性”。如汪信砚《认识的主体性与非经典认识论论纲》—文认为：“相对论揭示出，处于不同观察系统的主体，对于客体的属性(广延性、持续性、惯性等)会得出全然不同的认识；量子力学表明：在微观领域中，主客体的相互作用构成了待认识现象的一个不可分割的部分，因而给在认识的结果中区分出哪是主体的观测效应与哪是客体的本来性质的理想要求加上了绝对的限制。可见，在相对论和量子力学中，主体因素已成为认识中无法分离出来的一个内在要素。”①古祖雪《玻恩的不变量思想与现代科学认识论》一文认为：“仪器……作为主体的认识条件和手段，以主观的要素进入过程之中。因此，这一过程是主客体相互作用、主客观相统一的过程。”②还有一篇有关近年来哲学研究的评述文章一一王鹏令所撰《面向主体和科学》写道：“在主体同时获得的关于微观客体共轭物理量的认识中，永远也不可能排除主体操作活动的影响。这样，关于微观物体的客观知识似乎也就值得怀疑了。”③
甲：这就是说，他们都认为认识离不开主体的操作或介入，从而怀疑认识的结果，亦即知识的客观性。
乙：另一类文章却从本体论的角度来论证所谓主体和客体的不可分割。如《面向主体和科学》还写道，“客体的‘本来面目’应当在主体一物质手段一客体的相互关系中来理解，离开了这些关系，所谓客体的‘本来面目’是不可捉摸的，而在与客体‘自在状态’相符合的意义上所理解的客观知识，也是不存在的”④。罗嘉昌在《客观实在论》一文中认为：“客观实在即是‘物质一实践’统一体中的可客观化方面，因而具有属人的、历史的和相对的性质。”“客观实在是人的客观实在，……这样，物和人的对立也就被扬弃了。物质不再冷漠入了，而成为与人及其实践活动息息相关的东西。”⑤文兴吾在
①《哲学研究》1987年第l期，第13页。
②《中国社会科学》1987年第2期，第39页。
③《中国社会科学》1987年第3期，第70页。
④《中国社会科学》1987年第3期，第71页。
⑤《中国社会科学》1987年第2期，第2l页该文内容提要和第36页。
《波粒二象性是自然界的一个基本矛盾吗?》一文中还进一步认为：“实验所得到的观察现象只是微观过程的宏观表现，它只能是微观客体同实验仪器相互作用的结果，而不可能是微观客体‘自在’地存在时本身的状况。”①
当然也有一些文章是既从认识论又从本体论这两个方面来论述的。如陈新权《认识是反映和建构的统一》—文捉出：“在微观领域里，主体和客体的相互联系是如此紧密，以至于在一定程度上可以看做是相互融合的。……因此，在关于微观粒子的认识结果中，不仅包括来自客观方面的信息，……认识结果(知识)不可能是纯粹客观的，也就是说，知识的内容不是纯粹来源于客体。”②王振武在《选择论的方法论意义》一文中进而认为：“观察结果依赖于主体的测量方式的观点引起了一次认识论的革命，那就是将一个关于不依赖于主体的大自然的经典图景换成了一个以观察者为中心的新看法。形象地说，经典物理学家画的是静物写生，而量子物理学家画的是自画像，这与宇宙是不依赖于主体而独立存在的传统观念是相冲突的。”③
从认识论和本体论相一致的观点来说，这些作者们的意见都是自洽的。为什么认识的内容要依赖于主体?其原因就在于本来就没有独立于主体以外的“客观”实在!
以上不过就我手中所有的1987年和1988年的两种杂志，顺便作了一些摘录，类似的观点还可以从邢贲思主编的《哲学小百科》一书里看到。该书的“量子论”的条目中说：“对于微观物理实在，不能再象经典物理学那样把它看作与观察无关的独立存在，并且可以分离为各个独立的部分。观测要影响并改变微观客体的状态，……观察仪器记录的并不是客体的真实状态，只是在一个参照系(仪器系统)里的面貌。”④虽然这不见得是邢贲思本人的见解(例如他在该书的“代序”中曾明确地说：“马克思主义的认识论是一种革命的、能动的反映论”)，但毕竟这些观点也进入了《哲学小百科》。
甲：在你所提到的以上文章中，恐怕要以王振武的观点最为突出了。他甚至认为宇宙的“存在”要依存于主体!
乙：也许还赶不上金观涛。例如，金观涛《人的哲学》一书，在叙述了长长的一段他所“理解”的量子力学以后，竟然宣称：“现在我们已经知道，月亮在无人看它时确实不存在！”又说，“唯物主义哲学家如果真的象他们所说的那样大无畏，就应该……遵循着‘科学的理性’勇敢地宣布：‘唯物主义今天已经被证伪了’！”⑤
甲：这岂不是向唯物主义哲学一场公开的挑战!
