经过这一切反复之后，他再在所有的知识和思想之上重新检查那个被认为是“理性”的东西。显而易见，本征态的推导基础是耦合系统对某一初始输入进行一系列变换。本征方程不再满足，客体等价于本征态的条件也不复存在。非常奇怪的是，西方建构主义哲学家至今并没有正面回答物理学家提出的问题。在量子力学中，任何可观察量都是对特定的算子而言的。必须指出，建构主义得到客观实在等价于本征态的结论也在70年代。
双体实验室接着《金观涛：理性在困境中》《金观涛：建构主义的尝试》的话题给大家推荐金观涛老师所著《人的哲学——论“客观性”》第二章的余下部分。
在写作《人的哲学》的过程中，金老师称自己经常想到康德。康德也生活在近代科学文明兴起的大时代，一生没有离开哥尔尼斯堡这个小城。小城中平静地从中世纪延续下来的习俗并没有妨碍他去铸造一种新的理性。而正是这种精神帮助当时的人理解科学、热爱科学和人生，以至于容纳了一个多世纪以来人类的知识和文化之果。康德是幸福的，他生活在人类的良知和直观理性尚能把握知识的时代，今天哲学家的处境就比康德要困难得多。
但无论如何，一个从事哲学研究的人，一想起在他之前曾有过这样一位大无畏的先行者，他的内心就会受到一种鼓舞，去担负那他本来难以承受的重担。哲学家必须把各种问题、人们碰到的困难、解决问题的知识背景、以至于人的直觉和情绪统统放到理性之光的照耀下。他必须从怀疑自己开始，怀疑世界的存在，一直到肯定对它的哲学思考。经过这一切反复之后，他再在所有的知识和思想之上重新检查那个被认为是“理性”的东西。这个过程有时十分乏味、枯燥，但有时在反复地沉思中内心深处会升起一种庄严的感觉——思想者为思想的大无畏而骄傲。
量子力学的黑箱解释和鱼龙混杂的哲学遗产
——摘选自《人的哲学——论“科学与理性”的基础》第二章
文/金观涛
量子力学的黑箱解释
虽然控制论、心理学和生物学的新近进展对客体等价于本征态提供了大量有说服力的证据，但至今为止，对这一结论最大的挑战仍来自于物理学。在心理学家和生物学家看来，认知结构的封闭性以及生物和环境的耦合是十分明显的，因此人对客体的描述只能是本征态，这大约是一个不可避免的结论。
但是物理学家却倾向于否定这一点。他们认为，心理学和生物学的结果至多证明人关于客体的直觉是本征态(它们取决于从婴儿开始的认识生活的过程)，动物有关客体的认识也可以是本征态(例如青蛙眼睛中的世界)。而作为万物之灵的人——特别是有理性的科学家则可以从封闭的认知结构中摆脱出来，使人对客体的认识超越直觉阶段。
例如我们可以做到使观察过程对客体的影响恒定不变(这是在做科学观察和实验时常运用的方法)，特别是我们可以尽量设法改进观察方法，使观察者所必须的操作对客体的影响可以忽略不计。在这两种情况下，观察者和客体之间的耦合可以简化为客体向观察者单向传递信息的过程(图2.18)。
显而易见，本征态的推导基础是耦合系统对某一初始输入进行一系列变换。当耦合系统中某一输入固定不变，而且输入不再对输出发生影响时，耦合系统的封闭网络并不造成对初始输入的不断变换。本征方程不再满足，客体等价于本征态的条件也不复存在。因此，大多数科学家都认为，正因为人可以用科学的方法来观察世界，那么人就可以超越心理学和生物学的限制，对世界进行一种不依赖于观察者的纯客观描述。这正是经典物理学家的观点，也代表了具有直观唯物主义世界观的古典理性主义认识论的基本立场。
是的，同样一个拨浪鼓，放在一个科学家面前和放在一个三岁婴儿面前是完全不同的。科学家用科学方法观察这个拨浪鼓，他可以通过观察(即在不干扰拨浪鼓条件下获得有关信息)获得拨浪鼓的种种性质：它的几何形状、硬度、颜色、析光率、弹性强度、材料的化学成分…...这一切无疑不等于婴儿在操作拨浪鼓时所获得的那个本征态！它们也很难再被认为是认识结构的本征态，反之，它们被看作与观察者无关的拨浪鼓本身具有的性质倒是自然的。确实，来自物理学和科学研究方法的非难乃是西方建构主义碰到最大的挑战之一。
