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我将考虑三种方法,即使在无຀限类的情况下,也๣给予这直觉的“较多”或“较少”一个精确的意义,以便找出其中ณ哪一种可用来比较被禁止的事件类。

这些就是我所以建议必须以经验科学的方法作为它的特征的理由。这里说的方法就是:我们处理科学理论的方式;我们用它做些什么เ,我们对它做些什么。因此,我将设法建立一些规则ท,或者可以说规范,来指导科学家去进行研究,或者说,在这里所理解的意义แ下的科学现。

第一章对于若干基本问题๤的考察

根据第6๔6节,公认的基础陈述可以多少令人满意地与某种所提出的概率估计一致;它们可更好或稍差ๆ一些代表概ฐ率序列的一个典型节段。这为某种方แ法论规则ท的应用提供了机会,例如要求基础陈述和概率估计之ใ间的一致应该符合某种最低限度标准这一规则。因此规则ท可引出某种任意的思路,并且规定只有适当代表性的节段或适当“公平的样本”才得以“允许”,而不典型的或没有代表性的节段是被禁止的。

对这种意见作更仔细的分析向我们表明,什么เ被允许和什么被禁止之间的分界线的划ฐ定并不一定像起初ม想象的那样任意。尤其是无຀需“宽容地”划ฐ定这条分界线。因为ฦ有可能用这种方แ式形成这条规则ท,使什么เ被允许和什么被禁止之ใ间的分界ศ线,正如其他定律的情况一样,由我们的测量能达到的精确度来决定。

我们根据划界标准提出的方แ法论规则,不禁止不典型节段的出现;它也不禁止离差当然,对于概ฐ率序列ต是不典型的的重复出现。这条规则禁止的是系统离差的出现可预ไ测和可复制ๆ,例如朝特定方向的离差,或肯定是不典型的节段的出现。因此它要求的不单是粗略๓的一致,而是对于可复制和可检验的一切,简言之,对于所有的可复制效应可能是最佳的一致。

69.定律和机遇

人们有时听说,行星的运动服从严格的定律,而一粒骰子的掷下是碰运气,或受机遇支配。我认为ฦ区别在于这个事实:迄今我们已能ม成功地预测行星的运动,但还不能预测掷骰子的个ฐ别结果。

为了演绎出预ไ见,人们需要定律和初始条件;如果没有合适的定律或不能确定初始条件,科学的预见方法就垮台。掷骰子时我们所缺乏的显然是初始条件的充分知识。有了初ม始条件的足够精确的测定,也就有可能ม在这种情况下作出预ไ见;但是选定正确掷骰子的规则摇摇骰子盒是为了防止我们测量初始条件。游戏规则以及确定某一随机序列的各种事件必将生的那些条件的其他规则,我称之为ฦ“框架条件”。它们由这样一些要求组成,如骰子应该是“纯的”由á同质物质组成,应该把它们好好地摇摇等等。

有一些其他情况,预见是不成功的。也许迄今还不可能ม提出合适的定律;也๣许现一个ฐ定律的所有尝试都已๐失败,并且所有的预见也被证伪。在这些情况下我们可能对究竟是否会找到一个满意的定律已失望。但是大概ฐ我们不会放弃尝试,除非问题已使我们不大感兴趣——例如如果我们满足于频率预ไ测,就是这种情况。然而,无຀论如何,我们不能定论地说,在某个特定的领ๆ域没有定律。这是证实不可能ม性的一个结果。这就是说,我的观点使机遇概念成为主观的。当我们的知识不足以作出预见时我就说“机遇”;正如掷骰子时,我们说“机遇”,因为ฦ我们对初始条件没有知识。可以设想,仪器设备精良的物理学家,能观测其他人预测不到的一次掷骰子的结果。

与这种主观观点相反,人们有时支持一种客观的观点。就这种观点利ำ用事件本身是指决定的还是不决定的这种形而上学观念而言,我将不在这里对这种观点作进一步的考察参阅第71้和78๖节。如果我们的预见获得成功,我们可以谈到“定律”;否则我们对定律或不规则ท性的存在或不存在不可能有任何知识。

