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发信人: songs (今夜有丁香雨), 信区: Philosophy
标  题: 现代物理学中的因果性问题(2)
发信站: 哈工大紫丁香 (2001年06月29日15:40:36 星期五), 站内信件

4.因果性与量子力学
因果律在现代物理学中的失灵成了最近以来研究自然科学和认识论的人们关注的焦点。
有些人把这视为物理学中规律概念的基础的一种转向的开端，虽然另一些人否认这一点
。为了确认这种看法是否确切，我们必须首先检验一下这一论断的意义与真理性，也就
是说，必须弄清楚，现代物理学明确地取消了因果律本身，因果律在科学中、至少在物
理学中失去了意义，因而不是无意义的便是错误的，这些究竟意味着什么。因为我们只
有弄清楚这些，才能知道，物理学家为何断言因果律的失灵，以及人们是否能完全精确
地说明这一点，也就是说，因果陈述是否像人们主张的那样，不是无意义的便是错误的
呢，还是这两种论断对于事实都是不确切的呢。
普遍的看法认为，人们之所以谈到因果律的失灵，是因为海森伯所述的不确定关系向我
 们明确表明，根据因果律的理论对未来作出的任何预言都是不确定的。因为在这种理论
 所确定的界限内，我们无法同时精确地确定电子的位置和速度；而且，只有假定瞬时状
 态的准确性，我们才能谈到因果律的有效性。换句话说，为了能预言最终状态，必须准
 确地认识初始状态。但是，由于不确定关系，是不可能作出这一假定的。
因此，在物理学中因果律失灵的真正原因看来在于瞬时状态的不确定性或严格的因果假
定是无法满足的，这一假定说的是："如果一个孤立系统的现时状态在一切确定的部分都
能被准确地认识，那么，这个系统的未来状态就能由此被计算出来。"(13)那么，瞬时状
态的不确定性就是因果律失灵的真正原因吗?命题"在原子世界，状态A是确定的，状态B
不是确定的"，是什么意思呢?
举例来说，在现代力学中人们之所以谈到电子的不确定性，是因为人们只有放弃空间坐
标系的确定性--这一确定性与速度的确定性结合起来，使准确地确定电子［状态］成为
可能--才能确定电子的速度。我们要准确地测量电子的位置，就必须首先假定一种 波长
极短的光线，而这恰恰妨碍了确定电子的速度，因为测定位置所需要的光线使电子 逸出
了自己的轨道，因而使电子动量发生了不连续的变化。而且我们要越准确地测定位 置，
所要求的波长也就越短，因而动量的变化也就越不连续。当我们用长波射线代替短 波光
线时，显然电子动量的改变非常小，因而我们能准确地测量电子的速度，但是对位 置的
测定却不准确了。人们通常是这样表述这一理论的：对电子位置的测量越准确，对 其速
度的测量则越不准确。(14)海森伯把这描述如下：
"电子的位置和动量不能同时准确地被测定。要测定电子的位置，就必须照亮电子。这就
假定了一个光电效应，所以也可以这么加以解释：光量子撞击电子，并被电子反射回来
或改变方向。因此，在这个瞬间，电子肯定要不连续地改变其动量。对位置的测定越准
确，也就是说，所用的光线的波长也就越短，动量的改变就越大，因此，位置被测定得
越准确，动量就越不准确。人们也能够通过高速粒子的撞击实验来测定电子的位置，但
这又意味着动量的不连续的改变；另一方面，粒子的动量可以通过测定其速度而得到任
何预期的精确测量，但这就必须假定光波是长的，因此，反冲可以忽略不计。但在这 时
，位置却相应地不再能得到准确的测定。"(15)
为了理解这一表述的意义，我觉得，在若干点上与人们在经典物理学中谈到的准确测定
电子的位置和速度的主张结合起来，是不适当的。人们通常认为，这里涉及的不是假设
，而是定义。对速度的测定被定义为用时间除位置所得到的商。但显而易见，我们用这
种定义既没有揭示那种确定性的根据，也没有在旧力学和新力学之间作出区分。假如情
况果真是这样，海森伯的理论事实上就会丧失意义，而确定性概念在旧力学中是模糊不
清的。因为显而易见，一个那样定义的确定性同样可以在不确定关系中找到。例如，假
如我们在测定位置时首先选用短波光线，我们就能使位置的测定的准确性达到任意的精
确度，但在这种情况下，电子的速度则是不准确的了。现在我们要问，在假定了测定位
置的确定性的前提下，如何能测定电子的确定性。对此可以这样回答：如果这两种测定
不能同时确定，则可以用互补的方式，准确表达电子的确定性。人们是用直接的方式还
是用互补的方式规定一个科学陈述，是同样有效的；对科学来说，这在逻辑上不仅是次
