在这些情况下，下述事实就是不值得惊异的了：利用同一种实验装置，我们可以得到对应于各种个体量子过程的不同纪录；关于这些个体量子过程的出现，我们只能作出统计的说明。同样，我们必须准备发现：用不同的、互相排斥的实验装置得到的资料，可以显示没有前例的对立性，从而初看起来这些资料甚至显得是矛盾的。
正是在这种形势下，就有必要引用互补性思想来提供一种足够宽广的构架，以容纳那些不能概括在单独一个图景中的基本自然规律的说明。事实上，在明确规定的实验条件下得出的、并且是适当应用基本物理概念表示出来的那种资料，就其全部来说就完备无遗地概括了可以用普通语言来传达的关于原子客体的一切知识。
通过一种叫做量子力学的数学表述形式的逐步建立，按照互补性路线来详尽地说明一个新的广阔的经验领域已经是可能的了；在这种表述形式中，各个基本物理量被换成了一些服从某种算法的符号性的算符；这种算法牵涉到作用量子，并反映着各个对应测量手续的不可对易性。正是通过将作用量子看成一种并无习见解释的要素——这正如相对论中作为最大信号速度的光速所起的作用一样，这一表述形式才能被看成经典物理学观念构架的一种合理的推广。然而，对于我们的主题有着决定意义的一点却是：量子力学的物理内容，已由它的表述统计规律的能力包罗罄尽，这种规律支配着在用平常语言指明的条件下得到的观察结果。
在原子物理学中，我们关心的是无比准确的规律性；在这里，只有将实验条件的明白论述包括在现象的说明中，才能得到客观的描述；这一事实以一种新颖的方式强调着知识和我们提问题的可能性之间的不可分离性。我们在这儿涉及的是一般认识论的教益，它阐明着我们在许多其他的人类兴趣领域中所处的地位。
特别说来，所谓心理经验的分析和综合的条件，一直是哲学中的一个重要问题。很明显，牵涉到一些互斥经验的字眼儿，例如思想和情感之类，从刚刚开始有语言时就是以一种典型的互补方式被应用的了。然而，在这方面，需要特别注意主体-客体分界线。
关于我们的精神状态和精神活动的任何无歧义的传达，当然就蕴涵着我们的意识内容和粗略地称为“我们自己”的那一背景之间的一种区分，但是，详尽无遗地描述意识生活之丰富性的任何企图，都在不同形势下要求我们不同地画定主体和客体之间的界线。
为了阐明这一重要论点，我打算引用丹麦诗人和哲学家保罗·马丁·摩勒（Paul Martin Moller）的话；他生活在大约一百年以前，并留下了一本未完成的小说，这本小说至今还被本国的年老一代。
同样也被年轻一代很愉快地阅读着。在他的叫做《一个丹麦大学生的奇遇记》的小说中，作者对于我们所处地位的不同方面之间的相互影响给出了特别生动和特别有启发性的说明；这是以一群大学生中间的讨论作为例证的，那些大学生有着不同的性格和不同的对待生活的态度。
我将特别提到两个堂兄弟之间的交谈；其中一个对实际事务是精明强干的，属于当时乃至现在的大学生们所说的实利主义者的类型，而其中另一个叫做硕士（licentiate）的，却热衷于对他的社交活动很不利的那些漫无边际的哲学冥想。当实利主义者责备硕士，说他没有能够下定决心来利用他的朋友们好心好意地提供给他的找到一个实际工作的机会时，可怜的硕士极诚恳地表示了歉意，但是他解释了他的思索使它遭遇到的那些困难。
于是他说：
“我的无休止的追问使我不能得到任何成就。而且，我开始想到我自己的关于发现自己所处的那种状况的想法。我甚至想到我在想它，并把我自己分成相互考虑的后退着的‘我’的无限序列。我不知道停止在哪一个‘我’上来将它看成实际的我，而且，我一经停止在某一个‘我’上，事实上就又有一个停止于其上的‘我’了。我搞糊涂了，并且感到晕头转向，就如我低头注视着一个无底的深渊一样，而我的沉思终于造成了可怕的头疼。”他的堂兄弟回答说：“我无论如何不能帮助你搞清楚你那些‘我’。那完全是在我的活动范围以外的事，而且，如果我让自己进入你那些超人的冥想，我就也会成为或变得像你一样疯疯颠颠了。我的路线是抓紧那些看得见摸得着的东西，并且沿着常识的康庄大道前进，因此，我的那些‘我’从不会纠缠起来。”
完全撇开讲这故事时的那种精致的幽默不谈，要想比这个更贴切地说明我们大家都会遇到的那种状况的各个本质方面，那肯定是不容易的。幸好，在正常生活中，陷入硕士那种可悲境地的危险是很小的；在正常生活中，我们逐渐变得习惯于应付实际需要，并学会用普通语言来传达我们需要的是什么和我们想的是什么。
在这种调节中，严肃和幽默之间的平衡起着不小的作用；这种平衡在儿童游戏中非常突出，而在成年生活中也同样是觉察得到的。
