量子力學(xué)與亞原子世界

量子力學(xué)與亞原子世界

一、普遍的量子論發(fā)生了明顯的內(nèi)在解釋科學(xué)是對(duì)實(shí)際事物的描述和預(yù)測(cè)?？茖W(xué)的本質(zhì)是尋求真相，這是科學(xué)家認(rèn)為的最古老、最基本的信仰。然而,深究起來(lái),做到這一點(diǎn)并非易事。在西方思想史上,首先認(rèn)識(shí)到這個(gè)問(wèn)題的是英國(guó)哲學(xué)家貝克萊。他認(rèn)為,如果實(shí)際上我們的知識(shí)是發(fā)端于經(jīng)驗(yàn)并從經(jīng)驗(yàn)中推導(dǎo)出來(lái)的,那么,說(shuō)“某事物真實(shí)、獨(dú)立存在”就是沒(méi)有意義的;因?yàn)橹灰?jīng)驗(yàn)是既定的,事物的性質(zhì)、狀態(tài)、關(guān)系等等都與之相關(guān),那么,說(shuō)某東西存在,也就意味著某東西被經(jīng)驗(yàn)到,或被知覺(jué)到。我們通常所說(shuō)的事物,不過(guò)是一些諸如“硬軟、熱冷、顏色、氣濂、廣延、形相”等觀念的“集合”而已;至于說(shuō)這些感性的觀念必定是由獨(dú)立于人心之外的“物”所引起,則是一件無(wú)法證明的事情。貝克萊說(shuō):“各種觀念所摹擬所表象的那些假設(shè)的原本和外物,本身也是可感的不是?如果它們是可感知的,則它們也是觀念,這正符合我們的論斷;如果你說(shuō)它們不能被感知,那么我請(qǐng)問(wèn)任何人,要說(shuō)顏色和一種不可見(jiàn)的東西相似,軟和硬可以和一種不可觸的東西相似,那是否是合乎情理的呢?”我們看到貝克萊在這里給實(shí)在論者出了一道難題:倘若我們的一切知識(shí)都只能來(lái)自于經(jīng)驗(yàn)并且都表征為經(jīng)驗(yàn)的集合,那么我們就不能夠證明經(jīng)驗(yàn)“之外”的實(shí)在的存在,說(shuō)是它引起了我們的經(jīng)驗(yàn)。從貝克萊開(kāi)始,這樣一種現(xiàn)象主義的迷霧便一直籠罩著哲學(xué)界和科學(xué)界,直到20世紀(jì)初。伯特蘭·羅素就認(rèn)為,所謂事物,不過(guò)是一些性質(zhì)的組合,我們認(rèn)識(shí)事物也只是去把握這些性質(zhì);因此除了性質(zhì)之外,我們不知道事物還剩下什么。性質(zhì)不可避免地具有某種顯性和可感性,因而它總與人類經(jīng)驗(yàn)相關(guān)聯(lián),而“實(shí)體”不過(guò)是“無(wú)用的空名”、“多余的累贅”。盡管現(xiàn)象主義一出現(xiàn)就遭到了各種各樣的批判與詰難,但它從來(lái)就不曾陷入過(guò)絕境。道理就在于:這種理論盡管有悖常理,卻比較符合常識(shí);在人類知識(shí)問(wèn)題上,訴諸感性經(jīng)驗(yàn)的邏輯學(xué)總比訴諸聯(lián)想直覺(jué)的心理學(xué)可靠。經(jīng)驗(yàn)陳述是用清晰準(zhǔn)確的邏輯性語(yǔ)言加以表達(dá)的,感性經(jīng)驗(yàn)具有公共性和可重復(fù)性。比如在一個(gè)房間里面放著一張書桌,只要你和我都是感官健全的人,那么,當(dāng)我們走進(jìn)房間,你和我都會(huì)看到這張書桌。并且,只要這張書桌不被移走,那么無(wú)論什么時(shí)候走進(jìn)房間,都會(huì)看到它。而聯(lián)想和直覺(jué)等心理現(xiàn)象則是純粹私人性的一次性的體驗(yàn):不同的人在同一境況下的心理感受是不同的,同一個(gè)人在不同的時(shí)間進(jìn)入同一境況,其心理感受也未必相似;聯(lián)想和直覺(jué)等心理現(xiàn)象往往是模糊和難以言說(shuō)的。20世紀(jì)以來(lái),作為科學(xué)哲學(xué)最早流派的邏輯實(shí)證主義在科學(xué)的發(fā)現(xiàn)和科學(xué)的證明之間作出了區(qū)分。