营地夜话（2）
洗洗睡吧，朋友们？这一路栉风沐雨，现在是又脏又累了。
上一站还只是几个海盗似的探险者登上新大陆，闹不清东南西北，知不道南北西东。就像当年的哥伦布，到了南美认为是印度，以至于我们现在还叫当地的土著为Indian。现在可是天翻地覆喽，第二代探险者已经成长起来，深入到新大陆的腹地，父辈伟大的祖国，神圣的国王，庄严的法律，已经渐行渐远，他们有了自己的语言，自己的秩序，自己的行为习惯，对，他们觉得这里应该是一个独立的国家。科学史上，以矩阵力学和波动力学的诞生作为旧量子力学与新量子力学的分野，一个真正超越经典力学的科学新范式这时就建立起来了。此前有谁敢想像牛顿力学被替代，现在这个新的力学已经迫使人们不得不接受了。发生这一切用了多长时间？从波尔提出他的量子化模型是13年，许多科学开拓者脱下一战的战袍才7年。新世纪就像一道拦洪闸，打开了就汹涌澎湃，一泄千里，把建立了二百多年的牛顿物理冲刷得土崩瓦解。
而且这样科学成就的取得，是在一个最动荡的年代。这期间，四个曾经不可一世的大帝国——德意志帝国、奥匈帝国、沙俄帝国和奥斯曼帝国——被从地图上抹去，战火吞噬了上千万的生灵（包括科学家的生命）。经济学上大炮和面包必然是不相容的，战中和战后极度匮乏生活条件，以至十几岁的海森堡曾冒险穿越封锁线为亲人寻找食物，世界一流科学家爱因斯坦会为一块黄油而感激涕零。可以想像，不可能有什么充裕的教育经费，科研经费和实验经费，这些东西也跟食品一样匮乏，也许这也是理论物理在这一时期迅速发展的原因之一——不花钱呗。今天我们享受着他们科学成果的时候，除了感激之情还不得不充满着敬佩之意。
然而作为替代的量子力学还没有当年牛顿力学诞生时的神气。就经验适宜性言，它现在还局限在旧量子力学的范围之内，用纯正的量子力学解释替代半量子半经典的解释，以独立政权取代两面政权，还未能做出有价值的经验预测，还未能开拓自己的新疆域。这还不算，最尴尬的是，新力学的对象是什么，它的基础是什么，现在还莫衷一是——一场战役取得了伟大的胜利，却说不出消灭的敌人是谁！牛顿力学就从没这个问题，它的对象清清楚楚，就是广延的物质在时空中的运动。而量子力学呢？运动方程倒是有了，可是谁在运动呀？新大厦建立起来了，很现代、很时尚，比老建筑有无法比拟的优越性，可是现在地质勘探都还没做呢！这楼能住吗？你饶了我吧！
有朋友说，不就是波—粒二象性问题嘛，有何犯难的？量子本身既是波，又是粒，一分为二，对立统一。咦，好像很有道理耶，科学家们怎么没想到涅？1909年俄国出版的一本哲学著作也讨论过科学危机的问题，指出科学危机的根本原因就在于：科学界“在最杰出的理论家身上也表现出对辩证法的完全无知。”真是一针见血呐！还指出：“物理学的唯物主义精神”，“将克服所有一切危机，但必须以辩证唯物主义去代替形而上学唯物主义。”对呀，科学家们怎么就不把你们那弹钢琴、喝咖啡、散步、滑雪、郊游的时间省点下来，认真拜读一下这本光辉著作涅？
不要心浮气燥，让我来告诉你科学家为什么不能这样考虑问题。从实验观察看，量子确实有时候表现出波的模样，它会产生干涉和衍射现象，有时候又表现出粒子的模样，产生瞬时的能量跃迁。那么根据日常思维或辩证思维，我们可以很自然地想像到量子本身就具有这两种属性，在一定的条件下表现出这种，在另一种条件下又表现出另外一种，用哲学的术语来说就是“矛盾的对立统一”。就像一个人，没谁是绝对的恶或绝对的善，他是两种属性的对立统一，他有时会干好事，有时又会干坏事，这有什么奇怪的？
这种方法，无非是告诉我们，表象背后有本质，属性背后有实体，现象背后有自在之物。好像有点玄，其实不然，比如说“自在之物”，其实刚才你无意之中已经说了。你说“量子本身”（Quantum in itself）,就是一个“自在之物”（thing in itself）。十八世纪的德国哲学家康德说自在之物是不可认识的，所以不是科学的对象，十九和二十世纪的实证主义说自在之物是不存在的，所以要在科学中的自在之物清除出去。总之，在科学领域，谈论“本身”本身就是犯忌的。
怎么就犯忌了呢？一个行当有一个行当的行规、习惯和规则，是这个行当历史形成和约定俗成的，是有利这个行当的发展的。欧洲中世纪的科学主要是以古希腊的亚里士多德的《物理学》为理论渊源和根据。亚里士多德的世界观，世界万物都是由“四元素”（气、水、火、土）组成的，根据这种方法，中世纪的科学家就养成了一种坏习惯，只要什么现象闹不清楚，就假设这种现象的“背后”有一种“元素”或“实体”在起作用，植物为什么会生长呀？那是因为它们有“生长素”；动物为什么有生命？那是因为有“活力”；有些东西为什么会燃烧？那是因为它们里面有“燃素”。这种话是不说白不说，说了也白说，好像什么都解决了，实际上什么都没解决。到了十四世纪，一个英国哲学家叫奥卡姆的就很反感这种学风，提出了一个后来称为“奥卡姆剃刀”的原则，被以后世世代代的科学家奉为圭臬，就的是“如无必要，切勿增加实体”（说“如无必要，切勿增加假设”也是一个意思）。有些事说出来你可能会奇怪，奥卡姆的这类话还得罪了当时的教会，被教会逮捕过又逃了出来。他寻求世俗政权的保护，最后逃到了德意志的土地，被国王保护定居在了慕尼黑（现在金三角的一角）。他对国王说过的一句话很有名：“你用刀剑保护我，我将用笔保护你。”
