成素梅|科学与哲学在哪里相遇？ ——从量子理论的发展史来看
成素梅，上海社会科学院哲学研究所研究员。
大约到19世纪初，随着精密科学的兴起，自然哲学的研究方式开始发生变化，做实验对环境与技能的要求越来越高，而且，高度敏感的测量谢绝目击者在场，实验操作开始从原先的公开演示转向相对封闭的专业化操作。定量实验不仅改变了自然哲学家的注意力，产生了专业化的仪器制造者、技工、实验员以及测量标准的制定者等新型职业和仪器生产部门等新型行业，而且，实验事实的可靠性越来越从信任人的传统习惯转向信任程序以及测量仪器所提供的各类数据或图像。对仪器的这种信任同样一直延续至今，人工智能的发展更是强化了这一趋势。实验越来越远离人的感官经验或直接感知，出现了去身体化的趋势。这种趋势不仅进一步强化了自然哲学家关于事实的原初定义，而且极大地影响了曾经孕育了科学的哲学的发展方向。
自19世纪以来，科学与哲学的论域空间和研究旨趣呈现出相背而行的现象。当科学越来越向着工程化或实验室科学的方向发展时，哲学则反其道而行之，越来越向着抽象化和思辨性的方向发展。到19世纪中叶之后，自然科学的相对全面发展，不仅深刻地改变了经济社会的发展面貌，确立了科学的优势地位，而且从作为母体的哲学领域内完全独立出来，乃至以罗素为代表的哲学家倡导以科学家为榜样，追求运用精密而确定的逻辑方法来重新思考传统的哲学问题，由此拉开了拒斥思辨哲学或形而上学的帷幕。这场哲学运动不仅使哲学与传统神学分道扬镳，改变了哲学训练或哲学教育的方式，而且滋养了新一代哲学家的成长。在罗素看来，哲学应该像科学那样，是合作的、发展的和尝试性的，而不应该像神学那样，是固执的、僵化的和教条的。在这种思想影响下，20世纪哲学家的学术训练或多或少也像科学家的训练一样，囿于某一学派或某个哲学分支的有限范围，研究兴趣也只限定于这一传统内的哲学研究。
19世纪的哲学虽然因其思辨性而远离了具体科学，但从自然哲学延续下来的作为科学之母的雄心依然没有减弱，或者说，那时的“哲学家是这个世界中的人，没有什么利益是他可以置之度外的，没有什么消息是与他无关的，没有什么问题是‘无意义的’；在这一传统中，哲学家们认为其抽象概念对于解决人类的各种问题将会产生实际效果，至少是间接的效果，并且他们对运用理智解决这些问题持乐观态度”。也就是说，思辨哲学是站在整合各门学科的高度来俯视科学的发展，而相比之下，20世纪兴起逻辑经验主义学派则以效仿科学研究的方式或以“科学的”方式发动了哥白尼式的哲学革命，使哲学放弃认知功能，转而成为科学的“仆人”，追求为科学服务。
最早运用数理逻辑方法和语言分析方法来研究哲学的主要哲学家或先驱者，与自然哲学家一样，也具有数学或科学背景。罗素和怀特海合著的《数学原理》一书堪称是数理逻辑和分析哲学的奠基之作。受罗素和维特根斯坦等人的影响，并作为维也纳学派奠基者或领袖人物的石里克是物理学家普朗克的学生。石里克认为，传统的哲学观将哲学命题的真正意义和最后内容看做可以用陈述来表述的目标，这是“荒谬的”。因为这种哲学观致使历史上的哲学家很少相信前人的研究成果，每个人（比如，笛卡尔、康德、黑格尔等）都是从头开始建构自己的新体系，因而导致无休止的争论。哲学家只有掌握逻辑分析方法，并从这些方法所导致的立场出发来思考哲学问题，才能结束忙于建构哲学体系所造成的混乱，进而使这些无法解决的争论原则上成为不必要的。石里克在20世纪30年代初发表的《哲学的转变》一文中更加明确地阐述了这种科学的哲学观。