乙：是的。要知道他们所提出的问题是很基本的。虽然他们只是从微观“客体”所
①《中国社会科学》1987年第3期，第34页。
②《哲学研究》1988年第1期，第49—50页。
③《哲学研究》1988年第11期，第29页。
④《哲学小百科》，中国青年出版社1986年版，第748页。
⑤《人的哲学》，四川人民出版社1988年版，第12，17页。
遵循的量子方学或狭义相对论来提出问题或立论，可是，当量子力学中的h→O，相对论中的C-∞时，便都趋向于古典力学。可以说，古典力学只是量子力学或相对论中的某个特殊情况。所以，他们所持的这种意见，实际上正是对唯物主义哲学的挑战。唯物主义哲学将何以应战呢?
二、“认识的主体论”和国际物理学唯心主义思潮
甲：世界是一个整体。我国现代物理学的哲学解释中的唯心主义思潮是不是也和国际物理学唯心主义有某种联系?
乙：的确，在国外也有类似的思潮。例如，量子力学的创始人之一玻恩就说，“随着量子纪元的到来，关于主客体两极性的问题出现了一种新态度，它既不像古代和中世纪的学说那样，本质上是一种主观态度，也不像牛顿以后的哲学那样完全是客观的态度”。“量子力学取消了主客体之间的区分。”“客体和主体之间的分界线已经模糊不清。”①量子论创始人玻尔说，在量子力学中“并不能在客体本身的行动及客体和测量仪器的相互作用之间画出任何的明确界线。”“物理学中的新形势，曾经如此有力地提醒我们想到一条古老的真理：在伟大的生存戏剧中，我们既是观众又是演员。”②量子力学的另一位创始人海森伯也说，“唯物主义的本体论依靠的是一个错觉，即在我们周围的世界存在的直接‘实在性’能够延伸到原子领域。可是，这种延伸是不可能的。”③此外还有不少物理学家也持有类似的见解。
甲：看来这是一个有深刻背景的国际物理学唯心主义思潮，涉及许多大物理学家。但是，他们究竟是基于哪些科学根据而做出“客体和主体之间的分界线已经模糊不清”呢?
乙： 为什么这一思潮在国际物理学界里流行得如此广泛?这除了有某种社会政治的背景以外，更重要的是在这一思潮的背后，有一个“严格”的证明，那就是1932年冯·诺依曼在《量子力学的数学基础》一书中所作的有关量子力学测量定理的一个证明。1930年前后，诺依曼曾就量子力学有关的数学问题做了一系列讲演，他的讲稿被整理成上述一书而广泛传播。在讲演中，他利用薛定谔方程来描写宏观仪器和微观粒子以及它们之间的相互作用，“证明”了微观粒子的测量过程必须有主观的介入。如果没“抽象的自我”参预整个测量过程作“最后的—瞥”，那么量子状态的测量过程就不能最终地完成! 诺依曼还“证明”了微观粒子和仪器以及仪器和“抽象的自我”之间的分界线可以随意移动。这就是诺依曼所“证明”的并十分著名的“物理一心理的平行论”。诺依
① M．玻恩：《我这一代的物理学》，商务印书馆1964年版，第150、193、 3页。
② N．玻尔：《原子论和自然的描述》，商务印书馆1964年版，第68、85页。
③ W. 海森伯《N·玻尔和物理学的发展》，泡里主编的纪念N.玻尔的论文集第l7页。
曼是一位大数学家，诺依曼所做的数学证明，通常被认为在逻辑上是无懈可击的；很难找出漏洞。他的这一“证明”，在物理学家群里无疑会发生极大的影响。
甲：啊!诺依曼还是电子计算机的创始人，他的权威性自然是无可怀疑的。
乙：可是从唯物主义观点来看，这样的“结论”自然是难以接受。于是就有一些人对诺依曼的“证明”作了分析：问题并不在于证明过程本身，而在于诺依曼“证明”中所用的前提，亦即证明的出发点。
诺依曼的出发点是用薛定谔方程来描写宏观仪器及其与粒子的相互作用。薛定谔方程的特点是满足时间反演对称律。任何满足时间反演对称律的物理过程必定是熵守恒的。可是，量子力学的测量过程却是熵不断增加的过程。可以从熵同量子力学中的密度矩阵的关系严格地证明这一结论。这就是说，单纯使用薛定谔方程是不能正确地反映量子力学测量过程的。为什么诺依曼会得出“必须有主观介入”这一“惊人”的结论?其原因就在于其出发点并不正确。
甲，有什么理由认为仪器并不能由薛定谔方程来描述?
