科學與哲學在哪里相遇？
——從量子理論的發展史來看

文/成素梅

邏輯經驗主義者在拒斥形而上學和倡導觀察與理論二分等主張中，所理解的科學依然是經典意義上的科學，他們將科學發現排斥在哲學研究范圍之外的做法，使哲學遠離了真實的科學實踐過程。然而，他們的研究方式及其成果與科學實踐的分離，并不等于哲學遠離了科學。同樣，當前的科學教育設置中對哲學的遠離，也不等于科學遠離了哲學。當代科學已經發生了很大變化，不論是基于數學模型的理論物理學，還是依賴于技術的實驗室科學，都與哲學錯綜復雜地交織在一起。量子論的發展史表明，科學與哲學在前沿科學領域和科學思想的交匯地帶再次彼此相遇。哲學開始于科學停止的地方，并貫穿于科學發現過程中出現理解歧義的各個環節。

科學與哲學相互遠離的學科背景

科學與哲學最初并沒有截然分明的界線，希臘哲學是科學或力求成為科學，近代自然科學開始時被統稱為自然哲學。那時，實驗的可觀察性與可感知性使得實驗事實成為科學發現和科學檢驗的權威證據?？茖W事實被定義為是脫離理論的“經驗塊”。到19世紀，精密科學和定量實驗使實驗事實的可靠性從信任人轉向信任程序和測量所提供的數據或圖像。對儀器的這種信任一直延續至今。實驗越來越遠離人的直接感知，出現了去身體化的趨勢。這種趨勢強化了關于事實的原初定義，影響了曾經孕育了科學的哲學發展方向。

后來，科學與哲學的論域空間和研究旨趣呈現出相背而行的現象。當科學越來越向著實驗室科學的方向發展時，哲學則反其道而行之，越來越向著抽象化和思辨性的方向發展。到19世紀下半葉，自然科學得到了相對全面的發展，確立了優勢地位，從哲學領域內完全獨立出來，乃至以羅素為代表的哲學家倡導以科學家為榜樣，追求運用邏輯方法來重新思考傳統的哲學問題，由此拉開了拒斥思辨哲學的帷幕。這場哲學運動使哲學與神學分道揚鑣，改變了哲學訓練的方式，滋養了新一代哲學家的成長。在羅素看來，哲學應該像科學那樣，是合作的、發展的和嘗試性的，而不應該像神學那樣，是固執的、僵化的和教條的。在這種思想的影響下，20世紀哲學家的學術訓練或多或少也像科學家的訓練一樣，囿于某一學派或某個哲學分支的有限范圍之內，研究興趣也只限定于這一傳統內的哲學研究。

19世紀的哲學雖然因其思辨性而遠離了具體科學，但從自然哲學延續下來的作為科學之母的雄心依然沒有減弱，哲學家關心整個世界，試圖站在整合各門學科的高度來俯視科學的發展，而邏輯經驗主義則以效仿科學研究的方式推動哲學革命，使哲學放棄認知功能，轉而成為科學的“服務生”。最早躋身于運用數理邏輯方法和語言分析方法來研究哲學之列的先驅者，與自然哲學家一樣具有科學背景。他們既目睹了相對論和量子力學對經典物理學概念體系的超越，發動了變革思辨哲學的運動，又默認了將觀察事實作為“經驗塊”的傳統理解。他們的共識主要包括：拒斥形而上學，堅持證實主義的意義標準，信任現代邏輯方法，主張哲學的未來在于成為科學的邏輯。

邏輯經驗主義雖然主觀上是為了改造思辨哲學，超越各種哲學體系之間不必要的爭論，使哲學走上可對話的科學化的發展道路，但在客觀上，卻是將整個科學發現的具體過程排斥在哲學研究的視域之外。在后來的發展中，當科學哲學家基于對邏輯經驗主義觀點的批判性剖析來闡明自己的立場時，這條批判—建構相結合的線索構成了20世紀科學哲學的發展主線，其目標主要是強化科學的成功，而不是參與科學前沿問題的哲學討論。“索卡爾事件”體現了他們與后現代哲學家之間的根本分歧。科學哲學家主要是以科學進步為背景，在遠離當代科學實踐活動的基礎上為科學辯護；而后現代哲學家則主要是用人文社會科學的放大鏡，有選擇性地挑出科學活動中潛存的各類人為因素來全面否定科學的進步或客觀性。

這些二元對立與沖突表明，科學主義者和人文主義雖然都是基于近代自然科學的思想觀念來理解科學，但由于其視域不同或立場迥異，而產生了截然相反的科學觀。因此，當代科學哲學的深化發展，既有必要回到現實的科學實踐活動中重新檢視20世紀的這場哲學革命，也需要意識到，當代大科學的研究范式與近代小科學的研究范式相比，在各個方面都發生了很大變化。正是這些變化將鐫刻在科學家背景知識中的哲學意識激發出來，使科學與哲學在科學變革的前沿領域和科學思想的交匯地帶深刻地交織在一起，呈現出一體化的互動發展趨勢。本文接下來主要基于量子理論的發展史對此展開論證。

