Physics 版 (精华区)

发信人: zjliu (秋天的萝卜), 信区: Physics
标  题: [转载]  我的物理哲学之路－潘根(16)
发信站: 哈工大紫丁香 (Sun May 11 14:59:42 2003) , 转信


             Ⅲ．用实验对决定论和非决定论进行鉴定

    我觉得玻尔学派的三大法宝已被我破了两个，士气大振，此后几天就全力思

                                 .28.


考电子衍射实验问题，甚至走路和吃饭时也在思考．但很快就发现这个问题非常
棘手，因为实验提供的事实是不容否定的，这是我信奉的基本原则．幸好偶然碰
到了与电子衍射实验似乎毫不相干的两件事，使我受到启发，发现决定论还没有
到达山穷水尽的境地．情况是这样：
    １）一天下午偶然路过哲学教研室门口，当时该教研室的主任夏基松教授正
在路边与一位年轻人讨论毛泽东晚年的题为《人的正确思想是从哪里来的？》的
论文．年轻人问：“人的错误思想是从哪里来的？”夏回答说：“错误的思想也
是来源于实践．实践提供的是素材，要经过人脑的分析、整理、加工才能成为认
识．经验本身的局限性与主观因素都会起作用，所以不同的人有可能对同一件事
作出完全相反的判断．”我一听，暗中叫绝：“问题提得好，答得也精辟．有了
正面又有了反面，就全面了．墨子非常重视实践，所以他在科学上的成就能够超
过同代人；但也正因为实践使他知道鬼火总是来自坟墓，所以才在他的著作中留
下了骗人的明鬼篇．玻尔哲学是否类似于明鬼篇？爱因斯坦并不否定随机性，只
反对对随机性事件作非决定论的解释．为什么就不可以尝试从决定论的角度来解
释电子衍射实验呢？”
    作为哲学方面的两种流派，决定论与非决定论的分水岭不是在“是否承认随
机性”方面，而是在“是否承认因果律”方面．同一个物体经历的一切事件之间
都具有因果关系．两个物体分别经历的事件之间一般不具有因果联系，无因果联
系的事件必然表现出随机性．随机性的系统总会保持随机性，由随机性的原因必
然导致随机性的结果，这也是因果律的体现．所以，决定论意义下的随机性与因
果律总是统一的．非决定论的随机性在空间上是超距的，在时间上是超时的．
    爱因斯坦在相对里把“有因果联系的事件”同“无因果联系的事件”严格区
分开来，在统计物理里把“群体的随机性”同“个体的可跟踪性”严格地区分开
来．这在他的著作中以及他与海森伯争论的时候(见《述评》 p.792)，都已经表
达得很清楚．爱因斯坦是用推理的办法，以“电子的轨道明明在云室里是能看见
的”这个事实为根据，推断出“电子在进入原子之后仍应有轨道”；海森伯是用
实证法，以“电子在原子里的轨道是看不见的”为根据，证明“必须放弃轨道的
概念”，犹如说：尽管某人在屋子外面明明是沿某条路线行走的，一旦进了屋子
就不能让我们看见他了，因而就不能证明他在屋子里的行动仍然需要沿某种路线
进行．我相信爱因斯坦的推理，但实证论者根本不承认推理，这就难办了．
    ２）就在我苦于不知该如何对决定论和非决定论进行鉴定的时候，得到了关
于《全国综合心判断．”我一听，暗中叫绝：“问题提得好，答得也精辟．有了
正面又有了反面，就全面了．墨子非常重视实践，所以他在科学上的成就能够超
过同代人；但也正因为实践使他知道鬼火总是来自坟墓，所以才在他的著作中留
下了骗人的明鬼篇．玻尔哲学是否类似于明鬼篇？爱因斯坦并不否定随机性，只
反对对随机性事件作非决定论的解释．为什么就不可以尝试从决定论的角度来解
释电子衍射实验呢？”
    作为哲学方面的两种流派，决定论与非决定论的分水岭不是在“是否承认随
机性”方面，而是在“是否承认因果律”方面．同一个物体经历的一切事件之间
都具有因果关系．两个物体分别经历的事件之间一般不具有因果联系，无因果联
系的事件必然表现出随机性．随机性的系统总会保持随机性，由随机性的原因必
然导致随机性的结果，这也是因果律的体现．所以，决定论意义下的随机性与因
果律总是统一的．非决定论的随机性在空间上是超距的，在时间上是超时的．
    爱因斯坦在相对里把“有因果联系的事件”同“无因果联系的事件”严格区
分开来，在统计物理里把“群体的随机性”同“个体的可跟踪性”严格地区分开
来．这在他的著作中以及他与海森伯争论的时候(见《述评》 p.792)，都已经表
达得很清楚．爱因斯坦是用推理的办法，以“电子的轨道明明在云室里是能看见
的”这个事实为根据，推断出“电子在进入原子之后仍应有轨道”；海森伯是用
实证法，以“电子在原子里的轨道是看不见的”为根据，证明“必须放弃轨道的
概念”，犹如说：尽管某人在屋子外面明明是沿某条路线行走的，一旦进了屋子
就不能让我们看见他了，因而就不能证明他在屋子里的行动仍然需要沿某种路线
进行．我相信爱因斯坦的推理，但实证论者根本不承认推理，这就难办了．
    ２）就在我苦于不知该如何对决定论和非决定论进行鉴定的时候，得到了关
于《全国综合性大学和师范院校物理实验教学研讨会》由我校筹备的消息．我在
大学毕业后已经整整二十年未接触实验，所以该研讨会本来与我无关，但会议名
称里的“实验”二字提醒了我，因为玻尔的非决定论正是以电子衍射实验为实验
依据．想起当年与蔡建华先生辩论物质生灭问题时的情景，记得当时我是别出心
裁地采用了用数学方法来论证哲学命题，因而产生了这样的念头：“这次要别出
心裁地用实验方法论证哲学命题，看看能否在随机性问题上为爱因斯坦的决定论
提供实验依据．”于是设计了“豆粒实验”(见《述评》 p.328)，亲自动手制作
了实验设备．实验结果完全证实了爱因斯坦的看法：随机性完全不会使粒子的运
动失去可跟踪性．该实验虽未直接解释电子衍射实验，但它表明：随机性不是只
能由非决定论来解释，决定论同样有发言权．现在回过头来一想，觉得：即使不
用逻辑方法导出量子力学，也已有条件在１９８２年就让量子力学在观点上回到
决定论的立场，至少应当允许两种观点平起平坐．但是，在９月份的实验教学研

