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量子物理学和哲学——因果性和互补性(2/2)

有的整体性特点,是在下述情况中得到逻辑表示的:任何明确规定的再分划的尝试,都会要求对实验装置进行一种和所研究现象的定义不相容的改变。

    在经典物理学的范围内,某一给定客体的一切特征属性,在原理上可以用单独一个实验装置来确定,尽管在实际上用不同的装置来研究现象的不同方面往往是方便的。事实上,用这种方法得到的数据仅仅互相补充,并且可能结合成关于所研究客体之性能的首尾一致的图景。然而,在量子物理学中,用不同实验装置得到的关于原子客体的资料,却显示着一种很新颖的互补关系。事实上,必须认识到,这样的资料就详尽无遗地概括了关于客体的一切可设想的知识,尽管当企图把它们结合成单独一种图景时这些资料显得是相互矛盾的。互补性这一思想绝不会限制我们以实验的形式向大自然提出问题的那些努力,它仅仅在测量仪器和客体之间的相互作用形成现象的一个木可分割的部分时,表征着我们通过这种询问所能接收到的答案而已。

    当然,实验装置的经典描述以及关于原子客体的纪录的不可逆性,保证着和因果性的基本要求相容的一种因果顺序,但是,决定论理想的无可挽回的放弃,却在支配着一些基本概念之无歧义应用的互补关系中得到了突出的表示,而经典的物理描述却以这些基本概念的无限制结合为基础。事实上,要确定一个原子级粒子在一个有限时空域中的出现,就要用到这样一种实验装置:它涉及对固定标尺及校准时钟之类物体的动量传递和能量传递,而这种传递是不能包括在各该物体之功能的描述中的,如果这些物体应该起到定义参照系的作用的话。反之,动量守恒定律和能量守恒定律对原子过程的任何严格应用,在原理上就暗示着放弃粒子的详细时空标示(coordination)。

    这些情况,在海森伯(Werner

    Heisenberg)的测不准关系式中得到了定量的表示;这种关系式指示着在量子力学中确定一些运动学变量和动力学变量时的反比式的活动范围,而这些变量则是在经典力学中定义体系状态所必须用到的。事实上,在量子力学表述形式中表示着这些变量的那些符号的有限对易性,就对应于无歧义地定义各该变量时所要求的那些实验装置的互斥性。在这方面,我们所涉及的当然不是精确测量方面的限制,而是时空概念和动力学守恒定律的明确应用方面的限制;后一种限制是由测量仪器和原子客体之间的必要区分所带来的。

    当处理原子问题时,借助于薛丁谔(Erwin Schrodinger)的态函数来进行具体的计算是最为方便的;由这种态函数,可以通过确定的数学运算推演出支配着在特定条件下所能得到的观测结果的那些统计规律。然而,必须认识到,我们在这里所处理的是一种纯符号性的手续,它的无歧义的物理诠释归根结底要涉及完备的实验装置。忽视这一点有时引起过混乱;特别说位诸如“观察对现象的扰乱”或“测量对客体物理属性的创造”这一类语句的应用,就几乎是和日常语言及实际定义不相容的。

    与此有关,甚至提出了这样的问题:为了更恰当地表示有关的形势,是否必须采用多值逻辑学呢?然而,由以上的论证就可看队对于日常语言和普通逻辑学的一切违背都可以得到避免,只要将“现象”一词仅仅用来指示可以无歧义地传达的知识就行了,在这种知识的说明中,“测量”一词是在标准化的比较这一简单意义下被应用的。术语选择方面的这种慎重性,在探索新的经验领域时是特别重要的;在那种领域中,知识不能被概括于那种在经典物理学中得到如此不受局限的应用的习见构架之中。

    正是在这一背景上,可以看到量子力学在一致性和完备性方面是满足有关合理解释的一切条件的。例如,强调在明确规定的实验条件下得到的永久性纪录乃是量子力学表述形式之合理诠释的基础,这种强调就对应于经典的物理解释中所蕴涵的一个前提:事件之因果顺序的每一步,在原理上都是可以得到验证的。而且,可以将每一种可设想的实验装置全都考虑到,这种可能性就提供着描述上的完备性,和经典物理学中所追求的完备性相仿佛。

    这样的论证当然并不意味着,在原子物理学中,我们在实验资料以及便于概括该种资料的数学工具方面就没有更多的东西好学习了。事实上,事情似乎是这样:为了说明在探索很高能量的原子过程时揭露出来的那些新颖特点,人们必须在表述形式中引入更进一步的抽象。然而,决定性的问题在于,在这方面也根本不存在回到那种描述方式的问题,该种描述方式在较高的程度上满足关于因果关系之形象化表示的习见要求。

    我们已经看到,量子规律性不能按经典路线来加以分析,这一事实本身就要求,在经验的说明中,在测量仪器和原子客体之间要有一种逻辑的区分,这种区分在原理上就阻碍着概括性的决定论描述。总之,可以强调指出,互补性这一较宽广的构架,绝不会导致任何对于因果性这一理想的随意放弃,它直接表示着我们在说明物质基本属性方面所处的地位,这些属性是经典物理描述的前题,而它们又超出经典物理描述范围之外。

    不管适用相对性思想和互补性思想的典型形势是何等地不相同,这两种形势在认识论方面却表现着深远的相似之点。事实上,在两种情况下我们都涉及对于谐调性的寻求,这种谐调性不能概括在说明范围更窄的物理经验领域时所采用的那种形象化概念之中。但是,有决定意义的一点是:不论在哪一种情况下,我们的观念构架的适当扩展,都并不蕴涵对于观察主体的任何引用,这种引用是会阻止经验的无歧义传达的。在相对论性的论证中,这种客观性是通过适当照顾现象对观察者参照系的依赖性来加以保证的;而在互补描述中,则通过适当注意基本物理概念之明确应用所要求的条件来避免全部的主观性。

    从一般性的哲学观点来看,重要的是:在其他知识领域中的分析和综合方面,我们都面临着一些形势,它们是会使我们想起量子物理学中的形势的。例如,生命机体的不可分割性和有意识的个人以及人类文化的特征;都显示出一些整体性特色,这些特色的说明,蕴涵着一种典型的互补描述方式。由于在这些较宽广领域中传达经验时可供应用的丰富辞汇有着很不相同的用法,最重要的是由于在哲学文献中对于因果性概念有着各色各样的诠释,所以上述比较的目的有时是被误解了的。然而,用于描述物理科学中较简单形势的适当术语的逐渐发展却表明,我们所处理的并不是一些或多或少模糊的类比,而是在较宽广领域中的不同方面之间遇到的一些逻辑关系的清楚的实例。