学者访谈｜陈科名：用好奇心探索一个模糊的世界

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加州大学圣地亚哥分校（UCSD）哲学系副教授陈科名的论文《自然界基本定律的模糊性（Fundamental Nomic Vagueness）》在《哲学评论（The Philosophical Review）》发表，于2023年被《哲学年鉴（The Philosopher's Annual）》选为年度十佳论文。
《哲学年鉴（The Philosopher's Annual）》由密歇根大学/纽约州立大学石溪分校的Patrick Grim教授领衔主编，从前一年发表的哲学论文里挑选出十篇最佳论文。论文选拔由70位著名哲学家提名形成备选名单，经主编讨论选出十篇文章作为最终名单。入选《哲学年鉴》表明了哲学界顶尖学者对文章的欣赏。十佳文章涵盖了广泛的哲学主题，包含形而上学、伦理学、哲学史等等，是面向全体哲学领域研究者和读者的推荐名单。陈科名教授的文章是这次物理哲学领域唯一上榜的论文。
中国科学院哲学研究所近日组织了访谈，邀请陈科名教授谈论他对自然律的基本看法，他对物理学哲学、一般科学哲学和形而上学相关主题的理解，以及他的研究经历。

访谈嘉宾简介 

陈科名，罗格斯大学哲学博士，加州大学圣地亚哥分校（UCSD）哲学系长聘副教授，波普尔奖（Popper Prize）得主。他的研究领域涉及物理学哲学、科学哲学和形而上学。他担任《物理学基础（Foundations of Physics）》期刊副主编，约翰·贝尔物理基础所研究员，及国际合作项目“边缘生命”研究员。他的论文《自然界基本定律的模糊性》在《哲学评论》发表，于同年被《哲学年鉴》选为年度十佳论文，并被《新科学家（New Scientist）》选为封面文章。他的著作涉及时间之矢、自然律、量子本体论、物理空间、科学解释、无穷决策论和时间自我定位。相关论文请见 www.eddykemingchen.net.

