量子力学对经典科学世界图景的变革
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Abstract: As one of three revolutions of physics in 20th century, quantum mechanics has greatly transformed the world view of classical science in many aspects. Quantum mechanics breaks though the mechanical determinism in classical science, transforming it into nonmechanical determinism; it changes scientific cognitive process from the theory of reductionism to the theory of wholism; it shifts the way of thinking from pursuing simplicity to exploring the complexity; it also establishes the interaction between subject and object in scientific researches.
Key words: quantum mechanics; world view of classical science; nonmechanical determinism; wholism; complexity; interaction between subject and object
经典科学基本上是指由培根、牛顿、笛卡儿等开创的，近三百年内发展起来的一整套观点、方法、学说。经典科学世界图景的最大特征是机械论和还原论，片面强调分解而忽视综合。以玻尔、海森伯、玻恩、泡利、诺伊曼等为代表的哥本哈根学派的量子力学理论三部曲：统计解释—测不准原理—互补原理所反映的主要观点是：微观粒子的各种力学量(位置、动量、能量等)的出现都是几率性的;量子力学对微观粒子运动的几率性描述是完备的，对几率性的原因不需要也不可能有更深的解释;决定论不适用于量子力学领域;仪器的作用同观察对象具有不可分割性，确立了科学活动中主客体互动关系。[1]量子力学的发展从根本上改变了经典科学世界图景。
一、量子力学突破了经典科学的机械决定论，遵循因果加统计的非机械决定论
经典力学是关于机械运动的科学，机械运动是自然界最简单也是最普遍的运动。说它最简单，因为机械运动比较容易认识，牛顿等人又采取高度简化的方法研究力学，获得了空前成功;说它最普遍，因为机械力学有广泛的用途，容易把它绝对化。[2]机械决定论是建立在经典力学的因果观之上，解释原因和结果的存在方式和联系方式的理论。机械决定论认为因和果之间的联系具有确定性，无论从因到果的轨迹多么复杂，沿着轨迹寻找总能确定出原因或结果;机械决定论的核心在于只要初始状态一定，则未来状态可以由因果法则进行准确预测。[3]其实，机械决定论仅仅适用于宏观物体，而对于微观领域以及客观世界中大量存在的偶然现象的研究就产生了统计决定论。[4]
量子力学是对经典物理学在微观领域的一次革命。量子力学所揭示的微观世界的运动规律以及以玻尔为代表的哥本哈根学派对量子力学的理解，同物理学机械决定论是根本相悖的。[5]按照量子理论，微观粒子运动遵守统计规律，我们不能说某个电子一定在什么地方出现，而只能说它在某处出现的几率有多大。
玻恩的统计解释指出，因果性是表示事件关系之中一种必然性观念，而机遇则恰恰相反地意味着完全不确定性，自然界同时受到因果律和机遇律的某种混合方式的支配。在量子力学中，几率性是基本概念，统计规律是基本规律。物理学原理的方向发生了质的改变：统计描述代替了严格的因果描述，非机械决定论代替了机械决定论的统治。
经典统计力学虽然也提出了几率的概念，但未能从根本上动摇严格决定论，量子力学的冲击则使机械决定论的大厦坍塌了。量子力学揭示并论证了人们对微观世界的认识具有不可避免的随机性，它不遵循严格的因果律。任何微观事件的测定都要受到测不准关系的限定，不可能确切地知道它们的位置和动量、时间和能量，只能描述和预言微观对象的可能的行为。因此，量子力学必须是几率的、统计的。而且，随着认识的发展，人们发现量子统计的随机性，不是由于我们知识和手段的不完备性造成的，而是由微观世界本身的必然性(主客体相互作用)所注定。
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Abstract:The incentive function of scientific and technical morality lies in the outer incentives such as ideals, examples, appraisal, and the inner drive such as the sense of responsibility, honor and the achievements of scientific and technical workers. The two parts interact each other to form a spiritual strength to stimulate scientist and technicians to be active both in invention and in creation, to encourage them to dedicate themselves to science, and to motivate them working hard, making contribution selfless and pursuing scientific truth in lifetime.
