科学家应该是“决定论者”还是“非决定论者”？

马海飞

(http://blog.sina.com.cn/gfis 2016年1月2日)

“决定论”和“非决定论”是哲学的命题。而哲学是一门决定人的世界观和智慧的学问。本人认为，世界观的正确与否决定了科学研究的成功与否。这是因为世界观决定了人的思维和行为。持有不同世界观的人对同一件事情会做出不同的解释和结论。在科学研究的过程中也是如此。例如：地心说和日心说就是两个不同的世界观。以地球为宇宙中心去研究天体运行规律和以太阳为中心去研究天体运行规律得到的结论大不相同。只有持正确世界观的科学家建立起来的科学理论才有可能是正确的。

决定论和非决定论也是两种不同的世界观。“决定论”认为：自然界和人类世界中普遍存在着一种自然规律和因果关系。任何结果都是由先前的某种原因所导致的。有其因必有其果。在一连串事件的发生过程中绝不存在因果关系断裂和跳跃现象。而“非决定论”的观点则恰恰相反。认为事件的发生是可以没有原因的。也就是说可以是随机或随意发生的。

从科学研究的历史上看，在量子力学问世之前基本上科学界都是相信决定论的。例如牛顿和爱因斯坦以及大多数自然科学家都是决定论者。

可是，随着量子力学的创立和发展，决定论受到了量子理论的挑战。这是因为量子力学提出了一个“测不准原理”，又叫做“不确定性原理”。这个原理说的是“在量子水平，未来将要发生的事件只能靠概率去估计，却不可能对它做出准确的预测”。这暗示的就是“量子事件的发生是无规律和原因可循的”。这样，量子理论就否定了“决定论”的观点。从此，决定论与非决定论之争就一直持续着。爱因斯坦不同意量子学家的非决定论观点。他曾经用“上帝是不会投骰子的”精彩名句明确地表达了他的决定论观点。但由于爱因斯坦也无法找到解决量子理论中“测不准”的问题，因此，就算是爱因斯坦再有名气也不能说服量子学家放弃非决定论的观点。至今为止，量子物理学家们还是相信非决定论。这就是物理学的现状。

那么，从事自然科学理论研究的人到底应该是坚持决定论的世界观还是应该坚持非决定论呢？难道二者可以共存吗？它们与唯物主义和唯心主义又是什么关系呢？这又涉及到“科学家应该是唯物主义者还是唯心主义者”的问题。

首先，让我们来看看如果自然世界不存在自然规律和因果关系的话，科学研究是否可以进行。试想，如果从一棵树上掉下来的苹果不总是全部掉到地上，而是随机到处乱飞乱跑，万有引力现象有可能存在吗？牛顿的万有引力定律还会出现吗？今天人类有可能发射宇宙飞船吗？如果没有自然规律和因果关系，汽车能在马路上行驶吗？ 显然是不可能的。计算机中的集成电路还有意义吗？当然没有。事实非常明确：如果没有自然规律和因果关系存在的话，自然科学研究是根本就不可能进行的。也就是说，自然科学研究本身就是建立在承认自然规律和因果关系存在的基础之上的。

其次，再让我们看看“测不准”和“不确定”的问题是怎么出现的。人对自然现象的研究基本上是分两步走。第一步是研究事物的表面现象。第二步是研究事物的本质。只有掌握了本质才能知道事件发生的来龙去脉（即规律和因果关系）。仅仅对表面现象的研究则很难知道现象出现的来龙去脉。

在人类还没有掌握自然规律（即本质）但又想找出规律的时候，最常使用的有效方法就是概率和统计。关于这一点最好的例子就是孟德尔遗传学。在孟德尔的时代，人们因为对基因构造一无所知，因此对看到的遗传现象无法从自然规律和因果关系上做出任何解释。在这种情况下，孟德尔利用数学统计的方法就可以对遗传现象的整体做出概率上的预测，而不是针对每个具体的个体做出准确的预测。

概率统计是一种对表面现象进行研究的方法。在人们还不知道DNA是遗传的本质原因之前，可以用统计学的方法来研究人的一些遗传疾病在每个新生儿身上可能出现的概率。这种做法在“大数据”的统计学基础上是可靠的，但针对每个具体的新生儿来说却是“测不准”或“不具确定性”的。但是，在我们知道了遗传疾病的根本原因是DNA出现的变异造成的之后，只要取出胎儿的羊水对其DNA进行分析就可以准确地确定出具体胎儿是否具有遗传疾病。

遗传学的例子非常有力地说明了“概率规律”与“自然规律”之间的关系。概率是针对群体表面现象的“表象性规律”，“自然规律”则是“本质性的规律”。因此，用概率表示的规律针对具体的个体做出的预测就是“不确定”的和“测不准”的。而自然规律则是不分群体还是个体的。因此，针对任何具体的个体做出的预测也都是确定的和准确的。

由此可见，在量子力学中之所以会出现测不准和不确定现象，其根本原因就是人们还无法从本质上对那些量子现象的产生原因做出清楚的认识。只好使用概率这种依赖统计学得出来的规律对“趋势”做出不准确的预测，却无法知道每个具体现象的确切表现是什么。本来，当一个科学理论与自然规律产生冲突的时候，应该首先想到的是理论出现了错误，而不是让自然规律去附和理论。遗憾的是，量子物理学家们却真的这样做了。这种让大自然按照主观意识运行的行为是典型的唯心主义做法。可见，“非决定论者”是属于唯心论阵营的。

