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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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关于我

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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(13)就原子物理学中的认识论问题和爱因斯坦进行的商榷(2)  

2013-05-19 09:03:21|  分类: 干细胞病 |  标签: |举报 |字号 订阅

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13)就原子物理学中的认识论问题和爱因斯坦进行的商榷(2

 

关于这种多少实际的装置及其多少假想的用途的设想,在把人们的注意力引到问题的本质特色方面是很有教育意义的。这儿的主要之点就在于所考查的客体以及测量仪器之间的区分,这种测量仪器是用来按照经典概念确定现象发生时所处的条件的。我们可以附带指出,牵涉到从原子级粒子到壁障及快门之类的沉重物体的动量传递或能量传递的严格控制的实验,即使实际上可以完成那也是非常困难的;但是,这对说明上述的考虑并无影响。有着决定意义的只是:在这种情况下,不同于真正的测量仪器,这些沉重物体和粒子一道,就形成需要对它应用量子力学表述形式的一个体系。至于明确应用这种表述形式的条件的确定,更加重要的就是要把整个实验装置全都考虑在内。事实上,把任何一件再多的仪器(例如小镜)引人粒子的路程上,就可能意味着将有新的干涉效应发生,这种干涉效应在本质上影响着有关即将真正纪录下来的结果的预言。

 

原子现象的不可细分性,为我们规定了放弃该种现象的具体想像的程度;这种程度可以很突出地用下述例子来说明;这个例子是爱因斯坦在很早的时期就提醒我们注意的,也是他时常回想起来的。如果在一个光子的路程上放一个“半反射镜”,而使光子的传播方向有两种可能,那么,这个光子就可以纪录在二照像底片中的任一底片上,而且只能纪录在一个底片上;这两个底片放在所考虑的这两个方向上,而且相距很远。我们也可以把底片换成镜子,这样我们就能观察到显示着两个反射波列之间的干涉的效应。于是,在形象地表示光子行动的任一企图中,我们就将遇到这样一种困难:我们必须承认,一方面光子永远会选择两条路中的一条,而另一方面它的行动又表现得好像它选择了两条。

 

恰恰就是这种论证,使我们想到量子现象的不可细分性;而且,这种论证也揭露了赋予原子客体以习见物理属性的歧义性。特别说来,我们必须注意到,除了说明构成实验装置的各仪器的位置及时间以外,时空概念在原子现象描述中的任何无歧义应用都限于一种观察的纪录;这种观察将涉及照像底片上的一些痕迹,或者涉及类似的实际上不可逆的放大效应,例如云室中一个离子上的水滴的形成。当然,用来制造测量仪器的材料和纪录机构依靠它来进行工作的材料,其性质终归是决定于作用量子的存在的,但是,这种情况和此处讨论的量子力学描述的适用性及完备性问题的各个方面无关。

 

在爱因斯坦提出普遍的反对意见的同一次集会上,这些问题在索耳威会议上很有教育意义地受到了不同方面的评论。在那一场合下,关于那些只能对它们提出统计性预见的现象我们应该如何谈论它们的出现,也进行了很有兴趣的讨论。问题是:对于个体效应的发生,我们是应该接受狄喇克所提出的术语而认为所涉及的是“自然”的选择呢?还是应该像海森伯所建议的那样认为所涉及的是制造测量仪器并测读其纪录的“观察者”的选择?然而,任何这样的术语都会显得是含义晦涩的。因为,一方面,认为自然具有通常意义下的意志,那是很难认为合理的;而另一方面,观察者肯定不可能影响在他所准备的条件下出现的事件。照我看来,唯一的可能就在于承认在这一经验领域中我们涉及的是个体现象,并承认我们掌握测量仪器的可能性只允许我们在所要研究的不同的、互补的现象类型之间进行选择。

 

