（科學(xué)技術(shù)哲學(xué)專業(yè)論文）戴維·玻姆整體論思想研究.pdf

i 華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 摘 要 整體論是哲學(xué)中討論的一個重要問題。戴維玻姆研究過兩大重要的理論：量 子勢因果解釋和隱序理論。而且它們中都包含和體現(xiàn)著整體論思想。因此對玻姆整 體論思想的分析和探討具有重大意義。 本文圍繞玻姆的整體論思想進行研究，主要包括以下內(nèi)容。 本文首先考察了玻姆量子力學(xué)哲學(xué)思想。玻姆是一位量子物理學(xué)家，所以在對 他的整體論思想進行研究之前，有必要從整個量子力學(xué)哲學(xué)思想發(fā)展途徑的背景 中，來探討他的量子力學(xué)哲學(xué)思想。 其次，詳細研究了玻姆的量子勢因果解釋中的整體論思想。在量子勢因果解釋 中，玻姆認為對微觀客體運動狀態(tài)起作用的除了我們熟知的經(jīng)典勢之外，而且有量 子勢。該理論中的整體論思想正是由它來體現(xiàn)的。 其三，詳細討論了玻姆隱序理論中的整體論思想?！靶颉笔且粋€古老而又重要 的概念。它推動了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會的進步。玻姆提出了自己獨特的“序”觀 念，認為“序”一直不停地處于“卷入”和“拓展”的動態(tài)過程之中，而這個過程 中蘊含著整體論思想。 其四，探討玻姆的整體論思想給我們的啟示。它是基于兩方面進行展開的。一 方面把玻姆的整體論思想與科學(xué)哲學(xué)中具有代表性人物內(nèi)格爾、迪昂、奎因、亨普 爾、庫恩的整體論思想進行比較和區(qū)分。另一方面把整體論與還原論相聯(lián)系。通過 分析整體論和還原論各自的優(yōu)、缺點，從而得出整體論和還原論對于科學(xué)的發(fā)展來 說都是必要的，需要在兩者之間保持必要的張力。 關(guān)鍵詞：戴維玻姆；整體論；量子勢；隱變量；隱序；顯序 ii 華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 abstract the theory of holism is an important problem in the discussion of philosophy. david bohm researched two important theories. they were the cause and effect explanation of quantum potential and the theory of implicate order. and what s more, they both included and displayed the thought of holism. therefore analyzing and studying the thought of bohm s holism has important value. this paper researches into the thought of bohm s holism and mainly consists of the following contents. in this paper, firstly, i reveal bohm s philosophy thought about quantum mechanics. bohm is a quantum physicist, so it is necessary for us to study his philosophy thought about quantum mechanics at the background of the development path about the whole philosophy thought of quantum mechanics, before we research into his thought of holism. secondly, i research into the thought of bohm s holism about the cause and effect explanation of quantum potential detaily. in the cause and effect explanation of quantum potential, bohm held the idea that not only the classic power which we were familiar with, but also the quantum potential, both had an effect on an object s moving situation in the tiny view realm. the thought of this theory s holism just came from it. thirdly, i discuss the thought of bohm s holism about the theory of implicate order detaily. order is an old and important concept. it brings the development of science and technology and the progress of society. bohm put forward his special idea of order. he believed that the order was always in an enfolded and unfolded moving process . what s more, the thought of holism was contained in this process. fourthly, i study the enlightenment which the thought of bohm s holism gives us. it is discussed on the base of two sides. on