文艺复兴时期，物理学想找到这样一个普遍规律：是什么决定物体在时间和空间里的行为。这些物体的存在问题是哲学研究的。天体和地球上的物体，以及各种化学上的物品，对于物理学来说，都是实在的客体，都存在于时间和空间里；用假设从经验材料中总结出这些规律，这就是物理学的任务。只有一切情况都是正确的，才能得出规律。如果这种规律经检验与结果不符，哪怕一万次中只出现一次不符，这条规律还是会被认为是错误的。在某一时刻，如果客体的状态完全是已知的，那么在任何时刻，它们的状态就完全是由自然规律决定的。从这个意义上来说，实在的外在世界的规律被认为是完备的。我们谈论的“因果性”，指的就是这一点。一百年前物理学思想的界限大概就是这些了。
实际上，这个基础也许比我们指出的还要狭窄。普遍认为，相互作用着的不变的质点组成了外在世界的客体。已知的力作用在这些质点上，在这些力的作用下，质点处于不停的运动中。最后，观察到的全部现象，都可以归结为质点的运动。
这种世界观从哲学观点来看，同朴素实在论紧密地联系着；因为赞成后者的人认为，我们的感性知觉是世界的客体直接给予我们的。引进这种原子性的元素，从一开始就不是以直接的观察为依据的。所以，引进不变的质点就意味着，向高度精练的实在论进了一步。
随着法拉第和麦克斯韦的电磁场理论的相继出现，不可避免地，实在论概念需要进一步改进。有人是这样想的，把最简单的实在那个角色，看成是在空间里连续分布的电磁场；但是，在过去的时候，这个角色被说成是有重物质。但场的概念是怎么来的呢？它并不是直接来自感性知觉。不仅如此，在理论中，不引进作为独立实体的质点的这种倾向，只把连续的场设想为物理实在。
人们在二三十年前的物理思想界限的特征如下：
不依赖于认识和知觉的物理实在是存在的。描述空间和时间现象的理论体系就可以解释这一点；不过，这种体系的根据仅仅在于它的经验的证实。自然规律可以用数学规律来表达，用数学可以描述大自然的理论体系，以及它们各个元素之间的关系。上述意义上严格的因果性，由这些规律可以得出。
现在几乎所有的物理学家，在大量实验数据的压力下都相信，这种思想基础需要更换，虽然它也包含了足够广泛的现象。现代物理学家们认为，这是不能令人满意的，不仅仅是因为关于不依赖于任何测量或观察的实在假设，还有严格因果性的要求。
我下面举一个光的例子，来说明一个问题。找一个能反射的和透明的薄板，让单色光束射在上面。这光束就被分解为两个部分：透过的和被反射的光束。用电磁场可以完备和精确地描述整个过程。用这个理论解释，不仅可以找到两支光束的方向、强度和偏振，而且，还可以非常细致地了解干涉现象。在两支光束用某种装置叠加在一起时，就会产生干涉现象。
但是，正如人们所接受的说法，光是由光子组成的，或者，像人们已经指出的那样，光有原子性的能量结构。假如有一支光束落在物体上，进而产生一种吸收作用，那么，光的强度与吸收的能量值是无关的。我们由此认定，两支光束能互相干涉，光的吸收不是由几个光子而是由一个光子决定的。
光子的各种属性的综合，是麦克斯韦的场论没有考虑到的。怎样去理解吸收辐射能量的原子化的性质，场论里也找不到答案。那能不能把光子想象一下，想象它是在空间中运动着的点状结构；因为光子的能量是不可分的，那么，这种光子就应当要么被薄板反射，要么通过薄板。这种猜想要实现还得解决两个困难。首先，假定达到薄板的光子，由方向、颜色和偏振来表征，是简单的物理客体。我们以每一个单个的光子来说，光子究竟是被薄板反射还是通过薄板取决于什么？从这两种可能性中选择哪一种，都不太可能找到充分的理由，而且，一般也没有人相信会有这样的理由。还有一点，在两支光束相互作用时，光子的点状结构概念不能解释所发生的干涉现象。
但再困难的问题，也有解决的办法，物理学家们找到了这样的出路。光的波动描述被他们保留下来，但是，现在波长的能量是在空间里分布的，它已不是实在的场，而完全只是有物理意义的数学结构：在某个既定区域里，光子在其中出现概率的量度就是波长的强度。在实验里，只有这个概率可以根据光的吸收而量度出来。
最初的场论意义被以概率分布的场代替，在相应的变化中，我们得到的是最有用的有重物质理论，它超出了光的理论的范围。为这个理论的特殊成就也付出了双倍代价：保留描述空间和时间里的实在的物理客体的企图和放弃在原子领域中绝不能检验的因果性要求。代替这种描述的是使用了间接的描述，借助于这种间接的描述，我们得到的任何量度结果的概率都能被计算出来。
本世纪以来，一些提出来的基本的物理学思想就是这些。物理学的这一发展过程，对生物学家，或者对他们的研究有什么影响呢？了解物理学，应该从最广泛的意义上来讲；从大的方面来说，物理学包含了研究无机界的全部科学。
在这方面，我不禁想起了对物理学发展富有成效的牛顿天体力学概念。牛顿认为，理解行星的运动，适当运用质量、加速度和力的概念就可以了。这些看来颇为自然，甚至是必然的概念让大家有了充分的信心，大家认为，理解无机界全部过程的钥匙就在这些概念中。随后，连续媒质力学就是在这些概念的基础上建立起来的，力的概念，在这个范围内，是靠其中包含应力而被总结出来的。但是，必须引进热的概念（温度和热量），才能完成这个理论。在长时期中，引进的这些概念是否应归结为力学概念，这个问题始终没有解决；但这个问题，随着气体运动论和统计力学在更广泛意义上的发展，终于得到了令人信服的答案。
