本书是从薛定谔的著作中精选翻译汇集而成，从中可以看到大师对科学、社会的精辟论述，尤其是大师在科学思想、科学方法及科学认识方面的论述，不但可以为我们在科研创新中提供思维模式的借鉴与参考，也可以让我们深入认识科学大师的精神世界。

埃尔温·薛定谔是奥地利理论物理学家，1933年和英国物理学家狄拉克共同荣获诺贝尔物理学奖，被称为量子物理学之父。薛定谔曾以热力学、量子力学和化学理论解释生命现象，引导人们用物理学、化学方法去研究生命的本质，因此，他也是当今蓬勃发展的分子生物学的先驱。

薛定谔一生著作丰硕，本书选其经典部分汇集成书，主要侧重于大师对科学与社会的思考，尤其是其科学思想、科学方法和科学认识论方面的论述。本书不但可以为科技工作者的科研创新提供思想方法的启迪，也为我们认识大师的精神世界打开一扇窗口。

论波动力学思想

 波动力学的基本思想

科学与人文

 自然科学之于生活的深意

 湮没于物质化的自然科学

 物质涵义的激烈转变

 物质基本概念的重塑

 粒子的“形态”

 连续性和因果律

 连续概念的复杂性

 波动理论的缓兵之计

 主客体之间的隔阂并未消失

 破解魔咒的原子和量子

 物理学的不确定性是自由意志的偶然吗？

 尼尔斯·玻尔预言受到的阻碍

自然与希腊

 回归古代思想的动机

 感性与理性之争

 毕达哥拉斯学派

 爱奥尼亚的启蒙

 色诺芬尼的信仰及以弗所的赫拉克利特

 原子论者

 科学世界观的特征

 意识和物质

意识的物质基础

 了解未来

 客观性原则

 算术悖论：意识的单一性

 科学与宗教

 感知的奥秘

 生命的“记忆”

 途径的探索

 决定论与自由意志

生命是什么

 古典物理学家对这个主题的探讨

 遗传机制

 突变

 量子力学的证据

 对德尔勃留克模型的讨论和检验

 有序，无序和熵

 生命是以物理学定律为基础的吗？

薛定谔自传

 自传

附录

 薛定谔生平和著作年表

 后记

要让你所学习的专业知识紧随生活的步伐，不但要联系实际的生活，更要联系实际生活里的理想，你所学的知识是你实现理想的魔法棒。如果你做不到，那么最后没有一个人会承认你工作的价值。

溪没于物质化的自然科学

我很关注我所研究的专业领域每年为了介绍其进展和成就而举办的一系列讲座。不过我认为，他们把自己所在的专业领域看成了专属的“小天堂”，每个人似乎都是主宰者，但真正科学素养的教育却难以置信地被忽略了。然而这个不幸的事实，却被一代代地继承延续。大多数受过教育的人对科学并没有兴趣，也没有意识到科学知识是人类生活不可或缺的一部分。很多人认为科学最主要的任务是发明新的机械，改善人类的生存条件。他们把这个任务留给了“科学家”，就像把自己坏了的水管留给水管工人去修理。如果这种狭隘的思想影响到孩子们，那么结局就是我刚刚描述的那样，一代代的循环。

至于这种思想为什么会占据主导，是有其历史原因的。科学产生于唯心主义主导的“黑暗时代”(The Dark Ages，指欧洲中世纪时期)，这个时候欧洲是不存在科学的。必须承认的是，科学的发展在近代有一次暂停，其产生了关于科学任务的谬误。这个暂停是在19世纪下半叶，这个时期有很多类似探索的科学发展，但其却转化为工程技术的发展，于是人们开始关注“科学发展”对于人类生活的改善。最终科学的发展都转化为物质成果，人们形成了“物质主义”的“科学观”。一个新的思想模式渗透进一个文化的核心有一个时间间隔，而物质主义的科学观的存在远不止19世纪后50年。