从以上分析可以看出，从事自然科学研究的人员必须要承认：自然世界中的所有现象都遵循特定的自然规律。任何现象和结果都是有其原因的。也就是说，自然科学理论研究一定要在“决定论”的世界观指导下进行才是正确的。当人们遇到量子力学中出现的那些“测不准”和“不确定”现象时，应该首先想到的是：“由于人们对那些现象的产生原因不够理解，所以才测不准和不确定”。而不是把测不准和不确定变成原理强加给物理学。可见，对自然科学研究而言，非决定论是完全错误的。从量子力学中观察到的“测不准”现象来说，为了搞清楚产生这个现象的原因，量子物理学家们还有很长的一段路要走。而不应该把它搞成一个“测不准原理”之后就高枕无忧，不求其“所以然”了。

那么，决定论和非决定论与唯物主义和唯心主义之间又是什么关系呢？有些人把“宿命论”与“决定论”混为一谈。因此，认为相信决定论就等于相信世间的一切都是上帝事先就安排好了的。认为决定论是唯心主义的东西。这种想法是完全错误的。其实，“决定论”与“宿命论”是根本不同的命题。“决定论”讲的是“物质世界”里的事情，而“宿命论”讲的是精神世界里的事情。决定论植根于自然规律之上，而不是来自上帝。因此，坚持决定论的人才是真正的唯物主义者。相反，非决定论认为世界上现象的产生是可以没有原因的，是随机和随意的。这种想法本身就是唯心的，因为只有在人的精神世界里才会发生这种事情。非决定论说的那些现象都是非物质世界里的现象。

在精神世界里，任何事情都是可能出现的。除了非决定论说的那些没有因果关系，随机出现的现象之外，宿命现象也完全可能。精神世界的一个特点就是：信则有，不信则无。只要你相信宿命，那么你的命运就是事先决定好了的。如果你不相信宿命，那么你就可以自己去改变你的命运。

有些人可能会提出这样的问题：如果“决定论”是正确的和唯物的，那么，过去、今天和未来所发生的一切事情就都应该是从一开始就决定好了的。如果是这样的话，只要按照自然规律和因果关系就应该可以准确地推测出过去发生过的和未来将要发生的一切。可是，现实告诉我们这是根本就不可能的。这难道不是对决定论的否定吗？

其实这并不是对决定论的否定。人类的确在现阶段还无法准确推测出过去发生过的所有事件，也无法准确地预测出未来将要发生的所有事件。这并不是因为这些事件不遵循自然规律和因果关系。而是因为“现象”包括了“单纯现象”和“复杂现象”的缘故。单纯的自然现象是由极少自然规律支配的现象。这样的现象是可以准确预测出来的。例如，我们可以确切地说：一千年前的苹果熟透了以后就会从树枝上落到地上。绝不会飞到地球之外去。一千年以后也是如此。而且所有的苹果都是如此。太阳从东方升起，到西方落下的现象，以及春夏秋冬四季交替的现象等等也都是如此。这些都是比较单纯的自然现象。那么，什么样的现象是无法准确预测的呢？就是那些复杂的自然现象。所谓复杂的自然现象都是“由很多自然规律和很多原因排列组合在一起形成的现象”。例如生命现象就是如此。我们甚至几乎无法准确地预测出一个具体的生命体在几天乃至几小时之后的某个具体时刻的具体状况。因此就更不可能预测出某个具体的人在一生中将会遇到什么样的遭遇了。尽管如此，每个事件和现象的出现照样还是有因果关系的。只不过，因为涉及到的因素太多，只要其中有一个因素发生了变化，人的整个命运可能就会跟着发生巨大的变化。

从自然现象上来看，简单的物理现象是最容易准确预测的。其次是稍微复杂一点的物理现象，例如，刮风下雨，是可以在比较短期内预测出来的。同样，单纯的化学现象也是可以准确预测的。例如酸碱反应等，在过去、现在和未来都是一样的。但是，很多不同化学物质混合在一起的反应就不容易预测了。因为不但化学物质不同所产生出来的反应不同，而且，量的多少和不同反应发生的前后顺序也会影响整个反应的最后结果。到了生命现象就更复杂了。对人生的预测除了知道每个人最终肯定都必定会死之外，其他的预测几乎都是不准确的。

所以说，“人类无法预测未来”这个事实并不能证明决定论是错误的。实际上，从理论上讲，只要人类把世界上的所有自然规律都找出来，就有可能预测未来所有将发生的事情。从科学发展的过程可以看出，人类随着对自然规律认识的广度和深度的增加，对未来预测的准确性也有所提高。将来如果能够借助计算机，把人类所掌握的所有自然规律，包括物理的、化学的、生物的以及社会的自然规律让计算机进行排列组合，也许会给人类预测未来带来很大的帮助。但站在现实的立场上看，不管计算机怎么发达，也不可能把自然和人类的未来所发生的所有事情都预测出来。这是因为把所有自然规律都排列组合起来的方式太多了，而且是动态的。尽管如此我们也没有理由对决定论产生怀疑。同时也请那些信奉宿命论的宗教信徒们不要把决定论和非决定论拿去混淆视听。科学与宗教要在物质世界和精神世界上划清界限才对。