它認(rèn)為,在科學(xué)發(fā)現(xiàn)的途徑上并無(wú)固定的邏輯模式可尋,因?yàn)榭茖W(xué)家在進(jìn)行科學(xué)創(chuàng)造活動(dòng)時(shí),勢(shì)必有諸如直覺(jué)、聯(lián)想、想象及其他許多心理因素參與在其中;但是,為科學(xué)辯護(hù)的方法卻是嚴(yán)格邏輯性的,一個(gè)科學(xué)認(rèn)知體系之所以獲得認(rèn)可或遭到否棄,就在于它得到了觀察經(jīng)驗(yàn)的證實(shí)或證偽;凡不能被經(jīng)驗(yàn)檢驗(yàn)的命題就是無(wú)意義的命題,必須排除在科學(xué)之外,實(shí)在論等形而上學(xué)命題就屬于這種無(wú)意義的非科學(xué)命題。這就是流行于20世紀(jì)上半葉的邏輯實(shí)證主義的著名結(jié)論,它將現(xiàn)象主義這種哲學(xué)傾向推向了極端。作為現(xiàn)代物理學(xué)兩大支柱之一的量子力學(xué)的問(wèn)世,給科學(xué)界和哲學(xué)界造成的震蕩在某種程度上甚至超過(guò)了相對(duì)論。量子力學(xué)無(wú)論在理論層面還是在應(yīng)用層面都取得了巨大的成功,然而它那出人意料的正統(tǒng)解釋——“哥本哈根解釋”——卻不斷激起人們的哲學(xué)興趣,歡迎、支持和質(zhì)疑、反對(duì)相互撞擊,呈現(xiàn)出一幕幕耐人尋味的論戰(zhàn)場(chǎng)面。量子理論起源于對(duì)黑體幅射現(xiàn)象的解釋。普朗克率先提出了能量只能以分立的能量子發(fā)射或吸收的觀點(diǎn),從而拉開(kāi)了量子論發(fā)生和發(fā)展的序幕。愛(ài)因斯坦把普朗克假說(shuō)加以推廣,用以解釋光電效應(yīng)。他指出,光由穿過(guò)空間的能量子所組成,可是光還產(chǎn)生衍射和干涉現(xiàn)象,顯然這又是波的性質(zhì)。于是,愛(ài)因斯坦進(jìn)一步大膽設(shè)想——或許光是一種兼有波和粒子的部分特性的東西?之后,法國(guó)物理學(xué)家德布羅意又發(fā)現(xiàn),所有的微觀客體都具有這種“波—粒二象性”。順著這一思路,海森堡、薛定諤先后引導(dǎo)出矩陣力學(xué)方程和波動(dòng)力學(xué)方程,并且,薛定諤證明了這兩個(gè)方程在數(shù)學(xué)上是等價(jià)的。為了解決波動(dòng)圖象和粒子圖象間的佯謬,玻恩采取了幾率波的解釋。他認(rèn)為,電磁波不是像彈性波或無(wú)線電波那樣“真實(shí)”的三維波,而是在多維位形空間中的波,這是一個(gè)頗為抽象的數(shù)學(xué)量。再后來(lái),海森堡提出了著名的“測(cè)不準(zhǔn)原理”。他發(fā)現(xiàn),由于作用量子的存在,規(guī)定了測(cè)量?jī)x器和微觀客體的相互作用,這使得人們不能以任意高的準(zhǔn)確度同時(shí)測(cè)定微觀客體的位置和動(dòng)量。換句話說(shuō),人們要想觀測(cè)微觀客體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就必須借助測(cè)量?jī)x器,而儀器在觀測(cè)活動(dòng)中必然與被測(cè)對(duì)象發(fā)生不可避免且不容忽視的相互作用,這樣,測(cè)量的結(jié)果就不可能是微觀客體自身的狀態(tài),而是測(cè)量?jī)x器干預(yù)下的狀態(tài);并且,這種干預(yù)作用無(wú)法像對(duì)宏觀物體的測(cè)量那樣,可以從結(jié)果中被過(guò)濾掉。海森堡得出結(jié)論說(shuō),在我們沒(méi)有觀察微觀客體時(shí),客體的行為只表現(xiàn)出某種潛能或傾向;只有當(dāng)觀測(cè)活動(dòng)真正進(jìn)行的時(shí)候,即當(dāng)對(duì)象與測(cè)量?jī)x器已經(jīng)產(chǎn)生相互作用的時(shí)候,客體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)才會(huì)由“可能”變?yōu)椤艾F(xiàn)實(shí)”。