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发信人: zjliu (秋天的萝卜), 信区: Science
标题: 物理科学和生命问题
发信站: 哈工大紫丁香 (Mon May 5 16:48:08 2003) , 转信

物理科学和生命问题
　　（脱稿于1957年，根据1949年2月在哥本哈根丹麦医学会召开
　　的一次纪念斯提诺的集会上的演讲改写而成。）
　　我欣然接受哥本哈根医学会的邀请来作一次斯提诺演讲；这
个学会要用这种演讲来纪念这一著名的丹麦科学家；他的成就越
来越受到赞扬，不但在本国，而且在整个的科学界。作为讲题，我
选了这样一个问题，它在多少年来吸引了人们的注意，而尼耳惭
斯提孙本人也曾经对它深切关心”；那就是：物理经验可以在多大
程度上帮助我们解释体现得繁复而多样的有机生命。我将试图说
明，最近几十年中的物理学发展，特别是通过对一向我们未经进入
的原子世界的探索而在我们作为自己是其一部分的那个自然界的
观察者的地位方面得到的教益，曾经为看待这一问题的态度创造
了一种新背景。
　　甚至在古希腊的哲学流派中，在说明生命机体和其他物质客
体之间的显著差别所用的思维手段方面也可以发现很不相同的一
些意见。如所周知，原子论者们认为，一切物质的有限可分性，不
但对于简单物理现象的解释是必要的，而且对于机体的机能及其
有关心理经验的解释也是必要的。另一方面，亚里斯多德却反驳
了原子概念，而且，有鉴于一切生命机体所显示的整体性，他主张
在自然的描述中必须引用完美性和目的性之类的概念。
　　差不多在2000年的时间内情况都基本上没有改变，而直到文
艺复兴时代才在物理学中和生物学中得到了伟大的发现；这些发
现后来带来了新的刺激因素。物理学的进步，首要地在于放弃了
将推动力看成运动原因的亚里斯多德概念。伽利略认识到匀速运
动是惯性的表现，他强调了力作为运动变化的原因；他的认识和强
调，后来成了力学发展的基础；牛顿以受到后世赞叹的方式赋予了
这种力学以巩固而完备的形式。在这种所谓的经典力学中，一切
有关目的性的说法都被消除掉了，因为事件的历程被描述成了所
给初始条件的自动后果。
　　力学的进步不可避免地在当时的一切科学中造成了强烈的印
象。特别说来，维萨留斯的解剖学研究和哈维关于血液循环的发
现，就启示了生命机体和按力学定律而工作的机器之间的对比。
在哲学方面，特别是笛卡尔，强调了动物和自动装置之间的类似
性，但他认为人类有一个在脑部某一腺体中和肉体相互作用着的
灵魂。但是，当时关于这种问题的知识的不足性，在斯提诺的关于
脑的解剖学的著名巴黎演讲中受到了强调；这种演讲证实了斯提
诺的一切科学工作的巨大观察能力和胸怀开阔的特征。
　　后来的生物学发展，尤其是在发明了显微镜以后，揭示了器官
结构和调节过程的出人意料的精致性。在机械论概念就这样得到
了越来越广泛的应用的同时，在机体中奇妙的再生能力和适应能
力的启迪下，人们也一再地表示过所谓的活力论观点或目的论观
在自然的描述中必须引用完美性和目的性之类的概念。
　　差不多在2000年的时间内情况都基本上没有改变，而直到文
艺复兴时代才在物理学中和生物学中得到了伟大的发现；这些发
现后来带来了新的刺激因素。物理学的进步，首要地在于放弃了
将推动力看成运动原因的亚里斯多德概念。伽利略认识到匀速运
动是惯性的表现，他强调了力作为运动变化的原因；他的认识和强
