卢鹤绂院士是著名的核物理学家、理论物理学家，对于科学哲学也素有研究。由《哥本哈根学派量子论考释》（复旦大学出版社，1978年）可见，卢先生对哥派量子论思想所蕴有的唯物辩证法素养乃至科学哲学涵义有深刻的见解。本文谨为纪念恩师卢教授诞生九十周年（2004年6月7日）而作。

20世纪，往往称作物理学的世纪；21世纪，或许可称作物理学应用的世纪。对于前一句话，即指物理学的世纪，乃以两个伟大的理论——相对论和量子论为标志；凭借现代物理的这两大理论支柱的建树，以及20世纪以前的经典物理理论的广泛应用，一场现代科学技术革命全面而蓬勃地展开。笔者说后一句话，乃是考虑到这两个理论、以及二者的形式结合体系，在新世纪还将进一步延拓、还将铺展出无限广阔的应用天地；此外，凭借这两个理论而确立的种种新的思想观念，可能会在各个科技领域（信息科技、生物工程等）引起一系列的根本性转变，使现代科技革命更为壮阔、并向深层次发展。例如现代物质观的丰富内涵，大多发端于相对论和量子论。本文仅就量子论所导致的物质观变革的涵容，论述哥本哈根学派量子论思想的理论价值、哲学涵义以及它在物理学史上的重要地位和对当代文明建设的直接影响以至不可忽视的现实意义。再者，本文着重说明学习导师卢鹤绂教授的著作《哥本哈根学派量子论考释》的心得体会。

（一）

卢鹤绂教授撰著《哥本哈根学派量子论考释》一书，是出于对量子论的物理解释、量子论所蕴含的思想观念的重视。他同意欧洲核子研究中心的姚赫（J. M. Jauch）对基础研究中的实用主义倾向的批评：

“现代研究的实用主义倾向常使知道怎样使用一种语言与理解其中概念之含义这二者的差别混淆不清。处处发现许多学生已考过量子力学、并取得了优等成绩，但对概念之含义却无真正的理解；甚至比这样的情况更坏。他们不仅仅以鹦鹉学舌般的方式学习量子力学，而且竟把学习重点只是放在那些特殊的近似性技术。这就导致他们把这些有用的技术等同于理论的概念基础。”

卢先生指出：“历史表明，在理论认识方面，不对概念基础进行深刻的理解和必要的改革，就不会出现革命性的发展。数学语言的使用不与物理概念的发展密切结合，就会使理论走向越来越抽象的纯符号形式主义。”的确，多少年来，高校教量子力学，教会学生的是数学表述形式体系，对量子力学的物理诠释涉及很少；用量子力学中的近似性技术虽然能解决实际应用问题，但如果不着力剖析量子论的概念基础，不掌握量子论的思想观念，就会流于实用主义，对21世纪物理学革命继续深入是不利的。卢先生深刻地认识到这一点，故而他讲解量子力学，就把着力点置于物理学的概念基础以及进一步变革的可能方向；这也正是卢先生撰写该书的宗旨。卢先生认为，在物理学家之中，“实验上贡献最大的是费密，理论上贡献最大的是玻尔。”为什么这样说？其一，因为量子论突破了经典物理理论框架，量子概念是革命性的概念，作为量子物理学家群体的哥本哈根学派，玻尔是领袖，他坚持以量子概念作为理论基础的主心骨，与提出光量子概念、却反对将量子概念作为理论基础的根本概念的爱因斯坦发生尖锐的冲突。其二，也是更为难能可贵的一条理由：玻尔解决了“量子论佯谬”。解决此佯谬的，并不是量子力学的数学表述体系本身，而是量子力学的物理诠释，包括海森伯不确定性原理、玻恩几率波解释、玻尔互补原理。卢先生说，玻尔提出互补原理，解决了“量子论佯谬”的两难局面，“这是没有办法中的办法”。确实，玻尔想出的办法——用互补的方式来兼顾互斥的两个方面，非常巧妙；互补原理貌似简单，其实诡秘，是哥本哈根学派量子论思想的核心，即互补原理成为这个学派的基本哲学观念，号称“哥本哈根思想”。卢先生认为，随着玻尔互补原理的确立，哥派量子论思想宣告完成；他同意泡利的看法：“不论从物理学的观点，还是从整个人类知识条件的广义观点来看，构成量子力学基础的这个新认识论局面是令人满意的。”

（二）

量子力学，单有其数学表述的形式体系，还不足以形成逻辑严密、涵义周全的完整理论；如果它所包含的佯谬得不到妥善解决，总称不上自洽的理论。对于量子力学的建立、发展过程，卢鹤绂教授有一段简练、适当的说法：

