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论爱因斯坦的经验约定论思想(1)-科技哲学
来源:  作者:李醒民  点击:次  时间:2002-02-05 00:00于哲学网发表

 单行本的最后一章给爱因斯坦留下了深刻的印象。他在1917年5月21日写信给石里克,称这一章是“出色的”。这封信是他写给石里克的信件中的最重要的一封信,因为它表明了爱因斯坦的发展中的科学哲学。爱因斯坦在信中详细地评论了石里克的实在论的约定论。其基本思想是:马赫认为只有经验是实在的;而石里克认为经验和(物理自然的)事件是实在的;他自己则认为,“实在”一词是在不同的意义上使用的,或与经验有关,或与事件有关,也就是说,他是针对物理意义上的事态而言的。爱因斯坦指出,如果两个人相互独立地研究物理学,他们将创造出在经验方面(马赫意义上的“要素”)一致的体系。两个人为把这些要素关联起来而设计出的智力建筑物却可以大相径庭。就事件而言,这两个建筑物不必一致,因为这些建筑物确实属于概念结构。可以肯定,“在经验上不可避免给出的”存在的意义上,只有“元素”,而不是“事件”,才是实在的。但是,如果我们把空时图式中排列的东西称为“实在的” (正如石里克所做的那样),那么毫无疑问,“事件”尤其是“实在的”。无疑地,我们观在在物理学中称之为“实在的”东西,是在空中排列的东西,而不是直接给出的东西。
显然,在爱因斯坦的科学哲学中,所出现的约定论成分的最清楚的证据是:他明确断言物理学理论能够在经验水准上一致,而在“事件”方面却不一致,事件构成了物理学研究的实在。这一点基本上与石里克原先引用的迪昂(法国科学家和科学哲学家,也是一位约定论者)命题——“没有什么东西强迫我们把一种世界图像仅仅看作是独一无二的世界图像”——相一致。
在后来的许多场合中,爱因斯坦明显地继续对石里克表示高度的敬意,继续支持石里克的约定论立场。1919年圣诞节(12月25日),爱因斯坦发表了一个简短的、但却十分有趣的论文——“物理学中的归纳和演绎”。他在批判了理论是用归纳法从经验推出的观点之后写道:“如果在理论推导中存在着逻辑错误,就能够认为它是错误的,或者事实与理论的结果不一致,也能够认为理论是不正确的。但是,理论的真理性从来也不能被确证。因为人们永远不知道,即使在将来不会遇到经验与它的结果相矛盾;而且,还有其他观念体系总是可以得到的,它们能够把同样的给定的事实联系在一起。如果两个理论都是合用的,它们二者都与已知的实际材料一致,那么除了研究者的直觉观点外,没有共他标准宁愿选择这个或那个。这样一来,我们就可以理解,拥有理论和事实的聪明的研究人员也可以是矛盾的理论的热情支持者。”这与石里克1915年的下述说法在精神实质上是相通的:“在某些情况下,几个理论可以同时为真,那时它们提供了不同的、但在每种情况下都是完全单义的关于事实的标示。”
可以看出,爱因斯坦和石里克都认为,经验不能唯一地决定一个正确的理论,因此人们对理论的选择具有约定的逻辑地位。不过,他们二人也像彭加勒一样地指出,就结果而言,人们选择理论并不是完全自由的。石里克认为,不存在完全自由约定的问题,约定总是以最简单和最方便的形式呈现出来。爱因斯坦也以类似的口吻说,尽管在原则上总是存在着许多经验上等价的理论,实际上科学家从中选择总要受到历史条件的限制,以致所做出的选择总是以最好的形式出现。
促使爱因斯坦背离马赫而转向石里克的不仅仅是哲学上的转变,还有一个在1915年做出答案的很重要的物理学问题促使爱因斯坦接受了石里克的约定论。这就是空穴概念(Lochbetrachtung)问题,即the problem of the“hole argument”。
