能量的本质是什么这篇论文告诉你不要再被

引言：本文从西方哲学的认识论出发，论述物理学中的能量概念，以及人们思维中固化的能量观！事实上，普通人如果没有接触过系统严格地科学思维培训，很容易混淆能量的概念及其对能量本质的认识。作者认为，从哲学认识论的角度来分析能量可以在较大程度上帮助人们重建对能量的本质性认识！既然此文是从哲学的角度分析能量，那么本文大体上应该分为两段，第一段为哲学认识论的基础—现象，第二段是以现象为基础再分析运动，从而得出能量只是量化物质运动及其相互转化的工具！

作者建议把能量看成是人类发明的量化运动的工具，而并非是事物的内禀性。

本文把物质的运动现象作为论述的出发点，能量被看成是对运动现象的量化。

笔者希望全新的能量观念可以打破人们头脑中对能量认识的固有藩篱！

1西方哲学对运动的认识

1.1马克思主义运动观

马克思主义的诞生不仅促进了社会科学的巨大发展，同时也带给自然科学新的认识观。马克思主义认为，运动是绝对的，静止是相对的!这一论述不仅仅只是对人类社会发展规律的论述，更是对所有事物内在规律的高度概括，同时也适用于自然科学。伸展到自然世界，可以认为物质的运动是绝对的，而物质的静止只是相对于参照物而言的！物质的运动是本质现象，运动没有原因，也没有因果关系，如果找运动的因果，那就脱离科学的范围，从而上升到非严谨的神学层次上！

1.2英国经验论对知识的认识

英国经验论代表洛克认为人类认识世界的方式可以还原为色、嗅、味、触、听等单独感官。意识感知外在世界的手段无非就是通过这五大感官来实现的。五大感官直接接收到的外在信息称之为“简单观念”，比如人们可以看见一个物体的色彩，物体的形状，以及物体的运动状态都属于最直观的“简单观念”。人类的意识首先面对的是这些通过五官获取到的简单观念，理性思维在简单观念的基础上再进一步地提取抽象，从而形成概念，判断，因果逻辑，进而形成知识大厦！

经验论的另一代表大卫·休谟曾经怀疑人类知识的基础—因果关系。他说：“如果有人问：我们对于一切事实的所作的推论的本性是什么？适当的答复似乎是，这些推论建立在因果关系之上。如果再问：我们关于因果关系的一切理论和结论的基础是什么？这可以用一句话来回答：“经验。”但是，如果我们再追根到底的问：由经验得到一切结论的基础是什么？这就包含了一个新问题，这个问题最难以解决和解释”。

从休莫对因果关系的描述我们可以得知，因果关系是建立在现象的基础之上的，并非是靠谱的。正是因为科学的基础建立在因果的基础上，才让人们混淆了能量与运动现象的因果关系。为了摆脱这种困境，本文绕过因果关系，直接追寻因果背后的直观现象。

结合英国经验论，我们可以得知，运动是人类能感受到的最直观的现象，由于人类固有思维的惯性，人们势必会追寻运动的原因，当人们迫切追求运动的原因和运动不服从因果关系碰在一起时，它们必然会产生矛盾。在自然科学未兴起的时候，人们会以“上帝”来应对这个矛盾，认为第一推动力是上帝。之后人们依旧不满足“上帝”，继续寻找其他原因。随着自然科学的发展，人们发明了能量。久而久之人们会误以为物质之所以运动在于物质蕴含着能量，并错误的认为是能量推动了物质的运动！

1.3康德的批判哲学对运动的认识

康德在哲学界的影响堪称“哥白尼革命”。他的学说是对英国经验论和大陆唯理论两种知识论的综合。康德在《论感性世界和知性世界的形式和原则》的论文中明确提出：不是外部对象，而好似先验形式决定我们对世界的认识，同时划分了物自体和现象的区别。物自体不在人类认识的范畴之内，而现象在人的认识范围内。所以人类的知识就是建立在现象的基础之上。

