标准模型哲学之思论文
什么是构成宇宙的终极粒子？从古希腊哲学家德谟克利特提出原子的存在开始，无数的理论家和实验家为解开这一谜团已经奋斗两千多年，直到来自ATLAS和CMS合作组的科学家同公布，大型强子对撞机（Large Hadron CoHider，简称LHC）取得了重大进展--发现存在希格斯玻色子的证据。希格斯玻色子的发现检验和发展了粒子物理的标准模型，我们现在对微观世界的理解是按照量子场及其相互作用来定义的，在现代所有的关于量子场及其相互作用的理论中，最成功的就是粒子物理的标准模型。标准模型描述物质的已知基本成分以及它们之间的强、弱相互作用力和电磁力的理论。在过去的四十年，标准模型精确地解释了大量高能粒子现象（1Gev-1Tev），甚至还能为“夸克幽禁”及其“渐进自由”等特殊现象提供说明，特别是粲夸克和反粲夸克所形成的J/Ψ介子，以及W和Z玻色子、胶子、顶夸克及魅夸克的发现，都证实了标准模型所预先构想的结构。
随着当代科学前沿的新进展，也推动着物质范畴、物质世界的起源及构成等哲学问题的深化理解。正如迪昂所言“如果物理学理论的目的是说明实验定律，那么理论物理学就不是自主的科学；它从属于形而上学。”
一、本体论背景中的实在论转向
世界是什么？世界中存在何种事物？不仅是困扰物理学家也是哲学家重要的议题。由于物理学的发展，不断创造了构成世界的新的实在。
（一）经典实在论，也可以成为“实体论”，主张实在就是各种实体的总和，认为存在一个真实的外部世界，其性质是确定的，物体拥有诸如速率和质量等物理性质，并具有明确定义的值，在空间中占有一个确定的位置，占据一定的体积，是客观存在的，与感知它们的观察者无关。经典实在论与经典物理学的理论以及我们的日常经验相一致，正如人们“最原始的概念之一便是一个客观物体。一棵树、一匹马以至一个任何物体的概念都是根据经验得来的创造物。”经典物理学以具有不变的属性规定物体的实在性。
（二）量子实在论。
随着现代物理学的发展，经典实在论开始出现了危机，难以再去解释量子理论下的物理事件。量子物理学家已经不再像十九世纪物理学家那样设想把整个物理学建筑在纯粹實物的概念基础上，而是创造了关于实在的新的重要特色：首先，物体不再具有确定的、唯一的形态。在经典物理中被看做实体基本特征（如质量、速率、广延性等）不再是不变量，而是依赖于一定的参照系，在不同的参照系中它们的值是不同的。根据测不准原理，我们不能同时测量粒子的位置和速度，只能得到一个概率，从某种意义上说，我们的观测决定了它的状态。其次，物质的逐层还原不再成立。众所周知所有物质都是由分子构成的，而分子又是由原子所构成，原子再进一步拆分成电子与原子核，原子核包含质子和中子，中子和质子最终是由夸克组合。如此一个类似套娃的结构到夸克终止。到了核子及以下的层次，便不再存有更基本的粒子。第三，实在与形式的关系问题。经典物理学家一贯希望科学应该去说明我们之外的实在，实在不可能依赖于我们的存在，因此科学描述实在的方法不能以任何基本的方式涉及我们选择测量什么，不测量什么。但在量子理论中，实在并不是外在于观察者的，而是与观测相关的。
由此，量子物理学所创造的实在，确实与经典物理学的实在大有差别，当基本粒子第一次被发现提出之后，作为量子力学的奠基者维尔纳·卡尔·海森堡都不承认粒子的客观存在性，认为只是观察中的感觉，仅仅是作为数学关系的表达符号而已。可见这些微观世界的基本粒子已然与传统意义上的物质概念有所不同，“物质的概念本身失去了它的实体性，基本粒子的概念在其身上发现了内在矛盾。”在这个“看不见的世界”中，物质的实在性与以往大相径庭，传统的实在论思想已渐人衰势。
（三）依赖模型的实在论。
