第六章 關于雲和鐘(1)
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&mdash&mdash對理性問題與人類自由的探讨
Ⅰ
一年前，我的前輩在這個大廳裡作了紀念亞瑟·霍利·康普頓的第一次講演，他比我幸運，因為他本人認識康普頓，而我卻從未見過他。
(2) 但是在20世紀20年代，在我的學生時代，特别是自從1925年以來，我就聽說過康普頓。
那一年康普頓和西蒙(3)的著名實驗，駁倒了玻爾、克雷默和斯拉特(4)美妙而短命的量子理論。
這次反駁是量子理論曆史上一個決定性的事件，因為從這次實驗所引起的危機中出現了所謂&ldquo新的量子理論&rdquo&mdash&mdash玻恩和海森堡的理論，薛定谔的理論和狄拉克的理論。
這是康普頓的實驗檢驗第二次在量子理論曆史上起了關鍵性的作用。
第一次當然是發現康普頓效應，即對愛因斯坦光量子或光子理論的第一次獨立試驗（如康普頓本人所指出的那樣(5)）。
若幹年以後，在第二次世界大戰期間，我驚奇而又喜悅地發現康普頓不僅是一位偉大的物理學家，而且還是一位真正的、勇敢的哲學家。
此外，他的哲學興趣和目的在某些重要方面和我自己的大緻相同。
當我偶然得到康普頓1935年發表在題為《人類自由》(6)一書中的引人入勝的特利講演稿時，我發現了這一點。
你們會注意到我已經把康普頓《人類自由》這個書名吸收到今天我自己的題目裡面。
我所以這樣做，目的是要強調我的講演是與康普頓這本書緊密聯系在一起的。
更确切地說，我打算讨論康普頓在這本書的頭兩章讨論的問題。
這些問題又在他的另一本書《科學的人類意義》(7)的第二章裡讨論過。
然而，為了避免誤解，我必須強調，我今天的講演主要不是談康普頓的書，而是試圖重新研究他在這兩本書中力圖解決的一些哲學老問題，并且試圖找出對這些老問題的新解答。
我将在這裡概述的大略的試探性的解決辦法，在我看來，似乎與康普頓的主要目的很吻合，而且我希望&mdash&mdash實際上我相信&mdash&mdash他本會贊成這個解決辦法。
Ⅱ 我講演的中心目的是想把這些老問題簡明而有說服力地擺在你們面前。
但是，首先我要談一談我講演的題目中出現的雲和鐘。
我打算用雲表示這樣的物理系統，它像各種氣體一樣，是非常不規則、毫無秩序而又有點難以預測的。
假設在我們面前擺有圖式或排列，把非常紊亂的雲放在其左邊，而在我們所安排的另一端即右邊，我們可以放一個非常可靠的擺鐘，一個精确的鐘，用以表示這樣的物理系統：它的行為是規則的、有秩序的和高度可預測的。
按照我所稱之為事物的常識觀點看來，諸如氣候或雲行之類的自然現象是難以預料的：我們常說&ldquo氣候變化莫測&rdquo，就是這個意思。
另一方面，如果我們想要描述高度規則與可預測的現象，我們就提到&ldquo時鐘機構的準确性&rdquo。
有許多事物，自然過程與自然現象，我們可以把它們擺在左邊的雲與右邊的鐘這樣兩個極端之間。
變化的季節有點像不可靠的鐘一樣，所以，可以把它放在右邊的某處，可是不要太遠。
我想，我們都會同意把動物放在離左邊的雲不太遠的地方，而把植物放在稍微靠近于鐘的地方。
在動物中間，小狗要放在比老狗更靠近左邊的地方。
汽車按照它們的穩定性也會在我們的排列中的某處找到它們的地方。
我想卡迪拉牌汽車要在很右邊，而羅爾斯－羅依斯牌汽車就更右邊了，它們都很接近最好的鐘。
大概太陽系(8)要放在最右邊的地方。
我将在這裡利用一朵雲、一群小蒼蠅或小昆蟲作為雲的典型而又有趣的例子。
共同形成一群小昆蟲的單個昆蟲，就像氣體中的單個分子一樣，以驚人不規則的方式運動着。
即使每個小昆蟲大得足以看清，要追随任何一個小昆蟲的飛行路線也幾乎是不可能的。
小昆蟲除掉速度不很快、飛得不是很遠以外，為我們提供了氣體雲中的分子或暴風雲中的小水滴的不規則運動的極好圖像。
當然，有一些差别。
這群小昆蟲從不分散，而且很好地聚在一起。
考慮到各種小昆蟲運動的無秩序特性，這一點是令人驚奇的。
但在引力使之聚在一起的很大的氣體雲（例如我們的大氣層和太陽）中也有類似情況。
就小昆蟲來說，隻要我們假設，小昆蟲雖然很不規則地飛向四面八方，但是那些發現自己離群的小昆蟲則往回飛向最密集的地方，我們就可以很容易地解釋它們保持在一起的原因。
這種假設解釋了小昆蟲群是怎樣地保持在一起的，即使它沒有領頭的，沒有組織，而隻是由于每個小昆蟲無法無天随心所欲但又不喜歡離開它的夥伴太遠這一事實而形成的一種任意的統計分布狀态。
我想具有哲人态度的小昆蟲可能說，小昆蟲社會是個偉大的社會，至少是個良好的社會，因為它是一個可想象到的最平等、最自由和最民主的社會。
然而，作為《開放社會》一書的作者，我否認小昆蟲社會是個開放社會。
因為我認為開放社會的特征之一是除了政府的民主形式以外，它還珍視交際自由，而且它保護甚至鼓勵各自持有不同意見與信念的自由的亞社會形式。
但是，每一個有理性的小昆蟲大概總得承認，在它的社會裡，這種多元論是沒有的。