也许比这个ฐ形而上学观念更值得考虑的是下面的观点。可以说,当我们的概率估计得到เ验证时,我们遇到客观意义แ上的“机遇”;正如当我们遇到因果规律性时一样。

蕴涵຅在这观点中的机遇定义แ可能ม不全是无用的,但是应该有力强调,如此定义的概念并不与定律概念相对立:正是由于这个ฐ理由á我称概念序列是似机遇的。一般地说,一个ฐ实验结果的序列是似机遇的,如果定义แ序列的框架条件不同于初始条件的话;当在同一框架条件下进行的个ฐ别实验,在不同的初ม始条件下进行时,就会产生不同的结果。其元素根本不可预测的似机遇序列是否存在,我不知道。我们甚至不能ม从某个序列是似机遇的这个ฐ事实,推论出它的元素是不可预测的,还是或者推论出它们“由于”在主ว观的知识不足意义上的“机遇”所致;我们尤其不能ม从这个ฐ事实推论出定律不存在的“客观”事实。

不仅不可能从序列ต的似机遇性质中ณ推论出任何与定律一致的东西,或者在另一方面与个ฐ别事件一致的东西;甚至不可能从概ฐ率估计的验证推论出序列本身是完全不规则的。因为我们知道似机遇序列ต是存在的,这些序列ต是根据数学规则ท建构的。一个序列具有B๦ernoulli分布这个事实不是不存在定律的征候,与“根据定义”不存在定律完全不是一回事。我们在概ฐ率预ไ测成功中看到的不过是在序列ต结构中不存在简单定律的征候参阅第4๒3和4๒8节——与构成序列ต的事件相反。不受后效约束的假定相当于这样的假说:这种简单的定律是不可现的,这个假定得到验证,但这就是一切。

70่.从微观定律推演宏观定律的可能ม性

有一种学说几乎已成为偏见,虽然它在最近已受到严厉的批评——所有可观察的事件必须解释为ฦ宏观事件,即解释为一些微观事件的平均数或累็计或总和的学说这个ฐ学说有点类似某些形式的唯物主义。像其他这种学说一样,这似是某一方法论规则ท的形而上学具体化,而这条规则本身是完全无可非议的。我指的是这条规则:我们应该看看我们是否能用上述类型的解释性假说简化、概ฐ括或统一我们的理论。在评论这些尝试的成功时,认为ฦ关于微观事件的非统计假说及其相互作用定律就能足以说明宏观事件,这是个错误。除此以外,我们应该需要假说性的频๗率估计,因为ฦ从统计前๩提中ณ只能推导出统计结论。这些频率估计总是独立的假说,当我们从事研究与微观事件有关的定律时,这些假说的确不时出现在我们脑中ณ,但是它们决不能从这些定律中ณ推导出来。频率估计形成一类特殊的假说:一般地说,它们是与规律性有关的禁律。vonmises对这一点说得十分清楚:“没有统计学性质的补充假定,在气体动力理论中ณ甚至最微不足道的定理也不是单从经典物理学中推导出来的”。

统计学估计或频率陈述决不能ม从“决定论”性质的定律中推导出来,理由á是为ฦ了从这些定律中演绎出任何预见,需要初始条件。在初ม始条件那里,关于初始条件统计学分布的假定——也就是说特定的统计学假定——进入了演绎过程,统计学定律就是通过演绎从决定论性质或“精确”性质的微观假定中获得的。

理论物理学的频率假定在一定程度上是等机遇假说,这是一个ฐ令人惊异的事实,但这无຀论如何并不是意味着它们是“自明的”,或先验地正确的。它们远非如此,这一点从经典统计学、Bose-einstein统计学和fermi-diracນ统计学之间的广泛差ๆ异中就可看到。这些表明特定的假定如何可与一个等机遇的假说结合起来,在每一种情况下都导致参考序列的主要性质假定其分布๧是均等的的不同定义แ。