one hand, i compare the thought of bohm s holism with nagel, duhem, quine, hampel and kuhn s thought of holism. they are representative people in philosophy of science and technology. on the other hand, i make contact with the holism by the reductionism. from analysing the advantages and disadvantages between the holism and the reductionism, i know that the holism and the iii 華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 reductionism are both necessary for the development of science. and we should keep a necessary tension between the two theories. key words：david bohm；holism；the quantum potential；the hidden variables； the implicate order；the explicate order 獨創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作及取得 的研究成果。盡我所知，除文中已經(jīng)標明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其 他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出貢獻的個人和 集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人 承擔。 學(xué)位論文作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校 有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查 閱和借閱。本人授權(quán)華中科技大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有 關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位 論文。 保密， 在 年解密后適用本授權(quán)書。 不保密。 （請在以上方框內(nèi)打“”） 學(xué)位論文作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 本論文屬于 1 華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 引 言 對于“整體論”（h o l i s m ） ，它的觀念古已有之，一直是哲學(xué)中討論的一個重 要問題。它是與還原論相對的一種思維方式。然而在近代人們的思維方式是以還原 論為主導(dǎo)的。并且在這種思想的指導(dǎo)下科學(xué)有了突飛猛進的發(fā)展，如經(jīng)典物理學(xué)的 建立。但是后來現(xiàn)代科學(xué)中的量子力學(xué)和相對論等的出現(xiàn)，打破了這一局面?？茖W(xué) 家們逐漸意識到還原論并不能解決科學(xué)中的所有問題，這時思維方式也相應(yīng)地發(fā)生 了改變，整體論越來越受到重視。因此對整體論思想的研究具有重要意義。本文將 對戴維玻姆的整體論思想進行研究。 戴維玻姆本人是一位量子物理學(xué)家，然而他的物理理論中蘊含著哲學(xué)層面的 思考，其中尤為突出的是整體論思想。當然這與我們前面講到的現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展背景 是相一致的。其實，對于整體論，很多科學(xué)哲學(xué)家都作過深入、細致地研究。然而 正因為玻姆是從事物理研究的，因而與科學(xué)哲學(xué)家們看待和分析哲學(xué)問題的方式會 明顯不同，能夠為整體論思想的研究起到啟發(fā)和促進的作用。因此對玻姆的整體論 思想進行研究具有重大的價值和意義。 下面看看對玻姆思想的研究現(xiàn)狀。另人喜出望外的是：國外早已進行了大量的 研究。m . 雅默的量子力學(xué)的哲學(xué)是一本非常有名的著作。它上面對玻姆思想的 講述是非常多的。據(jù)統(tǒng)計書中講述玻姆的次數(shù)和數(shù)量和愛因斯坦的等同，當然，這 比對玻爾、德布羅意、玻恩、薛定諤等人的講述多很多。并且這本著作出版的時間 比較早，當時玻姆的隱序理論還未包含在其中。另外有很多學(xué)校紛紛舉辦關(guān)于探討 玻姆思想的各種講座，從而也對他的思想進行過深入、系統(tǒng)研究。 與國外相比，國內(nèi)的研究才剛剛起步。然而在國內(nèi)學(xué)者的共同努力下，也取得 了一些可喜的成績。這表現(xiàn)在兩個方面：一方面，目前玻姆的很多著作都有了它的 中文譯本，例如 1 9 6 5年秦克誠、洪定國翻譯的玻姆的著作現(xiàn)代物理學(xué)中的因果 性與機遇由商務(wù)印書館出版；1 9 8 2 年侯德彭翻譯的玻姆的著作量子理論由商 務(wù)印書館出版等。另一方面，隨著翻譯工作的進行，出現(xiàn)了越來越多關(guān)于玻姆思想 2 華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 的著作，例如 1 9 9 0年洪定國編著的戴維玻姆的科學(xué)思想與方法由光明日報 出版社出版；2 0 0 2 年張桂權(quán)編著的玻姆自然哲學(xué)導(dǎo)論由洪葉文化事業(yè)有限公司 出版等。然而盡管如此，國內(nèi)學(xué)術(shù)界對玻姆思想的研究仍然不足，專題論文也相當 少。而這正是本文要做的工作。 