倍可親

標題: 愛因斯坦：《自述》(ZT) [列印本頁]

作者: cstar 時間: 2011-5-26 16:22
標題: 愛因斯坦：《自述》(ZT)
愛因斯坦：《自述》
                                                                                    1946年

   我已經67歲了，坐在這裡，為的是要寫點類似自己的訃告那樣的東西。我做這件事，不僅因為希耳普博土已經說服了我，而且我自己也確實相信，向共同奮鬥著的人們講一講一個人自己努力和探索過的事情在回顧中看起來是怎樣的，那該是一件好事。稍作考慮以後，我就覺得，這種嘗試的結果肯定不會是完美無缺的。因為，工作的一生不論怎樣短暫和有限，其間經歷的歧途不論怎樣佔優勢，要把那些值得講的東西講清楚，畢竟是不容易的——現在67歲的人已完全不同於他50歲、30歲或者20歲的時候了。任何回憶都染上了當前的色彩，因而也帶有不可靠的觀點。這種考慮可能使人畏難而退。然而，一個人還是可以從自己的經驗里提取許多別人所意識不到的東西。

   當我還是一個相當早熟的少年的時候，

我就已經深切地意識到，大多數人終生無休止地追逐的那些希望和努力是毫無價值的。而且，我不久就發現了這種追逐的殘酷，這在當年較之今天是更加精心地用偽善和漂亮的字句掩飾著的。每個人只是因為有個胃，就註定要參與這種追逐。:mad:而且，由於參與這種追逐，他的胃是有可能得到滿足的；但是，一個有思想、有感情的人卻不能由此而得到滿足。這樣，第一條出路就是宗教，它通過傳統的教育機關灌輸給每一個兒童。因此，儘管我是完全沒有宗教信仰的(猶太人)雙親的兒子，我還是深深地信仰宗教，但是，這種信仰在我12歲那年就突然中止了。出於讀了通俗的科學書籍，我很快就相信，《聖經》里的故事有許多不可能是真實的。其結果就是一種真正狂熱的自由思想，並且交織著這樣一種印象：國家是故意用謊言來欺騙年青人的；這是一種令人口瞪口呆的印象。這種經驗引起我對所有權威的懷疑，對任何社會環境里都會存在的信念完全抱一種懷疑態度，這種態度再也沒有離開過我，即使在後來，由於更好地搞清楚了因果關係，它已失去了原有的尖銳性時也是如此。

我很清楚，少年時代的宗教天堂就這樣失去了，這是使我自己從「僅僅作為個人」的桎梏中，從那種被願望、希望和原始感情所支配的生活中解放出來的第一個嘗試。在我們之外有一個巨大的世界，它離開我們人類而獨立存在，它在我們面前就象一個偉大而永恆的謎，然而至少部分地是我們的觀察和思維所能及的。對這個世界的凝視深思，就象得到解放一樣吸引著我們，而且我不久就注意到，許多我所尊敬和欽佩的人，在專心從事這項事業中，找到了內心的自由和安寧。在向我們提供的一切可能範圍里，從思想上掌握這個在個人以外的世界，總是作為一個最高目標而有意無意地浮現在我的心目中。有類似想法的古今人物，以及他們已經達到的真知灼見，都是我的不可失去的朋友。通向這個天堂的道路並不象通向宗教天堂的道路那樣舒坦和誘人；但是，它已證明是可以信賴的，而且我從來也沒有為選擇了這條道路而後悔過。

我在這裡所說的，

僅僅在一定意義上是正確的，正象一張不多幾筆的畫，只能在很有限的意義上反映出一個細節混亂的複雜對象一樣。如果一個人愛好很有條理的思想，那末他的本性的這一方面很可能以犧牲其他方面為代價而顯得更為突出，並且愈來愈明顯地決定著他的精神面貌。在這種情況下，這樣的人在回顧中所看到的，很可能只是一種千篇一律的有系統的發展，然而，他的實際經驗卻是在千變萬化的單個情況中發生的。外界情況是多種多樣的，意識的瞬息內容是狹隘的，這就引起了每一個人生活的一種原子化。象我這種類型的人，其發展的轉折點在於，自己的主要興趣逐漸遠遠地擺脫了短暫的和僅僅作為個人的方面而轉向力求從思想上去掌握事物。從這個觀點來看，可以象上面這樣簡要地說出來的綱要式的評述里，已包含著儘可能多的真理了。

