绪 论 13 恒定律及动量守恒定律的同时应用，而这种应用乃是力学描述方 式的特征。然而，要理解因果描述何以不能实施就必须记得：正如 文章中所指出的，由测量所引起的那种干扰，其大小永远是无法知 道的，因为这种限制能够适用于力学概念的任何应用，从而也就同 样适用于观察器械和所研究的现象。恰恰是这一情况导致了下述 事实：任何观察的进行，都以放弃现象的过去进程和未来进程之间 的联系为其代价。如上所述，作用量子的有限量值，使我们完全无 法在现象和观察现象所用的器械之间画一明确分界线；这种分界 线是习见的观察概念的依据，从而也形成经典的运动概念的基础。 注意到这一点，下述事实就不足为奇了：量子力学方法的物理内 容，被限制为一些统计规律性的表述，这些规律性存在于那样一些 测量结果之间的关系中，各该结果表征着现象的各种可能进程。 在文章中曾经强调，这种方法的符号化的外貌，是和有关问题 根本无法形象化这一特性密切适应的。当我们用到定态的概念 时，我们就遇到加在应用经典概念之可能性上的那种限制的一个 特别典型的例子；如上所述，甚至在量子力学方法发展以前，定态 概念就已经作为一种不可缺少的要素包括在量子理论对原子结构 问题的应用中了。正如文中所指出的，这一概念的任何应用，都会 排除追踪原子中个体粒子的运动的可能。在这儿，我们涉及的是 一种特征互补性，和我们在考虑光的本性问题及物质的本性问题 时所遇到的那种互补性相类似。正如文章中详细阐明的，在它的 适用范围之内，定态概念确实可以说和基本粒子本身具有同样多 的“实在性”，或者，如果我们愿意，也可以说二者具有同样少的“实 在性”。在每一种情况下，我们都是涉及的一些手段，它们使我们
14 第一卷原子理论和自然的描述 能够用一种无矛盾的方式来表示现象的一些重要方面。此外，当 我们用到定态概念时，我们就以一种很有教育意义的方式面临着 一种必要性：在量子理论中必须注意现象的分划，而且，正如在文 章第一段中己经强调的，必须严格区分闭合体系和非闭合体系。 因此，在原子的情况，当阐明辐射过程的发生时，我们就遇到因果 描述方式的一种特别惹人注目的失败。当追踪自由粒子的运动 时，考虑到我们并不同时具备关于包括在经典力学描述中的那些 量的知识，我们就可以具体想像因果性的欠缺；而在我们关于原子 行为的说明中，经典概念的有限适用性也是一下子就很清楚的，因 为单独一个原子的态的描述绝对没有包括关于跃迁过程之发生的 任何要素，从而在这一情况下我们几乎无法避免谈到原子在各种 可能性之间的抉择。 联系到基本粒子的基本属性问题，注意到最近揭示出来的一 种独特互补性也许是不无兴趣的。有一些实验，过去一直是通过 赋予电子一个磁矩来加以解释的，而文章最后一段所简单讨论了 的狄喇克(P.A.M.Dirac)理论却对这些实验作出了自然的诠释； 这一事实，确实就和另一种说法等效：利用以直接观察电子的运动 为根据的实验来探测一个电子的磁矩，是不可能的。我们在这儿 遇到的自由电子和原子之间的不同，和这样一件事实有关：原子磁 矩的测量，要求放弃追踪基本粒子的运动的一切企图，这种放弃和 应用定态概念时所应满足的普遍条件相适应。 在文章的末尾，谈到了在量子理论构架中满足相对性普遍要 求的工作；这种重要工作迄今还不曾令人满意地得到完成。事实 上，虽然上述的狄喇克理论在这方面前进了一大步，但这一理论却
绪论 15 揭露了一些新的困难。然而，认识到这些困难，却可能在基本粒子 的存在所引起的那些深奥问题方面导致新观点的发展。现在的量 子力学的描述与对经典电子理论的重新解释有关，这种解释是以 对应原理为依据的，而经典电子理论却没有提供理解基子粒子本 身的存在及其特有质量与特有电荷的任何线索。因此，我们必须 准备发现，这一领域中的进一步进展，将要求我们更广泛地放弃习 惯上认为时空描述方式所应具备的那些特征，比用量子理论来处 理原子问题时所应放弃的还要广泛，而且，关于动量概念和能量概 念的应用，我们也必须有准备地预期新的惊人情况。 数学符号的广泛应用是量子力学方法的特点；这种应用使我 们很难撇开数学细节而对这些方法的优美性及逻辑无矛盾性提供 一个真实的印象。