3 華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 1 戴維玻姆量子力學(xué)哲學(xué)思想的概述 玻姆雖然是一位偉大的量子物理學(xué)家，但他的量子力學(xué)理論中卻蘊含著哲學(xué)思 想，其中尤為突出的是體現(xiàn)了整體論思想。因此在對玻姆的整體論思想進行研究之 前，有必要從整個量子力學(xué)哲學(xué)思想發(fā)展途徑的背景中，來探討他的量子力學(xué)哲學(xué) 思想。 1.1 整個量子力學(xué)哲學(xué)思想發(fā)展途徑 “量子”的概念是普朗克（m . p l a n c k ）于 1 9 0 0年最先提出的。自量子力學(xué)創(chuàng) 立以后，物理學(xué)發(fā)生了巨大而深刻地變化，并且量子力學(xué)很快被運用到化學(xué)、生物 學(xué)等領(lǐng)域，產(chǎn)生了很大的影響。下面我們具體來看看量子力學(xué)的整個發(fā)展過程。 1.1.1 量子力學(xué)的發(fā)展過程 量子思想最初起源于熱輻射中的“紫外災(zāi)難”。普朗克使用“量子”概念對其 進行了很好的解釋，從此量子理論誕生了。 1 9 0 5 年愛因斯坦（a . e i n s t e i n ）使用“光量子”的概念，對一系列光的產(chǎn)生和 轉(zhuǎn)化問題給出了很好的說明，并且給出了光既具有波動性，又具有粒子性的觀點。 1 9 1 3 年玻爾（n . b o h r ）把盧瑟福原子的行星式模型和普朗克的量子概念兩者巧 妙融合起來，給出了新的原子模型。 1 9 2 3 年德布羅意（l . d e b r o g l i e ）以相對論的質(zhì)能關(guān)系為出發(fā)點，考慮到光量 子作為能量粒子有波動性，從而類比推出電子等實物粒子也具有波動性，進而提出 物質(zhì)波思想。 1 9 2 5 年海森堡（w . h e i s e n b e r g ）基于物理理論只用來處理可觀察量，于是拋棄 了不可觀察的軌道概念，從可觀察的輻射頻率及強度出發(fā)，創(chuàng)立矩陣力學(xué)。 1 9 2 6 年薛定諤（e . s c h r o d i n g e r ）基于量子性是微觀體系波動性的反映的認識， 從而找到了微觀體系的運動方程，即“薛定諤方程”，創(chuàng)立波動力學(xué)，并且證明了 4 華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 波動力學(xué)與矩陣力學(xué)兩者是等價的。后來玻恩（m . b o r n ）對描述微觀客體運動狀態(tài) 的波函數(shù)給出了幾率解釋，從而使得量子力學(xué)成為一門自洽的物理理論。 1 9 2 7 年海森堡得出“不確定關(guān)系” （或可稱為“測不準關(guān)系”） ， 玻爾提出“互 補原理”，對量子力學(xué)給出了進一步的闡釋。 1 9 2 8年狄拉克（p . a . m . d i r a c ）把相對論引進量子力學(xué)，得到了相對論性電子 波動方程，并且做出了這樣的預(yù)測：宇宙中有正電子。后來這一預(yù)測被安德遜 （c . d . a n d e r s o n ）于 1 9 3 2 年得到確證。這樣量子力學(xué)就建立起來了。 此后量子力學(xué)進入到了不斷接受各種物理實驗檢驗的階段，到目前為止它并沒 有被證偽， 相反雖然一些科學(xué)家對它的完備性感到質(zhì)疑， 然而大部分實驗都支持它。 它也很快被運用到化學(xué)、生物學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域，產(chǎn)生了廣泛而深遠的影響。 1.1.2 量子力學(xué)發(fā)展過程中的哲學(xué)思想 量子力學(xué)作為一門物理科學(xué)， 是隨著人們對微觀世界認識的不斷深入而出 現(xiàn)的。它雖屬于物理科學(xué)，然而本身也蘊含著豐富的哲學(xué)思想。 1.1.2.1 決定論與非決定論相統(tǒng)一 量子力學(xué)是一門形式體系超前的科學(xué)。這也導(dǎo)致很多物理學(xué)家竭力尋找它的物 理意義，因此出現(xiàn)了很多種類的物理詮釋。然而隨著后來的發(fā)展，以玻爾為代表的 哥本哈根學(xué)派的物理詮釋成為了被公眾所接受的解釋。 但是這種公眾接受的解釋卻遭到了愛因斯坦的反對。他與玻爾展開了長久的論 戰(zhàn)。1 9 2 7 - 1 9 3 0年間，為了揭示量子理論中的內(nèi)在矛盾，愛因斯坦設(shè)計了各種各樣 的物理實驗，但很可惜的是：這些實驗被玻爾逐個推翻。后來愛因斯坦承認量子理 論本身是沒有矛盾的，可以自圓其說，但仍堅信它是不完備的。1 9 3 5 年針對量子力 學(xué)的完備性，愛因斯坦與另外兩位科學(xué)家一起提出了 e p r 悖論。然而后來從貝爾不 等式引出的實驗結(jié)果卻支持了玻爾的觀點。 我們來分析一下愛因斯坦與玻爾爭論的焦點和實質(zhì)是什么？愛因斯坦是實在 論者，即持有決定論觀點。他認為量子理論對微觀客體的刻畫和描述不徹底，也不 是最深層次的。而玻爾是工具論者，即持有非決定論觀點。他認為對量子理論的分 5 華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 析和研究只能停留在現(xiàn)象層次，這是由其物理本性所決定的。于是他們兩人就量子 理論的完備性問題展開了爭論。其實這正反映了量子力學(xué)中決定論與非決定論辯證 統(tǒng)一的哲學(xué)思想。 1.1.2.2 連續(xù)性與間斷性相統(tǒng)一 我們知道，量子力學(xué)是探究微觀世界的規(guī)律的理論，它具有幾率性、量子性、 態(tài)的疊加性，而“波粒二象性是其內(nèi)在本性的表現(xiàn)”的本質(zhì)屬性和基本特征。它的 建立對經(jīng)典物理學(xué)的時空觀、因果觀等方面產(chǎn)生了重大的影響。 正因為量子力學(xué)本身的特征，因此與經(jīng)典力學(xué)有著本質(zhì)的區(qū)別。