爱因斯坦早在1913年就考虑广义协变场方程,但是他当时还没有从坐标具有直接度规意义的观念的束缚下解放出来,而把广义协变场方程表面上产生不出“空穴”的度规张量分量的唯一解视为不可能接受该方程的决定性论据。直到1915年,爱因斯坦才最终肯定了广义协变场方程是广义相对论的正确基础,驳倒了空穴概念的反对意见。1916年1月3日,他在给挚友贝索的信中这样解释道:“关于空穴概念,直到最后的结论,都是完全正确的。如果对于同一坐标系K,存在着两个不同的解G(x)和G’(x),那就毫无物理意义。设想在同一流形中,同时有两个解,这是毫无物理意义的,坐标K实际上就没有物理实在性。”([3],p. 416)爱因斯坦说,他原先的错误在于把客观实在描述为坐标,并假定任何四个坐标在流形中决定一个客观实在的点,而他现在认为坐标只不过是“物理上无意义的参数”,通过广义协变性的假设,“时间和空间被剥去了客观实在的最后痕迹”。
石里克认为实在只是用理论的非任意元素描述的,爱因斯坦恰恰通过洞察空时坐标没有实在的物理意义,在理论和实在的关系上达到了与石里克相同的观点。在他们二人看来,空间和时间丧失了它们对于实在的要求,因为坐标集的选择是任意的约定。
爱因斯坦之所以倾向于石里克所坚持的约定论,也与他们共同反对新康德主义的经历有关。在1915年至1925年,爱因斯坦和石里克都看到,新康德主义者,尤其是与马堡学派(the Marburg School)有联系的新康德主义者是他们的主要哲学对手。新康德主义者在遇到相对论威胁到他们所宣称的空间和时间是先验的结论时,力图寻求各种谋略自圆其说。爱因斯坦和石里克在通信中都厌恶新康德主义者。1919年10月17日,爱因斯坦写信给石里克:“哲学家热切地力求把相对论塞进康德的体系中。您看到了塞林思(Sellien)愚蠢的学术讲演了吗?”1920年6月5日,石里克以类似的语调写信给爱因斯坦:“人们能够以平静的心情看到在相对论问题上所进行的疯狂的努力——尤其是康德主义者的疯狂努力,真理早先的胜利是确定无疑的。”他们二人的多次通信表明,他们在反对新康德主义的斗争中立场是完全一致的。
在本世纪20年代初,石里克成为与康德主义者进行论战的代表人物。1921年8月,他对卡西勒(Cassirer) 对于相对论的书发表了大量批判性的评论:“作为精密科学构造性原理的先验综合判断学说在新理论中没有得到明确的证实。卡西勒的意见在我看来似乎没有提供令人信服的证据:我们怎么可能治愈由于推翻了欧几里得的物理学而使原始的康德观点遭受到的创伤呢?”爱因斯坦谈了上述评论后,立即向石里克寄了一张赞扬他批评卡西勒的明信片(1921年8月10日)。
对石里克和爱因斯坦而言,他们与新康德主义者争论的焦点是:指导探索的根本原理是固定的、先验的(像新康德主义者所坚持的那样)呢?或者这些原理是约定的、从而能够随科学进步而变化呢?像石里克一样,爱因斯坦也偏爱约定论的解释,这明显地表现在他前述的反对温特尼茨的新康德主义观点的态度上。
把石里克和爱因斯坦吸引到约定论的因素是,约定论提供了把彻底的经验论(按照这种学说,所有的科学陈述都向借助经验进行修正敞开着大门)和康德的洞察(科学的某些原理必然是——正如它曾经是的那样——强加于我们经验形成和理论形成的过程中,以便使经验和理论是可能的)结合起来的途径。正由于约定论是在上述对立的两极之间保持了必要的张力,所以成为一种卓有成效的科学认识论和科学方法论。 而康德的草率解决办法只能把某些最有意义、最为重要的科学主张永远放到超越于经验检验的位置上,这样的科学根本不成其为科学。至于马赫的彻底经验论的解决办法,爱因斯坦在1917年认为“他不可能创造出什么有生命的东西,而只能扑灭有害的虫豸。”([3],p. 432)
