1、爱因斯坦自述1我已经 67 岁了，坐在这里，为的是要写点类似自己讣告那样的东西。我做这件事，不仅因为希耳普博士已经说服了我，而且我自己也确实相信，向共同奋斗着的人们讲一讲一个人自己努力和探索过的事情在回顾中看起来是怎徉的，那该是一件好事。稍作考虑以后，我就觉得，这种尝试的结果肯定不会是完美无缺的。因为，工作的一生不论怎样短暂和有限，其间经历的歧途不论怎样占优势，要把那些植得讲的东西讲清楚，毕竞是不容易的 现在 67 岁的人已完全不同于他 50 岁、30 岁或者 20 岁的时候了。任何回忆都染上了当前的色彩，因而也带有不可靠的观点。这种考虑可能使人畏难而退。然而，一个人还是可以从自己的经验里提取
2、许多别人所意识不到的东西。当我还是一个相当早熟的少年的时候，我就已经深切地意识到，大多数人终生无休止地追逐的那些希望和努力是毫无价植的。而且，我不久就发现了这种追逐的残酷，这在当年较之今天是更加精心地用伪善和漂亮的字句掩饰着的。每个人只是因为有个胃，就注定要参与这种追逐。而且，由于参与这种追逐，他的胃是有可能得到满足的；但是，一个有思想，有感情的人却不能由此而得到满足。这样，第一条出路就是宗教，它通过传统的教育机关灌输给每一个儿童。因此，尽管我是完全没有宗教信仰的（犹太人）双亲的儿子，我还是深深地信仰宗教，但是，这种信仰在我 12 岁那年就突然中止了。由于读了通俗的科学书籍，我很快就相信， 圣
3、经里的故事有许多不可能是真实的。其结果就是一种真正狂热的自由思想，并且交织着这样一种印象：国家是故意用谎言来欺骗年青人的；这是一种令人目瞪口呆的印象。这种经验引起我对所有权威的怀疑，对任何社会环境里都会存在的信念完全抱一种怀疑态度，这种态度再也没有离开过我，即使在后来，由于更好地搞清楚了因果关系，它已失去了原有的尖锐性时也是如此。我很清楚，少年时代的宗教天堂就这样失去了，这是使我自己从“仅仅作为个人”的桎枯中，从那种被愿望、希望和原始感情所支配的生活中解放出来的第一个尝试。在我们之外有一个巨大的世界，它离开我们人类而独立存在，它在我们面前就象一个伟大而永恒的谜，然而至少部分地是我们的观察和思维
4、所能及的。对这个世界的凝视深思，就象得到解放一样吸引着我们，而且我不久就注意到，许多我所尊敬和钦佩的人，在专心从事这项事业中，找到了内心的自由和安宁。在向我们提供的一切可能范围里，从思想上掌握这个在个人以外的世界，总是作为一个最高目标而有意无意地浮现在我的心目中。有类似想法的古今人物，以及他们已经达到的真知灼见，都是我的不可失去的朋友。通向这个天堂的道路，并不象通向宗教天堂的道路那样舒坦和诱人；但是，它已证明是可以信赖的，而且我从来也没有为选择了这条道路而后悔过。我在这里所说的，仅仅在一定意义上是正确的，正象一张不多几笔的画，只能在很有限的意义上反映出一个细节混乱的复杂对象一样。如果一个人爱好
5、很有条理的思想，那末他的本性的这一方面很可能以牺牲其他方面为代价而显得更为突出，并且愈来愈明显地决定着他的精神面貌。在这种情况下，这样的人在回顾中所看到的，很可能只是一种千篇一律的有系统的发展，然而，他的实际经验却是在千变万化的单个清况中发生的，外界情况是多种多样的，意识的瞬息内容是狭险的，这就引起每一个人生活的一种原子化。象我这种类型的人，其发展的转折点在于，自己的主要兴趣逐渐远远地摆脱了短暂的和仅仅作为个人的方面，而转向力求从思想上去掌握事物。从这个观点来看，可以象上面这样简要地说出来的纲要式的评述里，已包含着尽可能多的真理了。准确地说， “思维”是什么呢，当接受感觉印象时出现记忆形象，这
6、还不是“思维， 。而且，当这徉一些形象形成一个系列时，其中每一个形象引起另一个形象，这也还不是 “思维” 。可是，当某一形象在许多这样的系列中反复出现时，那末，正是由于这种再现，它就成为这种系列的一个起支配作用的元素，因为它把那些本身没有联系的系列联结了起来。这种元素便成为一种工具，一种概念。我认为，从自由联想或者“做梦”到思维的过渡，是由“概念”在其中所起的或多或少的支配作用来表征的。概念决不是一定要同通过感觉可以知觉的和可以再现的符号（词）联系起来的；但是如果有了这样的联系，那末思维因此就成为可以交流的了。读者会问，这个人有什么权利，在这样一个有问题的领域里，如此轻率而原始地运用观念，而不