當我們對微觀 粒子進行考察時，根據(jù)不同的實驗場景和條件，會發(fā)現(xiàn)它有時體現(xiàn)波的性質(zhì)，有時 又呈現(xiàn)粒子的性質(zhì)，然而對于宏觀客體來說，波動性與粒子性是不能同時具備的。 微觀世界這種規(guī)律也正體現(xiàn)了連續(xù)與間斷的統(tǒng)一的哲學(xué)思想。并且薛定諤和海森堡 分別從微觀粒子的連續(xù)性和間斷性建立了波動力學(xué)和矩陣力學(xué)。而且波動力學(xué)和矩 陣力學(xué)兩者是等價的，這也再次表現(xiàn)了量子理論是連續(xù)性與間斷性辯證統(tǒng)一的物理 理論。 1.1.2.3 整體論思想 量子力學(xué)中也蘊含著整體論思想，這充分體現(xiàn)在玻爾的互補原理中。對于互補 原理，玻爾是用來解釋“波粒二象性”的。他認為“波”和“粒子”這兩個概念， 對于宏觀世界來說，它們分別是用來描述兩種現(xiàn)象的。然而對于微觀（即量子物理 客體）世界來說，它們是用來描述同一個微觀現(xiàn)象，并且只用其中任何一個都不足 以對這個微觀現(xiàn)象進行完整的描述，即只有對微觀粒子的運動狀況從這兩個方面同 時加以描述，才能達到對它的完整理解，這正是一種整體論的思想。 這種整體論思想對玻姆思想的發(fā)展產(chǎn)生了重要的影響?？梢赃@樣來說，玻姆的 量子力學(xué)思想，一方面是由于他同愛因斯坦一樣，不滿足于對微觀世界僅僅做現(xiàn)象 描述，他要竭力尋找這些現(xiàn)象背后的深刻實質(zhì)；另一個方面很重要的因素就是受到 了我們前面講的“互補原理”的影響，他繼承并發(fā)展了玻爾的整體論思想。 6 華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 1.2 戴維玻姆量子力學(xué)哲學(xué)思想發(fā)展過程 戴維玻姆的量子力學(xué)中所散發(fā)的哲學(xué)思想與氣息是隨著他本人量子力學(xué)研究 的發(fā)展而不斷發(fā)展的。下面讓我們緊隨玻姆的量子力學(xué)研究的發(fā)展路線，去追尋他 的量子力學(xué)哲學(xué)思想的發(fā)展過程。 1.2.1 戴維玻姆其人 戴維玻姆（d a v i d j o s e p h b o h m ）1 9 1 7年在美國出生，是當代著名的量子物 理學(xué)家和哲學(xué)家，對物理學(xué)及其它學(xué)科的發(fā)展產(chǎn)生了廣泛而深遠的影響。 童年時代，玻姆就對自然科學(xué)十分著迷，喜歡讀科普著作。到了中學(xué)，他已經(jīng) 開始思考一些復(fù)雜的物理問題。再后來，他進入賓州大學(xué)學(xué)習(xí)，再次被物理學(xué)的奧 秘所深深吸引。大學(xué)畢業(yè)后，他到加利福尼亞州大學(xué)的伯克利分校攻讀研究生，并 且于 1 9 4 3年獲得博士學(xué)位。畢業(yè)之后，他留校工作，主要從事等離子體等物理理 論的研究。 1 9 4 7 年，玻姆到美國的普林斯頓大學(xué)任教。這期間他根據(jù)量子力學(xué)的通常解釋 的原理，于 1 9 5 1年出版了量子理論一書。該書詳細討論并給出了很多量子力 學(xué)數(shù)學(xué)公式深層次的物理意義，堪稱為優(yōu)秀的物理教材。 1 9 5 1 年秋，玻姆來到巴西的圣保羅大學(xué)。在擔任教授期間，他主要從事于隱變 量理論的研究，即后來的量子勢因果解釋。該理論在物理學(xué)界產(chǎn)生了強烈反響。 1 9 5 5 年秋，玻姆來到以色列的哈法大學(xué)任教。在這里他仍然從事隱變量理論的 研究。 1 9 5 7 年，玻姆來到英國布里斯托爾大學(xué)。在這里任教期間，他有著重大的研究 成果，發(fā)現(xiàn)了物理中的 a b 效應(yīng)。 1 9 6 1 年，玻姆來到倫敦大學(xué)伯克貝克學(xué)院。任教期間，他研究并提出了另一重 要理論，即隱序理論。再后來，到了 1 9 8 3 年，玻姆從該學(xué)校退休，并于 1 9 9 2 年在 倫敦逝世。 7 華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 1.2.2 量子勢因果解釋的產(chǎn)生 對于量子勢因果解釋，它本身起初有另外的稱謂，即隱變量解釋。然而，貝爾 于 1 9 8 2 年指出了“隱變量”這個詞語的使用存在問題。 后來， 玻姆就不再使用“隱 變量”一詞，將其改稱為量子勢因果解釋。下面我們來探討一下它的產(chǎn)生過程。 對于隱變量的觀念，其實它在人類探索未知世界的過程中很早就產(chǎn)生了。只是 它的概念名詞出現(xiàn)的比較晚罷了。例如，留基伯和德謨克利特的原子論思想中提出 的“原子”概念；柏拉圖的“理念”；亞里士多德在“潛能與現(xiàn)實說”中提出的 “潛在”；萊布尼茲的“單子”等等，這些都是用還沒有顯現(xiàn)出來的東西來對宇宙 的萬事萬物予以說明，都體現(xiàn)了隱變量的觀念和思想。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，物理學(xué)家們建立了量子力學(xué)。同時“隱變量”（t h e h i d d e n v a r i a b l e s ）的觀念也慢慢在其理論中出現(xiàn)了。玻姆就是持有這種觀點的物 理學(xué)家之一。然而玻姆是在量子領(lǐng)域最早提出這種觀念的人嗎？不是。我們知道薛 定諤建立了波動力學(xué)，其實后來玻恩在對其進行幾率解釋的過程中就考慮到了“隱 變量” 。那么量子力學(xué)中隱變量的命運如何呢？它遭到了很多物理學(xué)家的排斥與批 評，例如有著名的馮諾伊曼“不可能性證明”。 1 前面我們提到玻姆持有隱變量的觀點，并且對量子力學(xué)給出了隱變量解釋（后 來稱之為量子勢因果解釋） 。然而玻姆的思想?yún)s有一個形成和轉(zhuǎn)變的過程。他本人 并不是一開始就持有這種觀點的。并且直到 1 9 5 0年編著量子理論一書，他都 是反對隱變量的。該書是依據(jù)波爾的互補性原理編寫的?？梢钥闯?，此時玻姆的思 想與波爾還是相一致的。然而當此書完成后，他對它并不感到滿意，盡管它被公認 為是當時最好的量子力學(xué)教材之一?！拔业闹饕Щ笫橇孔永碚摬荒艹浆F(xiàn)象?！?2 其實，玻姆與愛因斯坦一樣，也是一位實在論者。