海森堡对科学哲学的研究绪论

　　第 1 章 绪论

　　1.1 选题的依据和意义。

　　1.1.1 选题依据。

　　哲学与科学自诞生之日起就紧密联系在一起，你中有我，我中有你。哲学需要科学提供的素材，需要科学的知识；科学则需要哲学的理论指导，两者密不可分。在社会日益发展的今天，哲学与科学更加紧密的结合在一起。众多学者越来越多地探究哲学与科学之间的奥秘，以期创造更美好的生活。作为哲学家和物理学家于一体的海森堡，他的哲学思想和物理成就依然在深刻影响着当代世界，他创立的量子力学与我们的生活越来越密切，现在依然是全世界研究的热点，而其后隐藏的科学哲学思想，则是引导人们通往量子力学世界的指路明灯。人们对于集哲学家与科学家于一身的海森堡的研究和再认识在科学日益发展的今天，无疑具有重大的理论意义和现实意义。

　　1.1.2 选题意义。

　　首先，对海森堡科学哲学思想的研究与再认识，有利于加深我们对海森堡的自然观、认识论、方法论的理解，有利于我们理清和把握海森堡科学哲学思想的脉络。有学者在《作为哲学家的海森堡》一文中说："对于海森堡来说，物理学和哲学是互相联系不可分割的东西，他相信好的物理学会不知不觉地被坏的哲学所毁灭。"从这句话可以看出，哲学对于物理学是有着巨大影响力的。有鉴于此，在创立量子力学后的极短时间内，海森堡就开始持之以恒地探究关于量子力学这门科学在哲学层面的结论，并且设法让不是物理学家的人也能够知道这些结论。作为物理学家的海森堡致力于探索真理、理解世界。而我们对于海森堡的探索，不仅可以认识自然科学世界，而且对我们认识社会科学也大有裨益。因为真正深层的辩证法必然与科学相通。在研究的过程中，难免会涉及物理学特别是量子力学和哲学，从多角度的来观察，进行多学科的研究。

　　其次，对海森堡的研究也具有重大的现实意义。探索海森堡成长成才的过程，我们体会到优良学风和学术环境对于人才成长的重要性，他的经历为我们提供了在人才培养过程中教学相长、学术民主、不拘一格起用优秀人才的范例。研究海森堡科学哲学思想，我们要采取辩证的态度。海森堡重视科研中的实验，重视实践与辩证法，勤于思考，敢于突破，不迷信权威，认真对待不同的意见。这对于我们的人才培养工作具有现实地借鉴意义。

　　海森堡确实才智超群，但他在根本哲学观上是唯心的，并且他的人格是有一定缺陷的。他虽然有爱国主义精神，但是不管他的出发点是怎么样的，在二战期间他为纳粹工作并领导纳粹的原子弹研究这也是事实。所以，对我国而言，培养合格的人才是重要的，培养道德高尚且具有爱国主义的人才是更加重要的。

　　1.2 国内外研究现状。

　　国外关于海森堡的研究主要集中在其物理学特别是量子力学领域的科学贡献方面，以自然科学层面的研究居多，也包括一些对他的生平和他的著作的整理与研读，还有关于其人品的争论。作为量子力学的主要创始人之一，他的科学贡献一直为物理学家们所称道。国外研究海森堡的很多都是自然科学家，他们研究矩阵力学、矩阵理论、量子力学和不确定性原理等理论，并积极拓宽这些理论的适用范围和应用领域，现在量子力学依然是科学研究的前沿领域。量子力学看似离普通人的生活很远，但其实它与我们紧密联系。晶体管、核磁共振、激光、电子显微镜、量子通讯等在人类的生活中大放异彩，与人们更高品质的生活息息相关。由此，詹姆斯？卡卡廖斯曾经这样说到：

　　"量子力学在哪？你不正沉浸于其中吗。"2001 年是海森堡诞辰一百周年的伟大日子。德国举行了许多纪念海森堡的活动。

　　在 9 月，纪念海森堡诞辰的国际会议在德国巴伐利亚州的小城邦堡市举行。大会召开期间，海森堡的学生瑞辛堡等人举办了以图片形式为主的展览活动，内容包括海森堡的生平、学术贡献等。会议结束之后，瑞辛堡等人将相关的展览内容进行汇总，编辑成册，最后由德国一家出版社公开出版发行。到了 12 月 5 日，德国慕尼黑市也举行了隆重的纪念活动。在这次活动中，许多闻名于世的物理学家应邀或自发前往，表达对一代物理学大师的崇高敬意和深切缅怀。

