原子物理学的一个最突出的特征就是在一些实验条件下观察到的那些现象之间的新颖关系，这些实验条件要用不同的基本概念来描述。事实上，当人们企图按照经典方式来描绘一种原子过程的历程时，所得的经验可能显得是相互矛盾的；但是，不论如何矛盾，它们却代表着有关原子体系的同样重要的知识，而且，它们的总体就包举无余地代表了这种知识；在这种意义上，这样的经验应该被看成是互补的。互补性这一概念绝不会使我们离开自然的独立观察者的地位，这一概念应该被认为是在逻辑上表现了我们在这一经验领域中进行客观描述时所占的位置。人们认识到，测量仪器和所研究的物理体系之间的相互作用，构成量子现象的一个不可分割的部分；这种认识，不但揭露了机械自然观的一种出人意料的局限性，而且迫使我们在整理经验时必须适当注意到观察条件——所谓机械自然观，是以赋予物理体系以独立特性为其特征的。
关于对一种物理解释必须要求些什么的问题，是一个争论很多的问题；当考虑这一问题时，我们必须记得，经典力学已经意味着放弃了匀速直线运动的原因，而相对论则告诉我们不变性及等效性的论点必须怎样地被看成合理解释的范畴。同理，在量子物理学的互补描述中，我们遇到一种更进一步的自相谐调的推广；这种推广可以把在说明物质基本属性方面带有决定意义的一些规律性包括在内，但是，这种推广超出了决定论描述的范围。就这样，物理科学的历史表明，在揭示习见概念的出人意料的局限性方面，更广阔经验领域的探索将怎样指示出保持逻辑秩序的新方法。我们现在即将论证，包括在原子物理学发展中的认识论教益，使我们想到在远远超出物理科学范围的那些经验的描述及概括中也有一些类似情况，而且，这种教益也使我们可以找出一些共同特色来推动有关知识统一性的寻求。
当离开物理学的正式领域时，我们所面临的第一个问题就是生命机体在自然现象的描述中的地位问题。在最初，在有生命物质和无生命物质之间并没有画什么明确界线；如所周知，强调了单个机体的完整性，亚里斯多德曾经反对过原子论者的观点，而且，甚至在讨论力学基础时他也保留了目的和能力这一类的概念。但是，在文艺复兴时代，在解剖学和生理学中得到了一些伟大发现，尤其是提出了经典力学；在这种经典力学的决定论的描述中，消除了有关目的的一切思想；结果就出现了一种完全机械主义的自然观，而且很多有机的机能也确实可以用物质的物理属性和化学属性来加以说明，而这些属性则可以用简单的原子概念来得到广泛的解释。诚然，机体的结构及作用过程，会引起原子过程的一种往往显得和热力学定律难以调和的有序化——热力学定律意味着，在构成一个孤立物理体系的各原子之间，有一种不断无序化的趋势。但是，维持并发展有机体系所必需的自由能，是由体系的环境通过营养和呼吸而不断供应着的；如果充分注意到这种情况，就可以清楚地看到在这方面并不存在任何违反普遍的物理定律的问题。
在最近几十年中，我们在关于机体的结构及作用过程的知识方面得到了很大的进展，而且，特别说来，已经清楚地知道量子规律性在这种问题的很多方面都起着一种基本作用。这样的规律性，对于那些高度复杂的分子结构的显著稳定性来说是根本重要的；这些分子结构是规定着物种遗传性的那些细胞的重要组成；不但如此，关于用穿透性辐射照射机体而引起的突变的研究，也提供了量子力学统计定律的一种惊人应用。此外也曾发现，对于机体完整性十分重要的感觉器官，其灵敏度接近于个体量子过程的水平，而放大机构则在神经信息的传递中起着特别重要的作用。虽然是以一种新颖的方式，整个的发展再一次地将生物学问题的机械论处理方式提到了显著地位，但是，有一个问题同时也变得尖锐起来：将有机体和高度复杂、高度精密的体系相对比，例如和近代工业的机器或和电子计算机相对比，是否可以提供一种适当的基础来对生命机体所显示的自动调节机构进行客观描述？
当回到原子物理学所给予我们的认识论教益时，我们首先必须知道，量子物理学中所研究的封闭过程，并木是直接和生物学机能相类似的；为了保持生物学机能，必须在机体和环境之间有一种不断的物质交换和能量交换。此外，任何的实验装置，只要它能够将这种机能控制到可以用物理方式来明确描述的程度，就一定会阻止了生命的自由体现。然而，这一情况恰恰就提示了对待有机生命问题的一种态度，这种态度提供了机械论处理方式和目的论处理方式之间的一种更恰当的平衡。事实上，正如作用量子在原子现象的说明中显得是一种既不能解释也不需解释的要素一样，生命概念在生物科学中也是一种基本概念；在生物科学中，在生命机体的存在和进化方面，我们所关心的是我们所属的自然界中各种可能性的显示，而不是我们自己所能进行的实验的结果。事实上，我们必须认识到，至少在趋势上，客观描述的要求是由生物学研究中实际地应用论证和应用概念时的那种特征性的互补方式来满足的；那些论证以物理科学及化学科学的全部资料为基础，而那些概念则直接涉及超出这些科学以外的机体的整体性。重要的是，只有放弃了生命的普通意义下的解释，我们才有可能考虑生命的特征。