量子力學(xué)僅僅給出現(xiàn)象層次的描 述， 這一點是玻姆無法容忍的。 他認為量子力學(xué)沒有揭示物理現(xiàn)象背后的深刻實質(zhì)， 是不完善的。 隨后玻姆同愛因斯坦就量子力學(xué)的不完備性問題討論了很多次。愛因斯坦給予 1 張桂權(quán). 玻姆自然哲學(xué)導(dǎo)論m. 臺北：洪葉文化事業(yè)有限公司，2 0 0 2 ，p59 2 david bohm. hidden variables and the implicate orderm. routledge & kegan paul ltd. 1987. p33 8 華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 了玻姆很大的支持，這讓玻姆更加堅信了量子力學(xué)不是對微觀世界給出最徹底、最 深層次的描述，于是他決心探索出微觀世界的真正奧秘，對微觀世界給出自己的解 釋。此后不久，玻姆想到了物理學(xué)中哈密頓- 雅可比方程，它來源于分析力學(xué)，本 來是用來描述宏觀現(xiàn)象的，不過后來物理學(xué)家也把它運用到了微觀領(lǐng)域，并且在某 些層面能夠把波和粒子很好地聯(lián)系在一起。這時玻姆又注意到了一種現(xiàn)象：對于用 來描述微觀粒子運動的薛定諤方程，如果它取近似值，那么它與哈密頓- 雅克比方 程是相同的。然而不取近似值，又會出現(xiàn)什么情況呢？他發(fā)現(xiàn)這時作用在微觀粒子 上的除了有經(jīng)典勢之外，還有另外的一種勢，只是對于這種勢，我們在研究宏觀客 體時常常把它忽略不計罷了，然而它對于研究微觀粒子的運動狀態(tài)是必不可少的。 玻姆把它稱之為“量子勢”。后來玻姆又對它深入研究，進而發(fā)展出了“量子勢因 果解釋”這一重要的理論。至于它的具體內(nèi)容，在第二章會詳細分析。 然而對于“量子勢因果解釋”，它最初叫作“隱變量解釋”的。那么這里有必 要講解一下隱變量的內(nèi)涵。玻姆認為現(xiàn)行量子力學(xué)僅僅停留在現(xiàn)象層次的描述，這 是遠遠不夠的，實際上這些量子現(xiàn)象是由亞量子層級的因素所決定的。這種在亞量 子層級出現(xiàn)的新因素，玻姆把它稱之為“隱變量”。 1.2.3 隱序理論的產(chǎn)生 玻姆除了對量子勢因果解釋進行過深入的研究之外，還研究了隱序理論。下面 讓我們來探討一下它的產(chǎn)生過程。 從前面對玻姆的生平介紹中，我們已經(jīng)知道 2 0 世紀 6 0 年代末，玻姆開始轉(zhuǎn)向 對隱序理論的研究。在此之前玻姆一直主要是研究量子勢因果解釋，并且隱序理論 并不是對量子勢因果解釋的深入發(fā)展，即從該理論中演化而來，那么玻姆的研究重 心為什么會發(fā)生轉(zhuǎn)移？主要有三點原因。 首先，這與量子勢因果解釋提出后遭到反對和冷遇有關(guān)。玻姆的量子勢因果解 釋一提出就遭到了很多物理學(xué)家的反對。一方面，以波爾為首的哥本哈根學(xué)派反對 它，因為該理論持有實在論觀點，而波爾等通常解釋派是現(xiàn)象論者。另一方面，反 對通常解釋派的愛因斯坦也不支持它，因為該理論中包含了非定域成份，對于這一 9 華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 點愛因斯坦是堅決反對的。玻姆的量子勢因果解釋沒有得到物理學(xué)界的普遍認同， 這讓他感到心寒，興趣也隨之發(fā)生轉(zhuǎn)移。 其次，玻姆在研究量子勢因果解釋之前，就同藝術(shù)家查爾斯比德曼（c h a r l e s b i e d e r m a n ）有著深厚的友誼和交往，他們一起討論過“序”的問題，只是此時玻 姆一直把工作的重點放在量子勢因果解釋上，所以對“序”的理論沒有作過多深入 和細致的研究。然而玻姆費了很多精力的量子勢因果解釋剛剛提出，就遭到了物理 學(xué)家們的普遍反對，這對于他來說是一個打擊，因此他想在其它領(lǐng)域進行研究和發(fā) 展。這時“序”的理論引起了他極大的興趣，以至于后來對此理論進行深入和詳細 的研究。 最后， 要提到喚起玻姆靈感的墨水滴- 甘油實驗。 玻姆常常用它來形象地講“隱 序”和“顯序”相互轉(zhuǎn)化。具體實驗過程如下：在一個玻璃瓶里面裝入一個可以旋 轉(zhuǎn)的圓柱體，并且在瓶的頂端設(shè)計了一個很巧妙的手柄裝置，它可以控制圓柱體的 運動。并且在玻璃瓶和圓柱體兩者的空隙內(nèi)用甘油填充滿。這時向瓶內(nèi)滴入一滴墨 水，并且手柄進行旋轉(zhuǎn)操作，可以觀察到剛才的墨水滴不見了，它完全溶合到了甘 油中。這時手柄反轉(zhuǎn)操作，這時剛剛的墨水滴又從甘油中顯現(xiàn)，清晰可辨。玻姆看 到這個實驗后非常高興，他認為這個實驗把“隱序”和“顯序”的“卷入”和“拓 展”的動態(tài)轉(zhuǎn)化過程表現(xiàn)的淋漓盡致，能夠確切和形象地說明他的隱序理論的內(nèi) 涵。于是，每當需要闡述或說明隱序理論時，玻姆總會提到這個很具有代表性的實 驗。 1.3 戴維玻姆量子力學(xué)哲學(xué)思想中的整體論思想 玻姆的兩大物理理論量子勢因果解釋和隱序理論都體現(xiàn)和包含著整體論 思想。前面我們已經(jīng)提到玻爾的整體論思想對玻姆產(chǎn)生了很大的影響。那么玻姆對 其是如何理解的呢？玻姆認為量子力學(xué)的建立對經(jīng)典物理學(xué)來說是一個強大的沖 擊，它打破甚至改變了經(jīng)典物理學(xué)所構(gòu)筑的世界圖景。當然，兩者的科學(xué)觀也相應(yīng) 的有著明顯的不同。經(jīng)典物理學(xué)也討論和強調(diào)整體，但認為整體所包含的各個部分 之間是相互獨立的，各個組成部分之間遵循機械決定論的因果觀，例如根據(jù)力學(xué)定 10 華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 律， 給出一個木塊運動的初始條件， 這時我們可以推測出它過去或?qū)淼倪\動狀況。 然而量子理論則認為：在微觀世界里，它的每一個組成部分的本質(zhì)特性，即波粒二 象性，都與它周圍的環(huán)境緊密相關(guān)，例如根據(jù)實驗條件的不同，微觀客體既體現(xiàn)波 的性質(zhì)，又可以反映粒子性，并且這些組成部分構(gòu)成的世界整體是一個不可分割的 整體。