“微观哲学初探”笔谈,本文主要内容关键词为:笔谈论文,微观论文,哲学论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。
杨世昌先生遗著《微观哲学初探》于1995年4 月在华东师范大学出版社出版之后,本刊于1995年第4 期图书评介栏发表了何祚榕《为“微观哲学体系”登场鸣锣开道》一文,引起一些中青年学者的关注,他们从不同角度对该书及其课题进行评议和讨论,现摘要如下:
当人类认识深入到空间尺度小于10的负8次方厘米的微观领域时 ,人们便进到了一个和自然关系的新层面。对于宏观主体来说,微观领域是一个全新的世界。自从上个世纪之交以来,人们对这个全新世界的认识已取得重大进展,但面对这一崭新的认识成果近一个世纪,却至今未能建立起一门相应的认识理论。可喜的是,杨世昌先生的《微观哲学初探》一书,在这方面作了很有意义的探讨。杨先生的研究,引发了笔者对于微观认识论(或微观世界认识论)的一些思索。
(1)一种朝向广义认识论的努力。 微观认识论是对微观世界认识的哲学反思。关于建立微观(世界)认识论的必要性,可以从何祚榕先生就建立微观哲学体系的意义所说的一段话得到合理的说明(参见《中国社会科学》1995年第4期,第197页)。建立微观(世界)认识论,是一种朝向广义认识论的努力。
广义认识论应当包括这样一些领域,从认识客体看可以有:宏观认识,即以宏观事物为客体的认识,和微观认识,即以微观事物为客体的认识;从认识主体看可以有:个体认识,即以个体为认识主体的认识,和社会认识,即以社会为认识主体的认识;从认识关系看则可以有:外界(或对象)认识,即指向主体外部世界的认识,和自我认识,即指向认识主体自身的认识。
传统认识论主要是宏观的、个体的和外界的;社会认识和自我认识的理论正在建立(目前我国这两方面的研究均包含在社会认识论中),只有微观(世界)认识论研究还有待进一步深入和系统化。
(2)间接感受:微观认识论的基石。 宏观认识建立在主体感官的基础之上,是以直接感受为基础的。由于是宏观主体对宏观客体的认识,由于认识活动在同一空间尺度中,这种认识可以以形象的方式进行。然而在宏观主体对微观客体的认识中,情景则完全不同。由于微观世界的量子性质,作为宏观存在的人不能用感官直接感知微观事物。在对微观世界的认识中,观测主体和量子状态之间有一道无形的屏障。正是这一屏障构成了微观认识和宏观认识的本质区别。这一区别“要求一个全新的认识论。这个认识论,不是以直接感受,而是以间接感受为基础的”(《微观哲学初探》第21页,以下凡引此书均只注页码)。
提出“间接感受”之功不可没,它是微观认识论的基石及其研究的出发点。
(3)观测和仪器。在宏观领域, 任何观测都是主体和客体之间的直接相互作用,即使借助仪器进行也不例外;仪器不过是主体感官的延长。因而在宏观认识论研究中,观测和仪器不会引起人们太多的注意。但是在微观领域,由于主客体之间的无形屏障,观测的进行和仪器的运用都变得如此复杂,以致它们凸现为极为重要的认识论问题,成为微观认识论研究的基本内容之一。
(4)宏观主体和微观客体。宏观主体和微观客体的相互关系, 是微观认识论研究的中心问题。
由于微观客体不能为宏观主体所直接感受,微观信息存在一个宏观化的过程。当微观客体信息转化为宏观现象呈现在主体面前,微观世界的原本图景已经发生了不可预料的大改变。而这种大改变的发生,正是宏观主体的干预造成的。这种情境,使宏观主体和微观客体之间的关系呈现出前所未有的复杂性,以致引出一系列新的认识论问题。像径迹照片这样一些特定的宏观客体上由微观事件造成的宏观效应,究竟在多大程度上代表了所要观察的微观客体本身?主体怎么根据这些宏观效应得到关于微观客体本身的认识?波粒二象性、几率或几率波等等,到底是微观客体本身的特性,还是宏观主体的主观构想?这些关于宏观主体与微观客体关系的问题,涉及微观认识论研究中的一个更深层次——描述和解释。
