一种科学实在论如何可能

虽然每一篇论文写完后都会令自己恶心难过,但令我如此不适的论文还是久违了。写完之后几乎自己连一遍也没读毕就匆匆打印,急忙去学校交了,这篇论文的酝酿过程也尤其不爽——书还是读了很多,蒯因、达米特、古德曼、普特南……各种科学哲学、形而上学、认识论的教材和手册……当然都是中译。你说我咋还是不找英文资料呢?一是时间不够,二是实在也不想读。我发现绝大多数分析哲学家的文字都完全不配我胃口,读不进去(当然,维特根斯坦根本不算分析哲学家)。草草翻翻时倒还能偶尔激荡起我自己的灵感,但如果细致地读下来,觉得就是没啥东西——分析得挺细致,但他们关心的根本不是我所关心的问题,那些问题对我来说根本不成为问题,或者是本可以用更透彻简明的方式去论述的,那么我实在就没有动力去费劲嚼那块毫无滋味的口香糖,除非我纯粹只想锻炼阅读能力。总之结果我还是以老办法扫荡中文书籍,但实在也扫不出啥感觉来,也没有一本书能一口气通读小半本以上的。而且最终读的这些书都没用上,一是真没找到特别引起我兴趣的论题,二是时间实在赶不及,再拖下去的话吴老师的论文就真搞不定了。所以最终想到的是一个比较现成的题目,就是我以前也想过也写过,在课堂报告时也讨论过,而且对孙老师而言似乎也是他并未认真想过的问题,那就是关于直觉主义如何解释量子佯谬的问题。但结果一写起来半个导论就满三千字了,实在是没法弄。要求三千左右,虽然说可以超,但似乎不能太过分吧,而且时间也有限……总之最后就把小半个导论以及关于量子力学的一些讨论攒在一起弄成了这一篇,但感觉起来总有支离破碎的意思……而且许多地方仍然是欲言又止,没有把想法说透……

总之,唉,反正交差了吧!但愿孙老师手下留情了。

本来都不想贴博客了,不过想想毕竟还是要坚持随轩的规矩,而且也算是做个备份吧——PS:我发现我电脑上的某篇文章莫名其妙地找不见了……要不是在随轩上有备份,我这次的马哲作业就彻底傻眼了!

 

一种科学实在论如何可能

摘要:本文批评了部分科学实在论主张的含混不清,并通过量子力学相关问题的讨论,指出在量子力学之后,科学实在论的主张如果可能,要么必须站在当代科学主流的对立面,要么就必须重新反省“实在”等语词的意义,而不能不加批判地固守着日常的理解方式。实在论和反实在论的争议焦点不应当是对形如“电子是否实在”之类问题的字面上的表态,而更应该是关注于对于何谓电子、何谓实在等语词意义和用法问题的商讨。

关键词:实在论 反实在论 哥本哈根解释

经历了二十世纪初整个西方哲学对传统形而上学的清剿,又目睹了以量子力学为代表的二十世纪科学的新面貌,“科学实在论”居然仍在科学哲学界兴旺,这是一件令人困惑的事。更令人遗憾的是,许多科学实在论的主张者似乎并没有自觉到他们是时代主流的逆反者,而是理所当然地立于守势,把反实在论者视为异端。但事实上,经历了新哲学和新力学的洗礼后,经典的科学实在论早已没有了其立足之地,或许只有在夹缝中挣扎求生了。或者说,经典的实在论早该灵活应变,重新澄清“实在”的意义——如此一来,一些目前被贴上“反实在论”标签的学说也可以恰如其分地称为某种实在论,为什么不呢?这也许是一种修辞策略:如果始终只愿意把某一种朴素和偏狭的主张称为“实在论”,而把其余的包括有从极端绝对主义到极端相对主义和各种温和的主张在内的形形色色的学说都笼而统之地称作“反实在论”,这非但会遮蔽真正的争议焦点,也容易让虚无主义者坐收渔翁之利。

本文将讨论的问题是,所谓科学实在论的主张究竟是如何可能提出的?也就是说,除了空洞无物的同义反复或情绪宣泄之外,科学实在论究竟能够提出怎样的与众不同的主张?

