物理单位的哲学新思考 | Physics World专栏

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物理单位的哲学新思考 | Physics World专栏

2018 年 12 月 7 日 知识分子

重新定义国际单位制单位可以激发哲学家们重新审视科学工作是如何进展的。图片来源：pxhere.com

编者按

美国石溪大学哲学系教授罗伯特·克里斯（Robert P Crease）在本文阐释了哲学家为何着迷于国际单位制的重新定义问题。

撰文 | 罗伯特·克里斯（Robert P Crease）

翻译 | 余其身

校译 | 杨岭楠

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在计量学的故事中，对于科学家们而言情节总是相当地简单：无非就是保证各项计量标准得到持续不断地改进。

1799年，法兰西帝国应用的单位“磅”让位于用纯铂制造出来的一千克原型。而在1889年，一千克原型又被铂铱合金的国际千克原型（IPK）所取代，再到2018年11月，国际化千克原型正处在即将被普朗克常数新定义的质量单位所取代的边缘。这些标准更替的每一步都使千克标准更为精确、耐用、稳定，并使研究更为准确和明确。这次最新的进展，把所有国际单位制（SI）基本标准的定义都系于自然常量，似乎把计量标准的探索之路引到了一个辉煌的终点。

我们哲学家会以不同的角度来看待这些故事。如果说科学家们研究的是世界，那么哲学家们研究的就是这些科学家怎样研究这个世界。

哲学存在多种实践方式，像“分析”论、“实用”论和“欧陆”论，它们每一种理论都聚焦于科学的不同方面（尽管在实际中，哲学家们可以同时用到一种或多种上述方式）。所以在科学标准的建立过程中，通过每种哲学方式都可以看到不同的方面，这并不奇怪。而实际上，计量学并不只是简单地生产出更好的测量工具，它所涵盖的要更多。

三种哲学传统

我在“物理世界发现”系列电子书《物理学的哲学》中详细地描述了分析哲学传统的关注重点是科学进展的逻辑条件。例如，分析哲学家的讨论对象是“规定性”定义，在这个定义中，一个事物通过与另外一个事物产生联系而被赋予意义。当一个物理单位（例如千克）被联系于一个特定的人造物（例如千克原型的金属块）以建立标准时，其逻辑条件是成立的。这个定义过程使得这个特定的人造物独立于所测量的现象。

路德维格·维特根斯坦（Ludwig Wittgenstein）1953年的著作《哲学研究》在对国际米原型（IPM）的讨论中也生动地体现了这一点。IPM是当时应用的单位，跟IPK一样，被保存在巴黎郊区的保险库中。维根特斯坦说，IPM是唯一一个既可以自相矛盾又可以正确地被称为既不是一米长的，也不是非一米长的物体（有点类似一个三角形或者一棵树的定义本身并不是一个三角形或者一棵树一样）。与之同时，德国哲学家汉斯•莱辛巴哈（Hans Reichenbach）曾假设如果地震损坏了保险库，并且损毁了里面的人造物原型，会产生什么后果。他认为答案是在“逻辑上极其复杂”的。

然而，对千克的重新定义将意味着我们丧失了测量标准和所测现象的独立性。与普朗克常数相关联的现象，不得不再通过普朗克常数所定义出来的单位来测量。尽管国际单位界对此感到满意，但这个逻辑循环已经引起了一些分析哲学家的忧虑。

这种循环对实用哲学家们而言却并不要紧——这些哲学家们更关心科学的实用而不是其逻辑。美国科学家查尔斯·皮尔斯（Charles Peirce）可谓全国最具原创性的哲学家，他首次实验性地用一个自然常量（光的波长）来定义物理单位（米）。他在1960年对单位米的设定在他逝世半个世纪后促使了国际单位制米的诞生，即通过氪的一条光谱线的波长定义了米的单位。

皮尔斯通过计量学实验中得到的经验把实用主义发展成为一个思辨理论。当你遇到一个问题时，发现目前的概念和仪器无法解决问题；于是开始研究并改进概念，然后利用改进的工具做出更好的研究，循环往复。但自始至终你的研究都处在一个群体中，你必须要说服群体的成员接受新的概念，然后这个群体最终将改进你的研究工作。

分析主义者们往往会避开实践问题，而实用主义者们恰恰把注意力放在了测量实践以及实践如何作用于科学难题的解决上。驱动新标准建立的背后有哪些不甚理想的实践问题？新的国际单位制是否独立于社会和政治机构并充分通过民主化的途径建立？或者它只是仰仗前沿技术再次进行的精英化操作？

至于第三种哲学流派——欧陆派——它更着重于测量人员而不是测量系统或者测量本身。欧陆法把测量视为人类参与环境的一种特殊的方式。查尔斯·狄更斯（Charles Dickens）在小说《艰难时世》（Hard Times）中塑造了托马斯·葛莱恩（Thomas Gradgrind）的人物形象，展示了一种极端情形。在小说中，托马斯执迷于测量人类生活的每个方面，在此过程中却失去了自己的生活轨道。我们这个时代也有类似的人，比如那些过度执迷于监测自己生物学健康指标的人。

测量通常是对世界的一部分进行瞬时客体化，以推动和促进范围更广的活动——不论是房主们决定什么家具适合自己的房子，还是物理学家们决定一个理论是否精确地描述了一个现象，皆是如此。欧陆派哲学就负责描述这个客体化的过程，即怎样把它从广泛的活动中提炼出来，然后又怎样去影响这些活动。在过去，测量条件的改进会带来某些更为有效的实践，但其有时候并不适用于普遍的实践，也得不到公众的理解。物理单位既是测量的基础语言，那么新的国际单位制对科学实践的日常认知又将会带来什么冲击？

思考

新的国际单位制会引发哲学家们的新思考，这也是它对哲学最重大的影响。如果实践才是最重要的，那么，出现逻辑循环又有何妨？然而实践才是唯一重要的问题吗？哲学家们是不是要紧跟步伐，通过科学技术实践的加速实现来评判社会和政治的影响？由此看来，新的国际单位制带来的影响远不止重新定义千克那么简单，它也会激发哲学家们更多的思考。