要的事情，而且也毫无意义，即使它在现实中是可行的。关于这一点，我们可以援引爱
丁顿的说明：
"……对粒子位置的认识的准确性我们没有划定任何界限；前提是，我们并不同时力求得
到对速度的准确认识。在这个瞬间，首先完成的是对位置的极准确的测定，而且在我们
等待一个短暂的时刻之后，我们重又完成一个这样的准确测定。通过相互比较位置的 准
确测定，我们获得了粒子的准确速度，并且巧妙地破坏了关于不确定性关系的原理… …
但我们却决不能把速度的这种测定运用于预言未来，因为我们在第二次完成对位置的 准
确测定时，已对粒子产生了重大影响，以致它不再具有我们精心测定的速度……"(1 6)

爱丁顿对不确定性关系的阐述显然是有前提的，即对科学来说重要的不是认识人们怎样
和以什么方式测定某种状态，不是一种状态究竟能否加以测定，而是能否根据状态的某
种被确认的确定性作出某种预言。人们在不把不确定性关系归结为瞬时状态的不确定性
时，怎么论证这种关系，是一目了然的。正是规定预言的不可能性导致了不确定性的关
系。断言电子的速度和位置不能同时得到测定，意味着我们认为根本不可能确定地作出
关于一个粒子的预言，不管是关于它的速度还是关于它的位置。这也可以这样加以表述
：在原子世界中一个物理系统的确定性问题也就是预言的确定性问题。不确定性关系只
是表达了这样的事实，即没有任何预言能确定在什么条件下和在什么时间内电子从一个
轨道跳入到另一轨道，并将达到哪个点，即使我们用我们起初拒绝的方式制定一个公式
，由此推导出预言，也不可能通过新的观察去证明从这个公式推导出来的预言。
因此，人们之所以谈到瞬时状态的不确定性，原因在于，根据这个理论，我们在某个界
限内无法确定地预言任何事件，但预言的确定性却构成了自然规律性的内涵；只有这种
预言的确定性才能表达合乎规律的事件。海森伯理论的最大功绩在于，它告诉我们，一
个确定的预言只有在这个理论确立的界限内才是不可检验的，换言之，绝对不可能根据
旧的观察推导出在这一界限内存在的事件。所以，如果我们能够谈预言的确定性，因果
概念的运用就是有效的，如果这一假定不能得到确定的证明，因果律的预言就成问题了
。因此，现代物理学拒绝因果律的原因在于主张预言的不确定性。
所以，海森伯的表述即使不错，也毕竟没有特别强调他的理论给因果问题作出的重要贡
献。他的理论是这样说的：
"……以为我们认识现在，就能算出将来的看法，不是结论错了，而是前提错了。我们根
本不可能认识现在的所有确定的部分。因此，所有的知觉都是对大量的可能性的选择和
对未来的可能性的描述……由于所有实验都服从于量子力学的规律，所以量子力学能明
确地断定因果律的无效性。"(17)
我们的探索表明，孤立地谈现在的可知性对科学是没有意义的，因为任何科学陈述本身
不仅断定事实，而且也断定进入未来的向导，换言之，它向我们描绘了支配未来的可能
性。没有任何自然规律能表示某种物理状态原则上是确定的或不确定的。因果原理说的
是，在现实中只出现严格合乎规律的东西，也就是说，只有因果原理才是这样一种准则
，它在现实中对任何行动都是完全充分的，而且我们能够根据它认知未来。反之，现代
物理学告诉我们，它确定的界限内并未发生任何可以按照那个准则加以预言的东西，看
来只能根据自然规律本身，确立应用任何假设或准则的可能性所依存的一个界限。某个
假设如果是有效的，就不是由一个确定的量值，而只是由统计的陈述来勾画的。现代物
理学的伟大成就在于，它揭示了所有对自然研究有用的科学假设或准则都是由自然规律
来检验的。因此，没有任何理由假定一些决不能由经验检验的前提。由于现代物理学的
这一进步，我们就很清楚地看到，可供观察或研究自然的理论基础只有通过自然规律或
经验才能加以确定。这在以前是几乎没有人预见到的，因此，可以视它为海森伯理论的
最新贡献。
但这肯定不是对海森伯关于因果律的无效性的表述应说的全部内容。因为这一表述不仅
说出了我们所叙述的内容，而且说出了因果律在原则上的不可能性。这究竟是指什么呢
 ?
因果律的失灵，只意味着我们觉得不可能根据那种表示因果原理的准则，去表达现实中
的某种事态，或期待未来的某种秩序。换言之，根据现代物理学，在现实中不可能发生
可按因果律加以描述的事件，也就是说，我们不可能提出一个公式，能够用它在不确定
性关系给定的界限内预言某种确定的东西。因此，因果律在原则上的不可能性可以这样
加以表述：我们原则上不能根据那个准则去描述某种自然事件或从某种公式导出某种自
然事件。这是否真正表达了因果律在原则上的不可能性呢?
