關(guān)于質(zhì)能關(guān)系式的幾點(diǎn)思考

巨乃岐

(信息工程大學(xué)理學(xué)院人文社會(huì)科學(xué)教研室，河南鄭州450001)

愛(ài)因斯坦相對(duì)論最重要的推論之一是質(zhì)能關(guān)系式。它的發(fā)現(xiàn)，不僅是物理學(xué)上的一場(chǎng)革命，而且也是人類科學(xué)思維方式的一場(chǎng)革命，具有重要的科學(xué)意義和哲學(xué)價(jià)值。1905年6月，愛(ài)因斯坦發(fā)表了論文《論運(yùn)動(dòng)物體的電動(dòng)力學(xué)》，提出了狹義相對(duì)論。正是在這篇論文中，他從相對(duì)性原理和光速不變?cè)沓霭l(fā)，由伽利略變換得到了洛倫茲變換，由此得出了一系列全新的科學(xué)結(jié)論和科學(xué)事實(shí)，其中就包括著名的質(zhì)能關(guān)系式。

一、質(zhì)能關(guān)系式的物理推導(dǎo)

狹義相對(duì)論指出，質(zhì)量m與其能量E之間有著E=mc2的關(guān)系，推導(dǎo)過(guò)程如下:

假設(shè)有一質(zhì)量為M、長(zhǎng)度為L(zhǎng)的箱子，靜止放置。它與外界無(wú)任何相互作用，即該箱為一孤立系統(tǒng)，為了方便計(jì)算，設(shè)箱子的四個(gè)側(cè)面沒(méi)有質(zhì)量，左右兩端的質(zhì)量均為，如圖所示。

設(shè)想在箱內(nèi)右端面處發(fā)射一束電磁波，向左傳播。按照電磁理論，能量為E的電磁輻射具有動(dòng)量為E/C，假定其質(zhì)量為m。在發(fā)射電磁波的同時(shí)，靜止的箱子所獲得的運(yùn)動(dòng)速度為v。由于系統(tǒng)的總動(dòng)量為零，即有:(M－m)·v=E/C，由此可知箱子向右的移動(dòng)速度:v=

整個(gè)輻射過(guò)程結(jié)束后，箱子將向右移動(dòng)一段距離為△x=v·△t，將上式代入后可以得到:

由于電磁波自右向左發(fā)射，這就使得箱子左右兩端面的質(zhì)量分別變?yōu)閙。由于該箱子為孤立系統(tǒng)，其質(zhì)心的位置不會(huì)因?yàn)橄到y(tǒng)內(nèi)部有上述物理過(guò)程而發(fā)生變化，因此必有:

這就是著名的愛(ài)因斯坦質(zhì)能關(guān)系式［1］。

二、質(zhì)能關(guān)系式的科學(xué)內(nèi)涵

質(zhì)能關(guān)系式具有豐富的內(nèi)涵，它的發(fā)現(xiàn)在科學(xué)史上是開(kāi)創(chuàng)性的和革命性的。

(一)質(zhì)能關(guān)系式表明，物質(zhì)內(nèi)部具有巨大的能量。

質(zhì)能關(guān)系式告訴我們，每個(gè)物體，哪怕是極其微小的原子，都是一個(gè)巨大的能量庫(kù)，都蘊(yùn)含有巨大的能量。原子彈的爆炸和核電站的運(yùn)行就是證明，所不同的只是，前者的能量釋放時(shí)間十分短暫而后者的能量釋放時(shí)間較長(zhǎng)而已。美國(guó)第一批原子彈是用94號(hào)元素钚作為材料制成的。一顆原子彈含6 000克钚239，在爆炸時(shí)，只有5% 的钚(即300克左右)發(fā)生裂變，其余5 700克钚全部液化掉了。發(fā)生裂變的300克钚元素轉(zhuǎn)化成35種不同的放射性同位素。將這些同位素收集起來(lái)進(jìn)行稱量，發(fā)現(xiàn)其總質(zhì)量是299克，就是說(shuō)，損失了一克靜止質(zhì)量的钚，但卻得到了E=1克 ×C2=1021爾格的能量。這個(gè)能量相當(dāng)于2萬(wàn)噸三硝基甲苯炸藥的能量。2萬(wàn)噸三硝基甲苯炸藥若用載重4噸的汽車?yán)\(yùn)的話，汽車一輛接一輛排成隊(duì)，可排25公里長(zhǎng)。這意味著，一顆原子彈可以輕易地抹平一座幾百萬(wàn)人口的城市。這已被廣島和長(zhǎng)崎的歷史悲劇所證實(shí)?？梢?jiàn)，物質(zhì)內(nèi)部的能量是巨大得驚人的。

