量子力学的定义范文

导语：如何才能写好一篇量子力学的定义，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

量子力学太疯狂？

根据量子力学，世界运行的方式就是疯狂的――同样的事情你可以做很多次，却会得到不同的结果。例如，利用那些巨大的高能粒子对撞机，物理学家以完全同样的方式把同样的粒子撞击数万亿次，却可以得到各种各样的实验结果。

这样，疯狂就意味着结果是不确定的。众所周知，爱因斯坦很不喜欢量子力学的不确定性，认为“上帝不掷骰子”。然而我们以同样的方式多次掷骰子，我们也难预测出最终骰子向上的点数，因为结果往往是不同的和随机的。这符合爱因斯坦对疯狂的定义，那么掷骰子也是疯狂的了？

仔细想想并不是这样，因为现实中没人能以完全相同的方式掷骰子。也就是说，某些方面我们没有考虑进去，所以结果会是随机的。所以说，掷骰子并不是疯狂的事情。

根据这一观点，如果我们能完全了解现实的每个细节，我们就可以准确无误地知道事情的结果。例如，知道掷骰子的每一个初始的细节，就可以知道掷出的点数是多少。这种信条就是决定论，是荷兰哲学家巴鲁赫・斯宾诺莎所强烈主张的，而爱因斯坦十分推崇斯宾诺莎的观点。爱因斯坦同样认为，量子力学中之所以存在疯狂的事情，其实是我们并没有完整地了解整个现实。

爱因斯坦太天真？

面对量子力学的疯狂，爱因斯坦认为，现实肯定存在隐藏的细节，目前还无法在量子力学中被识别出来，如果找到这种隐藏的细节，量子理论会不再疯狂，会恢复理智。根据这一点，与其说上帝不掷骰子，还不如说上帝掷的骰子跟经典世界中的骰子没有本质上的区别。

那么现实中真正存在某种隐藏的细节吗？1964年，北爱尔兰物理学家约翰・贝尔提出了一种检测实验，如果现实真的存在某种隐藏的细节，那么实验结果必须满足他所推导出的一个不等式（称为贝尔不等式）。但是几十年的实验结果，包括在2015年8月所公布的一个“几乎没有任何逻辑漏洞”的实验结果，都不满足贝尔不等式。这表明我们的世界并不存在隐藏的细节，疯狂是存在的。

篇2

注意教材书（文献［9］）已有"辐射场"及"能量场"的物理学概念。但囿于理论局限，使得教材书对这种场的描述是静止的（机械的）、孤立的（与物质世界无必然联系的）、无源的（原因不清），因而也是抽象的（没有物理意义的）。

上已证明，原子中能量量子化的根源是原子核，量子化是原子核自身性质。值得物理学注意的是，原子核这种性质并不孤立存在，它同时还严格地规定着所有外部世界。因而使得电子、原子、分子、物体、天体、宇宙都只能有唯一稳态位置和结构。这就是大自然最基本的内在本质规律。也就是普适方程即（20）式所揭示的规律。

那末，具体规律是什么呢？请看：

4.2 辐射能场（存在）定理

研究表明，辐射能场准确存在可用定理表述。

〖辐射能场定理〗:任何粒子（含场粒子及天体，无例外，下同）在其周围都形成（存在）一种辐射能场，这种辐射能场可用普朗克常数 ? 和量子数 n＝0,1,2,3… 准确具体描述。在微观辐射能场表现为量子化，在宏观则表现为大量粒子的简并统计结果。

4.3 辐射能场实质

辐射能场实质系以粒子为中心，向周围空间抛射场粒子流（这里主旨中性场粒子流，对于电磁场当有别论），这种场粒子流经电子集约化就成了光子。研究也表明，任何光子包括 X 射线都准确如此。参见（15）式，据此不难描述任何光子的自身结构。并且可以证明任何光子的静止（如可能）质量均不为零。认为光子静止质量为零，还是量子力学根据"相对论"瞎子摸象猜测结果。

这已表明光子的真实粒子性。并可准确具体证明，所谓波动性实际上是普朗克常数与量子数相互作用的一种客观表象，任何光子都不存在任何物理意义上的波动属性。

4.4 辐射能场形象

研究表明，辐射能场形象与点光源的光通量完全一致。对于原子核，其辐射能场可用图（3）准确表示：

图中箭头方向表示辐射能流方向，其线密度表示能流密度，n为量子数。

4.5 辐射能场性质

研究表明，辐射能场实质系以光速抛射场粒子流（粒子上限为中微子），故，辐射能场具有排它性。原子核的辐射能场首先排斥核外所有电子，任何电子也因此未能落到核上，这是事实。所以，电子未能落到核上量子力学的任何解释都只能是自欺欺人的胡言乱语！也所以，玻尔对电子的担心完全多余。

需要指出，辐射能场这种排斥作用，通常主要表现为能量形式。相形之下排斥力效应很小，一般可忽略。这与太阳光辐射的能量效应十分明显，而太阳光的压力效应十分微小，完全相似。不过在研究宇宙膨胀时，完全不可忽略天体辐射的斥力效应。就是说，"宇宙斥力"存在。然，囿于历史和理论局限，爱因斯坦在提出宇宙斥力概念后，又不得不自我否定。

4.6 原子核辐射能场数学表达式

大量研究表明，原子核（质子）的辐射能场数学表达式准确为：

E ＝ n2·h2 ／ 2mP·r2 ―――――――― (21)

式中 h 为普朗克常数，n为量子数，mP为质子质量，距离为r＝0∞，需指出，辐射能场场强 E 具有能量量纲（这是因为使用因子 h 结果），其数值则为 r处单位面积上的能量。

注意：该式与（64）式有必然联系，但物理意义微妙不同，且具有丰富物理内容（略）。

研究还表明，由此电子所得到的原子核辐射能场能量准确地为：

E ＝ n2·?2 ／ 2me·r2 ――――――― (22)

注意：这也就是玻尔量子化条件。

式中 me 为电子质量，不难看出普朗克常数 h＝2π? 紧密地联系着质子和电子。

已很明显，量子力学与玻尔相比，玻尔正确，量子力学谬误！

并且由（21）、（22）式不难看出，当量子数 n＝0时，E＝0。 需指出，这是物质结构非常状态。参见图（3），在 n＝0 时，原子核没有了辐射能场，原子核不再有排斥电子的能力。于是，电子必然落到核上。研究表明，这就是宇宙到达最低温度--宇宙奇点的情况。于是，原子中发生比核反应还强烈的变化，结果原子爆炸--物质爆炸--宇宙爆炸！这就是宇宙爆炸原因，由此也不难了解宇宙过去。

可悲的是，量子力学竟将量子数 n＝0 也定义为原子的一种稳定状态。可歌呼？可泣乎？灾难，罪过！阿们--

4.7 辐射能场的实验验证

4.7.1 太阳的辐射本领已足够大

目前世界公认太阳发射本领（文献[2]）为3.8×1033（尔格/秒），这相当于太阳每秒抛射出质量为 m＝4.2×109(千克) 物质。但如上可知，太阳实际发射本领远大于此。因为太阳光仅是辐射能流的一部分，这种能流粒子上限为中微子。

4.7.2 宇宙正在膨胀

宇宙正在膨胀，表明"宇宙斥力"存在，这是宇宙中心辐射能场性质。宇宙正在膨胀恰系宇宙中心辐射能场的客观真实写照（或曰照片）。

4.7.3 "太阳风"的存在

文献 ［10］介绍的"太阳风"正是本文定义的太阳辐射能场，太阳风就是太阳辐射能场的客观真实写照。该文献给出了对太阳风考察的卫星实际探测结果（文献图示略）。这可谓太阳辐射能场的真实实验验证。

4.7.4 第四个验证是，任何原子中任何电子均未能落到核上，这是事实

不仅如此，人为方法：高能阴极射线、X射线或高能加速器也很难将电子打到原子核上。这绝非因碰撞截面太小，总会有几率。实际上正是由于原子核具有排它性的辐射能场排斥效应所致。由（22） 式可见，电子得到的原子核排斥能与距离平方成反比例。在核半径处排斥能十分巨大，以致可忽略静电引力能。简单计算表明，电子必须具有200倍C(光速)才可能到达核半径处。也因此，玻尔对电子的担心完全多余！

需要指出，对此类问题，量子力学仍会故伎重演--狡辩。但经如上及以下分析论证，量子力学纯系主观臆造，对物理学实质问题全然无知，已经使得量子力学的狡辩不再有任何效力。

4.7.5 第五个验证是人们熟悉的，然而又不熟悉的，这就是气体压力

量子力学会立即反驳说："气体压力来自分子热运动和碰撞" （文献[8]）。需指出，这种解释充其量只能算作表面化非本质解释，作为哲学或市民语言尚可，但不能作为物理学家语言。在严格物理意义上说这种解释是自欺欺人的。这种解释实际上并不清楚分子热运动的实质和根源，更不知温度对单个分子的意义是什么。量子力学（文献 [8]）以公开宣称："对单个分子温度没有任何意义"。

这是因为量子力学有一剂灵丹妙药--波函数Ψ --量子力学家主观意识，就可以包治百病。温度与这灵丹妙药无任何联系，在灵丹妙药中没任何位置，所以温度没有用处。也所以量子力学结论：对于单个分子，温度没有意义。

但是，只要神经不错乱，人人都懂得，既然宏观温度是大量分子集体贡献，怎么能说单个分子没有贡献？单个分子又怎能摆脱温度环境？这与人对社会贡献完全一致，能说个人对社会的贡献没有意义吗？！

大量研究已经表明，温度概念同样也有极为丰富的物理内容。温度问题同样也贯穿全部物理世界全部内容。并对此可做如下结论：

普朗克常数 h＝2π? 与量子数 n＝0,1,2,3…好比一对孪生兄弟，他们共同贯穿全部物理世界全部内容，并且，宏观温度 T 就是量子数 n＝0,1,2,3… 的照片。

注意，此结论在确切物理意义上正确。

研究还表明：分子热运动及分子间斥力的实际根源正在于原子（核）间排斥能场相互作用的结果。并可得以下具体结果：

PV＝∑Ei ―――――――――――――――― (23)

式中PV为气体压力势能，Ei为单个气体分子的辐射能场能量（推导略）。这种严格关系唯一证明分子（原子）辐射能场客观存在。此时并唯有此时辐射能场的排斥力效应也十分明显，这就是气体压力。

第五章 大自然内在本质规律二

5.1 大自然内在本质规律之二--潜动能客观存在

研究还表明，这种规律正确存在也可用定理表述：

5.2 潜动能定理

〖潜动能定理〗：任何质量为 m 的物体（含场粒子及天体）当以速度 V 运动时，必有潜动能存在。若以符号 T2 表示则为：

T2 ＝ （1/2） mV2 ――――――――――― （24）

可见，潜动能在数值上与物体经典动能（机械动能）相等。现将经典动能定义为显动能，并以符号 T1 表示之：

T1＝ T2 ＝（1/2） mV2 ―――――――― （25）

那么，可以定义物体运动全动能，以符号 Tm 表示则为：

Tm ＝ T1＋T2 ＝ mV2 ――――――――― （26）

如果，质量 m 以光速 C 运动，其全动能必为：

Tm＝ mC2 ＝ E ――――――――――― （27）

看！这就是遐迩闻名的爱因斯坦质能关系。这已表明，爱因斯坦质能关系只不过是物体（粒子）运动全动能之特例！然而，不仅爱因斯坦本人，而且后人至今都不清楚质能关系的物理意义。可（27）式中 E＝mC2 的物理意义是再清楚不过了！

5.3 潜动能的物理意义

研究表明，潜动能普遍客观存在，实际上它是物体（粒子）运动时的伴随能量。由于潜在性，低速时或直观上人们难以发觉。只有在高速时才明显表现出来，所以人们至今尚不知晓。

研究表明，潜动能实质也是一种辐射能场，这种场粒子上限亦为中微子，对中微子目前尚不能检测，这也是人们尚未发现潜动能的直接原因。

需指出，温度为 T 的物体当以速度 V 运动时，同时存在辐射能场及潜动能能场，两种能场分别可测并须分别描述。但是，以下将完全证明原子核的辐射能场实际上就是原子核自旋潜动能。由此也证明潜动能普遍客观存在。

也所以潜动能的能量效应较其压力（即动量）效应明显，尤其当速度V＜＜C 时，人们无法观测到这种动量效应。然而当物体速度接近光速（VC）时，潜动能的能量效应与动量效应均不可忽略。这时潜动能的能量效应形成爱因斯坦的质能关系事实；而其动量效应则形成"物质波"的事实。这就是"物质波"的本来面目和真实内容。

5.4 潜动能的实验验证

5.4.1 回旋加速器的验证

文献 [10] 介绍："电子在回旋加速器中，任何瞬间，轨道平均磁场的增量必须是轨道上磁场增量的 2 倍"。即：

dBave ＝2dB ―――――――――――――- （28）

这无疑表明本文如上全动能成立，亦即表明潜动能客观存在。

5.4.2 电子在加速器中同步辐射光

电子在加速器中同步辐射光能正是电子运动的潜动能，并且，电子同步辐射光的波长 λ为：

λ ＝ h·c／E ―――――――――――――― （29）

注意：式中能量 E 是电子同步辐射光能量，也就是电子的潜动能。

5.4.3 地球的潜动能

地球有潜动能？从没听说过！有人说。

不错，但经本文由普适方程已经计算出地球确有潜动能：月球的存在给出完全的证明。因为本文对月球的计算表明，普适方程不仅适用于太阳系，而且适于地（球）--月（球）结构。并且，对月球的计算，得出两个重要结果：①由普适方程计算月球绕地（球）轨道半径与天文观测（文献［2］）的误差小于1％ ； ②由普适方程计算得出--月球是颗裸星。这已是个奇迹，目前为止任何理论都办不到！

这种结果无疑表明：

第一，地球所得到的太阳辐射能刚好等于地球轨道动能，也刚好等于地球的潜动能。于是，地球能量处于一种动平衡中。这表明，月球绕地（球）轨道受地球潜动能严格支配，亦即受地球轨道动能严格支配，亦即受太阳能量严格支配。不仅如此，太阳以此严格支配着系内所有天体（无例外）的运行（位置、动能、尺寸、质量以及轨道曲线性质）。

第二，地球运动潜动能客观存在，在数值上准确等于地球轨道运行动能。故〖潜动能定理〗成立！

第三，"物质波"就是本文所定义的"潜动能"。

第四，普适方程无条件成立！

5.4.4 X射线韧致辐射

周知，X射线韧致辐射最短波长 λmin 为：

λmin ＝ h·c／E －――――――――――― （30）

式中 E 为外加能量，在数值上等于电子显动能，也等于潜动能。需要指出的是，电子只能放出潜动能形成所谓的"波长"：λ。而电子的显动能与宏观物体的机械动能一样：只能直接作机械功，不能直接成为辐射能。量子力学对此问题"心不在肝"！

所以，（30）式的真实物理内容是：电子放出潜动能形成所谓波长：λ，这证明潜动能客观存在。可是，量子力学，还有德布罗意，把这称为"物质波"！

还要注意：由（30）式可见，韧致辐射最短波长 λmin 连续可变，这已完全表明电子能量连续可变。再一次证明"量子化"并非电子自身固有属性。

第六章 物质波及其实质

6.1 究竟物质波是什么

谈物质波问题，恰进入量子力学权威领地。作为权威，理应对此做出科学合理解释。遗憾的是虽经近百年发展量子力学仍满足于对物理现象作似是而非的猜测，量子力学的"波函数"概念正是对"物质波"现象的猜测，并强加给电子。

