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1 # 厚德揚善文化小館
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2 # 金童希瑞
宇宙是電離氫構成的,物質是金屬態氫離子聚合形成的;常溫、常壓下光速流動的物質轉化為能量——金屬態氫離子,金屬態氫離子瞬間產生電磁波並重新聚合為新元素。
大自然是金屬態氫離子聚合形成的物體——一種暫時的平衡狀態;“光速”是物質轉化為能量的“臨界值”,能量是金屬態氫離子切割磁力線釋放的電磁波。
白堊紀末期小行星撞擊地球導致地臺活化,隕石坑岩漿衝擊波層流裡光速流動的物質產生金屬態氫離子,金屬態氫離子聚合形成二氧化矽、矽酸鹽、礦物、水、氨基酸、烴……
磁場裡光速流動的物質產生金屬態氫離子,金屬態氫離子或金屬態氫離子的“磁力矩”切割磁力線釋放電磁波;連續的“電磁震盪”形成電流。
宇宙射線或金屬態氫離子在磁場裡光速流動,釋放電子——光子。(電磁波的傳播離不開金屬態氫離子磁力矩的共振,具有波粒二象性)
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3 # 惠元22
物理的本質就是探討,研究物質存在運動變化規律及其應用的科學知識。僅管它的內容經歷數萬年來人類的探索和應用,它的系統的理論基礎在十七世紀,才在西方工業化程序中逐步建立起來,形成人們學習的重要學科。現代物理,隨著光電核能知識的深化和應用,電腦,電子,人工智慧,的發展運用,促進物理科學進入嶄新的偉大時代,是當今青年極好的機遇時期,千萬不可錯過。但物理的夲質就是研究物質存在運動變化規律及其應用的科學,以造福於人類社會!
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4 # 李志勇LZY
個人認為物理?就是指物存在;散集;震旋;運變;歸宿中的正確道理。
咱們比如說:所有微質從哪來?所有新物怎形成?所有物質啥性質?所有物質間場咋適?所有物質如何合成?所有物質靠啥運動?所有物質咋分態狀?所有物質咋寫分子式?所有物質究竟怎用好?所有物質又咋成星雲?所有物質又是咋形成的衛;木;地;恆星?……?所需物質咋構成細胞?物質又咋微菌植木?為啥物質又成動物和人等?皆屬物理範圍。
大千境界,故此個人建議,只要古今用存新續出所有物質的,獨互,震旋;運動;變化;歸宿的準確規律,物載性質的公認真正結論,才是人們要求證的真正物理。請予參考,謝您問。
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5 # 明學23
說老實話,寫科普的帖子是很費腦筋的,這倒不是有些事情不清楚,而是要想寫得大家都明白,頗費心思。今天借這個話題,來談談我的世界觀,由於時間倉促,肯定不完備與全面,權當科普了。
如果追索物理學的源頭,那就屬於哲學的範疇了。比如他要回答自然的本原是什麼?是一元還是二元或者多元?是連續或者分立?等等。我們業已形成的物理學理論,其實是建立在某種信念的基礎之上的。物理學到了這個層面,則無常識與邏輯可言,叫做沒有道理即為道理。比如說我們認為自然是由基本粒子構成?這個信念其實是無法驗證真偽的。我們是根據其有用或者無用來做判斷的。那為什說沒有道理即為道理呢?因為自然是客觀的,它本來就是那樣?原原本本,自自在在,這是自然的法則,沒有道理可講。關於自然是一元或者多元,我們可以根據哲學上自然是統一的原則,假設自然是一元的,如果自然是一元的,則各種自然的存在,包括我們觀測到的與沒有觀測到的客觀存在與現象,則有共同的本原。都是這個本原組合,運動,變化而形成的。那麼接下來的問題是這個本原是什麼呢?西方科學的結論是粒子,而東方哲學中有不同看法。有聚則成形,散則成氣的說法。形為器即粒子。那氣為什麼呢?我們所說的暗物質,暗能量以及以太乃至中微子甚至熱量通通應該歸於此類。我私下認為,東方哲學中的這個理念比西方哲學中的粒子的理念更科學。有了這個理念,則現代物理理論的許多問題便可迎刃而解了。還有一個問題是即然氣是存在的,那怎麼許久沒被人們發現呢?這遷扯認識論的問題,這裡就不說,一時大家未必理解?