当转入多少年来被哲学家们讨论过的意志自由问题时，必须特别注意使用沉思和决心之类的字眼时的那种互补方式。即使我们无法说，是由于我们推测自己能做某件事情因而才愿意去做呢，还是由于我们愿意从而我们才能做这件事，但是我们可以说，能够尽可能好地适应环境的那种感觉，乃是一种普通的人类经验。事实上，决心这个概念在人类的思想传达中起着不可缺少的作用，就如希望和责任之类的字眼一样；脱离了应用这些字眼时的上下文，希望和责任等字眼同样是不可定义的。
说明意识生活时的主体-客体分界线的可变动性，是和一种经验丰富性相对应的，这些经验是如此地五花八门，以致引起了不同的处理方式。至于我们关于他人的知识，我们当然只看到他们的行为，但是我们必须意识到，当这种行为是如此复杂，以致在用普通语言说明它时要涉及自身知觉时，意识一词就是不可避免的了。然而，事情很明显，对于最终主体的一切追求都是和客观描述的目的相矛盾的，这种描述要求主体和客体处于面对面的地位。
这样的考虑绝不导致对于灵感的任何低估，这种灵感是伟大的艺术创作通过指示出我们地位中那种谐调的整体性的～些特色而提供给我们的。事实上，当在越来越大的程度上放弃逻辑分析而允许弹奏全部的感情之弦时，诗、画与乐就包含着沟通一些极端方式的可能性，那些极端方式常被表征为实用主义的和神秘主义的等等。相反地，古印度的思想家们，就已经理解了对这种整体性作出详尽无遗的描述时的逻辑困难。特别说来，通过强调指出要求回答存在的意义问题乃是徒劳无益的，他们设法避免了生活中明显的不谐调性；他们懂得，“意义”一词的任何应用都蕴涵着比较，而我们又能把整个的存在和什么相比较呢？ 我们这种论证的目的在于强调：不论是在科学中、在哲学中还是在艺术中，一切可能对人类有帮助的经验，必须能够用人类的表达方式来加以传达，而且，正是在这种基础上，我们将处理知识统一性的问题。因此，面对着多种多样的文化发展，我们就可以寻索一切文明中生根于共同人类状况中的那些特色。尤其是，我们认识到，个人在社会中的地位本身，就显示着多样化的、往往是互斥的一些方面。
当处理所谓伦理价值的基础这一古老问题时，我们首先就得问问像正义和仁慈之类的概念的适用范围是什么；这些概念的尽可能密切的结合，在一切人类社会中都是被希求着的。但是，问题很明显，在可以明确地应用被公认了的司法条款的那种情况下，是没有自由地表现仁慈的余地的。但是，正如著名的希腊悲剧家们所特别强调的那样，同样清楚的是，恻隐之心是可以使每一个人和任何简明表述的正义概念发生冲突的。我们在这里面临着人类地位所固有的和令人难忘地表现在古代中国哲学中的一些互补关系；那种哲学提醒我们，在生存大戏剧中，我们自己既是演员又是观众。
当比较不同的民族文化时，我们就遇到依照一个民族的传统来评价另一个民族的文化的特殊困难。事实上，每一文化所固有的自足性的要素，都密切地对应着作为生物机体中任一物种之特征的自卫本能。然而，在这方面，重要的在于意识到这一事实：以由历史事件哺育成的传统为基础的各种文化，其互斥特征是不能和在物理学、心理学以及伦理学中所遇到的那些特征直接相比的，这里我们处理的是共同人类状况的内禀特点。
事实上，正如在欧洲史中特别明显地表示出来的，民族之间的接触往往造成文化的融合，而融合后的文化仍保存着原有民族传统的有价值的要素。在这次会议上，关于如何弥补所谓现代社会中的文化裂痕的问题，吸引了很大的注意力；归根结底，这问题就是一个更狭义的教育问题；对待这一问题的态度，看来不但需要知识，而且，我想每人都会同意，这也还需要某种幽默。但是，最严重的任务就是要在有着很不相同的文化背景的民族之间促进相互了解。
事实上，科学和技术在现时代的急剧进步，带来了提高人类福利的无比希望，而同时也带来了对全人类安全的严重威胁；这种进步对我们的整个文明提出了迫切的挑战。当然，知识和潜力的每一次增加，曾经总是意味着更大的责任，但是，在目前的时刻，当一切人们的命运已经不可分割地联系起来时，以了解人类共同地位之每一方面为基础的相互信赖的合作，就比在人类历史中的任何较早时期都更加必要了。
各门科学间的联系
（1960年8月，在哥本哈根国际制药学会议上的演讲。）
