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科学发现的逻辑 78 非决定论的形而上学

 cnlmc sky 2010-06-20

78.非决定论的形而上学

自然科学家的任务是探索使他能够演绎出预测的定律。这个任务可分为两部分。一方面,他必须努力发现将使他能够演绎出单个预测的那些定律(“因果性”或“决定论”定律或“精确陈述”)。另一方面他必须努力提出关于概率的假说,即断言概率的定律,以演绎出频率预测。在这两项任务中没有任何东西使它们互不相容。显然情况并不是这样:只要我们做出精确陈述,我们就不会做出频率假说;因为我们已经看见,某些精确陈述是可以从频率假定中推导出来的宏观定律。情况也不是那样;只要在某一特定的领域内,频率陈述得到充分的确证,我们就要做出结论说,在这个领域内不可能做出精确陈述。这种情况是十分明显的。然而我们刚摈弃的两个结论中的第二个却一再得出。我们也一再遇到这样的信仰:在运气占支配地位的地方就排除规律性。我已在第69节批判地检查了这种信仰。

从科学发展的现状来判断,宏观和微观定律的二元论——我的意思是指我们都利用这两种定律这一事实——是不容易克服的。然而,逻辑上有可能的是把一切已知的精确陈述——通过把它们解释为宏观定律——还原为频率陈述。逆向还原是不可能的。我们在第70节已经看到,决不能从精确陈述中演绎出频率陈述。频率陈述需要自己的假定,这些假定必须是统计学的。概率只能从概率估计中计算出来。

逻辑境况就是如此,它既不支持决定论观点,也不支持非决定论观点。并且如果物理学只用频率陈述工作终于成为可能,那么我们仍然不应该做出非决定论的结论;那就是说我们仍然不应该断言“自然界没有精确的定律,没有由之可演绎出关于单个或基本过程进程的预测的定律”。科学家决不让有什么东西阻止他探索定律,包括这类定律。不管我们可以多么有成效地运用概率估计,我们也不可做出探索精确定律是白费的结论。

这些考虑无论如何不是第77节描述的想象实验的结局;完全相反。让我们假定测不准关系没有被这个实验反驳(不管什么理由):即使那时测不准关系也只能作为频率陈述受到检验,并且只能作为频率陈述得到验证。因此无论如何我们不应从它们得到充分验证这个事实引出非决定论结论。

世界是否受严格的定律支配?我认为这是一个形而上学问题。我们发现的定律总是假说;这就是说它们总是可以代替的,它们有可能从概率估计中演绎出来。然而否认因果性同样是试图说服理论家放弃他的探索;并且这样一种尝试不可能得到刚刚已经说明的证明的支持。所谓:“因果性原理”或“因果律”,虽然可以表述,但性质上与自然律迥然有别;并且我不能同意Schlick,他说:“……可以在与任何其它自然律完全一样的意义上检验因果律的真理性。”

对因果律的信仰是形而上学的。这不过是一条得到充分证明的方法论规则的一种典型的形而上学实体化,这条规则是科学家决不放弃他探索定律的决心。因此对因果性的形而上学信仰在其各种表现中比Heisenberg支持的那种非决定论形而上学更富成效。确实我们能够看到Heisenberg的评论对研究有一种摧残作用。如果继续重复说,探索任何这类联系是“无意义的”,就可能很容易忽视去寻找并不很远的联系。

Heisenberg的公式——正如只能用它们的统计学推断验证的类似陈述一样——不一定导致非决定论结论。但是这本身并不证明不可能有证明这些或类似结论的其他经验陈述:例如这样的结论,上述方法论规则——决不放弃探索定律的决心——不可能实现它的目的,也许因为探索定律和单个预测是无成效的,或无意义的,或“不可能的”。但是具有能迫使我们放弃探索定律的经验陈述是不可能的。因为一个被认为是摆脱了形而上学因素的陈述可能有非决定论结论,仅当这些陈述是可证伪时。但是可以证明它们是假的,仅当我们能提出定律,并且从这些定律演绎出得到验证的预测时。因此,如果我们认为这些非决定论结论是经验假说,我们就应该严格地检验它们,即证伪它们。并且这就意味着我们应该探索定律和预测。因此我们不可能听从放弃这种探索的劝告,而不否认这些假说的经验性质。这表明认为有可能存在会迫使我们放弃探索定律的任何经验假说是自相矛盾的。

这里我不想详细证明:多次尝试确立非决定论如何揭示了一种只能在形而上学意义上描述为决定论的思维方式(例如Heisenberg试图对因果解释为什么不可能提供一种因果解释)。我恰恰要提醒读者注意企图证明测不准关系关闭了若干可能的研究途径的尝试,正如光速不变原理所做的那样:两个常数ch,即光速和普朗克常数之间的类似,通过说它们二者都在原则上对研究的可能性施加了限制,而得到了解释。在试图摸索越出这些障碍时提出的问题由于把令人讨厌的问题作为“假问题”而取消的众所周知的方法取消了。在我看来,在ch两个常数之间确实存在着类似之处;顺便说一句,这种类似是保证常数h同常数c一样不是研究的障碍。光速不变(以及超过光速不可能性)原理并不禁止我们去探索大于光速的速度;因为它只是断言我们将不会发现什么;也就是说,我们将不能产生比光传播得更快的信号。同理Heisenberg公式不应该被解释为禁止探索“超纯”例:因为它们只是断言我们将不会找到什么;尤其是我们不能产生什么。禁止速度大于光速和“超纯”例的定律,像其他经验陈述一样,鞭策研究人员去探索被禁止的东西。因为他只能通过试图证伪它们来检验经验陈述。

从历史观点看,非决定论物理学的出现是很可理解的。长期以来,物理学家信仰决定论物理学。因为逻辑境况没有得到充分的理解,从原子的力学模型中演绎出光谱--它们是统计学效应——的种种尝试的失败必定产生决定论的危机。今天我们看得很清楚,这种失败是不可避免的,因为从一个非统计学的(力学的)原子模型中演绎出统计学定律是不可能的。但是在那时(1924年左右BohrKramer’sSlater理论提出时)似乎在每一个单个原子的机制中概率代替了严格的定律。决定论的大厦倒坍了——主要是由于概率陈述被表达为形式上单称的陈述。在决定论的废墟上,非决定论起来了,得到了Heisenberg测不准原理的支持。但是我们现在看到,它的崛起同样是由于误解了形式上单称的概率陈述的意义。

这一切的教训是我们应该努力去发现能够与经验冲突而垮台的严格定律——禁律。然而我们应该避免对研究的可能性施加限制的禁律。

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