非常奇怪的是，西方建构主义哲学家至今并没有正面回答物理学家提出的问题。他们大多再次把物理学家拉回到心理学的战场，仅仅从观察依赖于神经系统来重申建构主义结论的普遍有效。然而我认为，实际上物理学和建构主义对这个问题的论述非但不矛盾，而且是我们必须同时正视的，因为他们有着不同的前提。分析这些前提，有助于我们对客观性的研究大大深入一步！
一般说来，建构主义的前提比经典物理学的结论更普遍，因为后面我们将证明经典物理学的结论只有在一些特殊条件下才满足。而近半个世纪以来，物理学自身的发展早已否定了经典物理学的结论的普遍性。这就是量子力学对认识论的贡献。我发现，在量子力学中物理学家所面对的客体恰恰是本征态，这一点和建构主义从神经系统和知觉机制得到的结论不谋而合。
众所周知，量子力学中有一个十分基本的公理，当我们要问某一微观状态具有什么样的宏观可观察量时，必须解量子力学中的本征方程(2.2)
Hψ＝h·ψ(2.2)
方程(2.2)中，H是算符，它可以用微分运算子表示，也可以用线性变换表示(希尔伯特空间的线性变换)，ψ为微观状态，h为宏观可观察量(是实数)。举一个例子，我们求原子核周围运动的电子的能量时，首先必须根据这个电子所处的环境(考察电子处于什么样的力场中)，找到能量算符H的具体形式。然后解释方程(2.2)，由于方程(2.2)的约束，并非所有的微观状态都满足方程(2.2)，即并不是任何微观状态都具有确定的能量。在量子力学中，任何可观察量都是对特定的算子而言的。一般说来，对于特定算符H只有一些特定的状态如ψH，和相应的h1h2…...(它们常常是量子化的)满足(2.2)，这样，求得的h值就是电子的能量和电子在原子核周围时所处的真实状态。至于这些特定的状态ψH，它是否具有确定的动量和确定的空间位置呢？这要看H和动量算符P(或和位置算符)是否可交换，只有两个算符可交换，即满足(2.3)时，ψH才可能同时具有能量和动量。
在量子力学中，上述原则是被作为公理接受的，无论量子力学的具体内容怎样发展充实，这些基本公理都不曾改变过，它们是不可破坏的。为什么量子力学公理体系总是毫无例外地普遍有效？这无疑是一个十分有趣的问题。至今大多数物理学家只是接受这些公理，而并不知道它的认识论根据。哥本哈根学派虽然早就对量子力学作过哲学解释(这些解释大多是对的)，但他们的论述过于笼统，也没有详细论述本征方程的认识论基础。70年代初，我曾用黑箱理论对量子力学公理基础进行了探讨，我发现，量子力学中的本征态和控制论中的内稳态是一致的。从而可以从认识论角度对量子力学中的本征方程进行解释。
必须指出，建构主义得到客观实在等价于本征态的结论也在70年代。但奇怪的是他们一直没有把量子力学的结论和建构主义从认知理论得到的结论统一起来，这或许和当代控制论专家所熟悉的领域大多是神经生理学，心理学和人工智能有关。
是的，一旦我们发现早在半个世纪以前物理学家所创立的量子力学基础和近年来控制论专家由神经系统研究得到的结果居然殊途同归，不同性质和方向的探讨竟然奇妙地汇合在同一个焦点之上：客观实在是本征态！我们的内心就会被自然界在哲学基础上深刻的统一性所震撼。为了证明这一点，让我在这里引用一下《论量子力学公理基础》一文中提出的部分观点。
