科学观_爱因斯坦自述

时间:2019-03-22  栏目:名人故事  点击:59 次

科学观_爱因斯坦自述

科学的国际主义[109]

在欧战时,民族主义和政治狂热达到了极点。在普鲁士科学院的一次会议上,埃米尔·费歇尔[110]强调了这样的话:“先生们,不管你们是否喜欢或者承认,科学都是国际主义的。”

毫无疑问,伟大的科学家都明白这一点,并对此有强烈的感受。即使在国际冲突激烈的年代,他们被一些心胸狭隘的同事排挤、孤立时,也没有改变这个观点。欧战时,几乎所有的国家代表都背叛了他们的神圣职责。国际科学园协会被解散就是一个例子。直到今天,国际的一些学术会议仍然不让敌国的学者参加。提出来的政治顾虑被夸大了严重性,以至于使纯粹的客观性不可能存在,而客观性的存在是获得伟大成就的前提条件。

不为一时情绪所动的正直的人,对于恢复知识界的健康能够做些什么呢?首先,要具有正义感,只要知识分子心怀仇恨,就不能成功地召开真正有意义的国际会议;其次,心胸开阔的人还要与反对恢复科学工作者国际组织的努力作斗争。(www.nxxnyqc.cn)明智的人士可以通过密切接触志同道合者以及坚定地保卫国际主义事业,为恢复国际组织作出贡献。成功早晚会到来。在此,我也向英国同事们表达一下我的敬意,在困难时期中,他们一如既往地保护着知识分子。

在任何地方,公民的态度都比官方声明好得多。我希望你们可以记住下面这句话,以避免被激怒或者受到迷惑:Senatores boni viri, senatus autem bestia.这句话的意思是:元老院的议员是体面的,而元老院是穷凶极恶的野兽。

对于国际组织的进展,我抱有极大的希望。因为在很大程度上,经济的发展要依靠科学家的工作,甚至是反动科学家的工作,所以,这些人也会帮助建立国家组织,除此之外他们别无选择。

科学和战争[111]

科学和战争的关系是什么?科学是一种强有力的工具。人决定着使用它的方法,以及它是给人类带来幸福还是灾难。在人类生活中,刀子是有用的,但它还能杀人。

科学不能解决我们的问题,只能让人来解决。只要人的行为是对人类犯罪,那么战争就不可避免。我们唯一的希望就在于,人类自己能够拒绝备战或者以战争为目的的任何行动。

要使科学造福于人类,而不是危害人类[112]

十分高兴看到你们这些以应用科学为自己的专业的青年人,你们看起来生机勃勃。

毫无疑问,我们生活在应用科学的时代,科学在目前取得的成绩令人欣慰,而且还将被你们继续向前推动。我想起一个故事:一个青年娶了一个不称心的媳妇,别人问他是否幸福时,他这样回答:“如果要我说真心话,那我就不得不说谎了。”我的情况也是如此。一个未开化的印第安人的知识和幸福不一定少于一般的文明人。所有文明国家的小孩在玩游戏时都喜欢扮演“印第安人”,这难道不值得深思吗?

应用科学没有得到合适、正当的使用,以至于它虽然既节约劳动力又使生活变得舒适,却没有使人类感受到更多的幸福。

在战争时期,应用科学是用来杀戮的工具;而在和平时期,它让我们的生活变得忙碌和不安定。它没有使我们从劳动中获得闲暇,反而使我们成为机器的奴隶。绝大多数人毫无乐趣地工作着,并常常处于担心失业的状态。

也许,在你们看来,我这个老头子的讲话既不吉利又不好听,但我的目的只在于向你们提出一个忠告:如果你们想要自己的工作有意义,那么你们不但要了解应用科学本身,还要关心人类本身,关心怎样组织人的劳动和产品分配,这应当成为技术上的主要目标,这样才能保证我们的科学思想的成果造福于人类,而不是成为祸害。

请你们在学习时牢记这一点!

科学的困境[113]

凡是了解情况的人都应当提醒大家注意,德语国家正在面临着威胁。对于个人来说,政治事件引起的经济危机的严重的程度是不一样的。那些物质生活完全依靠国家的单位和个人受到的打击最为严重,如科学研究机构和科学工作者。他们的工作不仅关系到科学的利益,而且在文化发展中,德国和奥地利的地位也在很大程度上依靠他们。

必须注意下列事情,以便理解这种情况的严重性。在危机时期,人们只会考虑直接需要,也愿意从事直接获得物质财富的工作。但是,科学的目的并非只是实用以促进自己的繁荣,在科学中有这样一个普遍规律,即在很多情况下,科学所创造的知识和方法只是间接地有助于实用,而且要在很久以后才能见效。忽视科学就会导致缺少这样的一类脑力劳动者,他们凭借自己的知识和判断就能够指出工业的新出路或者新形势。我们必须鼓励科学研究,以增加繁荣国家的社会生活、丰富未来发展的可能性。由于政治原因,国家力量被削弱了,因此防止科学生活衰退的重任就落到了社会上掌握经济力量的人的身上。

在德国和奥地利,有见识的人都建立了科学研究机构以延续各种科学工作。我们应该帮助他们取得最终的胜利。在教育工作中,经济困难没有阻碍科学研究的热情和意志,对于这种情况,我感到很欣慰。但是,情况也并非全部如此。的确,实际上灾难看起来更加激发了人们对物质财富的贪婪。在困难的环境里,人们的工作热情始终高涨。但是,我希望整个社会的严重创伤不会毁灭了青少年的意志力和才华。

科学家不应当漠不关心政治问题[114]

您认为,在政治问题,或者更广泛地说,在人类事务上,科学家应当缄口不言。对此,恕我不能同意。在我看来,这种克制也是一种不负责任的表现,因为它会导致那些不负责任的人轻易地就得到了领导权。德国就是一个实例。试想一下,如果乔尔丹诺·布鲁诺、斯宾诺莎、伏尔泰和洪堡[115]也这样想、这样做,那么,今天我们的情况会是什么样呢?我不会后悔我说过的话,我相信我是在为人类服务。在目前的情况下,我不能留在德国。对此情况,我不会后悔,即使在那里我过着养尊处优的生活。但是,我很珍惜和您以及另外几位德国朋友的友谊,希望有机会能够再度相逢。

科学和文明[116]

在此,我作为一个人——一个善良的欧洲人和犹太人,向你们表达诚挚的谢意。我很高兴能够有这样的机会。你们周密、细心的救济计划不仅帮助了那些无辜遭受迫害的学者,也拯救了全人类和科学工作。一直以来,你们的国家都保持着宽容和正义的传统,你们的行为在此证明了这一点,这是值得自豪的。

在今天这个经济困难的时代,一个民族保持生机勃勃的道义力量具有十分重要的现实意义。也许在未来某一时刻,在政治和经济上欧洲会统一起来。到了那时,我们希望历史学家得出这样的结论:在我们亲自经历的时间里,西欧各国拯救了这个大陆的自由和荣誉;在严酷的时代里,它们坚定地反对仇恨和压迫;个人自由促进了各种知识的进展和发明,它是人们活着的价值,而西欧各国成功地保护了这种自由。

虽然多年来德国一直把我算做它的公民,但评价它的所作所为不可能是我的任务,现在需要的是行动而不是评价。目前,最迫切、最关键的问题是:如何拯救人类及其文化遗产?如何保卫欧洲免受另一次灾难?

目前,发生动乱的根源在很大程度上就在于经济危机以及它引起的痛苦和贫困。在这个经济危机的时代,不满发展成为仇恨,而仇恨又进一步导致暴力、革命甚至战争。这样,困苦和灾难又招致了新的困苦和灾难,不断恶性循环下去。

由此,处于领导地位的政客们担负起了重大责任,就像20年前一样。而人们只希望他们能够为欧洲订立一些明确的国际条约和承诺,而这些条约要能够使一些国家认识到战争是不可能发生的。而且政治家的工作只有得到了人民的诚挚的和坚决的一致支持,才能获得成功。

我们的任务不仅是维持和保障社会和平,更重要的是启蒙和教育。只有我们清楚地认识到自由正处于危险之中,才能抵制住那些威胁学术自由和个人自由的势力。我们也应当认识到,我们现在享有的自由带来的好处是先辈们通过艰苦斗争所赢得的。

没有自由,就没有莎士比亚、歌德、牛顿、法拉第等;没有自由,人民群众就没有正常的家庭生活;没有自由,就没有铁路和无线电,就不能防治传染病,就不会有廉价书籍,就不会有文化,也不能享受艺术等;没有自由,就不会产生现代机器,就无法把人们从生产生活的苦役中解脱出来;没有自由,人们就会过着像古代亚洲那样被压迫和被奴役的生活。只有在自由的社会中,人们才会有所发明并创造出文化价值,而只有这样人类的生命才有意义。

经济危机将会促使政府制定一些有法律效力的措施,以调节劳动的供求关系以及生产与消费之间的平衡,这是毫无疑问的。但是,这些问题只有自由的人类才能解决。在这个解决过程中,我们还要提醒自己不要建立一种会阻碍社会健康发展的奴役制度。

