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赵磊:科学的“鬼魅” ——马克思的价值范畴何以客观(之四)

2020-07-08 09:39:49  来源: 红歌会网   作者:赵磊
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  (一)回到科学

  在上一集中(《直接测量价值,可能吗》),我给大家展示了由价值计量引发的困惑:

  ——马克思用劳动时间测量出来的价值量,靠谱吗?

  ——马克思对价值所做的定性意义上的数学分析,科学吗?

  如果马克思所定义的价值属于科学范畴的话,那么,这个幽灵般的价值就必须具有客观实在性。

  换言之,以劳动时间为单位对价值作定性意义上的数学分析究竟靠不靠谱,这是理解价值范畴是否具有客观实在性的难点所在。

  想起了鬼气拂拂的聂小倩。

  如果说,价值就是聂小倩,而聂小倩又是虚无缥缈的鬼魂,并不是真实存在,那么,马克思的价值的真实性或客观实在性又在哪里呢?

  对于这个理论难点,我必须举例说明。否则的话,非专业的看官会抱怨:“哟喂,额就是看不懂,越看还越糊涂哦”。

  当然,我的例子必须是有科学依据的东东,不能再拿《聊斋》的例子说事。否则的话,我就真的成了“封建余孽”啦。

  既然回到科学,那就没有《聊斋》那样好读咯。

  不过,在科学探索中,有不少东东其实远比“怪力乱神”还要鬼魅,还要有趣。

  科学必须研究这类“鬼魅”。

  比如,我们这个宇宙中的微观世界——“量子世界”,就是一个比聂小倩还要神奇的鬼魅世界。

  量子力学,就是专门研究鬼魅般的量子世界的一门科学。

  下面,我就以量子力学为例。

  (二)波粒二象性

  劳动价值论中有一个核心范畴,叫价值。

  量子力学也有一个核心范畴,叫波函数。

  所谓波函数,是量子力学用来描写微观系统(量子世界)状态的函数。

  为什么量子力学需要用波函数来描述微观世界呢?

  因为在经典力学中,人们可以用质点(物体)的位置和动量(速度)来描写宏观质点(物体)的状态——这就是质点状态的经典描述方式,这种描述展现了质点的粒子性。

  但是,在量子世界中,微观粒子却具有 “波粒二象性” 。

  所谓“波粒二象性”,指的是所有粒子或量子不仅可以部分地以粒子的状态来描述,也可以部分地用波的状态来描述。

  通俗地讲,所谓“波粒二象性”,是指微观世界中的所有粒子,它既是粒子,又是波。

  对于神秘的“波粒二象性”,爱因斯坦这样说:

  “好像有时我们必须用一套理论,有时候又必须用另一套理论来描述(这些粒子的行为),有时候又必须两者都用。我们遇到了一类新的困难,这种困难迫使我们要借助两种互相矛盾的的观点来描述现实,两种观点单独是无法完全解释光的现象的,但是合在一起便可以。”

  (三)不确定性原理

  我举一个形象的比喻:微观世界(粒子)的波粒二象性,就像蜂鸟正在扇动的趐膀一样。

  基于这个蜂鸟的比喻,各位看官不妨做一个思想实验:

  首先,如果我们用眼睛去观察蜂鸟的翅膀,那么,我们看到的是蜂鸟翅膀扇动的模糊景象(类似于波动)。

  也就是说,我们能够看到蜂鸟翅膀的速度(快速扇动),但却不能准确判断蜂鸟翅膀的位置。

  其次,如果我们用照相机高速拍摄蜂鸟扇动翅膀的某个瞬间,那么,我们就能看到蜂鸟翅膀的清晰图像(类似于粒子)。

  也就是说,我们能看清蜂鸟翅膀的准确位置,但却看不清蜂鸟扇动翅膀的速度。

  总之,我们不能同时观测到蜂鸟翅膀的确切位置和速度——这个“不能同时观测到”,就是微观世界的“不确定性原理”。

  “不确定性原理”(Uncertainty principle),由德国著名物理学家,量子力学的主要创始人,哥本哈根学派的代表人物,1932年诺贝尔物理学家获得者,海森堡于1927年提出。其含义是,观察者不能同时精确地测量到一个粒子的位置和它的动量。

  (四)波函数

  “不确定性原理”表明,微观世界(量子世界)非常鬼魅。

  因为,微观世界的粒子与宏观世界的物质,其行为方式上有很大区别。

  所以,用来描述宏观世界的质点状态的经典方式,并不适用于对微观粒子状态的描述。

  为了定量描述微观粒子的这种鬼魅状态,量子力学引入了“波函数”这个范畴,并用 Ψ 表示(Ψ 是希腊字母)。

  究竟什么是波函数?