从牛顿的经典理论到量子理论，对于科学所描绘的实在一直有着反对之声，长期伴随着实在论与反实在论之争，然而宇宙大爆炸之前世界的存在问题，却让人们获得清晰的对于世界的认知变得愈发困难。而在霍金看来“一个物理理论和世界图像是一个模型（通常具有数学性质）以及一组将这个模型的元素和观测相连接的规则的思想。”他所理解的“实在”只是一个与人们观测到的图像相对应的理论或模型，即依赖模型的实在论。
以金鱼世界中的实在观为例，养在弯曲的鱼缸里的金鱼，由于鱼缸的变形，它所观察的外部世界与人类所看并不相同。我们观测一个物体的直线运动，会被金鱼观察成曲线运动。显而易见，金鱼的视觉图像所形成的“实在”和人类认知的“实在”截然不同，但我们可否因此而确定自身的世界一定就比金鱼的物理世界更真实？霍金对此持否定态度，他认为金鱼是能够从它们的参考系中去表达它所认知的科学定律，并进而预测缸外物体的运动。如果一个人处在金鱼缸内，那么金鱼的物理学定律便会有用。换言之，金鱼的物理学定律不仅真实，而且会比人类参考系中的物理学定律更为复杂。由此确立了依赖模型的实在论的重要观点：不存在与图像或理论无关的实在概念。这为解释现代科学提供了框架，尤其为我们看不见的粒子世界提供了合理地说明。由于渐进自由，我们在自然界中看不到孤立的夸克，也不能在实验室制造它们，“对于许多科学家而言，将实在性赋予一个在原则上也许永远不能被观测到的粒子的思想是太过分了。”但是，随着科学的发展，人们借助不断提高的实验技术水平掌握了愈来愈多的观测现象与夸克模型一一对应的证据，如今人们已接受了夸克的实在性。
二、认识论透视下的引导转向
物理理论形成的经典过程是从实验到理论，但在现代物理学的理论形成过程中，往往先是数学推理一理论模型，然后再在实验中进行不断的检验该理论模型的正确性。正如标准模型，它的建构并非是在发现所有基本粒子之后才归纳出来的，相反根据标准模型帮助我们正确的发现了许多未知粒子。如此一来理论和经验之间结成的是一种不可靠的关系，物理理论优先于其物理经验，现象与结论并不存在着一种必然的联系，从观测到的现象出发并不一定必然建构成标准模型。正如卡库所言：“相对于五十年代，那时物理学家们被淹没在没有一个理论框架来理解它们的实验数据当中，九十年代的情形可能相反，实验数据全部跟标准模型一致，结果是，没有重要线索来自实验，物理学家提出的都是在目前技术水平不能检验的理论。实际上，即便下一代粒子加速器也不足以排除目前研究的理论模型，换言之，五十年代是实验引导理论，而九十年代是理论引导实验。”
自从1932年发现中子，认识到原子由电子、质子和中子组成之后，新发现的粒子越来越多，而当时并没有一个理论能够统一解释新发现的粒子，因此物理学家只得把上百种粒子都称为“基本粒子”，直到粒子物理标准模型建立起来，才对这些基本粒子进行了统一的描述。在标准模型中，基本粒子被分成发生强、电弱作用的夸克（18种）和只发生电弱作用的轻子（6种），再加上它们的反粒子（24种），以及传递这些相互作用的13种规范玻色子和1种产生所有粒子质量的希格斯玻色子，总共62种基本粒子。标准模型预言的所有规范玻色子在1983年得以全部发现，所有三代费米子在2000年全部发现，尤其标准模型中最年轻的中微子，从预言到探测到，每一种中微子都花了至少20年，最后一个被称为“上帝粒子”的希格斯玻色子也在2012年发现。可以说，标准模型的理论结构在1973年得以确立，直到有了大型强子对撞机（LHC）后，物理学家们才真正验证和发展了标准模型。这也使得粒子物理学从没有一个完整的理论框架解释实验数据发展到提出的新理论因超出目前的实验水平而得不到检验的状况。比如弦理论，弦理论描述的世界特征尺度是由普朗克长度（Lp）和普朗克质量（Mp）来代表，而这样的尺度是现代物理实验无法探测到的。