20世纪上半叶，科学有了卓越的发展，尤其是物理学，它改变了西方关于“人类境况”(Human Situation)的认识。我相信再有50年甚至更少时间的发展，人们将逐渐转变对于科学的认知。当然，一些理想主义者希望凭借一系列的讲座催化这一过程的转变，则几乎是异想天开，但是这一过程也不可能自我完成。我们需要为此付出努力，我很有幸参与这项工作，也相信会有更多人参与其中，它将成为我们生活意义的一部分。

物质涵义的激烈转变

下面我们将进入一个特别的主题，如果你们把我前面的内容仅仅当成一个介绍，那它似乎过于冗长了，但是我希望你们发现它本身的趣味。每一个科学发现的本身并不那么令人兴奋，值得激动的是我们为每一个创新、改革所付出的全部努力有所回报。

让我们透过现象看清物质的本质。但是“物质”的定义到底是什么呢？我们脑海里“物质”是怎样一幅图景呢？

首先这个问题似乎有点可笑(我们该怎样回答这个问题以及类似的问题呢？例如，电是什么？其实它也只不过是种现象)。其次这个问题实际上是一个悖论，物质是我们思考的问题，我们试图在脑海中描绘出其图像，也就是说我们的大脑先于物质的存在，但是这一思考的过程却是依赖“大脑”这一物质完成的。

19世纪下半叶，物质似乎已经成为我们生存所永久依赖的，但我们却仍然不清楚它是什么。你可以紧握着它、感觉它，而且不会从你的手中溜走。科学家们就物质的运动给出了一系列严格的定律，物体的运动受到它邻近物体的影响，并且与它自身的运动状态相关。通过这些定律，我们可以描述物体的运动过程。

在物理学中任何无生命的物体都开始运动了，似乎组成我们身体，或者组成小猫、小狗的物质，都可以按照它们自己的意愿运动了。在后面我们将会谈到这方面的问题，也就是物质与意识的关系。下面我想向大家介绍，19世纪后半叶，我们关于物质概念上的变化，这个转变是我们无意识的、逐步变化的。当我们认为还在坚信固有的唯物论的时候，事实上我们已经背离它了。P18-19

埃尔温·薛定谔(Erwin Schrodinger，1887～1961)是奥地利理论物理学家，波动力学的创始人，量子力学的奠基人之一，1933年和英国物理学家狄拉克(Paul Adrie Maurice Dirac，1902～1984)共同获得诺贝尔物理学奖，被称为量子物理学之父。

薛定谔1887年8月12日出生于奥地利首都维也纳。父亲鲁道夫·薛定谔(Rudolf Schr Odinger，1857～1919)继承了家族的油布工厂，使薛定谔从小生活在比较优裕的家庭环境中。父亲对薛定谔的早期教育具有决定性的影响。薛定谔在回忆父亲时说：“对于他的成长中的儿子来说，他是一个朋友，一位老师，也是一名不知疲倦的谈话讨论的伙伴；他是一个陈列着所有吸引我、令我着迷的事物的殿堂。”

1898年，11岁的薛定谔进入维也纳高等专科学校预科学习，他的天赋和学习能力很快在学校中表现出来。他曾这样总结自己的中学生活：“我是一个好学生，我并不注重主课，却喜欢数学和物理，但也同样喜欢古老语法严谨的逻辑。我讨厌的只是死记硬背那些偶然的历史事件和人物传记中的年代等各种数据。”他说：“我喜欢德意志帝国的诗人和作家，尤其是剧作家，但是厌恶对他们的作品做学究式的繁琐分解和考证。”薛定谔在中学时期兴趣广泛，尤其对古希腊哲学兴趣浓厚。1948年5月在伦敦国王学院作系列演讲时，在开场白中，他解释自己回到古希腊思想的动机时说：“对古希腊思想家的叙述和对他们观点的评论，并非出于自己近年来的嗜好，从理论物理学专业的角度看也不是茶余饭后闲暇中的消磨时光，而是希冀这有助于理解现代科学，特别是量子物理学。”他的这些演讲，经过修改补充后以《自然与希腊》为书名出版。