但是，今天我不打算讨論與自由問題有關的任何社會或政治問題；而且我不打算用這群小昆蟲作為社會系統的一個例子，而甯可用它作為我對雲狀物理系統的主要說明，作為極不規則或極無秩序的雲的一個例子或範型。
像許多物理系統、生物系統和社會系統一樣，這群小昆蟲可以被描述為一個&ldquo整體&rdquo。
我們設想小昆蟲是由于一種吸引力而結群，它的最密集的部分把這種吸引力施加于離群太遠的個體小昆蟲，這設想表明，甚至有一種由這個&ldquo整體&rdquo施加于其成分或部分的作用或控制。
然而，這個&ldquo整體&rdquo可以用來消除廣泛傳播的&ldquo完全主義&rdquo的信念&mdash&mdash&ldquo整體&rdquo總是多于其部分的單純總和。
我不否認，有時候它可能是這樣。
(9)然而，這群小昆蟲是一個例子，說明一個整體其實隻不過是其部分的總和&mdash&mdash而且是在非常精确的意義上說的，因為不僅是由對所有的單個小昆蟲運動的描述來對它進行全面描述的，而且在這種情況下，整體的運動就是它的組成成員運動的（向量）總和除以成員的數目。
說明生物系統或&ldquo整體&rdquo對其部分的高度不規則運動施加某種控制的（許多類似方式中的）一個例子，就是一個正在野餐的家庭&mdash&mdash父母帶幾個小孩和一隻狗&mdash&mdash在森林裡漫遊幾個小時，但從不遠離家用汽車（可以說，它起着吸引力中心的作用）。
這個系統可以說比小昆蟲的雲更加像雲&mdash&mdash也就是說，它的各組成部分的運動更無規則性。
我希望你們現在明白了我的兩個原型或範型，即左邊的雲和右邊的鐘，并且知道了在它們之間我們可以排列許多種事物和許多種系統。
我相信，你們已經得出關于這個排列的某種模糊的一般觀念。
如果你們的觀念還有點不清楚或模糊的話，你們也不必擔心。
Ⅲ 我所說的排列，從常識看來，似乎是很可接受的。
最近，在我們自己的時代，甚至對于物理學來說，它也成為可接受的。
然而，在以前的二百五十年期間，情況卻不是這樣。
牛頓的革命，即曆史上最偉大的革命之一，導緻駁倒我已試圖提供給你們的常識性排列。
因為幾乎每個人(10)都認為牛頓革命所建立起來的成就之一是以下令人驚愕的命題： 所有的雲都是鐘&mdash&mdash甚至最陰沉的雲也是鐘。
&ldquo所有的雲都是鐘&rdquo這一命題，可以看作我稱之為&ldquo物理決定論&rdquo的觀點的一個簡要表達。
物理決定論者說所有的雲都是鐘，他們也會說，我們的常識性的排列，把雲放在左邊，把鐘放在右邊，會使人誤入歧途，因為一切事物都應放在極右邊。
他會說，根據我們的全部常識，我們排列事物不是按照它們的性質，而僅僅是按照我們的無知。
他會說，我們的排列方法僅僅反映了這一事實：我們較詳細地知道鐘的零件是怎樣起作用的，或太陽系是怎樣運動的，而我們對于形成氣體雲或有機體的粒子之間詳細的相互作用沒有一點知識。
而且他會宣稱，我們一旦獲得了這種知識，就将發現，氣體雲或有機體和我們的太陽系一樣，都像是鐘。
當然，牛頓的理論并沒有告訴物理學家情形就是如此。
事實上它一點也沒有論及雲。
它特别論述了行星，把行星的運動歸因于某種非常簡單的自然定律。
它也論及炮彈和潮汐。
但是牛頓理論在這些領域内的巨大成就，轉變了物理學家的頭腦，并且确實不是沒有道理的。
在牛頓及其前輩開普勒的時代以前，沒有能夠解釋或者充分地描述行星的運動。
顯然，這些行星由于某種原因參與恒星剛性系統的一成不變的總運動。
然而，它們偏離了那個系統的運動，幾乎就像單個小昆蟲離開一群小昆蟲的總運動一樣。
因此，各行星就像生物一樣，看來是處于雲和鐘之間的中間位置。
可是開普勒理論的成功以及牛頓理論的更大成功表明，那些曾經猜想過行星實際上是完善的鐘的思想家是對的。
因為借助于牛頓的理論，證明它們的運動是可以精确地預測的；以前由于這些行星的明顯的不規則性而使天文學家迷惑不解的全部細節，也都是可預測的。
牛頓的理論是人類曆史上第一個真正成功的科學理論，而且它是驚人地成功的。
這是真正的知識，超越了最大膽的想象的知識。
就是這樣一個理論，它不僅精确地解釋了所有行星運動的路線，而且同樣精确地解釋了地球上物體運動的路線，例如下落的蘋果，抛物體或擺鐘。
它甚至還解釋了潮汐。
所有虛心的人&mdash&mdash所有那些渴望學習并對知識的增長感興趣的人&mdash&mdash都改信了這個新的理論。
大多數虛心的人，尤其是大多數科學家，都認為它終究可以解釋一切事物，不僅包括電和磁，而且也包括雲，甚至包括活的有機體。
因此，物理決定論&mdash&mdash所有的雲都是鐘的學說&mdash&mdash在開明的人中間已成為主導的信仰；而所有不接受這個信仰的人，則被認為是蒙昧主義者或反動分子。
(11) Ⅳ 很少幾個持有不同意見的人中(12)有查爾斯·桑德·皮爾士，他是美國的大數學家和物理學家，而且我認為，他是有史以來最偉大的哲學家之一。
