物質是一種能量，還是能量是一種物質？物質和能量運動誰是世界的最終本質？

01-06

看到愛因斯坦的 $E = mc^{2}$ 這個方程，忽然想問這問題？既然質能能轉化，宇宙的起源是能量沉澱成物質，還是物質生成能量？「宇宙是一個巨大的能量體」還是「宇宙是一個巨大的物質體」？是「能量是物質的一種屬性」還是「物質是能量的一種狀態」？能量和物質是否如氣體和液體一樣，有一個臨界點，只是某種不可知的兩種狀態。
後補：謝謝各位物理大神為我糾正一個一直來的常識錯誤，我也沒看過量子物理學。高中的物理老師是這麼告訴我們的：物質—能量在一定條件下可轉化，比如原子彈中子彈爆炸核反應，如太陽，它在發光發熱過程中一直坍縮，最後變成一小點的黑洞。質能轉換這個常識錯誤，估計停留在高中物理知識的大部分人都這麼認為的（可以看看我問題其它人的回答）

我認為 $E=mc^2$ 被理解為「物質－能量轉換」是錯誤的，文獻支持見答案最後。按這個思路，動能 $E_k=mv^2/2$ 算是什麼轉換？彈性能 $E_e=kx^2/2$ 又是什麼轉換？

能量和慣性都是物質的屬性，這個公式說的是能量和慣性之間的等價關係 (mass-energy equivalence)：慣性由能量決定，能量由慣性決定，兩者之間由一個常數關聯。

物質擁有能量，能量存在於物質，物質不是能量，不是水和冰的關係。這個公式沒有說任何「轉換」。

回到問題

宇宙的起源是能量沉澱成物質，還是物質生成能量？

我不知道宇宙的起源是什麼，但是如上所說，有物質就有能量，而不是「能量沉澱成物質」或「物質生成能量」。

「宇宙是一個巨大的能量體」還是「宇宙是一個巨大的物質體」？

我不知道「宇宙」這裡指什麼。「能量體」，「物質體」又是什麼。

是「能量是物質的一種屬性」還是「物質是能量的一種狀態」？

都對，如果後一句中「狀態」是指「載體」的話。

====針對@曾博在評論中的糾結====

您真的是有糾結的愛好，只是如果每次討論都是亂槍掃射，我不會一直奉陪。

不是你叫一聲「你錯了」，然後扯一堆莫名其妙的內容，就能證明我真錯了。

和你的討論中，「質」一會指動質量（慣性），一會指物質（似乎你認為是由靜質量表徵）。不管哪個，我都不同意「轉化」這個詞。
我們只討論封閉系統。不過，就算你從外面輸入能量，的確是增加了動質量，同時也增加了能量，這和我的說法也沒有矛盾。
封閉系統中，如果 A 轉換為 B，是指 A 減少了，B 增加了，而慣性和能量之間是等價關係，不是相互轉化的關係。動質量和能量都是守恆的。
封閉系統中，靜質量可以變化，但是總能量守恆，因此也沒有發生「轉化」的現象。至於光子，是光子擁有能量，不是「光子就是能量」。
原子彈的能量來自核能，這是禁錮原子核的能量被釋放出來，不是什麼物質轉化出來的。

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感謝@小豬油提議我發表期刊文章。於是我就開始搜索我可以引用的參考，比如我可以反駁誰。但是事實上沒有人使用 "matter/mass-energy conversion" 這個短語，只有 equivalence。

但是，我用 mass energy conversion 還是搜到一篇文章 The mystery of mass-energy 1976 年發表於 Phys. Educ.，摘要如下：

It is shown that the famous equation due to Einstein, E=m_c^2, has recently been grossly misrepresented. Reasons for this are discussed, and specific examples of misrepresentation are quoted. Two classes of error are distinguished: (i) it is supposed that the Einstein relation distinguishes some particular type of energy (usually nuclear) from other types and (ii) it is supposed that Einstein disproved conservation of energy or mass, or both.

