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杨鸿智-后现代理论医学博客

《后现代医学》、《正反馈医学》、《自体原位器官重构技术》

 
 
 

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这是一个宣传后现代理论医学的博客.后现代理论医学是以系统理论为指导的新医学.该理论认为,在生命组织中干细胞是决定机体功能状态最基本的因素.通过调节机体内环境和为干细胞提供再生所需要的物质和能量,就可以使干细胞在患者体内原位再生,实现器官重构,使器质性病变得到治疗.现在,已经在北京医药信息学会内成立了后现代理论医学专业委员会,杨鸿智是主任委员.

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(15)原子和人类知识  

2013-05-19 13:18:02|  分类: 干细胞病 |  标签: |举报 |字号 订阅

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15)原子和人类知识

 

195510月在哥本哈根丹麦王国科学院的一次会议上的演讲。)

 

在科学史上,在知识的进步以及在我们自己就是其中一部分的那个自然界的掌握方面,本世纪内对于原于世界的探索是没有先例的。然而,和知识及能力的每一增长相联系着,有一种更大的责任;而各种协约的履行及原子时代新危险的消除则使我们的整个文化面临着一种严重的挑战;这种挑战,只能用建筑在人类共处关系之相互理解上的全体人民的合作来应付。在这种形势下,重要的在于意识到,多少年来,科学在阐明我们的知识基础的努力中曾经团结了人类;科学是无国界的,它的成就是人类的公共财富。正如我将试图说明的,原子的研究不但已经使我们的洞察力深入到一个新的知识领域中,而且已经刷新了一般知识问题的面貌;这种研究留下了非常广泛的后果,它的进步是以世界范围的合作为基础的。

 

初看起来,原于科学竟然包含了一种普遍性的教益,这似乎是使人惊异的;但是,我们必须记得,在它的一切发展阶段中,原子科学都曾经牵涉到一些意义深远的知识问题。例如,通过承认物质可分性有一种极限,古代的思想家们企图找到一种基础,来理解自然现象所显示的永久性的特征,而不管它们的多种多样和千变万化。虽然从文艺复兴以来原子概念曾对物理学及化学的发展越来越有贡献,但是,直到本世纪的初叶为止,这种概念都被看成了一种假说。事实上,人们曾经认为,本身就是由很多很多原子构成的我们的感官,对于观察物质的最小部分来说肯定是过于粗糙的。然而,通过上世纪末和本世纪初的伟大发现,这种形势在根本上起了变化;而且,如所周知,实验技术的进步,已经使人们有可能纪录单个原子的效应并获得关于组成原子本身的更基本的粒子的知识。

 

虽然古代的原子论对于机械自然观的发展曾经有过深刻的影响,但是,使得追索表现在所谓经典物理学中的那些规律成为可能的,却是直接可以认知的天文经验及物理经验的研究。按照伽利略的准则,现象的说明应该以可测量的量为根据;这种准则使人们有可能消除那些长期阻碍了力学之合理表述的物活主义观点。在牛顿的原理中,奠定了一种决定论描述的基础按照这种描述,人们可以根据一个物理体系在某一给定时刻的状态的知识来预见该体系在后来任一时刻的状态。利用相同的方式,也可以说明电磁现象。然而,这就要求,除了各带电体及磁化体的位置和速度以外,体系状态的描述还应该包括每~空间点上的电力和磁力在所给时刻的强度和方向。

 

作为经典物理学的特征的观念构架,很久以来就被设想为提供了描述一切物理现象的正确工具,而且,它对原子概念的应用和发展也是相当有用的。当然,对于包括着很多很多组成部分的普通物体一类的体系,根本不存在什么体系状态的包举无遗的描述问题。但是,不放弃决定论的概念,也曾经可能根据经典力学原理导出一些反映着物质客体之很多属性的统计规律。虽然力学的运动定律允许单个过程沿完全相反的程序进行,但是,在作为分子相互作用结果的统计性的能量平衡中,却找到了热现象不可逆性的本征特点的充分解释。力学应用的这一巨大扩充,进一步强调了原子概念在描述自然方面的不可缺少性,并开拓了计算实物中的原子数目的初步可能性。

 