调，后来成了力学发展的基础；牛顿以受到后世赞叹的方式赋予了
这种力学以巩固而完备的形式。在这种所谓的经典力学中，一切
有关目的性的说法都被消除掉了，因为事件的历程被描述成了所
给初始条件的自动后果。
　　力学的进步不可避免地在当时的一切科学中造成了强烈的印
象。特别说来，维萨留斯的解剖学研究和哈维关于血液循环的发
现，就启示了生命机体和按力学定律而工作的机器之间的对比。
在哲学方面，特别是笛卡尔，强调了动物和自动装置之间的类似
性，但他认为人类有一个在脑部某一腺体中和肉体相互作用着的
灵魂。但是，当时关于这种问题的知识的不足性，在斯提诺的关于
脑的解剖学的著名巴黎演讲中受到了强调；这种演讲证实了斯提
诺的一切科学工作的巨大观察能力和胸怀开阔的特征。
　　后来的生物学发展，尤其是在发明了显微镜以后，揭示了器官
结构和调节过程的出人意料的精致性。在机械论概念就这样得到
了越来越广泛的应用的同时，在机体中奇妙的再生能力和适应能
力的启迪下，人们也一再地表示过所谓的活力论观点或目的论观
点。这种观点并没有回返到关于在机体中起着作用的一种生命力
的原始概念，而是强调了物理学处理方式在说明生命特征中的不
足性。作为本世纪初期这方面的情况的一种清醒表示，我愿引用
我的父亲、生理学家克里斯蒂安·玻尔在他的论文“论病理肺扩张”
的绪言中的下列叙述；该论文发表于1910年的哥本哈根大学年
报。
　　只要生理学可以被描述为自然科学的一个特殊分支，它
　　的特定任务就在于作为一种给定的经验对象来研究机体所特
　　有的现象，以便能够理解自动调节中的各种部分，并理解这些
　　部分如何随着外在影响及内在过程的变化而相互平衡、相互
　　谐调。于是，用目的一词来描述机体的维持并认为达成这种
　　维持的调节机构是有目的的，也就是合乎这种任务的本性的。
　　正是在这种意义上，我们在以下将应用关于有机机能的“目的
　　性”这一概念。然而，为了使这一概念在每一单独事例中的应
　　用不致于显得空洞甚或引起误解，必须要求在这种应用之前
　　应对所考虑的有机现象进行足够彻底的考查，以便一步一步
　　地阐明该现象在机体的维持中有所贡献的那种特殊方式。这
　　只不过是要求在科学上证实目的性这一概念是符合着它的定
　　义而在所给事例中被应用的；虽然这种要求可能显得是不言
　　而喻的，但是，强调这种要求却是不无必要的。事实上，生理
　　学研究曾揭露了为数够多的极为精致的调节作用；这种情况
　　就引诱人们将每一种被观察到的生命表现都认为是康穆酃?
点。这种观点并没有回返到关于在机体中起着作用的一种生命力
的原始概念，而是强调了物理学处理方式在说明生命特征中的不
足性。作为本世纪初期这方面的情况的一种清醒表示，我愿引用
我的父亲、生理学家克里斯蒂安·玻尔在他的论文“论病理肺扩张”
的绪言中的下列叙述；该论文发表于1910年的哥本哈根大学年
报。
　　只要生理学可以被描述为自然科学的一个特殊分支，它
　　的特定任务就在于作为一种给定的经验对象来研究机体所特
　　有的现象，以便能够理解自动调节中的各种部分，并理解这些
　　部分如何随着外在影响及内在过程的变化而相互平衡、相互
　　谐调。于是，用目的一词来描述机体的维持并认为达成这种
　　维持的调节机构是有目的的，也就是合乎这种任务的本性的。
　　正是在这种意义上，我们在以下将应用关于有机机能的“目的