笔者认为运动是最直观的现象，运动没有原因。以运动为基础而建立起的自然科学不应该以能量的概念混淆运动！

人类建立起的知识大厦的因果基础是五官采集的外在世界的最直观现象！眼睛可以看见物体的运动，颜色，形状；皮肤可以感知到外在温度；舌头可以感受到辣；耳朵能听见声音。但不管是眼睛收集到的物质运动与形状，还是耳朵听到的声音等都属于直观现象。如果人类为了建立知识，利用直观现象的规律来造福自己，那么第一步就不得不量化这些直观现象。量化分为定性分析和定量分析。比如用程度可以定性分析直观现象。比如颜色（深浅），温度（冷热），声音，辣度（很辣，一般辣，不太辣）。不过定性分析只适合通俗理解，不适合具体的科学研究，所以人们还得用数字量性分析直观现象，比如54摄氏度，88分贝。

2人类量化运动的简单发展过程

2.1从直观现象开始

首先我们可以抽象出运动的最基础的度量形式，那么就是时间、空间与质量！时间、空间、质量是人类目前能度量运动的最基础工具！我们对运动的量化归根结底就是这三种形式的度量！任何与运动有关的物理量，都可以把基础量纲转化成时间，空间，质量的形式。为了弄清能量的本质，摈弃对能量的混淆概念。笔者建议从直观的运动现象开始重新认识能量！

前段已经论述过，运动是人类对外部世界认识的最直观基础现象。但人类不能总面对直观的运动现象而无所适从，如果想要改造世界就得观察运动，总结运动的规律。首先人们可以定性的分析运动现象，比如看见相同年龄的胖子比瘦人跑的慢，可以得出同年龄下重量越小，跑的越快的直观结论。当人们看到一颗石子或者其他硬性物体从高处落下的现象，可以得出质感硬的物体从高处下落会越来越快的结论，但如果需要具体的把握这种运动现象，就必须定量的分析运动。一开始，人们给运动赋予速度和加速度的简单量化工具。这样以来，人们看见石子的下落，不仅仅只是明白了石子的运动会越来越快的道理，同时可以准确的给出瞬时速度和整个过程的加速度！速度，加速度都是量化运动现象的工具！看到某种物质运动的现象，人类的头脑里可以有快慢的概念，结合意识中俱来的时间和距离概念，这样就为速度的计算提供了依据。

2.2运动现象的量化引入了力

人们最早就有了时间和距离的概念，几乎同时，速度的概念也诞生了。速度是时间和距离的比值。量纲是LT-1(-1为次方）紧接着人们得量化运动越来越快或者越来越慢的现象，加速度被发明了，一个时间段内速度的变化值除以该时间值就是该时间段的平均速度变化量，量纲是LT-2（-2为次方）。这些都是人类对运动最早的量化表述。但这样远非不够！

人们还发现了运动的其他规律，比如运动总在发生着转化。运动的转化是指：甲物质和乙物质相互作用时，彼此都会发生速度的改变。而这是一种很普遍的现象，是康德的感性直观材料！因为这种现象是通过视觉的观察而直观得知的。但仅凭速度和加速度远远不能量化所有运动现象，包括圆周运动，斜面下滑运动。之后牛顿提出了力的概念，把加速现象和力紧密的联系在一起，这就发明了一种全新量化运动的工具—力。牛顿第二定律规定物体的加速度和质量的乘积就是力，公式F=ma把质量也纳入到此前对运动描述的量化系统中（此前包括速度和加速度），力的发明统一了当时观察到的所有运动现象，包括圆周运动。牛顿力学告诉我们：有加速运动必然是力的作用！可是，现在许多人依旧认为，物体之所以产生加速度是因为力的作用，而不明白力只是一种量化物质运动现象的工具！

2.3动量守恒定律的发现

之后人们发现了运动转化现象只和质量和速度有关。速度相同，质量不同（或者质量相同，速度不同）的两个物体去碰撞同质量同速度的物体时，对后者的影响不同。而且质量大速度大的物体去碰撞质量小速度小的物体，会对前者的影响较小。人们定义了动量的概念是：物体速度和质量的乘积，同时发现物体在相互作用时会改变彼此的动量，但是总动量是不变的！这就是动量守恒定律，是对运动转化现象的一种量化描述！