他對牛頓的理論沒有表示懷疑，然而早在1892年他就指明這個理論即使是正确的，也沒有提供任何有效理由使我們相信雲是完善的鐘。
雖然他與同時代所有其他物理學家一樣，認為世界就是按牛頓定律起作用的鐘，但是，他拒絕相信這個鐘或任何其他的鐘、直到最小的零件都是完善的。
他指出，無論如何我們都不可能宣稱，憑經驗了解了任何像一台完善的鐘一樣的事物，或者任何稍微接近于物理決定論所假定的絕對完善的事物。
也許我可以引用皮爾士的一個精彩的評論：&ldquo&hellip&hellip掌握實際情形的人&rdquo（皮爾士在這裡以一個實驗主義者的身份講話）&ldquo&hellip&hellip懂得質量和長度的最精确的比較，&hellip&hellip在精确度上遠遠超過所有的其他（物理）計量，&hellip&hellip也不如銀行賬目的精确，因而對物理常數的測定和家具商測量地毯、窗簾大體上是同等的&hellip&hellip&rdquo(13)皮爾士由此作出結論認為我們可以自由地猜測所有的鐘都有一定的松散性或不完善性，而這就允許偶然因素得以存在。
因而，皮爾士推測，世界不僅由嚴格的牛頓定律所主宰，同時也受偶然性、随機性或無序性法則的支配，受統計學概率的支配。
這就使世界構成一個雲和鐘的連鎖系統，因此，甚至最好的鐘在其分子結構上，也會顯示出某種程度的雲狀。
就我所知，皮爾士是牛頓之後敢于采用在某種程度上所有的鐘都是雲這一觀點的第一個物理學家和哲學家。
換句話說，雖然雲有極其不同程度的雲狀，但是隻有雲存在。
皮爾士支持這個觀點，他指出，所有的物體，甚至表上的寶石，都受制于分子熱運動(14)&mdash&mdash一種類似氣體分子或一群小昆蟲中的單個小昆蟲的運動，這無疑是正确的。
他的同代人沒有多大興趣去接受皮爾士的這些觀點。
表面上隻有一個哲學家注意到這個觀點，并加以抨擊。
(15)物理學家們似乎忽視了這些觀點。
甚至今天，大多數物理學家認為如果我們要把牛頓的經典力學看作是真的，那麼我們就不得不接受物理決定論及其命題：聽有的雲都是鐘。
隻是随着經典物理學的沒落以及新的量子理論的興起，物理學家才準備抛棄物理決定論。
現在情況變了。
直到1927年一直受到和蒙昧主義同等對待的非決定論成了流行的時髦。
一些大科學家，例如麥克斯·普朗克、歐文·薛定谔和阿爾伯特·愛因斯坦，雖然他們站在發展量子理論的最前列，但是他們對放棄決定論态度猶豫不決，因而被認為是老頑固。
(16)我自己曾經聽到一位很有才華的青年物理學家，把當時還活着并在深刻鑽研的愛因斯坦描繪成&ldquo守舊的人&rdquo。
人們認為，把愛因斯坦沖垮的洪流是量子理論。
這個理論是在1925&mdash1927年這一期間興起的，而且至多七個人對這一理論的出現作出的貢獻可以與愛因斯坦的貢獻相比拟。
Ⅴ 也許我可以在這裡停住，叙述一下我自己對這個境況和科學風尚的觀點。
皮爾士主張，在很大程度上，所有的鐘都是雲，連最精确的鐘也都是雲，我認為這是正确的。
我想這是對所有的雲都是鐘這個決定論的錯誤觀點的一個很重要的倒轉。
我還認為，皮爾士主張這個觀點與牛頓的經典物理學相一緻是正确的。
(17)我認為，這個觀點與愛因斯坦的（狹義）相對論更為明顯地相一緻，與新的量子理論則更加一緻。
換句話說，我是一個非決定論者，像皮爾士、康普頓和大多數當代其他物理學家一樣。
我和他們中的多數人都認為，愛因斯坦死抱着決定論不放是錯誤的。
（我大概可以說，我和他讨論過這個問題，并發現他不是堅定不移的。
）但是，我還認為，藐視守舊的愛因斯坦對量子理論的批評意見的那些現代物理學家大錯特錯了。
沒有人能不贊賞量子理論，而愛因斯坦也是全心全意加以贊賞的。
但是他對這個理論的流行解釋&mdash&mdash哥本哈根解釋&mdash&mdash的批評，就像德布洛意、薛定谔、玻姆、威吉爾以及最近蘭德提出的批評一樣，都被大多數物理學家所輕率地漠視。
(18)科學中的時髦是存在的，而且有些科學家幾乎像畫家和音樂家一樣樂意去趕浪頭。
雖然時髦和浪頭可以吸引意志薄弱的人，但是它們應受到抵制，而不是鼓勵，(19)像愛因斯坦那樣的批評總是有價值的：人們總能從中學到一點東西。
Ⅵ 亞瑟·霍利·康普頓是第一批歡迎新的量子理論和1927年海森堡新的物理非決定論的人物之一。
康普頓曾邀請海森堡到芝加哥演講，海森堡在1929年春去作了演講。
這次演講是海森堡第一次對他的理論作充分的闡述。
該演講一年以後作為他的第一本書由芝加哥大學出版社出版了，并附有亞瑟·康普頓寫的序言。
(20)在序言中，康普頓表示歡迎這個新理論，由于他的實驗反駁了它的直接前輩，(21)因而對這個新理論的出現作出了貢獻；然而他也作了一個表示告誡的暗示。
康普頓的告誡所預料的有些事很類似愛因斯坦的告誡。
愛因斯坦始終堅持，我們不應認為新的量子論&mdash&mdash&ldquo物理學史的這一章&rdquo，像康普頓大方而明智地稱呼它的那樣&mdash&mdash是&ldquo完備的&rdquo。
