德国现代物理学家与康德哲学

许良

德国现代物理学家与康德哲学

许良

19—20世纪之交，德国作为世界科学技术中心和现代物理学革命的发源地，涌现出一大批杰出的物理学家，他们有着受召于康德而又走出康德的共同心路历程，继承和发扬康德的批判精神，创造了堪称一流的科学成就，展示了在唯理论和经验论之间保持必要张力的科学认识论与科学方法论原则。

德国物理学家；康德哲学；批判精神

19—20世纪之交，德国何以成为世界科学技术中心和现代物理学革命的发源地，并涌现出一个杰出的物理学家和思想家群体？这是学界一直关注和研究的重要课题。我们认为，这虽是一个涉及多种因素的科学社会学问题，但康德哲学在其中的关键性作用不可否认。在其思想深层，他们都受到康德强有力的感召，走出了一条源于康德而又超越康德的思想历程，从而为人类的科学事业作出了卓越贡献。

一、独特的哲人科学家群体

众所周知，德意志民族素以“哲学的民族”而著称，而真正把这一民族引向哲学道路的正是康德。二百多年来，康德哲学不仅生发出不同的哲学流派，更养育了一大批德国乃至世界性的思想家。正如海涅谈到康德的《纯粹理性批判》在德国引起的“哲学热”时所指出的那样：“康德引起这次巨大的精神运动，与其说是通过他的著作的内容，倒不如说是通过在他著作中的那种批判精神，那种现在已经渗入于一切科学之中的批判精神。所有学科都受到了它的浸袭。……德国被康德引入了哲学的道路，因此哲学变成了一件民族的事业。一群出色的大思想家突然出现在德国的国土上，就像用魔法呼唤出来的一样。”①亨利希·海涅：《论德国》，薛华等译，北京：商务印书馆1980年版，第306－307页。的确，在康德之后，出现了费希特、谢林和黑格尔，这是唯心主义发展康德哲学的道路。与之不同的是，一大批杰出的德国物理学家则沿着实证科学的道路去解释和发展康德哲学，其结果是康德哲学的许多结论被改造、甚至被反驳，但其精神仍是康德哲学的那种批判精神，这也正是德国现代物理学优秀传统的重要特色。这批物理学家包括亥姆霍兹、赫兹、普朗克、劳厄、爱因斯坦、玻恩、海森伯等人。他们对康德哲学始终抱有极大的热情，具有从康德的问题开始、最终又走出康德的共同的心路历程。他们对科学的哲学背景比对科学的特殊成果更感兴趣，在这种意义上，他们不仅是科学家，同时也是哲学家，是哲人科学家。

在玻恩看来，理论物理学是真正的哲学。“每一个现代科学家，特别是每一个理论物理学家，都深刻地意识到自己的工作是同哲学思维错综地交织在一起的，要是对哲学文献没有充分的知识，他的工作就会是无效的。”②玻恩：《我的一生和我的观点》，李宝恒译，北京：商务印书馆1979年版，第26页。他曾把这一点作为自己最主要的思想。英国学者梅尔茨在谈到19世纪德国科学与哲学时曾指出：“德国科学家又是哲学家。……如果说历史科学主要从谢林和黑格尔的哲学受益，这种哲学试图对于人类即普遍灵魂的理智的和伦理的表现给出新的构造性的观点，那么，数理科学和自然科学主要受康德哲学精神的影响，这种哲学使德国心智根深蒂固地沾染上对知识原理作批判的必要性。时时有一些数学和科学上的最杰出的志士仁人回到这些问题上来，并且他们总的来说都坚认康德在一个世纪之前所采取的立场。”③梅尔茨：《十九世纪欧洲思想史》，周昌忠译，北京：商务印书馆1999年版，第183页。

的确，对于德国物理学家群体而言，科学的哲学背景始终比科学的特殊成果更有魅力，更值得思考。由此，有关因果性、时间和空间、科学实在等物理学基本概念的起源与本性的那些具有哲学高度的本源性问题始终是他们批判与反思的核心，而这一优良传统的形成与康德的批判哲学密不可分。每当这些德国一流物理学家在回首自己的科学成就时，常常心怀感激之情地谈到康德哲学对自己的重要影响。正是在康德的感召下，他们立足于自然科学的坚实研究，去继承和发展康德哲学。对他们来说，康德留下的真正财富不是康德对问题所给出的答案，而是那充满字里行间的坚不可摧的批判精神。

