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如何理解量子理论,能否用一些新的概念来标识其根本特征,是一个亟待解决的问题。目前,还没有将量子力学、量子信息理论、量子场论、超弦理论等纳入共通的“量子理论”,也没有将上述理论对应的“量子世界”统一对待,更一般地进行诠释学研究。为此,笔者提出用“超验”概念来表征它们的共性,进而探讨量子诠释问题。
一、超验的基本涵义
量子世界不同于经典世界,描述量子世界的量子理论不同于经典物理理论。笔者认为,可以用“超验”概念来描述其特点。“超验”的英文形容词是“trans-empirical”,其名词是“trans-experience”。“超验”的最基本涵义是,超过经验,又不离开经验,还使经验得以可能。这里所主张的“超验的”不同于康德的transzendental与transzendent,而且认为将transzendental译为“先验的”与把transzendent译为“超越的”更为适当。
与此同时,transzendental与transzendent的汉译名称争论较大。目前,许多台湾学者逐渐倾向于大陆学者的译法,将transzendental译为“超验的”,a priori译为“先天的”,transzendent译为“超越的”。transzendental和transzendent在日文中又有不同的译法,特别是现象学出现之后,围绕这些译名有了新的争论。本文讨论的量子现象、量子世界和量子理论,它们属于知识论范围,与康德哲学的知识论有较多的联系,而与现象学没有多大关系。在笔者看来,transzendent指完全超出于经验,又不可能运用于经验,故用“超越”一词来翻译更好。
正是基于上述讨论前提,笔者试图用“超验”——超过经验,又不离开经验,且使经验成为可能——阐明量子理论(特别是超弦理论、量子场论等)与经验的关系。但是,“超验的”不能从transzendental与transzendent中来选一个词,需要构造一个新词:trans-empirical。在英文中,“trans-”作为前缀,包括通过、超过、经过的涵义,特别是,“超过”兼有“包括”涵义。为此,笔者所主张的“超验”一词,是为了表达量子理论、量子实在及其科学方法的独特特征。概而言之,“超验”的基本涵义主要有如下几个方面:超过旧经验,形成新经验;经验当中必然有理论的渗透,仅用经验不可能解释经验,由此形成的新经验,往往是用原有的理论无法理解和解释,必须借用抽象的数学方法才能严格表达和理解;超过经验,但又使经验得以可能;超验具有不同的层次,且具有相对性。
这就是说,笔者的“超验”,在超过经验的同时,还与经验相联系。超验本身内在地包含了“超过”与“不超过”经验的对立统一,体现了辩证性;由于经验总是与现实世界相联系,总是与物质世界相联系,从而体现了物质性。“使经验成为可能”正是人的理性所具有的先天创造和把握认知对象的能力,反映了认识与实践的对立统一。
二、量子理论及其超验性
能量子与量子力学之薛定谔方程的发现,已初现量子理论的超验性,量子场论、超弦理论等具有更高程度的超验性。
19世纪末已分别发现黑体辐射在短波和长波处的维恩分布定律和瑞利—金斯定律,还差一个介于短波和长波之间的定律。普朗克在上述两条经验规律之间找到了一个内插的结果,即凑出一个数学公式,根据这一公式,他提出,能量不是连续的而是分立的,能量有一个最小的能量单位——能量子。这一公式的理论预见完全符合实验结果。显见,能量子概念具有超验性,它有一定的经验依据,但又有人的创造,它超出经验,又使黑体辐射的解释得以可能。
