物理学和哲学
出版社:商务印书馆
出版日期:1999-5-1
ISBN:9787100027632
作者:[德] W. 海森堡
页数:224页
作者简介
今天,当人们谈到现代物理学时,首先就想到原子武器,人人都认识到这些武器对现代世界政治结构的巨大影响,并且都心悦诚服地承认物理学对一般政治形势的影响比以往任何时期都要大,但是,现代物理学的政治方面真的是它的最重要的方面吗?当世界上的政治结构已变得适应于新技术的种种可能性时,现代物理学还将留下什么影响呢？为了回答这些问题,应当记住,每个工具都带有用来创造它的那种精神,因为每个国家和每个政治集团,不管它的地理位置和文化传统如何,都必须以某种方式关心这种新武器,所以,现代物理学的精神必将渗透到许多人的心灵之中,并以各种不同的方式和老传统联系起来,现代科学的这个特殊部门对各种强有力的老传统进行冲击的结果将是什么呢？世界上已经发展了现代科学的那些地区,长时期来,主要兴趣是在实用的活动方面,在工业和与这种活动的内外条件的合理分析相结合的工程学方面,这些地区的人觉得应付这些新观念是颇为容易的,因为他们已经有充分时间慢慢地、逐渐地来适应现代科学的思想方法,在世界的其他地区,这些观念将同本地文化的宗教基础和哲学基础发生冲突,因为现代物理学的成果确实触及实在、空间和时间这样一些基本概念,所以,这种冲突可能引起全新的、难以预料的发展,在现代科学和旧思想方法之间这次决战的特征之一,就在于它完全是国际性的,在这次思想交流中,老传统的一方在世界不同地区是不同的,而它的对方则在任何地区都是一样的,因此,这次思想交流的结果将传播到发生论战的全部地区。
书籍目录
◇简介
◇第一章 老传统和新传统
◇第二章 量子论的历史
◇第三章 量子论的哥本哈根解释
◇第四章 量子论和原子科学的渊源
◇第五章 自笛卡儿以来哲学观念的发展和量子论的新形势的比较
◇第六章 量子论和自然科学其他部分的关系
◇第七章 相对论
◇第八章 对量子论的哥本哈根解释的批评和反建议
◇第九章 量子论和物质结构
◇第十章 现代物理学中的语言和实在
◇第十一章 现代物理学在当前人类思想发展中的作用
◇附录 英文本序言
◇科学真理和宗教真理
◇量子论历史中概念的发展
◇基本粒子是什么？
◇宇宙辐射和物理学中的基本问题
◇译后记
内容概要
韦纳尔·卡尔·海森伯（Werner Karl Heisenberg，1901-1976）是当代最卓越的理论物理学家和原子物理学家之一。1976年，物理学家维格纳在悼念海森伯的文章中说：“没有一个活着的理论物理学家在这个领域内比他贡献更大。”海森伯是量子力学的创始人之一。他为原子、原子核、基本粒子物理学的发展奋斗了终生。他是继玻尔之后的哥本哈根学派的主要代表人物。
海森伯平1901年12月5日生于德国维尔茨堡。原子物理学也正是在这前后诞生和开始发展起来的。1911年他到慕尼黑上中学。1919年他首次接触到原子概念。1920年他进入慕尼黑大学随原子物理学家索末菲等学习物理学。卓越的物理学家泡利是他的同学和挚友。
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精彩书评 (总计5条)
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该书书有点过气，和他那套矩阵方程一样古板笨重，不合时宜，却依然值得翻阅，毕竟，他是量子力学的开拓者之一。不过这次，大概他又一次没用测准[偷笑]。作者是“测不准原理”（现在一律翻译为“不确定性”原理）发现者，正因为他对原子弹尺寸要求估算不准确，纳粹德国没有制造出原子弹，否则，世界文明历史往另外方向发展，特此赞扬这个测不准专家。 -
