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物理世界的本质 物理学的说明
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如果读者不相信，一个事物在其存在与否的问题中能有任何不确定的话，那就请他看一看下面的问题：考虑在爱因斯坦的“有限而无界”的球形空间内的物质的分布，假定物质如此排列，使得每一个粒子在其对拓点上都有一个完全类似的粒子（有理由相信，物质由于重力法则的结果必然地具有这种排列，但这并不确定）。所以每一个粒子群，不仅在其结构和配置上完全与其对拓点类似，而且在其全部环境中也与之相类似，这两个粒子群实际上用任何可能的实验测试都不能区别。我们开始环球旅行，便遇着一群A；之后继续走到半圈后，我们便遇到任何测试都不能区别的一个完全类似的群，再转另一半圈又把我们带到一个完全类似的群，但我们确定这是原来的A群。现在我们略作端详，我们意识到任何情形下只要走得够远都会回到同一个群，为什么在我们抵达′时不接受这一明显的结论呢？每件事物都完全如我们重行到达出发点一样，我们已经遭遇过一系列精确相似的现象，但出于某种任意的理由，遂决定仅有替代的现象才是真正相同的。要辨别所有它们并不困难，在那种情形下，“椭圆”空间代替了“球形”空间，但是何者为实际的真理呢？不考虑我把A与A′介绍给你们、好似它们不是相同的粒子这一事实，是因为那样回避了问题的实质。想象一下你们实际上在一个你们从未被告诉过的世界里进行这种冒险，你们是不能找到答案的。你们能想象这问题的意义吗？我是不能。答案上所显示的是我们是否将为A和A′分别提供两个光环，抑或提供一个就足够了。
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原子物理学现象的描述极其生动，我们看到原子带着在轨道上运行的电子，电子到处突进、碰撞和弹跳。从轨道脱离的自由电子以百倍速度围着原子急剧绕弯疾驰，从原子侧边滑过又间不容发地逃逸。逃逸出的电子被捕获并停留在轨道上，逃逸能撼动以太使之振动，X光撞击着原子并把电子抛向更高能级的轨道。我们看到这些电子又掉回原轨道，有时逐步掉回，有时急剧掉回，在亚稳态的死巷中被捕获，在“禁止通行”的标识前迟疑着。在这些现象背后，量子h用数学的精确性控制着每个变化，这就是唤起我们理解的图景的种类——并非像梦一样消退的不具实质的游行。
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这种情景如此壮美，以致我们或许都忘记了曾几何时我们还希望了解一个电子是何物，这个问题始终未获答案，对电子难以编织熟识的概念，那是属于待解之谜。相似地，对过程的描述也必须再三斟酌。电子的轨道转移是描述一个原子状态的特定变化的传统方法，实际上并不能与宏观想象的空间中的运动相关。一些未知之物在做我们所不知道的事情——此即我们的理论所归结的东西。它不像是一个特别启发性的理论，我在别处也读过与之类似的东西——
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光滑如菱鲆，蜿蜒蠕动，缠绕如藤萝。
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关于活动性有相同的建议，关于活动性的本质及什么在活动也存在同样的不确定性。然而从如此一个并不乐观的起点出发，我们也确实到达了某个处所。我们理顺了众多明显不相关的现象，我们做出预言，而我们的预言成功了。对这种进步的理由——唯一的理由，是我们的描述不限于未知的作用实施着未知的活动，而数字则自由地分散在这种描述之中。考虑在原子内运行的电子并不能给我们带来更多东西，但是考虑一个原子内运行的8个电子以及在另一个原子内运行的7个电子，我们便开始意识到氧气和氮气的区别。在氧原子构造里有8个滑溜的电子旋转运行，在氮原子构造里有7个滑溜的电子旋转运行。如果容许少数几个数的话，甚至无意义的话语“Jabbarwacky”也会有科学意义。我们现在能够大胆给出一个预言：如果氧气的一个电子逃逸的话，它将乔装打扮成氮气的样子。在星球及星云中，我们实际上发现了足以令我们震惊的披着羊皮的狼。把物理学的根本实在物的本质未知性转变成无意义的话“Jabbarwacky”，不见得对它是一个不好的提示。如果所有的数字——所有的计量属性不发生变化，那么它一点也无损害。从那些数字中演进着自然法则的和谐，科学的目的是去揭示这些自然法则。我们能够把握音调但把握不住演员，特林鸠罗[3]提到近代物理学时或许会用以下这句话：“这是我们捕捉到的音调，但没有看到演奏者的影子。”
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[1]我意指在内在性质上的相似，如罗素所强调的，如果这个概念在科学上是正确的，对外部世界之中的桌子的结构和意识之中桌子的概念的符号描述，则还是相同的，这一点是正确的。如果物理学家不试图洞察构造背后的东西的话，那么他与我们把我们自身想象所讨论的两者之一的事便无关紧要了。
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[2]参见《物质的分析》，第320页。
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[3]特林鸠罗，是莎士比亚话剧《暴风雨》中的人物——译者注。
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物理世界的本质 第十四章 因果关系
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在自由意志与宿命论的往昔的冲突中，时至今日看来，物理学都坚决地支持宿命论一边。它未对自然法则的范围提出过分的要求，其道义上的同情都表现在以下观点：无论未来会发生什么，它们都已在国王的结构中被预言了：
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呀！造物主在第一个黎明所写下的是将要在计议中的最后一个黎明要读的东西。
