因果律浅析

中国科学院电子学研究所的宋文淼认为：现代电磁场理论使光波与光量子之间的差别大大缩小了:都是有两个独立的标量波函数组成的，对于光量子一般只考虑自由空间，两个函数就退化为一个;标量波函数都需要“旋”一下才能表达出它们更丰富的空间形态;只有在特殊的环境下，才能够以单一模式存在，一般情况下都以孪生模的形式存在.所不同的只是:1.在微波状态下，不讨论粒子性问题，而对光量子要考虑粒子性，2.在量子光学中，自旋算符只是一种符号，而微波状态下，两类旋度算符与经典数学的运算方法最后是相通的.寻找这两者的更多的共同点，建立一个既有宏观机制又有粒子性电磁场理论，已经成了应该着手解决的努力方向.(2)波函数尺度下的数理逻辑的因果律.关于波函数的物理解释一直是物理学界争论不休的问题.现代电磁场理论解决了波函数空间尺度下的因果律问题.不同的数学范畴下，有它自己的运算规则和尺度.波函数空间下的尺度与欧氏空间下的尺度是不同的.在同一数学范畴下，各个量之间的等价性是可以通过严格的数学运算来表示的;而不同空间尺度下的物理量之间的等价性是不能直接用数学运算来表示的.这里需要的是建立一种为大量实验所认可的数理逻辑关系.这种逻辑关系不可能对于两种不同的数学范畴的运算规则和尺度，都保持严格的数学形式上的相等.

单值决定论是爱因斯坦代表性的哲学思想也同样折射到他的统一性思想之中.单值决定论是与经典力学相适应的一个基本哲学思想.它以经典力学中严格的动力学规律为基础，认为世界上一切事物，大到恒星，小至沙粒，只要给出某一时刻的精确的初始条件，原则上便可以根据物理规律唯一地、精确地推算出它在过去与未来的一切状态.拉普拉斯是单值决定论的典型代表，他曾宣称：“如果有一种智慧能了解在一定时刻支配着自然界的所有的力，了解组成它的实体各自的位置，如果它还伟大到足以分析所有这些事物，它就能用一个单独的公式概括出宇宙万物的运动，从最大的天体到最小的原子，都毫无例外，而且对于未来，就像对于过去那样，都能一目了然.”爱因斯坦虽然在研究分子运动理论中运用过统计思想，但这仅仅是一种纯粹的方法论思想，而不是一种根本的哲学自然观.事实上，它仍然以单值决定论思想为基础.经典物理学认为，原则上说，统计方法可以归结为严格的动力学方法.爱因斯坦的相对论革命，尽管在时间、空间、物质、运动、能量等一系列基本观念上引起了变革，但是却唯独没有触动以严格的单值决定论为基础的自然观.甚至可以说，相对论还进一步扩大了单值决定论的适用范围，使单值决定论这个经典自然观在相对论理论体系中获得了自己的最高表现形式.因此，可以说，爱因斯坦是抱有严格的单值决定论思想的典型代表.爱因斯坦的统一性思想也始终贯彻了这一基本哲学思想，表现出十分显著的单值决定论特征.他相信一切自然现象都能统一到具有因果性的客观规律上，并以此作为科学研究的指导思想(即严格因果性的统一性思想).在这样的科学思想指导下，他不厌其烦地做着还原自然界错综繁复的现象的工作，并能卓有成效地把它们统一到某一科学公式、定律或科学体系中.而对“统一场论”的追求，则是他的严格的单值决定论思想的最高体现.他认为，“统一场论”具有完备的因果解释力，能严格地还原出物理学一切实在的客观规律.单值决定论和“统一场论”思想不仅是爱因斯坦对待一般科学问题的态度，甚至可以说上升为一种坚定的信仰，不能推翻、无需证明的至高信仰.1924年4月，他在给波恩夫妇的信中指出：“玻尔关于辐射的意见是很有趣的.但是，我绝不愿意被迫放弃严格的因果性，而对它不进行比我迄今所已进行过的更强有力的保卫.我觉得完全不能容忍这样的想法，即认为电子受到辐射的照射，不仅它的跳跃时刻，而且它的方向，都由它自己的自由意志去选择.在那种情况下，我宁愿做一个补鞋匠，或者甚至做一个赌场里的雇员，而不愿意做一个物理学家.”后来，他又多次表达了对这种信仰的执着态度：“然而我不能为这种信念提供出逻辑的根据，而只能拿出我的小指来作证，也就是说，在我自己的皮肤之外，我提供不出凭据.

笔者认为，量子力学与相对论没有统一的根本原因在于广义相对论研究引力质量（在实数集上连续分布），而量子力学研究电磁质量（在实数集上离散分布）.