下面的例子也许可证明这个ฐ事实:甚至当我们想摆脱频๗率假定时,它们也是必不可少的。

想象一个瀑布。我们可辨认某种奇特的规律性:组成瀑布๧的水流的大小是变化的;不时地飞溅从主ว流中甩出来;然而在贯穿所有这些变化中ณ,某种规律性明显可见,它强烈提示有一种统计学效应。尽管有一些尚未解诀的液ຂ体动力学问题๤与涡流的形成有关等等,我们在原则上能够以任何所需程度的精确性,预测任何量水——比方แ说一组分子——的路线,如果给定足够精确的初始条件的话。因此我们可以假定,有可能预ไ言远在瀑布之上的任何分子,在哪一点上它将越过边缘,到เ达底部等等。这样原则ท上可计算出任何数量分子的路线;并且给定充分的初ม始条件,我们就能在原则ท上演绎出瀑布๧的任何一种个别的统计学涨落。但是只能ม是这种或那ว种个别的涨落的,而不是我们已描述过的反复生的统计学规律性,一般统计学分布就更不行了。为了说明这些,我们需要统计学估计——至少假定某些初ม始条件对于许多不同组的粒子等于一个ฐ全称陈述将一次又一次地反复出现。我们获得一个统计结果,当且仅当我们作出这些特定的统计学假定——例如关于反复出现的初始条件频率分布的假定——时。

71.形式上单称的概ฐ率陈述

我称一个概ฐ率陈述为ฦ“形式上单称的”,当它把某一概率赋予某个单一偶事件或某类偶事件的单个ฐ元素时;例如,“用这个骰子掷下一次得5的概率是1/6”或“用这个ฐ骰子掷任何一次得5的概率是1/6”。从频๗率理论观点看,一般认为这些陈述是不十分正确的表述,因为ฦ不能把概率归之ใ于单个偶事件,而只能ม归之于偶事件或事件有限序列。然而借助客观概率或相对频๗率概ฐ念用适当定义แ的形式上单称的概率把这些陈述解释为正确的陈述是容易的。我用“pαkβ”表示这形式上单称的概率:作为序列α的一个元素,某一偶事件k有性质β——符号为keα——于是我定义形式上单称的概ฐ率如下;

pαkβ=αfβkeα定义แ这可用文字表达如下:事件k具有性质β——设k为ฦ序列ตα的一个ฐ元素า——的形式上单称的概ฐ率,根据定义แ等于性质β在参考序列α内的概ฐ率。

这个简单的几乎一目了然的定义证明令人惊异地有用。它甚至可帮助我们澄清现代量予理论的某些复杂问题参阅第7๕5-7๕6节。

正如定义所表明的,如果一个ฐ形式上单称的概率陈述没有明确说出一个参考类,它就是不完全的。但是虽然α常常没有明确提及,在这些情况下我们往往知道α是什么เ意思,因此上述第一个例子没有具体规定任何参考序列ตα,但是十分清楚它与掷真的骰子的所有序列有关。

在许多情况下,对一个ฐ事件k可以有若干不同的参考序列ต。在这些情况下非常明显,对同一事件可以作出不同的形式上单称的概ฐ率陈述。因此一个个别的人k将在一定时期内死亡这种概率可根据我们认为ฦ他是他的年龄组的一员,还是他的职业组的一员等等来假定十分不同的值。对于应该从若干可能的参考类中选定哪一个ฐ,不可能ม制ๆ定一个ฐ一般规则。最窄的参考类往往最合适,假如它多到เ足以使概率陈述立足于合理的统计外推,并且得到足够量验证证据的支持的话。

一旦我们认识到เ同一偶事件或事件可以有不同的概ฐ率,作为不同参考类的一个元素,不少所谓概率悖论就消เ失了。例如,有时有人说,一个ฐ事件的概率αpkβ在它出现以前๩不同于同一事件在它出现以后的概ฐ率:在以前它等于1/6๔,而在以后可能ม只等于1้或0่。当然这个ฐ观点是完全错误的。αpkβ在出现以前和以后总是相同的。除了根据信息keβ或ke——根据时偶事件的观察提供给我们的信息——我们可选取一个ฐ新的参考类,即β或,然后向βpkβ值是什么以外,什么เ也没有变化。这个概ฐ率值当然是1;而pkβ=0่。告诉给我们关于单个偶事件实际结局的陈述——不是关于某个ฐ频率,而是关于“keφ”形式的陈述——不能改变这些偶事件的概率;然而,它们可提示ิ我们选取另一个参考类。

