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“双波包”与易哲学——关于量子力学的种本体论诠释
来源:  作者:  点击:次  时间:1970-01-01 08:00于哲学网发表

    1 引言

    近年来,许多人著书立说,认为当代物理学与东方哲学(包括中国与印度)之间存在着某种相似性。在本文中,作者将着重讨论它与中国哲学,特别是易哲学的共同点。易哲学主要源出于《易传》,该书是约在公元前3世纪编成的,传统的看法是由儒家编纂的,但从它的内容来看应该推测是由道家编纂的。
    简单地把量子力学与易哲学做直接的类比,只能给出它们之间相同性的肤浅描述。为了把这种无定形的直觉变成为一种有价值的、具有透彻性的思想,必须要在本体论的层面上对二者进行深入的分析比较。本文作者试图在这一工作的基础上,融合量子力学与易哲学这两方面的思想成果,建立起一个崭新的哲学观,这一哲学观将会较好地对量子力学做出哲学上的诠释,同时也包含对易经哲学中的主要哲学思想进行科学化与形式化的转变。

    2 量子力学的本体论表述


    2.1 玻尔的哲学观
    从经典物理学到量子力学,这一过渡对物理学观念产生了深远的影响。现在人们已清楚地认识到,经典物理学的原理仅适用于有限的范围,而且只是一种近似。经典力学的标准哲学诠释混淆了物理的现象与本体论的概念,并且与量子力学是不相容的。
    尼尔斯·玻尔是在量子论出现时期的一位偏好哲学的著名物理学家。他对量子理论引起的哲学问题进行过深刻思考。玻尔关于量子力学的哲学观既深刻又有局限性,这源于他的方法学。他的方法学的中心部分是关于物理学概念体系的分析。他尖锐地指出,西方本体论的概念是对经验现象产生的概念体系的不适当的外推。玻尔的哲学观的局限在于,他的方法学过份强调了物理学中的经验基础而忽视了他分析中暴露出的量子力学含有的思想体系的内涵。
    在他著名的科莫演讲中,玻尔陈述了量子论的基础:或许可以用所谓“量子假设”来表述,即一个基本的不连续性或更确切地说是分立性,存在于任何原子过程中。这对经典理论来说是完全陌生的,这一分界以普朗克的量子运动为标志。据此,他做出以下结论:量子假设表明,有关原子现象的任何观察,都不可避免地包含观察者与观察媒介的相互作用。
    2.2 相互作用原理
    当然,玻尔自己很小心地避开了本体论的话题,也拒绝提出任何本体的假设,因为这样的假设违背了他的方法论的原则。虽然如此,因为上面说过量子力学包涵着新的思想材料,我们可以看见他的立场很含蓄地赞成了本体实体的存在。这是因为他的立场既要把观察描述成一种相互作用又要把在不同实验条件下对同一被观察物得出的现象的描述,作为对这一被观察物的互补性的信息。
    需要一种新的本体论的原则,来描述本体与现象之间的关系。这个原则可取之于两个来源,一个是玻尔对观察与相互作用的观念;另一个是假设现象是本体与观测仪器相互作用的结果。这导致了相互作用原理:
    现象是由于本体与观测媒介相互作用的结果。
    相互作用原理将全面的现实分为两个领域:一个领域是本体现实,它与实验媒介相互作用,这一现实是独立存在于相互作用之外的;另一领域是指相互作用的结果,这是被称为现象的现实,相互作用使得这一现实可以被实验所感觉到。从这一理解出发,本体论的中心问题是探索这一本体现实的性质。
    2.3 通向本体论的三个步骤
    建立量子力学的本体论哲学体系可以分为三个步骤。第一个步骤是给出这一概念的形式化的数学结构。薛定谔方程中的波函数概念是量子力学的中心形式化概念。玻恩的几率诠释符合了使波包与实验统一起来的需求,但是创造一个本体论的独立实在的概念需要完全不同的方法。由于薛定谔方程可以用来描述观测之间的真实变化过程,而符合薛氏方程的波包的量子力学的干涉有物质的结果,所以本文作者认为,薛氏方程所描述的波包概念是一个比较合适的用以建立本体论概念的形式化概念。
    第二步,我们必须考虑,假如有实体满足该描述,为了真正的存在,它们还要满足什么样的其他条件。在目前情形下,我们必须考虑波包应具有怎样的本体性的性质才能得以存在,这即是说一个单独的波包不能做一个本体实体,我们必须考虑要加上怎样更多的性质去构成一个完备的本体实体。这一考虑的结果将会给波包一个实在性的诠释。具有波包的数学结构的真实存在,将与我们通常所认为的自然实体有着截然的不同。这一诠释需要一个全新的概念体系的框架。因此,诠释的问题,便是在波包的数学结构基础上,创造一个全新的范畴体系,来表达一个合适的本体实体概念。这一概念必须承认,实体在孤立时是非局域性的,而当与一个实验媒介发生系列相互作用后,便会成为局域的。根据这一要求,本文作者提出一个新的概念就是“双波包”的概念。双波包由正弦元波包与相调节子波包构成。这些概念将在下一章节里加以阐明。