  準確地說，「思維」是什麼呢？當接受感覺印象時出現記憶形象，這還不是「思維」。而且，當這樣一些形象形成一個系列時，其中每一個形象引起另一個形象，這也還不是「思維」，可是，當某一形象在許多這樣的系列中反覆出現時，那末，正是由於這種再現，它就成為這種系列的一個起支配作用的元素，因為它把那些本身沒有聯繫的系列聯結了起來。這種元素便成為一種工具，一種概念。我認為，從自由聯想或者「做夢」到思維的過渡，是由「概念」在其中所起的或多或少的支配作用來表徵的。概念決不是一定要同通過感覺可以知覺的和可以再現的符號(詞)聯繫起來的；但是如果有了這樣的聯繫，那末思維因此就成為可以交流的了。

  讀者會問，這個人有什麼權利，在這樣一個有問題的領域裡，如此輕率而原始地運用觀念，而不作絲毫努力去作點證明呢，我的辯護是：我們的一切思維都是概念的一種自由遊戲；至於這種遊戲的合理性，那就要看我們藉助於它來概括感覺經驗所能達到的程度。「真理」這個概念還不能用於這樣的結構；按照我的意見，只有在這種遊戲的元素和規則已經取得了廣泛的一致意見(約定)的時侯，才談得上達個「真理」概念。對我來說，毫無疑問，我們的思維不用符號(詞)絕大部分也都能進行，而且在很大程度上是無意識地進行的。否則，為什麼我們有時會完全自發地對某一經驗感到「驚奇」呢？這種「驚奇」似乎只是當經驗同我們的充分固定的概念世界有衝突時才會發生。每當我們尖銳而強烈地經歷到這種衝突時，它就會以一種決定性的方式反過來作用於我們的思維世界。這個思維世界的發展，在某種意義上說就是對「驚奇」的不斷擺脫。

  當我還是一個四、五歲的小孩，在父親結我看一個羅盤的時候，就經歷過這種驚奇。這隻指南針以如此確定的方式行動，根本不符合那些在無意識的概念世界中能找到位置的事物的本性的(同直接「接觸」有關的作用)。我現在還記得，至少相信我還記得，這種經驗給我一個深刻而持久的印象。我想一定有什麼東西深深地隱藏在事情後面。凡是人從小就看到的事情，不會引起這種反應；他對於物體下落，對於風和雨，對於月亮或者對於月亮不會掉下來，對於生物和非生物之間的區別等都不感到驚奇。

  在12歲時，我經歷了另一種性質完全不同的驚奇：這是在一個學年開始時，當我得到一本關於歐幾里得平面幾何的小書時所經歷的。這本書里有許多斷言，比如，三角形的三個高交於一點，它們本身雖然並不是顯而易見的，但是可以很可靠地加以證明，以致任何懷疑似乎都不可能。這種明晰性和可靠性給我造成了一種難以形容的印象。至於不用證明就得承認公理，這件事並沒有使我不安。如果我能依據一些其有效性在我看來是無容置疑的命題來加以證明，那末我就完全心滿意足了。比如，我記得在這本神聖的幾何學小書到我手中以前，有位叔叔曾經把畢達哥拉斯定理告訴了我。經過艱巨的努力以後，我根據三角形的相似性成功地「證明了」這條定理；在這樣做的時候，我覺得，直角三角形各個邊的關係「顯然」完全決定於它的一個銳角。在我看來，只有在類似方式中不是表現得很「然」的東西，才需要證明。而且，幾何學研究的對象，同那些「能被看到和摸到的」感官知覺的對象似乎是同一類型的東西。這種原始觀念的根源，自然是由於不知不覺地存在著幾何概念同直接經驗對象(剛性桿、截段等等)的關係，這種原始觀念大概也就是康德提出那個著名的關於「先驗綜合判斷」可能性問題的根據。

