仪器“创造”出来的客观现象
现在让我们转向上面提出的第二个问题，即我们怎么保证我们研究对象的客观性呢？换言之，我们怎么知道，我们是在研究自然本身而不是我们自己手制的幻象呢？这种要求的实质，这种意义上的客观性的最高理想，是一种对自然界的“纯客观”即站在自然界对面的研究。这种研究要求尽可能小地扰动被研究对象，在理想情形下，再现“好像观察者不存在时的”自然的本来面貌。这一要求的合理性如此明显，以至于它从未被投以最小的怀疑。从科学史的角度来看，这或许也是哥白尼革命为我们留下的最无争议的财富。
在这样一篇文章里细致地描述哥白尼的工作当然既无可能，亦无必要。从某个意义上说，哥白尼工作的本质，就在于把自然现象从人的感觉中解救出来，把人，作为自然观察者的人的自身的运动，从表观的天体视运动中分离出来，再在这种视运动中扣除了上述人自身的运动，从而得出了“客观的”和真实的宇宙图景。自哥白尼以来，天体的运动就被明显地划分为“真”的和“视”的两大类，一个不言而喻的看法是，“真”运动当然比“视”运动更加客观一些。
这一遗产可以从两个方面加以接受：我们面对的、我们的感官向我们提供的世界图景，包含有两个部分。一是自然现象，二是我们自身的影响，包括感官的限制和自身的运动。由此出发，我们或者可以说，在研究我们感官所提供的图景时，我们必须扣除我们自身的运动、即上面说的第二方面的影响，才能得到真实图景；或者可以说，在研究自然图景时，我们必须计入我们自身的运动，以期得到和观察相一致的理论。这两种表面看来相类似的陈述，实质上包含有深刻的差异。让我们来更加细致地考察一下这种差异。
把观察者自身的运动“扣除”从而得到真正“客观的”描述的做法，在哥白尼关于太阳中心的理论中，得到了最完整的表现。而“计入”观察者作用的认识，似乎没有引起足够的注意。虽然如此，我们还是可以从科学的发展中看出一些有意思的启示来。
1671年2月6日[16]，作为剑桥大学的数学教授，29岁的牛顿写了一篇文章送到皇家学会，提出了一种新的颜色理论。依照这种既不同于他的先人，又不同于他的同时代人的见解，牛顿提出，白光是一种各种不同颜色的光的混合物。
牛顿似乎完全是偶然地做了这个实验，至少他在上述信中没有说明他何以想到用棱镜去分解白光。据牛顿自己说，这是在1666年年初做的。一束从百叶窗小孔中射进黑暗的小屋的光线被棱镜所截断，白光不见了。白光哪儿去了呢？这是第一个问题。不久他发现了彩色的光带，今天我们称之为光谱的现象。牛顿远非如很多人相信的那样一下子领悟了这一发现，事实上，他说：“……我简直不能想象，玻璃的不同厚度会对光线有任何影响，从而产生这一效果。然而我又不认为（实验本身）有什么错，首先我要检查一下这种环境……。”
他分五步检查了五个方面的影响——结果实在太令人困惑了，怪不得在西方语言中，“光谱”（Spectrum）和“幽灵”（Spectre）是同源字！[17]牛顿首先检查了窗上通光的小孔的大小，没有影响。可能是镜玻璃的偶然的不均匀性造成的吗？但不同的棱镜显然导致相同的结果，而两块不同的棱镜会发生相同的偶然的不均匀性，几乎是不可能的。牛顿转而考虑到，是不是光的来源，即实验中利用的日光来自日轮圆盘上的不同部分可能产生这样的结果。计算表明这是可能的，但最多不会超过31′，然而测量表明，我们日后叫做散射的那种光线的偏转，“对应的测量给出的数值大概是2°49′。”以后，第四步，他进一步转动棱镜，得到了4°和5°的偏转。他还根据当时的理论试验了“发光体”的微粒假说，但也未获成果。