“量子力学的历史发展异乎寻常，其特点在于数学形式的建立在前，物理原理及图景解释的`澄清'在后。……关于前者，因只限于形式逻辑的技术性试探，主要从成败定其可接受与否，无需争论。关于后者，则从量子力学创立之时起，就引起激烈的争论。"“通过辩论，对量子力学的数学表述形式的物理意义、实际功效的局限性、进一步发展走向完备的可能性、及其与客观实在的关系，作出消除其逻辑矛盾的解释。”“结果是哥派提出的量子跃迁语言和不确定性原理及其扩展（互补性原理）在物理学界赢得普遍的采用。”

量子力学的建立、发展过程与经典力学、经典电动力学等经典物理理论甚为不同。如广义相对论十分典型：对其物理图像的推测在前，数学形式体系建立在后，即先有弯曲时空概念，后有借助于黎曼几何而建立的爱因斯坦引力场方程。量子力学为什么与其相反？那是因为波函数及其所满足的薛定谔方程并不是对微观客体自在状态及其变化状况的直接表述，而显示原子和亚原子现象的，依然是宏观仪器，用宏观仪器观测原子和亚原子现象，其结果依然要借用经典物理概念来加以描绘。微观体系服从统计规律，乃在宏观测量上反映的便是海森伯不确定性原理及其测不准关系式，对于波函数则赋予玻恩几率波解释。

再者，原子现象呈现两类图景——粒子图景和波动图景，与两类图景相应的是两类观测实验；这两类图景以及两类观测实验都互斥互补；而且，用两类经典概念对于用两类实验所显示的两类互相排斥的图景分别加以描述，这两类描述当然也是互斥的，但二者必须同时兼顾，才能共同构成对微观物质体系的完备描述。这就是玻尔互补原理的大致陈述。而卢先生对互补原理的陈述比一般教科书中说明的更为深刻。他着眼于玻尔本人对互补原理的原始陈述，强调微观体系状态的确定与观测的可能性互斥互补。因为，如玻尔所述：“一方面，确定一个体系的状态，要求消除一切干扰，那末按照量子假定，观测是不可能的；另一方面，若要使观测成为可能，就得允许体系与适当的测量工具发生相互作用，那末毫不含糊地确定体系的状态就不再可能”。再深入一层分析。如所周知，各经典物理理论以可观测物理量的时空微分方程为核心，表示宏观物质体系服从严格的因果律，所以它们是时空模型理论。而量子力学的核心——薛定谔方程乃波函数的时空微分方程，代表量子态的波函数并非完全的可观测（即可在时空中直接呈现）力学量。该方程亦算是描绘了对于微观体系运动之知识随时间演变的因果律，但这当然不是客体本身在时空中运动的因果律，况且，每次测量，便导致突然的“几率收缩”，即其因果链中断。此即客体与观测仪器互相间的量子耦合作用所引起，该相互作用在原则上不可确定。所以玻尔又把互补性解释为：客体运动服从严格的因果律与凭依时空描绘客体的一切现象这两项经典要求不可能同时满足；亦即从理论核心来看，严格准确的因果律与用空间时间标示客体的描述互斥互补。具体言之，或者是，凭依时空描绘客体现象，但须附带不确定性原理；或者是，用数学方程表述因果关系，但在时空中描绘客体现象就不可能。卢先生把玻尔诠释的互补性作了简明的阐述和精确的提炼。

卢鹤绂（前排左一）与周培源（后排右三）、胡陵（后排右一）等在第二届相对论和天体物理讨论会上合影

玻尔“把时空标示与因果性要求看成量子理论描述的互相补充又互相排斥的特色”。这二者当然都不可偏废。核心方程的建立，使波函数满足因果性要求，这是大多数物理学家都能够接受的。但要将其与实验观测联系起来，即要观测原子和亚原子现象，实际是使其满足时空标示的要求。因此人们认为，对量子力学之数学形式表述体系所作的物理诠释，不仅仅是对核心方程的解释而已，诠释本身也成为量子力学的一个不可缺少的部分；几率波、波粒二重性是量子理论的基本概念，不确定性原理、互补原理是量子理论的基本原理，测不准关系式、共轭力学量的对易关系式是量子理论的基本公式，等等。哥本哈根量子论思想的形成，使量子论佯谬迎刃而解，使量子力学成为一个自洽、完备的理论。所以说，这种思想观念有其非比寻常的理论价值。籍此，量子理论成为突破、变革经典理论框架和涵义的崭新物理理论。

