金觀濤：“客觀存在” 存在的條件 | 雙體實驗室

雙體實驗室接著《金觀濤：理性在困境中》《金觀濤：建構主義的嘗試》《金觀濤：量子力學的黑箱解釋和魚龍混雜的哲學遺產》《金觀濤：對經驗可靠性標準的重新考察》《金觀濤：同一性疑難和結構穩定性》《金觀濤：我們仍在籠中談哲學》系列文章給大家推薦金觀濤老師所著《人的哲學》第四章前兩節內容。

我們通常認為，世界是客觀存在的。在哲學上，對“客觀存在”的承認與否是唯物論和唯心論的根本分歧，兩派對此存在絕對的對立。然而，金老師提出：客觀既非無條件地存在，也并非如唯心論認為是人的虛構，它只是需要滿足條件的“存在”。也就是說，“客觀”在某些條件具備的情況下是“存在”的。判定“客觀存在”需要考察兩個事物是否無關，從而確定一方的“客觀”。

在這個判定過程中，我們無法忽視觀察者發揮的作用。什么是觀察者？我們該如何定義觀察者？觀察者能全然理性地認識事物嗎？依賴觀察者的存在和客觀的存在又有何區別？金老師認為，人力圖成為近乎上帝的觀察者。

“客觀存在”存在的條件

文/金觀濤

本章一開始就碰到一個奇怪的問題，我們竟然認識為有必要去探討“客觀存在”存在的條件。在直觀的唯物主義哲學那里，客觀存在不需要條件，它是第一性的，是用于說明其他一切的前提。而主觀唯心論卻視客觀為無意義。今天，我們終于可以超越長期來這無望的爭論和對立，提出第三種觀點：客觀既非無條件地存在，也并非如唯心論認為是人的虛構，它只是需要滿足條件的“存在”。在某種條件下，它確實存在，在某些條件下，它又不存在。

首先我們必須準確地定義什么是客觀存在？眾所周知，所謂客觀是指獨立于觀察者。“獨立”的含義是兩者無相互關系。在科學上我們常說兩個變量或事件是互相獨立的，其意義是說，一個變量的取值不會影響另一個變量的取值。因此我們可以用兩組狀態是否相關來給客觀以一個準確定義：當某一個觀察對象(或集合)O(i)與相應的觀察者b(i)所處的一切狀態(行為)無關，則O(i)可以認為是獨立于觀察者b(i)的客觀存在。

必須注意，我們這里對客觀的定義與唯心論是不同的，在主觀唯心論看來，當作為觀察者的我不存在，我對世界的所有知覺和印象都消失了，因而當b(i)不存在時，O(i)是否受影響永遠是一個不可知的問題。如果我們總是停留在這種靠主觀思辨設制的魔障中，那么研究的深入是不可能的。

現在讓我們改變問題提法，我們讓一個新的觀察者b(i)來研究觀察者b(i)觀察某一對象的過程。對于這個研究觀察過程的觀察者b(i)來說，他顯然比觀察者b(i)高了一個層次。他如何判斷觀察者b(i)觀察的對象不是b(i)的建構而是獨立于b(i)的客觀存在的呢？毫無疑問他只能用一個標準：這就是O(i)和b(i)是否相關。當它們不相關時，O(i)就是獨立于觀察者b(i)的。我認為，無論是利用神經網絡封閉性來說明視覺機制，還是建構主義哲學分析，都恰好是用類似方法來研究客觀性問題的，所以他們的出發點是科學的，而不是思辨的。

我們已經詳細討論過，建構主義在分析O(i)是否客觀之前，首先必須描述某一由觀察者b(i)和對象O(i)組成的認知結構，這個結構當然是對類似于b(i)這種更高層次的觀察者而言的。由于b(i)和認知對象O(i)構成封閉認知結構，而觀察者b(i)對對象的認識是本征態，它必須滿足如下本征方程：

So＝F(So，b(i))