最近,当我孤独地生活在乡下时,我发现,单调的清净生活可以激发创造性的心理活动。即使在现代社会里也存在一些职业,这些职业不要求很多的体力或脑力劳动,而只要求孤独地生活,如看守灯塔或者灯塔船等职业。一些青年人愿意思索科学问题,尤其是数学或哲学性质的问题,难道不能让这些青年人去从事这种职业吗?他们很少有时间专心致志于科学问题,即使是在他们成就最大最多的时候也不行。即使他很幸运,得到了奖学金,却也被迫在一定期限内就要得出结论。这种压力只能伤害那些从事纯粹科学的学生。当然,如果青年科学家拥有一个足以糊口的职业,并且这个职业还给他留有足够的时间和精力从事科学工作,这是很好的。

我们生活在一个紧张、危险而匮乏的时代,对此,难道我们只能哀叹吗?我不以为然。像动物一样,人的本性也是被动的,只有在环境的刺激下,他才愿意机械地考虑自己的状况。在幼年和青年时代,我已经经历了这样一个阶段。在那个时期,人们只会追逐风气,很难发现掩藏在行为和言辞背后的实质东西。

现在完全不同,人们能够清楚地认清一个人的本质及其价值。每个国家和每个人都完全暴露了自己,而且在当前情况的冲击下,一般行为毫无意义,习俗传统也不复存在。

在困苦中,人们认识到经济制度的不合理,以及超国家组织存在的必要性。只要遇到危险和社会动乱时,国家才会采取进步性的政策。因此,人们只能寄希望于危机之后的世界更加美好。

然而,在这条比较抽象的道路之外,还存在那些至高的和永久的价值。生活的意义就在于这些价值,我们要把它们看做一份遗产留给我们的后世子孙,并且比我们从父母手中接过时更加纯净、更加丰富。你们所作的努力将有助于这个目标的实现。

科学和社会[117]

科学通过两种方式影响人类事物:一是科学直接地或者很大程度上间接地生产出工具,这些工具完全改变了人类的生活;二是科学作用于心灵,这种方式具有教育的性质,虽然乍看起来它作用的方式不明显,但与第一种方式一样锐利。

一方面,科学最突出的效果在于发明了一些能丰富生活同时使生活变得复杂的东西,如蒸汽机、铁路、电报、电力、无线电、汽车、飞机、炸药等。当然,它在生物学和医药方面的成就也很大,尤其是止痛药的生产和储存食物的方法的发明。在我看来,人类从这些发明中得到的最大的利益就是摆脱了极端繁重的体力劳动,而曾经这种体力劳动只能勉强维持生活所需。现在,这种苦役的废除就是科学工作的实际结果。

但是,另一方面,科学或者说应用科学使人类面临着严重的问题,这个问题威胁着人类的继续生存。这个问题就是如何创建一种可以避免新工具带来的灾难的社会制度和社会传统。

在没有组织的经济制度中,使用机械化的生产手段的结果就是,相当大的一部分人已经不必再从事商品的生产,由此退出了经济的循环过程。这样,商品生产的周期越来越短,最终会面临瘫痪的危机,并且购买力也会降低,劳动力价值也因为激烈的竞争而降低。同时,生产资料所有制也产生了一个新问题,而政治制度传统的保卫者却无法解决这个问题。为了适应这种新的环境,人类彼此斗争,认为斗争会带来真正的解放。

技术缩短了距离,创造出了有效的破坏工具。而在要求不限制行动的国家中,这种工具就变成了一种对人类安全和生存的威胁。在这种情况下,我们必须建立一个唯一的司法和行政机构,但是民族主义拼命反对这种中央政权。这也是一种斗争,这个斗争的结果就决定了人类的命运

最后,人类危险的第三个来源就是通讯工具,它与现代化武器的结合使得中央政权控制住人类的肉体和精神。为了人类利益,我们应该有组织地合理利用这些成就,但是现代暴政及其破坏性有力地表明,我们还不能做到这一点。解决这种情况需要一种国际办法,但是还没有形成这种办法的心理基础。

现在,我要讲一下科学对理智的影响。在科学之前,单凭思考人类是不会得到确定的和必然的结果的,更不会相信规律支配着自然界。人类之所以信仰鬼神,就在于他们只发现了部分自然规律。即使在现代,原始人还是信仰鬼神,还是害怕那些超自然的专横力量。

科学通过作用于人类心灵,克服了人类面对自己和面对自然界的不安全感。这正是它的不朽之所在。希腊人在创造初等数学时就建立了一个思想体系,而且这个体系的结论无法避免。然后,在文艺复兴时代,科学家把系统的实验和数学方法结合了起来。这样,人们就可以精密地表述自然规律,并且可以经验地检验它们。由此,对于自然科学,人们就基本达成了一致。从此,知识不断加深,结构却一直稳定。

也许一般公众只能稍微了解一些科学研究,但这表示,人类的思维是可靠的,自然规律是普遍适用的。

科学和宗教[118]

实际上,回答“科学是什么”这个问题并不难。科学是一种持续的工作,它力图把这个世界上的可感知的现象用系统的思维完全联系起来,甚至可以说,科学通过构思过程,后验地重建存在。但是,“宗教是什么”的问题却很难回答。即使在某一特殊时刻我找了令自己满意的答案,但我相信,这个答案不会得到所有深思熟虑过这个问题的人的赞同。

因此,我不追问宗教是什么,只追问信仰宗教的人的特征。我认为,一个信仰宗教的人是摆脱了自私的欲望,而全神贯注于追求崇高思想、感情的人。在我看来,最重要的是这种超越个人的内涵力量,是这种超过一切信念的深度,而不是那种联系神的内涵。因此,佛陀和斯宾诺莎才是宗教的代表人物。所以,一个信徒的虔诚是指他相信那些超越个人目的和目标的庄严和崇高,而且虽然这些目的和目标没有任何理性基础,但却是实实在在的,信徒本身也是实在的。在这个意义上,宗教是人类长期的事业,它不但使人类清醒地认识到这些目标和价值,还加强和扩大了这些目标和价值的影响。如果人们只根据这些方面来理解宗教和科学,那么它们之间就没有冲突了。科学只能断定“是什么”,而不能断定“应该是什么”,但在它的范围之外,价值判断仍是必要的。与此相反,宗教只能评价人们的思想和行动,而不能涉及各种事实及彼此之间的关系。众所周知,以前宗教和科学之间存在冲突,而按照上述解释,这种冲突是误解了上述情况的结果。

当信徒坚信《圣经》的真理性的时候,就意味着宗教领域对科学领域的干涉,如教会反对伽利略和达尔文的学说。另外,杰出的科学家也常常按照科学方法判断价值和目的。这样,他们就与宗教对立了。这些冲突的根源都是可悲的错误,以致这些冲突也是可悲的。

尽管宗教和科学壁垒分明,但两者之间还是有其牢固的相关性和依存性的。宗教从科学中学到了达到自己的目标的手段,科学家的感情来源于宗教领域。真正的科学家会有这样的诚挚信仰:现存世界的规律是合乎理性的,是可以由理性来解释的。两者之间的关系可以这样形象地比喻:离开了宗教,科学就是瘸子;而离开了科学,宗教就是瞎子。

历史上,宗教的实际内容(与上帝的概念有关)还是会导致它与科学之间发生冲突。在远古时期,人类精神刚开始进化,人按照自己的模样创造出了各种神,而且认为这些神以其超人的力量通过其意志影响着现象世界。人们企求通过巫术或者祈祷让这些神的意向有利于自己。现在,宗教教义中的“上帝”的概念就是古老的“神”的概念的升华,如人们祈求神满足自己的愿望,这个事实就说明上帝具有了拟人化的特征。

人们都相信存在一个全能的、公正的和慈悲的人格化的上帝。这个观念可以安慰、帮助和引导人,它也因为比较简单而容易被愚钝的心灵接受。但是,一直以来人们也意识到,这个观念本身有着致命的缺陷。这就是,如果神是全能的,那么人的所有行为、思想和感情都应当是神的作品;在这样全能的神的面前,人们不需要对自己的行为和思想负责。在作出赏罚时,一定程度上神会对自己作出评判。然而,公正和仁慈的神怎么会做出这样的事呢?