乙：如果具体分析一下所有的测量仪器，可以发现在测量仪器中必定有一个放大的系统，--原因是粒子和仪器的相互作用讯号太微弱——这通常用一个热力学亚稳的体系走向平衡态的过程来实现这一机制。不论是云雾室、泡室、核乳胶、光电倍加管、盖格计算器、火花室等测量仪器都具有这种由亚稳状态走向平衡状态这种机制。这也就是说，熵必定增加，薛定谔方程却无论如何也不能描述这种熵增加的现象。
甲：这确是颇为基本的一个重要发现!是不是可以从这一新观点出发，重新讨论量子力学测量问题?
乙：是有一些物理学家在这一方向上做了不少工作。但我以为最为成功的还是1962年意大利三位年轻科学家--丹尼耳、朗格和珀罗斯拜里引用量子统计力学所做的一个测量理论，这一理论相当普遍地证明了量子力学的测量过程可以在他们引用量子统计力学所定义的宏观仪器基础上来实现。这样，熵增加的问题就迎刃而解，而且，也不再需要有“主观的介入”。
甲：看来这将是测量理论的一个重要的发展。我们在哪里可以找到有关的论述?
乙： 1978年，我和黄涛同志在《北京师范大学学报》(自然科学版)第3期上《谈谈量子力学测量问题的一个进展》中做了一个简要的介绍。近来，又在1989年的《自然辩证法研究》第1、2期《量子力学中测量过程是否与必须有“主观介入”?》中做了更为详尽的介绍与讨论。有兴趣者可以从这两篇文章，特别是后一篇文章中找到有关的论证和文献。
甲； 我想知道的是： 丹尼耳、朗格和珀罗斯拜里的理论是否已得到国际上的公认?
乙： 在这一理论出见的初期，是没有得到物理学界公认的。至1965—1968年，哥本哈根学派中的重要成员罗森菲尔特——曾和玻尔合写过有关量子场论测量问题和量子场论中的测不准原理等一系列文章并经常以哥本哈根学派的代言人身份出现——接连写了几篇支持丹尼耳等人新理论的文章，因而这一理论就取得较多的物理学家的支持。例如，1986年，耗散结构理论的创始人普利高津在访问我国时所作的演讲中，就表示赞成丹尼耳、朗格和珀罗斯拜里的理论，并认为应在这一理论基础上做进一步的科学工作。现在这一理论已经得到广泛的支持。重要的是因为这一理论确实反映量子测量过程中的一些重要特点。
甲；看来这的确是量子力学的一个重要进展。
乙：不仅如此，从某种意义上说，这也是唯物主义哲学的又一次胜利。诺依曼“惊人”的结论显然不能为唯物主义者接受，于是就有人在坚持唯物主义哲学方向上工作终于发展出这一新的理论来。
甲：你的意思是不是说，近年来我国哲学界之所以冒出如此众多怀疑知识的客观性的“认识的主体论”者，是因为深受国际物理学唯心主义思潮，尤其是诺依曼的“物理--心理的平行论”的影响。而现在由于科学上有了新进展，所以不应再由这种“物理--心理的平行论”做出相应的哲学结论。
乙：我国哲学界的朋友们，甚而我国的某些物理学工作者也只有很少人知道诺依曼测量定理的证明。当然我国哲学界也深受国际物理学的唯心主义思潮的影响，但却不十分清楚这一思潮的科学背景是来自诺依曼。他们更多地是从某些介绍量子力学，介绍相对论或粒子物理的通俗小册子里摭拾片言只语：再加上想当然地“理解”或“曲解”狭义相对论或量子力学的客观内容，从而得出他们的哲学结论。
三、狭义相对论能否成为“认识的主体论”的科学基础?
甲：能不能给我们举一点例子来说明你的批评?