下面考察物质波。

德布罗意"物质波波长"表达式为：

λ ＝ h／p ―――――――――――――――― （31）

该式表示什么物理意义呢？

认真研究表明：虽然 λ 具有长度量纲，但并不表征任何长度物理量，只能表征粒子动量p 的反比量度。之所以具有长度量纲，是因为动量 p 反比量度的单位取 h 的结果。除此之外（31）式不再有其他物理意义，或将其变化如下：

λ＝h／p＝hv／pv＝hv／mv2＝hv／Em ――― （32）

式中 Em＝Tm 为前文定义的粒子运动"全动能"，这表明 λ 亦可表征粒子运动全动能的反比量度，或者说是对潜动能的一种量度。所以可结论：

6.2 物质波实质

第一，"物质波"波长只能表征粒子运动时的动量效应或者潜动能，实质是潜动能的反比量度。除此之外（32）、（31）式不再有其它意义。

第二，"物质波波长"绝不表示粒子有任何物理意义上的"波动"性质！

第三，那又为何将 λ 定义为"波长"呢？研究表明，这还是在于量子力学的特长--富于猜想的结果：看到粒子（光子或电子）的干涉和衍射现象，联想宏观波动（水面波动）的干涉，于是猜想微观粒子（光子和电子）有一种说不清的波动性质。由此便将 λ 定义为"波长"。殊不知，宏观波动（水面波动）的干涉与微观粒子的干涉是完全不同的两回事。研究表明，水面波动确系水面物质波动。而粒子（光子和电子）的干涉和衍射却完全是由普朗克常数 ? 与量子数 n (一对孪生兄弟) 共同（技术）表演的结果。并可严格准确具体证明:粒子（光子或电子）的干涉条件中的自然数 n＝0,1,2,3… 恰为量子数 n＝0,1,2,3…（略）。这是因为粒子的干涉和衍射现象是粒子与（量子化了的）物质场（辐射能场）相互作用的必然结果。

并且在本文已到达的深度--准确描述场粒子自身结构深度上说，仍未发现任何粒子有任何内禀波动属性。这说明根本不存在"物质波"。而德布罗意"物质波"概念恰在于粒子运动"潜动能"的事实。所以，与其说德布罗意发现了"物质波"，毋宁说他发现了粒子运动的潜动能。

之所以人们认为粒子具有波动性，客观原因在于人们对微观粒子，例如光子，几乎完全缺乏了解。也因之，目前为止，光子的"波粒二象性"问题仍属世界公认遗难问题之一！

第七章 普适方程物理意义

7.1 普适方程物理意义

普适方程物理意义可用图（4）

描述如下：

图中曲线 ① 就是普适方程 ①

式，这代表大自然一种普遍基本规

律--相互吸引规律。式中 T 为

粒子（含天体 ）轨道动能，V 为引

力势能。动能等与势能之半，这本是

经典物理内容。

曲线 ③ 就是普适方程 ③ 式，

这代表大自然另一种普遍基本规律

--相互排斥规律。式中 E 为粒子

（含天体）所得到的由辐射中心来的

辐射（排斥）能。

显然，曲线 ① 是线性的，即引

力能 V 随距离 r 呈直线变化；而

排斥能 E（曲线 ③）是双曲线。故，

两条曲线必相交，交点为 ②，即普适方程 ② 式（T＝E）。这代表大自然第三种基本规律--普遍客观存在规律--两种相反作用永恒绝对平衡规律：既可以是稳态平衡，例如原子和太阳系；又可以是动态平衡，例如银河系及宇宙的膨胀（含宇宙爆炸）。并且牛顿力学在大自然中完全好用！量子力学对牛顿力学的非议纯属癔语糊勒！

7.2 普适方程注释

第一，普适方程物理意义虽很宽广，但却真实具体，并不抽象。

第二，普适方程可以直接用来计算原子结构，计算天文结构须要变换（略）。

第三，已不难看出大自然（宇宙万物）没有任何东西能够（可以）逃脱普适方程规律的支配！所以这里用了"永恒绝对普遍"规律说法，不仅物理意义，而且哲学意义准确可靠。亦不难看出人类目前为止的哲学理论错误（略）！

第四，因此不难理解：普朗克常数及量子数好比一对孪生兄弟，他们共同贯穿全部物理世界全部内容！

研究表明，这已构成物理学最基本的定律--物理学奠基定律。以致物理学不得不另辟一章：

第八章 物理学奠基定律

8.1 物理学奠基定律

〖物理学奠基定律〗：普朗克常数 h＝2π? 与量子数 n＝0,1,2,3… 好比一对孪生兄弟，它们同时共同贯穿全部物理世界全部内容，无例外。

篇3

关键词 心身二元论 经典力学 观察者 意识

中图分类号：B089 文献标识码：A

意识涵盖了大部分的心理现象，它既是我们体验到的对心理状态的复杂的内省，又等同于“觉醒”的状态，或者感知状态。因此，在给意识下定义时就会出现困难，它所涉及的分支众多，难以用一个单一的定义将意识所包含的方面全部囊括其中。意识的核心问题是“现象性”，理解意识的关键在于弄清楚现象性本身的本质及其起源。在早期西方哲学历史上，意识问题是以“心身问题”为标志开始的，意识是“心灵”的一个特征。从最早时期开始，意识与死亡相关联，人们希望并且相信，意识是与物质性的身体相区别的东西。因此，对意识的研究首先要回溯到早期历史上的心身问题。

自从笛卡尔提出“心身二元论”，赋予“心灵”以实体地位以来，对于心灵是否存在、怎样存在、如果存在，心灵该如何与身体相互作用等问题的争论延续至今。笛卡尔认为，心灵与物质是独立的两个实体，物质具有广延的属性，却不能思考，心灵能够思考却不占有空间。从对日常经验的内在主义素朴描述出发来看，心灵与身体之间和谐地相互作用，促使人们能够相信，心灵必然有其独特的存在地位。为了说明两者如何互动作用，笛卡尔提出“松果腺”这一概念。但是“松果腺”的提出，却恰恰暴露出笛卡尔的心灵观念存在的矛盾。

从内在主义的角度看，心灵确实与物质相互作用，意愿、欲望能够促成行为的发生，导致行为对象的改变等。但是，由于心灵不具有广延且不占有空间的属性，又导致人们无法运用在经典力学基础之上形成的认知图式，来理解和说明心灵的存在形式，心灵怎样与物质相互作用更成为了一个难题。如果承认心灵的独特实体地位，则有悖于经典力学的科学原则，如果依照唯物主义的基本观点，把心灵与物质等同起来，用大脑内部的物质之间的相互作用来说明意识活动，则导致无法说明为什么存在主观体验和感受的问题，这显然又违背了人类体验的直觉。因此，无论是坚持二元论还是唯物主义一元论，心物互动问题都面临着极大的理论困难，坚持内在主义观点，就必须说明心灵有别于物质的本体论地位以及心身互动的作用机制；坚持唯物主义的观点，就必须说明为什么人会有主观体验和感受。本文认为，除了上述两种对心物关系的说明之外，存在第三种对心物关系的思考，即对经典力学原则在说明心灵问题上是否具有适用性的质疑：经典力学的原则是万能的吗？它是否能够作为评判心灵是否存在以及怎样存在的标准？心物关系问题难以有所进展，是否因为我们用来评判心灵存在的标准出了问题？量子力学能否作为新的研究范式来推进心灵的研究？

随着人们认知程度的提高，自然科学的发展，对心灵问题的讨论更加如火如荼。古老神秘的“心灵”概念也逐渐以“意识”这一崭新的形式出现在哲学、神经科学、心理学、计算机科学等多学科的交叉研究视域中。本文将以“意识”这一概念来论述笛卡尔心物二元论中所提及的“心灵”。

“有一种古老的观点：自然由两部分组成，一部分包含感觉和思想，另一部分在运动中包含有物质对象。这个观点在笛卡尔的时代复活，并成为经典物理学的基础。”①1687年，牛顿出版了著名的《自然哲学的数学原理》一书，掀起了科学的革命。在这本书中，宇宙被描述成一个遵循严格规律的大机器，依照数学的精密性在空间中运动。一切事物都可以被还原成遵循严格规律运动的物质实体，作为因果决定链条上的一环，按照既定的规律运行。因此，经典物理学的世界被冠以具有决定论和客观性的特征。但是在涉及到微观世界的对象时，经典物理学的基本原则就失效了。

意识问题是当代哲学、神经科学、心理学、计算机科学等多个交叉学科进行跨学科研究的热点难题。众多学科关注意识的原因在于，它是关乎人的本性根基和人与外部世界关系的根本性问题。不论是唯物主义立场，还是二元论立场来看待意识，都有不可回避的理论困难。

以上两种立场在说明意识问题的过程中，会遭遇到困难的原因，除了意识问题本身的复杂性之外，另一个重要的原因是，唯物主义和二元论均把研究宏观事物低速运动规律的经典力学，作为思考意识问题的理论基础。二元论产生的部分原因是迫于经典力学的还原论和客观性压力，人们无法调和与说明物质活动和意识之间存在形式的不协调，但是却又难以违背自己体验的常识，放弃意识的主观性特征。唯物主义则恰恰相反，它遵循经典力学的客观性、决定论、还原论等根本规律，把物质放在优先地位，试图用经典力学的规律来同化或拒斥意识的主观性特征。在一定程度上，二元论与唯物主义这两种相对立的立场都是以经典力学的原则为根本依据，朝着各自相反的方向建构自己的理论，但是，二元论从理论内部割裂了意识与物质的关联，而唯物主义又混淆了意识与物质的差别。

以牛顿运动定律为主要内容的经典力学在20世纪以前被称为最美的物理学，它通过把“意识”排斥在研究范围之外来实现其理论的完备性。它假定时空的绝对性和依据初始值可进行精确预测等特征，为人类认识自然、了解自身的本性描绘了一幅因果封闭、清晰可测的蓝图。世界上的任何物理系统都能够被分解为各个组成元素，各个组成元素只能够与彼此相邻的元素发生相互作用，物理系统遵循着严格的物理因果封闭定律，根据一定的可观测的物理量，能够做出无限精确的预测。经典力学的唯物主义世界观已经否定了意识是有别于物质，具有独立存在地位的实体。大脑是世界上最为精密且复杂的整体系统，它作为意识活动发生的场所已经是毋庸置疑的科学事实。按照经典力学的观点，大脑与意识同样应该遵守经典力学的根本原则，但显然意识的诸多属性以及对应的神经活动的规律都无法用经典力学来说明。

神经科学的研究成果已经表明，意识活动的发生受到大脑整体活动的控制，它并不是固定发生在大脑的某一个区域。同样，大脑的某一部分神经通路也不是意识发生的场所，完整的意识的出现，需要调动大脑内部不同脑区的神经元进行放电。不同的意识场景所对应的神经元活动的组合也不一样。就目前的神经研究成果而言，神经科学只能够对意识活动的说明进行基于科学经验上的描述，而不能够进行充分的因果说明。经典力学中的整体可以分解成部分的组合的原则，无法说明意识的高度统一性；相邻部分的因果互动原则更加无法解释不同脑区的神经活动，怎样能够作为单一的意识活动的组成部分。发生在个体大脑中的意识转瞬即逝，难以捕捉，甚至毫无规律可循。大脑内部呈现的意识场景为什么具有统一整合性和动态的分化性，归属于不同脑区的神经元为什么能同时放电而形成单一的意识场景，控制这些神经元活动的机制是什么？这些问题，对于研究宏观事物运动规律的经典力学而言存在困难。经典力学中不需要涉及对微观事物的化学过程的说明，而这一点对于大脑研究来说，则非常重要。

如果从大脑内部和大脑外部两个维度，来对意识进行一种描述上的区分，从大脑外部，引入一个“观察者”，那么对意识就可以做出两种不同的描述。这两种维度的描述之间的区别也表明，经典力学难以说明意识。

按照经典力学的原则，每个脑区的神经元只能够与它紧邻的神经元发生互动，并根据所处的大脑区域的定域性而非全局性来表征意识场景。对意识的内在描述不是从外在的“观察者”或者元素集合所体现出的整体功能性角度进行描述，而是对这些独立的神经元描述的组合的描述。“根据经典力学，对物理系统和它的动力学的状态的描述，能够在内在的层次上表达出来。但是人们怎样来理解经验的整体思想的发生呢？”②

外在描述是在引入一个外部“观察者”之后而做出的描述，观察者知道大脑内部描述是由诸多元素所构成，但是，他能够从外在维度对内部元素进行整合，使内部元素组合起来具有整体的表征属性。同时，外部的观察者能够从整体的功能性角度出发来进行整体表征，在观察者的意识中形成的整体性描述，不会受到各个不同脑区神经元活动的区域性限制。总之，这个外在的观察者不仅具备“知道”大脑内部是由多个元素组合的能力，还具备把这些元素集合成整体的能力。因此，在内在描述层次上的独立元素的集合，在外在层次上可以被称为是一个单一的整体。

从功能的角度出发，大脑被看作是一个功能性的整体，但是在经典力学的框架中，功能基本上不具备任何实际的意义，因为大脑的过程受到不同脑区神经活动的控制，然而，大脑部分与部分之间的相互作用不可能实现大脑的整体作用。从根本上来说，一个从外在层次所描述的功能性整体，所表现出来的整体性含义要比逻辑上独立的要素的简单集合要复杂得多，而这一点恰恰是与经典力学的根本原则相悖。因此，意识的整体功能性概念在经典力学框架中也无法得到合理的说明。

依据经典力学的法则，整体可以被分解为独立的局部要素的集合。“功能性”对于物理因果封闭定律而言是无效的，因而不具备任何存在的理由，唯一承认它的理由就是方便我们从外在层次对它进行直接的理解。

灵感与顿悟是经常出现在人类思考过程中的真实存在的心理现象，在艺术和科学研究中表现尤为明显。它们具有突发性、偶然性、丰富性、瞬息变化等特征，它们常常会受到当下场景或意识内容的刺激而产生，但是其产生的机制与结果却远远超出了人对当下对意识的研究水平。按照经典力学的可预测性原则，依据一定的可观测的物理量，就能够对事物做出精确的预测，但是在灵感和顿悟这类具有突发性的心理现象上，经典力学的根本原则显然不适用。

根据经典力学的根本原则来解决意识问题面临诸多的理论困难，意识的高度整合性和高度的分化性、主观体验的整体性和动态多样性、从外在的功能角度所描述的大脑的整体功能性特征、灵感和顿悟这类突发性的心理现象都无法从经典力学理论中得到科学合理的说明。

