王偉長(zhǎng)

(中國(guó)社會(huì)科學(xué)院 哲學(xué)研究所，北京 100732)

對(duì)于武谷三男這位學(xué)者的思想，國(guó)內(nèi)學(xué)者早有了解和研究。但無(wú)論是對(duì)“三階段論”的思想淵源還是對(duì)其思想在日本學(xué)界產(chǎn)生的影響都沒(méi)有足夠詳細(xì)地闡釋和研究，關(guān)于武谷思想對(duì)當(dāng)代物理學(xué)哲學(xué)發(fā)展的啟示更未有充分的思考。實(shí)際上，武谷的思想有著更復(fù)雜的背景和更深遠(yuǎn)的影響，為了探索物理學(xué)哲學(xué)未來(lái)發(fā)展的方向，我們有必要更深入地挖掘武谷關(guān)于物理學(xué)哲學(xué)發(fā)展和意義的見(jiàn)解和論述。

一、武谷三男的物理學(xué)哲學(xué)思想

(一)對(duì)馬赫和卡西爾的批評(píng)

與很多物理學(xué)家類(lèi)似，武谷在其學(xué)生時(shí)代對(duì)天文學(xué)和地質(zhì)學(xué)都有著濃厚的興趣。但他并沒(méi)有在這些具體的自然科學(xué)中駐足太久，而是不斷地追求更加深刻的認(rèn)識(shí)。在這個(gè)追求的過(guò)程中，他的知識(shí)面逐漸擴(kuò)展到粒子物理和哲學(xué)領(lǐng)域[1](P379-380)。在哲學(xué)上，石原純、田邊元等日本學(xué)者對(duì)武谷有著很深的影響。石原純傾向于馬赫主義，田邊元傾向于康德哲學(xué)，于是馬赫和康德成了武谷哲學(xué)之路上的第一站，尤其是康德哲學(xué)對(duì)武谷的影響更大。然而，對(duì)量子力學(xué)特別是當(dāng)時(shí)方興未艾的核物理學(xué)進(jìn)展的學(xué)習(xí)和了解，使武谷先后放棄了馬赫的感覺(jué)復(fù)合說(shuō)和康德的物自體。另一方面，恩格斯的《反杜林論》、列寧的《唯物論和經(jīng)驗(yàn)批判論》以及馬克思的《資本論》使武谷徹底轉(zhuǎn)變成為一位馬克思主義者，他開(kāi)始自覺(jué)地以價(jià)值和使用價(jià)值的矛盾以及作為實(shí)體的勞動(dòng)為模板來(lái)構(gòu)造辯證唯物主義的物理學(xué)哲學(xué)和方法論[1](P381-383)，這些思考后來(lái)凝結(jié)為影響頗為深遠(yuǎn)的科學(xué)認(rèn)識(shí)的“三階段論”[2]。

在關(guān)于伽利略動(dòng)力學(xué)的文章中，武谷集中地批判了馬赫的哲學(xué)觀點(diǎn)，明確指出“把認(rèn)識(shí)看作經(jīng)驗(yàn)與現(xiàn)象的簡(jiǎn)單記述”這類(lèi)平面的方法是無(wú)法將立體的自然解釋清楚的[1](P101)。馬赫在其著作中雖然很詳細(xì)地?cái)⑹隽速だ詫?duì)勻加速運(yùn)動(dòng)規(guī)律的曲折的認(rèn)識(shí)過(guò)程，卻完全沒(méi)有深入挖掘其中的立體的邏輯結(jié)構(gòu)。人們普遍承認(rèn)的一個(gè)事實(shí)是，伽利略確實(shí)沒(méi)有像亞里士多德那樣直接尋求物體運(yùn)動(dòng)的原因，而是主要分析物體位置依時(shí)間變化的規(guī)律。馬赫認(rèn)為這意味著自然科學(xué)只整理現(xiàn)象，并不探求現(xiàn)象背后的原因。武谷則主張把伽利略的工作看成科學(xué)發(fā)展的一個(gè)未完成的階段，否則無(wú)論是關(guān)于現(xiàn)象的知識(shí)不足還是對(duì)已知現(xiàn)象背后的原因缺乏新的理解都會(huì)阻礙科學(xué)的進(jìn)步[1](P101-103)。眾所周知，自由下落的物體越往下落越難看清其位置，若用手接住它則下落距離越長(zhǎng)手上感受到的沖擊就越猛烈，若讓它落在某物體上則下落距離越長(zhǎng)敲擊的聲音越大。在馬赫看來(lái)，科學(xué)就是用數(shù)學(xué)手段對(duì)這些直覺(jué)經(jīng)驗(yàn)所進(jìn)行的整理。武谷認(rèn)為視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)的強(qiáng)度均不與物體下落速度成比例，而且，在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該使用哪種感覺(jué)來(lái)測(cè)定其與速度的關(guān)系根本沒(méi)有客觀的決定標(biāo)準(zhǔn)。因此，僅用數(shù)學(xué)手段來(lái)描述它們之間的關(guān)系并不能成為科學(xué)，我們必須根據(jù)現(xiàn)象來(lái)設(shè)定一個(gè)對(duì)象，再研究其邏輯結(jié)構(gòu)，而后根據(jù)這樣的研究確定最恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)，沒(méi)有這種積極的意圖就什么結(jié)果都得不到[1](P106-107)。更重要的是，關(guān)于位置、速度和加速度的規(guī)律并不是科學(xué)的全部，到達(dá)“力決定加速度”這一結(jié)論才完成了牛頓力學(xué)的立體的邏輯。馬赫認(rèn)為所謂的“力”只是一種“運(yùn)動(dòng)決定狀況”，對(duì)于武谷而言，這意味著無(wú)法離開(kāi)運(yùn)動(dòng)來(lái)談?wù)摗傲Α?，于是我們又退回到亞里士多德的物理學(xué)了。馬赫哲學(xué)無(wú)法正確把握牛頓力學(xué)的形成過(guò)程，也無(wú)法認(rèn)識(shí)到力不是直接決定現(xiàn)象層面的運(yùn)動(dòng)，而是在深層次的(相對(duì)的)本質(zhì)層面起作用。更具體地說(shuō)，力是以現(xiàn)象層面中的偶然性為媒介來(lái)決定運(yùn)動(dòng)的，而初值條件就是這種偶然性的代表[1](P113-115)。這種現(xiàn)象層面—本質(zhì)層面的立體結(jié)構(gòu)才是牛頓力學(xué)所描述的客觀世界的邏輯結(jié)構(gòu)。

