2500年以前，古希腊的留基伯和德谟克利特认为世界万物可分，直到分割出最微小的不可分割也不生不灭的最基础粒子。物质被看作许多离散组件的组合，这个概念的提出可以说是物理学诞生的标志。
然而在当年，朴素原子论只是一个不流行的小众学说。原子毕竟不可见，那时有另一种更直观、容易理解的学说。
古希腊第一位哲人泰勒斯认为，水才是构成宇宙的原质，因为它可以变成坚硬的固体，也可以成为看不见摸不着的气体，水的变化横跨了固液气三态，更是生命不可或缺的，所以水应该是万物的基础。
后来，人们在水元素的基础上添加了空气、土、火三种元素，形成了四元素说。
四元素说的主要支持者是希腊三贤，也就是鼎鼎大名的苏格拉底、柏拉图和亚里士多德。本书开篇我们提到，亚里士多德认为地面上的一切都是由这四种元素组成，而天空中的一切应该对应着一种更纯净的元素——以太。
土、气、水、火这四大元素可以观测，容易理解，也可以在不同状态下转化，这远比德谟克利特观点中不可见也不可变的原子让人信服，何况四元素说还获得了数学上的支持。
得益于几何科学的发展，古希腊人不但知道三角形是最稳定的平面结构，还知道一共有5种正多面体。正多面体同样具有诸如基础、稳定和不可分割的哲学含义。因此，他们将这五种正多面体与构成万物的元素相匹配：火元素是正四面体，气元素是正八面体，水元素是正二十面体，土元素是立方体，最后剩下由正五边形组成的十二面体，刚好对应了组成天上物质的以太。
这也是中世纪时炼金术的指导理论，不过在炼金术中人们用灵魂替换掉以太。直到现在，这个体系仍然是西方神秘学的核心。
在这个时期，大家所争论的“物质”都是人类可感受且可知可见的，也就是对应着“原子”的实体物质，除此以外就只有不可知不可见的以太。如前文所述，在19世纪末，光、电磁与力都可以被“电磁以太”解释，光是以太海的波动，电磁场是以太海的运动，所以，在历史上有那么一小段时间，人类认为“原子”与以太是构成宇宙全部物质的基础。
在现代物理学中，场，尤其是电磁场与引力场，取代了以太的位置，人们用场来解释超距作用的力。无论在经典场论还是在量子场论中，具有物理性质的场都可以被当作物质看待[1]。
与此同时，在广义相对论中时空也是一种场。由于相对论的相对时空观把物质与四维时空关联在一起，所以在一些物理思想中，时间与空间也具备了物质的特性。
除此之外，光既可以看作电磁波，也是最基础的能量子，还可以看作能与四维时空结构发生作用的一种特殊存在。因此，无论在相对论中还是量子力学里，光都是最重要的一种物质。
综上，在现代物理学体系下，我们可以试着按这样的思路对物质进行分类：粒子、光波、场。
当然，这种分类方法偏向于经典物理学的思维，但当量子力学开始引领科学家对物质的认知以后，这三者的区别开始变得模糊。
首先是粒子具有波粒二象性。虽然粒子与波到底是什么关系仍然值得商榷，但波动性与粒子性之间的隔阂确实被波粒二象性这个理念打通了。(www.xing528.com)
微观粒子被认为同时具备粒子性与波动性，但我们很难说清楚这两者中谁才是本质。海森堡和薛定谔同为量子力学的奠基人，就连他们两人对此都各执一词：
·海森堡认为粒子是真实存在的，不过我们无法对其做出精确测量，因为测量时的行为会对粒子的物理量造成影响，所以我们只能得到粒子的相关概率。
·薛定谔则认为波动才是物质的本来面目，但当测量行为发生时，物质会从波动的形态塌缩成粒子的形态。
这是一场旷日持久的论战，从量子力学创立到现在仍未结束。有一张很有名的照片，爱因斯坦、普朗克、洛伦兹、玻尔、海森堡、狄拉克、泡利、德布罗意、居里夫人等同框，几乎囊括了当时最著名的理论物理学家。这张照片拍摄于1927年第五次索尔维会议的闲暇，在这次会议上他们为量子力学的本质吵得不可开交。
图4-1 1927年第五次索尔维会议上的学界大咖
其次，场与粒子的关系也是模糊的。有人把场看作基础粒子自带的一种属性，也有人把场当成虚空中粒子的集合体，可谓众说纷纭，但在量子力学的应用中，粒子与场可以视为等效。
理论仍在缓慢更迭，不过一般而言，既然物理学最前沿的理论被称为粒子的标准模型，大部分人还是认为，跟光波、场比起来，粒子才是这三者的主体。
对于波、粒子、场来说，虽然现代物理学现有的研究还不能明确它们之间的关系，但在务实的量子力学研究者看来，与其在这类问题上争论不休，不如想办法把它们对应的物理量计算出来，再用数学计算来表达物理反应。
借助数学公式，在等号左侧输入原始的物理量，再从右侧输出最终数据化的物理结果，同样是理解微观世界运作规律的有效方式。因此，在现阶段物理学的研究中，比起弄清楚物质的本质，更重要且更易操作的是如何获取物质的各种物理量（如动量、角动量、质量、动能等），以便计算。
除此之外，这里还有一个不是物质但胜似物质的重要概念——能量。
能量看起来很像一种物质，因为它既不会凭空产生，也不会凭空消失，它的数量是守恒的；能量可以在物体之间传递，也可以在形式上改变，它的表现是多变的。可以说，万事万物，光波、粒子、场都必然携带能量。无论物质之间发生了哪种物理作用，其中必然包括能量的转移。
甚至我们可以这样认为：所有物质都蕴含能量，而蕴含能量的都是物质，因此，物质与能量是可以对应的。
需要注意的是，很多时候能量被指代为物质本身，可能量并不是物质，但可以看作与物质对应的一个数值。按现代物理学的观点，能量是物质在四维空间上的一个度量值，是一个间接观测到或计算出的物理量，是一个抽象的物理概念。
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