譯者按

關(guān)于這次演講的具體時(shí)間，不同的版本給出了不同的答案。1934 年德文版《我的世界觀》不敢確認(rèn)具體時(shí)間，只說最早可以追溯到1930年。《觀念與見解》中認(rèn)為是愛因斯坦1933年6月10 日在牛津大學(xué)所做的“赫伯特·斯賓塞演講”。牛津克拉倫登出版社曾出版過刊行全文的單行本。創(chuàng)刊于1934年的《科學(xué)哲學(xué)》（Philosophy of Science）第一卷第二期（163-169頁）對其進(jìn)行了全文轉(zhuǎn)載。

正是在這篇著名的演講中，愛因斯坦提出了那句“別光聽他們怎么說，要看他們怎么做！”的忠告。它提醒我們，科學(xué)的真諦不在于華麗的辭藻，而在于嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)踐與驗(yàn)證。愛因斯坦剖析了理論物理與經(jīng)驗(yàn)事實(shí)之間的微妙關(guān)系。他強(qiáng)調(diào)，理性構(gòu)建的理論框架雖美，但若無經(jīng)驗(yàn)的驗(yàn)證，便是空中樓閣。他通過歐幾里得幾何學(xué)與理論物理學(xué)的對比，巧妙地揭示了理性與經(jīng)驗(yàn)在科學(xué)知識體系中的互補(bǔ)作用。理論物理學(xué)家面對未知世界，用數(shù)學(xué)的語言去描繪宇宙的奧秘。那種對簡單性、統(tǒng)一性的追求，不僅是對自然規(guī)律的探尋，更是對人類理智的極致挑戰(zhàn)。愛因斯坦指出，理論的基本概念與定律并非從經(jīng)驗(yàn)中直接推導(dǎo)而來，而是人類理智的自由發(fā)明。愛因斯坦對量子理論的態(tài)度非常有特色。他既肯定了量子理論的成就，又對其中的困難與挑戰(zhàn)提出了自己深刻的見解。

撰文| 愛因斯坦

編譯| 方在慶

若你們想從理論物理學(xué)家那里學(xué)習(xí)他們所用的方法，我給你們一個(gè)建議：別光聽他們怎么說，要看他們怎么做！對那些搞發(fā)明的人來說，他們想象中的產(chǎn)物在他們看來是那么必然、那么自然，以至于他們不把它當(dāng)作思維的產(chǎn)物，而是當(dāng)作真實(shí)存在的事物，還希望別人也這么看。

這話聽起來好像是在請你們離開這個(gè)講座。因?yàn)槟銈兛赡軙耄哼@家伙自己就是個(gè)搞物理研究的，對理論科學(xué)結(jié)構(gòu)的思考，他應(yīng)該留給認(rèn)識論專家去做。

針對這種批評，我可以用個(gè)人觀點(diǎn)為自己辯護(hù)。我向你們保證，我不是自己要來的，而是受到友好的邀請，才登上這座為紀(jì)念終身為知識的統(tǒng)一而奮斗的人設(shè)立的講壇。然而，客觀上講，我這樣做是合理正當(dāng)?shù)模簩τ谝粋�(gè)窮盡畢生精力來厘清和改善科學(xué)基礎(chǔ)的人，怎樣看待他自己的科學(xué)分支，可能對大家來說會是有趣的。他看待他的學(xué)科領(lǐng)域的過去及現(xiàn)在的方式，可能過多地依賴于他對未來的期望和他目前追求的目標(biāo)，但這是任何一個(gè)將自己深深沉浸在觀念世界中的人的命運(yùn)。他像歷史學(xué)家一樣，雖然也許是無意識的，將真實(shí)的事件按照他關(guān)于人類社會問題所形成的看法，分組進(jìn)行處理。

現(xiàn)在讓我們快速瀏覽一下理論體系的發(fā)展，特別關(guān)注理論內(nèi)容和經(jīng)驗(yàn)事實(shí)總量之間的關(guān)系。在我們的研究領(lǐng)域，構(gòu)成我們的知識的兩個(gè)不可分割的組成部分——經(jīng)驗(yàn)和理性——之間存在永恒的對立。

