《当代物理学方法论》前言

吴国林、孙显曜 著

这是我与我的硕士生导师孙显曜共同出版的著作。2023年6月由华南理工大学出版社正式出版。全书41.7万字，327页。全书与一般的方法论著作不一样，其中包括“解释原理与诠释原理”、“哲学原理”两章，以突出诠释的作用、哲学之于物理学的重大创造作用。

《当代物理学方法论》是我主编的“当代哲学前沿丛书”的一部，另还有三部待出：《技术诠释学》、《科学家与人文精神》、《道德话语的默认语义学诠释》。

前言

一个民族要站在世界民族的高峰，就一刻也离不开哲学思维。一个民族产生不了伟大的哲学家，则是那个民族的悲哀。不论是学习自然科学，还是工科，还是人文社会科学，都需要有正确的哲学思维。哲学在于培养一种反思的能力。当代物理学方法论是对物理学发展的一般方法的系统研究，能够启示人们从事物理学研究。著名科学家和思想家爱因斯坦指出：“如果把哲学理解为最普遍和最广泛的形式中对知识的追求，那么，显然，哲学就可以被认为是全部科学研究之母。”[①]

物理学是对物质世界“是什么”、“为什么”以及“如何改变”的追问和反思，通过发现和创造物理学的基本概念、定律、定理和原理，形成系统化的自然现象的知识体系。物理学离不开数学，但物理学还不同于数学，当代物理学更上基于现代数学的。物理学在于追求普适性，通过追问物质世界而形成物理学理论，根本在于改变物质世界。而数学是对数、结构与序的追问，它是对可能世界的数学把握，追求数学知识体系的矛盾一致性、独立性和完备性。当数学与物质世界相接触，数学就从可能世界就转变为现实世界。

从古希腊亚里士多德的《物理学》，牛顿的《自然哲学之哲学原理》，到爱因斯坦的狭义和广义相对论，再到薛定谔的波动力学，海森堡的矩阵力学，哥本哈根诠释、多世界理论等多种量子力学诠释，标准粒子物理模型，超弦理论等，物理学总是与哲学交织在一起。特别是，近代物理学以来，每一次物理学的重大革命，都是以哲学分不开的，无论是哲学的怀疑、批判，还是哲学的思想启发和指导，都推动了物理学的发展。

牛顿在《自然哲学之数学原理》的《第一版序言》中指出：“我的这部著作论述哲学的数学原理。因为哲学的全部困难在于：由运动现象说研究自然力，再由这些力去推演其他现象；为此，我在本书的第一和第二编中推导出若干普适命题。在第三编中，我示范了把它们应用于宇宙体系。……哲学家们对这些力一无所知，所以他们对自然现象的研究迄今劳而无功。但我期望本书所确立的原理能于此或真正的哲学方法有所助益。”[②]一般把牛顿《自然哲学之数学原理》（下称《原理》）的“自然哲学”看作是“物理学”，而有意义的是，亚里士多德的《物理学》没有叫做“自然哲学”。事实上，牛顿的《原理》既研究自然的物理学问题，也不是技术问题，还研究自然的哲学问题，他将哲学融入到物理学之中。正如牛顿在《原理》的《第一版序言》中说：“我考虑的是哲学而不是技艺，所研究的不是人手之力而是自然之力，主要是与重力、浮力、弹力、流体阻力以及其他无论是吸引力抑或推斥力相联系的问题。”[③]

牛顿在《原理》第三编指出了哲学与数学的不同：“前两编中，我已奠定了哲学的基本原理；这些原理上是哲学的，而是数学的；即由此可见在哲学探索中进行推理。这些原理是某些运动和力的定律和条件，这些运动和力主要是与哲学有关的；为不使它们流于枯燥贫乏，我还曾上时引入哲学附注加以说明，指出某些事物具有普适特性，它们似乎是哲学的主要依靠。”随后，牛顿讲述了“哲学中的推理规则”，共有4条规则，其中规则Ⅰ就是“寻求自然事物的原因，不得超出真实和足以解释其现象者。”[④]这就是哲学中的简单性原则。