    第三步,是要建立一个普遍的哲学体系,使我们能够理解现实的一切,它将包含而又超出我们一开始所讨论的所有科学问题。这将导致对精神一类性质的问题的哲学探索,以及对双波包体系的哲学上的思考。后一问题是本文的主要重点,并将在“3”讨论,出于适当的动机,将在“2.5”对精神和意识问题做出一个粗略的描述。
    2.4 双波包
    本体实体必须是某种真实波包,从而波包的形式体系可以用来描述它。构成这一波包的波可以认为是一组单色正弦元波。这样的波包是量子力学的群包的本体论的诠释。它所组成的各个单色正弦波不是真正的本体实体,但是为了构成真实的波包,它们必须具有一种似实非实的存在性质。它们没有现象上的存在,是因为它们自己本身不能有量子力学的干涉从而产生局域化而被观测到。可以说本体实体的原料不是正弦波而是正弦波之间的量子力学的干涉。
    构成这波包的波,必然有很复杂的相互关联,这样波与波之间的干涉才能建立并保持下来。进一步,它们还必须具有一些特别的性质来造成它们的粒子现象。如果粒子现象是由于波包里的波之间的干涉被重新调节而形成的一个极限小结构,那么,这就可以用相关联的重新调节来解释群包的塌缩,就是粒子的出现。所以,在波包形成与塌缩时,便会通过相关联来建立或调节构成波之间的干涉。
    在量子力学中,没有任何力可以在波包中调节一个单独的元波。所有的量子力学的力都表现于不可分割的基本粒子之间,不表现于一个基本粒子之内。因此,本文作者认为本体性的干涉实际上是通过一种比量子力学的力更复杂精巧的调节来实现。借鉴电磁相互作用与强相互作用中的光子与胶子概念,可以把这些干涉相应地解释为一种本体性的实体,即所谓的相调节子,因为它调节正弦元波的相位。
    为构成一个波包,一大群的相调节子必须一齐配合起作用。所以,我们提出这大群调制子构成一个调节波包。没有相调节子来调节一群正弦元波,这群正弦元波就不能构成一个波包。因此正弦波包的存在依靠着相调节子波包的作用。所以本文作者认为,一个基本的本体实体,是由一对双波包构成的,它包含密切相关的正弦元波包与相调节子波包。双波包概念是建立在形式化量子理论基础上的本体论的中心概念。
    2.5 精神与意识
    相互作用原理和双波包的本体论提供了一个基础,可以用来建立一个关于意识的解释性体系,而这一点用其他的量子论诠释是无法达到的。首先,我们利用相互作用原理把意识经验解释为本体现实与经验媒介、我们的感官相互作用的结果。这样的相互作用的概念是由相调制波包的相互作用的概念扩展而来的。其次,双波包的本体论让我们可以假定相互作用是相调节子波包,而非量子力学的群波包。因此,意识是本体实体的相调节子与人类的器官的相互作用结果。意识现象与它的相应本体现实分子的关系,与物质实体与它的相应本体现实分子的关系类似。当然,在进入相互作用中的本体现实分子的性质必须被诠释为如下两种不同的情形:进入物理作用的是正弦元波包,它是量子力学的群波包,可用薛定谔方程描述;有意识现象做结果的是相调节子波包,它不能用量子力学来描述。但是只是通过量子力学概念体系就能够发挥这个概念。在这两个范围内相互作用必然有性质上的不同。在物质的方面相互作用是波包的塌缩。在意识的方面,可以类似地称之为相调节子波包的塌缩。可是由于我们没有一个关于相调节子波包的决定性概念,这样说必然依旧相对地不明朗。无论怎样,这种概念在区分相互作用的来源与结果上有着重要的用处,正像在量子力学中一样。正如物质实体是现象,意识也是现象。它是本体实体与人类的器官的相互作用的结果,就像量子力学的粒子是本体实体与观察媒介的相互作用的结果一样。
    现在,我们有了一个关于精神哲学的全新的概念体系。我们可以称其最高范畴为相调节子领域中的“心”或“灵”,它相应于传统上西方哲学对心与灵的理解。但我们必须注意,传统的解释有严重缺陷,因为人们把关于心和灵的本体的因素与意识的现象的因素混淆在一块了。现象的因素必须从本体论概念中抽出来,归到现象性的自我,即意识。心或灵概念中剩下的本体论的内容应该被诠释为一个相调节子波包系统。进一步地,相调节子除在解释量子力学的现实诠释上有重要作用外,它既给心以自然诠释也使心的概念自然化,并将它扩大到整个自然界。
    总之,量子力学的双波包本体论使本体实体与现象实体之间有了本质上的区分。现象实体是本体实体与经验媒介相互作用的结果。本体实体与现象实体,都各有两个领域。现象实体的两个领域是意识和物质实体。本体实体的两个领域是物质的正弦元波包和非物质的相调节子波包。 