我认为，图2.18所示的那个经典理性主义的假定只是一种特殊情况，它要满足很严格的条件。我们可以证明，所谓保持观察操作对客体影响不变，实际上只有在如下两个条件成立时才做得到：第一，观察操作对客体的影响保持恒定实际上和观察者的输出必须是内稳态等价，这样，经典物理学要求的第一个条件本身规定了所谓古典理性主义的基本假定实际上也不能脱离内稳态，它们实际上只是变换了问题，例如把研究对象看做一些基本本征态的组合以及深入考虑的是不同系统本征态之间的关系。至于第二个条件则是：操作输入不改变对象状态，即观察操作对被观察者的状态影响可以忽略不计，只有当客体比观察者或高一层次、处于同一层次或更严格条件下，才成立。在一般条件下(大多数实验、日常生活中)，特别是当人类企图认识微观层次物质运动规律时，原则上不能做到观察操作对客体的作用恒定不变和对客体的影响忽略不计。
我们观察某一客体时，至少要用一束光来照亮它，我们虽然可以控制实验条件使输入光的性质，强度不变，但光一旦干扰微观粒子，对于改变了的微观状态，同样强度的光对它的影响和原来是不同的，因此我们不能做到光对客体的作用保持恒定不变。物理学家早就指出，人在研究微观粒子时，必须使用仪器，仪器对微观客体的干扰是不可控的。关于仪器干扰的不可控性，一直是哥本哈根对量子力学哲学解释的基础。现在我们可以用自耦合分析方法，进一步分析这个出发点，得出一些更为细致的结论。
我认为，由于仪器干扰的不可控性，仪器和微观粒子的关系必定构成一封闭的耦合网，这个耦合网可以用自耦合分析来处理(图2.19 AB)。由于仪器对微观粒子的作用会改变微观粒子的状态，但微观状态一旦变化，处于同一状态的同一宏观仪器对这个微观状态的作用又必然和原先不同。这样，仪器对微观状态的影响实际上可以看作一个有反馈的系统，只要我们把仪器对微观状态的影响定义为对微观状态输入，把微观状态的改变定义为输出，显然，输入因输出变化而变化。这样图2.19A的仪器和微观状态的耦合网可以简化为图2.19B的自耦合系统。在这里，自耦合系统的输入集{ψ}为微观状态，整个仪器和微观状态的相互作用简化为一个对{ψ}进行反复加工的算子H。显然H的形式取决于仪器结构和微观状态。
现在我们来考察，在什么条件下我们可以用实验测得微观状态所具有的客观量，或者说在什么条件下我们可以认为微观状态具有某种确定的性质？例如，电子具有动量、速度、空间位置等等。某物具有某种性质，这是从亚里士多德以来哲学家就习惯了的对事物的描述。它究竟是什么意思呢？严格分析表明，这里首先我们必须赋予研究对象以某种规定性，如果做不到这—点，我们便无法确定到底是什么具有某种性质。
例如我们说这个球重500克，H2SO4溶液是酸性的。球、H2SO4分别从几何形状和化学成份赋予了有关对象的某种确定的规定。而它们具有的性质可以看作规定性之间的映射。500克、酸性分别是另外两种规定性。球重500克，H2SO4是酸性则是指出球和H2SO4这两种规定和500克和酸性之间的确定的联系。因此，当我们说某一微观状态ψ具有某种性质(宏观可观察量)h时，首先ψ要具有某种确定性。而且h要通过实验观察到，它必须满足实验可重复性的条件。虽然观察者在重复某一做过的实验时都尽可能控制实验条件和以前的实验相同，但每次实验条件都有微小差别，测得的性质h必须在这些微小误差干扰下保持不变。
总之，我们说某一微观状态ψ,(下标H)具有确定的性质h，其意义是说：当{ψ}处于某一确定状态ψH时有ψH→h，而且h是内稳态。但是在图2.19B的自耦合系统，{ψ}在H的一次一次作用下处于不断变换之中；因此，很明显，只有当ψH和h都是内稳态时，我们才能说微观状态ψH具有性质h。于是那些具有确定宏观值的微观状态一定满足类似于(2.2)的内稳态所遵循的本征方程：
(2.4)式是从控制论内稳态条件得到的本征方程。即系统必须处于在H作用下不变的本征态。它和量子力学中的本征方程十分相像。
非常有趣，只要作某种数学处理，方程(2.4)就可以写成量子力学中本征方程的标准形式(2.2)，其条件是，我们把ψ当作希尔伯特空间的矢量。把H当作是这一空间的线性积密变换，方程(2.4)就变成(2.2)，也就是说，量子力学中的本征方程和建构主义的内稳态在哲学上是完全等价的。