一个科学理论的建立,并不仅仅是实验数据的累积,关键在于新观念和理论系统的创造。薛定谔1926年发表了四篇重要论文,建立了量子力学的波动方程。这一理论得以建立,首先是类比方法,其次是哲学启示。受古印度吠檀多哲学的启发,薛定谔创造性地提出未知函数(即后来的波函数)的表达形式。他将量子力学的基本形式与哈密顿—雅可比方程相联系,并假设该方程中的重要函数S与某个未知函数ψ用对数联结起来,考虑到氢原子的具体情况,就得到了我们熟知的薛定谔波动方程形式。
从波函数ψ被发现的过程来看,量子力学的形式体系超前于其诠释。薛定谔波动方程和波函数都具有超验性。第一,波动方程这一量子理论的超验性,这一理论超过旧经验,又使新的量子经验成为可能。第二,波函数所揭示的量子实在的超验性,量子实在离开旧实在,又使新实在成为可能。量子实在超过了原来的经典实在,而且又创造了许多原来没有的经典实在。
能否用“量子性”来指称量子世界、量子理论与量子方法的最根本特征呢?能量子、光量子等“量子”就是指构成量子世界的一个物理最小值,或者说,量子是处于相互作用的物理实体或物理性质的最小值。量子意味着量子世界不是连续的,而是分立的。然而,在量子力学世界中,发现了量子纠缠和量子关联(correlation),还发现可分态中也可能存在非经典的量子关联,量子纠缠只是量子关联的一部分。
量子场论与超弦理论中广泛存在的对偶性(duality),为不同理论之间建立了有力的等价关系。超弦理论得到了很多理论的支持,但到目前为止,它远远超出于直接的经验检验范围,还无法得到大家所认可的实验证据。但是,超弦理论借助于对偶性将不同种类、不同维度、不同时空中的弦结合起来,解决了原先存在的很多疑难。因此,用“量子性”来笼统地描述具有不同性质的量子世界、量子理论与量子方法是不适当的,而应当用超验性来描述它们。
除了先行(“先天”)的观念之外,超验理论的建立离不开超验方法。超验方法不是经验方法,也不是演绎法,而是超出常规思维的抽象数学方法、直觉方法等,往往需要发明新的数学方法。比如,量子力学采用希尔伯特空间的数学表达方式等,量子控制论使用群论与李代数,超弦理论与拓扑量子场论中的微分拓扑、范畴论等。借助于超验方法,使新经验成为可能。
三、量子文本及其特点
量子理论的有关研究将形成量子文本,把诠释学用于探索量子文本将形成量子诠释学。量子诠释学是关于量子文本与理解的认识论、方法论与本体论的学说。
笔者认为,狭义地界定量子文本,仅将量子理论文本与量子经验文本作为文本,那么量子世界和量子技术世界是两个不同的世界,其优点是按事物的本来状态进行划分,容易研究量子文本的特点和演化规律。量子理论文本是由量子概念、量子规律、量子定理等构成的量子理论知识体系。量子经验文本是对量子现象、量子过程的观察和测量经验的描述。量子文本在形式上是既有经典文本的文字,更有反映量子理论特征的数学语言,其含义与指称内在地揭示了量子世界。量子世界是量子文本的原初来源之一,量子技术就是量子世界与量子文本相互作用的产物。
采用狭义的量子文本定义,有利于将作者(科学家)、读者与量子世界、量子技术世界、量子文本形成整体,并与人文文本、作者与读者进行区别。人文文本的表达并不一定是对客观世界的真实描述,表达的方式可以是隐喻的、比喻的等,语言的逻辑也不是严格的,甚至是俚语的。但是,量子文本的表达必须严格,所使用的概念与语言逻辑必须符合科学语言的规范,量子命题的意义与指称是确定的、清楚明白的。在量子文本中,即使出现了经典科学中出现的科学概念,对它的理解也必须是量子理论方式的。
对人文文本来说,读者的理解可能将文本的意义阐释得更宽一些,甚至很远,而且对读者的文化水平并没有作出规定。然而,对量子文本的理解,要求读者必须具备一定的科学素养。对于量子文本,读者(也包括科学家等作者)将依据量子文本制造量子器件,即将量子文本用于创造性实践,创造新的量子人工世界。主体对量子文本进行理解,还要给出量子世界的因果关系。量子技术是人对量子文本的应用,于是,理解、解释与应用有清晰的界限。