7、作丝毫努力去作点证明呢？我的辩护是：我们的一切思维都是概念的一种自由游戏；至于这种游戏的合理性，那就要看我们借助于它来概括感觉经验所能达到的程度。 “真理”这个概念还不能用于这样的结构；按照我的意见，只有在这种游戏的元素和规则已经取得了广泛的一致意见（约定）的时候，才谈得上这个“真理”概念。对我来说，毫无疑问，我们的思维不用符号（词）绝大部分也都能进行，而且在很大程度上是无意识地进行的。否则，为什么我们有时会完全自发地对某一经验感到“惊奇”呢？这种“惊奇”似乎只是当经验同我们的充分固定的概念世界有冲突时才会发生。每当我们尖锐而强烈地经历到这种冲突时，它就会以一种决定性的方式反过来作用于我们的爱
8、因斯坦自述2思维世界。这个思维世界的发展，在某种意义上说就是对“惊奇”，的不断摆脱。当我还是一个四、五岁的小孩，在父亲给我看一个罗盘的时候，就经历过这种惊奇。这只指南针以如此确定的方式行动，根本不符合那些在无意识的概念世界中能找到位置的事物的本性的（同直接“接触”有关的作用）。我现在还记得，至少相信我还记得，这种经验给我一个深刻而持久的印象。我想一定有什么东西深深地隐藏在事情后面。凡是人从小就看到的事情，不会引起这种反应；他对于物体下落，对于风和雨，对于月亮或者对于月亮不会掉下来，对于生物和非生物之间的区别等都不感到惊奇。在 12 岁时，我经历了另一种性质完全不同的惊奇：这是在一个学年开始时，
9、当我得到一本关于欧几里得平面几何的小书时所经历的。这本书里有许多断言，比如，三角形的三个高交于一点，它们本身虽然并不是显而易见的，但是可以很可靠地加以证明，以致任何怀疑似乎都不可能。这种明晰性和可靠性给我造成了一种难以形容的印象。至于不用证明就得承认公理，这件事并没有使我不安。如果我能依据一些其有效性在我看来是无容置疑的命题来加以证明，那末我就完全心满意足了。比如，我记得，在这本神圣的几何学小书到我手中以前，有位叔叔曾经把毕达哥位斯定理告诉了我。经过艰巨的努力以后，我根据三角形的相似性成功地“证明了”这条定理；在这样做的时候，我觉得，直角三角形各个边的关系“显然”完全决定于它的一个锐角。在我看
10、来，只有在类似方式中不是表现得很“显然”的东西，才需要证明。而且，几何学研究的对象，同那些“能被看到和摸到的”感官知觉的对象似乎是同一类型的东西。这种原始观念的根源，自然是不知不觉地存在着几何概念同直接经验对象（刚性杆、截段等等）的关系，这种原始观念大概也就是康德提出那个著名的关于“先验综合判断，可能性问题的根据。如果因此好象用纯粹思维就可能得到关于经验对象的可靠知识，那末这种“惊奇”就是以错误为依据的。但是，对于第一次经验到它的人来说，在纯粹思维中竟能达到如此可靠而又纯粹的程度，就象希腊人在几何学中第一次告诉我们的那样，是足够令人惊讶的了。既然我已经打断了刚开始的讣告而且扯远了，因此，我将毫
11、不踌躇地在这里用几句话来说明我的认识论信条，虽然有些话在前面已经顺便谈过了。这个信条实际上是在很久以后才慢馒地发展起米的，而且同我年轻时候所持的观点并不一致。我一方面看到感觉经验的总和，另一方面又看到书中记载的概念和命题的总和。概念和命题之间的相互关系具有逻辑的性质，而逻辑思维的任务则严格限于按照一些既定的规则（这是逻辑学研究的问题）来建立概念和命题之间的相互关系。概念和命题只有通过它们同感觉经验的联系才获得其“意义，和“内容”。后者同前者的联系纯粹是直觉的联系，并不具有逻辑的本性。科学“真理” 同空洞幻想的区别就在于这种联系，即这种直觉的结合能够被保证的可靠程度，而不是别的什么。概念体系连同
12、那些构成概念体系结构的句法规则都是人的创造物。虽然概念体系本身在逻辑上完全是任意的，可是它们受到这样一个目标的限制，就是要尽可能做到同感觉经验的总和有可靠的（直觉的）和完备的对应关系；其次，它们应当使逻辑上独立的元素（基本概念和公理），即不下定义的概念和推导不出的命题，要尽可能的少。命题如果是在某一逻辑体系里按照公认的逻辑规则推导出来的，它就是正确的。体系所具有的真理内容取决于它同经验总和的对应可能性的可靠性和完备性。正确的命题是从它所属的体系的真理内容中取得其“真理性”的。对历史发展的一点意见。休漠清楚地了解到，有些概念，比如因果性概念，是不能用逻辑方法从经验材料中推导出来的。康德完全确信某