二、富有批判精神的科学共同体

康德哲学以批判哲学而著称，其《纯粹理性批判》被看作是欧洲曾有过的意义最重大的一部著作，它的根本问题就在于：“先天综合判断”是如何可能的？换言之，“先天综合判断”存在的前提和根据何在？这正是一种彻底的批判精神的高度体现。所谓“批判”，绝不是完全否定，而是对问题进行澄清前提和划定界限的工作，是一种本源性思维，康德思想之深刻、影响之大正在于此。然而，在以亥姆霍兹为首的德国现代物理学家看来，康德的批判精神并不彻底，他基于成功的牛顿力学和欧几里得几何学而独断地认为存在“先天综合判断”，并为之绞尽脑汁进行论证，结果陷入了自己所设定的独断论圈套。他们正是基于经验事实所规定的外部条件，以批判的经验论为武器，相继揭示了康德关于空间、时间、因果性范畴的先验幻象及其虚构性，为现代物理学的发展奠定了思想基础。因而就其精神实质而言，他们正是康德所开创的伟大事业的真正继承者与开拓者。

亥姆霍兹基于空间知觉的起源和本性的研究进而经验地获得了非欧几何公理，揭示了欧几里得几何的世俗血统和经验基础，否定了康德赋予欧氏几何的普遍必然性。然而，亥姆霍兹却一再强调这正是对康德的忠诚：“我认为，康德受到了他那个时代的特殊科学的发展不完备的妨碍，并由此而陷入了谬误。他的错误的核心在于欧氏几何公理，在康德看来，这些公理是直观的先天形式。然而，它们确实是由观察检验的假设，如果它们被证明是错误的，它们就将最终被抛弃。最后这一点是我一直试图建立的观点，以此，我们拒绝为自然科学建立形而上学的可能性。事实上，康德是相信存在这种可能性的。我认为，在康德留下的论著中去领会这一可能性是如何地一直困扰着这位哲学家，他怎样地翻来覆去，一再为之探寻新的阐述，并发现任一解答都不能使他满意，这是极其有趣的。……在我看来，如果你在关于几何学和力学的公理的纯先验意义中辨认出康德的错误，那就是坚持康德的伟大工作的唯一可能。”①L.Koenigsberger,Hermann Von Helmholtz,Oxford:Clarendon Press,1906,p.256.1878年，他在《知觉中的事实》这一总结性论文中指出：“我始终认为感官生理学的研究是康德哲学的重大进展，就此而论，我们仍处在他的体系之上。在这种考虑中，我先前的研究曾时常强调当代感官生理学与康德学说间的一致，虽然这种承认并不意味着我们必须在所有次要问题上都保证遵守大师的名言。”②Helmholtz,EpistemologicalWritings,Dordrecht-Holland:D.Reidel Publishing Company,1977,p.143.换言之，重要的似乎不在于研究结论如何，而在于继承康德的批判精神。

亥姆霍兹对于空间概念的批判和非欧几里得几何的论证，不仅对包括维也纳学派在内的具有经验主义血统的哲学流派产生了重大影响，而且深刻影响了赫兹、普朗克、劳厄、爱因斯坦等一大批杰出的德国物理学家。

《力学原理》是集中体现赫兹科学哲学思想的经典之作。19世纪末，面对电磁学和热力学的成功，力学批判之声渐起。正是在亥姆霍兹、马赫、基尔霍夫等人的影响下，赫兹着手对作为力学体系之前提的基本概念、范畴以及已有的力学理论进行了深入的分析与批判，以便弄清力学的逻辑和哲学状况，进而为物理学的统一奠定坚实的基础。尽管该书仍将力学作为物理学的共同基础，但其中已经显示了经典物理学基础的深刻矛盾，预示着行将爆发的物理学危机。虽然赫兹未能指出摆脱危机的出路，但其研究结果已经动摇了机械论自然观的基本信念。

