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科学史及其与哲学和宗教的关系-第85部分

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  例如电流计,初看起来似乎使我们有了一种新的感官——电感官;但细想一想,就可以知道,当光点在尺上运动时,电流计不过把未知的,译作我们视觉所能了解的语言而已。 

  以现代的术语说来,物理科学所研究的,仅仅是指针读数或相当于指针读数的事物;而它用实验方法或数学推导方法所探索的联系,只是一个指针读数与另一个指针读数的联系而已。 

  科学被分为若干部门,是一种牵强的办法;各不同学科,仿佛是我们对于自然界的概念上的模型的截面——或更确切地说,是我们用以求得一个立体模型观念的平面图。一个现象,可从各个不同的观点来观察。一根手杖在小学生眼里,是一长而有弹性的棒杆;自植物学者看去,是一束纤维质及细胞膜;化学家认为是复杂分子的集体;而物理学家则认为是核和电子的集合体。神经冲动,可以从物理的、生理的或心理的观点来研究,而不能说某一观点更为真实。人们所以认为一切现象的力学解释,既有可能,而又具有根本性,是因为力学在物理科学中发达最早;而其概念、方法与结论,又为一般人所易于了解。然而力学并不比其他科学更为基本,实际上在1904年,物质即已被析为电了。 

  由此可知,归纳科学的工作,在于形成大自然的概念上的模型,而科学靠它自己的方法,是不能接触到形而上学的实在问题的。但是为各种现象建立一个一致的模型的可能性,就是一种强有力的形而上学的证据,说明同样一致的实在是各种现象的基础,虽此实在在本质上同我们心目中的模型非常不同,因为我们能力的限度及我们意识的性质,使我们的模型必为约定的,而非实在的。虽然多年以来,便有人努力想用语言的逻辑证明感觉的对象与科学的模型为虚幻的,而事实证明这一种看法是错误的,但素朴的实在论,以为科学甚至常识所见的事物就是事物的本来面目,这种看法显然也是站不住脚的。但是,正象坎贝尔所认为的,科学对于实在的观念,与形而上学对于实在的观念不同;就科学而论,其自身的概念已足够真实了。 

  以往的实在论与现象论的争论,牵涉到把知觉与其对象加以混淆,如穆尔(G.E.Moors)在其《驳唯心论》(Rrfutation of Ide-alism)一书中所表明的。穆尔坚持一个不待证明的事实:当我们有知觉时,我们是对某种东西有知觉;而使我们所有知觉的东西,决不能与我们对它的知觉相同。他还证明:这一自明之理可驳倒当时唯心论者的大部分论据。布罗德说:“我们所知觉到的东西,确乎存在,而且具有我们凭知觉知其具有的性质……。我们所能说的最坏的话,就是说这并不也是实在的,换言之,就是当它不是某人知觉的对象时,它就不存在,但是并非它根本不存在。”我们所知觉到的或者是一根手杖,而物理学家从分析的观点严格地去看,便分析为电子或波群;但是这些物理的观念,决非我们对于手杖的知觉。在一个小学生知觉起来,确有一根长而富于弹性的棒存在。由此可知,穆尔及布罗德从另一途径,把我们领出黑格尔的唯心主义及马赫的现象论,但不是回到常识和十九世纪科学上的朴素实在论,而是回到一种更丰富的实在论,既承认感官所知觉到的对象在被知觉到时的存在,同时又与建立在现代数学及物理学基础上的哲学相符合。 

  罗素与怀德海于1910-1914年,发表其伟大的著作《数学原理》(Principa Mathmatica),并且在以后的几本书中,进一步发展了由之而来的对于自然界的观点。这观点或许可以用最简短的形式略述如下:我们对于物质世界的知识,只是一个抽象。我们可以构造那个世界的模型,而探索其各部分之间的关系。我们不能用这些方法揭露“实在”的内在性质,但可以推断有某种东西存在,不以我们对它的思想为转移,而且其各部分间的关系,以某种未知的方式,与我们模型中的各部分相当。 