乙：好的。在前面的讨论中，所引王若水和汪信砚的观点就是例子。此外，《面向主体和科学》一文也曾借助狭义相对论来论证所谓人的认识与人本身有关。该文写道：“主体选择不同的参照系来对同一个物理事件或物理过程进行时、空度量，所得的结果可能不一样。这……仅仅表明：主体对客体时、空特性的认识并非与主体无关，而是受制于主体对参照系的选择，受制于主体与客体的关系。”①王振武《选择论的方法论意义》也写道：“爱因斯坦创立的相对论……把一系列离开了主体所选择的参考系就没有意义的特点引进了物理学。”②
你看，他们仅仅借助“由于观测坐标选择的不同，从而观测结果的不同”，就做出认识受制于“主体”的结论!可是，狭义相对论的两个基本出发点：一是光速不变原
① 《中国社会科学》1987年第3期，第70页。
② 《哲学研究》1988年第11期，第27页。
理，即光速在各不同惯性坐标中恒为常数；另一是狭义相对性原理，即物理规律的表述形式不依存于惯性坐标的选择。你看，在狭义相对论的理论中，与其说所强调的是对坐标或观察者的依存性，不如说更着重的是和坐标选择的无关性。
甲：你说的是物理的规律，而他们说的是观察到的现象。
乙：现象要依存于观察的角度，亦即坐标的选择，这就能成为“证明”认识受制于“主体”的论据！？譬如说对人体进行照像，由于拍摄的角度不同，就可以有正影、侧影或背影的差别。难道因此被拍摄的对象就和“主体”有关?如果认识的“主体论”者所“证明”的认识受制于“主体”，仅仅依赖于拍摄照片的角度的不同，那么这一“认识论”就未免太肤浅了。这不过说明他们太不了解现象和本质间的辩证关系。
甲：你所说的是拍摄照像的角度。这不过是处在三度空间中的人，向某一平面即某一二度空间上的投影。仅仅由于对人像拍摄的角度的不同，自然不能说人体的客观实在性要依存于主体，亦即拍摄者。但我想这些“认识的主体论”者所强调的是“钟变慢、尺缩短”等客观存在的现象。显然，时、空度量的结果，要依赖于坐标的选择。
乙：这不过是把三度空间里发生的情况重复搬到四度时空而已。所谓。“钟变慢、尺缩短”不过是四维时空中不依存于任何惯性坐标的“时空间隔”在某一三度的惯性坐标上的投影。如果说，三度空间里的人，投影到某—二度平面上，这不能成为“证明”认识受制于“主体”的理由；那么由四度时空里的不变量“时空间隔”，投影到某一三度的惯性坐标上，因而观察到钟和尺有所变化的情况，这就能成为“证明”认识受制于“主体”的理由?
甲：这就是说，事物的客观实在性要在四度时空里来定义。某个事件在不同的三度的惯性坐标中会表现出不同的行为，但是在四度时空的描述中，却有着完全确定的不依赖于任何坐标系或参照系的描述。
乙：这正是狭义相对论所持的观点。不过，这还仅仅就人们对事物的观测要依赖于参照系来立论，但更为奇特的是：事物的存在性竟然也依赖于参照系!
甲：难道确有这样的论点?
乙：如罗嘉昌《客观实在论》一文，在讨论到“月亮是否存在的问题”时说，“任何性质的现实存在皆依赖于一定的参照物；参照物不同，所显现的性质也就不同；……联系到月亮是否存在的问题，性质的相对化意味着原则上总可以找到这样的一类‘参照系’，使我们据以称之为月亮的那组基本性质不复存在；反过来，显然也总存在这样的参照系，月亮在其中以某种形态客观地存在着”①
如果说事物的某些性质在不同参照系中会表现出不同的数值，这是可以理解的。但不能因此说事物的“存在性”也要发生问题。例如，火车以某一速度向前方运行。人① 《中国社会科学》1987年第2期，第31页。
们的确可以找到某一参照系使火车的运行速度为零。但速度等于零并不因此就丧失速度的存在性！
甲：这倒要请罗嘉昌同志略为具体一些告诉我们，怎样才能找到这样一类参照系，使月亮不复存在!
乙：这已不是什么狭义相对论或广义相对论中所讨论的科学问题，而是由罗嘉昌发挥其主观能动性想象出来的“科学推论”!
四、对微观粒子进行测量时不可避免的干扰能否为“认识的主体论”提供论据?
甲：在狭义相对论中，观察者只是从不同的角度来记录所观察到的现象。观察者本身是不作用于客体本身的。爱因斯坦是狭义相对论的发明人。爱因斯坦的文章中也多次用过观察者的称谓。但爱因斯坦一生都坚定地站在唯物主义的立场，他在《麦克斯韦对物理实在观念发展的影响》一文中明确写道：“相信有一个离开知觉主体而独立的外在世界，是一切自然科学的基础。”①如果认为狭义相对论会为“认识的主体论”提供科学基地，那么爱因斯坦就不会坚定地站在唯物主义的立场上。
但是，在观察者和观察对象的相互关系上，量子力学却不同于狭义相对论。
乙：我国的“认识的主体论”者自然看到量子力学这一特点。如王振武就认为：“在原子世界里， 由于原子尺度上的能量太小了，无论我们采用什么样的观测手段，测量仪器和微观客体之间总会产生‘不可控制的相互作用’，对被观测的现象产生实质性的干扰，产生‘波包收缩’这样的变化，……这样，观察者及其仪器就成了被观测现象的一个不可分割的组成部分，即微观客体状态与观测主体不可分。”“客体是我们能动干预和日益精巧的观测技术的一种产物，……我们不能保证我们所观测到的现象就是在测量装置不存在时也会是那样的。”②文兴吾也写道：“由于原子尺度上的质量和能量很小，研究问题的实验手段对被研究客体事实上有着实质性的影响，所以，……它只能是微观客休向实验仪器相互作用的结果，而不可能是微观客体‘自在’地存在时本身的状况。因此，在我们所观察到的波粒二象性的矛盾，还不能认为它就是自然界本身所固有的矛盾。”③
总之，在以上这些论者看来，微观客体的“自在”状态或“本来”面貌是不可知的，或根本就不存在微观粒子的客观知识。
甲：这是很令人奇怪的。恩格斯曾说：“人的思维的最本质和最切近的基础正是
① 《爱因斯坦文集》第1卷，商务印书馆1974年版，第292页。
② 《誓学研究》1988年第11期，第29页。
③ 《中国社会科学》1987年第3期，第34页。
人所引起的自然界的变化，而不单独是自然界本身；人的智力是按照如何学会改变自然界而发展的。”①怎么能够认为人改变了客观世界，反而不能认识客观世界自身!