物質(zhì)內(nèi)部巨大能量的發(fā)現(xiàn)，使19世紀(jì)末20世紀(jì)初人們無(wú)法解釋的放射性元素、特別是鐳元素為什么能夠不斷釋放出如此強(qiáng)大能量的現(xiàn)象，太陽(yáng)能的來(lái)源問(wèn)題以及所有恒星的演化發(fā)展和內(nèi)在動(dòng)力問(wèn)題，乃至整個(gè)宇宙的演化發(fā)展問(wèn)題，都得到了圓滿的科學(xué)解釋?？梢哉f(shuō)，質(zhì)能關(guān)系式的發(fā)現(xiàn)，不僅構(gòu)成不久以后發(fā)展起來(lái)的原子核物理學(xué)和粒子物理學(xué)的理論基礎(chǔ)，而且成為后來(lái)建立起來(lái)的恒星演化理論、宇宙大爆炸理論和暴脹宇宙論的理論基礎(chǔ)，為人類真正能夠從大尺度和微機(jī)制上正確認(rèn)識(shí)自然、理性把握宇宙提供了理論指導(dǎo)。與此同時(shí)，質(zhì)能關(guān)系式的發(fā)現(xiàn)還從理論上科學(xué)預(yù)示了原子能時(shí)代的到來(lái)，為人類科學(xué)開(kāi)發(fā)原子能、合理利用原子能提供了實(shí)踐指南。

(二)質(zhì)能關(guān)系式表明，質(zhì)量與能量相互度量，二者在本質(zhì)上是等價(jià)的。

質(zhì)能關(guān)系式E=mc2表明，質(zhì)量是能量的度量(E=mc2)，能量也是質(zhì)量的度量(m=，二者都以光速平方的某種倍數(shù)為其相互度量的系數(shù)。就是說(shuō)，當(dāng)質(zhì)量發(fā)生△m的變化時(shí)，必然伴隨有能量△E的變化，而且△E=△mc2;反之亦然。換句話說(shuō)，物質(zhì)的質(zhì)量發(fā)生△m的虧損或增量時(shí)，一定伴隨有能量△E的增加或減少?？梢?jiàn)，質(zhì)量與能量之間是相互轉(zhuǎn)化的，二者在本質(zhì)上是相同的和等價(jià)的。也就是說(shuō)，一方面，從質(zhì)量與能量相互區(qū)別、各不相同的意義上說(shuō)，質(zhì)量就是質(zhì)量，質(zhì)量不是能量;能量就是能量，能量不是質(zhì)量，質(zhì)能關(guān)系式的左端和右端各不相同。這使我們想起了馬克思在《資本論》中那個(gè)著名的等式:20碼麻布 =1件上衣。很顯然，質(zhì)量和能量是不同的，就像麻布和上衣是不同的一樣。但是，另一方面，從質(zhì)量與能量相互聯(lián)系、相互度量、彼此轉(zhuǎn)化的意義上說(shuō)，質(zhì)量可以轉(zhuǎn)化為能量，能量也可以轉(zhuǎn)化為質(zhì)量，就此而言，質(zhì)量就是能量，能量就是質(zhì)量，質(zhì)量和能量在本質(zhì)上又是統(tǒng)一的、等價(jià)的。

質(zhì)量與能量相互度量、相互轉(zhuǎn)化、彼此等價(jià)事實(shí)的發(fā)現(xiàn)，具有重大的科學(xué)價(jià)值和實(shí)踐意義。從理論上說(shuō)，質(zhì)能關(guān)系式的發(fā)現(xiàn)深化了人們的科學(xué)認(rèn)識(shí)，使先前被認(rèn)為是兩種完全不同、彼此無(wú)關(guān)的東西——物質(zhì)與能量——統(tǒng)一了起來(lái)，這就從更大范圍揭示了物質(zhì)世界的內(nèi)在統(tǒng)一性，把先前人們所認(rèn)識(shí)的兩個(gè)彼此孤立的定律——質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律——統(tǒng)一了起來(lái)，使其發(fā)展并提升為更具解釋力和包容性的新的質(zhì)能守恒定律，刷新了人們對(duì)自然界的科學(xué)認(rèn)識(shí)，改變了長(zhǎng)期以來(lái)人們所持有的基本觀念。從實(shí)踐上說(shuō)，質(zhì)能關(guān)系式的發(fā)現(xiàn)意味著，人們普遍所持有的很多基本觀念和擔(dān)心恐懼，其實(shí)是不正確的，也是不必要的。例如，站在質(zhì)能轉(zhuǎn)換的立場(chǎng)上看，一方面可以說(shuō)，能源危機(jī)實(shí)質(zhì)上是不存在的，因?yàn)榘凑召|(zhì)能關(guān)系式所揭示的科學(xué)原理，只要我們能夠把適量的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為能量，那么，能源危機(jī)便可克服。原子能發(fā)電站的建立運(yùn)行在事實(shí)上已經(jīng)證明了這一點(diǎn)。如果我們能夠既安全又方便地實(shí)現(xiàn)核聚變以釋放原子核內(nèi)部巨大能量的話，那么，能源危機(jī)將從根本上得到徹底解決。另一方面也可以說(shuō)，溫室效應(yīng)也完全可以克服。如果我們反過(guò)來(lái)思考問(wèn)題，即將能量轉(zhuǎn)化為物質(zhì)，那么，世人普遍擔(dān)憂的溫室效應(yīng)問(wèn)題也將得到解決。因?yàn)?，只要我們能夠把地球表面的部分能量轉(zhuǎn)化為物質(zhì)，那么，地球表面的溫度自然就會(huì)下降，溫室效應(yīng)問(wèn)題自然也就迎刃而解了。