  这种新实在论,溯源于洛克。他最初诉诸心理学,后来开始探讨范围有限的哲学问题。现代的实在论者,已经不再先假设完备的哲学体系,再由此推出其特殊的应用。他们利用数学、物理学、生物学、心理学、伦理学——及其他任何他们遇到的学问——研究个别的问题,而象归纳的科学那样,慢慢地把他们的成果拼凑在一起。由此可知,在哲学上也象在科学上一样,正确性的惟一试金石,是自身的一致性。 

  数学与自然界 

  要把各方面对科学上应用的认识论的最新贡献给予完备详尽说明,我们就不但要考虑归纳法,而且须考虑数学的演绎法。教学如何能从测量的粗浅事实与机械技术(其中并无点、面、质点及暂时组态一类理想的东西存在),求得其点、面、质点及暂时组态等理想的抽象呢?数学又如何能把从分析抽象所得的知识,应用来阐明粗疏的世界,而竟在数学物理学中得到这样的成就呢? 

  对于自然科学中的这个与其他哲学问题,怀德海的贡献很多,特别是他的《外延的抽象原理》一书。在这里,我们对这部著作的概要略加叙述。对于数学原理不感兴趣的读者,可略去这节不读,亦无损于本书的连贯性。 

  科学不管所用的任何项的内部性质,而仅研究其互相的关系。因此,任何一组项如具有一组相互的关系与他组数项所具有的相同,则此二组项为等值。无理量,如及,在数学中可以当作数看待,因为它们服从整数所服从的同一加与乘的定律。所以在此意义上,它们是数。 

  又与普通定义为。平方小于或小于的有理数所组成的级数的极限。但我们不能证明此二级数确有极限,因而此定义实等于虚设。另一方面,如果我们的定义说与不是级数的极限,而是级数的本身,则我们求得的量,包含有意料以外的内部结构,但确实存在,而且可以证明其彼此之间,及与其他数学量之间具有的相互关系。与一般定义的与所具有的相同。因此,这新的定义,可用以代替旧定义。 

  怀德海证明最初为无理数所发现的原理,也可应用于几何学及物理学。例如关于点的老问题:一点可定义为一组一个套一个愈来愈小的同心球所成级数的权限。这定义,于几个目的上,颇为有用。但是体积无论小至什么程度,究竟还是体积,而此定义遂不免与其他目的上需用的定义(一点只有位置而无大小)相冲突了。 

  如果我们定义一点不是一个体积级数的极限,而是这级数的本身,这样定义的点,即通常所谓该系统的中心。于是我们所得的量,彼此间相互的关系,与前两个老法所定义的点都相同。因此,定义所引起的矛盾,遂得避免,而这些新的点所具有的复杂的内部结构,当不成问题,因科学不涉及内部结构,只考虑其各部分的相互关系。 

  用这样的方式,怀德海证明了能够感知数学上不能利用的东西(如实在的体积、棒棍或微粒),与数学上能够使用而不能感知的东西(如无体积之点,及无宽度之线,这些是几何学及物理学所必须使用的东西)两者之间的联系。 

  这种思考的方法,同确立已久的热力学的方法相似。热力学把一个系统的内部结构与变化视为不相干,而实际上确是不相干。所考虑的,仅是该系统吸入及放出的热量和别种能量。分子理论对该系统的内部性质给予一种说明,但热力学对这种说明既不表赞同,也不表示反对。如果能提出另外一个理论规定同样的外部关系,那对热力学也是一样。关于此点,在溶液理论中有一个很好的例子。 

  范特·霍夫以热力学证明:溶液的渗透压力,与普通的气体压力,必然具有相等的数值,而且遵照同样的物理定律;因此有许多物理化学家以为范特·霍夫的理论要求压力的原因应为相同,也就是分子的冲击。其实,热力学上的关系,自然与不管什么“原因”都相符合——化学亲合力也好,分子冲击也好。 

  再举一个例子。在一个最近开辟的物理研究的领域中,海森堡所用的数学与薛定谔所用的数学,确是殊途同归,虽然前者采用玻尔的电子及能级,但不用他的电子轨道,来探求原子的结构,而后者则采用波动力学的基本观念,以解决同一问题。这里,这两种关于原子内部性质的观点,是用相似的数学方程式表达出来的,虽然其所用的物理概念不同,但在科学的最终目的上,则完全一样。 

