M.Э. 奥米里扬诺夫斯基、乌克兰科学院院士,近几年来成了苏联最有影响的自然科学哲学家之一。1940年奥米里扬诺夫斯基在基辅协助创造了一个自然科学哲学研究所,该所至今仍保持着强有力的地位。自他在五十年代中期移居莫斯科以后,他已成为成功地大力弥补斯大林主义在自然科学哲学方面的损失和创造科学家与哲学家之间牢固联盟的一个最重要的人物。虽然奥米里扬诺夫斯基屈从于1948~1956年时期的政治压力,但他懂得现代物理学理论,并充分意识到它对自然科学哲学的意义,就像他在1948年以前出版的书籍所说明的那样。在1956年第二十次党代会上谴责斯大林主义后不久,奥米里扬诺夫斯基发表了一篇重要的文章,号召要以新的方法对待辩证唯物主义。后来他把这篇文章称为他事业发展中最重要的转折点之一。奥米里扬诺夫斯基作为苏联科学院哲学研究所中自然科学哲学问题方面的领导人,自1956年起在安排既有卓越的哲学家又有著名的自然科学家参与的频繁会议和出版论文集方面是有作用的。例如,1970年奥米里扬诺夫斯基编过一本有意义的题为《列宁和近代科学》的自然科学哲学方面的原始论文集,其中有许多杰出的苏联科学家和一些卓越的外国科学家发表的论文。奥米里扬诺夫斯基还成功地吸收了有科学背景的杰出的年轻专家到哲学研究所,他们对自然科学哲学问题的探讨要比许多老哲学家坦率得多。
1956年奥米里扬诺夫斯基发表了他对苏联量子力学马克思主义解释的最重要的独立贡献,即他的《量子力学的哲学问题》—书。虽然此书后来被奥米里扬诺夫斯基修改过的观点所代替,如像他1947年的书一样,但这书还是使他成为五十年代后期苏联量子力学的主要解释者。这本著作是极端野心勃勃的;奥米里扬诺夫斯基,一个哲学家,而不是一个物理学家,试图概述在量子力学方面的清晰的独立见解。没有一个苏联的或非苏联的主要物理学家他表示完全同意,虽然他的解释与布洛欣采夫最接近。在物理学家中间,他最明显地当然是把自己与哥本哈根学派区分开来(他暗示福克原属于该派),更不必说他强烈地,而且仍非常有效地把自己与非苏联的“唯物主义”物理学家如玻姆和维基尔区分开来,但是感觉不到与布洛欣采夫有什么区分。
奥米里扬诺夫斯基把量子力学中的论争看作是唯物主义与唯心主义之间的古老斗争的最近发展之一,是直接与阶级利益有关的一场论战。他坚持说:“互补性概念产生于马赫实证主义的反动哲学,这个概念是与量子力学的科学内容不相干的。P · 弗兰克、H · 赖欣巴赫和其他近代反动资产阶级哲学与乞求于玻尔和海森堡,并要消灭唯物主义的约丹凑集在一起,就绝非偶然了。”奥米里扬诺夫斯基在对哲学与实用体系之间的关系作了这种简单分析之后,便着手根据辩证唯物主义对量子力学物理学解释的理论问题进行了研究。
奥米里扬诺夫斯基相信这样一种解释必须从下列一些基本点出发,他认为这些基本点是任何微观世界的辩证唯物主义观点所固有的:① 微观现象及其规律性(закономерность)是客观存在的;② 宏观客体和微观客体有质的区别;③ 它们虽有质的区别,但在微观世界与宏观世界之间没有不可逾越的鸿沟,而且微观客体的所有性质都以某一种形式在宏观层次上显示出来;④ 人类对微观现象的知识是无止境的。奥米里扬诺夫斯基试图以第①和第④点来作为他对哥本哈根学派“物理唯心主义”的主要批判,用第②点去反对那些方向错误但好心批判哥本哈根学派的人,这些人希望回到经典物理学的规律中去。
