论理论与实在的关系

摘 要:以牛顿力学为核心的近代自然科学研究的哲学基础预设了经典理论与实在之间的镜像关系。这种关系蕴含了两个基本假设:其一,科学理论的可靠性与实在性假设;其二,科学方法与科学仪器的有效性与客观性假设。这种观点曾受到马赫、彭加勒和迪昂等人的质疑,却得到了罗素和维特根斯坦的逻辑原子主义的支持。相对论力学进一步强化了这种关系。量子力学的产生对此提出的挑战是颠覆性的和空前的。量子理论是依赖于测量条件的理论,它与实在之间的关系是一种整体性的模拟关系。模拟的过程是主客观统一的不断相互作用的过程。在这个过程中,理论不再是对实在的直接描述,而是在特定的模型框架内谈论实在或理解实在。谈论实在是在特定条件下对实在的认知内容的表达,对实在机理的间接模拟,不是对实在本身的直接断言,也不是对实在行为变化的镜像表达。这种观点不需要我们放弃长期以来形成的科学有可能使我们认识实在的直觉与追求,而是承认,科学认知过程中存在的辩护等修辞因素也是对科学真理的探索、辩明与阐释。这是一种介于僵化的经典实在论与多元的相对主义视野之间的一种中间领域的语境认识论。

关键词:理论与实在;镜像关系;量子力学;模拟关系;谈论实在

在近代自然科学的研究中,“理论与实在”之间的关系开始既不复杂也不成问题。科学理论毫无疑问是对实在的正确反映,这种观点不仅是常识实在论的一种自觉延伸,而且还具有深厚的自然科学基础,并内化为一种思维方式,贯穿于科学家的研究行为当中,成为科学家的一种研究直觉。在量子力学诞生之前,除了哲学家,大多数科学家都不会对“科学理论是对实在的描述”这种观念产生任何怀疑。可是,当自然科学的发展进入到宇观与微观领域时,这种简单而朴素的实在论立场受到了颠覆性的冲击,以至于20世纪的许多物理学家不得不卷入关于“理论与实在”的关系问题的争论中。这些争论以20世纪20年代以来玻尔(N. Bohr)与爱因斯坦(A. Einstein )围绕量子力学概念体系的三次大论战为标志。在科学哲学的发展史上,“理论与实在”的关系问题也是科学实在论与反实在论争论的焦点。因此,有必要进行深入研究。本文通过对经典理论与实在的镜像关系及其受到的挑战的剖析,论证了量子理论与实在之间的整体性模拟关系,提出了理论不是描述实在,而是理解或谈论实在的观点。

一、经典理论与实在的镜像关系

近代自然科学是随着实验方法与数学方法的确立而发展起来的,被广泛地称之为“实验科学”。实验在近代自然科学中至少发挥着“发现与检验”两种同样重要的功能;数学则是科学家理解自然界的一种简洁而有效的语言符号。实验方法所具有的物质性、能动性与可感知性,以及数学方法所具有的逻辑性、推理性和系统性等特点,直接奠定了科学研究中的实在论立场。这种立场大致包括如下基本点:承认有一个客观的、离开知觉主体而独立存在的实在世界,它构成了全部自然科学研究的直接或间接的对象域;科学家关于研究对象的知识首先来自测量、观察和实验等感性物质活动;加工感性材料而形成的概念和理论是对客观对象的间接而深刻的反映;概念与理论的正确性需要由是否与对象的内在本性相符合来加以判断;得到实验证实的真理性的概念与理论,具有指导人们作出预言从而变革现实的作用。几百年来,这种立场已经牢固地贯穿于许多科学家的研究当中,内化为科学哲学家库恩(T. Kuhn )所说的一种“范式”。“范式”的形成极大地超越了理论的简单陈述,转化为一种较为固定的思维方式或研究直觉,成为近代自然科学研究的哲学基础和确保科学研究能够持续发展的经典实在论的价值前提。