我接受盛情的邀请来在这次国际制药科学会议的开幕式上讲话，虽然不无踌躇，但是却很高兴。作为一个物理学家，我当然没有那种对药物学领域的深入理解，就像此次与会的来自不同国度的很多杰出科学家们在最丰富的程度上所具有的那样。然而，在这个场合评论评论一切科学分支中我们的知识之间的密切联系，却可能是尚称恰当的。这种联系实在是由汉斯·克里斯蒂安·奥斯特（HansChristian、Orsted）很有力地和很热诚地强调过的，他在丹麦初次建立了正规的制药检查，而且，在他的基础科学研究中以及他在丹麦社会中的多方面的和有成果的活动中，这种联系对他来说乃是一种经常的灵感源泉。
关于出现在自然界中的实物可能有助于治疗人类疾病的经验，可以追溯到人类文明的初期，当时人们还不知道理性的科学探索这一概念呢。但是，回忆一下在树林中和草地上寻找草药，曾经何等有力地刺激了植物分类学的发展，却是很有趣的。而且，药物的制备及其疗效的研究，对化学的进步来说也已证实为具有不可缺少的重要性了。
长期以来，对实物的属性及其转变的研究，曾经显著地远离了 物理学处理方式所特有的那种用时间和空间以及原因和效果来说明我们周围各物体之性能的一些努力。事实上，这种处理方式就是牛顿力学的整个大厦的基础，甚至是以奥斯特和法拉第（MichaelFaraday）的发现为根据的电磁理论的基础；通过它们的技术应用，这些理论已经大大地改变了我们的日常生活体制。
关于物质是由原子构成的这一古代见解，在上世纪中得到了发展；这种发展促使人们寻求化学和物理学之间的更密切的联系。一方面，化学元素概念的澄清，引导人们理解了支配着各该元素以何种比例出现于化学化合中的那些定律。另一方面，对于惊人简单的气体属性的研究又导致了热的动力论的发展，这就给有着如此有成效的应用（特别是在物理化学中的应用）的热力学普遍定律提供了解释。
然而，以电磁理论为依据的关于热辐射平衡的研究，却揭示了原子过程中的一种和经典物理学概念不可调和的整体性特点。事实上，普朗克普适作用量子的发现告诉我们，大块物质的性能的习见描述，其广泛适用性是完全建筑在下述情况的基础上的：在通常规模的现象中，所涉及的作用量是如此之大，以致量子是可以完全忽略不计的。然而，在个体的原子过程中，我们却遇到一些足以说明原子体系之独特稳定性的新颖规律性，而物质的一切属性归根结底是依赖于这种稳定性的。
为了整理这一新的丰富的经验领域，曾经要求从根本上修正无歧义应用我们最基本的物理概念的基础。为了说明我们在物理实验中实际上做了什么和学到了什么，当然就需要用普通语言来描述实验装置和观测纪录。但是，在原子现象的研究中，我们却遇到这样一种情况：用相同的装置重复进行实验，可以导致不同的纪录，而用不同装置来做的实验又可以得出～些初看起来仿佛是相互矛盾的结果。
这些表现佯谬的阐明已由下述认识结出：被研究客体和我们的观察工具之间的相互作用，在普通经验中是可以忽略或单独考虑的，而在量子物理学领域中它却形成现象的一个不可分割的部分。事实上，在这样的条件下，经验不能按习见方式被结合起来，而是必须认为各种现象是彼此互补的，其意义是：它们的全体就详尽无遗地概括了可以无歧义地表达出来的关于原子客体的一切知识。
对于沿互补路线的概括描述，已由所谓量子力学表述形式创造了适用的数学工具；利用这种表述形式，我们已经能够在很大的程度上说明物质的物理属性和化学属性。物理学家和化学家之间的幽默争论，阐明了这一进步的性质和范围；争论的问题在于：是化学已经被物理学并吞了呢，还是物理学已经变成了化学？
详细谈论今天的原子科学的巨大发展将使我们离题太远，从而我将只是简单地提到：在电子和原子核的键合中，以及在各电子将各原子键合成化合物分子时所起的作用中，我们都遇到典型的量子效应，对于这些效应，习见的形象表示法是不适用的。但是，由于原子核的质量比电子的质量大得多，因此就有可能高度近似地说明分子中的原子组态，该组态对应于知道得很清楚的、在整理化学资料时证实为如此不可缺少的化学结构式。
整个处理方式不但和普通的化学动力学相一致，而且甚至还加强了化学动力学所依据的那些简单假设。例如，在导致化学化合的任何过程中，新分子的属性并不会根本地依赖于发生相互作用而形成新分子的那些分子的组成，而是只依赖于组成新分子的各个原子的相对定位。这种分子的状态的任何次级特征（对应于从分子形成过程中遗留下来的振动），确实不会在本质上影响各分子的化学属性，而且，由于媒质中普遍的热骚动，这些特征将很快地和分子的以往历史不再有任何联系。
作用量子给物质特有属性的普遍理解提供了线索；这种普遍理解已经开始了一个自然科学迅速成长的时期，它使人在很多方面回想起十六世纪和十七世纪中的科学革命。在这些最能给人以深刻印象的发展中，生物化学的现代兴起就是一例；对于生理学和药物学来说，生物化学曾经是同等有益的。特别说来，有机化学和无机化学之间的界限的大大消减，就重新提出了一个古老问题：物理科学究竟可以在多大程度上说明生命的表现？