(三)質(zhì)能關(guān)系式表明，實(shí)物與場(chǎng)是相互轉(zhuǎn)化的，二者在本質(zhì)上是統(tǒng)一的。

物質(zhì)與能量的相互轉(zhuǎn)化，從物理學(xué)的角度來(lái)看，其實(shí)也就是實(shí)物與場(chǎng)之間的相互轉(zhuǎn)化。站在物理學(xué)的觀點(diǎn)和立場(chǎng)上觀察世界分析問(wèn)題，可以說(shuō)，萬(wàn)事萬(wàn)物盡管千姿百態(tài)、各不相同，但都可以歸結(jié)為兩種不同的存在形態(tài)，即實(shí)物和場(chǎng)。正如愛(ài)因斯坦所說(shuō):“我們有兩種實(shí)在:實(shí)物和場(chǎng)?！保?］需要指出的是，實(shí)物和場(chǎng)具有很大的差異。例如，實(shí)物具有不可入性、粒子性、靜止質(zhì)量等，速度一般較慢，并在外力作用下產(chǎn)生加速度;而場(chǎng)具有可疊加性、波動(dòng)性，沒(méi)有靜止質(zhì)量，運(yùn)動(dòng)速度恒為光速，不因受力而加速。實(shí)物和場(chǎng)之間的巨大差異和截然對(duì)立，使人們很難將它們二者聯(lián)系起來(lái)，當(dāng)然更談不上想像它們二者之間的相互轉(zhuǎn)化了。質(zhì)能關(guān)系式的發(fā)現(xiàn)，以質(zhì)量與能量之間的轉(zhuǎn)化為切入點(diǎn)，科學(xué)發(fā)現(xiàn)了實(shí)物與場(chǎng)之間的必然聯(lián)系，深刻揭示了實(shí)物與場(chǎng)之間內(nèi)在關(guān)聯(lián)、相互轉(zhuǎn)化、彼此統(tǒng)一的辯證關(guān)系，使人們從物理學(xué)的角度深刻認(rèn)識(shí)到了物質(zhì)世界的內(nèi)在統(tǒng)一性。

質(zhì)能關(guān)系式所揭示的質(zhì)能統(tǒng)一、物場(chǎng)轉(zhuǎn)化的原理和事實(shí)，不僅具有重大的理論意義，而且具有難以估量的實(shí)踐價(jià)值。從理論上說(shuō)，質(zhì)能關(guān)系的發(fā)現(xiàn)使我們能夠更加深刻地認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的統(tǒng)一性，不僅實(shí)物是物質(zhì)的基本存在形態(tài)，而且場(chǎng)也是物質(zhì)的基本存在形態(tài)，前者是具有靜止質(zhì)量的物質(zhì)存在，用愛(ài)因斯坦的話說(shuō)，是場(chǎng)的凝結(jié)和斑點(diǎn)，而后者則是沒(méi)有靜止質(zhì)量的物質(zhì)存在。實(shí)物與場(chǎng)之間的相互轉(zhuǎn)化已被正負(fù)電子對(duì)之間產(chǎn)生與湮滅的實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。從實(shí)踐上講，實(shí)物與場(chǎng)之間的相互轉(zhuǎn)化和實(shí)踐運(yùn)用，其意義和價(jià)值將是巨大的。譬如說(shuō)，如果能夠做到實(shí)物與場(chǎng)之間的自由轉(zhuǎn)化，那么，未來(lái)的人們將有可能完全避免車禍等重大災(zāi)難的發(fā)生。理由很簡(jiǎn)單，以實(shí)物形態(tài)存在的人們，凡在遭遇汽車、火車等交通工具的情況下，只要能夠及時(shí)將自己轉(zhuǎn)化為以場(chǎng)的形態(tài)存在的另外一種形式，即實(shí)現(xiàn)“實(shí)物自我”到“場(chǎng)自我”的轉(zhuǎn)化，那么，再大的交通災(zāi)難都可以避免。換句話說(shuō)，在未來(lái)的社會(huì)生活中，交通災(zāi)難將不復(fù)存在。不僅如此，更為重要的是，如果能夠?qū)崿F(xiàn)“實(shí)物自我”與“場(chǎng)自我”的自由轉(zhuǎn)化，那么，宇宙旅行也將不再是夢(mèng)想，而變成唾手可得、隨心所欲，變成只要心想就能事成。因?yàn)?，盡管實(shí)物自我的速度是非常有限的，然而，場(chǎng)自我的速度卻是光速，而根據(jù)相對(duì)論，一旦人(場(chǎng)形態(tài)的人)以光速運(yùn)動(dòng)，那么其運(yùn)動(dòng)方向上的距離將變?yōu)榱?，?尺縮效應(yīng)使得以場(chǎng)形態(tài)存在的人在其運(yùn)動(dòng)方向上與宇宙萬(wàn)物普遍成為零接觸。換句話說(shuō)，以場(chǎng)自我存在的人想去哪里，那么他本身就已經(jīng)到達(dá)了那里，易言之，任何一個(gè)以場(chǎng)自我存在的人，他必定充滿整個(gè)宇宙。