量子世界的实质是通过量子理论文本来揭示的,而量子经验文本在于支撑量子理论文本,即量子理论文本有多大的经验依据。量子文本的意义分为基本含义、指称意义与语境意义。量子文本有如下特点:(1)量子文本具有不确定性。量子世界的不确定根源于海森堡不确定关系,它反映了量子世界具有不确定性,而量子文本是对量子世界不确定性的反映。(2)量子文本具有确定性。事实上,不确定关系的数学表达形式是确定的。(3)量子文本具有自主性。量子文本的自主性反映了量子文本的意义的独立性。所谓文本的自主性,是指文本与它的意义是独立存在的,不取决于它的作者,也不取决于它的理解者。量子文本的自主性还来自于量子理论文本的超验性。正是超验性,使得不同的学者能够构造不同的量子力学诠释,形成不同的量子文本的语言结构。(4)量子文本具有客观性。量子理论文本与量子经验文本是由一定的概念和定律构成的一个符合逻辑的知识系统,即是一个量子知识的命题系统。量子文本的客观性根源于客观的量子世界。(5)量子文本具有超验性,它描述了一个超验的量子世界。
四、量子诠释的特点
量子文本不同于经典文本,量子诠释表现出不同于经典科学的诠释与人文文本的诠释,具体表现在以下方面。
1.量子诠释是确定性与不确定性的统一。量子力学诠释的原因在于:量子世界具有潜在性和超验性。观察者、波函数与几率这三个因素也是理论需要诠释的重要理由。量子力学诠释都是对量子世界某一个方面或侧面进行的描述。每一个量子力学诠释有不同的概念、理论预设和形式体系,从而将科学家(作者)的创造性纳入量子力学的理论之中。因此,量子力学诠释既有确定性的一面,又有人的创造性的不确定性的一面,它必然是确定性与不确定性的统一。
2.理解的循环。量子文本的理解存在于诠释学循环中。部分理解和整体理解是相互循环的。理解总是在整体理解和部分理解的循环中进行。量子文本理解的循环,根源在于微观粒子体现了整体与部分的统一。
3.量子诠释的真理问题。作为科学诠释学的量子诠释学,其目的在于获得量子文本所揭示的真理,包括本体论的真理和认识论的真理。
按照马克思主义真理观,可以将真理分为实践形态的真理和认识形态的真理。实践形态的真理,就是事物自身在实践中如其所是地显现出来,这是一种实践论范畴的真理,即真理揭示了客观实际或客体本身。而认识形态的真理,则是主体认识是否与客观实际相符合。通过实践,揭示了量子世界的客观实际情况;通过认识论的比较,将主体认识与客观实际相比较,于是,诠释学的真理=实践本体论的真理+实践认识论的真理=实践真理。量子诠释的真理属于实践真理。
事物如其所是地展示,这一本体论状态是对事物认识论命题进行判断的前提。判断主体认识与客体本身的符合,其前提就在于客体能否如其所是地显示出来。量子技术实践使微观事物本身的存在状态被呈现出来,但不同的量子概念系统将会有不同的量子力学诠释。即有:实践本体论的真理+不同的量子力学描述体系(不同的实践认识论的真理)→不同的量子力学诠释。
可见,量子诠释的真理是实践本体论的真理与实践认识论的真理的统一。实践认识论的真理必须以实践本体论的真理为前提,即事物必须处于本体论状态,它必须显示出来。量子世界的规律能否在一定的量子技术条件下显示出来呢?显然不行。在薛定谔之前,量子力学的波动方程存在着,它没有进入到认识论状态,它不真也不假,但是,通过薛定谔的概念体系,量子力学的波动方程被揭示出来了,波动方程成为真理。
(作者单位:华南理工大学哲学与科技高等研究所。《中国社会科学》2019年第2期。中国社会科学网 李秀伟/摘)