因此,“發(fā)生”一詞僅限于觀測(cè)?！坝^測(cè)在事件中起著決定性作用,并且實(shí)在因?yàn)槲覀兪欠裼^測(cè)它而有所不同?！?9玻爾也指出,我們沒(méi)有權(quán)利談?wù)摴庾訌娜肷潼c(diǎn)至記錄點(diǎn)的整個(gè)運(yùn)行期間在干什么,歸根到底,任何一種基本量子現(xiàn)象只在其被記錄之后才是一種現(xiàn)象。所以,“物理學(xué)不告訴我們世界是什么,而是告訴我們關(guān)于世界能夠談?wù)撌裁础?。量子力學(xué)決不能確切地向我們表明量子物體在不受儀器干擾時(shí)將處于何種狀態(tài),如果必須談?wù)撍?就只能說(shuō)它處于多種可能性(也許是無(wú)限多的可能性)的疊加狀態(tài)中,這種疊加狀態(tài)直到宏觀測(cè)量?jī)x器對(duì)它進(jìn)行實(shí)際的觀測(cè)那一瞬間為止,才能消失而變成為一種確定的現(xiàn)實(shí)。量子理論導(dǎo)出的物理意義是十分奇特的。首先,由于微觀客體不可能直接被人們觀察到,我們只能通過(guò)它投射在宏觀儀器上的度量表現(xiàn)去猜測(cè)它,所以至今我們無(wú)法使用既是經(jīng)典的和一般人理解的,又是非常準(zhǔn)確明晰的語(yǔ)言對(duì)之加以描述。為了說(shuō)明黑體輻射現(xiàn)象,人們只能采用兩種相互排斥的圖象即粒子和波動(dòng)來(lái)描述同一實(shí)在,然而誰(shuí)都知道,一個(gè)東西不可能同時(shí)是一個(gè)粒子(即限制于很小體積內(nèi)的實(shí)體)而又是一個(gè)波(即擴(kuò)展到大空間的場(chǎng))。因此,微觀客體必定是某種既不同于粒子也不同于波的第三種東西,但它究竟是什么呢?我們說(shuō)不清楚。玻爾想出了一個(gè)好主意,用互補(bǔ)的辦法,同時(shí)擺弄這兩種圖象,通過(guò)從一種圖象轉(zhuǎn)到另一種圖象,然后又從另一種圖象轉(zhuǎn)回到原來(lái)的圖象,我們就可以得到與實(shí)驗(yàn)相符合的關(guān)于亞原子實(shí)在的整體印象。顯而易見(jiàn),對(duì)于這種“互補(bǔ)性”概念,我們只能說(shuō)它與實(shí)驗(yàn)所得出的觀察結(jié)果即經(jīng)驗(yàn)現(xiàn)象符合一致,而不能說(shuō)(或無(wú)權(quán)說(shuō))它是對(duì)亞原子實(shí)在的真實(shí)刻畫。其次,最讓人難以接受的是,按照海森堡的看法,在兩次觀測(cè)之間被測(cè)對(duì)象所發(fā)生的事情,一般是完全無(wú)法描述的,它只顯現(xiàn)出種種可能的跡象;只有在觀測(cè)行為作用于它的那一刻,它才會(huì)由潛能變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。這就是說(shuō),微觀客體的行為特征在很大程度上是由實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)裝置賦予的。愛(ài)因斯坦曾經(jīng)把這樣一種見(jiàn)解批評(píng)為宣稱“月亮在無(wú)人看它時(shí)不存在”。海森堡自己也明確地講:“我們必須記得,我們所觀測(cè)的不是自然的本身,而是由我們用來(lái)探索問(wèn)題的方法所揭示的自然?！?4“所有哥本哈根解釋的反對(duì)者在一個(gè)論點(diǎn)上是一致的。在他們看來(lái),回到經(jīng)典物理學(xué)的實(shí)在概念,或者用一個(gè)更普遍的哲學(xué)術(shù)語(yǔ)來(lái)講,回到唯物主義的本體論,那是值得想望的。