按照奥米里扬诺夫斯基的看法,波函数的物理意义是“反映”(oтображeние)微观现象的特殊统计规律,即不同于宏观现象统计规律(统计力学)的规律。微观层次上这些新统计规律的特点在于微观客体同时具有粒子性和波动性这样一个事实。把微观客体先看作为粒子,然后看作为波,将成为互补性的俘虏,这个互补性概念正是奥米里扬诺夫斯基所拒绝的。反之,人们必须经常把微观客体看作为同时具有波性和粒子性。这样微观客体就代表矛盾性质的一个辩证单位。因而波函数不能应用于个别微观客体(奥米里扬诺夫斯基认为,这里哥本哈根学派和福克错了),而只能应用于量子系综、量子系综是由布洛欣采夫所提出的,有时也得到爱因斯坦的赞同,但爱因斯坦“没能”理解经典力学的统计规律和量子力学统计规律之间质上的区别。奥米里扬诺夫斯基说,这两种统计规律之间的区别可以用这种的事实来说明,即在经典系综中动量和坐标的分布是互不相关的、但在量子系综中它们是互相联系的。在他的量子系综的定义上,奥米里扬诺夫斯基和他的同伴布洛欣采夫不同,布洛欣采夫在他的教科书的第二版中说,量子系综必须联系能“固定”或“安定”系综的宏观仪器来下定义。正相反,奥米里扬诺夫斯基相信测量仪器问题与量子系综的定义无关。但他在这样陈述他的见解时遇到了孤立这一系综的非常严重的问题,这个问题是使布洛欣采夫把测量仪器放进原先定义的理由之一。奥米里扬诺夫斯基唯一的出路是用它不是什么和它“表示”什么,而不用它能严格鉴定来代替给系综下定义。引用奥米里扬诺夫斯基的话:“量子系综不是‘实验的集合’,不是‘测量结果的集合’。它不是一种思辨的提法,它是一种概念,这种概念反映了相当大量的,某种程度上相等的,在特定条件下属于同一种类的微观客体之间的联系。”他用下面的话来了结系综的极不确切的定义,“微观客体的波粒性问题尚未得到充分解决。这一情况在量子系综概念的阐述上也同样重要。”
奥米里扬诺夫斯基相信互补性概念是由于玻尔和海森堡夸大了测不准关系的意义而产生的。这种夸大的第一步是把测不准关系升高一级,成为“测不准原理”。奥米里扬诺夫斯基把测不准原理作为一个科学事实接受了下来,但他强调说,这一物理事实本身对于仪器的“不可控制的影响”什么也没有说明,而海森堡正是在该基础上建立“测不准原理”的。奥米里扬诺夫斯基相信这种关于仪器作用的观点直接对互补性负责。当他使用术语“测不准关系”时,他拒绝使用“测不准原理”一词,而代之以“海森堡关系”的术语。奥米里扬诺夫斯基关于“海森堡关系”的见解清楚地表现在他的言论中:由玻尔和海森堡借助于几次假想实验的分析而建立的关系——我们称它为海森堡关系——并无物理学意义,而是一个用互补性主观概念的精神来改变量子力学内容的“原理”。其次,互补性的错误在于它没有像强调测量仪器的作用那样强调原子客体的特征,而这是量子力学研究的正题。奥米里扬诺夫斯基不顾哥本哈根学派许多成员(包括玻尔在内)不把测不准关系归因于测量仪器而把它归因于根本不存在的共轭参量的物理值的倾向,因此他的见解根本上就成为一种对测量中所谓的主观主义的批判。