13、些概念是不可缺少的，他认为这些概念它们正是这样挑选出来的是任何思维的必耍前提，并且把它们同那些来自经验的概念区别开来。但是，我相信，这种区分是错误的，那就是说，它不是按自然的方式来正确对待问题的。一切概念，甚至那些最接近经验的概念，从逻辑观点看来，完全象因果性概念一样，都是一些自由选择的约定，而这个问题首先是从因果性概念提出来的。现在再回到讣告上来。在 1216 岁的时候，我熟悉了基础教学，包括微积分原理。这时，我幸运地接触到一些书，它们在逻辑严密性方面并不太严格，但是能够简单明了地突出基本思想。总的说来，这个学习确实是令人神往的；它给我的印象之深并不亚于初等几何，好几次达到了顶点解析几何的基
14、本思想，无穷级数，微分和积分概念。我还幸运地从一部卓越的通俗读物中知道了整个自然科学领域里的主要成果和方法，这部著作（伯恩斯坦的自然科学通俗读本 是一部有五、六卷的著作）几乎完全局限于定性的叙述，这是一部我聚精会神地阅读了的著作。当我 17 岁那年作为学数学和物理学的学生进人苏黎世工业大学时，我已经学过一些理论物理学了。爱因斯坦自述3在那里，我有几位卓越的老师（比如，胡尔维兹、 明可夫斯基) ，所以照理说，我应该在数学方面得到深造。可是我大部分时间却是在物理实验室里工作，迷恋于同经验直接接触。其余时间，则主要用于在家里阅读基尔霍夫、亥姆霍兹、赫兹等人的著作。我在一定程度上忽视了数学，其原因不仅
15、在于我对自然科学的兴趣超过对数学的兴趣，而且还在于下述奇特的经验。我看到数学分成许多专门领域，每一个领域都能费去我们所能有的短暂的一生。因此，我觉得自己的处境象布里丹的驴子一样，它不能决定究竟该吃哪一捆干草。这显然是由于我在数学领域里的面觉能力不够强，以致不能把真正带有根本性的最重耍的东西同其余那些多少是可有可无的广博知识可靠地区分开来。此外，我对自然知识的兴趣，无疑地也比较强；而且作为一个学生，我还不清楚，在物理学中，通向更深入的基本知识的道路是同最精密的数学方法联系着的。只是在几年独立的科学研究工作以后，我才逐渐地明白了这一点。诚然，物理学也分成了各个领域，其中每一个领域都能吞噬短暂的一生
16、，而且还没有满足对更深邃的知识的渴望。在这里，已有的而且尚未充分地被联系起来的实验数据的数量也是非常大的。可是，在这个领域里，我不久就学会了识别出那种能导致深邃知识的东西，而把其他许多东西撇开不管，把许多充塞脑袋、并使它偏离主要目标的东西撇开不管。当然，这里的问题在于，人们为了考试，不论愿念与否，都得把所有这些废物统统塞进自己的脑袋。这种强制的结果使我如此畏缩不前，以至在找通过最后的考试以后有整整一年对科学问题的任何思考都感到扫兴。但是得说句公道话，我们在瑞士所受到的这种窒息真正科学动力的强制，比其他许多地方要少得多。这里一共只有两次考试，除此以外，人们差不多可以做他们愿意做的任何事情。如果能
17、象我这样，有个朋友经常去听课，并且认真地整理讲课内容，那情况就更是如此了。这种情况给予人们以选择从事什么研究的自由，道到考试前几个月为止。我大大地享受了这种自由，并把与此伴随而来的内疚看作是乐意忍受的微不足道的弊病。现代的教学方法，竟然还没有把研究问题的神圣好奇心完全扼杀掉，真可以说是一个奇迹；因为这株脆弱的幼苗，除了需要鼓励以外，主要需要自由；要是没有自由，它不可避免地会夭折。认为用强制和责任感就能增进观察和探索的乐趣，那是一种严重的错误。我想，即使是一头健康的猛兽，当它不饿的时候，如果有可能用鞭子强迫它不断地吞食，特别是，当人们强迫喂给它吃的食物是经过适当选择的时候，也会使它丧失其贪吃的习
18、性的。现在来谈当时物理学的情况。当时物理学在各个细节上虽然取得了丰硕的成果，但在原则问题上居统治地位的是教条式的顽固：开始时（假如有这样的开始）上帝创造了牛顿运动定律以及必需的质量和力。这就是一切；此外一切都可以用演绎法从适当的数学方法发展出来。在这个基础上，特别是由于偏微分方程的应用，十九世纪所取得的成就必然会引起所有有敏锐的理解能力的人的赞叹。牛顿也许是第一个在他的声传播理论中揭示了偏微分方程的功效的人。欧勒已经创立了流体力学的基础。但是，作为整个物理学基拙的质点力学的更加精确的发展则是十九世纪的成就。然而，对于一个大学生来说，印象最深的并不是力学的专门结构或者它所解决的复杂问题，而是力学
19、在那些表面上同力学无关的领域中的成就：光的力学理论，它把光设想为准刚性的弹性以太的波动，但是首先是气体分子运动论：单原子气体比热同原子量无关，气体状态方程的导出及其同比热的关系，气体离解的分子运动论，特别是气体的粘滞性、热传导和扩散之间的定量关系，而且气体扩散还提供了原子的绝对大小。这些结果同时支持了力学作为物理学和原子假说的基础，而后者在化学中已经牢周地确立了它的地位。但是在化学中起作用的仅仅是原子的质量之比，而不是它们的绝对大小，因此原子论与其看作是关于物质的实在结构的一种认识，不如看作是一种形象化的比喻。此外，古典力学的统计理论能够导出热力学的基本定律，也是令人深感兴趣的，这在本质上已经