牛顿的这一系列工作，意在断定光谱不是棱镜产生出来的幻象。在这一系列完整的分析以后，牛顿进行了著名的“判决实验”：他让一束已经被散射的光线落在第二块棱镜上，他发现，已被散射过了的光线中的某一部分，用我们今天的术语说，一束单色光，不再能被进一步分解为光谱，而只能发生角度为特定值的偏转。于是牛顿得出如下结论：“……那一个像的长度已被标明并非他物，只不过是因为光是由具有不同的折射［率］的光线组成。光……由于它们折射率的不同，被传输到墙上的不同的位置。”
事实上，光线通过棱镜时发生折射、产生色彩的现象，在牛顿以前很久就被注意到了，并且关于这一现象的理论也提出了不少。笛卡尔（René Descartes，1596—1650）讨论了这一现象，并根据他自己关于光的本性的理论，构想了“光微粒体”。这种微粒体自我旋转。在碰到棱镜的介质和空气的交面时，这种旋转被扰动，形成不同的、方向特定的转动。他认为，这就是颜色的产生原因。惠更斯（Christian Huygens，1629—1695）从他的波动理论导出光线的折射现象，并力图用波及其干涉解释这些现象。
细致地叙述笛卡尔或惠更斯的工作再次为本文主题所不容。但是，分析他们所做的工作，我们很容易发现如下两个特点：（1）他们都力图给出一幅同经典力学多少相似，至少相关的图景来描述光折射的机制；（2）他们都力图回答，颜色是“实物”呢还是“性质”？事实上，从三百年后的今天看，我们知道，这是非常难于回答的两个问题。牛顿的看法是：“问题是，黑暗中是否有颜色，颜色是否是我们看见的客体的性质，或者光是不是一种实体，已经毋庸再辩。因为，颜色是光的性质……此一物事实上将被称为实体。要不是它们的可感知的特性，我们不会知道物体之为实体，而从别处发现的这些存在物的主体，我们不得不当做常识来认定是一种实体。”牛顿紧接着写道：“但是，更绝对地决定光是什么，依照其折射的方式，以及它在我们心中产生出来颜色的印象方式及作用来决定光是什么，是不那么容易的。而我将不把猜想混到确定的东西里去。”(https://www.daowen.com)
什么是确定的东西呢？牛顿所说的，就是实验所显示的光可以被棱镜分解，以及实验所展示的光谱。牛顿的处理较之笛卡尔、惠更斯以及其他很多他的同时代人的不同在于，他把注意力从光在棱镜的作用下发生的变化的机制转到了这一作用的后果，不再追寻光在棱镜里的遭遇而重视光在通过棱镜前后的状态的不同。在他看来，这是把理论建立在“确定的东西”之上。这一做法对牛顿说来是一贯的，只要我们回忆一下他的著名声明：“我不杜撰假说”，我们就容易理解他的这种态度的一贯性。简单地说，一方面，他拒绝作出机制描述把光学的研究从当时盛行的力学研究中划分出来；另一方面，他这样做又保证了实验和实验事实在整个理论中的根本基础的地位。
和牛顿关于光谱的工作在方法上一脉相承的是狄拉克。在他的《量子力学原理》一开头，他讨论了一个光子在方解石晶体里的遭遇。
对于入射光束是垂直或平行于光轴的平面偏振，我们可以假定，垂直于光轴偏振的每个光子都无阻碍也无变化地通过此晶体，而平行于光轴偏振的每个光子都被阻止住并吸收。但是斜偏振的情形却造成了困难：有时人们会在晶体背后找到一整个光子，其能量等于入射能量，另一些时候，什么都找不到。重复这个实验多次，我们渐渐发现，找到光子的机会常常是实验次数的sin2α倍，这儿α是光子的偏振面与光轴的交角。