粒子的哲学讨论： 原理一： 物理理论不以人类任何先入为主的概念转移，唯有实验才是真理的唯一证据。 定理一： 语言系统的逻辑性差于数学语言。数学语言在一般情况下，逻辑性是足以满足科学的需要的。 定义一： 概念破缺： 由于语言系统的逻辑性差于数学语言，导致描述物理问题时，当量值发生变化时，语言系统的概念发生突变，旧有的概念已经无法在新的量值条件下使用，称为发生概念破缺。 定理二： 我们可以做粒子物理的实验，得到一系列粒子不同状态的分立谱线，可以集合成为谱线图。而粒子物理是这样一种理论，它是可以准确推导出上述所有谱线的数学化的逻辑系统。 定理三： 我们对某种物质的性质判断来自于观测。观测分为自然观测和仪器观测。 例一：一个梨子是黄色的。因为我们通过眼睛观测到了它的颜色，为自然观测。 例二：一个梨子重10克。因为我们通过天平观测到它的质量，为仪器观测。 粒子物理中，只有仪器观测。 定理四： 物质具有的性质，只有能对外界产生影响，才是有意义的。但这种意义不局限于实验观测。同样的，物质对外界的影响，都可以归结为一种性质。 例三：假设某梨子具有神秘性质，是上帝的梨子，但是它与外界作用时，比如被吃，被摸，与一切梨子无异，显然这个性质是没有意义的。但是普通的梨子不因为人不观测它时，便不是黄的。 推论一： 粒子的所有性质通过观测表现出来。 证明：根据定理四，粒子的所有性质只有能对外界产生影响，才是有意义的。根据定理三，在粒子条件下，它对外界的影响只能通过实验仪器的观测才能被人类认识，所以粒子的所有性质通过观测表现出来，得证。 定理五： 计算波函数的解可以替代实验测量。 证明： 粒子理论给出，粒子可以用波函数描述，波函数通过分离变量法，可以分为不同特征函数的乘积。而我们做实验观测时，实验仪器观测到的只能是常数，所以只能得到特征函数的不同特征值。既是量子坍缩。而波函数理论可以合理解释实验得到的谱线。所以可以通过计算波函数的解，代替实验测量，实验则作为检验。 定理六： 人类在理解一个陌生概念时，倾向于通过他自身熟悉的概念比对理解。 定理七： 非科学工作者熟悉的概念一般仅在一米左右的尺度适用。 问题一： 人们无法理解粒子的真正含义。 而科学工作者根据理论的数学语言，是清晰可以理解的。 分析一： 根据定理五，人们会倾向于拿熟悉的概念来比对，比如很多人把粒子想像成实心的铁球。而根据定理六，实心铁球的概念仅在一米左右的量级适用。再根据定义一，于是得到此时发生了概念破缺。 所以一般人们无法借用熟悉的概念比对理解，所以无法理解。 分析二： 根据定理一，数学语言的逻辑性是足够的。而对于科学工作者来说，粒子的概念已为他熟悉，所以他可以理解。 定理八： 所有物质都具有至少一个性质。 推论二： 物质的真正含义在于能对外界产生影响。 证明： 根据定理四和定理八即可得证。 问题二： 人们对物质的传统理解的重点在于占据一定空间，在粒子物理中适用吗？ 分析一： 这个是不完备的。因为物质的定义中包含另外一个概念空间，而空间的定义是指物质的广延属性，也包含了概念，所以从逻辑上逻辑循环，不完备。 而定义概念上，不可避免会引入别的概念，所以这种逻辑循环是不可避免的，所以要对物质下一个准确的定义是不可能的，即所有概念系统都存在不完备性。 因为不完备不可避免，所以在定义上我们不强求完备。但是这个定义还是存在别的问题。 分析二： 在粒子物理中，这个定义是没有意义的。物质占据一定空间，在人的生活尺度下，是易懂的。但是在粒子物理领域中，指向不明。假如该定义是正确的，因为粒子是物质，所以粒子应该占据一定空间，但是如何检验它呢？