当然，正如在物理学中一样，在生物学中我们也是保持了独立观察者的地位的，问题只是对于经验作逻辑概括的条件有所不同而已。对于动物和人类的先天行为及条件行为的研究来说，这种说法也成立；而心理学概念则是很容易适应于这种研究的。即使在一种肯定是行为主义的处理方式中，也几乎不能避免这样的概念；而且，当我们处理如此高度复杂的行为，以致这些行为的描述实际上涉及个体机体方面的内省过程时，意识这一概念就会自动出现。在这儿，我们牵涉到本能一词和理性一词的互斥性的应用；这种应用要用本能行为在人类社会中所受的抑制程度来表明。虽然在试图说明我们的精神时我们在观察的独立性方面遇到越来越大的困难，但是，甚至在人类心理学中，仍旧可能在很大程度上保持客观描述的要求。在这一方面，注意到下述事实是很有兴趣的：虽然在物理科学的早期阶段人们可以直接信赖那些能够有一种简单的因果说明的日常生活事件的特点，但是，从语言发源时起，人们就应用了我们的思想内容的一种本质上互补的描述。事实上，这种语言交流中所采用的丰富术语，并不指示一种连绵不断的事件进程，而是指示着互斥的经验；这些经验，用注意所及的内容和“我们自己”一语所表示的背景之间的不同分界线来表征。
一方面是我们考虑自己的行动的动机时的情况，另一方面是我们体验到一种决心感时的情况，这两种情况之间的关系就是一个最显著的例子。在正常生活中，这种分界线的变动是有点直觉地被觉察到的，但是，所谓“自我错乱”的症状，在精神病学中也是尽人皆知的；这种症状可能导致人格的瓦解。用表面看来互相矛盾的属性来表示人类意识的同等重要的一些方面，这种用法确实和原子物理学中的情况十分相像；在原子物理学中，互补的现象需要用不同的基本概念来定义。最重要的是，“意识的”一词指示着可以在记忆中保留下来的经验，这一情况就意味着意识的经验和肉体的观察之间的一种比较。在这样的类似中，不可能为下意识这一概念提供一种无歧义的内涵，这就和不可能为量子力学表述形式提供一种形象解释相对应。附带谈到，神经官能症的心理分析疗法，可以说是通过使病人得到新的意识经验的方法、而不是通过帮助他窥测他的下意识深处的方法来恢复他的记忆内容的平衡。
从一种生物学的观点看来，要解释精神现象的特征，我们只能作出这样的结论：每一种意识的经验都和机体中的一种残存印象相对应；这种印象等于神经系统中种种活动过程的成果的一个不可逆的纪录；这种过程不受内省的影响，而且也很难用机械论的方法来下一个包举无遗的定义。无疑地，牵涉到很多神经细胞的相互作用的这种纪录，是和机体的任一单个细胞的永久性结构根本不同的；这种永久性的结构和发生学上的再生作用有联系。然而，从一种目的论的观点看来，我们不但可以强调这种永久纪录在影响我们对后来刺激的反应方面的用处，而且同样可以强调另一事实的重要性：于孙后代并不会受到个体的实际经验的干扰，而是只依赖于那些机体属性的再生作用，各该属性被证实为对于知识的积累和利用是合用的。在任何寻根究底的企图中，我们当然必须有在每一步中遇到越来越大的困难的准备；而且，很有启发性的是，我们越是接近和我们的意识特征有关的那些生命机体的特点，物理科学的简单概念就越是难以直接应用。
为了说明这一论点，我们将简略地谈谈自由意志这一古老问题。根据以上的叙述可以清楚地看到，意志一词对于精神现象的一种包举无遗的描述是必不可少的，但是，问题在于我们能够在多大程度上谈到按照我们的可能来行动的自由。只要采取无限制的决定论观点，这种自由的概念当然就会受到排除。然而，原子物理学的一般教益，尤其是生物学现象之机械论描述法的有限范围那种教益，都暗示着机体适应环境的能力是包括了选择达到这种目的的最合适方式的能力的。因为不可能在一个纯物理的基础上来判断这种问题，所以最重要的就在于认识到，心理学经验可以提供有关问题的更贴切的知识。决定性的一点就是，如果我们企图预言别人在给定情况下将要做什么，我们就不但需要力求了解他的整个背景，包括他的生活历史中可能对个性的形成有所贡献的一切方面，而且我们也必须认识到，我们的最终目标是要自己设身处地地为他着想。当然，对于某件事情，无法断言是因为一个人相信他能做才去做呢，还是因为他愿做他才能做；但是，很难否认的是，可以说我们有一种感觉，认为可以按照情况作出最好的判断。从客观描述的观点来看，这是没有什么可以增减的，从而在这种意义上我们可以既合乎实际而又合乎逻辑地谈到意志的自由，其谈论的方式也就是为责任和希望一类的字眼保留了用武之地的那种方式，而责任和希望之类的字眼，是和人类交流思想所必需的其他字眼一样地无法定义的。