在石里克看来，凡是可以表达的，都是可以认识的，或者说，任何认识都是一种表达或一种陈述，都能对其提出有意义的问题。因此，解决认识论问题的方法与指出问题的意义相一致，换言之，人们解决“认识的有效性和界限”的问题，需要运用对表达和陈述之本质的思考，也就是说，运用对语言之本质的思考替代对人的认识能力的研究，因为关于人的认识能力问题可以归入心理学领域研究。检验和证实真理的方法是观察和经验科学。每一门学科都是一种知识体系，即为真的经验命题的体系，而哲学并不是一个命题体系，而是一种活动的体系，他说：“哲学使命题得以澄清，科学使命题得到证实。科学研究的是命题的真理性，哲学研究的是命题的真正意义。”
石里克的这些思想通过他的著作、讲座以及他在维也纳大学组建的关于物理学、数学和逻辑前沿问题研究小组的成员中传播开来。1929年，以卡尔纳普为代表的维也纳学派的主要成员，为了纪念石里克的奠基性工作，于9月15日到17日在布拉格举行的关于精确科学的认识论会议上，联合发表了一个有影响的哲学宣言，标志着维也纳学派的诞生。这个宣言的宗旨强调哲学研究的科学取向，其目的在于，坚定地废黜作为“科学之母”的思辨哲学体系，确立反形而上学的方法论和科学的世界观，使哲学成为对经验科学基本命题的逻辑与语言分析，或者说，使哲学成为科学的“服务生”。20世纪30年代，卡尔纳普提出应该将维也纳学派改名为逻辑经验主义。
在逻辑经验主义的重要代表性人物中，很多人都与石里克一样接受过良好的科学教育，尤其是物理学教育。一方面，这些科学哲学家目睹了相对论和量子力学对曾经被当做绝对真理的经典物理学概念体系的超越，深受玻尔和海森堡倡导的量子力学的哥本哈根解释的影响，而且，运用他们所掌握的先进的数理逻辑分析方法，发动了变革思辨哲学的运动；另一方面，他们又是在成熟的经典物理学的概念框架和思想体系内成长起来的，不可避免地继承或默认了将观察事实作为“经验块”的传统理解，即假定经验事实是不可错的和纯客观的，或者说，是价值无涉的。这两方面结合起来，使他们很快在一些反传统的观点上达成共识，主要包括：拒斥形而上学，坚持经验证实的意义标准，信任现代逻辑方法，主张哲学的未来在于成为科学的逻辑。
赖欣巴赫在剖析理性主义和经验主义的哲学失误之基础上所论证的观点，代表了逻辑经验主义的基本立场。赖欣巴赫认为，哲学家应该永久地放弃从心理结构或洞察存在的本性来得出知识框架的哲学的知识论，因为所有的综合知识只能来源于观察，知识的本性只能通过科学的分析才能进行研究。哲学不会对知识的内容有任何贡献，不存在先于科学而独立存在的知识领域，哲学只是研究科学提供的知识的形式，以及审查所有陈述的有效性，哲学家需要将科学看成达到这些目标的立足点，或者说，哲学依赖于科学，哲学家应该使这种依赖性成为自己工作的自觉状态。就像量子力学放弃因果性和确立概率观归功于实验科学的兴起一样，哲学在最终将知识概念转化为假定的体系时，也依赖于在哲学家控制范围之外的科学发展。所以，哲学家的最高目标是通过逻辑分析来清晰地表达真理，而不是发现真理。
