关于恩格斯运动转化守恒性原理的历史考察，本文主要内容关键词为：恩格斯论文,原理论文,历史论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
文章编号：1000—2987（1999）03—0025—28
自然界运动转化的守恒性原理，是恩格斯在《自然辩证法》、《反杜林论》等经典著作中提出的，它总结了以往哲学家和自然科学家所提出的运动不灭原理和能量守恒定律，科学而全面地概括了自然界中各种不同运动形式之间相互转化的本质，是辩证唯物主义运动观的一个重要的基本观点，是自然辩证法关于自然界运动发展的一个核心内容。从哲学史尤其是从科学史角度来探讨这一原理形成的历程，不论就自然辩证法原理的教学还是就其学术研究而言，都是必要的。
一、运动转化守恒性原理的萌芽：“一切皆流、无物常驻”。
关于运动不灭、运动转化守恒的思想，早在古希腊时期就已经萌芽，在一些朴素唯物主义哲学家那里就有所猜测。爱非斯的唯物主义哲学家赫拉克利特提出的“一切皆流、无物常驻”的著名观点便是例证。赫拉克利特认为，世界上的一切事物变动不止。“人不能两次踏入同一条河流”。因为世界上没有静止的东西，当人们每次走进河中遇到的总是新的河水。人的身体也是一样，处于不停的运动变化之中，所以“我们既存在又不存在”。甚至“太阳每天都是新的，永远不断地更新”。对此，恩格斯曾经指出：“一切都存在，同时又不存在，因为一切都在流动，都在不断地变化，不断地产生和消失”，这一思想“是由赫拉克利特第一次明白地表述出来的”，是一种“原始的、朴素的但实质上正确的世界观”。由此可见，在赫拉克利特的这些思想中已经包含着运动不灭、运动永恒变化、转化思想的萌芽。
二、运动转化守恒性原理的力学形式：“运动不灭原理”。
运动转化守恒性原理的最初表述形式是运动不灭原理，它是在运动学和动力学领域中被提出的。早在近代科学诞生初期，伽里略已经在力学领域直观地将运动不灭原理表述为：“物体在下落过程中所达到的速度能够使它跳回到原来的高度，但不会更高。”而对运动不灭原理作出明确表述的是笛卡尔，他在1644年出版的《哲学原理》一书中指出：“物质的运动有一个固定的量，这个量是从来不增加也不减少的，虽然在物质的某些部分中有时候有所增减。就是这个缘故，当一部分物质以两倍于另一部分物质的速度运动，而另一部分物质却是这一部分物质的两倍时，我们应该认为这两部分的物质具有等量的运动，并且认为每当一部分的运动减少时，另一部分的运动就相应地增加。”（注：笛卡尔：《哲学原理》，参见《哲学大辞典·马克思主义哲学卷》，上海辞书出版社1990年版，第429页。）恩格斯对笛卡尔的这一表述， 给予了很高评价，认为笛卡尔的“哲学借以作出这个结论来的形式，也比今天的自然科学的表述要高明些。”
需要进一步说明的是，第一，笛卡尔在《哲学原理》中所表述的运动不灭原理，其实质是运动转化守恒性原理的力学形式，实质上是动量守恒原理。因此学术界误认为笛卡尔不了解运动形式的多样性及它们之间的转化，并且对宇宙中无限的运动采取了用机械运动这一有限量的表达方式。第二，1695年莱布尼兹将运动不灭原理进一步表述为：力和路程的乘积等于“活力”的增加。认为宇宙间的“活力”的总和是守恒的，应作为运动的度量。换言之，莱布尼兹以“能量”的形式之一即动能作为运动的度量，并以机械能守恒来具体表述运动不灭原理。此后，是以动量还是以动能来度量物体的运动，这两种观点引起了一场延续半个世纪的争论，但是始终没有人能够把力学领域内的运动不灭原理扩展到一般意义上的能量守恒定律，像约翰·伯努利、欧拉等人也只是在力学领域内表述机械能守恒，而没有将它进一步扩展。因此，此时期的运动转化守恒性原理的具体表现是运动不灭原理，它仅是以动量守恒或机械能守恒来表述的力学形式，即仅是表述了力学领域的运动转化及其守恒性。
三、运动转化守恒性原理的物理学形式：能量守恒定律。
早在17世纪，F·培根、波义耳、胡克、 牛顿等许多哲学家和科学家都由思辨得出热是微粒的机械运动，而这一思想一直没有被接受。在18世纪占统治地位的是由英国科学家布莱克仿照化学中的燃素说提出的热素说（或热质说），人们要想将运动转化守恒性原理从力学领域扩展到一般意义上的能量守恒原理必须排除热素说的障碍。
18世纪末，机器加工业的发展为人们清除热素说奠定了基础。在加工机器零件过程中工件和铁屑由于摩擦而发热的现象引起了人们的注意。1798年美国工程师伦福德在慕尼黑兵工厂监制大炮时发现，钻炮膛所用的钻头越钝、钻削的碎屑越少，所产生的热量越多。这与热素说认为碎屑越少、金属释放热素越少的结论正好相反。此时伦福德初步得出了热不是来自热素而只能是来自钻头的运动的结论。伦福德做了有效的实验，证明热只能来自运动。与此同时，将热能转化为机械能的蒸汽机的发明、改进和广泛使用，为能量守恒定律的发现提供了物质基础。在生产实践中，提高热机效率成为科学研究的重要课题，从而推动了人们对热功转化问题的研究。