这样的考虑，指示了有关我们的观察地位的教益所具有的认识论含意，这种教益是物理科学的发展所带给我们的。由于放弃了对于解释所提的习见要求，我们也就得到了概括更广泛经验领域的一种逻辑方法；这种方法使人们有必要适当注意生观一客观分界线的画法。既然在哲学文献中有时会涉及客观性、主观性乃至实在性的不同水平，那么就可以强调，正如实在论及唯心论一类的观念一样，终极主观这一概念在我们所定义的客观描述中是没有它的地位的；但是，这种情况当然并不意味着对我们所关心的问题的范围有所限制。
既经讨论了科学中的和知识统一性有关的某些问题之后，现在我要开始谈谈在我们的程序上提出的更进一步的问题：是不是有什么不同于科学真理的诗意的、精神的或文化的真理？作为一个科学家，进入这些领域是很勉强的，但是，我将以一种如上所示的态度来冒昧地评论评论这一问题。当论证我们的表达方式和我们所关心的经验领域之间的关系时，我们事实上直接面临着科学和艺术的关系问题。艺术所能给我们的滋养，起源于它使我们想到一些和谐性的那种能力；这些和谐性超出了系统分析的界限。文学、绘画和音乐，可以说形成了一系列的表达方式；在这种表达方式中，越来越广泛地放弃了作为科学交流之特征的定义，这就使想象力得到一种更自由的表现。特别说来，在诗歌中，这一目的是通过和观察情况的变动有关的字句排比来达成的；通过这种排比，在感情上统一了人类知识的许多方面。
尽管一切艺术作品都需要灵感，但是，指出这一点并没什么不恭之处：即使在他的创作高潮中，艺术家也是依赖于我们所在的共同人类基础的。特别说来，我们必须知道，在谈到艺术成就时最常用到的所谓“即兴”之类的字眼，表示了一切思想交流所不可缺少的一种特色。不但在日常谈话中我们对于表达自己思想的字句的选择会或多或少地不加注意，而且，甚至在有字斟句酌之可能的文章写作中，要解决每一字句的取舍问题也需要一种本质上和“即兴”等效的最后决心。附带谈到，在作为一切真正艺术成就之特色的严肃性和幽默性之间的平衡中，我们会回想到一些互补的方面；这些方面在儿童游戏中是很显著的，而在成人生活中也同样是可以觉察的。事实上，如果我们力图十分严肃地谈论问题，我们就有很快地被听众和自己看成极为乏味的危险；但是，如果我们时常设法开开玩笑，那么我们很快就会发现，连自己带听众都处于莎士比亚戏剧丑角的那种不亦乐乎的心情中。
在科学和艺术的对比中我们当然不应该忘记，在科学中，我们所遇到的是论证经验并发展概念来概括这些经验的系统协作，其作法就如同把石头搬来并垒成一个建筑一样；而在艺术中，我们所遇到的却是更加直觉的唤起情感的个人努力，这种情感使我们想到自己的处境的整体。在这儿，我们遇到这样一种情况：正像“真理”一词一样，知识的统一性问题显然包括着歧义性。事实上，在精神价值和文化价值的问题上，我们也会想起和一种恰当的平衡有关的那些认识论问题，这种平衡存在于我们企图得到一种无所不包的看法来看待千变万化的生活的那种欲望和我们以一种逻辑上合理的方式来表现我们自己的那种能力之间。
在这里，科学和宗教采取的出发点是根本不同的；科学的目的在于发展一种普遍方法来整理普通的人类经验；宗教的根源则在于在社会内部推进见解和行为的和谐性的那种努力。当然，在任何宗教中，社会成员所共有的一切知识是包括在普遍构架之内的；这种构架的原始内容就是在崇拜和信仰中所强调的那些价值和概念。因此，直到随后的科学发展带来了新颖的宇宙学教益和认识论教益为止，内容和构架之间的内在关系是不需要什么注意的。历史进程在这些方面提供了很多例证；我们可以特别提到科学和宗教之间的那种和欧洲文艺复兴时代机械自然观的发展相与俱来的真正的决裂。一方面，有很多一向被认为是神灵的显示的现象，作为普遍的、不变的自然定律的结果而显现了出来。另一方面，物理方法和物理观点又和宗教所不可缺少的对于人类的价值及理想的重视相去甚远。因此，作为所谓经验主义哲学和批判主义哲学这两个学派的共同点，就出现了或多或少模糊地区分客观知识和主观信仰的一种态度。