20、由玻耳兹曼完成了。因此我们不必惊奇，可以说上一世纪所有的物理学家，都把古典力学看作是全部物理学的、甚至是全部自然科学的牢固的和最终的基础，而且，他们还孜佼不倦地企图把这一时期逐渐取得全面胜利的麦克斯韦电磁理论也建立在力学的基础之上。甚至连麦克斯和 H 赫兹，在他们自觉的思考中，也都始终坚信力学是物理学的可靠基础，而我们在回顾中可以公道地把他们看成是动摇了以力学作为一切物理学思想的最终基础这一信念的人。是恩斯特马赫，在他的 力学史中冲击了这种教条式的信念；当我是一个学生的时候，这本书正是在这方面给了我深刻的影响。我认为，马赫的真正伟大就在于他的坚不可摧的怀疑态度和独立性；在我年轻的时候马赫的认识
21、论观点对我也有过很大的影响，但是，这种观点今天在我看来是根本站不住脚的。因为他没有正确阐明思想中，特别是科学思想中本质上是构造的和思辨的性质；因此，正是在理论的构造的-思辫的特征赤裸裸地表现出来的那些地方，他却指责了理论，比如在原子运动论中就是这样。在我开始批判那个作为物理学基础的力学以一前，首先必须谈谈某些一般观点，根据这些观点，才有可能去批判各种物理理论。第一个观点是很明显的：理论不应当同经验事实相矛盾。这个要求初看起来似乎很明显，但爱因斯坦自述4应用起来却非常伤脑筋。因为人们常常，甚至总是可以用人为的补充假设来使理论同事实相适应，从而坚持一种普遍的理论基础。但是，无论如何，这第一个观点所
22、涉及的是用现成的经验事实来证实理论基础。第二个观点涉及的不是关于 理论 同观察材料的关系问题，而是关于理论本身的前提，关于人们可以简单地，但此较含糊地称之为前提（基本概念以及这些概念之间作为基础的关系）的“自然性”，或者“逻辑的简单性”。这个观点从来都在选择和评价各种理论时起着重大的作用，但是确切地把它表达出来却有很大因难。这里的问题不单是一种列举逻辑上独立的前提问题（如果这种列举竟是毫不含糊地可能的话），而是一种在不能比较的性质间作相互权衡的问题。其次，在几种基础同样“简单”的理论中，那种对理论体系的可能性质限制最严格的理论（即含有最确定的论点的理论）被认为是比较优越的。这里我不需要讲到理论
23、的“范围”，因为我们只限于这样一些理论，它们的对象是一切物理现象的总和。第二个观点可以简要地称为同理论本身有关的“内在的完备”，而第一个观点则涉及“外部的证实”。我认为下面这一点也属于理论的“内在的完备”：从逻辑观点来看，如果一种理论并不是从那些等价的和以类似方式构造起来的理论中任意选出的，那么我们就给予这种理论以较高的评价。我不想用篇幅不够来为上面两段话中包含的论点不够明确求得原谅，而要在这里承认，我不能立刻，也许根本就没有能力用明确的定义来代替这些提示。但是，我相信，要作此较明确的阐述还是可能的。无论如何，可以看到，“预言家”们在判断理论的“内在的完备”时，他们之间的意见往往是一致的，至于
24、对“外部的证实”程度的判断，情况就更是如此了。现在来批判作为物理学基础的力学。从第一个观点（实验证实）来看，把波动光学纳入机械的世界图象，必将引起严重的疑虑。如果把光解释为一种弹性体（以太）中的波动，那末这种物体就应当是一种能透过一切东西的煤质；由于光波的横向性，这种煤质大体上象一种固体，并且又是不可压缩的，从而纵波并不存在。这种以太必须象幽灵似地同其他物质并存着，因为它对“有重”物体的运动似乎不产生任何阻力。为了解释透明物体的折射率以及辐射的发射和吸收过程，人们必须假定在这两种物质之间有着复杂的相互作用，这件事从来也没有认真地尝试过，更谈不上有什么成就。此外，电磁力还迫使我们引进一种带电物质
25、，它们虽然没有显著的惯性，但是却能相互作用，并且这种相互作用完全不同于引力，而是属干一种具有极性的类型。法拉第-麦克斯韦的电动力学，使物理学家们在长期扰豫不决之后，终于逐渐地放弃了有可能把全部物理学建立在牛顿力学之上的信念。因为这一理论以及赫兹实验对它的证实表明：存在着这样一种电磁现象，它们按其本性完全不同于任何有重物质 它们是在空虚空间里由电磁“场”组成的波。人们如果要保持力学作为物理学的基础，那就必须对麦克斯韦方程作力学的解释。这件事曾极其努力地尝试过，但毫无结果，而这方程本身则越来越被证明是富有成效的。人们习惯于把这些场当作独立的实体来处理，而并不觉得有必要去证明它们的力学本性；这样，人