访谈

Q：祝贺您获奖！您的 Fundamental Nomic Vagueness 一文被选入《哲学年鉴》年度十佳文章。“Fundamental Nomic Vagueness”是什么意思？能和我们讲讲这篇文章的亮点吗？A：谢谢！很荣幸获奖，也很感谢哲学界同事们对我文章的推荐。
这篇文章题目可以翻译为“自然界基本定律的模糊性”。现代科学近四百年历史中，科学家和哲学家都认为科学是完全精确的，自然界是可以用数学完美描述的。自然界最基本的定律，比如万有引力定律、广义相对论的爱因斯坦场方程，或者量子力学的薛定谔方程等，都是精确且毫无模糊性的。与之相比，日常生活中却存在很多用模糊的词语来表达的现象。其中最经典的例子是“沙堆悖论”：一粒沙子不是沙堆；如果一粒沙子不是沙堆，那么两粒沙子也不是沙堆；如果两粒沙子不是沙堆，那么三粒沙子也不是……以此类推，一百万粒沙子也不是一个沙堆。类似的例子还有很多，比如车的大小和人的高矮——到底多高算高，多大算大？这些问题似乎都只有模糊的标准，没有精确的答案。它们在事物之中所划出的界限是不清楚的，这就是模糊的一种表现形式。
过去，大家坚信自然定律是完全精确的。我们只要测量精确，就可以发现宇宙的基本法则，同时这些自然定律也可以用精确的数学来描述。但是，如果模糊的自然律可能存在的话，上述信念就会受到挑战。
就这个问题，我的论文提出的观点是：模糊的自然界基本定律（自然律）是可以存在的，可以被定义的，也可以被辩护的。
首先，什么是精确的、不模糊的自然律？我们可以这样理解：一个精确的自然律有精确的边界，但这个边界不在我们所处的三维空间里，而是在一个叫做“模态空间（modal space）”的更大、更抽象的空间里。这个空间的每一个点不是一个物体的位置，而是一个完整的可能世界（possible world）。以牛顿力学为例，其自然律包括牛顿万有引力定律（F=GmM/r^2）和牛顿第二定律（F=ma）。这两个自然律就从这个更大、更抽象的空间中选出一些可能世界构成一个集合。这个集合里仅包含所有遵循牛顿力学的可能世界，其中每一个元素都是一个完整的牛顿宇宙。
那什么是模糊的自然律呢？除了沙堆，还可以用云朵来类比：抬头看天上的一片云朵，这片云朵从哪一个位置起，又在哪一个位置终呢？云朵在天空中的边界是很模糊的，我们无法用一根精确的线条描绘出来。一个模糊的自然律就像模态空间里的一朵云。模态空间里也有一群可能世界被选出，但选择却没有精确的边界。这群世界的集合从哪一个世界开始，又在哪一个世界终止呢？到底哪一些可能世界符合这个自然律，哪一些又不符合呢？这些问题都没有精确的答案。这样一来，自然律可以像云朵一样拥有模糊的边界，尽管他们的边界并不在一个空间里——云朵的边界在现实世界里，而自然律的边界在模态空间里。如果有模糊的基本自然律在控制宇宙的运转，那么自然界最基本的现象就不能完全用数学来描述。
Q：在本次获奖工作之前，您的哪些研究工作导致了您对这个问题的兴趣和关注，或者有助于您形成对这个问题的立场？为什么其他哲学家应该关心这个问题？A：其实我一开始研究的兴趣主要是时间之矢和量子力学。但是，越往深研究和思考，就越发现自然律是一个绕不过去的问题。从玻尔兹曼（Boltzmann），到费曼（Feynman），再到彭罗斯（Penrose），我们对于时间之矢的解释往往是通过“过去假设”（Past Hypothesis）来限制宇宙的初始状态。在宇宙大爆炸的时候，宇宙的初始态极其特别，是一个熵值极低的状态。如果这个过去假设不能用其他基本自然律来解释的话，就会是一个独立的基本自然律。但是，过去假设其实是一个模糊的自然律。这篇论文里就这个问题有更深入的讨论。
我在另一篇文章里曾提出一个把过去假设量子化的设想，叫“初始投影假设”（Initial Projection Hypothesis）。不同于一般的量子力学，这个新的假设将初始态设为一个密度矩阵（density matrix），而不是一个波函数（wave function）。在这篇论文的最后，我提出“初始投影假设”可以做到完全精确，且它的精确性不会带来负面后果。量子力学可以消除自然界的模糊性。
我认为其他哲学家可能会对这个话题的兴趣点在于：第一，数学和自然律模糊性存在冲突。第二，自然律模糊性是一种新的本体论上的模糊性（ontic vagueness）。对于本体论的模糊性是否存在的争论，自然律模糊性的研究提供了一种新的解决方式。第三，自然律模糊性会引出其他概念的模糊性，比如因果关系、反事实和科学解释。Q：基本自然律的模糊性和形而上学讨论中的相关概念有什么区别和联系？能不能给出一些具体的例子？A：在形而上学里，哲学家会讨论“本体论的模糊性”，比如我之前提到的天上的云朵。再比如，我家里的猫到底是哪几亿万个微观粒子组成的？如果缺少一个粒子，会有区别吗？如果这个问题没有正确答案，那我的猫就是现实里的一个模糊物体。
但与猫和云朵不同的是，自然律的模糊的边界不在现实空间里，而是在模态空间中。
如果自然律不仅仅是我们想象出来的，而是世界的最基本的一部分，这就意味着它们的模糊性也是世界的（本体论的）模糊性。Q：如果基本的自然律是模糊的，其哲学蕴涵将怎样影响我们对于这个物理世界的理解？过去假设是基本自然律的可信候选者吗？A：如果基本的自然律是模糊的，那么我们的世界就不可能完全用精确的数学来描述。这个世界里在最基本的层面上就会存在模糊的事实。比如什么情况是自然律允许的，什么是自然律不允许的，这些问题就不一定有精确的答案。
我认为过去假设是基本自然律的可信候选者。第一，如果宇宙初始态符合过去假设的话，过去假设会是一条自然律。这个假设是因果关系的基础，是我们对时间之矢的解释。第二，如果过去假设是一条自然律，它应该是最基础的自然定律，因为它独立于的其他自然律。
在经典力学里，如果硬要把过去假设变成一个精确不模糊的定律，是有很大负面代价的。我称这个代价为“不可追溯性（untraceability）。”奇妙的是，在量子力学里，我们有办法把它变得精确，同时不用付出这个负面代价。Q：基本自然律的模糊性对于因果、反事实、科学解释等基本概念有何影响？A：如果基本自然律有模糊性，那么基于基本自然律之上的所有概念，包括因果、反现实、科学解释，都应具有模糊性。其实大部分科学哲学家们早已意识到这些衍生概念是模糊的，只不过没发现它们的根源——基本自然律——也是模糊的。