然而，近代的科学发展强调了适当注意主观-客观分界线的画法对于无歧义思想交流的必要性；这样一来，就为知识和信仰这一类字眼的应用创造了一种新的基础。最重要的是，关于因果性观念之固有界限的认识，曾经提供了一种构架；在这种构架中，宇宙前定性这一概念被自然进化这一概念所代替了。在人类社会的组织方面我们可以特别强调，个人在团体中的地位的描写，显示着一些典型的互补方面；这些互补方面，和价值的估计及估计价值所在的背景之间的变动着的界线有关。确实，每一个稳定的人类社会都需要一种用法律条文规定下来的公平正道，但是同时，脱离了家庭和朋友的生活，显然会失掉它的某些最可宝贵的价值。而且，虽然公正和仁慈的尽可能密切的结合代表着一切文化中的共同目标，但是必须承认，任何需要严格执行法律的场合都没有显示仁慈的余地，而且，相反地，仁爱和恻隐可能是和一切的公正概念相冲突的。这一点，在很多宗教中通过象征这些理想的神低之间的斗争而神话式地显示了出来；这一点，在古代的东方哲学中是用下述的训诫来加以强调的：当在人生中寻求和谐时，永远不要忘记我们自己在现实舞台上既是演员又是观众。
当比较以受到历史事件哺育的传统为基础的不同文化时，我们就遇到在一种传统背景上来估价另一民族的文化的困难。在这方面，民族文化之间的关系有时被形容为互补的关系，虽然这一说法不能按照它在原子物理学或心理分析学中的那种严格意义来理解；在原子物理学或心理分析学中，所遇到的是我们的处境的不变特征。事实上，不但民族之间的接触常常引起保持着民族传统之可贵因素的文化融合，而且人类学的研究越来越变成一种显示文化发展之共同特点的最重要的源泉。确实，知识的统一性问题，是和追求广泛理解以作为提高人类文化之一种方法的那种奋斗分不开的。
在结束这一演讲时，我感到必须请求原谅，因为在谈论这种一般性的问题时竟然如此大量地涉及了以物理科学为代表的特殊知识领域。但是，我曾经试图指示一种普遍的态度；这种态度受到我们今天在这一领域中所得教益的启示，而且在我看来这种态度对知识的统一性问题是很重要的。这种态度可以这样来总结：力求作到和谐地概括我们处境的越来越广泛的一些方面，承认任何经验都不能不用一种逻辑构架来加以定义，并承认任何外观上的不和谐都只能通过概念构架的适当扩充来加以消除。
原子和人类知识
（1955年10月在哥本哈根丹麦王国科学院的一次会议上的演讲。）
在科学史上，在知识的进步以及在我们自己就是其中一部分的那个自然界的掌握方面，本世纪内对于原于世界的探索是没有先例的。然而，和知识及能力的每一增长相联系着，有一种更大的责任；而各种协约的履行及原子时代新危险的消除则使我们的整个文化面临着一种严重的挑战；这种挑战，只能用建筑在人类共处关系之相互理解上的全体人民的合作来应付。在这种形势下，重要的在于意识到，多少年来，科学在阐明我们的知识基础的努力中曾经团结了人类；科学是无国界的，它的成就是人类的公共财富。正如我将试图说明的，原子的研究不但已经使我们的洞察力深入到一个新的知识领域中，而且已经刷新了一般知识问题的面貌；这种研究留下了非常广泛的后果，它的进步是以世界范围的合作为基础的。
初看起来，原于科学竟然包含了一种普遍性的教益，这似乎是使人惊异的；但是，我们必须记得，在它的一切发展阶段中，原子科学都曾经牵涉到一些意义深远的知识问题。例如，通过承认物质可分性有一种极限，古代的思想家们企图找到一种基础，来理解自然现象所显示的永久性的特征，而不管它们的多种多样和千变万化。虽然从文艺复兴以来原子概念曾对物理学及化学的发展越来越有贡献，但是，直到本世纪的初叶为止，这种概念都被看成了一种假说。事实上，人们曾经认为，本身就是由很多很多原子构成的我们的感官，对于观察物质的最小部分来说肯定是过于粗糙的。然而，通过上世纪末和本世纪初的伟大发现，这种形势在根本上起了变化；而且，如所周知，实验技术的进步，已经使人们有可能纪录单个原子的效应并获得关于组成原子本身的更基本的粒子的知识。
虽然古代的原子论对于机械自然观的发展曾经有过深刻的影响，但是，使得追索表现在所谓经典物理学中的那些规律成为可能的，却是直接可以认知的天文经验及物理经验的研究。按照伽利略的准则，现象的说明应该以可测量的量为根据；这种准则使人们有可能消除那些长期阻碍了力学之合理表述的物活主义观点。在牛顿的原理中，奠定了一种决定论描述的基础；按照这种描述，人们可以根据一个物理体系在某一给定时刻的状态的知识来预见该体系在后来任一时刻的状态。利用相同的方式，也可以说明电磁现象。然而，这就要求，除了各带电体及磁化体的位置和速度以外，体系状态的描述还应该包括每～空间点上的电力和磁力在所给时刻的强度和方向。