斯塔普（Henry Stapp）认为，对于经典力学而言，意识和行为之间的紧密关系不可能从逻辑上推导出来，相反，这恰恰意味着经典力学的不完整性。经典力学不能够蕴含意识的现象性方面，除非意识是一种副现象。但是，如果意识是副现象，则显然有悖了直觉。如果经典力学控制自然的整个动态过程，那么作为人类大脑高度进化发展结果的意识就是一个令人怀疑的神话。经典力学的动态原则既不蕴含现象实在的存在，也不能够对它们怎样从简单形式进化到高级阶段提供一种自然的动态说明。在经典力学的理论框架当中，人类的体验既没有存在地位，它也无法对大脑的动态作用提供充分合理的自然说明，那么我们就应该放弃用经典力学的整体逻辑结构来研究意识，并转而寻求一种能让我们的体验充分发挥动态作用，且完全不同的逻辑结构的模式，这一模式就是量子力学。

量子力学的诞生打破了人类对经典力学关于世界的固有认识，传统的物质观念、物理封闭因果定律、决定论和连续性观点都遭到了破坏。量子力学重新为人类描述了一个新奇的、感官不可知、反常识的世界。量子力学的理论框架内，大脑被看作一个量子系统。

意识与大脑之间的紧密联系已经是一个不争的科学事实，虽然经典力学在说明意识问题上存在许多的理论困难，但是科学的发展趋势表明，我们始终要在科学的框架内来说明意识。因此，意识研究必须转换一种新的研究范式。目前，最有希望将意识重新纳入到物质世界的科学理论只有量子力学。“冯诺依曼、诺伯特维纳和霍尔丹指出，自然的量子力学方面似乎是为了将意识重新纳入我们现有的物质概念而为意识量身定做。”③

经典力学与量子力学的不同之处在于，量子力学引入了“观察者”因素，测量结果不再是具有绝对的客观性。尤其是在对意识进行研究的过程中，“观察者”本身也作为物理系统的一部分而参与和影响着对意识的测量结果。由于意识具有高度的分化性，各种心理事件瞬息万变，每一次对意识的测量都会取得不同的结果，为了对意识现象做出完备的描述，每一次的测量结果彼此之间呈互补关系，这种互补性取消了在经典力学框架内应该具有的严格因果律，意识呈现出非因果性的特征。

当代著名的心灵哲学家查默斯也多次在其著作中谈到意识可能与量子力学有紧密的关系，但是对此他常常又持一种怀疑的态度。作为提出“意识的困难问题”而闻名于世的哲学家来说，他始终关注的是意识的主观经验问题，但是，在他看来，量子力学与经典力学相比，在意识问题上具有一定的优势，但是即便如此，这一范式目前还未能说明为什么会有主观感受的发生。“问题在于物理理论的基本元素都要归结到两点：结构和物理过程的动力学，但是从结构和动力学出发，我们只能获得更多的结构和动力学，而有意识的经验仍然没有被涉及。”④尽管如此，量子力学在意识研究上仍有许多探讨的空间。

注释

① Stapp， H.P.（1993）Mind， Matter， and Quantum Mechanics， Springer-Verlag.83.

篇4

二十世纪即将结，二十一世纪即将来临，二十世纪是光辉灿烂的一个世纪，是个类社会发展最迅速的一个世纪，是科学技术发展最迅速的一个世纪，也是物理学发展最迅速的一个世纪。在这一百年中发生了物理学革命，建立了相对信纸和量子力学，完成了从经典物理学到现代物理学的转变。在二十世纪二、三十年代以后，现代物理学在深度和广度上有了进一步的蓬勃发展，产生了一系列的新学科的交叉学科、边缘学科，人类对物质世界的规律有了更深刻的认识，物理学理论达到了一个新高度，现代物理学达到了成熟的阶段。

在此世纪之交的时候，人们自然想展望一下二十一世纪物理学的发展前景，探索今后物理学发展的方向。我想谈一谈我对这个问题的一些看法和观点。首先，我们来回顾一下上一个世纪之交物理学发展的情况，把当前的情况与一百年前的情况作比较对于探索二十一世纪物理学发展的方向是很有帮助的。

一、历史的回顾

十九世纪末二十世纪初，经典物物学的各个分支学科均发展到了完善、成熟的阶段，随着热力学和统计力学的建立以及麦克斯韦电磁场理论的建立，经典物理学达到了它的顶峰，当时人们以系统的形式描绘出一幅物理世界的清晰、完整的图画，几乎能完美地解释所有已经观察到的物理现象。由于经典物理学的巨大成就，当时不少物理学家产生了这样一种思想：认为物理学的大厦已经建成，物理学的发展基本上已经完成，人们对物理世界的解释已经达到了终点。物理学的一些基本的、原则的问题都已经解决，剩下来的只是进一步精确化的问题，即在一些细节上作一些补充和修正，使已知公式中的各个常数测得更精确一些。

然而，在十九世纪末二十世纪初，正当物理学家在庆贺物理学大厦落成之际，科学实验却发现了许多经典物理学无法解释的事实。首先是世纪之交物理学的三大发现：电子、X射线和放射性现象的发现。其次是经典物理学的万里晴空中出现了两朵“乌云”：“以太漂移”的“零结果”和黑体辐射的“紫外灾难”。[1]这些实验结果与经典物理学的基本概念及基本理论有尖锐的矛盾，经典物理学的传统观念受到巨大的冲击，经典物理发生了“严重的危机”。由此引起了物理学的一场伟大的革命。爱因斯坦创立了相对论；海林堡、薛定谔等一群科学家创立了量子力学。现代物理学诞生了！

把物理学发展的现状与上一个世纪之交的情况作比较，可以看到两者之间有相似之外，也有不同之处。

在相对论和量子力学建立起来以后，现代物理学经过七十多年的发展，已经达到了成熟的阶段。人类对物质世界规律的认识达到了空前的高度，用现有的理论几乎能够很好地解释现在已知的一切物理现象。可以说，现代物理学的大厦已经建成。在这一点上，目前有情况与上一个世纪之交的情况很相似。因此，有少数物理学家认为今后物理学不会有革命性的进展了，物理学的根本性的问题、原则问题都已经解决了，今后能做到的只是在现有理论的基础上在深度和广度两方面发展现代物理学，对现有的理论作一些补充和修正。然而，由于有了一百年前的历史经验，多数物理学家并不赞成这种观点，他们相信物理学迟早会有突破性的发展。另一方面，虽然在微观世界和宇宙学领域中有一些物理现象是现代物理学的理论不能很好地解释的，但是这些矛盾并不是严重到了非要彻底改造现有理认纱可的程度。在这方面，目前的情况与上一个世纪之交的情况不同。在上一个世纪之交，经典物理学发生了“严重的危机”；而在本世纪之交，现代物理学并无“危机”。因此，我认为目前发生现代物理学革命的条件似乎尚不成熟。

虽然在微观世界和宇宙学领域中有一些物理现象是现代物理学的理论不能很好地解释的，但是这些矛盾并不是严重到了非要彻底改造现有理认纱可的程度。在这方面，目前的情况与上一个世纪之交的情况不同。在上一个世纪之交，经典物理学发生了“严重的危机”；而在本世纪之交，现代物理学并无“危机”。因此，我认为目前发生现代物理学革命的条件似乎尚不成熟。客观物质世界是分层次的。一般说来，每个层次中的体系都由大量的小体系（属于下一个层次）构成。从一定意义上说，宏观与微观是相对的，宏观体系由大量的微观系统构成。物质世界从微观到宏观分成很多层次。物理学研究的目的包括：探索各层次的运动规律和探索各层次间的联系。

回顾二十世纪物理学的发展，是在三个方向上前进的。在二十一世纪，物理学也将在这三个方向上继续向前发展。

1）在微观方向上深入下去。在这个方向上，我们已经了解了原子核的结构，发现了大量的基本粒子及其运规律，建立了核物理学和粒子物理学，认识到强子是由夸克构成的。今后可能会有新的进展。但如果要探索更深层次的现象，必须有更强大得多的加速器，而这是非常艰巨的任务，所以我认为近期内在这个方向上难以有突破性的进展。

2）在宏观方向上拓展开去。1948年美国的伽莫夫提出“大爆炸”理论，当时并未引起重视。1965年美国的彭齐亚斯和威尔逊观测到宇宙背景辐射，再加上其他的观测结果，为“大爆炸”理论提供了有力的证据，从此“大爆炸”理论得到广泛的支持，1981年日本的佐藤胜彦和美国的古斯同时提出暴胀理论。八十年代以后，英国的霍金[2,3]等人开始论述宇宙的创生，认为宇宙从“无”诞生，今后在这个方向上将会继续有所发展。从根本上来说，现代宇宙学的继续发展有赖于向广漠的宇宙更遥远处观测的新结果，这需要人类制造出比哈勃望远镜性能更优越得多的、各个波段的太空天文望远镜，这是很艰巨的任务。

我个人对于近年来提出的宇宙创生学说是不太信的，并且认为“大爆炸”理论只是对宇宙的一个近似的描述。因为现在的宇宙学研究的只是我们能观测到的范围以内的“宇宙”，而我相信宇宙是无限的，在我们这个“宇宙”以外还有无数个“宇宙”，这些宇宙不是互不相干、各自孤立的，而是互相有影响、有作用的。现代宇宙学只研究我们这个“宇宙”，当然只能得到近似的结果，把他们的延伸到“宇宙”创生了初及遥远的未来，则失误更大。

3）深入探索各层次间的联系。

这正是统计物理学研究的主要内容。二十世纪在这方面取得了巨大的成就，先是非平衡态统计物理学有了得大的发展，然后建立了“耗散结构”理论、协同论和突变论，接着混沌论和分形论相继发展起来了。近年来把这些分支学科都纳入非线性科学的范畴。相信在二十一世纪非线性科学的发展有广阔的前景。

上述的物理学的发展依然现代物理学现有的基本理论的框架内。在下个世纪，物理学的基本理论应该怎样发展呢？有一些物理学家在追求“超统一理论”。在这方面，起初是爱因斯坦、海森堡等天才科学家努力探索“统一场论”；直到1967、1968年，美国的温伯格和巴基斯坦的萨拉姆提出统一电磁力和弱力的“电弱理论”；目前有一些物理学家正在探索加上强力的“大统一理论”以及再加上引力把四种力都统一起来的“超统一理论”，他们的探索能否成功尚未定论。

爱因斯坦当初探索“统一场论”是基于他的“物理世界统一性”的思想[4]，但是他努力探索了三十年，最终没有成功。我对此有不同的观点，根据辩证唯物主义的基本原理，我认为“物质世界是既统一，又多样化的”。且莫论追求“超统一理论”能否成功，即便此理论完成了，它也不是物理学发展的终点。因为“在绝对的总的宇宙发展过程中，各个具体过程的发展都是相对的，因而在绝对真理的长河中，人们对于在各个一定发展阶段上的具体过程的认识只具有相对的真理性。无数相对的真理之总和，就是绝对的真理。”“人们在实践中对于真理的认识也就永远没有完结。”[5]

现代物理学的革命将怎样发生呢？我认为可能有两个方面值得考试：

1）客观世界可能不是只有四种力。第五、第六……种力究竟何在呢？现在我们不知道。我的直觉是：将来最早发现的第五种力可能存在于生命现象中。物质构成了生命体之后，其运动和变化实在太奥妙了，我们没有认识的问题实在太多了，我们今天对于生命科学的认识犹如亚里斯多德时代的人们对于物理学的认识，因此在这方面取得突破性的进展是很可能的。我认为，物理学业与生命科学的交叉点是二十一世纪物理学发展的方向之一，与此有关的最关于复杂性研究的非线性科学的发展。

2）现代物理学理论也只是相对真理，而不是绝对真理。应该通过审思现代物理学理论基础的不完善性来探寻现代物理学革命的突破口，在下一节中将介绍我的观点。

三、现代物理学的理论基础是完美的吗？

相对论和量子力学是现代物理学的两大支柱，这两大支柱的理论基础是否十全十美的

呢？我们来审思一下这个问题。

1）对相对论的审思

当年爱因斯坦就是从关于光速和关于时间要领的思考开始，创立了狭义相对论[1]。我们今天探寻现代物理学革命的突破口，也应该从重新审思时空的概念入手。爱因劳动保护坦创立狭义相对论是从讲座惯性系中不同地点的两个“事件”的同时性开始的[4]，他规定用光信号校正不同地点的两个时钟来定义“同时”，这样就很自然地导出了洛仑兹变换，进一步导致一个四维时空（x，y，z，ict）（c是光速）。为什么爱因劳动保护担提出用光信号来校正时钟，而不用别的信号呢？在他的论文中没有说明这个问题，其实这是有深刻含意的。

时间、空间是物质运动的表现形式，不能脱离物理质运动谈论时间、空间，在定义时空时应该说明是关于什么运动的时空。现代物理学认为超距作用是不存在的，A处发生的“事件”影响B处的“事件”必须通过一定的场传递过去，传递需要一定的时间，时间、空间的定义与这个传递速度是密切相关的。如果这种场是电磁场，则电磁相互作用传递的速度就是光速。因此，爱因斯坦定义的时空实际上是关于由电磁相互作用引起的物质运动的时空，适用于描述这种运动。

爱因斯坦把他定义的时间应用于所有的物质运动，实际上就暗含了这样的假设：引力相互作用的传递速度也是光速c.但是引力相互作用是否也是以光速传递的呢？令引力相互作用的传递速度为c＇。至今为止，并无实验事实证明c＇等于c。爱因斯坦因他的“物质世界统一性”的世界观而在实际上假定了c=c＇。我持有“物质世界既统一，又多样化的”以观点，再加之电磁力和引力的强度在数量级上相差太多，因此我相相信c＇可能不等于c。工样，关于由电磁力引起的物质运动的四维时空（x，y，z，ict）和关于由引力引起的运动的时空（x＇，y＇，z＇，ic＇t＇）是不同的。如果研究的问题只涉及一种相互作用，则按照现在的理论建立起来的运动方程的形式不变。例如，爱因斯坦引力场方程的形式不变，只需把常数c改为c＇。如果研究的问题涉及两种相互作用，则需要建立新的理论。不过，首要的事情是由实验事实来判断c＇和c是否相等；如果不相等，需要导出c＇的数值。

我在二十多年前开始形成上述观点，当时测量引力波是众所瞩目的一个热点，我曾对那些实验寄予厚望，希望能从实验结果推算出c＇是否等于c。令人遗憾的是，经过长斯的努力引引力波实验没有获得肯定的结果，随后这项工作冷下去了。根据爱国斯坦理论预言的引力波是微弱的，如果在现代实验技术能够达到的测量灵敏度和准确度之下，这样弱的引力波应该能够探测到的话，长期的实验得不到肯定的结果似乎暗示了害因斯坦理论的缺点。应该从c＇可能不等于c这个角度来考虑问题，如果c＇和c有较大的差异，则可能导出引力波的强度比根据爱因劳动保护坦理论预言的强度弱得多的结果。

弱力、强力与引力、电磁力有本质的不同，前两者是短程力，后两者是长程力。不同的相互作用是通过传递不同的媒介粒子而实现的。引力相互作用的传递者是引力子；电磁相互作用的传递者是光子；弱相互作用的传递者是规范粒子（光子除外）；强相互作用的传递者是介子。引力子和光子的静质量为零，按照爱因斯坦的理论，引力相互作用和电磁相互作用的传递速度都是光速。并且与传递粒子的静质量和能量有关，因而其传递速度是多种多样的。