  如果因此好象用純粹思維就可能得到關於經驗對象的可靠知識，那末這種「驚奇」就是以錯誤為依據的。但是，對於第一次經驗到它的人來說，在純粹思維中竟能達到如此可靠而又純粹的程度，就象希臘人在幾何學中第一次告訴我們的樣，是足夠令人驚訝的了。

  既然我已經打斷了剛開始的訃告而且扯遠了，因此，我將毫不躊躇地在這裡用幾句話來說明我的認識論信條，雖然有些話在前面已經順便談過了，這個信條實際上是在很久以後才慢慢地發展起來的，而且同我年輕時候所持的觀點並不一致。我一方面看到感覺經驗的總和，另一方面又看到書中記載的概念和命題的總和。概念和命題之間的相互關係具有邏輯的性質，而邏輯思維的任務則嚴格限於按照一些既定的規則(這是邏輯學研究的問題)來建立概念和命題之間的相互關係。概念和命題只有通過它們同感覺經驗的聯繫才獲得其「意義」和「內容」。後者同前者的聯繫純粹是直覺的聯繫，並不具有邏輯的本性。科學「真理」同空洞幻想的區別就在於這種聯繫，即這種直覺的結合能夠被保證的可靠程度，而不是別的什麼。

概念體系連同那些構成概念體系結構的句法規則都是人的創造物。雖
然概念體系本身在邏輯上完全是任意的，可是它們受到這樣一個目標的限制，就是要儘可能做到同感覺經驗的總和有可靠的(直覺的)和完備的對應關係；其次，它們應當使邏輯上獨立的元素(基本概念和公理)，即不下定義的概念和推導不出的命題，要儘可能的少。

  命題如果是在某一邏輯體系里按照公認的邏輯規則推導出來的，它就是正確的。體系所具有的真理內容取決於它同經驗總和的對應可能性的可靠性和完備性。正確的命題是從它所屬的體系的真理內容中取得共「真理性」的。

  對歷史發展的一點意見。休謨清楚地了解到，有些概念，比如因果性概念，是不能用邏輯方法從經驗材料中推導出來的。康德完全確信某些概念是不可缺少的，他認為這些概念——它們正是這樣挑選出來的——是任何思維的必要前提，並且把它們同那些來自經驗的概念區別開來。但是，我相信，這種區分是錯誤的，那就是說，它不是按自然的方式來正確對待問題的。一切概念，甚至那些最接近經驗的概念，從邏輯觀點看來，完全象因果性概念一樣，都是一些自由選擇的約定，而這個問題首先是從因果性概念提出來的。

  現在再回到訃告上來。在12—16歲的時候，我熟悉了基礎數學，包括微積分原理。這時，我幸運地接觸到一些書，它們在邏輯嚴密性方面並不太嚴格，但是能夠簡單明了地突出基本思想。總的說來，這個學習確實是令人神往的；它給我的印象之深並不亞於初等幾何，好幾次達到了頂點——解析幾何的基本思想，無窮級數，微分和積分概念。我還幸運地從一部卓越的通俗讀物中知道了整個自然科學領域裡的主要成果和方法，這部著作（《伯恩斯坦的自然科學通俗讀本》是一部有五、六卷的著作）幾乎完全局限於定性的敘述，這是一部我聚精會神地閱讀了的著作。當我17歲那年作為學數學和物理學的學生進入蘇黎世工業大學時，我已經學過一些理論物理學了。