1906年，薛定谔以首屈一指的成绩通过毕业考试，进入维也纳大学，主修他喜爱的物理学和数学。奥地利杰出的理论物理学家玻耳兹曼(Ludwig Boltzmann，1844～1906)奠定的科学传统和哲学倾向，极大地影响了薛定谔的工作和思想。薛定谔曾深情地说：“玻耳兹曼的思想路线可以称为我在科学上的第一次热恋，没有别的东西曾如此使我狂喜，也不会再有什么能使我这样。”薛定谔把主要精力用于选修哈泽内尔(Frledrich Hasenoehrl，1874～1915)的几乎所有理论物理学课程。正是从哈泽内尔的讲授中，他掌握了以后工作和研究的大部分基础知识。后来，薛定谔在1929年曾说，他作为一名科学家个性的形成，要归功于哈泽内尔；1933年获得诺贝尔物理学奖，发表获奖演说时，他甚至坦率地表白道：“假如哈泽内尔没有去世的话，那么现在他当然会站在我的位置上。”

薛定谔于1910年从维也纳大学毕业，获得博士学位，其理论才华已经显示得相当充分。同年秋季按规定服兵役一年，次年秋天回到维也纳大学，开始了他的研究生涯。此后的十年时间，他潜心研究，从1910年到1914年不到四年的时间里，薛定谔作为埃克斯纳(Franz Serafin Exner，1849～1926)的助手，先后发表10篇论文和1篇为物理学手册撰写的关于电介质的评论。1914年1月，他获得了大学教师资格认可，这也是他在科学生涯中的第一次晋升。而在生活上，经朋友科尔劳施(K．w．F．Kohlrausch)介绍，认识了后来成为薛定谔夫人的安妮玛丽·贝特尔(Annemarie Bertel，1896～1965)小姐，开始了甜蜜的恋爱。

第一次世界大战开始后，薛定谔应征入伍，成为奥匈帝国的一名炮兵军官。他后来把这段历史用寥寥数语作了概括：“接着战争开始了，那时我作为一名炮兵军官驻扎在东南前线，没有受伤，没有生病，也没有获得什么荣誉。”战争后半期薛定谔的军旅生活是在后方度过的，这使得他有时间关注广义相对论、量子统计与涨落理论以及原子物理学等领域的最新进展，为战后迅速恢复研究工作作好了充分的准备。

战后，薛定谔重返第二物理研究所，全力以赴从事理论物理学研究。由于战争后期的大量信息和思考的储备，他一连发表了好几篇论文。其中关于广义相对论的两篇题为“引力场的能量分量”和“广义协变引力场方程的解系统”都引起了爱因斯坦(Albert Einst，ein，1879～1955)的极大关注，并分别撰文讨论和回答。

1920年4月6日，薛定谔与贝特尔小姐结婚。此后，他离开了母校和故乡，几经周折，1921年10月，薛定谔接受了苏黎世大学数学物理学教授的职务聘书。苏黎世时期是薛定谔的又一个创造性高峰。仅在1922年到1926年早期，他就在教学之余发表了20篇论文，范围非常广泛。这些论文大体上可分为三类，即原子结构理论、量子统计理论、颜色和视觉理论。第一类是当时理论物理学界关注的中心；第二类则是用量子方法处理和修改气体运动论和固体比热容理论，这既是薛定谔的多年爱好，也是当时的热门研究领域；而第三类文章则反映了他在工作中善于将不同理论和不同学科结合起来研究的科学综合倾向。薛定谔把它戏称为“为逃避原子结构理论的绝望困境而通入光学领域的一次小小的旅行”，跨学科研究成了一种松弛心情的休息。他真正热衷的仍然是量子统计和原子结构这两大领域，也正是这两方面工作的结合，开辟了通往波动力学的道路。

