物理單位的哲學(xué)新思考 計量學(xué)不只是測量工具

在計量學(xué)的故事中，對于科學(xué)家們而言情節(jié)總是相當?shù)暮唵危簾o非就是保證各項計量標準得到持續(xù)不斷地改進。

1799年，法蘭西帝國應(yīng)用的單位“磅”讓位于用純鉑制造出來的一千克原型。而在1889年，一千克原型又被鉑銥合金的國際千克原型(IPK)所取代，再到2018年11月，國際化千克原型正處在即將被普朗克常數(shù)新定義的質(zhì)量單位所取代的邊緣。這些標準更替的每一步都使千克標準更為精確、耐用、穩(wěn)定，并使研究更為準確和明確。這次最新的進展，把所有國際單位制(SI)基本標準的定義都系于自然常量，似乎把計量標準的探索之路引到了一個輝煌的終點。

我們哲學(xué)家會以不同的角度來看待這些故事。如果說科學(xué)家們研究的是世界，那么哲學(xué)家們研究的就是這些科學(xué)家怎樣研究這個世界。

哲學(xué)存在多種實踐方式，像“分析”論、“實用”論和“歐陸”論，每一種理論都聚焦于科學(xué)的不同方面(盡管在實際中，哲學(xué)家們可以同時用到一種或多種上述方式)。所以在科學(xué)標準的建立過程中，通過每種哲學(xué)方式都可以看到不同的方面，這并不奇怪。而實際上，計量學(xué)并不只是簡單地生產(chǎn)出更好的測量工具，它所涵蓋的要更多。

我在“物理世界發(fā)現(xiàn)”系列電子書《物理學(xué)的哲學(xué)》中詳細地描述了分析哲學(xué)傳統(tǒng)的關(guān)注重點是科學(xué)進展的邏輯條件。例如，分析哲學(xué)家的討論對象是“規(guī)定性”定義，在這個定義中，一個事物通過與另外一個事物產(chǎn)生聯(lián)系而被賦予意義。當一個物理單位(例如千克)被聯(lián)系于一個特定的人造物(例如千克原型的金屬塊)以建立標準時，其邏輯條件是成立的。這個定義過程使得這個特定的人造物獨立于所測量的現(xiàn)象。

路德維格·維特根斯坦1953年的著作《哲學(xué)研究》在對國際米原型(IPM)的討論中也生動地體現(xiàn)了這一點。IPM是當時應(yīng)用的單位，跟IPK一樣，被保存在巴黎郊區(qū)的保險庫中。維根特斯坦說，IPM是唯一一個既可以自相矛盾又可以正確地被稱為既不是一米長的，也不是非一米長的物體(有點類似一個三角形或者一棵樹的定義本身并不是一個三角形或者一棵樹一樣)。與之同時，德國哲學(xué)家漢斯·萊辛巴哈曾假設(shè)如果地震損壞了保險庫，并且損毀了里面的人造物原型，會產(chǎn)生什么后果。他認為答案是在“邏輯上極其復(fù)雜”的。

然而，對千克的重新定義將意味著我們喪失了測量標準和所測現(xiàn)象的獨立性。與普朗克常數(shù)相關(guān)聯(lián)的現(xiàn)象，不得不再通過普朗克常數(shù)所定義出來的單位來測量。盡管國際單位界對此感到滿意，但這個邏輯循環(huán)已經(jīng)引起了一些分析哲學(xué)家的憂慮。

這種循環(huán)對實用哲學(xué)家們而言卻并不要緊——這些哲學(xué)家們更關(guān)心科學(xué)的實用而不是其邏輯。美國科學(xué)家查爾斯·皮爾斯可謂全國最具原創(chuàng)性的哲學(xué)家，他首次實驗性地用一個自然常量(光的波長)來定義物理單位(米)。他在1960年對單位米的設(shè)定在他逝世半個世紀后促使了國際單位制米的誕生，即通過氪的一條光譜線的波長定義了米的單位。

皮爾斯通過計量學(xué)實驗中得到的經(jīng)驗把實用主義發(fā)展成為一個思辨理論。當你遇到一個問題時，發(fā)現(xiàn)目前的概念和儀器無法解決問題;于是開始研究并改進概念，然后利用改進的工具做出更好的研究，循環(huán)往復(fù)。但自始至終你的研究都處在一個群體中，你必須要說服群體的成員接受新的概念，然后這個群體最終將改進你的研究工作。

分析主義者們往往會避開實踐問題，而實用主義者們恰恰把注意力放在了測量實踐以及實踐如何作用于科學(xué)難題的解決上。驅(qū)動新標準建立的背后有哪些不甚理想的實踐問題?新的國際單位制是否獨立于社會和政治機構(gòu)并充分通過民主化的途徑建立?或者它只是仰仗前沿技術(shù)再次進行的精英化操作?

至于第三種哲學(xué)流派——歐陸派——它更著重于測量人員而不是測量系統(tǒng)或者測量本身。歐陸法把測量視為人類參與環(huán)境的一種特殊的方式。狄更斯在小說《艱難時世》中塑造了托馬斯·葛萊恩的人物形象，展示了一種極端情形。在小說中，托馬斯執(zhí)迷于測量人類生活的每個方面，在此過程中卻失去了自己的生活軌道。我們這個時代也有類似的人，比如那些過度執(zhí)迷于監(jiān)測自己生物學(xué)健康指標的人。

測量通常是對世界的一部分進行瞬時客體化，以推動和促進范圍更廣的活動——不論是房主們決定什么家具適合自己的房子，還是物理學(xué)家們決定一個理論是否精確地描述了一個現(xiàn)象，皆是如此。歐陸派哲學(xué)就負責描述這個客體化的過程，即怎樣把它從廣泛的活動中提煉出來，然后又怎樣去影響這些活動。在過去，測量條件的改進會帶來某些更為有效的實踐，但其有時候并不適用于普遍的實踐，也得不到公眾的理解。物理單位既是測量的基礎(chǔ)語言，那么新的國際單位制對科學(xué)實踐的日常認知又將會帶來什么沖擊?

新的國際單位制會引發(fā)哲學(xué)家們的新思考，這也是它對哲學(xué)最重大的影響。如果實踐才是最重要的，那么，出現(xiàn)邏輯循環(huán)又有何妨?然而實踐才是唯一重要的問題嗎?哲學(xué)家們是不是要緊跟步伐，通過科學(xué)技術(shù)實踐的加速實現(xiàn)來評判社會和政治的影響?由此看來，新的國際單位制帶來的影響遠不止重新定義千克那么簡單，它也會激發(fā)哲學(xué)家們更多的思考。