　　国外对于海森堡哲学思想的研究也有很多。海森堡作为量子力学的哥本哈根解释的坚定捍卫者，提出了不确定性原理，与波尔的互补原理遥相呼应。而他的不确定性原理也是科学哲学思想上的一大突破。众多科学家和哲学家都热衷于这一原理的研究。

　　人们赞扬海森堡所取得的科学成就，但也有人对二战期间海森堡依附纳粹且领导德国的原子弹研制而失望。海森堡研究者们经常争论的就是有名的"海森堡之谜"和"哥本哈根之谜"了。在二战前和二战中，德国一直是世界物理学的研究中心，涌现了一大批杰出的物理学家。二战期间，纳粹将战争胜利的期望寄托于原子弹的研究，所以以海森堡为首的一批科学家进行了相关工作。但是一切条件看似都满足的德国却没有研制出原子弹，支持海森堡的人说是海森堡不愿助纣为虐，有意为之。大卫·欧文的《德国原子弹计划》一书认为德国人是清楚原子弹的奥秘的；罗伯特·容克的著作《比一千个太阳更明亮》赞扬德国科学家道德高尚，虽知晓原子弹的奥秘，却不愿意打开这个潘多拉魔盒；马克·沃尔克的《德国国家社会主义及核力量的寻求》认为海森堡在1942 年知道关于原子弹的确切事实。托马斯·帕沃斯的巨著《海森堡战争》更是认为海森堡消极的对待原子弹和原子弹计划。而海森堡本人写作的《物理和物理之外》也再次强调了德国科学家所具有的科学责任与高尚的道德水平。

　　还有另外一些人与上述意见相左。他们认为德国人没有研制出来原子弹，是因为海森堡计算过程中的失误；玛格丽特·高温在考证英国核计划的历史后，认为德国科学家在一些基本问题上都犯了错误；英国人琼斯的《高度机密战争：英国科学情报部门》认为海森堡当年在计算过程中出现了严重失误；而海森堡本人在战后对这个问题也基本是保持沉默，导致这个问题一直悬而未决，人们也莫衷一是。二战中，海森堡曾经去哥本哈根，与玻尔进行了十多分钟的对话。在这次对话后，两人再也没有见过面，也不再有过沟通。在这短短的十多分钟中究竟发生了什么，让两位亦师亦友、情同父子的人在余生都不再往来？这成了科学史上一个永久的谜。这个谜引起了人们的极大好奇，人们也不断地研究、猜测。更有甚者，英国剧作家麦克·弗雷恩根据海森堡与玻尔不欢而散的会见这个谜，展开虚构，在 1998 年创作了戏剧《哥本哈根》。两个谜团让人们研究至今，可是一切都没有定论，形成了所谓的"测不准的海森堡".

　　相较于国外，我国的海森堡研究虽然取得了一些成果，但是起步较晚，许多研究不够深入也不够系统。目前，国内对海森堡的研究主要还是以翻译和引进海森堡本人的著作和国外的研究成果为主，但是仍然取得了一些较为突出的研究成果。国内代表人物有：海森堡的中国学生王福山晚年花了较多精力研究海森堡，撰写了《廿时代的海森堡》、《我在德国学习期间的若干回忆》等著作，书中以生动的事例介绍了海森堡创立量子力学的矩阵力学表达形式的奋斗过程、在大学的学习情况、成长道路以及老师索末菲、玻尔、波恩以及同窗泡利等著名物理学家对海森堡成长成才的影响与作用；他还翻译了海森堡夫人伊丽莎白写的、回忆海森堡的《一个非政治家的政治生活》这本书；这些书表达着一种真挚的师生情。范岱年翻译了《物理学与哲学》、与吴忠合译《物理学家的自然观》等海森堡的著作，积极介绍海森堡的科学哲学思想。桂起权与人合著的《海森堡传》介绍了海森堡的生平、学术经历与成就；桂起权主持教育部博士点基金项目--哥本哈根学派科学哲学研究；他从物理史的角度出发，把海森堡的统计定律和严格决定论做了区分。成素梅与人出版专著《跨越界限：哲学人科学家海森堡》，系统介绍了海森堡的量子力学哲学思想；2012年出版《量子论与科学哲学的发展》，书中对量子的测量问题、波粒二象性、实在论等问题提出许多深刻见解。沈惠川先生的《王福山先生谈海森堡》一文，比较翔实地介绍了海森堡的著作和学术思想。