这儿谈到的一些认识论问题,在我为“自然科学”(Naturwissenschaften)期刊1929年普朗克70诞辰纪念专号所写的文章中得到了更加明晰的处理。在该文中,也曾把由普适作用量子的发现所得出的教益和有限光速的发现以后的发展进行了对比;后一发展通过爱因斯坦的开创性工作而大大地澄清了自然哲学的基本原理。在相对论中,强调了一切现象和参照系之间的关系;这种强调开辟了寻求空前范围的普遍物理定律的全新方法。在量子理论中我们论证,对于统治着原子现象的出人意料的规律性的逻辑概括,就要求我们认识到一件事实:在客体的独立行为及其与测量仪器的相互作用之间,并不能画出明确的分界线;该测量仪器规定了所用的参照系。

 

在这一方面,量子理论为我们提供了物理科学中的一种新颖形势;但是,我们曾经强调,在经验的分析和综合方面,这一形势和我们在人类知识及人类兴趣的很多其他领域中所遇到的形势十分相近。如所周知,心理学中的很多困难,起源于分析心理经验的各种方面时客观一主观分界线的不同画法。事实上,像“思想”和“感情”这一类的字眼,在说明意识生活的变化及范围方面是同等地不可缺少的;人们以一种互补方式来使用这些字眼,这和原子物理学中使用时空坐标及动力学守恒定律的方式是相似的。这种相似性的精确表述,当然会涉及术语上的复杂性;作者的态度或许可以用该文中的一段话来最清楚地加以说明,这段话揭示了在任一字眼的实际应用及其严格定义的尝试之间永远存在着的那种互斥关系。然而,这种讨论的主要目的,是要指出一种前景:利用从新的但基本上简单的物理经验的研究中得出的教益来解决一般的认识论问题;这种讨论,主要是由于我们希望对爱因斯坦的态度有所影响而受到了启示。

 

1930年的索耳威会议上我们又和爱因斯坦相见了;我们的讨论发生了一个十足戏剧性的转折。爱因斯坦反对这样一种观点:如果一些测量仪器的目的是要规定现象的时空参照系,那么,对于客体和测量仪器间的动量交换及能量交换的一种控制就要被排除。为了反对这一观点,爱因斯坦提出了一种论证:当把相对论的要求考虑在内时,这样的控制就是可能的。特别说来,能量和质量之间的普遍关系是用爱因斯坦的著名公式来表示的:E=mc2 5)根据这一关系,我们就可以利用简单的称量重量的方法来量度任一体系的总能量,从而在原则上也就可以控制当和一个原子客体相互作用时传给该体系的能量。

 

作为适用于这种目的的一种装置,爱因斯坦提出了如图7所示的一种机构;这是一个盒子,在某一盒壁上有一个小孔,这一个小孔可以用一个快门来启闭,快门由盒中的时钟装置来带动。如果,在开始时,盒中包含着一定量的辐射,而时钟则调节得从某一选定时刻开始使快门在一段很短的时间内敞开,那么,就能作到使一个光子从小孔中放出,而放出的时刻则可测量得尽量准确。此外,在这一事件前后分别量度整个盒子的重量,看来好像也可以任意精确地测量光子的能量;这肯定是和量子力学中时间不准量及能量不准量之间的反比关系相矛盾的。

 

这种论证等于一次严重的挑战,并引起了对整个问题的彻底检查。然而,作为讨论的结果,我们认清这种论证是不可能成立的;对于这种讨论,爱因斯坦本人曾经很有效地作出了贡献。事实上,在考虑这一问题时,发现必须更仔细地研究将惯性质量和引力质量等同起来所引起的后果;在应用关系式(5)时是暗示了这种等同性的。特别重要的是要考虑到钟表的快慢和该钟表在引力场中的位置之间的关系;这种关系是根据引力效应和在加速参照系中观察到的现象之间的爱因斯坦等效原理得到的,它通过太阳的光谱线的红移而为人所知。

 

我们的讨论集中在使用一种仪器的可能性上;该仪器包括了爱因斯坦的机构,并在图8中用和以上各图相同的似真非真的方法画了出来。为了表现盒子的内部,图中画出了它的剖面图;盒子悬挂在一个弹簧秤上;盒上装有指针,秤架上装有刻度尺,以便确定盒子的位置。于是,通过用适当的法码来将盒于调节到零位置的方法,就可以在任意给定精确度Δq下称量盒子的重量。现在,重要的是,在一个给定精确度Δq下对盒子位置的任一测定,都会带来盒子的动量控制方面的一个最小不准量ΔP,这二者是由关系式(3)来联系的。这一不准量Δp,显然又小于引力场在称量过程的整段时间T中所能给予一个质量为Δm的物体的总冲量;或者说:Δph/Δq<T.g.Δm  (6)式中q是重力恒量。由此可见,指针读数q的精确度越大,称量时间T就越长,如果要把盒子及其内容的质量测到一个给定精确度Δm的话。