乙：这是马克思主义认识论的基本原理：人只有在变革客观世界的实践中，才能深入认识客观世界。客观的自然界是相当复杂的，如果人们不是象科学实验所做的那样，对自然界来一番改造制作，那是很难深入自然界的内在秘密的。
可是，恩格斯的这段话却被“认识的主体论”者歪曲解释为，“在认识论的范围内，也应当承认主体和客体是不可分割地联系在一起的；……知识的客观性并不在于它反映了客体的‘自在状态’，……客体的‘本来面目’应当在主体一物质手段一客体的相互关系中来理解；离开了这些关系，所谓客体的‘本来面目’是不可捉摸的，而在与客体‘自在状态’相符合的意义上所理解的客观知识，也是不存在的”②。
这样，他们便把辩证唯物主义中的唯物论，修改为主体和客体的相统一论，这恰好是列宁所批评过的主客观“原则同格”的学说。
甲：不过，这还需要具体回答为什么在量子力学的测量过程中，测量改变了粒子的“原有状态”，但又能给出有关“原有状态”的知识。
乙：量子力学的测量公理认为：如果对某一微观粒子状态的某一物理量L进行测量，那么在测量后该微观粒子状态将以一定的概率∣Ci∣2进入与所测得的物理量的数值(亦即在数学上名为本征值)Li相对应的物理状态(亦即在数学上称为本征态)，并且可测出原有的微观粒子状态的物理量L是
L=Σi│Ci│2 Li （1）
在量子微观状态的测量过程中，不仅仅数值Li是测量而得的数值，概率∣Ci∣2也是测量而得的数值。既然，∣Ci∣2和Li都是直接可测量出的数值，那么当然就能利用式(1)，而直接测出微观粒子的“原有”状态，或“自在”状况，或“本来”面目的物理量L的数值为L。这怎么能够说“客体的‘本来面目’不可捉摸”?
甲：但是在每一次测量中所得到的物理值是Li而不是。
乙：要知道微观粒子世界所服从的规律的特点是统计性质的规律。所谓统计规律所涉及的是处在某一相同状态的一群粒子(或称为量子系综)的统计行为，对于个别的粒子却只能从概率的意义上来理解它的行为，亦即所谓概率的或几率的描述。对于概率的测量，是没有不“改变”(甚而是“破坏”)客体的“原有”的状态的。例如我们希望对游戏中的某一六面体的骰子中的某一面如“红四”所出现的概率进行测量。进行测量的唯一办法是将这一骰子重复投掷若干次。每一次投掷必然“破坏”或“改变”了“原有”状态，即这一骰子将处在1， 2，……6这6个数值中的任何一个。最后将
① 《马克思恩格斯选集》第3卷，第551页。
② 《中国社会科学》1987年第3期，第71页
这一试验中出现“红四”的次数统计出来，并除以总的投掷的次数，便可以测量出这一骰子出现“红四”的概率值将接近于1/6的理论值。这就是这一骰子的“本来”面目，或“自在”状况，或“原来”状态，怎么能说它是“不可捉摸”的呢?
甲：不是说在量子力学的测量过程中还存在着“波包扁缩”，是不是“波包扁缩”将影响到对“本来面目”的测量?
乙：其实上面举出投掷骰子的例子，就是“某种”波包扁缩。因为骰子正是从某种不定的状态而“扁缩”到某一确定的数值，即和1，2，……6中的任何一个值相对应的某一状态。量子力学的测量公理说，微观粒子体系在测量后进入和所测得物理量，亦即本征值相应的本征态，这就是量子力学中的波包扁缩。但是，如上所述，这一波包扁缩一点也没有妨碍人们对“本来面目”的测量。
甲：那末为什么“波包扁缩”问题竟然引起那么大的争论，以致于连玻尔都说并不能在“客体本身的行动及客体和测量仪器的相互作用之间画出任何的明确界线”?