其中So為本征態，b(i)是和觀察者神經系統有關以及其它規定這個認知結構的參數。顯然b(i)發生變化，意味著整個認知結構改變，功能函數F形式必然變化，方程的解So也必然不同。這樣建構主義推出，對于b(i)有關對象的認識和b(i)本身結構有關，所以純客觀是不存在的，人對一切的認識都包含了人的建構和發明。

十分有趣的是，這里，正因為建構主義是用我上面提出的有關客觀性的定義來科學地研究獨立于觀察者的客體是否可以存在，雖然表面上，建構主義得到了否定的即和主觀唯心論相差無幾的結論，但由于出發點不同，它又使我們可以超出主觀唯心論和建構主義本身。因為我們可以考察這樣一個特定的命題：對于什么樣的認識結構，O(i)可以和b(i)無關呢？這就是客觀性存在的條件。

表面上看，對于任何一種認知結構，只要它具有封閉性，那么它總是本征態，因而總是不能獨立于觀察者的。而人從來是在改造世界中認識世界的，觀察者為了得到研究對象的信息，必須和研究對象耦合起來，對認識對象進行某種操作(輸入)，然后收集有關對象對這一輸入的反應(輸出)的信息，從輸出與輸入的關系來認識研究對象。因此認知結構的封閉性無法打破。

其實，我們已經簡單談到過打破認知結構封閉性的辦法。我們曾指出，當如下兩個條件滿足時，觀察者b(i)收到的信息已不再是這個認知結構的本征態：

條件1：b(i)在研究某一對象時，使所有輸入保持恒定，即把我們為了獲得信息的所有操作(輸入)保持固定不變，這樣可以中斷由b(i)和輸出之間的封閉性構成的對輸入的連續變換。

條件2：輸入對研究對象的作用可以忽略不計，即作為觀察對象的黑箱狀態O(i)是與輸入不相關的變量。

當這兩個條件滿足時，認知結構封閉性只是表面的，與b(i)耦合的黑箱變成一個由輸入和與b(i)無關狀態O(i)決定輸出的系統。這時本征方式不再滿足，b(i)收到的信息不再是本征態。這時我們可以認為黑箱狀態O(i)與b(i)互相獨立，即是某種客觀存在。下面我們用嚴格的推導來證明這一點。

首先我們來考察一下，使所有的輸入保持恒定是什么意思？顯然，觀察者b(i)為了獲得黑箱信息，必須進行某種輸入，我們用變量系{A(i)}來刻畫它。保持輸入為恒定無非是意味著我們在實驗時控制{A(i)}為內穩態(圖4.1)。由于我們可以把內穩態集合{A(i)}等價于認知結構的某種參數集，這樣我們馬上可以發現，第一個條件相當于我們在做某種特殊的受控實驗，或者說條件(1)只是說我們必須用某種受控實驗來獲得對象O(i)的有關信息。

把圖(4.1)和圖(3.3)進行比較，可以看到它們是相同的。而第二個條件(我們下面統稱為條件②)則意味著對受控實驗進行進一步限定，它要求代表認知結構的參數{A(i)}(或對研究對象進行觀察時的條件變量)不干擾黑箱狀態(或對黑箱狀態的影響可以忽略不計)。

我們知道，在大多數受控實驗中第二個條件是不可能滿足的，雖然{A(i)}保持恒定不變，但由于{A(i)}和O(i)之間有互相作用，這種互相作用必定帶來O(i)狀態的變換。例如一開始{A(i)}對O(i)的影響使O(i)變到O(i+1)，而一旦黑箱狀態處于O(i+1)時{A(i)}對它仍有影響。這種影響可能使O(i+1)變到O,(i+2)，一直變到某一個特定狀態O(k)，這個狀態就是{A(i)}和黑箱耦合時黑箱的內穩態(它是{A(i)}和黑箱耦合系統的本征態)。這時觀察者b(i)得到的信息都是有關本征態O(k)的信息。顯然這個本征態是取決于{A(i)}的，而{A(i)}又是那個和b(i)耦合系統的內穩態，只要b(i)選擇不同的{A(i)}，馬上會影響O(i)，因此，這時黑箱的狀態必定和b(i)有關，我們在一般受控實驗中，不能說黑箱狀態與觀察者無關的客觀存在。