利用电子显微镜，或者扫描隧道显微镜，我们观察到粒子的图像，看到它确实占据到一定空间。但是，其实这个图像不过是通过粒子碰撞后合成的图像，所以最有意义的，不是图像，而是一般的粒子物理实验下观测到的性质。 而根据定理四和推论一，也可得出推论二。 问题三： 那么粒子的真正意义是？ 分析： 根据定理一和定义一，得出 推论三： 宏观条件下的轨迹，形状之类的概念都发生了概念破缺，所以没有讨论的意义。 根据推论二，推论一，定理四，定理三，得出 推论四： 粒子物理中，粒子的真正意义在于实验观测到的现象。 再根据定理五，定理二，得出 推论五： 粒子物理中，粒子的真正意义在于其波函数。 总结： 物质的真正意义在于对外界产生影响。 粒子物理中，粒子的真正意义便在于其波函数。 -
1、在生活在南意大利的爱利亚的巴门尼德(Parmenides)的教义中，希腊哲学又暂时回到了一的概念。他对希腊思想的最重要的贡献或许是他将纯逻辑推理引入了形而上学。“你不能知道什么是非存在—那是不可能的，—你也不能说出它来;因为能够思维的和能够存在的乃是同一回事”。由此可见，只有一存在，没有生成，没有消亡。巴门尼德根据逻辑推理否认虚空的存在。又因为如他所假定，一切变化都需要虚空，所以他否定了变化，把变化看作是幻觉。2、德漠克利特很了解这样一个事实:如果说原子能够以它们的运动和排列来解释物质的性质—颜色、嗅味、滋味，那么，它们本身则不能具有这些性质。因此，他把这些性质从原子身上去掉，这样，他的原子是物质的更为抽象的部分。但是，德模克利特给原子保留了“存在”的性质，即在空间中广延的性质，形状和运动的性质。他之所以保留这些性质，是由于如果这样一些性质也被去掉的话，归根到底就很难谈论原子了。另一方面，这也暗示了他的原子概念不能解释几何学、空间中的广延或存在，因为不能将它们简化为某种更基本的东西。考虑到这一点，基本粒子的现代观点似乎更为前后一致和更为彻底。让我们来讨论这样一个问题:什么是基本粒子，我们简单地回答，譬如说，“中子是基本粒子”，但我们不能给中子一幅确切的图象，并且说明我们用这个词表示了什么。我们能够使用几幅图象，有时把它描述为一个粒子，有时又描述为波或波包。但我们知道这些描述没有一个是准确的。当然，中子没有颜色，没有嗅味，没有滋味。在这方面，它与希腊哲学的原子相类似。但是，甚至还有其他一些性质也至少在某种程度从基本粒子身上去掉了；几何学和运动学的概念，例如形状或空间中的运动，已不能够前后一致地对它加以应用了。如果人们希望对基本粒子作准确的描述——这里着重点是在“准确”一词上，那么，唯一能写下作为描述的东西是一个几率函数。但是，在另一方面，人们看到，甚至存在的性质(如果那可以称为“性质”的话)也不属于被描述的东西了。它是存在的一种可能性，或者存在的一种倾向。由此可见，现代物理学的基本粒子比希腊人的原子更为抽象，并且它正是由于这个性质，才能够更前后一致地作为解释物质行为的线索。3、即令我们认识到，一个概念的意义从来没有绝对准确地被规定过，某些概念仍然构成了科学方法的一个主要部分，因为它们暂时代表了过去(甚至是很遥远的过去)人类思维发展的最终结果;它们甚至是可以遗传的，并且无论如何，是从事现代科学工作的必不可少的工具。在这个意义上，它们在实用上可以是先天的。但是，关于它们的适用性的进一步限制可以在将来发现。4、牛顿的《自然哲学的数学原理》一书从一组定义和公理开始，这些定义和公理是这样内在地联系在一起，以致它们构成了人们可称为“闭合系统”的一组东西。每一个概念能用一个数学符号表示，而不同概念之间的联系可以用数学符号的数学方程来表示。系统的数学映象.保证系统中不出现矛盾。