由于经典力学只是量子力学的特殊情况，这样我们就证明，物理学家所了解的客观实体也是某种本征态。当然，它不是如图2.14那样简单的认知结构的本征态。在量子力学中，本征态是什么取决于本征方程，而本征方程则和观察者使用什么仪器有关。微观状态的存在同样离不开观察者的建构，差别只是这里的观察者不是用自己的神经系统(感官)而是用仪器来建构。仪器是观察者设计和控制的，他是观察者神经系统和手的延长。
于是，我们可以说，只要我们对人的建构作正确地推广，不把它看作心灵、幻觉、想象，而当做实在的神经网络和对仪器的设计选择，客观实在等价本征态是普遍成立的。量子力学的证明，表面上看起来平淡无奇，似乎只是重复了建构主义已经得到的结论。但是我认为，无论对于量子力学，还是对于建构主义它都是重要的。它一方面可以指示出十分抽象的量子力学实现基础的认识论根源，我们可以从中导出一些在认识论上引人入胜的发现。例如，在量子力学的本征方程中，算符可交换的意义不明确，它似乎是一种抽象。而在内稳态方程(2.4)中，算符代表了仪器和微观粒子的相互作用。这样，算符可交换条件(方程2.3)就有了明确的认识论意义，即ψH同为两个不同自耦合系统的内稳态，或者换言之，两架仪器不互相排斥，一个仪器系统在结构上和另一个不互相排斥，它们是相容的。另一方面，它也解决了物理学对控制论认知理论的疑难，为建构主义进一步发展开辟了道路，将其有关神经系统的研究推广到更为广阔的认识论天地中去，在那里建立一种新的哲学。
或许建构主义者和物理学家对量子力学的黑箱解释都不尽满意，认为它把仪器的作用放到了过于重要的位置。人不仅可以通过仪器认识微观世界，还可以通过其它办法（例如建立模型）认识微观粒子，在这种认识过程中，难道一定需要包含仪器与微观粒子的耦合灰网吗？难道我们不可以在对客体的描述中消除仪器的影响吗？其实我们在后面将系统展开量子力学中仪器问题的讨论。并从黑箱解释中推出一条十分重要的结论。这就是仪器和自然规律等价。因而在认识微观世界时仪器是不能从研究对象的描述中推除出去的！
非常有趣，实际上，上述批评和直观认识论中那种把神经系统当作认识外界的通道而与神经网络封闭性的争论相似。因为，仪器在认识论中是作为观察者感官和认知工具的延长，仪器和观察者本身的神经网络或许在控制论中可以当作同类的东西加以处理。总之，无论从哪一个角度出发讨论，我们都可以证明在量子力学中本征态和认识结构的封闭网中的本征态完全等价。但这已经不是出现在知觉理论层面的讨论，它把我们带到一个更为广阔的认识论和哲学战场。
鱼龙混杂的哲学遗产
我认为，发现客观实在等同于认知结构的本征态是控制论和建构主义科学家对哲学的伟大贡献，但这并不意味着我同意建构主义的哲学结论。首先，建构主义对控制论的这一结论的表述并不严格。 根据我对量子力学哲学基础的研究，我认为，应该把控制论这一结果表示成更为科学的陈述：任何一种具有确定性存在的存在都是某种内稳态，在量子力学情况中，它则是推广了的认知结构（包括仪器系统）的内稳态。必须指出，从这个更准确的表达引出的哲学结论必然是和建构主义不同的。
建构主义把这一结论绝对化了。而且，至今为止，建构主义哲学只是依靠控制论的自然推导、延伸来得出整个哲学体系。必须指出的是，有关本征态的探讨本身并不是哲学，它实际上只是具有普遍方法论意义的科学成就。从来，科学发现只为建立新的哲学大厦奠定基础，在这一基础上怎样建构哲学还得靠哲学家的努力。
一般说来，从科学通向哲学的道路总是布满陷阱，人们往往误入歧途。在正确的科学基础上建立正确的哲学构架同样需要艰苦而精细地思考，它必须经受反复批判和证伪的洗礼。我认为建构主义在这一块新的土地上建立的哲学殿堂远不如他们的科学理论那样成功。它有点像超现实主义的雕塑，以其缺乏消化艰深的数学表达式鹤立在二十世纪哲学的鸡群中。