他們寧愿回到一個(gè)客觀的實(shí)在的世界的觀念,這個(gè)世界的最小部分,就像石頭和樹(shù)木一樣,是客觀地存在著的,與我們是否觀測(cè)它們無(wú)關(guān)?！?1量子力學(xué)的哥本哈根解釋遭到了篤信“實(shí)在的理性本質(zhì)”的愛(ài)因斯坦的強(qiáng)烈反對(duì)。愛(ài)因斯坦并不否認(rèn)量子理論偉大而成功的理論成果和應(yīng)用成果,甚至他也并不要求拒斥對(duì)量子論作統(tǒng)計(jì)解釋。愛(ài)因斯坦所反對(duì)的只是,把量子力學(xué)的哥本哈根派的那套概念框架當(dāng)作微觀科學(xué)理論唯一可能的解釋方式;他尤其不能容忍把量子力學(xué)的哥本哈根結(jié)論確定為人類探幽入微之路的極限。在愛(ài)因斯坦看來(lái),量子力學(xué)及其解釋并不完備,因?yàn)樗鼪](méi)有描述在體系不受干擾的情況下微觀客體自身的運(yùn)動(dòng)特性和狀態(tài)。微觀系統(tǒng)在兩次觀測(cè)之間必定發(fā)生了某種事情,當(dāng)然,這種事情不一定要用電子或波等術(shù)語(yǔ)來(lái)描述,但是,人們必須以某種方式描述它,否則物理學(xué)的任務(wù)就沒(méi)有完成;物理學(xué)家在他的科學(xué)研究中必須假設(shè),他正在研究的是一個(gè)不由他自己創(chuàng)造的世界,要是他不在,這個(gè)世界還存在,并且本質(zhì)沒(méi)有改變。愛(ài)因斯坦宣稱:“相信一個(gè)離開(kāi)知覺(jué)主體而獨(dú)立的外在世界,是一切自然科學(xué)的基礎(chǔ)?！?13哥本哈根學(xué)派所表現(xiàn)出來(lái)的現(xiàn)象主義和實(shí)證主義傾向,是愛(ài)因斯坦絕對(duì)不能接受的,他至死不渝地堅(jiān)持認(rèn)為量子理論的正統(tǒng)解釋不是最終的,它至多只是科學(xué)發(fā)展過(guò)程中的一個(gè)暫時(shí)性和過(guò)渡性的環(huán)節(jié)。愛(ài)因斯坦與玻爾等人的爭(zhēng)論從深層次上看,已經(jīng)超越了物理學(xué)本身,而演變成為一種哲學(xué)信念之爭(zhēng)。玻爾主張,既然微觀客體在實(shí)驗(yàn)中所顯現(xiàn)出來(lái)的現(xiàn)象就是宏觀儀器同微觀客體相互作用的結(jié)果,而這是無(wú)法排除和不可避免的,那么,只要構(gòu)建起來(lái)的量子理論能夠描述,哪怕是幾率性地描述這些現(xiàn)象,就已經(jīng)足夠了。深究現(xiàn)象背后的微觀實(shí)在本身究竟是怎樣的,這是不可能做到因而也是沒(méi)有意義的。哥本哈根學(xué)派的另一代表人物泡利則把這一思想表露得更為明確。他認(rèn)為,愛(ài)因斯坦所提出的那類不受干擾而存在的實(shí)在問(wèn)題,就像“我們不該為針尖上能夠坐多少個(gè)天使這個(gè)古代問(wèn)題去絞腦汁一樣,我們也不該為我們不能知道一點(diǎn)情況的某種東西是否仍然存在的問(wèn)題去絞腦汁。在我看來(lái),愛(ài)因斯坦的那些問(wèn)題說(shuō)到底就是這類問(wèn)題”。614可見(jiàn),哥本哈根學(xué)派的觀點(diǎn)與貝克萊、休謨的主張一脈相承,他們都認(rèn)為存在的與被感知的是同一個(gè)東西,人類大可不必為現(xiàn)象后面的那個(gè)不可知的實(shí)在去勞神。而愛(ài)因斯坦則表示絕不相信“月亮在無(wú)人看它時(shí)不存在”,既然它確實(shí)存在,微觀客體在兩次觀測(cè)間確實(shí)處于某種狀態(tài)中,那么物理學(xué)就必須對(duì)之加以描述和說(shuō)明;即便是我們現(xiàn)在還暫時(shí)尋找不到這樣一種描述方式,也必須向后繼者和世人指出這個(gè)懸而未決的問(wèn)題,而絕不能把儀器的干擾作用看成是我們探測(cè)微觀領(lǐng)域的一個(gè)不可超越的極限,把科學(xué)認(rèn)知活動(dòng)僅僅局限在純現(xiàn)象領(lǐng)域,把它當(dāng)作說(shuō)明現(xiàn)象和“拯救現(xiàn)象”的工具。