那时，天体力学在发展，物理学像它的小妹妹一样紧随其后，而生物学呢，就像物理学的小妹妹一样，随着物理学的发展而前进。一百年前的自然科学家认为，我们已经一劳永逸地建立起了物理学的力学基础，这一看法，当时不会有任何人怀疑。无机物的过程相互作用很复杂，不允许作详细分析，但是，他们把它想象为零件完全已知的特殊钟表机构。所以，对于实验者和理论家来说，通过他们孜孜不倦的努力，他们毫不怀疑，会逐步引向完全理解的全部过程。既然我们已经可靠地建立起来物理学的基本规律了，就不会说这个规律在它们有机界里会是错误的。在十九世纪，生物学对物理学基础的可靠性非常信任，这对发展生物学有着极其重要的作用，此外，生物学在发展中从物理研究中借用的工具和方法，也对生物学的发展起到一定的作用。如果当时的生物学家不相信物理学，谁还会去研究这样的事业呢？
我们的时代是比较幸运的，随着生物学的发展，一些更深刻的问题又出现在眼前，为了解决这些问题，他们开始从新的物理学中找方法。现在和以前不同的是，我们已经知道对力学基础的信心是建立在幻想上的；而且在细节上，物理学作为大姐姐，研究出惊人的结果，但物理学已经不再认为，自己能理解自然现象的本质。现在，物理学有时候会探讨自己的研究对象，但与会的人发现，很难探讨出物理学的研究对象是什么。
伽利略时代产生的科学思想到现在已经发生了深刻的变化，在这些变化中，有没有留一些不变的东西呢？伽利略时代保存下来的科学思想很容易就能概括起来：
第一，感性知觉是一切研究的出发点，思维本身始终不会得到关于外界客体的知识。只有把看到的和自己大脑里的思维相结合，才能研究出真理性的理论。
第二，全部的基本概念，都属于空间-时间的概念。在这个意义上，所有科学思维都是“几何的”；作为“自然规律”，只有这些概念才出现。如果一个由自然规律得到的结果，同实验上确立的事实相矛盾，就算只有这一次是矛盾的，根据自然规律的真理性是无限的，这条自然规律也被视为是错误的。
第三，空间-时间规律是完备的。也就是说，任何一条自然规律都能归结为，某种用空间-时间概念的语言来表述的规律。根据这条原理，我们得出这样的结论。还是举例说明吧，人的神经系统中进行的物理过程和化学过程，就是心理现象以及它们之间关系的反映。据此可知，非物理的因素不会出现在自然现象的因果体系中；在科学思维的范围这种意义上，没有“自由意志”和所谓“活力论”的地位。
在这方面，还有一点意见。因果性概念有点削弱了的变种，依然包含于现代量子理论，但理论毕竟没有为自由意志的拥护者打开后门，这一点，从上述理由中已经可以看出。在热力学意义上，那些决定无机界现象的过程是不可逆转的，这样的话，由分子过程所带来的统计因素就完全排除了。
我们是不是永远保留这个信念呢？我想最好微笑着面对这个问题。
74岁生日答客问
第一个问题：“据说，在你5岁的时候，你看到过一只指南针；12岁的时候，读了欧几里得几何学。这两件事是不是对你的一生起到了决定性的影响？”
爱因斯坦回答：“我是这样想的，外界对我的发展确实有重大的影响，但不会有人因为你读了欧几里得几何而关注你是否受其影响。对于绝大多数小孩来说，第一次看到指南针时，丝毫不会有兴趣。事实上，决定一个人的特殊反应究竟是什么呢？人们可以说出不同的答案，但这个问题没有真正的答案。”
第二个问题：“您这次生日晚宴所募集的资金将用来建造一所医科大学，大学将以您--一个物理学家的名字来命名。那么，我想请问阁下，物理学是以什么方式来帮助医学的？”
爱因斯坦回答：“物理学是一种使人信任的科学方法，因此才会对医学产生影响。物理学对医生也有帮助，它给了医生必不可少的工具和概念。除此之外，物理学还让一些生物学家学会用一种非常简单的方法处理生命现象。”
第三个问题：“如果一个青年学生打算致力于科学研究事业，您有什么建议要告诉他吗？”
爱因斯坦回答：“建议不会对他们有什么帮助，只有自己鼓励自己，培养自己的兴趣才行。如果真的有强烈的愿望做研究，他一定会找到自己要走的路。”
最后一个问题：“请问您最近研究了什么理论？有什么进展？”
因为爱因斯坦对这个问题没有准备，所以就没有回答。不过，我觉得这个问题很重要，便请他有空的时候写一个书面答复。
1953年3月25日，他在来信中回答了这个问题：
“在我74岁生日的时候，你问过一个关于非对称场理论的问题，我当时没有回答，下面是我近期研究的内容。
1916年，自从广义相对论提出以后，就出现了如下问题。对于总场的相对论性的定律，我们只是建立了一个松弛的构架。实际上，广义相对性原理并不是以任意选择的方式导向纯引力场的理论。从那时起，在引力定律的理论上，我就一直致力于找到最自然的相对论性的推广，希望这个推广的定律能成为总场的一个定律。过去几年中，关于这个问题的数学形式方面--方程组的推导，已经取得成功，我是完全满意的。数学上虽然有一些进步，但我还是遇到了巨大困难，从这些方程中，还没有得到能使理论和实验相符合的结果。现在离破解这个问题还有许多课题要做，就算尽我余生之力也不一定能研究出来。”
信的结尾，他谈到了自己将来的计划：“只要是存在的东西，我就会尽力找出来。”