　　性”这一概念。然而，为了使这一概念在每一单独事例中的应
　　用不致于显得空洞甚或引起误解，必须要求在这种应用之前
　　应对所考虑的有机现象进行足够彻底的考查，以便一步一步
　　地阐明该现象在机体的维持中有所贡献的那种特殊方式。这
　　只不过是要求在科学上证实目的性这一概念是符合着它的定
　　义而在所给事例中被应用的；虽然这种要求可能显得是不言
　　而喻的，但是，强调这种要求却是不无必要的。事实上，生理
　　学研究曾揭露了为数够多的极为精致的调节作用；这种情况
　　就引诱人们将每一种被观察到的生命表现都认为是有目的
　　的，而不去设法对它的详细作用过程进行实验上的探讨。利
　　用在各种有机机能之间很容易出现的类似性，根据关于目的
　　性在所给事例中的特点的主观判断来解释这种作用过程，这
　　不过是其次的一步而已。。但是，正如许多例子所证实的，在我
一们关于机体的如此有限的知识下，这样的个人判断多么容易
　　发生错误也是很明显的。在这种情况下，研究程序得到错误
　　结果的原因，就在于缺乏对过程细节的实验演示。但是，作为
　　一种启发性的原理，关于有机过程之目的性的先验假设，本身
　　却是十分自然的；而且，由于机体中的条件的极端复杂和难以
　　理解，为了表述所要研究的特殊问题并寻求解决该问题的途
　　径，这种假设不但可能被证实为有用的，而且可能被证实为不
　　可缺少的。但是，可以适当地用于预备性考查的是一件事物，
　　可以合理地看成实际达成的结果却是另一件事物。至于一种
　　给定机能在整个机体的维持方面的目的性问题，正如以上所
　　强调的，这种结果只能通过详细示明达到目的所取的途径来
　　取得。
　　这些说法表示了一些人的态度；我就是在这些人的圈子中长
大的，在我的年青时代，我曾经倾听过他们的讨论；我所以引述这
些说法，是因为它们为研究生命机体在自然描述中的地位问题提
供了一个适当的出发点，正如我所要说明的，原子物理学的近代发
展，在扩大了我们关于原子及其更加基本的组成的知识的同时，曾
经揭示了所谓机械自然观的原则上的旧硐侄既衔怯心康?
讲题最有关系的一个问题开创了一个新背景；这问题就是，对于一
种科学解释，我们可以如何理解和要求什么？
　　为了尽可能清楚地表明物理学中的形势，我将从提请大家想
到一种极端态度开始；这种态度，在经典力学伟大成功的冲动下，
在拉普拉斯（LaPlace）的著名的世界机器观念中表现了出来。这
一机器的各个组成部分之间的一切相互作用都服从力学定律，从
而，一个知道这些部分在一给定时刻的相对位置及速度的智者，就
能预言世界上以后发生的一切事件，包括动物和人的行为在内。
如所周知，这一观念曾经在哲学讨论中起过很重要的作用；在这整
个的观念中，没有适当注意应用交流经验所不可缺少的概念时的
先决条件。
　　在这方面，后来的物理学发展曾经给了我们一种有力的教训。
将热现象看成气体、液体及固体中的分子的不断运动，这样一种影
．响深远的解释，已经唤起人们注意到说明经验时的观察条件的重
要性。当然，这儿不可能存在详细描述不可胜数的粒子彼此之间
的运动问题，而只能存在利用普遍的力学原理来推导热运动的统
计规律问题。在简单力学过程的可逆性和作为很多热力学现象之
特征的不可逆性之间，有一种独特的对立；这种对立用这样一件事
实来说明：温度和捕之类的概念的对于实验条件的应用，是和单个
分子的运动的完全控制不相容的。
　　在生命机体的维吃蛹捌涓踊镜淖槌傻闹兜耐保?