                                 .29.


讨会介绍该实验时，为了切合“教学”这一主题，我只说该实验表明麦克斯韦速
度分布律对微观粒子和宏观物体都适用，可在气体分子运动论方面的教学中用肉
眼可见的豆子来模拟气体分子．后来该实验被列入物理系学生普通物理实验课里
的选做实验，突出了教学，竟使我自己也忘了最初设计该实验时的主要意图．
    除了“豆粒实验”以外，我还设计了直接模拟电子衍射实验的“弹簧衍射实
验”．该实验是以弹簧代表电子，以弹簧内的驻波场代表电子内的驻波场．让弹
簧从高处自由下落，并穿过狭缝，观察它在地面上的落点所造成的图样．我指望
获得有规律的衍射图样，并在家里进行了试验，但未发现预期的疏密条纹，因而
在《述评》中未提及该实验．如今非常后悔Ｇ决定论正是以电子衍射实验为实验
依据．想起当年与蔡建华先生辩论物质生灭问题时的情景，记得当时我是别出心
裁地采用了用数学方法来论证哲学命题，因而产生了这样的念头：“这次要别出
心裁地用实验方法论证哲学命题，看看能否在随机性问题上为爱因斯坦的决定论
提供实验依据．”于是设计了“豆粒实验”(见《述评》 p.328)，亲自动手制作
了实验设备．实验结果完全证实了爱因斯坦的看法：随机性完全不会使粒子的运
动失去可跟踪性．该实验虽未直接解释电子衍射实验，但它表明：随机性不是只
能由非决定论来解释，决定论同样有发言权．现在回过头来一想，觉得：即使不
用逻辑方法导出量子力学，也已有条件在１９８２年就让量子力学在观点上回到
决定论的立场，至少应当允许两种观点平起平坐．但是，在９月份的实验教学研

                                 .29.