在研究由弱或强相互作用引起的物质运动时，定义惯性系中不同的地点的两个“事件”的“同时”，是否应该用弱力或强力信号取代光信号呢？我对核物理学和粒子物理学是外行，不想贸然回答这个问题。如果应该用弱力或强力信号取代光信号，那么关于由弱力或强力引起的物质运动的时空和关于由电磁力引起的运动的时空（x，y，z，ict）及关于由引力引起的运动的时空（x＇，y＇，z＇，ic＇t＇）

有很大的不同。设弱或强相互作用的传递速度为c＇＇，c＇＇不是常数，而是可变的，则关于由弱或强力引起的运动的时空为（x＇＇，y＇＇，z＇＇，Ic＇＇t＇＇），时间t＇＇和空间（x＇＇，y＇＇，z＇＇）将是c＇的函数。然而，很可能应该这样来考虑问题：关于由弱力引起的运动的时空，在定义中应该以规范粒子的静质量取作零时的速度c1取代光速c。由于“电弱理论”把弱力和电磁力统一起来了，因此有可能c1=c，则关于由弱力引起的运动的时空和关于由电磁力引起的运动的时空是相同的，同为（x，y，z，ict）。关于由强力引起的运动的时空，在定义中应该以介子的静质量取作零（在理论上取作零，在实际上没有静质量为零的介子）时的速度c＇＇取代光速c，c＇＇可能不等于c。则关于由强力引起的运动的时空（x＇＇，y＇＇，z＇＇，Ic＇＇t＇＇）不同于（x，y，z，ict）或（x＇，y＇，z＇，ic＇t＇）。无论上述两种考虑中哪一种是对的，整个物质世界的时空将是高于四维的多维时空。对于由短程力（或只是强力）引起的物质运动，如果时空有了新的一义，就需要建立新的理论，也就是说需要建立新的量子场论、新的核物理学和新的粒子物理学等。如果研究的问题既清及长程力，又涉及短程力（尤其是强力），则更需要建立新的理论。

1）对量子力学的审思

从量子力学发展到量子场论的时候，遇到了“发散困难”[6]。1946——1949年间，日本的朝永振一郎、美国的费曼和施温格提出“重整化”方法，克服了“发散困难”。但是“重整化”理论仍然存在着逻辑上的缺陷，并没有彻底克服这一困难。“发散困难”的一个基本原因是粒子的“固有”能量（静止能量）与运动能量、相互作用能量合在一起计算[6]，这与德布罗意波在υ=0时的异性。

现在我陷入一个两难的处境：如果采用传统的德布罗意关系，就只得接受不合理的德布罗意波奇异性；如果采纳修正的德布罗意关系，就必须面对使新的理论满足相对论协变性的难题。是否有解决问题的其他途径呢？我认为这个问题或许还与时间、空间的定义有关。现在的量子力学理论中时宽人的定义实质上依然是决定论的定义，而不确定原理是微观世界的一条基本规律，所以时间、空间都不是严格确定的，决定论的时空要领不再适用。在时间或空间的间隔非常小的时候，描写事情顺序的“前”、“后”概念将失去意义。此外，在重新定义时空时还应考虑相关的物质运动的类别。模糊数学已经发展得相当成熟了，把这个数学工具用到微观世界时空的定义中去可能是很值得一试的。

1）在二十一世纪物理学将在三个方向上继续向前发展（1）在微观方向上深入下去；（2）在宏观方向上拓展开去；（3）深入探索各层次间的联系，进一步发展非线性科学。

2）可能应该从两方面去控寻现代物理学革命的突破口。（1）发现客观世界中已知的四种力以外的其他力；（2）通过审思相对论和量子力学的理论基础，重新定义时间、空间，建立新的理论

篇5

海森堡作为哥本哈根学派的先锋，其测不准原理作为重磅炸弹，是玻尔战胜爱因斯坦的重要法宝。海森堡发现和提出的电子状态的观测量子态，也就是被观测意味着改变状态，不仅是量子力学的重大转折点，也是今天量子纠缠的基石。爱因斯坦虽然发现了相对论并成为量子理论的创始人之一颠覆了牛顿力学，但是他头脑中残存的牛顿思维三个重要基础――实在论、因果律、决定论――还是非常稳固，就是不同意观测即改变的海森堡测不准原理、用矩阵和统计学表示的海森堡的模型、毫无道理的量子超距作用。爱因斯坦面对的是物理学和哲学同样出色的玻尔和海森堡，在十多年的争论中，不断处于下风，并在后来被证明完全错了。

玻尔与其他几十位逃往美国的著名物理学家一起，声讨纳粹的行径，而另外一边，非常爱国的海森堡的阵营也根本不弱，集中了若干位诺贝尔奖得主。很快，海森堡陷入了一系列量子态的纠缠状态：一方面他爱国，一方面他又反对纳粹的反人类行径；一方面他作为科学家很快领导团队将原子堆科学推进到新的阶段，另外一方面他又发现这会带来人类的灾难。直到德国战败，海森堡的纠缠状态还没有结束，被关起来的十多位德国的顶级科学家，在美国的监狱里精确地计算着日本广岛原子弹的当量，海森堡继续担任这些科学家的领导。

战后，曼哈顿计划的负责人和海森堡又有一场旷日持久的争论。作为战败的一方海森堡一直试图证明德国的科学家比曼哈顿计划的科学家更优秀，竟还占据上风。海森堡身上最后一个纠缠是，一生不原谅海森堡的玻尔老师设立的和平利用核能的奖项，竟然是海森堡获得的最后一个奖。原来，二战期间，他选择留在德国只是为了避免让丧心病狂的人为纳粹政权研制出原子弹。如同海森堡的测不准原理一样，海森堡后半生的所作所为一样让人测不准；如同海森堡们的量子理论一样，那一代天才物理学家兼哲学家的恩怨情仇，一直纠缠在一起，观测即改变。

事情并没有那么简单，爱因斯坦与玻尔的争论并没有因为物理学的一系列实验而结束，因为说到底他们是两种哲学的争论。有趣的是，多年后，美国一个著名的量子物理学家、坚定的爱因斯坦的支持者和玻尔的反对者，突然发现人的意识，是按照量子力学的规律进行的。例如一个人同样思考8件事情，当他集中精力在一件事情上时，反而让这件事情的结论不一样了，正如海森堡的测不准原理一样。英国心理学家进一步将人的思维定义为心灵智力，其与量子力学的规律几乎完全一样。今天我们知道，人的大脑由数百亿个脑细胞构成，与牛顿力学相比，更像量子力学的规律。爱因斯坦所坚持的宏观的实在性、因果律、决定论，虽然符合宏观世界的常识，却越来越不符合微观世界的实验结果。因此，回到玻尔对爱因斯坦的批评：爱因斯坦表面坚持宏观常识性的唯物完美哲学，事实上偏离了实证科学的结果，倒是有点唯心。

关于创造力，我们总想规划：从最早的学好数理化，到今天的STEM，再到鼓励创业。我们试图用宏观世界和牛顿时代机械论的一般规律，来结构化地规划创新的道路：9年义务教育、科技扶持、“211计划”“985计划”“双一流计划”等。然而有时却发现在达到宏观一致性的结果后，创新的熵值却降到了最低。按照这个逻辑，我们很容易得出非常可笑的结论：爱因斯坦是对的错的、海森堡是好人坏人、玻尔是正义非正义，然而这个故事中的主人公的纠缠，却是创新的过程，而创新是测不准的。

按照国家最新的学科分类，共设5个门类、62个一级学科、748个二级学科、近6000个三级学科，如果按照每个学科3门基础专业课，每门专业课100个知识点来计算，仅仅基本的知识体系的知识点，就达到180万个。这些知识点还仅仅是作为本科生的最基本的知识点。如果要达到硕士生和博士生必备的科技前沿的要求，其知识点则呈指数级上升。如果我们按照少的方法计算分支再扩展1000倍，达到可以进行创新的程度，那么知识空间的节点就将达到20亿以上。这些节点之间的多维关系，恰恰就像大脑中的脑细胞的关系，这时牛顿力学失效了，量子态的创造力，如何遵从那几条科技创新的规则以及STEM的简单法则呢？

因此我认为，创造不可预测，创造测不准，观测即失效。

篇6

本文的主要内容就是20世纪是如何完成科学的社会化和社会的科学化的。20世纪整个的一百年里，理论科学的发展基本上可以概括为两次科技革命和四大理论模型；应用科学也可以概括为两大超级能量和两大生活技术。

两次科技革命的第一次指的是在19世纪20世纪之交物理学领域发生的科技革命，包括相对论和量子力学的出现。第二次科技革命，在我看来还是一个正在进行中的、尚未完成的革命。这场革命发生在20世纪后半期，就是非线性科学的革命。四大理论模型是在20世纪快结束的时候基本形成的。这个四个模型包括宇宙学中的大爆炸模型、粒子物理学中的夸克模型、分子生物学当中的DNA双螺旋模型、地学中的大地板块模型。也有人说还可以再加一个计算机领域的冯？诺伊曼模型。这四个模型或者五个模型大体可以表达20世纪最重要的一些理论成就。当然不是说其他的成就就不重要，而是说这几个成就格外的重要，因为它们构成了20世纪理论科学发展的一个平台。

应用科学的两大超级能量，第一个能量就是核能量的释放，包括核武器的研制、核能量的释放和利用等。这个可以称之为超级能量的释放。第二个是登月工程。登月工程之所以能够称为一种超级能量，是因为它代表了人类对地球引力的征服，代表了人类走向太空。这是一个人类自古以来从未想象过的一种现实，可以称它为一种超级能量的开发。

那么什么是两大生活技术呢？这指的是20世纪后期发生在我们眼前的两种技术。第一个就是生物技术，第二个是信息技术。人有两方面的存在，一个是社会学存在，一个是生物学存在。人类的生物学存在正在遭受生物技术的改造和改变，这是一种生活技术。人作为社会学意义上的存在，是一种交往性的存在。人是通过交往来认同自己的，每个人都要跟人家交往，把一个人关在一个屋子里老不让他交往，他最后不是发疯就是变成非人。但是交往是要依靠技术的，基本的交往技术就是信息技术。所以今天的信息技术就是我们第二大生活技术。

一、世界图景的重建

我们先来看物理学革命。物理学革命分为相对论革命和量子力学革命。相对论基本上是家喻户晓的了，因为爱因斯坦是20世纪最大的科学明星。爱因斯坦曾经跟卓别林说，为什么所有人都喜欢你，是因为他们都理解你；为什么所有人都喜欢我，是因为他们都不理解我。这就反映了爱因斯坦的相对论非常难理解，不要说一般大众，就是学物理的要真正地理解相对论也是很不容易的，所以爱因斯坦就开了这么一个玩笑。

大家知道相对论分为狭义相对论和广义相对论。狭义相对论主要是在时间空间问题上的一场革命。关键是引出了同时性的相对性。比如说现在我们正在王府井搞讲座，此刻天安门那儿有一场隆重的仪式，那么在什么意义上说，此刻天安门和王府井的两个事件是同时的呢？你可以说我们看表看到是同时的，都是10点钟开始，那边也10点，我们这儿也10点。可是这毕竟是两块表，如何才能知道它们是一致的呢？的确，我们不能肯定现在这块表定的时间和天安门广场那块表的时间完全一样，因此讲同时性就需要对钟。爱因斯坦说，你必须告诉我你是怎么对钟的，他要求同时性要有一个操作的定义。由于要对钟，所以需要信号。最快的信号是光，可以用光来对钟。但是光的速度仍然是有限的，这就意味着在对钟的过程中光信号从天安门传到王府井是需要时间的，这就会遭遇一种相对性效应。在一个静止的人看你对钟和一个运动的人看你对钟，对出来的是不一样的。爱因斯坦借此提出同时性的相对性，也就是说，对于一个参照系中的观察者来说是同时的，对另一个参照系的观察者就不是同时的。根据这个同时性的相对性，爱因斯坦就推出了他所谓的狭义相对论。同时性的相对性还比较好理解，但由此出发得出了很多很古怪的结果。

第一个古怪的效果叫尺缩钟慢。在不同的参照系里的人看来，尺子的长度是不一样的。一个运动的尺子会比在静止时短，这个叫尺缩；运动的钟要慢一点，这是钟慢。这个尺缩钟慢效应不是任何外力作用造成的，就是参照系本身造成的，是运动学效应不是动力学效应。由于运动是相对的，你看见我的钟慢了，我看见你的钟也慢了，那么到底是谁慢了呢？由于处在不同的参照系，这个问题是没有意义的。但是，要是让一对双生子派一个人先出去跑一圈再回来，由于他们都会发现对方时钟慢了，生命的生长也慢了，于是对方都比自己年轻了，这样再次碰面就会出现悖论：到底是哪一个更年轻？这就是著名的双生子悖论。这个悖论在狭义相对论里解决不了，只有在广义相对论才能解决。大家知道，一个宇宙飞船飞出去又飞回来，它必然要经历一个加速运动才能飞出去，飞出去之后要想再回来，它又要经历一个减速运动。一加速一减速就不符合狭义相对论的条件，就是广义相对论处理的问题了。经历了加速场的人，按照广义相对论来说，他应该是绝对地变年轻了。因此按照广义相对论，这个双生子悖论是可以解决的，答案是坐宇宙飞船出去转一圈的那个人变年轻了。这是我们要说的尺缩钟慢效应。

还有一个很重要的推论，就是很多人都知道的质能转化公式，E等于MC2，E是能量，M是质量，C是光速。根据这个公式，稍微有一点点质量的损失，可以变成巨大的能量。过去分别有质量守恒和能量守恒，现在两者是一回事，合起来叫质能守恒，这个也是狭义相对论所得出的结论。

接着我们说一说广义相对论。广义相对论处理的是加速问题。牛顿力学里面有两个质量，一个是牛顿第二定律规定的那个质量，我们称为惯性质量；另外一个是万有引力定律里面的，叫引力质量。在牛顿时代，引力质量和惯性质量被认为当然是同样一个质量，但是这个并没有予以说明。爱因斯坦认为，这两个质量的同一性实际上表明了引力场和加速场的等效性。说白了就是，引力场和加速场本质上是一回事。爱因斯坦最喜欢用电梯做思想实验，历史上称为爱因斯坦电梯。比如说你坐在封闭的电梯里，并且用台秤秤自己的重量，现在你发现台秤上显示你的重量大于你的体重，那么爱因斯坦说，你不能肯定究竟是你所在的电梯正在向上加速运动，还是地球的引力突然增大了。这就是加速场和引力场两者不可分的意思。根据这个等效原理，他推出了广义相对论。

广义相对论也有很多重要的预言。其中最有意思的一个推论就是，他认为物质和空间之间不能够像过去那样看成相互外在的两个东西，比如说空间是一个篮子，物质就像篮子里的菜；空间是那个书架子，物质就是书架上的书。爱因斯坦说这不对的，实际情况是，空间变成了物质的某种几何性质。广义相对论主张，有什么样的物质，就会有什么样的空间。就好比篮子装了菜，篮子就发生变化；书架装了书，书架会发生变化。任何有质量的物质都会引起周围空间的弯曲，质量越大、引力场越大，空间弯曲得越厉害。过去我们认为月亮绕地球转，是因为有地球的引力在拉着它，现在，按照广义相对论的说法，好是因为地球的引力场让地球周边的空间变弯了。月亮某种意义上是在走一个直路，只不过空间弯了，它走的直路在我们看来也是一个弯路。