然而,热力学定律的基础的澄清,不可避免地开辟了认识原子过程中的一种整体性特点的道路;这种整体性特点远远超过了物质之有限可分性的古老学说。如所周知,热辐射的较深入的分析,变成了经典物理概念的适用范围的试金石。电磁波的发现,当时已经为理解光的传播准备了基础,这种发现解释了实物的很多光学性质;但是,解释辐射平衡的努力,却给这一类的概念带来了不可克服的困难。在这里,人们必须处理以普遍原理为根据的、和物质结构的特殊假设完全无关的论证;这种情况在本世纪的第一年引导普朗克发现了普适作用量子;这种发现清楚地表明,经典物理描述是一种有着有限适用性的理想化。在普通规模的现象中,所涉及的作用量比作用量子大得多,从而可以把作用量子忽略不计。然而,在真正的量子过程中,我们就遇到一些和机械自然观完全不合的并且不能适用形象化的决定论描述的规律性。

 

普朗克的发现给物理学家们带来的任务,恰恰就是通过彻底分析应用我们的最基本概念时所根据的先决条件来在经典物理描述的一种合理推广中为作用量子提供余地。在引起了很多惊诧的量子物理学的发展过程中,我们时常被迫想到我们自己在一个经验领域中的处境的困难;这种经验和可以适用我们的表达方式来加以描述的那些经验很不相同。通过很多国家的物理学家们的广泛而有力的合作,曾经得到了很快的进步;这些物理学家的不同的处理方法,以一种最有成果的方式越来越明确地找到了问题的焦点。在今天这一场合下,当然不可能详尽地谈论个别的贡献,但是,作为以后考虑问题的基础,我将简略地对大家叙述一下这种发展的主要面貌。

 

普朗克曾经很慎重地把自己局限在统计的论证中,他并且强调了在细致地描述自然时放弃经典基础的困难,而爱因斯坦却很大胆地指出了在个体原子现象中考虑到作用量子的必要性。就在他通过相对论的建立而非常和谐地使经典物理构架得到完善的同一年,爱因斯坦曾经证明,要描述有关光电效应的观察结果,就需要承认对于从物质中逸出的每一个电子的能量传递是和一个所谓辐射量子的吸收相对应的。既然波动概念对于说明光的传播是必需的,那就不可能存在什么将波动概念简单地换成一种粒子描述的问题;从而人们就面临着一种奇特的两难推论,要解决这种问题就需要彻底地分析形象化概念的适用范围。

 

如所周知,由于卢瑟福发现了原子核,这一问题就受到了进一步的强调;这种原子核虽然很小,却几乎包含了原子质量的全部,原子核的电荷则和中性原子中的电子数相对应。这种发现提供了一种简单的原子图景,这种图景直接启发了力学概念及电磁学概念的应用。但是,很清楚的是,按照经典物理学原理,带电粒子的任何位形都不能具有说明原子的物理属性及化学属性所必需的那种稳定性。特别说来,按照经典的电磁理论,电子围绕原子核的任何运动都会引起能量的不断辐射;这种辐射意味着体系的迅速收缩,直到电子和原子核结合成一个线度远小于所给定的原子线度的中性粒子为止。然而,在一向完全无法理解的元素线光谱的经验定律中,发现了一种暗示,表明作用量子对于原子的稳定性及辐射反应是有着决定性的重要意义的。

 

新的出发点在这儿变成了所谓的量子假设;按照这种假设,一个原子的每一能量变化,都是原子在两个定态之间的一次完全跃迁的结果。进一步假设了一切的原子辐射反应都涉及一个单独光量子的发射或吸收,就可以根据光谱定出各定态的能量值。显然,在决定论描述的范围内,不可能对跃迁过程的不可分割性以及各过程在给定条件下的出现提出任何解释。然而,人们证实,有可能得到有关原子中电子的键合情况的一种概况;在所谓对应原理的帮助下,这种概观反映了很多的物质属性。通过和经典上预期的各过程的进程进行对比,曾经想寻找一些准则来适应量子假设而对描述加以统计的推广。但是,事情变得越来越清楚,为了得到原子现象的一种合理的说明,甚至必须进一步放弃图景的应用并对整个的描述进行一种剧烈的改造,以便为作用量子所蕴涵的一切特征留出余地。

 