  在那裡，我有幾位卓越的老師（比如，胡爾維茲、明可夫斯茨），所以照理說，我應該在數學方而得到深造。可是我大部分時間卻是在物理實驗室里工作，迷戀於同經驗直接接觸。其餘時間，則主要用於在家裡閱讀基爾霍夫、亥姆霍茲、赫茲等人的著作。我在一定程度上忽視了數學，其原因不僅在於我對自然科學的興趣超過對數學的興趣，而且還在於下述奇特的經驗。我看到數學分成許多專門領域，每一個領域都能費去我們所能有的短暫的一生。因此，我覺得自己的處境象布里丹的驢子一樣，它不能決定究竟該吃哪一捆乾草。這顯然是由於我在數學領域裡的直覺能力不夠強，以致不能把真正帶有根本性的最重要的東西同其餘那些多少且可有可無的廣博知識可靠地區分開來。此外，我對自然知識的興趣，無疑地也比較強；而且作為一個學生，我還不清楚，在物理學中，通向更深入的基本知識的道路是同最精密的數學方法聯繫著的。只是在幾年獨立的科學研究工作以後，我才逐漸地明白了這一點。

誠然，物理學也分成了各個領域，其中每一個領域都能吞噬短暫的一生，而且還沒有滿足對更深邃的知識的渴望。在這裡，已有的舊且尚未充分地被聯繫起來的實驗數掘的數量也是非常大的。可是，在這個領域裡，:(我不久就學會了識別出那種能導致深邃知識的東西，而把其他許多東西撇開不管，把許多充塞腦袋、並使它偏離主要目標的東西撇開不管。當然，這裡的問題在於，人們為了考試，不論願意與否，都得把所有這些廢物統統塞進自己的腦袋。這種強制的結果使我如此畏縮不前，以致在我通過最後的考試以後有整整一年對科學問題的任何思考都感到掃興。但是得說句公道話，我們在瑞士所受到的這種窒息真正科學動力的強制，比其他許多地方要少得多。這裡一共只有兩次考試，除此以外，人們差不多可以做他們願意做的任何事情。如果能象我這樣，有個朋友經常去聽課，並且認真地整理講課內容，那情況就更是如此了。這種情況給予人們以選擇從事什麼研究的自由，直到考試前幾個月為止。我大大地享受了這種自由，並把與此伴隨而來的內疚看作是樂意忍受的微不足道的弊病。現代的教學方法，竟然還沒有把研究問題的神聖好奇心完全扼殺掉，真可以說是一個奇迹；因為這株脆弱的幼苗，除了需要鼓勵以外，主要需要自由；要是沒有自由，它不可避免地會夭折。認為用強制和責任感就能增進觀察和探索的樂趣，那是一種嚴重的錯誤。我想，即使是一頭健康的猛獸，當它不餓的時候，如果有可能用鞭子強迫它不斷地吞食，特別是當人們強迫餵給它吃的食物是經過適當選擇的時候，也會使它喪失其貪吃的習性的。

  現在來談當時物理學的情況。當時物理學在各個細節上雖然取得了豐碩的成果，但在原則問題上居統治地位的是教條式的頑固：開始時(假如有這樣的開始)上帝創造了牛頓運動定律以及必需的質量和力。這就是一切；此外一切都可以用演繹法從適當的數學方法發展出來。在這個基礎上，特別是由於偏微分方程的應用，十九世紀所取得的成就必然會引起所有有敏銳的理解能力的人的讚歎。牛頓也許是第一個在他的聲傳播理論中揭示了偏微分方程的功效的人。歐勒已經創立了流體動力學的基礎。但是，作為整個物理學基礎的質點力學的更加精確的發展，則是十九世紀的成就。然而，對於一個大學生來說，印象最深刻的並不是力學的專門結構或者它所解決的複雜問題，而是力學在那些表面上同力學無關的領域中的成就；光的力學理論，它把光設想為準剛性的彈性以太的波動，但是首先是氣體分子運動論：——單原子氣體比熱同原子量無關，氣體狀態方程的導出及共同比熱的關係，氣體離解的分子運動論，特別是氣體的粘滯性、熱傳導和擴散之間的定量關係，而且氣體擴散還提供了原子的絕對大小。這些結果同時支持了力學作為物理學和原子假說的基礎，而後者在化學中已經牢固地確立了它的地位。但是在化學中起作用的僅僅是原子的質量之比，而不是它們的絕對大小，因此原子論與其看作是關於物質的實在結構的一種認識，不如看作是一種形象化的比喻。此外，古典力學的統計理論能夠導出熱力學的基本定律，也是令人深感興趣的，這在本質上已經由玻耳茲曼完成了。

