當代科學技術哲學論叢：量子論與科學哲學的發展 下載 mobi epub pdf 電子書 2024

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內容簡介

　　 《當代科學技術哲學論叢：量子論與科學哲學的發展》揭示瞭量子力學蘊含的哲學假設，闡述瞭科學實在、統計決定性、因果性與關聯、非定域性等基本概念，剖析瞭量子物理學傢的爭論焦點及其新形式的實在觀，追溯瞭與量子論相關的當代科學實在論與反實在論之爭。基於對科學哲學的四種語境論進路的比較，對技能性知識的特徵與錶現形式的考察，論證瞭一種體知閤一的認識論觀點。圍繞這一觀點的深入研究有可能領先傳統科學哲學與後現代科學哲學之爭，形成“新現代”的科學哲學。
　　 《當代科學技術哲學論叢：量子論與科學哲學的發展》適閤高等院校物理係與哲學係的廣大師生，物理學哲學與科學哲學研究者及其愛好者閱讀。

精彩書評

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目錄

總序
前言
第一章 問題與挑戰
第一節 經典物理學的哲學基礎
一、機械實在論的興衰
二、經典實在論及其影響
三、經典實在論的基本前提
第二節 量子力學的哲學基礎
一、量子力學的産生
二、量子力學的基本假設
三、量子力學的哲學前提
第三節 量子力學的哲學挑戰
一、科學方法論與認識論的挑戰
二、薛定諤方程的哲學挑戰
三、量子測量的哲學挑戰
四、微觀粒子的哲學挑戰
結語呼喚新的哲學

第二章 概念前提
第一節 實在的三個層次
一、自在實在：科學認識的潛在對象
二、對象性實在：科學研究的現實對象
三、科學實在：對對象的理論建構
四、三者之間的關係及其意義
第二節 因果性與關聯
一、引言
二、因果鏈的始端：狀態概念
三、描寫狀態演化的運動方程
四、因果性和關聯的錶示形式
五、全同粒子係統的統計性關聯
第三節 統計決定性
一、因果性與決定性
二、三種形式的統計決定性
三、統計決定性的分析與思考
結語統計規律的確立

第三章 物理學傢爭論的焦點
第一節 波動？還是粒子？
一、波動實在觀
二、粒子實在觀
三、波-粒綜閤實在觀
四、一些評論
第二節 量子概率與量子測量
一、概率解釋與量子理論
二、哥本哈根解釋的理解
三、統計係綜解釋的理解
四、本體論解釋的理解
五、相對態解釋的理解
六、一些評論
第三節 量子論的意義與非定域性
一、愛因斯坦與玻爾的論戰
二、EPR論證的哲學意義
三、非定域性概念的確立
四、愛因斯坦的分離性與定域性概念
結語未完結的爭論

第四章 新形式的實在論
第一節 玻爾的整體實在論
一、量子觀察的意義語境
二、微觀客體與測量儀器之間的關係語境
三、量子測量現象的描述語境
第二節 薛定諤的準實在論
一、波動實在觀的放棄
二、實在觀的調整
三、準實在論的實在觀
第三節 玻恩的投影實在論
一、引言
二、關於“實在”的理解
三、宏觀與微觀之間無邊界
四、不變量與理性的實在觀
第四節 玻姆的非定域實在論
一、曆史背景
二、量子勢與非定域性
三、係統論的思維方式
結語超越經典實在論

第五章 量子理論對科學哲學的影響
第一節 對邏輯經驗主義的影響
一、邏輯經驗主義與物理學革命
二、工具主義的理論觀
三、工具主義的理論實體觀
第二節 量子論與科學實在論
一、斯馬特的無奇跡實在論
二、普特南的內在實在論
三、哈金的實體實在論
第三節 量子論與非實在論、反實在論
一、法因的自然本體論態度
二、範·弗拉森的經驗建構論
結語關注量子物理學傢的科學觀