经揭示了所谓机械自然观的原则上的局限性，并从而为和我们的
讲题最有关系的一个问题开创了一个新背景；这问题就是，对于一
种科学解释，我们可以如何理解和要求什么？
　　为了尽可能清楚地表明物理学中的形势，我将从提请大家想
到一种极端态度开始；这种态度，在经典力学伟大成功的冲动下，
在拉普拉斯（LaPlace）的著名的世界机器观念中表现了出来。这
一机器的各个组成部分之间的一切相互作用都服从力学定律，从
而，一个知道这些部分在一给定时刻的相对位置及速度的智者，就
能预言世界上以后发生的一切事件，包括动物和人的行为在内。
如所周知，这一观念曾经在哲学讨论中起过很重要的作用；在这整
个的观念中，没有适当注意应用交流经验所不可缺少的概念时的
先决条件。
　　在这方面，后来的物理学发展曾经给了我们一种有力的教训。
将热现象看成气体、液体及固体中的分子的不断运动，这样一种影
．响深远的解释，已经唤起人们注意到说明经验时的观察条件的重
要性。当然，这儿不可能存在详细描述不可胜数的粒子彼此之间
的运动问题，而只能存在利用普遍的力学原理来推导热运动的统
计规律问题。在简单力学过程的可逆性和作为很多热力学现象之
特征的不可逆性之间，有一种独特的对立；这种对立用这样一件事
实来说明：温度和捕之类的概念的对于实验条件的应用，是和单个
分子的运动的完全控制不相容的。
　　在生命机体的维持和生长中，人们常常看到和热力学定律所
蕴涵的、在孤立物理体系中趋于温度平衡及能量平衡的那种趋势
难推论中，我们也遇到类似的特点，因为光学现象要求波动传播的
概念，而原子光电效应中的动量传递及能量传递则涉及粒子的力
学概念。
　　这种在物理科学中显得很新颖的形势，曾经要求人们重新分
析应用我们用来描述环境的概念时的先决条件。当然，在原子物
理学中，我们仍然保有通过实验来对自然提出问题的自由，但是我
们必须认识到：可以用很多方式加以改变的实验条件都只是用那
样重的物体来定义以致在描述这些物体的功能时我们可以忽略作
用量子。有关原子客体的报道，只包括各该客体在这种测量仪器
上造成的记号，例如由于一个电子的撞击而在放置于实验装置中
的照像底片上产生的一个斑点。这种记号是由不可逆的放大效应
显示出来的；这一情况就使现象具有一种独特的封闭特点，它直接
指示着观察概念本身的原则木可逆性。
　　然而，量子物理学中最重要的特殊形势在于，所得的关于原子
客体的报道，不能按照作为机械自然观之特征的处理路线来加以
概括。一般说来，在同一实验装置下可以出现属于不同的个体量
子过程的观察结果；这一事实，就已经为决定论描述方式带来了一
种原则上的局限性。经典物理描述是以无限可分性的要求为基础
的；这一要求也显然和典型量子现象中的整体性特点不能相容；该
特点使得任何可以定义的细分都要求实验装置的一种改变，其结
果将引起新的个体效应的出现。
　　为了表征在不同实验条件下观察到的现象之间的关系，必须
引人互补性这一术语来强调这样一件事实：这样一些现象的总体，
包罗了有关原子客体的一切可定义的报道。互补性概念绝没有包
括对习见物理解释的随便放弃，这种概念直接指示了我们在一个
经验领域中作为观察者的那种地位；在该领域中，用来描述现象的
那些概念的无歧义应用是本质地依赖于观察条件的。通过经典物
理学观念构架的一种数学推广，已经能够发展一种为作用量子的
逻辑纳人留有余地的表述形式。这种所谓的量子力学，直接以表
述统计规律为目的，这些统计规律适用于在明确定义的观察条件
下得到的证据。这种描述之所以在原则上是完备的，是由于把经
典物理概念保持到一种包括了实验条件的任何可定义的改变的程
度。
　　量子力学描述的互补特点，清楚地表现在原子体系的结构及
反应的说明中。例如，关于决定着元素的特征光谱并决定着化学
价的原子能态及分子能态的规律，只有在排除了控制原子中及分
子中电子位置的可能性的情况下才会出现。在这方面，注意到一
点是很有兴趣的，那就是：结构式在化学中的有成果的应用，完全
是以原子核比电子重得多这一事实为基础的。然而，在原子核本
身的稳定性和增变方面，量子力学特点却又是具有决定意义的。
只有在一种超出机械自然规范围以外的互补描述中，才可能为那