乙：作为大物理学家的玻尔等人还不会“糊涂”到因为量子状态的测量是某种概率的测量，亦即其中必然有某种状态的扁缩，因而导致“取消了主客体之间的区分”。在量子力学的文献中，所以要大量讨论波包扁缩的问题，是因为量子测量过程中，波包的扁缩和游戏中骰子的状态的扁缩，还存在着原则性的区别。在量子波包扁缩过程中，存在着所谓“干涉项”消失的问题。做为物理学家的玻尔等人，自然要进一步探求干涉项消失的原因。正是因为上面提到的冯·诺依曼用薛定谔方程来“证明”要完成或实现波包扁缩过程中的“干涉项”的消失必须有“主观介入”，才产生了一系列有争议的问题。由于这一争议我们已在《量子力学中的测量过程是否必须有“主观介入”?》一文中做了详尽的介绍和讨论，这里就不再重复。但是，物理学家中发生争议的原因并不在于“对被观察的现象产生实质性的干扰”，而导致“微观客体状态与观测主体不可分”。
五、量子力学中的“测不准原理”能否为“认识的主体论”提供科学论据?
甲：前面你所讨论的是关于统计规律的测量准则。但是微观世界还有它的特殊性，那就是在量子系统的测量中存在着“测不准原理”。也许这一原理给“自在”状态或“本来”面目的测量造成了特殊的困难?
乙：我国许多“认识的主体论”者都持有这种意见。如《面向主体和科学》中写道：回顾一下20世纪自然科学发展的历史，可以说，没有比量子力学所提出的关于人的认识的主体性问题更尖锐、更令人瞩目的了，其缘起要追溯到德国物理学家海森伯所提出的‘测不准原理’。……所谓‘测不准原理’，表面上仅仅涉及微观客体的测量理论问题，它指出：对一个粒子的位置(X)和动量(P)进行测量，其误差(ΔX和ΔP)的乘积与普朗克常数(h)是同一个数量级(ΔX·ΔP～h)；对于一个粒子的能量和时间的测量误差来说：也存在着类似的关系。……更深一步地想，既然主体借助宏观仪器对微观客体所进行的某种观察或测量操作，有可能干扰甚至破坏客体的原有状态，从而必然影响另一种测量的精度。”①又如王振武在叙述了长长一段的有关“测不准原理”的介绍以后，也说“测不准原理的哲学意义在于揭示了主体在认识中的地位和作用，即主客体不可分。”②
甲：似乎海森伯也有类似的意见，他在那一著名的《量子论的物理原理》一书中说过，“如果我们准确地知道了电子的速度，则其位置就完全不清楚。而随后对位置所作的每一次观测又必定会使电子动量发生改变，……我们对于电子运动的知识要受到测不准关系的限制。”③
乙：这里说的是“知识”会受到“限制”，并不等于认识要受到“主体”的影响。
甲：难道“测不准原理”不是由测量而引起的“测不准”，亦即测量形成的误差吗?
乙：我想首先应该为“测不准原理”“正名”。海森伯所用的原词是uncertainty principle，直译应作“不确定原理”，亦即认为微观粒子体系存在某种不确定性。但这完全是电子或微观粒子不依赖于测量而客观存在的一种本性，这里的uncertainty principle完全没有什么对微观粒子的物理量测不准确的意思。严格地说，译为测不准原理是对原词义的小小的扭曲。
甲：为什么你认为“测不准原理”或“不确定原理”是微观粒子体系客观具有的一种本性?
