第二章 物理学中的哲学问题

在古代，物理学和哲学是没有分开的，最典型的代表就是牛顿的不朽著作《自然哲学的数学原理》，讲述的就是物理学．随着各自独立体系的发展，物理学才逐渐从哲学中分离出来成为独立的学科，然而物理学中对于许多问题的处理、自身发展演变过程等很多地方都体现出了哲学的智慧，甚至一些物理学的重大发展都是受了辩证唯物主义的指导思想才得以突破的．

从基本粒子到人类都是世界的各种客观物质，只是从最基本的电子和正电子逐渐由物理作用、化学作用、生物作用才进化、发展成为有大脑、有意识、有主观能动作用的动物，直到进化、发展成为大脑发达，有高级智慧、劳动、创造、能力的人类.人类用其感觉和劳动器官，有主观意识地，实践、认识客观物质世界，特别是创造各种工具，极大地扩大、提高了感知和作用于客观世界的能力，并由大脑理性分析认识相应的客观世界，观测、分析、研究，实践、认识，再实践、再认识的无限循环，根据客观实际，不断地弥补感官的缺陷、纠正认识的错误，加深、提高认识，逐步全面、符合客观实际地正确认识客观世界，并发挥主观能动性，用符合客观实际的正确认识，改造主观特性、意识以及自然形成的客观世界，以逐步满足不断增长的物质、文化需求.这就是：辩证唯物的世界观，也是实践、认识任何事物唯一正确的世界观.物理学是一门最基本的自然学科，物理学是研究物质微观结构、基本运动形态规律及空间时间物理特性的一门科学，所以人们往往认为物理学只是包含一些枯燥的理论公式，而忽视了物理学中包含的人文因素诸如人文哲学思想、美学等方面.实际上，物理学在产生、形成、发展的过程中，人们不是为了物理学而研究物理学，而是为了有助于人类、社会以及个体人的发展而研究物理学，所有这些都涉及到了人与人的关系、人与自然的关系，这些关系中都蕴含着丰富的哲学思想.

对很多大物理学家而言，科学是人文历史的一部分（温伯格语）.薛定谔也说过：科学是历史的产物，而不是逻辑之必然.伟大的科学创作往往与文学、绘画、音乐创作一样，需要想象和直觉.科学与人文是相通的，只要从历史的角度来进行讲授，你就可以赋予任何学科以人文价值.从物理学的起源我们知道哲学最开始实际上就是物理学，是古希腊哲人探索自然的一种方式，哲学与物理学同根同源.

从古希腊哲学的两种传统我们可以理解物理何关人文.东边爱奥尼亚以阿那克西曼得为代表的科学传统，深藏着想要通过理解世界来把握它的冲动，朝着构建有关现实的完美清晰的概念模型的方向发展，以原子论的提出达到顶峰；西边意大利南部以毕达哥拉斯为代表的神秘主义传统，相信神性和灵魂的天定，但同样认定世界是理性的，试图用理智证明信仰的正当性.

神秘主义的一派笃信数字是通往宇宙的钥匙，音乐与数字不可分割，因而音乐是宇宙秩序的一种反映.开普勒就是属于神秘主义的一派，他相信数学定律和比例是音乐音程和天体及行星的基础，天体彼此之间的距离，它们的运动与特定的音符、音程和音阶相对应.正是基于这样的信念，开普勒锲而不舍地寻找行星运动各量之间的简单比例关系，得到行星运动的三大定律.开普勒的例子印证了科学与人文不可分割的联系.

同样地，相对论让我们理解了时间和空间相互关联，时空是四维的，而有意思的是普鲁斯特的小说—“追忆逝去的时光”以及科幻小说“时间机器”中，都有将时间作为三维空间之上的第四维的描写，再次印证科学与人文的相通之处.再比如，麦克斯韦利用三原色理论，用基本的色盘以不同速度旋转即可产生视觉上不同的颜色，从而做出第一张彩色照片.印象派绘画正好出现在这之后，如莫纳所言：捕捉光线将它直接投影到画布上.

