自然哲学-第7部分

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是所谓熵定律的有效性——这一微观定律，由于它涉及到宏观自然过程的进行方向问题，从而在物理学中占有重要的地位。　　　　
　　经典的微观定律无论是属于力学或电动力学，都不允许在较早一较晚时间方向及其相反方向之间作出任何区别，因此，唯一的选择就是把过去到现在这一优先的方向归因于自然的初始条件。而这就是从玻尔兹曼对熵的解释中得来的结论，根据这种解释，熵好象可以说是分子无序性的度量。对应子熵较大的宏观状态，能设想的分子分布数远远大于熵较小的宏现状态所具有的分布数。给定的一个熵较小的状态，根据分子无序性的假定——的确，这一假定别的什么也没有讲——，该状态向一个熵较大的状态的转变比任何其他事件都具有更大的概率。这样，熵定律就是概率定律，它仅仅表述了在类空方向上无律性的这种不规则性的存在（这样，它也就表述了共存性定律的不存在）。　　　　
　　如果熵定律具有通常归之于其他自然律的那种严格的有效性，那么星系诞生与灭亡这种宇宙过程就不会具有循环的性质了。后者即永恒循环学说在其极端形式下所主张的或象阿雷尼厄斯所描述过的那样。但是如果该定律仅仅只具有可能的有效性（所谓布朗运动的现象使这一解释似乎显得是正确的），那么自然过程在原则上就不再是不可逆的，而且时间的间隔越长，世上出现按照熵减少的方向进行的过程可能性就越大。如果宇宙是有限的，那么这一点对于整个宇宙过程来说也会是对的，于是时间将交换过去与未来并沿着相反的方向展示一切。但是我们如果在这里来研究这种说法究竟意味着些什么那就未免走得太远了①。　　　　
　　①　比较”宇宙的时间性演化”（本书附录第92页起）。　　　　　　　　　　　
《自然哲学》　
莫里茨·石里克著　陈维杭译　　　　　　　
第十二章　新物理学的基本概念　　　　
　　　经典物理学中使用的概念的结构基础是由重合关系构成的，这些重合关系被认为是能直接观察到的。但是实际上，这些重合关系是由某些知觉经验所构成的，仅当有可能在被观察的事物与观察方法之间给出严格区别时这些重合关系才能被当作是观察的客观结果。严格他说，即使在经典理论中，完全精确的区别也是不可能的，这是因为两者之间的相互作用总是干扰着被观察的事物。但由于在原则上这种干扰可以根据要求而任意地减小——只要该相互作用是连续的——，因此，鲜明的区别至少在理论上是能够作出的。但假如相互作用不连续——就是说假如在任何自然过程中（而观察本身就是一个自然过程）要发生有限的能量交换——，这种区别就不再可能了。量子论的基本原理就是认为实际上发生了这一种能量交换，因此，根据量子论，观察以及对自然的客观描述这两个概念就都是成问题的。这样，主体与客体之差别这一古老的哲学问题又以确凿的形式在这儿重新出现了。要决定什么属于观察的过程，什么属于被观察的过程，在一定限度内是任意的。这样就发生了困难，要解决这些困难需要一种新的概念系统，这一系统必须保有和感官知觉的联系。　　　　
　　作为量子论基本事实的自然事件不连续性，首先为普朗克在辐射过程中发现。他的结论导致了随后被确认无疑的假设，即频率v只能在值为hy的能量量子中出现，此处h，即所谓普朗克作用量子，为一普适常数。在常用单位制中其值等于6。55×10…27。”　　　　
　　光以量子形式传播的观念同以前那种连续球面传播的概念是不相容的。　　　　
　　因为按照后者，在离开光源极远的地方，辐射能量密度可变为任意小，而按照量子论，小于hv的能量是不存在的。　　　　
　　所有观察干涉现象的实验仪器都表明光具有波那样的性质。这是和经典光学一致的。但另一些实验却同样清楚地显示辐射的粒子性质。人们可能要推测存在着两种种类不同的辐射，但这一假设是不能接受的，因为出现这一种还是那一种并不取决于光源而是取决于进行观察的方式。另一种假设认为光源发射出一种可以说是中性体的东西，这种中性体只有通过被观察或被记录才会得到确定的形态。这一假设同样是不能接受的，因为所谓波和粒子的区别其意义正好就在于传播的不同。描述光的传播所遇到的这些困难同那种试图用玻尔原子模型来阐明量子的吸收和发射所遇到的困难是一致的。