这样，物体在作用力的影响下可能产生的运动就由方程的可能解所表示。能够用一套数学方程表示的定义和公理系统，被看作是描述自然的永恒结构的系统，既与特殊的空间无关，也与特殊的时间无关。系统中不同概念之间的联系是如此密切，以致人们一般不能改变任何一个概念而不破坏整个系统。由于这个原因，牛顿的系统长时期以来被看作是最终的系统，而以后科学家的任务似乎仅仅是把牛顿力学推广到广阔范围的经验中去。实际上差不多有两个世纪，物理学正是沿着这些路线发展的。5、在经典理论中，我们假设未来和过去是由一个我们可以称为现在的无限短的时间间隔所隔开的。在根对论中，我们已经知道情况是不同的：未来和过去是由一个有限的时间间隔所隔开的，这个时间间隔的长短与距观察者的距离有关。6、根据现有的天文学知识，不能肯定地在几种可能的模型之间作出判别。宇宙所充塞的空间也许是有限的。这并不意味着宇宙在某个地方有一个尽头。它可能只是意味着朝着宇宙的一个方向前进又前进，人们最后将回到他们出发的地点。这种状况类似于地球表面的二维几何学，在地球上，当我们从一点向东方出发，最后将从西方回到这一点。7、康德的哲学后来集中注意时间和空间概念属于我们与自然的关系而不属于自然本身这一事实；集中注意我们不用这些概念就不能描述自然的事实。因此，这些一概念在某种意义上是“先天的”，它们是经验的条件，而根本不是经验的结果，而且一般都相信，它们不会受到新的经验的触犯。因此，改变这些概念的必要性的出现，就象是一次巨大的奇袭。科学家这才第一次知道，他们在将日常生活概念应用到现代实验科学的精密经验中去时，必须何等地小心谨慎。即令在牛顿力学的数学语言中建立了这些概念的准确和前后一致的形式系统，或者在康德的哲学中对它们作了仔细的分析，也不能保护它们免受绝顶准确的测量所可能作出的批判性分析。后来证明，这个警告在现代物理学的发展中非常有用，并且，假如没有相对论警告物理学家不要不加批判地使用来自日常生活和经典物理学的概念，假如相对论没有取得成功，那么，要理解量子论当然将更为困难。8、词的意义的内在的不确定性当然很早就被认识到了，并且这已引起了对定义的需要，或者如“定义”一词所说的，需要确定哪里可以用这个词和哪里不能用这个词的界限。但定义只能用其他概念作出，因而人们最终必将依靠某些概念，并且，这些概念是按照它们本来的面目那样拿来使用的，既未经过分析，也未作过定义。在希腊哲学中，语言中的概念问题自苏格拉底(Socrates)以来，就是一个主要的题目，苏格拉底的一生——如果我们能够引用柏拉图在他的对话中的艺术性描写的话——是连续不断地讨论语言中概念的内容和表达形式的局限性的一生。为了获得科学思考的坚实基础，亚里士多德在他的逻辑中着重分析了语言形式，分析了与它们的内容无关的判断和推理的形式结构。这样，他所达到的抽象和准确的程度，是希腊哲学在他之前所未曾知道的，因此，他对我们思想方法的阐明和建立思想方法的秩序作出了巨大贡献。他实际上创造了科学语言的基础。另一方面，语言的这种逻辑分析又包含了过分简化的危险。在逻辑中，注意力只集中于一些很特殊的结构、前提和推理间的无歧义的联系、推理的简单形式，而所有其他语言结构都被忽略了。这些其他的结构可以起因于词的某种意义之间的联系；例如，一个词的次要意义，只是在人们听到它时模糊地通过人们的心灵，但它却可以对一个句子的内容作出主要的贡献。每个词可以在我们内心引起许多只是半有意识的运动，这个事实能够用到语言中来表示实在的某些部分，并且甚至比用逻辑形式表达得更清楚。因此，诗人常常反对在语言和思考中强调逻辑形式，它——如果我正确地解释了他们的意见的话——可能使语言不太适合于它的目的。9、如果人们把语言限制于事实的描写，即实验结果的描写，所有这些困难的定义和区分就能够避免。