物理学是一门研究物质结构和运动基本规律的科学，古代物理学是隶属于哲学的，只是到了近代物理学和哲学才开始分道扬镳.然而物理学的发展离不开哲学，哲学的发展同样也需要物理学.爱因斯坦明确表示：“我认为宇宙宗教感情是科学研究的最强有力、最高尚的动机.要是没有这种热忱就不能在理论科学的开辟性的工作中取得成就”.“要是不相信我们的理论构造能够掌握实在，要是不相信我们世界的内在和谐，那就不可能有科学.这种信念是，并且永远是一切科学创造的根本动力.科学只能由那些全心全意追求真理和向往理解事物的人来创造.然而这种感情的源泉却来自宗教的领域.……我不能设想一位真正科学家会没有这种深挚的信仰.”

在物理学界哲学观念是一个很重要的东西，对于同一个问题由于哲学素养和观念的不同，对问题的处理方式和理解方式都有可能不同.正如著名教育哲学家谢密斯所说：“所有的教育问题最终都是哲学问题.”物理学是以实验为基础的科学，它的基本研究方式就是实践，因而在客观性上表现为“真”；物理学创造的成果最终是为了造福于人类，它在目的性上体现出“善”；另外，物理学还在人的情感、意识等多方面反映了“美”.正因为物理学本身兼具真、善、美的三重属性，我们完全有理由说，物理不仅是一种文化，而且是一种高层次、高品位的文化.

物理学是求真的.物理最讲究实证，物理学家在科学研究活动中最基本的态度就是实事求是，坚守“实践是检验真理唯一标准”的原则.正如物理学家费曼所说：“不论你的想法有多美，不论你多么聪明，更不论你名气有多大，只要与实验不符便是错了，简简单单，这就是科学”.可以说，物理学的发展史，就是一部不断修正错误、不断逼近真理的“求真”史.

物理学是从善的.物理学致力于将人从自然中解放出来，从必然王国走向自由王国，帮助人们不断认识自己，促使人的生活趋于高尚.这是物理学的价值取向和终极目标，因而物理学的本质是从善的；另外，物理学家的行为也是从善的.爱因斯坦曾这样评价居里夫人和以她为代表的杰出物理学家：“第一流人物对时代和历史进程的意义，在其道德方面，也许比单纯的才智成就更大”.他们那种严谨求实的态度、献身科学的精神，热爱人民的情怀等等，对于后人无疑是一份尤为珍贵的人文财富.

物理学是至美的.德国物理学家海森伯说过：美是真理的光辉；罗马哲学家普洛丁又说过：善是美的本原.由此，物理学因真而美、因善而美就是十分自然的了.物理的美属于科学美，主要体现于简单、对称和统一；对称则统一，统一则简单，它们构成了物理学的基本美学准则.

翻开物理学的篇章，可以发现到处都跳动着美的音符，体现了人们对美的追求与创造.仅以统一性为例.当代物理学的发展，正朝着两个相反的研究方向延伸：最宏大的宇宙与最微小的粒子.令人感到惊讶的是，随着研究的深入，它们两者并非是分道扬镳、越走越远，反倒显示出不少殊途同归、相反相成的迹象.例如，粒子物理学的一些研究成果常被天体物理学家所借鉴，用来探寻宇宙早期演化的图象；(正由于此，粒子物理学在某种意义上也被称为“宇宙考古学”.)反过来，宇宙物理学的研究也为粒子物理学家提供了丰实的信息与印证.于是，物理学中两个截然相反的分支，就这般奇妙地衔接在了一起——犹如一条怪蟒咬住了自己的尾巴.

又如，英国物理学家狭拉克首先发现，在自然界的某些物理量之间存在着下列引人注目的关系：宇宙半径/电子半径≈10⁴⁰，宇宙年龄/强衰变粒子寿命≈10⁴⁰，氢核与电子的电力/氢核与电子的引力≈10⁴⁰，……在上述比数中，宇宙这个最大的系统，与基本粒子这个最小系统之间，竟然珠联璧合达到了如此完美的统一，让我们再次领略到了物理世界的美，一种动人心弦的壮丽的美.正是这许多美不胜收的事例，激发起人们对大自然由衷的赞叹与敬畏，难怪爱因斯坦会说：“宇宙间最不可理解的，就是宇宙是可以理解的”.

物理学在古代被称为自然哲学，物理学作为一门精密的学科进行研究是从1687年牛顿发表的《自然哲学的数学原理》开始的.随着学科的发展与不断完善，物理学才从哲学中分化出来，形成独立的学科，但物理文化中蕴含的哲学思想是不会被分离的.