现在,被人格化了的上帝的概念是宗教领域同科学领域发生冲突的主要原因。科学的目的是揭示那些决定事物在时间和空间上的关系的普遍规律,并且在科学领域中,这些普遍规律具有绝对的普遍有效性。在原则上,这种纲领形成信仰是建立在部分成功的基础上的。不会有人否认这些部分成功,而把它们看做是人类的自我欺骗。在一定范围内,科学能够根据定律预测现象在时间上的变化情况。这个事实已经深深地扎根于现代人的意识中,即使我们还不是十分了解这些定律的内容。有一个众所周知的例子:几条简单的定律就可以计算出太阳系中行星的运动轨迹。同样,尽管不是十分精确,我们也能够计算出电动机、输电系统等机器设备的运转方式,我们还能按照这样的方式认识新事物。

显然,在大多数情况下,科学方法无法应对一个变数很大的复杂现象,如天气预报,有时它提前几天的天气预测就不准确。但是,天气是一种因果关系,我们基本上知道它的起因。天气预报之所以不能精准,是因为起作用的因素太多,变数太大,而不是因为自然界中没有规律可循。

对于生物领域中的规律,虽然我们认识的还不够透彻、深刻,但至少已经确定它是受规律支配的。遗传秩序很有规律,药物对生物行为的影响也存在规律。生物领域中缺少的是对那些普遍联系性的了解,而不是秩序本身。

一个人越是深刻地感受到规律性,他就越是坚信:规律性是本质不同的原因存在的唯一余地。在他看来,不论是受神还是受人支配,任何事物都不能在自然界中独立存在。当然,科学尚未彻底地完善,因此,它还不能完全驳倒存在一个能够干涉自然界事件的人格化的上帝的教义。

我相信,有名的宗教人士的愚蠢行为不仅是错误的还是可悲的。一种不能光明正大存在的教义会阻碍人类社会的进步,其结果是必然会失去对人类的影响。宗教导师们只有果断地放弃那个被人格化的上帝的教义——对于交给教士那么大的权力的恐惧的源泉,才能获得美德。在他们的教义中,他们应当增加人类身上培养出来的真善美。确实,这是一个困难但价值非凡的任务[119]。宗教导师们完成了上述净化的转化过程后,宗教就会被科学知识提升到一个意义更加深远的新境界。

宗教的目标之一就是帮助人类摆脱自私自利的要求、欲望和恐惧的奴役。从另一个角度上看,科学有助于宗教完成它的目标。当然,科学的目标是发现规律、预测事实。但它更重要的目标是将所发现的归结为数量尽可能少的几个彼此独立的概念元素。正是在这种努力中,科学取得了伟大的成就,尽管这种努力经常被当做妄想。但凡是在这个领域中尽力摸索过的人都会对这种努力感到敬佩,都会对存在于其中显示出的合理性感到诚挚的崇敬。对于从个人欲望中完全解放出来的科学家来说,理性总是极其深奥的,是可望而不可即的,面对这种庄严的理性应该是谦恭的。对宗教来说,这种谦恭的态度就是宗教的态度。因此我认为,科学不仅将我们的生活态度提升到了宗教的精神境界,而且也消除了宗教的糟粕。

在我看来,人类精神的终极目标不是恐惧生和死,也不是盲目地信仰,而是对理性知识的追求。在这个意义上来说,一个有良知的真正的教士首先必须是一个导师。

“科学和世界合作”问答[120]

问:科学消除了旧世界的孤立主义,让世界相互联系起来。为了世界能够合作,科学家应该怎样利用自己的影响力?

答:在我看来,科学家能力所及的最大贡献就是公开支持建立一个国际组织,这个国际组织常设工作人员和常备军事力量。现在,没有一个大国自愿放弃任何一部分主权。由此,更加有必要由一批杰出的知识分子发表类似的集体宣言了。

问:某些人还认为,一个真正的和纯粹的科学家不应当关心政治问题。您如何看待这个观点?

答:我认为,表明自己的政治观点是每个公民的一种义务。如果公民,尤其是那些优秀的公民没有尽到这个义务,那么,健康的民主政治就不可能成功。

问:物理学和数学的进步对社会的进步是否有影响?如果有,这个影响是什么?

答:我可以肯定地说,物理学和数学对社会有影响。首先,它们可以促进生产技术的发展;其次,众所周知,物欲主义不但可以使人意志消沉,还会导致毫无节制的利己主义。而像其他高尚的文化一样,物理学和数学可以成为一种防止物欲主义的有效武器。

问:为了消除纳粹思想的影响,在德国实现民主,您认为应该或者说可以采取什么教育措施呢?

答:有两条路,消灭德国人或者让他们继续受压迫。在我看来,教育他们实行民主、按照民主思想行动是不可能的。

美国科学家应当拒绝政府的不义要求[121]

很遗憾,由于身体不适无法出席你们的会议。

大多数科学家都能够意识到自己作为学者和世界公民的责任,也没有沦为到处泛滥的强权的牺牲品,对此,我感到由衷的欣慰和庆幸。

发表和传播科学工作不应该受到任何限制,否则必将阻碍社会文化的发展。由于受到军国主义和帝国主义的毒害,美国改变了自己本应具有的政治态度,即承担起建立国际组织的领导责任,这一点令人不寒而栗。

谁是这些策略打击的潜在威胁呢?谁迫使美国增加军备,从而迫使美国人民被军事奴役呢?答案是俄国。但是,实际上到目前为止俄国一直在探求国际安全,并且诚挚地支持国际联盟。

事实上,这一局面的出现与美国人民的情绪没有关系,它只不过反映了少数政客的意志,这是他们运用经济力量控制政治策略的结果。这些人不害怕俄国的实际军事行动,而害怕俄国的道义力量,因为这种力量会从根本上间接地破坏政治制度,从而危及他们的社会地位。

如果政府继续坚持这条死亡路线,那么我们的科学家就应当拒绝服从它的指挥,即使它是合法的政权机构。良心上的法律比任何在华盛顿制定的法案更有约束力。当然,我们还有两个压轴武器,即不合作和罢工。

德国知识分子轻易地屈服了那个邪恶的政府,他们这是犯罪,应该受到谴责和惩罚,即使他们自辩说是被迫的。我们的知识分子应该避免重蹈覆辙,令人充满信心的是,到现在为止,他们的态度和所作所为都是正义的。

科学和伦理[122]

科学研究的是那些独立于研究者而存在的关系,它包括研究人本身的科学和陈述自己创造的概念的科学,如数学,而且不一定要规定这个概念与外在世界的客观物体相对应。但是,一切科学陈述和科学定律都具有一个共同特征,即可以用“它们是真的或者假的”或者“它们是适当的或不适当的”来描述,更简单地说是我们对它的反应是“是”或者“否”。

科学的思维方式的另一个特征是,它的贯彻一致的体系中所包含的概念是客观的。对于科学来说,只有“存在”,没有愿望、价值,没有善与恶,也没有目标。在科学领域中,绝不会出现“你不可以说谎”这样的语言。追求真理的科学家会受到清教徒那样的约束,他不能任性或者感情冲动。补充一点,这个特点是西方科学家独有的,并且是在现代逐渐发展起来的。

由此看来,逻辑思维同伦理毫无关系,但事实远不是这样。固然,陈述事实和关系的科学不能产生伦理准则,尤其是逻辑思维和经验知识,但它却能使伦理准则合乎理性,并且贯彻一致,这样就能够由最初的严谨的前提推导出别的伦理命题,就好像在数学中一样。

这也正是我们认为“我们为什么不能说谎”这类问题是没有意义的原因,即在所有这类问题的讨论中,某些伦理前提是理所当然的。只要我们能够追溯到这些基本前提,我们就满足了。在“说谎”这个例子中,这种追溯过程也许是这样的:说谎破坏了信任,而信任是社会合作的前提;而对于人类生活来说,社会合作是必不可少的。这个过程意味着,你从“不可以说谎”这条准则追溯到这样的要求:人类的生活应该受到保护,并且尽可能地减少痛苦和悲伤。

但是,这些伦理公理来源于什么呢?它们是任意的还是根据权威建立起来的?它们是来自人们的经验并且受着这些经验的制约吗?

从纯逻辑的角度来看,所有公理都是任意的,伦理公理也是如此。但从心理学和遗传学的观点来看,伦理公理绝不是任意的,它们来源于人类趋利避害的本能,来源于个人对他人行为的感情反应的积累。

伦理公理应用得如此广泛以及根基如此牢固,以至于它只有被那些聪慧的有道德的人提出来才会被人们看做是奠定个人感情经验的基础。伦理公理的建立和考验与科学公理没有太大区别,真理都禁得住经验的考验。

科学家的道义责任[123]

很遗憾,由于身体原因不能参加你们的这次会议。对你们的盛情相邀,我只能给你们写一封简短的贺信以表达我最诚挚的感谢。我的这封信中并没有什么高深的观点,也不会增加你们的见识和理解。但是,我们生活在一个躁动不安的时代,这个时代的特征就是缺乏明确的目标。因此,尽管我们的信念不能被有逻辑地证明,但仅仅表述一下也是有好处的。

现在有这样一个问题,我们工作的目标是不是只有追求真理?或者说,追求真理应不应该服从某些别的目标,比如服从一些“实用上”的考虑?这个问题不能根据逻辑作出回答。但是,不管这个回答是如何作出的,只要它出自诚挚的内心,它就会在很大程度上影响我们在思想和道义上的判断。那么,我来表述一下:追求真理的目标只是众多目标之一,没有这些目标,一个有思想的人就不会以积极自觉的态度对待生活。