尽管我在准备这篇文章时曾经设法尽可能地避 免用到数学工具，但是，这一演讲是在一群物理学家面前发表的， 其目的在于开展一种关于当时量子理论发展趋势的讨论，这一目 的使我们必须涉及细节，这些细节无疑地会给以前对于这一论题 并不怎样熟悉的读者们造成困难。然而，我愿意指出，在整篇文章 中，主要的力量是用在纯粹的认识论态度上的，这一点在第一节和 文章结尾处表现得尤其明显。 第三篇文章是为一本庆祝性的小册子撰写的，该书出版于 1929年6月，目的在于纪念普朗克获得博士学位五十周年。在这 篇文章中，我曾经更加详细地讨论了量子理论的一般性的哲学方 面。对于放弃原子现象的严格因果描述方式，人们广泛地表示了 感到遗憾；部分地由于注意到这种情况，作者就企图证明，因为作
16 第一卷原子理论和自然的描述 用量子的不可分性而在原子理论中引起的有关我们知觉形式的那 些困难，可以看成一种很有教益的召唤，它使我们想到人类概念产 生时所凭借的那些普遍条件。不可能按照我们的习见方式来区分 物理现象及其观察；这种不可能性确实就使我们所处的地位和在 心理学中所处的如此熟悉的地位非常相似；在心理学中，我们不断 地需要想到区别主体和客体的困难。初看起来也许以为，对待物 理学的这样一种态度，会给和自然科学精神相反的神秘主义留下 余地。但是，不面对出现在概念的形成中和表达媒介的应用中的 那些困难，我们在物理学中得到一种清楚理解的希望就不比在其 他人类研究领域中得到这种理解的希望更大。例如，按照作者的 看法，相信最终用一些新的观念形式来代替经典物理概念就可以 避开原子理论的困难，那或许是一种误解。事实上，正如已经强调 过的，认识到我们的知觉形式的局限性，绝不意味着在把我们的感 官印象条理化时可以不必用到我们的习见概念或这些习见概念的 直接文字表述。同样，经典理论的基本概念，看来在描述物理经验 时是永远不会成为多余的。作用量子不可分性的认知，以及作用 量子量值的确定，不但依赖于以经典概念为基础的对于测量的分 析，而且，一直是只有应用这些概念才能把量子理论符号体系和经 验资料联系起来。然而，我们同时必须记住：单义地应用这些基本 概念的可能性，仅仅依赖于这些概念所由导出的那些经典理论的 自身无矛盾性，因此，对这些概念的应用所加的那些限制，自然就 取决于我们在说明现象时能够在多大程度上忽略不属于经典理论 而以作用量子来表示的那种要素。 在关于光的属性和物质的属性的那种屡经讨论的两难推论中
绪 论 17 显得如此明显的，恰恰就是上述这种情况。只有依据经典电磁理 论，才能给光的本性和物质的本性问题提供一种可以理解的内容。 诚然，光量子和物质波，在表述一些统计规律时是一些非常有价值 的手段，那些统计规律支配着诸如光电效应和电子射线的干涉之 类的现象。然而，这些现象事实上是属于那样一个领域的；在该领 域中必须考虑作用量子，在该领域中，单义的描述是不可能的。在 这种意义上，上述数学工具的符号性品格也就变得很显然了，因为 电磁波场的详尽描述不会为光量子留下余地，因为在应用物质波 的观念时绝不存在和经典理论的描述相类似的那种完备的描述问 题。事实上，正如在第二篇文章中所强调的，当诠释实验结果时， 波的所谓周相的绝对值是永远用不到加以考虑的。在这方面也必 须强调指出，对于物质波的波幅函数来说，“几率幅”一词是属于这 样一种表达方式的：它虽然往往是方便的，但却不能认为是具有普 遍有效性的。如上所述，只有借助于经典概念才有可能赋予观察 结果以单义的含义。因此，我们将永远涉及几率考虑对可以依据 经典概念来加以诠释的那种实验结果的应用问题。由此可见，符 号化方法的应用，在每一个体事例中都将依赖于和实验装置有关 的特定情况。现在，赋予量子理论的描述以独特的特征的恰恰就 是这样一件事实：为了避开作用量子，我们必须应用分别的实验装 置来得到不同物理量的精确测量，这些量的同时知识是以经典理 论为依据的那种完备描述所要求的，而且，尤有甚者，这些实验结 果并不能通过重复的测量来得到增益。事实上，作用量子的不可 分性就要求着，当利用经典观念来诠释任一个别的测量结果时，在 我们关于客体和观察工具之间的相互作用的说明中必须允许有一