作为指导科学探索的实用原则的因果律，就是联结不同时间的事件之规律。在日常生活中，我们就是以因果律来指导我们的行为的，但是在具体利用因果律时，我们对其加以简化，而不注重它的精确意义。只要保险丝没断，我合上开关电灯就会亮；只要火柴头儿没掉，我一划它就会燃烧；如果我去查询电话号，我就可以得到它，除非我问错了人。但是对于要求精确而且一致的科学而言，因果律就不这么简单了。
因果律概念的产生要归功于牛顿天文学，应用重力定律通过庞大的计算，就可以得到行星的过去和未来的精确位置。但是寻找其它现象的规律，就不象计算行星轨道那么简单了，多种因素的影响，使制约那些现象的规律变得非常复杂，而且它们也不具有简单的周期性。尽管如此，在化学、电磁学、生物学甚至经济学中，因果律还是被发现了。因果律的发现对科学是必不可少的，因而科学家一定会努力去寻找它们。科学对没有因果律的领域是无能为力的。科学家付出努力寻找因果律，就象采蘑菇的人要寻找蘑菇一样，是毫不奇怪的。
因果律本身并不一定就是由过去完全决定未来。白人的儿子还会是白人，这就是一个因果律，但是如果这是我们所知道的唯一遗传定律，我们对白人的儿子还是不可能有更多的了解。作为一个普遍原理，决定论认为，过去是可以完全决定未来的，在理论上，只要我们对过去以及因果关系有足够的知识，就可以知道未来。反过来，从这个原理出发，一个调查者观察到某一现象后，就能够发现使得这个现象必然发生的那些事件和因果律。在发现了这些规律之后，当他再观察到类似的事件时，就可以推断一个类似的现象将要发生。
精确地阐述这个原理是非常困难、几乎不可能的。当我们试图阐述它时，就会发现我们自己在坚持这个或者那个是“理论上”可能的，但是没有人知道“理论上”的含义是什么。如果我们坚持“存在”某种决定未来的法则，但是我们却没有希望发现它，这种坚持就没有任何意义。显然，未来将会是它自己将会成为的样子，在这种意义上它是已经决定了的：全能的上帝，正如正统的信仰所坚信的那样，现在就一定知道未来的整个过程。因此如果有一个全能的上帝存在的话，他就会具有预知未来的先见。但是科学是没有办法检验这一点的。如果决定论的教条所坚持的东西，可以用证据来证明它是可能的或者是不可能的，那就表明它一定与人的能力有关。
不然我们将面临《失乐园》中的魔鬼一样的命运，它揣测天意。先知、意志和命先知绝对命亦定，如何能有意志自由的天空没有出路，失落在无尽的迷宫即使存在一种能够被检验的原理，我们也没有足够的理由认为，自然的整个进程一定是由因果律决定的。这个推论可能是正确的，但是却是不可能被发现的，假如相距越远的东西互相之间的影响就越大的话，我们在预言地球上可能发生的事情时，就需要对最遥远的星球具有足够的了解。如果我们能够检验某一个原理，我们首先必需能够通过它与宇宙中某一有限部分的关系来阐述它，并且使用的定律也应该充分简单，这样我们才能够得出结论。我们不可能了解整个的宇宙，如果被检验的定律复杂得超出了我们的能力，我们也同样没有办法检验它。这里所需要的计算能力可能是现在所达不到的，但是不久的将来也许就能够达到了，这一点是非常明显的，但是我们还是很难把从宇宙有限部分的数据总结出来的原理，推广到整个宇宙中去。
有限系统外面的东西总可能突然冲进来，并且对系统产生一个预想不到的影响。有时一个新的星体会在天空中突然出现，仅仅用太阳系中的数据，是不可能预言它的出现的。由于没有任何物体的运动速度能够超过光速，我们不可能提前得到一个新的星体将会出现的信息。