Key words: scientific and technical morality; incentive function; ideal; moral example; moral appraisal
“激励”一词来源于拉丁语“Movere”，它的原意是“移动”、“采取行动”。我国汉朝司马迁所著《史记·范雎蔡泽列传》也有欲以激励应侯之语，意即通过激发使其振奋。激励是心理学的一个术语，指心理上的驱动力，含有激发动机、鼓励行为、形成动力的意思，就是通过某种内部或外部刺激，促使人们奋发向上，努力去实现目标。
人人需要激励，科技工作者也不例外，激励被认为是“最伟大的管理原理”。通过激励可以把有才能的、组织所需要的人吸引过来，并长期为该组织工作。从世界范围看，美国特别重视这一点，它从世界各国吸引了很多有才能的专家、学者。这也是美国之所以在许多科学技术领域保持领先地位的重要原因。
所谓科技道德的激励功能，就是指它具有一股激发、鼓励科技人员积极、向上的精神力量，能够诱发他们发明创造的欲望，促使他们通过目标、理想、准则、评价的体系，在科技活动中明辨方向，克服前进道路上的一切困难，自觉地为国家和人民多做贡献。科技道德激励，它主要不仅满足科技人员眼前物质上的利益，而是满足其高尚的精神需求，来调动他们的科研积极性、主动性和创造性的。它把科技人员的需要引导到献身科学、勇于创新、为民造福、为国争光的执著追求上去，致力于他们思想道德境界的提高。
科技道德的激励功能的实现机制可以分为两类：一类由社会掌握运行，作用于被激励的科技人员，对被激励的科技人员来说可称为道德激励功能的外在社会机制，它包含着道德理想、道德榜样、道德评价三个构成因素;另一类是由被激励的科技人员自身掌握运用，进行自我激励，对于被激励的科技人员来说可称为道德激励功能的内在心理机制，它包括道德上的责任感、荣誉感、成就感这些人们内心隐藏的道德行为激发器。道德激励功能的社会机制是实现道德激励功能的外在保障，道德激励功能的心理机制是实现道德激励功能的内在基础。
一、理想的激励
理想反映了社会历史发展的客观规律，凝结着广大人民群众的意志和愿望。理想具有一种非凡的魅力，它可以成为激励人奋进、催人奋起、敦促人们不断追求的动力。
崇高的道德理想是科技人员献身精神的强大动力。俄国文学家托尔斯泰说：“理想是指路明灯，没有理想，就没有坚定的方向，而没有方向，就没有生活。”[1]理想是人类特有的精神现象，是人们从现实出发，对未来目标的向往和追求。理想贯穿于人的精神生活之中，它是人的精神支柱，是鼓舞人奋斗的力量源泉。一个人如果没有理想，只能是一具可悲的行尸走肉，他的一生，将毫无价值可言。
科技人员从事科研的目的，不是为了满足好奇心和消磨时间;不是为了夸夸其谈，哗众取宠;更不是为了金钱和权势，以满足一己自私自利的享受。科学的最终的目的是为人类造福。在社会主义社会里，科学技术为人类造福的方向同实现人类崇高理想——共产主义目标是完全一致的。所以，科技工作者立志献身科学应该自觉地把自己所从事的科技事业同社会主义、共产主义事业联系起来，使科学技术服务于社会主义、共产主义事业，从而把科技工作者的个人理想同人类的崇高理想融为一体。这是时代的要求，也是科技工作者实现个人理想的正确途径。
道德理想是成就事业的必要条件，是激励科技人员在科研活动中取得成就的精神力量。科技事业是实现道德理想的载体，是道德理想付诸行动的具体实践。理想与事业不可分割，任何理想都是通过一定的具体事业的成就来实现，而任何事业都是在一定的理想指导下进行。理想使科技工作者更明智地意识到自己的历史使命和时代责任，更明确地选择行为模式和行为路径。理想能深入科技人员内心，变成坚定的信念，从而更自觉地为社会作出自己的贡献。俄国革命民主主义者车尔尼雪夫斯基指出：“人的活动如果没有理想的鼓舞，就会变得空虚而渺小。”[2]在他看来，理想对人具有一种非凡的魅力，它可使人达到至善至美的境界。
社会主义科技道德理想对科技人员的激励是必不可少的，它一旦转化为科技工作者的内在精神素质，就会变成巨大的物质力量。社会主义科技道德理想的确立，使科技工作者看到了科学的明天，鼓舞他们奋发向上，激励他们攀登一个又一个科学高峰，取得一项又一项重大的科研成果。从某种意义上说，获得科研成果的科研过程，就是一个精神变物质的辨证过程。科技工作者的智慧、才能需要道德理想的激励才能发挥作用。他们把自己的学术思想和知识付诸科研活动，并达到预期目标，道德理想起着十分重要的作用。从这个意义上说，科技道德理想又是推动科技发展和社会进步的强大精神力量。
二、量子力学使得科学认识方法由还原论转化为整体论
还原论作为一种认识方法，是指把高级运动形式归结为低级运动形式，用研究低级运动形式所得出的结论代替对高级运动形式的本质认识的观点。它用已分析得出的客观世界中的主要的、稳定的观点和规律去解释、说明要研究的对象。其目的是简化、缩小客体的多样性。这种方法在人类认识处于初级水平上无疑是有效的。如牛顿将开普勒和伽利略的定律成功地还原为他的重力定律。但是还原论形而上学的本质，以及完全还原是不可能的，决定了还原论不能揭示世界的全貌。