我們尊崇古希臘為西方科學(xué)的搖籃。在那里，一個(gè)邏輯體系的思想奇跡——?dú)W幾里得幾何學(xué)——第一次被創(chuàng)造出來，它得出的一個(gè)接一個(gè)陳述是如此精準(zhǔn)，以至于每個(gè)經(jīng)過驗(yàn)證的命題都絕對不容置疑。理性的這個(gè)令人欽佩的勝利，使人類智力為取得后來的成就樹立了必要的信心。那些在年輕時(shí)不為歐幾里得幾何學(xué)著迷的人，不是天生的理論研究者。

但是，為了能成為一門涵蓋真實(shí)世界的科學(xué)，還需要第二種基本知識，它們只是在開普勒和伽利略出現(xiàn)后，才變成哲學(xué)家的共同財(cái)富。純粹的邏輯思考不能為我們提供任何經(jīng)驗(yàn)世界的知識；所有關(guān)于實(shí)在的知識來源于經(jīng)驗(yàn)，流向于經(jīng)驗(yàn)。用純粹邏輯方法得到的命題，對實(shí)在來說，完全是空洞的。伽利略看到了這一點(diǎn)，特別是他不斷地向科學(xué)界灌輸，才成為現(xiàn)代物理學(xué)之父，同時(shí)也是整個(gè)現(xiàn)代科學(xué)之父。

如果經(jīng)驗(yàn)是我們關(guān)于實(shí)在的知識的起點(diǎn)和終點(diǎn)，那么理性在科學(xué)中的作用是什么呢？

一個(gè)完整的理論物理學(xué)體系是由概念、應(yīng)該對這些概念有效的基本定律，以及邏輯推理得到的結(jié)論組成。這些結(jié)論必須符合我們各自的經(jīng)驗(yàn)；在任何理論專著中，得出它們的邏輯推論幾乎占據(jù)了整本書。

這恰恰是在歐幾里得幾何學(xué)中實(shí)際發(fā)生的情形，只是在那里，基本定律被稱作公理，而且在那里沒有結(jié)論必須與經(jīng)驗(yàn)相符合的問題。然而，如果人們把歐幾里得幾何學(xué)看作實(shí)際剛體在空間中相互關(guān)系的可能性的學(xué)說，就是說，將它解釋為物理科學(xué)，而不忽視其最初的經(jīng)驗(yàn)內(nèi)容，那么幾何學(xué)與理論物理學(xué)的邏輯相似性就完整了。

我們現(xiàn)在確定了理性和經(jīng)驗(yàn)在理論物理學(xué)體系中的地位。理性給出了體系的結(jié)構(gòu)，而經(jīng)驗(yàn)內(nèi)容和它們的相互關(guān)系必須在理論的結(jié)論中被表達(dá)出來。整個(gè)系統(tǒng)，特別是構(gòu)成它的概念和基本定律的價(jià)值和正當(dāng)性，就在于這樣一種表達(dá)的可能性。而且，這些概念和基本定律是人類理智的自由發(fā)明，它們既不能用這種理智的性質(zhì)，也不能用其他先驗(yàn)的方式加以證明。

這些在邏輯上不能再簡化的基本概念和基本定律，組成了理論中不可避免的、不能從理性上加以把握的部分。所有理論最重要的目標(biāo)是使這些不可簡約的要素盡可能簡單，在數(shù)量上盡可能少，同時(shí)不放棄對任何經(jīng)驗(yàn)內(nèi)容的準(zhǔn)確表達(dá)。

這里概述的有關(guān)理論基礎(chǔ)中純粹虛構(gòu)特征的觀點(diǎn)，在18世紀(jì)和19世紀(jì)絕不是普遍的認(rèn)識。但它目前獲得了越來越多的支持：一方是基本概念和定律，另一方是必須和我們經(jīng)驗(yàn)相關(guān)的結(jié)論。兩者在思想上的差距越來越大，邏輯架構(gòu)卻變得更加簡單，也就是說，用來支持邏輯架構(gòu)的獨(dú)立概念要素更少了。

牛頓是第一個(gè)創(chuàng)建了綜合的、強(qiáng)有力的理論物理學(xué)體系的人，他仍相信其系統(tǒng)中的基本概念和定律能從經(jīng)驗(yàn)中獲得。他的名言“我不杜撰假說”（hypotheses non ?ngo），也許在這種意義上進(jìn)行了解釋。

