1925年春，爱因斯坦应邀访问阿根廷、乌拉圭和巴西，进行一系列关于相对论与现代科学的演讲。这是他第一次访问拉丁美洲，也是他作为世界性公共知识分子的一次重要文化之旅。在布宜诺斯艾利斯停留期间，当地著名报纸《新闻报》（La Prensa）邀请他为普通读者撰写一组科学随笔，本文便是其中之一。文章发表于1925年5月3日，那时的爱因斯坦仍旅居阿根廷。

       这篇短文不仅讨论了“理论物理学究竟在追求什么”，更是关于“人类为何要理解世界”的沉思。爱因斯坦指出，科学并不仅仅是为了预测现象、提高效率或获得技术成果。真正驱动理论物理学家的，乃是一种更深层的愿望：理解事物的本质。他在文中用了一个极为生动的比喻——理论物理学家仿佛面对一台被封闭在黑箱中的织布机，无法直接看到其内部结构，只能凭借织出的布料与机器运转时发出的声音，去推测隐藏其中的齿轮、杠杆与梭子的运动方式。人类对于自然界的认识，正是在这种不断猜测、修正与逼近之中展开。这一比喻，也浓缩了爱因斯坦一生的科学信念。在他看来，科学理论从来不是对“终极真实”的直接占有，而是人类精神对自然秩序不断逼近的结果。正因如此，科学史并不是一条直线式的累积，而是一系列基础概念的更新与重建：从开普勒与牛顿的经典力学，到分子理论与热力学；从法拉第、麦克斯韦的电磁场理论，到相对论与量子理论，每一次重大突破，人类都在重新理解让世界运转的机制。值得注意的是，写下这篇文章时，量子力学革命尚未最终完成。爱因斯坦敏锐地意识到，传统场论已经无法完全解释新的量子现象，“一种新的理论基础正在形成”。今天回头看，这句话几乎可以视作现代物理学转折时刻的历史回声。尤其动人的是，这篇文章并不仅仅回顾了物理学的发展历程，也重新提醒我们：人类文明中最重要的一部分创造，往往并非源于功利目的，而是源于试图理解世界的内在冲动。

       爱因斯坦认为，对自然本质的探究，本身就是人类精神最深刻的活动之一。它未必总能立刻带来实用结果，却不断改变着人类理解世界、理解自身的位置与方式。在一个越来越强调即时回报、技术转化与现实功用的时代，人们常常会追问基础科学“究竟有什么用”。

       今天读爱因斯坦的这篇文章，或许能帮助我们重新理解科学的真正生命力：对真实世界的探索并不存在最终终点；理论不断建立，也不断被超越，在此过程中，我们对于世界的认知，更加逼近现实。

        物理学与事物的本质

        如果问一位出于内在需要而投身理论物理的研究者：“你如此热切追求的目标究竟是什么？”他通常会谨慎作答，生怕哲学家觉得他过于天真。他大概会这样回答：“我们试图建立一个逻辑体系，使我们能够在因果性的基础上，把关于物理世界事件的经验事实明确且无歧义地统一起来，从而预见现象的发展过程。”这样的回答当然不错，但它并没有道出问题中研究者的真正热情所在的那一面。研究者所渴望的是理解现象，把握它们的本质：他希望从自然过程之中获得一种概念上的把握，就像我们通过织布机或印刷机的结构，理解这些机器的工作原理一样。他努力把纷繁复杂的物理现象，归结为若干极其简单且严格受规律支配的事物的作用。当逐渐接近这一理想时，他便会产生一种愉悦之感，仿佛真正把握了自然现象的本质。然而，理论物理学家的处境，在某种意义上又不同于一个想把织布机弄明白的人。后者确实可以直接看清织布机的构造：他一眼就能看到这里有圆筒，那里有齿轮或杠杆。各个部件的性质以及它们之间如何相互作用，对他来说并没有什么奥秘。从一开始他就知道，一个轮子怎样带动另一个轮子，一个圆柱体为何能够在它所在的位置上转动，等等。物理学家则完全不同。他事先并不知道，热究竟是不是一种运动现象，物体是否由原子组成，电磁现象是否必须解释为某种充塞空间的媒质的运动，诸如此类。他更像这样一个人：织布机被封在一个不透明的箱子里，无法打开，他只能通过织出的布料的特性，或者通过机器运转时发出的声音，来推测它的结构。他不得不“猜想”究竟是哪些装置在驱动经线与纬线，并把这些部件设想在恰当的位置上。他还必须通过对机器声响的细致分析，来证明确实存在梭子，并且有某些机构在一排排竖直的线束之间推动它来回穿梭。即使他对内部结构的认识始终只能停留在假设层面，难道我们不能说，这样的人是在探究织布机的存在方式、它的本质吗？他对这台机器中究竟什么才是“真正起作用的东西”的理解，反而比那种满足于仅凭感官去确认被封在箱中的机器所呈现的可感现象的人，更为深刻。