由于很多现代最卓越的理论物理学家的天才贡献而得到的解答,是惊人地简单的。正如相对论的表述一样,在高度发展的数学抽象中找到了适当的工具。在经典物理学中用来描述一个体系的状态的那些量,在量子力学表述形式中被换成了一些符号性的算符,它们的对易性受到一些法则的限制,这些法则中包含着作用量子。这就意味着,像粒子的空间坐标及对应的动量分量这一类的量,不能同时被赋予确定的值。在这种方式下,这种表述形式的统计特征被表示成了经典物理学描述的一种很自然的推广。此外,这种推广也可以进一步表述一些规律性,它们限制着等同粒子的个体性,而且,像作用量子本身一样,这些规律性也不能用通常的物理图景表示出来。

 

利用量子力学的方法,可以说明大量的关于实物的物理属性和化学属性的实验事实。不但原子及分子中的电子键合情况得到了详尽的阐明,而且关于原子核的结构及反应也得到了一种深入的识见。在这方面我们可以指出,自发放射性增变的几率定律,已经被很和谐地纳入了统计的量子力学描述之中。对于新的基本粒子的属性的理解。也由于使这种表述形式适应于相对论不变性的要求而得到了不断的进步;这些新的基本粒子,近几年来是在高能原子核增变的研究中观察到的。但是,我们在这儿仍然面临着一些新问题;这些问题的解决显然要求进一步的抽象,以便把作用量子和基元电荷结合起来。

 

尽管量子力学在如此广阔的经验领域中富有成果,但是,它那种放弃对物理解释提出习见要求的作法却使得许多物理家和哲学家发生了怀疑,他们怀疑我们在这儿所遇到的是原子现象的一种包举无遗的描述这一事实。特别说来,有人表示了这样一种看法:统计的描述方式必须认为是一种权宜之计;在原则上,应该用一种决定论的描述方式来代替它。但是,这一问题的彻底讨论,却使我们作为原子物理学中观察者的地位得到了澄清,而原子物理学是给我们带来了在此次演讲的开始时所谈到的那种认识论的教益的。

 

由于科学的目的就在于扩大并整理我们的经验,所以人类知识的条件的任何分析,必须以考虑我们的思想交流手段的特点及范围为基础。当然,我们的基本手段就是为了适应环境及组织人类团体而发展起来的语言。但是,经验的增长曾经反复地对日常语言中所包括的那些概念及想法的充分性提出疑问。由于物理问题比较简单,它们是特别适于用来考察我们的思想交流手段的应用的。事实上,原子物理学的发展曾经告诉我们,不脱离平常的语言,怎样就能够创造一种足够宽广的构架来对新的经验进行包举无遗的描述。

 

在这方面必须意识到,在物理经验的每一种说明中,人们必须利用在经典物理学中所利用的交流手段来既描述实验条件又描述观察结果。在分析单个的原子级粒子时,利用不可逆的放大机构可以作到这一点——例如,利用由电子撞击而造成的照像底片上的斑点,或是在一种计数器中造成的一次放电;而观察结果则只涉及粒子被纪录下来的地点和时间,或是涉及到达计数器时的粒子能量。当然,在这种报道中,人们预先假设照像底片和实验装置其他部分的相对位置是已知的;例如,这些部分可能是用来确定时空坐标的起着调节作用的壁障及快门,或是一些确定着作用在粒子上的外力场并可用来量度能量的带电体及磁化体。实验条件可以在很多方面加以改变,但是问题在于,在每一种情况下,我们都应该能够告诉别人我们作了什么和学到了什么,因此,测量仪器的作用过程必须在经典物理的观念构架内加以描述。

 

由于一切测量都涉及一些足够沉重的物体,在描述这些物体时可以将作用量子忽略不计,因此,严格说来,原子物理学中并不存在什么新的观察问题。原子效应的放大过程只强调了观察概念本身的不可逆性;这种放大过程使说明建筑在可测量的量的基础上,并使现象得到一种奇特的封闭特点。在经典物理学的构架内,测量仪器的描述和研究对象的描述原则上并无区别,而当我们研究量子现象时情况却根本不同,因为作用量子在利用时空坐标及能量一动量等量来描述体系的态的方面加上了一些限制。既然经典物理学的决定论描述是以关于时空坐标和力学守恒定律之间的无限相容性的假设为基础的,那么我们在量子现象中显然就面临着一个问题:在原子客体方面,这样的描述能否得到充分的保持?