(5)描述和解释。在现代科学中,描述和解释的分化日益明显。 描述和解释的完全分化,是微观认识领域的一个极为重要的特点。由于宏观主体对微观客体的描述和解释已经完全分化,二者并不能像在经典物理学中那样简单地相互等同,否则,便会把宏观主体对微观客体的描述的特性,与微观客体本身的性质混为一谈。例如,由于人们必须用统计方法描述微观事物过程,人们就认为几率性是微观事物过程本身的特性。微观认识领域许多困扰人的问题,包括爱因斯坦和玻尔的“世纪之争”,都源于客体本身的特性和宏观主体对微观客体的描述的特性的混淆。
宏观主体对微观客体的描述,也是一个相当复杂的问题。在微观认识领域,一方面,微观客体的性质与人的感觉特性完全不同,它们甚至不能为宏观主体所想象;另一方面,作为一种特定的宏观存在,主体又不得不用经典(宏观)概念去描述微观现象。电子既不是粒子,也不是波,然而人们又不得不用波和粒这两个经典概念去描述它。尽管人们用“导波”、“波包”或者新造的Wavicle(波粒子), 但都不能形成具有波粒二象性的微观粒子的具体概念。玻尔不得不采用“互补描述”,正说明了宏观主体用经典物理学概念描述微观客体的极端复杂性。
1995年春,我得到杨世昌先生的《微观世界的哲学漫步》(华东师范大学出版社1989年出版)一书,立刻被它的澄彻清新的文字和敏锐地提出的一系列哲学问题所吸引。其中最令我难以忘怀的问题是:作为“宏观的智慧生物”的人类,“不可能直接依靠自身的感觉系统的属性进入原子世界”,那么,人如何去认识微观世界?认识的结果与微观世界是否一致?这个问题至关紧要,因为它把认识论问题归结为人的本性问题,从最深刻的人的生理本性来理解认识论问题。最近,又读到该书的姐妹篇:《微观哲学初探》,杨先生把这个问题更加鲜明地提出来。他生动形象地指出,正像只能生活在水中的鱼不知道水外还有另一世界——空气的世界一样,生活在宏观世界的人,无法直接感知到微观世界。人们只能通过仪器与微观粒子的作用,让微观现象产生出宏观现象,并且用宏观世界的感性模式与概念框架,来表达微观世界的规律。由此而表达出来的规律,必然充满着矛盾,其中最集中的体现是“波粒二象性”。如果说,《微观世界的哲学漫步》是对这个问题做了认识论上的深刻探索,那么,《微观哲学初探》一书,则着重于本体论上对这个问题的探索。在本体论上,人们要追问:这个只能潜伏在这些理论之深处的微观世界本身,其面目到底如何?其规律到底怎样?杨先生本人做了自称为“跑龙套者”的初探。我对这种“初探”最感兴趣的,是杨先生用东方的智慧来解释西方微观粒子理论的尝试。
杨先生认为,《老子》一书,已经把世界分为两个世界:一个是作为本原的世界,是“无名的,不可道的,是无状之状”;而世间万物是“有名的,可道的,有状之状”。“无名,天地之始,有名,万物之母”。无名的世界是最基本的,它是“无状之状”的世界。而这“无状之状”,“借用来说明基本粒子,就比古希腊‘万物皆数’说更为合适。‘无状之状’,就是没有现象的现象”,这正是微观世界的“现象”。用现代的话来说,“无状指没有人类所能直接感知的那种现象,有状是指具有人类所不能直接感知的那种现象。”(第16—17页)而基本粒子正是如此。《老子》还指出,这个作为宇宙本原的“道”,是“绳绳不可名”的,微观粒子也恰恰如此:“电子怎样在原子中运动,想象不出来。电子怎样自旋,想象不出来。原子核是什么东西,想象不出来。”(第29页)因此,它们不是平常所说的现象,而是“没有现象的现象”。
杨先生还引用《老子》中的一段话来解释波粒二象性:“道之为物,惟恍惟惚。惚兮恍兮,其中有象;恍兮惚兮,其中有物;窈兮冥兮,其中有精,其精甚真,其中有信。”杨先生评论道:“既是实物又是精气,这不是在谈论道的二重性吗?”(第64页)作者认为,波粒二象性实质上是实物与场的关系问题,其与“道”的二重性(实物—精气)正好相似。作者由此而得出结论说,科学在实践中,已经“不知不觉把古代原子论和元气论融合起来”(第73页)。这一结论,何其发人深省!