而且這種不可分割的整體性也只有在微觀層面，即量子力學(xué)視域下才顯得有 意義。相反在宏觀層面，即經(jīng)典力學(xué)視域下，“這些部分的行為則在很高的近似程 度上表現(xiàn)得它們好像是完全獨立地存在著?！?1 從玻姆的整體論思想中，我們可以歸納出：首先，經(jīng)典物理學(xué)給出的整體是一 個帶有明顯機械性成分的整體；部分遵循嚴格的因果決定論，可以獨立存在。然而 量子力學(xué)與此不同，它也強調(diào)整體，但這個整體是不可分割的整體；部分的本質(zhì)特 性與周圍的場境密切相關(guān)。其次，對世界的微觀層次和宏觀層次的研究只是審視的 角度不同，然而兩者是統(tǒng)一的，都是為了給我們提供對世界的認識。此外，微觀比 宏觀更加基本，因此從某種意義上可以說，“部分”在微觀層面體現(xiàn)的不可分割性 是基礎(chǔ)的、本質(zhì)的和起決定性的，而在宏觀層面體現(xiàn)的獨立性是不主要和不起決定 性的。 從前的分析，我們可以看出玻姆對整體論的理解和看法是很深入和確切的。然 而相對于玻爾的整體論來說，玻姆對它除了有繼承之外，還有發(fā)展。當然，他們兩 人的整體論思想也是有差別的。玻爾的整體論強調(diào)量子理論對微觀世界的分析和研 究只能停留在現(xiàn)象層次，并且這些現(xiàn)象不能進一步分析和簡化，因此需要使用整體 論的思維進行理解。但是玻姆的整體論強調(diào)微觀客體不但與周圍的場境密不可分， 而且組成一個不可分割的、統(tǒng)一的整體，并且認為這些量子現(xiàn)象在亞量子層次是可 以進一步分析的。 此外，對于玻姆的整體論思想，我們不得不提到一點：玻姆的整體論思想與其 科學(xué)觀有著重要的聯(lián)系。玻姆是一位實在論者，這一點與愛因斯坦相同。他認為量 子力學(xué)對微觀世界只是進行現(xiàn)象層次的分析，因此只是對微觀世界全部過程的一部 分說明，這顯然是不全面和遠遠不夠的。玻姆在闡述自己的整體論思想時就對這種 1 戴維. 玻姆. 量子理論m. 候德彭譯. 北京：商務(wù)印書館，1 9 8 2 年，p2 11 華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 觀點給予了批駁。他曾這樣表述：“波函數(shù)似乎只抓住了在類似測量的統(tǒng)計系統(tǒng)中 發(fā)生的東西的某些方面，每一個方面本質(zhì)上只是全部過程的更大場境中的一個單一 要素?！?1 1 戴維. 玻姆. 隱變量與包卷序j. 張桂權(quán)譯. 哲學(xué)譯叢，1 9 9 9 年，第 1 期，p53 12 華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 2 戴維玻姆的量子勢因果解釋中的整體論思想 本章將對玻姆的量子勢因果解釋中的整體論思想進行詳細而深入的研究和分 析。在量子勢因果解釋中，玻姆認為對微觀客體運動狀態(tài)起作用的除了我們通常熟 知的經(jīng)典勢之外，還有量子勢。該理論中的整體論思想正是由它所體現(xiàn)。 2.1 因果觀念 要對玻姆的量子勢因果解釋中的整體論思想進行研究，需要明確因果的概念。 下面我們從它的一般概念、在經(jīng)典物理學(xué)的觀念、在量子理論中的觀念三方面進行 詳細的分析。 2.1.1 因果的一般概念 現(xiàn)實生活中，面對神奇的大自然，人們總會提出各種各樣的疑問？例如，太陽 為什么東升西落？雨天為什么先看到閃電后聽到雷聲？冰為什么會融化成水？電 燈用時間長了為什么會發(fā)黑？磁鐵為什么可以吸起鐵質(zhì)的物品？等等。其實，這個 提疑問的過程就是在探尋各種現(xiàn)象的原因。 那么什么是原因？原因和結(jié)果是成對出現(xiàn)的兩個概念，它們分別用來表示各種 現(xiàn)象之間的引起與被引起的關(guān)系。例如如果一個 a 現(xiàn)象引起了 b 現(xiàn)象，那么我們就 稱 a 現(xiàn)象是產(chǎn)生 b 現(xiàn)象的“原因”，即 a 是“原因”，同時 b 是“結(jié)果”。 其實，對原因的研究是非常重要的，它使我們對自然界的認識不斷深入，推動 了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。當然很多哲學(xué)家都曾對這種理論進行過探討。例如亞里士多德 的“四因說”；休謨的因果性觀念，認為它來自習(xí)慣性聯(lián)想；康德的“因果性范 疇”；密爾的尋找事物之間因果關(guān)系的“歸納五法”等等。 其實對于因果性概念，玻姆也作過研究。玻姆認為因果性是與機遇性相對的概 念。因此，玻姆是通過把因果性與機遇性作比較，來對因果性進行探討。下面我們 來看看具體內(nèi)容。玻姆認為因果性和機遇性分別屬于兩個不同的范疇，前者是必然 13 華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 性范疇，后者是偶然性范疇。但它們兩者對事物的發(fā)展共同起作用，分別代表事物 發(fā)展中的不同方面。其中，具有必然性的因果性是內(nèi)因；而具有偶然性的機遇性是 外因。當我們對事物發(fā)展過程進行考察時，需要將兩者結(jié)合起來，相互補充，不能 顧此失彼，否則所形成的只是部分認識。此外玻姆還認為，對于因果性與機遇性， 它們在統(tǒng)計律中也有所體現(xiàn)。 例如， 我們拋一枚硬幣， 猜它正面向上還是反面向上？ 我們知道，對于某一次來說，硬幣有可能正面向上，也有可能反面向上，并且結(jié)果 是不確定的，具有機遇偶然性。然而當我們重復(fù)很多次時，就會出現(xiàn)一定的規(guī)律， 硬幣正面向上和反面向上的概率都是 1 / 2 ，這是具有因果必然性的。即我們這時認 識到，拋一次與很多次，概率都是 1 / 2 。 2.1.2 經(jīng)典物理學(xué)中的因果觀念 對于經(jīng)典物理學(xué)，它主要是指以牛頓力學(xué)為代表的物理學(xué)體系。經(jīng)典物理學(xué)有 一定的特點：它認為宇宙如同一部機器一樣，萬事萬物的運動是嚴格的遵循著力學(xué) 定律的。