这种新面貌是经典的力学定律和电磁学定律所完全没有的；这种新面貌把各该定律的适用性本质上局限于那样一些现象：它们所涉及的作用量大于普朗克的原子论式的新恒量所定义的单个量子。这个条件虽然在通常物理经验的现象中是充分满足的，但对原子中的电子行动却是根本不成立的；而且，事实上只是由于作用量子的存在，才使电子不能和原子核熔合成一个中性的、实际上可以看成无限小的重粒子。
认识到这种情况就立刻使我们想到，每一电子和原子核周围的场的结合，可以描述为一系列的个体过程；通过这种过程，原子将从它的一个所谓定态转变到另一个所谓定态，并以一个单独的电磁辐射量子的形式放出其被释放的能量。这种观点和爱因斯坦对于光电效应的很成功的解释是很相近的，而且，通过弗朗克（Franck）和赫兹（HertZ）在用电子碰撞原子而激发光谱线的方面所作的优美的研究，这种观点得到了极有说服力的证实。事实上，这种观点不但直接解释了巴尔末、黎德堡和里兹（Balmer，Ryd－berg，Ritz）等人所发现的那种费解的线光谱普遍定律，而且，在光谱学证据的帮助下，这种观点也逐渐导致了原子中任一电子的定态类型的系统化的分类法；这种系统化的分类法，可以完全说明著名的门捷列也夫周期表中所表示的元素物理性质及化学性质之间的那种可惊异的关系。这样一种关于物质属性的说明，显得似乎是一种古老想法的实现：把自然规律的表述归结为纯数的研究；这简直超过了毕达哥拉斯学派（Pythagoreans）的梦想。关于原子过程之个体性的基本假设，同时涉及本质上放弃物理事件之间的细致因果联系的问题；这种细致的因果联系多少年来曾经是自然哲学的无可怀疑的基础。
要回返到和因果原理能够相容的描述方式吗？任何这样的问题都被多种多样的毫不含糊的经验所否决了。不但如此，人们很快地就证实，把想要说明原子理论中作用量子之存在的那种原始企图发展成一种适当的、本质上是统计性的原子力学是可能的；这种原子力学，在无矛盾性和完备性方面都可以和经典力学这一理论结构充分媲美，它是经典力学的一种合理的推广。如所周知，这种新的所谓量子力学的建立，主要应归功于年轻一代物理学家们的天才贡献；这种量子力学的建立，且不说它在原子物理学的和化学的一切分支中所取得的惊人成就，事实上它已经根本澄清了原子现象之分析及综合方面的认识论的基础。在这一领域中，就连观察问题本身也曾受到海森伯（Heisenberg）的修正；海森伯，他是量子力学的主要创始人之一。这种修正，事实上引导人们发现了一向不曾注意的先决条件——无歧义地应用那些甚至是最基本的、描述自然所根据的概念时的先决条件。这儿的分界点在于这样一种认识：任何按照经典物理学的习惯方式来分析作用量子所规定的那种原子过程之“个体性”的企图，都会受到一种不可避免的相互作用的破坏，这种相互作用存在于有关的原子客体和为此目的所必需的测量仪器之间。
这种情况的一个直接后果就是，利用不同实验装置对原子客体的行动所作的一些观察，一般并不能按照经典物理学的通常方法来相互结合。特别说来，以在空间和时间中标示原子中的电子为目的的任何假想过程，将不可避免地带来原子和测量装置之间的一种本质上不可控制的动量交换和能量交换，这种动量交换和能量交换将把作用量子所对应的原子稳定性的显著规律性完全消除掉。反之，这种规律性的说明蕴涵着能量和动量的守恒定律，而这种规律性的任何考察，都会在原则上带来对原子中个体电子的时空标示的放弃。于是，在这种互斥条件下得到的经验，显示着量子现象的不同方面；这些方面绝不是不相容的，必须认为它们是以一种新颖的方式而“互补”的。事实上，“互补性”这种观点，绝不意味着随便地放弃对于原子现象的分析；相反地，它表示着这一领域中的丰富经验的一种合理综合；这一领域超出了因果性这一概念的自然适用界限。
虽然这种探究的进行受到了相对论这一伟大范例的鼓舞，而正是通过揭露无歧义地应用一切物理概念的出人意表的先决条件，相对论才开辟了概括表面上不相容的现象的新可能，但是，我们必须知道，在近代原子理论中所遇到的形势是在物理学史上没有先例的。事实上，通过爱因斯坦的工作，经典物理学的观念构架得到了一种可惊异的统一性和完备性；整个这一观念构架建立在这样一种假设的基础上：可以把物质客体的行动和它们的观测问题区别开来；这种假设和我们在物理现象方面的日常经验适应得很好。要想在这种不能无限制应用的常见的理想化方法方面为原子理论寻求类似的教益，我们事实上必须到心理学这一类的完全不同的科学分支中去找，甚至要到前辈思想家如释迦牟尼和老子所遭遇的那样一些认识论问题中去找；当他们企图调和我们在宇宙大舞台中既作为观众又作为演员的两种不同地位时，他们就遇到这种问题。但是，承认在相隔如此遥远的人类兴趣领域中出现着的问题之间会有一种纯粹逻辑方面的类似性，绝不意味着要在原子物理学中接受和真正科学精神不相容的任何神秘主义；相反地，这种认识鼓励我们去检验一个问题：当把我们的最简单的概念应用于原子现象时，我们会遇到一些出人意料的佯谬问题，这种佯谬问题的直截了当的解决是否有助于澄清其他经验范围中的思维困难？