普朗克生性喜欢平和、不愿冒险，被称为保守的革命者，但其思想深处却充满着深沉的批判精神。他终生不懈追求自然界的绝对规律和最高原理，具有自觉的科学历史意识，善于对物理学基本概念的起源与发展进行批判性的考察，从中发现旧理论的局限和不足，进而找到创新的根据。面对经典物理学无法解释的黑体辐射实验事实，正是基于对能量守恒以及热力学理论的历史分析与深入思考，他大胆而谨慎地提出了“能量子”假设，由此揭开了量子革命的序幕。

对重大基础性理论问题进行批判性思考也是劳厄科学事业的一大特色。他于1911年出版的《相对性原理》就相对论诸问题作了详尽阐述，对某些错误观点作了深刻批判，对相对论的传播与发展作出了开创性贡献。对学术权威的观点，劳厄也不盲信盲从。以对康德哲学的研究为例，他认为亥姆霍兹“大大曲解了”康德，并且未能理解有关经验可能性问题的整个深奥之处。他对爱因斯坦也有同样的看法，认为爱因斯坦“没有突出康德”。“在这个问题上，我感到自己胜于爱因斯坦，”他在一封信中写道，“我用了相当长的时间钻研了康德的学说。”①弗里德里希·赫尔内克：《原子时代的先驱者》，徐新民译，北京：科学技术文献出版社1981年版，第209页。

劳厄坚信自然界的因果律，反对哥本哈根学派的量子力学统计解释，认为它是不完善的和“笨拙的弥补办法”。在这个问题上，爱因斯坦认为劳厄和薛定谔是同时代人中仅有的两位与他的看法相同的人。

坚不可摧的怀疑与批判精神同样是爱因斯坦的优秀科学品格。在他看来，分析流行已久的概念，指明它们的正确性和适用性的根据所在，指明它们是怎样从经验所给予的东西中一一产生出来的，这绝不是什么穷极无聊的游戏。只有这样，它们的经验血统才会被揭示，它们的过大的权威性才能被戳穿。爱因斯坦赞赏康德所提问题的深刻性和启发性，但不同意他的先验论。在《空间—时间》一文中，爱因斯坦指出，在几何学（空间的学说）以及在它的基础里，什么东西是先验地确定了的，或者是先验的必然的呢？以前我们以为每样东西都似乎是理所当然的，而现在我们认为没有一样东西是这样的。1918年爱因斯坦在给玻恩的信中谈到对康德哲学的感悟：“只要您一旦对他的先验的综合判断的存在让了步，您就落入了圈套。我必须把这个‘先验的’冲淡为‘约定的’，才不致同他非发生矛盾不可。可是，即使那样，在细节上还是格格不入。这本书读起来无论如何是有味的，尽管它还没有他的先辈休谟的著作那样好。休谟还有一个健全得多的本能。”①《爱因斯坦文集》（第一卷），许良英等译，北京：商务印书馆1976年版，第104-105页。在此，爱因斯坦明确地表达了他对先验论的不满，他的狭义相对论和广义相对论正是对康德的先验时空形式的反叛，由此把亥姆霍兹关于空间形式的批判进一步拓展到对于时间形式的批判，使先验的空间和时间成为经验的空间和时间。

基于对相对论和量子力学的深入研究，玻恩也开始认识到康德哲学的不足，而转向一种可以算作是经验主义的立场，但这个过程是很缓慢的。在他看来，经典物理学的严格决定论已不再成立，“在相对论改变了空间和时间的观念之后，现在又必须修改康德的另一个范畴——因果性。这些范畴的先验性不能再保持了。”②玻恩：《我这一代的物理学》，侯德彭等译，北京：商务印书馆1964年版，第58页。