经典实在论所产生的影响是深远的。它不仅被科学家信赖,而且它的部分信念也对逻辑经验主义产生了实质性的影响(注:成素梅:《逻辑经验主义的理论观及其影响》,《社会科学》2009年第1期。)。 科学家对逻辑经验主义所奠定的科学哲学研究框架的批判与超越,进一步演绎了整个20世纪科学哲学的发展趋向。当人们把这种经典实在论的核心观点延伸外推到理解科学时,便形成了最早的科学实在论。在科学家看来,自然界中的规律是独立地存在于那里的,他们总会有能力在未来发现这些规律。虽然他们很难明确地知道这种目标是否一定能够达到,但是,他们会通过科学教育的方式一代一代地向同一个目标逼近。20世纪末最主要的反实在论者范•弗拉森(B. van Fraassen)把这种科学实在论明确地表述为,科学的目标就是在理论中向我们提供一个关于世界像什么的字面上真实的故事(注:Bas C. van Fraassen, The Scientific Image, Oxford: Clarendon Press, 1980, p.8.)。

从科学哲学的角度来看,这种乐观主义的哲学立场至少蕴含了下列两个基本假设:其一,科学理论的可靠性与实在性假设;其二,科学方法与科学仪器的有效性与客观性假设。19世纪末和20世纪初,三位具有科学背景的哲学家首先对近代自然科学的上述哲学基础,提出了深刻的批评。马赫(E.Mach)在《感觉的分析》(1886)一书中认为,科学定律是对感觉经验的总结,是人类为了达到综合复杂数据的目标所构造出来的,或者说,物理学定律的目标是最简单地和最经济地对事实进行抽象表达,不是对实在的描述;法国数学家、数学物理学家和哲学家彭加勒(H.J.Poinceré)在《科学与假设》(1902)、《科学的价值》(1905)和《科学与方法》(1909)三本著作中阐述了约定主义的学说。他认为,科学理论既不是对实在的描述,也不是对感觉经验的总结,而是对事物之间关系的描述,科学家凭借着直觉来认识这些关系,而不是认识实在本身。在物理学中,这种直觉使科学家进行经验概括,当这种概括取得成功时,像几何中的“点”、“线”,或力学中的“质量”和“力”等关键术语就转化成为一种“约定”,或者说,假定义。这样的约定是不可证伪的,因为从严格意义上说它们不再是经验陈述;法国物理学家和科学哲学家迪昂(P.Duhem)在《物理学理论的目的与结构》(1906)一书中基于对物理学中的表征与说明的区分,阐述了实验标准的不确定性问题,后来发展为著名的“奎因—迪昂”论题。这个论题认为,对于给定的一组观察,存在着许多说明,经验证据不可能迫使理论作出修改。

尽管这些观点对近代自然科学哲学基础的批评在细节上有所不同。但是,其共同之处是,他们都认为,不能把科学理论的可理解性看成是对实在的直接描述或复写。然而,这些观点虽然来自科学家出身的哲学家之笔,虽然对科学家超越牛顿力学的思维框架起到过重要的启发作用。但是,还不足以在科学家群体中构成对坚持理论与实在的镜像关系的任何威胁。相反,理论与实在之间的这种关系受到了数学哲学中逻辑原子主义的支持。在数学领域内,随着非欧几何的产生和数论的发展,数学经历了一次大的概念革命,出现了理解数学形式体系本性的三种新观点:逻辑主义、形式主义、直觉主义。其中,逻辑主义的观点是弗雷格(G.Frege)于1884年、罗素(B.Russell )于1902年分别独立阐述的。这种观点认为,数学的真理只能从逻辑中演绎出来。后来,罗素与怀特海(A.N.Whitehead)在他们合著的《数学原理》(1910-1913)一书中详尽地阐述了逻辑原子主义的观点。逻辑原子主义的观点主张,根据逻辑方法把所有复合语句的真值简化为原子语句的真值及其逻辑关联,然后,通过与直接观察的比较来确定这些原子语句的真值。

