⊙张小龙［青海民族大学， 西宁　810007］



物理学与哲学之间的纽带
——对几本“物理学哲学”著作的解读

⊙张小龙［青海民族大学， 西宁810007］

摘要：物理学与哲学之间存在着微妙的联系，鼓舞着一代又一代学生加入到探索的队伍当中。本文将以三本典型物理学哲学著作为例，对量子力学哲学观和广义相对论进行阐述，同时对国内物理学哲学研究进行探讨。

关键词：物理学哲学哲学量子力学

近年来随着社会的发展，学术环境日益开放，各路学者纷纷展开了深入的科学研究和探索，其中物理学与哲学之间的关系越来越受到学者的重视，这对于我国科学事业和物理学的发展具有非常重要的意义。物理学和哲学之间的关系很早便被学者关注到，但是由于历史等特殊原因曾一度被搁置，物理学哲学研究活动的大规模开展对于我国未来物理学哲学的发展具有极大的意义。

一、物理学哲学正处于复兴阶段

改革开放前人们很难看到自然辩证法类的著作，典型的自然辩证法论著是恩格斯原著导读。而物理哲学类论著的译作开篇前必然要加上一段批判“物理学唯心主义”的序言，萨契科夫《论量子力学的唯物主义解释》在1961年就有了中译本，那时被认为最符合苏俄主流意识形态而占有唯我独尊地位的是布洛欣采夫的系统解释，而由于支持哥本哈根的观点，重量级科学家福克承受了极大压力，为了抵制机械论者教条主义的迫害，他机智地用辩证论作为防身武器。当时福克在与辩证唯物论者的辩论过程中书写的数学方程式，几乎没有人能够看懂。随着改革开放的到来，国内学者可以不受限制地自由讨论关于物理学哲学的观点了。

近几年我国物理学哲学的研究活动逐渐多了起来，洪定国先生、薛晓舟先生等都有颇具分量的物理哲学译著或专著出版。例如《整体性与隐缠序》《物理实在论》是洪定国先生的代表作，《量子真空物理引导》《现代物理学哲学问题》是薛晓舟先生的经典著作；这些著作不但包括物理学问题，还涉及大量的物理哲学问题的讨论。

二、万小龙的《范氏量子力学哲学研究》

当代科学哲学家中颇具影响力的一位就是范弗拉森，他的量子力学哲学研究的范围正是现代科学哲学和现代自然科学的交集，在量子力学解释群中他的模态解释颇具特色，其经验论哲学正是在这个基础上形成的。狭义的量子力学哲学研究主要是用哲学解释和分析量子远程关联、量子概率、量子测量三个要害问题。万小龙在梳理、解读、再分析范式观点的基础上，对自己的新见解进行了系统的阐述。笔者认为万小龙的研究风格主要表现为，首先是深入了解当代物理学的艰深问题，其次是拥有科学哲学推崇的精密细致的逻辑分析技巧。他将量子力学理论划分为五个层次，分别包括形上学陈述、逻辑数学陈述、物理理论陈述、经验陈述、经验。

万小龙形上学地抽象了量子测量、量子远程关联、量子概率三个难题，概括为怎样进行整体性、实在性、因果性的哲学解释，并且在此处有很多创新。尤其是在全同粒子的哲学问题上，很多极富解释力的新概念都被提了出来，例如“相对可分离的整体性”“非因果的统计关联性”，这些是对形上学不同方面的深化和丰富。相对于标准物理教科书，他分析全同粒子的不可区分性、不可识别性更加细致，对于其他物理学家具有更好的启发作用。万小龙在全面深入分析经验证据的情况下，重新概括了量子力学的基本特征：应当根据因果+统计的非完全决定论进行测量；量子统计法的特异性和经典统计法的继承性的统一是量子概率的重要体现之一；量子关系体现了量子世界相对可分离的整体性。万小龙认为，全同粒子间的不可区分性，可能是整体—生成论和还原—构成论走向辩论统一的关节点。

三、成素梅的《量子测量的解释语境与实在论》

就像费耶阿本德描述的那样，任何一种科学理论和方法都是优点、缺点并存的，当然科学解释也是如此。我们应当给予每一种量子力学解释的合理成分和优点相应的肯定。当前学术界有几种解释具有较强代表性，如哥本哈根提出的解释虽然经历了将近一个世纪，仍然作为很多解释版本的参考系和出发点。虽然学者对于量子力学是对单个系统的完备描述持否定态度，但却普遍接受“世界是因果与机遇联合统治的”观点。而这也正是玻姆本体论解释和量子势因果解释兴起的主要原因，其将新型量子场和粒子之间关系的本体论图像勾勒了出来。量子场具有整体全息相关的特点，量子势并不会因距离而衰减，它的波函数形式才是最根本的，这样就能够合理解释“远程关联”。量子场、量子势=粒子的引导条件，量子场+粒子=因果性。玻姆本体论形式的形象模型解释更加直观，其具体机制的可操作性强，能够在附加“亚结构”后提供单个现象模型是它的优点。“多世界”或者“相对态”解释被认为更加精简，而被认为唯一终极实在的是宇宙波函数，所以它显得更加彻底、简单。在隐喻的意义上，像流体力学那样的解释仍显示出合理性，这为建立物理场的形象模型和数学概念“旋度、散度、梯度”之间的联系创造了可能。对于广义相对论“以太”，爱因斯坦从未否认过，引力场的场物质就是其指向的对象。同理我们也应当对量子场的场物质进行想象，就像是盲人摸象那样，每一个个别、具体的解释只触及局部真理，整合之后完全真理可能会产生。