有不少的启示使我们在生命或自由意志和原子现象的那样一些特色之间来寻找一种直接的关联；为了理解那种特色，经典物理学的构架显然是太狭窄的。事实上，可以指出生命机体的反应有很多特征，例如视觉的灵敏性或是穿透性辐射对于基因突变的诱导；这种特征无疑地和个体原子过程后果的一种放大过程有关；这种放大过程和作为原子物理学的实验技术基础的那种过程相类似。但是，生物机体及调节机构的精致性远远超过预期的情况，这一认识仍然不能帮助我们说明生命的特征。事实上，所谓生物学现象的整体方面和目的方面（holistic
and finalistic
aspects），肯定不能直接用通过作用量子的发现而揭露出来的原子过程的个体性特色来加以解释；倒不如说，量子力学的统计本质，初看起来甚至是增加了理解真正的生物学规律性的困难。然而，在这种两难推论中，原子理论的普遍教益就启示我们，要想把物理学定律同适用于描述生命现象的概念调和起来，唯一的途径就是要检查观察物理现象和观察生物现象的条件的本质区别。
开宗明义，我们就得注意这样一件事实：如果我们用一种实验装置来研究构成一个生命机体的那些原子的行动，而一直达到原子物理的基本实验对单个原子所进行的研究的那种程度，那么，任何一种这样的实验装置，就都会排除保持该机体的活命的可能。和生命有着不可分割的联系的那种无休止的物质交换过程，甚至意味着不能把一个生命机体看成在说明物质的一般物理性质和化学性质时所考虑的那种明确定义的物质体系。事实上，我们逐渐领会到，特有的生物学规律性代表着一些自然规律，它们和用来说明无生物体的属性的自然规律之间存在着互补关系，就如同在原子本身属性的稳定性和组成原子的粒子的那些可以用时空坐标来描述的行动之间存在着互补关系一样。在这种意义上，生命本身的存在，不论就它的定义还是就它的观测来说，都应该看成生物学的一个不能进一步加以分析的基本假设，就如同作用量子的存在和物质的终极原子性一起形成原子物理学的基本根据一样。
可以看到，这样一种观点距离机械论和活力论的极端学说是同样遥远的。一方面，它认为把生命机体和机器相互比拟是不适当的，不管这种机器是古代医术物理学家所设想的比较简单的结构还是最精密的近代放大机构；如果我们无批判地强调这种近代放大机构，我们就将得到“医术量子学者”的绰号。另一方面，这种观点认为，企图引入和已经很好地确立了的物理规律性及化学规律性不相容的某种特殊的生物学定律，那也是不合理的；这种企图在今天又有所抬头，因为人们受到胚胎学上关于细胞成长和细胞分化的新奇经验的影响。在这方面我们必须特别记住，在互补性的构架中避免任何这种逻辑矛盾的可能性，正是由这样一件事实提供出来的：生物学研究的任何结果，都不可能用不同于物理学及化学的方式来清楚地加以描述，这正如即使是说明原子物理学中的经验最后也得依靠那些在意识上记录感觉所不可缺少的概念一样。
最后这种说法又把我们带到心理学领域中；在这种领域里，科学研究中的定义问题和观察问题所带来的困难，远在这些问题在自然科学中尖锐化起来以前就已经清楚地被认识到了。事实上，在心理经验中不可能区分现象本身及现象的感知，这种不可能性很明显地要求人们放弃按照经典物理学的模型来进行简单的因果描述；而且，用“思想”、“感觉”这一类的字眼来描述这种经验的那种用法，也极有启发性地使我们想起在原子物理学中遇到的互补性。我不准备在这儿谈到更多的细节；我只要强调，正是这种在内心中明确区分主观和客观的不可能性，提供了表现意志的必要的自由。然而，像人们时常提议的那样将自由意志和原子物理学中的因果性界限更直接地联系起来，那却是和我在这儿关于生物学问题所说的那些话的基本倾向没有共同之处的。
在结束这一演讲时我愿意指出，这次集会是要纪念一位伟大的先驱，他的根本性的发现对于物理学和生物学都是十分重要的；这次集会给物理学家和生物学家提供了值得欢迎的进行有益讨论的机会；因此，作为一个物理学家而竟然远远超出了自己的特定科学领域，我希望大家原谅我的冒昧。