此时的人们大致的理清了运动现象。不管在怎样的参考系下，运动要么是加速现象，要么是匀速或相对静止的惯性现象。但加速现象是绝对的，惯性现象是相对的，这是因为惯性现象只是参考系下相对的结果！此时我们必须重申一遍运动转化的概念：两种物质相互作用时会发生了各自运动速度改变的现象！运动转化现象引起了速度的改变进而引起加速现象，而加速现象是绝对的。那么我们可以推断出：运动的转化引起加速现象，而加速现象也势必伴随着运动的转化！同时运动的转化是绝对的！

3时间、空间、质量对运动的量化的作用

3.1时间、空间、质量是基础

时间是对运动进程的度量，空间是对运动广延的度量，时间和空间简称为时空，时空存在的基石就是物质，没有物质，时空也就没有意义！那么只用时空描述物质的运动显然是片面的，因为忽略物质的“数”量！

那么一个物质到底有多少数量呢？解答这个问题，首先人们应该找到一个最基本的量。可是思想上，物质可以不断的细分，那么它就是无穷的，这个最基本的量就无法确定，其实度量运动实质是对物质运动的度量，而时空只能描述运动，如果不引进物质的相关量，那么这一切就会显得假大空！虽然我们知道物质微观上可以无限细分，但是物质宏观上却是有限的。其实人们可以设想物质的基本量是一种无限小的质点量，虽然不可以直接度量出这个无限小的质点量，但可以对这些质点量求和，这样就自然过度到宏观上的有限量，这个量就是物质的质量！质量是物质的基本属性之一，这时候我们度量运动可以有三种基本形式：时间，空间，质量。而时间和空间可以结合成速度，那么运动的转化就有两个影响因素：质量和速度！

4能量的作用

4.1莱布尼茨的“活力”是能量的前身

随着人们对运动现象的进一步认识，加深对运动现象的认知，原先对运动描述的老工具（速度，加速度，力）也显得吃力。最初莱布尼茨提出了能量的前身“活力”。莱布尼茨认为，把一千克的物体举高4米，和把4千克的物体举高一米，需要相同大小的“力”。相反地，由4米高处落下的一千克物体和一米处落下的4千克物体，它们也会获得相同大小的“力”，并且认定竖直上抛一个物体时，随着上升高度的增加，力会慢慢减小，直到为零，此后又反向下落，力随之增加。他相信这个过程中始终有个守恒量—高度和力的乘积。而原先对运动量化的老工具再对这种新发现的现象进行量化描述时会显得很突兀。这时候一种新的量化工具呼之欲出，那就是能量！此后，托马斯·杨纠正了莱布尼茨对力和能的混淆，他把力和能区分了开来了。同样地，新来的量化工具—能量要想纳入到原先的量化系统中，那就不得不和原有系统中的物理量对接。对接的结果就是规定用做功表现能，数学形式为Fx。

能量的发明极大地加强了人们对运动转化的量化！同时问题也就出现在这里，能量的发明极大的促进了自然科学的进步，但是又在一定的程度上给非科班出身的普通人建立起了一堵认知的墙！人们极易混淆能量，进而遗忘了运动才是最基本的现象！甚至有人混淆了因果关系，认为物体之所以运动源于物体具有的能量！其实能量只是对运动现象的量化，而运动现象的绝对性体现在运动的转化，所以能量实质上是对运动转化的度量

4.2运动形式

为了进一步认识能量在运动转化过程中的作用机制，笔者建议引入运动形式的概念。运动形式在有关文献中有所提及，但定义不明确，都是随用随定义的那种。尽管这样，我们依旧可以找到运动形式的大体定义。运动形式是为了区分物质而额外增加的概念，其本质都是运动，不同点体现在物质不同[4]！通俗地说，所有物质都在运动，运动的本质是等价的。同时我们又把这种等价的运动放在不同的物质中体现出来，不同的物质有不同的运动形式，但运动的本质却是相同的！