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6 # 全同小芒果
物理是萬物的道理,打個不恰當但特別容易有觀念的比方:本質就是玄幻小說裡的道(滑稽)。
它是萬物運作的規律,物理學就是研究這個規律的學科。
沒錯,我當時學物理就是為了“修仙”(滑稽)
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7 # 太理郎
物理其本質在於研究事物的道理既為“悟”理。宇宙中萬事萬物都在按照一定的規律執行,舉個例子,當我們研究宏觀物體時經典力學就是我們的研究規律,當我們研究微觀世界時量子力學就是規律。
當然這僅僅只是力學,在無限廣闊的物理天地中還存在著眾多人類自己所劃分的分支,例如熱力學,光學,電學,磁學,經典力學,量子力學……它們看似毫不相關但當我們在研究各個分支時總會探究出各物理量的關係,例如牛頓第二定律F=ma這便很好的詮釋了力與加速度的關係,將力學與運動學聯絡起來。
於是在不斷的探究中物理學的奇妙正被人類一一探索。
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8 # 今何嘆
往大了說,物理是研究宇宙的,往小了說物理是探索組成世界的最最最基本的呃估且稱為微粒吧,現在還沒有定論。在這之間,存在的所有現象和其所對應的規律都在研究範圍之內。
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9 # 高分物理郭老師
物理的本質可以從這幾個問題來解決:世界從哪裡來?世界到底是什麼樣的?世界將到那裡去?對這幾個問題的不斷探索和完善就是物理。
回覆列表
貫穿整個科學史,新的發現和新的思想總是引起科學上的爭論,引出一些批評新思想的論戰性論著,而這樣的批評卻常常有助於它們的發展;但是這種論戰在過去從未到達象相對論發現時所達到的那種激烈程度,而量子論的發現所引起的爭論的激烈程度又較差一些。在這兩個例子中,科學問題最終都與政治爭端發生聯絡,而且有些科學家就曾依靠政治的方法來貫徹推行他們的觀點。只有當人們認識到現代物理學的最新發展已使物理學的基礎發生動搖,並且認識到這種動搖已經引起科學即將喪失基地的預感,人們才能理解對現代物理學的新近發展的這種激烈的反應。同時,這或許還意味著,人們尚未找到談論新形勢的正確語言,而到處狂熱地發表的關於新發現的不正確的陳述已經引起了各種各樣的誤解。這確實是一個根本性問題。現代的先進實驗技術已在料學領域中引入了不能用普通概念描述的自然的新面貌。但是,應該用什麼樣的語言來描述它們呢,在科學闡明過程中湧現出來的第一種語言,在理論物理學中常常是數學語言,就是允許人們去預言實驗結果的數學方案。當物理學家有了數學方案,並且知道如何用它來解釋實驗時,他就可以滿意了。但是他還必須向非物理學家談論他的結果,對於他們,如果不用任何人都能理解的平常語言作出某種解釋,他們是不會滿意的。即使對於物理學家,平常語言的描述也是衡量他所達到的理解程度的一個標準。這樣一種描述究竟可能達到什麼樣的程度呢?人們能夠談論原子本身嗎?這是一個物理學問題,同時也是一個語言學問題,因此,關於一般語言,特別是科學語言,作若干評論是必要的。