第六章 超越爭論，走嚮語境
第一節 語境論的科學觀
一、傳統科學觀的睏境
二、理論是在談論實在
三、語境中的理論實體與事實
四、語境論科學觀的主要優勢
第二節 科學哲學的語境論進路
一、科學哲學的重新定位
二、四種語境論進路的比較
三、科學哲學的語境論進路的問題域
第三節 技能性知識與體知閤一的認識論
一、技能與科學認知
二、技能性知識的特徵與體現形式
三、一種體知閤一的認識論
……

精彩書摘

第一章 問題與挑戰
到目前為止， 量子力學是當代科學發展中最成功也是最神秘的理論之一。其成功之處在於，它以獨特的形式體係與特有的算法規則，對原子物理學、化學、固體物理學等學科中的許多物理效應和物理現象做齣說明與預言，已經成為科學傢認識與描述微觀現象的一種普遍有效的概念與語言工具，同時也是日新月異的信息技術革命的理論基礎；其神秘之處在於，與其形式體係的這種普遍有效的應用恰好相反，量子物理學傢在錶述、傳播和交流他們對量子理論的基本概念的意義的理解時，至今仍未達成共識。量子物理學傢在理解和解釋量子力學的基本概念的過程中所存在的分歧，不是關於量子理論的算法規則本身的分歧，也不是關於亞原子粒子是否存在的分歧，而是能否仍然像以牛頓力學為核心的經典物理學那樣，為現行的量子力學提供一個實在論的解釋之間的分歧。這是由量子力學對傳統哲學觀念顛覆性的挑戰造成的。
第一節 經典物理學的哲學基礎*
經典物理學是隨著實驗方法與數學方法的確立而發展起來的， 被廣泛地稱為“實驗科學”。實驗在經典物理學中至少發揮著“發現與檢驗”兩種同樣重要的功能，數學則是物理學傢描述與理解自然界最喜歡使用的一種簡潔而有效的語言符號。實驗方法所具有的物質性、能動性與可感知性，以及數學方法所具有的邏輯性、推理性和係統性等特點，直接奠定瞭物理學研究中的實在論立場。這種立場大緻包括如下基本點：承認有一個客觀的、離開知覺主體而獨立存在的實在世界，它現實地構成瞭全部自然科學研究的直接或間接的對象域；物理學傢關於研究對象的知識首先來自測量、觀察和實驗等感性物質活動；加工感性材料而形成的概念和理論是對客觀對象的間接而深刻的反映；概念與理論的正確性需要由是否與對象的內在本性相符閤來加以判斷；得到實驗證實的真理性的概念與理論，具有指導人們做齣預言從而變革現實的作用。幾百年來，這種立場已經牢固地貫穿於物理學傢的研究信念當中，內化為科學哲學傢庫恩（T.Kuhn）所說的一種“範式”。“範式”的形成極大地超越瞭理論的簡單陳述，轉化為一種較為固定的思維方式或研究直覺，成為近代經典物理學研究的哲學基礎和確保物理學研究能夠持續發展的最基本的價值前提。
一、機械實在論的興衰
“機械實在論”是以經典力學的研究範式為基礎的。經典力學的奠基性工作主要由英國物理學傢、數學傢、天文學傢和自然哲學傢牛頓（I.Newton）完成。
牛頓在1687年齣版的《自然哲學的數學原理》一書中，通過對著名的萬有引力定律和運動三定律的詳盡闡述，確立瞭經典力學的基本框架。牛頓力學是一個富有成果的理論體係，它不僅將先前零散發現的力學知識概括和統一起來，而且還為爾後發展起來的機械製造工業提供瞭理論工具。從當代物理學的發展趨勢來看，不論“知識陳舊”的呼聲多麼強烈，不論經典力學的適用範圍受到怎樣的限製，不論經典力學的研究方法多麼粗糙，經典力學始終在科學的殿堂裏占有一席之地，不僅如此，經典力學所蘊涵的對“科學理論與實在”之間的關係的許多理解，在某種程度上，至今仍然是科學傢所堅持的基本信念。這種理解主要建立在牛頓力學三個基本特徵的基礎上。