形式上单称的概ฐ率陈述概ฐ念提供了一种通向主观理论,从而也๣就通向域raທnge理论的桥梁,正如下节将表明的那ว样。因为我们会同意把形式上全称的概率解释为“理性信仰程度”依照keynes——假如我们允许我们的“理性信仰”受某一客观的频๗率陈述指导的话。因此这种陈述还是我们的信仰所依靠的信息。换言之,也可能ม有这样的事:我们除了知道某个ฐ事件属于某一参考类,某个概率估计在其中受到เ了成功的检验外,对它一无所知。这个信息并不能ม使我们预见这个ฐ事件的性质将是什么;但是它能使我们表达借助某种形式上单称的概率陈述知道它的一切,这种陈述看起来像关于所谈论的特定事件的不确定预见。

因此,我不反对关于单个事件概率陈述的主观解释,即解释为不确定的预见——可以说,承认我们对所谈论的特定事件缺乏知识的确,关于这个ฐ事件什么เ结论也不能从某个频๗率陈述中得出。那就是说,我不反对概率陈述的主ว观解释,只要我们明确承认客观频๗率陈述是基本的,因为只有它们是可用经验检验的。然而,我反对把这些形式上单称的概率陈述——这些不确定预ไ见——解释为关于客观事态的陈述,但不反对解释为客观统计事态的陈述。我脑子里有这样一种观点:关于掷骰子概率为1้/6๔的一个陈述不仅是承认我们不知道任何确定的事情主观理论,而且是关于掷下一次的断言——断ษ言它的结果客观上既是不确定的又是非决定的——是关于某种仍悬而未决的事情的断ษ言。我认为ฦ所有作出这种客观解释除了别人外,eans作过充分的讨论的尝试都是错误的。不管这些解释可能造成一些什么样的非决定论气氛,它们全都包含这样的形而上学思想:不仅我们能ม演绎出和检验预见,并且除此之ใ外自然界ศ或多或少是“决定的”或“非决定的”;因此预ไ见的成败不应用它们由之ใ演绎出来的定律来解释,而是先由这样一个事实来解释:自然界实际上是或不是根据这些定律组成的。

72.域理论

我在第34๒节中说,一个ฐ可证伪程度比另一陈述更高的陈述可被描述为逻辑上更不可几的陈述;而不那ว么เ可证协的陈述则是逻辑上更可几的陈述。逻辑上不那ว么可几的陈述衍推出逻辑上更可几的陈述。在逻辑概ฐ率概念和客观的或形式上单称的数值概率概ฐ念之ใ间有密切关系。某些概率哲学家B๦olzano,vonkries,9aທismaທnn曾试图把概ฐ率计算立足于逻辑域,因此立足于一个与逻辑概率一致的概ฐ念参阅第37节;并且他们在这样做时,也试图弄清逻辑概ฐ率与数值概率之间的密切关系。

9aismann曾建议用与不同陈述相应的相对频率测定它们逻辑域之ใ间的相互关系程度可以说它们的比值,从而把频๗率看作为决定一个测定域的系统的东西。我认为ฦ在此基础上建立概率论是可行的。的确我们可以说,这个计划ฐ就是使相对频率同某些“不确定的预见”相关起来——正如当我们定义แ形式上的单称概率陈述时在前๩一节已经做的一样。

然而必须ี说,仅当一个ฐ频率理论已经建构时,这种定义แ概率的方แ法才是可行的。否则人们就得问在定义测定系统时使用的频๗率本身又是如何定义的。然而,如果我们手中ณ已经有某个频๗率理论,那么เ引入域理论实际上就成为多余的。但是尽管有这种异议,我认为9aທismaທnn建议的可行性是重要的。现一个更全面的理论能ม够填补解决这个问题的各种尝试之ใ间,尤其是在主观和客观解释之间的鸿沟——起初ม似乎是不可填补的。然而9aismann的建议要求作一点修改。他的域比值概ฐ念参阅第48节注不仅要求域能借助它们的子类关系或它们的衍推关系加以比较;而且它更一般地要求使甚至只是部分交迭的域不可比较的陈述的域也能够成为可以比较的。然而这后一个假定有相当的困难,它是多余的。有可能ม表明,在有关的情况下为随机情况子类的比较和频率的比较必定导致类似的结果。这证明为ฦ了测定域而把频率与域相关起来的方แ法是对的。我们在这样做时,就使所谈论的陈述按子类方法是不可比较的成为可以比较的。我将粗略๓地表明所描述的方แ法如何可得到证明。