今天当人们从不同角度观察这座建筑物时，建构主义哲学往往呈现出完全相反的哲学形象。当我们仅仅考察客观实在等价于认知结构本征态时，马上可以推出客体是不能独立于观察者神经结构而存在的结论，它很像主观唯心主义的主张。但是建构主义并不像以往唯心主义哲学所做的那样，仅仅通过思辨来推知世界是我们的感觉。
它的讨论建立在对认知结构的深入研究之中，因此，如果我们不仅仅看其最后结论而是进一步去研究它导出结论的分析过程，则必须先肯定认知结构，承认神经网络及整个系统的封闭耦合的存在。只有存在这一前提，才能有本征态。这样，存在似乎是第一性的，它又类似于唯物主义哲学观！但是认知结构又不是如唯物主义所主张的那种独立于一切人的意识之外的存在，我们所讨论的认知结构，无论对于外部黑箱还是人的神经系统，都是对一定的观察者而言的，它只是另一个更高层次上认知结构(包括监视观察者观察过程的观察者)的本征态。
在建构主义哲学中，观察者和整个认知系统处于一种奇妙的自我相关之中，它用蛋生鸡、鸡生蛋这样的循环，回避了原先唯物主义与主观唯心主义的冲突。因此，建构主义认为它已超越了哲学史上持续了两千多年的争论，完成了一次新的突破。
这究竟是一次哲学革命还是诡辩？从来，某一种新的哲学思想是否代表未来的出路，不能仅仅从内部来判别，而要看它能否回答整个时代对哲学的要求。我们在第一章简单概述了从量子力学新发现开始的科学理性面临的一系列严重危机。建构主义能应付这些挑战吗？
第一个问题是怎样重建科学和理性的基础？主观唯心主义否认独立于人意识之外的客体和事实，必然导致迄今为止科学所依赖的哲学基础的瓦解。而建构主义的有关客体的论述很类似于主观唯心主义的主张，因此，建构主义不能回避的是：如果没有独立于观察者之外的事实，那我们用什么来鉴别人对世界认识的真伪，什么是真理和谬误的试金石？利用本征态和客观实在等价能找到科学理性新的基础吗？
第二个问题仍然是从量子力学开始的那种折磨人的科学和直观对立的荒诞性。月亮在无人看它时是真不存在吗？如果不是，我们怎样解释电子的行为？我们如何理解量子力学实验中那令人不可思议的传心术？推而广之，我们仍然回到那个唯物论和唯心论争论了一千多年的老问题，为什么人那么重要，没有它，世界真的不存吗？很多时候深刻的唯心论可以把许多具体问题讲得头头是道，可对于一个小孩子提的问题却很难回答，这就是在有人之前，世界究竟是否存在？
建构主义提出的那个观察者和客体的互相依赖和整个认知系统和观察者多层次的自我相关，虽然在语义上逃避了主观唯心论和唯物论的对立，但仍不能回避这个问题。只要我们承认人是大自然的创造物，则自然界的观察者是被自然界本身创造出来的。因此，在有人之前，世界是否存在？我们是否可能知道当人类出现之前世界是什么样子，如果能，当时没有观察者，它也不会是本征态，如果不能，今天的科学知识不是已经告诉我们很多地质年代，甚至宇宙大爆炸的细节了吗？
在这些简单而质朴的问题面前，很多聪明而深刻的哲学体系就象皇帝的新衣一样经不起考验。建构主义同样也碰到困难。因此，在第三章和第四章，我们准备分别回答这些问题，我认为一方面必须继承建构主义的很多重要成果，特别是彻底而深刻地挖掘本征态和认知结构封闭性的意义，另一方面，建构主义哲学对于我们是远远不够的，我们必须对它进行改建，因此我准备结合建构主义哲学对以上问题的一些论述进行分析，提出我自己的一些观点。建构主义也许正如建构这个名词的真实意义所表示的那样，它只是用来建立未来哲学的脚手架，我们只有在扬弃的基础上才能看清那正在形成的新的哲学大厦。
本文节选自《人的哲学——论“科学和理性”的基础》第二章。书中部分注释融入原文。有关书中更多内容，可参阅金观涛、刘青峰著作《量子力学与认识论》、《问题与方法等》。配图源于网络，如有侵权请联系后台删除。