在罗素的逻辑原子主义思想的基础上,更严格和更一致的逻辑原子主义观点是由20世纪著名的哲学家之一维特根斯坦(L.Wittgenstein )在《逻辑哲学导论》(1921)一书中阐述的。在这本书中,维特根斯坦阐明了下列论点:(1)世界是由独立的原子事实组成的;(2)语言由对应于原子事实的原子命题组成;(3)语言中所表达的思想是对这些事实的“描绘”;(4)我们能够分析我们的思想和语句来表明它们的真的逻辑形式;(5)我们不可能进行这样分析的那些思想和语句是不可能被有意义地讨论的;(6)哲学只能由下列分析组成:“人们不可言说的东西,人们必须对它保持沉默。” 维特根斯坦的这种观点曾受到了物理学家赫兹(H. R.Hertz )的“图像论”思想的影响,《逻辑哲学导论》只不过是试图将赫茨的图像论与弗雷格和罗素的逻辑原子主义联系起来(注:Ulrich Majer,“Heiich Hertz’s Picture-Conception of Theories: Its Elaboration by Hilbert, Weyl, and Ramsey”, in Davis Baird, R. I. G. Hughes, and Alfred Nordmann ed., Heiich Hertz: Classical Physicist, Modern Philosopher,Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 1998, p.233.)。

从本文关注的视角来看,维特根斯坦把理论看成是真命题的集合,认为原子命题是对实在的最简单的描述,科学定律与理论通过特有的命题形态间接地与实在相关的观点,虽然与经典实在论在细节上不完全相同,但是,在“理论是对实在的一种描述”这一点上,两者却是共同的。正是因为如此,当维特根斯坦在后期哲学研究中发现了运用规则的不确定性和语用的语境性等特征时,立足于“生活方式”走向语言游戏理论,是很自然的。维特根斯坦的这种图像论观点,曾对逻辑经验主义产生了很大的影响。但值得注意的是,维特根坦的上述观点事实上是对赫兹的图像论的误解(注:参见Ulrich Majer, “Heiich Hertz’s Picture-Conception of Theories: Its Elaboration by Hilbert, Weyl, and Ramsey”, in Davis Baird, R. I. G. Hughes, and Alfred Nordmann ed.,Heiich Hertz: Classical Physicist, Modern Philosopher, Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 1998。)。

不过,哲学家对经典实在论立场的批评,并没有激发起科学家对近代自然科学哲学基础提出实质性的怀疑,更没有引起科学家对“理论与实在”关系问题的广泛关注。狭义相对论与广义相对论的产生虽然在理论形成与概念运用,特别是在时空观、物质观和宇宙观等方面,对经典物理学进行了重大的修改,抛弃了机械论的哲学教条,修正了一些来自直觉观念的认识论信念。但是,就相对论力学对因果性概念的明确限定与定域性假设而言,却是进一步加固了经典实在论的立场。直到量子力学的诞生,自然科学的符号语言系统和思维方式才真正地发生了一系列值得密切关注的新变化,为人们更合理地理解“理论与实在”之间的关系增添了新的内容与视角,同时,也导致了物理学家关于“理论与实在”关系问题的大讨论。这些讨论不仅有效地校正着过去根深蒂固的、常常是未经评判便加以接受下来的偏见,而且加深了对“理论与实在”关系问题的反思。

二、量子力学的挑战

在人类科学的发展史上,量子力学的产生对经典理论与实在之间的镜像关系提出的挑战是颠覆性的和空前的。

(1)在量子力学中,测量仪器具有两种功能:一是制备对象的功能;二是测量功能。这样,测量仪器不再是在符合要求的范围内呈现揭示对象属性的一种单纯工具,而是成为微观对象呈现其基本属性的一个前提条件。问题在于,仪器从来就不是硬件的简单组合,而是以生产技术为前提,按一定背景理论将硬件组织为物化了的概念结构。这种概念结构对来自对象的信息起着选择和规整作用,成为记载感知经验的一种框架。那么,既然如此,这些经过仪器“制备”了的对象及理论规整了的经验在多大程度上是客观的呢?或者,在多大程度上达到了对实在的描述呢?进一步可能带来的问题是,当测量仪器不再只是扮演着测量工具的角色,而是参与了研究对象的“制备”,并影响了科学家的整个认知过程的时候,关于测量仪器的本体论、认识论与方法论问题的研究就突显出来。甚至有一种观点认为,科学哲学的研究应该从关于理论实在论的研究,转向关于仪器实在论的研究。这是因为,当代科学的发展已经成为一种技术化的科学。这种观点与过去认为技术是科学的物化成果的观点正好相反,强调技术变成了使科学研究得以可能进行的一个前提条件。没有技术,就没有科学。

