Page 22 - 物质的绝对运动——相对论和量子力学的物理起源

第二章 物质绝对运动模型

一、物质观的演变
考察物质的运动首先需要定义“物质”，但是，给“物质”一个确切的定义并不是一件
容易的事。一直以来，人们企图找到一种或一些基本的不可再分的物质单元来定义物质，譬
如，曾经认为不可再分的“原子”、“基本粒子”等。随着物理学的发展，后来发现原先认为
不可再分的基本单元的大多数本身是由更小的单元组成的，于是就产生了物质结构层次究竟
是无限可分还是有限可分的争论，它几乎贯穿整个物理学发展史，至今仍无定论。
物质的概念可以追溯到古代人们对自然界本原的理解。最初，人们理解的物质就是实物。
实物是人的感官能够直接感知的东西，如树木、花鸟、虫兽、山川、河流、岩石、土地等占
有一定的空间和具有确定的形状的物体，以及水、火、风、气等可以直接感知但没有固定形
状的物质。在古代，人们的物质观就是建立在这些具体的可感知的实物的基础之上的。所以，
人们很自然地把世界的本原归结为某种具体的物质形态，如中国古代的“五行”说（认为万
物由木、火、土、金、水等五种基本物质组成）和古希腊的“四根”说（把物质的本原归结
为水、火、土、气等四种基本元素）。例如泰勒斯（Thales，约公元前 624—546）推测万物
始源于水，因为液体、固体和蒸汽都是水的存在形式。赫拉克利特认为万物的始基是火，因
为火非常活跃，能转变成万物。阿那克西米尼（Anaximenes，约公元前 570—526）主张气
为万物的始基，他论证说，气稀薄化便成为火，气逐渐凝聚就次第成为风、云、水、土、石
头。但是，对近代人类认识物质世界影响最大的还是德谟克利特（Demokritos，约公元前
460—370）和伊壁鸠鲁（Epikouros，公元前 341—270）的“原子论”，他们不是把物质归结
为某种具体的物质形态，而是归结为比所有具体物质都更加基本的实体——原子，认为一切
事物的始基是原子和虚空。原子由于其坚固性和不可分割性，是既不能破坏也不能改变的，
原子遵循必然的规律在虚空中运动，它们集合时形成物体，分离时则物体消灭，实物由于其
组成原子的不同而表现出差别性和多样性。他们根据原子既不能创造也不能毁灭的特性，提
出了“物质不灭”的思想。近代以来，人们对物质世界的认识，正是秉持物质守恒的信念，
沿着原子和虚空这两条线索展开的。
牛顿的物质观在很大程度上继承了古希腊的原子论，物质被认为是按照力学规律运动着
的不可分割的质点（原子）和它们之间的虚空组成，这种质点是宏观物体的缩影，自然界中
的一切变化都被看作是这些永久存在的质点分离、结合和运动的结果。牛顿在其著作《光学》
中说：“我觉得好像是这样的：上帝开头，把物质造成固实、坚硬、不可贯穿但可活动的质
点。它的大小、形状以及其它性质，对空间的比例都是适合于上帝创造它们时所要达到的目
的。原子质点……坚硬到不能损坏或分割。寻常力量是不能分开上帝最初创造时所造成的单
体的。”只有从最小的质点开始，才有可能认识复杂的其它物体。
18 世 纪 中 叶 ， 俄 国 化 学 家 罗 蒙 诺 索 夫 (M.V.Lomonosov) 和 法 国 化 学 家 拉 瓦 锡
（A.L.Lavoisier）从定量的化学实验中发现了质量守恒定律，即在孤立的物质系统中，不论
发生何种变化和过程，其总质量始终保持不变。质量是物质的基本属性，质量守恒是物质客
观实在性的重要基础。质量守恒定律首次以科学实证的方法和实验观察事实验证了物质不灭
思想。
真正科学的原子论是英国化学家道尔顿(J.Dalton)于 19 世纪初创立的，他提出了原子-
分子学说，指出物质由分子组成，分子由一定的原子组成，原子既不能创造也不能毁灭，是
不可再分割的，它们在一切化学反应中保持不变。道尔顿根据当时已知的当量关系，推算出

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