面对相对论和量子力学所引发的认识论变革，海森伯也认为，由于相对论、非欧几何和量子论的创立，康德所提出的直观形式与范畴的先验性问题已不再成立，那些先验的概念也不能再被看作是严密自然科学的不变基础。“现代物理学已经改变了康德关于先天的综合判断的可能性的陈述，将它从形而上学的陈述转变为实用的陈述。这样，先天的综合判断便具有相对真理的特征。”③海森伯：《物理学和哲学》，范岱年译，北京：商务印书馆1981年版，第49页。

以上分析表明，沿着由亥姆霍兹—赫兹—普朗克—劳厄—爱因斯坦—玻恩—海森伯这条路线，康德的批判精神进一步得到了发扬光大。如果说康德以理性取代神性，张扬了人的能动性、创造性的主体力量，得到的是具有神秘性、超验性的先验论学说，那么德国现代物理学家群体则立足于坚实的科学研究，以批判的经验论冲淡、软化先验论，使之更符合科学的实际。由此展示了他们的科学认识论和科学方法论所具有的多元张力特色。

三、多元张力特色的科学认识论和方法论原则

康德曾被称作“普鲁士的休谟”，他把经验主义引入僵化的莱布尼茨-沃尔夫唯理论体系，强调逻辑概念与经验内容、理性与经验密不可分，其《纯粹理性批判》堪称典范。但是，在康德那里，理性毕竟仍居于主导地位，后经费希特、谢林、黑格尔，理性更是被推上至高无上的地位。对于思辨唯心主义，德国物理学家予以严厉痛斥，他们立足于经验事实所规定的外部条件进行大胆的理论探索，由此形成了集经验论、唯理论、实在论、实证论等因素多元张力共存的科学认识论和方法论。正如批判学派的代表人物迪昂在谈到不同国别的科学家及其理论特色时曾指出的那样，在杰出的科学家身上，各种智力因素配比恰当、和谐共存，以致他们的非常完美的理论不再留有与个人或国家相关的特征。“在牛顿身上没有英国人心智[mind（espirit）]的痕迹，在高斯或亥姆霍兹的工作中没有德国人心智的痕迹。在这样的工作中，人们不再能够推测这个国家或那个国家的天才，而只是人类的天才。”①皮埃尔·迪昂：《德国的科学》，李醒民译，北京：商务印书馆2012年版，第114-115页。的确，德国杰出的现代物理学家群体突出地展示了这种特色，只不过就个体物理学家而言，不同的智力因素在不同时期的强弱表现有所差别。

亥姆霍兹正像当年被称作“普鲁士的休谟”的康德一样，积极吸收休谟、密尔等人的经验论的合理成分，引进和推广法拉第等人的科学方法与科学成就，由此对德国哲学与科学的思辨风尚的转变发挥了重要作用。但他并未陷入狭隘的经验主义，而是在经验主义和理性主义传统之间保持必要的张力，促成德国科学家群体特有的思维方式与科学方法。他对能量守恒与转化定律和最小作用量原理的创立与发展作出了不朽责献，并从关于人类知觉机制的长期研究转向探求空间知觉的一般起源，最终推翻了康德的先天空间概念，展示了批判经验论与科学理性论的完美统一。针对马赫的实证主义观点,亥姆霍兹曾提出尖锐批评：“自然规律决不仅仅是一个使我们更易于记忆事实的一种记忆技巧的逻辑概念。今天，我们已有足够的远见知道自然规律不是那些用任何思辨的方法就可以推论出来的东西。恰恰相反,我们必须从事实中发现它们，……自然规律具有一种我们不熟悉的，不由我们头脑任意选择和决定的力量。”②Helmholtz,Science and Culture:Popular and Philosophical Essays,edited by David Cahan,Chicago:The University Of Chicago Press,1995,p.208.