追求真理也就是求得更深刻的理解,其本质就在于:一方面,人总是企图了解所有的人类经验;另一方面,人总是在追求假定的简单的经验。由于科学知识处于原始状态,相信这两个目标能够并列存在,那只是一个属于信仰的问题,如果没有这种信仰,我就不能强烈、坚定地相信知识的独立价值。

从某种意义上来说,科学家的这种态度是一种宗教态度,在一定程度上,这种态度也影响了他的整个人格。因为在科学家看来,只有从积累的经验和逻辑的规律中所获得的知识是真理,不存在任何其他真理,这就导致了个人自相矛盾的情况。科学家尽其所能地研究客观事物,但从社会观点来看,他是一个极端个人主义者,至少在原则上,科学家只相信自己的判断,除此之外一概不信。因此,我们可以得出这样的结论:自古至今,个人主义和追求知识一直交织在一起。

也许,在某些人看来,这样个人主义的科学家是一种抽象的概念,就像古典经济学中的“经济人”[124]那样是不存在的。但是,在我看来,在历史上是存在这样的科学家的。否则,今天的这种科学就不可能出现,也不可能像现在这样生机勃勃。

当然,我心目中的科学家并不是指所有学过科学的工具和方法的人,而是指科学精神状态生机勃勃的人。

那么,对于当前的社会状况,科学家的态度是怎样的呢?显然,他自豪于自己的工作,因为科学家的工作淘汰了手工劳动,帮助人类彻底改变了经济生活。但是,科学家也感到苦恼,因为他的工作成果已经沦为政客的工具,也变成了一种威胁人类生存的危险。他也意识到,因为他的工作而形成的那些技术方法已经使少数人掌握了经济权力甚至政治权力,使这些人完全支配了群众的生活。更糟糕的是,经济和政治权力的集中导致科学家不仅在经济上依附于人,而且丧失了精神的独立性。科学家在精神上受到的政治影响阻碍了其人格的健全发展。

因此,正如我们所目睹耳闻的,科学家现在的命运很悲惨。他追求科学真理和内心独立,为此付出了超乎常人的努力,但结果却制造出了那些不仅会奴役他还会从内心上毁灭他的工具。同时,在那些专权的人的压制下,他不得不委曲求全。就像一名士兵一样,他被迫牺牲自己的生命并消灭别人的生命,尽管他确信这种牺牲是荒谬、愚蠢的。他十分明白,历史的发展导致了经济、政治和军事的全部权力已经集中到了各国政权手中,普遍的战争已不可避免。他也认识到,只有一个超国家的制度才能消灭暴力手段,才能拯救人类。但是,科学家不但没有这样做,而且还堕落到这样的地步:把国家政权强加给他的奴役认为是不可避免的命运,从而认命地接受了,从而甘愿成为毁灭人类的帮凶。

难道科学家真的无法摆脱这种命运吗?难道他真的必须承受这一切吗?难道那个科学家努力争取自由、启蒙同胞的时代真的就一去不复返了吗?当他过于理智地工作时,难道忘记了一个科学家的责任和尊严了吗?我认为,一个自由的和有尊严的人可以被消灭,但不能被奴役或者成为一个盲目的工具。

如果今天的科学家能够理智地、诚恳地、批判性地面对自己的处境和任务,那么,目前的危险局势被公正、和平地解决的可能性就会大大提高。

不愿做美国科学家,宁愿做管道工或小贩[125]

你们曾经刊登过一些关于美国科学家的处境的文章。现在,你们问我对这些文章的意见,对此我不予置评。我只想用一句话来表达我的心情:如果我的职业可以重新选择,为了在目前的环境下得到一点儿自由和独立,我不会做什么科学家、学者或教师,而宁愿成为一个管道工或者一个沿街叫卖的小贩。

在哥伦比亚大学的讲话[126]

在不同的时期和不同的人那里,科学的目的和意义是完全不同的。一方面,科学作为一种尚不完善的东西,作为一种被追求的目的,是主观的,是受心理状态制约的。这一点和人类其他事业没有区别。另一方面,科学作为一种现存的完成了的东西却也是最客观的、最与人无关的东西。

我们首先说一下科学的目的。的确,众所周知,科学必须建立各种经验事实之间的联系,通过这种联系,在那些已经体验到的事实的基础上去预见未来将发生的事实。在许多实证论者看来,科学的目的就是尽可能妥善地完成这个任务。但是,我不认为如此原始的理想竟能激发起研究者的热情,并由此产生真正伟大的成就。研究者是被一种强烈的、神秘的推动力推动着去努力工作,这种推动力就是希望理解存在和实在。实际上,现在人们一般不说这样的话,因为在这样一句普通的话中,必须理解“实在”和“存在”的真正意义,而这是很困难的。

排除掉这句话的神秘因素,可以这么说:我们在寻求一个思想体系,它能把观察到的事实联系在一起,并且具有最大的简单性。所谓的“简单性”不是指学生在学习时容易理解,也不是我们平常所说的“简单”,而是指这个体系包含最少的彼此独立的假设或公理。这些逻辑上彼此独立的公理的内容就是那种尚未真正理解的东西。

当一个人谈论科学问题时,他很少用到“我”这个渺小的字眼;而在谈论科学的目标和目的时,他就会不由自主地使用“我”,因为这直接涉及他自己的目标和愿望。在物理学领域中,逻辑的统一十分有力地吸引了我,并成了我的特殊目标。最初,我最烦的是电动力学必须挑选一种比别的运动状态都优越的运动状态,然而在实验中,这种优先选择却没有任何根据。就这样,狭义相对论出现了,并且把电场和磁场融合成一个可以理解的统一体;对于动量和能量、质量和能量,也都是这样。后来,因为力求理解惯性和引力的统一性质而产生了广义相对论。由于使用了特殊坐标系,在表述基本定律的过程中,广义相对论的出现避免了隐蔽着的公理。

目前,特别让人担忧的是,引力场和电场在这个理论中是两个独立的概念。但我相信,经过多年努力,通过一种新的数学方法会把这两者逻辑地统一起来。这种新的方法是我和迈尔博士一起创造的。

迄今为止,一项被留下的且经常被提起的任务还没有被完成,这就是用场论来解释原子结构。但我们相信一定存在一个完全和谐的结构,这也正是我们一直为这个信念努力的原因。今天,我们更没有任何理由放弃这个信念以及这些努力。

科学的共同语言[127]

语言的初级阶段就是把声音或者其他可用以交往的符号和感觉印象联系起来。在一定程度上,所有的群居动物已经掌握了这种原始的交往手段。当语言发展到了较高阶段时,那些表示感觉印象的符号可以与另外一些符号建立起相互关系,并且这种关系还能被人们更好地理解。我们可以说,这个高级阶段产生了语言,因为它已经可以描述一些比较复杂的印象了。符号之间的关系具有一定的规则,而且符号和印象之间的对应关系是固定的,这样才能说明语言的目的是理解。在童年时期,使用同一种语言的人们只需要依靠直觉来理解这些规则和关系。在人们发觉这种规则之时,就是语法成立之时。

在语言的最初阶段,词都可与印象直接对应,但后来发展到一定阶段,有些词就不再与印象直接对应了,只能同别的词一起使用才有意义,如“是”“或者”“事物”等这些词。在这样的情况下,单词就不再指示知觉,而是由指示词组来指示。在这个阶段,部分语言脱离了与印象的关系,这在一定程度上也保证了语言的内在统一性。

语言成为真正的推理工具就是在这个高级的发展阶段,而且这个阶段还经常使用抽象概念。但也是在这个阶段,语言成了错误和欺诈的手段。词和词的组合与印象世界的对应程度决定了是推理还是欺骗。

究竟是什么使语言和思维密切地联系在一起呢?是不是没有语言就没有思维了?更确切地说,在不需要词来表达的概念或概念组合中是不是不存在思维呢?显然,答案是否定的。比如,当你点头赞同某人的意见时,你肯定会先思考他的话,然后再点头,这一过程就用到了思维。我们每个人都曾为了选择合适的用词而煞费苦心。如果一个人在叙述某个概念时没有用此来介绍,那么,我们可以认为思维对语言不起作用。但是,一个人如果不适用语言,那么他的精神状态是非常空虚的。

综上所述,我们可以得到下列结论:在很大程度上,语言决定了一个人的智力发展程度和他形成概念的方法。这也就意味着,如果语言相同,那么精神状态的差异也不大。在这个意义上,思维与语言是不能分离的。

我们平常所使用的语言与科学语言的不同之处就在于,普通语言具有国界性,而科学语言是国际性的。因为科学追求的是概念的最大敏锐性和明晰性,这一点可用概念的相互关系以及概念与印象的对应关系得到证明。比如,欧几里得几何和代数所使用的语言。它们使用少数独立引进的概念和符号,如整数、直线、点……同时,使用一些运算符号,这些运算说明了基本概念之间的关系。这也是构成或者说定义其他一切陈述和概念的基础。概念和陈述可以通过足够的计数和量度工作与感觉材料联系在一起。