三、質(zhì)能關(guān)系式的哲學(xué)意義及啟示

質(zhì)能關(guān)系式的發(fā)現(xiàn)，不僅具有重大的科學(xué)價(jià)值和實(shí)踐意義，而且具有重要的哲學(xué)價(jià)值和實(shí)踐啟示。

(一)質(zhì)能關(guān)系式深刻揭示了自然界質(zhì)能統(tǒng)一的客觀物質(zhì)性。

質(zhì)能關(guān)系式的發(fā)現(xiàn)，不僅在科學(xué)上證明了物質(zhì)與能量之間的對(duì)等轉(zhuǎn)化性，而且為哲學(xué)上科學(xué)論證自然界的物質(zhì)統(tǒng)一性提供了科學(xué)的理論依據(jù)。這樣，哲學(xué)理論所闡述的客觀世界的物質(zhì)統(tǒng)一性，就不再是純粹思辨的抽象判斷，而成為有科學(xué)理論支持并證實(shí)的科學(xué)判斷和正確可信的哲學(xué)結(jié)論了。早在能量轉(zhuǎn)化和守恒定律發(fā)現(xiàn)后不久，恩格斯就明確指出:“能量轉(zhuǎn)化和守恒定律表明，自然界中整個(gè)運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)一，現(xiàn)在已經(jīng)不再是哲學(xué)的論斷，而是自然科學(xué)的事實(shí)了。”［3］175-176質(zhì)能關(guān)系式的發(fā)現(xiàn)，不僅是對(duì)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律以及物質(zhì)不滅原理的進(jìn)一步證明，而且是對(duì)物質(zhì)與能量轉(zhuǎn)化守恒、辯證統(tǒng)一的新發(fā)現(xiàn)，它從更大范圍又一次證實(shí)了自然界內(nèi)部的物質(zhì)統(tǒng)一性和客觀物質(zhì)性。這樣，質(zhì)能關(guān)系的發(fā)現(xiàn)，就從科學(xué)上徹底否定了長(zhǎng)期以來(lái)人們所持有的“‘能’是物質(zhì)以外的某種東西”［3］63的錯(cuò)誤觀念，從而在哲學(xué)上與以原子為實(shí)體的機(jī)械唯物主義和以能量為基石的唯能論最后劃清了界限。很顯然，舊唯物主義把原子作為世界的本原，把以原子為本原的有形可見(jiàn)的物質(zhì)看做世界的唯一本體和獨(dú)立存在，這其實(shí)是一種實(shí)物主義的自然觀，其結(jié)果必然帶有形而上學(xué)的機(jī)械性質(zhì);與此相對(duì)立，唯能論卻把能量看成是世界的本原，把以能量為本原的看不見(jiàn)摸不著的能量看做世界的唯一本體和獨(dú)立存在，這其實(shí)是一種能量主義的自然觀，最終免不了要走向神秘的唯心主義。事實(shí)也正是如此。質(zhì)能關(guān)系式的發(fā)現(xiàn)，從科學(xué)上證明了馬克思主義哲學(xué)辯證唯物主義的科學(xué)性和真理性。