作为经典物理学的特征的观念构架，很久以来就被设想为提供了描述一切物理现象的正确工具，而且，它对原子概念的应用和发展也是相当有用的。当然，对于包括着很多很多组成部分的普通物体一类的体系，根本不存在什么体系状态的包举无遗的描述问题。但是，不放弃决定论的概念，也曾经可能根据经典力学原理导出一些反映着物质客体之很多属性的统计规律。虽然力学的运动定律允许单个过程沿完全相反的程序进行，但是，在作为分子相互作用结果的统计性的能量平衡中，却找到了热现象不可逆性的本征特点的充分解释。力学应用的这一巨大扩充，进一步强调了原子概念在描述自然方面的不可缺少性，并开拓了计算实物中的原子数目的初步可能性。
然而，热力学定律的基础的澄清，不可避免地开辟了认识原子过程中的一种整体性特点的道路；这种整体性特点远远超过了物质之有限可分性的古老学说。如所周知，热辐射的较深入的分析，变成了经典物理概念的适用范围的试金石。电磁波的发现，当时已经为理解光的传播准备了基础，这种发现解释了实物的很多光学性质；但是，解释辐射平衡的努力，却给这一类的概念带来了不可克服的困难。在这里，人们必须处理以普遍原理为根据的、和物质结构的特殊假设完全无关的论证；这种情况在本世纪的第一年引导普朗克发现了普适作用量子；这种发现清楚地表明，经典物理描述是一种有着有限适用性的理想化。在普通规模的现象中，所涉及的作用量比作用量子大得多，从而可以把作用量子忽略不计。然而，在真正的量子过程中，我们就遇到一些和机械自然观完全不合的并且不能适用形象化的决定论描述的规律性。
普朗克的发现给物理学家们带来的任务，恰恰就是通过彻底分析应用我们的最基本概念时所根据的先决条件来在经典物理描述的一种合理推广中为作用量子提供余地。在引起了很多惊诧的量子物理学的发展过程中，我们时常被迫想到我们自己在一个经验领域中的处境的困难；这种经验和可以适用我们的表达方式来加以描述的那些经验很不相同。通过很多国家的物理学家们的广泛而有力的合作，曾经得到了很快的进步；这些物理学家的不同的处理方法，以一种最有成果的方式越来越明确地找到了问题的焦点。在今天这一场合下，当然不可能详尽地谈论个别的贡献，但是，作为以后考虑问题的基础，我将简略地对大家叙述一下这种发展的主要面貌。
普朗克曾经很慎重地把自己局限在统计的论证中，他并且强调了在细致地描述自然时放弃经典基础的困难，而爱因斯坦却很大胆地指出了在个体原子现象中考虑到作用量子的必要性。就在他通过相对论的建立而非常和谐地使经典物理构架得到完善的同一年，爱因斯坦曾经证明，要描述有关光电效应的观察结果，就需要承认对于从物质中逸出的每一个电子的能量传递是和一个所谓辐射量子的吸收相对应的。既然波动概念对于说明光的传播是必需的，那就不可能存在什么将波动概念简单地换成一种粒子描述的问题；从而人们就面临着一种奇特的两难推论，要解决这种问题就需要彻底地分析形象化概念的适用范围。
如所周知，由于卢瑟福发现了原子核，这一问题就受到了进一步的强调；这种原子核虽然很小，却几乎包含了原子质量的全部，原子核的电荷则和中性原子中的电子数相对应。这种发现提供了一种简单的原子图景，这种图景直接启发了力学概念及电磁学概念的应用。但是，很清楚的是，按照经典物理学原理，带电粒子的任何位形都不能具有说明原子的物理属性及化学属性所必需的那种稳定性。特别说来，按照经典的电磁理论，电子围绕原子核的任何运动都会引起能量的不断辐射；这种辐射意味着体系的迅速收缩，直到电子和原子核结合成一个线度远小于所给定的原子线度的中性粒子为止。然而，在一向完全无法理解的元素线光谱的经验定律中，发现了一种暗示，表明作用量子对于原子的稳定性及辐射反应是有着决定性的重要意义的。
新的出发点在这儿变成了所谓的量子假设；按照这种假设，一个原子的每一能量变化，都是原子在两个定态之间的一次完全跃迁的结果。进一步假设了一切的原子辐射反应都涉及一个单独光量子的发射或吸收，就可以根据光谱定出各定态的能量值。显然，在决定论描述的范围内，不可能对跃迁过程的不可分割性以及各过程在给定条件下的出现提出任何解释。然而，人们证实，有可能得到有关原子中电子的键合情况的一种概况；在所谓对应原理的帮助下，这种概观反映了很多的物质属性。通过和经典上预期的各过程的进程进行对比，曾经想寻找一些准则来适应量子假设而对描述加以统计的推广。但是，事情变得越来越清楚，为了得到原子现象的一种合理的说明，甚至必须进一步放弃图景的应用并对整个的描述进行一种剧烈的改造，以便为作用量子所蕴涵的一切特征留出余地。