科学概念和科学语言之所以具有超国家性质,是因为它是由历史上最优秀的人建立起来的。虽然这些人是单独工作的,但就最后的效果来看,这些单独的努力组成了完美的合作。前几个世纪,技术发展迅速,技术革命改变了人类生活,对此,这些人的贡献是创造出精神工具。在凌乱不堪的知觉中,他们的概念体系引领我们从特殊的观察中发现普遍真理。

科学方法究竟带给人类什么希望和忧虑呢?这不是一个提问题的正确方式。在人的手中,工具的产出完全取决于人类所向往的目标。科学方法只能提供实现这些目标的手段,而不能提供目标本身。科学方法本身不会指引我们前进的方向,如果没有追求清晰地理解的热忱,根本就不会产生科学方法。

在我看来,我们这个时代的特征就是:完善的手段和混乱的目标。如果我们的目标是安全、幸福和所有人都可以自由地发展才能,那么我们并不缺少实现这个目标的手段。

西方科学的基础[128]

在欧几里得几何学中,希腊哲学家发明了形式逻辑体系;在文艺复兴时期,人们发现通过系统的实验可以找出因果关系。毫无疑问,这是两个伟大的成就,这两个伟大的成就也是西方科学发展的基础。

然而,我毫不奇怪中国的贤哲没有走上这样的道路。令人惊奇的是,这些发现在中国全作出来了。

探索的动机[129]

各种各样的人带着不同的动机来进行科学工作。有些人爱好科学是因为科学发展了他们的智力,给他们带来了难以言喻的快乐。对于这些人来说,科学研究提供了很多生动活泼的经验,并且满足了他们的雄心壮志。而有些人则纯粹是为了功利而甘愿把自己的脑力耗费在此。在科学活动中,这两类人不在少数。但还有另外一些人,这些人中既有古代人,也有现代人,他们会永远坚守在科学的岗位上,不论发生什么事情都不会离开。普朗克就属于这一类人,这就是他值得我们尊敬的原因。

当然,我也承认,前两种人中也有许多优秀的人,他们也为科学的发展作出了很大贡献。但是,如果科学领域中只有这两种人,那么,科学殿堂是绝不可能被建立起来的,就像蔓草不可能形成森林一样。因为,对于这些人来说,做什么都行,最后他们究竟是成为工程师、官员、商人,还是科学家,完全是由环境决定的,而不是他们自己选择的。

与这两类几乎完全一样的人相比,另外一种人就各有各的特点,虽然他们都很孤僻,喜欢孤独,而且对于他们喜欢科学的原因真是一言难尽。叔本华曾经说过,很多人之所以走向艺术和科学的道路,主要是因为他们想要脱离日常生活的粗俗和沉闷以及由此而产生的厌恶和绝望,同时也想控制反反复复的欲望。对于自己的生活,一个有修养的人总是不满意且想要摆脱它以进入一个客观的思维世界。这就好比一个城市的人总是渴望到高山上生活一样,因为他厌倦了城市的喧嚣拥挤,而渴望另外一种生活情境,如呼吸清新纯净的空气,俯瞰宁静的景色,自由地遐想。

上述是一种消极的原因,还有一种积极的原因。为了重新绘制一个恰当、简单、易于理解的世界,有些人就试图按照自认为有序的方式来代替已有的现实世界。这些人就是画家、诗人、哲学家和自然科学家等。他们每个人的心中都有自己的世界蓝图,这个蓝图及其构成就是个人感情的支点。为了找到那种失去已久的宁静和安定,他们以这个支点为基础开始重新绘制世界的图像。

那么,理论物理学家的图像是什么样子的呢?而且,在所有的这么多的可能的世界图像中,它又占据什么地位呢?在描述各种关系时,理论物理学家要求尽可能达到最高的标准,但这个要求是由数学语言可以做到的。另外,他们还必须严格限制其主题,即这个主题必须是现实世界里最简单的东西,因为在描述复杂事件时,人类的一般智力不能做到物理学家要求的那样的精密性和逻辑性。如果要做到高度的准确性、纯粹性和明晰性,那么就不能保证完整性了。实际上,在自然界中,那些不可捉摸的和比较复杂的东西可能更加吸引我们。如果我们由于害怕和畏缩而放弃了这些,我们还会对别的渺小的东西感兴趣吗?而且,研究这些渺小的事件的理论算得上是宇宙理论吗?

我认为,完全算得上。普遍定律作为理论物理学的结构基础,应该适合于任何自然现象。借助于这些普遍定律以及单纯的演绎方法,就可以轻松地描述各种自然过程并且得出关于这些过程的理论了。当然,也包括生命过程在内。也就是说,在人类的智慧和能力范围内很容易得到这些过程和结果。因此,即使放弃了体系的完整性,物理学家也没有犯什么原则性的错误。

普遍的基本定律是用单纯的演绎法建立世界体系的基础,因此,物理学家的最高使命就是找到这些基本定律。对于那些对经验有很深的理解力的物理学家来说,依靠直觉就可以发现这些定律,因为通过逻辑推理是不可能得到它们的。然而,依靠直觉这样的方法有很大的不确定性。因此,我们先假定存在很多已经得到证明的物理体系。无疑,在理论上这个想法是正确的。这些年,物理学的发展证明了一个问题,即在特定的时期,在所有知道的定律中总有一个是最好的。只要是对这个问题作过深入研究的人都必须承认,尽管现实和理论之间存在必然的逻辑关系,但是决定理论体系的唯一因素就是现实世界。这就是莱布尼茨曾经提出的“前定和谐”[130]原理。对于这个事实,物理学家和认识论学者之间有过很大的争论,前者往往责备后者不重视这个事实。几年前,马赫和普朗克之间发生论战的主要原因就在于此。

对“前定和谐”的渴望就是坚持和耐心地进行科学工作的动力。普朗克之所以孜孜不倦地研究一些最普遍的问题,而不是专心于那些很容易达到且让人身心愉快的目标,就是受到了它的鼓舞。当然,有的同行对此持有不同意见,认为普朗克的工作态度是由其本身的意志力和修养决定的。我认为,这种观点是错误的。在我看来,就像那些信奉宗教的人或者那些沉迷于恋爱中的人一样,人们的工作精神是不自觉的,是不需要深思熟虑或者特别作计划的,这完全出自于一种激情。今天,普朗克先生就坐在台下,对于我好像在拿着第欧根尼[131]的灯笼胡闹的孩子似的行为,我估计他正在暗自发笑。其实,我们对他很尊敬,根本不需要我多说什么。

最后,我们祝福他以后的科学道路越来越顺利,愿他今后能够解决更多的他自己对物理学的疑问,祝愿他能够实现电动力学和力学在一个逻辑体系中的完整统一,以便这些理论更加简单和实用。

论科学[132]

我相信直觉和灵感!……有时候,我相信自己选择的道路是正确的,但不知为何会有这种感觉。对于1919年的日食,我一点儿都不惊讶,如果它不出现我反倒会惊讶,因为我早作过这样的预测。知识是有限的,而想象力是无限的。想象力可以概括世界上的全部事物,因此可以说想象力比知识重要得多。而且,想象力促进了知识的进步,推动了科学的发展,甚至可以毫不夸张地说,想象力对科学研究发挥了巨大的作用。

在本质上,世界是有序的和可认识的。这一信念是进行一切科学工作的前提。建立在宗教感情上的这一信念促使我们弱小的理性揭开那种在小部分实在中占优势的秩序,而我的宗教感情就是那种对这个秩序的尊崇之情。

在很大程度上,在研究实在和发展逻辑思维的过程中,科学能够破解世上流行的迷信。显然,坚定地相信世界是合理的和可理解的是任何科学工作的出发点,当然除了一些完全不需要理性参与的工作之外。

音乐和物理学的研究对象和方法是不同的,但目标是一样的,即追求对未知事物的表达。虽然音乐和物理学所反映的东西是不同的,但它们也是相互补充的。对于艺术上和科学上的创造,叔本华曾说过这样类似的话:我们在艺术上和科学上进行研究和创造,主要是为了摆脱日常生活的单调乏味,是为了在这个世界上找到一个精神上的避难所。我完全同意这个观点。这个世界既可以由音乐的音符组成,也可以由数学的公式组成。我们的研究和创造就是为了建立一个合理的世界或者说让世界变得更加合理,以便我们找到家的感觉,找到日常生活中没有的稳定。

就像艺术是为了艺术而存在,科学也是为了科学而存在,它既不进行自我剖析,也不进行荒谬的证明。

通常,我们在表述规律时会借助概念,这样表述便不会是精确的。即使将来概念向前发展了,规律的表述也不会是精确的。目前,这种绝对正确的教条痕迹遍布于任何论题和证明过程中。

自然科学工作者也许了解并首先发现了某些关系,但就是不知如何正确地表达出来,这时他就需要并应该具有特殊的宗教感情。他认为自己是需要某个成年人来领导的孩子。

我们的感官间接地反映着实在世界的客体,所以,只要我们具有感官就可以认识世界。

真正追求真理的学者不会考虑到武装暴力或者战争。[133]