我们可以尝试通过以下的方式摆脱这种困境。假设我们知道以我们为中心的某一个球体内的、在1936年初发生的所有事情，为了确定起见，我们进一步假设这个球体的半径是一光年，也就是说球面的光线需要一年的时间才能传到球心。由于没有任何东西的运行速度能够超过光速，如果决定论是正确的，在1936年之内球中心所发生的一切事情，都仅仅与球内年初时的事情有关，因为球外面的事情要通过超过一年的时间，才能对球中心产生影响。由于球面上的信息要通过一年才能够传到球中心，因此我们只有在年底才能得到所有的数据。年底以后我们便可以通过追朔的方法，研究是否我们得到的所有数据，再加上因果律，就是地球上一年中发生的所有事情的原因。
现在我们就可以对决定论的假说做出阐述，尽管我认为这种阐述还是非常复杂的。
这种假说是：
“存在着这样一些可以发现的因果律：如果具有足够的（但是不是超人的）计算能力，如果一个人在一个给定的时刻，知道一个确定的球体内的所有正在发生的事情，他就可以预言球中心在以后一段时间内将会发生的一切事情，这里说的一段时间等于光线从球面传到球中心的时间。”
在这里我必需明确指出，我并没有断言这个原理是真实的，我只是说这就是“决定论”的真正含义，任何支持它或者否定它的证据，都必需能够用来检验这个原理。
我不知道这个原理是否是真实的，其他人也不知道。它可以被当作科学无条件接受的公理，但是如果没有任何“深一层”的基础，它是不能被确切地证实或者否认的。
如果检验那些支持或者反对决定论的论证，我们就会发现，在那些论证者的头脑中的决定论的概念，并不是象我上述所说的那么确定。
有史以来，决定论第一次受到了科学家以科学为基础的挑战，来源于对原子的新的研究方法，即量子力学的方法。这个挑战的主导者是亚瑟·艾丁顿（ArthurEddington）爵士，尽管一些最杰出的物理学家（如爱因斯坦）在这个问题上不同意他的观点，但是他的论证还是非常有力的，在下面的对它的审查中，我们将尽可能避免使用专业术语。
按照量子力学，没有办法确定在一个给定的条件下，原子将会处于什么样的状态，只知道它可能处于一组状态中的某一个状态。我们只能知道它处于第一种状态的可能性有多大，处于第二种状态的可能性有多大，等等。但是没有任何已知的定律，可以用来决定原子在一个特定的情况下，将一定处于什么状态。我们的地位非常类似于派丁顿车站售票员的情况，如果他愿意，他可以发现，从他的车站去伯明汉或者去艾克瑟特的旅客占旅客总数的比例，但是他不知道每一个旅客要去某一个车站的具体原因。但是这两种情况并不是完全类似的，因为售票员可以用他的业余时间，通过观察人，去发现旅客乘车的原因。物理学家就没有这种优越性，因为他们除了作研究以外，没有其它机会去观察原子，当他离开了实验室的时候，他只能看到数以亿万计的原子的整体运动。而在他的实验室里，原子与他之间所能交换的信息，并不比那些在火车将要开的时候，匆匆买票的旅客与售票员之间交换的信息多。因此他的情况非常类似于这样一个售票员，他在售票以外的其它时间都在睡大觉。
到目前为止，我们从原子的行为出发来否定决定论，完全是由于现在我们对单个原子行为的无知，也许将来我们能够发现一个新的定律。在某种意义上就是这种情况。
我们对原子的细节也是刚刚有所了解，有足够的理由预计，将来我们对它会有更多的了解。没有人可以否认，将来可能发现一种新的理论，可以用来解释为什么单个原子在一定条件下会处于某一个状态。现在我们不知道两个选择了不同状态的原子，在选择各自的状态之前的状态有任何不同，但是这种不同可能是随时都会被发现的。
这种论断是我们相信决定论的有力的基础。
对决定论者不幸的是，在原子状态不定性的原理中，还有更进一步的东西。在经典物理中，我们有大量的证据表明，物体的运动是完全由支配它们的规律所决定的。