不僅是馬赫這樣的經(jīng)驗(yàn)主義者，以卡西爾為代表的新康德主義者也是武谷的批判對(duì)象[3](P61-62)。在武谷眼中，卡西爾和馬赫并沒(méi)有太大的區(qū)別[4](P90)；盡管他贊同卡西爾對(duì)經(jīng)驗(yàn)主義的批評(píng)，但卡西爾對(duì)機(jī)能的強(qiáng)調(diào)，特別是對(duì)實(shí)體概念的否定在他看來(lái)是與物理學(xué)的現(xiàn)實(shí)發(fā)展完全不一致的。一個(gè)典型的例子就是，卡西爾把能量看作量的關(guān)系加以承認(rèn)，而反對(duì)分子運(yùn)動(dòng)論的傾向。因?yàn)?，他認(rèn)為人們只能知道種種現(xiàn)象之間的關(guān)系，至于“分子”這樣的實(shí)體則是沒(méi)有意義的。武谷稱卡西爾的這種觀點(diǎn)是其哲學(xué)的“大失敗”，因?yàn)榉磳?duì)分子運(yùn)動(dòng)論的唯能論作為一種物理學(xué)理論早就被淘汰了。沒(méi)有分子運(yùn)動(dòng)論，既不能計(jì)算熱量擴(kuò)散，又不能解決布朗運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題；如果某一哲學(xué)結(jié)論否定了分子運(yùn)動(dòng)論，那就一定是前者出了問(wèn)題[4](P91-92)。

在光和電磁波的同一性問(wèn)題上，卡西爾的主張與現(xiàn)在的物理學(xué)結(jié)論是一致的，但他認(rèn)為光是電磁波的原因是描述二者的波動(dòng)方程是同樣的。這一原因在很大程度上支持了他對(duì)波動(dòng)方程所代表的現(xiàn)象之間的關(guān)系的接納以及對(duì)現(xiàn)象背后實(shí)體的拒斥。武谷則主張光是電磁波的原因是光速等于電動(dòng)力學(xué)中相應(yīng)的常數(shù)，這種常數(shù)對(duì)應(yīng)著光和電磁現(xiàn)象背后的實(shí)體的性質(zhì)，因此可以作為二者等同的依據(jù)。而如果這種常數(shù)不同，那么即便方程一樣也無(wú)法討論其同一性，并且只考慮光的話，在很多情況下根本就不需要承認(rèn)麥克斯韋方程，也就談不到光和電磁波的方程是否相同的問(wèn)題了[4](P95)。

在武谷看來(lái)，卡西爾對(duì)歸納法的否定也是過(guò)激的，盡管后者也承認(rèn)歸納法并不是全部，但是把歸納法連同實(shí)體性一并加以否定這是他不能允許的。在從現(xiàn)象層面上升到本質(zhì)層面的過(guò)程中，歸納法的重要作用不容忽視。武谷認(rèn)為，卡西爾只看到了物理學(xué)當(dāng)中已經(jīng)被建立起來(lái)的東西，而沒(méi)有考慮到物理學(xué)體系的形成過(guò)程，最終片面地否定了歸納法[4](P92-93)。