关于“科学实在论”的主张,一种典型的概括是:“它主张科学假定或理论实体,例如电子、夸克等具有独立于人心的真实存在,科学的共相是对事实的抽象。……”[1]更严谨些的表述是:“完善的当代科学理论中大多数基本的不可观察的实体独立于心智而存在。”[2]不过为了简明起见,我们不妨说,“电子是实在的”是科学实在论的基本主张。

但是,仅仅说出这样一条主张是毫无意义的。没有人会否认“电子”之所以叫“电子”而不是“团子”这一情况是依赖于人类的建制和约定的,许多反实在论者也并不否认当人选取了一种确定的观测方式后,电子的“表现”是与人的意念无关的。关键在于,在科学理论的构造中,人究竟扮演着一种怎样的角色。

究竟何谓“独立于人心”?何谓“真实存在”?这些概念本身就是非常可疑的。事实上,反实在论与实在论的争议焦点决不应该是“电子‘是’或者‘不是’真实的”,而是在于:“当你说某物是‘真实的’或‘独立的’时,这意味着什么?”如果说“真实的”这一概念是任意制定的,那么我为何不能把“某理论术语是真实的”解释为“该术语作为理论工具是实用的”?如此一来实在论与工具主义还有什么区别?

令人遗憾的是,在有意无意之中,某些科学实在论者还真的就是这么理解“真”这一概念的。亚历山大·伯德在他的科学哲学教材中罗列了五条科学实在论者的典型主张[3]

(a)理论可以根据其真理性或者接近于真理的程度而进行评价;

(b)理论理所当然的目的在于其真理性或者接近于真理;

(c)理论的成功就是支持理论为真的证据;

(d)理论如果是真的,则它们所假定的不可观察的实体将会真实的存在;

(e)理论如果是真的,则它们将会说明可观察的现象。

这五条主张说得煞有介事,但绕来绕去,总是没有弄清这个“真理”究竟是什么意思。按照(a)、(b),理论的“成功”与否根据其是否接近于真理而得以评价;但按照(c)、(e),理论的“真理性”则是通过它的成功而得以推断的。“成功”和“真”捆绑在一起,互相支持,但除了同义反复之外,这些主张还提供了什么有意义的信息呢?如果说对于“成功”的判断事实上毕竟是基于科学实际在当代社会中取得的地位,那么这可不就是社会建构论吗?实在论者援引了实际上就是“成功”的同义词的“真理”这个神奇的词汇来解释“成功”,如此“一叶障目”地仿佛就与工具主义或社会建构论划清了界限,但实质上难道不是一回事吗?摘掉了这片自欺欺人的叶子后,科学实在论与社会建构论如出一辙。

于是,如果说科学实在论的主张仍有意义的话,要点只是第四条:“(d)理论如果是真的,则它们所假定的不可观察的实体将会真实的存在。”换言之要点还是前述的那一句话:“电子是实在的”。

也就是说,一种科学实在论的主张如果是可能的,就应使“电子是实在的”这句话言之有物,而这里的“实在”概念必须有某种并不只是依赖“成功”而做出的理解。

一些科学实在论者从常识出发来理解“实在”这个概念,甚至宣称科学实在论是在接受了常识实在论之后才有可能[4]。这的确算是一种可能的主张。也就是说,所谓“电子是实在的”指的是“电子类似于石头、桌子等日常经验中的对象那样是实在的”。然而这种说法明显是可疑的。首先,“常识实在论”的最有力的质疑者不是哲学上的怀疑主义,而恰恰是科学实在论。科学提供了一个与常识明显不同的世界图景,并宣称那才是世界的真相。科学的实在与常识中的实在至少在表面上是冲突的。常识实在论也许将势必导致某种朴素的科学实在论,但这并不意味着科学实在论总是与常识实在论相融洽。比如罗素就指出:“素朴实在论导致物理学;而物理学如果是对的,就将表明素朴实在论是错的。因此,素朴实在论如果是对的就将是错的。因此,它就是错的。”[5]

但先不论物理学是否否定了常识实在论,我们就看一看诸如“电子类似于石头、桌子等日常经验中的对象那样是实在的”的具体含义。

科学实在论主张的要点在于实在的所谓“独立性”,也就是无论你怎么想、无论你看还是不看,那块石头都“在那儿”。这当然是很模糊的表述,作为日常中的语言,我们似乎能明白大概的意思,但应用于电子时该怎么说呢?说某个电子不依赖于人的意志地“在那儿”究竟是什么意思?