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我不会带着一个对把苏格兰割裂成宗教会议和茅屋阶层问题的解决方案而轻率地闯进苏格兰，我假定像大多数其他人一样，我想包括了生命与意识的“自然”的广泛的体系能够完全被实现确实是难以想象的。然而，我又不能对任何法则或因果关系形成一种令人满意的非宿命论的概念，认为心灵不过记录了一系列口述的思想与感情这一假定，看起来与我们有关心灵神圣的感觉是相反的。但是，把心灵置于没有任何因果关系的先行之物的冲动之上，对于心灵的神圣而言也好像同样是相反的，我将不处理这一两难问题。在此，因为这个问题在物理科学的领域内发生了，在这件事上我不得不把物理科学的位置摆好。心灵确实进入了物理科学的领域，原因在于我们称作人类意志的东西不能完全与肌肉的运动以及物质世界的扰动割裂开来。在科学这一方面出现了一个新的局面，量子理论出现之后的一个结果，是物理学不再是对宿命法则体系的一个抵押物，宿命论已经在理论物理学的最新表达中被剔除了，但它至少对它是否能够重新恢复置于疑问的境地。
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上述一段话摘自我在爱丁堡讲演的原稿，其时，物理学的态度与宿命论毫不相干。如果存在基于现象的基础之上的严格的因果关系的法则体系，那么当前对它的探究便不是实际的政策，与此同时另一个想法也随之发生。在新理论里已经失却了因果关系基础的这一事实已广为人知，许多人对此深为遗憾并急迫地坚持应将其恢复。[1]
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一年后重写这一章时，我不得不在以往的漠不关心的态度上混杂了由于接受不确定性原理而引发的更确定的对宿命论带有敌意的态度（见第十章新量子论中之不确定性原理一项）。没有时间对这个原理的深远的结果进行哪怕匆匆验证。如果不是他们看来紧紧把握着其初期发展所导向的概念，我并不想将“停止按键”的概念包括进来。未来是把过去的因果影响与不能预知的各个要素组合为一体——不可预知不仅仅是因为获得预测数据不现实，而且是因为与我们的经验存在没有因果数据关联，有必要详细地为如此显著的观点的变化加以辩护。同时我们也会注意，科学由于它而撤销了对于自由意志的道义上的反对。坚持心理活动是宿命理论的人们也应如此，把它作为对心灵本身研究的结果而不应持有如下观点：即他们因此使之与我们关于无机自然法则的实验知识更为符合。
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物理世界的本质 因果关系与时间之矢
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原因与结果与时间之矢紧密相关，原因必先于结果，时间的相对性并未泯灭这个顺序。“此处—现在”这一事件只能引发在绝对的未来圆锥内的各种事件，“此处—现在”事件则只能由绝对的过去圆锥内的事件所引发，它既不能为中立楔中的事件所引发，也不能引发中立楔中的事件——那是由于对该情形，必须的影响将不得不以高于光速的速度传递。但是说也奇怪，因果关系的这种根本观念与一个严格的因果体系很不一致。如果未来在我降生之前就已先被决定，我当如何才能在绝对的未来中引发一个事件？这一说法显然暗示着在“此处—现在”瞬间某种东西降生到了这个世界，它的影响遍及整个未来圆锥，但与绝对的过去圆锥不存在相应的联系，物理学的根本法则并未提供任何此类单向联系。在预定的世界状态里的任何改变都暗示着与其未来状态的改变对称的它过去状态的改变，因此在对时间之矢一无所知的初等物理学里无以区别因果。但是，事件通过对称的因果关系相关联，从过去和未来看都相同。
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初等物理学假定了一个严格的因果关系体系，但该因果关系是一个对称的关系而非因果的单向关系。中级物理学能够区别原因和结果，但是，其基础并未建立在一个因果体系上，因而它并不关心严格的因果关系是否占优。
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信号箱内的杠杆被推动信号机就掉下来，我们能够指出连接杠杆位置和信号的约束关系，我们还发现杠杆和信号的运动是不同步的，并能计算出时间差。但力学法则并不把一个绝对的记号赋予这个时间差，只要涉及这个问题，我们更倾向于假定信号机的掉落导致杠杆的运动。要确定何者为因，我们便有了两种选择：我们能够求助于信号员，他相信他在心里做了决定推动杠杆，但这个准则仅在我们认可在两个可能的过程之间存在真正的决断且并非单纯对预定事物的心理活动下才有效。或者，我们能求助于中级物理学，它注意到这一事实，在信号机降下时比杠杆运动时在这个世界上存在更多的随机因素。但辅助法则的特征是它忽视了严格的因果关系，它自身并不关心何者必定发生，而是关心何者有可能发生，因此，在初等物理法则的封闭体系里，因果之间的区别毫无意义。为理解这一点，我们必须进入这个体系，将其不熟悉的意志力和概率的考虑引入该体系。这非常类似于10个消失的弯曲系数，这些系数只有在被世界所不熟悉的标准进入世界封闭系统时才能被认识到。
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为方便起见，我将把结果与原因的关系称为因果关系，而把与之对称的不区别原因和结果的关系称为因果性。在初等物理学上，因果性完全代替了因果关系。整个世界的过去和未来通过因果性关系理想地连接到一个宿命论体系之中，一直到最近，普遍地都认为此类宿命论的体系必然存在（它可能会由于物理领域之外的超自然作用而延迟），所以，我们可以把这个称为“传统”观点。当然了，我们也意识到我们仅仅熟悉这一因果体系结构的一部分，但理论物理学所确定的目标是发现全部结构。
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一方面，在传统科学里因果性代替因果关系是很重要的，我们绝不能让因果性借用实际是上属于因果关系的一个直觉的认可。我们可以设想，我们都有同一原因不能产生两种结果的直觉，但是我们也并不宣称存在任何同一结果不能从两种原因产生的直觉。出于这一理由，假设由因果性关系所加强的严格的宿命性不能说是直觉所坚持的。
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