不僅如此，武谷還進(jìn)一步討論了卡西爾對(duì)歸納法的錯(cuò)誤態(tài)度所導(dǎo)致的后果，這一錯(cuò)誤觀點(diǎn)也就是把開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律和牛頓力學(xué)定律歸為同一層次?？ㄎ鳡柊讯叨伎闯墒菍?duì)現(xiàn)象的歸納而得到的現(xiàn)象之間的相互關(guān)聯(lián)，牛頓力學(xué)當(dāng)中雖然多了萬(wàn)有引力定律，并且適用范圍更廣，但二者的差別只是程度上的，并不是本質(zhì)上的。武谷用天王星的例子來(lái)反駁這種觀點(diǎn)，他認(rèn)為開(kāi)普勒定律基本上可以說(shuō)是由經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的歸納得來(lái)的，但如果我們只停留在開(kāi)普勒定律的歸納階段，那么在對(duì)天王星進(jìn)行觀測(cè)之后就只能承認(rèn)其軌道不是橢圓，并為其單獨(dú)尋找適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)法則。而在牛頓力學(xué)的階段，我們就可以斷定天王星的軌道之外還有其他行星，其引力使天王星不再沿著嚴(yán)格的橢圓軌道運(yùn)行。這意味著牛頓力學(xué)和開(kāi)普勒定律有著本質(zhì)的區(qū)別，二者絕對(duì)不屬于同一個(gè)層次。

(二)“三階段論”及其例證與具體表現(xiàn)

從武谷對(duì)馬赫和卡西爾的反駁可以看出前者對(duì)一種“立體的”科學(xué)理論層次的追求。把一切科學(xué)理論都?xì)w結(jié)為感覺(jué)經(jīng)驗(yàn)或者都?xì)w結(jié)為機(jī)能、關(guān)系或結(jié)構(gòu)都是“平面化的邏輯”。武谷相信自然界本身就具有立體的結(jié)構(gòu)，因此科學(xué)理論就應(yīng)當(dāng)不斷向深層次邁進(jìn)，而不能僅停留在表面[3](P93)。這些想法正是他提出著名的科學(xué)發(fā)展三階段論的思想淵源。他主張，在對(duì)自然的認(rèn)識(shí)中，首先必須描述各個(gè)現(xiàn)象，這就是科學(xué)理論的“現(xiàn)象論”階段，馬赫和卡西爾的主張就是要讓科學(xué)停留在這一階段。但是科學(xué)不能止步于描述現(xiàn)象，無(wú)論是熱、光還是行星運(yùn)動(dòng)，都要求我們?cè)诂F(xiàn)象背后尋找某種實(shí)體：熱現(xiàn)象背后的實(shí)體是分子，光現(xiàn)象背后的實(shí)體是以大約每秒30萬(wàn)公里的速度運(yùn)動(dòng)著的光，行星運(yùn)動(dòng)背后的實(shí)體是處在引力相互作用中的行星。僅有馬赫和卡西爾所提倡的數(shù)學(xué)公式是不夠的，因?yàn)椤霸谧鞒煞匠淌揭郧?，必須弄清在那里有什么，處在什么樣的相互作用之下，也就是說(shuō)必須了解實(shí)體的結(jié)構(gòu)即模型”[3](P7)，[5](P102)。因此對(duì)自然的認(rèn)識(shí)必須通過(guò)這一階段，即“實(shí)體論”階段。武谷認(rèn)為，自然就像湖水，湖面上呈現(xiàn)出來(lái)的是現(xiàn)象，而“湖底有什么”則屬于實(shí)體論的問(wèn)題。人類(lèi)不能僅認(rèn)識(shí)湖面呈現(xiàn)出來(lái)的現(xiàn)象，而必須探求湖底的實(shí)體才有可能達(dá)到更深層次的認(rèn)識(shí)[5](P78)。實(shí)體論階段之后就是認(rèn)識(shí)實(shí)體所構(gòu)成的對(duì)象在相互作用下運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律、了解對(duì)象的狀態(tài)的“本質(zhì)論”階段。本質(zhì)論階段“一方面保持實(shí)體的知識(shí)，一方面要否定實(shí)體論階段特有的那種如果在這個(gè)階段固定下來(lái)就要陷入形而上學(xué)的邏輯，從而獲得本質(zhì)的邏輯”[3](P21,46-48,73,92)。

在經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展歷程中，以第谷的天文觀測(cè)為代表的對(duì)運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象的觀察、描述和記錄被武谷歸為現(xiàn)象論階段，而開(kāi)普勒、伽利略所發(fā)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律則被歸為實(shí)體論階段。后兩者之所以被歸為實(shí)體論階段，是因?yàn)槎荚诹私猱a(chǎn)生現(xiàn)象的實(shí)體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上整理出關(guān)于現(xiàn)象的描述以獲得規(guī)律性，并且沒(méi)有把定律“作為在實(shí)體的相互作用下的運(yùn)動(dòng)，從而媒介出現(xiàn)象來(lái)”；開(kāi)普勒和伽利略意義上的運(yùn)動(dòng)還只是實(shí)體的屬性，“而沒(méi)有從本質(zhì)的東西被充分地媒介出來(lái)”。牛頓力學(xué)則屬于本質(zhì)論階段，因?yàn)樗鞍褜?shí)體相互作用中的本質(zhì)的力的概念加以具體化，他在實(shí)體的運(yùn)動(dòng)中，并通過(guò)運(yùn)動(dòng)把作為物質(zhì)實(shí)體性的量的質(zhì)量和作為實(shí)體相互作用的力的關(guān)系把握為加速度；另一方面，他還根據(jù)物質(zhì)間最普遍的相互作用即萬(wàn)有引力建立了關(guān)于質(zhì)量的定律”[3](P44-46)。牛頓力學(xué)定律使得現(xiàn)象完全可以通過(guò)運(yùn)動(dòng)從實(shí)體間的相互作用中媒介出來(lái)。于是物理學(xué)擺脫了特殊的局限性，將能夠取得普遍的認(rèn)識(shí)。