原文在 http://www.fisica.uniud.it/URDF/laurea/idifo1/materiali/g5/Warren.pdf 可以看到。其中明確說：

The most common misrepresentation of Einstein』s relation is that it implies that mass can be converted into energy and vice versa:

所以@曾博所謂「科學界的廣泛共識」什麼的，我不知道是什麼東西……

-- 陳浩

仔細閱讀 Wikipedia，這個問題就能得到徹底解答（儘管 @陳浩提出的文獻更加嚴謹。不過 Wikipeida 在這個著名的問題上沒有錯誤）。

「http://en.wikipedia.org/wiki/Mass–energy_equivalence」

In relativity, removing energy is removing mass, and for an observer in the center of mass frame, the formula m = E/c2 indicates how much mass is lost when energy is removed. In a nuclear reaction, the mass of the atoms that come out is less than the mass of the atoms that go in, and the difference in mass shows up as heat and light which has the same relativistic mass as the difference (and also the same invariant mass in the center of mass frame of the system). In this case, the E in the formula is the energy released and removed, and the mass m is how much the mass decreases. In the same way, when any sort of energy is added to an isolated system, the increase in the mass is equal to the added energy divided by c2.

由此可以看出，在核反應中，反應物質的質量並沒有轉化成能量，相反，反應物質的質量減少，恰恰說明反應物質失去了能量。如果質能真的是「轉換」關係，那麼反應物質應該增加質量才對。

牢記：removing energy is removing mass.

當你在討論能量時，你在討論什麼？

如果和你討論的人，他定義中的能量，和你定義的能量不是一回事，那麼討論無論多麼激烈，都沒有任何意義。

能量這個詞是在「能量守恆定律」（又稱熱力學第一定律）提出時誕生的。當時第一個被稱之為能量的能量種類叫「動能」，在中學物理中我們知道，它是質量與速度的平方的乘積，然後還有一個係數是二分之一： $frac{1}{2} mv^{2}$

為什麼這麼定義動能，因為這樣的話，一個質量是m速度是v的物體，它能做的功，是固定的。我們知道，功是力與位移的標量積，這個東西是被良好定義的（「力」這個概念其實是冗餘概念，用「質量和加速度的乘積」或者「動量對時間的一階導數」代替更好些）。

所以能量的意義就是：物體潛在的（或者說擁有的）做功的能力。

這個定義在經典物理（就是相對論和量子力學產生前的物理），化學，生物是一致的。但是在現代物理學裡面，這個定義是不夠的。在這裡，我只能說，現代物理中的能量是物質和場的屬性之一，和「動量」「質量」等屬性一樣，是描述一個物質或系統的量。（這句話非常欠揍，說了和沒說一樣……）。

因此，能量不是物質。能量是物質的一個考核指標。就像成績是一個學生的考核指標一樣。不能說成績就是學生，學校的本質是學生還是成績之類的話。

但如果你要問「能量和質量是什麼關係？質量是一種能量嗎？」請移步http://www.zhihu.com/question/19913637或者http://www.zhihu.com/question/20044529或者http://www.zhihu.com/question/19897684?rf=20366267

我也在想這個問題，從一個具體的方面先舉個例子吧，比如電，既可以當做能量使用，也可以當做信息使用，而電本身又是一種物質，那麼能量信息物質該怎麼分個順序呢

我是這麼理解的：

從形式上看，物質分為實體物質，場物質，還有暗物質，暗能量，這個不懂，不過可見都能用能量來說明，這樣看的話有一個想法就是，從能量分類，把能量分為實體形式，場形式，而那些暗物質，暗能量，可能是能量的其他形式，介於實體與場之間的。

然後我覺得信息跟能量是等價的，是同一個東西不同角度看。至於物質，馬克思給的定義是一切能感知的存在，所以物質的定義總是那個最大的，這樣看來，能量其實也是物質，對於那個宇宙大爆炸的奇點，可以說成能量，也可以說成信息，根據馬克思給的定義，也可以叫做物質