但是现在看来，所有那些规律可能不过是统计性的而已。原子按照统计规律按比例处于不同的状态，但是经典物理观察的对象都是由非常多的原子构成的，因此它们的整体行为表现了完全的规律性。假设你是一个巨人，你看不见每一个单个的人，只能看到一百万人以上的集团运动。你将会仅仅注意到，伦敦在街头，白天的物质比夜晚的多，但是你不可能知道这样的细节，比如某一天狄克森先生卧病在床，没有象往常一样乘坐火车。因此你就会相信存在这样一种规律：物质非常有规律的在早晨进入伦敦，而在晚上又离开伦敦。但是事实上的规律性并不象你想象的那么严格。毫无疑问，你会把这个规律归结于太阳的某种特殊作用，而且你的这种假设还可以被其它的观测来证实，比如在雾气朦胧的天气这种运动就会变缓。如果后来你具有了观察单个人的行为的能力，你将会发现，实际的情况并不象你想象得那么具有规律性。某一天狄克森先生病了，而另外一天则是辛普森先生感到不舒服，但是平均的统计结果并没有受到影响，因此宏观的观测结果不会改变。你将会发现你以前观测到的所有规律，都可以用适用于群体的统计规律来解释，而无须知道狄克森先生或者辛普森先生为什么有时在早晨没有去伦敦。物理学家对原子运动的结论也是这么得到的。我们不知道任何决定某一个原子具体行为的规律，但是已经发现的统计规律，可以充分地解释大量物体的运动规律。决定论在这里不再适用。
在这种争论中，决定论者可能企图以两种方式做出回应。首先他可能辩护说，在过去有些现象起初似乎不遵从任何规律，而后来发现了制约它们的规律，现在的许多现象的规律还没有被发现，是由于客观对象过于复杂。如果象许多哲学家所相信的那样，自然规律也是由某种先于它的原因决定的，那么这种辩护就是一个很好的辩护，但是如果没有这样一个先决原因，这种辩护就可能遭到一个非常有力的反击。
宏观物体运动的规律性是统计定律的结果，不需要假设其中单个原子遵从某种特定规律。量子理论对原子运动的假设是，它们遵从统计规律：在原子可以选择的状态中，每一个状态都有一个相对应的出现的几率。从这种统计规律出发，可以推导出大量物体的集体运动几乎完全遵从经典力学的定律。因此我们观察到的大量物体运动的规律性，只是近似的、最可能的状态，由此出发不可能推导出单个原子的运动规律。
决定论者企图使用的另外一种回应方式，具有更大的困境，而且我们也只是刚刚可以对它的合理性做出估计。他可能说：你承认，当对大量处于相同条件的原子进行观察时，它们将按照一定的几率选择自己所处的状态。这与雌鸟和雄鸟的情况类似：
我们不知道某一只鸟是雄还是雌，但是我们知道，在大不列颠，雄鸟与雌鸟的比例是21：20。同样整个人口的性别分布也是有规律的，但是在一个家庭并非如此。现在对于雄鸟和雌鸟的情况，每一个人都相信，对于一个具体的情况或是雄鸟、或是雌鸟是有原因的。我们认为，统计规律给定的21：20的比例，一定是控制每一个个体的情况的规律作用的结果。同样我们也可以争辩说，如果对于大量的原子存在一个统计规律，那也一定是那个决定单个原子运动规律作用的结果。决定论者还会辩称，如果这个单个原子运动的规律不存在，那么统计规律也不存在。
引发这个争论的原因与原子并没有特殊的联系，因此我们现在可以把那些与量子力学有关的复杂的东西抛在脑后。让我们仅仅考虑投硬币这样简单的情况。我们确信硬币的旋转是由力学定律决定的，严格说来硬币出现正面或者出现反面并不完全是“偶然”的。但是这种计算对我们来说过于复杂，因此在任何一次投掷以后，我们没法知道会出现那种情况。据说（尽管我从来不知道任何好的实验证据）如果你把一个硬币投掷足够多的次数，正面和反面出现的次数将会大体相等。你连续把一枚硬币投掷十次，可能每次都是正面。如果你做1024次这种连续投掷十枚硬币的实验，其中出现一次这种情况就是不奇怪的了。但是如果你每次实验连续投掷的次数较大的话，那么连续出现正面的的情况就非常稀少了。如果你连续投掷一个硬币1，000，000，000，000，000，000，000，000，000，000次，如果能有一个连续100次出现正面的情况你就算很幸运了。在理论上讲是这样的，但是人却没有足够长的寿命去做完这个实验。