从爱因斯坦与石里克1915年第一次通信之后的多年内,爱因斯坦始终给石里克以很高的评价。他于1921年2月31日在推荐石里克当教授的信中,称赞石里克的“深刻的数学物理学知识”和“处理认识论问题的异乎寻常的明晰性和独立性。”但是到1921年之后,他们来往信件不频繁了,而且有点单方面。在1921年至1929年,爱因斯坦给石里克只写了四封信,而石里克给爱因斯坦却写了九封,而仅在1920年,他们就交换了14封信。在1923年至1929年,爱因斯坦仅给石里克写了两封信,其中一封还是他的秘书代写的。在1921年前,通信的哲学内容是丰富的。在1921年后,石里克还按过去的方式提出哲学问题,但他没有得到爱因斯坦的反应。这种变化的原因也许在于,石里克的科学哲学此时具有更为明显的实证主义特征,爱因斯坦逐渐开始醒悟了。例如,石里克1927年7月14日曾给爱因斯坦写了一封信,颂扬了维特根斯坦,认为自己原先的认识论似乎是“原始的和粗糙的”。爱因斯坦对此信没有给予答复。
有证据表明,到1930年,爱因斯坦已十分明确地与石里克分道扬镳了。1930年11月23日,爱因斯坦在读了石里克的论文(“现代物理学中的因果关系”)的手稿后,写信给石里克:“从普遍的观点来看,您的描述与我看待事物的方式并不相应,因为批发现您的整个概念可以说是太实证主义了。事实上,物理学提供感觉经验之间的关系,但仅仅是间接提供的。在我看来,物理学的本质决不是用这个断言就能详尽无遗地概括出特征的。我率直地向您提出,物理学是尝试用概念构造真实世界的模型以及这个世界接受定律支配的结构的模型,的确,它必须严格地描述我们可以达到的那些感觉经验之间的经验关系;不过,它只有这样才能与感觉经验联系起来。”可以看出,爱因斯坦之所以在1915年被吸引到石里克的科学哲学,是因为这种科学哲学有可能提供一条道路,即把他信奉的寻求的真实事物的理沦描述与理论在原则上并没有提供真实事物的唯一描述这一发现调和起来。但是,石里克后来却抛弃了早先的信念,这正是爱因斯坦与之在哲学上分手的原因。爱因斯坦以下面的话结束了前面引用的信:“您将为爱因斯坦是一个‘形而上学家’而感到奇怪。但是,在这方面,每一个四条腿和两条腿的动物实际上都是形而上学家。”

四、最后的综合性的评论
石里克早期实在论的约定论的科学哲学对爱因斯坦的影响是不小的,它有助于爱因斯坦哲学思想的转变:由怀疑论的经验论全面转向理性论的实在论和经验约定论。不过,需要指出的是,后两种哲学思想在爱因斯坦的早期思想中就已占主导地位,否则就很难解释爱因斯坦早期一系列的科学发现——尤其是狭义相对论发现——的哲学基础。
但是,石里克的影响说起来毕竟是间接的,因为石里克的约定论思想还是渊源于迪昂,尤其是源渊于彭加勒。要知道,彭加勒是经验约定论的创始人。
马赫、休谟的怀疑论的经验论对年轻的爱因斯坦有明显的影响,它促使爱因斯坦冲破了居统治地位的教条式的旧科学观念;这种影响主要表现在破坏旧思想观念、旧理论体系上(爱因斯坦充分地肯定了马赫和休谟的这一功绩),但其建设性显然不足,这也正是爱因斯坦后来与马赫背道而驰的原因。但是,彭加勒对爱因斯坦的众多方面的影响可以说大都是建设性的,而且在广度和深度上并不亚于马赫。爱因斯坦虽然尊崇他的前辈彭加勒,但他并没有明确充分肯定彭加勒对他的重大影响。其中的缘由及他们二人的关系,也是一个值得探讨的饶有兴味的课题。
从马赫到彭加勒再到爱因斯坦,形成了一个值得注意的纽带。这个纽带既体现了现代科学发展的潮流,也体现了与之相伴的科学哲学发展的潮流。