1.实践是检验真理的唯一标准

李政道说过：我的物理学家第一定律：“如果没有实验学家的话，理论学家倾向于漂浮.”我的物理学家第二定律：“没有理论学家，实验学家倾向于摇摆不定.”物理学是实验科学，物理实验既是建立物理理论的基础又是检验物理理论真理性的方法.杨振宁教授说：“物理学是以实验为本的学科，应当多对新的、活的、与现象有直接关系的东西发生兴趣.”，海森堡说：“所发生的事情依赖于我们观测它的方法或者依赖于我们观测它这个事实.”物理学上很多理论都是通过实验检验论证的结果，体现了唯物辩证法的认识论观点——实践是检验真理的唯一标准.

物理学是求真的.物理最讲究实证，物理学家在科学研究活动中最基本的态度就是实事求是，坚守“实践是检验真理唯一标准”的原则.正如物理学家费曼所说：“不论你的想法有多美，不论你多么聪明，更不论你名气有多大，只要与实验不符便是错了，简简单单，这就是科学”.可以说，物理学的发展史，就是一部不断修正错误、不断逼近真理的“求真”史.辩证唯物主义认识论的实践观认为：认识来源于实践，又转过来为实践服务．实践、认识、再实践、再认识，循环往复，这就是人们正确地认识世界和改造世界的无限发展的过程．纵观力学的发展过程就淋漓尽致地体现了这一哲学观点．

物理起源于人对自然的探索，其认知的积累形成了相应的学科，需要关注的是有效性，最基本的有效性要求是可证伪性，换种说法是“实践是检验真理的唯一标准”.当然其他保证有效性要求的还有客观、逻辑自洽、量化等.物理认知的主要过程是观察实验现象，构建理论体系，再用实验检验理论是否错误，即证伪.观察实验就是用人所能有的各种感官，或者各种探测仪器去了解研究对象所具有的物理性质，并探索各种性质之间的相互联系.而构建理论体系则是人用尽量简单的模型和尽量简化的逻辑体系去解释对象所具有的性质和联系.理论是否正确呢？常用的方法是从理论推导出一个预言，通过实验检验.从逻辑上来说，如果实验检验与理论预言不符合，理论的确是错的，或者有缺陷，但是实验结果符合理论预言却不能证明理论一定是正确的，这就是理论的可证伪性.事实上所有自然科学理论都是可证伪的理论，也即到现在为止还没错的理论.这看起来有点令人沮丧，因为科学理论没有办法证明自己的正确性，科学理论只是暂时有效的理论，但是换个角度看，可证伪性保证了错误的理论一定会被剔除掉，这是为什么可证伪性是保证科学理论有效性的必要条件.

可证伪性认知带来的一个好处是人的认知始终是开放的，因为随时可能被推翻重来，这与不可证伪认知的封闭性完全不同，在封闭体系里永远没有新的认知，一切都已完美.历史上，人类对这两种认知方式都选择过，封闭性认知给欧洲带来一千多年黑暗的中世纪，而开放性认知造就了现代文明.

2.物质是普遍联系的

莱布尼茨说过：“不发生作用的东西是不会存在的…….”物理发展史上，很多地方体现了物质是普遍联系的观点.比如人们曾经把电和磁孤立起来，物理学家奥斯特接受自然力统一的哲学思想.坚信电和磁之间存在某种潜在联系，经过多年研究，终于发现了电流的磁效应，并由此开创了电磁学的新纪元.把电和磁联系了起来，这正体现了唯物辩证法的特征——物质是普遍联系的.

现代自然科学包括许多学科，如化学、生命科学等，物理与其他学科之间是什么关系呢？这可以类比笛卡尔的哲学树，将自然科学比喻为一棵大树，物理是树干，其他自然科学是分支，数学是生命.从研究对象的角度立即就可以看出物理与其他自然科学之间的关系，物理追求的是整个宇宙的理解，而其他学科追求的是某个领域内的研究，如化学研究原子、分子如何相互作用组成有序结构；生命科学研究生物分子如何形成有生命功能的结构.笛卡尔钟情的是数学，他将数学誉为哲学树的生命，因为大树的成长靠数学的逻辑，这同样部分适用于自然科学树.这样我们就可以理解为什么物理和数学是基础学科.很多人把物理当成一门专业，一种技术，自然科学的一个分支，一个职业，这显然不是物理的本质属性.