在现代物理学到来之前，人们普遍认为，关于世界的所有知识都能通过直接的观测获得，事物就是它们表现出来的样子，通过我们的直觉被我们感知。但是随着现代物理学的到来及发展，我们的研究对象已不单纯是由肉眼直接观察的事物，而是转向了只有通过测量和逻辑推理才能“看见”的事物，使得人们对事物的认识往往更依赖于理论。1897年英国物理学家汤姆逊通过真空玻璃管里的电流实验，做出了一个大胆的结论：管内的射线是由极其微小的“顆粒”构成，这些颗粒即是构成原子的材料--电子。在整个实验中汤姆逊并没有亲眼所见电子，但是今天所有的物理学家都不否认电子存在，即使看不见它们。再比如寻找希格斯粒子，大型强子对撞机（LHC）上的ATLAS实验和CMS实验就是为了探索希格斯李子。通过对光子、轻子和强子的探测和识别，包括测量它们的能量动量，最终计算得到希格斯粒子的质量，证明希格斯粒子的存在。总之在亚原子层次的.科学研究上，只能以间接的经验数据为依据。因为大部分的粒子的生命都不到百万分之一，且小得无法直接观察，我们所获取的亚原子粒子所有的认知，都是由理论以及粒子撞击的气泡室轨迹照片推论出来的。物理理论表达的方法不再是传统的简单的经验描述--从知觉材料直接到达实在世界，而是一种理性的概念构造活动--逻辑推断、数学运算、言语活动和思维活动。现代物理学的构建已然对传统物理学描绘的科学世界图景带来了巨大的冲击。
三、方法论文脉内的实验转向
对于物质结构的认知已从最早的原子层次深入到夸克层次，作为对物质结构探索最前沿的标准模型，告诉我们已知的世界可以用六种夸克和六种轻子来解释，它们通过四种力发生相互作用：引力、电磁力、弱相互作用力和强相互作用力。这十二种粒子和四种力就是我们解释世界万物所需要的一切。显然，它所描述的作为构成世界基本单元的微观粒子并不是传统意义上的物体，“物质的概念本身失去了它的实体性，基本粒子的概念在其身上发现了内在矛盾。”这是一个我们看不见的粒子世界，是从间接的观察中推断出来，是人类无法直接观察到的。
LHC上并没有真正观测到希格斯玻色子，在希格斯玻色子产生的瞬间就衰变成两个光子，人们只是靠分析与统计衰变后的产物来推断它们是从希格斯玻色子生成，而非其它来源生成；因“夸克禁闭”人们亦无法获得一个自由的夸克，即夸克仅是停留在理论上的存在。连同在宇观领域中暗物质和暗能量的发现也一样：我们不知道宇宙中大部分的能量来自哪里，也不知道宇宙所包含的大多数物质的本质是什么，但我们知道宇宙中存在着暗物质和暗能量，这并非因为我们直接探测到了它们，而是因为它们对周围的物质有着明显的影响。我们确定暗物质、暗能量的存在，只是通过间接的方式。这些都意味着它们是在完全“看不见”的状态下，只能作为一种理论实体而存在。
依赖于物质的或直观的手段已无法适应对理论实体研究的要求，尤其现代科学研究活动中，对于进行物质实验的技术条件要求越来越高，进而实验的展开也面临越来越大的困难。例如发现希格斯玻色子的大型强子对撞机（LHC），是目前世界上最大、能量最高的粒子加速器，从1980年首度提出构想到2008年9月10日正式开始运作，历时近30年，耗资数百亿美元，有全球五千多名科学家参与其中。由此可见物质实验总要受到物质条件的约束，科学每前进一步，都会面临着巨大的挑战，可以说传统的物理实验在粒子世界的研究中遭遇到了难题，科学研究的常规手段--物质实验只能在有限的范围内使用，这就越来越需要理性思维的介入，思维的--非物质性的方法，即思想实验将更有价值。基于现代科学前沿的发展，思想实验将作为一种优越的研究手段发挥主导作用。
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