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物理学和哲学-第6部分
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德谟克利特很了解这样一个事实：如果说原子能够以它们的运动和排列来解释物质的性质——颜色、嗅味、滋味，那么，它们本身则不能具有这些性质。因此，他把这些性质从原子身上去掉，这样，他的原子是物质的更为抽象的部分。但是，德谟克利特给原子保留了“存在”的性质，即在空间中广延的性质，形状和运动的性质。他之所以保留这些性质，是由于如果这样一些性质也被去掉的话，归根到底就很难谈论原子了。另一方面，这也暗示了他的原子概念不能解释几何学、空间中的广延或存在，因为不能将它们简化为某种更基本的东西。考虑到这一点，基本粒子的现代观点似乎更为前后一致和更为彻底、让我们来讨论这样一个问题：什么是基本粒子，我们简单地回答，譬如说，“中子是基本粒子”，但我们不能给“中子”一幅确切的图象，并且说明我们用这个词表示了什么。我们能够使用几幅图象，有时把它描述为一个粒子，有时又描述为波或波包。但我们知道这些描述没有一个是准确的。当然，中子没有颜色，没有嗅味，没有滋味。在这方面，它与希腊哲学的原子相类似。但是，甚至还有其他一些性质也至少在某种程度上从基本粒子身上去掉了；几何学和运动学的概念，例如形状或空间中的运动，已不能够前后一致地对它加以应用了。如果人们希望对基本粒子作准确的描述——这里着重点是在“准确”一词上，那么，唯一能写下作为描述的东西是一个几率函数。但是，在另一方面，人们看到，甚至存在的性质（如果那可以称为“性质”的话）也不属于被描述的东西了。它是存在的一种可能性，或者存在的一种倾向。由此可见，现代物理学的基本粒子比希腊人的原子更为抽象，并且它正是由于这个性质，才能够重前后一致地作为解释物质行为的线索。
在德谟克利特的哲学中，所有原子均由同样的实体组成，如果“实体”一词一定要在这里应用的话。现代物理学中的基本粒子同样是在受限制的意义上具有质量，就同它们在受限制的意义上还具有其他的性质一样。因为根据相对论，质量和能量本质上是相同的概念，所以我们可以说，所有基本粒子都由能量组成。把能量定义为世界的原始实体，就能解释这一点了。确实，它仍包含属于“实体”这个术语的主要性质，那就是它是守恒的。因此，前面已经说过，现代物理学的观点在这方面非常接近于赫拉克利特的观点，如果人们把他的元素火理解为能量的话。能量事实上就是运动之物；它可以称为一切变化的原始原因，并且能量能够转化为物质、热或光。赫拉克利特哲学中的对立面的斗争能够在不同形式的能量之间的斗争中发现。
在德谟克利特的哲学中，原子是物质的永恒的、不可毁灭的单位，它们决不能相互转化。关于这个问题，现代物理学采取了明确地反对德谟克利特的唯物主义而支持柏拉图和毕达哥拉斯的立场。基本粒子的确不是永恒的、不可毁灭的物质单位，它们实际上能够相互转化。事实上，如果两个这样的粒子以很高的动能在空间中运动，并且互相碰撞，那么，从有效能量可以产生许多新的基本粒子，而原来的两个粒子可以在碰撞中消失。这样的事件常常被观察到，并为所有的粒子均由同一种实体——“能量”——制成的论断提供了最好的证据。但是，现代观点和柏拉图与毕达哥拉斯的观点的类似性还多少能进一步发展。柏拉图的《蒂迈欧篇》中的基本粒子最终不是实体，而是数学形式。“万物皆数”，这是毕达哥拉斯的名言。那时唯一应用的数学形式是这样一些几何形式，例如正多面体或构成它们表面的三角形。在现代量子论中，无疑地，基本粒子最后也还是数学形式，但具有更为复杂的性质。希腊哲学家想到的是静态的形式，并想象它们取正多面体形式。