物理学是自然科学的典范。在当代物理学的发展中，哲学与物理学实质上是交织在一起的，没有一流的哲学，就不可能有一流的物理学；没有一流的物理学（或科学），也不可能有一流的哲学。只有当哲学家认真学习自然科学并处于学科前沿，才可能得到真正一流的哲学成果；否则，哲学就会自玩自嗨，这样的哲学就不会推动科学的进步，这样的哲学也会被科学所抛弃。真正的哲学必须与自然科学相互促进，共同促进人与自然的和谐发展。

自近代以来，物理学都是自然科学的前沿学科，物理学的每一次革命都会对自然科学、技术和产业产生重大影响。目前，正在发生第二次量子革命，这次革命将直接影响物理学理论和量子信息技术和产生的发展。从哲学来看，物理学包括物理学本身研究，还包括物理学本体论、认识论和方法论的研究。从方法论审视物理学的发展，归纳和提升出方法论原理，这对于理解物理学、推进物理学的发展和我国引领世界物理学研究都具有十分重要的意义。

物理学是一门普通适性很大的学科。本著作不仅是一本有关当代物理学方法论原理的论述，而且也是一本名副其实的当代科学方法论原理的研究。我们所处的时代是大科学、高技术和大经济全球竞争的时代，更准确的说，我们的时代是一个智力全面竞争的时代。在某种意义上说，获得知识的指导性方法或原理，比获得知识本身重要得多，这是一个能否走到时代前列的战略性根本问题。然而这个问题并不是所有的科学工作者都认识到的问题。

物理学的发展，形成了相当稳定的方法论原理，对这些原理进行系统的研究是非常必要的。物理学的方法论原理既有稳定性，但随着物理学突飞猛进的发展，其方法论原理也将不断发展。

本书是对当代物理学方法论原理的系统研究，名为《当代物理学方法论》，主要探讨了13个方法论原理：怀疑性原理、可观察性原理、逻辑简单性原理、思维自由创造原理、科学理论及数学化原理、解释原理、诠释原理、对称性原理、对应原理、对立性原理、互补原理、统一性原理、哲学原理，分为12章。它们基本涵盖了整个物理学的内容与发展。我们相信，如果能较好地理解这些物理学方法论原理，对于我们理解物理学的内容和发展，从事前沿物理学研究都会有重要作用。

需要指出的是，当代物理学方法论一般都不包括“诠释原理”与“哲学原理”，但是，本著作专门予以增加，一是表明，诠释不同于解释或说明，诠释原理对于当代物理学的发展十分重要；二是表明，哲学对于物理学的原始创新或物理学的范式的转变极为重要，必须重视哲学对于物理学等科学发展的必要性和重要性。当然，这里的哲学不是与自然科学的发展没有任何关系的哲学，而是哲学与科学相互启发、相互激荡的哲学。

《当代物理学方法论》全书工作：前言、第六章解释原理与诠释原理、第十二章哲学原理由吴国林完成，其余10章由吴国林、孙显曜共同完成。全书由吴国林统稿。

本著作受到了国家社会科学基金重大项目“当代量子诠释学研究”（19ZDA038）、 中宣部文化名家暨“四个一批”人才自主选题“技术诠释学研究”（x2sx/N2200060）、华南理工大学基本科研业务费项目（社会科学类）重大培育项目“当代量子理论与诠释学的关系研究”（x2sx/C2200680）资助。

正在发生的第二次量子革命，给当代物理学的方法论研究提供了新的机遇。无疑，本书还存在不少的缺点，请读者不吝指出，希望在以后的研究中予以改正和推进。

                                                吴国林

                                               华南理工大学

                                              2022年4月21日

[①]许良英等编译:《爱因斯坦文集》第1卷（增补本），商务印书馆，2009年第2版，第696页。

[②]牛顿，《自然哲学之数学原理》，王克迪译，西安：陕西人民出版社，2001年，第2-3页。

[③]牛顿，《自然哲学之数学原理》，王克迪译，西安：陕西人民出版社，2001年，第2页。

[④]牛顿，《自然哲学之数学原理》，王克迪译，西安：陕西人民出版社，2001年，第447页。