这个潮流不仅极大地影响了本世纪20年代兴起的第一个真正的科学哲学运动(维也纳的逻辑实证主义学派),而且也影响当代科学哲学的某些方面。当代科学的发展也打上了他们的认识论和方法论的烙印。
马赫、彭加勒、爱因斯坦就是这个纽带上的纽结。但这并不意味着彭加勒是马赫主义者,正如爱因斯坦不是彭加勒主义者(如果可以这样称呼的话)一样。而且,可以肯定,后者对前者有所突破、有所发展、有所创新。
尤其是彭加勒和爱因斯坦,他们二者都是以第一流的科学家和哲学家的眼光,对科学及其基础进行全方位的、根本性的研究的榜样。
他们怀有坚定的信念、充沛的激情、执着的追求,在科学前沿忘我地进行开拓性的探索,力图以最适当的方式勾画出一幅简化的和易于领悟的世界图像,力图谱写出思想领域中最高的音乐神韵。
他们以敏锐的头脑、明晰的思想,深刻的眼力,经常对理论基础作批判性的思考。他们的思考已深入到一个相当困难的问题,即科学创造的心理机制和日常思维的本性问题。
彭加勒活跃于世纪之交,爱因斯坦在本世纪伊始崭露头角。他们一身二任,他们使科学与哲学密切结合、相互促进,这种传统对后来年轻一代的科学家(如海森伯等人)和哲学家(如当时维也纳学派的青年人)产生了举足轻重的影响,这也是当时科学和哲学发展的一个值得注意的动向。
彭加勒和爱因斯坦的榜样也说明,伟大的科学家,特别是那些长期在科学前沿进行理论探索的科学家,最有条件成为有新见解的、有影响的哲学家。可以预期,随着时间的推移,那些对科学一窍不通或一知半解的所谓“伟大哲学家”将会销声匿迹,而伟大的科学家却会越来越多地成为伟大的哲学家。

参考文献与注释
“经验约定论”是我为法国科学家和科学哲学家昂利•彭加勒所创造的哲学所取的专门名称(因为为彭加勒强凋经验在做出约定时的引导作用和经验在科学中的本源作用)。关于经验约定论的起源、内容、精神实质及影响,我已有专文论述(该文尚未发表)。
《爱因斯坦文集》第一卷,许良英等编译,北京:商务印书馆,1976年第1版,第5页。
《爱因斯坦文集》第三卷,许良英等编译,北京:商务印书馆,1979年第l版,第368页。
李醒民:哲学是全部科学研究之母——狭义相对论创立的认识论和方法论分析(上、下),长春:《社会科学战线》,1986年第2期(总第34期),第79~83页;1986年第3期(总第35期),第127~132页。
Henri Poincaré, La science et I’Hypothese, Paris, 1902, Ernest F1ammarion Éditeur, 1902, pp. 3~5, 65~67, 104, 162~166.
北京:《自然科学哲学问题丛刊》,1980年第3期,第49页。
H. Howard, Realism and Conventionalism in Einstein’s Philosophy of Science: Einstein-Schilick correspondence, Philosophia Naturalis, 21(1984), pp.616~629. 本节中的以下有关材料和爱因斯坦、石里克的话均引自该文,不再一一注明。
我在《中国社会科学》1986年第4期的一篇文章中,曾比较详细地论述了善于在对立两极保持必要的张力的认识论和方法论意义。
Arthur I. Miller, Imagery in Scientific Thought, Creating 20th-Ccntury Physics, Birkhauser Boston Inc., 1984, p. 15.

 



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