尽管物理学家做了各种尝试，试图用最基本的结构组装出整个宇宙，并且取得了相当瞩目的成功，然而在实现大统一理论之前，没有办法能够证明这个世界确实存在一种统一的解释，换种说法，物理学家只不过是信仰这个世界可能存在一种统一的认知，并执着地为此努力.假设物理学家们没有这种信仰，这世上可能也就不存在物理学了.如果存在暗物质、暗能量，那么实际上现有的物理学只给出了对很少一部分物理世界的认知，而这种认知也仅是可证伪的到现在为止近似正确的理解而已.这样看起来，物理学家其实是一批有着坚定物理信仰的“奇葩”群体，让人想起大战风车的堂吉诃德.这大概就是爱因斯坦发出这样感慨的原因，“Theeternalmysteryoftheworldisitscomprehensibility”(这个世界最不可理解的是它竟然是可理解的).在这个定义中，我们会发现其核心是人要对自然建立起自己的理解，这是物理认知的起点，而人的认知特征和对象的客观特性决定了物理认知的架构.有关物理的一切都需要从这个核心出发去理解.从物理的定义中我们能看到，物理是自然科学的基础，其代表的就是自然科学，与数学注重逻辑不同，物理更注重的是对自然的探索，从这个意义上说，物理教育应该在国民教育体系中代表自然科学教育.

3.事物发展过程中的“否定之否定”规律

人们对物理现象及其本质的认识是不断地发展和完善起来的，每一种理论的建立过程都体现了“实验(事实)——理论假设——实验(新的事实)——修正理论”，遵循着辩证唯物主义中的“否定之否定”规律.比如在整个光学的发展史中对光本质这个问题的认识，先是牛顿的微粒说；再是惠更斯的弹性波动说；接着麦克斯韦提出电磁波动说；到20世纪爱因斯坦提出光量子说.最终人们认识到光具有波粒二象性，人类对光本性的认识就正是遵循着“否定之否定”认识规律的反映.

4.主要矛盾与次要矛盾的辩证关系

物理学中为了方便研究问题，经常抓住物体的主要特征，忽略物体的次要特征，而抽想出一些理想模型.如“质点”这个理想模型保留了实际物体的质量和存在的位置，而忽略了物体本身的大小形状，体现出辩证唯物主义中的“主要矛盾与次要矛盾之间的辩证关系”.

为了探索实验规律，就要用各种方法折腾研究对象，观察记录实验现象，比如小球运动，匀速直线、自由落体、斜面下滑、平抛、斜抛.然而，为了找出和需要研究的问题有关的各种因素，往往需要用极端条件.著名的伽利略理想斜面实验中，没有摩擦力的极限条件下运动会如何?牛顿在地球表面平抛小球实验中，让小球的速度越来越大，推到极限会如何?极端低温下测量水银电阻会如何?极端低温下测量液氦会如何?将宇宙压缩回极端高温会如何?两个质子在极端高速下相撞会如何？很多神奇的物理现象都是在极端条件下发现的.为什么要用极端条件法呢？极端条件实际上是将某个因素推到极限，压制其他因素，从而凸显该因素对所研究问题的影响.从另一个角度说，极端条件往往也是认知的边界，突破这个边界自然可能有惊喜.极端条件往往也伴随着极端的技术进步.

寻求物理量之间关系时，如果只有两个物理量当然是简单的，但实际上常常涉及两个以上变量，这时就常常用控制变量法，即控制一部分独立变量不变，只研究两个变量之间的关系.比如热学中气体三定律，其实就是分别控制压强、体积、温度不变时得到的规律.控制变量法实际上对应数学分析中的偏微分.需要注意的是由于得到的是偏微分，所以得到的规律往往很多，而且并不能全面反映各个物理量之间的关系，这时就需要用数学分析的方法根据偏微分列出全微分方程，然后得到各物理量之间的系统化关系，这样经验规律的数量也会急剧减少，即认知会简化许多.

人的认知并不满足于只得到一系列经验规律，尽管经验规律可以有许多应用.实际上由于经验规律往往很多，这对于人的认知来说不够简单、系统，这时物理学家开始探索这些经验规律背后更简单的原因，即追求公理化认知系统，这种认知系统实际上是从数学认知系统借鉴的.如果能从经验规律中找到基本公理，或者假设基本公理，并能只用数理逻辑系统化推导出所有的经验规律，这将是物理认知系统极大的简化与进步，特别是这让我们看起来找到了万物的规律，或者说找到了变化多端的各种现象背后的原因.