 

人们发现,为了澄清这一要点,客体和测量仪器之间的相互作用在量子现象的描述中所占的地位是特别重要的。例如,正如海森伯所强调的,按照量子力学,将一个客体定位于一个有限时空域中就会涉及仪器和客体之间的一种动量交换和能量交换,所选的时空域越小,这种交换就越大。因此,最重要的就是要研究,在现象的描述中,可以在多大程度上分别考虑观察带来的相互作用。这~问题曾经是许多讨论的焦点,而且出现过许多旨在完全控制所有的相互作用的方案。但是,在这些考虑中,却对一件事实没有适当地加以注意,那就是:测量仪器作用过程的说明本身就意味着,作用量子所蕴涵的这些仪器和原子客体之间的任何相互作用,都是不可分割地存在于现象中的。

 

事实上,每一种可以在一个有限时空域中纪录一个原子级粒子的实验装置,都需要用到固定的杯尺和校准的时钟;这些杆尺和时钟根据定义就排除了控制传给它们的动量及能量的可能。反之,动力学守恒定律在量子物理学中的任何无歧义的应用.都要使现象的描述涉及对于细致的时空标示的一种原则上的放弃。实验条件的这种互斥性就意味着,在现象的一种明确定义的描述中,必须把全部的实验装置考虑在内。量子现象的不可分性,在一种情况中得到了必然的反映,那就是,任何可定义的细分都要求着实验装置的一种改变,这种改变将引起新的个体现象。于是,决定论描述的基础本身就消失了,而预言的统计性则被这样一件事实所证实:在同一实验装置中,一般会出现和不同的个体过程相对应的观察结果。

 

这样的考虑不但澄清了上述那种光的传播方面的两难推论,而且完全解决了物质粒子行为的形象表示所面临的对应佯谬。当然,在这儿,我们不能寻求一种习见意义上的物理解释,我们在一个新的经验领域中所能要求的,只是消除任何表现上的矛盾而已。不论不同实验条件下的原子现象表现得多么矛盾,其中每一个现象却都是明确定义了的,而且所有这些现象的总体就包罗了有关客体的一切可定义的知识;在这种意义上,这些现象必须认为是互补的。量子力学表述形式的唯一目的,就是要概括在不同实验条件下得到的观察结果;这些实验条件是用简单的物理概念来描述的。这种表述形式,恰恰给出了一个很大经验领域的这样一种包举无遗的互补说明。形象表示的放弃只和原子客体的表有关系,而描述实验条件的基础,以及我们选择这些条件的自由,则仍然保留了下来。整个表述形式只能适用于封闭现象;在所有这些方面,这种表述形式必须认为是经典物理学的一种合理的推广。

 

由于机械自然观对哲学思维的影响,人们有时感到在互补性概念中有一种和科学描述的客观性不相容的关于主观观察者的论述,这是可以理解的。当然,在每一经验领域中,必须在观察者和观察内容之间保持一种明确的分界线,但是,我们必须意识到,作用量子的发现曾经刷新了描述自然的基础,而且揭示了一向未经注意的合理应用交流经验所必需的那些概念时的先决条件。我们看到,在量子物理学中,测量仪器的作用过程的一种说明对于现象的定义是不可缺少的,而且,可以说,我们必须适当地区分主观和客观,以便对于每一单独事例都能无歧义地应用描述中所用的那些基本物理概念。互补性概念绝不包括和科学精神不相容的任何神秘主义,它指示了描述共概括原子物理学中的经验的逻辑基础。

 

正如物理科学的早期进展一样,原子物理学的认识论教益,很自然地引起了关于在其他知识领域中进行客观描述时所用的交流手段的重新考虑。主要是对于观察问题的强调,提出了生命机体在自然描述中的地位问题,以及我们自己作为思想着和活动着的人的状况问题。虽然在某种程度上有可能在经典物理学构架中将机体和机器进行对比,但是,很明显,这种对比并没有充分考虑到很多的生命特征。在灵魂和肉体的原始区分所带来的困难中,机械自然现在描述人的处境方面的不适用性表现得特别明显。

 