空间弯了，一向走直路的光线当然也会弯曲。这个说法当然是非常奇特的，一般人觉得不可思议。爱因斯坦说只有在特别强大的引力场之中，光才能发生弯曲。我们地球周围最大的引力场就是太阳，太阳质量最大，可是白天太阳很亮，没有办法用它来判定光线是否在经过它是否发生了弯曲。但也有办法，就是等日全食的时候，月亮正好把太阳全部遮住的时候，我们再来看一看处在太阳背后的那个恒星的光，能不能绕过太阳被我们看见，如果能的话就证明爱因斯坦说得是对的。这件事情正好发生在第一次世界大战之后，英国的爱丁顿率领一个考察队专门去考察日全食的时候光线是不是发生弯曲，考察的结果居然是真的发生了弯曲。当时就一下子轰动了，爱因斯坦从此成为家喻户晓的科学家。

我们讲这些基本的东西，是要想说明爱因斯坦的相对论，对人类关于时间、空间、宇宙的基本观念产生了一场革命性的转变，因此我们说爱因斯坦是20世纪的一个科学革命家。下面我们再来讲讲量子力学。量子力学从某种意义上说，比爱因斯坦的相对论还要深刻，它里面所包含着的革命性因素还要多，主要表现在几个方面。

第一个是微观领域里物质的波粒二象性。微观粒子既表现出波的特性，又表现出粒子的特性。粒子的一个特点是它有个定义明确的界限，有自己独一无二的位置。波则是一个弥散的东西，不能说波在什么位置，波是处在整个空间之中。这本来是两种完全不一样的物质形态，但量子力学发现，微观粒子既像是粒子也像波。比如说这个屋子有两个门，我们每个人进来的时候总只能从一个门进来，你不能说我同时从两个门进来的。可是量子力学发现，微观领域的粒子就是从两个门进来的。同样，它也是从两个门出去的，因此，你就不好说它出去之后究竟在什么地方。

第二个叫做测不准原理。一个粒子的能量和时间、质量和动量不能够同时精确测定，也称为不确定性原理。为什么量子领域会发生这个事情呢？主要的一个原因是我们对量子领域的现象必须通过实验才能了解，可是实验总是会对对象有干预。比如说我们这个黑屋子里面有一个球，现在我们来问这个球在什么位置，当然我们不知道在什么位置，因为屋子太黑了我们看不见。为了知道它在什么位置我必须把灯打开。可是把灯一打开之后，那个灯的光线就对那个球产生作用。对一个宏观的球来说，光线不大可能对它产生什么明显的影响，可是在量子微观领域，这个光子跟这个球差不多，它就完全有可能把球打到不知道什么地方去了。即使你打开灯之后看见那个球在某个位置，你也不能说没打开灯之前那个球在什么位置。如果你不开灯你看不见，一开灯球又变了位置了，所以这就是为什么量子力学说搞不清楚它在什么位置的一个根本原因。

量子力学还有很多这类稀奇古怪的现象。经常有物理学家自嘲说，如果你在学过了量子力学之后没有意识到自己根本不懂量子力学，那么你就真是不懂量子力学。只有当你知道自己不懂量子力学之后，你才能说自己稍微懂得一点量子力学。量子力学在20世纪初产生后，与实验符合得非常好，成了整个20世纪科学的一个基本的平台。今天诸位都用了手机，用了电子设备，其实里面都包含着量子力学的理论成就。量子力学我们就讲到这里。

下面我们讲讲四大理论模型。

四个理论模型里面宇宙学和相对论联系最深。牛顿以来的宇宙学基本上就没了，因为宇宙被认为是无限的，无限的宇宙没法研究。爱因斯坦相对论提出来之后，他发现可以把宇宙整体作为一个研究对象，建立方程。这个宇宙方程导出的解都表明宇宙不是稳定的，但他当时觉得宇宙总体上应该是一个稳定的东西，所以他加了一个宇宙学项，强行把从相对论宇宙学中导出了一个静止的宇宙模型。也有一些数学家试解爱因斯坦的宇宙方程，提出了好多次数学方案，这些方案都表明宇宙是不稳定的。由于没有观测证据，数学家自己算着玩，也没有人当真。

有意思的是，大概在2 0年代末，美国的一位天文学家叫哈勃（哈勃望远镜就是以他的名字命名的），他发现银河系外面的星系都有红移现象。红移就是光谱向红端移动，向低频段移动，人们马上联想到多普勒效应。多普勒效应很简单，说的是一个运动的振动源在观察者看来，振动的波长和频率都是要发生改变的。我们都有这个经验，一列火车鸣着汽笛向我们开来的时候声音越来越尖锐，离我们而去的时候声音越来越低沉。这不是因为它这个汽笛声调发生了变化，而是因为我们和火车之间的运动关系发生了变化。它向着我们来的时候是越来越尖锐，声音的频率发生了蓝移；离我们而去的时候声音越来越低沉，发生了红移。河外星系都有这样的红移现象，这就意味着所有的星系实际上都在离我们远去。如果所有的星系都离我们远去，这就意味着整个宇宙都在膨胀。

这个观察证据发现之后，立即就被人联想到那些数学家所给出的宇宙膨胀模型。理论与观测相遇了，现代宇宙学就这样成长起来了。如果说宇宙是膨胀的话，那么往回追溯它应该越来越小，小到一定地步应该就变成一个点。从点状如何膨胀出一个宇宙？点之前又是什么东西？这就是一个大问题。宇宙学家提出一个理论说，宇宙是从起点处高温、高压、高密度的奇点状态爆炸过来的，爆炸瞬间之后，是一团宇宙雾，或者说一锅宇宙汤，随着温度慢慢变低，依次产生现在我们看到的这些物质，核子啊、电子啊这些东西，后来慢慢再出现星系、星云，出现行星，整个宇宙就出来了。在冷却的过程中实际上还有点雾没有彻底冷却，这个很稀薄的一层雾始终还在，大概相当于绝对温度三度这样子的辐射，是早期宇宙汤的一个遗迹。这个遗迹后来居然也被发现了，这个发现也是非常巧的。几个搞射电天文的人做了一个射电望远镜调试，怎么调试也不能复零，老有一点本底噪音。这个本底噪音当时被认为是望远镜没做好的一种表现，他们很苦恼。但是他们在普林斯顿大学吃饭的时候跟同事们谈起来，说我们造了一个望远镜，怎么调也调不到零，本底噪音不知道怎么来的。说者无心听者有意，旁边的理论宇宙学家一听，这个本底噪音不就是宇宙背景辐射吗？他们于是结合起来研究，证明那个本底噪音就是宇宙汤在冷却过程中留下的那一点点雾，称为微波背景辐射。这个辐射的发现就成了对热大爆炸宇宙模型的一个有力的支持，这个模型从此就有力地确立下来了。这个模型也很受理论物理学家喜爱，因为很多高能物理实验在地面上不好做，做不出来，但有了这个模型，我们就可以虚拟地在宇宙早期去做。因为宇宙早期温度高，密度大，成了理论物理学家很钟爱的一个模型，他们可以在这个模型的基础上做思想试验。

第二个模型就是所谓的夸克模型。大家知道一分为二的思想。所有的物质都是由分子构成，所有的分子都是由原子构成，所有的原子都是原子核和电子构成，原子核由质子和中子构成，质子和中子由基本粒子构成，还能不能接着分下去呢？过去我们说一尺之捶，日取其半，万世不竭。可是问题是，你想是可以这么想，但能不能真的分得下去得靠科学来说话，得做实验。实验结果却表明，这个夸克模型分不下去了。因为到了量子领域之后，质能转换关系开始起作用了。打个比方说，你用刀去切苹果，在宏观领域里，苹果是苹果刀是刀，是两个不同的东西。可是到了微观领域，代表着分解方的刀和代表着被分解方的苹果是可以互相转换的，相当于说，你切着切着，刀切没了，变成苹果了。本来应该是苹果越切越小，由于刀切没了，转化成了苹果，因此苹果被切之后有可能变成两个更大的苹果。由于质量和能量可以相互转化，高能粒子在切割的过程中并不是越变越小，这样一来，所谓的无限可分就变得没有意义了。夸克模型认为夸克实际上根本打不开，一个很重要的原因是道高一尺魔高一丈，你敲击的能量越大，它禁闭的能量也越大，所以根本就打不开。这是夸克模型。

大家都很熟悉了。今天我们处在一个生物技术的时代，基因的时代。基因时代之所以能够到来，与DNA双螺旋模型的发现是有关系的。过去我们只知道有基因，基因在染色体上，那么具体来说基因是什么样，有什么样的内在结构，过去都不知道，现在都搞清楚了。20世纪50年代有两位英国的年轻人，在前人的工作的基础上最终发现了DNA实际上是两个链缠在一起，缠成一个双螺旋，有了这个双链条模型后人们才能精细地对基因进行研究和加工。今天我们知道的基因复制、基因修补、基因重组，都是建立在这个DNA双螺旋模型的基础之上。所以这个模型对于今天生物科学的发展，对于我们生物技术的发展都是功莫大焉。但是大家也要注意到，DNA双螺旋模型的发现是与微观物理学的发现有直接关系的，刚才我们讲的量子论和相对论都是有贡献的。因为DNA这个东西很小，必须用电子显微镜来看。电子显微技术实际上是建立在当时量子力学这样一些物理学基础之上的。所以某种意义上说，这个DNA双螺旋模型的发现，理论物理学也是有很大功劳的。

大地我们过去只知道有纵向的运动，地震就是典型的纵向运动，上下动。人们从来没想到大地还有水平的运动，地那么大的东西怎么会水平运动呢。但是有些人就注意到了，我们的世界地图几大块之间的关系，实际上暗示了它过去可能是一个整体。有一位地质学家叫魏格纳，有一天他躺在床上看世界地图就发现，非洲大陆跟美洲大陆边界好像能接上，他就想是不是早期它们是一整块的，后来才分开的。这个思想当然过于大胆了，人们很难设想地球那么大的玩意儿还能够水平运动。他有了这个设想之后，就想去验证它，而且写了书，但是得不到大多数人的认同。所以这个大地水平运动理论，一直经历了大概半个世纪的争论，反复地研讨，最终在20世纪60年代终于得到了地质学界的认同，被认为是地质学中的一场革命。这场革命确立了大地的板块模型，以及这个板块的漂移运动。有了这个板块模型，所有的关于地质、地球物理的研究就有了一个崭新的面貌。所以板块模型也被认为是20世纪最重要的一个模型。

第五个模型我们讲的是冯？诺伊曼模型。冯？诺伊曼模型是计算机领域的一个模型，今天我们用的电脑基本上都属于冯？诺伊曼机。冯？诺伊曼机的一个基本原理就是把操作程序代码化，把数据和程序储存在一起。大家知道我们今天的硬盘里既存数据，也存软件。软件就是操作程序，数据是我们用的，比如说文字、图象等。冯？诺伊曼机发现把它混在一起可以提高效率，过去这两个部分是分开的，操作是操作、数据是数据，但是运算速度很慢。冯？诺伊曼提出来把两者混在一起，统一编码，这样就大大地提高计算机的运算的速度。今天我们用的电脑依然属于这个范畴。因此有人认为冯？诺伊曼模型也是20世纪最重要的理论模型之一。

20世纪60年代以来，不断出现了一批横断学科、新兴学科，被有人称为第二次科学革命。在我看来，这场科学革命是比相对论、量子力学更加深远的一场思想变革，它要打破近代自牛顿以来的一些对世界的看法，参与这场科学革命的学科很多，非线性科学、复杂性科学、系统科学、生态科学都卷入其中。

这些新的科学都想破除传统科学里面的机械决定论思想。牛顿力学世界观的一个理想是，给定全部的初始条件我就能告诉你世界的过去、现在和未来。法国科学家拉普拉斯对此有一个形象的表述。他说只要有一个万能的计算者，你告诉他这个宇宙的初始条件，他就能算出宇宙的过去、现在、未来。在他看来，难题只在于有没有这样一个万能的计算者，世界的决定论特征是没有问题的。拉普拉斯的这个形象的说法，现在看来是有问题的。决定论的信奉者也是征服自然、改造自然的信奉者。我们因为能掐会算，能够精确地预言、预测，因此我们什么都不怕，我们可以无所顾忌地改天换地。因为我能够精确地知道，我对自然界的改造会造成什么样的后果。如果你不能够知道后果，那么人类对自然会有所敬畏。新的科学认为人类对自然的研究，并不能够获取完全的确定性。我们只能或然地了解世界，我们对于世界长远的后果是没法了解。这就是所谓的非线性效应、复杂性效应、生态效应。过去有一个箴言说人算不如天算，包括这个意思。历史上的许多原始文化、传统文化都强调要敬畏自然，主张自然的很多后果我们是难以预料的。但是，这个论调是近代科学所不理会的，近代数理科学传统认为自然界是一个确定的体系，现在看来这个信念过于理想。新的科学发现了路径依赖和初始条件敏感，就是说初始条件微小的变化将会非线性放大，放大到不成样子。通俗的讲法就是所谓的蝴蝶效应，说的是北京的一个蝴蝶扇一下翅膀，结果在纽约造成一场风暴。一个玩笑说，坏了一只马蹄铁，损失一匹战马，损失一匹战马带来一场小小战役的失败，小小战役的失败带来一场大战役的失败，大战役的失败带来战略性的失败，战略性失败带来国家的灭亡。这每一步都是非线性放大，结果是一只马蹄铁坏了导致一个国家灭了。非线性效应在现在看来不是个别的、孤立的，而是普遍的，处处都存在。过去认为整个宇宙尺度上，还是牛顿力学说了算，现在看来牛顿力学只能是小范围说了算，大范围反而都是非线性系统。我想这是一个很重要的观念革命。

第二个方面是整体论的出现。过去的科学都主张对世界进行分割、切割，把宏观的东西还原为微观的东西，把整块的东西切割成小的东西。我们先对小的、简单的东西进行研究，研究了小的东西，那么大的东西自然就可以拼出来了。方程都是微分方程，微分方程算出来之后进行积分。微积分的过程就是一个原子化的过程，积分的过程就是一个拼装的过程。所以近代以牛顿力学为代表的世界观，基本上是一个拼装、拆拼的世界观。我们做什么事、看什么问题，都先是把这个事情把它拆开了、分解了，模块、板块化。现在我们管理学里面经常搞模块化、板块化，其实就是来自经典科学里面的原子论思维。流水线生产也是，把汽车都拆散了。过去造东西是一个工匠从头造到尾，现在是一个人造一点点，造完以后拼起来就行了，又快又好。这是现代性思维的一个很重要的部分，也是古典科学的拼装世界观的反映。这种拆拼世界观、原子论世界观有个问题，就是忽视了世界、事物本身是个有机的整体，拆和拼的过程中肯定会损坏或者忽略掉有机的部分。我们都知道有许多东西是拆不出来也拼不出来的，这就是整体的东西。比如我们说一个和尚挑水吃，两个和尚抬水吃，三个和尚没水吃，这就是一个整体论效应。如果按照线性相加的原则，一个和尚挑水，两个和尚就挑两担水，三个和尚挑三担水。但这是原子论的思维，实际上并不是这么回事，和尚越多越没有水吃。也有人说，一个中国人是一条龙，三个中国人成了一条虫，这也是整体论效应，搞在一起反而内讧、相互拆台。这个效应你通过拆分拆不出来，拆出来之后的东西就像我们刚才讲的量子效应那样，有可能越拆越大，越拼越小，这就不是线性效应。