在对微观粒子的分解中,作者认为,目前所采用撞击的方法,是不理想的。应当依照原子本身的内在结构,像《庄子》的“庖丁解牛”那样,“依乎天理,因其自然”,找到一种“动刀甚微,謋然已解”的办法,来揭示粒子的内部结构(第76页)。
在原子科学中,有一个把粒子作为几何点的假设,这是对粒子间相互作用进行数学描述的必要假设。这个假设,是主张“至小无内”的。这显然是一个不合理的假设,导致了许多“发散性困难”。杨先生进而提出“至小有内”的概念,认为不可分的粒子也有内在结构,这才能从根本上解决“发散困难”,而不是仅仅借助于重整化的数学处理方法来解决问题。在这一点上,杨先生对中国古代哲学观念作了进一步的引申,是富有启发性的假设。
当然,微观世界本身的面目到底是什么样的?波粒二象性到底是不是其最终结论?这个问题还有待物理学与哲学的长期探索。杨先生在本书中,当然只能对其进行哲学上的定位与定性。而用古老的东方智慧来探索这个最艰深的现代自然科学问题,是应当充分地加以肯定的。
最近看到两本杨世昌先生写的有关微观哲学的小册子,为之耳目一新。
微观世界许多哲学问题已经对以宏观世界为背景的传统哲学造成了很大的冲击,它使我们发现了传统哲学的不完备之处,并通过研究微观世界中的哲学问题进一步完善现有的哲学体系。
(1)微观世界的边界。人类观察宏观世界, 仅有文字记载的就有几十个世纪。人们对宏观世界的规律性已经认识得比较清楚。相对论、量子论的相继发现使人们已经超出了宏观世界的“边界”。超出这个边界,一些宏观的基本规律,如牛顿力学、电磁学就不再适用。面对这样一个边界清楚、井然有序的宏观世界,人们可以对这个领域进行高度的综合与概括。尽管人们对生命的本质以及非线性复杂体系的混沌现象等还没有清晰的认识,但应该说,整个宏观世界的格局与脉络基本上是清楚的。
然而,人们进入微观世界才不过几十年,对微观世界的认识还只是达到其表层。尤其值得注意的是:人们完全不清楚微观世界的下边界究竟在什么地方。不清楚一个世界的全部范围,却要在哲学上整体地去把握这个世界,必然会受到时代的局限。
(2)关于“质变和量变的同时性”问题。 量变的同时引起质变这在微观世界是十分普遍的。这也是微观世界有别于宏观世界的显著标识之一。
恩格斯在《自然辩证法》中说:“在自然界中,质的变化——以及对于每一个别场合都是以严格地确定的方式进行——只有通过物质或运动(所谓能)的量的增加或减少才能发生。”(恩格斯:《自然辩证法》,于光远等译编,人民出版社1984年出版,第76页)即质的变化由于量的变化才能发生,或者量变积累到一定程度才发生质变;或者量变的同时发生质变。但通常人们似乎对前一种情况注意得更多,总是觉得量变是质变的准备,它们不是同时发生的,量变在先并积累到一定程度才发生质变。
不论是黑格尔还是恩格斯,应该说他们已经注意到“量变与质变同时发生”的问题(参见《自然辩证法》第79页)。他们都提到了普通氧气(O[,2])分子含有两个氧原子,而再增加一个氧原子(量变)构成的臭氧(O[,3])则是一种与双原子氧分子完全不同质的分子(质变)。他们还注意到一氧化二氮(N[,2]O)与五氧化二氮(N[,2]O[,5]),仅仅由于分子中增加了4个氧原子,所形成的两种分子性质该是多么地不同。 只是由于发生在分子—原子水平上的这种“量变同时产生质变”的事实还不普遍,两位哲人还没有来得及把它作为一条“子规律”加以明确总结。
在恩格斯去世后不久,由于放射性的发现使人们充分地认识核反应层次的大量事例。在核层次与基本粒子层次上,这种量变与质变同时发生已经成为微观世界的一种普遍现象,应该把这条子规律补充到辩证法第二条的量变—质变规律中去。