问题在于，逻辑经验主义的兴起虽然主观上是为了改造思辨哲学，超越各种哲学体系之间不必要的争论，使哲学走上可对话的科学化发展道路，但在客观上，却是将整个科学发现的具体过程排斥在哲学研究的视域之外。在后来的发展中，当科学哲学家纷纷基于对逻辑经验主义观点的批判性剖析来阐明自己的立场时，这条批判—建构相结合的线索构成了20世纪科学哲学的发展主线。但问题是，不管是热衷于澄清科学命题意义的逻辑经验主义，还是以科学史为基础来理解科学发展过程的新旧历史主义学派，抑或各种形式的科学实在论、反实在论以及非实在论之间的争论，在总体上，主要是强化科学的成功，或者，力求为科学的成功进行辩护，而不是有效地质疑科学的基础或参与科学前沿问题的哲学讨论。
与这种辩护主义的科学哲学截然相反，以布鲁尔、拉图尔和柯林斯为代表的社会建论者以及以德里达、福柯等人为代表的后现代主义者则走向另一个极端。它们基于人文社会科学的视域，来揭示科学活动中存在的社会、政治、文化等非科学因素，从而全盘否定科学的客观性与真理性。20世纪末发生的“索卡尔事件”代表了这两种极端立场之间矛盾冲突的白热化，同时也揭示了科学主义与人文主义之间的根本分歧。但事实上，后现代哲学家与传统科学哲学家一样，也是从近代自然科学观出发，阐述他们对科学的理解。他们之间的最大差异在于，大多数科学哲学家都受过科学训练，但这些人文学者却像物理学家玻恩所批评的那样，只是知道一些科学事实，而且是一些连玻恩本人都难懂的科学事实，而对真正的科学思想却没有一点知识。科学哲学家主要是以科学进步为背景，在远离当代科学实践活动的基础上为科学辩护，而后现代哲学家则主要是用人文社会科学的放大镜，有选择性地挑出科学活动中潜存的各类人为因素，来全面否定科学的进步或客观性。
这些二元对立与冲突表明，科学主义者和人文主义者虽然都是基于近代自然科学的思想观念来理解科学，但由于其视域不同或立场迥异，产生了截然相反的科学观。因此，当代科学哲学的深化发展，既有必要回到现实的科学实践活动中重新检视20世纪的这场哲学革命，也需要意识到，当代大科学的研究范式与近代小科学的研究范式相比，在各个方面都发生了很大变化。正是这些变化将镌刻在科学家背景知识中的哲学意识激发出来，使科学与哲学在科学变革的前沿领域和科学思想的交汇地带深刻地交织在一起，呈现出一体化的互动发展趋势。本文接下来主要基于量子理论的发展史对此展开论证。
在石里克的文章发表近70多年之后的1999年，美国分析哲学家塞尔在《哲学的未来》一文中谈到科学与哲学的关系时，也表达了与石里克大致相同的看法。塞尔认为，虽然科学与哲学之间并没有截然明确的分界线，但是，它们在方法、风格和前提假设方面存在着很大差异。哲学问题具有科学问题所没有的三个特征:第一，哲学在很大程度上关注我们还没有找到令人满意的系统方法去回答的那些问题；第二，哲学问题往往是处理关于现象的“框架”问题，而不是处理具体的个别疑问；第三，哲学问题是典型的概念问题，它们通常是关于概念以及概念与其所表征的世界之间的关系问题。这三个特征决定了，科学家只要能够找到系统的方式修正和阐述属于哲学的问题，那么，该问题就转化为科学问题。比如说，“致癌症的原因是什么”是科学问题，“因果关系的本质是什么”是哲学问题，关于“意识”的问题当前在很大程度上是哲学问题，但未来随着神经科学、认知科学等的发展，就可能会转化为科学问题。