因果原理说的是，所有发生的事件都毫无例外地是可预言的。"可预言的"一词首先假定
了存在着我们能据以预测出新的观察的公式，其次假定了所有服从此类公式的事件都是
可预测的。因此，我们可以用两种方式谈因果律在原则上的无效性：或者根本不存在具
有我们所寻找的那种性质的公式，或者从某种公式推导出来的东西是无法证实的。虽然
这两种方式描述了同样的事实，但它们之间在本质上却彼此颇不相同，因为在前一种情
况下，因果律是重言式，在后一种情况下，则是经验命题。如果因果律是重言式，我们
在原则上就不能断定困果律的无效性，因为重言式本身不可能是无效的。只有因果律是
经验命题，我们才能在某些情况下有理由说因果律的无效性，因为没有任何科学陈述是
绝对有效的。在这种情况下，"原则上的不可能性"一词便没有意义了。让我们来进一步
检查以下两个表述。
(一)重言式的因果律陈述的是：自然规律意味着能够用一个据以推论未来状态的公式进
行描述。显而易见，即使事件还是无序的，人们仍能找到进行这种描述的公式。如果自
然界的规律性只是这个意思，人们就不能断言因果律的无效性，因为在现实中没有任何
东西会与这种规律相抵触。换言之，这里没有任何偶然性。
"没有任何偶然性"这一陈述可以作两种解释：(1)因果律绝对有效，(2)规律与偶然性之
间的界限只有形式上的意义。
(1)因果律不具有重言式的性质，这是由现代物理学的发展和因果律在物理学中的失灵 
才看出来的。如果自然规律具有重言式的性质，任何经验科学就都不可能确认它无效。
但这种确认是千真万确的。因此，我们必须说，因果律不是重言式。谁要是这么断言，
谁就不认识自然规律的本质。
(2)这种解释也可以这样加以表述：规律与偶然性之间的界限不仅是某种经验上确定的 
东西，而且也是纯形式的。依照严格的因果规律性，自然规律仅仅在于，我们根据这样
的假定就能陈述它。但根据我们迄今的讨论，这已被我们视为不可能的而加以否定。因
 此，那种界限不能通过形式特点予以确定地陈述，而只能通过预言的实现予以表述。所
 以，这里涉及的不是纯理论的思辨，而是实践的事情。
(二)因果律在经验中是无效的，这只是意味着，在不确定关系断定的界限内，不可能在
经验中找到这样一种东西，关于这种东西，我们可以断定它有因果假设所要求的行为。
因此，因果律的无效性意味着，不管用何种方式，都在原则上不可能预言自然事态。显
而易见，(1)这种无效性并不能得到经验的证明，(2)没有任何经验能表明在自然中会发
生一种在原则上不可预言的东西。如果在经验科学中谈论最后的证实是有意义的，情况
可能就是那样。但就我们所见而言，这并没有得到任何科学方法的支持。没有任何科学
陈述是最后可以证实的，同时任何最后可以证实的陈述肯定不是科学陈述。现代哲学的
严格分析越来越清晰地挑明，科学陈述在逻辑意义上并不是陈述，而只是"构造陈述的指
示"，因为陈述必须是最后可以证实的。而这在科学陈述中几乎是不可能的。
我们已经把所谓因果效用在原则上的不可能性当作不正确的解释拒绝了，现在，要考察
的最后一个观点可表述为：因果律如果不是错误的，也毕竟对科学是无内容的，因而是
一个重言式。显而易见，在陈述"因果律是重言式"与陈述"因果律被现代物理学证实为重
言式"之间是有区别的。前者指因果律在所有情况下都必定有效，并且不能被任何东西驳
倒，后者则是说，因果律因为有重言式的性质，是被现代物理学当作无效的东西加以拒
绝的。没有任何自然规律是重言式的，这是一个无需再作解释的物理学事实；这里我们
只想探讨，能否用经验驳倒重方式的陈述。
显然，重言式不可能被经验驳倒，因为它涉及的不是事态，而是事态的各种可能的特定
组合。凡可由经验确定的东西都不会具有这种特点。为了把重言式的命题与经验命题区
分开，人们自然无需实验，而只需弄清命题的意义。那种认为我们的经验能表明这个或
那个命题是重言式的论断，本身就是重言式。如果情况并非如此，我们就很难想像我们
 的外部世界，于是在世界上就不存在任何在逻辑上可以思议的东西了。因此，我们把这
 种表述当作是不确切的，而加以拒绝。
总而言之，物理学中因果律的无效性并没有因为预言的不确定性，就能使我们去建立自
然规律的新基础，同样我们并不能断定因果律在原则上是不可能的或无意义的，而只能
根据自然规律本身，确定应用科学原理的界限。这就是近来物理学的新形势和新成就。

5.统计规律与概率规律
原子物理学的发展加强了一种观点，按照这种观点，自然规律性不是所谓严格的因果规
律性。确切地说，这种观点以一个特殊领域为根据，人们可以把这一领域与严格合乎规
律的领域对立起来，而且在这一领域中可以说几乎没有规律与偶然性之间的区别。也可
以这样说，在自然界中并不是一方面有规律，另一方面有偶然性，而是人们把偶然性的
规律，或更简单地说，把概率规律当作现代物理学的基础。这里虽然规律与偶然性这两
个相互矛盾的概念似乎被联系在一起了，但讨论这类规律确实是有意义的。这是因为，
经过严密的哲学分析，事实已表明，统计描述虽然在现代物理学中广为使用，但规律概
念却牢固不变，并且任何其他概念都几乎不可能代替或修正概率概念，所以显然可见，