只要給出任何一個物體運動狀態(tài)的初始條件，我們就可以推測和計算出它 過去或?qū)淼倪\動狀況。例如，已知一木塊在粗糙斜面某位置的運動速度，我們可 以計算出該木塊任意時刻的位置和速度。由此我們可以看出，經(jīng)典物理學(xué)給出的是 一種機械決定論的因果觀。它的機械性主要體現(xiàn)在把整體宇宙視為一部機器，對事 物的多樣性進行還原和簡化。它的決定性主要體現(xiàn)在事物的運動狀態(tài)可以根據(jù)力學(xué) 定律準確確定。 經(jīng)典物理學(xué)中的這種因果觀念遭到了玻姆的批判。玻姆的批判主要是針對它的 機械性的。他對機械論哲學(xué)進行了考察，認為機械論哲學(xué)有一個顯著的特點，就是 “它對其觀點的細節(jié)作無數(shù)次調(diào)整，而不放棄機械論立場的實質(zhì)”。 1 例如，對于我 們經(jīng)常提到的事物的量變和質(zhì)變現(xiàn)象，物理學(xué)家更看重量變現(xiàn)象，他們雖然也承認 事物的變化中存在質(zhì)變，但認為量變更加根本，因為事物的質(zhì)變是量變積累到一定 的程度形成的結(jié)果，質(zhì)變離不開量變，因此從某種意義上可以說，事物達到質(zhì)變后 的規(guī)律是由組成它的量變所具有的規(guī)律中發(fā)展而來。并且我們知道事物的量變和質(zhì) 1 張桂權(quán). 玻姆自然哲學(xué)導(dǎo)論m. 臺北：洪葉文化事業(yè)有限公司，2 0 0 2 ，p43 14 華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 變屬于兩個不同層次。當然，實際中的情況可能比這更加復(fù)雜，有可能包含許多不 同的層次。那么我們可以推出這樣的結(jié)論：事物有可能包含多個層級，但單個層級 定律的特征是由一個終極定律，即基本定律決定的，單個層級的定律充其量不過是 終極定律的一種近似。這明顯是還原論的觀點。對于還原論，它根源于原子論，認 為宇宙萬事萬物都是由原子構(gòu)成的，原子是它們的基本構(gòu)成單位，因此希望通過研 究原子這種最基本的物質(zhì)，來發(fā)現(xiàn)所謂的終極的定律（即基本定律） ，進而對各種 紛繁的自然現(xiàn)象進行解釋。然而很可惜的是，后來的科學(xué)發(fā)展表明原子并不是不可 分的，它由質(zhì)子、中子、電子組成。并且即便是質(zhì)子、中子、電子，它們也還有可 能是可分的。 所以可以這樣說， “沒有任何已知定律能夠最后完成機械論的目標”， 1 即便它們在不同的科學(xué)發(fā)展時期被認為是終極定律（即基本定律） ，但隨著科學(xué)技 術(shù)的不斷向前發(fā)展總可以發(fā)現(xiàn)更深層次的定律來。 2.1.3 量子理論中的因果觀念 對于量子力學(xué)，它是一種數(shù)學(xué)形式體系超前的科學(xué)，而后物理學(xué)家才開始探尋 它的物理意義。由于它是研究微觀領(lǐng)域的，因此有著與經(jīng)典力學(xué)明顯不同的特點。 在量子領(lǐng)域，微觀粒子的運動狀況通過用波函數(shù)進行描述。玻恩對波函數(shù)給出了幾 率解釋。這種觀點被很多物理學(xué)家所承認，于是量子理論被視為一種純粹的統(tǒng)計理 論，是非決定性的。并且后來海森堡進一步發(fā)現(xiàn)，微觀客體運動的一些物理量，如 位置和動量，不能同時精確地測量，即我們通常所說的“測不準原理”。這也更加 強化了量子力學(xué)的非決定性，并且通常解釋派認為任何企圖從亞量子層級來對微觀 客體狀態(tài)進行說明的決定性觀點都是不切實際的，因而在量子領(lǐng)域也就把因果性觀 念排除在之外了。 然而，玻姆對上述的觀點提出了批評。他認為雖然就目前的研究水平，對量子 理論的研究和分析只停留在現(xiàn)象層次，然而有可能存在亞量子層級，微觀客體在這 樣的層級中運動狀態(tài)具有因果決定性。并且我們無法排除這種亞量子層級存在的可 能性。因此他認為通常解釋把因果觀念從量子領(lǐng)域中除去是不正確的，至少也缺少 1 張桂權(quán). 玻姆自然哲學(xué)導(dǎo)論m. 臺北：洪葉文化事業(yè)有限公司，2 0 0 2 ，p43 15 華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 全面的論證和進一步的檢驗。 此外，玻姆還認為以玻爾為首的通常解釋派的思想中還帶有明顯的機械性成 分。因為他們思想的出發(fā)點其實是想通過一組純定量的幾率定律對微觀客體的運動 狀態(tài)進行刻畫，因此可以說屬于經(jīng)典力學(xué)的機械論思想的范疇，只不過經(jīng)典力學(xué)中 描述事物運動狀態(tài)的終極定律（基本定律）是決定性的，而量子力學(xué)中的描述微觀 客體運動狀態(tài)的終極定律（基本定律）是幾率形式，即非決定性的罷了。 2.2 隱變量 對于隱變量理論，我們已經(jīng)在第一章中作過詳細的論述，下面就來看看對這種 理論提出后的反響及其對它的評價。 2.2.1 物理學(xué)家對隱變量理論的態(tài)度 1 9 5 2 年，玻姆發(fā)表了“建議用隱變量解釋量子理論”（上、下兩篇）文章，詳 細地闡述了他的隱變量理論， 引起了巨大的反響， 很多物理學(xué)家都對此做出了反應(yīng)。 對于上述的第一篇文章，德布羅意對玻姆隱變量理論持肯定和支持態(tài)度，并且 指出自己提出過與此相似的導(dǎo)波理論，但此理論受到了物理學(xué)家們的普遍反對和指 責，不為物理學(xué)界所認同，所以他后來就放棄了此理論。 泡利對玻姆的理論也做出了回應(yīng)。他對隱變量理論持反對意見，并且說隱變量 理論是“舊瓶里面裝新酒”，當然這是針對德布羅意以前相似的理論而言的。泡利 的反對意見主要是針對多粒子系統(tǒng)的。后來玻姆對多粒子系統(tǒng)進行了深入的研究， 對泡利的批評進行了反駁。這也就形成了上述的第二篇文章。該文章把德布羅意重 新帶回到了自己以前的觀點上。后來，玻姆對隱變量理論進一步的深入研究，從而 使得此理論的體系更加完整、論證非常嚴密。 