玻尔的模型仅仅提供了在原子内转动的电子的能值与放出的辐射频率之间的一种抽象关系。虽然这种关系使我们能够对光谱的结构作出种种预测——它们都辉煌地得到了确认——，但是对于原子放射和吸收量子的过程它却什么也没有告诉我们。它仅仅允许我们陈述说，这些过程的发生不遵从任何定律——换句话说，即这些过程的发生只受概率法则的支配。德布罗意把这种在辐射中呈现出来的波粒二象性提高到描述自然的普遍原理的地位。他认为，一切质量为m的粒子（按照相对论该粒子含能量mc²；）都一定与一个频率为v的波相联系，其中v由关系mc²；=hv决定①。很快，实验就确认粒子射线确实具有波的特性，并具有所预言的频率。从此，这种双重性质就被确立为基本物理概念的普遍属性，并被玻尔称为是“并协的”。　　　　
　　①　　　　
　　德布罗意：《光学理论之旧途径与新展望》，载《形而上学与道德评论》，41　＇1934＇　　　　
　　要消除上述两种解释的矛盾（相互矛盾的既不是实验也不是事实——而只是解释），只有在小尺度或微观过程中放弃知觉映象。有一种观点认为自然律的意义只能是为了预测的目的而在各观察数据之间构写种种有规则的联系。正是这种哲学观点使海森伯放弃了所有的知觉模型而来寻求一种会达到所希望结果的数学形式主义。借助于这种数学形式主义，用时空方法不能解释的原子状态就可以用纯粹形式的数字来图解式地表征了。另一显然十分不同的理论是由薛定愕提出的，那就是“波动力学”。从波动力学可以把适用于大尺度现象的经典力学作为极限情况而推导出来，就象从波动光学推导出几何光学一样容易。在这理论中有一个满足所谓薛定谔波动方程的量ψ出现，但该量在可以直接测试的最后结果里又被消去了。薛定谔本人把ψ解释为是对每一点上电荷密度的量度——这一解释看来不切实际。另一方面，玻恩的解释把每点上ψ的值看作是在该点发现一个粒子或光量子的概率的量度。这一解释则较易为人接受。这样说来，那种在波动中传播的东西不是物理的实在而是概率的量度。对此，我们必须补充说，波ψ的传播并不是在普通空间中进行而是在位形空间中进行的。所谓位形空间只是一种图解式的辅助结构，其维数就等于存在的独立坐标数。这整个理论是一种估计一定事件发生概率的极为抽象的方法——它不是一个模型。　　　　
　　后来人们发现，海森伯的理论与薛定愕的理论尽管在形式上完全不同，在物理上却是完全一致的，换句话说，它们分别给出了关于实在的相同的命题。这是一个重要的例征，表明了一个普遍的真理：一个理论的本质仅仅在于它的逻辑结构，它的符号外衣或知觉外衣对于它的说明价值是很不重要的。　　　　
　　德布罗意和薛定愕的思想起源于那种想把自然中的粒子特性统统归结为波的特性的愿望，并从而把粒子及其运动可以说都看作是虚幻的，或者就看作是这样的一些点，在这些点上波列与波列以一种十分特殊的方式发生干涉（即所谓波包）。与此相反，玻恩的观点似乎是试图仅仅把粒子和量子看作是实在的，波则被当作了一种辅助的结构。这两种理论究竟哪一种是正确的？这个问题并没有物理意义。不管何种情况，以光速运动着的量子和以较小速度运动着的粒子这两者之间的区别还是存在的。粒子具有一种所谓静止质量，这是量子所没有的。根据德布罗意，与运动速度为V的粒子相联系的波，其传播速度为W＝C²；/V　　　　
　　，这样，该速度就大于光速。但由于这并不牵涉到效果的实际传播，所以它并不和相对论矛盾。恰恰相反，这些新的思想能使我们断定说，世界上用来传播一切效果的真实的速度只有一种，而所有其他的运动，或者可以说是虚幻的，或者就是第二性的，就象水面上波的运动，决不能把它错认为是水的微粒的真实运动。　　　　　　　　　　　
《自然哲学》　
莫里茨·石里克著　陈维杭译　　　　　　　
第十三章　新物理学中的因果性　　　　
　　　无论是粒子概念还是波的概念，它们本身都不能产生出事件的直觉的或图象式的模型。按不同情况，这两种互相排斥的描述有时这种有时那种会显得最切实用。这一事实表现为：在根本上说来不可能有完全精确的观察。海森伯的测不准关系给一切测量的精确度加上了这一类的限制，其大要是测量自然的任一要素或部分（例如电子的位置）时精度的提高，按照定律，将牵涉到另一要素或部分（例如电子的速度）测量精度的降低。该两精度之乘积相当于一个作用量子的数量级。这一普适定律是从下列事实导出的，即观察的效果或影响不可能象所希望的那样任意减小，因此不可能在该二者之间作出鲜明的区别。因此，我们不能说通过测量总是可以精确地确定一个系统的状态。但由于这种确定乃是严格应用因果原理的先决条件，从而现代科学必须放弃因果原理的绝对真实性而满足于概率性的预测。这样，科学就不再具有决定论的特性了。　　　　