與馬赫、卡西爾單純地否定實(shí)體，并用“機(jī)能”之類(lèi)的概念來(lái)代替實(shí)體的主張相反，武谷認(rèn)為，認(rèn)識(shí)必須以實(shí)體論階段為媒介深入到本質(zhì)的階段，這一過(guò)程以實(shí)體為契機(jī)，既包括實(shí)體，又否定實(shí)體，最終把實(shí)體的邏輯提高到本質(zhì)的邏輯[3](P47)。對(duì)于物理定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，馬赫認(rèn)為它們是對(duì)經(jīng)驗(yàn)現(xiàn)象的整理，卡西爾認(rèn)為它們是對(duì)機(jī)能或關(guān)系的表達(dá)，武谷則認(rèn)為它們揭示了本質(zhì)，而所謂現(xiàn)象就是本質(zhì)以偶然性為媒介所表現(xiàn)出來(lái)的。以牛頓力學(xué)為例，牛頓第二定律將本質(zhì)以微分方程的形式揭示出來(lái)。為了得到現(xiàn)象，我們要解微分方程，此時(shí)會(huì)得到積分常數(shù)。這些積分常數(shù)就代表了偶然性，它是揭示了本質(zhì)的微分方程與經(jīng)驗(yàn)現(xiàn)象之間的媒介。因此，本質(zhì)既不等同于現(xiàn)象本身，又不是不可認(rèn)識(shí)的，而是以偶然性為媒介表現(xiàn)出現(xiàn)象[5](P78-79)。

在這里，武谷特別強(qiáng)調(diào)這三個(gè)階段并不是注定要依次出現(xiàn)的。三階段論揭示了自然界本身具有的立體結(jié)構(gòu)，但科學(xué)的發(fā)展受社會(huì)狀況、生產(chǎn)技術(shù)、意識(shí)形態(tài)等方面的限制，因此對(duì)自然界本身的結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)是偶然的東西[3](P73-74)?？紤]到這些復(fù)雜的情況，武谷總結(jié)出實(shí)體論向本質(zhì)論過(guò)渡的三種形態(tài)。第一種是一經(jīng)導(dǎo)入實(shí)體立刻就導(dǎo)向本質(zhì)論的情況，這時(shí)所導(dǎo)入的實(shí)體不是具有新性質(zhì)的東西，海王星的導(dǎo)入就是這樣的例子。第二種是實(shí)體完全被機(jī)能性的東西所取代的情況，燃素和以太就是這樣的例子。第三種完全是新的實(shí)體，因而要求新的邏輯，亞原子粒子和原子核物理學(xué)中的若干基本粒子都是這種新實(shí)體[3](P48)。不考慮這些具體的、復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)表現(xiàn)，機(jī)械地理解三階段論，就會(huì)陷入形而上學(xué)。我們不能像康德那樣把本質(zhì)論階段的牛頓力學(xué)固定下來(lái)，當(dāng)作自然科學(xué)的“終點(diǎn)”。因?yàn)榕ｎD力學(xué)作為第一個(gè)循環(huán)的本質(zhì)論，從第二個(gè)循環(huán)來(lái)看則是現(xiàn)象論。作為下一個(gè)環(huán)節(jié)，它將發(fā)展到相對(duì)論的本質(zhì)論階段[3](P47-48,208)。

(三)量子力學(xué)中的“三階段”與量子力學(xué)解釋

對(duì)于量子力學(xué)，武谷認(rèn)為它也經(jīng)歷了上述三個(gè)階段的發(fā)展過(guò)程。對(duì)原子光譜的研究屬于現(xiàn)象論階段，對(duì)原子結(jié)構(gòu)的研究屬于實(shí)體論階段，而矩陣力學(xué)和波動(dòng)力學(xué)的建立則屬于本質(zhì)論階段[5](P77)。在武谷看來(lái)，“光、電子和其他物質(zhì)粒子所顯示的波動(dòng)和粒子這兩種對(duì)立的形象，都可以稱之為現(xiàn)象形態(tài)。而這兩種極端矛盾的現(xiàn)象形態(tài)可以在本質(zhì)的關(guān)系中統(tǒng)一起來(lái)。這個(gè)本質(zhì)的關(guān)系，在量子力學(xué)中要用狀態(tài)這個(gè)概念來(lái)把握，在數(shù)學(xué)上則用波函數(shù)來(lái)表示。這個(gè)狀態(tài)的變化是嚴(yán)格地遵循因果律的，稱之為薛定諤方程。也就是說(shuō)，本質(zhì)的規(guī)律是必然性的?！盵3](P25，69,102)