但一旦條件二滿足，情況就不同了！條件二已規定了{A(i)}集對黑箱狀態O,(i)沒有影響(或影響可忽略不計)。而我們在受控實驗中已經預先設計好了實驗結構，使得b(i)只能通過{A(i)}對O(i)發生影響，雖然{A(i)}是和b(i)有關的，但O(i)卻和{A(i)}無關，這樣就證明了0(i)與b(i)是獨立的，O(i)可以看作一種獨立于觀察者b(i)建構的客觀存在。

上面僅僅是一種理論分析，在實際情況中，是否真的存在著滿足條件二的受控實驗呢？如果這種受控實驗根本不可能存在，那么建構主義之籠仍無法突破。我們發現，至少在某一類受控實驗中，條件二一定滿足，這就是觀察者之名符其實地去觀察“宏觀”對象——我們用光來照亮宏觀物體，然后根據反射回來的光來獲得研究對象的信息。

我們知道，要觀察某一對象，至少要用光來照亮它。當我們控制輸入{A(i)}——即光的強度和頻率——為內穩態，并排除觀察者用其它途徑對被觀察物體進行影響時，S表示觀察者收到的信息。顯然，b(i)可以通過實驗發現，對于宏觀物體——例如月球——{A(i)}對它的狀態的影響可以忽略不計，因此他可以得到月球是不依賴于他的建構的客觀存在這一結論。于是我們終于有可能突破建構主義的局限，認識到控制論更為廣闊的哲學基礎。

總之，我們可以在認知結構分析中建立一條新的認識論原則。根據我在第三章提出的鑒別經驗可靠性的基本原理(它們也是建構主義哲學的基礎)：人只有在受控實驗中才能得到可靠的知識，而對于受控實驗結構必然有滿足條件二和不滿足條件二兩種情況。只有當它滿足條件二，客觀性必然是存在的。

人可以把客觀性當作一種可靠而真實的基本經驗。因此我認為在有關客觀性問題上，無論是古典理性主義的唯物論還是建構主義都犯了片面性的錯誤，把局部當作全體。建構主義對認知結構封閉性的分析過于籠統，他們沒有考慮受控實驗和認知結構的關系，因而也不能將分析精確化，沒有發現這一條件，結果錯誤地把某些觀察對象是離不開觀察者建構這一結論推廣到一個全稱命題，這樣就給本來嚴格清澈的科學討論帶進了主觀唯心論的濁流，因而也妨害了建構主義者在控制論科學成果上建起一種真正合理的哲學。

我發現，精確地闡述“客觀存在”存在的條件，可以使我們理解為什么幾百年來古典理性主義會犯這樣的錯誤：把在觀察過程中可以排除個別觀察者誤認為可以排除一切觀察者。顯然，當受控實驗滿足條件二時，排除個別觀察者必定等價于排除任何觀察者，由于O(i)是不依賴觀察者b(i)的(由b(j)和b(i)等價，它也可以認為是不依賴b(j)的)，則O(j)是不依賴任何觀察者的。因而O(i)不是觀察者的建構而是某種純客觀。

我們知道，二三百年以前，當近代科學剛剛興起時，當時科學研究的主要對象還限制在力學和天文學，或者說，當時整個科學的軸心是力學和天文學。而在這兩個領域中，受控實驗的確立完全可以滿足條件二。因而當時的科學家自然可以認為我們可以用排除個別觀察者的辦法來排除一切觀察者。哲學家沒有必要去嚴格地分清排除個別觀察者和排除一切觀察者之間微妙的差別，不加思考地把客觀性當作整個哲學的基礎。一直到20世紀，科學長驅而入到微觀世界，在有關電子、生物、生態、心理等領域(甚至某些化學實驗)中，條件二不再滿足，于是古典理性主義的錯誤才暴露出來。這就造成了唯物主義哲學被近一個世紀科學新發現所震撼的局面。

