哲学与科学理论创新.doc

1专题四：哲学与科学理论创新——物理学家的哲学心绪人类文明演进历史中，科学理论创新有着举足轻重的作用和意义，然而，这又是与哲学思维的发展密不可分的让我们凝视过去，作一番审视一、何为创造性：以薛定谔为例薛定谔，奥地利物理学家，概率量子力学——波动力学的创始人其哲学观念，倾向于东方的神秘主义这种哲学实质上是整体观，认为“一即多，多即一” ，所有个体共享整体的信息薛定谔把这种思想应用到生物学上，写了一本叫做《生命是什么？》的名著，直接启发了后来 DNA 分子结构的发现薛定谔在其震撼世界之作自写的序言中，有一段极其精彩的话语：“一般都认为，一位科学家总是对某些学科具有深邃渊博的第一手知识，因而他是不会就他不太通晓的论题去著书立说的这就是所谓的位高则任重可是，为了写目前这本书，如果我有什么科学家的高位的话，那我恳请放弃它，从而也免去随之而来的重任我的理由是：我们从祖先那里继承了对于统一的、无所不包的知识的强烈渴望最高学府这个名称使我们想起从古到今多少世纪以来，只有普遍性才是唯一地享有盛誉的可是，最近一百多年来，知识的各种各样的分支在广度和深度上的展开，却使我们陷入了一种奇异的困境我们清楚地感到，要想把所有已知的知识综合成为一个统一体，我们现在还只是刚刚开始在获得可靠的资料；可是，另一方面，一个人想要充分掌握比一个狭小的专门领域再多一点的知识，也已经是几乎不可能的了。

除非我们中间有些人敢于去着手综合这些事实和理论，即使它们有的是第二手的和不完备的知识，而且还要敢于承担使我们成为蠢人的风险，除此之外，我看不到再有摆脱这种困境的其他办法了（否则，我们的真正目的将永远达不到） ”1926 年，39 岁的薛定谔第一次发表波动力学的研究成果，提出了薛定谔方程，确定了波函数的变化规律这些理论现在已经成为研究原子、分子等微观粒子的有力工具，并奠定了基本粒子相互作用的理论基础薛定谔一生狂放怪诞，连他设计的试验都是如此类型，这个试验就叫“薛2定谔的猫”：一只猫被封在一个密室里，密室里有一个毒药瓶，毒药瓶上有一个锤子，锤子由一个电子开关控制，电子开关由放射性原子控制如果原子发生衰变，则放出阿尔法粒子，触动电子开关，锤子落下，砸碎毒药瓶，释放出里面的氰化物气体，这只猫必死无疑科学家们知道瓶子中原子衰变的半衰期，也可以计算出原子何时衰变的几率，但不打开盒子的时候，你永远不知道这只可怜的猫是死了还是活着以薛定谔的波动方程理论解释，这是一种死－生叠加状态而以常人来理解，则恰如莎士比亚剧中的哈姆雷特王子所说：“是死，还是活，这可真是一个问题 ”在薛定谔的脑中，书里，手下，科学就是这么和哲学必然的密不可分，也和他的生活状态密不可分。

据说他的这种创造性的激情，且一发而不可收，在短短不到五个月时间里，一连发表了六篇论文，不仅建立起波动力学的完整框架，系统的回答了当时已知的实验现象，而且证明了波动力学与海森伯矩阵力学的等价，令整个物理学界为之震惊对于此，薛定谔本人却坦承：他的科学工作常常并非是独创性的，但他总能敏锐地抓住一些始作甬者的创新性观念，加以系统的构建和发挥，从而构成第一流的理论：波动力学来自德布洛意， 《生命是什么》来自玻尔和德尔布吕克，而“薛定谔的猫”则来自爱因斯坦那么，一切来自于哪里呢？——思考！狂放不羁、自由放任、海阔天空、诡异瑰丽的思考，有一句名言是“人类一思考，上帝就发笑 ”那么人类如果停止了思考呢？而现实中恰恰就有不思考的人，任凭行动指挥自己和自己的大脑，也任凭行动把未来确立在无意识和盲目的基础上薛定谔则似乎是一直依从着自己的哲学心绪开始了他的学术生涯的他从叔本华那儿接受了古印度的吠檀多哲学，并在这种信仰中追求自然的统一，追求自我与宇宙精神的统一他曾先后写作了《科学与人文主义》 ， 《大自然与希腊人》 ， 《科学理论与人》 ， 《心与物》 ， 《我的世界观》和其死后出版的《自然规律是什么》等哲学论著和文集，甚至一度设想过在教书之余，以哲学为主要兴趣，以至于被当代著名物理学家西蒙尼认为“是我们世纪的物理学家中最为引人注目的哲学家” 。

