自 2 楚，以致尽管沒有一种古典力学的代智品，我还是能看出，这条 度一辐射定律，对于光电效应和其他同辐射能量的转换有关的瑰 象，以及（特别是）对于固体的此热，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敗了。 这就象一个人脚下的土地都被抽掉了，使他看不到哦里有可以立 足的巩固基地。至于这种播晃不定、矛盾百出的基础，凳足以使一 个具有象玻尔(N.Bor)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，就象是一个奇迹一 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。我的主要问题是：从 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週结论呢？在我深入讨论这个 问题之前，我必须简要地提到关于布朗(Brown)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CW.Gibbs)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 观察到的悬泽微粒的运动，而我并不知道，关于这种“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下的考虑 为根据的。如果分子运动论原则上是正确的，那末哪些可以看得见 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
22 爱因斯坦文巢 当母中的分子个数有关。如果悬浮液的密度并不均匀，那末这种 渗透压也会因此而在空间各处有所不同，从而引起种趋向均匀 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既动而引起 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，就可以定是地得到这种位移的 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（对于高溫）对分子的，实大小的测定，使当时 许多怀疑论者（奥斯特瓦耳德(W.Ostwald)、马赫）相信了原子的 实在性。这些学者之所以厌恶原子论，无疑可以湖源于他们的实 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现而妨碍他们对事 实作出正确解释。这种偏见一—至今还沒有灭绝·一就在于相信 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 可靠的结果。依据这种认识，可以提出一种比较直接的方法，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，其平均动能等于号(R/N)T(R二一克分子的气体方程中的常 数，N等于每克分子中的分子数目，T=绝对温度)。如果辐射沒
自 述 23 有受局部起伏的支配，镜子就会渐趋靜止，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，镜子必然要通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1/2(R/N)T是无论如何做不到的。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 麦克斯韦理论推导山来的，而符合于这样的假定：辐射能量是由许 多能景为hv(动景为hrc,(c=光速))好象集中在一点上的不 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。这 种考虑以激烈而直接的方式表明，普朗克的量子必须被认为是一 种直接的实在，因而，从能量舟度来看，辐射必定具有…种分子结 构，这当然是同麦克断韦理论相矛盾的。直接依据玻耳茲曼的熵 ~几率关系（取儿奉等于统计的时间频率）对辐射所作的考查也得 到同样的结果。镉射的（和物质微粒的）这种二象性是实在的一种 主要特性，它已经山量子力学以巧妙而且非常成功的方式作了解 释。儿乎当代所有物理学家都认为这种解释基本上是最终的解 释，而在我看来，它不过是-一条暂时的出路；关于这一点，有些意 见留待以后再谈。一一 早在1900年以后不久，即在普朗克的茸创性工作以后不八， 这类思考已使我清楚地看到：不论是力学还是热力学（除非在极限 情况下)都不能要求严格有效。渐渐地我对那种根据已知事实用 构造性的努力去发现其实定律的可能性威到绝望了。我努力得念 八，就愈加绝望，也就愈加确信，只有发现一个普遍的形式原理，于 能使我]得到可靠的结果。我认为热力学就是放在我面前的一个 范例。在那里，普逼原理是用这样一条定理来说明的：自然规律是
24 爱因斯坦文集 这样的，它们使（第一类和第二类）永动机(perpetuum mobile)的 制造成为不可能。但是这样一条普逼原理究莞是怎样找到的呢？ 经过十年沉思以后，我从一个悼论中得到了这样一个原理，这个悖 论我在16岁时就已经无意中想到了：如果我以速度c(其空中的 光速)追随一条光线运动，那术我就应当看到，这样集光钱就好 象一个在空间里振荡着而停滞不前的电磁场。可是，无论是依据 经验，还是按照麦克斯韦方程，看来都不会有这样的事情。从一开 始，在我直觉地看来就很清楚，从这样一个观察者的观点来判断， 一切都应当象一个相对于地球是靜止的观篆者所看到的邪样按照 同样的一些定律进行，因为，第一个观察者怎么会知道或者能够 判明他是处在均匀的快速运动状态中呢？ 人们看得出，这个悖论已经包含着狭义相对论的萌芽。今天， 当然谁都知道，只要时间的绝对性或同时性的绝对性这条公理不 知不觉地留在潜意识里，那末任何想要命人满意地澄清这个荐论 的尝试，都是注定要失败的。清楚地认识这条公理以及它的任意 性，实际上就意味着问题的解决。对于发现这个中心点所需要的 批判思想，就我的情况来说，特别是由于阅读了戴维·休谟和恩斯 特·马赫的哲学著作而得到快定性的进展。 人们必须清楚地了解，在物理学中一个事件的空间坐标和时 间值意味若什么。要从物理上说明空间坐标，就得预先假定一个 刚性的参照体，而且，这参照体必须处在多少是确定的运动状态中 (惯性系)。在一个既定的惯性系中，坐标就是用（静止的）刚性杆 作一定量度的结果。（人门始终应当意识到，原则上有刚性杆存在 的假定，是一种由近似的经验启示的，但在原则上却是任意的假 定。)由于对空间坐标作这样-一种解释，欧几里得几何的有效性问 题便成为一个物理学上的问题了
自 述 超星阅览器提醒您： 可复制品 想产权！5 知果人们想用类似的方法来说明一个事件的时间，那就需要 一种量度时间差的工具（这是借助于一个空间广延足够小的体系 来实现的自行决定的周期过程)。一只相对于惯性系是静止的钟 规定着一个“当地时间”。如果人们已经定出一种方法去相互“校 准”这些〔空间各个点上的)钟，那末，这些空间点的当地时间合在 一起，就是所选定的那个惯性系的“时间”。人们看到，根本沒有必 要先验地认为这样定义的“时间”在不同的惯性系中是彼此一致 的。假如在口常生活的实际经验中光（因为c的数值很大）看起来 不象是一种能断定绝对同时性的工具，那末，人们早就该注意到这 一点了。 关于（原则上）有（理想的，即完善的）量杆和时钟存在这样的 假定并不是被此无关的；因为，只要光速在箕空中恒定不变的假设 不导致矛盾，那米，在一根刚性杆两端之间来回反射的一个光信号 就构成一只理想的时钟。 上述悖论现在就可以表述如下。从一个惯性系转移到另一个 惯性系时，按照古典物理学所用的关于事件在空间坐标和时间上 的联系规则，下面两条假定： 1)光速不变， )定律（并且特别是光速不变定律）同惯性系的选取无关（狭 义相对性原理)， 是彼此不相容的（尽管两荠各月都是以经验为依据的）。 狭义相对论所依据的认识是：如果事件的坐标和时间的换算 是按照一种新的关系(“洛伦茲变换)，那未，1)和2)这两个假定 就是彼此相容的了。根据前面对坐标和时间的物理解释，这决不 仅仅是一种约定性的步骤，而且还包含着某些关于运动着的量杆 和时钟的实际行为的假说，而这些假说是可以被实验证实或者推