能量的高頻共振形成物質，比如，你用手不斷的抖動，如果無限快，感覺就像手形成了一種物質。當然，物質是許多手的共振，打破這種共振需要另外的振動（能量）來打破，最後就成了多個方向的能量振動，就是變成多個手了。現在的問題是，這個手到底是啥？上帝粒子？

我現在理解的是，物質都有能量動量張量。但是在廣義相對論中，非局域的能量很難定義

或許，某樓的有位說的，冰與水的關係，恰是物質與能量的關係，它們只是不同的表象，可以互相轉化。

馬克思老人家說，世界是物質的，物質是世界的本質。因為於人來說，能量是無形的，而物質是有形的。但人甚至生物，又很奇怪地存在思維這種無形的東西。

目前我們的認識水平，限制了對這個問題的解答，現在講的，都只是猜測。

看到這麼多大神級的回答，其實我覺得我也沒有回答的必要了。但是這裡我想說說我自己的理解。

關於質量還是能量誰是最終本質的問題，我覺得有點像先有雞還是先有蛋。但是問題是雞和蛋都不是本質，本質是場。這種不同的場參數不同的作用和效應，比如最近新發現的希爾伯特粒子（好像是這個名字）它就是希爾伯特場的一種體現，在量子力學裡，希爾伯特場是物質質量產生的原因。

而關於整個宇宙的起源問題，樓主可以看下霍金的書（比如《時間簡史》）。

根據這本書，整個宇宙的總的能量和質量經過換算之後是等於0的，也就是說宇宙是產生於虛無的。

可能樓主無法理解，但是如果我說宇宙的主要能量形式是動能和引力勢能。而引力勢能永遠是為負的（學過高中物理的肯定都知道）。而大爆炸的過程正是正的物質（換算成能量）和負的引力勢能產生的過程，宇宙的尺度越大，引力勢能的覺得值也越大。所以認為大爆炸時的幾點質量等於無窮大是錯誤的，而是根本就沒有質量，或者說質量是無窮小的（引力勢能的覺得值也是無窮小的）。

所以本質上宇宙是產生於虛無中的一個有限無界而封閉系統（為什麼有限無界但是封閉，你可以想像一下球面，球面是有面積的，但是沒有邊界，宇宙空間可以理解為高維空間的一個超球面，至於量子力學裡認為宇宙有十個維度，可以暫時不用想了，這個太難理解了。）。

說了一堆廢話，不同意我的觀點可以無視之。

物質是意識的外在表象。宇宙的本質是一個意識體。這個意識體由最基本層面開始創造出外在的物質表象，意識是時刻活動的，由此導致表層的物質世界也不斷運動變化。物理學中所定義的能量是意識體的活動或物質的運動。重複一遍，物質是空的。色即是空，佛的智慧也參透了世界的本質。

物質、能量，都是世界的最終本質的一種表現形式。是描述世界的最終本質的一個角度。

我怎麼覺得答題的爭論焦點偏離了題主的重點呢？

沒有載體的能量是沒有的，並且有物理變化的存在都有能量（不管是不是物理學定義的物質），或者說物理變化伴隨各種形式的能量轉換，由於這種普遍性的抽象，題主會進一步問這種抽象是不是最終本質？我認為任何抽象概念都可以普遍伴隨同時無法孤立討論，所以單純的說最終本質是能量或物質不如說是上帝或者拉麵神，因為上帝不具有科學定義，能量和物質卻可以定義，從而只能狹義的說明有限情況下的有限問題，與終極無關

關於質能轉換的爭論，我這樣理解，陳浩認為能量只是一種屬性度量衡而不是一種實際存在形式，在這個意義上，當我們說到質能轉換時，是指有質量的物質轉換成沒有質量的物質，那部分沒有質量的物質攜帶的多出來的能量等價於根據 $E = mc^{2}$ 換算的失去的質量；曾博認為質量也是一種屬性度量衡，且能量和質量兩種屬性可以互相轉化