Q：在本次获奖的工作完成之后，您认为这个问题被解决到了什么样的程度？它对未来相关领域的研究有什么意义？A：关于自然律的模糊性的研究，其实才刚刚开始。写这个文章之前，基本没有人关注这个问题，这次获奖是对我个人来说是很大的激励，同时也是对这个领域研究的巨大鼓励。希望能吸引更多的专家学者关注这个研究课题。
自然律的模糊性与其他领域的研究是非常相关的，比如生物学、化学、经济学、心理学等学科。在这些学科中如何理解和处理模糊的概念和原则？它们是怎样的一种模糊性？另外，自然律的模糊性到底是本体论的模糊性，还是对世界描述层面的语义的模糊性，或者是否还有别的可能性？这些都需要进一步的研究。
Q：您的很多工作都涉及物理学基础的哲学问题。您是怎样进入这个领域的？您怎样看待物理学哲学与物理学、哲学之间的关系？A：我从高中开始就对数学基础和物理学基础很好奇，总追着老师问：电磁场到底是什么？支撑数学公式的是什么？物理学定律的来源，以及物理学怎样改变了我们对世界的认识？
后来，我有幸在大学本科时遇到了十分有耐心和开明的物理学教授和哲学教授。他们会在量子力学课上讨论物理学基础的问题，或者在科学哲学课上启发思考物理学的概念。
在我看来，物理学对哲学有很大的影响，哲学思想对物理学的发展也很有帮助。两者是相辅相成，缺一不可的。Q：您近期的研究关注哪些领域和问题？您觉得科学哲学中有哪些问题是最重要的？A：我最近在研究自然律的简单性，自由意志，算法随机性，量子纠缠和时间之矢，以及量子多世界理论。
我认为科学哲学里的问题都很重要，但最重要的包括：科学解释（scientific explanation），归纳问题（problem of induction），以及自然律的简单性（simplicity of laws）。只有解决了这几个问题，科学哲学才能有稳固的基础。
Q：作为一位华人学者，您在北美哲学学术界面临过哪些挑战和困难？您是如何应对这些挑战的？有什么建议和经验分享给国内外的华人学者？A：我觉得最大的挑战就是语言。
大量的英文原著阅读和纯熟的英文写作是哲学学习最基本的技能，对于母语非英语的我来说，在阅读和写作这方面，相比于母语同学，就会慢很多，需要花更多时间和功夫。语言问题，最好的方法就是练习，日积月累就能慢慢赶上。
英文写作方面，我本科的教授阿尔文·普兰丁格（Alvin Plantinga）曾经教给我一个非常有效的练习方法：找一篇好文章，读一段，盖住，然后自己用英语写一遍，再把自己写的内容和原文比较一下，看看原文哪里写得比自己好，有什么可以吸取的优点。我一直这样练习，这对我的帮助很大。Q：您对于正在学习哲学或刚进入研究领域的学生有什么建议呢？A：读哲学很有趣，但哲学研究却并不容易，尤其是刚开始的时候会遇到很多困难。在读博士的期间，我的朋友Charles Sebens（现加州理工大学教授）跟我分享过一个秘诀，那就是要保护好自己的好奇心！保持对世界的好奇和对哲学的好奇，才能一直热爱哲学，长期地把哲学研究进行下去。

往期回顾：

编辑 | 朱琳琳

图片 | 陈科名

文字 | 陈科名、中科院哲学所

审核 | 颜春玲