因此，量子力學(xué)中的薛定諤方程和經(jīng)典力學(xué)中的牛頓第二定律一樣，都是本質(zhì)論層次上反映著必然規(guī)律的東西，而這種必然性又同樣是以偶然性為媒介表現(xiàn)出來(lái)的。在牛頓力學(xué)中偶然性體現(xiàn)在積分常數(shù)上，而在量子力學(xué)中偶然性體現(xiàn)在統(tǒng)計(jì)性上。但這絕不意味著在量子力學(xué)中統(tǒng)計(jì)規(guī)律就是一切，統(tǒng)計(jì)性只是一種現(xiàn)象形態(tài)[3](P25)。

為了說(shuō)明統(tǒng)計(jì)性的來(lái)源，武谷闡述了自己的量子力學(xué)觀測(cè)理論。他認(rèn)為，所謂觀測(cè)就是非主觀的觀測(cè)者和對(duì)象結(jié)成合成系，這一合成系作為整體遵循著嚴(yán)格的因果律。而部分在整體中和它處于獨(dú)立時(shí)是迥然不同的，我們?cè)诘玫綔y(cè)量結(jié)果的時(shí)候，是先把合成系這個(gè)整體切斷為對(duì)象和觀察者兩部分，再?gòu)拇笥诓糠种偷恼w中把對(duì)象抽出來(lái)。這樣一來(lái)，就會(huì)引起狀態(tài)的簡(jiǎn)化，即同一狀態(tài)在觀測(cè)中表現(xiàn)出不同的現(xiàn)象，因此現(xiàn)象只能從幾率上預(yù)測(cè)[3](P13)。

在武谷的量子力學(xué)解釋中，對(duì)象和觀察者之間的“切斷面”是一個(gè)至關(guān)重要的概念。馮諾依曼認(rèn)為這個(gè)切斷面的位置是任意的，我們既可以把微觀客體看作對(duì)象，其余部分看作觀察者，又可以把大腦看作觀察者，其余部分看作對(duì)象[3](P160-161)。武谷認(rèn)為切斷面的任意性會(huì)把主觀作用引入到觀測(cè)中，但事實(shí)上切斷面并不是主觀的東西，而是處于測(cè)量?jī)x器中從微觀現(xiàn)象向宏觀現(xiàn)象過(guò)渡的地方，所謂波包收縮就出現(xiàn)在這里[3](P157)。量子力學(xué)的觀測(cè)必須是不可逆的，而且不屬于宏觀領(lǐng)域。馮諾依曼等人認(rèn)為，銀離子束飛過(guò)不均勻磁場(chǎng)時(shí)分為兩束的過(guò)程可以叫做觀測(cè)，但武谷認(rèn)為，由于把這兩束銀離子疊加起來(lái)可以恢復(fù)原來(lái)的狀態(tài)，而被蓋格計(jì)數(shù)器捕獲的粒子無(wú)法恢復(fù)原來(lái)的狀態(tài)，因此二者有著根本的不同，只有后者這種不可逆的過(guò)程才是量子力學(xué)觀測(cè)。這樣一來(lái)，切斷面的位置就被確定在蓋格計(jì)數(shù)器之類(lèi)的測(cè)量?jī)x器中了。另一方面，在薛定諤的貓佯謬中，切斷面不能放在人和裝貓的箱子之間。也就是說(shuō)，人打開(kāi)箱子觀察貓的過(guò)程屬于宏觀領(lǐng)域，并不是量子力學(xué)的觀測(cè)。武谷認(rèn)為，根本問(wèn)題在于貓的死活并不是量子力學(xué)的本征態(tài)和本征值。當(dāng)人們打開(kāi)箱子觀察貓的時(shí)候，貓毛中的微觀粒子的狀態(tài)變化確實(shí)是量子力學(xué)過(guò)程，但這與貓的生命狀態(tài)沒(méi)有聯(lián)系[3](P162-163)。

二、武谷三男科學(xué)哲學(xué)思想的影響

以三階段論為代表的武谷科學(xué)哲學(xué)思想不僅被深諳自然辯證法的中國(guó)學(xué)者所熟知，其在日本國(guó)內(nèi)的影響更為深遠(yuǎn)。武谷的三階段論等科學(xué)技術(shù)哲學(xué)理論曾是20世紀(jì)60年代日本青年物理學(xué)暑期學(xué)校的重要學(xué)習(xí)材料和討論內(nèi)容[6]。這對(duì)現(xiàn)在的日本物理學(xué)界來(lái)說(shuō)仍是不容忽視的。南部陽(yáng)一郎就曾多次提到，武谷三男經(jīng)常在大家面前講述他的物理學(xué)方法論，當(dāng)時(shí)包括南部在內(nèi)的年輕人都被武谷的雄辯所“洗腦”[7]。南部本人甚至曾經(jīng)按照實(shí)體論的方法，假定現(xiàn)象背后存在著一個(gè)自旋為1的介子來(lái)解決中子的電荷形狀因子(charge form factor)問(wèn)題[8]。