在这儿,我们所面临的问题显然是和一件事实有联系的,那就是:人类存在的很多方面的描述,需要用到并不是直接以简单物理图景为根据的一种术语。然而,认识到这样的图景在说明原子现象方面的有限适用性,就为生物学现象和心理学现象怎样在客观描述的构架中得到概括提供了一种线索。和以前一样,在这儿,认识到观察者和交流内容之间的分别是很重要的。在机械自然观中,主观-客观分界线是固定的;而一种更广阔描述的用武之地,却通过这样一种认识而被提供了出来:我们的概念的合乎逻辑的应用,要求着这种分界线的不同画法。

 

不必企图包举无遗地定义有机生命,我们可以说,一个生命机体是由它的整体性和适应性来表征的;这就意味着,描述一个机体的内在机能及机体对外来刺激的反应,常常需要用到“有目的的”这样一个字眼;这个字眼是物理学和化学中所没有的。虽然原子物理学的结果在生物物理学及生物化学中得到了大量的应用,但是,封闭的个体量子现象当然不曾显示使人想到生命概念的任何特色。如上所述,在一个广阔的经验领域中表现为包举无遗的原子现象的描述,是以那样的测量仪器的自由应用为基础的,这些测量仪器是正确应用基本概念所必需的。但是,在一个生命机体中,测量仪器和研究对象之间的这样一种区分几乎是不能充分贯彻的,从而我们就必须对这样一种情况有所准备:每一种实验装置,如果它的目的在于对机体的机能提出一种在原子物理学意义上明确定义的描述,它就将是和生命的体现不能相容的。

 

在生物学研究中,关于机体的整体性特色及目的性反应的说法,是和关于结构及调节过程的越来越详细的知识共同使用的;这种知识甚至在医学上也带来了十分伟大的进步。我们在这儿遇到一种对待一个领域的实际方式;在这种领域中,用来描述该领域之各个方面的表达手段牵涉到互斥的观察条件。在这一方面必须意识到,所谓机械论的态度和目的论的态度并不是互相矛盾的两种观点;它们显示了一种和我们作为自然观察者的地位有关的互补关系。然而,为了避免误解,意识到一点是很重要的,那就是,和原子规律性的说明相反,有机生命的一种描述和生命发展的可能性的一种估价,都不能以观念构架的完备性为目的,而只能以其足够的广度为目的。

 

在心理经验的说明中,我们遇到一些和物理学术语距离更远的观察条件及对应的表达手段。且不说在描述动物行为时应用本能和理性这一类字眼的必要程度及合理程度,对于我们自己和对于别人同样适用的意识一词,当描述人类状况时也是不可缺少的。在适应环境时所用的术语,可以用简单的物理图景及因果概念作为出发点,而我们的意识状态的说明却需要用到一种典型的互补描述方式。事实上,思想和感觉这一类字眼的应用,并不牵涉到一个坚固地联系着的因果链,而是牵涉到一些经验;这些经验,因为意识内容和我们模糊地自称的背景之间的不同区分而相互排斥。

 

感到决心时的经验和有意识地考虑行为动机时的经验,二者之间的关系是特别有教育意义的。这些表面上相反的表达手段在描述意识生活的丰富性方面的不可缺少性,突出地使我们想起原子物理学中应用基本物理概念的那种方式。然而,在这样一种对比中我们必须意识到,心理经验并不能加以物理测量,而且,决心这一概念并不表示一种决定论描述的推广,而是从一开始就指示着人类生活的特征。不涉及关于意志自由的古老哲学讨论,我将仅仅指出,在我们的状况的客观描述中,决心一词的应用是和希望及责任这一类词的应用密切对应的,而这一类的词对于人类的思想交流也是同样不可缺少的。

 

在这儿,我们遇到一些问题,它们接触到人类的共处关系,而问题中表达手段的多样性则起源于利用任何固定分界线来表征个人在社会中所起作用的不可能性。在不同生活条件下发展起来的人类文化,在所建立的传统和社会型式方面表现了如此强烈的对比;这一事实使人可以在某种意义上把这些文化说成是互补的。然而,在这儿,我们绝不是在处理肯定互斥的一些特征,就像我们在物理学普遍问题及心理学普遍问题的客观描述中所遇到的那些特征一样;我们所处理的,是可以通过民族间的广泛交往而得到理解或改进的态度上的差别。在我们的时代,当增长着的知识和能力将一切人的命运空前地连接起来时,科学中的国际协作有着广泛的工作要作;这种工作,要靠对于人类知识的普遍条件的认识来推进。

 

 

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