 

现在,按照广义相对论,当沿着引力方向移动一段距离Δq时,一个时钟的快慢就会改变,即在一段时间T中的读数改变一个量ΔT,这个量由下列关系式给出;ΔT/T=1/C2.g.Δq(7)因此,将(6)式和(7)式相比较我们就看到,在称量过程之后,在我们关于时钟调节的知识中将有一个不准量ΔT>h/C2Δm和公式(5)一起,这一关系式再次引到和测不准原理相一致的结果:ΔT. ΔE>h由此可见,用这种仪器来作为精确测定光子能量的工具,我们就将不能控制光子逸出的时刻。

 

这种讨论对于相对论论证的有力性和合理性是非常好的说明;这种讨论再一次地强调表明,在研究原子现象时,必须区分用来规定参照系的真正测量仪器和那些必须认为是研究对象的部分;在那些部分的说明中,量子效应是不能略去不计的。尽管置于力学描述方式的可靠性及其广阔范围都得了很有启示意义的肯定,在以后和我进行的一次交谈中爱因斯坦仍旧表示对于显然地缺乏一些解释自然的巩固奠定的原理感到不安;缺乏这种原理,是每个人都同意的。然而,从我的观点看来我只能这样回答:当处理在一个全新的经验领域中建立秩序的工作时,我们几乎不能对任何习见的原理有所信任,不论这种原理多么广阔;我们只能要求避免逻辑上的矛盾,而在这一方面量子力学的数学表述形式肯定应该满足一切要求。

 

1930年的索耳威会议,是我和爱因斯坦能够在爱伦菲斯特的鼓励性的和中介性的影响下得到种益的最后一次;但是,在他1933年令人深感哀悼的逝世以前不久,爱伦菲斯特告诉我,爱因斯坦远远没有满足而且已经以其常有的敏锐性认识到了形势的新方面,这些新方面可以支持他的批评的态度。事实上,通过进一步检验应用一种秤装置的可能性,爱因斯坦曾经察知了其他的步骤;这种步骤即使并不能完成他原先所提出的任务,却似乎引入了一种超出逻辑解释的可能性以外的详谬。例如,爱因斯坦曾经指出,在预先称置了装有时钟的盒子的重量并令一个光子逸出之后,我们仍旧有一种选择的余地:或者再称量重量,或者打开盒子并将时钟读数和标准时计比较。由此可见,在这种时候我们仍旧可以任意抉择,可以就光子的能量作出结论或是就光子自盒中逸出的时刻作出结论。于是,从光子的逸出到它后来和另一种适当的测量仪器发生相互作用,我们可以不对它进行任何干涉而就它的到达时刻或是它被吸收时所放出的能量作出精确的预见。但是,按照量子力学表述形式,一个孤立粒子的态的确定不可能同时涉及和时间标度之间的一种明确联系以及能量的一种精确测定,因此,看来这种表述形式似乎并不能提供一种适当的描述方式。

 

爱因斯坦的寻根究底的精神,再一次找出了量子力学中的形势的一个奇特方面;这种奇特方面以一种惊人的方式表现着我们在多大程度上超越了自然现象的习见解释。但是,我仍然不能同意爱伦菲斯特所报道的他这种说法的倾向。按照我的意见,要论证一种逻辑上和谐的数学表述形式的不适用,必须说明它的结论和经验相违背,或是证明它的预见并没有把观测上的可能性包举无遗,除此以外再没有别的办法;而爱因斯坦的论证却并不能引向这样的目的。事实上,我们必须知道,在所讨论的问题中,我们所涉及的并不是一种单独的特定实验装置,而是两种不同的、互斥的装置。在一种装置中,秤和另一个光谱计之类的仪器,被用来研究光子所传递的能量;在另一种装置中,一个用标准钟控制着的快门和另一个同类的、并和第一个时钟调准了的仪器,被用来研究一个光子在一段给定距离上的传播时间。正如爱因斯坦所承认的,在这两种情况下,所能观察到的效应被认为应该和理论的预见完全一致。