必須承認(rèn),愛(ài)因斯坦在自己的有生之年花了近40年的時(shí)間來(lái)論證量子力學(xué)的不完備性,他在這條艱難的路途中孤獨(dú)地、艱苦地追索,始終未獲成功。但是,我們絕不能因此宣告這場(chǎng)偉人之爭(zhēng)業(yè)已以愛(ài)因斯坦的失敗而告終。40年的時(shí)間對(duì)于一個(gè)科學(xué)家的研究生涯來(lái)說(shuō)無(wú)疑是漫長(zhǎng)的,可是對(duì)于無(wú)限發(fā)展著的科學(xué)歷程來(lái)說(shuō),這一時(shí)間卻不過(guò)是短暫的一瞬。從歷史上看,化學(xué)家普勞特關(guān)于“一切純化學(xué)元素的原子量都是整數(shù)”的斷言,等待了將近一個(gè)世紀(jì)才獲得確證和認(rèn)可,黎曼幾何也是在近50年之后才在實(shí)際空間中尋找到了自己的位置。既然如此,我們有什么理由說(shuō)那場(chǎng)圍繞著量子理論的爭(zhēng)辯已經(jīng)結(jié)束,事情已經(jīng)有了最后的仲裁呢?歷史上被公認(rèn)為“不可救藥”的科學(xué)理論突然或逐漸起死回生的例子不是很多嗎?誰(shuí)能保證愛(ài)因斯坦的觀點(diǎn)在科學(xué)的未來(lái)發(fā)展中不會(huì)卷土重來(lái)呢?二、休謨的懷疑觀在古代和近代的大部分哲學(xué)家那里,盡管他們的基本哲學(xué)立場(chǎng)各不相同,卻至少有一個(gè)共同點(diǎn):堅(jiān)持無(wú)原因的事物或事件是不可想象的,偶然性只是人類無(wú)知的表現(xiàn);既然整個(gè)自然過(guò)程都無(wú)一例外地服從嚴(yán)格的因果律,那么科學(xué)的任務(wù)就在于揭示這個(gè)規(guī)律,人類也完全有能力做到這一點(diǎn)。休謨懷疑論的出現(xiàn),是對(duì)這種自信心的一個(gè)沉重打擊。休謨?cè)谄浯碜鳌度祟惱斫庋芯俊分袑ｉT分析了因果觀念的基礎(chǔ)和依據(jù)。他指出,“凡發(fā)生的事物必有原因”這句話并不像邏輯陳述那樣具有“直觀的確定性或解證的確定性”。在休謨看來(lái),事物間的“因”與“果”之所以被發(fā)現(xiàn),完全是人們看到甲后面總是立即跟著乙,或者很快就跟著乙,而甲后面不跟著乙這樣的事例一回也沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)。于是,人們便產(chǎn)生了一種心理習(xí)慣,認(rèn)為在將來(lái)的任何時(shí)候、任何情況下甲后面都會(huì)有乙跟隨著。休謨說(shuō),其實(shí)這是沒(méi)有充分理由的,因?yàn)檫@類相同經(jīng)驗(yàn)重復(fù)得再多,終歸還是有限的,我們無(wú)權(quán)斷言與此相反的經(jīng)驗(yàn)今后一定不會(huì)發(fā)生。我以前吃過(guò)的面包給了我美味與營(yíng)養(yǎng),但我卻不能根據(jù)我以前的這類經(jīng)驗(yàn)(不管有多少次)就斷言以后的面包也一定會(huì)給我?guī)?lái)同樣的滋味與營(yíng)養(yǎng)。何況,在經(jīng)驗(yàn)觀察中,我們除了看到先行事件與后繼事件的“連結(jié)”或“繼起”關(guān)系而外,再?zèng)]有別的關(guān)系。那么,即使是這種連續(xù)或繼起關(guān)系具有必然性,就像春天的后面一定是夏天、白天的后面一定是夜晚那樣,我們又有什么理由斷定春天是夏天的原因、夜晚是白天的結(jié)果呢?休謨這種鉆牛角尖式的詰難,肯定是令人不快的,人們可以根據(jù)感情和常理來(lái)駁斥它,但它的邏輯力度卻是不可忽視的,也并不是用一個(gè)“不可知論”的標(biāo)簽就可以打發(fā)得掉的。正如羅素所說(shuō):“休謨得出了一些懷疑主義的結(jié)論,這些結(jié)論既難反駁,同樣也難接受。結(jié)果成了給哲學(xué)家們下的一道戰(zhàn)表,依我看來(lái),到現(xiàn)在一直還沒(méi)有夠得上對(duì)手的應(yīng)戰(zhàn)。”