些基本规律性找到用武之地；这些规律性决定着组成我们的工具
及身体的那些物质的属性。
　　如所周知，原子物理学领域中的进材现象之间的关系，必须
引人互补性这一术语来强调这样一件事实：这样一些现象的总体，
包罗了有关原子客体的一切可定义的报道。互补性概念绝没有包
括对习见物理解释的随便放弃，这种概念直接指示了我们在一个
经验领域中作为观察者的那种地位；在该领域中，用来描述现象的
那些概念的无歧义应用是本质地依赖于观察条件的。通过经典物
理学观念构架的一种数学推广，已经能够发展一种为作用量子的
逻辑纳人留有余地的表述形式。这种所谓的量子力学，直接以表
述统计规律为目的，这些统计规律适用于在明确定义的观察条件
下得到的证据。这种描述之所以在原则上是完备的，是由于把经
典物理概念保持到一种包括了实验条件的任何可定义的改变的程
度。
　　量子力学描述的互补特点，清楚地表现在原子体系的结构及
反应的说明中。例如，关于决定着元素的特征光谱并决定着化学
价的原子能态及分子能态的规律，只有在排除了控制原子中及分
子中电子位置的可能性的情况下才会出现。在这方面，注意到一
点是很有兴趣的，那就是：结构式在化学中的有成果的应用，完全
是以原子核比电子重得多这一事实为基础的。然而，在原子核本
身的稳定性和增变方面，量子力学特点却又是具有决定意义的。
只有在一种超出机械自然规范围以外的互补描述中，才可能为那
些基本规律性找到用武之地；这些规律性决定着组成我们的工具
及身体的那些物质的属性。
　　如所周知，原子物理学领域中的进步，在生物科学中得到了广
种背景上显然可见；所谓机械论的和目的论的态度，并不代表关于
生物学问题的两种矛盾观点，倒不如说，它们强调了一些观察条件
的互斥性，这些观察条件是在我们追求生命的一种越来越丰富的
描述时所同样不可缺少的。在这儿，当然并不存在那样一种解释，
该解释和简单机械装置或复杂电子计算机的作用过程的经典物理
解释相类似；我们所关心的，是要更广泛地分析我们在交流中所用
的思维手段的先决条件及范围，这种分析已经成为物理学较新发
展的很重要的特征。
　　不论在观察条件方面有多么不同，生物学经验的交流并不比
物理事实的描述包含更多的对于主观观察者的依赖性。例如，到
此为止，一直不需要更加细致地分析作为心理现象解释之特征的
观察条件；要进行这种解释，我们就不能依靠当确定我们在无生自
然界中的位置时发展起来的观念构架。然而，有一件事实指示了
心理经验和物理观察之间的对比，那就是：意识经验可以记忆下
来，从而必须认为它是和机体的组成中的永久性改变有联系的。
在意识经验之间的关系方面，我们也遇到一些特点，使我们想起概
括原子现象的条件。在交流我们的内心状态时所用的丰富词汇，
事实上涉及一种典型的互补描述方式；这种描述方式对应于注意
力集中于其上的那种内容的经常改变。
　　和说明原子现象的个体性所需要的那种力学描述方式的程度
比较起来，机体的整体性和人格的统一性当然使我们面临着合理
运用我们的交流手段的那种构架的进一步推广。在这方面必须强
调，无歧义描述所必需的主观和客观之间的分界线，是用这样一种
方法来保持的：在涉及我们自己的每一次交流中，我们可以说都引
入了一个新的主体，它并不表现为交流内容的一部分。几乎用不
着强调，正是选择主观一客观分界线的这种自由，为意识现象的多
样性和人类生活的丰富性留下了余地。
　　本世纪物理学发展所导致的对待一般知识问题的态度，和斯
提诺时代处理这种问题的方式是本质地木同的。然而，这绝不意
味着我们离开了斯提诺所走的、得到了很伟大成果的知识丰富化
的道路；但是，我们已经意识到，作为斯提诺的工作的特点的、为了
优美及和谐而进行的努力，要求我们不断地修正我们的交流手段
的先决条件及范围。

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※ 来源:．哈工大紫丁香 http://bbs.hit.edu.cn [FROM: 202.118.229.86]

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