上文已经得出这样的结论：运动的转化会引起加速现象，加速现象也势必伴随着运动的转化！运动的转化是绝对的！如果此时引入运动形式的概念，那么运动的转化就体现在不同运动形式的相互作用，并且这种相互作用是绝对的！如果不考虑超距作用，我建议用碰撞代替相互作用，这样便于理解！

现代科学已经证实，在亚原子水平以上的物质具有多样性，多样的物质都具有绝对的运动属性，不同物质具有不同的运动形式，运动形式的相互作用（或碰撞）也是绝对的！笔者用动量描述运动形式，在某一参考系中，运动形式的转化和加速现象是同时发生，同时消失，运动形式转化导致的加速现象是绝对的，运动不转化的惯性现象相对的！有狭义相对论可以得出，这种物理规律在任何参考系下都成立。

5从运动形式的转化理解物理规律

5.1熵增思想实验

在失重环境下的一个巨大的密闭透明的盒子里，装着一些微粒，这些微粒整齐排列，系统中的熵为零，并且系统整体的微粒相对于盒子是静止的。此时用一束激光照射其中某一微粒，该微粒会和光子发生运动形式的转化，运动形式的转化势必让该微粒发生相对于盒子的加速行为，同时该微粒的动量增加，当该微粒打破原有的“静止”状态，会去碰撞其他相邻的微粒，碰撞就是运动形式的转化，并伴随加速行为，动量增加，以此类推，就像多米诺骨牌，至此系统中的所有微粒熵增，并且平摊了光子输送给第一个微粒的动量！

自然状态之所以会熵增，源于运动形式转化必然伴随着加速行为，加速行为又促进了下一次的运动转化，直到整个系统中的物质都参加过至少一次的运动形式转化！

布朗运动就很好的体现了运动形式碰撞的的绝对性！为了形象理解，我们设定在密闭透明的盒子中，某一花粉微粒受到周围气体或者液体分子的碰撞就是分子的运动形式和花粉微粒的运动形式转化了，导致各自动量的传递。以盒子为参照物，动量的改变势必引起加速运动，盒子内的所有花粉都和分子发生运动形式的转化，都变得不安分，此后花粉微粒之间也会发生运动形式的交换！

5.1.1这里需要注意的三个问题

（一）加速运动包含着减速运动。物质运动形式的转换，势必伴随着一方动量的减少，另一方动量的增加。相对而言，一方的加速势必是因为另一方的减速引起的。而总动量是守恒的！如果速度的数量级和光速相差不大，考虑到相对论效应，一方速度和质量的减少会引起另一方速度和质量的增大。

（二）这里要特别强调微观粒子的运动形式。以光子为例，光子具有波粒二象性，在运动转化的时候光速不变，但是与此相关的频率改变了，频率也是光子运动形式的一种，所以运动转化必然导致速度改变！

（三）运动形式转化的通俗理解就是不同物质的碰撞，这个过程是瞬时的，取极限概念，加速行为也取极限概念！

运动形式有无限种，但本质都是运动，所以运动的形式有统一的基础，同时人们也迫切地着手统一，这样才能对运动现象有更深入的掌控！当时的人们有这样的共识：无论运动形式怎样的转化，参加转化的运动形式会保持一种守恒量，那这就能量。能量本质是度量运动形式的相互转化！有时候我们会拘泥于数学公式从而养成了定势思维，混淆了能量的概念。当我们暂时放下数学思维，非量化的理解能量，会发现问题明朗了许多！

比如黑体辐射的不连续性引出能量量子化的概念。从本文论点可以得知：能量是人们对运动形式转化的现象的量化,归根结底还得从运动形式入手，运动形式是为了区分物质，运动形式不能离开物质而空谈，能量的改变就蕴藏在物质的运动形式转化的过程。但是物质是可以区分的，不是连续的，是有空间边界的！黑体辐射的不连续性就在于物质的不连续的！能量量子化的思想是将能量分成最基本的单位。上段已经论述过，度量运动应该引入物质的相关量，这个相关量应该在微观上被理解成最小的质点！这就相当显示器的像素一样，像素单位越小呈现越清晰！那为什么光子就是光量子，是光传递能量的基本单位，为什么不能再小了？这是因为光能量传递的基本形式就是光子运动形式的转化！任何一种能量转化的本质都是运动形式的转化，而运动形式是需要物质载体的。宏观上我们可以讲能量的转化，比如光能变成热能，但光能本质必然是微观上组成光的基本单位物质的运动转化，我们把组成光的基本物质叫光子，微观上光子的运动形式转化就是宏观上光能的转化。任何一种宏观物体的能量变化，都可以在微观上想象出一种构成自己的最基本物质，事实上基本物质的运动转化就是宏观物体能量变化的体现，我们把这些最基本的物质称为量子，其实能量量子化更多地是一种思想概念！