事實(shí)上,休謨對(duì)決定論的反駁可以歸結(jié)為這樣一個(gè)邏輯問(wèn)題:我們?cè)趺茨軌蛟诮裉炀皖A(yù)先知道只有明天才會(huì)知道的事情呢?這的的確確是一個(gè)只能作出否定性回答的問(wèn)題,盡管沒(méi)有人會(huì)情愿作出這種否定性回答。令人驚異的是,休謨的懷疑主義竟然在兩個(gè)世紀(jì)之后得到了量子力學(xué)哥本哈根派解釋的印證,哲學(xué)結(jié)論與科學(xué)結(jié)論在不同時(shí)間、不同學(xué)科間遙相呼應(yīng)起來(lái)。然而,摒棄因果觀念,這是要付出巨大而沉重代價(jià)的事情。試想,如果“凡事皆有原因”這句話不可靠,那么未來(lái)就會(huì)變得不可捉摸和變幻莫測(cè);一切都可能發(fā)生,也可能不發(fā)生。人類連同地球就像是宇宙中的一顆到處亂闖的流星,隨時(shí)會(huì)被巨大的黑洞所吞噬,被另外的星體撞得粉碎,而這一切卻既無(wú)法預(yù)測(cè),更不能阻止,這實(shí)在是太可怕了。因此,拒斥因果決定論,對(duì)于任何一個(gè)信念執(zhí)著且具高度責(zé)任感的科學(xué)家和哲學(xué)家來(lái)說(shuō),都是難以接受的。何況,牛頓物理學(xué)以其令人信服的解釋力和預(yù)見(jiàn)性取得了輝煌的成果,這一事實(shí)本身就說(shuō)明了人類追尋因果律并不是盲目的。所以,休謨?cè)戨y的意義只在于揭示了依靠純邏輯手段不能解釋科學(xué)和決定論是如何產(chǎn)生的,而并不表明因果決定論是錯(cuò)誤的。繼休謨之后,大多數(shù)科學(xué)家和哲學(xué)家仍然頑強(qiáng)地堅(jiān)持和固守著決定論信念,就是基于這個(gè)理由?？茖W(xué)和哲學(xué)從來(lái)就是一種相互影響和相互滲透的關(guān)系。與大多數(shù)哲學(xué)家一樣,在大多數(shù)科學(xué)家心目中如下信條也是根深蒂固的:因果決定論既是關(guān)于宇宙自身本性的普遍性和必然性的學(xué)說(shuō),同時(shí)又是一種指導(dǎo)他們進(jìn)行卓有成效的考察與研究工作的實(shí)際準(zhǔn)則,因而發(fā)現(xiàn)因果律是科學(xué)的最起碼的目的。要是某個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有因果律,那么這個(gè)領(lǐng)域就注定沒(méi)有科學(xué)。反過(guò)來(lái)說(shuō),“科學(xué)家應(yīng)當(dāng)尋求因果律這條格言,如同采集蘑菇的人應(yīng)當(dāng)尋找蘑菇這條格言一樣明白清楚”。17、18世紀(jì),作為當(dāng)時(shí)整個(gè)自然科學(xué)最高典范和整體構(gòu)架的牛頓力學(xué),已經(jīng)為人類構(gòu)筑起了一座“動(dòng)人心弦的美麗廟堂”。它的精確的可預(yù)言性、可重復(fù)性以及前因后果的嚴(yán)格確定性,都更加堅(jiān)定了人們的這個(gè)信念:自然事物之間的因果性是客觀的、普遍的;嚴(yán)格的單鏈因果聯(lián)系足以代表自然界一切事物之間的聯(lián)系。早在決定論出現(xiàn)的同時(shí),作為其對(duì)立物的非決定論或偶因論就已經(jīng)相伴而生了。但是在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里,這類對(duì)決定論的否定的或弱化的修正一直被說(shuō)成是由于人們面對(duì)的現(xiàn)象過(guò)于紛繁復(fù)雜,因而實(shí)際上無(wú)法確知(當(dāng)然也不必確知)造成單個(gè)事件的難計(jì)其數(shù)的原因。所以,這種情況并未使傳統(tǒng)的決定論受到實(shí)質(zhì)性的傷害,換言之,問(wèn)題并不是對(duì)象世界已不再服從嚴(yán)格的因果律,而是人們尚不能了解和把握那個(gè)掩藏在“大數(shù)現(xiàn)象”之中的“客觀的”規(guī)律。