關於物理學與哲學關係初探

爲了使物理中業已表現出來的片面重視數學、實驗方法的傾向得到糾正；爲了使我們對於物理學的真正概念基礎有更充分的自覺；爲了使物理學進化的真正動力機制（基本概念與其數學形式之間的張力）得到很好的理解；爲了使物理學更富有自我批判的精神，得到它原本就已存在的哲學思辯方法的更自覺的指導；更爲了解除自然哲學在科學的挑戰面前所遭遇的危機狀況，有必要重建自然哲學.並將其主要任務界定爲：對物理學的基本概念及其在物理學史上的演變進行批判性分析，從而明確物理學的概念基礎，並尋找這些基本概念的新的內涵及它們之間的新的相互關係，嘗試用思辯的方法去解決這些基本概念的最終統一的問題. 盧鶴紱對此有精闢的論述：“多數物理學家也是哲學家，因爲他們相信，對自然現象層層深入的理解，會使他們發掘出爲數越來越少、結構越來越簡單的基本規律，藉此可試圖概括一切初看起來是非常複雜、變化無窮的經驗事實。大物理學家寫的東西，往往出發點很簡單，用的數字也不復雜，但是反映的物理思想十分深刻，這種工作才真是漂亮的工作。現在的理論物理學界，鸚鵡學舌的多，學的是純數學結構，而物理思想很模糊，很玄虛。我基本上是個物理學家，要靠物理思想，其他的僅僅是工具與手段而已。物理就是物理嘛，基本原理都懂了，哪有死死板的，一定要這樣那樣，把人家的智慧都束縛住了。在理論認識方面，如果不對概念基礎深刻地理解，並作必要的改革，就不可能出現革命性的發展。即使是最高權威的理論，對它也要“通權達變，靈活運用”。”

物理學是一門試圖從深度和廣度上全面理解宇宙的科學，它始終與哲學緊密地相互影響着. 在那個時期， 物理學所關心的是一些有關世界本原的問題. 那些問題看似樸素， 其實卻極爲困難， 在後來的漫長歲月裏， 物理學曾經一次次地回到那些問題上來， 就像一個遠行的水手一次次地回望燈塔.L．A．費爾巴哈認爲：“哲學必須重新與自然科學結合，自然科學必須重新與哲學結合，這種建立在相互需要和內在必然性上面的結合，是持久的、幸福的、多子多孫的，不能與以前那種哲學與神學的錯配同日而語”.黑格爾在論及哲學的開端時所說：“哲學的開端，必定或者是間接的東西，或者是直接的東西.” “物理學”作爲一門學術名稱是從古希臘哲學家亞里士多德的希臘文著作ΦνσιкηαКρбασιζ 延續下來的，這個希臘詞的意思是探討自然的秩序和原理的“自然學”；故而物理學就又叫自然哲學.近代物理學，是以牛頓的《自然哲學的數學原

理》爲發軔的一門新興學科，物理學史上通常都說，牛頓“以數學原理取代思辨原理”，是科學史上的第一次革命.從此之後，物理學跟自然哲學就分道揚鑣了.哲學家所具備的`特質、即理論思維能力，越來越淡漠地不再被物理學家們看重，而科學家的注意力則全部集中到了用數學表述的物理學.

恩格斯：“一個民族想要站在科學的最高峯，就一刻也不能沒有理論思維.但理論思維僅僅是一種天賦的能力，這種能力必須加以發展和鍛鍊，而爲了進行這種鍛鍊，除了學習以往的哲學，直到現在還沒有別的手段.這樣對於已經從自然界和歷史中被驅逐出去的哲學來說，要是還留下什麼的話，那就只留下一個純粹思想的領域：關於思維過程本身的規律的學說，即邏輯（即形式邏輯──引者注）和辯證法.一旦對每一門科學都提出了要求，要它弄清它在事物以及關於事物的知識的總聯繫中的地位，關於總聯繫的任何特殊科學就是多餘的了.於是，以往的全部哲學還仍舊獨立存在的，就只有關於思維及其規律的學說──形式邏輯和辯證法.其他一切都歸到關於自然和歷史的實證科學中去了.”