远在量子力学发现之前，统计规律就已经在物理学中起着很重要的作用了。比如，气体中包含了大量的、在不同方向以不同速度混乱运动的分子。当它们的平均速度快时，气体就发热，当它们的平均速度小的时候，气体就变冷。当所有的分子都不动时，气体的温度就是绝对零度。由于分子不断的互相碰撞，那些比平均速度运动得快的分子就会慢下来，而那些运动慢的分子就会加快速度。这就是为什么让两个不同温度的气体互相接触后，冷的气体就会变暖，而热的气体就会冷下来，直到二者达到相同的温度。但是这一切仅仅是概率性的。“可能”会发生这种情况，一间屋子在开始时，处于同样的温度，突然所有快速运动的分子都跑到了屋子的一半，而所有运动得慢的分子都集中到另一半，因此屋子的一半是热的，而另一半是冷的。
甚至可能会发生这样一种情况，所有的气体全部运动到了屋子的一半，而另外一半变成了真空。因为屋子里的气体非常多，发生这种现象的可能性，要比连续投掷出100次硬币的正面的可能性小得非常多，但是严格说来并不是不可能的。
统计规律在量子力学中的应用并不是新理论，量子力学中的统计规律的不同之处，在于它不是从统治个体运动的规律中推导出来的，它自己就是一个终极的规律。这是一个非常难以理解的概念，我认为它的支持者也没有意识到这一点。观察表明，一个原子可能会处于任何一个容许的状态。但是如果每一个单个的原子都不遵从任何规律，为什么大量原子的运动会表现出一种规律性？你一定会想，肯定存在着某种东西，主宰着原子状态稀有的改变与某些特殊环境的关系。我们可以做一个非常接近的类比。游泳场中有各种不同高度的跳板，供跳水者自己选择，只有最杰出的跳水者才使用那个非常高的跳台。经过多年观察你会发现，选择使用不同高度的跳台的跳水者的分布，具有一定程度的规律性。如果存在数十亿的跳水者，你就会发现这种规律是非常精确的。但是如果每一个单独的跳水者都没有自己做出选择的动机，很难设想为什么会存在这种规律性。似乎为了保持这种比例，某些人“必需”
选择某一个高度的跳台，但是这样一来随意性就丧失了。
在逻辑和数学两个方面，统计理论都处在一种不能令人满意的状态。我不相信会有一种神秘的炼金术，它能够从纯粹随意的个体状态出发，推演出一种大量物体遵从的规律。如果硬币出现正面和反面真是完全随意的，我们还能够说它出现正面和反面的可能性是同样的吗？为什么随意的选择不是永远出现正面？这不过是一种揣测而已，因为对这样含糊不清的问题，很难下一个确切的论断。但是如果它真的具有什么合理性的话，我们就不能接受大量物体运动的统计规律是终极规律的观点，相反我们必须假设，原子行为的统计规律，是由某些至今尚未发现的、个体所遵从的规律决定的。
为了从原子的自由性（暂且把它当作一个事实）推出一个感性上可以接受的结论，艾丁顿不得不附加一个假设，他自己也认为这个假设目前纯粹只是一个猜想而已。他希望维护人的自由意志，如果这种自由意志真的有什么重要性的话，它就必需象制约宏观物体运动的自然规律一样，也可以对宏观运动产生影响。正如我们所看到的，物体的宏观运动规律并没有受到新的原子理论的影响，唯一不同的是，它现在所表述的只是一种压倒多数的可能性，而不是完全的确定性。可以想象，这种可能性会受到某种特殊的不稳定性的影响，一种非常小的力便可以产生一个居大的宏观变化。