什么是觀察者？

現在我們再來分析電子——月球悖論，一切就十分清楚了！據說，把月球和蘋果相比較曾幫助牛頓發現了萬有引力定律。但把電子和月球進行比較卻使某些二十世紀物理學家犯了錯誤。這里問題的關鍵在于，觀察都能與月球和蘋果構成同樣的認知結構，因為用光觀察它們帶來的干擾可以忽略不計。但觀察者與電子耦合起來的認知結構卻和月球必然不同。

觀察者無論用光還是用其它儀器認識電子時，由于{A(i)}對黑箱狀態干擾不可忽略，觀察者在受控實驗中觀察到的必然是本征態。本征態和觀察者控制的條件{A(i)}有關，因此電子的狀態取決于觀察者b(i)對受控實驗條件集{A(i)}(某種儀器)的選擇。當觀察者b(i)在選擇某種條件時，電子的某種性質(確定的規定性)確實是不存在的，但這個結構對月球卻不成立。科學哲學家無條件地將電子推廣到月球，最后得到荒謬的結論。一旦我們搞清了客觀存在的條件，馬上發現月球和電子之間根本沒有什么悖論。這一切就如亞歷山大一刀砍斷那個哲學家解不開的繩結一樣，答案居然簡單得出奇！

月球是不依賴于觀察者的客觀存在，這本是常識，在這個悖論中最難理解的是為何電子的性質是與觀察者有關的。雖然我們之前對微觀粒子的本征態以及為何這個本征態依賴于觀察者對儀器的選擇作了詳細論述。這個結論人們聽起來總有巨大的荒誕感。人們情不自禁地要問一個問題：當觀察者不存在時，或者當我們不觀察電子時，電子是什么樣的呢？我們既然認為電子是構成一切原子和分子的基本磚塊之一，觀察者在某種程度上就是由電子組成的，當觀察者不存在或不觀察時，電子的某些確定的性質居然可以不存在，這不是十分荒謬嗎？

究竟什么是觀察者？我們對電子進行某種觀察這是什么意義？長期以來，哲學和形而上學都是從心靈、思維等思辨玄學的角度來定義觀察者的。而在我們的認知結構模式中，觀察者的真正面目開始暴露出來。雖然作為有意識、有情感、有思想的人很難有一個準確的科學定義，但在由受控實驗定義的科學認知結構中，我們說電子的狀態依賴于觀察者的建構卻有著清晰的意義，這就是指實驗條件{A(i)}集合對電子狀態的控制作用。

因此，在這里我們又發現了一個本來是十分簡單的事實：觀察者的建構作用實際上和選擇(維持)某種條件處于內穩態等價！因此，所謂討論電子某些狀態在不觀察它時不存在實際上只是說，電子的某種性質(確定的規定性)在某些條件不滿足時，必定不存在！

在120℃和一個大氣壓下水是蒸氣，而不可能是冰，在-10℃和一個大氣壓條件下水是冰，而不是蒸氣；純凈的水不能同時是冰又是蒸氣。通常人們可以看到冰與水蒸氣共存，這就因為它們已不是單組分系統，而是雙組份(水和空氣)或多組分系統。物理化學證明，如果容器中只有純凈的水，在確定的溫度壓力下(只要它們不是雙相共存的條件)，水只有一個相。酚酞在酸性溶液中時是無色的，在堿性溶液中是紅色的，在某一種溶液中酚酞不可能同時是無色又是紅色的。這些都是一些被視為常識的廢話。