(2)从科学研究对象的存在形态来看,在量子力学中,科学家对微观粒子的把握与理解,要么局限在一个特殊的仪器环境中,例如,观察电子在云雾室中的径迹;要么依靠现有的理论描述,不可能像宏观对象那样,能获得任何直接的感知。这些微观粒子无论在存在方式上,还是拥有的基本属性方面都与我们熟悉的宏观对象完全不同。宏观对象通常被称之为“物体”。物体既有质量也有时空定位,并会随着时间而变化,一旦已知其运动的初始条件,根据运动方程总能因果性地决定其未来任一时刻的运动状态或存在状态。但是,微观粒子的出现,彻底地摧毁了我们曾经对物体的鉴别标准。例如,光子是无质量的粒子,而且,我们不可能在任何一个瞬时都能知道光子的准确位置。这样,拥有质量和时空定位已经不再成为确定微观粒子的存在性的基本标准。

那么,我们需要进一步确立新的标准来鉴别微观粒子吗?这些问题成为关于理论实体本性的哲学争论的核心。微观粒子的隐藏性、人类感知能力的有限性,以及描述这些粒子特性的语言图像的宏观性,使得人们对这些粒子的存在性提出了质疑。就目前来看,如果根据过去的粒子观,显然无法赋予微观粒子以本体论的地位。在这种情况下,只能通过抽象的理论与间接的观察推论出来的这些微观粒子,还能被称之为“物体”吗?如果答案是肯定的,那么,微观粒子在什么意义上被称之为“物体”呢?如果答案是否定的,那么,按照传统的科学实在论的观点,对微观粒子的本体性的否定,必然意味着对科学认知目标的否定,会涉及到重新理解科学和重新定位科学的重要问题。在科学哲学的发展史上,关于这个问题的思考与回答,构成了20世纪下半叶科学实在论与反实在论争论的关键问题。

(3)从科学理论的形成过程来看,形成理论的途径越来越多样化,方法越来越多元。如果说,在近代自然科学产生之初,归纳主义的过程论曾得到了普遍支持的话,那么,在量子力学中,“假说—演绎”的过程论则更加受人关注。归纳主义者认为,理论是通过事实归纳——提出定理——经验证实而形成的。在这条途径上,形成理论所依赖的经验基础起着决定性的作用,它既是理论形成的起点,也是确证理论的主要手段,理论与经验事实之间的一致性保证了理论的客观实在性。赖欣巴赫(H.Reichenbach)曾经说过,“归纳原则”决定科学理论的真实性,从科学中排除它,就等于剥夺了科学判定理论真假的真实性标准。

“假说—演绎”方法的兴起,导致了归纳主义纲领的相对衰落和假设主义的盛行。假设主义者认为,理论是建立在一套事先假定的本体论、方法论与认识论等基础之上的。假设的前提不同,即使拥有同样的经验事实,也将会建构出形式各异的理论体系,理论的优劣将通过其说明力和预言力的大小以及一些逻辑原则和美学原则(例如,简单性、完备性、一致性等)来判定。能够说明更多的实验事实,能预言更具有可操作性的实验现象,更简单、更具有对称性等的理论,将会被视为更有生命力的理论。那么,既然如此,在这种建构方式中所建立起来的理论,还能够说是对客观实在进行的描述吗?