通过解剖学和生理学的发展，人们逐渐认识了生物机体结构的巨大复杂性和形形色色的控制机体机能的精致调节机制；这种认识经常导致一些疑问：机体中的秩序的保持，是否能够和热力学普遍定律相容呢？但是，从现代的化学动力学的观点看来，是不能期望存在任何这样的分歧的，而且，当彻底地考察伴随着机体的新陈代谢和运动的能量交换及搞交换时，事实上从来没有发现过热力学原理的任何局限性。
近年来，在生物细胞的复杂分子结构的知识方面，特别是在将遗传信息一代一代传递下去的特定分子链的知识方面，已经频得了巨大的进步。而且，我们对于一些酶过程的理解也在稳步增长中；通过这些酶过程，遗传信息完成着指导蛋白质之类的其他特定分子结构的形成的任务。事实上，就我们所知，我们在这里遇到的可能是细胞结构稳定性的稳步增长过程，这种过程的自由能损耗和普通不可逆化学过程中的摘增加相对应。
在这一背景上，很自然地会出现这样的观点：在机体的全部生活中，我们遇到一些并无直接可逆性质的过程，它们和由营养及呼吸所维持的有利条件下的不断增长的稳定性相对应。尽管生物机体和自动机器在规模和功能方面很不相同，我们在这里却遇到二者之间的一种影响深远的类似性。事实上，在最近的技术进步的基础上，已经可以设计按任何预定方式进行工作的机器，这也包括机器本身的维修和复制在内，只要它们能够得到必要的材料和能源。
但是，在关于机体和机器之间的比较这一争论很多的问题方面，最重要的是要记得，有机的生命是一些自然资源的表现，它们远远超过用来制造机器的那些资源。事实上，在说明用于计算及用于控制的那些装置的作用过程时，我们可以根本不管物质的原子构造，而仅仅说明所用材料的力学性质和电学性质，并仅仅应用支配着各机件之间的相互作用的简单物理定律。但是，有机进化的全部历史，却对我们显示着自然界中尝试原子相互作用之无限可能性的那些结果。
不足为奇的是，由于有着极大的复杂性，各机体显示出一些属性和潜力，这些和所谓无生命物质在简单的可重演的实验条件下所显示的那些属性和潜力形成突出的对照。正是在这一背景上，涉及机体整体行为的诸如目的性和自我保存性之类的概念，才在生物学研究中得到了富有成果的应用。
在有关生物学基础的讨论中，关于超出物理学语言之外的那些概念起什么作用的问题，曾经成为一个主要的论题。从一方面，曾经表示过这样的观点：尽管这种概念具有明显的有效性，但它们终于会被证实为多余的。从另一方面，却曾经有人这样论证：在这儿，我们遇到的是说明生命的表现时不可再简化的要素。
量子物理学在我们作为自然观察者的地位问题上给予我们的教益，给这种讨论提供了新的背景。事实上，这种教益提示我们，生物学现象的客观描述方面的形势，在普通生理学中和现代生物化学中反映着木同的处理方式。生物学中互补性描述方式的基础，不是与化学动力学中已经照顾到的客体和测量仪器之间的相互作用的控制问题相联系，而是与机体的实际上不可穷尽的复杂性相联系。
这种形势几乎不能看成是带有暂时性的，看来它倒是和我们整个观念构架所曾采取的发展道路有着内在的联系，这种发展从满足日常生活的较原始的要求，趋于适应系统科学研究所得的知识的增长。例如，只要“生命”一词因为实用的原因或认识论的原因而被保留下来，生物学中的二元处理方式就肯定会继续存在。
在我们的讨论中，我们一直是将生物机体看成被考察的客体的，其方式和我们在力图概括关于自然界任何其他部分的经验时所用的方式相同。当我们处理心理学问题时，我们就进入一个新的知识领域，在那里，分析和综合的问题多年以来就吸引着生动的兴趣。我们在社会交往中用来传达我们的精神状态的那种语言，确实是和物理科学中通常采用的那种语言很不相同的。例如，类似“沉思”和“决心”之类的字眼，指示着互相排斥的但又同样是意识生活之特征的一些状况，这些字眼从语言刚刚起源时就在一种典型的互补方式下被应用着了。
精神经验和我们身体中物理过程、化学过程之间的密切关系，在很大程度上被药物在精神病方面的应用所证实了。一切曾经意识到的东西都可以被记住，这种记忆的程度也清楚地反映着有关的生理过程的不可逆性。当然，继续进行这样的讨论是很引人入胜的，但是，每前进一步都会出现新的困难，这种困难同这种探索所能应用的各个概念的有限适用范围有着本质的联系。