5.运动的相对性和时空的相对性

近代物理学的一大理论—爱因斯坦的相对论中涉及的哲学问题很多.最突出的就是相对运动和相对的时空观念.相对论指出：相对性原理的本质在于运动的相对性这一事实，而不存在绝对运动.相对论否定了绝对运动的存在，就否定了绝对时空的概念.它通过不变的光速把时间和空间联合为一个整体，由洛伦兹变换建立起各个惯性系之间的时空关系.可见，不论是物理文化知识本身，还是物理文化形成、发展的过程都蕴含着丰富的哲学思维方法，对人类的自然观和哲学思想有重大的影响.

6.量变质变规律

胡克定律是力学中的一条基本定律，它指出在弹性限度内，固体材料的形变量和引起形变的外力大小成正比，在“弹性限度”范围，胡克定律是适用的，当外力太大使物体发生的形变量超出了弹性限度，则物体会发生永久性形变而导致不会恢复原状，那么胡克定律就不适用了，弹性限度就是量变到质变的分界点．

为了使物理中业已表现出来的片面重视数学、实验方法的倾向得到纠正；为了使我们对于物理学的真正概念基础有更充分的自觉；为了使物理学进化的真正动力机制（基本概念与其数学形式之间的张力）得到很好的理解；为了使物理学更富有自我批判的精神，得到它原本就已存在的哲学思辩方法的更自觉的指导；更为了解除自然哲学在科学的挑战面前所遭遇的危机状况，有必要重建自然哲学.并将其主要任务界定为：对物理学的基本概念及其在物理学史上的演变进行批判性分析，从而明确物理学的概念基础，并寻找这些基本概念的新的内涵及它们之间的新的相互关系，尝试用思辩的方法去解决这些基本概念的最终统一的问题.卢鹤绂对此有精辟的论述：“多数物理学家也是哲学家，因为他们相信，对自然现象层层深入的理解，会使他们发掘出为数越来越少、结构越来越简单的基本规律，藉此可试图概括一切初看起来是非常复杂、变化无穷的经验事实.大物理学家写的东西，往往出发点很简单，用的数字也不复杂，但是反映的物理思想十分深刻，这种工作才真是漂亮的工作.现在的理论物理学界，鹦鹉学舌的多，学的是纯数学结构，而物理思想很模糊，很玄虚.我基本上是个物理学家，要靠物理思想，其他的仅仅是工具与手段而已.物理就是物理嘛，基本原理都懂了，哪有死死板的，一定要这样那样，把人家的智慧都束缚住了.在理论认识方面，如果不对概念基础深刻地理解，并作必要的改革，就不可能出现革命性的发展.即使是最高权威的理论，对它也要“通权达变，灵活运用”.”

物理学是一门试图从深度和广度上全面理解宇宙的科学，它始终与哲学紧密地相互影响着.在那个时期，物理学所关心的是一些有关世界本原的问题.那些问题看似朴素，其实却极为困难，在后来的漫长岁月里，物理学曾经一次次地回到那些问题上来，就像一个远行的水手一次次地回望灯塔.L．A．费尔巴哈认为：“哲学必须重新与自然科学结合，自然科学必须重新与哲学结合，这种建立在相互需要和内在必然性上面的结合，是持久的、幸福的、多子多孙的，不能与以前那种哲学与神学的错配同日而语”.黑格尔在论及哲学的开端时所说：“哲学的开端，必定或者是间接的东西，或者是直接的东西.”“物理学”作为一门学术名称是从古希腊哲学家亚里士多德的希腊文著作ΦνσιкηαКρбασιζ延续下来的，这个希腊词的意思是探讨自然的秩序和原理的“自然学”；故而物理学就又叫自然哲学.近代物理学，是以牛顿的《自然哲学的数学原理》为发轫的一门新兴学科，物理学史上通常都说，牛顿“以数学原理取代思辨原理”，是科学史上的第一次革命.从此之后，物理学跟自然哲学就分道扬镳了.哲学家所具备的特质、即理论思维能力，越来越淡漠地不再被物理学家们看重，而科学家的注意力则全部集中到了用数学表述的物理学.