然而，如果人们希望谈论原子粒子本身，人们就必须或者是使用数学方案作为自然语言的唯一补充，或者是将它与使用修正了的逻辑的语言相结合，或者甚至和使用没有明确规定的逻辑的语言相结合。在有关原子事件的实验中，我们必须同物与事实打交道，同象日常生活中任何现象一样真实的现象打交道。但是，原子或基本粒子本身却不象是真实的；与其说它们构成一个物与事实的世界，不如说它们构成一个潜能或可能性的世界。10、不现代物理学的分析和发展的最重要特征之一是这样一个经验，就是:自然语言的概念既然是模糊地定义的，似乎在知识的扩展中，比起科学语言的准确术语更为稳定，因为这些科学语言只是从有限的一组现象中推导出来的一种理想化情形。事实上这不值得奇怪，因为自然语言概念是从与实在的直接联系中形成的:它们代表实在。确实，它们没有很好地定义，因此可以随着世纪的消逝而发生变化’，就像实在本身那样，但它们决不丧失与实在的直接联系。，另一方面，科学概念是理想化情形;它们是从用精密的实验工具所获得的经验推导出来，并通过公理和定义准确地‘定义下来的。只有通过这些淮确定义，它才能将概念和数学方案联系起来，并从数学上推导出这个领域内可能现象的无限多样性。但通过这种理想化和准确定义的过程，与实在的直接联系丧失了。在曾作为研究对象的自然的那一部分中，概念仍然很密切地符合于实在。但在包含另一些类别的现象的自然的其他部分中，这种符合就可能丧了。
精彩短评 (总计49条)
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从苏图借来看的，想再读一遍的书，可惜买不到。 -
今天翻了五六本书 翻完的仅此一本.... -
存在？ -
对量子力学的哲学阐释说得最清楚的书 -
科学、哲学，传统、现代，自然、人类，几乎所有有价值的重要议题都谈到了 -
爱因斯坦当然知道，著名的衍射和干涉现象只有根据波动图象才能解释。他不能消除这个波动图象和光量子观念之间的根本矛盾；他甚至也不企图消除这种解释的不一致性。他只是简单地把这种矛盾看作是某种大概只有在很久以后才能弄清楚的东西。 -
某七十年代的内参啊。。。 -
昨天刚看过相对论的课本，这本书里的东西是个很好的补充。给玻姆的隐缠序理论拍砖的那一部分说的也很好，不过这个理论在现阶段本身就很二律背反。 -
哥本哈根学派可真是厉害啊 -
不看此书白学量子力学了。 -
量子力学的哲学意义本身就是一个极为吸引人的话题，而作为可能会带来哲学革命的测不准原理，则是这个话题的中心 -
每次看到上世纪这么一群天降的物理学家的书的时候，都特别想穿越回去，哪怕是他们身边的一个小助理也行啊！ -
物理与哲学都想弄清物质世界和思想世界的本质和规律 -
才意识到原来是海森堡写的 -
完全没看懂 -
断断续续花了1个月时间才读完，只能浅显的了解书中关于物理学的一些概念。 -
可以看明白《物理学和哲学》，固然是之前读《命运之神应置何方》打了点基础，而更多的帮助来自陈嘉映先生对语词在物理和哲学中的说明，使人读书时不纠缠在常识和概念间。作者拿着物理的诺贝尔，但显然对哲学也通透，对量子物理在哲学上的影响说明的环环相扣，加上完美的翻译，尽显思维的乐趣 -
看看 -
这个世界有最伟大的哲学家的话 他们首先肯定是物理学家 -
原先的世界观，在这里得到证实，如果你渴望对本体论所有了解，那么千万别错过。如果你嫌它晦涩，可以先看薛定谔的《生命是什么》，玻恩的《我的一生和我的观点》和尼尔斯.玻尔的哲学文选 -
爷爷老书。 -
对量子力学没有一定了解的话，这本书就相当难懂；这本书讨论哲学的部分相对较少。 -