从1926年1月27日到6月23日，正当人们瞩目于矩阵力学的成就时，薛定谔在短短不到5个月的时间里，接连发表了6篇关于量子理论的论文，其内容囊括了量子理论、原子模型、物理光学、哈密顿光学、力学相似、光谱学、微扰理论等众多物理学领域，并熔爱因斯坦波粒二象性思想和德布罗意物质波理论等量子理论为一炉，一举构造起集前人研究成果之大成，在理论上严谨、自洽，实际应用更为广泛、有效的完整量子力学形式体系。薛定谔成功地证明了矩阵力学和波动力学在数学上是等价的。为此，普朗克(MaxPlanck，1858～1947)曾致信薛定谔：“我正像一个好奇的儿童听解他久久苦思的谜语那样，聚精会神地详读您的论文，并为在我眼前展现的美而感到高兴。”爱因斯坦也去信大加赞赏：“您的文章的思想表现出真正的天才。”玻恩(Max Born，1882～1970)赞扬薛定谔的工作说：“在理论物理学中，还有什么比他在波动力学方面的几篇论文更出色的呢？”

薛定谔因建立波动力学而深受普朗克的赏识，普朗克在退休之际表示，如果薛定谔能成为他的继任者，他将会感到很高兴。这既是莫大的荣耀，更是一种召唤。1927年，薛定谔举家迁居柏林，就任柏林大学理论物理教授，并于次年在普朗克的推荐下成为普鲁士科学院院士。在柏林大学，薛定谔的住处很快成为科学家们聚会和交往的中心。薛定谔把在柏林大学的时期看作是他一生中最幸福的时光，在那里，他以极大的热忱投入到教学和科研之中，和同事们一起使柏林大学物理系的教学水平达到了前所未有的高度。在教学之余，他致力于完善和推广波动力学的研究成果，并努力试图把相对论和量子力学这20世纪物理学的两大支柱理论统一起来。这一时期，他研究的另一中心就是量子力学的诠释问题，提出了著名的“薛定谔猫悖论”，引起了关于量子力学诠释问题的论战。

1933年希特勒(Adolf Hitler，1889～1945)上台后，薛定谔在柏林的美好时光也随之结束。1933年11月，他借口休假离开了德国，来到牛津大学。在牛津，他接到了一个令人振奋的好消息，“因为发现原子结构的新的富有成效的形式，他与另一名科学家狄拉克一道被授予1933年诺贝尔物理学奖”。在斯德哥尔摩(Stockholm)的领奖仪式上，薛定谔发表了题为“波动力学的基本思想”的获奖演讲，他从光学思想史入手，分析和论证了其理论的实质。这一演讲再次显示出他对思想史的熟识喜爱和他的通俗生动的文学风格，使听众大为折服。

1936年，薛定谔收到奥地利格拉茨大学邀请，思乡之情使他忘记了应有的谨慎而回到祖国。两年后，德意志帝国吞并奥地利。薛定谔被纳粹以“政治上不可靠”为由从格拉茨的教职上解雇。他在学术界的朋友们十分关心他的处境，纷纷向他伸出援助之手。1939年10月5日，薛定谔到达爱尔兰首府都柏林，开始了在那儿长达17年的侨居生活，并开始了他生命旅途中最后一段富有创造性的征程。