（三）

量子论极大地改变了人类的物质观，哥派量子论思想成为现代物质观的主要成分；就物质状态以及物质运动规律而言，这有两层意思：第一，出于量子概念，即因为作为其标志的作用量子h存在，微观物质体系便显露种种量子化效应；对任何微观客体加以观测，便都呈现波粒二重性的共同征状。第二，微观物质体系的运动不满足严格的因果律，不符合纯粹的决定论原则；所遵循的量子统计规律乃是固有的，亦由作用量子存在而引起。其实，集波动性和粒子性、连续性和分立性于一体的量子场是客观物质存在最基本的形式（但就本文主题而论，不拟对量子场理论详加讨论）。不管是微观粒子，还是粒子之间的相互作用场，都具有波粒二重性；二者以量子场的基本形式而呈现其统一性。至于经典物理提供的客观物质世界图像，要么是分立的实物粒子，要么是连续的相互作用场；二者的运动俱都满足严格的因果律，符合纯粹的决定论性原则。所以说，与经典物理相比，量子论描绘了截然不同的物质世界图像。

对于“物理实在”，哥派给出了全新的定义。如何定义“物理实在”，是著名的爱因斯坦-玻尔论战的重要论题之一。爱因斯坦理解的物质实在，就是与认识主体——人的知觉经验无关的客观物质世界。而玻尔、海森伯等人是典型的“经验实在论”者。他们认为，不对微观体系作干扰，不通过人为安排的实验，就不可能观测到原子和亚原子现象，宏观实验仪器与微观客体之间的量子耦合作用所导致的放大过程是不可逆的，并且此作用不可忽略、不可排除、不可确定，因此就可将人们凭借观察测量而取得的对于微观客体运动的经验当作物理实在，它带有明显的主观色彩。卢先生在《考释》一书中，把玻尔提出的所谓“观测是量子论的原始概念”这个观点说得很肯定、毫不含糊，从而使读者明白玻尔的“经验实在”，非但无唯心主义之嫌，而且显得比较确切、更为辩证；就是说，人们所认识到的微观物理实在理当不同于微观客体的自在状态，亦即实在概念必然受制于玻尔所谓的“既为观众、又为演员”的认识主体的观察测量。哥派对物理实在的新定义和对观测概念的新理解，赋予现代物质观以新的特色。当然，哥派绝没有否定“客观物质世界不依赖于认识主体而独立存在”这个唯物主义的基本前提；他们只是未把物理实在等同于客观物质世界来看待。

对于观测概念的认定，亦即对于观测概念在量子论中的原始地位（最基本的地位）的认定，使玻尔提出互补原理势在必行。玻尔说：“观测能用经典物理概念描绘，这几乎是实验的本质”，然而“这就是量子论的整个佯谬”；而互补原理，如上所述，给出了此佯谬的一种自圆其说的妥贴解释。并且，玻尔还认为，互补原理是对经典物理所满足的因果原理的“一个合理的推广”：涉及因果律，又补充以对原子和亚原子现象观测上的不确定性。所以说，这种推广，也就是互补原理的确立，乃认定观测概念的自然结果。互补原理虽然只是一种解释，不能用数学公式表示，但上文已说明，它在量子论中不可或缺。它同时又是一种崭新的哲学观念，玻尔把它推广用于许多场合，超出物理学领域，超出自然科学领域；凡两难的局面，把两种不同的甚至对立的观念用来描述同一对象的两个侧面，并使二者相互补充，共同构成关于所考察对象的完整说明。因此，玻尔互补原理便扩展成为一种观念上与传统哲学思想甚有差别的互补哲学。这种哲学的影响面正日趋扩大；卢先生说：“互补性是描写自然界一切企图的中心特色”。

常有一些人批评玻尔是实证主义者。卢鹤绂教授用玻尔自己的话作回答：“我能立刻同意实证主义者所要的东西，但是不能放弃他们所排斥的东西”。卢先生不赞同那些简单化的批评。哥派量子论思想的哲学涵义绝非简单、更非流于肤浅，虽然互补原理的陈述方式并不复杂；就如玻尔撷取的中国阴阳太极图（作为其互补性思想的标记）好像很简单，实际却蕴含了深刻的哲理。看来，玻尔的哲学观念有久远的历史渊源，它虽新颖，但并非首创；卢先生指出：“在物理学范畴之外，用互补方式来逻辑地描写依赖于环境条件得到的经验，老早已为人们所熟知了”。“量子论只是用互补方式描述现象的一个例子”；然而，玻尔把这种描述方式、这种哲学观念放进微观物理理论，就使物理学、相应地使人类的物质观等，发生了革命性的转变。