应当指出,还存在另一种质变方式。这就是:量不变,只是体系结构的变化而引起质变。这种现象在恩格斯的《自然辩证法》中也曾经提到过。他例举了“C[,4]H[,10]有两个同分异构体,C[,5]H[,12]有三个同分异构体”(《自然辩证法》,第80页),指出它们分子中包含了相等数量的碳、氢原子,在质的方面却各不相同。但他还是为了说明同系物的量变积累引起质变,未把眼光聚焦在“量不变,序变同时引起质变”这一子规律上。
(3)关于“微观无现象”。首先谈谈人的“感觉”。 人类的五种感觉器官是根据人类的生存需要而长期进化来的。
感觉到的并不绝对地等同客观。5水硫酸铜是蓝色的, 并不等于铜离子本身被染成蓝色,因为无水硫酸铜又是白色的,硫酸和水也都是无色的。单独拆开来没有谁是“蓝色”的。
感觉又不同于仪器那样客观地无选择地吸收信号,它是根据人类生存需要而决定取舍的,包括感知量程范围和灵敏度的选定。视觉只感知由400至800纳米的可见光,若扩大到红外光,则夜间如同白昼,何以安眠。所以我们不应当把人类感觉的“客观性”与“真实性”绝对化。感觉的形成与进化完全是人类在宏观世界里生存的需要所致。这也注定了人类不会直接感知微观世界超出感官接收范围的现象。借助于仪器,人们的感官可以感觉到显示粒子径迹的核乳胶片和威尔逊云室的径迹图象,隧道扫描电镜的分子图象等。我们不应该因为应用了仪器就不承认它们是人们眼中直接观察到的现象。现象为人们的感官所感受只能是“直接的”。通过仪器,信号可以由一种形式转换为另一种形式,这些经过信号转换的现象,也是由人类的感官所直接感受到的。
(4)关于“宏观语言的局限性”。作者把诸如波粒二象性、 轨道、自旋、电子云等词汇与实际现象的不符归结为:“用宏观概念来执行描述微观现象”(第45页)这一语言障碍。实际上并不存在这种障碍。
首先,人类总是先拿自己身体的各部分来描述自然界的。如,山脚、山腰、山顶、锯齿、壶嘴、针眼。英语里“呎”(foot)又当“脚”讲,它相当于人一只脚的长度。其次,人们总是从自身开始,由近及远地扩展语言。当然,人们也必然是由宏观向微观进行这种语言扩展,如电子云、轨道、壳层、自旋等。至于波粒二象性的困难也仅在于理解上的肤浅,而绝不是什么语言上的障碍。
(5)哲学是关于世界观的学说。 可以称得上是“根本的”世界观只能有一个。科学越是高度地分化,哲学越是要高度地综合,这样才能构成人类对世界的完整统一的认识。因此不宜分为“宏观哲学”、“微观哲学”、“宇观哲学”等。《初探》中关于“两个领域,两种哲学”的提法,我认为是不妥当的。
杨世昌先生的《微观哲学初探》,以中国人特有的语言再现了20世纪上半叶的科学革命及其哲学争论。作者本意在于建立独立的微观世界的哲学。但科学与科学哲学发展的历史主流,却已很快超越了它,而指向了另一方向——科学的新的更高层次的统一。高度分化基础上的高度综合乃是现代科学发展的主要趋势,20世纪下半叶,综合趋势已占主导地位。
首先,关于宇观和微观世界的科学发展本身已走向对自然界新的统一的理解。例如,宇宙学中的奇点定理表明,在极早期宇宙中有过一个时刻,那时宇宙是如此之小,而引力场变得如此之强,以致人们不能不引用量子力学的小尺度效应。适于宇观世界的广义相对论和适于微观世界的量子力学必须结合,才能解释宇观世界的大尺度一致性。而关于微观世界的S矩阵理论则导致了“靴伴假设”, 它把宇宙看成是相互关联事件的动态网络,其中各部分的整体自洽性决定了整个网络的结构,它从量子力学中得出基本的、普适的相互关系,而从相对论中获得动态的含义。这里,宇观和微观,极大和极小,始点和终点统一在更广阔的科学视野之中。
