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物理学和哲学-第18部分
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这两个对象所组成的同一系统的状态来描述上述那组事件。因此，外行人倾向于把因果性设想为各个对象之间的关系，而科学家则把它设想为同一个对象或者同一组对象在不同时间的不同状态之间的关系。
这就是为什么为了断定量子力学关于因果供所说过的话，人们必须注意两件事的原因。这两件事是：（1）规定任何物理系统在任何特定时刻t的状态的态函数；（2）将物理系统在较早的时刻
t1的态同它在任何可确定的较晚时刻t2的不同的态联系起来的薛定谔时间方程。因此，海森伯关于（1）和（2）所说的一些活，必须小心翼翼地来阅读。
如果我们考察一既定物理对象或物理对象系统在不同时刻的态之间的关系可能具有的可能性质，会对于理解量子力学关于这种关系的论述有所帮助。关系最弱的可能情况应该是单纯在时间上相继的情况，在这情况中没有任何必然的联系，甚至也没有出现下面这样的事情的几率（不管多么小）：特定始态随着时间的流逝，会被一个特定的未来态所追随。为了使我们相信直接感觉的自然现象的一些感觉状态之间具有这样的性质，休谟（Hume）进行了论证。正如他所指出的，人们肯定感觉不到任何必然联系的关系。人们也不能直接感觉到几率。对于任何现象的相继状态，感觉所给予我们的一切，仅仅是在时间上相继顺序的关系而已。
这一点具有头等的重要性。它意味着，要在任何科学或常识中，得到关于任何对象或者系统的相继状态之间关系的因果性理论，或者甚至只要得到一个几率理论，人们只能运用思辨的方法和由公理法构造起来、由演绎法系统阐述的科学与哲学理论，而这种理论不是直接用感觉材料和实验数据来检验的，而只能通过从它推演出的结果未间接地检验的。
关于任何物理系统在不同时刻的各个态之间的关系的特征的第二种可能性是一种必然的联系，但是人们只有认识了未来的态，才能知道这种必然联系是什么。要获得后一种关于未来态的知识，可以等它到来，或者可以观察过去类似系统的未来态或终态。如果情况是这样的话，因果性就是目的论的了。系统随时间的变化是由这个系统的终态或目的所决定的。物理系统在早期t1时的状态是一颗椽子而在后期t2时是一株橡树，这就是一个例子。这样两个状态之间的联系看来是一种必然的联系。橡子决不能变成枫树或大象。它们只能变成橡树。然而，给出在早期t1时处于橡子状态的这种物理系统的性质，还没有科学家能够推演出系统在后期t2时将具有的橡树的种种性质。亚里士多德的物理学就曾断言，一切因果关系都是目的论的。
另一种可能性是，在不同时间的任何对象或任何对象系统的态之间的关系是这样一种具有必然联系的关系，即知道了系统（假设是孤立的）始态，就能推演出这系统的未来态。用比较专门的数学语言来说，这意味着，存在一种间接证实了的、由公理法构造起来的理论，它的公设是：（1）指定一个态函数，它的独立变量完全规定了系统在任何指定时刻的态，（2）规定一个时间方程，把在任何早些时候t1时这个函数的独立变量的经验数值和在任何特定的晚些时候t2
时它们的经验数值以这样一种方式联系起来，那就是把操作上决定的t1时的数值巢引人时间方程，未来t2时的数值只要用解方程的办法就可以推算出来。如果情况是这样的话，那么，各个态之间的这种时间关系就可说是给力学因果关系作出了例征。
应当注意，这个力学因果性的定义对于需要用怎么样的独立变量来规定系统在任何已定时间的态的问题，仍然悬而未决。因此，至少出现两种可能性：（a）几率概念可以用来规定系统的态，或者（b）不可以这样使用几率概念。如果（b）成立，态函数中就不出现同几率有关的独立变量，这时就存在着较强类型的力学因果性。如果（a）成立，同几率有关、也同位置、动量这类其他性质有关的独立变量就会在态函数中出现，这时就只存在较弱类型的力学因果性。如果读者心中牢记力学因果性的这两种意义，并且弄明白海森伯在本书的任何特殊句子中引用的是哪一种意义，那就应当能够得到有关现代物理学中因果性状况问题的答案。
决定论又是怎样的呢，也是这样，在物理学家和科学哲学家中间，关干这个词该如何使用，也没有一致的协议。按照常识的用法，它和可能最强的因果性相等同。因此，我们将把“决定论”一词只用来表示力学因果性的较强类型。这样，我相信，本书的细心的读者会对他的问题得到下列答案：在牛顿力学、爱因斯坦力学和量子力学中，与其说是目的论的因果性成立，不如说是力学因果性成立。这就是为什么把量子物理学称为量子力学，而不称为量子目的论的缘故。但是，既然牛顿物理学和爱因斯坦物理学中的因果性是属于较强的类型的，因而这种因果性既是力学的，又是决定论的；而量子力学中的因果性，是较弱的因果类型，因而是力学的，但不是决定论的。从后一事实可以看出，如果海森伯在本书中处处是在较强的、决定论的意义上使用“力学因果性”一词，并且提出这样的问题；“在量子力学中，这种较强意义的力学因果性成立吗？”那么，答案必定是“否”。