1941年，都柏林高等研究院正式开学，薛定谔担任理论物理部主任。这一时期，他致力于将爱因斯坦的引力理论推广为统一场论，同时还致力于时空结构和宇宙学的研究。他力图把波动力学应用于宇宙学，这些方面的研究思想，集中反映在《时空结构》和《膨胀着的宇宙》两本书中。这一时期他继续保持对量子力学和统计力学的兴趣，并于1946年完成了《统计热力学》一书。1943年2月，薛定谔在爱尔兰都柏林三一学院作了一系列讲演，并于1944年整理出版了一本著作——《生命是什么》。在这本书中，他提出了三个著名的观点：(1)生命是非平衡系统并以负熵为生；(2)遗传物质是一种有机分子，遗传是以密码的形式通过染色体来传递的，而这种密码是由复杂的化学物质的空间排列体现的；(3)生命体系中存在量子跃迁现象，生命及遗传的稳定性与辐射下的变异说明了生命遵循量子规律。这本书试图用热力学、量子力学和化学理论来解释生命的本性，使许多青年物理学家开始注意生命科学中提出的问题，引导人们用物理学、化学的方法去研究生命的本质。薛定谔成为了蓬勃发展的分子生物学的先驱。

1956年，薛定谔决定返回他朝思暮想的故乡，重回维也纳大学受聘担任理论物理学名誉教授的特别职位。尽管已年届70，到了通常的退休年龄，他仍然坚持又授课一年。薛定谔在晚年登上了荣誉的巅峰，他的祖国授予他大量的荣誉。薛定谔曾写道：“奥地利在各方面都给我以慷慨的款待，这样，我的学术生涯将荣幸地终止在它由之开始的同一个物理学院。”1961年1月4日晚，薛定谔因肺结核病在妻子身边闭上了他一生探索世界、寻找科学真理的眼睛。

薛定谔一生著作丰硕，他先后发表了5本专著和不下150篇论文，其范围几乎覆盖了所有理论物理学前沿问题；而在专业领域之外，他还发表了一系列哲学论著，先后写作了《自然与希腊》、《科学与人文主义——当代的物理学》、《心与物》、《我的世界观》和死后才出版的《自然规律是什么》等哲学论著和文集，甚至一度设想过在教书之余，以哲学为主要兴趣，被著名物理学家西蒙尼(Abner Shimony，1928～ )认为“是我们当代的物理学家中最为引人注目的哲学家”。

本书是从薛定谔的著作中精选翻译汇集而成，从中可以看到大师对科学、社会的精辟论述，尤其是大师在科学思想、科学方法及科学认识方面的论述，不但可以为我们在科研创新中提供思维模式的借鉴与参考，也可以让我们深入认识科学大师的精神世界。

我们正处于一个科学昌明的时代，每一个接受过规范教育的大学生，几乎都全方位学习过发源于西方的现代自然科学。看起来，好像没必要再进行科学启蒙教育了。然而，进一步的考察不难发现，尽管我们掌握了相当多的科学知识，也能在重复记忆和模仿学习的层面熟练重演现代科学的几乎全部知识，但从文明发展的整体层面上看，我们依然缺乏科学原始创新的能力和动力。究其原因，还在于我们需要从更深入的层面，虚心学习现代科学的创新精神和探索模式。