还有一个方面是，新科学确认了世界的不可逆性。牛顿力学根本上认为，一个物理系统是可以反演的。时间变成负的无所谓，反正牛顿方程里面的时间都是以平方的方式出现的。不可逆性早在19世纪后期热力学第二定律出现的时候就已经认识到了。人们发现一杯热水放在空气里面，它只会越来越凉，一直凉到和空气温度一样为止。从来没有一杯冷水放在桌上，能从空气中吸热把自个儿烧开了。从来只听说过破镜难圆，没听说过一个破碎的镜子最后自己能重回圆满，打碎的瓷器难复原、覆水难收都是这个意思。可是按照牛顿力学，这种逆转原则上是可以的。宏观上看一个物理系统总是按照一个不可逆的方向发展，一杯水总是慢慢地变冷或者变热和室温保持平衡，从来没有越来越偏离室温的情况出现。这种不可逆现象出来以后，很多科学家很苦恼。因为所谓的热力学定律不过就是微观定律的一个宏观表现而已，微观领域的粒子肯定都是符合牛顿定律的，因而是可逆的，可是为什么微观里面是可逆的，宏观就不可逆呢？当时有一位奥地利的物理学家叫玻耳兹曼，一直在试图解决这个问题，结果到死也没有解决问题。最后他是自杀的，没解决这个问题很苦恼，自杀了。这个问题到现在也没有完全解决，但是新科学，就是非线性科学、系统科学、复杂性科学、生态科学都试图把这个不可逆性作为一个基本的现象来处理，而让牛顿力学的东西作为一个次级的现象。这是新科学的一个崭新的变化，这个变化将更加符合我们的日常生活经验。

科学与人文在现代之所以分裂有一个重要的原因就是古典的物理学、古典科学不再关注价值问题，只关注事实，造成了事实和价值的二分。事实和价值之所以二分，是因为古典力学、古典物理学、古典科学所面对的对象是一个机械。机械本身是没有目的的，没有目的就没有价值。有机体都是有目的的，机械没有目的。如果你把世界本身看成个机械，那么这个世界本身就谈不上什么价值，价值只属于人。于是，人和自然、事实和价值、科学与人文之间就发生了分裂。可是新的科学认为世界本质上不是一个机械，而是一个有机体。这个有机体有自身的目的、有自身整体的效应。机械论理想局部是合理的，但是它是有限度的。因为特定的目的、特定的目标我们可以把世界看成个机械，但是根本上来看，世界并不是一个机械，而是一个有机体。这个有机体有整体效应，有非线性效应，它的变化过程是不可逆的。一个人只能由小孩长成青年，青年长成中年，中年变成老年，老年最后死掉，不可能倒着长，倒着长不是有机体的模式。想倒着长恰恰是机械自然观的一个必然后果。从这个意义上说爱因斯坦的相对论，特别是狭义相对论总体上看也还属于机械自然观的范围。爱因斯坦相对论是允许时间倒流的，逻辑上它允许时间倒流。好莱坞电影里面特别喜欢借用这个东西，来幻想时间倒流，从而产生一些非常异样的场景叠加，那就有戏可看了。电影总是要有戏可看，所以他们特别喜欢援引相对论这些东西。其实可逆性思想已经遭到了新科学的质疑。

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关键词：量子算法；Shor算法；Grover算法；量子通信；量子智能计算

【分类号】：TM743

1.概述

量子计算是计算机科学与量子力学相结合的产物，根据Moore定律可知：当计算机的存储单元达到原子层次时，显著地量子效应将会严重影响计算机性能，计算机科学的进一步发展需要借助新的原理和方法【1】，量子计算为这一问题的解决提供了一个可能的途径。

根据量子计算原理设计的量子计算机是实现量子计算的最好体现。量子计算机是利用微观粒子状态来进行存储和处理信息的计算工具【2】。其基本原理是通过物理手段制备可操作的量子态，并利用量子态的叠加性、纠缠性和相干性等量子力学的特性进行信息的运算、保存和处理操作，从本质上改变了传统的计算理念。

量子通信是量子理论与信息理论的交叉学科，是指利用量子的纠缠态实现信息传递的通讯方式。量子的纠缠态是指：相互纠缠的两个粒子无论被分离多远，一个粒子状态的变化都会立即使得另一个粒子状态发生相应变化的现象。量子通信主要包括两类：用于量子密钥的传输，和用于量子隐形传态和量子纠缠的分发。与传统的通信技术相比，量子通信具有容量大，传输距离远和保密性强的特点。

2.量子计算基础

2.1 量子位

计算机要处理数据，必须把数据表示成计算机能够识别的形式。与经典计算机不同，量子计算机用量子位来存储信息，量子位的状态既可以是0态或1态，也可以是0态和1态的任意线性叠加状态。一个n位的量子寄存器可以处于 个基态的相干叠加态 中，即可以同时存储 种状态。因此，对量子寄存器的一次操作就相当于对经典计算机的 次操作，也就是量子的并行性。

2.2.量子逻辑门

对量子位的态进行变换，可以实现某些逻辑功能。变化所起到的作用相当于逻辑门的作用。因此，提出了“量子逻辑门”【3】的概念，为：在一定时间间隔内，实现逻辑变换的量子装置。

量子逻辑门在量子计算中是一系列的酉变换，将酉矩阵作为算符的变换被成为酉变换。量子位的态 是希尔伯特空间（Hilbert空间）的单位向量，实现酉变换后希尔伯特空间，在希尔伯特空间内仍为单位向量。【4】

3.量子算法

量子算法的核心就是利用量子计算机的特性加速求解的速度，可以达到经典计算机不可比拟的运算速度和信息处理功能。目前大致五类优于已知传统算法的量子算法：基于傅里叶变换的量子算法，以Grover为代表的量子搜素算法，模拟量子力学体系性质的量子仿真算法，“相对黑盒”指数加速的量子算法和相位估计量子算法。

3.1基于傅里叶变换的量子算法

Shor于1994年提出大数质因子分解量子算法，而大数质因子分解问题广泛应用在RSA公开密钥加密算法之中，该问题至今仍属于NP难度问题。但是Shor算法可以在量子计算的条件下，在多项式时间内很有效地解决该问题。这对RSA的安全性有着巨大的挑战。

Shor算法的基本思想是：利用数论相关知识，通过量子并行特点，获得所有的函数值；再随机选择比自变量小且互质的自然数，得到相关函数的叠加态；最后进行量子傅里叶变换得最后结果。构造如下函数：

就目前而言，该算法已经相对成熟，对其进行优化的空间不大。目前研究者的改进工作主要是：通过对同余式函数中与N互质的自然数选择的限制，提高算法成功的概率。Shor算法及其实现，对量子密码学和量子通信的发展有着极重要的价值。[7]

3.2以Grover为代表的量子搜素算法

3.2.1 Grover算法

Grover算法属于基于黑箱的搜索算法，其基本思想为：在考虑含有 个数据库的搜索问题，其中搜索的解恰好有 个，将数据库中的每个元素进行量化后，存储在 个量子位中， 与 满足关系式 。【8】将搜索问题表示成从0到 的整数 ，其中函数 定义为：如果 是需要搜索的解， ；若不是需要搜索的解，那么 。【12】

具体算法如下：

（1）初始化。应用Oracle算子 ，检验搜索元素是否是求解的实际问题中需要搜索的解。

（2）进行Grover迭代。将结果进行阿达马门（Hadamard门）变换。

（3）结果进行 运算。

（4）结果进行阿达马门变换。【12】

4. 量子智能计算

自Shor算法和Grover算法提出后，越来越多的研究员投身于量子计算方法的计算处理方面，同时智能计算向来是算法研究的热门领域，研究表明，二者的结合可以取得很大的突破，即利用量子并行计算可以很好的弥补智能算法中的某些不足。

目前已有的量子智能计算研究主要包括：量子人工神经网络，量子进化算法，量子退火算法和量子免疫算法等。其中，量子神经网络算法和量子进化算法已经成为目前学术研究领域的热点，并且取得了相当不错的成绩，下面将以量子进化算法为例。

量子进化算法是进化算法与量子计算的理论结合的产物，该算法利用量子比特的叠加性和相干性，用量子比特标记染色体，使得一个染色体可以携带大数量的信息。同时通过量子门的旋转角度表示染色体的更新操作，提高计算的全局搜索能力。

目前量子进化算法已经应用于许多领域，例如：工程问题、信息系统、神经网络优化等。同时，伴随着量子算法的理论和应用的进一步发展，量子进化算法等量子智能算法有着更大的发展前景和空间。

参考文献

1.王书浩，龙桂鲁.大数据与量子计算

2.张毅，卢凯，高颖慧.量子算法与量子衍生算法

3.Deutsch D，Jozsa R.Rapid solution of problems by quanturm computation[C]//Proc Roy Soc London A，1992，439：553-558

4.吴楠，宋方敏。量子计算与量子计算机

5.苏晓琴，郭光灿。量子通信与量子计算。量子电子学报，2004，21（6）：706-718

6. White T.Hadoop： The Defintive Guide，California：O’Reilly Media，Inc.2009：12-14

7.王蕴，黄德才，俞攸红.量子计算及量子算法研究进展.

8.孙吉贵，何雨果.量子搜索算法.软件学报，2003，14（3）：334-344

9.龙桂鲁.量子计算算法介绍

10.解光军，范海秋，操礼程.一种量子神经计算网络模型

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【论文关键词】电子技术；理论与应用；近似计算；静态分析

【论文摘要】本文首先探讨了近似计算在静态分析中的应用问题，其次分析了纳米电子技术急需解决的若干关键问题和交互式电子技术应用手册，最后电子技术在时间与频率标准中的应用进行了相关的研究。因此，本文具有深刻的理论意义和广泛的实际应用价值。

一、近似计算在静态分析中的应用

在电子技术中应运中，近似计算贯穿其始终。然而，没有近似计算是不可想象的。而精确计算在电子技术中往往行不通，也没有其必要。尽管近似计算会引入一定的误差，但这个误差控制得好，不会对分析其它电路产生大的影响。所以关键在于我们如何掌握，特别是如何应用近似计算。

在工作点稳定电路中的应用要进行静态分析，就必须求出三极管的基电压，必须忽略三极管静态基极电流。这样，我们得到三极管的基射电子的相关过程及结论。

二、纳米电子技术急需解决的若干关键问题

由于纳米器件的特征尺寸处于纳米量级，因此，其机理和现有的电子元件截然不同，理论方面有许多量子现象和相关问题需要解决，如电子在势阱中的隧穿过程、非弹性散射效应机理等。尽管如此，纳米电子学中急需解决的关键问题主要还在于纳米电子器件与纳米电子电路相关的纳米电子技术方面，其主要表现在以下几个方面。

（1）纳米Si基量子异质结加工

要继续把现有的硅基电子器件缩小到纳米尺度，最直截了当的方法是采用外延、光刻等技术制造新一代的类似层状蛋糕的纳米半导体结构。其中，不同层通常是由不同势能的半导体材料制成的，构建成纳米尺度的量子势阱，这种结构称作“半导体异质结”。

（2）分子晶体管和导线组装纳米器件即使知道如何制造分子晶体管和分子导线，但把这些元件组装成一个可以运转的逻辑结构仍是一个非常棘手的难题。一种可能的途径是利用扫描隧道显微镜把分子元件排列在一个平面上；另一种组装较大电子器件的可能途径是通过阵列的自组装。尽管，PurdueUniversity等研究机构在这个方向上取得了可喜的进展，但该技术何时能够走出实验室进入实用，仍无法断言。

（3）超高密度量子效应存储器

超高密度存储量子效应的电子“芯片”是未来纳米计算机的主要部件，它可以为具备快速存取能力但没有可动机械部件的计算机信息系统提供海量存储手段。但是，有了制造纳米电子逻辑器件的能力后，如何用这种器件组装成超高密度存储的量子效应存储器阵列或芯片同样给纳米电子学研究者提出了新的挑战。

（4）纳米计算机的“互连问题”

一台由数万亿的纳米电子元件以前所未有的密集度组装成纳米计算机注定需要巧妙的结构及合理整体布局，而整体结构问题中首当其冲需要解决的就是所谓的“互连问题”。换句话说，就是计算结构中信息的输入、输出问题。纳米计算机要把海量信息存储在一个很小的空间内，并极快地使用和产生信息，需要有特殊的结构来控制和协调计算机的诸多元件，而纳米计算元件之间、计算元件与外部环境之间需要有大量的连接。就现有传统计算机设计的微型化而言，由于电线之间要相互隔开以避免过热或“串线”，这样就有一些几何学上的考虑和限制，连接的数量不可能无限制地增加。因此，纳米计算机导线间的量子隧穿效应和导线与纳米电子器件之间的“连接”问题急需解决。

（5）纳米/分子电子器件制备、操纵、设计、性能分析模拟环境

当前，分子力学、量子力学、多尺度计算、计算机并行技术、计算机图形学已取得快速发展，利用这些技术建立一个能够完成纳米电子器件制备、操纵、设计与性能分析的模拟虚拟环境，并使纳米技术研究人员获得虚拟的体验已成为可能。但由于现有计算机的速度、分子力学与量子力学算法的效率等问题，目前建立这种迅速、敏感、精细的量子模拟虚拟环境还存在巨大困难。

三、交互式电子技术手册

交互式电子技术手册经历了5个发展阶段，根据美国国防部的定义：加注索引的扫描页图、滚动文档式电子技术手册、线性结构电子技术手册、基于数据库的电子技术手册和集成电子技术手册。目前真正意义上的集成了人工智能、故障诊断的第5类集成电子技术手册并不存在，大多数电子技术手册基本上位于第4类及其以下的水平。需要声明的是，各类电子技术手册虽然代表不同的发展阶段，但是各有优点，较低级别的电子技术手册目前仍然有着各自的应用价值。由于类以上的电子技术手册在信息的组织、管理、传递、获取方面具有明显的优点。简单的说，电子技术手册就是技术手册的数字化。为了获取信息的方便，数字化后的数据需要一个良好的组织管理和提供给用户的形式，电子技术手册的发展就是围绕这一过程来进行的。

四、电子技术在时间与频率标准中的应用

时间和频率是描述同一周期现象的两个参数，可由时间标准导出频率标准，两者可共用的一个基准。

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关键词：　科学实在论　内在实在论　带人面的实在论

美国当代著名科学哲学家希拉里．普特南（Hilary Putnam ）作为科学实在论的主要代表人物之一，原本是一个唯物主义的科学实在论者，然而由于受到自尼采以来兴起的，人本主义、后现代主义即非理性主义、多元主义、相对主义、怀疑主义和认识论的无政府主义的哲学思潮的影响，尤其是经过80年代科学实在论与反实在论的激烈争论，使他开始逐渐对科学实在论立场产生怀疑，并最终由强实在论转变为弱实在论，由科学实在论向人本主义实在论退让。《带人面的实在论》一书就集中体现了他的这一根本立场的动摇。那么，普特南又为什么仅仅表现为一种立场上的转变，而不放弃实在论，却坚持捍卫一种内在实在论，并进一步从人的立场给予阐释呢？