(4)从凝结物理理论成果的形式来看,当代理论物理学的数学化、符号化和模型化趋势越来越明显。一方面,曾经作为自然科学研究范式的物理学越来越远离经验领域,与世界之间的联系变得越来越间接,而抽象化程度却越来越高,理论预言得到检验的难度越来越大,对理论的信任越来越依赖于科学家的直觉。例如,在当代理论物理学中,检测质子衰变实验的失败没有减弱物理学家对统一场论的信任,同样,检测引力波、磁单极子以及中微子等实验的失败,也不会威胁到物理学家对相关理论的信任(注:Jarrett Leplin,A Novel Defense of Scientific Realism, Oxford University Press,1997.)。就这些抽象的理论形态而言,理论模型是在符号投射中建立起来的,它可以按照符号系统自身的自主性、结构性相对独立地进行符号运演,并得出其指代意义尚待确定的新指符,经过符号反演后被解释为某种“所指”。例如,狄拉克(P. A.M. Dirac )对正电子e+的解释,量子力学中对概率幅Ψ的统计解释,都是在这种符号约定——符号投射——符号运演——符号反演过程中得出的(注:申仲英、张富昌、张正军:《认识系统与思维的信息加工》,西北大学出版社1994年版,第53页。)。

然而,解释的过程是对对象的认知进行创造性重建的过程,总是包含着背景知识的引入。按照解释学家海德格尔(M.Heidegger )的观点,解释需要以“前有”、“前见”和“前设”所构成的“前结构”为中介。“前有”是指解释者受所处的文化背景、知识状况、精神物质条件及心理结构的影响而形成的东西。这些东西虽然不能条理分明地给予清晰地陈述,但是,却规定了我们对世界的理解与解释;“前见”是从“前有”中选出的一个特殊角度和观点,成为解释的切入点,通过“前见”,外延模糊的“前有”被引向一个特殊的问题域,进而形成特定的见解;“前设”是解释“前有”的假设,从这些假设得出“前有”的结果。解释学家的这些见解,虽然不完全适用于对符号的解释与反演的理解,但是,符号解释与反演中确实存在着先存观念和知识的引入问题。

这说明,任何一种解释都不会是完全客观的表述,与科学家个人的世界观、实在观及其方法论诸方面的背景知识有着密不可分的联系。这也是为什么量子力学从1925年诞生到现在已有80多年的历史,它的许多新特征在今天看来已经不像当初那么神秘的情况下,关于薛定谔方程中的波函数描述性质的理解仍然存在分歧的原因所在。许多科学哲学家认为,玻姆的量子理论与现行的量子力学体系的并存,支持了证据不足以在相互竞争的理论中作出选择的“非充分决定性”论题。进一步的问题是,科学哲学家对这个论题的发挥与夸大,恰好成为各种形式的反实在论立场的支持证据。那么,这种远离经验而抽象地建构起来的理论,还能像经典科学理论那样,被认为是对实在的描述吗?

(5)从量子力学的理论体系来看,在量子力学的波动方程中,系统的状态不是由物理量之间的关系直接确定的,而是通过假想的波函数随时间的变化关系间接地概率式地体现出来。系统的算符决定系统的静态性质和系统的状态演化。在算符的作用下,波函数的变化不直接描写物理量或者物理量之间的关系随时间的变化,只能给出力学变量应取的概率值。或者说,波函数的平方只决定对各种物理量进行测量时,所得到的观察值的一种统计分布,而不是物理量取值的大小。因此,薛定谔方程虽然也是包含对时间微商的线性微分方程,体现了系统状态变化的因果律。但是,这种因果律的表现不直接对应于物理量之间的关联,更不意味着在不同时刻的观察结果之间,可以建立起决定论的因果性关系。由薛定谔方程所体现的系统状态变化的这种因果性,具有统计的性质。或者说,相对于物理量而言,量子力学的基本方程所给出的是一种统计因果性的理论。因此,不可以把量子概率理解为是经典概率。双缝衍射实验、延迟选择实验以及斯忒恩—盖拉赫实验从不同的角度说明,量子力学中的波函数是一个与经典概念根本背离的新概念。如果仍然简单而传统地把它解释成是通常的概率测量,是完全错误的。同时,这些实验事实也说明,微观粒子的存在方式完全不同于宏观粒子。特别是,微观粒子的非定域性和全同粒子的统计关联特性是宏观粒子根本不具有的。