19世紀(jì)下半葉形成的經(jīng)典統(tǒng)計(jì)力學(xué),就是通過(guò)統(tǒng)計(jì)即概率的方法對(duì)大量同類事件的“系綜”進(jìn)行描述,進(jìn)而對(duì)單個(gè)偶然事件實(shí)現(xiàn)的可能性作出某種傾向性預(yù)言,比如氣體分子的速度分布、花粉粒子在空間出現(xiàn)的幾率分布隨時(shí)間的連續(xù)變化等,統(tǒng)計(jì)力學(xué)的問(wèn)世,的確表明人們?cè)诿枋鲎匀粫r(shí)不必拘泥于十分嚴(yán)格的決定論;但是,由于統(tǒng)計(jì)力學(xué)所描述的氣體分子與花粉粒子等等,在性質(zhì)上與沿一定軌道運(yùn)動(dòng)的任何可以加以精確測(cè)量的宏觀物體并無(wú)不同,因此,這些以“系綜”表現(xiàn)出來(lái)的大量分子或粒子等,就其單個(gè)形態(tài)而言,在原則上仍然可以用嚴(yán)格的因果律來(lái)加以描述。在這里,概率或統(tǒng)計(jì)規(guī)律不過(guò)是因果規(guī)律的一種近似。換言之,因果律本身歸根結(jié)底仍然是顛撲不破的。然而,作為本世紀(jì)最重大的科學(xué)成就之一的量子力學(xué),在對(duì)單個(gè)微觀客體的狀態(tài)進(jìn)行描述時(shí)卻采用了一種不同于經(jīng)典統(tǒng)計(jì)理論的“概率論”。只是在這種情況下,才造成了科學(xué)界和哲學(xué)界的真正震蕩,使人們——至少是相當(dāng)一部分杰出的科學(xué)家和卓越的哲學(xué)家——對(duì)決定論產(chǎn)生了根本性的懷疑。盧瑟福在他著名的原子模型的假說(shuō)中,把原子描繪為由一個(gè)原子核和一些電子所組成,電子環(huán)繞原子核旋轉(zhuǎn),就像行星環(huán)繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)一樣。然而起初,這個(gè)原子模型不能解釋原子的巨大穩(wěn)定性,因?yàn)榘凑整溈怂鬼f電磁理論,沿彎曲路徑運(yùn)動(dòng)的粒子定會(huì)輻射電磁能,如果這種輻射是連續(xù)的,那么原子的軌道電子就會(huì)迅速損失能量而螺旋式地落進(jìn)核內(nèi)。為了解決這一難題,尼爾斯·玻爾提出:原子的電子也是“量子化”的,即量子化的電子可以處于某些固定的能級(jí)上而不損失能量。當(dāng)電子在能級(jí)間跳躍時(shí),電磁能以分離的量被釋放或吸收。即便如此,玻爾的理論仍然充滿著矛盾,一個(gè)最明顯的矛盾就是,人們根據(jù)玻爾的理論算出原子所發(fā)射的光的頻率,但它和電子環(huán)繞原子核的軌道頻率以及它們的諧頻都不相同。原子內(nèi)電子的軌道運(yùn)動(dòng)的頻率怎么能夠不在發(fā)射出的輻射的頻率中顯示出來(lái)?難道這意味著沒(méi)有軌道運(yùn)動(dòng)?1924年,法國(guó)物理學(xué)家德布羅意試圖將光的波動(dòng)描述方法和粒子描述方法間的二象性推廣到物質(zhì)的基本粒子,首先是推廣到電子上去。他指出,有某種物質(zhì)波云“對(duì)應(yīng)”于一個(gè)運(yùn)動(dòng)電子,就像一個(gè)光波對(duì)應(yīng)于一個(gè)運(yùn)動(dòng)光量子一樣。于是他建議,應(yīng)當(dāng)把玻爾理論中的量子條件解釋為關(guān)于物質(zhì)波的陳述;原子能級(jí)對(duì)應(yīng)于圍繞著核轉(zhuǎn)動(dòng)的駐波。不久,人們就明白了,不僅電子而且所有的亞原子粒子都具有類似的似波性。波動(dòng)性與粒子性的共存,很快就導(dǎo)致了關(guān)于自然界的一些令人吃驚的結(jié)論:在微觀世界中存在一種內(nèi)在的模糊性,這個(gè)模糊性的后果之一就是摒棄了微觀客體在空間沿特定路徑或軌道運(yùn)動(dòng)的直觀概念。