(二)質(zhì)能關(guān)系式深刻揭示了客觀事物動(dòng)靜相蘊(yùn)、互通轉(zhuǎn)化的辯證統(tǒng)一性。

質(zhì)能關(guān)系式的發(fā)現(xiàn)，不僅改變了人們傳統(tǒng)的物質(zhì)、能量觀念，使人們認(rèn)識(shí)到了物質(zhì)與能量的內(nèi)在統(tǒng)一性和相互轉(zhuǎn)化性;而且還全面刷新了人們傳統(tǒng)的能量觀念，使人們對(duì)物質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)與靜止的關(guān)系有了嶄新的認(rèn)識(shí)。傳統(tǒng)上，人們對(duì)能量的認(rèn)識(shí)始終局限于動(dòng)能和勢(shì)能兩個(gè)方面，認(rèn)為物質(zhì)的能量就是動(dòng)能與勢(shì)能的總和。物質(zhì)因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)而具有動(dòng)能，這是絕對(duì)運(yùn)動(dòng)而形成的能量;物質(zhì)之間因?yàn)橄嗷プ饔靡蚨哂袆?shì)能，這是相對(duì)運(yùn)動(dòng)而形成的能量?？梢?jiàn)，能量說(shuō)到底是與運(yùn)動(dòng)聯(lián)系在一起的，沒(méi)有運(yùn)動(dòng)，就沒(méi)有能量。質(zhì)能關(guān)系式告訴我們，物質(zhì)不僅因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)而具有動(dòng)能和勢(shì)能，而且物質(zhì)本身也具有能量即靜能，而且物質(zhì)的靜能是巨大的。質(zhì)能關(guān)系式E=mC2中的m就是物質(zhì)的靜止質(zhì)量，它表明，物質(zhì)即使沒(méi)有運(yùn)動(dòng)，它也具有能量，而且這個(gè)能量是巨大的。事實(shí)上，從相對(duì)論的立場(chǎng)來(lái)看，物質(zhì)就是能量，能量就是物質(zhì)，進(jìn)而言之，物質(zhì)是能量的集中形式和靜態(tài)存在，用愛(ài)因斯坦的話說(shuō)就是，物質(zhì)是場(chǎng)的凝結(jié)和斑點(diǎn);而能量則是物質(zhì)的展開(kāi)形式和動(dòng)態(tài)存在，用愛(ài)因斯坦的話說(shuō)就是，場(chǎng)是物質(zhì)世界的本真存在和更為基本的形式。在這里，質(zhì)能關(guān)系式通過(guò)對(duì)物質(zhì)內(nèi)在靜能的分析和揭示告訴我們，絕對(duì)靜止是不存在的，靜止只是運(yùn)動(dòng)的特殊形式和儲(chǔ)備狀態(tài)，運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的，靜止是相對(duì)的。這樣，質(zhì)能關(guān)系式通過(guò)對(duì)質(zhì)能轉(zhuǎn)化的科學(xué)分析，既從科學(xué)上同時(shí)也從哲學(xué)上深刻揭示了運(yùn)動(dòng)與靜止之間相互蘊(yùn)含、相依相生、互動(dòng)轉(zhuǎn)化的辯證統(tǒng)一性。

(三)質(zhì)能關(guān)系式深刻揭示了宇宙萬(wàn)物有無(wú)相生的相依相成性。

質(zhì)能關(guān)系式通過(guò)對(duì)能量與質(zhì)量之間辯證統(tǒng)一、相互轉(zhuǎn)化關(guān)系的揭示告訴我們，實(shí)物與場(chǎng)也是辯證統(tǒng)一、相互轉(zhuǎn)化的。一方面，實(shí)物和場(chǎng)是相互聯(lián)系、不可分割的，任何實(shí)物其周圍都必然存在著場(chǎng)，不與場(chǎng)相聯(lián)系的實(shí)物是不存在的;反之，任何場(chǎng)都是某種實(shí)物的場(chǎng)，脫離開(kāi)實(shí)物、不與實(shí)物相聯(lián)系的場(chǎng)也是不存在的。另一方面，實(shí)物和場(chǎng)又相互生成、彼此轉(zhuǎn)化。正如大哲學(xué)家老子所言，天下萬(wàn)物無(wú)生于有，有生于無(wú)。實(shí)物與場(chǎng)之間的關(guān)系就是有與無(wú)的關(guān)系。有無(wú)相依，有無(wú)相蘊(yùn)，有無(wú)相生，有無(wú)轉(zhuǎn)化。在這里，“有”指的是實(shí)物，是看得見(jiàn)、摸得著、具有靜止質(zhì)量的各種物體;而“無(wú)”就是場(chǎng)，是看不見(jiàn)、摸不著、沒(méi)有靜止質(zhì)量的各種場(chǎng)，就是人們常說(shuō)的“真空”?？梢?jiàn)，真空不空，它仍然是物質(zhì)的一種存在形態(tài)，是總能量處于最低狀態(tài)的一種基態(tài)量子場(chǎng)。再一方面，極端地說(shuō)，實(shí)物完全轉(zhuǎn)化為場(chǎng)，就成為“大象無(wú)形”、永恒自生了，這時(shí)空間就完全時(shí)間化了;反之，場(chǎng)如果完全轉(zhuǎn)化為實(shí)物，就變成“大制不割”、無(wú)跡天成了，這時(shí)時(shí)間就完全空間化了。質(zhì)能關(guān)系式的發(fā)現(xiàn)深刻揭示了宇宙萬(wàn)物之間相生相克、有無(wú)轉(zhuǎn)化的一體相依性。宇宙萬(wàn)物之間有無(wú)相生的相依相成性表明，有就是無(wú)，無(wú)就是有，有來(lái)自無(wú)，無(wú)中生有。

