对20世纪物理学理论两大变革的反思 权威资料科技哲学概论

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1、对20世纪物理学理论两大变革的反思"对20世纪理论两大变革的反思【标题注释】本文根据作者在物理学进展研讨会（2000年11月，秦皇岛）上的发言充实整理写成。【作者】关洪【作者简介】关洪(1935-)，男，广东番禺人，中山物理系教授。　中山大学物理系，广州　510275【内容提要】通过对相对论和量子力学理论变革的回顾，以及对爱因斯坦和费曼的评论，提出一种超越理性论和经验论的对立的认识论。【关键词】理性论/经验论/认识论/相对论/量子力学中图分类号：N031　标识码：A　文章编号：1003-5680(2002)01-00

2、19-06如果哲学显得不能为无偏见的人所了解，或不能与现代科学并行不悖，这过错必定在方面。赖辛巴赫(HReichenbach)[1]　　一　相对论的创立和爱因斯坦的认识论主张爱因斯坦在谈到20世纪之初，他提出相对论的思想基础的时候，多次提及受到马赫的深刻影响。他肯定的是，马赫在《力学发展史评析》[2]等著作中表现出来的坚不可摧的怀疑态度[3]和罕见的独立判断力[4]特别是对全部物理学是家都如同吮吸母亲的乳汁那样，从马赫那里得到过精神上的营养。[6]的确，正是马赫第一次对在那之前200年建立的牛顿力学的一系列基本概念，

3、进行了认真而深入的分析。例如，他强调了我们所有的力学原理，都是关于物体的相对位置和相对的[7]，并且据此批评牛顿所主张的那种与外界任何事物无关的绝对空间和绝对时间，只是一些既没有实际价值也没有科学价值的虚妄的形而上学概念[8]。与此同时，马赫也第一次对于力学里的力和质量等基本量，给出用一系列物理测量步骤作出的操作定义，来代替过去常常是空洞的、并且在上往往有毛病的种种界说。这种不尚空谈而注意从经验出发的实证态度，对于当时物理学理论的发展，确实起到过积极的作用。在爱因斯坦关于相对论的论述中，在用分别在站台上和行驶中的列车

4、上的两位观察者来演示同时的相对性，和用光信号来对准不同位置的多个时钟等问题的、通过一些操作步骤进行的论证里，我们不难看到马赫思考方法的影子。但是，爱因斯坦的相对论不仅包括了关于尺度和时钟的一系列操作定义，它还通过洛伦兹变换下的不变性，揭示了空间和时间的联系。同样，现代物理学里，描写了物体之间的相互作用的力的概念，也不可以仅仅归结为一系列的操作步骤。后来，爱因斯坦并没有全盘接受马赫的，而是屡次指出事事都要求同感觉经验直接联系的那种绝对化的实证方法的局限性。例如，爱因斯坦这样说过马赫：他总是努力证明概念是怎么来自经验的。

5、我看他的弱点正在于他或多或少地相信科学仅仅是对经验材料的一种整理；他甚至走到这样的地步：他不仅把感觉作为必须研究的唯一材料，而且把感觉本身当做建造实在；在马赫看来，科学就是这些关系的总和。这种观点是错误的，事实上，马赫所做的是在编目录，而不是建立体系。[10]他还通过马赫等学者对原子论的抗拒，指出这是因为哲学上的偏见而妨碍他们对事实作出正确解释。这种偏见就在于相信毋需的概念构造，事实本身就能够而且应当为我们提供科学知识。这种误解之所以可能，只是因为人们不容易认识到，经过验证和长期使用而显得似乎同经验材料直接相联系的那

6、些概念，其实都是自由选择出来的。[11]爱因斯坦对认识论问题做过一些专门的论述。他指出：认识论同科学的相互关系是值得注意的。它们互为依存。认识论要不是同科学接触，就会成为一个空架子。科学要是没有认识论只要这真是可以设想的就是原始的、混乱的东西。[12]具体说来，爱因斯坦在1930年前后，反复说过：概念同感觉经验有关，但在逻辑意义上，它们决不能由感觉经验推导出来。[13]物理学理论体系的这些概念和基本原理，都是人类理智的自由发明。[14]以及对构造全部的概念和规则的选择是自由的。只有结果才是选择的根据。那就是说，选择应

7、当造成感性经验材料之间的正确联系。[15]爱因斯坦在谈到经典力学时说：牛顿相信，他的体系的基本概念和基本定律是能够从经验中推导出来的。这无疑是他所说的我不作假说的意义。那时候的自然哲学家，大多数都认为物理学的基本概念和假设可以用抽象法即用逻辑方法从经验中推导出来。而爱因斯坦则从超越了牛顿力学的广义相对论的成功，以及不同的理论原理可以与同一些实验相符合的事实论证了：物理学的公理基础不能从经验中抽取出来，而必须自由发明出来，要在逻辑上从基本经验推出力学的基本概念和基本假设的任何企图，都是注定要失败的。[16]后来，爱因斯

8、坦进一步下了一个普遍性的结论：在我们的思维和我们的表述中所出现的各种概念，从逻辑上来看，都是思维的自由创造。它们不能从感觉经验中归纳地得到。这一点所以不那么容易被注意到，那只是因为我们习惯于把某些概念和概念的关系（命题）如此确定地同某些感觉经验结合起来，以致我们不到有这样一条逻辑上不能逾越的鸿沟，它把感觉经验的世界同概念命题的世界分割开来。他甚