量子力学的统计因果性的确立,使物理学家敢于第一次断言:我们拥有一个关于世界的新理论,这个理论允许我们承认,并不是每一件发生的事件都可能从它的过去态中找到其发生的充分理由。这种断言不是意味着我们没有能力找到事件发生的原因,而是意味着,根本就不存在它所必需的原因,它的发生完全是随机的,是非决定论的,有些原因是在过程中生成的。因此,当把现有的量子力学看成是普遍有效的时候,经典实在论中设定的决定论的因果性假设,反而作为统计因果性假设的一种特殊情况。

我们接受统计因果性的概念,就必须重新思考过去关于“理论与实在”的关系问题。在量子力学中,理论在更大程度上是基于经验事实的一种建构,这必然会出现基于同样的经验事实,沿着不同的进路,建构出不同理论的可能。矩阵力学与波动力学明显地体现了自电磁学理论产生以来物理学中的本体论的二元论思想,即粒子与场都是物质存在的基本形式。令人费解的是,在微观领域内,这种粒子性与波动性会在同一个微观粒子身上体现出来。量子物理学家很难提供关于微观对象的本体论图像,只能从微观对象与仪器相互作用后的行为表现中,推知其基本特性。这种很难想像其本体论存在方式的微观对象,在多大程度上是客观的呢?或者说,如何理解这种理论实体的本体论性呢?当量子物理学家试图在这个问题上表明自己的态度时,他们提供了各种不同的实在论立场。

正是在这种意义上,我们有理由认为,量子物理学家关于科学实在论与反实在论的激烈争论在时间上比当代科学哲学家要早近40年左右。虽然科学家对问题的论述方式与科学哲学家对问题的论述方式截然不同,或者说,他们在论域和思路方面存在着很大差异。前者主要是从量子力学的新特征出发,通过修改传统观念,确立新的实在论立场;后者主要围绕能否为理论实体作出本体论辩护展开争论。因此,就他们所坚持的科学实在论立场而言,量子物理学家所阐述的各种形式的新的实在论立场,比现有的科学实在论者所要辩护的实在论立场更先进,对于理解科学来说,当代物理学哲学的研究在某些方面走在了当代科学哲学研究的前面。

三、量子理论与实在的模拟关系

到目前为止,量子力学是当代科学发展中最成功、也是最神秘的理论之一。其成功之处在于,它以独特的形式体系与特有的算法规则,对原子物理学、化学、固体物理学等学科中的许多物理效应和物理现象作出了说明与预言,已经成为科学家认识与描述微观现象的一种普遍有效的概念与语言工具,同时也是日新月异的信息技术革命的理论基础;其神秘之处在于,与其形式体系的这种普遍应用的有效性恰好相反,量子物理学家在表述、传播和交流他们对量子理论的基本概念的意义的理解时,至今仍未达成共识。量子物理学家在理解和解释量子力学的基本概念的过程中所存在的分歧,不是关于原子世界是否具有本体论地位的分歧,而是能否仍然像经典物理学理论那样,把量子理论理解成是对客观存在的原子世界的真实描述之间的分歧。

在量子力学诞生的早期岁月里,这些分歧的产生主要源于对量子理论中的波函数的统计性质的理解。因为量子力学的创始人把量子力学看成是一个完备的理论,把量子统计理解成是不同于经典统计的观点,在根本意义上,带来了量子论描述中的统计决定性特征。而理论描述的统计决定性与物理学家长期信奉的因果决定论的实在论研究传统相冲突。在当时的背景下,那些在经典物理学的熏陶下成长起来的许多传统物理学家,对量子力学的这种理解是难以容忍的。这些物理学家仍然坚持以经典实在观为前提,希望重建对原子对象的因果决定论的描述。这种观点认为,现有的量子力学只是临时的现象学的理论,是不完备的,将来总会被一个拥有确定值的能够解决量子悖论的新理论所取代。量子哲学家普遍地把这种实在论称之为定域实在论,或者是非语境论的实在论。从EPR悖论到贝尔定理的提出正是沿着这一思路发展的。这种观点把量子论中的统计决定论与经典实在论之间的矛盾,理解成是量子论与实在论之间的矛盾。定域实在论实际上是经典实在论在量子领域中的延伸。