       理论物理学是否在上述意义上取得了某种成就？它能够完全实现自己的目标吗？我们是否对第一个问题应回答“是”，而对第二个问题则或许只能给出一个带有否定意味的“可能”？这或许可以通过对理论物理学发展历程的简要回顾来说明。当今的理论物理学始于不到300年前由开普勒和牛顿建立的运动理论。对这两位科学家提出的运动理论的发展，可以参照前面提到的结构进行粗略描述：物质由极其微小且永恒运动的基本单位（质点）构成。自然界中发生的每件事都是这些点的运动，而运动发生的方式是：每个点的加速度完全由其当前与其他所有点的位置关系决定。一旦确立了这种依赖关系的规律（力的规律），寻找可能的现象就成了数学的专属任务。这一纲领所蕴含的方法具有惊人的生产力。牛顿借助其万有引力定律，以与经验完全且精妙地契合的方式，成功描述了天体的相对运动、地球自转轴方向的周期性变化（岁差），以及潮汐现象。无论是碰撞物体的动力学行为、机械装置的运行原理，还是利用单摆与陀螺仪所能观测到的现象——简言之，所有在固体中观察到的运动现象，均可通过数学加以预测。此外，由重力引起的物体形变过程，亦可追溯至这一理论基础。水波、液体中的流动现象、声波，以及固体与液体的弹性形变和振动，皆能纳入该理论框架并得到解释。在刚体与可变形体的力学中，仅需要运用力学方程，而无须假定物质由质点（原子）构成。换言之，力学的发展完全可以不依赖于物质微观结构的假设。这一做法的优势在于，人们能够凭借有限的几个基本假设取得丰硕成果，但其局限在于，它无法揭示物质最深层的内部结构。这种深层结构，早已被古代原子论者（如伊壁鸠鲁）提出，但直到一个多世纪以前，它才开始在精密科学中发挥关键作用。尤其值得注意的是，正是化学与矿物学这两门此前相对独立发展的科学，比物理学更早也更深入地阐明了物质的这一内在构造。倍比定律表明，每一种简单的化学物质与另一种物质结合的数量具有简单的有理关系，这导向了化合物的分子理论。晶体学中的有理指数定律表明，晶体产生的有限平面的方向可以通过根据一定方案对整数进行组合来表示，这引出了固体物质由平等的粒子（分子）组成的想法。当在结晶状态下发现这些粒子时，它们会组织成规则的网络。这是间接获得的第一个关于物质精细结构的发现。从热力学理论中首次推导出的原子的大小，那时仍完全未知。19世纪中叶，人们确立了能量守恒原理，尤其认识到机械功能够按确定的数量关系转化为热。与此同时，一种看法也逐渐占了上风：这种转化，必须理解为分子的无规则运动。其实早在一个世纪之前，就有一些数学家试图解释气体对容器壁的压力。他们设想，气体分子像一群蚊蚋般飞舞，不断撞击容器壁。然而，气体动理论真正成熟起来，却是在100年之后——在人们对热现象的经验认识大大丰富之后。这一理论不仅给出了压力与热含量之间的定量关系，也揭示了热传导与黏滞性（阻碍流动的阻力）之间的联系。它还解释了一个颇为奇特的事实：气体的阻力和导热能力竟与其密度无关。更重要的是，这些现象在理论预言之后，都得到了实验的证实。此外，它甚至使我们能够确定分子与原子的真实尺度和质量。在我看来，这正是伽利略与牛顿力学所取得的最伟大的胜利：它从感官经验出发，却让我们获得了关于物质精微结构的深刻且不可动摇的认识，而那是人类粗浅的感官永远无法直接窥见的世界。基于伽利略和牛顿的力学体系的理论物理学在某种意义上将永远继续，但这并不意味着它是我们的终极知识。从一开始就很难建立一个可以解释所有实验结果的光的理论。牛顿的微粒理论没能解释光的折射和干涉现象。惠更斯（Christiaan Huygens）的波动理论因其解释结果而远胜一筹，缺点是不得不依赖于假设存在一种感官无法触及的物质——以太。它本应在力学上类似于感官可感知的固体物质，同时，它也能被这些感官渗透。此外，电在宇宙中是力学概念的一块巨大的绊脚石。电也应该是一种物质，但那些似乎能支配其相互作用的定律并不适用于牛顿的框架。支撑牛顿系统的框架被法拉第和麦克斯韦的电学理论，以及赫兹对该理论的验证实验共同打破。质量及其长距离效应不能再被视为物理学的基本事实。它们后来被电磁场以及引力场的概念取代。相对论则使这一理论体系实现自洽；在这个体系之中，牛顿的理论仍然作为一种在许多问题上足够有效的近似理论而被包含进去——他的成果并没有失去意义，只是它们所能适用、所能解释的现象范围变得更加广阔了。然而，这些场论的基本原理，仍不足以使我们获得对全部经验事实的清晰理解。玻尔的光谱理论，以及统称为“量子理论”的那些原理，已经把我们对物质的本性及辐射的认识推到极深的程度，但它们似乎并不能自然地被纳入现有的场论框架。一种新的理论基础正在形成。这个步骤终将完成，同时人们也越来越深刻地意识到，对真实事物与自然现象的探究，将是一个永无终结之时的过程。

       本文作者为阿尔伯特·爱因斯坦，原载于1925年5月3日《新闻报》。收录于《爱因斯坦全集》第14卷。本文摘自《我的人生观》，爱因斯坦著，方在庆编译。

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