其實，電子的動量的確定性在某些條件下不存在，正如水蒸氣在某些條件下不存在一樣，它們符合同一哲學原理。電子某些規定性的存在依賴于觀察者的觀察這個結論聽起來很玄，其真正意義卻十分簡單，電子具有某種確定的性質是需要條件的，這就是{A(i)}集。因此，離開{A(i)}的存在談電子是什么就沒有意義，當內穩態{A(i)}變化時，電子具有什么性質必然是不同的，當兩個{A(i)}集互不相容時，電子兩種性質就不能同時作為確定的存在。

在日常生活中，人們早就熟悉在某些條件下，某物具有某一種性質，而在另一種條件下，它可以具有另一種性質。當事物具有性質A和具有性質B的條件互相矛盾(互不相容)時，A和B是不能同時存在的，任何人都不認為這里有什么荒誕的地方。但一當把這個命題換成電子的動量和位置，人們就覺得很奇怪了。

其實，電子之所以不可能同時具有確定的位置和動量(這在量子力學中稱為測不準關系)也是出于同樣的理由。無非在這里作為存在的條件是復雜的測量裝置。我們只要去詳細地分析測量電子動量和位置的裝置，確實可以發現它們互相排斥或互相干擾(不相容)。測量電子的動量需要用法拉第圓筒，而測量電子的位置需用類似于讓電子束穿過一個確定的小孔(或用晶格來當小孔)。這兩個實驗條件本身就包含了對變量選擇的不相容！

總之，人們早就熟知一個事實，宇宙任何一種確定的具體事物的存在都需要條件，電子的存在也不違反這一人們熟知的原則。于是我們可以進一步將其概括為一個最普遍的哲學公理——條件性公理。即：任何一種確定的規定性都是在某些條件下成立的。月球、太陽、樹木、空氣等等一切存在都需要滿足特定的條件。無非對于象月球和太陽這樣的天體，它們存在的條件是人們至今還不能加以影響，或者說其存在的條件集不是人可以控制的變量。電子具有某些確定性質的存在的條件則是人可以控制的。

在很多時候，客觀存在和依賴于觀察者建構的存在的差別僅僅在于，那些代表客觀存在的事物存在所需要的條件觀察者至今尚不能控制，而那些依賴于觀察者建構的事物存在所需要的條件是觀察者可以控制的變量！

在條件性公理看來，當我們去問，人不觀察電子時，電子是什么？它處于什么狀態？它具不具有確定的位置和動量？這并不是去問那個無條件的客觀實在是什么(形而上學的直觀唯物主義經常問這類問題，其實這個問題是沒有意義的。正如你問溫度不存在時，水是什么狀態？)，而是問在自然條件下(不是我們人為設置的受控實驗中)電子是什么狀態；正如問在自然條件下水處于什么狀態一樣！

因此，當我們考察觀察者不存在時，被觀察的對象是否存在，它以什么狀態存在？這實際上只是在實行一種條件的變換。把人為控制的條件集{b(i)}變換成一個與人無關的自然條件集{N(i)}(4.2)。我們可以把一切條件的集合{C,(i)}分為如下幾類，一類是人不可控制的變量，一類是人可控制的變量，可控變量中又可以分為人正在進行控制的變量(表明觀察者是在做實驗)集合{b(i)}和觀察者沒有進行控制的變量。只有條件{b(i)}代表觀察者的建構，而集合{C(i)}－{b(i)}＝{N(i)}就相當于事物處于自然狀態的條件。當我們問當觀察者不觀察電子時，電子處于什么狀態，實際上是把條件集{b(i)}轉化成{N(i)}來考察電子的狀態。

實際上，物理學家和化學家是經常處理類似問題的。例如在固體物理和量子力學(或量子化學)中一大類需要回答的問題就是求電子的定態——它們往往就是自然狀態。例如我們必須計算在原子核周圍、在某一類化合物中以及在某一特定的力場中電子的狀態。眾所周知這時物理學家必須首先去解如下本征方程：