但是,自从20世纪80年代所进行的一系列实验,没有支持定域隐变量理论的预言,而是给出了与量子力学的预言相一致的实验结果以来,量子论与实在论之间的矛盾焦点,由对量子理论中的统计决定性特征的质疑,转向了对更加基本的量子测量过程中的“波包塌缩”现象的理解。因为量子测量问题是量子理论中最深层次的概念问题。冯•诺意曼(J. von Neumann)在本体论意义上引入量子态的概念来表征量子实在的作法,直接导致了至今难以解决的量子测量难题。为此,一种类型的实在论者是在承认量子力学的统计性特征,把量子世界看成是由客观的不确定性、随机性和量子纠缠所支配的世界的前提下,通过假设非定域的隐变量的存在,寻找对量子测量过程的因果性解释。另一种类型的实在论者是在承认现有的量子力学的形式体系和基本特征是完全正确的前提下,通过多元本体论的假设来对具有整体性特征的量子测量过程作出实在论的解释。

与这些努力正好相反,传统的量子物理学家在创立了量子力学的形式体系之后,并不追求从量子测量现象到量子本体论的超越中提供一个本体论的理解。他们认为,如果离开量子测量过程的实际进行,量子理论的基本方程就成为没有任何物理意义的纯数学方程。所以,量子理论只是对量子测量现象的描述,而不是对微观对象的基本属性的言说。他们在强调测量过程中的测量对象、测量仪器与测量主体之间所具有的不可分割的整体性的同时,在语义学的意义上,把“客观性”概念理解成是“主体间性”。这种理解方式所隐藏的一个直接后果是,使“客观性”概念失去了与“主观性”概念相对立的基本含义。通常我们习惯于把“主观性”理解成研究者在解释证据时搀进了自己的先入之见,被看成是对证据的扭曲,从而也就降低了证据的有效性;把“客观性”理解成“主观性”的反面。可是,如果把“客观性”理解成“主体间性”,那么,至少在认识论与方法论的意义上有可能否定对理论的实在论解释。因为“主体间性”所强调的只是研究者在理解方式上的一致性,而这种具有一致性的理解并不等于正确的理解,尽管正确的理解最终会成为一致性的理解。

量子现象的非定域性和非分离性所反映的是量子整体性。因此,关于量子论与实在论之间的矛盾就转化为,在承认量子力学的统计性特征的前提下,如何解决实在论与量子测量的整体性之间的矛盾。这是因为,如果把量子测量系统理解成是一个包括观察者在内的整体,我们就永远不可能在观察者与被观察系统之间作出任何分割。而观察者与被观察系统之间的分界线的消失,将会使我们在不考虑观察者的情况下对物理实在进行客观描述的梦想彻底地破灭。正是在这个意义上,量子物理学家宁愿满足于接受成功的具有可操作性的数学体系,而把关于量子理论的基本问题的讨论归于量子哲学家的研究范围。传统量子物理学家的这些做法,使一些科学哲学家相信,量子力学的成功应用已经证明了科学实在论的失败。然而,这个结论不仅与科学研究的宗旨相背离,而且与科学的成功应用的事实不相符。

这种研究状况,与19世纪末处于兴盛时期的经典物理学的发展状况恰好相反。那时的物理学家十分坚信,他们能够在经典物理学的解释语境中说明一切新的实验现象,是不断产生的新实验与旧理论之间的尖锐矛盾,迫使他们不得不重新反思“理论与实在”的关系问题。当前,在讨论量子力学的基本问题的过程中,虽然实验对理论预言的不断证实,越来越体现出现有理论体系的合理性。但是,物理学家在非常熟练地应用着量子力学的算法规则,承认量子力学的形式体系的合理性的同时,却对量子测量过程给出了不一致的解释,提出了各种不同的量子测量理论。正是这些观念之间的分歧,迫使物理学家与哲学家在一致放弃了试图把量子理论纳入经典物理学框架之内的追求后,必须认真思考量子理论与实在的关系。