從形式上看， 牛頓力學是一個由公理化方法建構起來的演繹體係。牛頓在《自然哲學的數學原理》一書中，首先，從八個原始定義齣發，對一些重要的物理量（如質量、加速度、力、動量等）性質做瞭明確的規定；其次，著重闡述瞭力學的基本公理或運動定律以及一些推論。這些定義、公理及推論內在地聯係在一起，形成瞭物理學傢海森伯（W.Heisenberg）所說的一個相對完備的“閉閤係統”，在這個係統中，任何一個原始定律的改變都將會破壞整個係統的完備性。
牛頓用數學符號錶示物理概念， 並把不同的物理概念之間的聯係用數學符號之間的關係體現齣來，形成瞭可供具體運算的數學方程。數學方程之間的關聯在邏輯上是內在自洽的。在牛頓力學中，力學定律可以說明和預言所有物體在某種力的作用下的運動行為。牛頓對運動三定律的錶述分彆是：
定律一： 每個物體繼續保持其靜止或沿一直綫作等速運動的狀態，除非有力加於其上迫使它改變這種狀態。
定律二： 運動的改變和所加的力成正比，並且發生在所加的力的那個直綫方嚮上。
定律三： 每一個作用總是有一個相等的反作用和它相對抗；或者說，兩物體彼此之間的相互作用永遠相等，並且各自指嚮其對方。這三個定律就是我們早已熟知的慣性定律、加速度定律和作用力與反作用力定律。牛頓通過這三個定律預設瞭宏觀力學運動的時空結構，給齣瞭原始概念間的定量數學錶述，並且明確瞭力的含義，規定瞭力的性質。在這三個運動定律中，第三定律是關於兩體相互作用的。從錶麵看，第一定律在物理內容上完全可以作為第二定律的特殊情況（即閤力為零）來處理。可是，牛頓卻將第一定律與第二定律以並列的形式作為不可通約的兩個定律呈現齣來，其中的原因顯然不是齣於物理內容上的考慮，而是在於第一定律預設瞭理解牛頓力學的基本前提。
這恰好是第二定律所沒有的。所以， 慣性定律作為第一定律的地位是非常重要的。它所包含的一些概念，如“靜止”、“勻速直綫運動”，是與參照係的選擇有關的。物體之所以能在無外力作用時保持原來的運動狀態不變，是因為隱含瞭參照係是以笛卡兒坐標為標準的慣性係的假定。可是，直接從經驗上選擇任何參照係都不是不動的參照係，並且，任何一個具體的物體運動都是非勻速的。這說明，與實物相聯係的任何參照係都不可能成為慣性定律成立的基礎。於是，牛頓假設瞭與任何具體物體都不相聯係的絕對時空觀。
牛頓對時間和空間概念的界定是為瞭消除一般人從時間、空間、位置及運動這些基本概念與可感知的物質之間的聯係中産生的理解上的偏見。他指齣： “絕對的、真正的和數學的時間自身在流逝著，而且由於其本性而在均勻地，與任何其他外界事物無關地流逝著，它又可以名為‘延續性’；相對的、錶觀的和通常的時間是延續性的一種可感知的、外部的（無論是精確的還是不相等的）通過運動來進行的量度，我們通常就用諸如小時、日、月、年等這種量度來代替真正的時間。”“絕對的空間，就其本性而言，是與外界任何事物無關的永遠是相同的和不動的。相對空間是絕對空間的可動部分或者量度。我們的感官通過絕對空間對其他物體的位置而確定瞭它，並且通常把它當作不動的空間看待。如相對於地球而言的地下、大氣或天體等空間就都是這樣來確定的。絕對空間和相對空間，在形狀上和大小上都相同，但在數字上並不總是保持一樣。因為，例如當地球運動時，一個相對於地球總是保持不變的大氣空間，將在一個時間是大氣所流入的絕對空間的一個部分，而在另一時間將是絕對空間的另一個部分，所以，從絕對的意義來瞭解，它總是在不斷變化的。”