Hψ＝ Eψ （4.2）

（4.2）式中H代表能量算符，ψ代表本征態——即電子可能處于的自然狀態并非一切具有確定能量的狀態都是電子的自然定態，下面我們馬上要證明，自然狀態是能量處于極小的狀態。E代表電子相應狀態具有的能量。為什么求電子的自然狀態要去解(4.2)方程？我們已證明過方程4.2和通過某一儀器觀察電子時形成的自耦合系統的本征方程是等價的，例如(2.4)式等價于(4.2)式。

但我們必須指出，一談到儀器，人們就會下意識地想到人為控制條件，其實算符H的意義僅在于某一個宏觀系統(可以是儀器)和微觀粒子耦合起來的自耦合系統的功能算子，因此，H一方面可以看作儀器對電子作用的描述，同時又可看作電子所處的宏觀環境。

人對算符的選擇既可以表示人把電子放在人為的儀器中觀察，也可以代表我們確定電子所處的某種特定的環境(自然條件集{N(i)})。這樣根據(2.4)式，方程(4.2)的意義相當于：我們用某種特定的測量電子能量的儀器對電子進行觀察，控制電子處于本征態。但也可以說電子的自然定態必定要從某一類特定宏觀環境的本征態中來選擇。電子的自然定態必定是具有確定能量的狀態。我認為解這個方程正表示了自然條件集{N(i)}對電子狀態的限制。

為什么科學家要把具有確定能量的狀態當作電子自然狀態必須滿足的第一個條件呢？其理由是深刻而又簡單的。我們知道，某物處于自然定態一般都要求這個狀態處于能量曲線的洼之中(即能量極小)(圖4.3)，即要求這個狀態的鄰近狀態能量均比它高。因為自然狀態往往意味著系統和它存在的環境有著人不加控制的相互作用。如果系統不處于能洼之中，只要微小干擾就會使系統離開這個狀態，如果它不達到能量極小狀態，這種變換會在干擾作用下不斷進行下去，這樣它就不會以自然的定態存在。

因此，為了求得電子的自然狀態，一定先要求出電子具有確定能量的狀態，只有算出電子在特定算符中具有確定能量的一切狀態后，我們才能對每個狀態的能量大小進行比較，最后找到那個能量極小狀態，即求出能洼(例如圖4.3中的S(1)，S(2)，S(3)等)。因此，求電子自然狀態的第一步首先必定是解本征方程(4.2)。即必須把具有確定能量看作自然定態的必要條件，然后再在滿足必要條件的狀態中找到那個自然狀態。熟悉量子力學的人馬上會發現上述尋找自然定態的程序是量子化學家求電子云形狀以判定某種化合物能否存在時必須遵循的規則。

一般說來，在量子力學中，由于算符代表儀器對微觀粒子的作用，它代表微觀粒子所處的宏觀環境，只要算符所代表的宏觀環境(或某種條件)不是人為選擇和控制的結果，它們相應的微觀狀態ψ都代表自然狀態。只要寫出有關算符，就相當于明白了電子存在的條件集，就可以用本征方程算出電子存在的狀態以及它有哪些確定的性質。

總之，雖然量子力學的哲學家可以一再強調當觀察者不存在時電子的某種性質不存在，但這并不妨害量子力學整個內容實際上都是討論某種和觀察者無關的客觀狀態。長期來，量子力學科學內容是以抽象的數學公理出現的，它一直沒法與哥本哈根的哲學解釋進一步聯系起來。這也許是哥本哈根哲學解釋不夠深入和不夠清晰造成的。然而，只要我們認識到觀察者的建構實際上和對條件的選擇(控制某物存在的條件為內穩態)等價，不僅籠罩著哥本哈根解釋的神秘的主觀唯心主義迷霧被驅散了，從而使得整個量子力學和科學成果顯得合理而清晰，甚至那復雜的數學公理也能得到簡明的解釋。

本文節選自《人的哲學》第四章。為方便閱讀，本文在原文基礎上有刪減。相關學術討論，請參閱原文。配圖源于網絡，如有侵權請聯系后臺刪除。