当我们谈概率规律时，我们确实不知道我们说的是什么意思。这种混乱看起来起源于人
 们把现实中存在的概率的意义与概率计算中的概率的意义相混淆，却不知道如此一来便
 无法获得任何自然观念。因此，必须首先从概率规律的意义问题谈起。所以，这里要讨
 论的问题是，说这个或那个东西遵循所谓概率规律究竟是什么意思。
人们通常用掷骰子或轮盘赌的游戏来说明概率概念。人们谈的是一种逻辑的和事实的概
率。被理解为逻辑概率的东西在数学的概率计算中有其表达。但我们不仅在日常使用( 
比如在保险统计)中，而且在精确科学(比如在对策理论)中都运用概率计算中分析概率 
元素的方法。虽然概率概念是一个逻辑概念，似乎与其他数学概念并无差别，但在它的
现实运用中却不难发现差别。哲学分析的一项任务始终是要表明，数学概率在现实中的
运用究竟能否与其他数学概念的运用是等价的。这一所谓运用问题至今还没有一个最终
答案，虽然最近有人更明确地指出了得到这个答案的方法。深入探讨这一问题不属于我
 们的课题，这里只需指明，这一问题的难点在什么地方。
在概率计算中，概率概念被定义为一个集合(Kollektiv)中有利情况与可能情况的商， 
这个集合必须被假设为无限的，其中有一个极限值。比如大家知道，在掷一个标准的骰
子时出现某个数字的概率就是商g/m。但知道这一数字是否具有某一意义，对于数学的 
概率计算却完全无关紧要。这只有对于所谓的应用问题才是重要的。但人们如何表述这
一问题呢?概率计算在现实应用中的可能性问题意味着什么呢?或者说，物理学中的统计
理论能否对应用问题给出满意的回答呢?
我们再次回到概率计算上来，并追问：(1)究竟什么是概率计算?(2)概率计算以什么为 
对象?关于第一个问题，在概率计算中并不出现概率元素，而是所有的东西都能被视为 
合乎规律的，在这里，"合乎规律的"一词当然仅仅是指合乎概率规律的。从概率计算 中
不可能推导出一个具有普遍意义的概率概念--这只有在应用中才能发生--概率计 算只是
向我们指明，这一概念与其他概念有什么关系，以及在这里什么规则起支配作用 。关于
第二个问题，概率计算并不以概率元素为根据，而是以出现一个集合的所谓相对 频率为
根据，这个集合被视为一个无穷系列，也就是说，这个系列不局限于数量有限的 情况，
而是越出了各个情况的所有界限。这是概率计算的唯一前提，没有这一前提，概 率计算
实际上是不可能的。
这可以用掷骰子为例加以具体说明：如果我们投掷一个标准的骰子，那么，根据概率计
算，一个事件出现的概率是1/6，也就是说，如果我们投掷一个足够长的时间，那么， 
比如说，4这个数平均会出现1/6次。这当然只有假定一个极限概念才是可能的，这一概
念趋于情况的无限性，因而永远不可能通过有限的观察来证明。所以，我们觉得可以理
解，为什么在概率计算中决不出现任何能被人们完全当作偶然性的东西。如果事件还是
混沌无序的，那么，通过一个长的观察系列，用排列的方法就能从各种事件中构造出一
个级数，它有一种合乎规律的性质，虽然这里并不是在经验意义上谈论合乎规律性。但
这就表明，在物理学的统计理论和数学的统计理论之间有本质的区别，因为前者涉及的
是数量有限的情况，而后者则涉及一个无限的数。
在米塞斯(Mises)那里，我们遇到了另一种看法，根据这种看法，一个集合的概率能够 
借助于极限值，通过相对频率加以定义。但这一思想必须接受检验。
米塞斯首先为"概率"一词的使用确立一个条件，并且确立了概率的课题：只有在有界限
、有规定的集合那里才能谈概率；而概率的课题则是，能从一个给定的概率出发，推论
出一个集合未来出现的概率。这样确立起来的概率理论理应在现实中有效，它具有这样
的优点，即把概率的意义问题当作无意义的问题加以否弃，因为概率可以由相对频率来
代替，而且自然规律可以由相对频率来定义。例如，在掷骰子的游戏中，在足够长的持
续投掷系列中出现4的概率是1/6。这里，概率的意义问题是这样得到回答的：显然得假
定一个相对频率，然后由此构造概率规律，比如，在假定骰子事件的一个长系列时，数
4和其他情况一样，以相同的次数平均出现。但这样阐述的概率理论也有缺点，就是 说
，如果所谓相对频率的概念不能确定，这一理论在现实中就没有应用的可能性。相对频
率只有在这样的前提下才是可定义的，即存在一个极限值，频率趋向于这个极限值，而
集合不受一个确定的数值的限制。这也可以这样加以表述：一个集合的数值必定比情况
的总体数值小。只有在这一前提下，才能根据相对频率给出事件概率的定义。
我们的经验对此能说些什么呢?
米塞斯用数学中的极限概念去定义概率，众所周知，这一概念是以两个相互矛盾的规则
为前提的：(1)任何排列和分配在一个集合中只能出现一次；(2)概率是以一定的频率出
现的。当然，这一矛盾在概率计算中没有显露出来，因为概率计算不涉及有限的情况。
只有在具体的命题中才会出现矛盾。这似乎假定了两个对于解释概率的现实中的应用来
说是必要的问题：即(1)在我们的经验和无限东西之间就不存在任何关系吗?(2)人们能 
把集合的相对频率归结为大量的观察数值吗?