26、们儿乎不知不觉地放弃了把力学作为物理学的基础，因为要使力学适合于各种、事实，看来终于是没有希望了。从那时候起，就存在着两种概念元素；一方面是质点以及它们之间的超距作用力，另一方面是连续的场。这表现为物理学的一种过渡状态，它没有一个适合于全体的统一的基础，这种状态虽然不能令人满意，但是，要代替它还差得很远。现在，从第二个观点，即从内在的观点来对作为物理学基础的力学提出一些批判。在今天的科学状况下，也就是在抛弃了力学基础以后，这种批判只有方法论上的意义了。但是，这种批判很适合于说明一种论证方法，今后，当基本概念和公理距离直接可观察的东西愈来愈远，以致用事实来验证理论的含意也就变得愈来愈困难和更费时
27、日的时候，这种论证方法对于理论的选择就一定会起更大的作用。这里首先要提到的是马赫的论证，其实，这早已被牛顿清楚地认识到了（水桶实验）。从纯粹几何描述的观点来看，一切“刚性的”坐标系在逻辑上都是等价的。力学方程（比如，惯性定律就是这样）只有对某一类特殊的坐标系，即“惯性系”才是有效的。至于坐标系究竞是不是有形客体，在这里倒并不重要。因此，为了说明这种特殊选择的必要性，就必须在理论所涉及的对象（物体、距离）之外去寻找某些东西。为此，牛顿十分明白地象因果上规定的那样，引进了“绝对空间”，它是一切力学过程的一个无所不在的积极参预者；所谓“绝对”，他指的显然是不受物体及其运动的影响。使这种事态特别显得令
28、人讨厌的是这样的事实：应当有无限个相互作匀速平移运动的惯性系存在，它们比一切别的刚性坐标系都要优越。马赫推测，在一个真正合理的理论中，惯性正象牛顿的其他各种力一样，也必须取决于物体的相互作用，我有很长一个时期认为这种想法原则上是正确的。但是，它暗中预先假定，基本理论应当具有牛顿力学的一般类型：爱因斯坦自述5以物体和它们的相互作用作为原始概念。人们立刻就会看出，这种解决问题的企图同贯彻一致的场论是不相适合的。然而，人们可以从下述类比中特别清楚地看到，马赫的批判本质上是多么正确。试设想，有人要创立一种力学，但他们只知道地面上很小的一部分，而且也看不到任何星体。于是他们会倾向于把一些特殊的物理属性给
29、予空间的竖直方向（落体的加速度方向），而且根据这种概念基础，就有理由认为大地大体上是水平的。他们可能不会受下述论点的影响，这种论点认为，空间就几何性质来说是各向同性的，因而在建立物理学的基本定律时又认为按照这些定律应该有一个优先的方向，那是不能合人满意的；他们可能（象牛顿一样）倾向于断言竖直方向是绝对的，因为，这是经验证明了的，人们必须对此感到心安理得。竖直方向比所有共他空间方向更优越，同惯性系此其他刚性坐标系更优越，是完全类似的。现在来谈其他论证，这些论证也同力学的内在的简单性或自然性有关。如果人们末经批判的怀疑就接受了空间（包括几何）和时间概念，那就没有理由反对超距作用力的观念，即使这个概
30、念同人们在日常生活的未经加工的经验基础上形成的观念并不符合。 但是，还有另一个因素使得那种把力学当作物理学基础的看法显得很幼稚。力学主要有两条定律：1 ）运动定律；2 ）关于力或势能的表示式。运动定律是精确的，不过在力的表示式还没有定出以前，它是空洞的。但是，在规定力的表示式时，还有很大的任意选择的余地，尤其是当人们抛弃了力仅仅同坐标有关（比如同坐标对时间的微商无关）这个本身很不自然的要求时，情况就更是这样。从一个点发出的引力作用（和电力作用）受势函数 支配，这在理论的r1框子里，本身完全是任意的。补充一点意见：很久以前人们就已经知道，这函数是最简单的（转动不变的）微分方程各中 的中心对称解；
31、因此，如果认为这是一种迹象，表示这函数应当被看作是由空间定律决定的，0那倒是一种容易了解的想法，按照这种做法，就可以消除选择力定律的任意性。这实际上是使我们避开超距力理论的第一个认识，这种认识由法拉第、麦克斯韦和赫兹开路的只是在以后才在实验事实的外来压力下开始发展。我还要提到这个理论的一种内在的不对称性，即在运动定律中出现的惯性质量也在引力定律里出现，但不在其他各种力的表示式里出现。最后我还想指出，把能量划分为本质上不同的两部分，即动能和势能，必须被认为是不自然的； H赫兹对此深感不安，以致在他最后的著作中，曾企图把力学从势能概念（即从力的概念）中解放出来。这已经够了。牛顿啊，请原谅我；你所发