但是，塞尔并不接受逻辑经验主义者只将哲学定位于澄清命题意义而与真理无关的观点。在塞尔看来，尽管哲学问题会被不断地转化为科学问题，但这并不意味着，科学会使哲学终结，或放弃哲学的认知功能，因为科学的发展也会不断地推进哲学的发展，比如，量子力学、哥德尔定理等产生的悖论就提出了许多新的哲学问题，而这些问题是希腊哲学家不可能遇到的问题。原则上，哲学与科学一样以求真为目标，也会对人类的知识做出直接或间接的贡献。塞尔的这种观点也得到了其他分析哲学家的支持。蒯因早在20世纪50年代就发出“恢复本体论承诺”的号召，认为形而上学内在于科学理论之中，蒯因明确指出，我们一旦“择定了要容纳最广义的科学的全面的概念结构，我们的本体论就决定了”。凯茨则在《实在论的理性论》一书中鲜明地论证说，哲学本质上是科学事业的一个组成部分，哲学开始于科学停止的地方。
然而，虽然蒯因等哲学家在批判与超越逻辑经验主义的过程中，努力重建哲学的认知功能，但是，他们对科学与哲学关系的阐述，事实上依然是站在科学的外围看问题，还没有深入科学发展的具体实践过程。从相对论与量子理论的产生与发展来看，哲学不仅仅开始于科学停止的地方，更重要的是，还贯穿于科学发现过程中出现思想歧义的每个环节。在这些环节中涉及的哲学问题往往是“春江水暖鸭先知”，也就是说，只有具备哲学素养的科学家才能感知到，并落实到他们科学研究的实际行动中。
正如爱因斯坦在1936年发表的《物理学与实在》一文中指出的那样，人们常说，科学家是拙劣的哲学家，肯定不是没有道理的。但对于物理学家来说，让哲学家进行哲学化，并不总是正确的事情。当物理学家相信，他们很好地建立起来的基本概念和基本定律的严格体系是毫无疑问的时候，确实是正确的事情；但当物理学家认为，物理学本身的基础变成问题的时候，就像量子力学那样，就成为不正确的事情。当经验迫使物理学家寻找更新的和更坚固的物理学理论基础时，他们就不能完全任由哲学家对物理学的基础进行批评性的反思。因为只有物理学家才能更好地知道和更确定地感觉到“鞋子在哪里夹脚”。物理学家在寻找新的物理学基础时，必须力求搞明白，他们运用的概念在多大程度上是合理的和必要的。
爱因斯坦完全有资格这么说，因为他本人正是通过澄清时间、空间、质点、同时性、力、场等概念的意义以及剖析经典物理学的基本概念体系中隐含的不一致性，创立了狭义相对论；通过阐明运动定律中的“惯性质量”和万有定律中的“引力质量”之间的关系以及各向同性的引力场中物体的加速度与质量之间的关系等，创立了广义相对论。这两个理论的创立改变了牛顿力学提供的时空观与质量观，提出了尺缩、时延、时空弯曲等新概念，比牛顿的理论更好地解释了水星近日点的进动现象，还预言了红移现象、宇宙背景辐射、引力波等的存在，而这些现象后来陆续得到了实验的证实。
相对论力学虽然限定了因果性概念的使用范围，带来了时空观等方面的哲学变革，但是，在理论的前提假设中并不与经典物理学相冲突。然而，量子理论的诞生不仅导致了更深刻的科学革命，而且还带来了前所未有的哲学革命。正是在这种双重革命的前沿领域，科学与哲学汇聚在一起。在量子理论的发展史上，爱因斯坦是最早支持普朗克提出的能量量子化假说的物理家。他不仅最早根据量子化思想，提出了光具有粒子性的概念，很好地说明了光电效应，并因此荣获诺贝尔物理学奖，而且还对德布罗意在博士学位论文中提出的实物粒子具有波动性的思想给予肯定。德布罗意的物质波假设成为薛定谔创立波动力学的牵引器。然而，爱因斯坦却在量子力学创立之后，从量子化思想的积极的推广者和奠基者变成了对量子力学的最有影响的批评者和反对者。这种态度的反转是出于对量子力学概念体系的自洽性和完备性以及海森堡提出的不确定关系的有效性的强烈质疑。正如他在1926年12月4月写给玻恩的信中所说的那样：“量子力学固然是堂皇的。可是有一种内在的声音告诉我，它还不是那真实的东西。这理论说得很好，但是一点也没有真正使我们接受这个‘恶魔’的秘密。我无论如何深信上帝不是在掷骰子。”