(1)人们通常用无限概念表示什么意思，我们不感兴趣，这里需要指明的是，在概率计 
算中人们把什么当作无限的，它与我们的经验关系如何。在概率计算中，人们把无限当
作一个数值，它总是比情况的总体数值要小。如果我们想根据概率规律把握某一事件，
我们就必须假定一无限系列。用石里克的话说："……为了根据某个事件出现的相对频率
去确定它在自然界的概率，即为了获得具体的、就像给数学研讨假定的命题，人们必须
到处转向无限多的情况的极限值。"(18)我们能用经验证明这样一种命题吗?最容易 不过
的回答是说不能。没有任何经验告诉我们，据此构造经验陈述是可能的，因为没有任何
经验陈述涉及无限多的东西。经验陈述总是局限于有限多的情况。凡在谈到经验陈述的
地方，总是仅仅假定了一个有限的观察序列。如果一个事件原则上是可观察的，它就一
定可以由有限多的情况来规定。如果这是不可能的，那么，或者是不存在任何观察的可
能性，或者是纯粹偶然性居于支配地位。一个只有借助于那样的假定才可能的陈述对世
界根本毫无所述；一个仅仅借助于极限值决定的陈述不可能被应用于现实中。在语法上
不允许我们在科学中作出关于无限性的陈述，或者根据一个无限的因素去确定陈述，因
为它并不确立与现实的任何联系。
(2)如果把概率规律归结为一个相当大、但又有限的数，它表示在经验上可确定的值逐 
渐接近一个极限，那么，概率的课题，即从给定的概率推论出一个关于未来的统计分布
的预测，是很难实现的。显而易见，如果根据关于平均结果的一个有限而很大的观察数
据，把概率归结为一个关于相互独立的事件的数据，那么，人们就必须把这个平均结果
理解为概率公理。但这一公理的应用将导致下列矛盾：第一，如果概率被归结为有限的
情况，那么，这里讨论的就不是概率计算意义上的概率，而是可能的观察情况的枚举，
也就是说，不是对一个集合的相对频率的观察，而是一定范围内的统计秩序；第二，虽
然人们根据一个很大的观察数字，能够以上述方式确定一个频率的特定值，但人们却找
不到这个频率的任何应用，而且它也无法用类似的方式再加以论证。在这里，我们必须
指出，这涉及一种纯粹的无规律性。这两个矛盾按米塞斯的看法是这样消除的：(1)概 
率本身并不考虑，根据一个给定的、可观察的概率能否对一个尚未被关注的概率给出充
分证明；(2)他为所谓偶然事件确立了一个公理，人们可以根据这个公理，把概率规律 
与相互"独立的事件"区分开；但这种做法决不是出路。因为第一个定义完全取消了米塞
斯意义上的概率课题，这里涉及的不是一个集合的相对频率，而是一个集合内的概率，
而且这一定义与相对频率的基础不相容。对(2)尚须补充的是，严格地说，那个公理 不
宜应用于现实，因为这个公理只在集合内有效，而且无法根据观察来确定它事实上存在
与否。因此我们必须说，把米塞斯的概率理论运用于现实，是站不住脚的。
我们尚未澄清，自然规律的基础能否归结为概率计算。这里还有另一种观点，它的表述
是："如果不利用概率的分布，因果律便无法表述，或者说，任何关于自然事件的预测的
因果陈述都具有概率形式。"(19)这也就是赖兴巴赫的观点，他试图在因果性和概率之间
确立一个平行关系。上面已经指出，这种观点应被视为同样站不住脚的，而且不能带来
任何对现实的认识。
赖兴巴赫的概率理论与米塞斯的概率理论的区别在于，对赖兴巴赫来说，概率概念可以
简单地归结为不精确的物理量的数值，而对米塞斯来说，情况则相反，虽然两者都认为
极限概念对于概率在现实中的应用是必不可少的。在我们谈自然界中的规律的地方，赖
兴巴赫假定了概率概念，并且是以下列形式假定它的；如果我们知道A与B之间的关系，
那么，我们对现实就只能达到这样的认识；A与B之间有一定程度的概率关系，换句话说
，用以描述A与B之间的关系的量的数值只能表示一个近似值。赖兴巴赫本人说过，我们
关于A所认识的一切，都可以用概率形式加以表达，一个不同于A的状态具有很大的概率
。(20)我们能认为这个思想正确吗?