毋庸讳言，现代科学几乎全部发源于较早进人工业化的西方国家。科学技术已经成为人类文明发展的重要动力，对于曾经长期徘徊在农业文明状态的中华民族，仅仅通过一次新文化运动从表层上学习现代科学是不够的。到科学思想的源头，寻觅科学大师的足迹，察看大师当年进行科学创造的原始过程，就成为深人领会科学精神，全面把握现代科学创新方法的重要手段之一。阅读科学大师们关于科学、社会和人生的种种论断，也可以让我们对科学大师的成长和思想有更为具体而理性的认识。因此，阅读科学大师的原始文献，无疑是提高科学素养、拓展创新能力的一个有效途径。有鉴于此，上海交通大学出版社策划了《科学大师启蒙文库》这样一个富于历史意义和现实价值的重要选题，交由我们具体工作。作为从事科学技术与社会研究的专业工作者，对科学大师的历史文献进行探寻梳理，为普通读者或专业研究者提供一个简明扼要而又内容全面的原著读本，既是一个学习的过程，也时时充满发现和收获。然而，当工作真正展开之后，困难比我们起初设想的要大得多，一些发现也令人警醒。最值得和读者朋友交流的是，尽管我们把弘扬科学挂在嘴边，对科学大师的名字也耳熟能详，但却很少有人看过他们的著作，甚至在国内寻找这些著作都非常困难。一个典型的例子大约要数居里夫人了，这是一位伟大的女性科学家，全面学习和了解她的科学思想和科学精神，无疑是十分重要的，但居里夫人的著作、文章或书信，几乎很少有翻译流传的中文版本。也就是说，几十年来，人们对居里夫人的了解，很多时候都停留在科学家小故事这样的生活层面。其他诸如哥白尼、伽利略、麦克斯韦等等也都同样很难寻觅其原著的中文版本。这些事实提醒我们，原汁原味的科学思想和科学精神在中国的传播依然任重道远。当然，我们也同样要感谢众多学者和翻译家们曾经作出的努力，是他们将大量科学大师们的著作译成了中文，使得我们可以从中进一步发掘开采，编辑整理出目前这样一个简明读本，以飨读者。更为令人感动的是，当我们联系这些译者告知我们的工作和想法时，绝大多数能够联系上的专家和前辈翻译家们都给予了慷慨的支持，一些德高望重的老专家还亲笔给我们回信，对编辑工作予以精心的指导。前辈及同行专家们传播科学的热情和支持，对我们完成此项工作意义重大。对此，我们深表感谢！为尊重他们的劳动，每篇译文都注明了中文译者，我们只对其中个别的地方进行了必要的技术润色，翻译的成绩还要归功于译者。因个别译者无法联系，盼能见到此书和我们联系，以便按规定处理相关版权。

编辑《科学大师启蒙文库》，使我们有机会重新回顾现代科学在中国传播扩散的具体过程，也对其中的遗憾和缺陷有了具体而明确的认识。有些重要科学家的著作，很少被介绍到中国来，一定程度上至少影响了更多的中国学人对其科学思想和方法的深入学习。编辑此套文库，也是对此项遗憾的一个弥补。我们认为，过去那种把科学普及单纯理解为讲讲科学家小故事，传播一些科学常识的初级阶段的做法，必须尽快予以升级。我们还需要在传播和普及科学思想与科学方法上下大功夫，只有真正让科学思想深入人心，才能从根本上把握现代科学的精髓与实质，本土化的科学创新才有进步的起点。或许有人认为，学习科学大师的原著，看原文就可以了，没必要阅读中文，这种精英哲学对专业研究固然不能算错，但科学的发展毕竟不是少数人的事，没有全民族崇尚科学文化的基础，科学创新也将失去大众的土壤和条件。

作为编者，我们建议一般读者不妨将本套文库当作了解科学大师的一扇窗口，泛读浏览，可以一窥大师思想之光华；精读研习，又可以从专业角度感知科学大师科学发现的思路历程，为未来的创新寻找思想和方法的启蒙。从这个意义上说，每一个没有读过科学大师原著的人，不都需要这样一个科学思想的启蒙教育吗？这样的启蒙充满了未知、传奇和启迪，有兴趣深究可以全套书逐一看过，浅尝辄止也不妨选其一本细细品读。无论哪种方式，我们都乐于看到通过我们的工作能让读者朋友和大师对话，开启科学思想的启蒙之航。

最后，我们要特别感谢本书责任编辑及上海交通大学出版社的各位主管领导，是他们锲而不舍的努力，独具慧眼构思了这样的选题并积极努力促成了此套丛书的问世。我们还要感谢中国科学技术大学“科技史与科技文明国家哲学社会科学创新基地”对本套丛书给予的大力支持！对读者朋友而言，哪怕这本书的几行字几句话能够有所启发，我们的愿望也就实现了。

丛书主编 徐飞