(22)雖然玻爾反對這個觀點，但是，我們要記住這個事實，例如，這個新理論關于中子連一點暗示也沒有提供，而大約一年以後，查得威克就發現了中子，它成為新的基本粒子長序列中的第一個粒子，新的量子論并沒有預見到這些粒子的存在（雖然狄拉克的理論确實能推導出正電子的存在）。
(23) 同年，1931年，康普頓在特利基金講演中，已成為最早考察物理學上新的非決定論對人類和更一般地說對生物學的(24)影響的人之一。
他為什麼那麼熱情地歡迎這個新理論的原因現在是很清楚的了。
因為這個新理論不僅為他解決了物理學的問題，而且也解決了生物學和哲學的問題，在哲學的問題中尤其是與倫理學有關的一些問題。
Ⅶ 為了說明這一點，我現在引用康普頓的《人類自由》一書開頭引人注目的一段話： 人是不是自由的力量？這是道德的基本問題，是宗教上的主要問題，也是科學中積極研究的一個課題。
如果我們身體的原子遵循像行星運動一樣不可改變的物理定律的話，為什麼還要試試看呢？如果我們的行動是按機械定律早已預定好的，那麼不管做多大的努力能有什麼差别呢&hellip&hellip？(25) 這裡，康普頓描述了我要說的&ldquo物理決定論者的噩夢&rdquo。
決定論者的像鐘一樣的物理機械結構首先是完全自控的：在完全的決定論者的物理世界裡，簡直沒有任何外部幹擾的餘地。
在這樣的世界裡發生的一切事情都是物理上事先定好的，包括我們一切運動和一切行動。
因而我們所有的思想、感覺和努力對在這個物理世界裡所發生的事情不可能有實際的影響。
它們如果不僅僅是幻想的話，最多也不過是物理事件的多餘副産物（&ldquo副現象&rdquo）。
這樣，希望證明所有的雲都是鐘的牛頓派物理學家的白日夢已吓得變成噩夢，而試圖忽視這一點已經導緻像理智的人格分裂症一樣的東西。
我認為康普頓感激新的量子論把他從理智的困境中解救了出來。
因此，他在《人類自由》一書中寫道：&ldquo物理學家很少讓以下事實打擾自己&mdash&mdash如果&hellip&hellip完全決定論的&hellip&hellip定律&hellip&hellip應用于人的行動，他本身就成為一台自動機&rdquo。
(26)而且他在《科學的人類意義》一書中，表達了他的信念： 在我自己正思考這個重要課題時，我的精神狀态比起我在任何較早的科學階段所能有的精神狀态更加滿意得多。
如果物理學定律的這種表述被認為是正确的話，一個人就會不得不假設（像大多數哲學家做的那樣）關于自由的感覺是虛幻的。
否則，如果（自由）選擇被認為是有效的話，物理學定律的這種表述就是&hellip&hellip不可靠的。
這個二難推理是令人不快的&hellip&hellip(27) 後來，康普頓在同一本書中，把這種情形幹脆總結為：&ldquo&hellip&hellip用物理定律作為根據去反對人類自由不再是合理的了。
&rdquo(28) 這些所引康普頓的話清楚地表示出，在海森堡之前，他曾經為我在這裡所說的物理決定論者的噩夢所煩惱，并且他已設法采用像理智的人格分裂症之類的東西從這個噩夢中逃脫出來。
或者像他自己描述的那樣：&ldquo我們[物理學家]甯願幹脆不注意這些困難&hellip&hellip&rdquo(29)康普頓歡迎把他從這一切困境中解救出來的新理論。
我認為決定論問題值得認真讨論的惟一問題恰恰是困惑康普頓的那個問題：這是由把世界描述為物理上完整的或物理上封閉的系統的物理理論所引起的問題。
(30)所謂物理上封閉的系統，我是指一系列物理實體或物理實體系統，例如原子，基本粒子，物理的力或力場，它們相互間&mdash&mdash而且隻是在相互之間按照相互作用的一定規律發生相互作用，而不允許和物理實體的封閉系統之外的任何東西發生相互作用，也不受它們的幹擾。
正是這個系統的&ldquo封閉&rdquo才産生了決定論者的噩夢。
(31) Ⅷ 這裡，我願意稍微離題一會兒，以便把我認為具有十分重要意義的物理決定論問題和追随休谟的許多哲學家與心理學家用以代替它的很不嚴肅的問題作一對比。
休谟把決定論（他稱之為&ldquo必然性學說&rdquo或&ldquo恒定連續的學說&rdquo）解釋為&ldquo相同的原因總産生相同的結果&rdquo和&ldquo相同的結果必然根據相同的原因&rdquo(32)的學說。
關于人類的行動和意志，他尤其主張，&ldquo旁觀者一般能從我們的目的和特性中推斷我們的行動；即使不能，他一般也會說，隻要完全熟悉我們的境況和心情以及我們的&hellip&hellip最秘密動機，他就能作出推斷。
而這一點正是必然性的本質&hellip&hellip&rdquo(33)因此休谟的繼承者這樣寫道：&ldquo我們的行動，我們的意志，我們的趣味，或者說我們的喜好，從心理學來說，都是由以前的經驗（&ldquo動機&rdquo）&ldquo引起&rdquo的，并且根本上是由我們的遺傳和環境造成的。
但是我們可以稱之為哲學決定論或心理學決定論的學說不僅和物理決定論斷然不同，而且也是完全懂得這個問題的物理決定論者幾乎不能認真對待的一件事情。