后来，“上帝不会掷骰子”成为爱因斯坦反对量子力学的哥本哈根解释的代表性口号。爱因斯坦与玻尔之间关于量子化学解释的三大论战，实际上就是关于世界观和物理学理论基础的哲学争论，这揭示了科学家在探索前沿问题时，他们思想深受所固有的世界观和认识论态度所产生的影响。比较有名的事例是，1935年，爱因斯坦与罗森、波多尔斯基合作发表的质疑量子力学完备性的EPR（三位作者姓的第一个字母）论证，与其说是一篇物理学文章，不如说是一篇哲学文章。因为EPR论证不是从现实的实验结果出发，而是以作者设定的理论的完备性条件和关于物理实在的概念判据为前提进行的论证与质疑。这种论证与质疑事实上是作者所坚信的理论观与实在观的外化，相当于把是否满足概念判据的问题，转化为潜在地接受什么样的哲学假设或理论观乃至实在观的问题。
然而，有意思的是，正是这样一篇基于哲学假设的质疑性文章，激发薛定谔撰写了详细探讨经典测量与量子测量之差异的文章，并设计了著名的“薛定谔猫”的思想实验来揭示以经典测量观念看待量子测量问题时所导致的悖论所在，更重要的是，发明了用“量子纠缠”概念来指称受爱因斯坦质疑的多粒子之间具有非定域性关联的量子效应。之后，当以玻姆、贝尔等为代表的物理学家基于EPR论证，为寻找隐变量量子论而努力奋斗时，20世纪80年代以来的实验结果却提供了支持量子力学的证据。
贝尔认为，这种结果并不出乎预料。他说：“这种实验把量子力学最奇特的一个特征分离了出来。原先，我们只是信赖于旁证。量子力学从没有错过。但现在我们知道了，即使在这些非常苛刻的条件下，它也不会错的。”到目前为止，量子理论不仅为固体物理学、核物理学、原子能、激光、晶体管、核磁共振、全球定位系统、凝聚态、纳米、量子调控、量子精密测量、量子通讯、量子计算等学科与技术的发展奠定了理论基础，而且很好地解释了原子结构、原子光谱、光的吸引与辐射以及光的传播等现象，这些发展使量子力学的正确性得到了进一步证实。
这个事例表明，在创立量子力学的过程中，爱因斯坦等物理学家为了坚守自己的哲学信念，对量子力学基础问题的质疑，确实有助于澄清量子概念的意义，或者说，确实深化了物理学家关于量子化概念体系的理解。但反过来，量子化思想的确立又从更深层次上深化了物理学家关于世界的本性、理论的本性、日常概念的运用范围等哲学相关问题的思考。但是，量子力学确立的新观念，却是爱因斯坦的实在观与理论观无法容忍的。这足以表明，当哲学信念内化为物理学家的基本素养和自觉意识时，概念批判的力量就会在他们创建、评判、审视与接受新理论的过程中或在科学前沿领域体现出来。然而，对于物理学家而言，已经确立的哲学信念一旦固化，则又会适得其反地变成进一步接受新观念的绊脚石。矩阵力学的创始人海森堡对此有过明确的论述。
海森堡在为《爱因斯坦与玻恩的通信集》撰写的序言中评论说，所有科学家的工作，不管是有意识的，还是无意识的，都以某种哲学看法为基础，特别是，以作为进一步发展的可靠根据的特定思想结构为基础。如果没有这种明确的看法，所产生的观念之间的联系和概念就不可能达到清晰的程度。所以，这种清晰性对科学工作来说是必不可少的。大多数科学家都愿意接受新的经验证据，并且，承认与他们的哲学框架相符合的新结果。但是，在科学进步的过程中，也会发生这样的情况：一系列新的经验证据，只有当科学家付出巨大努力扩展他们的哲学框架和改变思想进程的结构时，才能得到完全的理解。在量子力学的问题域中，爱因斯坦显然不愿意迈出这一步或不会再这么做。爱因斯坦与玻恩之间的通信以及玻恩后来增加的评论足以证明，科学家的哲学态度基本上决定了他们的工作所能达到的程度。
