玻恩与哲学数度合分、自我建构与终似皈依
2023-01-05厚宇德
厚宇德
一 引言
科学家对待哲学的态度主要有两种:一种以爱因斯坦、玻尔、盖尔曼等为代表,他们有哲学头脑、乐于阅读哲学,认为哲学对于他们、对于科学有益;另外一种以费米、费曼、杨振宁等为代表,他们或者厌恶哲学的空洞无物、夸夸其谈,或者否认哲学还具有指导他们研究工作的功能。被称为物理学家中的物理学家的玻恩,与哲学的关系更加复杂:他有哲学头脑,求学期间多次主动接触哲学,但每次都给予哲学差评而与之分道扬镳;在学术生涯中,他善于从科学新发现中提炼具有哲学意义的思想方法,以科学新观念取缔哲学旧思想,并认为理论物理才是真正的哲学;然而随着逐渐退出科学前沿,他却一反常态,声称科学的哲学背景比科学特殊的成果更令其感兴趣[1],强调科学家不熟读哲学著作,他的工作就不会成功([2],p.6)。要恰如其分地评价玻恩与哲学的复杂关系是个不小的挑战;但也因此而更有意义。
二 玻恩:与哲学数度合分的学子
玻恩深入了解哲学是始于他到大学读书后,他听从父亲的建议,读大学时先选修各学科课程,以便发现自己的真正兴趣和特长。他选修的课程有数学、天文、化学、物理、哲学等等。在这过程中,他的感受是:“哲学是所有课程中最令人失望的。”([3],p.52)在玻恩看来,布雷斯劳大学哲学课上讲授的亚里士多德三段论是肤浅而琐碎的玩意([3],p.53)。尽管如此,由于父亲助手的引导,玻恩当时还是研读了一些哲学著作。而当他深入接触数学,并将数学与哲学对比后,他的感触是:“我发现,哲学家行走在无限的边缘,却毫无数学家的谨慎和经验,就像在浓雾紧锁、危礁林立的海面上驾船行驶的舵手,看不到也丝毫意识不到处处危机而盲目自得。”([3],p.54)
玻恩到海德堡大学游学,发现库诺·费舍(Kuno Fischer)的哲学课在这里很受欢迎,他也去认真受教。费舍讲述一个哲学体系后,总是把刚讲过的哲学批得一无是处而用有感染力的语言,把下一个要讲的哲学体系描绘成智慧的高峰,以此吸引听众。这样的小圈套一再出现几次后,唤起了玻恩对哲学的反感:“我对哲学体系固有的怀疑态度再次出现,并且永远地保留下来。”([3],p.67)接近、分开,再接近、再分开,成了玻恩与哲学关系的基本模式。这说明哲学未能彻底征服玻恩,而玻恩也做不到完全摆脱哲学的吸引。
到哥廷根大学学习后,玻恩结识了与他同龄、但已经是哲学讲师的尼尔森(Leonard Nelson)。尼尔森当时被称为秉承康德思想的法莱斯哲学学派(the Friesian school of philosophy)的先知。有迹象表明这一时期玻恩系统学习了康德哲学:“康德的教导对于一个具有理性主义倾向的人,有着巨大的吸引力。它为信念提供了强有力的基础,并为争论准备了充分的武器。”([3],p.93)玻恩在总结这段经历时说,康德哲学在他身上未起作用。这个总结有不够全面之嫌,因为康德哲学引起过他的思想共鸣:“我能很好地掌握康德的思想——存在思维的原则或范畴,它们是获取实际知识的条件,(人们)可以在考查知识的结构过程中发现它们。而这也是我们理论物理学家真正做的事。”([3],p.96)笔者认为玻恩在较长的一个时期曾是康德主义者。他自己也承认从认识到康德哲学存在的不足,到以经验主义彻底取代它,经历了一个漫长的过程([3],p.93)。如果康德哲学对他不曾有深刻影响,此话无从谈起。
玻恩对待各家哲学流派似乎一直保持着同样的态度:观其大概,抓其根本;而一旦发现它存在根本性问题,就与之分道扬镳。在玻恩看来,先验论是康德哲学的核心,具体地说,康德认为时空与因果等范畴具有先验性而非源于经验。玻恩基于此而将康德哲学视为经验主义哲学的对立面。当他发现科学的进步否决了康德提出的几个著名的先验范畴后,他就故技重施开始将头脑中的康德哲学逐渐清零。首先是1919—1920年间,玻恩认识到相对论摧毁了康德时空范畴的先验论[4],而在他1926年提出微观系统的波函数统计解释后,又意识到康德关于因果范畴的先验论也不再成立。至此他彻底否决并告别康德哲学,此过程历时多年堪称漫长。从此玻恩成为一位经验论者:“它(经验主义)的优点就是摆脱了先验哲学体系的那种呆板倾向。”([5],p.39)从玻恩1936年的著述可以看出,他所说的取代康德先验论的经验论,准确地说是实证主义哲学:“实证论是科学领域一股生机勃勃的力量。由其本身的法则所决定,实证论也是唯一能够与科学齐头并进的现代哲学体系。”([5],p.40)