1981年，卢鹤绂与诺贝尔奖获得者库什教授在美国得克萨斯大学进行学术交流

（四）

普遍认为，普朗克和爱因斯坦提出能量子和光量子的概念，就拉开了量子革命的序幕；序幕之后，通过旧量子论—量子力学—量子场论三个阶段，构建成量子物理的完整体系。从经典物理发展为量子物理，在物理学史乃至自然科学史上，无疑是一个意义最深刻的转变。而在量子革命以及量子物理建树过程中，量子论思想观念的确立和升华当然至为关键。可以说，量子概念是量子物理以至20世纪伊始以来的现代物理的灵魂。而使这个革命性概念作为现代物理概念基础的主心骨，乃是哥本哈根学派的主要历史功绩。哥派量子论思想促成了物理学从经典体系向量子体系的历史转变；并使人们了解，量子论是一个完备、自洽的理论。以此而论，量子论思想必定在物理学史上占据极其重要的地位；事实上，它已成为20世纪中期以来物理学界的正统观念。这说明人类思想的概念结构随着哥派思想的深入人心而发生了明显的改变。诚然，爱因斯坦的理论贡献，对于确立现代时空观、现代宇宙观和现代物质观的巨大作用，是谁也不会低估的。的确，相对论思想观念和哥派量子论思想是人类精神文明宝库中的无价瑰宝，二者对于新世纪的文明建设（精神文明建设和物质文明建设）会产生直接而深远的影响。

量子概念和哥派量子论的上述这些观念，丰富了辩证唯物主义的内涵，甚至改变了唯物辩证法的表现形式。哥派对物理实在的定义充分说明了这一点。而量子跃迁假定更典型，它与经典物理中对物质运动的理解极为不同。卢先生说，“量子跃迁假定是个不可能有连续描述的整个突变过程”；鉴于此，他引用玻尔所言“量子跃迁假定使谈论原子客体行为不依赖于观测手段的可能性定下了一个绝对的限度”，从而以“观测”作为量子论的原始概念，就是顺理成章的事了。观测概念的认定，实际上更符合唯物主义认识论的基本原则。但实验观测，以前的唯物论者是将其当作实践的手段；而玻尔将其置于理论探索的原始地位，故而甚至可以说，他把唯物主义认识论向前推进了一步。

至于已发展成互补哲学的玻尔互补原理，当然不同于机械唯物论的哲学原理，与辩证唯物主义的哲学原理也不尽相同。这条原理也可以说是使唯物辩证法的表现形式更生动、更直观、似乎也更新鲜；其实如上文所述，互补原理有其深厚的历史渊源，并具有东方文化底蕴。时值东西方文化日趋融合的时代，时值物理学应用的世纪，时值知识经济繁荣的年月，互补哲学有可能成为一种为人们所乐意采纳的思想观念和工作方式。就此而言，哥派量子论思想有着广泛的现实意义。当然，其现实意义主要还是在于：哥派思想——量子论的正统观念，乃现代物理理论进一步延拓和开发其丰富多彩的新应用的思想源泉。

卢鹤绂教授对于哥派量子论思想是基本肯定的。先生在书中一再提到量子跃迁假定，因为此假定从“本质上导致了新量子论的数学形式的哥本哈根解释”，并说明这是哥派与爱因斯坦等人争论的焦点。卢先生说，一般人对跃迁机制都不再深究下去；哥派的核心人物认为无需深究下去，而爱因斯坦等人认为必须深究下去，两方面的看法不同，导致对量子论是否完备的相反结论。爱因斯坦、狄拉克并相信物理学的发展可能回归到经典物理的纯粹决定论；玻恩认为这不可能，卢先生也认为不可能。先生尽管肯定了哥派的思想，但同时又觉得它还有不尽人意之处，他明确指出：“量子论还没有能给出对观测体系和受测体系之间联系的恰当描写。因为我们还没有一个关于测量工具的现实理论，在微观受测体系的量子描述和宏观观测体系之间也还没有一个理论的联系。那个不可逆放大过程显然有待进一步研究”。

卢先生再三告诫我们，对于最高权威的理论，既要谨慎、认真地学习、研究，又不能一味地迷信。他作过如下题词：“开天辟地，创出新领域，自然得之；模仿练习，细游旧山河，只能失之。”他对于相对论的态度是如此，对于量子论亦然如此。笔者细读《考释》这部著作，不仅看到先生对哥派思想的深刻理解和精湛阐发，又看到他对权威理论的客观分析和准确评价。从这个侧面体会到，先生在勇于创新的同时，又是那么的严谨求实。我们理当学习先生这样的科学态度和科学精神。凡好的科学著作，从中既能学到深奥的道理，又能学到奋发向上的精神；卢鹤绂教授的《考释》正是这样的好书。认真学习此书，或可对哥本哈根学派量子论思想作出一些比较深入的探讨和比较中肯的议论。