語言作為人們傳達資訊的方法和思考的基礎,早在史前時期就在人類的氏族中形成了。我們對語言形成的各個步驟知道得很少;但是現在的語言包含了許多概念,它們是關於日常生活事件的比較明確的傳達資訊的適當工具。這些概念是在使用語言的過程中未作嚴格的分析而逐漸獲得的,在經常反覆使用一個詞之後,我們認為我們多少知道它意味著什麼。當然,這是一個眾所周知的事實:詞都不是那麼清楚地定義了的,雖然乍看起來它們似乎是那樣,它們只有一個有限的適用範圍。例如,我們可以說一塊鐵或一塊木頭,但我們不能說一塊水。“塊”這個詞不適用於液狀物質。或者,再舉另一個例子:在關於概念的侷限性的討論中,玻爾喜歡講下面這個故事:“一個小孩跑進食品店,手中拿了一個便士,問道:‘我能買一便上的雜拌糖嗎?’食品商拿了兩塊糖,把它們送給小孩,說:‘這裡是你的兩塊糖。你可以自己把它們雜拌起來。’”有時甚至色盲也能使用“紅”與“綠”這兩個詞,雖然對於他們,這些詞的適用範圍必定十分不同於其他人,這個事實是詞與概念之間的成問題的關係的一個更為嚴重的例子。
詞的意義的內在的不確定性當然很早就被認識到了,並且這已引起了對定義的需要,或者如“定義”一詞所說的,需要確定哪裡可以用這個詞和哪裡不能用這個詞的界限。但定義只能用其他概念作出,因而人們最終必將依靠某些概念,並且,這些概念是按照它們本來的面目那樣拿來使用的,既未經過分析,也未作過定義。
在希臘哲學中,語言中的概念問題自蘇格拉底(socrafes)以來,就是一個主要的題目,蘇格拉底的一生——如果我們能夠引用柏拉圖在他的對話中的藝術性描寫的話——是連續不斷地討論語言中概念的內容和表達形式的侷限性的一生。為了獲得科學思考的堅實基礎,亞里士多德在他的邏輯中著重分析了語言形式,分析了與它們的內容無關的判斷和推理的形式結構。這樣,他所達到的抽象和準確的程度,是希臘哲學在他之前所未曾知道的,因此,他對我們思想方法的闡明和建立思想方法的秩序作出了巨大貢獻。他實際上創造了科學語言的基礎。
另一方面,語言的這種邏輯分析又包含了過分簡化的危險。在邏輯中,注意力只集中於一些很特殊的結構、前提和推理間的無歧義的聯絡、推理的簡單形式,而所有其他語言結構都被忽略了。這些其他的結構可以起因於詞的某種意義之間的聯絡;例如,一個詞的次要意義,只是在人們聽到它時模糊地透過人們的心靈,但它卻可以對一個句子的內容作出主要的貢獻。每個詞可以在我們內心引起許多隻是半有意識的運動,這個事實能夠用到語言中來表示實在的某些部分,並且甚至比用邏輯形式表達得更清楚。因此,詩人常常反對在語言和思考中強調邏輯形式,它——如果我正確地解釋了他們的意見的話—一可能使語言不太適合於它的目的。例如,我們可以回憶一下哥德(goethe)的《浮士德》(faust)中靡非斯特(mephistopheles)對青年學生所說的那段話:
時間要好生利用,它是駟馬難追,秩序卻能夠教你不至把它荒廢。
所以我要勸你,誠實的朋友,你應該先把邏輯研究。
你的精神便可以就範,象統進西班牙的長靴一般,你會慎重地循著思維的軌道,不致於胡亂地東奔西跑。
譬如平常的飲食,本來是一口可以吃完,但到你研究過邏輯,那就要分出第一!第二!第三!
而且這座思維的工場,其實和織布的工頭一樣,一踩每湧出千頭萬緒,梭子只見來往飛颺,眼不見的一條經線流去,一打則萬線連成一張。
哲學家要走來教你:
第一段如是,第二段如是,則第三第四段如是,假如第一第二不如是,則第三第四永不如是。
隨處的學生都在贊獎,但沒有一人成為織匠。
想認識生物,記述生物的人,首先便要驅逐精神,結果是得到些零碎的片體,可惜沒有精神的連繫。
這一節引文包含了對於語言結構和單純邏輯形式的狹隘性的令人讚歎的描述。