量子力学认为整体与部分的划分只有相对意义，整体的特征绝非部分的叠加，而是部分包含着整体。部分作为一个单元，具有与整体同等甚至还要大的复杂性。部分不仅与周围环境发生一定的外在联系，同时还要表现出“主体性”，可将自身的内在联系传递到周边，并直接参与整体的变化。因而，部分与整体呈现了有机的自觉因果关系。在特定的临界状态，部分的少许变化将引起整体的突变。[6]
波粒二象性是微观世界的本质特征，也是量子论、量子力学理论思想的灵魂。用经典观点来看，也就是按照还原论的思想，粒子与波毫无共同之处，二者难以形成直观的统一图案，这是经典物理学通过部分还原认识整体的方法，是“向上的原因”。可是微观粒子在某些实验条件下，只表现波动性;而在另一些实验条件下，只表现粒子性。这两种实验结果不能同时在一次实验中出现。于是，玻尔的互补原理就在客观上揭示了微观世界的矛盾和我们关于微观世界认识的矛盾，并试图寻找一种解决矛盾的方法，这就是微观粒子既具有粒子性又具有波动性，即波粒二象性。这就是整体论观点强调的“向下的原因”，即从整体到部分。同样，海森伯的测不准原理说明不能同时测量微观粒子的动量和位置，这也说明绝不能把宏观物体的可观测量简单盲目地还原到微观。由此我们可以看出，造成经典科学观与现代科学观认识论和方法论不同的根本在于思考和观察问题的层面不同。经典科学一味地强调外在联系观，而量子力学则更强调关注事物内部的有机联系。所以，量子力学把内在联系作为原因从根本上动摇了还原论观点。
三、量子力学使得科学思维方式由追求简单性发展到探索复杂性
从经典科学思维方式来看，世界在本质上是简单的。牛顿就说过，自然界喜欢简单化，而不喜欢用什么多余的原因以夸耀自己。追求简单性是经典科学奋斗的目标，也是推动它获取成功的动力。开普勒以三条简明的定律揭示了看似复杂的太阳系行星运动，牛顿更是用单一的万有引力说明了千变万化的天体行为。因而现代科学是用简单性解释复杂性，这就隐去了自然界的丰富多样性。
量子力学初步揭示了客观世界的复杂性。经典科学的简单性是与把物理世界理想化相联系的。经典物理学所研究的是理想的物质客体。它不但用理想化的“质点”、“刚体”、“理想气体”来描述物体，而且把研究对象的条件理想化，使研究的视野仅仅局限于人们自己制定的范围之内。而客观世界并不是如此，特别是进入微观领域，微观粒子运动的几率性、随机性;观测对象和观测主体不可分割性等都足以说明自然界本身并不是我们想象的那么简单。
在现代科学中，牛顿的经典力学成了相对论的低速现象的特例，成为非线性科学中交互作用近似为零的情况，在量子力学中是测不准关系可以忽略时的理论表述。复杂性的提出并不是要消灭简单性，而是为了打破简单性独占的一统地位。复杂性是把简单性作为一个特例包含其中，正如莫兰所说的，复杂性是简单性和复杂性的统一。复杂性比简单性更基本，可能性比现实性更基本，演化比存在更基本。[7]今天的科学思维方式，不是以现实来限制可能，而是从可能中选择现实;不是以既存的实体来确定演化，而是在演化中认识和把握实体。复杂性主张考察被研究对象的复杂性，在对其作出层次与类别上的区分之后再进行沟通，而不是仅仅限于孤立和分离，它强调的是一种整体的协同。
四、量子力学使科学活动中主客体分离迈向主客互动
经典科学思维方式的一个指导观念就是，认为科学应该客观地、不附加任何主观成分地获取“照本来样子的”世界知识。玻尔告诉人们，根本不存在所谓的“真实”，除非你首先描述测量物理量的方式，否则谈论任何物理量都是没有意义的!测量，这一不被经典物理学考虑的问题，在面对量子世界如此微小的测量对象时，成为一个难以把握的手段。因为研究者的介入对量子世界产生了致命的干扰，使得测量中充满了不确定性。在海森伯看来，在我们的研究工作由宏观领域进入微观领域时，我们就会遇到一个矛盾：我们的观测仪器是宏观的，可是研究对象却是微观的;宏观仪器必然要对微观粒子产生干扰，这种干扰本身又对我们的认识产生了干扰;人只能用反映宏观世界的经典概念来描述宏观仪器所观测到的结果，可是这种经典概念在描述微观客体时又不能不加以限制。这突破了经典科学完全可以在不影响客体自然存在的状态下进行观测的假定，从而建立了科学活动中主客体互动的关系。
例如，关于光到底是粒子还是波，辩论了三百多年。玻尔认为这完全取决于我们如何去观察它。一种实验安排，人们可以看到光的波现象;另一种实验安排，人们又可以看到光的粒子现象。但就光子这个整体概念而言，它却表现出波粒二象性。因此，海森伯就说，我们观测的不是自然本身，而是由我们用来探索问题的方法所揭示的自然。[8]
量子力学的发展表明，不存在一个客观的、绝对的世界。唯一存在的，就是我们能够观测到的世界。物理学的全部意义，不在于它能够描述出自然“是什么”，而在于它能够明确，关于自然我们能够“说什么”。
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