奥米里扬诺夫斯基在他书的最后一节中专门讨论决定论和统计规律。他认为,决定论是自然界的一个基本原理,它绝不会受到量子力学的威胁。在这一问题上他同意P · 朗之万所说“现在所理解的决定论的危机实在是机械论的危机。”根据奥米里扬诺夫斯基说法,决定论与统计规律完全一致。此外,奥米里扬诺夫斯基认为量子力学的统计规律并不是测量的不可控制的影响的结果(海森堡),不是控制个别微观客体的不可预测性的结果(赖欣巴赫),不是隐参量的结果(玻姆),不是微观系综和其宏观环境的相关性的结果(布洛欣采夫),而是他所谓的“微观客体特殊的波粒性”的结果。根据奥米里扬诺夫斯基的看法,这一见解并不排除隐参量的存在(与诺伊曼相反),虽然它并不保证它们存在,而且它并不假定它们的发现是微观客体经典描述的结果,像奥米里扬诺夫斯基相信玻姆,维基尔和近代的德布罗意所希望的那样。这样,奥米里扬诺夫斯基就完成了他的量子力学解释的大厦,一幢几乎完全是由说明量子力学不是什么,很少暗示它是什么的陈述所构成的建筑物。在回答量子力学是什么的问题时,奥米里扬诺夫斯基只能引用他原先四点意见中的第一点,即它是研究客观存在的微观客体及其规律性,一种所有苏联量子力学解释者都能赞同的观点。
近年来,苏联的量子力学观点已发生了许多变化,虽然还没有出现什么新的理论见解。最激动人心的变化是苏联大多数关于这一主题的作品在语气上的改变。现在,几乎所有由学术性刊物发表的论文和书籍在研究方法上都是哲学性的,而不是思想性的。布洛欣采夫1966年的书是一个突出的例子。
另一个变化是奥米里扬诺夫斯基从原来倾向布洛欣采夫转而倾向福克。他的转变追溯起来可以分为两步:第一步,他接受了量子力学可以应用于个别微观客体的观点,第二步,他恢复了“互补性”一词的名誉,尽管还带有保留。
这些变化的开端可以从1958年10月在莫斯科举行的关于近代科学的哲学问题的全苏会议看出来。用E. N · 切斯诺科夫的话说,这次会议是作为:“某些哲学家不够深刻正确评价近代科学成就的一些事例”的结果而召开的。报告涉及相对论,控制论,宇宙进化论,生物学,生理学以及量子力学。在报告以后的讨论中,包括A. D. 阿历山德罗夫,V. A. 福克,S. L. 索鲍列夫,V. A. 阿姆巴楚米扬和A. I.奥巴林在内的科学家明显地比哲学家占优势。奥米里扬诺夫斯基在他的题为“弗· 伊 · 列宁和近代物理的哲学问题”的报告中,改变了他对波函数意义的看法。以前他相信波函数只能用于布洛欣采夫系综,而在会上他却说:“波函数表征了一个个别原子客体的作用的几率”。这个表述与福克关于波函数意义的表述很相似,奥米里扬诺夫斯基在发挥他的解释时表现出他也接受了福克关于“潜在可能性”和实际存在“之间的区别的想法”。
在1958年,奥米里扬诺夫斯基尚未接受“互补性”一词,仍然认为它与哥本哈根解释是同义的。但在1963年于墨西哥举行的第十三届世界哲学大会上,他接受了互补性,甚至强调说,互补性由于我们有权对一个单一原子客体作出两个对立的,互相排斥的表述的论断,因而是建立在辩证思想方法基础之上的,这样就进一步同意了福克的意见。因而奥米里扬诺夫斯基相信辩证法和互补性概念之间的联系“位于量子力学哥本哈根解释的中心”。他的旧观点的痕迹可从他的关于互补性概念仍有“缺陷”(诸如它坚持在原子客体的新领域内应用经典概念)的评论中可以看出。