    3 中国的本体论与量子力学


    3.1 双波包的本体论与西方本体论概念
    现在我们必须把我们的注意力转向建立一个解释现实的普遍的哲学概念体系。纵观西方哲学概念,没有类似双波包理论的。西方哲学有二元论的传统,其中以笛卡尔为最。但是二元论与这里提到的双波包的二元性有根本上的不同。在二元论中,物质与精神两个领域是截然隔离的。这就是说,物质与精神这两个领域中的每一个别的实体,都有着独立的本体的存在。但是在双波包理论中,正弦元波包与相调节子波包只能互相关联地存在以构成独立存在的真实波包。在这里要强调,由逻辑观点来说正弦元波包与调节子波包是先于存在的,但它们本身不是这一本体论的真实存在,仅仅是构成真实存在的某种前提性的东西。
    3.2 双波包本体论与阴阳
    笛卡尔的二元论深刻地影响了现代西方哲学和科学,但双波包本体论与它在结构上是完全不相同的。与双波包类似的本体论却主导了中国哲学近2000年,这就是易哲学。这种哲学根源于阴阳的原理;阴阳是《易经》中有关变化过程的东西。在阴阳及其变化的观念基础上形成了《易传》的宇宙论体系,这是此后所有哲学的基础,也是此后大多数儒家的本体论的基础。
    阴阳的概念,来源于对自然现象中呈现的对立两方面的观察,并认为这是自然界存在与运行的基本动力。例如,男人与女人的对立被认为是产生生命与维系自然物种的力量。光与暗、热与冷代表循环变化的动力。当《易经》演变成为一个哲学体系时,阴与阳便成为本体论上的二元性的宇宙的原则。
    这就是双波包与阴阳之间的类同之处。纯的阴与阳可以被认为是正弦元波与相调节子波。正弦元波与相调节子波单独地并不构成真实的存在,只有它们的混合交织才能构成波包,波包又构成双波包,就是构成真实实体。这十分近似于对阴阳的本体论解释的原理。阴和阳并不单独构成真实世界。自然中没有任何东西是纯阴或纯阳的。所有存在之物都是阴与阳相互交织的杂交体。本体现实是由两个不同的似实非实的领域组成,这两个领域的成分本身又不是真实的实体。这一命题是两者比拟的核心;但这抽象命题在两种不同的体系中却有着两种不同的具体内容。
    3.3 复杂性的两个层次 
    在《易经》体系里,八卦(经卦)有三爻,六十四卦(别卦)有六爻,别卦由两经卦组成,这是另外一项类比的根据。在双波包本体论与《易经》哲学中,真实存在的基本成分都是由两个部分组成:一个双波包包含了正弦元波包和相调节子波包,而一个有六爻的别卦是由二个有三爻的经卦组成的。这便产生了两个层次上的现象的复杂性,在《易经》中这一点被十分清楚地阐明了。把这一点应用到双波包情形上,对于一个深刻的哲学问题会产生十分有趣的观点。  
    《易经》把现实组成描述为两个阶段,其中基本的具体物象是由有三爻的经卦结构揭示出的,而事件以及关于变化运动的规律是由有六爻的别卦的结构揭示出的。《易传·系辞传(下)》说:“八卦成列,象在其中矣。因而重之,爻在其中矣。”
    从双波包实在论的观点看,不同程度的复杂性的区分是十分有意义的。但是把这种区分看成是现象与变化之间的不同是错误的。最好是区分两个不同层次的复杂性的现象的领域,每一个层次又包含了相应的变化规则。
    在20世纪,好多西方哲学家试图将意识现象归并到物质现象,两个层次的复杂性对这个归并方案导致了一个既新颖又深刻的观点。这一方案对西方的唯物论哲学家们一直是一个难于应付的问题。“现象”这个概念,在普通语言中,比在经典物理学中,是丰富多了。现象的本质在物理上处理为位置与动量这些东西,但是对某种层次的现象的彻底性的分析,并不适合去解释有目的的行为与主观经验这类现象。
    使复杂性的层次性原理适应双波包理论的概念体系便会产生以下的解释。正弦元波包与物理中的物质联系在一起,相调节子波包与意识联系在一起。物理学的原理仅仅是作用在整个现象范围的一部分;而作用在这个有限的物理范围的原理比之作用在整个现象现实的原理要有限得多。任何包含人在内的变化必须包含相调节子对正弦元波的影响。这表明,物理只是现象现实的一部分的描述,在目的性可以被概括进描述之前需要引伸到相调节子范围。 
    双波包理论与易哲学的两种复杂性的二层次的原理有两个重要不同的地方。第一,组成《易经》的六爻别卦与两个三爻的经卦的性质是一样的,但是,组成双波包的两个成分是不同的,互补性的。第二,在《易经》的体系中阴阳的互相交织组成三爻经卦,经卦是独立的真正的现象,阴阳是现象界的原始原料,可是,在双波包理论中,正弦元波包与相调节子波包不是真正现象,只是现象界的原始原料,现象界是由它们的交织构成的。


 



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