(四)質(zhì)能關(guān)系式深刻揭示了宇宙萬(wàn)物普遍轉(zhuǎn)化的生成主體性。

質(zhì)能關(guān)系式的發(fā)現(xiàn)從深層次、大尺度上深刻揭示了宇宙萬(wàn)物相互作用、普遍轉(zhuǎn)化的生成主體性。一方面，能量與質(zhì)量的相互作用、彼此轉(zhuǎn)化是宇宙演化、天體運(yùn)動(dòng)、生命進(jìn)化和社會(huì)進(jìn)步的主題、主導(dǎo)、主線和主體。宇宙萬(wàn)物的演化發(fā)展，從宇宙大爆炸的那一刻起，到第一個(gè)元素的形成，到各種天體的演化和各種星系的形成，直到生命形態(tài)的誕生，一直到生物的進(jìn)化和人類社會(huì)的進(jìn)步，其間起主要作用、發(fā)揮主導(dǎo)功能、構(gòu)成其主題、主線的主體相互作用和運(yùn)動(dòng)變化，就是能量與質(zhì)量的相互作用和不斷轉(zhuǎn)化。這一點(diǎn)幾乎是不言而喻的。眾所周知，宇宙大爆炸的過(guò)程在總體上就是能量轉(zhuǎn)化為質(zhì)量的過(guò)程，是從“無(wú)”到“有”的運(yùn)動(dòng)變化和轉(zhuǎn)化生成過(guò)程。各種元素、星云、天體、星系乃至生命和人類，都是能量轉(zhuǎn)化為質(zhì)量的結(jié)果、產(chǎn)物和見(jiàn)證。天體的演化發(fā)展過(guò)程，既是能量轉(zhuǎn)化為質(zhì)量從而也是各種重元素不斷生成積累的過(guò)程，也是質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量從而也是發(fā)光發(fā)熱的演化發(fā)展過(guò)程。生命的進(jìn)化過(guò)程是綠色植物依靠葉綠素進(jìn)行光合作用從而將光能轉(zhuǎn)化為植物能的過(guò)程;地球上的全部生命就其本質(zhì)來(lái)說(shuō)就是固體的陽(yáng)光，是能量轉(zhuǎn)化為質(zhì)量的結(jié)果和證明。而人類的思維和實(shí)踐過(guò)程，作為物質(zhì)變精神和精神變物質(zhì)的辯證統(tǒng)一過(guò)程，其對(duì)外在世界的認(rèn)識(shí)、改造和建設(shè)活動(dòng)，更多的則是能量到質(zhì)量、精神到物質(zhì)的轉(zhuǎn)化生成過(guò)程，表現(xiàn)為物質(zhì)財(cái)富的增長(zhǎng)、理想世界的建造和環(huán)境條件的改變。另一方面，能量與質(zhì)量的相互作用、彼此轉(zhuǎn)化是宇宙萬(wàn)物相互作用、生成轉(zhuǎn)化的本質(zhì)、本性、本真和本體所在。質(zhì)能關(guān)系式從微觀機(jī)制上揭示了事物運(yùn)動(dòng)變化、進(jìn)化發(fā)展的根本原因和本質(zhì)本性。無(wú)論是自然界還是人類社會(huì)，其發(fā)展變化都是由量變到質(zhì)變的歷史過(guò)程。原因很簡(jiǎn)單，因?yàn)椤皼](méi)有物質(zhì)或運(yùn)動(dòng)的增加或減少，即沒(méi)有有關(guān)的物體的量的變化，是不可能改變這個(gè)物體的質(zhì)的”［4］。正是物質(zhì)與能量之間可覺(jué)察的和不可覺(jué)察的不斷變化和轉(zhuǎn)化，才成就了豐富多彩、千姿百態(tài)的物質(zhì)世界，物質(zhì)世界因此才有了“原始火球—夸克(層子)—基本粒子—原子核—原子—分子—物體—行星—恒星—星系—星系團(tuán)—超星系團(tuán)—總星系”的不斷演化和發(fā)展，生命世界才有了“生物大分子—細(xì)胞器—細(xì)胞—組織—器官—系統(tǒng)—個(gè)體—群體—生物群落—生態(tài)系統(tǒng)—生物圈”的不同生命形態(tài)和諸多層次。正因?yàn)檫@樣，恩格斯在《路德維?！べM(fèi)爾巴哈和德國(guó)古典哲學(xué)的終結(jié)》一文中把“過(guò)程的集合體”概括為自然界歷史觀的基本觀點(diǎn)，他說(shuō):“一個(gè)偉大的基本思想，即認(rèn)為世界不是一成不變的事物的集合體，而是過(guò)程的集合體?！保?］就是說(shuō)，“自然界不是存在著，而是生成著并消逝著”［3］13。質(zhì)能關(guān)系式從微觀機(jī)制上深刻揭示了宇宙萬(wàn)物普遍轉(zhuǎn)化、生成生長(zhǎng)的實(shí)在內(nèi)容、主體性質(zhì)和本體根源。在這里我們可以說(shuō)，如果說(shuō)康德的星云假說(shuō)第一次把“地球和整個(gè)太陽(yáng)系表現(xiàn)為某種在時(shí)間的進(jìn)程中逐漸生成的東西”［3］12，那么，愛(ài)因斯坦的質(zhì)能關(guān)系式就不僅把整個(gè)宇宙從深層次和大尺度上表現(xiàn)為某種在時(shí)空中逐漸生成的東西，而且還明確指出了宇宙萬(wàn)物發(fā)展變化、轉(zhuǎn)化生成的深層本質(zhì)、必然本性和自然本真，用自然科學(xué)的理論具體揭示了宇宙萬(wàn)物發(fā)展變化、生成轉(zhuǎn)化的內(nèi)在機(jī)理和本體根源。