与尼尔森等康德主义者分手后,玻恩还曾邂逅哥廷根大学哲学系系主任胡塞尔及其现象学。玻恩去听了一门现象学普通课程,认为枯燥无味,但是胡塞尔研究班的讨论课却让他觉得“相当有趣”([3],p.95)。然而最终胡塞尔的现象学还是被玻恩亮出差评。玻恩认为,胡塞尔的哲学与科学不兼容:“如果说科学支持很多事物,可以肯定的是它却对胡塞尔的哲学毫无用处。”([3],p.96)玻恩认为胡塞尔哲学中存在的(中国传统哲学也具有)的一种理念:“(现象学)用内省、冥想和语句分析去探寻终极证据的做法,与科学方法是背道而驰的。”([3],p.96)现象学认为:“只要对概念的含义做适当的冥想和深思,就能接近‘现象’本身,并由此得到完美的结论。”([3],p.96)玻恩对此难以忍受,他不认为单纯的内省与冥想是人类获取知识的重要渠道。
三 来自科研实践的哲思
玻恩做应用数学博士论文时,曾自己设计实验验证研究结论;成功的实验体验令其无比愉悦([3],p.104)。另外,他还有一位醉心于实验研究的挚友弗兰克。诸多因素使获得博士学位的玻恩几乎是立即奔赴英国剑桥大学,期待师从实验物理学家汤姆孙而进一步提高自己的实验技能。然而因为语言等问题,他没能获得汤姆孙的关注,他失望地返回德国后,与家乡布雷斯劳大学的物理教授们密切联系,并要从事实验研究。由于导致实验室意外水灾他失去了在这里进一步从事实验研究的机会。玻恩没能成为实验物理学家,但他一直心怀浓重的实验情结[6],始终自觉地以实验为研究基础、为试金石,开展理论物理研究。
1908年玻恩才从在布雷斯劳任教的普朗克的学生赖歇(F. Reiche)那里,了解到爱因斯坦的狭义相对论,并开始了对它的研究。当他听说闵可夫斯基也在研究相对论后,玻恩把自己的研究心得寄送过去,并如愿以偿地获得了这位昔日老师的呼唤,请他回哥廷根做助手一起研究相对论。遗憾的是玻恩回到哥廷根不久,闵可夫斯基即英年早逝。但玻恩还是通过艰苦努力获得了在哥廷根大学做无薪讲师的资格。玻恩物理生涯早期标志性成果是他在哥廷根与卡门合作,基于量子论研究固体比热的几篇论文,由此开启了他终生未放弃的晶格动力学研究。在第一次世界的大战期间,玻恩发现将玻尔的原子理论用于研究晶格动力学,会出现与事实严重不符的结论,检查无其他错误后,他开始怀疑玻尔理论存在严重问题[7]。
战后德国的经济十分萧条,1919年身为法兰克福大学物理系教授的玻恩陷入缺乏经费的苦恼中。当时德国人着迷于爱因斯坦的相对论,玻恩灵机一动面向大众做关于相对论的收费演讲,竟然因此而解决了物理系的经济危机。1920年这些学术报告结集出版,此即《爱因斯坦的相对论》[4]。在准备演讲与撰写书稿过程中玻恩领悟到建立相对论的一个重要思想方法,并将它做了提炼与归纳:像绝对的同时性等无法用实验测量的概念,应该予以废弃,代之以同时的相对性。当时玻恩的身边人如朗德,后来也证实,玻恩曾讨论后来被称为可观察性原则的思想[8]。1921年玻恩回归哥廷根大学做物理学教授、主持物理系工作,此时他建立新的原子理论的念头更加清晰而坚定起来,可观察性原则是他向学生和助手们强调的思想方法之一。玻恩说自己是一位保守主义者([5],p.42),如果玻尔原子理论足以用来支撑晶体研究,可以想见,玻恩会满足于成为一位应用既有理论解决科学问题的常规科学家,并在埋头于关于各种晶体性质的计算中度过其科学生涯。然而玻尔理论不适用,又不存在其他替代者,这一情形使玻恩不得不自己去尝试建立新的原子理论,这直接促成几年后他和海森堡、约当成功缔造量子力学。
做以上概述是要揭示一个事实:玻恩从博士毕业到成功建立量子力学,整个过程中他没有再去深入地接触某一流派的哲学,他的著述以及周围人的回忆都可以证实这一点。即使很多人认为源于马赫哲学的可观察性原则,事实上也不是直接来自马赫的著作,而是玻恩在研读爱因斯坦著作过程中独立归纳而来。爱因斯坦虽然淘汰了实验无法测量的以太、时空的绝对性以及同时的绝对性等概念,但他从未陈述过可观察性原则。1926年在与海森堡对话时,爱因斯坦曾明确表示,他反对这一原则:“可能我是用过这种推理。但是这仍然是毫无意义的。……在原则上,试图单靠可观察量来建立理论,那是完全错误的。”[9]而早在1920年之前,玻恩已经清晰表述并用这一思想分析科学问题,在这一年出版的德文版《爱因斯坦的相对论》中,玻恩曾反复不少于8次([4],页4、77、92、247、253、278、291、353)强调这一思想方法。1936年回顾当时的感受时,玻恩说:“我在1920年写关于相对论的大众读物时,这个令人惊奇的(思想)建筑给我留下深刻印象,当时我将这个客观方法称为科学的核心成就。”([5],pp.42—43)在《爱因斯坦的相对论》中,玻恩明确指出,虽然人们认为这一思想源于马赫,但是“马赫主要是把它用在逻辑批判上,而未用在科学研究上”([4],页4)。宣传并致力于使这一原则在建立原子体系新力学过程中发挥作用的,首先且主要是玻恩。而他要以此剪除的就是玻尔描述微观原子系统时所用的电子轨道等等,来源于宏观世界的经验而在微观物理实验中无法测量的物理量。玻恩逐渐放弃康德主义与他成为实证主义者的过程是同时发生的。但是他不是学习实证哲学而成为实证主义者,然后在实证主义哲学启发下开展研究的,而是在研究过程中,无师自通、不自觉地在思想上成为了一位实证主义者。在玻恩漫长而活跃的科研生涯里,可观察性原则只是他探索出的具有哲学高度的思想方法中的一个特例。