在这次演讲中我曾经试图说明，原子世界中的研究怎样提供了新的机会来寻索奥斯特所谈到的自然界的和谐性，这种和谐性我们或许宁愿称之为人类知识的统一性。确确实实，只有意识到这种和谐性或统一性，才能帮助我们对我们的地位保持一种均衡的态度，并避免科学和技术的突飞猛进在几乎每一人类兴趣领域中可能如此容易地引起的那种混乱。此次会议的议程正是下述事实的证明：制药科学和药物科学代表着对自然奥秘的探索的一个不可分割的部分，通过这种探索，我们力图提高人类的理解和福利。我希望你们的集会将对这一伟大目标有所贡献，我愿意表示我最热诚的愿望，愿此次会议对你们所有的人都成为有启发性的经验。
再论光和生命
（1962年6月，在科隆实验遗传学研究所的开幕式上的演讲，未完成稿。）
应我的老友马科斯·戴耳布吕克（Max Delbruck）之约，来在科伦大学这一新的实验遗传学研究所的落成典礼上讲话，这对我来说是一种很大的喜悦。当然，作为一个物理学家，我对本研究所要致力的那一广阔而迅速发展着的研究领域是没有第一手知识的，但是，我欢迎戴耳布吕克的建议，来在这里评论评论关于生物学和原子物理学之间的关系的某些一般见解；这些见解是我在题名为《光和生命》的一篇演讲中提出的，那篇演讲是在三十年前在哥本哈根召开的一次国际辐射疗法会议上发表的。戴耳布吕克当时作为一个物理学家在哥本哈根和我们一起工作，他对这些见解感到了很大的兴趣；他很亲切地说过，这些见解刺激了他对生物学的兴趣，并且在他那些成功的实验遗传学研究方面对他提出了挑战。
生物机体在一般物理经验中的地位问题，多年以来曾经吸引了科学家们和哲学家们的注意。例如，机体的不可分割性曾使亚里士多德感到这对物质有限可分性的假设是一种根本性的困难；在这种假设中，原子论学派企图找到理解在自然界起着统治作用的秩序——尽管物理现象是形形色色的，但秩序还是有的。相反地，卢克莱修（Lucretius）总结了原子论的论证，他把从种子到一棵植物的成长解释为某种基元结构在发展过程中的持久性的证据，这种考虑突出地使人联想到现代实验遗传学中的处理方式。
但是，在经典力学在文艺复兴时期的发展及其后来对热力学定律之原子论诠释的有成果的应用以后，机体的复杂结构及复杂机能中的秩序的保持，就常常被设想为会引起一些不可克服的困难了。然而，本世纪第一年发现了作用量子，这却给对待这种问题的态度创造了新的背景；这一发现揭示了原子过程中的一种整体性特点，远远超出了物质有限可分性的古代学说。事实上，这一发现给原子体系及分子体系的惊人稳定性提供了线索，而构成我们的工具乃至我们的身体的那些物质的属性，归根结底是依赖于这种稳定性的。
我在上述演讲中提出的那些见解，曾经因为当时刚刚建成了一种逻辑上无矛盾的量子力学表述形式而受到启示。这种发展，曾经从根本上澄清了原子物理学中客观说明的条件，这包括了一切生观判断的消除。决定性的问题在于，尽管我们所遇到的是超出了决定论的形象化描述范围之外的现象，但是，我们必须应用用经典物理学术语适当改进了的普通语言，来表达我们在以实验的形式向大自然提出问题时曾经做了什么和学到了什么。在实际的物理实验过程中，这一要求是这样满足的：应用光阑、透镜以及照相底片之类的刚体作为测量仪器，这些物体足够大和足够重，以致在说明它们的形状以及相对位置和相对位移时，可以忽略它们的原子构成中所根本涉及的任何量子特点。
在经典物理学中，我们假设现象可以无限地分割，特别是测量仪器和所考察客体之间的相互作用，是可以忽略的或者无论如何是可以补偿掉的。然而，普适作用量子所表示的原子过程的不可分性这一特色却意味着，在量子物理学中，这一相互作用是现象的一个不可分割的部分；如果仪器应该起到确定实验装置和纪录观测结果的作用，这一相互作用就是不能分别开来加以说明的。这种纪录，例如照相底片上由电子撞击而造成的斑点，本质上涉及一些不可逆过程；这一情况并不给实验的诠释带来特殊的困难，而是强调了观察概念本身在原理上就已蕴涵着的那种不可逆性。
在同一明确定义的实验装置中，我们一般会得到不同的个体过程的纪录；那么，这一事实也就使得对量子现象应用统计说明成为不可缺少的了。而且，不可能将在不同实验装置下观察到的现象结合成一个单一的经典图景，这种不可能性就意味着，这些表观上矛盾的现象必须被认为是互补的；互补的意义是，将这些现象汇总起来，它们就将关于原子客体的一切明确定义的知识包罗资尽了。事实上，这些方面的任何逻辑矛盾都已被量子力学表述形式的数学一致性排除掉了；这一表述形式起着表达统计规律的作用，那些统计规律适用于在任一组给定实验条件下求得的观察结果。