艾丁顿设想，有生命的物体、特别是人的大脑中，就可能存在这种不稳定性。意志的作用可能导致某一个原子做出某种选择，而不是另外一种选择，而这种选择的改变就有可能破坏那个非常精细的平衡，进而导致宏观运动的改变，比如人会因此而说出了原本不想说的话。不能否认这种假设在理论上是可能的，但是也仅仅如此而已。非常可能我们将会发现一种新的规律，它将抛弃原子自由的假设，我个人认为发现这种新理论是非常可能的。即使我们认为原子是自由的，也没有实际的证据表明，人体的运动不同于其它具有同样大小的物体的运动，而它们都是一种微观物体运动的平均结果，它们的运动都遵从经典力学的规律。艾丁顿企图以物理学来证明人的自由意志，尽管它是非常有趣、而且也不能被完全拒绝的，但是对我来说，它似乎并没有足够的理由，在我们所探讨的问题上，改变那些量子力学出现之前的理论。
心理学和生理学都试图否认自由意志。对内分泌的研究成果、对大脑的不同部分的功能的进一步了解、巴普洛夫（Pavlov）对条件反射的研究，以及对被压制的记忆和愿望的影响所作的心理分析，都对发现制约精神现象的因果规律的发现做出了贡献。
当然，它们没有一个能够否认自由意志存在的可能性，但是它们使那种可能性性变得非常小，如果没有起因的意志真的发生过的话，那么它们发生的几律也是非常非常小的。
我认为把单纯的情绪反应归结为自由意志的结果，也主要是由某种思维混乱造成的。
人们设想如果意志是有起因的，他们就会被迫做出自己没有想到要做的事情。这当然是一种误解，即使意识自己有起因，意志本身也还是行为的起因。我们不会做出我们决定不做的事情，但是却没有理由对这种限制进行抱怨。愿望受到阻碍不是人们所喜欢的，但是这种阻碍本身是否有它自己的原因，对于我们都是一样的。决定论也没有说我们一定是无能为力的。有生命的东西可以预期将要发生的事情，即使发现了造成这种预期能力的原因，也不会增强或者削弱它。
在另外一种精神领域里，相信自由意志的人，往往会同时也相信意志是有起因的。
比如他们认为，高尚的品质可以通过良好的教育来获得，宗教的教育对道德是非常有用的。他们相信布道是好的，而提倡道德也可以使人受益。但是很明显地，如果圣洁的意志不是由任何其它原因产生的，那么我们不可能通过提倡道德而使意志圣洁。如果一个人认为他自己或者任何其他人，具有改变别人行为的力量，就这一点而言，他就是相信心理学的因果关系而不是自由意志。在现实生活人们相互往来之中，我们总是认为人的行为是由某些前提条件引起的。政治宣传、刑事法律以及主张这样或那样行为准则的各式各样的书籍，如果对人们没有任何影响，它们都将失去存在的必要。自由意志原理的信仰者并没有发现它的这种含义。当我们说“你为什么那样做？”时，我们期待答案会涉及到他的行为背后的信念和愿望。当一个人自己不知道他为什么会做某一件事情时，我们可以到他的潜意识中去找原因，但是我们从来没有发现没有原因的行为。
还有一种说法是，通过内省我们可以立即感受到自由意志。企图以此来排除因果规律，将是一个明显的错误。我们所知道的是，当我们做出一个选择时，如果愿意的话，我们也可以做出不同的选择。但是仅仅通过内省，我们不可能知道是否有什么东西驱使我们去那么做。对于一个非常理性的行为，我们可能知道它们的原因。当我们对法律、医疗或者理财进行咨询，并且按照专家的建议行事时，我们知道专家的建议是我们行为的原因。但是在一般情况下，通过内省是不能发现它的原因的，象其它事件一样，它们的原因只能通过观察它们的前提条件以及关联规律来了解。
应当进一步指出，“意志”的概念是非常模糊的，它也许根本就不应该出现在科学的心理学中。我们的多数行为在发生之前，并没有一个让人感觉象是意志的行为促使它的发生，做一个简单的事情也离不开先有一个决定，是一种精神疾病的反应。