事實(shí)上，當(dāng)時(shí)時(shí)間和空間的概念似乎沒有什么問題。質(zhì)量、慣性、力的概念，以及把它們聯(lián)系起來的定律，似乎都是直接從經(jīng)驗(yàn)里得到的。一旦接受了這個(gè)基礎(chǔ)原則，人們似乎就可以從經(jīng)驗(yàn)中推導(dǎo)出引力的表達(dá)式，而且有理由期待其他力的表達(dá)式也這樣被推導(dǎo)出來。

我們確實(shí)能從牛頓的表述中看到，包含絕對靜止概念的絕對空間概念，讓他感到不安；他意識到經(jīng)驗(yàn)中似乎沒有與絕對靜止一致的東西。對引入的超距作用，他也感到很不安。但是，牛頓學(xué)說在實(shí)踐上的巨大成功，可能成功妨礙了他和18世紀(jì)、19世紀(jì)的物理學(xué)家認(rèn)識到他的體系基礎(chǔ)中的虛構(gòu)特征。

那時(shí)候的自然研究者大多認(rèn)為：物理的基礎(chǔ)概念和基本定律不是邏輯意義上的人類理智的自由發(fā)明，而是能夠通過“抽象”方法，即用邏輯方法，從經(jīng)驗(yàn)中推導(dǎo)出來的。只有在廣義相對論出現(xiàn)后，人們才對這一觀點(diǎn)中的謬誤有了清晰的認(rèn)識。廣義相對論向人們展示，人們可以在與牛頓學(xué)說完全不同的基礎(chǔ)上，以更令人滿意和更完備的方式，去考慮更廣泛的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)。并且不談哪個(gè)理論更優(yōu)越，兩種理論的基本原理的虛構(gòu)特征非常明顯：我們提出了兩個(gè)根本不同的原理，但它們都在很大程度上與經(jīng)驗(yàn)符合；同時(shí)，這證明想從基本經(jīng)驗(yàn)中用邏輯推出力學(xué)的基本概念和基本定律的所有嘗試都注定會失敗。

如果說理論物理的公理基礎(chǔ)不可能從經(jīng)驗(yàn)中提取，而是必須自由地創(chuàng)造出來，那么我們究竟有沒有希望找到正確的道路呢？不僅如此，我們還要問，難道這一切都只存在于我們的幻想中？我們能否希望像經(jīng)典力學(xué)那樣，雖然沒有深究問題的根源，但很大程度上合乎經(jīng)驗(yàn)，從而得到經(jīng)驗(yàn)的安全指導(dǎo)？我可以毫不猶豫地回答：依照我的觀點(diǎn)，存在一種正確的道路，并且我們能夠找到它。迄今為止，我們的經(jīng)驗(yàn)讓我們有理由相信，大自然是可以想到的最簡單的數(shù)學(xué)觀念的具體表現(xiàn)。我確信，我們能通過純粹數(shù)學(xué)架構(gòu)去發(fā)現(xiàn)概念和使概念相互聯(lián)系的規(guī)律，提供理解自然現(xiàn)象的鑰匙。經(jīng)驗(yàn)可能提示適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)概念，可是它們絕對不能從經(jīng)驗(yàn)中演繹而出。當(dāng)然，經(jīng)驗(yàn)仍然是物理學(xué)數(shù)學(xué)建構(gòu)是否有效的唯一標(biāo)準(zhǔn)。但是，創(chuàng)造源泉屬于數(shù)學(xué)。因此，在某種意義上，我認(rèn)為單純的思考可以抓住現(xiàn)實(shí)，正如古人夢想的一樣。

為了證明這個(gè)信念，我不得不使用數(shù)學(xué)概念。物理世界被表示為一個(gè)四維連續(xù)統(tǒng)。如果我假定其中有一種黎曼度規(guī)，并問這樣一種度規(guī)可以滿足的最簡單的定律是什么，那么我就得到了空虛空間中的引力相對論。如果我假設(shè)在這個(gè)空間中有一個(gè)矢量場或一個(gè)能從中推出的反對稱張量場，并問這樣一種場可以滿足的最簡單的定律是什么，那么我就得到了空虛空間中的麥克斯韋方程組。