在这里，海森堡将爱因斯坦看成恪守经典哲学信念的保守派，将能够根据新的经验证据扩展自己哲学框架的物理学家看成勇于变革思想的先锋派。这也表明，哲学信念与科学发展之间的关系是非线性的和复杂的。哲学既构成了科学家深耕科学前沿领地的“前结构”，也随科学的发展而发展。虽然科学家无法将这些先存观念条理分明地或清晰地表述出来，但他们对世界的理解或把握却在某种程度上受到这些奠基性观念的促进或制约。与爱因斯坦在接受量子力学时的态度正相反，玻恩在赋予薛定谔方程中的波函数以概率解释之后，将概率看做基本的，决定论看做概率等于1的特殊情况。玻恩认为，在原子世界里放弃决定论，是一个哲学问题，只靠物理学的论证是不能决定的。据此，玻恩作出了“理论物理学是真正的哲学”之类的断言。
由此可见，从量子理论的发展来看，在科学变革的前沿领域或库恩所说的科学革命时期，科学与哲学在总的发展趋势上总是相伴而行并相得益彰。
与第一代科学哲学家具有深厚的数学或物理学背景相似，被誉为智力贵族的第一代量子物理学家也具有良好的哲学素养和人文情怀。但有所不同的是，在第一代科学哲学家中，大多数人是在大学期间系统地学习某一门科学，而第一代量子物理学家的哲学潜能则来源于家庭熏陶和人文教育的学养积淀以及主动的学习热情。比如，海森堡在中学时代不仅凭兴趣阅读柏拉图的《蒂迈欧篇》，而且，由于崇拜爱因斯坦的相对论，阅读相关的科普读物，由于迷恋数学，阅读数学家赫尔曼·外尔的《空间、时间与物质》。这些凭兴趣的主动阅读和对相关问题的思考，使海森堡能够将在中学教育中被割裂开来的数学、物理和哲学潜在地关联起来。玻恩甚至说，他自己对科学的哲学背景比对科学的特殊成果更感兴趣。物理学家马克斯·劳厄甚至根据自己从事科学研究的体会，把在中学时代能够较多地学习古代语言看做日后在科学上有所发展的秘方。
量子物理学家所具有的这种综合性的学科背景，在他们创立量子理论的过程中潜在地起到了“思维拐杖”或智力工具的作用，有助于他们在长期的科学实践活动中升华出一种特有的直觉能力或洞察力。这种直觉能力或洞察力虽然并不像理论或数据那样总是能够以命题的形式明确地表达出来，但却同理论与数据一样有价值，有时，甚至会更有价值。因为它们能够使知识融会贯通，能够引导量子物理学家超越实验证据的束缚，创造性地提出革命性的概念和理论，还能够引导实验室里的科学家或工程科学家有针对性地设计出精妙设备来挖掘量子世界中有意义的新问题和验证新理论等。
物理学研究领域越远离人的知觉范围，其潜在的直觉判断力与洞察力的作用就越突出和重要。在经典领域内，物理学家的重点是提出系统的理论框架来理解和说明实验现象。而在量子领域内，物理学家除了提出新的理论框架来理解和说明在经典物理学框架内无法说明的现象之外，更重要的是，还需要进一步理解他们提出的理论本身，需要在坚持传统的理论观还是接受新的理论之间作出艰难抉择。这就导致了两个层面的理解:一是创建理论体系来理解和说明现象，二是形成哲学见解来理解新的理论体系。因为在经典物理学中，研究对象较为直观，理论本身蕴含的哲学假设与日常思维基本吻合，但在量子领域内，却出现了截然不同的新情况。