由于很多现代最卓越的理论物理学家的天才贡献而得到的解答，是惊人地简单的。正如相对论的表述一样，在高度发展的数学抽象中找到了适当的工具。在经典物理学中用来描述一个体系的状态的那些量，在量子力学表述形式中被换成了一些符号性的算符，它们的对易性受到一些法则的限制，这些法则中包含着作用量子。这就意味着，像粒子的空间坐标及对应的动量分量这一类的量，不能同时被赋予确定的值。在这种方式下，这种表述形式的统计特征被表示成了经典物理学描述的一种很自然的推广。此外，这种推广也可以进一步表述一些规律性，它们限制着等同粒子的个体性，而且，像作用量子本身一样，这些规律性也不能用通常的物理图景表示出来。
利用量子力学的方法，可以说明大量的关于实物的物理属性和化学属性的实验事实。不但原子及分子中的电子键合情况得到了详尽的阐明，而且关于原子核的结构及反应也得到了一种深入的识见。在这方面我们可以指出，自发放射性增变的几率定律，已经被很和谐地纳入了统计的量子力学描述之中。对于新的基本粒子的属性的理解。也由于使这种表述形式适应于相对论不变性的要求而得到了不断的进步；这些新的基本粒子，近几年来是在高能原子核增变的研究中观察到的。但是，我们在这儿仍然面临着一些新问题；这些问题的解决显然要求进一步的抽象，以便把作用量子和基元电荷结合起来。
尽管量子力学在如此广阔的经验领域中富有成果，但是，它那种放弃对物理解释提出习见要求的作法却使得许多物理家和哲学家发生了怀疑，他们怀疑我们在这儿所遇到的是原子现象的一种包举无遗的描述这一事实。特别说来，有人表示了这样一种看法：统计的描述方式必须认为是一种权宜之计；在原则上，应该用一种决定论的描述方式来代替它。但是，这一问题的彻底讨论，却使我们作为原子物理学中观察者的地位得到了澄清，而原子物理学是给我们带来了在此次演讲的开始时所谈到的那种认识论的教益的。
由于科学的目的就在于扩大并整理我们的经验，所以人类知识的条件的任何分析，必须以考虑我们的思想交流手段的特点及范围为基础。当然，我们的基本手段就是为了适应环境及组织人类团体而发展起来的语言。但是，经验的增长曾经反复地对日常语言中所包括的那些概念及想法的充分性提出疑问。由于物理问题比较简单，它们是特别适于用来考察我们的思想交流手段的应用的。事实上，原子物理学的发展曾经告诉我们，不脱离平常的语言，怎样就能够创造一种足够宽广的构架来对新的经验进行包举无遗的描述。
在这方面必须意识到，在物理经验的每一种说明中，人们必须利用在经典物理学中所利用的交流手段来既描述实验条件又描述观察结果。在分析单个的原子级粒子时，利用不可逆的放大机构可以作到这一点——例如，利用由电子撞击而造成的照像底片上的斑点，或是在一种计数器中造成的一次放电；而观察结果则只涉及粒子被纪录下来的地点和时间，或是涉及到达计数器时的粒子能量。当然，在这种报道中，人们预先假设照像底片和实验装置其他部分的相对位置是已知的；例如，这些部分可能是用来确定时空坐标的起着调节作用的壁障及快门，或是一些确定着作用在粒子上的外力场并可用来量度能量的带电体及磁化体。实验条件可以在很多方面加以改变，但是问题在于，在每一种情况下，我们都应该能够告诉别人我们作了什么和学到了什么，因此，测量仪器的作用过程必须在经典物理的观念构架内加以描述。
由于一切测量都涉及一些足够沉重的物体，在描述这些物体时可以将作用量子忽略不计，因此，严格说来，原子物理学中并不存在什么新的观察问题。原子效应的放大过程只强调了观察概念本身的不可逆性；这种放大过程使说明建筑在可测量的量的基础上，并使现象得到一种奇特的封闭特点。在经典物理学的构架内，测量仪器的描述和研究对象的描述原则上并无区别，而当我们研究量子现象时情况却根本不同，因为作用量子在利用时空坐标及能量一动量等量来描述体系的态的方面加上了一些限制。既然经典物理学的决定论描述是以关于时空坐标和力学守恒定律之间的无限相容性的假设为基础的，那么我们在量子现象中显然就面临着一个问题：在原子客体方面，这样的描述能否得到充分的保持？
人们发现，为了澄清这一要点，客体和测量仪器之间的相互作用在量子现象的描述中所占的地位是特别重要的。例如，正如海森伯所强调的，按照量子力学，将一个客体定位于一个有限时空域中就会涉及仪器和客体之间的一种动量交换和能量交换，所选的时空域越小，这种交换就越大。因此，最重要的就是要研究，在现象的描述中，可以在多大程度上分别考虑观察带来的相互作用。这～问题曾经是许多讨论的焦点，而且出现过许多旨在完全控制所有的相互作用的方案。但是，在这些考虑中，却对一件事实没有适当地加以注意，那就是：测量仪器作用过程的说明本身就意味着，作用量子所蕴涵的这些仪器和原子客体之间的任何相互作用，都是不可分割地存在于现象中的。