为此我们先要弄清楚在现代科学中所谈论“电子”究竟是个怎样的东西。虽然我并不愿意相信,但是看起来有相当一部分的当代科学哲学家对“电子”的观念仍然停留在经典力学的框架之内,或者说常识的框架之内——电子是一个极小极小的“粒子”,占据某个确定的空间范围内,它之所以是“不可观察实体”只是因为它太小了……

但今天的一位称职的中学物理教师(或许是化学教师)就会提醒我们在运用我们的直观想象时千万要谨慎小心,因为“电子”的行动完全不像任何一种日常事物那样可以直观,它既是粒子又是波,它以“电子云”的形态围绕在原子核周围……[6]

最能够显示“电子”的诡异性的莫过于双缝干涉实验[7]:在中途进行观测时,结果是电子要么通过了A缝要么没有;而不进行观测时,电子在光屏上的表现则似乎意味着它同时通过了A和B并自己与自己发生干涉……

鉴于“电子”在现代科学中的诡异表现,科学实在论者将如何主张电子的实在性呢?一些科学实在论者想当然地认为他们是当代主流科学的盟友,但事实上并非如此。电子等理论术语在当代物理学中,也就是量子力学的哥本哈根解释中,实际上被采取的正是一种(在科学实在论者看来)“反实在论”的解释。

我们知道量子力学的哥本哈根解释由玻尔和海森堡为首提出的。它的内容是什么呢?简单的说法是所谓“几率解释”,但这并没有切中要害——因为其他各种解释也都可以用各种方式承认“几率”,只不过策略各异罢了。

我们何不看看海森堡本人是如何界定哥本哈根解释与其反对者的关键差别的?他这样说:“所有哥本哈根解释的反对者在一个论点上都是一致的。在他们看来,回到经典物理学的实在概念,或者用一个更普通的哲学术语来讲,回到唯物主义的本体论,那是值得想望的。他们宁愿回到一个客观的实在的世界的观念,这个世界的最小部分,就象石头和树木一样,是客观地存在着的,与我们是否观测它们无关。然而,……这是不可能的。……”[8]

而我们现在看到的所谓“科学实在论”,恰如其分地正是那个“唯物主义本体论”。我们可以恰当地说:哥本哈根解释的要旨不是“几率”,而正是“反实在论”。

在此值得再次强调——这一点怎么强调都不为过——实在论与反实在论的争议焦点究竟在哪里?并不是在于支持还是反对科学,或者是否怀疑论之类的问题。显然,玻尔、海森堡等人并不“反科学”,更不是极端的怀疑论者或相对主义者。或许恰恰是所谓的科学实在论者才试图“反科学”——至少是反对主流科学,例如抵制量子力学而追随玻姆力学[9]。如果搞错了分歧的位置,反科学的一方反而以为对手在反科学,那么整个争论难免乱成一团、纠缠不清。

玻尔和海森堡等都非常明确问题之所在。玻尔说:“我们人类从根本上依赖于什么?……我们依赖于我们的言词。……我们的任务是与别人交流经验和观点。我们必须不断为扩展我们描述的范围而奋斗,……‘实在性’也是一个词,一个我们必须学会正确使用的词。……不存在什么量子世界。只存在一种抽象的量子力学描述。认为物理学的任务是去探求大自然是怎样的想法是错误的。物理学讨论的是我们对于大自然可能说些什么。”[10]海森堡则说:“人们能够谈论原子本身吗,这是一个物理学问题,同时也是一个语言学问题。”[11]海森堡反复强调:“量子论的哥本哈根解释是从一个佯谬开始的,它从我们用经典物理学术语描述我们的实验这样一个事实出发,同时又从这些概念不能准确地适应自然这样一个认识出发。这样两个出发点间的对立关系,是量子论的统计特性的根源。”[12]

简而言之,所谓哥本哈根解释是什么:一句话,把量子现象的貌似佯谬解释为“人类语言的局限性”。其要点就是破除了相信“我们能够描述世界的一部分而丝毫不用牵涉我们自己”这一经典物理学的“幻想”。[13]

于是,一种科学实在论的主张如何可能建立起来呢?第一种办法就是必须反对量子力学的正统解释,与当代物理学的前沿潮流相对抗,换言之,例如,去追随玻姆力学。当然这样一来的代价就是科学实在论者们惯用的“成功论证”之类的说辞就趋于无效了。而第二种办法——某种意义上第一种办法也属于第二种——则是,把争议的焦点从形而上学转向语言学——不是去争论“电子是否实在”之类空洞的问题,而是关注于反省“电子”、“实在”这些语词究竟是/应该是什么意思。经过对语词的反省,我们应能发现“实在性”的丧失将并不意味着“客观性”的丧失;而“客观性”在某种意义上的丧失也并不意味着“确定性”的丧失;而“确定性”概念的某种变化也并不意味着知识论将陷入虚无主义。然而某些科学实在论者关于这些辨别都缺乏必要的反省,仍旧天真地把这些概念简单地捆绑在一块儿,结果是在一块虚弱无力的盾牌之后为虚无主义者留出了畅行无阻的通道。