量子力学的形成过程已经表明,量子理论是有条件的理论,是物理学家建构的。但是,建构起来的理论,并不必然意味着是纯粹主观的理论,其中,也一定包括客观的成份,一定与实在有某种程度的关系,只是这种关系不再是过去那种一一对应的描述性关系,而是一种整体性的模拟关系,或者说,理论是对实在的模拟,模拟的过程是主客观统一的不断相互作用的过程。在这个过程中,理论不再是对实在的直接描述,而是在特定的模型框架内谈论实在或理解实在。而谈论实在或理解实在只是在特定条件下对实在的认知内容的表达,对实在机理的间接模拟,不是对实在本身的直接断言,也不是对实在行为变化的表达,即不是镜像反映。这个模拟过程是在逐渐地去语境与再语境化的动态过程中完成的。在这个过程中,认知主体由观看者与记录员的身份变成了参与者与建构者的身份。这种观点与玻尔和海森堡(W.Heisenberg)等人的观点基本上是一致的。事实上,过去我们之所以把玻尔和海森堡等人的观点归入实证主义的阵营,正是从经典实在论的立场出发的。如果我们站在模型论的立场上重新理解波尔等人的观点,则会得出整体实在论的观点。

把量子理论理解为是谈论实在,而不是描述实在,这种观点并不等于说,我们必须放弃长期以来形成的科学有可能使我们认识实在的直觉与追求,因为科学努力的意向性目标始终是要达到认识实在的目的;我们更不需要放弃存在着独立实在的本体论前提,因为没有实在,就没有科学研究的意向性对象,更无法设想有科学。相反,这种理解方式却更明确地表明,当科学研究的视野超越人类感官直接感知的阈限时,科学家的研究直觉、实验仪器、语言、推理规则等中介环节起着非常重要的作用,对仪器信息的解读,对语言概念的语义与语用的理解,以及对推理规则的灵活使用都会成为一件依赖于语境的事情。量子理论的认识论教益,使我们第一次有理由承认,科学认识是客观见之于主观的一个动态发展过程,“理论与实在”是一种整体性模拟关系。

四、结 语

就像经典理论与实在的镜像关系,曾影响了早期科学哲学的发展那样,量子理论与实在的模拟关系,也会导致认识论的变化和新的思维方式,形成对科学的更丰满的新理解。这些理解至少包括如下基本点:(1)承认有一个客观的、离开知觉主体而独立存在的实在世界,它构成了全部自然科学研究的直接或间接的对象域;但同时认为,实在世界不是静止不动的,而是不可逆地变化着的,人通过中介与实在世界的相互作用,既可获得关于实在的信息,同时也在改变着实在的表现;(2)包括测量仪器在内的认识中介是建构理论的前提条件,量子物理学家不再可能独立于观察手段来谈论微观粒子的行为,或者说,描述量子现象的概念,是依赖于观察条件的,测量中介成为有意义地运用物理概念的一个必要条件。玻尔把测量对象的特性表现对测量仪器的这种依赖性,称之为量子测量的整体性(注:Jan Faye and Hey J.Folse (ed.),The Philosophical Writings of Niels Bohr Volume Ⅳ: Causality and Complementarity Supplementary papers,Woodbridge,Connecticut: Ox Bow Press, 1998,p.81.);(3)科学家获得的关于对象的知识是依赖于理论模型的,科学概念与话语是关于理论模型的,而不是关于世界的,理论模型是对实在世界的整体性模拟,而不是单个真命题的集合。理论模型的进化反映了科学的进步;(4)主张超越二值逻辑的思维方式,在一个动态的、开放的语境中理解理论的真理性,反对无原则地怀疑科学知识的客观性与真理性,承认科学认知过程中存在的辩护与修辞因素也是对科学真理的探索、辩明与阐释。这是一种介于僵化的经典实在论与开放多元的相对主义视野之间的一种中间领域的语境认识论。

(责任编辑:周小玲)

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