首先，量子化概念的确立意味着，微观粒子的运动不再像宏观粒子的运动那样是可追溯的。微观粒子在测量过程中既能体现出波动性，又能体现出粒子性，具体显示出哪一种特性，则取决于所提出的问题与相应的测量设置，也就说是，微观对象的行为表现是依赖于测量设置的。这就赋予测量概念本身新的含义，使“现象”一词只能应用于观察结果本身，而不能应用于两种观察之间的中间状态。同样，运用像粒子和波动之类的经典术语来描述量子测量现象，其用法和内涵也随之发生变化。因为量子理论表明，微观粒子本身具有许多宏观粒子所没有的特性，比如，遵守态叠加原理、全同性原理等，具有不可分辨性特征，表现出量子纠缠效应、量子不可克隆等运用日常思维方式无法理解的现象。
其次，这些微观粒子的存在方式也完全不同于宏观粒子，它们不再是一直存在于那里，静等研究的对象，而是通过仪器制备出来的，有些微观粒子还是极不稳定，乃至稍纵即逝，其存在性和特性必须借助于更为间接的方式推导出来。比如说，物理学家在测量不稳定粒子（比如，τ介子）的半衰期时，通常需要根据其速度和留在检测装置上的痕迹长度来推出，这些痕迹代表了从产生到衰变为其他粒子的过程。这些粒子是通过高能碰撞而产生的，它们在云雾室里的速度接近于光速，所以，物理学家在测量极不稳定粒子的基本性质时，需要考虑相对论效应。还有一些粒子的寿命短得没有可见的痕迹，半衰期的测定更为间接。诸如此类的情况表明，实验事实的确立需要利用其他理论和事实的说明。这样，作为科学定律基础的事实，不再像在经典物理学中那样被简单地作为“经验块”来对待，而是与理论密切联系在一起。这种情况支持了“观察渗透理论”的观点，意指科学事实的呈现方式和真正含义是依赖于理论的。
再次，当代量子论的发展趋势越来越呈现出与经典物理学诞生时完全相反的情况。经典物理学被认为是以经验为基础或以事实为准绳的概念体系。但在当代量子论的发展中，物理学家却越来越借助于抽象的数学来构造理论，而且，这种依赖程度越来越高，乃至有些理论在近期内根本看不到有可能获得实验检验的希望。更准确地说，有些理论从提出之日起就注定不会得到实验的证实，或者，物理学家可能也不会奢望他们的理论能够得到实验的证实，因为现有的技术证实其理论预言所要求的条件在技术上很难达到；而有些理论预言虽然被公认为是得到了实验的检验（比如，引力波），但这种实验检验的可重复性条件极其苛刻，或者说，理论的可检验性在当代科学的发展中受到了条件的限制。
最后，量子理论与经典物理学的主要差异在于抛弃了决定论的因果性概念。在经典物理学中，描述一个系统状态的所有动力学变量（比如，位置和动量）都有确定的值。而在量子理论中，系统的“状态”这一术语的含义发生了变化，我们不可能从系统的状态定义中获得全部信息，因为两个不可对易的可观察量需要满足海森堡的不确定性关系，意指这两个量不能同时被精确地测量，对一个量的精确测量以牺牲对另一个量的精确测量为代价。不仅如此，薛定谔方程只提供测量时获得某个值的可能性或概率，而不能像经典理论那样给出测量时将会获得的具体数值，因而无法因果性地预言像位置之类的变量的变化情况，或者说，使对系统变量变化的预测成为非因果性的。