玻恩是一位彻底的唯物主义实在论者,这决定了他与实证主义哲学不可避免要一刀两断。在1936年的文章中,玻恩在承认实证论思想促成相对论和量子力学的建立的同时,鲜明地表达了他与实证论的根本分歧:“我不能同意实证论者的做法,即将(可观察性原则)应用于讨论实在性这一基本问题。”([5],p.49)马赫等实证论者只认可能够感觉或测量的诸如颜色、声音、温度等等:“物、物体和物质,除了颜色、声音等等要素的结合以外,除了所谓属性以外,就没有什么东西了。”[10]即认为不能被直接感觉和测量的实在、物质、外部世界等属于无意义的“形而上学”概念。玻恩对此看得十分清晰:“实证主义者说,关于存在外部世界的假定是走向形而上学的第一步,因而是毫无意义的,因为除了通过感官直觉以外,我们对它一无所知。”([5],p.50)实证论者致力于否定的实在论,恰恰是玻恩要无条件坚持的:“科学家必然是实在论者。”([5],p.106)
四 玻恩对哲学的“终极差评”
与做学生时数度学习哲学因失望而放弃相一致,与在科研过程中善于独立探索具有哲学意义的思想方法相一致,玻恩认为科学家不能向哲学家乞讨、等待他们为自己提供正确的前进路线图:“我相信,科学领域不存在插着认识论路标的、现成的哲学大路。相反,我们科学家如在森林里摸索着行进,通过不断尝试和错误去发现正确道路,在我们前进的过程中身后才形成道路。我们不是在十字路口发现了路标,而是自己探索方向并树立路标,以帮助其他后来人。”([11],p.44)
玻恩不仅不承认哲学家能为科学家的探索工作准备好有价值的工具和指南,相反,他认为真正的情形不是哲学指导科学,而是科学指导哲学:“在人类的思想发展中,科学是起了指导作用的。它不仅汇集事实给哲学家提供了第一手材料,而且还孕育了关于如何处理这些材料的基本概念。”([12],页8)至少在近代自然科学崛起之后的几个世纪里,玻恩的说法大体不错。
玻恩对哲学的差评,往往是在他将哲学与数学或理论物理学对比之后给出的,而他的观点,在大体合理之外也不难品味出些许具有情绪化的“成见”。如1943年在学术报告中,他指出:“浏览科学的历史,我们会注意到一种周期性循环:实验与理论的发展壮大相互交替。理论有越来越抽象、越来越具有一般意义的趋势。理论的巅峰是原则或原理,会被哲学家首先反对继而消化吸收。而科学原理一旦成为哲学体系的一部分,就会变得教条而僵化。” ([11],pp.2—3)在这段叙述中,隐含着玻恩的一种认识——科学是充满活力并不断进步的,科学知识一旦哲学化就意味着教条和僵化。玻恩认为,哲学就是教条和僵化的思想框架。
至此,可以得出一个结论:玻恩对哲学的总体评价是负面的、消极的、以差评为主的。这个结论与玻恩对哲学的一贯态度相一致。给“终极差评”加上引号是因为,晚年玻恩还有与此相反的说法(下文将述)。因此,这个“终极”是与他一贯态度相关的终极,但还不能完全确定是他对哲学的最终看法。
五 自我建构:玻恩的哲学世界
玻恩有很多重要的思想和工作。但是他自己似乎没有意识到这些思想与工作的真正重要性。他甚至在客观上常常主动弱化自己的重要思想贡献。有些由他首先提出并反复强调的观点,在他的弟子引用后,可能出于他更想让科学界承认其弟子的学术地位的原因,玻恩就将这类观点说成源于其弟子,久而久之,他有时真的忘记他自己才是这些观点的“始作俑者”。比如前文笔者曾说,玻恩在1920年的一本著作中,即有至少8次反复强调可观察性原则,后来他还曾在海森堡之前、与约当合作的文章中明确强调这一思想。可是海森堡包含这一思想的“一人文章”发表后,玻恩就将其说成是海森堡的思想,而1962年10月17日当库恩摆出多项证据说玻恩早于海森堡表述过这一思想时,玻恩说:“我一直想那主要是海森堡的思想。” 笔者曾专门讨论过这个对话([8],页63),并有对其全译。此对话(图1)有力地说明,玻恩确实忘记自己当年曾在书中、在文章中、在教学讨论中反复强调过这个思想,而真的认为它属于海森堡了。从库恩列举出来的证据可以看出,他根本不知道、也难以想象,早在1920年出版的著作中玻恩已经反复强调这一思想。