对于我们的主题具有决定重要性的是：量子物理学中的互补性这一根本特点，适于用来澄清众所周知的关于电磁辐射和物质粒子的二象性的佯谬问题；这一特点在原子体系属性及分子体系属性的说明中表现得同样突出。例如，企图在时间和空间中确定原子及分子中的那些电子，就要用到一种排斥光谱规律和化学键的出现的实验装置。但是，原子核比电子重得多，这一事实就使我们有可能将分子结构中各原子的相对位置确定到足以赋予化学结构式以具体意义的程度，而化学结构式在化学研究中是被证实为如此富有成果的。事实上，放弃原子体系的电子结构的形象描述，而仅仅应用关于分子过程中的阈能及结合能的经验知识，我们就能够在一个广阔的经验领域中，应用以明白确立的热力学定律为基础的普通化学动力学，来处理这种体系的反应。
这些说法同样适用于生物物理学和生物化学；在这些学科中，我们在本世纪中曾经亲眼看到了如此非凡的进步。当然，机体中在实际上可以认为是均匀的那种温度，就将热力学的要求归结成了自由能的固定不变或稳步递减。因此，看来可以这样假设：一切永久出现或暂时出现的大分子结构（macromolecularstructures）的形成，代表着一些本质上不可逆的过程，这些过程在营养和呼吸所保持的有利条件下增加着机体的稳定性。当然，正如布瑞顿（Britten）和伽莫夫（Gamow）近来曾经讨论过的，植物中的光合作用，也是由全面的熵增过程伴随着的。
尽管有这样的一般考虑，长久以来事情却显得是这样的：生物机体中的那些调节机能，通过细胞生理学和胚胎学的研究而特别地受到了揭示，它们显示了对普通的物理经验及化学经验是如此陌生的精致性，以致这种精致性指示了一些生物学基本规律的存在，这些规律在以可重演的简单实验条件被研究的无生命物质属性中并没有对应的东西。强调了在以完备的原子说明为目的的条件下保持机体生命的那些困难，我从而就提出了这样的建议：生命的存在，本身就可以看成生物学中的基本事实，其意义正如作用量子在原子物理学中必须认为是不能归结为经典物理学概念的基本要素一样。
当从我们现在的立足点再来考虑这种猜测时必须记得，生物学的任务，不可能是说明长久地或暂时地包括在生物机体中的无数原子中每一原子的命运。在研究调节性的生物学机构时，形势却是这样的：在这些机构的详细结构和它们在维持整个机体的生命中所完成的机能之间，不能划定截然的分界线。事实上，实用生理学中所用的很多名词，都反映着一种研究程序，在这种程序中，人们从认识机体各部分的机能作用开始，企图对各该部分的更精致结构以及涉及各该部分的那些过程进行物理的和化学的说明。毫无疑问，只要人们为了实用的或认识论的原因而谈到生命，就一定要用这样一些目的论的名词来补充分子生物学的术语。然而，这一情况本身，并不意味着在把明白确立的原子物理学原理应用于生物学时会受到任何限制。
为了处理这一根本问题，必须区分下述两种概念：第一，在很小的范围内发生并在很短的时段内完成的各别的原子过程；第二，由分子聚集而形成的较大结构的构造和机能，这些分子在可以和细胞分裂的周期相比或大于该周期的时间内保持在一起。即使是机体的这种结构要素，也时常显现出一些属性和一种性能，它们蕴涵着一种特殊的组织，比我们所能制造的任何机器部件所显示的更为特殊。事实上，现代的机械装置及电磁计算装置的零件，其功能只不过取决于它们的形状以及机械刚度、电导率和磁化率之类构普通材料属性。只要所考虑的是机器的构造，这些材料就总是由原子的或多或少规则的结晶集体形成的；而在生物机体中我们却遇到另一种可注意的节奏，在那种节奏中分子的聚合作用时常被扰乱，这种聚合作用如果无限进行下去，是会使机体像一块晶体那样地僵死的。
此处略去一段，评论了赫维斯（示踪原子的研究；这种研究表明，在胎儿阶段引入老鼠骨骼中的钙原子，绝大部分都会在老鼠的一生中停留在那里。作者讨论了这样一个问题：在骨骼生长期间，机体怎样才能在这样惊人的程度上节约它的钙呢？
物理方法和物理观点的应用，已经在很多其他生物学领域中引起了巨大的进步。近来关于肌肉精细结构的发现以及关于神经活动所需物质的输运的发现，就是一些给人以深刻印象的例子。这些发现增加了我们关于机体复杂性的知识，而它们同时也指示着一些迄今未被注意到的物理机制的可能性。在实验遗传学中，季莫叶夫一李索夫斯斯（Timfjeev－Ressofskij）、齐莫尔（Zimmer）和戴耳布吕克关于由穿透性辐射引起的突变的早期研究，使人们第一次可以近似地确定染色体内对基因稳定性而言的临界空间广延。但是，整个这一领域中的新的转折点，是在大约十年以前随着克里克（Crick）和瓦特孙（Watson）关于解释DNA分子结构的一种天才建议而相与俱来的。我很生动地记得戴耳布吕克是怎样告诉我这一发现的，他说，这一发现可能在微观生物学中导致一次革命，足以和以卢瑟福有核原子模型为起点的原子物理学中的发展相媲美。