我们的这个宇宙是唯一的,而且它也不是我们表象的一部分。显然,我们不应当从字面上去理解地球仪这个比喻,把这种比喻作为符号会导致哲学和逻辑上的错误,因为人类的理智倾向于把符号看做是某种实在的东西。

根据一块手表,我想象不出创造它的钟表匠的相貌。同样,根据一幅图画,我也不能想象出创造它的作者的外貌。人类的理智还不足以研究所有的问题,起码还不能接受四维。因此,它肯定不能理解上帝是怎么回事。因为对上帝来说,所有时间和所有方面都表现为一。

假如曾经有一只臭虫在地球上被赋予了分析能力,它不仅能研究物理学还能写作,那么,这只臭虫的世界是二维的。也许,在思想和数学上,它还可以理解第三维。但是,如果只凭直觉,它想象不出第三维。人与这只臭虫的不同之处就在于,人是三维的。在数学上人也许能够想象出第四维,但在物理上人是不能看到或想象到第四维的。人的理智不能理解第四维,对于人来说,第四维只存在于数学上。

E=mc2:我们这个时代最迫切的问题

在相对论出现之前,在物理学中有两个地位很高的守恒原理,或者称为平衡原理,即能量守恒原理和质量守恒原理,而且这两条原理互不相干。为了理解质能相当性原理,我们必须回溯到这两条原理。

能量守恒原理早在17世纪就由莱布尼茨提出,而在19世纪,它在本质上作为力学原理的一个推论得到发展。

以一个摆为例,如上图。在A点和B点之间,摆锤来回摆动。M表示锤的质量,C点是两点之间的最低处。在C处,摆锤得到了速度V,但同时加速度没有了,好像加速度和速度完全可以相互转化。这种关系可以用这样的公式表示:mgh=m/2V2,在这里g表示重力加速度。从这个公式可以看出,这个关系与摆的长度以及摆锤的运动形状无关。

重要的是,能量在整个过程中保持不变。在A处和B处,它是势能,即位置的能量;在C处,它是动能,即运动的能量。如果这个观点是正确的,那么在摆的任何位置,mgh﹢mV 2/2的数值应该是固定的。在此,V表示摆运动的路程中某个点的速度,h表示超过C的高度。事实证明,这个结论是正确的,因此这个原理被广泛地推广,而且它还可以推论出另一个定律,即机械能守恒定律。

但是,当摆由于阻力而停下来时,会发生什么呢?我们在热现象的研究中发现了答案。热是一种不可毁灭的物质,并且从热体流向冷体,这也许又是一条热守恒原理。我们在很久之前就知道,摩擦可以产生热,以前印第安人就利用摩擦取火。曾经在很长一段时间内,物理学家都不能解释这种热的产生原理。现在我们知道,摩擦产生热的同时伴随着一定比例的能量的消耗。由此,我们得到了“功热等效原理”。比如,以摆这个例子来说,在摩擦的过程中,机械能就逐渐转化为热能。

这样,机械能守恒与热能守恒就合并成为一条原理。通过这次合并物理学家相信,守恒原理适用于一切领域,甚至包括化学领域和电磁领域。在我们的物理体系中,似乎存在一个能量总和,它经历了所有可能出现的变化都保持不变。

那么,质量守恒原理又是什么呢?质量分为惯性质量和重力质量,惯性质量是由物体反抗它的加速度的阻力来定义的,重力质量可以由物体的重量来度量。令人十分惊异的是,这两个质量的数值是相同的。根据“在任何物理变化和化学变化下质量保持不变”这条原理可以看出,质量具有不变性,它是物体最基本的特征。加热、溶解、汽化或者变成化合物都不会改变物体的总质量。

直到几十年前,物理学家还承认这条原理。但是,狭义相对论的出现证实了它已经不合适了。所以就像大约60年前的那次合并一样,能量守恒原理吞并了质量守恒原理成为一条原理,占领了整个领域。

尽管有点儿不精确,但习惯上,质能相当性还是被表现为这样的公式:E=mc2,在这里c表示光速,E表示静止物体所含的能量,m表示质量。可以这样描述这个公式,物体静止时的能量等于它的质量乘以光速的平方。由于光速的数值是巨大的,大约每秒30万公里,因此,即使质量再小的物体都具有巨大的能量。

既然能量如此惊人,为什么长期以来没人注意到呢?其实答案很简单:能量没有向外释放,人们就不能发现它。这就好比一个有钱人从不花钱,那谁也不知道他有多少钱。

现在,我们也可以反过来说,如果能量增加了E,那么质量也必定随之增加E/c2。物体的能量很容易增加,如果把物体加热10℃,那么,在加热的同时测一下质量是否增加,就可以证明这个公式是否成立了。但这里有一个困难就是:光速的平方是一个非常大的数值,在这样的情况下,质量的变化不大,很难测出。因此,想要测出质量的变化,必须大大增加物体能量的变化。而在放射性蜕变过程中,每单位质量就会放出大量的能量。我简要地说一下这个过程:一个质量为M的原子分裂成两个质量为M1和M2的新原子,两个原子分开时,各自都带有巨大的动能。如果我们在它们停下来时取走这种动能,那么,根据相当性原理,蜕变产物的质量总和M1+M2必定要比原来的质量M少。所以,两个新原子的能量之和也比原来的原子少。由此可以看出,相当性原理和旧的质量守恒原理相矛盾,两者在数值上大概相差千分之一的数量级。

虽然实际上单个原子的质量不能被称出,但却有一个间接的方法可以准确地测量出它们的重量。我们可以测出蜕变产物M1和M2的动能,以便检验和证实这个相当性公式。而且,在这条定律的帮助下,我们可以从精密测得的原子量预先算出任何一个原子蜕变放出的能量。不过,这条定律不能确定这种蜕变反应究竟能否实现以及怎样实现。

我还以上述“有钱人”的例子来解释所有的事。有钱人是原子M,他在一生中不花一分钱(能量),但在其遗嘱中他把钱分给了两个儿子M1和M2,两个儿子在分到钱后要给政府上缴遗产税,这个税额很小,只占到全部遗产(能量或者质量)的千分之一。显然,两个儿子最终得到的钱的总数要比父亲的钱少一些(质量M1+M2的和要比放射性原子的质量M稍微小些)。遗产税的数值看起来很小,但作为动能,那也是一个巨大的能量,以致现在这个东西正在严重地威胁着我们。在这个时代中,它[134]是一个最迫切的问题,我们必须尽力避免这种威胁。

无线电的社会意义[135]

科学家真正使民主成为可能,他们不仅减轻了我们的日常劳动,而且创造出了最美好的艺术和思想作品。对这种成果的享受,以前只有特权阶级才可以得到,而现在大家都可以得到了,从而已经打破了各国麻木不仁的沉闷状态。可以说,科学家作出了一种卓越的贡献。

无线电广播的独特作用就是把各国联合起来,它增进了各国之间相互友好的感情,消除了不信任和敌视。直到现在,让人们相互了解的方式还是报纸,但是报纸不是客观的,往往会歪曲事实。然而,无线电就不一样了,它以生动的形式从人民喜欢的方面表达了自己。无线电的出现改变了以往传播方式的片面性。

关于哲学和科学问题的谈话[136]

1945年4月,普林斯顿高等学术研究院在公报中宣布,相对论的创造者——阿尔伯特·爱因斯坦已经以荣誉退职教授的名义从研究院的教授职位中退休了。仰慕这位伟大的物理学家的人们和他的弟子们对这个消息感到十分遗憾。他的成就举世瞩目,被英国科学院[137]誉为“自牛顿以来物理学上最伟大的进步”。

但是,退休并不意味着停止。今后,爱因斯坦仍然可以进行一些科学活动。爱因斯坦作为一个有才智的人,其退休并不像是公务人员那样严格意义上的退休。只要他的非凡的大脑还可以转动,他就会继续沉思和探索宇宙的秘密。爱因斯坦在自己信奉的哲学,即他所谓的“宇宙的宗教”的信念的鼓舞下,耗尽毕生心血在追求一个目标,即探寻自然界和思维世界中显示出来的崇高的、庄严的甚至不可思议的秩序。

爱因斯坦教授一直住在新泽西州的普林斯顿。他在即将退休时,也就是1945年1月邀请我到他简朴的家里做客。我感到荣幸之至。我们一边喝茶一边讨论了许多科学问题,当然也讨论了很多其他方面的问题。爱因斯坦教授告诉我,他正在潜心研究相对论的某些变化。我觉得,虽然他退休了,但是肯定不会中断这个研究。

与那些不问世事的科学家不同,爱因斯坦教授的生活并不抽象、单调,相反,他十分关注社会、道德和政治氛围。因为他充分地认识到这种氛围影响着他的工作环境,而这种氛围则受到他所在的国家的制约。对他来说,这个所在的国家就是美国,因为众所周知他在美国生活工作了13年。在我们开始谈论理论问题之前,他详细地谈到了对美国和全世界来说现代科学应该完成的任务。