然而，现代科学从十六和十七世纪开创时期起，就是从动力学问题出发的。自牛顿以来，物理学中的恒定因素不是位形，或者几何形状，而是动力学定律。运动方程在任何时候都成立，它在这个意义上是永恒的，而几何形状，例如轨道，却是不断变化的。由此可见，代表基本粒子的一些数学形式将是某种永恒的物质运动律的一些解。实际上这是一个尚未解决的问题。物质的基本运动律还不知道，因此还不能用数学方法从这样一个定律推导出基本粒子的性质。但是处于目前状态的理论物理学似乎距离这个目的已不很遥远了，我们至少能够说，我们必须预期得到怎样一类定律。最终的物质运动方程或许是某种关于算符的波场的量子化非线性波动方程，这里波场仅仅代表物质，而不代表任何特种类型的波或粒子。这个波动方程或许和一些相当复杂的积分方程组等价，这些积分方程具有物理学家所称的“本征值”和“本征解”。这些本征解最后将代表基本粒子；它们是将要代替毕达哥拉斯的正多面体的数学形式。我们可以在这里指出，这些“本征解”将从物质的基本方程推出，所用的数学方法与从弦的微分方程推出毕达哥拉斯弦的谐振动的方法是十分类同的。但是，前面已指出，这些问题尚未解决。
如果我们追随毕达哥拉斯的思路，我们可以希望基本的运动律最后将是一个数学上很简单的定律，即使对各本征态求值的计算可以是很复杂的。关于这种对简单性的期望，难以举出任何充分的论据——一除了这样一个事实：即迄今为止，总是能够以简单的数学形式写下物理学中的基本方程。这个事实与毕达哥拉斯的宗教相符合，而许多物理学家在这方面也具有同样的信仰，但还没有一个令人信服的论据足以证明它必然如此。
在这里我们可以对普通人常常提出的关于现代物理学中基本粒子概念的问题，再发一点议论。这个问题是：为什么物理学家主张他们的基本粒子不能分成更小的部分，这个问题的答案清楚地表明，现代科学比起希腊哲学来要更为抽象到什么程度。论证过程如下：人们怎样才能分裂一个基本粒子，当然只有利用极强的力和非常锐利的工具。唯一适用的工具是其他基本粒子。可见，两个非常高能的基本粒子间的碰撞是能够实际分裂粒子的唯一过程。实际上，它们在这样的过程中能够被分裂，有时分成许多碎片；但碎片仍然是基本粒子，而不是它们的任何更小的部分，这些碎片的质量是由两个相碰粒子的非常巨大的动能产生的。换句话说，能量转换成为物质，使得基本粒子的碎片仍然能够是同样的基本粒子。
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（Galileo）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，奠基于这样一个假设之上，这就是：只有已被实验证实的或至少能被实验证实的陈述才是容许作出的。为了研究细节并在连续不断的变化中找到经久不变的定律，人们可用一个实验在自然中隔离出若干事件，这种观念希腊哲学家是没有想到过的。由此可见，现代科学在一开始就立足于一个比古代哲学更谨慎同时也更巩固得多的基础之上。因此，现代物理学的陈述在某种意义上比希腊哲学更严肃得多。譬如，当柏拉图说火的最小微粒是四面体时，人们很不容易了解什么是他的真实意思。是不是四面体的形式仅仅象符号一样附加在元素火的上面的，还是火的最小微粒的力学行为就象一个刚性四面体或一个弹性四面体那样呢？用什么力才能够将它们分成一些等边三角形呢，还有一些诸如此类的问题。现代科学到最后总要问：人们怎样能从实验上肯定火的原子是四面体而不是立方体，因此，当现代科学说质子是基本物质方程的某个解时，这意味着我们能从这个解用数学方法推导出质子的全部可能性质，并且能用实验从每个细节上验证这个解的正确性。以很高的准确度并在任意数量的细节上用实验验证一个陈述的正确性的这种可能性，给这个陈述以古希腊哲学的陈述所不能具有的巨大份量。