在1968年一篇论量子力学中测量的哲学观文章中,奥米里扬诺夫斯基既有趣又有益地强调指出,与通常信念相反,实在不适宜去议论“测量仪器时微观客体的不可控制的影响”。如果我们设想一个晶格作为测量电子的仪器,在通过晶格之前,电子处于一种具有确定动量和不确定的位置的状态,在通过晶格以后,电子处于具有确定的位置和不确定的动量的状态。由此测量改变了微观客观的状态,但是这种变化并不是作用于客体上的一种力的结果(犹如重力和电磁力那样)。晶格本身并没有对其中通过的电子施加任何力。更确切地说,测量的影响正是来自微观客体的波粒性质。奥米里扬诺夫斯基通过一个类比很形象地解释了他的见解:“当人们从一个参考系转到另一个与前者相对运动的参考系时,在测量影响下量子状态的变化和经典理论中一个物体的力学状态的变化相类似”。奥米里扬诺夫斯基所作的这一澄清和玻尔临死前的观点一致,这就为解决许多关于量子力学测量仪器的“不可控制性”方面的争论迈进了一大步。
在奥米里扬诺夫斯基修正其量子力学解释的同时,许多其他苏联学者也开始变得对量子力学中的哲学问题感兴趣。其中有些人对德布罗意的“双垂解理论”,即代替他早先“领波理论”的一种稳参量研究方法感兴趣。有些人则在探索能将量子论和相对论两领域联结起来的统一理论。其他国家也作过这样尝试,但他们也没有成功,虽然他们继续感到兴趣。讨论新的研究方法的苏联作者变得比较习惯于处理那些在四十年代后期和五十年代早期自然被认为成问题的思想,如有限宇宙理论或在微观粒子“内部”未来事件影响过去事件的假设等。老资格的哲学家E · 柯尔曼(K. Kolman)在1965年《哲学问题》上的一篇文章中主张应当授予苏联科学家永久的自由权去考虑这些理论。自然,他看到这些观点:
给予唯心主义者寻找有利于他们观点的论证的理由。但这并不意味着我们应当从手中放弃这些“不合逻辑的”概念,就像某些思想保守的哲学家和科学家对相对论、控制论等等所做的那样。这些概念本身并没有唯心主义解释的罪过。捍卫辩证唯物主义的哲学家和科学家的任务就是给予这些概念以唯物主义的解释。
但是绝对不能认为苏联的量子力学讨论变得越来越不受政治的影响,所有的苏联解释都向占统治地位的哥本哈根解释靠拢了,有些苏联作者重新开始了他们对哥本哈根学派的批判,虽然是在比五十年代早期更高的知识水平上。其中之一是苏联物理学家A. A. 佳普金(A. A. Tiapkin)他于1970年在一本书中发表了有趣的一章,该书是以几年前在著名的杜布纳联合核子研究所举行的一次会议上的报告为基础的。这次会议包括来自杜布纳的物理学家,来自苏联哲学研究所的哲学家,以及来自苏联各大学的学者。像布洛欣采夫在他最富思考的时刻一样,佳普金相信有可能创造一种尚不知道的,更完善的量子力学理论。但是按照佳普金的看法,这种新理论的优点主要将是哲学性的,它不会预言目前量子理论不富有的一个新的效应或一个测量结果。佳普金的野心既巨大、又平庸;一方面,他想做似乎不可能做的事,即对他认为在原则上“不可观察的”现象作出统计描述;另一方面,他承认即使他达到了自己的目标,那它也绝不会直接影响现有的量子力学计算。他说,它的主要优点是它将有助于从物理学中消除实证主义口号:“如果你不能测量它,它就不存在”。佳普金着重指出,虽然玻尔在向爱因斯坦说明现有量子力学在预言所有测量数据的意义上是完备的这一类非常正确,但马克思主义哲学家和物理学家应当设法用客观的术语来解释量子物理的不可测量的内部现象。佳普金说,从另一个更广泛的意义上来看,它仍是不完备的,因为它并不想去描写微观客体在测量时刻之间的运动。佳普金像爱因斯坦一样,仍然确信在这个时刻有某种运动发生,并且确信,在一个物理学家对那个运动给以描述以前,他的工作将不会是完备的。