牛頓在對絕對時間和相對時間， 絕對空間與相對空間進行瞭區分之後，接著，對絕對時間和絕對空間進行瞭進一步的錶述，他寫道：“所有的運動可能都是加速的或減速的，但絕對時間的流逝卻不會有所改變。不管其運動是快是慢，或者根本不運動，一切存在的事物的延續性或持久性總是一樣的。”“與時間各個部分的次序不可改變一樣，空間各個部分的次序也是不可改變的。……所有事物時間上都處於一定的連續次序之中，空間上都處於一定的位置次序之中。”“……整體的和絕對的運動，隻能從不動的處所來予以確定。也正由於這個原因，所以我在前麵總是把這種絕對運動認為是對於不動的處所的運動，而把相對運動看作總是對於運動處所而言的運動。然而隻有那些從無限到無限，確實彼此間處處都保持相同位置的處所，纔是不動的處所，因此，它必然永遠停止不動，從而形成一個不動的空間。”
愛因斯坦認為， 在牛頓力學中，時間與空間具有雙重作用：
首先， 它們起著物理學中所齣現的事件的載體或者構架的作用，事件是參照這種載體或構架用空間坐標和時間來描述的。……空間和時間的第二個作用是作為一種“慣性係”。慣性係之所以被認為比一切可想像的參照係都優越，就是因為對它們來說，慣性定律必定是成立的。
可見， 絕對時空的這種特殊作用，使得時空與物質彼此獨立，時間僅作為一種描述相對運動的數學參量齣現在動力學方程之中，在這個方程中，時間具有反演對稱性。或者說，經典力學中某些量的變化被認為在數學上是等價的。時間的這種特殊地位，再加上經典力學定律中並不存在限製該定律應用的任何普適常數，即定律的定義沒有涉及現象發生的尺度限製與範圍：小到分子、原子，大到行星等天體，力學定律被認為都是普遍適用的，體現瞭力學定律在宇宙間的普適性和完備性。換言之，在經典力學係統中，用數學方程錶示的定義和公理體係，完全可以被看做是描述自然的永恒結構的“永真”係統，既與特殊的空間無關，也與特殊的時間無關。這構成瞭經典力學的超時空性特徵。
牛頓力學的第二個值得關注的特徵是， 嚴格的因果決定性，這是由運動方程確定的。在牛頓力學中涉及兩個重要的要素，“一個要素是每一點在某一瞬間的位置和速度，這一瞬間通常叫做‘初始瞬間’。另一個要素是把動力學的力和加速度關聯起來的運動方程。運動方程的積分將從這個‘初始狀態’齣發伸展到相繼的狀態，即組成係統的各物體的軌跡的集閤。”在這裏，不僅“一切都是給定的”，而且“動力學把所有的狀態都定義成是等價的：每一個狀態都允許沿著軌道計算齣所有其他狀態，這軌道連接著所有的狀態，無論是過去的狀態還是未來的狀態。”更明確地說，牛頓力學所描述的世界完全是鑲嵌在一個數學-力學的世界之中。在真實的世界與數學-力學的世界之間存在著某種等當性，這種無歧義的等當性通過下列方式體現齣來：由動力學方程計算所得到的每一個物理量的數值，總是與一個實際測量結果相對應。在一定條件下，理論描述與實際測量成為互相檢驗、相互印證的兩個相對獨立的環節。我們既可以通過理論計算求齣物理量的數值，也可以通過測量手段來測得其具體狀態。在這裏，初始條件的確定成為推知係統其他任何時刻狀態的一把鑰匙。
亥姆霍茲於1847年在他的《論力的守恒》一文中把近代自然科學的這種研究方式概括為：
自然科學的問題首先在於尋找一些規律， 以便把種種特定的自然過程歸因於某些一般規則，並從這些一般的規則中推演齣來。……我們相信這種研究是對的，因為我們確信自然界中的各種變化都一定有某個充分的原因。我們從現象推得的近似原因，它本身可能是可變的也可能是不變的。如果是前者，上述的信念會促使我們去追尋能夠解釋這種變化的原因。直到最後找到不可變的最終原因，而這個不可變的最終原因在外界條件相同的各種情形下一定能産生同樣的不變的效果。因此，理論自然科學的最終目標就是去發現自然現象的終極的、不變的原因。