这样的科学家形象，与3当代职业科学家的技术化，工匠化，商业化和平面化趋势相比较，是否也会给我们若干启示呢？相关阅读：吠檀多哲学的崇高意境那么对哲学来说，真正的困难在于观察和思考的个人在时间上和空间上的众多性如果所有事件都发 生在一个意识里，整个情况就变得十分简单如果那样，就会有某种给定的东西，就会有一个简单数据，而这个不管结构怎样不一样，决不会给我们带来像我们手中实际有的那样大的困难 我认为这样的困难不能在我们的理智范围里，运用无矛盾的思想来逻辑地克服但是解决的办法很容易用语言来表达，那就是：我们所知觉的众多性只是一种现象，而并非实在这也就是古印度吠檀多哲学学派的主要教义吠檀多派用了许多譬喻来说明它，其中最吸引人的譬喻是把实在比作一粒有许多刻面的晶体；这粒晶体虽把一件东西表现为几百个小图像，但并不真正把这东西由一变为多我 们这些现代知识分子不习惯于把一个形象化的比拟当作哲学洞见；我们坚持要有逻辑推演但对这 种要求， 逻辑思维也许能 够至少向我们揭示这么多：要通过逻辑思维来掌握现象的基础，很可能根本做不到，因为逻辑思维本身就是现象的一个部分，和现象完全 牵连在一起既然如此，我 们也就不妨问，我们是否仅仅因为一个形象化的比拟不能被严格证明，就逼得不能够运用它呢？在相当多的情况下，逻辑思维引 导我们达到某一点之后，就丢下我们不管我们的死活了。

所以，当我们面临的一个领域是这些思想路线直接打不进去，但又仿佛是它们所指引的方向时，我们就可以设法这样地充实这个领域，即使这些思想路线不是随便消失或中断，而是聚集到这一领域某一中心点上；这样做的结果无异于使4我们有了一幅极其可贵的世界图景全貌，其价值是不能以我们开始时的那种严格的绝对不许含糊的标准来衡量的科学运用这种程序的例子有几百种之多，而且长久以来就被认为这样做是正确的 （*教学建议：鼓励学生自己去找一些案例来分析和讨论）二、从海森堡的《物理学和哲学》一书说起（一）维尔纳·海森堡简介1901 年 12 月 5 日出生于德国维尔茨堡，1920 年从慕尼黑的一所中学毕业后，在慕尼黑大学学习物理学，师从 阿諾·索末菲等1922 年冬天转去哥廷根大学，师从 马克斯·玻恩（1954 年诺贝尔物理学奖） 、 詹姆斯·弗兰克（1925年诺贝尔物理学奖）和 大卫·希尔伯特1923 年他在慕尼黑大学获得博士学位，并去哥廷根大学担任玻恩的助手，1924 年获得大学任教资格1924 年至 1925年，他在哥本哈根大学工作，与 尼尔斯·玻尔（1922 年诺贝尔物理学奖）共事，1925 年夏天回到哥廷根1926 年又前往哥本哈根大学教授理论物理学，1927年，年仅 26 岁的海森堡被任命为莱比锡大学的教授。

1929 年，他又前往美国、日本和印度巡回讲学1941 年至 1945 年间，他在德国柏林大学担任物理学教授兼任凯泽·威廉（Kaiser-wihelm）物理学研究所所长1946 年他再度到哥廷根大学担任物理学教授并兼任哥廷根的普朗克物理学研究所所长，一直到1958 年在此期间，1955 至 1956 年还兼任圣安德勒斯大学革福特（Gifford）讲座讲师，1955 年成为英国皇家学会会员1958 年至 1970 年，在德国慕尼黑担任物理学与天体物理学的普朗克研究所所长兼慕尼黑大学教授1970 年以后成为上述研究所的荣誉退休所长二） 《物理学和哲学》对于海森堡来说，物理学和哲学是相互联系、不可分割的东西他相信，好的物理学会不知不觉地被坏的哲学所毁灭所以在海森堡创立量子力学之后不久，他就孜孜不倦地致力于弄清楚这门科学的哲学结论，并让那些非物理学家也知晓这些结论行推导、证明和建构理论体系海森堡在学生时代就对哲学思辨产生了浓厚的兴趣在其著作《原子物理学的发展与社会》中，他曾经多次提到5过阅读柏拉图《理想国》中的《蒂迈欧篇》的体会在艰难地通读全文后，他说“尽管如此，还是很难让我找到一个哲学家，具有柏拉图由于想象力驱使的批判眼光。