虽然如此,玻恩有哲学头脑,他在科研过程中善于独立探索具有哲学意义的思想方法,这体现在他的早期著作中,而他晚年的回忆也多有提及并阐述。玻恩所论有浅显易懂者,也有深奥难解者,思想丰富全面;不过,他并未像哲学家那样明确建立自己完整而系统的思想体系。但纵览其思想大概而汇集他所强调的重点,足以领略其哲学世界的大体轮廓。
1. 客观实在论
玻恩是彻底的实在论者。在玻恩看来,实在或外在世界是最为根本的存在,人的很多感觉、经验来自于人与实在的相互作用:“他(指科学家)必须承任,他的感官印象是来自于真实的外部世界的信息,而不是幻觉。”([5],p.106)可能有些人困惑:玻恩为什么强调这些常识?这是因为在玻恩强调坚持实在论的时期,有些哲学家和科学家在做各种“高明”的论证,以阐释放弃“实在”概念的合理性与进步意义。那么放弃“实在”能否不损害科学?对此,玻恩给出了自己的观点:“我的回答是,只有那些远离一切经验、一切实际活动和观测,而孤守象牙塔的人,才能够把它(指实在)弃之不顾;这种人变成了纯粹数学、形而上学或逻辑的极度痴迷者。”([5],p.153)“远离一切经验、一切实际活动”的人,在玻恩看来究竟意味着什么呢?很简单,意味着这类人不是科学家,因为玻恩说过:“一个沉浸在自己的公式里而忘记了他要说明的现象的理论家,不是一个真正的科学家。”([13],pp.188—189)所以,在玻恩看来,科学家必须是实在论者。
然而随着科学家,尤其是物理学家探索疆域进入微观世界,随着与宏观世界不同的运动规律与物质属性的出现,实在论也受到了直接的挑战。在人们的朴素实在论认识中,客观物体是满足决定论规律的,某一时刻具有确定的位置和速度,运动时会画出确定的轨迹。然而在微观世界,量子力学告诉人们,我们只能预言微观客体出现在某个位置的概率,它的位置与速度,一个确定另外一个就随之高度不确定,因而它根本就不具有确定的运动轨道。更加违背常识的是人们一般无法直接观察微观客体。正因为如此,不仅哲学家质疑,科学家内部的见也不一致,比如薛定谔直至去世也不承认微观客体的粒子性。在这样的情形下,玻恩找到了在微观世界塑造实在概念的坚实落脚点,那就是不变性:“我认为不变量的概念是建立合理的实在概念的线索,不仅在物理学中,而且在世界的一切方面都是如此。”([5],p.158)玻恩所说的不变性,从实验的角度说,指的就是测量到微观客体具有不变的电荷、自旋与静止质量等等。测量到这些不变量,就可以断定遇到了一个确定的粒子——一种最基本的物理实在([5],p.160)。在这个意义上,实在就是“观测中不变的东西之总和”([12],页128)。在玻恩看来,测量到的这些不变性,必然属于微观实在的粒子。玻恩进一步指出,不变性除了存在于物理测量中,还体现为数学变换中的不变性([12],页108)。
玻恩强调实在论的意义,除了针对实证论否定实在论的言行外,还具有另外一个科学意义——深入思考并彻底坚持实在论,使玻恩的科学观与其他一些科学家产生了明显的不同。一些明显具有理性主义色彩的科学家,如彭加莱、爱因斯坦、狄拉克等等相信自然规律是可以用美丽、精致或简单等词汇来描述的。玻恩承认这种信念对于物理学的发展起到过重要作用,但是他仍然对其充满怀疑:“这个信念在理论物理的发展中曾经起过相当大的作用——试回忆电磁场的麦克斯韦方程或爱因斯坦的相对论——但是我不敢说,它在多大程度上是探索未知的一个真正向导,抑或仅仅是我们发现了一个重要关系之后的一种满足的表述。”([12],页127)他对其中“简单”一词的分析表明,所谓“简单”并不存在绝对的尺度与共识:“关于‘简单’的问题,许多场合的意见是会不同的。爱因斯坦的引力论比牛顿理论简单吗?有训练的数学家会回答是的,意思是指,其基础在逻辑上是简单的,但其他人会强调说不,因为它的形式是可怕的复杂。”([12],页127—128)如此一来,这种信念的含义就不再明确。还有科学家将规律的简单性归因于自然过程符合最小作用量原理,对此,玻恩指出这是一种片面的认识:事实上,稳定的自然过程作用量呈现为极值(最大或最小),而非一定取最小值([5],p.74)。
笔者曾指出,玻恩的类似言论反映出了他这样一种思想倾向:“科学家不应该根据他们喜欢的样子去打造自然规律,而应该致力于发现并接受自然规律本来的样子,无论它简单或复杂;也不论它十分丑陋或极具美感。”[14]玻恩具有这样的科学观,是他坚信实在论、尊重实在的必然结果。
2. 归纳推理:获取可靠知识的有效方法