那麼質量和能量是可以被統一為一種更廣義屬性的了，回到題主的問題，討論物質和能量的關係變成了討論質量和能量，這其實有點概念偷換的味道，似乎是在物質與質量的概念不統一上出了差錯。如果是按題主所寫的物質，我偏向於陳浩，能量是物質的一種屬性而非又一種物質，如果把題目改成質量與能量，我偏向於曾博，兩種屬性之間的數學等價不影響我們對物質狀態的認識，馬赫主義的經濟原則是規律如何描述為佳的準繩

或許題主也沒意識到，如果把物質換成質量，問題就沒那麼困惑了，因為不再牽扯「物質」這個世界觀語彙

就@陳浩先生的答案，有一點我覺得很值得商榷，就是他所說的否認「質量和能量存在轉化關係」。在質能關係提出的年代，質指的是質量，是慣性質量，是度量加速度定理的慣性質量；光子是被特指為公式中能量的載體，不存在慣性質量（你去加速一個光子？）因此在這個上下文中，質能轉換是完全存在的，否則原子彈怎麼爆炸？

@小豬油陳先生和人糾結以及爭論的本事同等高明啊，就連翻譯問題如此表象的東西都能被他抓成重點。表象和實質，我覺得除了真的沒有絲毫接觸過qm的人以外，不會有人真的literally 去理解《不確定》原理吧。按照他這樣說，《重整化群》也要改，因為根本就沒有群。。。happy?

請原諒我@ 這麼多人：

@發哥 @王維琳 @白閣 @尹斯奇 @SomethingMagic @Shawn Kong @cervier @王童鶴 @sixue @駱啟明

如果質能關係僅僅是一個等價關係，而不是一個轉化關係的話，那麼我想陳浩幾十公斤的身體，等價出來那麼大的能量，怎麼就沒有和原子彈一樣釋放出光和熱？

由此可見，原子彈爆炸的過程中發生了很多遠超過陳所說的等價關係所能描述的事情。這些事情證明了質量和能量不但可以等價，在一定條件下還能轉化。

繼續分析，質量可以轉化成能量這是相對論的共識，也是原子彈成功的基本原理。至於陳浩如何定義什麼是質量，以至於在原子彈爆炸的時候，質量其實沒有轉化，只是轉移，這只是陳浩個人的定義問題了。他把質量定義的無所不包，凡事有能量的都使用e=mc^2被賦予了所謂動質量，那麼質量當然沒有轉化，只是轉移；他把能量守恆變相的寫成了質量守恆，首先就用到了e=mc^2。（在承認質能轉化的體系里，原子彈爆炸就可以證明e=mc^2）那你得先證明e=mc^2，否則豈不是循環論證？

陳浩的定義如此奇特，以至於和科學界的廣泛共識都不一樣，我只能說。。陳浩的定義並沒有改變我們所理解的質能轉化的含義的本質，只不過硬換上另外一種說法。既然毫無實際的新意，我覺得我會堅持「質能轉化」的原理。我相信教材上也不會因此動搖。

本文基於相對論和光量子理論得到了比較系統的關於質量，能量，光子，電子和物質的觀點！得到了比較好的物理結果！提出基本實物粒子（電子，中微子）是光子的黑洞態學說。導出電子的相對論質速關係式和光電統一方程將引力電力將引力常數電力常數基本電荷光速普朗克常數精細結構常數以及圓周率寫進統一的數學方程式。解釋了電子靜質量和動質量的本質就是電子中光子動質量。提出了一種利用一定數目具有一定動能（動質量）的正負電子和正反中微子及其相互間的電磁和弱力作用來組構粒子的理論設想，得到了質子和中子的半徑，計算出核力的大小和強度，解釋了核力的短程飽和性。解釋了原子核在發生核反應時靜質量變化的本質和內在機理，解釋了各種核現象！具體論證請搜周銀兵吧！周銀兵_新浪博客

物質不是真的，在科學家的儀器那裡，分解到了原子，然後到了夸克，然後又到了中微子，最後到了什麼---念頭的波動。科學家發現了，物質分解到了最後是念頭的波動，就是我們的所思所想，這個所思所想變現了整個世界。現在的科學家正在找證據，證明這是真的，就是這樣，事實真相被發現了，還得找到鐵證，這樣人們才不會懷疑你所說的。