　　自 2010 年 9 月开始，中科院物理研究所以《我，海森堡》为题，以第一人称叙述方式在网上进行连载，以此讲述海森堡整个生命和学术历程。

　　1.3 海森堡概况。

　　1.3.1 海森堡生平。

　　海森堡被誉为是继爱因斯坦之后最有作为的科学家之一，由此可见其在科学发展史上的重要地位。

　　海森堡 1901 年出生于德国维尔茨堡，其父是语言学家和东罗马史学家。在 1920年以前，海森堡在著名的慕尼黑麦克西米学校就读中学，成为量子思想创始人普朗克先生的校友。在这里，海森堡对数学产生了浓厚兴趣，甚至立志成为一名数学家。

　　1920 年，海森堡考入了德国慕尼黑大学，师从著名物理学家索末菲，在这里他开始攻读物理学。大学生涯改变了他的命运，从此，他走上了科学探索之路。海森堡在 1922年进入哥廷根大学学习物理，师从物理学家玻恩。进入大学后的第二年，海森堡就写出了一篇与流体力学相关的博士论文，并凭借这篇论文获得了慕尼黑大学的哲学博士学位，并于同年担任玻恩的助手，获得大学任教资格。海森堡在 1933 年获得了 1932年度的诺贝尔物理学奖，以此表彰他在量子物理领域的突出贡献。二战期间，海森堡留在德国并领到了德国原子弹的研究工作。1946 年，海森堡和其他一些科学家一起开始了重建德国科学的研究工作。在重建德国科学研究的过程中，海森堡也一直进行着自己的学术研究。他晚年致力于统一量子场论的研究，并更加思考哲学与科学的关系问题直至其逝世。

　　1.3.2 海森堡的主要成就。

　　量子力学的矩阵力学表达形式的创立和"不确定性原理"是海森堡具有代表性的成就。虽然矩阵力学是许多科学家共同努力创建并发展的，但不可否认海森堡在其中的关键作用。1925 年对于量子力学的发展来说是极为重要的一年。在这一年的 6 月，海森堡解决了究竟应该怎么描述一个非简谐原子的稳定能态的物理学难题，量子力学的的发展纲领由此得以确立。时间到了这一年的 11月，在玻恩和约尔丹的帮助下，海森堡创立了矩阵力学，创造性地利用数学上的矩阵方法解决了量子波动理论的问题。

　　矩阵力学先于波动力学，是量子力学的第一种描述体系，并且矩阵力学的创立也使人们掌握了正确窥探原子微观结构的规律，具有划时代的历史意义。对此，爱因斯坦做了"海森堡下了一个巨大的量子蛋"的高度评价。对于量子力学的物理学解释，科学家们众说纷纭，莫衷一是，但这个问题在 1927年有了突破性的进展。在这一年，海森堡的"不确定性原理"横空出世。"不确定性原理"的提出使人们深切地认识到，科学测量上的局限性是无法避免的，在比较理想的状态下，物理学的基本定律并不能保证我们始终可以正确认识所要研究的对象，所以想要完全预测所研究对象的发展变化是不现实的。"不确定性原理"的提出带来了科学和哲学上的革新，具有科学和哲学上的双重意义：首先，从物理学的角度讲，它为量子力学的物理学解释打下了坚实的基础；其次，从哲学的层面上说，它有力地冲击了哲学思想上的绝对决定论思想。透过 "不确定性原理",科学家们进一步认识到，科学实验在实际操作过程中一定会存在误差，误差并不能随着观测仪器的改良而消失。随着科学实践过程的深入，这一原理越来越多地被科学家们所认可，适用范围也越来越广，给科学带来了巨大而深远的影响。"不确定性原理"被提出后，玻尔以它为基础，提出了互补原理，这构成了哥本哈根学派对量子力学的所谓正统解释。

　　除了上述贡献外，海森堡还创立了对后世有着重要影响的核反应堆理论，这个理论对于后世的影响不言自明。在量子电动力学中，被实验证实的、且有这广泛应用的电弱相互作用的统一量子理论的建立正是得到海森堡在思考非线性旋量场理论过程中产生的许多具有新意的物理思想的启发。