我期望有一种能够帮助我给柏拉图的猜测找到某种适当根据的原理，但是，虽然我一直等待着，却一无所获即使这样，那种打算把物质最小粒子需要简化为某些数字形式的思想，使我入了迷 ”早期培养的哲学兴趣使海森堡在理论物理学特别是量子物理学方面受益颇多对应原理与可观察量原则是海森堡在量子力学方面取得突破性进展的两大指导性哲学原理海森堡的著名成就之一，就是“测不准原理”的提出正是哲学思想、数学与物理学完美结合的典范：既有哲学的沉思冥想，又有数学的严谨精确，同时兼有物理学的实验检验因此，海森堡不仅是一位物理学家，他还是一位致力于探索真理、想对世界有广泛理解的人自然科学于他，乃是达到这一目标的一种最好的手段在哲学上，他深信现代物理学为柏拉图的观念提供了依据1964 年他在题为“自然规律与物质的结构”这篇讲演中曾这样说道:“因为事实上，物质的最小单位并不是通常意义的物理学对象;物质的最小单位乃是形式、结构，或是柏拉图观念上的东西要确切地谈论它，人们只能用数学的语言 ”海森堡不赞同极端的做法，他看问题总是从各个方面去看认为科学是在反复讨论中产生的，所以他对批评他的意见，总是认真地对待三）海森堡视野中的古希腊原子论海森堡所撰写的《物理学和哲学》一书中，第四章的题目为“量子论和原子科学的渊源” 。

在此章节中，他从哲学发展的脉络为切入点，对古希腊哲人有留基伯、德谟克利特、泰勒斯、柏拉图、毕达哥拉斯等人的原子论观点进行了详细评述，并在此基础上揭示与解释了古希腊原子论与量子之间的关系其中写道：原子的概念比十七世纪现代科学的开端要早得多；它起源于古希腊的哲学，在希腊哲学初期，它还是留基伯（Leucippus）和德谟克利特（Democritus）所传授的唯物主义的中心概念 首次提出物质的最小的、不可分割的、最终的单位的观念，是和作为希腊哲学初期的标志的关于物质、存在和生成等概念的刻苦钻研相联系的这时期开始于公元前六世纪，首先是由米利都学派的创始人泰勒斯（Thales）开端的，亚里士多德认为“水是万物的质6料因”这个命题就是泰勒斯首创的这个命题，虽然在我们看来感到很奇怪，但却如尼采（Nietzsche）所指出，表达了哲学的三个基本观念第一，提出万物的质料因问题；第二，要求对这个问题作出合理的回答，而不求助于神话和神秘主义；第三，假设最终必能把万物还原为一个本原泰勒斯的命题是关于基本实体观念的第一个表述，他认为所有其他东西都是基本实体的暂时形式在那个时代所说“实体”一词，当然不是单纯在质料的意义上解释的，如我们今天常常描述它的那样。

那时，生命被认为是与这种“实体”相联系或者是这种“实体”所固有的，并且，亚里士多德认为“万物都充满着神”这一命题也是泰勒斯提出的在这样简要地考察了希腊哲学直到原子械念的形成之后，我们可以回到现代物理学，并提出一个问题：我们关于原子和量子论的现代观点如何同这种古代的发展相比较?历史上，在十七世纪的科学复兴时代，现代物理学和化学中的“原子”一词被用在错误的对象上，因为一个称为化学元素的最小粒子仍然是由一些更小单位组成的颇为复杂的系统这些更小的单位现今称为基本粒子，显然，如果现代物理学中有某种东西可与德谟克利特的原于相比较的话，这应当是象质子、中子、电 子、介子那 样的基本粒子在将原子物理学中的现代观点和希腊哲学作了类比之后，我们必须补充一个警告，即对这种类比不应有所误解乍看起来，似乎希腊哲学家由于某种天才直觉而得到了与我们现代相同或很相似的结论，而我们的结论却是经过几个世纪的实验和数学方面的艰苦劳动才得到的对我们的类比的这种解释无论如何是一种完全的误解在现代科学和希腊哲学之间有着巨大的差别，那就是现代科学的经验主义态度自从伽利略和牛顿的时代以来，现代科学就已奠基于对自然的详细研究之上，奠基于这。