科学讨论的最终目的是合乎规律地描述一切自然事件。如我们早先指出的，规律一词只
应该指严格的秩序，并且也只应该被应用于事实上存在这类秩序的地方。如果一个事件
应该被称为合乎规律的，我们就必须指出，它不受任何"剩余因素"的影响；凡在需要谈
到一个事件的剩余因素的地方，也就是没有任何规律可循的地方。如果A与B真正存在，
那么，断言A与B有某种概然的联系就是毫无意义的。在这里，我们的语法不允许我们使
用概率这个词汇。一个陈述给我们描述一个事态，它的真假完全取决于这个事态在现实
中是否存在。如果情况是这样，我们就可以说，那个陈述是真的，否则，则是假的。断
言一个陈述可以不仅是真的或假的，而且也是概然的，这根本对现实毫无所述；仅当一
个陈述除了真假以外，还允许有无限的值时，这一断言才会有意义。但是，把概率概念
理解为概然性程度，却是一种思维错误，因为这两个概念只涉及不同的内容。
这里必须加以解释的是，海森伯的不确定性关系与这有何关系。一种看法认为，不确定
性关系的理论证明了一个论断，即观察的精确性界限实际上是存在的。但就我们所见而
言，这种解释根本是错误的，因为确定性界限在不确定性关系的理论中并没有那样加以
表述，而只是意味着对自然事件不能作出确定的预言。我们不能说，只有我们不考虑观
察的准确性，物理观察才是可能的。所以，那个界限并不是指物理系统的准确性界限，
而是指预言的可能性界限。这就表明，海森伯的观点没有证明赖兴巴赫的观点。
在我们迄今的考察中，规律概念好像要表达一种严格的秩序。在有这种秩序的地方，就
有规律性，如果我们在自然中发现这种秩序，这就只能意味着我们确定了一条自然规律
。一条规律是什么样的，这对于作为研究规律的科学的自然科学毫无意义；重要的是，
在自然界是否存在某种秩序。因此，我们不把所谓概率规律看作任何意义上的科学规律
，因为一个在概率规律中获得表述的事件并不展示出任何秩序，此外，我们也不能由此
在现实中确立某种秩序。因此，概率规律这一术语具有无秩序之秩序的意味。它标明的
不是某种规律性，而是有规律的事件的否定。只有假定某种在经验中能获得证明的秩序
，并且能够断定其中不存在任何不同的状态，人们才可以谈一种特殊的规律。因此，我
们断言，物理学的统计规律完全是另一种规律，而不能被归结为概率计算，同时，为了
确立物理学的统计规律，也不需要极限概念，而对于数学的概率计算来说，极限概念则
是必要的。
现在必须加以解释的是：所谓物理学中的统计规律是指什么，它与所谓概率规律有何区
别。而这种解释也就等于解释规律概念与偶然性。
在物理学中，可以考虑到这样一些情况，在这些情况下各个事件的规律性联系通过单一
的观察是无法发现的。为了确立这种联系，我们必须借助于一个很长的观察系列，确立
一个特定范围。这样，我们才说，A只是在这一范围内与B具有规律性关系。例如，在通
常测量量的大小时，我们能够借助于百分数(%)认识到平均误差的规则，而无需考虑在 
这百分数之内是否有一种规则。这种误差的出现可以借助于某一百分数得到合乎规律的
说明。但这是在内部按百分比存在的偶然性。人们把统计学规律当作一种局部的规律，
是完全正确的。"局部的"一词已经假定，在统计规律中，还一种分布，人们常常称之为
概率分布。这通过熵规律将变得尤其清楚。如熵规律清楚地揭示的，每一单个的微粒的
运动都可作合乎规律的描述，但这个规律不是许多单个的微粒的分布，对这种分布只是
得出一个概率。在这种理论中被称为概率规律的东西，同时表现了一种统计学观点。既
然所谓概率规律的严格有效性要求通向无限的情况，那么，这一规律正如我们已经指出
的那样，在现实中显然是不可能的。因此，人们也就不可能用这种方法去定义自然规律
。也就是说，统计规律并不是概率规律或"偶然性的规律"，而是局部规律，它部分地描
述了严格的秩序，部分地描述了纯粹的偶然性。
在没有偶然性的地方，才会出现规律，而概率规律所讨论的情况恰恰是在没有规律的地
方。一个规律可用各种方式来表述。它可以用一条简单的曲线来描述，或用涉及特定范
围的频率点的出现来描述。但它必须满足一个条件，即我们观测到的一切量必须能够在
进一步的观察中重复出现。如果情况不是这样，我们使用的就不是"规律"一词，而是 "
无规律性"或"偶然性"。概率规律并不表达任何规律，确切地说，它只涉及纯粹的偶然性
。人们可以根据概率规律定义无规律性概念或偶然性概念，却不能表述规律。它不表达
自然科学的那种规律，而是对定义无规律性或偶然性的实践指示。严格地说，在自然界
并不存在两种规律，而只存在两种分布，即因果分布和概率分布。虽然两者描述的是同
样的自然事实，但只有前者才描述了自然知识。
6.因果秩序与时间秩序
我们只要谈到事件的严格因果秩序，就必定涉及时间秩序。这两者的紧密联系的表现在
于，所谓客观时间只有借助于因果考察来把握，也就是说，只有借助于因果考察，我们
才能在现实中用纯粹物理学的方法确定时间秩序，使之与我们的现象的自然秩序区分开
。那么，时间秩序与因果秩序的关系如何呢?为了解释两种秩序的关系，人们曾经一再 
试图以因果联系定义时间秩序。相反的情形也同样有过；这种相反的情形可这样加以表
达：事件的规律性与时间具有特殊的关联。有人把这理解为：任何自然规律都是时间方
向上展开的，或者说，是由时间上的规定解释的，换言之，任何与时矢相联系的事件秩
序(不管是什么样的)，都已被我们标志为因果依存性；这种理解是正确的。一俟有人能
从某一时间点推算出某一事件，我们就说，他已完全把握了自然事件的因果律。准确地
说，如果规律性是存在的，它处于什么样的时间秩序中就无关紧要，因为"任何秩序的轨
迹都已意味着因果律"。这看来肯定与因果论和相的论不相容。现在问题是，这种不相容
是纯形式的，还是事实上的。
以通常方式定义的因果律表明，只有未来是由过去决定的，自然规律才是可能的。反之
，所谓目的论则认为，过去的任何规定都取决于未来，换言之，过去是由未来决定的。
这两种观点都从因果关系中寻求自己的论据，因此在因果观中，结果是由原因决定的，
而对目的论来说，情况则相反，原因是由结果决定的。如果这两种观点中有一种观点是
合理的，我们则必须首先追问，我们怎样和以什么特殊经验才能检验那一种观点的正确
 性。因为自然研究考察的任何必要前提首先必须是可理解的。如果检验是不可能的或有
 否定的结果，那么，这一前提对科学就毫无意义。那么，现在这里要追问的前提对于把
 握和理解自然是毫无意义的呢，抑或是至关重要的呢?