与此有关，我也可以回想起几年以前克里斯蒂安·安分森（Christian Anfinsen）在哥本哈根一次讨论会上的演讲是怎样开头的；他说，他和他的同道们一直认为自己是有学问的实验遗传学家和生物化学家，但是，现在他们感到自己好像一些试图在多多少少不连贯的生物化学资料中找出一点头绪的业余爱好者一样了。他所描绘的这种形势，确实和物理学家们因为原子核的发现而面临过的形势非常相似；那一发现以如此出人意料的程度完善了我们关于原子结构的知识，它对我们挑战，要我们看看怎样才能利用它来整理累积起来的关于物质的物理属性和化学属性的知识。如所周知，通过整整一代的物理学家们的共同努力，这一目的在几十年内就已大大地达到了；这种情况在强度上和范围上都和近年来出现于实验遗传学及分子生物学中的情况相仿佛。
此处略去了评论细胞生长过程中的节奏问题的一段。作者特别讨论了DNA倍生过程的控制，讨论了染色体的结构在这一过程中以及在遗传物质的稳定性中所可能起的作用。更进一步，他讨论了倍生过程和来自DNA的信息的传递有着密切关系的可能性。
在结束之前，我愿意简单地提到和生命有关的所谓精神经验所可能提供的生物学知识来源。我几乎用不着强调，意识一词是出现于一种行为的描述中的，那种行为如此复杂，以致它的传达蕴涵着关于个体性机体对自己的认知的问题。而且，例如思想和情感之类的字眼都涉及互斥的经验，因此，自从人类语言刚刚起源时起，这些字眼就已经是以一种典型的互补方式被应用着了。当然，在客观的物理描述中并不涉及观察着的主体，而在谈到意识经验时我们却说“我想”和“我感到”。但是，这和量子物理学中将实验装置之一切重要特点全都考虑在内的要求颇为类似，这种类似性是由我们联系在代名词上的不同动词来反映的。
我们所曾意识到的任一事物都会被记住，这一事实指示着该事物会在机体中留下永久性的记号。当然，我们这里涉及的只是对于行动和思考具有重要性的新颖经验。例如，我们在正常情况下不会意识到我们的呼吸和心跳，而且也几乎不会注意到当我们运动四肢时的肌肉动作和骨骼动作。然而，当接受到我们当时或以后要按照它来有所行动的知觉印象时，神经系统中就会发生导致新的调节作用的某种不可逆的变化。不须涉及脑活动之分区和汇集的或多或少素朴的任何图景，将这种调节作用和用来在新形势下恢复稳定性的那种不可逆过程相比较是很引人入胜的。当然，有遗传性的只是这种过程的可能性而不是它们的实际痕迹，这就使各个后代不会受到思维历史的影响，不论这种思维对后代的教育可能有多大价值。
为了对在这一设备精良的新研究所中工作着的一群杰出科学家即将取得研究上的成功表示我最热诚的愿望，我所能想到的最美好的远景就是：这个研究所将对增加我们在一种自然秩序方面的深入理解有所贡献，而那种秩序的阐明则正是原子概念的最初目的！
[英文本编者注]：当为了出版面校订这一稿件时，曾经作了一些小的形式上的改动。
1958年度卢瑟福纪念演讲
关于原子核科学的奠基人和以他的工作为基础的若干发展的一些回忆
（1958年11月在伦敦物理学会的一次集会上的演讲，1961年完成增订稿。原载《物理学会会刊》（Proceedingsof Physical Society），78，1961。）
接受物理学会的邀请来在“卢瑟福纪念演讲”的序列中作出一点贡献，这对我来说是一种喜悦；多少年来，在这种演讲中，卢瑟福的很多最亲近的合作者曾经评述了他的基本科学成就，并且叙述了关于他的伟大人格的回忆。作为在很年轻时就有幸参加在卢瑟福的启示下进行工作的物理学家集体的一员，作为在连续许多年中如此受惠于他的温暖友情的一个人，我对于重提我最珍贵的某些回忆的任务是欢迎的。因为在单独一次演讲中不可能企图对恩耐斯特·卢瑟福的宏伟的、多方面的终生工作及其深远后果进行概括叙述，我将仅仅谈到我具有个人回忆的那些时期，以及我了解得最清楚的那些发展。