32、现的道路，在你那个年代，是一位具有最高思维能力和创造力的人所能发现的唯一的道路。你所创造的概念，甚至今天仍然指导着我们的物理学思想，虽然我们现在知道，如果要更加深入地理解各种联系，那就必须用另外一些离直接经验领域较远的概念来代替这些概念。惊奇的读者可能会问：“难道这算是讣告吗？”，我要回答说：本质上是的。因为，像我这种类型的人，一生中主要的东西，正是在于他所想的是什么和他是怎样想的，而不在子他所做的或者所经受的是什么。所以，这讣告可以主要限于报道那些在我的努力中起重要作用的思想。一种理论的前提的简单性越大，它所涉及的事物的种类越多，他的应用范围越广，它给人们的印象也就越深。因此，古典热力学对我
33、造成了深刻的印象。我确信，这是在它的基本概念可应用的范围内决不会被推翻的唯一具有普遍内容的物理理论（这一点请那些原则上是怀疑论者的人特别注意）。在我的学生时代，最使我着迷的课题是麦克斯韦理论。这理论从超距作用力过渡到以场作为基本变量，而使它成为革命的理论。光学并入电磁理论，连同光速同绝对电磁单位制的关系，以及折射率同介电常数的关系，反射系数同金属体的传导率之间的定性关系 这真好象是一种启示。在这里，除了转变为场论，即转变为用微分方程来表示基本定律外，麦克斯韦只需要一个唯一的假设性的步骤 在真空和电介质中引进位移电流及其磁效应，这种革新几乎是由微分方程的形式性质规定了的。谈到这里，我情不自禁地要
34、说，在法位第-麦克斯韦这一对同伽利略-牛顿这一对之间有非常值得注意的内在相似性每一对中的第一位都直觉地抓住了事物的联系，而第二位则严格地用公式把这些联系表述了出来，并且定量地应用了它们。当时使人难以看清电磁理论的本质的是下述特殊情况：电或磁的“场强度”和“位移”都被当作同样基本的爱因斯坦自述6物理量来处理，而空虚空间则被认为是电介体的一种特殊情况。场的载体看来是物质，而不是空间。这就暗示了场的载体具有速度，而且，这当然也适用于“真空”（以太）。赫兹的动体的电动力学是完全建立在这种基本观点上的。 洛伦兹的伟大功绩就在于他在这里以令人信服的方式完成了一个变革。按照他的看法，场原则上只能在空虚空间里
35、存在。被看作是由原子组成的物质，则是电荷的唯一基体；物质粒子之间是空虚空间，它是电磁场的基体，而电磁场则是由那些位于物质粒子上的点电荷的位置和速度产生的。介电常数、传导率等等，只取决于那些组成物体的粒子之间的力学联系的方式。粒子上的电荷产生场，另一方面，场又以力作用在粒子的电荷上，而且按照牛顿运动定律决定粒子的运动。如果人们把这同牛顿体系作比较，那末其变化就在于：超距作用力由场代替，而场同时也描述辐射。引力通常是由于它相对地说来比较小而不予考虑；但是，通过充实场的结构，或者扩充麦克斯韦场定律，总有可能考虑到引力。现在这一代的物理学家认为洛伦兹所得到的观点是唯一可能的观点；但在当时，它却是一个惊
36、人大胆的步骤，要是没有它，以后的发展是不可能的。如果人们批判地来看这一阶段理论的发展，那末令人注目的是它的二元论，这种二元论表现在牛顿意义 上的质点同作为连续区的场，彼此并列地都作为基本概念来运用。动能和场能表现为两种根本不同的东西。既然按照麦克斯韦理论，运动电荷的磁场代表惯性，所以这就显得更加不能令人满意。那末，为什么不是全部惯性呢？在场代表全部惯性的情况下，只有场能仍然留下，而粒子则不过是场能特别稠密的区域。在这种情况下，人们可以希望，质点的概念连同粒子的运动方程都可以由场方程推导出来那种恼人的二元论就会消除了。洛伦兹对此了解得很清楚。可是从麦克斯韦方程不可能推导出那构成杖子的电的平衡。也
37、许只有另一种非线性场方程才有可能做到这一点。但是，不冒任意专断的危险，就无法发现这种场方程。无论如何，人们可以相信，沿着法拉第和麦克斯韦如此成功地开创的道路前进，就能一步一步地为全部物理学找到一个新的可靠基础。因此，由于引进场而开始的革命，决没有结束。那时又发生了这样的事：在世纪交替时期，同我们刚才讨论的事情无关，出现了第二个基本危机，由于麦克斯 -普朗克对热辐射的研究（1900 年）而突然使人意识到它的严重性。这一事件的历史尤其值得注意，因为，至少在开始阶段，它并没有受到任何实验上的惊人发现的任何影晌。基尔霍夫以热力学为根据，曾得到这样的结论：在一个由温度为 的不透光的器壁围住的空腔里，辐射