20世紀以來，物理學哲學研究有了長足的進步，這與現代物理學所具有的一些新特點有很大關係：一是本世紀理論物理學研究在許多方面超前於實驗物理學的研究，人們無法對理論物理學的一些結構及時通過觀察和實驗進行檢驗，這就使得人們從認識論和方法論角度對物理學思想的合理性和物理學理論自身邏輯結構的自洽性的驗前評價變得十分重要；二是當今各種物理學理論（如相對論和量子論）在逐步統一過程中所顯現出的整體有機聯繫的自然圖景和對在極端條件下的物質特性的探索都促使物理學與哲學進一步融合起來，使物理學家感到了從哲學的高度去更深刻地把握物理學前沿提出的種種物理學理論和概念問題的必要性；三是當代物理學所研究的微觀和宇觀客體的物理性質與規律，由於不能被我們的感官所直接感知，這就必須從認識論的角度說明現代物理學理論描述的微觀或宇觀世界圖景的合理性與真實性，從而在微觀或宇觀世界與我們日常生活的宏觀世界之間建立起一道相互理解的橋樑.正是現代物理學的這些特點，決定了當代物理學哲學的不同研究途徑，即從不同的角度出發，對物理學進行哲學反思，達到豐富和發展哲學認識論與方法論以及加強對物理學理論和概念自身理解的目的.目前，隨着物理學和哲學的進展，沿着這個途徑的物理學哲學研究正在蓬勃發展.一方面，新的物理學概念不斷涌現，人們常常需要從物理學之外對這些概念進行闡釋才能理解它們更深刻更普遍的意義，而這些概念的廣泛應用也不斷充實了哲學的內容；另一方面，哲學自身的發展也需要不斷從自然科學，包括物理學概念的變革中吸取養料，提出新的問題、新的觀點，拓展新的思路.

著名的物理學家、諾貝爾獎金獲得者馬克斯·馮·勞厄曾經講過：“在我看來，物理學

只有通過給哲學以真正的幫助才能贏得其未來的尊貴.我之所以會有這種看法是因爲所有科學必須以哲學爲其公共的核心組織起來，而且是它的最終目的.這樣，只有這樣，才能在科學日益不可阻擋地趨於專業化的情況下保持科學文化的統一性，沒有這個統一性整個文化都會走向衰敗.” 中國科學院院長周光召認爲：中國科學之所以缺乏原始性創新，與缺乏哲學思維有關.在中國本土上第一個獲得諾貝爾獎的人，一定是地處邊遠山區、一個在自由自在地做深入研究的民間科技工作者.在主流科學家不贊成的情況下,提出自己的看法，堅持自己的看法，並不斷用科學方法加以驗證,??而且要準備有一段時間坐冷板凳，或者是受到各種批評.科學問題的產生和出現往往是科學真理產生的標誌，往往也是一個全新科學體系誕生的前提條件. 到現在爲止仍有跡象表明，20世紀最光輝的基本理論，像相對論和量子力學或者是量子場論，都不是最終的理論.無論是關於基本粒子還是天體物理，很多新現象使現有的理論無法解釋.??毫無疑問，基本理論還需要發展，而且有可能發展.海森堡說：“希臘自然哲學的出發點是豐富多彩的現象能藉以得到解釋的本原問題.不管我們可能感到多麼不可思議??包含着三項在隨後的發展中日益變得重要的基本要求：第一，必須尋求這樣一個統一的本源；第二，這個答案必須只用理性來給出，也就是說不涉及到神話；第三，也是最後的要求，在這一範圍內，世界的物質方面必須起決定性的作用”