事实上，每一种可以在一个有限时空域中纪录一个原子级粒子的实验装置，都需要用到固定的杯尺和校准的时钟；这些杆尺和时钟根据定义就排除了控制传给它们的动量及能量的可能。反之，动力学守恒定律在量子物理学中的任何无歧义的应用．都要使现象的描述涉及对于细致的时空标示的一种原则上的放弃。实验条件的这种互斥性就意味着，在现象的一种明确定义的描述中，必须把全部的实验装置考虑在内。量子现象的不可分性，在一种情况中得到了必然的反映，那就是，任何可定义的细分都要求着实验装置的一种改变，这种改变将引起新的个体现象。于是，决定论描述的基础本身就消失了，而预言的统计性则被这样一件事实所证实：在同一实验装置中，一般会出现和不同的个体过程相对应的观察结果。
这样的考虑不但澄清了上述那种光的传播方面的两难推论，而且完全解决了物质粒子行为的形象表示所面临的对应佯谬。当然，在这儿，我们不能寻求一种习见意义上的物理解释，我们在一个新的经验领域中所能要求的，只是消除任何表现上的矛盾而已。不论不同实验条件下的原子现象表现得多么矛盾，其中每一个现象却都是明确定义了的，而且所有这些现象的总体就包罗了有关客体的一切可定义的知识；在这种意义上，这些现象必须认为是互补的。量子力学表述形式的唯一目的，就是要概括在不同实验条件下得到的观察结果；这些实验条件是用简单的物理概念来描述的。这种表述形式，恰恰给出了一个很大经验领域的这样一种包举无遗的互补说明。形象表示的放弃只和原子客体的表有关系，而描述实验条件的基础，以及我们选择这些条件的自由，则仍然保留了下来。整个表述形式只能适用于封闭现象；在所有这些方面，这种表述形式必须认为是经典物理学的一种合理的推广。
由于机械自然观对哲学思维的影响，人们有时感到在互补性概念中有一种和科学描述的客观性不相容的关于主观观察者的论述，这是可以理解的。当然，在每一经验领域中，必须在观察者和观察内容之间保持一种明确的分界线，但是，我们必须意识到，作用量子的发现曾经刷新了描述自然的基础，而且揭示了一向未经注意的合理应用交流经验所必需的那些概念时的先决条件。我们看到，在量子物理学中，测量仪器的作用过程的一种说明对于现象的定义是不可缺少的，而且，可以说，我们必须适当地区分主观和客观，以便对于每一单独事例都能无歧义地应用描述中所用的那些基本物理概念。互补性概念绝不包括和科学精神不相容的任何神秘主义，它指示了描述共概括原子物理学中的经验的逻辑基础。
正如物理科学的早期进展一样，原子物理学的认识论教益，很自然地引起了关于在其他知识领域中进行客观描述时所用的交流手段的重新考虑。主要是对于观察问题的强调，提出了生命机体在自然描述中的地位问题，以及我们自己作为思想着和活动着的人的状况问题。虽然在某种程度上有可能在经典物理学构架中将机体和机器进行对比，但是，很明显，这种对比并没有充分考虑到很多的生命特征。在灵魂和肉体的原始区分所带来的困难中，机械自然现在描述人的处境方面的不适用性表现得特别明显。
在这儿，我们所面临的问题显然是和一件事实有联系的，那就是：人类存在的很多方面的描述，需要用到并不是直接以简单物理图景为根据的一种术语。然而，认识到这样的图景在说明原子现象方面的有限适用性，就为生物学现象和心理学现象怎样在客观描述的构架中得到概括提供了一种线索。和以前一样，在这儿，认识到观察者和交流内容之间的分别是很重要的。在机械自然观中，主观-客观分界线是固定的；而一种更广阔描述的用武之地，却通过这样一种认识而被提供了出来：我们的概念的合乎逻辑的应用，要求着这种分界线的不同画法。
不必企图包举无遗地定义有机生命，我们可以说，一个生命机体是由它的整体性和适应性来表征的；这就意味着，描述一个机体的内在机能及机体对外来刺激的反应，常常需要用到“有目的的”这样一个字眼；这个字眼是物理学和化学中所没有的。虽然原子物理学的结果在生物物理学及生物化学中得到了大量的应用，但是，封闭的个体量子现象当然不曾显示使人想到生命概念的任何特色。如上所述，在一个广阔的经验领域中表现为包举无遗的原子现象的描述，是以那样的测量仪器的自由应用为基础的，这些测量仪器是正确应用基本概念所必需的。但是，在一个生命机体中，测量仪器和研究对象之间的这样一种区分几乎是不能充分贯彻的，从而我们就必须对这样一种情况有所准备：每一种实验装置，如果它的目的在于对机体的机能提出一种在原子物理学意义上明确定义的描述，它就将是和生命的体现不能相容的。