玻恩毫不含糊地断定,归纳法是人类获得科学知识的主要手段:“我相信物理学的进展本质上是由于归纳法的贡献。”([12],页87)玻恩认为归纳法不仅仅是1+1=1+1形式的经验简单线性累积,而具有对有限经验的超越性:“任何观测或实验都只能进行有限次数的重复,尽管这个数目可以扩大;而一个规律——B依赖于A——的陈述这总是超越经验之上的。……归纳允许我们把多次观测推广为一个普遍法则。”([12],页12)哲学家波普尔也重视归纳法的局限,即归纳的不可穷尽性,但他由此的推论却是——既然任何科学结论都是对有限次数经验的归纳,那逻辑上它就不具备成为一般结论的充要条件;这就意味着,在他看来归纳法原则上不能证实任何科学结论;因此,科学上不存在被证实而只有被证伪。玻恩则展示了科学精神与哲学思维的不同之处:“如果一个人因为没有逻辑证明或是因为他不知道或不承认科学技巧中的法则,而否认经验的教导的话,我便毫不犹豫地称他为傻瓜。在纯数学家、神学家和哲学家中间到处都可以找到这些超逻辑的人。”([12],页12)在今天的科学界,虽然逻辑推理仍然是解决有些科学问题的重要手段,但是哲学家没能力以逻辑为科学家订做紧箍咒——非欧几何不符合欧几里得几何的形式逻辑、狭义相对论中的光速不变原理不符合经典物理速度叠加原理、波粒二象性不符合经典力学的决定论逻辑……科学家对此早已习以为常。在玻恩看来,科学家可以不顾波普尔等哲学家对归纳法的刁难,最可靠而有力的根据就是科学家们应用归纳法,在科技领域已经取得了“完全的成功”([12],页12)。归纳法处理的原材料是人的经验。在物理学领域,这些经验主要来自实验过程:“在物理学中,一切‘经验’都不外乎制造仪器的活动,以及阅读仪表示数的活动。”([5],p.36)这是玻恩高度重视实验的根本原因:“物理学家通过对实验的解释构成他们的观念。”([5],p.7)波普尔的证伪主义在学术界影响巨大,但读者不要误以为证伪主义已经废弃归纳法,人类永远不能放弃归纳法。这正如有的学者所指出的,归纳法虽然不尽善尽美,但它具有独到的功能:“归纳可以看作是假说的一种特殊形式……归纳出的原则有更广泛的应用范围。因此,它可能是错误的几率也更大。然而(由归纳法给出的)一般原则确实为我们提供了一种指导方针,能指导人们在某些情况下采取什么样的行动。”[15]而这恰恰是证伪理论所不具备的功能。
读者也不要认为玻恩距离今天已经足够久远,而认为他关于归纳法的看法可能已经过时。在玻恩之后,在一些著名物理学家,如费米、费曼、杨振宁等人的著述中,都可以找到他们仍然信赖归纳法的证据。如杨振宁曾指出:“最令人感兴趣的是,在这些对称性原理的发现中,几乎每一种情形都是从归纳推理的过程中得到的。这是说,发现是从对一些与对称性原理有关的结果的观察开始,然后,由此导出了不变性原理的公式表示,从这个原理再导出许多其它实验结果,并对它们进行检验。”[16]科学家仍时刻在应用归纳法,没有归纳法,科学就会失去前进的主要推动力。
3. 几率解释与非决定论世界
1926年玻恩又做出了一项重要贡献:给出了量子力学波函数的几率(或统计)解释。他坚信几率解释反映了量子世界的基本特征:实验结果令人印象深刻地证实,量子力学的几率观点是正确的。而“经典物理一直公认的、自然过程所遵循的基本决定性,必须予以放弃” ([5],p.16)。玻恩认为从思想的数学表示形式上看,以几率为基础的量子力学胜过经典力学:“物理学正从根本上变成一门统计科学。被称为量子力学的数学理论以一种精确的形式表达了这些思想,它是一种最奇妙的结构,不仅可以与经典力学相媲美,而且优于经典力学。” ([5],p.47)在他看来,量子力学不仅在形式上使优越于经典力学,它更有着坚实的事实基础,即在玻恩看来,所有的物理量都只在统计意义上具有可观测性:“物质的可观测性质并不是其最小部分所固有之品质,而是对遵从机遇的分布所取的平均。”([12],页50)在玻恩看来,不是人们对微观原子世界了解有限,所以才有以几率观念为基础的量子力学。与此相反,他认为,以决定精确性为前提的决定论从来就只存在于人们的想象中,或者说它只是统计规律的近似。在这样的思想转变下,玻恩形成了彻底的以几率观念为基础的整体科学观:“事实上,任何科学学说都只有几率的意义。”([12],页51)玻恩对于这一信念无比坚定,甚至认为,未来科学的内容与形式还都还会演变,但几率观念,即“非决定论基础是永恒的” ([12],页114)。在这个意义上,几率性的科学以及世界遵循的几率性规律成为了玻恩科学世界的基本内容。
在普朗克、爱因斯坦、德布罗意、薛定谔等人看来,将几率规律看成对世界的终极解释,必然会使由来已久的确定性世界土崩瓦解,因而无法接受。玻恩丝毫没有这种恋旧之情,相反在他看来,提出几率解释,并将此观点推而广之,是打破宿命性质的决定论世界,从而获得自由的壮举:“从(经典)力学的观点看,世界就是个自动机,它没有任何自由,开始完全决定了未来的一切。我从来就不喜欢这种极端的决定论,而很高兴地看到它被近代物理废弃。”([5],p.45)为了反击爱因斯坦等人,玻恩找到了决定论科学观与世界观的软肋与死穴,学术界应该对此予以高度肯定与重视。
