对历史上几个与物理学有关的重要理论的功与过之反思 － 爱因斯坦的质能转换理论
马海飞
（ http://blog.sina.com.cn/gfis2014年11月7日）
“质能转换”是爱因斯坦提出的一个影响非常大的理论。这个理论认为，物质质量与能量之间是等价的关系。也就是说，能量与质量之间可以相互转换。能量可以转换成质量，质量也可以转换成能量。
关于质能转换理论的一个最广为人知的例子就是“物质运动可以产生出动质量（又叫相对论质量）”。这个例子说的是，物体的质量可以随着运动速度的增加而增加。因为物体的运动速度越快，能量（动能）就越大。
我们知道，让物体加速就必须给物体施加外力，也就是外来的能量。然而，恒定不变的外力却不能让物体无限制地加速。随着物体运动速度达到一定程度之后，如果不再施加额外的外力（能量），物体就不再加速了。用爱因斯坦质能转换理论解释，这种现象就是因为外来能量随着物体运动速度的增加逐渐转换成物体的质量（即动质量）所导致的。这就是说，物体本来的质量（静质量）加上动质量才是运动物体的总质量。静质量是固定不变的，但动质量随着运动速度的增加而增加。所以，物体的总质量就随着运动速度的增加而增加。由于总质量随着运动速度的增加在不断增加，所以，一个恒外力就不可能让它所作用的那个物体无止境地加速下去。
用爱因斯坦的质能转换理论做出的这种解释在表面上看似乎很完美，而且在粒子加速器上得到的实验结果也证明恒定的能量的确不能维持粒子永远保持一个固定不变的加速度。如果不增加外来的能量，粒子的加速度就会随着速度的增加而减小下来。
对于如此完美的理论我们怎样来评论它的功与过呢？在物理学主流科学家的眼里可能质能转换理论只有“功”没有“过”。但是，本人并不这样认为。在本人看来，这个理论的过远远大于它的功。
在这里还是要再次强调一遍，爱因斯坦并不是使用科学的方法，而是使用哲学的方法研究物理学问题。所以，他的理论都是基于表面现象，而不是本质。爱因斯坦从来没有从本质上解释过物体的质量为什么是可变的。能量是以什么样的方式转换成质量的。等等。
其实，就像自然世界里不存在亚里士多德描述的太阳围绕地球转的现象一样，在自然的世界里也不存在爱因斯坦所描述的质量与能量之间的相互转换。不过，凡是存在的就一定是有其原因和道理的。亚里士多德的地心说来自地球自转所产生出来的错觉。那么，爱因斯坦所说的质能转换理论又是来自对什么的错觉呢？其本质到底又是怎么一回事呢？
要想知道这个答案，我们可以从物体的“质量”与“重量（重力）和重力势能”之间的关系看出其中的奥秘。
众所周知，一个物体的“质量”是不变的。但是，同一个物体在地球表面不同高度上的“重量”却是不同的。一个质量为1kg的物体在距离地面10,000m处的高空具有很大的重力势能。当然，质量越大，重力势能也越大。但这个质量1kg的物体在这个高度上的重量却不到1kg。可是，把这个处于1万米高空的物体静止释放的话，它的重力势能就会随之下落而被释放出来。当它落到地面以后，重力势能全部被释放完毕。这时，这个物体的重力势能为零。而它的重量却增加了。如果有人把“质量”与“重量”混为一谈的话，那么他就可以说：重力势能都转换成了“质量”。这就变成了一个“质能转换”的过程。
其实，在爱因斯坦所说的质能转换过程中出现的现象与上述例子很类似。在外力不能使物体无限加速的现象中根本就不存在物质质量的变化。真正的变化是类似“重量”的那种可逆变化。所以说，也许把所谓的“动质量”叫做“动重量”更为合适。
那么“重量”与“动重量”之间是一种什么样的本质联系呢？这个问题要从“质量场强度”上来回答。同一个物体的重量是由它所在的质量场强度决定的。例如地球表面的质量场强度比月球表面的质量场强度大。所以，同一个物体在地球表面的重量比在月球表面的重量大。但质量不变。
重量是针对静止物体定义的物理量。对于运动的物体而言，当物体处于运动状态时，物体运动前方的质量场强度随着物体运动速度的增加而增加。速度越快质量场强度越强。打个比方说：同一个物体在低速运动时的“动重量”犹如月球上的重量，高速运动时的“动重量”犹如地球上的重量。重量增加了，能量当然也就跟着增加了。
当然，使用“动重量”的说法其实很不准确。这里纯粹是为了与相对论的“动质量”做对比而使用的。其实，物体在运动的过程中既没有“质量”的变化，也没有“重量”的变化，真正变化的是物体的“惯性”。
“惯性”是经典力学定义的一个物理概念。在经典物理学中，惯性与物体质量永远是相等的。所以，只要质量不变，惯性就不变。然而，众所周知，经典力学只适用于低速和小质量的物理现象之中。所以，“惯性与质量相等”仅仅是一个适用于经典力学范围的结论。对于那些与巨大质量和光速级运动有关的物理现象而言，惯性与质量并不相等。例如，我们如果用一个康乐球(a)沿着连心线的方向击打另一个静止的康乐球(b)，那么，a球在撞击到b球之后就变成静止的了。而b球就会按照a球原来的速度运动（假设摩擦力为零）。然而，这种现象只适合于小质量物体。如果两个球的质量与地球相同，并以同样的方式相撞的话，结果就会与康乐球完全不同。同样道理，以光速级运动的物体并不遵守经典物理学描述的规律。当物体的运动速度达到一定时，物体的惯性就会与物体质量产生出明显的不同。所以说，实际上，在牛顿第二运动定律公式F=ma中的m应该是惯性，而不是质量。当物体运动速度远远低于光速级的时候，质量与惯性近似相等。这就是牛顿的公式只适用于低速运动物理现象的原因。
从质量场上看，“惯性”是一个与“重量”对应的物理量。二者不同之处是：重量是一个静态的位置效应物理量。惯性是一个动态的速度效应物理量。但本质上都与质量场强度相关。质量场的静态效应产生出来的就是重量（严格地说是“重力”），动态效应产生出来的就是惯性。一个物体在静止状态下只有重量没有惯性。只有在让物体改变其运动状态的时候才有惯性出现。
所以，在物体运动的过程中实际上并没有任何质量上的变化。而是它的“惯性”在随着物体运动速度变化着。因此，当物体的运动速度减小下来时，惯性也会随之减小。如果是质量变化的话，是不可能随着速度的减小而减小的。可见，爱因斯坦的质能转换理论完全是一个由惯性变化产生出错觉而形成的理论。
关于“重量”与“质量”之间的关系，绝大多数的人都知道重量与质量不是一回事，但存在一定的数学关系。只有在理想静态条件下，重量才与质量在数学关系上相等。而在其他条件下，重量与质量并不相等。可是，很少有人知道，惯性与质量也是同样的关系。只有在理想动态条件下“惯性”才与“质量”在数学关系上相等。而在其他运动状态下，惯性并不等于质量。
显然爱因斯坦的质能转换理论与地心说一样在根本上就是错误的。但是，因为这个理论影响非常大，所以，它误导了非常多的后续研究。这已经给科学研究领域造成了积重难返的巨大灾害。造成的人力、财力和时间的浪费是难以计算的。而且这种状况今天依然还在继续着。没有任何要停止的迹象。令人痛心。联系客服