這就是說(shuō),量子力學(xué)不能描述和預(yù)測(cè)單個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),因?yàn)閱蝹€(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)似乎是毫無(wú)規(guī)則和完全自由的;量子力學(xué)只能描述和預(yù)測(cè)大量粒子的“系綜”的行為,并且這一描述和預(yù)測(cè)只能是幾率性的,因?yàn)楦鶕?jù)海森堡的測(cè)不準(zhǔn)原理,為使各粒子的位置測(cè)量精確到足以識(shí)別它的程度,粒子的運(yùn)動(dòng)就會(huì)受到極大的擾動(dòng),致使干涉圖完全消失。可見(jiàn),在微觀領(lǐng)域,嚴(yán)格的因果決定論奇跡般地失效了?，F(xiàn)在的問(wèn)題是:如果量子力學(xué)及其正統(tǒng)解釋是正確的,那么,一些最古老最神圣的哲學(xué)信念就會(huì)發(fā)生革命性的變化。這些信念自從科學(xué)誕生之日起就深深地植根于其中;甚至可以這樣說(shuō),沒(méi)有因果論就沒(méi)有科學(xué)。至少?gòu)膩喞锸慷嗟聲r(shí)代以來(lái),科學(xué)家們一直就把因果觀念作為他們從事探索和研究工作的指導(dǎo)原則和基本出發(fā)點(diǎn),把追尋因果律當(dāng)成自己的天職。然而,在量子或亞原子領(lǐng)域,這種嚴(yán)格的因果律卻消失了,亞原子粒子可以自由地同時(shí)在無(wú)限多的路徑中運(yùn)動(dòng),我們根本無(wú)法對(duì)它們的未來(lái)作出精確的預(yù)測(cè),只能無(wú)奈地談?wù)撈湟恍┛赡苄??？梢韵胂?對(duì)于任何嚴(yán)謹(jǐn)、正統(tǒng)、執(zhí)著的科學(xué)家來(lái)說(shuō),要接受這個(gè)革命性的變化是多么地不易!正因?yàn)槿绱?愛(ài)因斯坦到死都不相信量子力學(xué)的哥本哈根解釋具有終極性。因?yàn)檫@不僅沖擊了他的世界觀,而且沖擊了他的價(jià)值觀。愛(ài)因斯坦激烈地指出:“上帝不可能擲骰子!否則,我寧愿做一個(gè)補(bǔ)鞋匠,或者甚至做一個(gè)賭場(chǎng)里的雇員,而不愿意做一個(gè)物理學(xué)家?！?93“我一如既往地堅(jiān)信,把自然規(guī)律加以幾率化,從更深邃的觀點(diǎn)看來(lái),是個(gè)歧途,盡管統(tǒng)計(jì)法獲得了實(shí)際上的成功?！睈?ài)因斯坦把后半生的精力都投放在證明量子力學(xué)的不完備性上。他力圖建構(gòu)種種思想實(shí)驗(yàn),以檢驗(yàn)他的想法,著名的EPR實(shí)驗(yàn)就是其中最精細(xì)的一例。不幸的是,他的嘗試屢屢受挫。然而公平地說(shuō),愛(ài)因斯坦的失利并不表明他對(duì)量子力學(xué)哥本哈根解釋的質(zhì)疑毫無(wú)價(jià)值和意義,更不能證明量子論的統(tǒng)計(jì)方法是唯一的和最終的。正如一些科學(xué)家所指出的那樣,量子理論存在著一個(gè)明顯的缺陷,即它只滿足于把各種可觀察現(xiàn)象成功地串聯(lián)起來(lái),卻并未對(duì)此作出充分的說(shuō)明和合理的解釋,因此它具有一種十分濃重的實(shí)證主義傾向。它明白無(wú)誤地向我們承認(rèn),微觀客體在兩次觀測(cè)之間究竟發(fā)生了什么事情,這是人們無(wú)權(quán)問(wèn)津的,因?yàn)檫@里涉及到了人類認(rèn)識(shí)能力的極限,倘若我們硬要不自量力地跨越此界限,直接去探測(cè)那個(gè)無(wú)觀察者和觀察儀器干擾的所謂“自在世界”,這就如同是癡人說(shuō)夢(mèng)。以筆者之見(jiàn),如果科學(xué)的涵義或“科學(xué)”這個(gè)詞的定義仍然是探求自然——不管是宏觀的自然還