武谷三男的摯友、日本理論物理學(xué)家坂田昌一[9]更是完全接受了武谷三階段論的方法論思想，并自覺(jué)地運(yùn)用這一思想來(lái)指導(dǎo)自己的物理學(xué)研究。坂田曾在各種各樣的場(chǎng)合不遺余力地高度贊揚(yáng)武谷的思想。他認(rèn)為，馬赫主義等哲學(xué)傾向“致使想接受導(dǎo)入未知基本粒子的湯川理論一直猶豫不決。在這時(shí)，給湯川理論以鼓足勇氣的形式展開(kāi)出來(lái)的，是稱之為武谷三男的‘三階段論’的方法論”[10](P321)。

介子的發(fā)現(xiàn)不僅證明了湯川理論，“也強(qiáng)有力地證實(shí)了武谷方法論的正確性。自此之后，基本粒子理論之所以能在日本獲得健康地成長(zhǎng)發(fā)展，完全應(yīng)歸功于武谷的方法論”。至于坂田自己的工作，無(wú)論是在湯川理論的基礎(chǔ)上創(chuàng)立的二介子論，還是啟發(fā)了朝永重整化理論的混合場(chǎng)理論以及基本粒子的復(fù)合模型，“這些全都是基于以自然辯證法為基礎(chǔ)的武谷方法論為背景而產(chǎn)生的”[10](P200，322)。只是原文應(yīng)譯為：“在那之后，我們導(dǎo)入了中性介子，提倡二介子論，這些都是受到武谷三階段論的支持和鼓勵(lì)的結(jié)果?！盵11](P183)

事實(shí)上，無(wú)論是介子還是中微子的發(fā)現(xiàn)，都與武谷倡導(dǎo)的實(shí)體論是一致的。坂田早期提出的二介子論，可視作對(duì)實(shí)體論的湯川介子的進(jìn)一步實(shí)體化[3](P197-198)。隨著大量新的粒子被發(fā)現(xiàn)，坂田又提出了著名的“坂田模型”，以質(zhì)子、中子和蘭姆達(dá)粒子為基本粒子，把其余的介子和重子看作這三種基本粒子及其反粒子的復(fù)合粒子。這一思路也符合武谷“了解那里有什么，對(duì)象具有怎樣的結(jié)構(gòu)”的實(shí)體論思想[10](P166)。武谷對(duì)坂田模型的評(píng)價(jià)極高，并曾在各種場(chǎng)合斷言蓋爾曼的夸克模型只是坂田模型的一個(gè)變種[12](P248,258-259)，[13]，甚至給諾貝爾獎(jiǎng)金委員會(huì)寫(xiě)信說(shuō)坂田才應(yīng)該獲得1969年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)[12](P278-283)。應(yīng)該承認(rèn)的是，坂田模型確實(shí)對(duì)后來(lái)的“完全對(duì)稱性”以及群論方法有著重要的啟發(fā)[9]，武谷的思想在其中起到的積極作用也是不容忽視的。

當(dāng)然，日本國(guó)內(nèi)學(xué)界也不乏對(duì)武谷思想的批評(píng)。其中確實(shí)存在著一些誤解，例如，一位學(xué)者認(rèn)為武谷不應(yīng)該只把開(kāi)普勒的工作劃為實(shí)體論階段，從古希臘到開(kāi)普勒的時(shí)代，人們一直是以行星系統(tǒng)為實(shí)體模型，因此這一時(shí)期都應(yīng)該屬于實(shí)體論階段；然而這樣一來(lái)，實(shí)體論階段就太長(zhǎng)了，這作為科學(xué)史幾乎是沒(méi)有意義的。可是，時(shí)期或階段的劃定為什么要以時(shí)間長(zhǎng)短為合理性標(biāo)準(zhǔn)呢？某一階段經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的歷史時(shí)期顯然不是不可能的事情[12](P303)。

在武谷的反對(duì)者中，著名的科學(xué)史家廣重徹的影響尤其廣泛[14]。其實(shí)廣重徹最初很推崇武谷的思想，對(duì)其評(píng)價(jià)很高，但后來(lái)其態(tài)度發(fā)生了轉(zhuǎn)變，開(kāi)始否定和批判三階段論[14-15]。廣重徹的批判主要集中在三個(gè)階段的劃分、順序、轉(zhuǎn)換過(guò)程不清晰的問(wèn)題上[14]，進(jìn)而質(zhì)疑三階段論作為科學(xué)史模型的“有效性”。然而這些問(wèn)題與其說(shuō)是武谷的錯(cuò)誤，不如說(shuō)是廣重徹選擇了與武谷截然不同的立場(chǎng)與視角所致。前文已經(jīng)提到，武谷在論述他的三階段論時(shí)特意強(qiáng)調(diào)過(guò)這三個(gè)階段有著相對(duì)性，其順序也不是嚴(yán)格地依次出現(xiàn)，并且要受社會(huì)狀況、生產(chǎn)技術(shù)、意識(shí)形態(tài)等方面的限制，因此也不能清楚地闡明兩個(gè)階段之間的轉(zhuǎn)換過(guò)程，否則就會(huì)陷入形而上學(xué)。這樣的理論當(dāng)然是廣重徹?zé)o法接受的，但在武谷看來(lái)這并沒(méi)有問(wèn)題。廣重徹逝世之后，武谷曾再次談到這些問(wèn)題，并認(rèn)為廣重徹對(duì)三階段論存有很深的誤解[12](P301,305-306,316-319)。也有日本學(xué)者指出，武谷并未主張三階段論是科學(xué)史的方法；它作為“科學(xué)發(fā)展的邏輯”，是科學(xué)史的方法中的一個(gè)側(cè)面，因此并不涉及其作為科學(xué)史模型的有效性問(wèn)題[15]。