　　哲学方面，海森堡的"不确定性原理"带来了决定论思想的巨大变革。海森堡认为，对称性、简单性、完整性是一个关于物质的最基本组成理论的基础，也是物质世界的一切规律的出发点。这不仅反映了他作为物理学家的敏锐观察力，而且也构成了他哲学世界观的思想根基。

　　在漫长的学术生命里，海森堡写出了许多脍炙人口的哲学与物理学著作。哲学层面具有代表性的著作是《物理学与哲学》、《物理学家的自然观》和《原子核科学的哲学问题》等，物理学方面的代表作有《部分与全部》、《自然规律与物质结构》和《原子物理学的发展和社会》等。这些著作是海森堡宝贵思想的深刻体现，对于哲学与现代物理学的进一步发展有着巨大的推动作用。

　　1.4 研究方法和基本内容。

　　1.4.1 研究方法。

　　本文在唯物史观的指导下，运用文献研究法、归纳法、个案与理论相结合的分析法等多种方法，力求可以对海森堡的科学哲学思想进行一个全方位、多层次、多角度的思考，展现海森堡真实的科学哲学思想。

　　第一、文献研究法：首先，通过中国知网、学校图书馆、读秀等网络检索工具查阅与论文相关的学术期刊数据库与电子图书。其次，通过阅读相关的期刊、书籍等纸质文献，收集与海森堡科学哲学思想相关的资料，并进行再次的思考与归纳总结。

　　第二、归纳法。经过对各种电子、纸质材料以及海森堡本人的著作中所描述的海森堡各项科研活动进行的背景、目的、成果以及具体科研活动中所体现的科学哲学思想进行系统的归纳与分析，进而将其总结成与之相关的理论。

　　第三、理论与案例相结合的分析法。以海森堡在科学研究过程中的成果为基础，结合相关的研究成果，对其研究成果所蕴含的科学哲学思想进行分析，力求对其科学哲学思想有更好的阐释和分析。

　　第四、跨学科研究法。在此方法应用的过程中，本文主要结合哲学领域和物理学（特别是量子力学）领域，还结合历史领域等，以期从不同角度保证研究内容的准确性和多样性，为本文打下良好的基础。

　　1.4.2 文章基本结构。

　　本文在研究的过程中具体分为以下内容展开：

　　第一章主要是对海森堡的生平和主要贡献的简介，涉及海森堡成长成才的环境以及主要的科研活动，以期对海森堡有初步的了解。

　　第二章是海森堡的科学哲学思想的产生，主要分析其思想的渊源，主要是历史、时代和导师、同窗及自身成长的影响。

　　第三章是海森堡科学哲学思想的具体内容，这是本文的关键章节。文章主要从自然观、认识论、方法论三个方面来详细阐释海森堡科学哲学思想的具体内容，使人们对于他有更深入的了解。

　　第四章是对海森堡科学哲学思想的评价，主要叙述了其科学哲学思想对于科学和哲学的积极和消极意义。

　　1.5 可能的创新点与不足。

　　本文在前人研究的基础上，对海森堡科学哲学思想进行了较为系统的研究，并在此基础上对海森堡的科学哲学思想进行了整理和总结，结合所获的资料与本人的思考，主要从自然观、认识论、方法论方面进行详细论述，在其中加入了一些新颖的总结，比如不确定性原理中的时间观点以及类似于操作主义的实验方法等，希望可以对前人的研究成果有更进一步的深入，有所突破。

　　然而，一方面，由于本人的学术水平有限，对一些问题的分析比较肤浅，没有深度，缺乏系统的论述；由于一些主客观因素的存在，一些结论可能有失偏颇。本文在论述的过程中，对于科学哲学的概念和外延把握有所偏差，对于海森堡科学哲学的影响，在科学与哲学两个层面的双重意义上进行了论述，缺少科学哲学这一单纯概念影响的论述。另外一方面，加上地域、语言和时间的界限，本人没有去过海森堡工作和学习的地方，缺少实地考察，有些说法也就缺少实证。本人不通德语，所以很多的第一手资料一时难以掌握和理解，不能为本文的写作服务，使得本文的写作内容不够充实，一些结论也缺少有力佐证。最后，本文的参考资料总体来说较为陈旧，最新的材料相对较少，对于一些科学家特别是量子领域科学家--海森堡的评价停留在上世纪60-70年代的话语体系中，确实有失偏颇。