如果在两个ฐ性质类γ和β之间,子类关系

γB

成立,则:

k〔fsbkeγ≥fsbkeβ〕参阅第3๑3节

因此逻辑概率或陈述keγ的域必须小于或等于keβ的域。它将是相等的,仅当有一个参考类α它可以是全称类时,对于这个参考类下列规则成立,这个规则可以说具有“自然律”的形式:

x{xeα.β→xeγ}α.β

如果这种“自然律”不成立,因此我们可假定在这个方面有随机性,那么不等性就成立。但是在这个情况下我们就得到下式,假如α是可数的,并可承认为一个参考序列:

αfγ<αfβ

这就是说,在随意性情况下,域的比较必须ี导致同样的不等性,正如相对频๗率的比较一样。因此,如果我们有随机性,我们就可把相对频率同域相关起来,以使域成为ฦ可测量的。但是这正是我们在第71节中ณ当我们定义形式上单称的概ฐ率陈述时所做的虽然是间接地。的确,我们可以从这些假定中ณ直接推论出

αpkγ<αpkβ

这样我们就回到了我们的出点,概ฐ率解释问题。并且我们现在现,客观和主ว观理论之ใ间的冲突,初看似乎是如此难办,可用某种一目了然的形式上单称的概率的定义แ来完全消除。

第九章对量子论的若干意见

我们对概率论的分析,已๐使我们掌握一些工具,我们现在可通过应用它们于现代科学一个ฐ主要问题๤来检验它们;并且我将借它们之助试图分析和澄清现代量子论若干更为ฦ模糊不清的论点。

我用哲学或逻辑方法解决物理学中ณ心问题之一的有点大胆的尝试,必定会引起物理学家的怀疑。我承认他的怀疑是正当的,他的怀疑是有充分根据的,然而我希望我也许能ม够克服他们。同时,值得注意的是在每门科学分支中,成堆的问题๤主要是逻辑的。量子物理学家一直渴望参与认识论讨论,这是事实。这提示ิ他们本身感到เ量子论中ณ某些仍未解决的问题的解法不得不在逻辑与物理学之间的无຀人岛上寻找。

我将开始就预先记下将从我的分析中得出的主ว要结论。

1量子论中有一些数学公式被heisenbຘerg用他的测不准原理加以解释;即关于由á于我们在测量时达到เ的精确性的限制ๆ所致的测不准域的陈述。我将试图证明,这些公式应解释为ฦ形式上单称的概率陈述参阅第71节;这意味着它们本身必须用统计学来加以解释。对这个ฐ公式作如此解释就是断言:在统计学上“分散”或“方แ差”或“离散”的某些域之间有一定的关系它们在这里被称为ฦ“统计学的离散关系”。

2我将要试图证明,比测不准原理允许的精确性程度更高的测量与量子论的公式系统或及其统计学解释并不是不相容的。因此如果这样一种精确度终究成为可能,量子论不一定被反驳。

3所以heisenberg所断言的可达到的精确性极限的存在,并不是从理论公式中ณ演绎出来的逻辑推断ษ,更确切地说,它是一个孤立的或附加的假定。

4此外,正如我将试图证明的那样,如果量子论的公式在统计学上得到解释,那么heisenberg的这个ฐ假定实际上与这些公式是矛盾的。因为不仅更精确的测量与量子论相容,而且甚至有可能ม描述表明更确切的测定有可能的想象实验。在我看来,正是这个矛盾引起了所有那ว些困难,现代量子物理学的令人赞叹的结构就受这些困难困扰;以致thirring谈到เ量子论时说,它“留下了一个难解的秘密给它的创始人,这是他们自己承认的”。

下面所述也许可描述为ฦ对量子论基础的研究。在这个研究中,我将避免一切数学论证和一切数学公式,除一个例外。这是可能的,因为我将不对量子论数学公式系统的正确性提出疑问,我将只关心归功于B๦ohn的物理解释的逻辑推断。

至于“因果性”的争论,我提出不同于现在如此流行的非决定论形而上学的意见。非决定论形而上学与直到เ最近才在物理学家中风行的决定论形而上学的区别ี,与其说在于它非常清晰,不如说它极无成果。

在清晰性方面,我的批判常常是严厉的。所以不妨可以在这里说我认为现代量子论创始人的成就是整个科学史上最伟大的成就之ใ一。

73.heisenberg的纲领ๆ和测不准关系

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