科學與哲學相遇在科學變革的前沿領域

石里克認為，偉大的科學家也總是哲學家。1999年，塞爾在《哲學與未來》一文中指出：雖然科學與哲學之間并沒有截然明確的分界線，但哲學問題具有三大特征：一是哲學關注還沒有系統方法來回答的問題；二是哲學關注框架問題，不是具體問題；三是哲學處理概念以及概念與所表征的世界之間的關系問題?？茖W問題是不斷地從哲學問題中轉化而來的。但并不意味著，科學會使哲學終結或放棄哲學的認知功能。哲學也會對人類的知識做出直接或間接的貢獻。同樣，蒯因提出要恢復本體論承諾，凱茨認為哲學是科學事業的一個組成部分等。

然而，這些哲學家雖然努力重建哲學的認知功能，但他們對科學與哲學關系的闡述，依然是站在科學的外圍看問題，還沒有深入到科學發展的實踐中。從相對論與量子理論的產生與發展來看，哲學不僅開始于科學停止的地方之外，更重要的是，還貫穿于科學發現過程中有思想歧義的環節。在這些環節中涉及的哲學問題只有具備哲學素養的科學家才能感知到。正如愛因斯坦所認為的那樣，當經驗迫使物理學家尋找更新的和更堅固的物理學的理論基礎時，他們就不能完全任由哲學家對物理學的基礎進行批評性的反思。因為只有物理學家才能更好地知道和更確定地感覺到“鞋子在哪里夾腳”。

愛因斯坦的這種觀點來自科學實踐。他正是通過澄清時間、空間、質點、同時性、力、場等概念的意義以及剖析經典物理學的基本概念體系中隱含的不一致性，創立了狹義相對論；通過闡明運動定律中的“慣性質量”和萬有定律中的“引力質量”之間的關系以及各向同性的引力場中物體的加速度與質量之間的關系等，創立了廣義相對論。這兩個理論的創立改變了牛頓力學提供的時空觀與質量觀，提出了尺縮、時延、時空彎曲等新的概念，比牛頓的理論更好地解釋了水星近日點的進動現象，還預言了后來得到實驗證實的紅移現象等。

相對論力學雖然限定了因果性概念的使用范圍，帶來了時空觀等方面的哲學變革，但是，理論的前提假設并不與經典物理學相沖突。量子理論的誕生才導致了科學革命和哲學革命。正是在這種雙重革命的前沿領域，科學與哲學再次匯聚在一起。愛因斯坦是量子化假設的最早推廣者和奠定者，卻在量子力學創立后，變成了批評者和反對者。因為他深信“上帝不會擲骰子”。他與玻爾關于量子力學解釋的論戰，就是關于世界觀和物理學理論基礎的哲學爭論。這揭示了科學家在探索前沿問題時，其思想深處所固有的世界觀和認識論態度所產生的影響。他對量子力學的不斷質疑激發薛定諤提出“量子糾纏”概念，促使玻姆、貝爾等物理學家為尋找隱變量量子論而奮斗，并推動了實驗檢驗的發展等。

這個事例表明，當哲學信念內化為物理學家的基本素養和自覺意識時，概念批判的力量就會在他們創建、評判、審視與接受新理論的過程中或在科學前沿領域體現出來。然而，哲學信念一旦固化，又會成為接受新觀念的絆腳石。正如海森堡所認為的那樣：所有科學家的工作都以某種哲學看法為基礎，否則，他們就無法清晰地表達觀念之間的聯系；有些新的經驗證據，只有當科學家付出巨大努力擴展其哲學框架和改變思想進程的結構時，才能得到理解；在量子力學的情況下，愛因斯坦顯然不愿意邁出這一步。

海森堡將愛因斯坦看成是恪守經典哲學信念的保守派，將能夠根據新的經驗證據擴展自己哲學框架的物理學家看成是勇于變革思想的先鋒派。這也表明，哲學信念與科學發展之間的關系是非線性的和復雜的。哲學既構成了科學家深耕科學前沿領地的“前結構”，也隨科學發展而發展。雖然科學家無法將這些先存觀念條理分明地或清晰地表述出來，但他們對世界的理解或把握卻在某種程度上受到這些奠基性觀念的促進或制約。與愛因斯坦相反，玻恩在賦予薛定諤方程中的波函數以概率解釋之后，將概率看成是基本的，將決定論看成是概率等于1的特殊情況，認為在原子世界里放棄決定論，是一個哲學問題，只靠物理學的論證是不能決定的，并作出了“理論物理學是真正的哲學”的斷言。