在生物学研究中，关于机体的整体性特色及目的性反应的说法，是和关于结构及调节过程的越来越详细的知识共同使用的；这种知识甚至在医学上也带来了十分伟大的进步。我们在这儿遇到一种对待一个领域的实际方式；在这种领域中，用来描述该领域之各个方面的表达手段牵涉到互斥的观察条件。在这一方面必须意识到，所谓机械论的态度和目的论的态度并不是互相矛盾的两种观点；它们显示了一种和我们作为自然观察者的地位有关的互补关系。然而，为了避免误解，意识到一点是很重要的，那就是，和原子规律性的说明相反，有机生命的一种描述和生命发展的可能性的一种估价，都不能以观念构架的完备性为目的，而只能以其足够的广度为目的。
在心理经验的说明中，我们遇到一些和物理学术语距离更远的观察条件及对应的表达手段。且不说在描述动物行为时应用本能和理性这一类字眼的必要程度及合理程度，对于我们自己和对于别人同样适用的意识一词，当描述人类状况时也是不可缺少的。在适应环境时所用的术语，可以用简单的物理图景及因果概念作为出发点，而我们的意识状态的说明却需要用到一种典型的互补描述方式。事实上，思想和感觉这一类字眼的应用，并不牵涉到一个坚固地联系着的因果链，而是牵涉到一些经验；这些经验，因为意识内容和我们模糊地自称的背景之间的不同区分而相互排斥。
感到决心时的经验和有意识地考虑行为动机时的经验，二者之间的关系是特别有教育意义的。这些表面上相反的表达手段在描述意识生活的丰富性方面的不可缺少性，突出地使我们想起原子物理学中应用基本物理概念的那种方式。然而，在这样一种对比中我们必须意识到，心理经验并不能加以物理测量，而且，决心这一概念并不表示一种决定论描述的推广，而是从一开始就指示着人类生活的特征。不涉及关于意志自由的古老哲学讨论，我将仅仅指出，在我们的状况的客观描述中，决心一词的应用是和希望及责任这一类词的应用密切对应的，而这一类的词对于人类的思想交流也是同样不可缺少的。
在这儿，我们遇到一些问题，它们接触到人类的共处关系，而问题中表达手段的多样性则起源于利用任何固定分界线来表征个人在社会中所起作用的不可能性。在不同生活条件下发展起来的人类文化，在所建立的传统和社会型式方面表现了如此强烈的对比；这一事实使人可以在某种意义上把这些文化说成是互补的。然而，在这儿，我们绝不是在处理肯定互斥的一些特征，就像我们在物理学普遍问题及心理学普遍问题的客观描述中所遇到的那些特征一样；我们所处理的，是可以通过民族间的广泛交往而得到理解或改进的态度上的差别。在我们的时代，当增长着的知识和能力将一切人的命运空前地连接起来时，科学中的国际协作有着广泛的工作要作；这种工作，要靠对于人类知识的普遍条件的认识来推进。
物理科学和生命问题
（脱稿于1957年，根据1949年2月在哥本哈根丹麦医学会召开的一次纪念斯提诺的集会上的演讲改写而成。）
我欣然接受哥本哈根医学会的邀请来作一次斯提诺演讲；这个学会要用这种演讲来纪念这一著名的丹麦科学家；他的成就越来越受到赞扬，不但在本国，而且在整个的科学界。作为讲题，我选了这样一个问题，它在多少年来吸引了人们的注意，而且斯提诺本人也曾经对它深切关心；那就是：物理经验可以在多大程度上帮助我们解释体现得繁复而多样的有机生命。我将试图说明，最近几十年中的物理学发展，特别是通过对一向我们未经进入的原子世界的探索而在我们作为自己是其一部分的那个自然界的观察者的地位方面得到的教益，曾经为看待这一问题的态度创造了一种新背景。
甚至在古希腊的哲学流派中，在说明生命机体和其他物质客体之间的显著差别所用的思维手段方面也可以发现很不相同的一些意见。如所周知，原子论者们认为，一切物质的有限可分性，不但对于简单物理现象的解释是必要的，而且对于机体的机能及其有关心理经验的解释也是必要的。另一方面，亚里斯多德却反驳了原子概念，而且，有鉴于一切生命机体所显示的整体性，他主张在自然的描述中必须引用完美性和目的性之类的概念。
差不多在2000年的时间内情况都基本上没有改变，而直到文艺复兴时代才在物理学中和生物学中得到了伟大的发现；这些发现后来带来了新的刺激因素。物理学的进步，首要地在于放弃了将推动力看成运动原因的亚里斯多德概念。伽利略认识到匀速运动是惯性的表现，他强调了力作为运动变化的原因；他的认识和强调，后来成了力学发展的基础；牛顿以受到后世赞叹的方式赋予了这种力学以巩固而完备的形式。在这种所谓的经典力学中，一切有关目的性的说法都被消除掉了，因为事件的历程被描述成了所给初始条件的自动后果。