 

这种问题再一次强调了考虑整个实验装置的必要性;对于量子力学表述形式的任何明确应用来说,这种实验装置的确定是不可缺少的。可以附带说明,爱因斯坦所设想的这种佯谬,在图5所示的这种简单装置中也会遇到。事实上,在预先量度了壁障动量之后,我们在原则上仍有选择的余地:当一个电子或一个光子已经通过了窄缝时,我们可以重新量度动量或是控制壁障的位置并从而对以后的其他视察得出预见。也可以再说明一句,在利用一种确定实验装置所可能得出的可观察效应方面,不论我们制造仪器和使用仪器的方案是预先确定的,还是直到粒子已经走在从一个仪器到另一个仪器的路上时才完成的,那都显然是没有关系的。

 

在量子力学描述中,我们在制造并使用实验装置方面的自由,用一种可能性来适当表现:可以选择出现于表述形式之任一正当应用中的那些经典地定义了的参量。确实,在所有这些方面,量子力学都显示一种和经典物理学中已经熟知的情况之间的对应关系;当考虑到量子现象所固有的个体性时,这种对应关系是尽可能密切的。恰恰就在帮助人们十分清楚地理解这一点上,爱因斯坦的参与就成了使人们探索形势的主要方面的一种最可欢迎的激励。

 

下一次索耳威会议是在1933年召开的,其主题是原子核的结构和性质;正是在这期间,由于实验上的发现同样也由于量子力学的有成果的新应用,在这一领域中得到了非常巨大的进展。在这方面,几乎用不着提醒,正是由人为核转变的研究中得出的证据,为有关质量能量等价性的爱因斯坦基本定律提供了一种最直接的验证;这一定律后来成为原子核物理学研究的一种永远重要的指南。我们也可以提到,爱因斯坦的一种直觉认识是怎样被自发核蜕变的量子力学解释所证实的;爱因斯坦认识到,在放射性转变定律和个体辐射效应的几率法则之间有一种密切关系(参阅第141页)。事实上,我们在自发核蜕变中所涉及的是统计描述方式的典型例证,而且,在人所共知的粒子穿透势垒的佯谬中,最显著地表现了能量一动量守恒和时空坐标之间的互补关系。

 

爱因斯坦本人没有出席会议;会议召开时正是由于政治界的悲剧性发展而显得岁月昏暗的时候;这种发展后来深深地影响了爱因斯坦的命运,并且在为人类服务方面大大地增加了他的负担。在此次会议的几个月以前,我访问了普林斯顿;当时爱因斯坦是该地新建的高等研究所中的客人,不久以后他就成了该研究所的永久研究人员。在这次访问中,我曾经得到机会和他再度谈论原子物理学的认识论的方面;但是,我们处理问题和表达问题的方式之间的差别仍然阻滞了相互的了解。尽管至此为止只有比较少的人参加了本文所述的这种讨论,不久以后,爱因斯坦对许多人在量子理论方面的观点所持的批评态度却通过一篇论文而受到了公众的注意;该文题名为“物理实在的量子力学描述能否被认为是完备的?”,由爱因斯坦、波道尔斯基(Podolsky)和罗森(Rosen)在1935年发表。

 

该文的论证是根据一个判据;文章的作者们将此判据表现在下列一句话中:“如果我们能够不对体系进行任何干扰而肯定地(即在等于1的几率下)预言一物理量的值,那么,就有物理实在的一个要素和这一物理量相对应。”作者们考虑了一个体系的态的表象;该体系由两部分构成,它们曾经在一段有限的时间内发生相互作用。通过在这方面对量干力学表述形式的结论的一种优美的论述,他们证明,尽管某些量的确定不能在其中一个部分体系的表象中结合起来,但是,通过和另一个部分体系有关的测量,这些量却可以被预见到。按照他们的判据,作者们因此就得出结论说量子力学并没有“提供物理实在的一种完备描述”;他们并且表示相信,应该可能发展一种有关现象的更适用的说明。