讨会介绍该实验时，为了切合“教学”这一主题，我只说该实验表明麦克斯韦速
度分布律对微观粒子和宏观物体都适用，可在气体分子运动论方面的教学中用肉
眼可见的豆子来模拟气体分子．后来该实验被列入物理系学生普通物理实验课里
的选做实验，突出了教学，竟使我自己也忘了最初设计该实验时的主要意图．
    除了“豆粒实验”以外，我还设计了直接模拟电子衍射实验的“弹簧衍射实
验”．该实验是以弹簧代表电子，以弹簧内的驻波场代表电子内的驻波场．让弹
簧从高处自由下落，并穿过狭缝，观察它在地面上的落点所造成的图样．我指望
获得有规律的衍射图样，并在家里进行了试验，但未发现预期的疏密条纹，因而
在《述评》中未提及该实验．如今非常后悔，因为我认为：对于因果决定论和非
决定论来说，弹簧衍射实验即使未提供预期的疏密条纹，仍不失为具有决定性意
义的判据．我的实验之所以未能达到预期的效果，是因为：
    ①实验中涉及的高度差只有两米，因而弹簧落点的偏离度较小．
    ②弹簧内虽允许有驻波场存在，但必须是在受到外力激发之后才会出现驻波
场．实验中用的弹簧，在到达狭缝之前，它的驻波能量实际上早以转化为热运动
能量．也就是说，它的波动性已经消失了，本来就不该出现疏密条纹．
    如果上述两条原因是正确的，那么，只要设法让弹簧内保持有驻波场，并且
让狭缝与地面之间有足够大的高度差，那么就还是应当能观测到疏密条纹．
    尽管该实验中未出现疏密条纹，但已能肯定：弹簧动量的改变，只能是弹簧
同狭缝边缘相互作用的结果．设想弹簧是半径为Ｒ的弹性球，如果它能穿过宽度
为２△ｘ的狭缝，那么它与狭缝边缘发生碰撞的概率就为Ｒ／△ｘ．惟有那些与
狭缝边缘发生碰撞的弹簧能够改变动量，因而动量的平均改变量△ｐ应当正比于
与碰撞概率，即△ｐ∝Ｒ／△ｘ，或写成△ｐ△ｘ∝Ｒ的形式．这正是不确定度
关系式．我们可以把Ｒ理解为波包的尺寸，它总是大于零．特例Ｒ＝０是代表几
何点模型．当然，缝宽不能为零，所以，只要Ｒ＝０，就必定有△ｐ＝０，意味
着几何点式的粒子不可能发生衍射．由此可见，电子衍射实验恰恰是对海森伯几
何点式粒子模型的否定，证实了薛定谔波包模型的正确性．


--
My ideal:
Science is my profession;
决定论来说，弹簧衍射实验即使未提供预期的疏密条纹，仍不失为具有决定性意
义的判据．我的实验之所以未能达到预期的效果，是因为：
    ①实验中涉及的高度差只有两米，因而弹簧落点的偏离度较小．
    ②弹簧内虽允许有驻波场存在，但必须是在受到外力激发之后才会出现驻波
场．实验中用的弹簧，在到达狭缝之前，它的驻波能量实际上早以转化为热运动
能量．也就是说，它的波动性已经消失了，本来就不该出现疏密条纹．
    如果上述两条原因是正确的，那么，只要设法让弹簧内保持有驻波场，并且
让狭缝与地面之间有足够大的高度差，那么就还是应当能观测到疏密条纹．
    尽管该实验中未出现疏密条纹，但已能肯定：弹簧动量的改变，只能是弹簧
同狭缝边缘相互作用的结果．设想弹簧是半径为Ｒ的弹性球，如果它能穿过宽度
为２△ｘ的狭缝，那么它与狭缝边缘发生碰撞的概率就为Ｒ／△ｘ．惟有那些与
狭缝边缘发生碰撞的弹簧能够改变动量，因而动量的平均改变量△ｐ应当正比于
与碰撞概率，即△ｐ∝Ｒ／△ｘ，或写成△ｐ△ｘ∝Ｒ的形式．这正是不确定度
关系式．我们可以把Ｒ理解为波包的尺寸，它总是大于零．特例Ｒ＝０是代表几
何点模型．当然，缝宽不能为零，所以，只要Ｒ＝０，就必定有△ｐ＝０，意味
着几何点式的粒子不可能发生衍射．由此可见，电子衍射实验恰恰是对海森伯几
何点式粒子模型的否定，证实了薛定谔波包模型的正确性．


--
My ideal:
Science is my profession;
    如果上述两条原因是正确的，那么，只要设法让弹簧内保持有驻波场，并且
让狭缝与地面之间有足够大的高度差，那么就还是应当能观测到疏密条纹．
    尽管该实验中未出现疏密条纹，但已能肯定：弹簧动量的改变，只能是弹簧
同狭缝边缘相互作用的结果．设想弹簧是半径为Ｒ的弹性球，如果它能穿过宽度
为２△ｘ的狭缝，那么它与狭缝边缘发生碰撞的概率就为Ｒ／△ｘ．惟有那些与
狭缝边缘发生碰撞的弹簧能够改变动量，因而动量的平均改变量△ｐ应当正比于
与碰撞概率，即△ｐ∝Ｒ／△ｘ，或写成△ｐ△ｘ∝Ｒ的形式．这正是不确定度
关系式．我们可以把Ｒ理解为波包的尺寸，它总是大于零．特例Ｒ＝０是代表几
何点模型．当然，缝宽不能为零，所以，只要Ｒ＝０，就必定有△ｐ＝０，意味
着几何点式的粒子不可能发生衍射．由此可见，电子衍射实验恰恰是对海森伯几
何点式粒子模型的否定，证实了薛定谔波包模型的正确性．



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