  因此我們不必驚奇，可以說上一世紀所有的物理學家，都把經典力學看作是全部物理學的、甚至是全部自然科學的牢固的和最終的基礎，而且，他們還孜孜不倦地企圖把這一時期逐漸取得全面勝利的麥克斯韋電磁理論也建立在力學的基礎之上，甚至連麥克斯韋和H．揚茲，在他們自覺的思考中，也都始終堅信力學是物理學的可靠基礎，而我們在回顧中可以公道地把他們看成是動搖了以力學作為一切物理學思想的最終基礎這一信念的人。是恩斯特·馬赫，在他的《力學史》中衝擊了這種教條式的信念；當我是—個學生的時候，這本書正是在這方面給了我深刻的影響。我認為，馬赫的真正偉大，就在於他的堅不可摧的懷疑態度和獨立性；在我年輕的時候，馬赫的認識論觀點對我也有過很大的影響，但是，這種觀點今天在我看來是根本站不住腳的。因為他沒有正確闡明思想中，特別是科學思想中本質上是構造的和思辯的性質；因此，正是在理論的構造的——思辨的特徵赤裸裸地表現出來的那些地方，他卻指責了理論，比如在原子運動論中就是這樣。

  在我開始批判那個作為物理學基礎的力學以前，首先必須談談某些一般觀點，根據這些觀點，才有可能去批判各種物理理論。第一個觀點是很明顯的：理論不應當同經驗事實相矛盾。這個要求初看起來似乎很明顯，但應用起來卻非常傷腦筋。因為人們常常，甚至總是可以用人為的補充假設來使理論同事實相適應，從而堅持一種普遍的理論基礎。但是，無論如何，這第一個觀點所涉及的是用現成的經驗事實來證實理論基礎。

  第二個觀點涉及的不是關於(理論)同觀察材料的關係問題，而是關於理論本身的前提，關於人們可以簡單地，但比較含糊地稱之為前提(基本概念以及這些概念之間作為基礎的關係)的「自然性」或者「邏輯的簡單性」。這個觀點從來都在選擇和評價各種理論時起著重大的作用，但是確切地把它表達出來卻有很大困難。這裡的問題不單是一種列舉邏輯上獨立的前提問題(如果這種列舉竟是毫不含糊地可能的話)，而是一種在不能此較的性質間作相互權衡的問題。其次，在幾種基礎同樣「簡單」的理論中，那種對理論體系的可能性質限制最嚴格的理論(即含有最確定的論點的理論)被認為是比較優越的。這裡我不需要講到理論的「範圍」，因為我們只限於這樣一些理論，它們的對象是一切物理現象的總和。第二個觀點可以簡要地稱為同理論本身有關的「內在的完備」，而第一個觀點則涉及「外部的證實」。我認為下面這一點也屬於理論的「內在的完備」：從邏輯觀點來看，如果一種理論並不是從那些等價的和以類似方式構造起來的理論中任意選出的，那未我們就給予這種理論以較高的評價。

  我不想用篇幅不夠來為上面兩段括中包含的論點不夠明確求得原諒，而要在這裡承認，我不能立刻，也許根本就沒有能力用明確的定義來代替這些提示。但是，我相信，要作比較明確的闡述還是可能的。無論如何，可以看到，「預言家」們在判斷理論的「內在的完備」時，他們之間的意見住住是一致的，至於對「外部的證實」程度的判斷，情況就更是如此了。

  現在來批判作為物理學基礎的力學。……牛頓啊，請原諒我；你所發現的道路，在你那個時代，是一位具有最高思維能力和創造力的人所能發現的唯一的道路。你所創造的概念，甚至今天仍然指導著我們的物理學思想，雖然我們現在知道，如果要更加深入地理解各種聯繫，那就必須用另外一些離直接經驗領域較遠的概念來代替這些概念。