另一方面,科學必須依靠語言作為唯一的傳達資訊的方法,並且在傳達中,在無歧義性問題具有最大的重要性的地方,邏輯形式必須起它們的作用。在這點上,特徵性的困難可以描述如下。在自然科學中,我們試圖從一般匯出特殊,試圖理解由簡單的普遍規律引起的特殊現象。用語言表述的普遍規律只能包含少量簡單的概念——否則規律將不是簡單和普遍的了。從這些概念要推匯出無限多樣性的可能現象,不僅是定性地,而且要在每一個細節上都以完全的準確性推匯出來。顯然,日常語言的概念,既然它們是不準確的並且是模糊地定義的,就決不能允許作這樣的推導。當從既定的前提匯出判斷的鏈條時,鏈條中可能有的環的數目依賴於前提的準確性。由此可見,自然科學中普遍規律的概念必須以完全的準確性規定下來,而這隻有用數學的抽象方法才能做到。
在其他也需要比較準確的定義的科學中,例如在法學中,情況多少有點相象。但這裡判斷的鏈條中環的數目不需要很大,因而不需要完全的準確性,用日常語言作出的比較準確的定義就足夠了。
在理論物理學中,我們試圖引入一些能夠與事實(即測量結果)相關聯的數學符號來理解各類現象。關於這些符號,我們使用了能令人聯想到它們與測量的相互關係的名稱。這樣,符號就同語言聯絡起來了。然後,這些符號透過嚴格的定義和公理的系統彼此聯絡起來,最後,再用符號間的方程式來表示自然規律。於是,這些方程的解的無限多樣性將對應於這部分自然中可能出現的特殊現象的無限多樣性。這樣,在符號與測量間有著關聯的情況下,數學方案就代表了這類現象。正是這種關聯容許用普通語言來表達自然規律,因為由作用與觀測組成的實驗總是能用日常語言來描述的。
還有,在科學知識的增長過程中,語言也增長了;引人了新的術語,把老的術語應用到更廣闊的領域,或者以不同於日常語言中的用法來使用它們。“能量”、“電”、“熵”這樣一些術語是明顯的例子。這樣,我們發展了一種科學語言,它可以稱為與科學知識新增加的領域相適應的日常語言的自然擴充套件。
在上世紀,在物理學中引人了許多新概念,在某些情況下,科學家們要真正習慣於使用那些概念,需要相當長的時間。例如,“電磁場”一詞在法拉第的著作中已在某種程度上出現了,後來它構成了麥克斯韋的理論的基礎,但它卻不容易為那些主要注意物質的機械運動的物理學家所接受。這個概念的引人實際上也牽涉到科學觀念的變化,而這樣的變化不是很容易完成的。
還有,直到上世紀末所引入的全部概念構成了適用於廣闊經驗領域的完全首尾一貫的概念集,並且,與以往的概念一起,構成了不僅是科學家、也是技術人員和工程師在他們的工作中可以成功地應用的語言。屬於這種語言的基本觀念是這樣一些假設:事件在時間中的次序與它們在空間中的次序完全無關;歐幾里得幾何在真實空間中是正確的;在空間和時間中“發生”的事件與它們是否被觀測完全無關。不可否認,每次觀測對被觀測的現象都有某種影響,但是一般假設,透過小心謹慎地做實驗,可使這種影響任意地縮小。這實際上似乎是被當作全部自然科學的基礎的客觀性理想的必要條件。
在物理學的這種頗為平靜的狀態中,突然闖進了量子論和狹義相對論,自然科學的基礎移動了,開始是緩慢的,後來漸漸加快。第一次激烈的討論是圍繞著相對論提出的空間和時間問題展開的。人們應當怎樣談論新的狀況呢,人們應當把運動體的洛倫茲收縮看作是真實的收縮,還是把它僅僅看作是一種表現的收縮呢?人們應當說時間空間結構是真正不同於過去所假設的那樣呢,還是人們只應當說實驗結果能在數學上以這種方式對應於這種新的結構,而作為我們面前事物存在的普遍和必要形式的時間空間仍保持它們過去一貫具有的樣子,這許多爭論後面的真實問題是這樣一個事實,就是人們沒有可用來前後一致地談論新狀況的語言。日常的語言是以舊的時間空間概念為基礎的,這種語言過去提供了關於測量的部署和測量的結果的唯一無歧義的傳達資訊的方法。但是實驗已經表明,舊的概念不能到處適用。