读者会发现，情况甚至比不同类型的因果性之间的这些初步区分所显示的还要复杂。然而，可以期望，对这些不同的意义予以集中的注意，会使读者能够找到比用别的办法更方便的办法来读懂这本异常重要的书。
这些区分还足以使人们抓住在现代物理学中引人较弱类型的力学因果性（这已出现在量子力学中〕的巨大哲学意义。它的意义就在于将亚里士多德物理学中的客观的、并且在这个意义上是本体论的潜能概念和现代物理学中的力学因果性概念调和起来。
由此可见，如果读者由于海森伯强调了在量子力学中有某种类似于亚里士多德的潜能概念的东西，就下结论说当代物理学已把我们带回到亚里士多德的物理学和本体论，那该是一种错误。如果反过来作这样的结论：因为在量子力学中，力学因果性在它的较弱的意义上仍然成立，所以，现在在现代物理学中，在它的因果性和本体论方面，同量子论产生以前的情况完全一样。这个结论同样也是错误的。已经发生的事情是：在量子论中，当代的人已经超过古典的、中世纪的和近代的世界前进到一个新的物理学和哲学，它把两者的某些基本的因果性的假设和本体论的假设前后一致地结合起来了。这里，让我们回想起这样一点，就是我们使用“本体论的”一词去表示任何实验上证实了的科学理论的概念，这些概念涉及了科学知识的对象，而不仅仅涉及那种作为认识主体的科学家和他所认识的对象之间的认识论关系。当物理学家们发现，除非他们把几率的概念，从它在规定什么时候他们的理论在实验上被证实或不被证实时所扮演的牛顿式的和爱因斯坦式的、仅仅是认识论的、误差论的角色，扩大成为在理论公设中原则上被指定的、表征着科学知识对象本身的本体论角色，否则，就不可能从理论上说明康普顿效应和黑体辐射实验的结果；在这个时候，这样一种实验上证实了的关于本体论的潜能和本体论的力学因果性的哲学综合（在后一概念的较弱的意义上）也就出现了。
海森伯在他听从于那种由实验和教学的考虑二者所强加给他的，使他以如此深刻的方式来修正中世纪和现代人的哲学和科学信仰的必要性之前，经历了本书所描述的那样一种主观感情经验，对此，我们用不着感到惊讶。对最富有创造力的时刻的人类精神的第一手描述感兴趣的那些人，会仅仅因为这个因素就会想读这书本。如果人们回想一下，甚至象爱因斯坦这样勇敢和富有创造精神的人物，也曾在迈出背离近代经典物理学的彻底决定论这一步时踌躇不前，人们就会赞赏迈出这一步的勇气了。爱因斯坦不允许上帝掷骰子；他认为，在科学知识的对象中不可能有如量子力学中较弱形式的力学因果供所允许的那种潜能。
然而，在人们作出“上帝已成为一个十足的赌棍，并且潜能存在于一切对象之中”这样的结论之前，必须注意到量子力学给它的力学因果性的较弱形式的应用所加的某些限制。为了体会这些限制，读者必须注意本书关于下述三方面的论述：（1）康普顿效应，（2）普朗克常数h和（3）用普朗克常数h来规定界限的测不准原理。
这个常数h是一个有关任何物体和物体系统的作用量子的一个数值。这个把原子性从物质和电扩展到光以至能量的量子是很小的。当被观测系统的各个量子数都很小，就像亚原子现象中的情形那样时，由海森伯的测不准原理所规定的系统质点的位置和动量的不确定性就变得可观了。从而，与态函数中位置…动量数值相联系的几率数值也变得可观了。然而，当系统的各量子数都很大时，海森伯原理所规定的不确定性就变得无关紧要，而态函数中的几率数值也可以忽略不计。这就是关于普通的大物体的情形。在这个时候，具有根本上较弱类型的因果性的量子力学，就作为它本身的一个特例，导致了具有较强类型的因果性和决定论的牛顿和爱因斯坦力学。因此，当人类仅仅考虑普通的大物体时，较强类型的因果性就成立，从而决定论仍居统治地位。
然而，亚原子现象对于人类也是具有科学意义的。至少，对于这个领域，控制人类的因果性是属于较弱的类型，而人类把力学的宿命和潜能二者都体现了出来。有一些科学根据可使人相信这种情况甚至在遗传中也会发生。想在本书篇幅之外探索这个题目的任何读者可以看看爱尔文·薛定谔（Erwin
Schrodinger）教授的《生命是什么？》一书，薛定谔是一位物理学家，量子力学的时间方程就是用他的名字命名的。无疑，潜能和较弱的因果性形式对于人类的无数其他特性也是成立的，特别是人的大脑皮层神经中枢的那些生理现象，那些现象在认识上是同人类的直接的内省观念和目的相关联的。