 

由于论证的明彻性和表现上无可怀疑的品格,爱因斯坦、波道尔斯基和罗森的文章在物理学家中间引起了一种激动,而且在一般性的哲学讨论方面也起了很大的作用。所得结果肯定是很微妙的,而且适于用来强调在量子力学中我们离开形象化的具体想像有多远。然而,我们即将看到,我们在这儿所涉及的问题,恰恰就是爱因斯坦在以前的讨论中所提出的那种问题;而且,在几个月以后的一篇论文中,我曾试图证明,从互补观点看来,表观上的矛盾是完全不存在的。论证的趋势本质上是和以上的叙述相同的,但是,为了回忆当时讨论问题的方式,我愿意从我写的文章中引用几行。例如,在谈到爱因斯坦、波道尔斯基和罗森根据他们的判据得出的结论之后,我写道:

 

然而,这样一种论证,看来并不能影响量子力学描述的可靠性;这种描述是建筑在一种和谐的数学形式体系上的,该形式体系自动地概括了任何这种的测量过程。表现上的矛盾,事实上只表示习见的自然哲学观点对于合理地说明我们在量子力学中所涉及的那种现象是本质上不适用的。事实上,由作用量子的存在规定了的客体和测量仪器之间的有限相互作用,引起了最后放弃因果性这一经典概念并激烈地修正我们对于物理实在问题的态度的必要性——因为客体对测量仪器的反作用是不可控制的,如果测量仪器适用于它们的目的的话。事实上,我们即将看到,当应用于我们在这儿所涉及的实际问题时,像上述作者们所提出的这一类的有关实在的判据——不论它的陈述显得多么慎审——是包含着一种本质上的含糊性的。

 

至于爱因斯坦、波道尔斯基和罗森所处理的那种特殊问题,后来也得到了说明;我们曾经证明,关于由两个相互作用着的原子客体组成的体系,由它的态表象的表述形式所得到的结论是和上述的简单论证相对应的;上述的论证,和适用用来研究一些互补现象的实验装置的讨论有关。事实上,尽管任何一对共轭的空间变量q和动量变量P都满足(2)式所示的非对易乘法法则,尽管它们只能确定到由(3)式表示的那种互成反比的不准量,但是,和体系的组成部分有关的两个空间坐标之差q1-q2,却是可以和对应的动量分量之和 p1 p2对易的;这一点可以从 ql P2 q2p1的可对易性直接得出。因此,q1q2p1+P2二者都可以在复合体系的一个态中精确地确定;于是,如果用直接测量确定了q2P2,那么我们就能依次地预言 q1p1的值。如果我们取如图5所示的一个粒子和一个壁障作为体系的两个部分,我们就会看到,通过在壁障处进行的测量来确定粒子态的可能性,正好是和我们在第156页上描述过的而后又在第166页上讨论过的情况相对应的;在第166页上曾经谈到,当粒子已经通过了壁障以后,在原则上,我们对于量度壁障位置或壁障动量是有选择余地的,而且,在每一种选择下,都可以对以后的关于粒子的观察作出预言。正如一再强调过的,这儿的主要之点在于,在这样一些测量中,需要用到互斥的实验装置。

 

我那篇文章的论点,总结在下列一段中:

 

按照我们的观点,我们现在看到,在爱因斯坦、波道尔斯基和罗森所提出的关于物理实在的上述判据的叙述中,在“不对系统进行任何干扰”这种说法中包含着一种含糊性。当然,在刚刚考虑过的这一类的情况下,在测量过程的最后的决定性步骤中,并不存在对所研究的系统加以力学干扰的问题。

 