38、的能量密度和光谱组成，同器壁的性质无关。这就是说，单色辐射的密度 是频率 绝对温度 的普适函数。于是就产生了怎样来决定这个函数 的有趣问题。关于这个函数数，用理论方法可以探知些什么呢？T，按照麦克斯韦理论，辐射必定对腔壁产生一个压力，这个压力由总能量密度决定。由此，玻耳兹曼由纯悴热力学方法推出：辐射的总能量密度 同 成正比。从而他为早先已由斯忒藩在经验上发现的定律找到了d4理论根据，也就是说，他把这条经验定律同麦克斯韦理论的基础联系了起来。此后，W维恩从热力学上经过一种巧妙的考虑，同时也应用了麦克斯韦理论，发现了这个含有两个变量 和 的普适函数 应当具有如下形式：Tf3此处 是一个只含有一个数
39、 的普适函数。很明显，从理论上决定这个普适函数 是有根本)(f f性的意义的这正是普朗克所面临的任务。仔细的量度已经能相当准确地从经验上来确定这函数 。根据这些实验量度，普朗克首先找到了一个确实能把量度结果很好的表达出来的表达式： 1)/exp(83kThc爱因斯坦自述7此处 和 是两个普适常数，其中第一个导致了量子论。这公式由于它的分母而显得有点特别。它是否可hk以从理论上加以论证呢？普朗克确实找到了一种论证，这种论证的缺陷，最初并没有被发现，着一情况对物理学的发展可以说是真正的幸运。如果这个公式是正确的，那么，借助于麦克斯韦理论，就可以算出准单色振子在辐射场中的平衡能量 为：E1)/exp
40、(kThv普朗克喜爱从理论上试图算出这平均能量。首先热力学对于这种尝试再也帮不了什么忙，麦克斯韦理论同样也帮不了 忙。但是，在这公式中，非常鼓舞人心的是下述情况。它在高温时（在 是固定的情况下）得出如v下的表示式： kE这式子同气体分子运动论中所得到的作一维弹性振动的质点的平均能量的表达式相同。在气体分子运动论中，人们得到，TNR）（ /此处 R 是气体状态方程的常数；N 是每克分子的分子数，从这个常数，可以算出原子的绝对大小。使这两个式子相等，我们就得到 K/因而普朗克公式中的一个常数给我们准确地提供了原子的真实大小。其数值同用气体分子运动论定出的符合得相当今人满意，尽管后者并不很准确。普朗
41、克清楚地认识到这是一个重大的成功。但是这件事有一个严重的缺陷，幸而当初普朗克没有注意到。由于同样的考虑，应当要求 这一关系对于低的温度也必须同样有效。然而，在这种情况下，普朗克公式kTE和常数 也就完蛋了。因此，从现有的理论所得出的正确结论应当是：要末，由气体理论给出的振子的平均动h能是错误的，那就意味着驳斥了统计力学；要未，由麦克斯韦理论求得的振子的平均动能是错误的，那就意味着驳斥了麦克斯韦理论。在这样的处境下，最可能的是，这两种理论都只有在极限情况下是正确的，而在其他情况下则是不正确的；我们往后会看到，清况确实是如此。如果普期克得出了这样的结论，那末，他也许就不会作出他的伟大发现了，因为这
42、样就会剥夺他的纯粹思考的基础。现在回到了普朗克的思考。根据气体分子运动论，玻耳兹曼已经发现，除了一个常数因子外，熵等于我们所考查的状态的 几率 的对数。通过这种见解，他认识到在热力学意义上的 不可逆 过程的本质。然而，从分子力学的观点来看，一切过程都是可逆的。如果人们把由分子论定义的状态称为微观描述的状态，或者简称为微观状态，而把由热力学描述的状态称为宏观状态，那未，属于一个宏观状态就有非常多个（ 个）状态。于是一个所考查的宏观的几率的一种度量。这种观念，还由于它的适用范围并不局限于以力学为基础的微观描述，而显得格外重要。普朗克看到了这一点，并且把玻耳兹曼原理应用于一种由很多个具有同样频率 v
43、的振子所组成的体系。宏观状态是由所有这些振子振动的总能量来决定的，而微观状态则由每一单个振子的（瞬时）能量来决定的。因此，为了能用一个有限的数来表示属于一个宏观状态的微观状态的数目，他把总能量分为数目很大但还是有限个数的相同的能量元 ，并问：在振子之间分配这些能量元的方式能有多少。于是，这个数目的对数就提供这体系的熵，并因此（通过热力学的方法）提供这体系的温度。当普朗克为他的能量元 选取 hv的值时，他就得到了他的辐射公式。在这样做时，决定性的因素在于只有为 选取一个确定的有限值，也就是不使它趋于极限 0才能有这一结果。这种思考方式不是一下子就能看出它同推导过程的其他方面所依据的力学和电动力学