首先让我们检验过去决定将来这一基本命题的意义。正如前面我们已经明确强调过的，
这必然意味着，未来可以根据过去来预测。只有我们能够说明事件的"过去"和"将来 "的
关系，这一陈述才是有意义的。在科学中"可说明的"是指可用公式描述。如果人们断言
，一个事件可以从另一个事件导出，那么人们必须首先假定，有一个公式，它能说明，
什么样的事件是属于作为其过去或将来的某个特定过程，使我们能借助于这个公式在自
然中寻得规律。断言过去不可从将来导出，似乎也是要说，不考虑过去，就不可能用未
来的数据去证实一个从某种公式推导出来的预言。但这一"不可能"究竟是指什么呢?它是
什么意思呢?显而易见，这里谈的不是逻辑上的"不可能"。因为在未来的观察中寻找对自
然规律的证明，肯定不是"不可能"。如果这的确合乎规律，每一种证实方式就都应该是
可行的。自然规律是从过去还是从将来推导出来，就逻辑而言是无关紧要的；将来和过
去一样都不具有优先地位。因果性本身不仅是对未来事件的验证，而且是对所有时间上
的事件的验证。现在要指明的是，那个"不可能"也不会指事实上的不可能。因为可以设
想这样一个世界，在这个世界中，对自然事件的任何规定如不考虑未来，就不能简单地
加以确定，也就是说，在这个世界中，不假定起点的所有规定都受终点的影响，对自然
的描述就是不可能的。在玻尔的原子模型理论中，我们即可发现这一点，根据这个理论
，事件辐射频率的规定不仅取决于初始状态，而且取决于终结状态。于是，那种条件好
像没有得到满足。但在这里我们却能说，这个世界同其他世界一样，具有精确的秩序，
而一个世界并不显得优于另一个世界。但对此有一种异议，它认为这里涉及的不是因果
规律，而是目的论规律。这是一种正确的异议吗?
目的论原则看来是要说，在自然界的某些情况下，借助未来的数据，对从一种根据过去
的数据确立的公式推导出来的预言作出验证，是不可能的。根据这种原则，人们必须从
这个公式推导出一个关于过去的预言，再把这个预言与过去的观察加以比较。人们可以
把我们援引的玻尔的理论作为例证，根据这个理论，光量子辐射的规定完全取决于人们
 能否确定电子的初始轨道和最终轨道。换言之，这一规定意味着电子的最初轨道与最终
 轨道相对应；如果人们就光量子的辐射作一预言，那么，根据玻尔的理论，这一预言只
 有在初始状态与最终状态相互依存的前提下才能得到检验。这表达了一种特殊的自然规
 律吗?这使得谈论自然界的单向因果律还有意义吗?
显而易见，人们不可能由此确立一种特殊的因果律，人们从哪个时点推论自然规律，都
是无关紧要的和毫无意义的。正如现代物理学告诉我们的，实际上没有任何理由能把自
然规律划分为因果论的和目的论的。这一点是由石里克明确指出的："……设想我们给出
一个公式，并按这个公式计算出V。我们怎样检验这个公式的正确性呢?自然，只有我们
把计算出来的V与被观察的V加以比较。但现在V已经过去(为了能被代入公式，它在时间
上肯定先于一个必然已经流逝的和已知的Z)，它不能在事后加以观察。因此，如果人们
事前没有测定它，那么，命题"已经出现了被算出来的'V'在原则上就是不可证实 的，因
而也是毫无意义的。但是，如果V已被观察到，那么，我们就拥有一个把已经观 察到的
事件相互联系起来的公式。没有根据能说明，为什么这样一个公式不是可逆的( 因为在
物理学中实际上不会出现歧义函数)。如果根据公式可以从Z推算出V，那么，在 给定V时
，则可根据这公式同样确定Z……。"(21)
根据我们迄今的考察，为时间方向的标志给出一个定义是不可能的。一个导出过去的推
论与一个导出未来的推论并无差别，即使我们能够客观地区别从过去向未来的时间方向
与从未来的向过去的时间方向，情况亦无改变。根据熵规律我们即可看到这一点。
认为从过去到未来的时间方向的标志可由熵规律来作出的观点，是基于这一事实：根据
这个规律，在气体的混合与分离这间有一定差别，即对气体在一定温度下的混合可作统
计学预测，而气体的分离则只有很小的概率，也就是说，不大可能期待有这样的情况：
 "较热物体中振动的分子在某一瞬刻内总是在同一个方向上运动，因此，仅仅由于热能
就能产生群体运动"。(22)就此而言，(1)下面的假设是必要的，即世界事件的过程是 单
向的，因而是不对称的；(2)从过去到未来的时间方向是由相反的方向标志的，在这 里
"单向的"或"不对称的"术语可用概率概念来表达。因为气体的混合比气体的分离具有更
大的概率，而不是相反。我们能认为这种解释是正确的吗?
