界，或者至少能够描述世界的某些部分，而丝毫不用牵涉到我们自 己。这在很大程度上是实际可能做到的。我们知道伦敦这个城市 存在着，不管我们看到它与否。可以说，经典物理学正是那种理想 化情形，在这种理想化情形中我们能够谈论世界的某些部分，而丝 毫不涉及我们自己。它的成功把对世界的客观描述引导到普遍的 理想化。客观性变成评定任何科学结果的价值时的首要标谁。量 子论的哥本哈根解释仍然同意这种理想化吗？人们或许会说，量 子论是尽可能地与这种理想化相一致的。的确，量子论并不包含 真正的主观特征，它并不引进物理学家的精神作为原子事件的一一 部分。但是，量子论的出发点是将世界区分为“研究对象”和世界 的其余部分，此外，它还从这样一个事实出发，这就是至少对于世 界的其余部分，我们在我们的描述中使用的是经典概念。这种区 分是任意的，并且从历史上看来，是我们的科学方法的直接后果； 而经典概念的应用终究是一般人类思想方法的后果。但这已涉及 我们自己，这样，我们的描述就不是完全客观的了。 在开始时已说过，量子论的哥本哈根解释是从一个佯谬开始 的。它从我们用经典物理学术语描述我们的实验这样一个事实 出发，同时又从这些概念并不准确地适应自然这样一个认识出发。 这样两个出发点间的对立关系，是量子论的统计特性的根源。因 此，不时有人建议，应当统统摒弃经典概念，并且由于用来描述实 验的概念的根本变化，或许可能使人们回到对自然界作非静态的、 完全客观的描述。 然而，这个建议是立足于一种误解之上的。经典物理学概念 正是日常生活概念的提炼，并且是构成全部自然科学的基础的语 言中的一个主要部分。在科学中，我们的实际状况正是这样的，我 们确实使用了经典概念来描述实验，而量子论的问题是在这种基 础上来找出实验的理论解释。·讨论假如我们不是现在这样的人， ·22
我们能做些什么这样的问题，是没有用处的。在这一点上，我们必 须认识到，正如冯·威扎克尔(Von Weizsacker)所指出的，自然比 人类更早，而人类比自然科学更早。”这两句话的前一句证明了经 典物理学是具有完全客观性的典型。后一句告诉我们，为什么不 能避免量子论的佯谬，即指出了使用经典概念的必要性。 我们必须在原子事件的量子理论解释中给实际程序加上若干 注释。已经说过，我们的出发点总是把世界区分为我们将进行研 究的对象和世界的其余部分，并且这种区分在某种程度上是任意 的。举例说吧，如果我们将测量仪器的某些部分或是整个仪器加 到对象上去，并对这个更复杂的对象应用量子论定律，在最终结果 上确实不应有任何差别。能够证明，理论处理方法这样的一种改 变不会改变对已定实验的预测。在数学上这是由于这样一个事 实，就是对于能把普朗克常数看作是极小的量的那些现象，量子论 的定律近似地等价于经典定律。但如果相信将量子理论定律对测 量仪器这样应用时，能够帮助我们避免量子论中的基本佯谬，那就 错了。 只有当测量仪器与世界的其余部分密切接触时，只有当在仪 器和观测者之间有相互作用时，测量仪器才是名符其实的。因此， 就象在第一种解释中一样，这里关于世界的微观行为的则不准性 也将进人量子理论系统。'如果测量仪器与世界的其余部分隔离开 来，它就既不是一个测量仪器，也就根本不能用经典物理学的术语 来描述了。 关于这种状况，玻尔曾强调指出，对象和世界其余部分的区分 不是任意的这种讲法是更为现实些。在原子物理学中，我们的研 究工作的实际状况通常是这样的：我们希望了解某种现象，我们希 望认识这些现象是如何从一些普遍的自然规律中推导出来的。由 此可见，参与现象的一部分物质或辐射是理论处理中的当然的“对 23
象”，并且在这方面，它们应当和用来研究现象的工具分离开来。 这又使得原子事件描述中的主观因素突出出来，因为测量仪器是 由观测者创造出来的，而我们必须记得，我们所观测的不是自然的 本身，而是由我们用来探索问题的方法所揭示的自然。在物理学 中，我们的科学工作在于用我们所掌握的语言来提出有关自然的 问题，并且试图从我们随意部署的实验得到答案。正如玻尔所表 明的，这样，量子论就使我们想起一个古老的格言：当寻找生活中 的和谐时，人们决不应当忘记，在生活的戏剧中，我们自己既是演 员，又是观众。可以理解，在我们与自然的科学关系中，当我们必 须处理只有用最精巧的工具才能深入进去的那部分自然时，我们 本身的活动就变得很重要了。 ·24·
第四章 量子论和原子科学的渊源 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。另一方 面，原子事件的现代解释和真正的唯物主义哲学已很少类似之处； 事实上，人们可以说原子物理学已经使科学离开了它在十九世纪 所具有的唯物主义倾向。因此，将希腊哲学向原子概念的发展同 这一概念现在在现代物理学中的地位作一比较，是颇有趣味的。 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，亚里土多德认为“水是万物 的质料因”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 必能把万物还原于一个本原。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。当时，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，亚里土多德认为 “万物都充满着神”这一命题也是泰勒斯提出的。但是，泰勒斯还 ·25.
是提出了万物的质料因这样一个问题，并且不难设想，他最初是 气象学的考察形成他的观点的。我们知道，在万物之中，水能够取 多种多样的形状：它在冬天能取冰和雪的形式，它能变为蒸汽，它 能形成云雾。在河流形成三角洲的地方水似乎转化成为土地，水 也能从土地中喷出。水是生命的条件。由此可见，假如说有那么 一种基本实体，很自然地会首先想到水。 基本实体的观念后来又为阿那克西曼德(Anaximander)进一 步发展了，他是泰勒斯的学生，他们生活在同一个城市中。阿那克 西曼德否认基本实体是水或者是任何其他已知的实体。他教导 说，原始实体是无限的、永恒的和不灭的，它包含着整个世界。这 种原始实体转化成为各种各样我们熟悉的实体。德奥弗拉斯特 (Theophrastus))用了阿那克西曼德的一段话：“万物所由之而生 的东西，万物又消灭而复归于它，这是命运规定了的，因为万物按 照时间的秩序，为它们彼此间的不正义而互相补偿。”在这种哲学 中，存在与生成的对立起着基本的作用。原始实体，即无限和永恒 的、不能分割的存在，退化成为多种多样的形式，这些形式导致无 穷无尽的斗争。生成的过程被看作是无限的存在的一种贬质 即分离成为对立，这种对立又因复归到无形无性的那种东西而最 后得到补偿。这里所指的对立是热和冷、火和水、湿和干等对立面。 其中一方对另一方的暂时胜利就是不正义，为此，它们最后将按照 时间的秩序作出补偿。按照阿那克西曼德的见解，存在着“永恒的 运动”，有无穷个世界从无限中产生，又消灭复归于无限。 在这里指出这一点可能是有意思的，“原始实体能不能是一种 已知的实体或者它必须是某种本质上不同的东西？”这个问题在 原子物理学的最新部门中也以稍微不同的形式发生了。现今，物 理学家企图发现一个物质的基本运动定律，使得所有基本粒子和 它们的性质都能用数学方法从这个定律推导出来。这个基本运动 。26