战争使知识中心由欧洲转移到美国,由此,美国聚集了越来越多的知识分子,甚至包括欧洲一些最杰出的人物。从而,这些知识分子更好地了解了美国,也促使美国有了惊人的发展。

爱因斯坦说:“美国的科研机构取得了很多伟大的成果,这点让我钦佩不已。但是,美国的科研机构能够取得这些成果的原因,不仅在于美国大学的实验室拥有很多可供使用的科研资金,更重要的是由于研究人员的专心、耐心,有好的同志精神以及合作的本能。这些是我在美国生活这么多年的深刻体会。美国人经常强调的是‘我们’,而不是‘我’。正因为如此,美国的各个领域,不论是大学实验室、工厂,还是慈善机构,都会轻而易举地创建出没有摩擦、分工完善且合作顺利的机构。”

爱因斯坦继续说:“与欧洲人相比,美国人具有更大的社会倾向性。因此,虽然美国的财富分配比欧洲更加不平等,但却没有导致欧洲那样的严重的后果。在美国,有钱人具有很强的社会责任感,对这里的资本家来说,把很大一部分财产或事业交给社会是理所当然的一件事。同时,美国拥有的强大的公众舆论力量也会迫使他们这样做。而且,关于一些重要的文化规划,比如美国大学和研究机构的基金和维持费,大部分是依靠个人主动捐献的,而在欧洲总是由国家出资的。”

接着,我们的谈话转向了科学的实际后果。对这个后果以及看到科学成果被用于破坏,这位伟大的和平主义者感到深深的痛心和担忧。他批评说,现在的作战技术以及利用科学成果制造出来的武器都是为了对敌人造成更大的杀伤力,而不是为了保护自己免受伤害。我提了一个问题:“在将来的战争中——也许不久就会发生,原子蜕变究竟会不会释放出具有强大杀伤力的原子能?”这位伟大的物理学家回答说:“十分不幸,这种可能性确实有,绝对不是空想。当人们在战争中使用核原子能时,其结果比只是简单地在几秒钟内毁灭一些房屋和街道要可怕得多,如整个城市都会被轻而易举地摧毁。”

这个话题太沉重、太悲惨了,因此接着我们的话题又转到了较为宁静的纯科学领域。我问:“目前,相对论处于什么状况呢?”相对论的创建者这样回答:“迄今为止,广义相对论还不是理论物理学的最终定论,而且它在描述空间性质时使用的方法是暂时的,而不是永远不变的。毫无疑问,不论是在广义相对论初建立时,还是在发展过程中,一直被保留下来的一个不变的东西就是‘绝对的运动是不存在的’,而且这一点也必须在物理学定律中表示出来。”“在解释原子论和量子现象方面,现在的广义相对论与刚建立时是一样的,都不能做到。而且,至今它也无法做到只用一个数学公式表示电磁场和引力场这两种场的现象。这两点说明,相对论的原始形式肯定不是最终的。固然,它的基础是动摇不了的,但是它的表示方式却是可以进化的。对我来说,现在最重要的工作就是专心致志地推广相对论表示方法上的进化和它本身。”

关于推广工作的逻辑运算,爱因斯坦教授这样说:“在理论的证实过程中,最大的障碍就是,这个理论的推论必须禁得起经验的检验。而可检验的推论和理论基础之间的距离变得越来越大。现在,我正在竭尽所能地解决这样一个问题,即通过一个数学形式解决引力理论和电磁理论之间的二元性,从而把它们合并在一起。”

海森堡[138]的危言耸听的“测不准原理”导致物理学陷入了“因果性危机”。我们谈到了这一话题。关于这个问题,我提醒爱因斯坦说:“海森堡的‘测不准原理’正是建立在您的‘光子’或者说光量子理论基础上的。”爱因斯坦承认这一点,回答说:“的确如此。”他紧接着又说:“但是,我不认为光子是一种理论,它只是一个简单的发现。这个发现就是光不仅仅是由光波组成的,也是由一些叫做‘光子’的微粒组成的。这个发现让我们认识到,光具有原子结构,同时也具有重量。”

如果微粒受到光子的影响,如受到光子的撞击,就会改变它的位置和速度,也就是改变能量和动量。据此,海森堡断定对微粒的一切测量都是不准确的——这点,我们是知道的。由此,海森堡进一步断定,我们不可能准确地知道世界的形状,这样就更不能预知世界的未来状态。所以,海森堡推断出“因果律失效”,从而用盖然论[139]代替了古代的决定论。

我问道:“您怎样看待这种根本否定?”爱因斯坦回答说:“我们必须区分两个因果性,即作为指向理论的一个公设的因果性和作为指向可观察量的一个公设的因果性。由于经验的因果性并不存在,因此后者这一要求始终不能得到满足,而且以后也同样如此。我认为,现在和未来之间的时间上必然的序列公式只是因果性的一种形式,而不是唯一的形式。如果把它看做是唯一的形式,那就太狭窄了。根据广义相对论,失去了独立性的时间就变成了所谓的世界四维坐标系上的一个坐标。在这个四维空间中,因果性只是两个间断之间的一种联系。这样,它是符合广义相对论的,因此它就构成了因果律。”

而对于“在可观察的、统计的世界后面隐藏着一个受因果性支配的实在世界”这样的观念,海森堡是极其反对的。我提醒爱因斯坦这一点。海森堡曾经这样写过:“物理学是这样一种被假定为利用形式的方法描述知觉之间的联系的学科……已经确定,所有的实验都服从量子力学定律。这就证明了因果律确实是无效的。”对于这个观点,爱因斯坦的看法是:“毋庸置疑,量子力学是一个成果丰硕的学说。但是,我绝不相信它可以构成真正的自然观,因为它并没有接触到事物的本质。虽然我们能够描述自然界,但是自然界的规律是讲实体在时间上的变化,而不是只讲可能性及其变化。我不是一个实证论者,所以我相信,外部的实在世界构成了一个我们不会放弃的基础。实证论者宣称,凡是不能观察到的就是不存在的。显然,这样的观点在科学上是没有有力证据的,因为我们不能有效断言人们究竟‘能够’观察什么或者‘不能够’观察什么。而且,下面的这种说法也是错误的,即只有我们观察到的东西才是存在的。因为可观察的世界并不存在,我们所观察到的并不是世界。”

这位伟大的物理学家继续说:“物理学规律是关于存在的规律。而量子力学不仅不认同这一点,还把物理学限于只讲那些关于存在的某些可能性的规律。根据量子理论,知道了一个体系的概率,就可以算出另一时间值的概率。因此,所有的物理定律都和客观的实体无关,只和概率有关。”

接着,爱因斯坦补充说:“但是我认为,我们需要一个概念世界,以便我们的思想可以利用我们的感觉。我们是不可能直觉到这个世界的。当我们说‘我们直觉到这个世界’时,实际上我们是把我们的感觉转化成概念了。只有通过一种概念的构造,我们感觉到的东西才会形成世界观。每个人感觉到的东西不同,所以每个人的世界观都不一样。因此,可观察的世界后面是否存在一个客观的实在世界,现在还不能断言,因为这种可观察的世界本身并不存在。换句话说,世界并不是由我们的感觉给予我们的。”

对于对宇宙的了解这类根本问题,爱因斯坦的论述明显带着类似宗教热忱的感情。这使我想起了他曾在一本书中说过这样的话:“在我们这个追求物质享受的时代,唯有那些具有真挚宗教感情的人在认真探索、追求真理。”

物理学、哲学和科学[140]

我已经在美国生活20年了,差不多已经成为了一个地道的美国人,这样来说,我应该不太害怕医生了。而且,去年我通过自己的经验确信,医生们减轻病人的痛苦的能力是十分高超的,这是我深挚地尊敬医生的一个原因。当然,还有另外一个原因。在这个时代,人类活动的所有领域都开始变得专业化。当然,以我个人所了解的领域来说,这种专业化取得了前所未有的成就,给民众带来了极大的方便。但是,在这个时代也难以找到既会缝补衣服、修理家具又会修理钟表的人了。每一个有头脑的人都知道,其他职业,包括研究工作的情况也好不了多少。知识的增长会不可避免地促进有重大意义的专业化的发展,医学领域也不例外。但是,医学的专业化有一个天然的界限。人体是一个复杂的机体,只有非常了解整个机体的人才能医治这个机体的某一部分病症;在更复杂的情况下,只有这样的人才能找出病因。因此,对于医生来说,掌握普遍的因果关系及其深奥的知识具有十分重要的作用。当然,对于外科医生来说,除此之外还需要两种能力,即可靠的感官和手,以及罕见的镇静。如果外科医生在剖开躯体以后发现某种异常情况,那么他就必须冷静、理智、当机立断,马上决定采取的必要措施以及应该避免的情况。正是基于医生的这种情况,我才对他们怀有真挚的尊敬。