  驚奇的讀者可能會問：「難道這算是訃告嗎？」我要回答說：本質上是的。因為，像我這種類型的人．一生中主要的東西，正是在於他所想的是什麼和他是怎樣想的，而不在於他所做的或者經受的是什麼。所以，這訃告可以主要限於報道那些在我的努力中起重要作用的思想。一種理論的前提的簡單性越大，它所涉及的事物的種類越多，它的應用範圍越廣，它給人們的印象也就越深。因此，古典熱力學對我造成了深刻的印象。我確信，這是在它的基本概念可應用的範圍內決不會被推翻的唯一具有普遍內容的物理理論(這一點請那些原則上是懷疑論者的人特別注意)。

  在我的學生時代，最使我著迷的課題是麥克斯韋理論。這理論從超距作用力過渡到以場作為基本變數，而使它成為革命的理論。光學併入電磁理論，連同光速同絕對電磁單位制的關係，以及折射率同介電常數的關係，反射係數同金屬體的傳導率之間的定性關係——這真好象是一種啟示。在這裡，除了轉變為場論，即轉變為用微分方程來表示基本定律外，麥克斯韋只需要一個唯一的假設性的步驟——在真空和電介質中引進位移電流及其磁效應，這種革新幾乎是由微分方程的形式性質規定了的。談到這裡，我情不自禁地要說，在法拉第—麥克斯韋這一對同伽利略—牛頓這一對之間有非常值得注意的內在相似性——每一對中的第一位都直覺地抓住了事物的聯繫，而第二位則嚴格地用公式把這些聯繫表述了出來，並且定量地應用了它們。

  …………

  在那些年代里，我自己的興趣主要不在於普朗克的成就所得出的個別結果，儘管這些結果可能非常重耍。我的主要問題是：從那個輻射公式中，關於輻射的結構，以及更一般地說，關於物理學的電磁基礎，能夠得出什麼樣的普遍結論呢，在我深入討論這個問題之前，我必須簡要地提到關於布朗運動及有關課題(起伏現象)的一些研究，這些研究主要是以古典的分子力學為根據的。在不知道玻耳茲曼和吉布斯的已經發表而且事實上已經把問題徹底解決了的早期研究工作的情況下，我發展了統計力學，以及以此為基礎的熱力學的分子運動論。在這裡，我的主要目的是要找到一些事實，儘可能地確證那些有確定的有限大小的原子的存在。這時我發現，按照原子論，一定會有一種可以觀察到的懸浮微粒的運動，而我並不知道，關於這種「布朗運動」的觀察實際上早已是人所共知的了。最筒單的
推論是以如下的考慮為根據的。如果分子運動論原則上是正確的，那末那些可以看得見的粒子的懸浮液就一定也象分子溶液一樣，具有一種能滿足氣體定律的滲透壓。這種滲透壓同分子的實際數量有關，亦即同一克量中的分子個數有關。如果懸浮液的密度並不均勻，那末這種滲透壓也會因此而在空間各處有所不同，從而引起一種趨向均勻的擴散運動，這種擴散運動可以從已知的粒子遷移率計算出來。但另一方面，這種擴散過程也可以看作是懸浮粒子因熱騷動而引起的、原來不知其大小的無規則位移的結果。通過把這兩種考慮所得出的擴散通量的數值等同起來，就可以定量地得到這種位移的統計定律，也就是布朗運動定律。這些考察同經驗的一致，以及普朗克根據輻射定律(對於高溫)對分子的真實大小的測定，使當時許多懷疑論者相信了原子的實在性。這些學者之所以厭惡原子論，無疑可以溯源於他們的實證論的哲學觀點。這是一個有趣的例子，它表明即使是有勇敢精神和敏銳本能的學者，也可以因為哲學上的偏見而妨礙他們對事實作出正確解釋。這種偏見——至今還沒有滅絕——就在於相信毋須自由的概念構造，事實本身就能夠而且應該為我們提供科學知識。這種誤解之所以可能，只是因為人們不容易認識到，經過驗證和長期使用而顯得似乎同經驗材料直接相聯繫的那些概念，其實都是自由選擇出來的。

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