  这种结果给人的哲学上的教训是:我们一方面必须以保留与审慎的态度,去承认人们不断用来代表关系量——即具有物理关系的量——的想象的模型,另一方面对于科学所给予我们的有关这种关系的有增无已的知识,可以随意加以利用并给予愈来愈大的信赖。这种知识是一个概率的问题,不过这种知识正确的概率是很高的,而且大部分在很快地增高。它是足够好,足资运用了;这种关系的真实性并不依赖关系量自身的实在性。 

  物质的消灭 

  牛顿的坚硬而有质量的质点,在麦克斯韦看来,象十九世纪的原子一样,已经打上制成品的戳记,但到十九世纪末叶,已经有了不能说明事实的征候了。凯尔文的旋涡原子与拉摩(Larmor)的以太应变中心,都是想以更基本的方式来表述以前所谓的终极的科学概念。 

  麦克斯韦证明光是电磁辐射。这成为弹性固体光以太学说寿终正寝的先声;而J.J.汤姆生的质点与洛仑兹及拉摩的电子合而为一,也同样地把物质归结为电。无疑的,世界已变得更难于了解了。当时的人们,本来以为他们知道有质量的原子是什么,空间以太中的横波是什么;现在,他们不得不承认对于电的内在性质或电磁振动的意义,他们所知甚少。 

  在下一个阶段内,电子与质子在新物理学说中,应用日见成功。我们已习惯于在头脑中思考它们,它们已变成熟悉的观念了,以至玻尔与索未菲几乎使我们相信,他们奇妙的原子模型,足以代表物理实在,当然不是形而上学的实在。但在他们尚未做到这一点以前,他们的理论就垮台了;同时海森堡的工作证明,行星式电子观念的基础实在包含了多少未经证实的假设;并且证明我们把牛顿天文学的先入之见搬入了原子物理学。关于原子,我们所真正知道的不过是进出于原子的东西。对我们来说,电子不过是辐射的来源与辐射的吸收者,我们只能在它们不连续的放射能量的瞬刻,去侦察它们、研究它们。对于我们,它们是辐射,一切不过如此而已。从另一观点,德布罗意与薛定谔也还用数学上与海森堡的方法等价的方法,把原子或其组成部分分析为波动系统,而波动也许只是概率的交替而已。 

  但是我们不要忘记了历史的教训。热力学免除了原子的概念,而在新物理学开始采用极端形式的原子观念以前不久,奥斯特瓦尔德最后建议废除这种概念而采用唯能论。我们可能有一天会在原子构造的问题上找到新的证据。但是已有种种迹象说明,我们正在接近自然界的物理模型的极限。至少在今日,新量子力学独掌霸权,我们不得不用数学的方程式来解释现象。 

  按照从前物质的观念,物质被析为分子及原子,原子又被析为质子与电子。今天又将这些分解为辐射之源或波群:分解为由一中心向外进行的一组事件了。至于存在于中心的是什么,载波而行的介质是什么,(如果波动方程式的确意味着有介质中之波存在的话)我们却毫无所知。并且关于这些组成电子的波系的可能的知识的精确性,似乎也有一个基本的极限。我们如果从方程式算得一个电子的精确位置,其速度就变成不确定的了。如果算得其精确的速度,则不能精密地确定其位置。这个测不准性,是同电子的大小与用以观察它的光的波长二者之间的关系有联系的。如果光的波长大,则不能看得电子的精密界限;如将波长减小到可以得到精密的界限,则辐射又将把电子踢出其原来的位置。这里,似乎有一个不可能达到精确知识的最后极限,一个不能克服的根本的测不准性。人类的知识好象已逼近最后极限了。 

  通过相对论也达到相似的结果。过去的哲学家以为物质在实质上是占有空间的东西,而空间是通过时间经久不变的。但是今日则以为空间及时间对于观察者是相对的,没有一个宇宙的空间,也没有一个宇宙的时间。三维空间中不灭的物质团或电子没有了,而有了四维时空中一串的“事件”�
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