医学领域距离我自己的专业领域很远,因此今天我和这个领域中的学者们的讲话自然会使我情不自禁地想要谈谈一般认识论的问题,或者说谈一些哲学上的问题。

如果哲学是一种追求知识的最广泛和最普遍的形式,那么显然哲学研究包括了所有的科学研究。但是,研究哲学的学者和每个时代的哲学思想都会受到科学各个领域的强烈影响。根据这个观点,我们来看一下物理学在近百年中的发展。

哲学研究时间和空间中的物体的存在问题,而自文艺复兴以来的物理学主要是寻找决定这些物体的行为的普遍规律。对于物理学来说,这些存在于时间和空间中的客观实体包括天体和地球上的物体以及各种化学元素等。因此,物理学的任务就是从经验材料中利用假设找出这些物体的规律,并且在一切情况下,这些规律都必须是正确的、适用于所有对象的。即使只有一个事例或者实验是例外的,或者说推翻了这个规律的推论,那么这个规律也是错误的。另外,在实在的外在世界中,下述意义中的规律被看做是完备的:如果在某一时刻客体的状态完全是已知的,那么自然规律就决定了这个客体在任何时刻的状态。这一点涉及了因果性。大体上,100年前的物理学思想的界限就是这样。

看起来,我们在上述中指出的物理学的基础十分狭窄,但是事实上,这个基础甚至比这还要狭窄。人们普遍认为,相互作用着的不变的质点就组成了外在世界的客体。这些质点相互作用的力是已知的,而且在力的作用下,这些质点不停地运动。最终,所有观察到的现象都可以被归结为质点的运动。

根据哲学观点来看,这种世界观与朴素实在论联系紧密。因为朴素实在论的观点是:我们这个世界的客观实体是感性知觉直接给予我们的。但是,由于引进了不变的质点,而且这种引进不是以直接的观察为依据的,所以实在论就向高度精简的程度前进了一步。

法拉第—麦克斯韦电磁场理论的产生不可避免地促进了实在论概念的进一步改进。这个改进就是,最简单的“实在”概念变成连续分布在空间中的电磁场,“过去”变成“有重物质”,甚至连续的场被设想为物理实在,以及在理论中不再引进作为独立实体的质点。当然,场的概念并不是直接来自感性知觉的。

25年前,人们所持的物理思想的界限特征可以概括如下:当时,人们认为物理实在可以不依赖于认识和知觉而存在,它可以被逻辑地理解为描述时间和空间中的现象的理论体系。但是,这种理论体系的根据仅仅在于它的经验的证实。自然规律是具有数学性质的,它们表示用数学描述的理论体系的各个元素之间的关系。由这些规律可以得出上述严格意义上的因果性。

大量的实验数据证明,不管是严格的因果性的要求还是不依赖于任何测量或观察的实在的假设,目前这种思想基础都是不能令人满意的。因此,所有的现代物理学家几乎都不得不相信,现在这种思想已经到了更换基础的时候了,即使原来的基础包含了足够广泛的现象。

我补充一下,在此我举的是光的例子。如果单色光束射在透明的能反射的薄板上,入射的光束就会分解为透过的和被反射的光束。显然,电磁场理论就可以精确、完备地描述这整个过程。这个理论不仅可以解释这两支光束的方向、强度和偏振,还可以精准地描述干涉现象,干涉现象是指某种装置叠加这两支光束时产生的现象。

但是,人们已经指出,光具有原子化的能量结构,或者说光是由光子组成的。后一种说法是人们都接受的。光的强度不会影响由于光束落在物体上而产生的基元吸收作用而吸收的能量的大小。由此我们可以断定,这个现象是由一个光子而不是由几个光子决定的,从而得到了这样一个结论:两支光束可以相互影响和干涉,但是光的吸收却是由一个光子决定的。

显而易见,麦克斯韦的场理论不仅没有考虑到光子的各种属性的综合,也没有为我们理解吸收辐射能量的原子化的性质提供任何方法。然而,由于光子能量不可分,因此如果把光子理解为在空间运动的点状形象,那么,这种光子就应当会通过薄板或者被薄板反射。这个解释遇到了两个困难。首先假定达到薄板的光子可以由方向、颜色和偏振来表征,也就是说它是一个简单的物体客体。在只有单个光子的情况下,找不到甚至可以说没有充分的证据可以说明这个光子究竟是通过薄板还是被薄板所反射。此外,干涉现象只在两支光束相互作用时会产生,而光子的点状结构这个概念不能解释这种现象。

在如此困难的状况中,物理学家找到了一个解决方法,即保留光的波动描述。但是,现在的波场已经不是实在的场,它的能量分布在空间中,因此可以说,它只是具有下述物理意义的完全的数学结构:在某个既定区域中,光子在这个区域中出现的概率决定着波场的强度。这个概率是唯一一个可以根据实验中光的吸收来量度的概率。

看起来,最初的场论意义上的场被以概率分布的场代替以后,我们得到了一个超出光的理论范围的方法。为了适应这个变化,我们放弃了因果性的要求,因为它在原子领域中不能被检验。虽然保留了描述时间和空间中的实在的物理客体的企图,但也是用间接描述代替了这种描述,因为借助于间接描述,我们可以计算出得到任何量度结果的概率。这样,在牺牲了两倍的代价后,我们就得出了关于有重物质的十分重要的理论。

上述内容就是本世纪以来提出的一些基本的物理学思想。我之所以简单地陈述这些思想,是为了了解对生物学家,或者更确切地说,是对他们的研究目的来说,这些思想的发展是否影响了他们的哲学观点。当然,这里的物理学的意义很广泛,它包括了研究无机界的全部科学。

众所周知,牛顿的天体力学概念促进了物理学的发展,取得了很多丰硕的成果。在此,我不禁想到了这些成果。牛顿指出,适当运用质量、加速度和力(质量的配置影响力的大小)的概念,有助于理解行星的运动。因为这些概念看起来十分自然甚至是必然的,所以,人们都坚信这些概念是理解无机界全过程的基础,并且在这些概念的基础上可以建立起连续媒质力学。在这个范围内,通过这个理论应该可以总结出力的概念。但是,这个理论还有两个必需的热概念,即温度和热量才能完成。长期以来,这两个概念能否被归结为力学概念一直存有争议。但是,随着气体运动论和统计力学在更广泛意义上的发展,这个问题就被妥善地解决了。

但是,物理学随着天体力学的发展而发展,生物学则随着物理学的发展而发展。一个世纪之前,自然科学家都认为物理学的基础是坚固的、永远不变的。大概没有人怀疑这一看法。他们把无机过程看做是一个特殊的钟表结构,而且这个钟表的所有零件人们已经知道。虽然它们的相互作用很复杂,很难作出任何详细的分析,但是毫无疑问,实验家和理论家经过坚持不懈地努力终会理解全部过程。由此,物理学的基本规律就已经建立起来了,而且这种规律也适用于有机界。我认为,对于生物学的发展来说,不仅物理学研究中的工具和方法是重要的,而且存在于19世纪的坚信物理学基础可靠性的信念也是十分重要的。因为,只有在这个信念的支持下,人们才会从事这么艰苦的工作,并且坚持一直做下去。

在这个时代,生物学领域产生了更深刻的问题,为了解决这些问题,它不得不转向了新的物理学。同时,我们现在知道,对力学的信心根本就是毫无根据的,而且生物学的“大姐姐”,即物理学已经自认为自己已经理解了自然现象的根本性质,即使它在细节上取得了惊人的成就。这一点体现在它们连深入探讨自己的研究对象都很困难。而100年前,人们并不相信哲学对此的谈论,并且把它轻蔑地抛弃了。

迄今为止,伽利略时期产生的科学思想已经发生了深刻的变化。这种变化不可避免地会导致这样的问题:一般说来,科学中是否还保留了一些不变的东西?这个问题不难回答,从伽利略时代保留下来的科学思想具有以下特点:第一,一切研究的出发点都是感性知觉,而且思维本身并不会得到关于外界客体的任何知识。只有考虑到理论思维同感觉经验材料的全部关系,才能获得理论思维的真理性。第二,空间—时间概念就包含了所有的基本概念。只有空间—时间概念才是自然规律,因此所有科学思维都是“几何”的。这样,自然规律的真理性是无限的。如果一个实验确立的事实不符合自然规律的推论,那么这个自然规律就是错误的。第三,空间—时间规律是完备的。这种完备性意味着这种“空间—时间”概念的语言可以表述任何一条自然规律。由此可以得出这样一个结论,这个结论用一个例子来说就是,心理现象及其之间的关系可以表述为在神经系统中进行的物理过程和化学过程。根据这个结论,在自然现象的因果体系中不存在任何非物理因素。而在这个意义上,科学思维既不存在“自由意志”,也不存在所谓的“活力论”。

此外,关于这个方面我还有一点儿意见。现代量子理论虽然还有那么一点点因果性概念,但是从上述理由中可以看出,它并不支持“自由意志”。在热力学意义上,那些决定无机界现象的过程是不可逆转的。由此,这个过程就完全排除了由于分子过程所带来的统计因素。

我们是否永远保留这个信念呢?对此问题,我不置可否。

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