比如我们决定了要走到某一个地方，如果已经知道去那里的路，我们就会挪动双腿一步一步的走到那。只有那个最初的决定我们才感到有“意识”的作用。在经过思考做出决定以后，两个或者多个可能性会出现在我们的脑海中，或多或少，每一个或者是有吸引力的，或者是应当抛弃的，最有吸引力的那个最终会战胜其它的方案。
当一个人企图通过内省发现意志的时候，他会发现一种肌肉紧张的感觉，而且可能还会发现一句有力的话：“我将要做这件事。”但是我自己却不能从内心发现任何可以被称为“意志”的特殊的精神活动。
当然，否认“受意志控制的”和“不受意志控制的”两种行为之间的区别也是荒谬的。心脏的跳动是完全不受意志控制的，呼吸、打哈欠以及打喷嚏等等，都是不受意志控制的，但是却可以（在一定的限度内）通过意志行为进行控制，而诸如走路、谈话之类的身体的运动，则是完全受意志驱使的。意志控制的行为中使用的肌肉与造成心脏跳动的肌肉是完全不同的。意志控制的行为是由“精神”先决条件引起的。
但是至少对于我自己来说，没有原因把这些先决的“精神”条件当作一种特殊的现象，也就是所谓的“意志”。
在道德领域里，基于两个原因，自由意志的教条被认为是重要的，一个是对“罪孽”
的定义，另外一个是维护惩罚、特别是上帝的惩罚的合理性。在后面讨论科学在伦理中的地位的章节中，我们再对这个问题进行探讨。
在本章的讨论中，我似乎犯了自相矛盾的错误：先是反对决定论，进而又否定自由意志。但是事实上二者都是纯粹形而上学的原理，不是科学可以解释清楚的。正如我们所看到的，寻找因果关系是科学的基本活动，因此在纯粹实用的意义上讲，科学家必需始终把决定论当作一个研究中的假设。但是除非他在实际中发现了它们，科学家也不需要坚持因果关系的存在，否则将是不明智的。不过，如果他肯定地断言他知道有一个领域，在那里因果关系是不存在的，那就更加不明智了。这种断言在理论和实践上都是不明智的：在理论上，因为我们永远不可能充份地保证这种断言是成立的；在实践上，否定因果关系在某些领域的存在将会阻碍研究，进而仿碍规律的发现。我认为那些坚持原子的运动不能完全确定的人，以及那些把自由意志当作教条的人，都犯了这种双重不明智的错误。面对这样两种完全对立的教条，科学应该保持纯粹经验的，不要把对它们的坚持或者否认超过事实可以证明的限度。
诸如决定论和自由意志这种长期的对立，起源于两种强劲但是逻辑上不可调和的感性冲突。因果定律的发现使决定论处于有利的地位，尽管科学与宗教的偏见相冲突，但是由于其不可忽视的力量，它还是被广泛接受了。相信自然的发展具有规律性，也给人们一种安全感，它使我们在一定程度上可以预知未来，进而避免不幸事件的发生。疾病和风暴被认为是反复无常的恶魔制造的，但是它们现在就不象过去那么可怕了。所以这些动机导致人们喜欢决定论。但是当他们喜欢具有控制自然的能力时，他们就不喜欢自然具有人所无能为力的力量。如果某种说不清的需要迫使他们相信，在人类产生之前，自然法则就已经存在，它不仅产生了男人和女人，而且决定了他们的命运，使他们说现在所说的话，做现在正在做的事，他们就会感到自己丧失了个性，是无用的、不重要的，成了环境的奴隶，对自然赋予他们的命运不能做出哪怕最微小的改变。由于这种困境，有些人试图通过假设人具有自由，但是所有其它的东西都是已经被决定了的，另外一些人则天真地企图通过诡辩，对自由意志和决定论进行逻辑上的调和。事实上，我们没有理由接受二者中的任何一个，但是我们也没有理由假设真理（无论它是什么样子的）就是二者中没有矛盾部分的融合，或者是在任何程度上可以通过与我们的愿望来决定的。
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