一、从科学实在论立场退却

众所周知，W．塞拉斯作为美国科学实在论的创始人，因受其父R．塞拉斯的物理实在论的薰陶，具有坚定的唯物主义立场。正是这一基本立场对普特南的强烈影响，使他成为继W． 塞拉斯之后最具代表性和感染力的科学实在论者。概括普特南的哲学，主要在如下方面突出了“科学实在论”的基本观点和思想：

在科学观上，他认为成熟的科学理论近于真实，前后相继的理论拥有共同的指称，这证明科学研究的对象是客观存在的。基于这种客观实在性，他反对库恩的范式信念、不可通约性和科学革命的理论；坚持认为科学知识通过逐渐累积的方式而增长是科学的基本特征。库恩所反对的传统累积观的错误在于：原来用于辨认一个实体或自然种类的那些属性不必一定属于该实体或种类；人们也许会在后来发现那些属性并不是决定性的；也可能在其它的实体或自然种类中发现。因此，我们必须拒绝认为最初给某一实体或自然种类所指定的属性就构成了指称它们的那些名词的“意义”。实际上，在科学发展的不同时期的连续性中和不同的科学理论之间的可比较性中，以及不同概念的变化中保持的某些共同的东西，不是传统理论所主张的构成名词或概念的不可改变的意义，而是固定的指称。换句话说，尽管人们对于一个事物所说的话不同，但都是谈的“相同的事物”。这是根据最初一次“命名”的因果关系得到的逻辑保证。以后所谈的有关属性便都必然地归属于那个最初指称者。另外，既然科学是逐渐累积而增长的，是对客观对象的认识，因此科学进步也是无可怀疑的。新的科学理论总是比旧的科学理论能提供更正确的预言、更好的控制自然界的方法和更接近于科学真理。

在本体论上，虽然他声称自己的实在论既不是唯物主义实在论，也不是形而上学实在论，而是趋同实在论，但是他的唯物主义立场却是显而易见的。比如他说：“如果给出适当的条件（包括适当语言的其它方面），‘有电子流经导线’这个陈述可以和‘房间里有一把椅子’的陈述，或‘我头痛’这个陈述同样在客观上是真的。在椅子（或感觉）存在的任何意义上，电子都存在着。”（〔1〕，第848页）即在他看来，任何一个科学术语都是有所指的，即便是“电子”这样的术语也如同“椅子”一类的词汇一样具有客观实在的指谓对象。

在认识论上，普特南坚持“真理符合说”；强调科学理论的任务就是表述外部世界；决定科学陈述的真假，既不是人们的主观感觉，也不是人的内心结构或语言，而是外部事物。他说：“如果没有一个描述性术语有所指谓，那么在理论科学中，真理的概念会出现什么问题呢？也许所有的理论句子都是‘假的’；或者当谓词无所指谓时，就代之以为指定真值所作出的某种约定。总之，对于包括理论术语的句子来说，‘真值’概念会变得没有什么意思。所以也就无所谓真理了。”（[2]，p.25）为此，他认为只有坚持科学实在论的真理符合论才能把科学研究 引上正确轨道。只是这种符合不是绝对的符合，而是存存一种趋同现象，即较新的理论总比较旧的理论更逼进真理。

但是，在长期的理论研究中，尤其是面对反实在论的激烈挑战，使他逐渐发现自己的科学实在论立场中存在许多疑点。一是“词和特定客体之间”、“表达与实在之间”是否一致的问题。他认为自己过去把追求概念与实在之间的吻合与一致看作是实在论的目的，认为概念或符号表达式可以通过指谓世界中的事物和事件而获得意义，是将问题过分简单化了。这种“一致性”理论实质上是一种朴素的常识观念，而“常识在这个世界中已经没有任何地位”。二是如果人们仅仅从反对“证实原则”的角度来批判分析哲学，那只是简单地把自己描绘成为一个实在论者。事实上，具有组织信息功能的大脑，所能够熟练操作和把握的只是对某物的“感觉”、有关某物的“信息”、“符号”等等，而不是某物本身。换句话说，人的认识只能局限于感觉和影像方面，而与客观性无关。这个长期存在的、而且从未被真正解决的主体和客体、观察者和观察对象之间的矛盾性是动摇实在论的基础。三是当代的科学观不在于研究所谓的“主客观相符合的真理”是什么，而在于真理的价值、真理的意义，如何产生真理，如何从事科学发现、科学应用，即主要是认识论、方法论和价值观的问题，是生活、行为惯例和社会实践的问题；方法、实践和价值问题不解决，“真理”问题就不能够解决。他说，他提出有关真理的合理性标准的最终目的是为了说明我们如何才能够认识到真理，以及如何才能够理解这个世界。这种反思的结果使他从早期的强实在论立场撤退，力图以弱实在论的形式来摆脱科学实在论面临的困境。其具体做法是：

1．他以纠正实证主义的“证实原则”和证实方法为前提， 从以客观实在为基础的本体实在论转向以感觉经验为基础的认识实在论。由于比早期更自觉地注重逻辑问题，更倾向于对真理概念进行逻辑思考，故他从注重本体论上的“一致性”立场转变到认识论上的“逻辑性”立场上来看待和分析真理。在转变后的普特南看来，真理主要是语言、意义和实用价值的问题；一切概念和符号只有在使用中才有意义，不论它们是个人心理的还是公众性的，“它们本身如果不被使用就不是概念。符号本身并不内在地指称什么。”（[3]，p．18）只有在人们进行认识活动时，才能够将它们同特定的对象相对应。在这里，普特南实际上继承了维特根斯坦后期哲学的实用主义观点，突出了“指称问题上的语境的重要作用”；暗示了符号和概念的意义都是社会地和历史地被确定的，因而也都是变化的和相对的，确立了一种文化上和概念上的相对主义观点。

2．他放弃了“真理符合说”，提出了真理是理想化的， 是逻辑地被证实了的可能性的思想。他说，真理是在理想化的证实意义上与证实相一致的。它与靠现存证据的证实是对立的。这种理想化的证实和真理发展的可能性是多种多样的。那种机械的和僵化的真或假的“二价原则”只能是对具有各种可能性的真理发展的约束和限制，因为真理在本质上不是直观地、外在地可参照的，而是理性范围内的、逻辑的、抽象的、内在的相互关系。真理不涉及。直接外在的经验证实。比如一位具有实在论思想的科学家，如果他拥有某种逻辑，他就会认为有某种行为在保护着真理。这样，“如果他认为理论T1是真的，而且认为理论T2也是真的，那么从逻辑上，他就会认为T1和T2，即T1和T2的结合也是真的。”（[4]，p．90）为此，他非常欣赏康德的自在之物和不可知论的观点，认为康德是最先提出内在真理观的人，认为“康德不仅放弃了我们的观念和物自体之间的相似的概念，甚至还放弃了任何抽象同构的概念。这就意味着他的哲学中不存在真理符合理论”。他说，从康德的著作中能够引出的唯一答案是：“一种知识，即一个‘真陈述’，是这样一个陈述，它能够在一和我们的本性实际上可能具有的充分的经验基础上被有理性的东西所接受。而在其它任何意义上，‘真理’都无法为我们接受和理解，真理就是最完善的适合性。”（[3]，p．64）这也就是普特南的有关真理的“合理性”的构想。

3． 他认为真正具有逻辑性的真理概念是概率的或非决定论的实在论观点，即非传统的形而上学的决定论观点。传统的所谓“与实在一致”是一种非认识论关系。为此他表明：在经典逻辑和决定论的本体论的意义上，他不是一个实在论者。他说，传统的两分法将事实判断与价值判断完全割裂开来是太绝对了。判断是不是事实的唯一标准就是看接受它是不是合理的。“事实陈述本身，以及我们据以决定什么是事实和什么不是事实的科学探究实践，都预设了价值。”（[3]，p．128 ）没有价值，也就没有事实和世界。“我们必须具有理性的可接受性标准，才能有一个经验的世界，这些标准展示了我们理想思辨的理智概念的一部分。简言之，我主张‘实在世界’依赖于我们的价值，当然后者也依赖于前者。”（[3]，p．134）再一方面，他也反对在多种现象之后， 总存在一个反映共同的和终极本质的单一的“实在”的形而上学假定。他认为，在现实中并不存在任何特定的意向性现象的一切情形共同具有的可以科学地描述的性质。因此，也不要企图探察现象背后的实在和本质。但是，在量子力学所展示的非决定论的本体论的意义上，他仍然坚持自己是一个科学实在论者。

4．在坚持真理是一种极限，因而具有趋向性的基础上， 他又进一步把真理看作是一种可能性、而非现实性，真理不是已经达到，而只是趋向，而且可能有多种趋向。因此一个陈述被证实，只是说它有成为真理的可能性，不等于它就是真理。比如，牛顿的万有引力理论以及根据这一理论所作出的一些预言，虽然已经多次得到证实，但并不等于说它就是真理，因为“这里的困难是，起到真理作用的谓词，即导致成功预测的谓词并不具有真理的性质。”（[4]，p．90）再一方面，一个命题或句子的证实条件总是随着人类的整个知识体系的变化而变化；它不可能永远被固定。我们不仅可以发现现在认为被已经证实了的一些命题或理论是错的，而且可以发现现在认为是正确的程序也是不正确的，而其它的程序则更好。所以，当下被证实的命题或理论可能是假的，而导致我们相信这个命题或理论的检验也可能是非常不可靠的。既然真理只是一种可能性和理想化的证实，而非完全现实的证实，所以真理是多维的。这种多维性能够更好地反映世界复杂的内在结构。只坚持一种真理的观点是狭隘的和站不住脚的。

二、保卫内在实在论

面对反实在论的不断冲击，普特南并没有完全退出实在论的阵地，相反在1990年出版的《拥有人面的实在论》一书中又公开提出“保卫内在实在论”的口号。那么究竟何谓“内在实在论”呢？普特南解释说，以前的“形而上学实在论”主要有三种：其一主张世界是由总量恒定的非精神客体构成的，即朴素的唯物主义或客观主义；其二主张只存在一种有关这个世界的实际情形的真实而完整的描述，即经验主义或真理一元论；其三主张真理只涉及一致性，即观念与实在之间的符合论或一致论。这三种观点除了拥有一套华而不实的东西外，并没有什么清楚明白的内容。离开一种哲学传统，所谓“客体”、“总量恒定”、“非精神的”、“有关世界的唯一真实而完整的描述”都没有确切的性质与含义。所以，依照内在实在论的观点，这三种形而上学实在论，实质上都不是各自独立的，而是内在地相互联系、相互依存的，并依赖于各种进一步的假设和概念，否则必将陷入自相矛盾。比如一个形而上学实在论者，如果他承认“存在一种构成世界的总量恒定的非精神物质”，那么他就不能不接受真理符合论；如果他说，“存在一种构成世界的总量恒定的非精神物质”，但这种物质只有在“内在真理”的意义上，即在构成认识主体的一部分的意义上，才可以被当作真，这样，也就等于否定了物质的客观实在性。而内在实在论既不否定物质世界的客观实在性，也不否定真理的绝对性。它认为“真理是一种性质，这一性质不同于论证、或现存证据的或然性；它不是仅仅取决于说话者的现存记忆和经验，而是我们不应该抛弃的对实在的一种洞察。”（[5]，p．32）

那么在内在实在论看来，应该怎样理解抽象层次上的词和概念的指谓或理论描绘的世界图象呢？普特南说，一般科学上的术语、概念都有确定不移的指谓，从而显示了它们的客观实在性。比如最有争议的“电子”，反实在论者总是否定它的真实存在，然而科学家们却坚信其存在已经得到证明。否则为什么我们会认为玻尔在1900年和1934年使用的同一个词“电子”是合理的，并认定他的两种截然不同的理论是描述同一个对象？

“虽然玻尔在1900 年的主观概率度规（subjectiveprobability metric）并不是他在1934年的主观概率度规：但这并不是说，在玻尔的习用语汇中‘电子’这个词，或是任何其它的德语词，是否改变了它的指谓（reference）”。（[5]，p．33）在这种情况下， 假设为真的原理告诉我们，应当采纳玻尔一贯指称过的那个被称之为电子的东西。我们应该说，我们有了一个关于相同实体的不同理论，而不应该说，有多少种理论就有多少种实体。所以不论是词和概念，还是理论的辩护和解释都存在客观性。

当然不能否定解释具有主观性，但是这并不意味着指谓也是主观的；不能说只存在“理性重建”或“经验建构”的事实，不存在有关科学和日常实践中说话者所指谓的客观事实。恰好相反，“我们拥有一种独立于一般程序和实践的指谓概念；我们一直是通过这种程序和实践认定处于不同地位，拥有不同信念背景的人们，其所作所为实际上涉及的是同一事物。”（[5]，p．34）以人类对植物的认识为例，毫无疑问我们都会认为200年前人类称作“植物”的东西， 与今天人类叫做“植物”的东西是一类（或近似于我们今天叫做“植物”的东西）。尽管我们不同意200年前人类对植物的本质特征持有的观念，因为200年来人类语言中绝大多数的常用词都或多或少地改变了它们的指谓含义，但是如果所有这些都被认为是主观的，如果翻译实践也是主观的，那么我们就看不到任何有关指谓和真理的理论之间或语言之间的概念能够完全保留下来。

但是如果认为所有的指谓都是客观的，那么又怎么样为客观辩护？是否在大家都作了一致理解的情况下就是客观的，在理解不一致的地方就是主观的？如果是这样，那么决定于人们确立的“多数”一致的标准有多高，也取决于时间、地点和文化。比如在宗教领域，教皇的一贯正确性，早就被作为客观证明了的东西。这样一来，就必然使人想到这一点，“证实了的东西不一定是指人们实际上说已得到证实的东西，而是人类中某种理想的有‘能力’的成员所要说的东西得到辩护。”（[5] ，p．35）这种为客观性提出的论据， 实际上与街上那些把所有哲学当作主观的东西的人们所提出的论据并无二致。因此，为客观辩护的标准也不应是大家认为的“一致”，客观就是指指谓对象的实在性。不论是翻译的概念、解释的概念还是辩护的概念，只要拥有指谓对象就具有客观性。

所以，“我相信存在一种真理的概念，或说得普通一点，存在正确的概念。这种概念，我们经常使用，而且完全不是形而上学实在论者用以描述‘符合’本体事实状况的概念。”（[5]，p．40）比如从日常生活与理智实践的观点上看，把点作为个体的理论和把点作为极限的理论在适当的环境中，两者都是正确的。根据超距作用描述物体间的相互作用的理论和根据场的概念描述同样情况的物理学理论，两者也都可以是正确的。这也就是说，在人们的日常生活中包含着真理的认识；在精确的理性思维和实践中也包含着真理的认识；在科学的、数学化的认识形态中有真理，在非科学的、非数学化的认识中也有真理。对象是一个，而承担真理的知识形态和科学理论却可以是多种多样的。

普特南说，每一位哲学家都为自己构绘出一幅有关外部世界的哲学概念图，这并不是件坏事。坏的是忘记它们是图，并把它们看作就是“这个世界”。与其他哲学家一样，普特南也有一幅概念图，在他的图中，从理论的两种不相容的本体论，即唯物主义和唯心主义的本体论都可以是正确的意义上看，客体是与理论相依赖的。说这些本体论都是正确的，并不是说存在着与拥有广延性的实体一样的“在那里头”的场以及逻辑建构意义上的场；也不是说同时存在绝对时空点和仅仅作为界限的点。而是说各种表述和各种理论在一定场合下都同样是适宜的。在实用主义的传统中，它是说，各种手段在其为之设计的关系中，如果功能是相同的话，那么它们在我们所能控制的各方面都是等效的。