恩格斯：“一个民族想要站在科学的最高峰，就一刻也不能没有理论思维.但理论思维仅仅是一种天赋的能力，这种能力必须加以发展和锻炼，而为了进行这种锻炼，除了学习以往的哲学，直到现在还没有别的手段.这样对于已经从自然界和历史中被驱逐出去的哲学来说，要是还留下什么的话，那就只留下一个纯粹思想的领域：关于思维过程本身的规律的学说，即逻辑（即形式逻辑──引者注）和辩证法.一旦对每一门科学都提出了要求，要它弄清它在事物以及关于事物的知识的总联系中的地位，关于总联系的任何特殊科学就是多余的了.于是，以往的全部哲学还仍旧独立存在的，就只有关于思维及其规律的学说──形式逻辑和辩证法.其他一切都归到关于自然和历史的实证科学中去了.”

20世纪以来，物理学哲学研究有了长足的进步，这与现代物理学所具有的一些新特点有很大关系：一是本世纪理论物理学研究在许多方面超前于实验物理学的研究，人们无法对理论物理学的一些结构及时通过观察和实验进行检验，这就使得人们从认识论和方法论角度对物理学思想的合理性和物理学理论自身逻辑结构的自洽性的验前评价变得十分重要；二是当今各种物理学理论（如相对论和量子论）在逐步统一过程中所显现出的整体有机联系的自然图景和对在极端条件下的物质特性的探索都促使物理学与哲学进一步融合起来，使物理学家感到了从哲学的高度去更深刻地把握物理学前沿提出的种种物理学理论和概念问题的必要性；三是当代物理学所研究的微观和宇观客体的物理性质与规律，由于不能被我们的感官所直接感知，这就必须从认识论的角度说明现代物理学理论描述的微观或宇观世界图景的合理性与真实性，从而在微观或宇观世界与我们日常生活的宏观世界之间建立起一道相互理解的桥梁.正是现代物理学的这些特点，决定了当代物理学哲学的不同研究途径，即从不同的角度出发，对物理学进行哲学反思，达到丰富和发展哲学认识论与方法论以及加强对物理学理论和概念自身理解的目的.目前，随着物理学和哲学的进展，沿着这个途径的物理学哲学研究正在蓬勃发展.一方面，新的物理学概念不断涌现，人们常常需要从物理学之外对这些概念进行阐释才能理解它们更深刻更普遍的意义，而这些概念的广泛应用也不断充实了哲学的内容；另一方面，哲学自身的发展也需要不断从自然科学，包括物理学概念的变革中吸取养料，提出新的问题、新的观点，拓展新的思路.

著名的物理学家、诺贝尔奖金获得者马克斯·冯·劳厄曾经讲过：“在我看来，物理学只有通过给哲学以真正的帮助才能赢得其未来的尊贵.我之所以会有这种看法是因为所有科学必须以哲学为其公共的核心组织起来，而且是它的最终目的.这样，只有这样，才能在科学日益不可阻挡地趋于专业化的情况下保持科学文化的统一性，没有这个统一性整个文化都会走向衰败.”中国科学院院长周光召认为：中国科学之所以缺乏原始性创新，与缺乏哲学思维有关.在中国本土上第一个获得诺贝尔奖的人，一定是地处边远山区、一个在自由自在地做深入研究的民间科技工作者.在主流科学家不赞成的情况下,提出自己的看法，坚持自己的看法，并不断用科学方法加以验证,……而且要准备有一段时间坐冷板凳，或者是受到各种批评.科学问题的产生和出现往往是科学真理产生的标志，往往也是一个全新科学体系诞生的前提条件.到现在为止仍有迹象表明，20世纪最光辉的基本理论，像相对论和量子力学或者是量子场论，都不是最终的理论.无论是关于基本粒子还是天体物理，很多新现象使现有的理论无法解释.……毫无疑问，基本理论还需要发展，而且有可能发展.海森堡说：“希腊自然哲学的出发点是丰富多彩的现象能藉以得到解释的本原问题.不管我们可能感到多么不可思议……包含着三项在随后的发展中日益变得重要的基本要求：第一，必须寻求这样一个统一的本源；第二，这个答案必须只用理性来给出，也就是说不涉及到神话；第三，也是最后的要求，在这一范围内，世界的物质方面必须起决定性的作用”