由此可見，從量子理論的發展來看，在科學變革的前沿領域或庫恩所說的科學革命時期，科學與哲學在總的發展趨勢上總是相伴而行并相得益彰。

科學與哲學相遇在科學思想的交匯地帶

與第一代科學哲學家具有科學背景相媲美，第一代量子物理學家具有良好的哲學素養和人文情懷。但不同的是，在第一代科學哲學家中，大多數人是在大學期間系統地學習某門科學，而第一代量子物理學家的哲學潛能則來源于家庭熏陶和人文教育的學養積淀以及主動的學習熱情。比如，海森堡在中學時代憑興趣閱讀柏拉圖的作品，由于崇拜相對論而閱讀科普讀物，由于迷戀數學而閱讀數學家外爾的著作。這就使海森堡能夠將在中學教育中被割裂開來的數學、物理和哲學潛在地關聯起來。玻恩甚至說自己對科學的哲學背景比對科學的特殊成果更感興趣。勞厄根據自己從事科學研究的體會，把在中學時代能夠較多地學習古代語言看成是日后在科學上有所發展的秘方。

量子物理學家所具有的這種綜合性的學科背景，在他們創立量子理論的過程中潛在地起到了“思維拐杖”或智力工具的作用，有助于他們在長期的科學實踐活動中升華出一種特有的直覺能力或洞察力。這種能力雖然并不像理論或證據那樣總是能夠以命題的形式表達出來，但卻同理論與證據一樣有價值，有時甚至會更有價值。因為它們能夠使知識融會貫通，能夠引導量子物理學家超越實驗證據的束縛，創造性地提出革命性的概念和理論，還能夠引導實驗室里的科學家或工程科學家有針對性地設計出精妙設備來挖掘量子世界中有意義的新問題和驗證新理論等。

物理學研究領域越遠離人的知覺范圍，物理學家潛在的直覺判斷力與洞察力的作用就越突出和越重要。在經典領域內，物理學家的重點是提出理論框架來說明實驗現象。而在量子領域內，他們除了提出新的理論框架來說明現象之外，更重要的是，還需要進一步理解理論本身，需要在堅持傳統的理論觀還是接受新的理論之間作出艱難抉擇。這就導致了兩個層面的理解：一是創建理論體系來理解和說明現象，二是形成哲學見解來理解新的理論體系。因為在經典物理學中，研究對象較為直觀，理論本身蘊含的哲學假設與日常思維基本吻合，但在量子領域內，卻出現了截然不同的新情況。

首先，量子化概念的確立意味著，微觀粒子的運動不再像宏觀粒子的運動那樣是可追溯的。微觀對象的行為表現依賴于測量設置，這賦予測量概念新的涵義，使“現象”一詞只能應用于觀察結果，不能應用于兩種觀察之間的中間狀態，而且，運用經典術語來描述量子測量現象時發生了語用與語義的變化。其次，微觀粒子是通過儀器制備出來的，有些還極不穩定，乃至稍縱即逝，這樣，事實與理論密切聯系在一起。再次，當代量子論借助于數學來構造理論，很難獲得實驗檢驗。最后，量子力學拋棄了決定論的因果性概念，只提供對變量的概率性預言。

微觀粒子和量子理論具有的這些新特征意味著，在微觀領域內，現象、事實、概念、理論、測量設置等成為共同建構的整體。物理學家雖然能夠自如地運用量子力學的形式體系來解決問題，并建立了相應的直覺，但對形式體系的理解至今沒有達成共識。他們需要形成新的哲學見解來傳播其理論成果。關鍵問題在于，我們的日常語言和經典概念是對象性的，這種思維方式使認識論問題本體論化。而在量子理論中，物理學家則是在認識論意義上使用概念和語言。如果我們意識不到運用概念層次的變化，就無法對量子理論的新特性有清晰的認識。這也是為何愛因斯坦與玻爾關于量子力學概念問題的爭論曾成為索爾維會議的亮點，以及為何量子物理學家關于如何理解量子力學的爭論會出現在科學哲學會議上的重要原因。

正如普里戈金所言，在科學會議上最令人激動的時刻，經常是發生在科學家們討論像量子力學解釋等似乎沒有實用性的問題上。量子物理學家雖然很少拋開物理學的具體問題來討論純哲學意義上的概念問題，也很少撰寫系統性的哲學論著，但他們的哲學見解散見在對特殊聽眾的學術報告或科普作品中。他們之間的爭論揭示了科學與哲學在“科學思想”的交匯地帶深刻地交織在一起。

結語

量子理論的發展史表明，理論物理學家都深刻地意識到自己的工作總是同哲學思維錯綜地交織在一起的。玻恩甚至告誡學生，如果不關心哲學，研究工作將是無效的，呼吁科學家不應該和人文學科的思想割裂開來。第一代量子物理學家的成長之路和他們在科學研究中得到的切身體會，無疑為我們今天的教育改革指明了方向?？茖W研究越深入，科學與哲學的關系就越密切。當前人工智能的發展進一步印證了本文所論證的觀點。