微观粒子和量子理论具有的诸如此类的新特征意味着，在微观领域内，现象、事实、概念、理论、测量设置等不再是彼此分离的独立单元或相互无关的分立元素，而是成为相互塑造或共同建构的有机整体。这就提出了在微观领域内什么是实在以及如何适当地描述实在等尖锐的哲学问题。比如，如何理解像光子、电子之类的理论实体的实在性问题成为20世纪科学实在论与反实在论争论的核心。但对于物理学家而言，他们对最难以捉摸的微观“对象所花的工作时间和努力越多，那些对象对他们就变得越真实和直观”。然而，物理学家虽然不怀疑由仪器制备出来的微观粒子的实在性，但在量子理论是否是对实在世界的真实描述等问题上，却持有不同的态度；物理学家虽然能够自如地运用量子力学的形式体系来解决具体的物理学问题，并且，建立了相应的解题直觉，但对这个形式体系本身的理解却至今没有达成共识。
这种情况迫使物理学家在创立了理论体系的同时，需要形成新的哲学见解来传播他们的理论成果。玻尔认为，物理学家对“物理实在”的表达，不是从先验的哲学概念推出来的，而是基于一种实验和测量的直接要求，量子力学的新特征意味着物理学家需要修改关于物理实在的态度。为此，他率先基于微观粒子的波粒二象性和海森堡的不确定性关系概括一个更有普遍的互补性原理来理解量子力学，后来，还进一步将互补性原理推广到生物学、社会学及心理学领域。但是，玻尔的互补性原理不再以可存在量（beable）为基础，而是以可观察量（observable）为基础，由此形成了物理学的任务不是直接探索自然界是如何运行的，而是讨论我们对自然界能够说些什么的观点。海森堡将重点放在语言上，认为我们对实验和测量结果的描述与交流只能依赖于经典概念和日常语言，因为 “大自然比人类要早，但是人类比自然科学要早”。诸如此类的哲学见解正是以爱因斯坦为代表的老派物理学家所无法接受的。
这里的关键问题在于，我们的日常语言和经典概念是对象性的，是在本体论意义上讨论问题，这些思维方式使认识论问题本体论化。而在量子理论中，物理学家则是在认识论意义上继续使用这些概念和语言。如果我们意识不到运用概念层次的这种变化，就无法对量子理论的这些新特性有清晰的认识。因此，量子物理学家在理解量子力学的形式体系时所产生的不一致，“与其说是一个物理学内部的问题，还不如说是一个关系到哲学和一般人类知识的问题”。这也是为什么爱因斯坦与玻尔关于量子力学概念问题的争论曾经成为好几届索尔维会议上的最大亮点，量子物理学家关于如何理解量子力学的争论会出现在科学哲学的会议上以及其文章会发表在哲学杂志上的重要原因之一。
正如普里戈金所言：“在科学会议上最令人激动的时刻经常是发生在科学家们讨论这样一些问题的时候，这些问题看来似乎没有任何实用性，没有什么存在价值——例如对量子力学作出某些可能的解释，或者是这个膨胀着的宇宙在我们的时间概念中所起的作用。”量子物理学家虽然很少抛开物理学的具体问题来讨论纯哲学意义上的概念问题，也很少撰写系统性的哲学论著，他们的哲学见解通常散见在对特殊听众的学术报告中，或者说，在科普类的演讲或作品中反映出来，但是，他们之间的争论足以揭示出，科学与哲学在“科学思想”的交汇地带深刻地交织在一起。
结 语
总而言之，没有哲学思维的科学研究是盲目的；没有科学基础的哲学研究是空洞的。哲学虽然不像科学那样以发现科学事实和创建科学理论为目标，但并不意味着，哲学对科学研究不会有任何认识论贡献。传统科学哲学研究远离科学发现过程，也不意味着，当代科学本身与哲学无关或抛弃了哲学，反而意味着，科学哲学研究需要摒弃经典科学的思维方式，根据当代科学发展的新特征，从关注科学辩护问题拓展到关注科学发现过程中的现象、事实、概念、理论、实在等概念之间的复杂关系。
本文原载于《社会科学战线》2022年第1期
责编|马大力
网编|陈家威