《量子测量的解释语境与实在论》中，成素梅在全面分析西文文献资料的基础上，准确地从物理意义上把握住了量子测量的各派解释，并据此进行了中肯的评价。同时她还对自身的哲学观念“语境实在论”进行了阐释，但是每个作者都具有自身的立场，评价中必然存在具有倾向性的褒贬，中肯只是相对而言。就笔者个人而言，实际阅读往往是根据个人喜好确定顺序的，而不是完全根据章节顺序进行。本书中存在质疑的“多世界解释”和我不甚了解的“相对态解释”的关系问题是首先吸引我的一处，第五章阅读完后这些疑问都得到了解决。解释的关键在于类比，爱因斯坦参照系的相对性是类比的基础，可以有量子态的相对性原理。依个人之见，读者必须全面贯彻相对论类比，相对于不同参照系的观察者可以有各自不同的“局域长度”“时间长度”，但它们同样是真实存在的，这样量子态的相对性就不难理解了。若是实体化这相对态的各个可能世界的整体，运用本体论方式进行诠释就会产生“多世界解释”的结果；如果站在观察者角度运用认识论方式来诠释就会引申出“多心解释”。成素梅的重要收获就是“多世界解释”和“相对态解释”，对此她曾和英国学者进行过深入的交流。

四、韩锋的《广义相对论及其思想和方法的评述》

《广义相对论及其思想和方法的评述》《物理哲学——观控相对论的元物理学》是韩锋教授近年出版的两本著作，笔者将就前者进行讨论。这本著作兼具教材和专著两种性质，是高校物理专业的重要教材。众所周知，理解广义相对论的数学基础是张量分析和黎曼几何，但是很多入门者对此望而却步，韩锋教授在书中却将相关内容深入浅出地表达了出来，让读者能够真正读懂其中的那些艰深内容。学术界很多其他的广义相对论著作通过数学公式表达作者的物理思想，但是又没有进行充分的推导。爱因斯坦1907年就提出了广义相对论的两个原理，但用了八年时间才真正获得了完成意义上的广义相对论。我国数学家也曾提到这点，是什么让人们困惑了八年，那就是人们认为平直空间中的刚性标尺是不会改变的。爱因斯坦用了多年才发现，准欧几里得的“刚性度规”应当在弯曲空间的“柔性度规”中推广，这样才符合引力场或非惯性系的特点，并与非线性变换的情况相对应。

韩锋教授全面分析了运算背后的数学思想和物理思想之间的内在联系，数学在这个过程中发挥的不仅仅是工具的作用。比如作者层层深入地对黎曼关于“度规、距离法则决定了一种集合学”的思想进行了阐述，度规张量表现着弯曲空间的内禀性质，弯曲空间中的矢量求导和平行移动问题通过协变导数得到了解决，弯曲空间矢量的平移性质与度规张量之间确定联系则通过仿射联络反映出来，引力势对坐标偏微分的组合构成了黎曼联络，从中可了解引力场的分布。也就是说，弯曲空间中不同时空点测量标尺的差异和可换算性问题能够通过联络得到解决，规范场理论思想就是建立在这个基础之上。该书作者力求用最明晰、简洁的方式实现对广义相对论精湛、深刻的物理思想和基本结构框架的阐述，在挖掘物理深层次的思想中还运用了大量哲理和逻辑分析。该著作中还经常出现精彩的评论，例如第99页，作者说广义相对性原理由物理表述和数学表述构成，其中自然定律的普适性是物理强调的内容，而坐标变换中的广义协变性则是数学强调的内容。

实际中，双向互动关系是存在于物理学与哲学、科学与哲学之间的，因为在认识论、方法论上科学哲学对科学理论的启迪作用是显而易见的。万小龙、成素梅、韩锋的研究对于广义相对论的推广具有非常积极的作用。如同马克思·波恩所言，真正的哲学蕴藏于理论物理学中。

参考文献：

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［2］贺天平，高策.理论物理学前沿中的哲学问题——从规范场论到弦论［J］.科学技术与辩证法，2008，25（1）.

［3］管锦绣.论西方近代哲学之“不确定性”——以牛顿物理学与笛卡尔哲学为例［J］.武汉理工大学学报（社会科学版），2009，22（6）.

作者：张小龙，青海民族大学物理与电子工程学院本科生。

编辑：杜碧媛E-mail：dubiyuan@163.com