因為哲學決定論的命題&ldquo相同的結果有相同的原因&rdquo或&ldquo每個事件都有一個原因&rdquo的說法
(2) 但是在20世紀20年代，在我的學生時代，特别是自從1925年以來，我就聽說過康普頓。
那一年康普頓和西蒙(3)的著名實驗，駁倒了玻爾、克雷默和斯拉特(4)美妙而短命的量子理論。
這次反駁是量子理論曆史上一個決定性的事件，因為從這次實驗所引起的危機中出現了所謂&ldquo新的量子理論&rdquo&mdash&mdash玻恩和海森堡的理論，薛定谔的理論和狄拉克的理論。
這是康普頓的實驗檢驗第二次在量子理論曆史上起了關鍵性的作用。
第一次當然是發現康普頓效應，即對愛因斯坦光量子或光子理論的第一次獨立試驗（如康普頓本人所指出的那樣(5)）。
若幹年以後，在第二次世界大戰期間，我驚奇而又喜悅地發現康普頓不僅是一位偉大的物理學家，而且還是一位真正的、勇敢的哲學家。
此外，他的哲學興趣和目的在某些重要方面和我自己的大緻相同。
當我偶然得到康普頓1935年發表在題為《人類自由》(6)一書中的引人入勝的特利講演稿時，我發現了這一點。
你們會注意到我已經把康普頓《人類自由》這個書名吸收到今天我自己的題目裡面。
我所以這樣做，目的是要強調我的講演是與康普頓這本書緊密聯系在一起的。
更确切地說，我打算讨論康普頓在這本書的頭兩章讨論的問題。
這些問題又在他的另一本書《科學的人類意義》(7)的第二章裡讨論過。
然而，為了避免誤解，我必須強調，我今天的講演主要不是談康普頓的書，而是試圖重新研究他在這兩本書中力圖解決的一些哲學老問題，并且試圖找出對這些老問題的新解答。
我将在這裡概述的大略的試探性的解決辦法，在我看來，似乎與康普頓的主要目的很吻合，而且我希望&mdash&mdash實際上我相信&mdash&mdash他本會贊成這個解決辦法。
Ⅱ 我講演的中心目的是想把這些老問題簡明而有說服力地擺在你們面前。
但是，首先我要談一談我講演的題目中出現的雲和鐘。
我打算用雲表示這樣的物理系統，它像各種氣體一樣，是非常不規則、毫無秩序而又有點難以預測的。
假設在我們面前擺有圖式或排列，把非常紊亂的雲放在其左邊，而在我們所安排的另一端即右邊，我們可以放一個非常可靠的擺鐘，一個精确的鐘，用以表示這樣的物理系統：它的行為是規則的、有秩序的和高度可預測的。
按照我所稱之為事物的常識觀點看來，諸如氣候或雲行之類的自然現象是難以預料的：我們常說&ldquo氣候變化莫測&rdquo，就是這個意思。
另一方面，如果我們想要描述高度規則與可預測的現象，我們就提到&ldquo時鐘機構的準确性&rdquo。
有許多事物，自然過程與自然現象，我們可以把它們擺在左邊的雲與右邊的鐘這樣兩個極端之間。
變化的季節有點像不可靠的鐘一樣，所以，可以把它放在右邊的某處，可是不要太遠。
我想，我們都會同意把動物放在離左邊的雲不太遠的地方，而把植物放在稍微靠近于鐘的地方。
在動物中間，小狗要放在比老狗更靠近左邊的地方。
汽車按照它們的穩定性也會在我們的排列中的某處找到它們的地方。
我想卡迪拉牌汽車要在很右邊，而羅爾斯－羅依斯牌汽車就更右邊了，它們都很接近最好的鐘。
大概太陽系(8)要放在最右邊的地方。
我将在這裡利用一朵雲、一群小蒼蠅或小昆蟲作為雲的典型而又有趣的例子。
共同形成一群小昆蟲的單個昆蟲，就像氣體中的單個分子一樣，以驚人不規則的方式運動着。
即使每個小昆蟲大得足以看清，要追随任何一個小昆蟲的飛行路線也幾乎是不可能的。
小昆蟲除掉速度不很快、飛得不是很遠以外，為我們提供了氣體雲中的分子或暴風雲中的小水滴的不規則運動的極好圖像。
當然，有一些差别。
這群小昆蟲從不分散，而且很好地聚在一起。
考慮到各種小昆蟲運動的無秩序特性，這一點是令人驚奇的。
但在引力使之聚在一起的很大的氣體雲（例如我們的大氣層和太陽）中也有類似情況。
就小昆蟲來說，隻要我們假設，小昆蟲雖然很不規則地飛向四面八方，但是那些發現自己離群的小昆蟲則往回飛向最密集的地方，我們就可以很容易地解釋它們保持在一起的原因。
這種假設解釋了小昆蟲群是怎樣地保持在一起的，即使它沒有領頭的，沒有組織，而隻是由于每個小昆蟲無法無天随心所欲但又不喜歡離開它的夥伴太遠這一事實而形成的一種任意的統計分布狀态。
我想具有哲人态度的小昆蟲可能說，小昆蟲社會是個偉大的社會，至少是個良好的社會，因為它是一個可想象到的最平等、最自由和最民主的社會。
然而，作為《開放社會》一書的作者，我否認小昆蟲社會是個開放社會。
因為我認為開放社會的特征之一是除了政府的民主形式以外，它還珍視交際自由，而且它保護甚至鼓勵各自持有不同意見與信念的自由的亞社會形式。
但是，每一個有理性的小昆蟲大概總得承認，在它的社會裡，這種多元論是沒有的。
但是，今天我不打算讨論與自由問題有關的任何社會或政治問題；而且我不打算用這群小昆蟲作為社會系統的一個例子，而甯可用它作為我對雲狀物理系統的主要說明，作為極不規則或極無秩序的雲的一個例子或範型。