赫兹不仅具有理论家的逻辑性和创造性，而且具有实验家的敏锐观察能力，是能把解决最复杂的科学问题所需的一切都结合于自身的极富创造性的思想家，是集理论家和实验家于一身的天才。

普朗克青年时代曾深受马赫哲学的影响，随着自身科学实践的发展，他逐渐摆脱马赫哲学的羁绊，走向科学实在论。在他看来,科学家应该是实在论者，而不是经济论者，也就是说，他在研究现象的变化时，其目标在于从这些现象中找出永恒的而非暂时的、不以人的意志为转移的普遍的东西。对此，普朗克认为，无论如何我们不得不承认，在感觉世界的背后还有另一个世界——实在世界。它的存在独立于人类，我们只能通过感觉世界和感官给予我们的理解工具——某些符号，来间接地感知它。作为一位科学理性论者，追求物理世界图景的统一性原理是他不懈努力的伟大目标。

劳厄通过X-射线晶体衍射实验创造性地把属于两个不同领域的X-射线的波动说和晶体的空间点阵假说联系在一起，这与他高超的实验天才和理论思维能力密不可分。他坚持科学实在论，反对实证主义观点，多次强调，如果不确信原子的存在，那他就永远不会想到用伦琴射线透视方法进行自己的实验。对于把原子论仅仅看作是一种工作假说的人，劳厄尖锐地指出：“倒是应该问一问这些怀疑论者，他们是否认为天空中存在着太阳和星星，或者由于天体离我们难以想象的遥远，他们把天文学家关于巨大天体的论断也认为是一种工作假说。我认为，我们至少拥有像证明星星存在那样的确实的证据，来说明原子的存在。”①弗里德里希·赫尔内克：《原子时代的先驱者》，第218页。

爱因斯坦是“两面神思维”的典范，在科学实践中他善于从对立中把握统一，使表面矛盾的归纳与演绎、经验论与理性论、实在论与实证论等因素熔合为一个多元张力共存的和谐整体，在与先验论、实证论等哲学观点的不断撞击过程中逐步形成了以温和经验论、基础约定论、意义整体论、科学理性论和纲领实在论为特色的科学哲学。

玻恩曾对实证主义予以高度评价，认为实证主义在科学中是一股生机勃勃的力量，其对量子力学的创立曾发挥重要作用，对于冲破先验论哲学体系的束缚具有十分积极的意义。然而，实证主义存在严重不足，它认为科学理论仅仅是“经济地”整理和描述感觉材料而人为地想出来的成规，从而否定客观实在。这是一种没有科学根据的形而上学。

海森伯在创建矩阵力学时坚持可观察量原则，被看作具有强烈的实证论倾向；另一方面，他又未严格信守自己的可观察量原则，展示了其思想中与实证论相抗衡的实在论因素，他坚信人类通过简单优美的数学方程可以把握客观实在和自然规律，体现着浓厚的科学理性论色彩，从而在经验论和唯理论之间保持着必要的张力。正如他在谈到这一问题时所说：“如果我们回顾一下精密科学的历史，也许能够断言，对自然现象的正确描述正是从这两种对立观点之间的张力中发展起来的。纯粹的数学思维变得毫无成效，因为它玩弄着大量可能的形式，而不再返回到少数几个实际上借以构造自然界的形式了。而纯粹的经验主义也没有什么成效，因为它最终会陷入没完没了的、毫无内在联系的表格之中。只是由于这种张力，只是由于大量事实和可能适合于它们的数学形式之间的相互作用，才能够导致决定性的进展。”①W.Heisenberg,Across the Frontiers,New York:Harper and Row Publishers,1974,p.172.

显然，德国杰出的现代物理学家群体的科学认识论和科学方法论富有多元张力特色。他们继承德国哲学的理性主义传统，反对经验主义，但始终强调经验事实的基础地位，由此以批判的经验论冲淡和软化先验论，同时以唯理论提升和改造经验论，从而使科学理论（定律、原理）具有约定论的特色，使之既不像“先天综合判断”那样绝对，又不像经验论那样软得毫无规律可言。他们都坚持科学实在论观点，坚信人类通过思维可以把握自然界的规律性和统一性，并且为之而不懈努力，从而超越了康德的“物自体”不可知学说。他们不仅创造了真正属于科学家自己的哲学，同时为现代物理学革命和科学哲学的发展作出了划时代的贡献。

（责任编辑：韦海波）

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2095-0047（2015）03-0141-08

许良，上海理工大学社会科学学院教授。

本文为国家社科基金项目“亥姆霍兹与现代西方科学哲学的发展”（项目编号：07BZX019）的阶段性成果。