既然客体是与理论相依赖的，所谓真理是根据某一语言中各分项间以及固有的非理论化实体中各分项间的“对应联系”而定义或解释的思想就必须被放弃，而确立这样一种观念或认识论的图景：“真理不过是观念理性化的可接受性。”那些被认定为“真”的东西，在赋有“理性和可感觉性”的生物拥有的经验与智力的基础上，应被认为是有保证的。但是我们却不能草拟一种有关“实在”的保证理论（即一种有关保证的“本质”的理论），更不用说一种观念化的保证理论了。在实践中，我们实际上也没有建构起一种有关世界的独一无二的理论，只是建构起各种不同的理论，而且不是所有的理论都是等效的。因为我们实践的多元论必然导致理论的多元论。所以在普特南的概念图中，存在许多个世界，而不是一个世界；这个世界作为描绘的对象当然有客观性，但也有多面性和模糊性。不过模糊的谓项并没有什么错误，错误的是在特定场合中太模糊，这常常是一些实在论者忽略或错误表述的另一个事实。

三、人本主义倾向

在科学实在论与反实在论的激烈争论中，普特南虽然没有完全抛弃实在论，并力图保卫它，但是在实在论的内涵方面，他已从早期的客观实在的立场转向客观实在对人的依赖性立场，即从外在实在论转向内在实在论；从科学知识的独立性转向对认识主体、认识工具的依存性；从科学理论的辩护和证明转向科学理论的解释；从真理的趋同性和符合论转向真理的多元论和实用论；从欣赏唯物主义转向欣赏唯心主义和操作主义；从注重本体论研究转向到注重认识论和方法论研究，继而又转向到注重人类的日常生活和社会实践的研究。而所有这一切，尤其是他的内在实在论立场集中地反映了他的实在论日益带有人本主义色彩。这种带人性的实在论色彩可以从如下方面证明：

首先在对待科学和世界的态度问题上，他对尼采所谓的“随着科学范围的日益扩大，它所触及的悖论的地方也就越多”的观点表示欣赏，并进一步考察：是否随着科学知识范围的不断扩大，科学和这个世界本身也变得愈来愈自相矛盾。以只有少数人理解和熟悉的量子力学为例，一方面，它与经典物理学相区别的独特性就在于：有关这一理论的任何应用都需要没有被包括在这一理论系统之内的“科学仪器”或“观察者”的存在；另一方面，“原则上又没有关于整个宇宙的量子力学理论”。许多量子力学的创始人都已经注意到：在理论系统和观察者的切面之间，用来测量和检验理论应用的仪器最终是靠在观察者一边的。以至玻尔在他的所谓“哥本哈根解释”中明确表示：“只有与特殊的实验场景中的特殊的测量仪器相联系，该系统中的每一种性质才被认为是有意义的和存在的。”（[5]，p．4 ）这也正是许多人认为量子力学与经典物理学不可比较的原因所在。然而要想利用测量仪器获得满意的描述和结果，就必须利用同样存在于经典物理学中的语言和数学公式。这样，在玻尔看来，量子力学又没有简单地使经典物理学废弃不用。

从上述量子力学和经典物理学的关系上看，这好象是足够悖谬的，但是普特南却证明：量子物理学对于经典物理学的依赖性却不是悖论。在他看来，所谓的量子力学理论只不过是“牛顿的想象力所要求的一部分”。因为牛顿的物理学拥有一种特殊的感染力；它对几个世纪以来的神学、哲学、心理学、乃至整个文化都产生了巨大的影响；它给予我们的是“上帝的视野”，是上帝对整个宇宙的洞察。这个宇宙是一架巨大的机器。如果你是一个唯物主义者，就会认为我们自身就是这架巨大机器的一个分系统。如果你是一个二元论者，就会认为只有我们的身体才是这架机器的一部分。迄今以来，我们对于这架机器的测量、观察和物理学上的描绘，只不过是整个事物内部的相互作用。这幅完美的宇宙图的梦，即实际上包括描绘这个宇宙的理论家—观察者在内的宇宙图的梦，既是物理学的梦，也是形而上学的梦，甚至象笛卡尔这样的二元论者也梦想构绘一幅完美的宇宙图。值得注意的是，所有梦想绘制一幅宇宙图的人都感觉到需要一门额外的基础科学，即一门与描述“灵魂、思维或智力”的心理学有关的基础科学，以实现自己的美梦。自十七世纪以来，整个西方文化一直在做着这种美梦，而且凡是借助一种真正的科学理论，利用实验或数学方法从事过这种工作的人都一定感觉到这是一场梦。

但是，玻尔的哥本哈根解释却恰恰放弃了这种梦想。象康德一样，玻尔感觉到这个世界“本身”是超越描绘它的人类思维的能力的。即便是一个“经验的世界”，即我们的经验的世界也不能只凭借一幅图就实现其完整的描绘，而常常需要的是不同类型图的互补。在一些实验场合中必须绘制一幅波动图，在另一些实验场合中又必须绘制一幅粒子图。要放弃只利用一种描绘来说明所有场合的观念；要确立物理学概念与实验场合相互依存的思想；要认识到在观察者与观察对象，即整个宇宙系统之间存在一个不可逾越的鸿沟，这是量子力学的核心，是与经典物理学不同的本质所在。但是，却不能由此说量子力学与经典物理学是完全对立的。只能说量子力学在本质上涵盖了经典物理学的应用。比如冯诺依曼（Von Neumann ）的经典著作就向我们表明了如何利用纯粹的量子力学术语来分析测量的案例。所以，量子力学与经典物理学之间具有一种依存关系和包含关系，并不相互矛盾。只是经典物理学认为它所描绘的世界是唯一真实的世界，而量子力学则认为人类只能描绘包含自身在内的世界，而且这个世界因实验场合的变化而变化，人类理智无能力认识一个“自在”的世界。

这是不是说，普特南已经成为一个地地道道的不可知论者和康德意义上的形而上学实在论者？关于形而上学，普特南说，“作为人类生活中的一种事实，在一种意义上，哲学的任务是克服形而上学；而在另一种意义上，它的任务又是持续形而上学的讨论。每一个哲学家都会一面在叫喊，“这项事业是徒劳的、轻薄的、疯狂的——我们必须说：停止！”，而另一面又叫唤，“这项事业完全是最一般、最抽象层次上的反映，停止它将是对理性的一种犯罪。”当然，哲学问题是不可解决的，但是正如S.卡威尔（Stanley Cavell）曾经论述的，“存在有关它们的或是更好或是更坏的思考方式。”不论有多少人认为哲学作为一种认识论和方法论是如何的无益和带来了怎样灾难性的失败，但“我还是想展示一些原理，这些原理在我们面对一些叫做形而上学的事情以及一些叫做认识论的事情遭受失败而感到失望的时候不应当抛弃。”（[5]，p．19）哲学虽然不能构成存在、知识和文化得以确立的基座， 但是作为一种讲话和思维的方式对于人类的实践和精神无疑有着重要价值。当然哲学的重要性不在于说“我拒绝实在论者与反实在论者的争论”，但是它却可以表明实在论者和反实在论者都歪曲了我们借助概念而生活的生命。一场争论是无益的，并不意味着相互竞争的图象是不重要的。因为哲学所编造的幻觉属于人类生活自身的本性，而且需要进一步阐明。

那么普特南究竟展示了哪些不应当抛弃的哲学原理呢？1 ）在一般情况下，人们所作的陈述不管是否有根据，都是事实，但是其中多数事实都是“价值事实”。2 ）一个陈述的意义不管是否有根据都不取决于处于一种文化中的多数公民的口头评判，而是取决于一定的社会、文化背景和实际功用。3）有根据的断言的规范和标准是社会历史的产物；它们是随时间而演变着的。4 ）这些规范和标准总是反映我们的兴趣和价值，而我们的理智兴趣图通常只是人类兴趣图的一部分。5 ）一切事物（包括有根据的断言）的规范和标准都能够改变。存在着更好或更坏的规范和标准。这五条原理概括到一点：评判一切陈述和命题都取决于人们的兴趣和价值；人们的兴趣和价值观念变了，一个陈述或命题是否有根据和理由也就变了。这既是一种实用主义的哲学观点，也是一种人本主义的哲学观点。一切有无、真伪、好坏都以人而论。

既然如此，普特南虽然一再强调要保护内在实在论，然而他的“实在论”已经完全人本主义化了。这正象他自己所陈述的，“如果说我们所说的和我们所做的就是一个‘实在论者’，那么我们最好都是实在论者——用小r代表这类实在论者。 但是关于‘实在论’的形而上学说法却超出拥有小r的实在论之外，而具有某种哲学幻想的特征。”（[5]，p．26）对于小r的实在论来说，它不需要回答形而上学实在论者渴望解答的问题。诸如：“一个具体客体（空—时域）的存在怎么可能是一种约定？A（椅子）和B（空—时域）的同一性怎么可能是一种约定？”等问题。在小r看来，这些恰恰是生活中的一种事实。他能够感觉到它。 那对于其他人是一种压力的东西，对于他来说，则可能是一种有趣的东西。而形而上学实在论的基本特征则集中体现在这一观念中，即主张“解决哲学问题的方式是构造一个比较好的科学的世界图景”（[6]，p．107）为此他们总是竭力描绘一幅巨大的先验论的图画； 在这幅图中存在一套固定的“独立于语言”的客体（其中一些是抽象的，另一些是具体的），以及术语与它们的附加物之间的一种“关系”。普特南认为，形而上学实在论的宇宙图景只是部分地与它意欲解释的常识观点相一致。从常识的观点上看，形而上学实在论所描绘的图象是非常模糊的。“我们抓牢哲学家们的拥有小r的实在论，放弃拥有大R的实在论（形而上学实在论）完全没有任何错。”（[5]，p．28）

作为结论，普特南所描绘的有关这个世界的图象是：“一方面没有任何东西能为之辩护，只能够通过成功来证明它正当；而成功又要通过人的兴趣和价值来判断，而人的兴趣和价值不仅在进化着，并同时获得改造，而且与我们的有关这个世界本身的进化着的图象相互作用。正象必须抛弃‘约定和事实’的绝对两分法一样，基于类似的理由，也必须抛弃‘事实和价值’的绝对两分法。另一方面，它又毕竟是这个世界本身的图象的一部分，而这个世界既不是我们意志的产物，也不是我们以某种方式讲话的气质的产物。”（[5]，p．29）换句话说，既不是我们制造了这个世界，也不是我们的语言或文化制造了这个世界；这个世界不是从无中生有的；它不是一种产品，而是：“世界就是世界”。但是，我们所认识的这个世界却是与理论相依赖的，是与我们的兴趣、价值观念和最后的审视紧密相关的。

参考文献

[1]　刘放桐主编：《现代西方哲学》，人民出版社，1990。

[2]　Hilary Putnam，Meaning and the Moral Science，1978.

[3]　Hilary　Putnam， Reason， Truth　 and　 History，　CambridgeUniversity Press，1981.

[4]　A.Baruch，Readings in the　Philosophy　of　Science， 3ed，New Jersey，1989.

篇10

第一，为实体经济服务的虚拟经济严重脱实向虚

一般意义上而言，实体经济是指人们针对吃、穿、住、行、娱乐、医疗、教育等进行的生产活动，实体经济是社会运行和发展的基础，以金融为代表的虚拟经济则是实体经济的血液，扮演着连接实体经济或为实体经济提供服务的角色。但目前的状况却是金融严重脱实向虚，金融服务实体经济出现各种梗阻，中小企业贷款难、环节多、成本高，资金在金融体系内玩钱生钱的游戏，自我创新、自我循环、自我膨胀。金融和实体经济之间出现了严重分化，实体经济发展艰难，金融自己也玩出了问题，比如接连爆发的亚洲金融风暴、华尔街金融危机等，实体经济不振，才是金融最大的风险。

第二，“过度”让实体经济呈现虚假繁荣

实体经济是以人为出发点和归宿进行的生产活动，然而从实际情况来看，许多行业往往追求过度生产，忽略了人本身的需求。比如教育过度、医疗过度的问题。不管是中国的教育还是大家推崇的西方精英教育，都存在着教育过度的问题。事实上，过度教育的概念都是由美国人理查德・弗里曼首次提出的，西方教育过度的表现是接受高教育的人拿不到高薪水、事业期望不能实现，同时技能高于所在岗位的要求。而我们的教育则是应试成分太浓，从幼儿园到本科、硕士、博士，接受了几十年的教育，在实际工作中不仅技能不足，甚至连基本的做人准则也有问题。而本应以人的健康为本的医疗，则出现了屡见不鲜的过度治疗，人不是病死的，而是被治死的。

第三，实业的范畴需要重新界定，尤其是将精神文化产品生产行业错误地定义为虚拟经济

长久以来我们存在一个错误的观念，那就是物质生产是实，文化生产是虚。事实真的是这样吗？在周广文博士看来，精神比物质更重要，数字、体育、影视、游戏等产业不应该是虚拟经济的范畴，而是属于实业范畴。

第四，以人为本的实体经济，更应强调人与自然的整体和谐，否则，以人为本就没有了意义

我们在发展实业的同时，一定不能以破坏生态为代价，要懂得克制，眼光要长远，格局要大。不仅要用生态和谐的观念建设实业，还要把生态建设和保护工作当作实业的一部分，正是新实业的题中之义。

新实业的“新”有哪些内涵？

新实业的新是在“实”的框架下，从需求、满足需求的实现方式以及组织形式三个层面来表现的。

第一，在互联网时代，人们的衣、食、住、行、教育、医疗、娱乐、环境需求呈现出新的方式，具体表现为如下：

（1）衣：个性化、批量定制化、柔性定制化、社群部落化、时尚趋势的多元和小众化、材料科技化、创意化。

（2）食：关注食品来源、营养成分比例、绿色无公害、食物搭配、色香味俱全、饮食环境、饮食文化。

（3）住：注重安全性、品质感、私密性与社交性并存、多功能体验等，存在生态住宅、绿色建筑、能源+住宅、低耗能住宅、可持续住宅等多种需求。

（4）行：方便快捷、降低成本、节约能源、提高能效、减少污染、有益健康。

（5）教育：学校成为学习共同体、学习时间弹性化、教师的来源和角色多样化、学习机构一体化、学习内容定制化、个性化、家校合作共育、课程指向生命和真善美。

（6）医疗：养老产业、分级诊疗、精准医疗、基因工程、3D打印器官、机器人手术。

（7）精神：内容多样化、渠道国际化、网络服务、数字出版、网络游戏、新兴媒体。

（8）环境：治理紧迫、环保标准提高、人与自然和谐相处。

第二，满足新需求需要新的生产方式，这些新生产方式包括P2P（对等网络传输）、社会化定制、大数据、人工智能、云计算、工业4.0、智能制造、3D打印、C器人，等等。

第三，除了传统的公司形式，在新需求和新的生产方式的背景下，出现了新的组织形式，具有代表性的有金桐网无组织的组织化、韩都衣舍的小组制生产、中科金财的阿米巴+合伙人制、美国鞋类电商Zappos实行的合弄制。