霍金認爲：“迄今，大部分科學家太忙於發展描述宇宙爲何物的理論，以至於沒工夫去過問爲什麼的問題.另一方面，以尋根究底爲己任的哲學家不能跟得上科學理論的進步.在18世紀，哲學家將包括科學在內的整個人類知識當作他們的領域，並討論諸如宇宙有無開初的問題.然而，在19和20世紀，科學變得對哲學家，或除了少數專家以外的任何人而言，過於技術性和數學化了.哲學家如此地縮小他們的質疑的範圍，以至於連維特根斯坦——這位本世紀最著名的哲學家都說道：‘哲學僅餘下的任務是語言分析.’這是從亞里士多德到康德以來哲學的偉大傳統的何等的墮落！斯莫林說：“如果你真的理解一個理論，就用不着花幾個星期的時間爲檢驗基本性質而計算.”湯姆在《時間之箭》一書中寫道：“理解逐漸被犧牲在計算的聖壇上、、、、、、，在這世界上如此多的 學者忙於計算的 時候，是不是也應該讓能做夢的人做做夢？”然而，如果我們確實發現了一套完整的理論，它應該在一般的原理上及時讓所有人（而不僅僅是少數科學家）所理解.那時，我們所有人，包括哲學家、科學家以及普普通通的人，都能參加爲何我們和宇宙存在的問題的討論.如果我們對此找到了答案，則將是人類理智的最終極的勝利——因爲那時我們知道了上帝的精神.”1992年，霍金在劍橋凱爾斯學院作了關於科學哲學的講演.他說：“在我認爲存在一個有待於人們去研究和理解的宇宙的意義上，我願承認自己是個實在主義者.但是沒有理論，我們關於宇宙就不能說什

麼是實在的.因此，我認爲物理理論不過是我們用以描寫觀察結果的數學模型.如果該理論是優雅的模型，它能描寫大量的觀測，並能預言新觀測的結果，則它就是一個好理論.除此之外，問它是否和實在相對應就沒有任何意義，因爲我們不知道什麼與理論無關的實在.這種科學理論的觀點可能使我成爲一個實證主義者.然而我所說的實證主義似乎是人們爲描寫宇宙而尋找新定律新方法僅有的可能的立場.因爲我們沒有和實在概念無關的模型.如果某物與我們用以解釋它的理論或模型無關，何以知道它是實在的？而如果我們認爲，實在依我們的理論而定，又怎麼可以用實在來作爲我們哲學的基礎呢？”在科學的哲學方面很難成爲實在主義者，因爲我們認爲的實在是以我們所採用的理論爲前提.我能肯定，洛倫茲和費茲傑朗德在按照牛頓的絕對時空觀來解釋光速實驗時都認爲自己是實在主義者，因爲這種時空觀似乎和常識以及實驗相對應.??我敢斷定，愛因斯坦、海森伯和狄拉克對於他們是否爲實在主義者或者工具主義者根本不在乎.他們只是關心現存的理論不能相互協調.在發展理論物理中，尋求邏輯自洽總比實驗結果更重要.我想強調的是，至少對於一名理論物理學家而言，把理論視作一種模型的實證主義方法，是理解宇宙的僅有手段.

德國哲學家黑格爾在《小邏輯》導言中曾經說過這樣的話：哲學史上所表現的種種不同的體系，一方面我們可以說，只是一個哲學體系，在發展過程中的不同階段罷了.另一方面我們也可以說，那些作爲各個哲學體系的基礎的特殊原則，只不過是同一思想整體的一些分支罷了.那在時間上最晚出的哲學體系，乃是前此一切體系的成果，因而必定包括前此各體系的原則在內；所以一個真正名副其實的哲學體系，必定是最淵博、最豐富和最具體的哲學體系.哲學若沒有體系，就不能成爲科學.沒有體系的哲學理論，只能表示個人主觀的特殊心情，它的內容必定是帶偶然性的.哲學的內容，只有作爲全體中的有機環節，才能得到正確的證明，否則便只能是無根據的假設或個人主觀的確信而已.