然而盡管如此，玻姆的隱變量理論還是同樣遭到了以玻爾為首的哥本哈根學(xué)派 的強烈反對。他們持有這樣的觀點：量子力學(xué)的統(tǒng)計特征是無法消解掉的，也無法 進行簡化；量子理論對微觀客體的描述只能停留在現(xiàn)象層次，這并不是我們認識能 力的有限所造成的，而是由微觀世界所固有的本質(zhì)特征所決定的，因此任何企圖從 16 華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 亞量子層次進行決定論的描述的理論都是毫無價值的。因此他們認為不管隱變量理 論體系多么完整、論證多么嚴密，都是毫無用處的，微觀體系也不需要這樣的理論。 海森伯曾這樣說：“亞量子層次的觀點是形而上學(xué)的或是缺乏實際的實驗內(nèi)容 的”。 1 面對通常解釋派的反對，玻姆非常的失望。他對自己的理論不被接受做出了反 思。原因可能有以下兩點。第一，玻姆與通常解釋派科學(xué)觀的差異。玻爾等量子理 論通常解釋派是現(xiàn)象論者，而玻姆本人是實在論者，他想竭力尋求物理現(xiàn)象背后的 深刻實質(zhì)。第二，在對實驗結(jié)果進行預(yù)測時，隱變量理論和現(xiàn)行量子理論兩者給出 結(jié)果的準確程度的差異。根據(jù)通常的量子理論，它可以對所有的實驗給出準確的預(yù) 測，即預(yù)測結(jié)果完全與實際情況符合，但隱變量理論卻無法達到這一點。運用量子 理論對某些實驗進行預(yù)測時，預(yù)測結(jié)果有可能與實際情況發(fā)生偏差，甚至出現(xiàn)預(yù)測 錯誤。但是玻姆卻認為，我們對量子理論使用現(xiàn)行的通常解釋是一個偶然，并沒有 一定的必然性。他是這樣給予解釋的：與量子理論的通常解釋相比，本來有對同樣 好，甚至更好解釋，但很可惜，這種理論沒有被物理學(xué)家普遍接受，所以通常解釋 被誤認為是最好的。對于這里提到的同樣好、甚至更好的理論，玻姆當然指的是自 己的隱變量理論。這樣玻姆也就對自己的理論給出了辯護。 玻姆隱變量理論遭到了通常解釋派的反對，那么它的理論會受到反對通常解釋 派的愛因斯坦的支持嗎？其結(jié)果與德布羅意的導(dǎo)波理論的結(jié)果一樣，愛因斯坦也持 反對意見，因為在玻姆的理論中包含了非定域成份。愛因斯坦的不支持使得玻姆內(nèi) 心的失望程度雪上加霜。 上面我們已經(jīng)講述了物理學(xué)家對玻姆理論的反應(yīng)，并且也知道隱變量理論后來 被玻姆改稱為量子勢因果解釋或者本體論解釋，這其中有著怎樣的原因呢？ 我們知道根據(jù)量子力學(xué)的通常解釋，微觀客體的運動狀況是用波函數(shù)來進行描 述的。但是它也有一定的弊端，對微觀世界的研究僅僅停留在現(xiàn)象層次，并且是非 決定性的。因此玻姆認為量子力學(xué)的通常解釋不是對微觀世界的最深層次的描述， 是不完備的；微觀客體呈現(xiàn)出來的各種現(xiàn)象其實是可以由更深層級的物理定律來決 1 d. bohm. wholeness and the implicate orderm. routledge & kegan paul ltd. 1980. p70 17 華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 定的。于是為了給量子力學(xué)更加準確的描述，需要在波函數(shù)之外，附加的引入另外 的參量。 這時， 微觀客體的運動狀況可用波函數(shù)和這個另外引入的參量共同來描述。 這個“另外引入的參量”被稱之為“隱變量”。正是基于此，玻姆把自己的理論稱 為隱變量理論。但是貝爾（b e l l ）于 1 9 8 2年提出這樣命名存在一定的問題，屬于 用詞不當。他給出了這樣的原因：波函數(shù)為一種實在場，只是在大量測量結(jié)果中統(tǒng) 計性地顯露，在單次測量中直接顯露的反而是粒子變量。 1 于是后來玻姆在提及隱變 量理論時，都會把它改稱為量子勢因果解釋。 2.2.2 對隱變量理論的評價 對于玻姆的隱變量理論，有些物理學(xué)家也想通過實驗，來對它的正確與否給出 驗證。下面讓我們看看貝爾所做的工作。6 0 年代，貝爾按照定域隱變量理論的要求 導(dǎo)出關(guān)于自旋相關(guān)度的不等式，被稱為“貝爾不等式”。 2 然而，根據(jù)貝爾不等式對 相關(guān)度做出的預(yù)測與現(xiàn)行的量子理論做出的預(yù)測有時會出現(xiàn)差異和不同。因此，貝 爾認為隱變量理論不能完全重現(xiàn)量子力學(xué)的全部預(yù)言。 3 后來，物理學(xué)家們設(shè)計了一 些列的實驗來對貝爾不等式進行檢驗。到目前為止，絕大部分實驗是支持現(xiàn)行的量 子理論的，而只有個別的實驗對定域隱變量做出肯定。 這樣說來，玻姆的隱變量理論是否被證偽和推翻了呢？現(xiàn)在我們需要再對玻姆 的隱變量理論進行考察。玻姆的隱變量理論的出發(fā)點是：現(xiàn)行的量子力學(xué)對微觀客 體的分析和研究僅僅停留在現(xiàn)象層次，因此不是對微觀世界最完備的描述，其實這 些量子現(xiàn)象是受更深層級，即亞量子層級定律的決定，在亞量子層級是可以進一步 分析的。然而玻姆假設(shè)在亞量子層級具有隱相互作用的時候，這也體現(xiàn)了量子勢的 非定域性，因此隱變量理論是非定域性的，其實這也正是愛因斯坦不支持該理論的 原因。對于隱變量理論的非定域性的討論，會在下一節(jié)量子勢因果解釋中詳細的闡 明。既然玻姆的隱變量理論是非定域性的，那么那些對貝爾不等式進行檢驗的物理 實驗就不能對它否定，因為那些實驗僅僅否定了定域隱變量。 1 張桂權(quán). 玻姆自然哲學(xué)導(dǎo)論m. 臺北：洪葉文化事業(yè)有限公司，2 0 0 2 ，p76 2 張桂權(quán). 玻姆自然哲學(xué)導(dǎo)論m. 臺北：洪葉文化事業(yè)有限公司，2 0 0 2 ，p77 3 張桂權(quán). 玻姆自然哲學(xué)導(dǎo)論m. 臺北：洪葉文化事業(yè)有限公司，2 0 0 2 ，p77 18 華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 2.3 量子勢因果解釋 2.3.1 量子勢 什么是量子勢（t h e q u a n t u m