尽管如此，古代哲学的若干陈述还是颇接近于现代科学的那些陈述。这只是表明，将我们未曾做过实验就具有的关于自然的日常经验，同在这种经验中寻求某种逻辑秩序以便根据普遍原理来理解这种经验的不懈努力相结合，人们能够到达怎样的境地。
《物理学和哲学》
W·海森伯著 范岱年译
第五章 自笛卡儿以来哲学观念的发展和量子论的新形势的比较
在公元前四、五世纪希腊科学文化全盛时期后的两千年内，与早期那些问题不同类型的一些问题在很大程度上占据了人类的心灵。在希腊文化的头几个世纪，最强大的推动力是来自我们在其中生存并为我们所感觉的世界的真正实在。这种实在充满了生命，并且没有充分的理由强调物质与精神、或者由体与灵魂的区别。但在柏拉图的哲学中，人们已看到另一种实在开始抬头了。杜拉图在著名的洞穴的比喻中，将人比作洞穴中的囚犯，他们被捆缚着，只能朝一个方向看。在他们身后有一堆火，他们能从墙上看到他们自己和他们身后物体的影子。因为他们除了影子看不到任何其他东西，他们就把这些影子看作是实在的，而不知道物体本身。最后，囚犯之一逃跑了，从洞穴来到了阳光下。他这才第一次看到了真实的东西，并且认识到他过去一直被影子所欺骗。他这才第一次知道了真理，只能悲伤地回忆他在黑暗中度过的漫长生涯。真正的哲学家就是从洞穴逃到真理之光中的囚犯，他是一个具有真实知识的人。与真理的这种直接联系，或者我们可以用基督教徒的话说，与上帝的直接联系，是一种新的实在。这种实在已开始比我们的感官所感知的世界这一实在变得更强了。与上帝的直接联系是在人类的灵魂中，而不是在世界上发生的，自柏拉图以来的两千年内，这是比任何其他事情更费人思考的问题。在这个时期内，哲学家的眼睛是朝着人类的灵魂和它与上帝的关系，朝着伦理学问题，朝着天启的解释，而不是朝着外部世界。只有到了意大利文艺复兴时代，才能看出人类精神的一种缓慢的变化，它最后复活了对自然的兴趣。
自从十六、十七世纪以来，与科学基本概念密切联系的哲学观念的发展，成为自然科学巨大发展的前驱，并相互影响。因此，从现代科学在今天所最终到达的地位出发来评价这些观念可能是有益的。
这个科学的新时代的第一个大哲学家是勒来·笛卡儿（Ren6Descartes），他生活于十七世纪的前半期。他的那些对科学思想发展最为重要的观念，包含于他的《方法论》（Discourseon Method）之中。根据怀疑和逻辑推理，他试图为哲学体系找到一个全新的并如他所想象的那样坚实的基础。他不接受天启作为这样的基础，他也不愿不加批判地接受感官所感知的东西作为这样的基础。所以，他从他的怀疑方法开始。他对我们的感觉所告诉我们的关于我们推理结果的意见表示怀疑，最后他得到了他的名言：“我思故我在”（cosito er so sum）。我不能怀疑我的存在，因为这是由我在思想这一事实推论出来的。在用这种方法建立了我的存在之后，他基本上沿着经院哲学的路线，进一步证明上帝的存在。最后，从上帝给我以相信世界存在的强烈倾向这一事实出发，推论出世界的存在，因为上帝是绝对不可能欺骗我的。
笛卡儿哲学的这个基础与古代希腊哲学家的基础根本不同。这里的出发点不是基本的本原或实体，而是一种基本知识的尝试。并且笛卡儿认识到，我们对自己内心的了解比我们对外部世界的了解更为确实。但是他的出发点——上帝…世界…我这个“三角形”——却危险地简化了进一步推理的基础。开始于柏拉图哲学的物质与精神或灵魂与肉体的区分现在是完成了。上帝既和我相区别，又和世界相区别。上帝事实上被提到超乎世界和人�
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