阐述了：1.物理学的哲学困境；2.物理学的语言学困境；3.物理学的道德伦理困境。最重要的是讨论了协调经典物理传统与新物理范式（量子物理）的可能性。当物理学进入宇宙层面和原子层面时，物理学和哲学几乎可以同意置换。 -
给点赞，看看量子理论的当事人怎么看待量子力学对哲学的冲击 -
读第一章觉得也就这样，后面越来越高能，真正讲到了深处。 -
大师的书好看是好看，看完还是不明白啊不明白。 -
读了一半，后面必抽时间读完。方向性的大书。 -
充满智慧和真知灼见，读起来很不轻松 -
需要有一定哲学和量子物理基础…嗯，毕竟是海森堡。喜欢这种对世界观造成冲击的书，而且大牛写的科普着实深入浅出。 -
因为小学本科的原子物理学功底只能是一知半解。
其中很多思想方法，如相对真理，实用的本体论，教条的本体论很有感觉和启发，加深了很多在“猜想与反驳”的概念的理解。
本书高潮在于测不准，互补还有相对论的一些概念对于哲学的验证与反驳。
二百面的书，感觉看懂的或许在二十面左右。 -
以量子论为核心 以科学与哲学发展史 夸时间的对比 -
我智商太捉急TAT -
好的科学家都有好的思想与哲学基础。 -
*量子论：“在量子力学中，几率或者机遇的概念进入了物理系统的态的定义”（承认不确定性的存在）；哲学到物理学的发展史；相对论；批判哥本哈根学派； -
写的做好的一本量子力学的哲学书籍。
我很喜欢这样的作家和写作风格，
这本书籍可以和《认识与谬误》一起阅读。。。。 -
看真正的量子物理学家海森堡谈量子论和哲学，更体会到当初看的那本《量子力学史话》是多么好的一本科普书。 -
我天！随手拿本书都在讲原子物理！→逗我？作者是测不准原理的发现者？→自认为蝼蚁。跪着翻完并感恩没有挂科。“当代物理学的修正突破了人类的命运和自由的基础，甚至影响到人类对他掌握自己的命运的能力的看法。”“虽然看不懂但它的厉害叫人心服口服。” -
海森堡是一个极有天赋的天才理论物理学家,二十多岁的时候创立了矩阵力学，提出了不确定原理(个人以为说测不准原理有点欠妥)，三十一岁获诺奖(1933年颁发)。
这本书讲解得非常之透彻，一口气看完了。 -
翻译很绕 -
从未如此撼动过认识论的物理学 -
如果没有如此坚实的哲学基础和对唯心论的深入思考，任何人在对量子力学的实验结果做出哥本哈根解释时都会心里忐忑不安吧。强如爱因斯坦这样可以从容颠覆经典时空观的人，都在内心深处不愿意颠覆经典的因果论。 -
这本可能不算太精深吧。三体中的还没读完。 -
海森堡，极有天分的一位伟大物理学家，原子核（广义）物理学的集大成者。极具哲学思辨的理论物理探索者，看他这本书，对比那帮子专门做科哲的学者的书，高下立现。搞好科哲的前提是搞得好科学，如此看来国内很多科哲专业设在文学气息浓厚的文科院系，注定不会出什么成果。第一流的科学哲学家，只能是自然科学家兼任（尤其是物理学家）。所以，回去踏实夯好物理基础，再细致系统地读过海森堡的著作。 -
翻译带有严重的歧视色彩 -
总有那么些人的书你看得云里雾里，但是冲着作者的名字就想给五星。 -
在物理学与哲学的交叉口，只有量子力学孤零零的站在那里... -
这才是真正的世界观讨论，因为世界观必须指向实在性认识。作者海森堡最著名之处就是提出了测不准原理。一开始以为他只是做量子力学科普，后来转向哲学历史，还花了不少篇幅讨论科学和宗教。令人印象深刻的是他认为不同领域应使用不同语言，经典力学的词语不能用于粒子世界，生活语言也迥异于数学语言。在哪个场合就讲哪个场合的话 -
详见长评 -
同是谈论哲学，顶级物理学家能用最简洁的语言说清楚自己在干什么，二流以下的则会绕一厚本书却没有任何实质性内容。海森伯的哲学素养令人叹为观止。