乙：为要准确地弄清楚海森伯的“不确定原理”的真实含义，最好我们查阅一下海森伯1930年的原著《量子论的物理原理》。上面说过，量子力学的规律是一种统计的规律。以粒子在空间的位置为例，粒子在空间的分布是一种概率的分布，即出现在某一位置x的概率是∣ψ(x)∣2，并且完全满足概率必须归一的定义，有
∫∣ψ(x)∣2dx=1 (2)
什么是微观粒子在空间分布上的“不确定量”?其实只不过是对粒子在空间分布的范围的一种度量。如果粒子在空间的分布概率是∣ψ(x)∣2，那么这一粒子的平均位置将是
=∫x∣ψ(x)∣2 dx (3)
不确定量ΔX就是指的这一粒子在平均值左右的大致的弥散量，定义为
ΔX= X- （4）
至于这一弥散量的平方的平均值，就是
=∫（x - ）2∣ψ(x)∣2dx （5）
①《中国社会科学》1987年第3期，第70页。
②《哲学研究》1988年第11期，第28页。
③ 海森伯：《量子论的物理原理》，中译本，科学出版社1983年版，第17页。
同样，粒子在动量空间中也将有某种分布∣ψ(P)∣，类似地当然也可以定义一个有关动量的某一不确定量Δp的平方的平均值是
=∫（P- ）2∣ψ(P)∣2dp (6)
由于量子力学已知粒子在空间分布的概率振幅ψ(x)和动量空间分布的概率振幅ψ(p)间存在着一定的确定的关系，这样，海森伯便利用了一个许瓦兹不等式而严格证明了必有
·≥()2 (7)
如果将这里的平方去掉，就近似地有
ΔX·ΔP≥ (8)
对于以上推导的细致过程，可见本文附录。从海森伯所给出的推导过程中，可以看到海森伯证明这一结果所用到的唯一的前提，仅仅是反映粒子本性的波函数所满足的一些性质和它们的概率的解释。这里丝毫也没有提到测量，更没有什么测量导致某种不准确量，亦即产生某种测量误差等意思。
所以，我们说“不确定原理”只是反映了微观粒子所具有的本性。
甲：但是海森伯的确应用了“不确定原理”来讨论测量问题，至少是对共轭量的测量有所限制。
乙：海森柏“不确定原理”所给出的对共轭量的测定的限制，只限于同时。他在《量子论的物理原理》一书中明确地写道：“测不准关系所讨论的，是在量子理论中同时测量几个不同量的精确度问题，这一关系对单独测量位置或速度的精确性并无限制。”(着重号是引用者加的)①
甲：是不是这一关系会“限制”人们同时测量某一对物理量的精确程度，如位置和动量，从而“破坏”或“改变”了“自在状态”的物理实在?
乙：问题是微观粒子状态里，根本就不存在同时具有高度准确的位置和动量的这种物理实在!在量子力学的薛定谔方程里，所涉及的或者是粒子在坐标空间中的分布函数，或者是在动量空间中的分布函数，只不过这两者是处在不同表象中的相互等价的描述。人们既可以通过坐标的测量来确定粒子所处的状态，也可以通过动量的测量来确定粒子所处的状态。但是不能同时对坐标和动量这两个物理量进行测量，因为在微观粒子体系中这一对物理量并不同时精确存在。
为什么在量子力学里不承认有轨道的概念?为什么也不承认所谓粒子的波动性是粒子不同轨迹的统计涨落?其原因就在于微观粒子根本就不同时存在着位置和速度，
① 《量子论的物理原理》，第16页。
自然也就形不成轨迹。
甲：你虽然再三强调“不确定原理”所反映的是粒子的本性，但是海森伯的确将“不确定原理”广泛应用来讨论各种测量问题，总不能认为这些讨论没有理由吧。
乙：粒子的本性具有“不确定原理”， 自然要反映在对粒子的测量上，这有点像“本体论”的结论常常逆转过来就成为方法论。尤其是对粒子位置的测量办法之一，是将它们局限在某一狭小的空间，这不能不导致动量的不确定性或弥散性增大。但是我想强调的是：微观粒子之所以存在这种“不确定原理”，是和人们对它进行测量与否无关的。人们对粒子进行测量，虽然必须满足“不确定原理”；当人们不对粒子进行测量时，它们仍然满足“不确定原理”。只不过测量会发现粒子存在这种原理，设计对粒子某一性能的测量的实验时，要考虑到粒子存在这种原理。但是，测量不是形成这种“不确定原理”的动因。
甲：这样看来，那种怀疑微观物理知识的客观性的观点是完全错误的了。