霍金认为：“迄今，大部分科学家太忙于发展描述宇宙为何物的理论，以至于没工夫去过问为什么的问题.另一方面，以寻根究底为己任的哲学家不能跟得上科学理论的进步.在18世纪，哲学家将包括科学在内的整个人类知识当作他们的领域，并讨论诸如宇宙有无开初的问题.然而，在19和20世纪，科学变得对哲学家，或除了少数专家以外的任何人而言，过于技术性和数学化了.哲学家如此地缩小他们的质疑的范围，以至于连维特根斯坦——这位本世纪最著名的哲学家都说道：‘哲学仅余下的任务是语言分析.’这是从亚里士多德到康德以来哲学的伟大传统的何等的堕落！斯莫林说：“如果你真的理解一个理论，就用不着花几个星期的时间为检验基本性质而计算.”汤姆在《时间之箭》一书中写道：“理解逐渐被牺牲在计算的圣坛上、、、、、、，在这世界上如此多的学者忙于计算的时候，是不是也应该让能做梦的人做做梦？”然而，如果我们确实发现了一套完整的理论，它应该在一般的原理上及时让所有人（而不仅仅是少数科学家）所理解.那时，我们所有人，包括哲学家、科学家以及普普通通的人，都能参加为何我们和宇宙存在的问题的讨论.如果我们对此找到了答案，则将是人类理智的最终极的胜利——因为那时我们知道了上帝的精神.”1992年，霍金在剑桥凯尔斯学院作了关于科学哲学的讲演.他说：“在我认为存在一个有待于人们去研究和理解的宇宙的意义上，我愿承认自己是个实在主义者.但是没有理论，我们关于宇宙就不能说什么是实在的.因此，我认为物理理论不过是我们用以描写观察结果的数学模型.如果该理论是优雅的模型，它能描写大量的观测，并能预言新观测的结果，则它就是一个好理论.除此之外，问它是否和实在相对应就没有任何意义，因为我们不知道什么与理论无关的实在.这种科学理论的观点可能使我成为一个实证主义者.然而我所说的实证主义似乎是人们为描写宇宙而寻找新定律新方法仅有的可能的立场.因为我们没有和实在概念无关的模型.如果某物与我们用以解释它的理论或模型无关，何以知道它是实在的？而如果我们认为，实在依我们的理论而定，又怎么可以用实在来作为我们哲学的基础呢？”在科学的哲学方面很难成为实在主义者，因为我们认为的实在是以我们所采用的理论为前提.我能肯定，洛伦兹和费兹杰朗德在按照牛顿的绝对时空观来解释光速实验时都认为自己是实在主义者，因为这种时空观似乎和常识以及实验相对应.……我敢断定，爱因斯坦、海森伯和狄拉克对于他们是否为实在主义者或者工具主义者根本不在乎.他们只是关心现存的理论不能相互协调.在发展理论物理中，寻求逻辑自洽总比实验结果更重要.我想强调的是，至少对于一名理论物理学家而言，把理论视作一种模型的实证主义方法，是理解宇宙的仅有手段.

德国哲学家黑格尔在《小逻辑》导言中曾经说过这样的话：哲学史上所表现的种种不同的体系，一方面我们可以说，只是一个哲学体系，在发展过程中的不同阶段罢了.另一方面我们也可以说，那些作为各个哲学体系的基础的特殊原则，只不过是同一思想整体的一些分支罢了.那在时间上最晚出的哲学体系，乃是前此一切体系的成果，因而必定包括前此各体系的原则在内；所以一个真正名副其实的哲学体系，必定是最渊博、最丰富和最具体的哲学体系.哲学若没有体系，就不能成为科学.没有体系的哲学理论，只能表示个人主观的特殊心情，它的内容必定是带偶然性的.哲学的内容，只有作为全体中的有机环节，才能得到正确的证明，否则便只能是无根据的假设或个人主观的确信而已.