像許多物理系統、生物系統和社會系統一樣，這群小昆蟲可以被描述為一個&ldquo整體&rdquo。
我們設想小昆蟲是由于一種吸引力而結群，它的最密集的部分把這種吸引力施加于離群太遠的個體小昆蟲，這設想表明，甚至有一種由這個&ldquo整體&rdquo施加于其成分或部分的作用或控制。
然而，這個&ldquo整體&rdquo可以用來消除廣泛傳播的&ldquo完全主義&rdquo的信念&mdash&mdash&ldquo整體&rdquo總是多于其部分的單純總和。
我不否認，有時候它可能是這樣。
(9)然而，這群小昆蟲是一個例子，說明一個整體其實隻不過是其部分的總和&mdash&mdash而且是在非常精确的意義上說的，因為不僅是由對所有的單個小昆蟲運動的描述來對它進行全面描述的，而且在這種情況下，整體的運動就是它的組成成員運動的（向量）總和除以成員的數目。
說明生物系統或&ldquo整體&rdquo對其部分的高度不規則運動施加某種控制的（許多類似方式中的）一個例子，就是一個正在野餐的家庭&mdash&mdash父母帶幾個小孩和一隻狗&mdash&mdash在森林裡漫遊幾個小時，但從不遠離家用汽車（可以說，它起着吸引力中心的作用）。
這個系統可以說比小昆蟲的雲更加像雲&mdash&mdash也就是說，它的各組成部分的運動更無規則性。
我希望你們現在明白了我的兩個原型或範型，即左邊的雲和右邊的鐘，并且知道了在它們之間我們可以排列許多種事物和許多種系統。
我相信，你們已經得出關于這個排列的某種模糊的一般觀念。
如果你們的觀念還有點不清楚或模糊的話，你們也不必擔心。
Ⅲ 我所說的排列，從常識看來，似乎是很可接受的。
最近，在我們自己的時代，甚至對于物理學來說，它也成為可接受的。
然而，在以前的二百五十年期間，情況卻不是這樣。
牛頓的革命，即曆史上最偉大的革命之一，導緻駁倒我已試圖提供給你們的常識性排列。
因為幾乎每個人(10)都認為牛頓革命所建立起來的成就之一是以下令人驚愕的命題： 所有的雲都是鐘&mdash&mdash甚至最陰沉的雲也是鐘。
&ldquo所有的雲都是鐘&rdquo這一命題，可以看作我稱之為&ldquo物理決定論&rdquo的觀點的一個簡要表達。
物理決定論者說所有的雲都是鐘，他們也會說，我們的常識性的排列，把雲放在左邊，把鐘放在右邊，會使人誤入歧途，因為一切事物都應放在極右邊。
他會說，根據我們的全部常識，我們排列事物不是按照它們的性質，而僅僅是按照我們的無知。
他會說，我們的排列方法僅僅反映了這一事實：我們較詳細地知道鐘的零件是怎樣起作用的，或太陽系是怎樣運動的，而我們對于形成氣體雲或有機體的粒子之間詳細的相互作用沒有一點知識。
而且他會宣稱，我們一旦獲得了這種知識，就将發現，氣體雲或有機體和我們的太陽系一樣，都像是鐘。
當然，牛頓的理論并沒有告訴物理學家情形就是如此。
事實上它一點也沒有論及雲。
它特别論述了行星，把行星的運動歸因于某種非常簡單的自然定律。
它也論及炮彈和潮汐。
但是牛頓理論在這些領域内的巨大成就，轉變了物理學家的頭腦，并且确實不是沒有道理的。
在牛頓及其前輩開普勒的時代以前，沒有能夠解釋或者充分地描述行星的運動。
顯然，這些行星由于某種原因參與恒星剛性系統的一成不變的總運動。
然而，它們偏離了那個系統的運動，幾乎就像單個小昆蟲離開一群小昆蟲的總運動一樣。
因此，各行星就像生物一樣，看來是處于雲和鐘之間的中間位置。
可是開普勒理論的成功以及牛頓理論的更大成功表明，那些曾經猜想過行星實際上是完善的鐘的思想家是對的。
因為借助于牛頓的理論，證明它們的運動是可以精确地預測的；以前由于這些行星的明顯的不規則性而使天文學家迷惑不解的全部細節，也都是可預測的。
牛頓的理論是人類曆史上第一個真正成功的科學理論，而且它是驚人地成功的。
這是真正的知識，超越了最大膽的想象的知識。
就是這樣一個理論，它不僅精确地解釋了所有行星運動的路線，而且同樣精确地解釋了地球上物體運動的路線，例如下落的蘋果，抛物體或擺鐘。
它甚至還解釋了潮汐。
所有虛心的人&mdash&mdash所有那些渴望學習并對知識的增長感興趣的人&mdash&mdash都改信了這個新的理論。
大多數虛心的人，尤其是大多數科學家，都認為它終究可以解釋一切事物，不僅包括電和磁，而且也包括雲，甚至包括活的有機體。
因此，物理決定論&mdash&mdash所有的雲都是鐘的學說&mdash&mdash在開明的人中間已成為主導的信仰；而所有不接受這個信仰的人，則被認為是蒙昧主義者或反動分子。
(11) Ⅳ 很少幾個持有不同意見的人中(12)有查爾斯·桑德·皮爾士，他是美國的大數學家和物理學家，而且我認為，他是有史以來最偉大的哲學家之一。
他對牛頓的理論沒有表示懷疑，然而早在1892年他就指明這個理論即使是正确的，也沒有提供任何有效理由使我們相信雲是完善的鐘。
雖然他與同時代所有其他物理學家一樣，認為世界就是按牛頓定律起作用的鐘，但是，他拒絕相信這個鐘或任何其他的鐘、直到最小的零件都是完善的。