我比較贊同@陳浩的論述，在我的理解中質能方程 $E=MC^{2}$ 應該理解為：C質量的物質最大能儲存E大小的能量，能量被儲存在物質之間的某種聯繫（或場）中，破壞這種關係會釋放能量，組建這種關係需要儲存能量，故質能方程不能理解為能量與質量間轉化。

例如核反應的工作原理是這樣的：

「原子由原子核與核外電子組成。原子核由質子與中子組成。當鈾235的原子核受到外來中子轟擊時，一個原子核會吸收一個中子分裂成兩個質量較小的原子核，同時放出2—3個中子。這裂變產生的中子又去轟擊另外的鈾235原子核，引起新的裂變。如此持續進行就是裂變的鏈式反應。」此段中的質量指可以在實驗中被測量到的質量。

原子彈中釋放的能量只是物質間的場中儲存的能量（即分裂後的兩個原子核原來使它們成為一個原子核的場中的能量），但其靜態質量依然不變，要想再次成為鈾235？重新再給它們儲存能量吧。

回到題主的原問題問題，從上面我寫的理解可以得出：能量使場能夠把各種物質聯繫在一起，而各種物質在這些能量的約束下組成了宇宙，能量相對於物質存在而存在。

以下修改於2013012422:00：原文我就不修改了，上文中所說質量為靜止質量或不變質量，要完整理解我的上文，請參見評論，或請參考維基百科中質量條目中「狹義相對論里的質量和能量」的一段，該段說明了狹義相對論中質量和能量不是轉化的關係，請不要嘗試用牛頓經典力學來理解，否則會發生誤解的

我真為除了量子物理學以外的其他回答表示悲哀。。居然還有人用牛頓經典力學試圖解答宇宙或者微觀尺度的問題。。

能量是物質本身的屬性，能量是依靠物質才能體現，沒有憑空產生的能量，能量也不會憑空消失。能量和物質之間不能互相轉換，只能是把能量傳遞給另一種物質。

物質和能量是描述一個物理系統的兩種方式，這樣就理解了。

世界的最終本質不存在，物理不講這個，哲學才琢磨這個。你想想就明白這個概念是自矛盾的。

首先要搞清，能量和質量是什麼？能量，質量其實和時間一樣，是一種人為的基於物質的定義。能量，是通過物質與物質之間的相互作用來測量。而質量，也是通過物質與物質之間的相互作用來測量。質能方程反映了不同定義(一種是以能量定義，一種是用質量定義)之間的轉換關係，係數為c∧2。

弦理論

弦論認為，物質和能量可以相互轉換

弦理論是理論物理的一個分支學科，弦論的一個基本觀點是，自然界的基本單元不是電子、光子、中微子和夸克之類的點狀粒子，而是很小很小的線狀的「弦」（包括有端點的「開弦」和圈狀的「閉弦」或閉合弦）。弦的不同振動和運動就產生出各種不同的基本粒子，能量與物質是可以轉化的，故弦理論並非證明物質不存在。弦論中的弦尺度非常小，操控它們性質的基本原理預言，存在著幾種尺度較大的薄膜狀物體，後者被簡稱為「膜」。直觀的說，我們所處的宇宙空間可能是9+1維時空中的D3膜。弦論是現在最有希望將自然界的基本粒子和四種相互作用力統一起來的理論。

弦理論是一門理論物理學上的學說。理論里的物理模型認為組成所有物質的最基本單位是一小段「能量弦線」，大至星際銀河，小至電子，質子，夸克一類的基本粒子都是由這佔有二維時空的「能量線」所組成。中文的翻譯上，一般是譯作「弦」。超弦理論可以解決和黑洞相關的問題。

在弦理論中，基本對象不是佔據空間單獨一點的基本粒子，而是一維的弦。這些弦可以有端點，或者他們可以自己連接成一個閉合圈環。正如小提琴上的弦，弦理論中支持一定的振蕩模式，或者共振頻率，其波長準確地配合。