三、武谷思想對(duì)當(dāng)代物理學(xué)哲學(xué)的啟示

作為一位努力為現(xiàn)代物理學(xué)尋求適當(dāng)?shù)恼軐W(xué)理解的物理學(xué)家，武谷的物理學(xué)哲學(xué)思想是非常值得關(guān)注的。特別是對(duì)于物理學(xué)哲學(xué)家而言，武谷更像一面鏡子，其中反映出來(lái)的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，已經(jīng)為我們指出了未來(lái)發(fā)展的一條道路。

首先必須指出的是，武谷的量子力學(xué)解釋顯然是陳舊的。在批評(píng)隱變量理論時(shí)，他說(shuō)：“在量子力學(xué)中現(xiàn)今(指1936年)還找不到要向隱參數(shù)發(fā)展的矛盾。它表明，無(wú)需對(duì)這個(gè)參數(shù)抱任何期望和要求，沒(méi)有這個(gè)參數(shù)，理論也可以是完備的?！盵3](P13)現(xiàn)在我們已經(jīng)知道貝爾不等式等一系列隱變量不存在定理，當(dāng)然可以在這個(gè)基礎(chǔ)上接受非決定論的量子力學(xué)的完備性。可是，武谷在其著作中卻從未提過(guò)這些定理，似乎根本不了解這些結(jié)論，那么他口中的“完備”又是根據(jù)什么得到的呢？難道根據(jù)就是“現(xiàn)今還找不到要向隱參數(shù)發(fā)展的矛盾”？這只能說(shuō)明在武谷心中“內(nèi)秉的不確定性”與以往的決定論的物理學(xué)的沖突不算是矛盾，量子力學(xué)在其他方面取得的成功足以讓他與許多無(wú)視不確定性這樣的“哲學(xué)問(wèn)題”的物理學(xué)工作者站在同樣的立場(chǎng)上。武谷用整體大于部分之和的原理來(lái)解釋統(tǒng)計(jì)性的來(lái)源，這當(dāng)然不只是哲學(xué)原理，它也是量子力學(xué)利用希爾伯特空間中的概念和方法來(lái)定義復(fù)合系統(tǒng)的結(jié)果。但問(wèn)題恰恰是，現(xiàn)實(shí)當(dāng)中的微觀客體為何呈現(xiàn)出量子力學(xué)的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)所具有的特性。像武谷這樣，只說(shuō)“符合經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)具有某性質(zhì)”，與其說(shuō)是解釋，不如說(shuō)是描述?？杀氖牵钡浆F(xiàn)在仍有許多不了解量子力學(xué)解釋的物理學(xué)工作者采用這種方法來(lái)“解釋”量子力學(xué)，殊不知這樣的“解釋”本身才是真正需要解釋的東西。

不僅如此，武谷關(guān)于“切斷面”的觀點(diǎn)也非常值得懷疑。為了把切斷面限制在測(cè)量?jī)x器內(nèi)，武谷限制了“觀測(cè)”的概念?？墒撬置髡f(shuō)過(guò)，我們通過(guò)“觀測(cè)”可以知道電子是從哪個(gè)小孔進(jìn)來(lái)的，而且在這個(gè)“觀測(cè)”之后我們還可以根據(jù)電子在屏幕上留下痕跡的分布來(lái)判斷干涉現(xiàn)象消失與否[3](P101)。這無(wú)疑說(shuō)明并非所有的觀測(cè)都會(huì)對(duì)被觀測(cè)的微觀客體造成毀滅性的、不可逆的擾動(dòng)。此外，“宏觀的狀態(tài)不是量子力學(xué)中的本征態(tài)”的說(shuō)法也是缺乏根據(jù)的。貓毛中的基本粒子的狀態(tài)確實(shí)和貓的生命狀態(tài)沒(méi)什么直接關(guān)系，但構(gòu)成貓的所有基本粒子的狀態(tài)就不是無(wú)關(guān)緊要的了。雖然人們觀察貓的時(shí)候直接擾動(dòng)的僅是貓毛，但貓毛會(huì)擾動(dòng)貓的其他部分，我們不能武斷地排除間接擾動(dòng)對(duì)其生命狀態(tài)的影響。當(dāng)然，我們?cè)谌粘Ｉ钪胁粫?huì)認(rèn)為觀察會(huì)影響貓的生命狀態(tài)，但那完全有可能是因?yàn)樗呀?jīng)處于“活著”或“死亡”中的一個(gè)宏觀的本征態(tài)中，而不見(jiàn)得是因?yàn)楹暧^狀態(tài)不是量子力學(xué)中的本征態(tài)。薛定諤的思想實(shí)驗(yàn)正是通過(guò)巧妙的設(shè)置使貓?zhí)幱谌粘Ｉ钪袔缀醪豢赡艽嬖诘摹盎钪迸c“死亡”的疊加態(tài)中，其意圖正是要揭示量子力學(xué)中不能回避的解釋問(wèn)題。