进而,关于对称性的最新研究表明,“宏观世界与微观世界这两者必定紧密联系在一起,不可能把其中任何一个看成一个分离的统一体。”(李政道:《对称、不对称和粒子世界》,第61页)另一方面,对于随机过程的研究揭示了:“固有的、不可缩减和不可计算的随机性实际上首先出现在经典力学中,而不是像通常认为的那样出现在量子力学中。”(约瑟夫·福特:《混沌:过去、现在、特别是未来》)
20世纪下半叶,从系统论的创立到非线性科学的滥觞,本世纪第三次也是最大的一次科学革命终于兴起,它宣布了即使在宏观领域,牛顿力学的应用也是有界限的。对于涉及“三”(如“三体问题”、“三周期”等)的复杂性现象,必须运用非线性科学。“对整体性、混沌和变易的全新理解是这场革命的关键。”“它正把科学家传统上热衷于对部分的预测、控制和解析,转变到关注于事物的不可预见之整体的运动方式上来。”(约瑟夫·福特:《湍鉴:鉴照自然的新镜》)对大自然来说,非线性是如此基本,以致非线性科学将可能取代以往全部线性科学,包括本质上线性的量子力学和相对论。自此,20世纪科学革命的内涵和外延才得以全面展开,它正是宏观、宇观、微观“全天候”的。可以说,这是“在科学的整体哲学与人类看待其世界的方式方面的一次重大转变”(同上书)。一系列经典的对立范畴,如偶然性和必然性、决定论与概率论、简单与复杂、有序与无序、对称与非对称、波动性和粒子性等等,正在获得新的解释,并通过历史演化的过程得到动态的统一。值得注意的是,这种新的统一业已超越了坡尔关于两大对立体系互斥互补的思想,也超越了对立面的辩证综合水平,而走向更近于东方圆融的“同源互根”、互相包含、一元而殊相的境界,并致力于给出微观—宏观—宇观统一的世界图景。同时,科学亦有了更多的自知之明,“道可道,非常道,名可名,非常名。”尽管科学代表了人类对有意义的逻辑宇宙普遍性理解的需要,但真实的宇宙总在逻辑宇宙的一步之外。自然本来和谐,一切对立、悖论乃是由理性思维及语言的限制造成。非仅量子力学如此。
站在今天的高度,再看关于量子力学的哲学问题,其所以“众说纷纭”,“难以有成”,并非由于“名不正”,而在于时未到,不是由于“没有明确显示需要建立一种新的哲学体系的要求”(第1页), 而正在于当时“绥靖哲学”的局限,尚不足以建立一种新的哲学体系。但它对于旧体系是一重大的突破,它要求与当时宏观领域的哲学分道扬镳,恰恰不是由于领域不同,而正由于时代不同。与其说不能“通过宏观经验的外推来想象微观世界”(第3页), 勿宁说不能用经典力学模式来推想微观世界。杨先生关于建立微观世界的哲学的主张,正是“一个新的哲学部门必然产生的先兆”(第2页)。 尽管不一定是微观世界的哲学,但犹不失其科学革命的启蒙的意义。
本人认为:代表20世纪全部科学革命的哲学反思和总结,将不仅是科学的具体的哲学问题的解决,而更将是人类理性的新的觉醒;将不仅是“纯粹理性批判”,而且是文化批判;不仅是科学理性主义的,而且是科学人文主义的。
科学史中,为挖黄金而葡萄丰收的事迹比比皆是,科学和哲学的价值本不在于给出永远不错的结论,而在于对人们思想的启迪和对于未来的开拓。科学不仅有用,而且是富于文化个性和精神的,其原创性本寓于人类超功利的对于自然和自身之谜的不懈探索,其发展亦需一定的人文环境。杨先生的小册子之所以可贵,不在其宗旨如何,而在其探索精神本身,在其治学之严谨,其中每一个问题都经过深思熟虑,深入浅出,并每每闪耀出中西文化碰撞的思想火花。他对于微观世界的“现象”问题、对于科学仪器的作用、以及对于观察者既是看客,又是导演的分析和论点,多是精当而有说服力的。此书对当今科教兴国以及STS (科学、技术与社会)、STL(科技扫盲)活动, 可谓是一本高层次科普读物。