最后,值得一提的是,语言学的研究不需要也不应当毫无根由地任意指定概念的含义。事实上在学者们有意识的工作之前,人们实际使用语言的方式并不是一尘不变的。换言之,不应该简单地根据某位科学家或哲学家是否使用“实在”等词汇,就给他贴上实在论或反实在论的标签,这是毫无意思的。海森堡提到:“我相信当物理学家谈论原子事件时,他们实际使用的语言在他们内心中引起与‘潜能’的概念相类似的想法。所以,与其说物理学家渐渐习惯于把电子轨道等等看作是实在,不如说习惯于把它们看作一种‘潜能’。至少在某种程度上,语言已经调整了自己,使之与这种真实的情况相适应。”[14]

如果重新诠释“实在”的含义,例如使之接近于“潜能”,那么某些量子力学也可以是实在论的。无论如何,如果始终拘泥于常识理解中的“实在”概念,将难以使“实在论”成为一个在量子力学之后的当代仍然合理和有力的哲学主张。

2009年1月10日


[1]尼古拉斯·布宁余纪元编著:《西方哲学英汉对照辞典》,人民出版社2001年,第902页

[2] Michael Devitt, “REALISM/ANTI-REALISM”,材料p14

[3]亚历山大·伯德:《科学哲学》,贾玉林荣小雪译,中国人民大学出版社2008年,第121页

[4] Michael Devitt, “REALISM/ANTI-REALISM”,材料p14

[5]转引于尼古拉斯·布宁余纪元编著:《西方哲学英汉对照辞典》,人民出版社2001年,第650页(调整了中译)

[6]“电子”还有一个值得一提的奇妙特性,那就是任意两个电子都是“一模一样”或者说“不可分辨的”。当然,我们可以分辨在这个实验室中的这个电子与在那个实验室中的那个电子,但这其实只是对时空位置的分辨,而一旦把任两颗电子放到一起,它们就是全同的。再加上量子力学的不确定性原则,你根本无法说被电子枪射出的这个电子和随之打到屏上的电子是“同一个”,因为由于量子涨落,这个电子在“路程”中可能经历了无数次湮灭和再生……所以,就某种意义上,“电子”并不是一个“共相”,它也不是从无数个个殊相中抽象出来的东西,如果按照莱布尼茨的同一性原则,那么就应该说宇宙中只有一颗电子——尽管没有两片完全一样的树叶,但是没有两个有丝毫不同的电子!(按照费曼的构想所有的电子可以理解为一枚电子在时空中来回穿梭而形成的)。如此一来,关于“电子”的“共相实在论”就面临着严重的问题。当然,共相殊相意义上的实在论问题并不是本文的主题。而且,如果承认了“电子”不是一个真实的实体而是一个被建构的理论工具,这个问题也迎刃而解。

[7]相关的知识在科学哲学界理应成为基本常识,所以在正文中不过多地加以叙述。不过为了显示我对相关背景知识确有了解,我把自己对于双缝实验的(现成的)简短介绍放在这里:

双缝干涉实验是一个在中学物理课就遇到的简单实验,它揭示了光的波的特性:让一束光通过两条并排平行的缝,在缝后适当地放置光屏,便可以观察到明暗相间的干涉条纹。其中的暗条纹正是由于两个缝的相干波的波峰和波谷相互抵消造成的。用一束电子实验也可以观察到干涉条纹,这证明电子也是波。然而我们又知道能量是非连续的,光是由无数小的不可再分的“光子”组成,电子当然也是如此。那么,每次只发射一个粒子呢?它如果通过了双缝,就可以在光屏上留下一个小点,这显示了其粒子性。如下的想法似乎是显然,如果一个粒子通过了双缝到达光屏,那么它“要么是通过了A缝,要么是通过了B缝。”正如一个粒子在光屏上只能留下一个点那样,它不可能同时通过两个缝!那么,依次放出100个粒子打在光屏上的效果,应该等价于先关闭A缝,放50个粒子通过B缝;再关闭B缝,放50个粒子通过A缝的效果吧?以上的分析似乎是符合逻辑的。然而,事实是:虽然1个粒子打在光屏上只是一个点,而足够多的点显示在同一个光屏上也会显示出整体的图案来。实验的结果是,如果始终打开双缝,让足够多的粒子依次通过,最后屏幕上所形成的图案仍是干涉条纹!我们知道,干涉条纹是波的现象,是波同时通过双缝而互相干涉的结果,而一个粒子通过双缝是是怎样发生干涉现象的呢?难道是自己和自己干涉吗?难道一个粒子能够同时通过两个缝吗?