　　以上这些话结束了石里克遗留下来的物理哲学。手稿本中仅多了一条“生物学问题”及关于该研究的一些指示。　　　　　　　　　　　
《自然哲学》　
莫里茨·石里克著　陈维杭译　　　　　　　
第十四章　生物学的基本问题　　　　
　　　有机自然的现象也一定要由定律来描述。我们到此为止一直在讨论的自然律，无疑地对有机体是同样真实的——这是得到普遍承认的。然而有些哲学家和生物学家主张在这些定律之外还有一些特殊的对生物有效的定律，而且例如还存在一种特殊型式的能量，这种能量为一切有生命的东西所特有而不显示于无机界。这种生命自律的理论称为“活力论”。那种与之相反的观点，即认为一切生物定律均能被还原为物理原理的观点，则称为“机械论”，这是因为人们曾认为物理过程都可以还原为力学过程。今天，“机械沦”称号已不再是一个合适的名称了，使用“物理解释”的讲法要更好些。　　　　
　　但是生物学家们仍倾向于把物理过程仅仅看作是机械过程；而且，当在此基础上获得的对生物事件的描述不够充分时，他们就想要求助干活力论。　　　　
　　上世纪末，“机械论者”的理论占着优势。目前，广泛流行的观点是生物学定律不能还原为物理原理。为了尽可能清楚地指出在什么方向上才能找到问题的解答，我们一开始将致力于求得一些标准，以使我们能判定在给定的情况下是否有生命存在。　　　　　　　　　　　
《自然哲学》　
莫里茨·石里克著　陈维杭译　　　　　　　
第十五章　生命的判据　　　　
　　　在日常生活中，有机自然与无机自然之间的差别是很容易识别的。但在某些情况下，我们不能——或必须克服巨大的困难才能——断定某样东西，例如一粒种子，究竟是不是有生命。如果种子是陈旧的，在我们能看到是不是有什么活的东西会从中生长出来之前，我们必须把种子播下。因为直到目前为止，还不可能用微观的判据来代替这些粗糙的试验；因此，生物学中通常应用的是后一方法。我们将举几个例子来说明这一点：　　　　
　　所谓发育力学的创始人威廉·鲁说：一个物体如果具备如下特征那么它就是有生命的：（1）新陈代谢（物质被吸收，同化，异化和分离）；（2）生长；（3）主动的运动（为使定义更为准确，这儿把“应激性”亦即“感受性”的概念也包括在内，以区别于无机物的反应）；（4）生殖（繁殖或增殖）；（5）遗传（亲代与子代之间的相同或相似性）。这种说法把各个方面杂七杂八地拼凑在一起，但对于每一个个别情况它仍不足以用来断定某一给定的物体是否有生命。　　　　
　　下面的一些定义都太一般化，从而也都是不适当的。“无论在哪里，一有不稳定迹象，生命就存在”（杜波…雷蒙）。“只要存在那种作为生命标志的特殊运动现象，生命就出现了”（海克尔）。这是一个循环的定义。“生命是对内部条件及外部条件的持续适应”（斯宾塞）。对此我们的回答是：这些话也同样适用于物理机械。“活的机体都能自动控制其能量储存，这些能量储存对于它们稳定地维持其状态是必须的”（奥斯特瓦尔德）。对此我们问：这一自动控制是什么呢？　　　　
　　此外，人们还曾试图从一些更明显的属性——例如物体的形状——来推论生命的存在。这些属性应能指明该物体究竟是过去曾经有过生命还是现在仍有生命。从形态学的观点来看，一切生物均由细胞组成。一旦我们知道了细胞是什么，我们就因而掌握了一种生命的判据。但即使是对于细胞，我们也只能列出一些十分粗糙的特征。而且即使细胞能被精确地定义，也还存在怎么区别活细胞与死细胞的问题。因此，我们首先必须各别地考察发生于细胞内部的过程。只有这样，我们才能解决有机体内部的过程是否按纯粹物理定律进行的问题。　　　　
　　巴斯德指出不存在生命从非生命发育出来的证据。他试图以此在生命与非生命之间划出一条鲜明的界线。后来，发现了某些化合物只在生物体内才出现，这一事实曾被认为是发现了有机与无机之间的进一步区别。由此，人们就想要证明：生命是一种制造这些所谓有机化合物的过程。有机化学被置