乙：应该指出，在我国哲学界的某些人中，至今还流行着对于量子力学的一种错误的理解，即认为微观粒子本身本来具有确定的位置和动量，只是由于仪器对粒子进行测量时不可避免地存在着干扰(并且这一干扰不能如对宏观物理测量时可以忽略不计)形成所谓“测不准关系”，这一“测不准关系”将妨碍人们对于微观粒子本来面貌的认识；由于测量仪器是人的感官的延长，因而人的感官所感觉到的就不再是事物的原有状态、而是在认识主体即人的积极参与下，通过仪器和微观粒子发生相互作用后而呈现出的状态，这就形成了主客体的相互融合。所谓量子力学的物理实在也就只能是这种主体和客体相融合的“实在”!金观涛在《人的哲学》一书里甚而提出这样一个问题：“如果人不观察电子，当仪器的干扰不施加于电子时，电子会怎么样呢?它是否如宏观客体那样同时具有确定的位置和动量?”①然而这一问题的提出就是错误的，因为量子力学从原则上不承认有轨道的概念(同时有位置和速度将定义出粒子运行的轨迹)，量子力学的薛定谔方程式，也不是由于仪器对这些轨迹进行“干扰”而形成的。量子力学并不包含以上这些内容。
甲：也许你所讲的量子力学是对量子力学的一种理解，而“认识的主体论”者所讲的是对量子力学的另一种“理解”，是不同观点的争鸣。
乙：不!我们在这里所说的有关量子力学的物理规律以及它的物理解释，所依据的是由科学实验所总结出来的量子力学。它既有历史上种种科学文献的记载：也被写成一卷一卷的厚厚的量子力学的专著和教科书。但是“认识的主体论”者所讲的“量子力学’。在哪里可以找到呢?例如他们认为粒于本来具有确定的位置和速度，只是由于测量干扰，才测不准它们的轨道，扰乱了它们的轨迹，从而形成了粒子的波动性，形成了由薛定谔方程描述的波动力学。可是，这样的“量子力学”有谁曾经“一步接着一步”地写下来?在哪里可以找到这样的文献?自然科学不是有了某种想法就能宣布它的成立，而是必须有清晰的“一步、一步”地证明，想当然是不行的。
甲：可是，《哲学小百科》中关于“测不准原理”的条目内就明确写道：对于测不准关系的理解上，“在物理学家中和在哲学家中部存在着不同的看法，…·目前实验证据还不足以对这两种看法作决定性的判断。”①
乙：既然如此，那我们就尝试来判断一下。下面我们提供两个“实验”事实，都是和量子力学以及测不准原理有关的。一个是原子核的α粒子衰变现象。原子核内的α粒子，由于它和核内的其它剩余部分间有强烈的吸引力，因而一般地将稳定地处在原子核里面。但是α粒子带有正电荷，这一正电荷和核的其它部分又形成强烈的库伦斥力，这一斥力和核内的吸引力形成了某种“势垒”。按照古典力学，α粒子是不能穿出这一“势垒”的。但按照量子力学，α粒子仍有一定的概率跑出势垒之外，从而形成实验上看到的α粒子衰变现象。为什么量子力学竟然能使α粒子突破古典力学的禁区，而穿出势垒?原因之一是因为当α粒子跑到“势垒”里面时，由于有“不确定原理”，亦即当α粒子在“势垒”所占有空间内被“局域”时，α粒子的动量就有了某种“增强”，因而就有一定的概率穿过“障碍物”。
再举一个“实验”事实，那就是氢原子中的电子为什么不掉进氢原子的原子核，即质子的里面。按照古典力学，电子在核外依圆周运动时将有确定的轨道，这一有确定轨道的电子就将不断地辐射出能量，而最后掉到原子核里面。可是如果电子有了确定的位置，亦即固定在原子核里面，按照“不确定原理”，电子将增大它的动量，从而使电子离开原子核。因此，量子力学里的“测不准原理”，便成为促使氢原子基态成为稳定的体系的重要的原因。
可是以上两件事实，在宇宙间已经存在了几十亿或上百亿年了。那时人类也没有诞生，更没有什么人用仪器去“测量” α粒子衰变，“测量”氢原子中电子的轨道等等的“干扰”。请问“认识的主体论”者能否应用你们所“理解”的“量子力学”来对上述现象作“解释”呢?你们将如何应付这里的“责难”呢?
甲：原来你竟然发出了新的挑战!
乙：这是现代物理学的哲学解释中唯物主义向唯心主义提出的挑战!
[附记]在本文写完之后，看到《哲学研究》1989年第11期上王玉北所撰《量子力学的“性质观”和“实在观”》一文。文中除了重复本文所批评过的那些论点以外，还进一步认为微观客体具有两种性质：“微观客体的第一性质是指微观客体自身具有的性质，如质量、电荷、自旋等；微观客体的第二性质是指微观客体同观测仪器相互作用的性质，如位置、动量、能量、角动量等。
① 《哲学小百科》，第749顶。
微观客体的第一性质是实在的；微观客体的第二性质则不具有独立于观测作用的客观实在性。”其实， 自旋就是角动量的一种形式，而王玉北同志竟将它划分成为两类，使人不知所从！
人的认识在—定程度上要依存于人的主观状态，这当然是事实，否则就不会有极不相同的不同意见。但现在的争议是，这种认识的“主体性”， 竟然被夸张到人不再能客观地认识客观世界，甚而还要从根本上修改客观实在的观念! 对于这种唯心主义思潮，当然是不能接受的。由于本文作者是物理学工作者，所以仅就物理学有关问题提出以上质疑。欢迎有关的同志们进行公开的讨论和辩论。 |
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