在處理量子力學(xué)解釋問(wèn)題的過(guò)程中，武谷扮演了一個(gè)深諳量子力學(xué)卻不甚了解量子力學(xué)解釋問(wèn)題的物理學(xué)家的角色。這類(lèi)物理學(xué)家通常忙于處理物理學(xué)前沿問(wèn)題，沒(méi)有閑暇仔細(xì)考慮量子力學(xué)解釋這種無(wú)法高效彰顯其專業(yè)水平的問(wèn)題，而人們又總以為量子力學(xué)解釋就像高等數(shù)學(xué)一樣是所有物理學(xué)工作者必定掌握的內(nèi)容。那些草率的、武斷的量子力學(xué)“解釋”在很大程度上源于這樣的忽視和誤解。正因?yàn)榱孔恿W(xué)解釋并不是這些物理學(xué)家真正關(guān)心的問(wèn)題，所以面對(duì)這類(lèi)問(wèn)題他們總顯得缺乏那種“于不疑處有疑”的哲學(xué)精神，這與他們?cè)谖锢韺W(xué)的其他領(lǐng)域表現(xiàn)出的耐心和審慎形成了巨大反差。

不過(guò)，武谷對(duì)量子力學(xué)解釋的草率處理并沒(méi)有完全妨礙他發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)物理學(xué)家和哲學(xué)家各自的不足。他曾多次強(qiáng)調(diào)物理學(xué)并不等于物理學(xué)解釋，忽略了這一點(diǎn)的哲學(xué)家總是誤將物理學(xué)家對(duì)物理學(xué)的解釋當(dāng)作物理學(xué)本身加以引用，而忽略了這一點(diǎn)的物理學(xué)家也常把來(lái)自某種哲學(xué)立場(chǎng)的物理學(xué)解釋當(dāng)作物理學(xué)中不可或缺的一部分[1](P70-71)，[3](P57,64-66,70)。哲學(xué)視野偏狹的物理學(xué)家往往把一小部分人的認(rèn)識(shí)當(dāng)作無(wú)可爭(zhēng)辯的事實(shí)，相比之下不愿深入了解現(xiàn)代物理學(xué)的哲學(xué)家對(duì)與物理學(xué)有關(guān)的說(shuō)法缺乏辨別能力則是情理之中的事情了。只有像武谷這樣，既精通現(xiàn)代物理學(xué)又愿意站在哲學(xué)的角度去分析與物理學(xué)有關(guān)的問(wèn)題，才有可能超越傳統(tǒng)的物理學(xué)家和哲學(xué)家的思想。盡管武谷本人在這方面并非無(wú)可挑剔，但他的觀點(diǎn)和方法仍值得借鑒和反思。

要解決武谷指出的及其自身存在著的問(wèn)題，離不開(kāi)物理學(xué)哲學(xué)家的努力；何況物理學(xué)哲學(xué)作為科學(xué)哲學(xué)的一個(gè)子學(xué)科，要提升自身的學(xué)科地位，也不能僅借用物理學(xué)中的實(shí)例來(lái)討論一般科學(xué)哲學(xué)問(wèn)題，否則即便是在科學(xué)哲學(xué)研究的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中也難以體現(xiàn)物理學(xué)哲學(xué)的地位[16]。所以，以量子力學(xué)解釋為代表的物理學(xué)解釋理論應(yīng)該得到物理學(xué)哲學(xué)家更多的關(guān)注。一方面，我們應(yīng)該努力讓更多的人了解更多、更深刻的量子力學(xué)解釋理論，這才能讓傳統(tǒng)物理學(xué)家和哲學(xué)家明白量子力學(xué)解釋究竟是什么樣的理論，它關(guān)心的問(wèn)題是什么，有哪些可能的研究方向和方法，進(jìn)而認(rèn)識(shí)到某些物理學(xué)工作者給出的量子力學(xué)“解釋”的狹隘性。另一方面，我們應(yīng)當(dāng)在梳理主流量子力學(xué)解釋理論的基礎(chǔ)上總結(jié)出這些理論涉及到物理學(xué)、數(shù)學(xué)和哲學(xué)當(dāng)中的哪些內(nèi)容，進(jìn)而明確量子力學(xué)解釋同其他與物理學(xué)有關(guān)的領(lǐng)域的聯(lián)系和區(qū)別。這才有可能讓量子力學(xué)解釋作為一門(mén)相對(duì)獨(dú)立的分支學(xué)科出現(xiàn)在人們的視野中，而不是淪為“三不管”地帶，遭到誤解和忽視。相信這一學(xué)科的存在能夠幫助人們明確區(qū)分物理學(xué)和物理學(xué)解釋，避免其誤以為物理學(xué)家理所當(dāng)然地就是解釋物理學(xué)的專家。