然而,如果我们试图检查粒子通过双缝的情况,例如在其中一个缝上安置一个监测器,结果仍旧是:粒子“要么是通过了A缝,要么是通过了B缝。”但是,一旦采取了这一观测,最后在屏幕上得到的就再不能是干涉条纹了,而变成了简单的叠加,即“先关闭A缝,放50个粒子通过B缝;再关闭B缝,放50个粒子通过A缝的效果”!或许更令人困惑的是:经过改进的(例如用半透镜代替双缝)实验——所谓“延迟实验”——可以让“在中途是否进行观测”的决定延迟到粒子已经通过双缝之后才作出!也就是说:最后有没有发生干涉现象,也就是“粒子是怎样通过双缝的”,可以延迟到粒子实际已经通过双缝后,再由实验者决定!

[8] W·海森伯:《物理学和哲学》,范岱年译,商务印书馆1984年,第81页

[9]由于EPR佯谬确实已被实验确认等原因,非要为量子现象提供一种实在论的解释变得越来越困难,即便是玻姆的解释尽管保全了理论对象的个性独立性或二值原则,但它所展示的实在图景仍然是反直观、反日常的。“隐缠序”之类的东西未必比哥本哈根解释更不荒诞。用常识的实在观念去理解当代科学的努力恐怕是注定要失败的。

[10]转引于罗杰·G·牛顿:《何为科学真理》,武际可译,上海科技教育出版社2001年,第179页

[11] W·海森伯:《物理学和哲学》,范岱年译,商务印书馆1984年,第109-110页

[12]同上,第22页

[13]同上,第21-22页

[14]同上,第119页

海森堡接着说:“但这不是人们可以使用普通逻辑形式的那种准确语言;而是在我们内心引起图象的那种语言。”稍后,海森堡又提到,“在经典逻辑中,语言的不同层次间的关系是一一对应的。‘原子是在左半边’和‘原子在左半边是真实的’这两个陈述,在逻辑上属于不同层次。在经典逻辑中,这两个陈述是完全等价的,就是说,它们或者都为真,或者都为假,不可能一个为真,另一个却为假。但在互补性的逻辑形式中,这种关系却更为复杂。第一个陈述的正确性或不正确性仍然包含了第二个陈述的正确性或不正确性。但第二个陈述的不正确性并不包含第一个陈述的不正确性。如果第二个陈述是不正确的,那可能是不能确定原子是否在左边:原子不一定要在右边。”

——我们注意到,海森堡指出的“经典逻辑”在量子力学中的不适用未必一定要放弃一种准确的逻辑学,我们发现(即便不考虑不成气候的“量子逻辑”)直觉主义逻辑在这里并没有失败,通过对排中律的限定,直觉主义逻辑可以给出同样准确而又不陷入悖谬的解释。

附注:我原先打算写的作业主要是关于直觉主义如何解释量子佯谬的问题,结果写个导论就超三千字了,只好以后再说吧。原计划中的主要问题也是直觉主义或量子力学分别都是在何种意义上的“反实在论”。无论如何对于实在论论题的界定都是不能绕过的。

最新评论

  • 星空2009-01-12 22:27:31 匿名 124.205.78.225孙老师的论文乎?吴老师的论文乎?
    文章是看不懂,纯属灌水,加点人气
  • 古雴2009-01-12 22:52:10当然是孙老师的论文,吴老师的还在折腾中,进展还算顺利,不过结果肯定还是不能让我满意……

关于 古雴

胡翌霖,清华大学科学史系助理教授。本站文章在未注明转载的情况下均为我的原创文章。原则上允许任何媒体引用和转载,但必须注明作者并标注出处(原文链接),详情参考版权说明。本站为非营利性个人网站,欢迎比特币打赏:1YiLinDDwvBLT19CTUsNHdiQhXBENwURb

2 条评论

  1. 引用通知: 媒介实在论——从媒介存在论看科学实在论【垃圾】 | 随轩

  2. 引用通知: 随轩 » 广州会议之游记

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