因此,相對論的解釋的明顯出發點是這樣一個事實:在小速度(與光速相比較)的許可權情形下新理論實際上與舊理論相等同。因此,在理論的這部分中,數學符號顯然必須與測量和日常語言的術語相關聯;事實上,正是透過這種關聯,才發現了洛倫茲變換。在這個區域裡,關於詞和符號的意義沒有任何含糊之處。事實上,這種關聯已足以把這個理論應用到整個有關相對論問題的實驗研究領域。由此可見,關於洛倫茲收縮的“實在性”和“表觀性”的爭論問題,或者關於“同時性”一詞的定義的爭論問題等等,與其說是有關事實的問題,不如說是語言問題。
另一方面,關於語言,人們已漸漸認識到,人們或許不應當太堅持確定的原則。在語言中應當選擇什麼樣的術語,以及它們應當如何應用,總是難以找到普遍令人信服的準則。人們應當只是等待語言的發展,等它在若干時候以後,自己調整到與新的狀況相適應。實際上,在狹義相對論中,這種調整在以往五十年中已經在很大程度上發生了。例如,“實在的”和“表觀的”收縮之間的區別,已經簡單地消失了。“同時的”一詞已經按照愛因斯坦的定義來使用了,而前面一章討論過的更廣泛的定義“類空距離”這一術語已普遍地應用了,等等。
廣義相對論中關於真實空間中非歐幾里得幾何學的觀念受到某些哲學家的強烈反對,他們指出,我們整個部署實驗的方法,都是以歐幾里得幾何學為前提的。
實際上,如果一個工匠企圖準備一個完全的平面,他能用如下的方法做成。他首先準備三個差不多同樣大小的表面,它們差不多已是平面。然後他嘗試把三個表面中的任何兩個在各種相對位置面對面地相互接觸。在整個表面上,這種接觸能夠密切到怎樣的程度,是可叫做“平面”的表面的準確度的量度。只要三個表面中任何兩個都能到處完全接觸,工匠將對他的三個表面表示滿意。如果這一點成立了,人們能夠從數學上證明歐幾里得幾何學在三個表面上均成立。這樣,就證明了歐幾里得幾何學正是由我們自己的量度使它成為正確的。
從廣義相對論的觀點看來,當然,人們能夠回答說,這種論證只證明歐幾里得幾何學在小的空間範圍內成立,在我們實驗裝置的大小範圍內成立。在這個範圍裡,它具有如此高的準確度,以致上述製造平面的過程總能夠實現。但由於表面不是由嚴格剛性的材料構成的,它容許很小的變形,又因為“接觸”這一概念不能完全準確地定義,所以將不能覺察仍存在於這個範圍中的對於歐幾里得幾何學的極微小的偏離。關於宇宙尺度的表面,上述操作過程就不適用了;但這不是一個實驗物理學問題。
並且,廣義相對論中數學方案的物理解釋的明顯出發點是這樣一個事實,就是幾何學在小範圍內非常接近於歐幾里得幾何學;而相對論在這個範圍內接近於經典理論。由此可見,在這裡,數學符號和測量與日常語言中的概念之間的關聯是無故義的。但是,人們可以在大空間範圍裡談論非歐幾何學。事實上,甚至在廣義相對論建立前很久,教學家,特別是哥丁根的高斯,似乎已經考慮了非歐幾何學在真實空間中的可能性。當高斯完成了非常準確的、由三個山頭——哈爾茨山脈的布羅肯山、圖林根的英舍耳堡山和靠近哥丁極的霍恩哈根山頭——構成的三角的大地測量之後,據說他曾經很仔細地檢驗過三個角之和是否真正等於180”;這表明他曾把那種可以證明背離歐幾里得幾何學的差別看作是可能有的實在。實際上,在測量的準確度範圍內,他沒有發現任何背離。
在廣義相對論中,我們現在用來描述普遍定律的語言實際上繼承了數學家的科學語言,而對於實驗本身的描述,我們能夠使用日常概念,因為歐幾里得幾何學在小空間範圍裡是足夠準確地成立的。