他指出，無論如何我們都不可能宣稱，憑經驗了解了任何像一台完善的鐘一樣的事物，或者任何稍微接近于物理決定論所假定的絕對完善的事物。
也許我可以引用皮爾士的一個精彩的評論：&ldquo&hellip&hellip掌握實際情形的人&rdquo（皮爾士在這裡以一個實驗主義者的身份講話）&ldquo&hellip&hellip懂得質量和長度的最精确的比較，&hellip&hellip在精确度上遠遠超過所有的其他（物理）計量，&hellip&hellip也不如銀行賬目的精确，因而對物理常數的測定和家具商測量地毯、窗簾大體上是同等的&hellip&hellip&rdquo(13)皮爾士由此作出結論認為我們可以自由地猜測所有的鐘都有一定的松散性或不完善性，而這就允許偶然因素得以存在。
因而，皮爾士推測，世界不僅由嚴格的牛頓定律所主宰，同時也受偶然性、随機性或無序性法則的支配，受統計學概率的支配。
這就使世界構成一個雲和鐘的連鎖系統，因此，甚至最好的鐘在其分子結構上，也會顯示出某種程度的雲狀。
就我所知，皮爾士是牛頓之後敢于采用在某種程度上所有的鐘都是雲這一觀點的第一個物理學家和哲學家。
換句話說，雖然雲有極其不同程度的雲狀，但是隻有雲存在。
皮爾士支持這個觀點，他指出，所有的物體，甚至表上的寶石，都受制于分子熱運動(14)&mdash&mdash一種類似氣體分子或一群小昆蟲中的單個小昆蟲的運動，這無疑是正确的。
他的同代人沒有多大興趣去接受皮爾士的這些觀點。
表面上隻有一個哲學家注意到這個觀點，并加以抨擊。
(15)物理學家們似乎忽視了這些觀點。
甚至今天，大多數物理學家認為如果我們要把牛頓的經典力學看作是真的，那麼我們就不得不接受物理決定論及其命題：聽有的雲都是鐘。
隻是随着經典物理學的沒落以及新的量子理論的興起，物理學家才準備抛棄物理決定論。
現在情況變了。
直到1927年一直受到和蒙昧主義同等對待的非決定論成了流行的時髦。
一些大科學家，例如麥克斯·普朗克、歐文·薛定谔和阿爾伯特·愛因斯坦，雖然他們站在發展量子理論的最前列，但是他們對放棄決定論态度猶豫不決，因而被認為是老頑固。
(16)我自己曾經聽到一位很有才華的青年物理學家，把當時還活着并在深刻鑽研的愛因斯坦描繪成&ldquo守舊的人&rdquo。
人們認為，把愛因斯坦沖垮的洪流是量子理論。
這個理論是在1925&mdash1927年這一期間興起的，而且至多七個人對這一理論的出現作出的貢獻可以與愛因斯坦的貢獻相比拟。
Ⅴ 也許我可以在這裡停住，叙述一下我自己對這個境況和科學風尚的觀點。
皮爾士主張，在很大程度上，所有的鐘都是雲，連最精确的鐘也都是雲，我認為這是正确的。
我想這是對所有的雲都是鐘這個決定論的錯誤觀點的一個很重要的倒轉。
我還認為，皮爾士主張這個觀點與牛頓的經典物理學相一緻是正确的。
(17)我認為，這個觀點與愛因斯坦的（狹義）相對論更為明顯地相一緻，與新的量子理論則更加一緻。
換句話說，我是一個非決定論者，像皮爾士、康普頓和大多數當代其他物理學家一樣。
我和他們中的多數人都認為，愛因斯坦死抱着決定論不放是錯誤的。
（我大概可以說，我和他讨論過這個問題，并發現他不是堅定不移的。
）但是，我還認為，藐視守舊的愛因斯坦對量子理論的批評意見的那些現代物理學家大錯特錯了。
沒有人能不贊賞量子理論，而愛因斯坦也是全心全意加以贊賞的。
但是他對這個理論的流行解釋&mdash&mdash哥本哈根解釋&mdash&mdash的批評，就像德布洛意、薛定谔、玻姆、威吉爾以及最近蘭德提出的批評一樣，都被大多數物理學家所輕率地漠視。
(18)科學中的時髦是存在的，而且有些科學家幾乎像畫家和音樂家一樣樂意去趕浪頭。
雖然時髦和浪頭可以吸引意志薄弱的人，但是它們應受到抵制，而不是鼓勵，(19)像愛因斯坦那樣的批評總是有價值的：人們總能從中學到一點東西。
Ⅵ 亞瑟·霍利·康普頓是第一批歡迎新的量子理論和1927年海森堡新的物理非決定論的人物之一。
康普頓曾邀請海森堡到芝加哥演講，海森堡在1929年春去作了演講。
這次演講是海森堡第一次對他的理論作充分的闡述。
該演講一年以後作為他的第一本書由芝加哥大學出版社出版了，并附有亞瑟·康普頓寫的序言。
(20)在序言中，康普頓表示歡迎這個新理論，由于他的實驗反駁了它的直接前輩，(21)因而對這個新理論的出現作出了貢獻；然而他也作了一個表示告誡的暗示。
康普頓的告誡所預料的有些事很類似愛因斯坦的告誡。
愛因斯坦始終堅持，我們不應認為新的量子論&mdash&mdash&ldquo物理學史的這一章&rdquo，像康普頓大方而明智地稱呼它的那樣&mdash&mdash是&ldquo完備的&rdquo。
(22)雖然玻爾反對這個觀點，但是，我們要記住這個事實，例如，這個新理論關于中子連一點暗示也沒有提供，而大約一年以後，查得威克就發現了中子，它成為新的基本粒子長序列中的第一個粒子，新的量子論并沒有預見到這些粒子的存在（雖然狄拉克的理論确實能推導出正電子的存在）。