玻恩在晚年,围绕几率解释做了极为深远的思索,并以此为阶梯将他深邃的思想投射到了科学之外:“我确信,有的观念,诸如绝对的必然性、绝对精确、终极真理等等,都是人的幻觉,而应该从科学中清理出去。(有了几率解释后)人们可以基于关于一个体系目前的有限知识,依靠一种理论,推演出用概率表示的关于未来情况的推测和期望。……在我看来,这种思维规则的解放,是现代科学给我们带来的最大福音。因为我觉得,相信只有一种真理而且它就掌握在自己手中的执念,是世界上一切罪恶的最深刻的根源。”([13],pp.182—183)
4. 物理主义
物理学对玻恩的影响至深,或者说玻恩对物理学的理解过于通透。玻恩的哲思闪烁着鲜明的物理色彩、散发着浓郁的物理气息。玻恩对此有过明确的表述:“我曾经努力阅读各个时代哲学家们的著作,从中发现了很多有启发的观点,但是(沿着这条道路)无法做到朝着更深入的知识与理解而稳步前进。然而,科学却给了我持续进步的感觉,我确信,理论物理学才是真正的哲学。”([2],pp. 3—4)1949年玻恩将他前一年在牛津大学的系列讲座结集出版,书名为《关于因果和机遇的自然哲学》。他说:“在这本书里,我努力表达科学的哲学思想,我在自己整个物理学生涯里,为之作出了贡献。”[17]然而,玻恩阐述的“科学的哲学思想”,与“科学哲学”的内容截然不同。这本书的核心内容是基于玻恩界定的因果性假定、居先性原则和接近性原则,分析物理学诸重要理论的内在品质。如,伽利略的落体定律和牛顿定理都不符合居先性原则也违反接近性原则([12],页17—21);麦克斯韦的电磁场理论也不满足居先性原则([12],页31);相对论满足接近性原则但不满足居先性原则([12],页34);而量子物理描述粒子或量子集体运动的方程即宏观定律满足因果律,并且符合接近性原则和居先性原则([12],页125)。玻恩在做这样的分析与论述时,始于物理学亦聚焦于物理学,如果说思想高度近乎哲学,那玻恩的目的之箭指向的依然是物理学——为阐明物理、为理解物理、为推动物理。
玻恩的思想以物理主义为核心,而其物理主义又主要体现为其科研理念。玻恩的科研理念最突出的内容有两点。第一,从实验出发,如他认为:“量子力学概念产生的必然性是由于实验形势的需要。”([12],页96)相关话题前文曾经提到此处不再赘述。第二,数学描述优先于哲学理解与诠释。
哥廷根大学希尔伯特、克莱因以及闵可夫斯基等数学大师对玻恩影响深刻,他总结几位大师有效的研究方法,并将其用之于自己的理论物理学研究中:“我一直认为数学家比我们(物理学家)更聪明——他们在对问题能做哲学分析之前,首先去探寻描述问题的正确形式体系(数学表述)。”[18]玻恩的这一科研理念在建立量子力学的过程中起到了决定性的作用,因为在量子力学的数学形式得以缔造、并有效解决实际问题后,对于量子力学的理解与诠释,其后一直没中断激烈的讨论。如果当时包括玻恩在内的物理学家都像玻尔所期待的那样[19]——致力于先分析物理现象、搞清物理过程,最后再找适当的数学来表述,那么量子力学的建立会拖延到何时将无法预计。玻恩高举数学描述优先于哲学分析的大旗获得了巨大的成功,但是这一正确做法却使其物理学家的形象受损,他为此也常苦恼。对此杨振宁有过公正的总结:“在20世纪的理论物理学家中有这样一个怪现象:对数学的重要性视而不见。……年轻的海森伯和泡利总是抱有一种过度的念头,即认为数学最起码也会损害物理的原创思想。这样的观点令玻恩深受其害、苦涩于心。”[20]玻恩的研究理念不仅得到了杨振宁的充分肯定,在20世纪80年代、在21世纪初,逐步得到了物理界的充分理解与高度肯定:“科学研究中与概念化密切相关的一个重要方面是需要适当的数学结构。”([21],页316)物理学家对于数学的认识也随之深刻:“数学不仅仅是用来计算的,它还提供定义、概念和结构,从而可以清楚地描述和理解抽象的关系和实验结果。”([22],页157)在20世纪理论物理快速发展时期,由玻恩倡导的研究纲领,未来将继续发挥作用:“吸纳数学已经成为而且仍然是物理成功前进的基础。”([22],页158)
玻恩也有将理论物理的成功研究方法推广到其他领域的少量尝试。比如他认为资本主义一定意义上体现为个人主义,意味着个人拥有更多的自由;而共产主义的集体主义精神意味着对个人自由的限制。基于这样的思考,他用Δf表述人自由的幅度,Δr代表人受限制的幅度,类比海森堡的测不准原理,玻恩写出一个公式:Δf·Δr≈p,他将常数p称为“政治常数”,并期待基于这个公式分析两种制度之间彼此妥协相处而减少冲突的可能性([5],p.108)。玻恩这一想法足以展示玻恩思考问题时自觉不自觉的物理主义倾向。