  哥本哈根学派创始人、丹麦著名物理学家玻尔认为,波函数代表的是“几率波”。

  量子力学创始人之一、德国著名物理学家海森堡指出:“玻尔、 克拉迈斯、 斯莱特的几率波意味着更多一些东西: 它意味着对某些事情的倾向。”

  华南理工大学的吴国林教授说,波函数“就是微观粒子的根据和意义” 。

  通俗地讲,所谓波函数,其实就是用数学语言把微观世界(量子现象)描述成为概率波或几率波。

  形象地说,波函数就是粒子运动“轨迹”分布的函数。

  (五)波函数不能直接观测

  神奇的是,虽然波函数可以用数学进行分析和测量,但是波函数却不能直接测量:

  ——“量子测量将导致波函数的变化,无法直接测量”;

  ——“在量子力学中,可观测的量只能是力学量,而不是波函数。”

  所谓 “力学量”,就是指量子力学中的可观测量,比如能量、角动量等。

  也就是说,真正能够直接观测的,并不是波函数本身。

  为什么波函数不能直接观测呢?

  这个问题涉及到“波函数坍缩”——也称“波包塌缩”。

  波函数坍缩与微观粒子的测量有关。

  在测量之前,根据已经求得的波函数,我们只能知道粒子处于它可能存在于其中的各种状态的“几率”中。

  也就是说,在测量之前,我们并不知道粒子到底处于“几率”中的哪个具体状态。

  激进的观点甚至认为,在测量之前,不仅我们不知道粒子处于哪个状态,实际上,粒子自身也是处于并不确定的各种可能状态的迭加态或纠缠态之中。

  总之,我们必须进行一次实际测量,才能知道粒子的确切状态。

  (六)波包塌缩

  诡异的是,一旦人们实际测量微观粒子,测量结果就会使得粒子从迭加态突然变为一个确定的状态。

  由迭加态变为确定的状态,这样的“变化”,就是“波函数坍缩”或“波包塌缩”。

  “波包塌缩”是一个形象的比喻,有点像一个肥皂泡突然破裂。

  对于这个比喻,各位看官不妨做一个思想实验。

  比如,当原子核发生贝塔衰变时(即原子核自发地放射出 β 粒子或俘获一个轨道电子而发生的转变),由于我们并不知道衰变出来的电子飞向哪个方向,因而它的波函数就是一个不断向外膨胀的球面波。

  如果给定的时间“足够长”,那么这个球面就会“足够大”——类似于一个“波包”。

  我要声明一下:

  虽然这个“波包”只是诸位看官思想实验中的想象,但其存在却有着科学的依据。比如,人们在“电子双缝干涉实验”中所观察到的微观粒子的概率分布,其实就是“波包”存在的实证依据。

  好了,诸位的思想实验到此为止,下面进入真实的测量:

  一旦我们测量得知电子的具体位置后,这个巨大的球面波(波函数)就瞬间“塌缩” 了,塌缩成为我们测量到电子所处状态的那一个点上。

  这就是 “波包塌缩”。

  (七)科学含义

  我做一个小结:

  在量子理论中,微观粒子的波函数虽然可以用数学进行描述,但这个可以用数学描述的波函数却不能直接观测。

  一旦人们实际观测并确定微观粒子的具体位置,波函数就崩溃了,波包就塌缩了。

  所以,人们测量到的,只能是反映波函数状态的“力学量”,而不是“波函数”。

  问题关键在于,科学家绝不会因为波函数无法直接测量,就拒绝对波函数进行定性的数学分析,更不会断言波函数是量子力学凭空虚构出来的范畴。

  对此,吴国林教授从三个方面讨论了波函数的客观实在性:

  一是可观测性标准——波函数虽然不能被直接观察到,但却可以被间接测量到;

  二是因果效用标准——虽然不能直接观察波函数的实体本身,但根据波函数得出的因果预见,却可以被直接观察到;

  三是语义标准——波函数的理论与其预测之间没有逻辑矛盾。

  (八)对经济学的启示

  我为啥要花那么大的功夫来琢磨波函数呢?