海德格尔说：当代哲学面前有一个无法回避的语义逻辑问题，即那些最基本概念的词项，存在着明显的指称对象的不明确性和指谓涵义的欠确定性.他把这种词义学缺陷称为中西方人们共有的“常识性空白”，同时指出这种缺陷对所有哲学立论的更深层次，存在着严重的负面影响，并称消除这种常识性空白为哲学的“亟切之事”.^【1】怀特海在《观念的冒险》中指出：“亚里士多德关于称谓和关于基本实体的学说，就发展而为实体的诸属性相互联系而基本实体之间却相互分离的学说了.所有的现代认识论和现代宇宙论都为此问题而大伤脑筋”^【2】.海森堡也说：“希腊自然哲学的出发点是丰富多彩的现象能藉以得到解释的本原问题.不管我们可能感到多么不可思议……包含着三项在随后的发展中日益变得重要的基本要求：第一，必须寻求这样一个统一的本源；第二，这个答案必须只用理性来给出，也就是说不涉及到神话；第三，也是最后的要求，在这一范围内，世界的物质方面必须起决定性的作用”^【2】.亚里士多德在《范畴篇》中把单词分为实体、数量、性质、关系、状况等10个范畴，“它们既是逻辑上词的分类，也是本体上‘存在’的分类”，但是这10个范畴不是完全独立的，“实体是其中心，其它范畴都是属于实体的”，诸如数量、性质等.^【3】

科学哲学的历史是问题发展的历史.彭加勒认为：“基本问题的发现，其本身就是对于智力进步的重要贡献，当哲学史被看作问题史时，它所提供的方面要被视为诸体系的历史时丰富多彩得多.”而且，“问题的解决不是通过笼统的一般性论述，或对人与世界问的关系进行图象描述，而是通过专门工作.这种工作是在科学中进行的，而且问题的发展在事实上也确须通过各门个别利科学的历史去考察.各种哲学体系在最好场合也只不过反映了它们当时的科学知识所处的阶段，它们对于科学的发展则并无贡献.问题的逻辑发展是科学家的工作；科学家的专门分析虽然常常指向次要的细节，很少为了哲学目的而进行，但已把对问题的理解推进到专门知识终于足够完备，能回答哲学问题的地步了.”

恩格斯早就在《自然辩证法》中指出：“经验自然科学积累了如此庞大数量的实证的知识材料，以致在每一个研究领域中有系统地和依据材料的内在联系把这些材料加以整理的必要，就简直成为无可避免的.建立各个知识领域互相间的正确联系，也同样成为无可避免的.因此，自然科学便走进了理论的领域，而在这里经验的方法就不中用了，在这里只有理论思维才能有所帮助.但是理论思维仅仅是一种天赋的能力”.量子力学创始人之一的海森堡所说：“一部物理学发展的历史，不只是一本单纯的实验发现的流水帐，它同时还伴随着概念的发展，或者概念的引进.……因为正是概念的不确定性迫使物理学家着手研究哲学问题”.哲入科学家一般具有以下特点：从小就对科学和哲学怀有浓厚的兴趣，一生喜欢沉思一些带有根本性的科学问题和哲学问题；不过分拘泥于一种认识论体系，善于在对立的两极保持必要的张力；从科学发展的现实提出问题和寻求答案，而不是不切实际地提出问题和背着沉重的哲学偏见寻求答案；不自诩为哲学家，不企图构造庞大的哲学体系，但他们对问题的理解却进发出闪光的思想火花，可以当之无愧地列入人类的思想宝库.哲人科学家的历史作用是无可替代的，他们是人类思想发展历程的路标的设置者，是沟通科学与哲学的桥梁，是科学家和哲学家联盟的纽带.在历史发展的长河中，物理学推动了哲学的发展.早期的哲学往往是用形而上学的思想或方法解决人们遇到的问题.因而，在物理学中，科学家们也常常采用形而上学的思维方法来分析、解决问题.但这种方式并没有阻碍物理学的发展.相反，在运用这种方法分析、解决物理问题的同时，促进了哲学的发展.

若不是亚里士多德在研究某些自然现象和规律时常采用形而上学的思维方式分析、解决能感知的、凭直觉经验观察到的现象和规律的对比，也许伽利略就不会在此基础之上用实证主义的思维方式分析、解决某些自然现象、规律，从而上升到理性的、能揭示事物本质的、固有的、普遍存在的现象和规律的具有科学的逻辑推理的方法的诞生.在哲学中，也许就不会有“实践是检验真理的唯一标准”的辨证的唯物主义思想的诞生.

上面的论述充分说明了哲学在物理学研究中的重要性，笔者从中学阶段开始对于哲学便保持着浓厚的兴趣，也喜欢从哲学的角度深刻地理解这自然科学.

参考文献：

【1】海德格尔著存在与时间，p64，生活读书，新知三联书店，1987年.

【2】文池主编宇宙简史，P298，P69.­线装书局，2003年.

【3】董光璧等著.世界物理学史，P78.吉林教育出版社，1994年.