佳普金相信,一个更广泛的理论不仅是需要的,而且是可能的,他说,这个理论必然遇到的一个判据就是它和目前理论所引起的整个测量预言结构必然有一种单价一致性。从而他提出了一个用量子力学现有仪器和用反向的工作去寻求不可观察的几率分布函数的“相反过程”。这样的尝试过去曾几次由许多科学家,如维格纳(Wigner)布洛欣采夫和狄拉克(Dirac)等人做过,但由于数学上的困难他们都没有成功。佳普金认为这样的解仍是可能的,而且最终可以给予物理解释。一种可能性是把微观客体分成一方面是离散的粒子,另一方面是对微观粒子有统计影响的真空中连续波的过程。佳普金说,这样的解释不应与德布罗意的领波假设相混淆,因为德布罗意的目标是对测量结果进行动力学的因果的、非统计的描述。佳普金仍然相信,冯· 诺意曼在认为这种尝试是不可能的这一点上是正确的。对佳普金来说,对微观客体的可测量或不可测量的运动的描述都天然是统计的。
量子力学的解释仍然是一个远未解决的问题,不仅在苏联是这样,而且在所有那些积极关心当前自然科学哲学问题的国家也都这样。正如我在前面已经指出的,苏联对因果关系、观察者的影响以及隐参量的可能性的讨论都与世界范围里的争论十分相似。在苏联,争论的主要参与者——福克,布洛欣采夫和奥米里扬诺夫斯基——彼此都不一致,而在苏联国外,量子力学的解释者也有激烈的斗争。
所有科学家在他们的调研过程中都必须超越物理事实和数学方法而继续进行下去,这种理论化是科学解释的基础之一。必须在数学形式和物理事实基础上同样被证明是正确的几种可供选择的过程中作出选择。这种选择常常是以哲学思考为基础,并常常带有哲学含意。这样,福克在他的量子力学解释中把“互补性”定义为“微观粒子的经典描写和因果关系之间的互补性”。他后来在保持经典描述或因果关系之间进行选择时,他选择了因果关系,从而放弃了经典描述的可能性。他也可以走另一条路。这一决定必然包含哲学。
当苏联科学家和哲学家们看到,只要有可能对自然界进行几率描述,因果原理就可以保留时,他们便注意到了一个重要而丰富的概念。对他们来说,量子力学中不存在因果性就意味着对一个微观客体的位置和动量的所有可能值将是不可能有的。
没有人知道,量子力学是否将保留它目前的数学形式,还是会得到一种允许量子力学作出更多决定论解释的新形式;目前的迹象对那些想在我们现在所工作的形式中寻找严格决定论的新领域的人们来说,是并不很令人安心的。如果多数科学家现在所持的意见进一步得到证实,如果因果性最终需要保留,而必须从几率上来解释变得越来越清楚的话,那么由此引起的讨论就会导致重新爆发关于决定论和自由意志的古老争论,特别是关于把自由看作是对自然规律的认识的马克思主义框架方面的争论。马克思主义者不依赖自然界以外的任何因素就可以为一定的情况留有产生一系列可能结果的余地。这个概念是苏联一些生理学家提示的,并将出现在生理学和心理学的讨论中。但现有形式的量子力学的全部意义还没有为其他领域的马克思主义或非马克思主义的专家们所充分吸收。
量子力学的未来是否将使几率论者安心还是使决定论者安心,这将取决于科学。在此期间,苏联哲学家和科学家也许能找到一种解释——或者更确切地说是几种解释——这些解释将使世界看起来对他们更可理解,而且能处理各种不测事件。
[Science& Philosophy in the Soviet Union]
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①M.Э.奥米里扬诺夫斯基已于1979年逝世。
②题目为译者所加。——译者。