5. 由古怪到自然:人对知识的适应性
现在很多人感觉量子力学是有趣的,可是一旦让人们去专业学习它,结果是很多物理专业人士以及更多非物理专业人士都对它望而生畏、敬而远之——量子力学并不容易掌握。玻恩的诸多思考,目的是建立足以囊括宏观与微观世界的思想世界。这样他不能不对有些源于宏观世界的固有概念做根本的改变,让它涵盖抽象而不直观的内容。如前文提到的他基于不变性界定新的实在观念。再如他甚至认为抽象的几率波也具有实在性:“我个人喜欢把几率波(甚至在3N维空间中的)当作实在的东西,它肯定不仅仅是种数学演算工具。” ([12],页110)这样的做法必然引申出一个问题:如何使这类新概念具有可接受性?玻恩深刻审视了人的认识规律,提出了类似于“习惯成自然”的观念。以他基于数学不变量建立新实在观念为例,他曾这样阐释这一观念:
我们可以建立一些数学不变量,用来描述新观测到的事实,逐步学会用直觉去把握它们。这个过程很缓慢,它与另一个进程的速率成比例地扩展着,那就是现象不断地在更大范围被认知的过程。这样,新概念就可以降到下意识的心灵中,它们会找到适当的名字,并且被吸收到人类的一般知识当中。([5],p.52)
科技史证明玻恩的这一观念是合理的。当伽利略-牛顿的力学放弃目的论时,人们曾一时难以适应;当法拉第-麦克斯韦建立电磁场理论时,人们对场的概念一时也难以接受;当爱因斯坦提出狭义相对论时,人们觉得时间与空间的相对性理解起来极为困难。但是假以时日,人们的“理解力”在逐步提高。玻恩关于人对新知识的适应性与时俱增的观念,40多年后,在后辈物理学家这里产生了相似的回响:“在很大程度上,懂得就是熟悉。……如果我们应用波函数常常作出成功的计算,那么我们就倾向于减弱对其本质上的神秘感,而把它看成是一种工作中的寻常工具。”([21],页305—306)随之,神秘感、难以理解感都会逐渐淡化。
六 终似皈依:玻恩哲学情结的复燃
1936年在爱丁堡大学的教授就职演讲中,玻恩指出,物理学是自然哲学有失鲜明的叫法。而“忙碌于常规测量和计算等乏味工作的物理学家都牢记,他所做的一切都是为了一个更高级的任务:(奠定)自然哲学的基础。我本人一直努力把自己的工作看成是为此而做的微薄贡献”([5],p.37)。玻恩还改变了以前认为科学单方面影响哲学的看法,指出:“科学在每个时期都与同时期的哲学体系相互影响,科学给哲学提供观察事实,哲学为科学贡献思维方法。”([5],p.38)爱丁堡大学保留着至少从牛顿时代一脉相承而来的将物理学称为“自然哲学”的学术传统,玻恩就职的即是“泰特自然哲学教授”(Tait Professor of Natural Philosophy)。因此,在这样的场合,玻恩对哲学讲些客气的溢美之词,似乎可以理解、不足为怪。
1950年玻恩在学术报告中指出:他年轻的时候对“存在的终极意义”“关于生死”等哲学问题颇感兴趣。结果却发现“与这些问题的重要性一样令人印象深刻的,是记住了人们历来企图为解决这些问题所做努力的徒劳无益”([5],p.93)。人类的这类哲学思考与探索,“看起来不像科学的专门领域里那样,一直稳步前进,所以我和很多其他人一样,离开了哲学,而在能够实在解决问题的有限领域,获得了满足感”([5],p.93)。这与玻恩在其他场合的说法大体一致。然而这次玻恩话锋一转:“在逐渐变老的过程中,再一次像很多创造力衰退的人一样,我感受到了对自己几十年探索的科学成果做哲学概括的欲望。”([5],p.93)这句话对于玻恩的一生有重要标识性意义,意味着逐渐退出物理学前沿的玻恩,随着心理年龄的增加、思想的充分积淀,自然地开始了学术生涯的新阶段——以哲学的立场和视角回视、总结并阐述自己时代的科学生涯和成果。
这一学术思想转变,仿佛诞生了一个新的玻恩。1965年他一反常态,说出了与此前他对哲学一贯态度完全不同的话语:“科学的哲学背景总是远比科学的特殊成果更使我感兴趣。”[1]对照玻恩的成长过程以及科学生涯,这句话完全不应该属于他,然而这确实是他的表白。如果这还仅仅说的是兴趣的话,那么他于同年的如下表述却不能不令人予以充分重视:“关于哲学,每一位现代科学家,尤其理论物理学家,都深刻地意识到,他的工作与哲学思维复杂地交织在一起,而如果对于哲学著述缺乏充分的了解,他的研究将徒劳无功。”([2],p.6)这句话表明,此时的玻恩不仅做哲学思考,还承认自己历来重视哲学;而哲学是科学家(尤其物理学家)取得科学成就不可或缺的部分保障性条件。此时的玻恩与以往判若两人,对哲学的态度由一贯差评到完全肯定,发生了一百八十度大逆转。
玻恩这时为什么会说出与此前截然不同的言论?