  因为,从波函数这个范畴可以推知,人们试图直接测量劳动价值论所定义的价值,就如同测量波函数一样,其实也是不可能的。

  对于价值范畴而言, 能够直接测量、 直接量化的,只能是价值的表现形式(价格)。

  可以这样比喻:商品价值,就类似于量子力学的“波函数”;而商品价格,就类似于反映波函数的“力学量”。

  我们虽然不能直接测量“波函数”,但是,我们能够直接测量反映波函数状态的“力学量”。

  同样的道理,我们虽然不能直接量化价值,但是,我们能够量化反映价值状态的“价格”。

  我要特别强调的是:

  虽然量子力学不能直接测量波函数,但是,对波函数做定性的数学分析甚至定性的量化却是必须的,也是科学的。因为只有使用数学语言和数学模型定义的波函数,人们才能科学描述微观世界的本质。

  同样的道理,虽然经济学不能直接测量价值,但是,对价值进行定性意义上的数学分析和测量不仅是必要的,也是科学的。因为只有用劳动时间来分析和测量价值实体,人们才能科学描述价值的本质。

  这种定性意义上的分析和测量,就是马克思用劳动时间来计量价值的科学依据所在。

  (九)夸克,你在哪里?

  为了强化同志们的马克思主义理论自信,我再追加一个例子:夸克(英语:quark)。

  夸克一词,是诺奖获得者、美国物理学家,墨里.盖尔曼取自詹姆斯·乔伊斯的小说《芬尼根的守灵夜》中的一句话:

  “向麦克老人三呼夸克(Three quarks for Muster Mark)”。

  据说,这个类似于鸭子的叫声,是用来形容“一个质子中有三个夸克”的意思。

  什么是夸克?

  夸克,是构成宇宙中物质的基本粒子,是一种参与强相互作用的基本粒子,是构成物质的基本单元。

  夸克与夸克互相结合,就形成了一种称之为“强子”的复合粒子。

  鬼魅的是,虽然夸克存在于强子里面,但是,由于一个被称之为“夸克禁闭”的原因,科学家既不能够直接观测到夸克,也不能够把夸克从强子里面分离出来。

  有科学家甚至预言:人们永远也无法直接观测到神奇的夸克。

  那么,科学家凭啥让我们相信夸克是真实的存在呢?

  换言之,无法直接观测的夸克,它具有客观实在性吗?量子力学定义的夸克,它科学吗?

  根据“夸克禁闭”理论,夸克都是被囚禁在粒子内部的,并不存在可以观测到的单独的夸克。

  有人据此认为,夸克不是真实存在的。

  然而,迄今为止,由于夸克理论所做出的几乎所有预言,都与实验测量能够一致。因此,大部分科学家相信,夸克是客观的真实存在。

  总之,科学家对夸克的认识,是间接的来自于对强子的观测,而并非来自于对夸克的直接观测。

  尽管夸克不能直接观测,但在量子力学的语境中,夸克这个鬼魅般的范畴并非科学家凭空捏造出来的,而是科学的。

  对于那些认为价值并非真实存在的人,以及那些正在殚精竭虑地直接测量价值的人而言,我希望你们认真琢磨一下夸克的故事。

  ——————

  特别说明:本系列博文来源于拙文《马克思的价值范畴何以客观?》(发表在《社会科学辑刊》2020年第3期)。此处转发时,加上了三级标题,补充了文字说明,并略去了引文出处和注释。如需确认,烦请核对原文。

  (赵磊,西南财经大学《财经科学》编辑部常务副主编,教授,博导)

  (未完待续)

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