然而,關於使用語言的最困難的問題是在量子論中發生的。這裡我們第一次失去了使數學符號與日常語言概念相關聯的簡單的引導;一開始我們所知道的唯一東西是我們的普通概念不能應用於原子結構這一事實。還有,量子力學的數學形式系統的物理解釋的明顯出發點,似乎是量子力學的數學方案在比原子大得多的範圍內接近於經典力學的數學方案這一事實。但是,即使是這個陳述,也必須作某些保留。即令在大範圍內,量子理論方程仍有許多解在經典力學中找不到與它們相似的解。在這些解中,如在前幾章中所討論的,會出現“機率的干涉”現象,而這在經典物理學中是沒有的。由此可見,即令在大範圍的極限中,數學符號、測量和日常概念間的關聯也塊不是無關緊要的。為了找到這樣一種無歧義的關聯,人們必須考慮到問題的另一個特徵。必須看到,用量子力學方法處理的系統事實上是一個大得多的系統(實際上是整個世界)的一部分;它和這個大得多的系統相互作用著煙人們必須補充說明,這大得多的系統的微觀性質(至少在很大程度上)是未知的。這個陳述無疑是實際狀況的正確描述。因為如果系統同包含觀察者在內的大得多的系統沒有相互作用的話,這個系統就不能成為測量和理論研究的物件,它在事實上就不屬於現象的世界。這樣,同帶有沒有明確規定的微觀特性的大得多的系統的相互作用,在所考察的系統的描述中引入了一個新的統計因素——包括量子理論的和經典的。在大尺度的極限情形下,這個統計因素破壞“機率干涉”效應到如此程度,以致此時量子力學方案實際上在這個極限情況下接近於經典力學方案。因此,在這一點上,量子論的數學符號與日常語言概念的關聯是無歧義的,而這種關聯已足以解釋實驗。其餘問題與其說是關於事實的,也無寧說是關於語言的,因為它屬於能用日常語言描述的“事實”這個概念。
但是,語言問題在這裡確實是嚴重的。我們希望以某種方式談論原子結構,而不僅僅是談“事實”——後者只是照相底片上的黑斑或雲空中的水滴等等。但是,我們卻不能用日常語言談論原子。
現在能夠進一步從兩個完全不同的方面來分析。或者我們問:從建立量子力學形式系統的三十年來,關於原子,物理學家們實際上建立了什麼樣的語言。或者我們可以敘述一下關於確定一種對應於這個數學方案的準確科學語言的嘗試。
在回答第一個問題時,人們可以說,玻爾引入量子論解釋中的互補概念鼓勵了物理學家們寧可使用一種含糊的語言,而不使用一種無歧義的語言,以符合於測不準原理的比較模糊的樣子來使用經典概念,交替地使用那些在同時使用時會導致矛盾的經典概念。以這種方式,人們談論電子軌道、物質波和電荷密度、能量和動量等等,總是意識到這些概念只有很有限的適用範圍。當這樣模糊和不繫統地使用語言導致困難時,物理學家必須回到數學方案及它與實驗事實的無歧義的關聯中。
語言的這種使用方法在許多方面是十分令人滿意的,因為它使我們想起在日常生活或詩歌中的類似的用法。我們認識到互補性不僅僅限於原子世界;當我們反省一個決定和我們作決定的動機時,或者當我們在欣賞音樂和分析它的結構之間有所選擇時,我們就遇到它。另一方面,當以這種方式使用經典概念時,它們總是保持某種含糊性,它們在它們與“實在”的關係中所得到的只是如經典熱力學概念在它的統計解釋中那樣的統計意義。因此,簡要地討論一下熱力學的這些統計概念可能是有用的。
“溫度”概念在經典熱力學中似乎是描述實在的一個客觀特徵,是描述物質的一種客觀屬性的。在日常生活中,用一個溫度計十分容易確定我們陳述一種物質有某種溫度的含義。但當我們試圖規定一個原子的溫度的意義時,我們就處在一個頗為困難的境地,即令在經典物理學中也是如此。實際上我們不能將“原子的溫度”這個概念和原子的明確規定了的屬性相聯絡,但是我們至少必須將它部分地和我們對它的不完全的知識相聯絡。我們可以將溫度值和關於原子屬性的某種統計預期值相關聯,但一個預期值是否應當稱為客觀的,這似乎是頗令人懷疑的。“原子的溫度”這個概念並不比買雜拌糖的小孩的故事中的“雜拌”概念定義得更好一些。