可能性之一:玻恩此时对哲学作用的肯定完全基于他晚年理性的回忆。这一时期他冷静地发现,事实上他的科研工作离不开哲学对他的指导。但是由于他此前在著述里没有支持此观点的相关阐释,晚年的阐述又没有涉及具体的科研案例,导致今天找不到支持他这类表述的直接例证和依据。虽然笔者本人认为他晚年的这类说法真实、可靠的可能性并不大,但是也难以把它完全否定掉。
可能性之二:玻恩晚年肯定哲学对科研指导作用的言论,是他主观的逻辑建构,以及在此过程中不自觉地完成的符合逻辑的“虚构”。事实上,任何回忆都不会是曾经发生实际过程的客观而准确的反演。爱因斯坦对此有过省察:“任何回忆都染上了当前的色彩,因而带有不可靠的观点。”([9],页1)“当前的色彩”对于记忆的“污染”是悄无声息的,在回忆者毫无意识的情况下,即可以篡改其记忆。更何况处于创造期的科学家,全神贯注于研究之中,有些念头与灵感不约而至、突如其来又瞬息即逝,科学家当时正兴奋于为它的出现而喜出望外,埋头于一心解决问题,根本没有立即记录下来的想法;即使想记录下来,也难以说清是什么促使灵感的突然降临。如玻恩在诺贝尔获奖演讲时说,爱因斯坦将光子出现的几率密度解释为光波振幅的平方的做法,启发他提出了波函数的几率解释。然而派斯深入研究后指出,玻恩自己的这个解释是不可靠的,并给出了更令人信服也更加合情合理的解释[23]。因此,在事后的回忆性描述中,科学家本能地借助虚构、想象与逻辑推理,使过程与故事看起来更加合理,是难以避免的。
科学家们也早有人意识到他们在回忆与描述过去时,不可避免地有主观上不可靠、非真实因素的介入。英费尔德曾说:“在科学上取得成就,但自以为是唯心主义者的科学家,在从事创造工作的时候,必定是实在论者。他的感官承认外部世界的真实性。然而,后来他制造出人为的哲学结构,这和他的创造工作毫无关系,和那种创造工作的精神格格不入。”[24]不用解释英费尔德此话的语境,也不必分析这段话的详细内容,这一引用足以展示,在英费尔德看来,科学家为解释、说明自己的科研工作及成就而建立的哲学结构,与他们科研中的实际行为、与科研的实际过程,可以存在差异,甚至存在巨大的矛盾。爱因斯坦更加直白地揭示了这个事实:“如果你们想要从理论物理学家那里发现有关他们所用方法的任何东西,我劝你们就得严格遵守这样一条原则:不要听他们的言论,而要注意他们的行动。”([9],页321)在这个意义上,玻恩晚年一反常态阐述哲学对科研指导作用的言论,即使不全是,部分属于与其实际科研工作并不相符的说法,完全是有可能的。
七 结语:哲学的作用弱于实验和数学
玻恩与哲学的关系诚如前文所述,一再主动接近又因对哲学失望而数度给予差评,与哲学分道扬镳。成为理论物理学家后他坦言理论物理才是真正的哲学。但逐渐离开科研一线后,他又萌生了哲学情愫,说过哲学是帮助科学家取得成功的不可或缺因素之一。仅仅依靠文献资料,如前文所分析,原则上我们不具备在他这前后不一的表述中,做孰是孰非的判断和选择。在这种情况下,尝试在玻恩的科研理念中,按重要程度把影响和决定科研成功的要素予以排序,如能在其中确定哲学的可靠位置,就变得更具有可行性意义。为达到这一目标,笔者找到了玻恩的两段话语,它们能很好地帮助我们实现这一目标。
今天流行把物理学看作纯理性的产物。这里我不是毫无理由地说物理学只能由实验来推进,而不需要一定的艰难的思维,我也不是否认新概念的形成在一定程度上要受一般哲学原理的指导。但是我从我自己的经验里知道,并且我也能叫海森堡来作证,量子力学规律的发现是经过了一个解释实验结果的漫长而曲折的过程。([12],页90)
在这段话里,玻恩没有否定哲学在特殊科研环节,具有“一定程度上”的指导作用;但是,毫无疑问玻恩这段话的主旨在于强调:重要物理问题来自于实验而不是理性思考,“纯理性”的哲学思维“一定程度上”的指导作用,不是推动物理学发展的最重要、最关键因素。
第二段话出于玻恩全面概括的一整套物理学研究方法。他认为:物理学本身不断发展,“但物理学家的研究方法在本质上却始终如一:设计实验并于其中观察规则性,用数学表述发现的定律,借助这些定律预言新现象,把不同的经验定律组合起来、构成统一的理论框架,以满足和谐性与逻辑性的美学需要,并通过预言再检验这些理论”([5],p. 94)。在玻恩归纳的这套物理学研究方法中,实验与数学的作用得到了明确的强调,但是没有直接出现哲学一词。这意味着在玻恩的科研理念里,哲学远不及实验和数学那么重要。当然有人可以提出异议:在玻恩总结的物理学研究方法中,虽然没有明确提到哲学,但是多个环节可以有哲学的介入。是的,可能是这样,但是换个角度也可以说,在这些环节中,哲学介入并非不可或缺。科研需要思考,但思考并非离开哲学就全然不能,否则,将人人皆为哲学家;而人人皆为哲学家,哲学将彻底等价于常识,因而也就不存在哲学和哲学家了。