但是,即使在这一步骤中,本质上也还存在对于那种条件的影响问题,该种条件规定着有关系统未来行动的预言的可能类型。为了描述可以恰当的叫做“物理实在”的任何现象,这种条件是一种必要的因素;既然如此,我们就看到,上述各作者的论证并不能证实他们关于量子力学描述本质上是不完备的那种结论。相反地,由以上的讨论可以看出,这种描述可以认为是测量过程之无歧义解释的一切可能性的合理应用,这种测量可以和量子力学领域中的客体及测量仪器之间的不可控制的相互作用相容。事实上,为新的物理定律留下了余地的,正是可以无歧义地定义互补物理量的任何两种实验过程的互年性;这种新的物理定律的并存,初看起来是和基本科学原理相矛盾的。互补性这个概念所要表征的,正是物理现象的描述方面的这一全新形势。

 

在重读这一段话时,我深深觉察到表达方面的无力;这种缺点一定会使人很难领会论证的趋势;论证的目的在于显示当处理那样一些现象时在客体的物理属性方面引入的本质歧义性;在各该现象中,并不能在客体本身的行为及客体和测量仪器的相互作用之间画出任何的明确界线。然而,我希望,关于在以往的年代中和爱因斯坦进行的讨论的这种叙述,可以使人们得到一个印象,使人们领会到为了在这一经验领域中保持逻辑秩序就必须激剧地修正适用于物理解释的基本原理;在使我们熟悉量子物理学的形势方面,和爱因斯坦进行的讨论是有很大贡献的。

 

爱因斯坦本人在当时所持的看法,表现在“物理学和实在”一文中,该文发表于1936年的“富兰克林研究所期刊”。文章的开始,很明白地论述了经典物理学理论中基本原理的逐步发展以及这些原理和物理实在问题的关系;爱因斯坦曾经在文中论证,量子力学描述只能看成说明很多很多原子体系之平均行为的一种手段;对于认为量子力学已经提供了个体现象的包举无遗的描述的那种信念,他的态度表现于下列词句中:“相信这一点可能在逻辑上并不矛盾,但是它和我的科学直觉冲突得太厉害,因此我不禁要寻求一种更完备的观念。”

 

即使这种态度可能显得是自身谐调的,但它却意味着对上述的全部论证的一种摒弃;这种论证的目的在于说明,在量子力学中,我们所涉及的并不是对于原子现象的更细致分析的一种武断的放弃,而是对于这种分析的原理上的不可能性的一种认识。在概括明确定义的事实方面,量子效应的独特个体性使我们面临着一种新颖形势;这种形势是在经典物理学中之前未闻的,而且是和我们用来排比、调节日常经验的那些习见概念相矛盾的。正是在这一方面,量子理论曾经要求人们重新修正无歧义应用基本概念的基础;这是发展中的新的一步;自从相对论被提出以来,这种发展就已经成为近代物理学的突出特征了。

 

在以后的年代中,原子物理学形势的更具哲学性的方面引起了越来越多的人们的兴趣;特别说来,这些方面在19367月在哥本哈根召开的第二届科学统一性国际会议上得到了讨论。在这一场合的一次演讲中,我曾尝试着强调了存在于因果描述在原子物理学中受到的限制和我们在其他知识领域中遇到的情况之间的认识论方面的类似性。这种对比的一个主要目的,就是要使人们注意到在人类兴趣的很多领域中也有必要面对和在量子理论中出现的问题相类似的问题,并从而使人们对于物理学家为了克服他们的严重困难而发展起来的表面看来很过分的表现方式有一个较熟悉的背景。

 

除了上面已经谈到过的在心理学中表现得很明显的互补特点以外(参阅第161页),这种关系的实例也可以在生物学中找到,尤其是在机械论观点和活力论观点的对比方面。联系到观察问题,上述这种问题曾经成为我在1932年哥本哈根国际光疗会议上所作的一次演讲的主题;在那次演讲中曾经附带指出,通过原子物理学的发展,甚至莱布尼兹(Leibniz)和斯宾诺莎(Spinoza)所觉察到的那种心理一肉体平行论也得到了一种更广阔的范围;原子物理学的发展迫使我们对“解释问题”采取一种态度,这种态度使人回想起古代的格言:当寻求生活中的调谐时,人们永远不应该忘记我们自己在现实戏剧中既是演员又是观众。

 