(23) 同年，1931年，康普頓在特利基金講演中，已成為最早考察物理學上新的非決定論對人類和更一般地說對生物學的(24)影響的人之一。
他為什麼那麼熱情地歡迎這個新理論的原因現在是很清楚的了。
因為這個新理論不僅為他解決了物理學的問題，而且也解決了生物學和哲學的問題，在哲學的問題中尤其是與倫理學有關的一些問題。
Ⅶ 為了說明這一點，我現在引用康普頓的《人類自由》一書開頭引人注目的一段話： 人是不是自由的力量？這是道德的基本問題，是宗教上的主要問題，也是科學中積極研究的一個課題。
如果我們身體的原子遵循像行星運動一樣不可改變的物理定律的話，為什麼還要試試看呢？如果我們的行動是按機械定律早已預定好的，那麼不管做多大的努力能有什麼差别呢&hellip&hellip？(25) 這裡，康普頓描述了我要說的&ldquo物理決定論者的噩夢&rdquo。
決定論者的像鐘一樣的物理機械結構首先是完全自控的：在完全的決定論者的物理世界裡，簡直沒有任何外部幹擾的餘地。
在這樣的世界裡發生的一切事情都是物理上事先定好的，包括我們一切運動和一切行動。
因而我們所有的思想、感覺和努力對在這個物理世界裡所發生的事情不可能有實際的影響。
它們如果不僅僅是幻想的話，最多也不過是物理事件的多餘副産物（&ldquo副現象&rdquo）。
這樣，希望證明所有的雲都是鐘的牛頓派物理學家的白日夢已吓得變成噩夢，而試圖忽視這一點已經導緻像理智的人格分裂症一樣的東西。
我認為康普頓感激新的量子論把他從理智的困境中解救了出來。
因此，他在《人類自由》一書中寫道：&ldquo物理學家很少讓以下事實打擾自己&mdash&mdash如果&hellip&hellip完全決定論的&hellip&hellip定律&hellip&hellip應用于人的行動，他本身就成為一台自動機&rdquo。
(26)而且他在《科學的人類意義》一書中，表達了他的信念： 在我自己正思考這個重要課題時，我的精神狀态比起我在任何較早的科學階段所能有的精神狀态更加滿意得多。
如果物理學定律的這種表述被認為是正确的話，一個人就會不得不假設（像大多數哲學家做的那樣）關于自由的感覺是虛幻的。
否則，如果（自由）選擇被認為是有效的話，物理學定律的這種表述就是&hellip&hellip不可靠的。
這個二難推理是令人不快的&hellip&hellip(27) 後來，康普頓在同一本書中，把這種情形幹脆總結為：&ldquo&hellip&hellip用物理定律作為根據去反對人類自由不再是合理的了。
&rdquo(28) 這些所引康普頓的話清楚地表示出，在海森堡之前，他曾經為我在這裡所說的物理決定論者的噩夢所煩惱，并且他已設法采用像理智的人格分裂症之類的東西從這個噩夢中逃脫出來。
或者像他自己描述的那樣：&ldquo我們[物理學家]甯願幹脆不注意這些困難&hellip&hellip&rdquo(29)康普頓歡迎把他從這一切困境中解救出來的新理論。
我認為決定論問題值得認真讨論的惟一問題恰恰是困惑康普頓的那個問題：這是由把世界描述為物理上完整的或物理上封閉的系統的物理理論所引起的問題。
(30)所謂物理上封閉的系統，我是指一系列物理實體或物理實體系統，例如原子，基本粒子，物理的力或力場，它們相互間&mdash&mdash而且隻是在相互之間按照相互作用的一定規律發生相互作用，而不允許和物理實體的封閉系統之外的任何東西發生相互作用，也不受它們的幹擾。
正是這個系統的&ldquo封閉&rdquo才産生了決定論者的噩夢。
(31) Ⅷ 這裡，我願意稍微離題一會兒，以便把我認為具有十分重要意義的物理決定論問題和追随休谟的許多哲學家與心理學家用以代替它的很不嚴肅的問題作一對比。
休谟把決定論（他稱之為&ldquo必然性學說&rdquo或&ldquo恒定連續的學說&rdquo）解釋為&ldquo相同的原因總産生相同的結果&rdquo和&ldquo相同的結果必然根據相同的原因&rdquo(32)的學說。
關于人類的行動和意志，他尤其主張，&ldquo旁觀者一般能從我們的目的和特性中推斷我們的行動；即使不能，他一般也會說，隻要完全熟悉我們的境況和心情以及我們的&hellip&hellip最秘密動機，他就能作出推斷。
而這一點正是必然性的本質&hellip&hellip&rdquo(33)因此休谟的繼承者這樣寫道：&ldquo我們的行動，我們的意志，我們的趣味，或者說我們的喜好，從心理學來說，都是由以前的經驗（&ldquo動機&rdquo）&ldquo引起&rdquo的，并且根本上是由我們的遺傳和環境造成的。
但是我們可以稱之為哲學決定論或心理學決定論的學說不僅和物理決定論斷然不同，而且也是完全懂得這個問題的物理決定論者幾乎不能認真對待的一件事情。
因為哲學決定論的命題&ldquo相同的結果有相同的原因&rdquo或&ldquo每個事件都有一個原因&rdquo的說法