5.2对质能方程的哲学理解

我们知道目前对能量的度量单位还有焦耳（J），千瓦时（kwh），卡（cal）等等。宏观上，我们称它们为热能，电能等。但其本质依旧是对物质运动转化的度量，基础单位都可以分解成时间、空间、质量这三种类型。比如1焦耳（J）=1牛顿×米（N·m）=MLT-2（-2是次方）这样导出的量纲就只具有时间、空间、质量。同样地，动量是质量和速度的乘积，而速度就蕴含了时空。那么动量就具有时间、空间、质量这三种基础量。但为什么不能用动量表示能量呢？原因在于动量的量纲不能直接纳入到原有的能量系统中。动量的量纲是MLT-1（-1为次方），需要再引入某一量才能对接到原先的ML2T-2的量纲系统中，于是给动量乘以速度T就使量纲完美对接了！

人们可以用MV来度量能量了！那么一个物体究竟可以蕴含多少能量？能量是从时间、空间、质量这三个方面对物质运动的量化，这里我们把时间和空间结合成速度，那么一个物体蕴含的全部能量就是使速度和质量最大。根据相对论，物体的质量随速度增大，而光速是速度的极限！那么一个物体具有的最大能量则是以光速运动！（这里应该注意的是，物体以光速运动，思想上应该把物体理解成是质点或者量子态。之所以这样，是因为不把物体看成量子，那么物体内部的微粒也有运动，而物体却是光速，两个速度叠加还能超光速吗？这显然是不行的，如果不把物体看成量子，那么我们观察物体内部的微粒时，会以物体为参考系，那么物体内部微粒的运动就仅仅是微粒的运动，这样就只能陷入到矛盾之中)

我们知道物体的运动有惯性和加速两种现象。(这里只是简述思想，就不引人参考系了)

5.3物体的质量和它的惯性为什么是正相关的

上过中学的人们都明白，物体的质量越大，惯性就越大。而且物体的惯性只和其质量有关！我们知道，惯性是物体的基本属性，揭示出物体都有维持最初状态的“意愿”，当外部因素改变原有状态时，物体会阻碍外部的改变！下段笔者尝试从运动形式转化的论点论述惯性。

在某一参考系中，甲物体匀速的运动，当它碰到乙物体时，由于自身的惯性，甲物体会慢慢改变自己的运动状态。其实在甲乙物体碰撞的时候发生了运动形式的转化，并伴随加速现象。我们之前论述过，一个有质量物体的运动可以看成是无数质点组合在一起的运动，时间和空间是对运动的思想性描述，而运动的基础是物质的运动，时间和空间不能脱离物质空谈运动，但物质又是有数量的，所以我们就把物质先分化成无数个质点，每一质点代表一份运动，质点运动的求和就是物体运动。每一份质点在碰撞的时候都有加速行为，这也是惯性的体现，如果质点越多，那么在求和的时候，体现出的惯性就越大！而质点相关的物理量求和就是质量。

6总结

能量是量化运动形式的转化的物理量，这一过程伴随着加速现象，并体现出惯性现象。如果自然界不存在运动形式的转化，一切事物都是惯性状态，那我们也感受不出惯性，能量也就没有意义可言，这是因为能量就体现在对运动形式转化的度量。你或许会感到疑惑，为什么静止物体没有运动形式转化（暂不考虑内能）还具有势能呢？这是因为加速现象是绝对的，惯性现象是相对而言的，任何看似是惯性状态的物体，其都有与之对应的加速参照物，而势能就体现在加速状态中！

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