互补理论(互补定律是什么)

导语：《互补论》第二章 互补 第二节 互补与互斥

作者 南远景

对应不同参考点的事物的诸相互补是普遍存在的。由于不同的相对应不同的参考点，通过一个固定的参考点无法观察到事物的不同的相，因此，对事物整体而言，不同的相相互之间是排斥的，或者说是互斥的。正因为如此，原来事物诸相的互补关系其实是与诸相的互斥关系同时存在的。互补关系以互斥关系为存在基础，互斥关系以互补关系为存在基础。

以牛顿运动定律和万有引力定律为基础的牛顿力学自17世纪诞生以来，一直是自然科学的经典。20世纪初，在经典物理学晴朗的天空，飘来两朵小小的乌云。一朵是迈克耳孙-莫雷实验结果和以太漂移说相矛盾；另一朵是黑体辐射理论引发的“紫外光灾难”。经典物理学大厦因这两朵乌云面临坍塌，由此产生了相对论和量子力学。

量子力学的理论大厦由普朗克、玻尔、海森堡、薛定谔、泡利、德布罗意、玻恩、费米、狄拉克、爱因斯坦、康普顿等一大批物理学家共同撑起。其中海森堡提出“测不准关系”并给出数学表达，即ΔxΔp≥h/4π，或者ΔEΔT≥h/4π，其中x、p、E、T分别表示微观粒子的位置、动量、能量和时间，h是普朗克常数。它表明，在量子力学里，粒子位置与动量不可同时被确定；能量的准确测定，只有靠相应的对时间的测不准量才能得到。玻尔提出“互补原理”对测不准关系进行了理论阐释。海森堡的“测不准关系”和玻尔的“互补原理”构成了哥本哈根学派诠释量子力学的两大支柱。

玻尔互补原理的表述是：原子现象不能用经典力学所要求的完备性来描述。在构成完备的经典描述的某些互相补充的元素，在这里实际上是相互排斥的，这些互补的元素对描述原子现象的不同面貌都是需要的。对象所表现出的形态，取决于我们的观察方法。对同一个对象来说，这些表现形态可能是互相排斥的，但必须被同时用于对这个对象的描述中。具体到对光的描述，玻尔认为，光所具有的相互矛盾的波动性和粒子性是互补的，两者同时存在，互为补充，无法在验证一种特性的同时保证另一个特性不受到干扰或破坏。不仅光波具有粒子性，电子以及中子、质子等微观实物粒子都同时具有波动性，而这两个性质是相互排斥的，不能用一种统一的图像去完整地描述，但波动性与粒子性对于描述量子现象又是缺一不可的，必须把两者在更高的层次上统一起来，才能提供对量子现象的完备描述，亦即量子现象必须用这种既互斥又互补的方式来描述。

互斥与互补的概念就这样被发现并被理论化。此后几十年，玻尔将这一理论推向更加广阔的领域。他认为，互补原理作为一个更加宽广的思维框架，是一个普遍适用的哲学原理，因此他试图用互补原理去解决生物学、心理学、数学、化学、人类学、语言学、民族文化等多方面的问题，并试图揭示其他形式的互补关系。

互补原理提出以来，得到许多实验的验证并被大多数物理学家所认可。然而对互补原理的质疑声音也从未间断，有人甚至认为当初支持互补原理的一些实验结果不是很准确，更有人声称有新的实验足以证明互补原理是错误的。

无论这些质疑的声音包含多少真理或谬误的成分，无论后来的量子力学实验结果是否会推翻玻尔的结论，玻尔提出的互斥与互补的思想还是有价值的。互斥与互补双方其实是站在不同的观察点观察到的事物的两个不同的相。两个相不能被同时观察到，根本原因是观察者所处观察点不同，站在粒子的观察点看到的是粒子，站在波的观察点看到的是波，站在其他观察点或许可以观察到事物的其他的相。总之，只要找到足够多的观察点，就能观察到事物的足够多的相。

微观世界的波和粒子分别用“波方程”和“粒子方程”来表述。微观粒子的面貌，就是波和粒子相的互补；微观粒子的本质，就是这些相背后的律即“波方程”和“粒子方程”的互补。

微观领域“互斥”双方在一个实验中是否会同时出现，则要具体情况具体分析。20世纪初物理学家做的双缝实验已经发现波动行为与粒子行为可能会同时出现，也有学者的实验证明其不会同时出现，但这些都不妨碍波与粒子二象性的存在，不妨碍波与粒子二象性性质的存在，不妨碍波与粒子互斥互补的联系。

老子《道德经》云：“道生一，一生二，二生三，三生万物。万物负阴而抱阳，冲气以为和。”玻尔对此深深认同，故将家族的徽章设计成中国道家“阴阳鱼”的图案。可见，玻尔认为“互补原理”与“负阴而包阳”的阴阳论理论在某些方面是相通的。可惜他到死也没有弄明白它们之间的关系，他其实是将二者混为一谈了。他早年提出的互补原理其实是本书所阐述的“互补论”中事物诸“相”的互斥互补或者诸“律”的互斥互补；而阴阳论所指的互斥互补是事物的“相”和“律”之中矛盾诸元对立统一的互补，如正与负、阴与阳、高与低、上与下、好与坏、作用力与反作用力，等等。这里，矛盾双方的互斥，是真实意义上的相互排斥，大小相等，方向相反的互斥，而不是玻尔互补原理中不同的相不能被同时观察到的互斥；这里的互补是矛盾双方既对立、又统一，构成了事物的矛盾运动的互补，而不是全面认识和描述事物，使其具有“完备性”的互补。这些内容，正是本书第三章“二元互补”要讨论的。

（未完待续）

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