运动与物质相互关系的新探索：马克思主义哲学专题研究

运动形式与物质形式的对应关系，说明了运动与物质的不可分割性。由于对应关系并不是严格的，因此这种说明是很不充分的。自然科学在现代的发展，又进一步揭示了物质与运动的依赖关系的更加深刻的内容，为辩证唯物主义关于物质和运动的不可分割的原理，提供了更强有力的论据。

在牛顿时代，人们把质量定义为“物质的量”，并把它作为物质的象征；把能量定义为运动的量度，也把它作为运动的象征。于是就形成了一种观念：质量和能量的关系，就表征着物质和运动的关系。

我们平常说运动是绝对的，指的正是：运动是物质的存在形式和固有属性，没有物质的运动和没有运动的物质，都是不可想象的。但是，运动的描述却是相对的。当我们说，汽车比自行车跑得快的时候，这些运动都是相对于一个参考系而言的。如果离开了特定的参考系，不仅谈不上运动，而且，更无从做运动快慢的比较了。根据运动的这种特征，伽利略提出了运动的相对性原理。设有两个惯性参考系，K和K'，分别用OXYZ和O'X'Y'Z'表示，它们之间做匀速直线运动，其相对速度是v，在K和K'中分别观测同一事件，得到的结果X和X'是不相同的，两个参考系中的坐标变换关系，就叫作伽利略变换：

式（1）求时间的导数，并以，，那么在X方向的速度测有：

这就是速度相加公式，这表明，在不同的惯性系中，速度也是相对的量。但是，在经典力学中，质量是一个绝对的量。任何惯性参考系观测所得的质量，都是不变的，说明质量与物质的运动状态不存在依赖关系。正是这种认识，在牛顿时代，承认了存在着绝对静止的物质实体，物质是可以不运动的。

狭义相对论的建立，以洛伦兹变换代替了伽利略变换，得到了新的变换公式：

从洛伦兹变换中得到重要的结果之一，就是质量随速度的变化，同一物体在不同的速度下，将具有不同的质量。关系式是：(www.xing528.com)

式中m0是静止质量，m是运动质量，它要随运动速度而变化。这就告诉我们，质量是绝对不变的量，它也并非与物体的运动状态无关。任何质量总与一定的运动状态相联系。这对于经典力学关于物质和运动可以分离的思想，自然是一个严重的冲击。

由此再做出进一步合乎逻辑的推论：既然质量与运动状态不可分离，那么，它同能量大小也是密切相关的。这就是相对论所发现的质能关系：

式中m0c2是物体的静止质量，mc2是物体的运动质量。当物质的运动速度增大时，它的能量也随之增大。如果从经典力学的观点出发，质量代表物质，能量代表运动，那么质能关系也就证明了物质和运动的不可分割性。但是，不少人从反对经典力学的立场出发，认为质能关系式说明了质量与能量的相互转化，能量可以转化为质量，相反地，质量也可以转化为能量。爱因斯坦进一步把质量和能量同实验和场联系起来，他说：“区别实验和场的物理判据是什么呢？在我们熟悉相对论之前，我们可以这样回答这个问题：实物有质量而场却没有质量，场代表能，实物代表质量。但是，我们在熟悉了更多的知识以后，已经知道这样的答案是不充分的。根据相对论，我们知道物质蕴藏着大量的能，而能又代表物质。我们不能用这个方式定性地来区别实物与场，因为实物与场之间的区别不是定性上的区别，最大部分的能集中在实物之中；但是围绕微粒的场也代表能，不过数量特别微小而已，因此，我们可以说实物便是能量密度特别大的地方，场便是能量密度小的地方。”^[4]爱因斯坦的这番话表明，他企图用能来实现物质的两种基本形式（实物和场）的统一。这种观点，在今天还有一定的代表性。

经典的立场把质量等同于物质，反映了时代的局限性，是把物质看作“绝对不变的质”这种观点的具体表现，质量就被看作是这种“绝对不变的质”。19世纪末和20世纪初，发展了物理学以后，发现原来被认为绝对不变的质量是随着运动状态的不同而变化的，因此，“绝对不变的质”被推翻了，物质也就消失了。这些事实告诉我们，质量并不等同于物质，而只是物质的一种属性，它同运动是物质的一种属性一样。既然如此，质量与能量的关系，并非物质与运动的关系，而是物质的两种不同属性之间的关系。

质能关系式只是说明质量和能量的并存关系，它们之所以能够得以并存，原因就在于它们都是物质的固有属性，但不是所有的物质形态都具有静止质量，因为质量是随着运动状态的不同而变化的，所以，物质在不同的运动状态下，将采取各种不同的质量形式，如静止质量和运动质量，力学质量和电磁质量，惯性质量和引力质量，等等，都是质量的形式。没有静止质量的光子，它都具有运动质量。过去认为中微子也没有静止质量，后来的理论和实验又倾向于认为它具有静止质量。现代自然科学的研究成果表明，没有一种物质形态是不具有质量的，如同没有一种物质形态不具有能量一样。此外，质量与运动还具有内在的联系。在力学质量中，惯性质量标志着对运动的阻抗，它是运动的反面的表现。在研究物体的唯一运动时，力学的出发点是惯性，牛顿力学三定律（F=ma）是力学的基本定律，质量则是其中的基本要素，运动与质量如此难解难分，其根源就在于它们都是物质的固有属性，因为能量与质量都是物质的固有属性。所以，在这个意义上，质能关系式可以说明物质与运动的不可分割的联系，也同样可以说明物质与质量的不可分割的联系。这种不可分割的联系纽结，就是物质。在经典物理学中，质量守恒定律和能量守恒定律是独立的，但在相对论中，这两个守恒定律却被结合起来了，它们被综合为一条定律，即质量—能量守恒定律。当物体的运动速度增大，静止质量转化为运动质量时，静止能量也转化为运动能量。过去被称为“质量亏损”的现象，其实并没有什么“亏损”，而是静止质量和运动质量的转化，从而使能量也采取了运动能量的形式，具体地表现了物质、运动、质量之间的内在联系。