这把“剃刀”还真是管用。以前认为燃烧是一种观察不到的叫“燃素”的实体的现象，当十八世纪法国科学家拉瓦锡用空气与燃烧物体的“化合说”剃掉了这个“背后”的“燃素”实体，现代化学就诞生了。当十九世纪的德国科学家亥姆赫兹用能量转化的观点来剃掉了“活力”说，现代热力学就产生了。牛顿是很自觉遵守“奥卡姆剃刀”原则的，他说“我从不做假设”。确实进入牛顿力学体系的都是可观察的现象，只是他不经意地把一个与可观察物体及其运动无关的、无限绵延和伸展的、连续的、均匀的绝对时间和绝对空间作为物体运动的场所和背景放进了他的《数学原理》，他觉得这是不言而喻，实际上当时大家也没当回事，就这也出了问题。当爱因斯坦发现这也是个不可观察的自在之物，因为我们只能观察到相对物质运动的相对时空，而观察不到作为时空“本身”的绝对时空，用奥卡姆剃刀把它们剃掉时，相对论就产生了。
量子是什么？数学形式上它就是e=hv，即普朗克常数。它的运动规律，是由矩阵方程或者波动函数规定的，而这二者是等价的。作为物理学家，自然要回答这些数学形式的物理意义，也就是说量子是一种什么样的物理现象。实验观察告诉我们，它就是黑体辐射，就是光电效应，就是干涉现象，就是衍射现象，就是氢光谱，等等等等。把这些现象做一个分类，就是波动和粒子。目前物理学家就只能到此为止。
这时哲学家出来说话了：你们要透过现象看本质呀，既然量子有时候表现为波动，有时表现为粒子，就说明了量子本身是波动和粒子的对立统一。
物理学家就要问：你说的这个“量子本身”仅仅是一个概念呢，还是一种真实的存在？
哲学家：概念怎么嘀，真实存在又怎么嘀？
物理学家：如果仅仅是一个概念，那就是一句废话，量子的波动性和粒子性还是我告诉你的，你不过是加了诸如“对立统一”一类的术语让人听得更糊涂而已。
哲学家：思维和存在的同一性，我当然不是讲一个子虚乌有的唯心主义的概念，“量子本身”当然是一个真实的存在。
物理学家：那我们可以观察到这个量子本身吗？
哲学家：当然可以，你们不是看到了它的波动性和粒子性了吗？
物理学家：那不是“量子本身”呀，那只是我们观察到的量子化现象。
哲学家：现象一定是反映某种本质，本质总会通过现象表现出来嘀。
物理学家：那我就要知道这个“本质”如何（how）产生“现象”，就是要知道“本质”到“现象”的产生机制和函数关系，要给出运动方程。如果观察不到这个“本质”，我无法做到这一切；如果观察到了，它就是“现象”而不是“本质”了。
哲学家：那么人类的认识不就发展了吗？人类认识的发展史无可辩驳地证明了我的认识论的无比正确，而且也只有遵循我发现的伟大真理，人类认识还可以继续进步，不断地逼近绝对真理。
物理学家：不要偷换概念。按照你的认识论，我们恰恰不需要进步了，如果真有一个“对立统一”的“量子本身”，我们现在就可以回家睡觉了。因为既然这个“本身”已经通过现象表现出来了，它又是不能直接观察的，我们就不必劳神费力去发现它，带着现有的现象，回家蒙着被窝玄思得了。中世纪科学不发展，就是老用观察不到的“实体”去忽悠人，最后把科学忽悠得停滞不前。现代科学的进步就在于，不能再用“本质”去忽悠人，要发现“现象”之间的函数关系，如果不能逻辑自洽，只能思考有没有还没发现的“现象”，如果没有，我们就要思考“为什么”（why），是不是理论体系出了问题。这种从物理解释自然导出的哲学思考，才能真正帮助科学的进步。
……
朋友们抗议了：还让不让人活呐？白天追逐那些神出鬼没的量子精灵已经叫人筋疲力尽了，晚上还听这些玄乎其玄的哲学鬼话。跟你跑了那么远的路，到现在也没给一句明白话，感情就拿这些鬼话来忽悠我们呐？我们这是旅行还是西天取经，七十二难才给真经吗？
对不起，对不起！可是朋友们，我也是无奈呀！按照科学标准，矩阵力学和波动力学都具备了实验支持和逻辑自洽的条件，真假猴王、李逵李鬼，齐刷刷地站在你的面前，我也是肉眼凡胎，如何辨得清真假，说得明是非？当这鬼导游，我容易吗？（哽咽语噎）
唉，我也不顾影自怜了。我再难，也没有科学革命时期我们的量子英雄们难。那可是一群二十郎当的孩子呀！从事的却是前无古人的事业，河无船，山无路，日光寒，月色苦，居然也崇山峻岭平踏，急流险滩飞渡，现如今，东方微白，曙光初露，藏经阁依稀可见紫气扑脸，眼前却是一道万丈断崖。
让我们凝神屏气，等待观看这惊险的最后一跳吧！
（第二篇完）
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