这样一种说法将很自然地在许多人的思想中道成一种不合乎科学精神的基本神秘主义的印象,因此,在上述的1936年的会议上,我曾经试图消除这样的误解,并试图说明唯一的问题是要努力澄清在一切知识领域中对经验进行分析和综合的那些条件。但是,恐怕我在这一方面并没有能够很好地说服听众;在听众们看来,既然物理学家们自己的意见都不一致,那么,是否有必要在这样大的程度上放弃自然现象的解释方面的习惯要求显然就是很可怀疑的。主要通过1937年和爱因斯坦在普林斯顿进行的一次新讨论,使我深深认识到在一切术语问题和论辩问题中保持极度慎审的重要性;那一次,我们在一种幽默的争论中没能取得一致;争论的问题是:如果斯宾诺莎活得够长而看到了今天的发展,他将会赞成谁的意见?

 

关于术语和论辩方面的问题,在1938年在华沙召开的一次会议上曾经特别地进行讨论;这次会议是由国联的国际知识界合作协会召开的。在召开会议以前的几年中,由于在原子核的组成及性质方面的若干基本发现,同样也由于考虑到相对论要求的数学表述形式的重要发展,量子物理学曾经得到了重大的进步。在后一种发展方面,狄喇克关于电子的天才量子理论,对于一般量子力学描述方式的能力及富有成效提供了一种显著的例证。在电子偶的产生现象和质湮现象中,我们事实上涉及了原子性的新的基本特点;这种新特点是和表现在不相容原理中的量子统计学的非经典特性密切联系着的,这种新特点要求我们更广泛地放弃按照形象化的表示法来解释事物。

 

同时,关于原子物理学中的认识论问题的讨论更加吸引了我的注意;在评论爱因斯坦关于量子力学描述方式的不完备性的观点时,我更加直接地接触到了术语问题。在这一方面,我曾警告人们特别注意在物理文献中时常看到的一些词句,例如“通过观察来干扰现象”或“通过测量来创造原子客体的物理属性”。这些词句可以使人想起量子理论中的表现佯谬,但它们同时也很容易引起误解,因为,“现象”和“观察”以及“属性”和“测量”这些字眼,都是在一种很难和日常语言及实用定义相容的方式下被使用的。

 

作为一种更适当的表达方式,我曾提议用现象一词来仅仅代表在特定环境下得到的观察结果;这种特定环境包括整个实验装置的说明在内。在这样的术语下,观察问题就不会再有什么特殊的复杂性,因为在实际的实验中一切观察结果都是用清晰的叙述来表达的,例如,这种叙述可能涉及电子到达照像底片的地点的纪录。此外,用这样的方式来讲话也便于强调这样一点:符号式量子力学表述形式的适当物理解释,只在于和个体现象有关的肯定的或统计性的预见,而这些个体现象是在用经典物理概念定义了的条件下出现的。

 

尽管在引起相对论发展的和引起量子理论发展的那些物理问题之间有很多差别,但是,相对论论证和互补性论证之间的一种纯逻辑方面的对比将使人们看到,在放弃客体的惯常物理属性的绝对意义方面,这二者是有着一些显著的类似点的。此外,在说明实际经验时忽略测量仪器本身的原子性结构,这也同样是相对论的应用及量子理论的应用的特征。例如,作用量子远小于普通经验(包括物理仪器的装置及使用在内)所涉及的作用量,这在原子物理学中是十分重要的,正如世界是由很多很多原子构成的这一事实在广义相对论中是十分重要的一样;正如人们时常指出的,广义相对论要求,测量角度的仪器,其线度要能作得远小于空间的曲率半径。

 

在华沙演讲中,我对相对论中和量子理论中使用不能直接具体想像的符号的问题评论如下:

 

两种理论的表述形式在其本身范围内提供了概括一切可能经验的适当方法;甚至这两种表述形式也显示了深刻的类似性。事实上,在两种情况下,通过应用多维几何学和非对易代数学来推广经典物理理论而得到的惊人的简单性,本质上是以习见符号√(-1)的引用为基础的。事实上,仔细分析起来,这些表述形式的抽象性,对于相对论和对于量子理论都是同样典型的特点;而且,在这一方面看来,如果相对论被看成经典物理学的一种完满化,而不被看成在近代物理学发展的促使下彻底修正我们在比较观察结果时的思维方法的一个根本性的步骤,那不过纯粹是一个传统问题罢了。