44、的基础是相矛盾的。可是，实际上，这种推导暗中假定了单个振子只能以大小为 的“量子”吸收和发射能量，也就是说，不论是可振动的力学结构的能最，还是辐射的能量，都只能以这种量子方式进行转换，这是同力学定律和电动力学定律相违背的。在这里，同动力学的矛盾是基本的；而同电动力学的矛盾可能没有那么基本。因为辐射能量密度的表示式虽然同麦克斯韦方程是相容的，但它并不是这些方程的必然结果。以这个表示式为基础的斯忒藩-玻耳燕曼定律和维恩定律是同经验相符合的这一事实，就显示了这个表示式提供着重要的平均值。在普朗克的基本工作发表以后不久，所有这些我都已十分清楚；一致尽管没有一种古典力学的代替品，我还是能看出，这条温度-
45、辐射定律，对于光电效应和其他同辐射能量的转换有关的现象，以及（特别是）对于固体爱因斯坦自述8的比热，将会得出什么结果。可是，我要使物理学的理论基础同这种认识相适应的一切尝试都失败了。这就象一个人脚下的土地都被抽掉了，使他看不到哪里有可以立足的巩固基地。至于这种摇晃不定、矛盾百出的基础，竟足以使一个具有象玻尔那样独特本能和机智的人发现光谱线和原子中电子壳层的主要定律以及它们对化学的意义，这件事对我来说，就象是一个奇迹而且即使在今天，在我看来仍然象是一个奇迹。这是思想领域中最高的音乐神韵。在那些年代里，我自己的兴趣主要不在于普朗克的成就所得出的个别结果，尽管这些结果可能非常重要。我的主耍问题是：从
46、那个辐射公式中，关于辐射的结构，以及更一般地说，关于物理学的电磁基础，能够得出什么样的普通结论呢？在我深入讨论这个问题之前，我必须简要地提到关于布朗运动及有关课题（起伏现象）的一些研究，这些研究主要是以古典的分子力学为根据的。在不知道玻耳兹曼和吉布斯的已经发表而且事实上已经把问题彻底解决了的早期研究工作的情况下，我发展了统计力学，以及以此为基础的热力学的分子运动论。在这里，我的主要目的是要找到一些事实，尽可能地确证那些有确定的有限大小的原子的存在。这时我发现，按照原子论，一定会有一种可以观察到的悬浮微粒的运动，而我并不知道，关干这种“布朗运动”的观察实际上早已是人所共知的了。最简单的推论是以如
47、下的考虑为根据的。如果分子运动论原则上是正确的，那末那些可以看得见的粒子的悬浮液就一定也象分子溶液一样，具有一种能满足气体定律的渗透压。这种渗透压同分子的实际数量有关，亦即同一克当量的分子个数有关。如果悬浮液的密度并不均匀，那么这种渗透压也会因此而在空间各处有所不同，从而引起一种趋向均匀的扩散运动，这种扩散运动可以从已知的粒子迁移率计算出来。但另一方面，这种扩散过程也可以看作是悬浮粒子因热骚动而引起的，原来不知其大小的无规则位移的结果。通过把这两种考虑所得出的扩散通量的数值等同起来，就可以定量地得到这种位移的统计定律，也就是布朗运动定律。这些考察同经验的一致，以及普朗克根据辐射定律（对于高温）
48、对分子的真实大小的测定，使当时许多怀疑论者（奥斯特瓦耳德、马赫）相信了原子的实在性。这些学者之所以厌恶原子论，无疑可以溯源于他们的实证论的哲学观点。这是一个有趣的例子，它表明即使是有勇敢精神和敏锐本能的学者，也可以因为哲学上的偏见而妨碍他们对事实作出正确解释。这种偏见至今还没有灭绝就在于相信毋须自由的概念构造，事实本身就能够而且应该为我们提供科学知识。这种误解之所以可能，只是因为人们不容易认识到，经过验证和长期使用而显得似乎同经验材料直接相联系的那些概念，其实都是自由选择出来的。布朗运动理论的成功再一次清楚地表明：当速度对时间的高阶微商小到可以忽略不计时，把古典力学用于这种运动，总是提供可靠的
49、结果。依据这种认识，可以提出一种此较直接的方法，使我们能够从普朗克公式中求得一些关于辐射结构的知识。也就是说，我们可以得出这样的结论：在充满辐射的空间里，一面（垂直于它自身的平面）自由运动着的准单色反射镜，必定要作一种布朗运动，其平均动能等于 （R=一克分子TNR）（ /21的气体方程中的常数，N= 每克分子中的分子数目，T=绝对温度） 。如果辐射没有受局部起伏的支配，镜子就会渐趋静止，因为，由于它的运动，在它的正面反射的辐射要比背面反射的多。可是由于组成辐射的波束互相干涉，镜子必然要遇到作用在它身上的压力的某种不规则的起伏，这种起伏必定能够从麦克斯韦理论计算出来。然而，这种计算表明，这些压力起伏（特别是在辐射密度很小的情况下）要给镜子以平均动能 是无论T）（ /21任何做不到的。为了能够得到这个结果，就必须假定另外有第二种压力起伏，可是它是不能从麦克斯韦理论推导出来的，而符合于这样的假定：辐射能量是由许多能量为 （动量为 ）好象集中在一hv)(,/光 速c点上的不可分割的量子所组成的，而量子在被反射时也是不可分割的。