(五)質(zhì)能關(guān)系式深刻揭示了萬(wàn)事萬(wàn)物自組互成生滅變化的層次規(guī)律性。

需要指出的是，質(zhì)能關(guān)系式所揭示的質(zhì)量與能量的相互作用和轉(zhuǎn)化關(guān)系，是在原子核層次上的能質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系，而不是物質(zhì)的其他層次上的能質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系，更不是物質(zhì)更深層次上的能質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系。根據(jù)物質(zhì)層次結(jié)構(gòu)的結(jié)合度原理，物質(zhì)的層次結(jié)構(gòu)越深、尺度越小，其結(jié)合度越大;反之，其結(jié)合度就越?。?］。例如，在原子核內(nèi)部，將質(zhì)子、中子等基本粒子結(jié)合在一起的強(qiáng)相互作用非常強(qiáng)大;在原子當(dāng)中，將原子核與電子結(jié)合在一起的電磁相互作用就要小得多;在分子當(dāng)中，將各種元素的原子結(jié)合在一起的離子鍵、共價(jià)鍵等其相互作用就更弱;而將各種物體結(jié)合在一起形成天體、星系、星系團(tuán)和總星系的萬(wàn)有引力則是目前所發(fā)現(xiàn)的一種最弱的相互作用。可以斷定，把各種夸克結(jié)合在一起從而形成質(zhì)子、中子等各種基本粒子的力量要比目前所發(fā)現(xiàn)的強(qiáng)相互作用強(qiáng)大得多，就是說(shuō)，原子核以下的物質(zhì)層次結(jié)構(gòu)所蘊(yùn)含的能量比原子核層次本身所蘊(yùn)含的能量要大得多，這種大不是線性增長(zhǎng)的，而是非線性增長(zhǎng)的，很可能是指數(shù)增長(zhǎng)的。由此可以看出，質(zhì)能關(guān)系式只是在原子核層次上具體揭示了能量與質(zhì)量之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系。但是，窺一斑而知全豹，見(jiàn)一葉而知深秋。質(zhì)能關(guān)系式通過(guò)質(zhì)量與能量之間的普遍轉(zhuǎn)化關(guān)系，不僅揭示了宇宙萬(wàn)物運(yùn)動(dòng)變化、生成演化的根本規(guī)律，而且透過(guò)原子核這個(gè)特殊層次和獨(dú)立梭鏡，揭示并放大了萬(wàn)事萬(wàn)物自組互成、生滅變化的層次規(guī)律性。質(zhì)能關(guān)系式以其自身的獨(dú)特內(nèi)涵和科學(xué)結(jié)論啟示人們，宇宙間萬(wàn)事萬(wàn)物的發(fā)展變化是有章可循的，萬(wàn)事萬(wàn)物的運(yùn)動(dòng)變化和有無(wú)生滅是有規(guī)律、分層次、自組織、互成就的，質(zhì)能關(guān)系式只是人們探索物質(zhì)層次結(jié)構(gòu)的初步成果，物質(zhì)內(nèi)部更深層次的質(zhì)能轉(zhuǎn)化關(guān)系還有待人們繼續(xù)去探索。

(六)質(zhì)能關(guān)系式史無(wú)前例地尖銳地提出了技術(shù)發(fā)展的合理性原則。

質(zhì)能關(guān)系式的發(fā)現(xiàn)為人們成功利用原子能、有效解決能源危機(jī)問(wèn)題，從而大幅度地提高生活質(zhì)量，提供了科學(xué)根據(jù)和技術(shù)原理，就此而言，質(zhì)能關(guān)系式中蘊(yùn)藏著對(duì)人類無(wú)限的恩澤和福祉，它本身就是人類取之不盡、用之不竭的物能寶庫(kù)。但是與此同時(shí)，它對(duì)人類的技術(shù)實(shí)踐也提出了全新的要求和原則。一方面，質(zhì)能關(guān)系式的發(fā)現(xiàn)作為現(xiàn)代科學(xué)的重要成就，要求人類必須加速技術(shù)實(shí)踐的發(fā)展，從而將現(xiàn)代科學(xué)理論的成果和價(jià)值盡快轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力，為人類造福。另一方面，由于現(xiàn)代科學(xué)理論的成果完全不同于近代和古代，它所蘊(yùn)含的力量與價(jià)值是如此巨大，以至于將其轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力時(shí)必須嚴(yán)加約束并合理運(yùn)用，否則，現(xiàn)代科學(xué)的技術(shù)運(yùn)用和現(xiàn)代技術(shù)的實(shí)踐發(fā)展將不是造福人類而可能是禍害人類，人類因此將因?yàn)楝F(xiàn)代科學(xué)的非理性運(yùn)用和現(xiàn)代技術(shù)的非理性發(fā)展而難以自拔并最終自食其果。很顯然，原子核內(nèi)部的能量是巨大的，原子能的開(kāi)發(fā)利用因此必須安全合理，否則，很可能造成災(zāi)難。因此，合理地運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)，理性地發(fā)展現(xiàn)代技術(shù)，就成為現(xiàn)代科技發(fā)展的首要原則。這一原則就是合理性原則，就是不僅要堅(jiān)持真理性，而且要堅(jiān)持價(jià)值性，一句話，是合自然規(guī)律性與合社會(huì)目的性的有機(jī)統(tǒng)一。