我初次得到瞻仰卢瑟福的风采和亲聆卢瑟福的谈吐的伟大经验，是在1911年的秋季；当时，经过在哥本哈根的大学学习之后，我正在剑桥和J．J．汤姆孙（J．J．Thomson）一起工作，而卢瑟福则从曼彻斯特来到剑桥，在开文迪什年度聚餐会上发表演说。虽然在此场合我并没有和卢瑟福发生个人接触，但我对他的性格上的魅力和魄力却得到了深刻的印象；不论在哪儿工作，卢瑟福都曾经通过他的性格完成了几乎难以置信的功绩。聚餐会是在最有风趣的气氛中进行的，它使卢瑟福的许多同道有机会重提当时已经和他的名字联系在一起的很多轶事。在关于他是如何沉浸在他的研究中的各种例证中间，据说有一个开文迪什实验室的助手曾经注意到这样一件事：在多少年来曾经在这一著名实验室中工作过的所有热心的青年物理学家当中，卢瑟福是最能够狠狠地咒骂他的仪器的一个人。
在卢瑟福自己的演说中，我特别记得他对他的老朋友C．T．R．威耳孙（C．T. R．Wilson）的最新成就表示祝贺时的那种热情；那时威耳孙刚刚用天才的云室方法得到了最初的几张。射线径迹的照片，这些照片表明，在通常是显然很直的径迹中，有几条径迹很清楚地有着突然的曲折。当然，卢瑟福是完全熟悉这一现象的；仅仅在几个月以前，这种现象才引导他得到了关于原子核的划时代的发现；但是他却承认，α射线生活史的这样的细节现在竟可以直接用我们的眼睛看到，这真是使他极端高兴的一个惊人事件。联系到这一点，卢瑟福非常赞赏地谈到，当他们在开文迪什协力工作时，威耳孙就已经用越来越精密的仪器坚持不懈地研究云雾的形成了。正如威耳孙后来告诉我的，他对这一优美现象的兴趣是早在年轻时代就已被唤醒了的，那时他曾经注意过，当气流升上苏格兰的山岭而后再下降到山谷中时，云雾就会出现而后又消失。
在开文迪什聚餐会的几个星期以后，我到曼彻斯特去拜访我逝世不久的父亲的一个同事，他也是卢瑟福的一个亲密朋友。在那里，我再次有机会见到卢瑟福，这期间他曾经参加了在布鲁塞尔召开的索耳威会议的开幕式，在那里他初次会晤了普朗克和爱因斯坦。在谈话中，卢瑟福用他所特有的热诚谈到物理科学中很多新的前景，他欣然同意了我的志愿：当我预计在1912年初春结束了在剑桥的学习以后，我将参加在他的实验室中工作的那一集体；在剑桥，我曾经对J．J．汤姆孙关于原子的电子构造的创见深感兴趣。
在那些日子里，很多来自不同国度的年轻物理学家，曾经在卢瑟福作为物理学家的才华和作为科学合作领导人的独一无二的天赋的吸引下，集合在他的周围。虽然卢瑟福总是非常忙于从事他自己的工作的进展，但是，当任何一个青年人觉得自己有了一种那怕是不很高明的想法时，他也总是很耐心地听下去。同时，他有着完全的独立态度，他对于权威很少有什么敬意，而且不能容忍他所谓的那种“夸夸其谈”。在这种场合下，他有时甚至可以用一种孩子气的方式谈到那些年高德劭的同道，但他从来不让自己卷入个人的争端中，而且他经常说：“能够败坏某人名誉的只有一个人，那就是他自己！”
很自然，沿每一方向追索发现原子核所将引起的后果，这就是整个曼彻斯特集体的兴趣中心。在我留在实验室中的头几个星期中，我按照卢瑟福的建议学习了一门关于研究放射性的实验方法的入门课程；这种课程是在盖革（Geiger）、马考沃（Makower）和马斯顿（Marsden）的有经验的教导下为大学生和新的访问者们开设的。但是，我的兴趣很快就转向了新原子模型的一般理论涵义，特别是这种模型所提供的一种可能性，即在物质的物理属性和化学属性中，有可能明确地区分起源于原子核本身的那些属性和主要依赖于受到原子核束缚的电子的分布的那些属性，各该束缚电子到原子核的距离是比原子核的线度大得多的。
尽管放射性蜕变的解释必须到原子核的内在结构中去找，但是，事情很明显，各元素的普通的物理特征和化学特征是表现着周围电子体系的属性的。甚至也已经弄清楚，由于原子核的质量很大而其体积则比整个原子的体积小得多，从而电子体系的结构也就几乎仅仅依赖于核的总电荷了。这种考虑立刻就揭示了一种前景：可以将每种元素的物理属性和化学属性的说明建筑在单独一个数上，这个数表示着作为电荷基元单位之倍数的核电荷，现在大家把它叫做原子序数。
在发展这样一些观点时，我通过和乔治·赫维斯讨论而受到了很大鼓励；在曼彻斯特集体中，他的化学知识是特别广博的。特别说来，早在1911年，他就想出了巧妙的示踪原子法；从那时起，这种示踪原子在化学研究和生物学研究中已经变成如此有力的工具了。正如赫维斯自己很幽默地描述过的，引导他得到这种方法的是一件繁重工作的负结果，这件工作是在卢瑟福的挑战下进行的；卢瑟福告诉他说，“如果他真有本领”，他应该助一臂之力，来从大量的氯化铅中分离出宝贵的镭D，这种氯化铅是从沥青铀矿中提取出来的，并且是由奥地利政府赠送给卢瑟福的。