如果上述可能性成立的话，一个科学、哲学以至道德的难题就可以迎刃而解了。这个问题就是：力学因果性，甚至是它的较弱的形式即量子力学的因果性，如何同专门存在于人的道德、政治和法律目的中和他的身体行为（其中至少有一部分是由于上述目的）的有目的的因果决定中的目的论因果性调和起来，简单地说，海森伯在本书中详细阐述的物理哲学怎样同道德、政治、法律科学和哲学调和起来，如果在这里对某些把物理学因果性理论同人文科学和社会科学中的机械论和目的论之间的广泛关系关联起来的某些论文作一简要的介绍，可能有助于读者体会到为什么在这些较大问题能被正确理解和有效解答之前，必须精读这本书。这方面有关的论文是：（a）罗森勃吕特（Rosenblueth）、维纳（Wiener）、毕格罗（Bigelow）等教授在
1943年 1月《科学的哲学》（The Philosophy of
Science）期刊上的论文；（b）麦克柯勒（McCulloch）和皮茨（Pitts）两博士在《数学生物物理学通报》（The Bulletin of
Mathematical Biophysics）第 5卷（1943年）和第 9卷（1949年）上的文章；（c）本序作者（即F·S
C．诺斯劳普）编的、耶鲁大学出版社1949年出版的《意识形态分歧和世界秩序》（Ideological Differencesand World
Order）一书的第十九章。如果在读了本书之后再读上述文章入阿将表明目的论因果性是怎样作为海森伯在这里描述的力学因果性的一个特例而出现的。同样（b）将提供一个用（a）的目的论力学因果性来表示的内省观念的神经关联的物理理论，从而对观念为什么能够对人的行为产生一种有因果性意义的效果作出解释。并且；（c）将表明人的道德、政治、法律观念和目的如何以（b）和（a）的方式，与海森伯在本书中如此透彻地描述过的物理潜能和力学因果供理论相联系。
还需要提醒读者注意的是海森伯教授关于玻尔的互补原理所作的论述。这个原理在波尔、海森伯都包括在内的“哥本哈根学派”所作的量子论解释中起着重大的作用。某些量子力学的学者，例如马报脑（Margenau）在他的《物理实在的本性》一书中，都倾向于下述结论：量子力学仅仅需要它的态的定义、它的薛定谔时间方程和其他一些数学公设，就足以保证（如前所述）把爱因斯坦力学和牛顿力学作为量子力学的特例而从量子力学推导出来。按照后一个命题，互补原理是起因于人们不能在内心连续地保持较强或较弱的力学因果性，而把较强的形式最终归因于量子力学中只包含较弱形式的那些部分。当这种情况发生时，必须引入互补原理以避免矛盾。然而，如果人们回避了上述实际，互补原理即使不成为无用的，至少也不过是一种形式，这样，人们要避免如马报脑所指出并为玻尔所重视的那种危险；那就是以互补原理的名义，反复无常地玩弄矛盾律，给物理学和哲学问题以虚假的解决。
通过互补原理的使用，对于原子物理学的粒子图象的日常语言和其波动图象的日常语言所必须加上的限制都融合在一起了。但是一旦用那种由公理法构造起来的数学严密性来表述这个结果，互补原理的任何进一步使用都仅仅是当人们抛开量子力学的严格而又基本的数学假设，而沉洒于日常语言和波动与粒子的映象时的一种表面的方便。
为了使读者能够对海森伯在本书中关于物质实体和精神实体的日常概念和笛卡儿概念的论述作出有见识的判断，有必要深入到互补原理的不同解释中去。这是因为他所作的关于笛卡儿的结论来源于他把互补原理推广到物理学之外，首先推广到通常的生物学概念和数学物理学概念之间的关系上去，其次推广到肉体…精神问题上去。这种推广的结果是，笛卡儿的精神实体理论，正如一般实体概念一样，在本书中比本序作者所知的任何其他论述当代物理学的哲学的著作要运用得好得多。
例如，怀特海曾下结论说，当代秤学和哲学没有实体概念的地位，也不需要实体概念。中立一元论者（Neutral
monist）如罗素勋爵和逻辑实证论者如卡尔纳普（Carnap）教授也都同意这种看法。
一般地讲来，海森伯主张：在人们知道了那些使原子物理学问题完全阐明的精炼的概念之后，就没有强制性的理由要抛掉通常的生物学概念，或者数学物理学概念。因为原子物理学问题的阐明是完全的，它只同科学中一个范围很有限的问题有关，而不能使我们在其他地方避免使用许多经不起量子力学中所作的那种批判分析的概念。既然完全阐明的理想是不能达到的——重要的是，在这一点上我们不应当受骗——人们可以沉湎于日常概念的使用，如果使用日常概念是足够小心谨慎的话。在这方面，当然，互补性是很有用的科学概念。
在任何事件中，有两件事看来是明白的，它们使得海森伯关于这些问题所作的论述显得特别重要。第一件事是互补原理同肉体与精神的笛卡儿概念及日常概念在目前的有效性是共存亡的。第二件事是可能所有这些概念不过是方便的梯子，它们在现在或者将来总得�
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