 

诚然,在原子物理学中,我们当然还面临着若干没有解决的基本问题,尤其是在电荷基元单位和普适作用量子之间的密切关系方面;但是,这些问题和此处讨论的认识论问题之间的联系,并不比相对论论证的适用性和至今悬而未决的宇宙论问题之间的联系更为密切。不论是在相对论中还是在量子理论中,我们都牵涉到科学分析和科学综合的一些新特点;而且,在这一方面,指出一件事实是不无兴趣的:即使是在上世纪这一伟大的批判哲学时代,人们也只探讨过对于经验的时空标示及因果联系的适用性究竟能在多大程度上给予先验的(a priori)论证的问题;至于这些人类思想范畴的固有界限及合理推广的问题,人们却从来没有探讨过。

 

虽然近年以来我曾有很多机会和爱因斯坦相见,但是,继续进行的使我经常受到新的激动的讨论,却一直没有在原子物理学中的认识论问题上得出一个共同的看法;我们的相反观点,在最近一期的《辩证法》(Dialectica)上得到了或许是最清楚的说明,那里给出了这些问题的普遍论述。然而,鉴于在手法和背景都必然会影响每个人的态度的那种问题的共同理解上有着很多障碍,我很高兴借此机会来对发展情况作一个更广泛的说明;就我看来,通过这种发展,物理科学中的一个真正的危机已经被克服了。我们由此得到的教益,似乎已经把我们带到了在内容和形式之间追求谐调的永无休止的努力中的一个决定步骤,并且似乎已经再一次告诉我们,没有一个形式构架就不可能掌握任何内容,而任何一种形式,不论以往被证实为如何有用,对于概括新经验来说也可能显得是过于狭隘的。

 

在目前看来,不但在哲学家和物理学家之间很难得到共同的理解,而且甚至在不同学派的物理学家之间也很难得到共同的理解;在这一类的情况下,困难的根源肯定地常常在于语言的不同用法;这种不同的用法意味着不同的处理问题的路线。在哥本哈根研究所中,当年曾有一些不同国度的青年物理学家到那儿来讨论问题;当遇到麻烦时,我们常常用一些玩笑话来安慰自己,其中包括有关两种真理的一种古老说法。一种真理包括一些简单而明白的叙述,它们简明得使相反的说法显然无法得到维护。另一种真理就是所谓的“深奥真理”,和这种真理相反的叙述也包含着“深奥真理”。原来,一个新领域中的发展通常要经历一些阶段;经过这些阶段,混乱性将逐渐为秩序性所代替;但是,尤其是在中间阶段,深奥真理常常表明当前的工作是十分动人的,并且是启示着人们的想像去寻求一个更牢固的依据的。对于在严肃和幽默之间寻求适当平衡的这样一种努力,爱因斯坦本人就是一个伟大的范例;而且,我相信,通过整整一代物理学家的异常有效的合作,我们已经接近了逻辑秩序可以使我们避免深奥真理的那一目的;当我这样表示时,我希望爱因斯坦也会承认这一点,我希望可以用这种信念来为以上的许多说法请求谅解。

 

作为本文主题的和爱因斯坦进行的商榷,曾经延续了很多年;在这些年中,原子物理学领域中有了很大的进步。不论我们的会晤是长久还是短暂,这些会晤都在我的记忆中留下了深刻而经久的印象;而且,在撰写这一文章时,我可以说一直在和爱因斯坦进行争辩,甚至在讨论表面上看来和我们会晤时所争论的那些问题相去很远的课题时也是如此。至于有关谈话内容的叙述,我当然知道我只依靠了自己的记忆;同时我也可以想到,爱因斯坦对量子理论发展的许多特色的看法可能和我的看法并不相同;在量子理论的发展中,爱因斯坦是曾经起过很大作用的。无论如何,我相信我已经不无成功地说明了这样一个问题:在和爱因斯坦的每一次接触中,我们大家都会得到启示;能够从这种启示中获得禆益对我是如何地重要啊!

 

 

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