海森伯在談到近代物理學中的語言和實在的關係時， 對經典物理學的概念係統與哲學基礎做齣的評論是，19世紀末“所引入的全部概念構成瞭適用於廣闊經驗領域的完全首尾一貫的概念集，並且，與以往的概念一起，構成瞭不僅是科學傢，也是技術人員和工程師在他們的工作中可以成功地應用的語言。屬於這種語言的基本觀念是這樣一些假設：事件在時間中的次序與它們在空間中的次序無關，歐幾裏得幾何在真實空間中是正確的，在空間和時間中發生的事件與它們是否被觀測完全無關。不可否認，每次觀測對被觀測的現象都有某種影響，但是一般假設，通過小心謹慎地做實驗，可使這種影響任意地縮小。這實際上是被當做全部自然科學的基礎的客觀性理想的必要條件”。
牛頓力學的第三個特徵是純客觀性。這是由牛頓闡述的研究問題的下列四條法則加以保證的：
法則一：除那些真實而已足夠說明其現象者外，不必尋求自然界事物的其他原因。
法則二： 所有對於自然界中同一類結果，必須盡可能歸之於同一種原因。
法則三： 物體的屬性，凡是不能增強也不能減少者，又為我們實驗所能及的範圍內的一切物體所具有者，就應視為所有物體的普遍屬性。
法則四： 在實驗哲學中，我們必須把那些從各種現象中運用一般歸納而導齣的命題看作是完全正確的，或者是非常接近於正確的；雖然可以想象齣任何與之相反的假說，但是，沒有齣現其他現象足以使之更正確或者齣現例外以前，仍然應當給與如此的對待。
牛頓把這四條法則稱為“哲學中的推理法則”， 同時，也是他研究問題的基本方法。法則一實際上描述的是簡單性原則，用牛頓的話來說，就是“自然界喜歡簡單化，不愛用什麼多餘的原因誇耀自己”；法則二給齣瞭在相似性、統一性的基礎上尋找因果關係的原則，錶達瞭同樣的原因必然導緻同樣的結果，即如果由於原因A産生瞭結果B，那麼，結果B，必須是由原因A引起的。在這裏，原因是結果的充分必要條件；法則三中牛頓繼承瞭英國哲學傢培根（F.Bacon）的經驗主義傳統，並把通過實驗所揭示的物體的屬性看成是純客觀的，例如，牛頓在對法則三的說明中指齣，物體的屬性隻有通過實驗纔能為我們所瞭解，所以，凡是與實驗完全符閤而又既不會減少更不會消失的那些屬性，我們就把它們看做是物體的普遍屬性。或者說，在牛頓看來，實驗結果作為觀察事實既與人無關，也與理論無關，是對物體內在屬性的一種完全客觀的揭示；法則四規定瞭歸納論證的有效性。
顯然， 牛頓的這四條法則明確地突齣瞭觀察結果與歸納論證在理論形成過程中的重要的作用。牛頓把那些不是從現象中推論齣來的任何說法都稱為假說，並進一步指齣：
這樣一種假說， 無論是形而上學的或者是物理學的，無論是屬於隱蔽性質的或者是力學性質的，在實驗哲學中都沒有它們的地位。在實驗哲學中，命題都是從現象推齣，然後通過歸納而使之成為一般。
或者， 我們可以把牛頓的方法論總結為三步：其一，實驗，即通過實驗把相關現象分離齣來並對其進行測量；其二，歸納，即從現象中歸納齣一般的規律；其三，整閤與預言，即通過一般規律對觀察現象進行演繹說明，並預言有可能齣現的新的實驗現象。在這裏，實驗、測量、觀察、語言錶達、符號賦義都是無歧義的，觀察陳述與實驗事實是中性的，是價值無涉的，是對自然界內在性質的揭示，是形成理論的基礎或是證實理論的判彆標準。顯然，牛頓力學的這種結構最理想地落實瞭邏輯經驗主義的哲學綱領。
牛頓力學的這三個基本特徵不是孤立外在的， 超時空性錶明瞭經典力學的無條件性；嚴格的因果決定性錶明瞭經典力學的無歧義性；無條件性與無歧義性共同決定瞭經典力學的純客觀性。經典力學的這些特徵是由它的公理性質的前提所
……

前言/序言

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