同樣,在量子論中,所有的經典概念當用到原子身上時,也就象“原子的溫度”一樣地定義得不清楚,它們也和統計預期值相關聯;只有稀少的例子中,預期值才可能與確知值相等同。還有,和在經典熱力學中一樣,很難稱這種預期值是客觀的。人們或許可以稱它為客觀的傾向或者可能性,稱它為亞里士多德哲學意義上的“潛能”。確實,我相信當物理學家談論原子事件時,他們實際使用的語言在他們內心引起與“潛能”的概念相類似的想法。所以,與其說物理學家漸漸習慣於把電子軌道等等看作是實在,不如說習慣於把它們看作是一種“潛能”。至少在某種程度上,語言已經調整了自己,使之與這種真實的情況相適應。但這不是人們可以使用普通邏輯形式的那種準確語言;而是在我們內心引起圖象的那種語言,但在引起圖象的同時,還引起這樣一種想法,就是圖象和實在只有模糊的聯絡,它們只代表一種朝向實在的傾向。
在物理學家中使用的這種語言的模糊性,已因此引起規定另一種準確語言的嘗試,這種準確語言遵循完全符合於量子論數學方案的確定的邏輯形式。可以把相剋霍夫(birkhoff)和諾埃曼(neumann)以及最近威札克爾所作的這些嘗試的結果作這樣的陳述,就是說:能夠把鼻子論的數學方案解釋為經典邏輯的推廣與修正。特別是經典邏輯中的一個基本原理似乎需要修正。經典邏輯假設:如果一個陳述有任何意義的話,那麼,或者這個陳述是正確的,或者這個陳述的否定是正確的,二者必居其一。在“這裡有一張桌子”或者“這裡沒有桌子”兩句話中,不是第一句,就是第二句必定是正確的。“tertium non datur”,沒有第三種可能性。我們可能並不知道是陳述本身還是它的否定是正確的,但在“現實”中,二者總有一個是正確的。
在量子論中,“沒有第三種可能性”這個法則必須加以修正。為反對這個原理的任何修正,人們當然立刻能夠爭辯說,這個原理是用普通語言假設的,而我們至少必須用自然語言談論我們對邏輯的可能修正。這樣,用自然語言來描述一個並不適用於自然語言的邏輯方案就是一種自相矛盾。然而,在這裡,威札克爾指出,人們可以區別語言的各個層次。
第一個層次涉及物件——譬如涉及原子或電子。第二個層次涉及有關物件的陳述。第三個層次可以涉及關於物件的陳述的陳述,如此等等。那麼,在不同的層次可能有不同的邏輯形式。確實,最終我們必須回到自然語言,從而回到經典邏輯形式。但是,威札克爾提出,經典邏輯可能類似於量子邏輯的前身,就象經典物理學是量子論的前身一樣。那麼,經典邏輯就可能被包含於量子邏輯之中,作為它的一種極限情形,而後者將構成更為普遍的邏輯形式。
這麼一來,經典邏輯形式的可能修正,首先將涉及有關物件的那一層次。讓我們考察在一個密閉箱中運動的一個原子。用一箱壁把這個箱子分為兩個相等的部分,壁上有一個很小的孔,使原子能從中透過。那麼,按照經典邏輯,原子如不在箱子的左半邊,就必定在右半邊。沒有第三種可能性:“tertium non datur。。然而,在量子論中,如果我們仍用“原子”和“箱子”等詞的話,我們就必須承認,還有其他的可能性,這種可能性是前面兩種可能性的奇特的混合物。這對解釋我們的實驗結果是必需的。例如,我們能觀察被原子散射的光。我們能夠做三個實驗:在第一個實驗中,原子限制在箱子的左半邊(例如,關閉壁上的孔〕,然後測量散射光的強度分佈;第二個實驗把原子限制在右半邊,再測量散射光的強度分佈;在最後一個實驗中原子可以在整個箱子中自由運動,再測量散射光的強度分佈。如果原子總是不在左半邊就在右半邊,最後一個實驗中的強度分佈將是前兩種強度分佈的混合(按照原子在兩個半邊度過的時間的比例)。但這在實驗上一般不成立。如前所述,真實的強度分佈為“機率干涉”所修正了。