即使這樣，對于空間中電荷密度不為零的區(qū)域，我們?nèi)匀鄙僖环N理論。路易·德布羅意推測存在一種波場，可以用來解釋物質(zhì)的某些量子特性。狄拉克在旋量中發(fā)現(xiàn)了一種新的場量（旋量場），其最簡單的方程在很大程度上可以讓人推出電子的性質(zhì)。隨后，我與我的同事瓦爾特·邁爾博士合作。我發(fā)現(xiàn)這些旋量形成了一種新場中的特例，數(shù)學(xué)上與四維體系相聯(lián)系，我們稱其為“半矢量”。這種半矢量滿足的最簡單的方程，是理解兩種基本粒子——不同的有重（靜止）質(zhì)量，等量但相反的電荷——存在的關(guān)鍵。除了常規(guī)矢量，這些半矢量是四維度量的連續(xù)統(tǒng)中最簡單的數(shù)學(xué)場，它們看起來是以自然的方式來描述帶電粒子的某些本質(zhì)屬性。

我們需要考慮的是：所有這些結(jié)構(gòu)和聯(lián)系它們的規(guī)律，都能通過尋找數(shù)學(xué)上最簡單的概念和它們之間聯(lián)系的原則來獲得。理論家們能深入把握實(shí)在的希望在于：在數(shù)學(xué)上存在簡單的場的類型，以及它們之間可能存在簡單的方程關(guān)系，兩者從量上講都是有限的。

這種場論的最困難之處是物質(zhì)和能量的原子結(jié)構(gòu)概念。因?yàn)樵摾碚搩H僅是空間的連續(xù)函數(shù)，所以是非原子基礎(chǔ)；而經(jīng)典力學(xué)正相反，其最重要的要素——質(zhì)點(diǎn)，本身就證實(shí)了物質(zhì)的原子結(jié)構(gòu)。

在現(xiàn)代量子理論中，與德布羅意、薛定諤和狄拉克這些名字聯(lián)系在一起的形式是連續(xù)函數(shù)，它依靠一個(gè)首次被馬克斯·玻恩清晰地給出的大膽解釋克服了以上困難。據(jù)此，方程中出現(xiàn)的空間函數(shù)不要求是原子結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型。這些函數(shù)僅僅是在某特定點(diǎn)上或某運(yùn)動狀態(tài)中發(fā)生測量時(shí)，找到這種結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)概率。這個(gè)觀點(diǎn)在邏輯上是站得住腳的，并取得了重要成就。然而，不幸的是，它令人們不得不使用這樣一種連續(xù)統(tǒng)，其維數(shù)不歸因于迄今的物理空間（四維），而是隨著構(gòu)成體系中粒子數(shù)的增加而無限增加。我不得不承認(rèn)，我只是把一種暫時(shí)的重要性賦予了這種解釋。我仍相信可能有另一種真實(shí)的模型，也就是說，一種代表事物本身的理論，而不僅僅是它們出現(xiàn)概率的理論。

另一方面，在我看來，我們必須放棄粒子在一個(gè)理論模型中完全定域的看法。在我看來，這似乎是海森伯不確定性原理的永久結(jié)果。但是，在“原子論”這個(gè)詞的實(shí)際意義上（不僅僅是依據(jù)一種解釋），數(shù)學(xué)模型中沒有粒子的定域，完全是可以想象的。比如，為說明電的原子特性，場方程僅需要得出以下結(jié)果：邊界電密度到處為零的某三維空間區(qū)域，總包含大小由整數(shù)表示的總電荷。在連續(xù)介質(zhì)理論中，用積分定律就可以將原子的特征令人滿意地表達(dá)出來，并不需要組成原子結(jié)構(gòu)實(shí)體的位置。

只有當(dāng)原子結(jié)構(gòu)用這種方式成功表示之后，我才認(rèn)為量子之謎算是解決了。

本文經(jīng)授權(quán)摘自《我的世界觀》（中信出版社，2025年12月版），第三部“我如何創(chuàng)立了相對論”《論理論物理學(xué)的方法》。

本文轉(zhuǎn)載自《返樸》微信公眾號

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