无论如何不能认为，我们能够根据熵规律从物理学角度描述正的时间方向。但这肯定不
能导致这样的看法，即认为世界过程有不可逆的性质。没有任何自然规律能说明这一点
，也没有任何自然规律能表达对生成的正面规定或反面规定。这种情况在熵规律那里也
同样可以看到，熵规律并不是说，这种情况是完全不可能的，而只是说气体在相关的温
度下会自行分离的情况是很少概然性的。关于以熵规律为根据的自然过程的单向性的这
种表述，只是断定自然界的每一过程在很大概然性上是不可逆的。不过，这种表述是否
真正说明了某些东西呢?
在这里，熵规律是纯粹的概率规律，所以我们不能据此确定地规定自然事件。但期待一
个迄今被我们看作不可逆的过程在未来成为可逆的，这在逻辑上是可以思议的。我们不
能把这当作完全不可能的情况加以拒斥，因为时间跨度越长，在自然界中不存在单向的
和不可逆的过程的概率也就越大。如果情况并非如此，熵规律涉及的就不是概率规律，
而是严格的因果律，根据这种因果律，我们可以断言世界事件有一种单向的性质。熵规
律是一种严格的自然规律吗?它是严格地有效的吗?
此外，人们一再试图用现在概念去论证时间方向的标志。"现在"可被定义为一个由非确
定性状态过渡到确定性状态的阈限。比如，如果我们把C标为现在点，我们就能从C推出
在将来或过去A或B是否存在，而且如果A属于过去，而B在这里属于未来，因而不属于过
去，我们就能从C确定地推出A。因此，从"现在"出发，我们不仅能把握过去和将来的区
别，而且能在有"未来"以前标明过去，因为从"现在"出发，推论到过去是可能的，推论
到未来则是不可能的。对此有许多反对意见。但我们要问，如果人们想通过" 现在"确定
地规定时间方向的标志，人们应该从哪个"现在"开始呢?就我们所见，物 理学根本不可
能对此作出回答，因为物理学并不认识"现在"，因此，我们可以说，凡是可以通过"现在
"把握的东西，都不能单纯由物理学来把握。
注 释：
(1)B.罗素(Russell):《人和世界》，第126～127页。
(2)M.石里克(Schlick)：《自然哲学》，1925年，第434页。
(3)F.埃克斯纳(Exner)：《关于自然科学的物理学基础的讲演》，1922年，第675页。Z
 Z (4)B.罗素：《人和世界》，第127页。
(5)康德：《纯粹理性批判》，"先验分析论"，第二卷第二章第三节。
(6)康德：《导论》，第17节。
(7)M.石里克："现代物理学中的因果关系"，载《自然科学》(Naturwissenschaften) ，
1931年，第15页。
(8)W.海森伯"因果律与量子力学"，载《认识》(Erkenntnis)1931年，第181页。
(9)H.费格尔(Feigl)：《物理学中的理论与经验》，第109页。
(10)M.石里克：载《自然科学》，1931年，第147页。
(11)M.石里克：载《自然科学》，1931年，第149页。
(12)M.石里克："实证论和实在论"，载《认识》，1932年，第7页。
(13)W.海森伯(Heisenberg)："因果律与量子力学"，载《认识》杂志，1931年，第17 4
页。
(14)H.柏格曼(Bergmann)：《在现代物理学中围绕因果律的斗争》，1929年，第37页。

(15)W.海森伯：《物理学杂志》(Zeitschr.f.Physik)，第43卷，第172～179页。
(16)A.S.爱丁顿(Eddington)：《物理学的世界图景》，1931年，第300页。
(17)W.海森伯：《物理学杂志》，第43卷，1927年，第197页。
(18)M.石里克：载《自然科学》，1931年，第158页。
(19)H.赖兴巴赫(Reichenbach)："物理学中的因果问题"，载《自然科学》，1931年 ，
第715页。
(20)H.赖兴巴赫："物理学中的因果问题"，载《自然科学》，1931年，第715页。
(21)M.石里克：载《自然科学》杂志，1931年，第159～160页。
(22)阿斯顿(Aston)：《自然哲学》(Naturphilosophie)第126页。
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黄裕生 译 梁志学 校 范岱年 审

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