為了應付這種情況,威札克爾引入了“真實度”的概念。在二者擇一的任何簡單陳述中,例如“原子是在箱子的左半邊(或右半邊)”,規定一個複數作為它的“真實度”的量度。如果數值是1,這意味著陳述為真;如果數值為零,這意味著陳述為假。但是其他的值也是可能的。複數的平方的絕對值給出陳述為真的機率;但是有關二者擇一(這裡是非“左腳“右”)的兩個部分的兩個機率之和必定為1。但是,有關二者擇一的兩部分的每一對複數,按照威札克爾的定義,代表一個肯定為真的“陳述”,如果這些複數恰恰取這些數值的話;例如,兩個數值足以決定我們實驗中散射光的強度分佈。如果人們容許這樣使用“陳述”一詞,人們就能用下列定義引入“互補性”一詞:每個不與二者擇一的陳述中的任何一個陳述相同的陳述——在我們這個例子中,就是不與“原子在箱子的左半邊”或“原子在箱子的右半邊”的兩個陳述相同的陳述——稱為互補於這兩個陳述的陳述。對於每一個互補的陳述,原子究竟是在左邊或右邊的問題是不決定的。但是“不決定”、一詞決不等於“不知道”一詞。“不知道”將意味著原子“實在是”在左邊或右邊,只是我們不知道它在哪裡而已。但是“不決定”是指另一種情況,即只能用互補的陳述表示的情況。
這種普遍的邏輯形式(其細節不能在這裡描述),準確地對應於量子論的教學形式系統。它構成那種用來描述原子結構的準確語言的基礎。但是使用這樣一種語言,引起了許多困難問題,我們將在這裡討論其中的兩個問題:語言的各個不同“層次”間的關係,和基本的本體論的後果。
在經典邏輯中。語言的不同層次間的關係是—一對應的。“原子是在左半邊”和“原子在左半邊是真實的。這兩個陳述,在邏輯上屬於不同層次。在經典邏輯中,這兩個陳述是完全等價的,就是說,它們或者都為真,或者都為假,不可能一個為真,另一個卻為假。但在互補性的邏輯形式中,這種關係卻更為複雜。第一個陳述的正確性或不正確性仍然包含了第二個陳述的正確性或不正確性。但是第二個陳述的不正確性並不包含第一個陳述的不正確性。如果第二個陳述是不正確的,那可能是不能確定原子是否在左邊:原子不需要一定在右邊。在陳述的正確性方面,語言的兩個層次仍然是完全等價的,但在陳述的不正確性方面就不是如此了。從這個聯絡中,人們能夠了解到量子論中經典定律繼續存在的特性:只要在一個給定的實驗中,能用經典定律推匯出肯定的結果,也就能從量子論推匯出這個結果,並且這個結果在實驗上成立。
另一個問題涉及作為修正了的邏輯形式的基礎的本體論。如果一對複數以剛才所描述的意義代表一個陳述,那麼,在自然中應當存在一個“態”或者一個“狀態”,在其中這個陳述是正確的。以後我們將在這種聯絡上使用“態”這個詞。接著,威札克爾稱對應於互補陳述的“態”為“共存態”。“共存”這個詞正確地描述了這種狀態;確實很難稱它們為“不同態”,因為每種態在某種程度上還包含了那個“共存態”。於是,這種“態”的概念可能構成關於量子論的本體論的第一個定義。人們可以立刻看出,“態”這個詞的這種用法,特別是“共存態”這個詞的用法,同通常的唯物主義本體論是如此不同,以致人們可能會懷疑,是否人們正使用著一種便利的術語。另一方面,如果人們不把“態”這個詞看作是對實在的描述,而寧可看作是對某種潛能的描述——人們甚至可以就拿“潛能”這個詞來代替“態”這個詞——那麼,“共存潛能”的概念是完全講得通的,因為一種潛能可以包含其他潛能,或者與其他潛能相重疊。
如果人們把語言限制於事實的描寫,即實驗結果的描寫,所有這些困難的定義和區分就能夠避免。然而,如果人們希望談論原子粒子本身,人們就必須或者是使用數學方案作為自然語言的唯一補充,或者是將它與使用修正了的邏輯的語言相結合,或者甚至和使用沒有明確規定的邏輯的語言相結合。在有關原子事件的實驗中,我們必須同物與事實打交道,同象日常生活中任何現象一樣真實的現象打交道。但是,原子或基本粒子本身卻不象是真實的;與其說它們構成一個物與事實的世界,不如說它們構成一個潛能或可能性的世界。