再一方面，質(zhì)能關(guān)系式的發(fā)現(xiàn)同時(shí)也要求我們擴(kuò)大眼界，在核能利用上選擇和開(kāi)發(fā)更加合理的道路和方向。目前，人類對(duì)質(zhì)能關(guān)系式的遵循和利用主要集中在核能開(kāi)發(fā)和利用上，這當(dāng)然很重要，但也很狹隘。事實(shí)上，質(zhì)能關(guān)系式所反映的是場(chǎng)形態(tài)與實(shí)物形態(tài)的等價(jià)和轉(zhuǎn)化關(guān)系，這一關(guān)系的存在在自然界是普遍的，在地球上是常見(jiàn)的，在地球生命系統(tǒng)中是占據(jù)主導(dǎo)地位的。通過(guò)綠色植物的光合作用，太陽(yáng)的光能向生物能的轉(zhuǎn)化，就是質(zhì)能關(guān)系式最普遍的轉(zhuǎn)化形式。當(dāng)然，這也是整個(gè)地球生命系統(tǒng)的秘密所在。事實(shí)上，生命過(guò)程就是把光能轉(zhuǎn)化為生物能(物質(zhì))的過(guò)程。人常說(shuō)，萬(wàn)物生長(zhǎng)靠太陽(yáng)，說(shuō)的就是這個(gè)道理。由此可見(jiàn)，深入探索植物光合作用的內(nèi)在機(jī)制，實(shí)現(xiàn)光合作用的人為控制和有效利用，充分利用和開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能、生物能(包括植物能和動(dòng)物能)，應(yīng)該成為今后一段時(shí)間重點(diǎn)開(kāi)發(fā)和利用的新能源。事實(shí)上，地球上的能量能源主要來(lái)自太陽(yáng)。

(七)質(zhì)能關(guān)系式啟示人們物質(zhì)、能量與信息之間的相互轉(zhuǎn)化具有更大價(jià)值性。

質(zhì)能關(guān)系式的發(fā)現(xiàn)對(duì)信息時(shí)代的科技發(fā)展有著更為深刻的啟示。從更一般的意義上說(shuō)，不僅物質(zhì)與能量是相互作用、彼此轉(zhuǎn)化的，而且物質(zhì)、能量與信息也是相互作用、彼此轉(zhuǎn)化的;特別重要的是，在這一切轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，信息的作用和意義更大?，F(xiàn)時(shí)代的人們大都驕傲地認(rèn)為自己已經(jīng)步入信息時(shí)代。事實(shí)上，站在物質(zhì)、能量和信息三者相互依賴、相互作用、相互轉(zhuǎn)化的更高立場(chǎng)上看，我們今天最多也只是站在信息時(shí)代的門口，真正以信息為主角，自由地實(shí)現(xiàn)物質(zhì)與能量之間的相互轉(zhuǎn)化，全面釋放并彰顯信息的作用與價(jià)值的時(shí)代，仍然有待我們?nèi)ラ_(kāi)拓。質(zhì)能關(guān)系式啟示我們，必須全面認(rèn)識(shí)物質(zhì)、能量與信息之間的復(fù)雜關(guān)系和相互轉(zhuǎn)化，信息時(shí)代的根本任務(wù)就是通過(guò)對(duì)“信息—編碼—程序—知識(shí)—軟件—電腦—機(jī)器”之間關(guān)系的深入研究和無(wú)縫鏈接，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)信息與物質(zhì)和能量之間的相互關(guān)聯(lián)、彼此互動(dòng)和協(xié)同共榮，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)、能量與信息之間的自由轉(zhuǎn)換、高效聯(lián)動(dòng)和協(xié)同自組，從而真正為人類造福。完全可以說(shuō)，物質(zhì)、能量與信息之間的相互轉(zhuǎn)化具有不可估量的巨大價(jià)值，發(fā)現(xiàn)它們之間的內(nèi)在關(guān)系，實(shí)現(xiàn)它們之間的互動(dòng)轉(zhuǎn)化，釋放它們之中的系統(tǒng)潛能，全面開(kāi)發(fā)和利用物質(zhì)、能量與信息的綜合效能，是信息時(shí)代人類科技發(fā)展的根本目標(biāo)和任務(wù)。

［1］ 王佳菱，吳寶璋.質(zhì)能關(guān)系式的一種導(dǎo)出方法［J］.黑龍江商學(xué)院學(xué)報(bào)，1994(1):42-44.

［2］ 愛(ài)因斯坦.物理學(xué)的進(jìn)化［M］.上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1962:155.

［3］ 恩格斯.自然辯證法［M］.北京:人民出版社，1971.

［4］ 馬克思恩格斯選集:第3卷［M］.北京:人民出版社，1972:485.

［5］ 馬克思恩格斯選集:第4卷［M］.北京:人民出版社，1972:239-240.

［6］ 國(guó)家教委社會(huì)科學(xué)研究與藝術(shù)教育司.自然辯證法概論:修訂本［M］.北京:高等教育出版社，1991:39-40.