这就是一个斜偏振的光子在到达方解石时出现的情况。狄拉克接着说：“关于决定光子是否通过的因素是什么，以及当光子通过时偏振方向是怎样改变的等问题，是不能从实验中研究出来的，因而应当被认为是在科学领域之外的。”[18]但是，量子力学仍可提供进一步的描述。我们可以设想，斜偏振的光子是部分地处于平行于、部分地处于垂直于光轴的偏振态，而“我们让光子遇到方解石晶体时我们就是让它接受一次观察。……做这种观察的效果也就是强迫光子完全进入平行偏振态，或者完全进入垂直偏振态”[19]。
牛顿和狄拉克的处理方式可以说是完全一样的。首先，他们把自己限制在实验可以提供的宣判的范围里，并以此作为自己的出发点；其次，他们拒绝谈论光子在观察时作用的模式或方式的机制而只讨论可以实验地确定的、观察前后的状态；最后，他们都毫不含糊地承认他们所观察到的客体同仪器（在牛顿是棱镜，在狄拉克是方解石晶体）有着一种相互作用，而作为观察结果的实验显示，正是这种相互作用的结果。
牛顿的反驳者提出的问题再次显得很重要，那么我们观察到的是“性质”还是“实体”呢？或者用我们今天的话说，这种观察中显示出来的现象，是物体“客观上”具有的呢，还是我们的实验操作所“创造”出来的呢？
回答是：是我们创造出来的客观实在。如果不观察，不用棱镜去分解光束，那么光谱永远也不会自动显现，所以说，这是我们创造出来的；另一方面，用棱镜可以把白光束分解成为某种特定格式的光谱，光谱的组成、强度和其他物理特性并非操作者可作任何改动的，或者说，它们是独立于操作者的主观愿望的。不操作不能有光谱，但操作了也不能出现随心所欲的东西，而只能是一定的、不随任何人主观意愿转移的东西，在这一意义上，操作结果表现为客观的。问在瓶子里的盐咸不咸显然是没有意义的，只有在“尝”，也即在盐和我们的舌头的某一特定的生理部分相互作用时，“咸”才显示出来。不尝就不会有咸味。另一方面，不管怎么尝，盐的味道总是咸的，而不可能是其他味道，这一点又不可随人的意志转移。在这一意义上，咸是盐的“客观”特性。如果我们问盐罐子盐咸不咸，而且它也能作出我们能理解的答复的话，我猜想答复是：不咸。
这是诡辩吗？博学多闻、洞察精微的哲学家们会对我们的说法说什么呢？伊曼努尔·康德（Immanuel Kant，1724—1804）恐怕是第一个谈论这一类问题的人。在16、17世纪自然科学迅猛发展的冲击下，哲学家们开始注意自然科学提出的问题。康德作了这样的评述：……一线光明就给所有自然的研究者打开了。他们认识到，理性所能洞察的只是它根据自己的计划所产生的，它必须随同它基于不变的定律的判断法则前进，迫使自然回答它的问题。……理性，一手带着原理，……一手抓住实验，……它去接近自然是为了受自然的教诲，但这种受教并不像学生那样事事坐听教师讲授，而应如法官一样，强迫证人回答他所提出的问题。[20]
我们所面对的自然界，有两个根本的、断然不可分割的特征，那就是，一方面它是客观的，即脱离或独立于人存在的；另一方面它是可以认识的，即它必为人的感官所感知、摹写。单独地谈论任何一个特点都是没有意义的。从我们讨论的角度而言，我们或者可以说，那种追寻“客观的”自然界，即人作为认识主体但置身于其外，或者作为惊愕的观众，站在其对面观看其雄壮的表演的自然界，是自从哥白尼建立了他的宇宙体系以后发展起来的、并且迅速被推向整个科学研究的一种规范。这种规范构成了经典力学的主要认识论特色。物质及其运动可以由在四维时空连续区中以适当的微分方程所精确描写，它的解对于时间的连续演化构成了因果律的科学基础。在这里，既无上帝的地位，也无人的地位。对此，物理学家感到一种庄严的光荣。