到了19世纪，随着生产的发展，科学实验水平的提高，人们对各种运动形式之间的相互联系、转化有了更清楚的认识。1799—1801年间，戴维“在真空中冰块摩擦融化”的实验和他发现的电流的化学效应；1822年塞贝克发现热电动势并制作出热电源；1831年法拉第发现电磁感应现象；1840年焦耳发现电流热效应提出焦耳定律，在此后的30年内，他通过科学实验证明了机械能与电能、热能之间的转化关系并相当精确地测定了热功当量。在这样的历史背景下，迈尔于1842年发表了《论无机自然界的力》，第一次阐明了能量守恒定律的内容。与此同时，焦耳、格罗夫、赫尔姆霍茨、柯尔丁等许多科学家通过不同研究角度也都得出了同样的结果。
这样，一个伟大的物理学定律便确立了：自然界中一切物质都具有能量，它既不能被创造，也不能被消灭；能量有各种不同的形式，它能够从一种形式转化为另一种形式，由一个系统传递给另一个系统，而在转化和传递中总能量守恒。这一定律在刚提出时，人们对它的理解仍有历史的局限性，自然科学界仍有不少人不确切地称之为“力的守恒定律”。19世纪60年代，是开尔文较为科学地将它改称为“能量守恒定律”。
能量守恒定律的发现和提出，是运动转化守恒性原理认识史上的一大飞跃。正如恩格斯所说：“自然界中整个运动的统一，现在已经不再是哲学的论断，而是自然科学的事实了。”
四、运动转化守恒性原理的哲学形式：辩证的运动不灭原理。
能量守恒定律的提出，仅是运动转化守恒性原理的物理学形式，当时的科学家都是从量的方面来强调能量的守恒。恩格斯认为，“量的转化”仅是该定律所揭示内容的一个方面，而另一个方面，该定律的“质的转化”才是它的更本质的内容。他在《反杜林论》中指出，这个伟大的运动基本定律以前“仅仅被概括为能量守恒定律，……仅仅从量的方面概括它，那末，这种狭隘的、消极的表述日益被那种关于能的转化的积极的表述所代替”，因此，只有把这个定律称为“能量守恒和转化定律”，才能更全面、更深刻地概括它的两方面——运动转化和运动守恒的内容。不仅如此，恩格斯还针对科学史上许多科学家仅从量的方面去理解的现象，提出了运动转化守恒性原理的哲学形式，即辩证的运动不灭原理。并特别强调：“运动的不灭不能仅仅从数量上去把握，而且还必须从质量上去理解。”从而规定了运动转化守恒性原理的哲学形式是量的守恒性和质的守恒性的辩证统一。
运动转化在量上的守恒性，即运动在量上的不灭性是指自然界中任何一种运动形式转化为另一种运动形式时，前后的运动量是守恒的。恩格斯指出，这种运动的“转化是这样进行的：一种形式的一定量的运动，总是有另一种形式的确定不移的一定量的运动与之相当”（注：恩格斯：《自然辩证法》，人民出版社1971年版，第61页。），所以“运动尽管有各种不断变换的形式，但总和始终是不变的。”（注：恩格斯：《自然辩证法》，人民出版社1971年版，第209页。 ）科学史上大量的科学事实证明了这一点，如，在机械运动转化为热运动的过程中，失去427千克·米的机械能就能产生1千卡的热量：电运动转化为热运动时，当导体两端电压是1伏特，通过电量是1库仑时，导体就产生0.24卡的热量等。
运动转化在质上的守恒性，即运动在质上的不灭性是指自然界中任何一种运动形式都具有转化为另一种运动形式的能力，而且这种能力是永恒的、无限的，这种能力及其所需要的条件也是物质自身所固有的。恩格斯曾一再强调：“任何运动形式都证明自己能够而且不得不转变为其他任何运动形式。”（注：恩格斯：《自然辩证法》，人民出版社1971年版，第203页。 ）而且“这种转化是运动着的物质本来具有的，从而转化的条件也必然要被物质再生产出来，即使是在千万年后多少偶然地、但是以那种也为偶然性所固有的必然性再生产出来。”（注：恩格斯：《自然辩证法》，人民出版社1971年版，第22页。）承认运动转化的能力的无限性及其所需条件是物质自身固有的，这是把握运动转化在质上的守恒性的关键。自然科学的大量事实表明：不管是天体运行、分子运动，还是生命代谢的任何运动形式都是在一定条件下由其他运动形式转化而来的，而且在另一条件下也必然转化为其他运动形式。正因为如此，自然界才处于永恒的运动和转化之中。
运动转化在量上的守恒性和在质上的守恒性是密不可分的，后者是前者的前提和基础，前者是后者的保证，否定任何一方都必然导致对另一方的否定。二者这种相互联系、相互依存的辩证统一，就是恩格斯从哲学层面所提出的运动转化守恒性原理的实质内容。
五、运动转化守恒性原理的应用：对宇宙热寂说的批判和对科学问题的哲学回答。
恩格斯在从哲学角度概括总结运动转化守恒性原理的同时，还运用这一原理对宇宙热寂说进行了批判。宇宙热寂说是克劳胥斯于1867年在《关于热力学第二定律》的通俗演讲中提出的，它认为按照热力学第二定律，宇宙的熵值趋向极大。宇宙越是接近于这个熵值极大的极限状态，进一步变化的能力就越小；若最后达到这个状态，那么进一步的变化就都不会发生了，这时宇宙就会进入一个死寂的永恒状态。换言之，到了宇宙热寂状态，一切机械运动、电磁运动等各种运动形式都转化为热运动，而热运动由于不断均匀地耗散到整个宇宙空间中去，最后达到热平衡状态。于是，运动就失去了进一步变化的能力，一切变化都将消失，一切运动都将停止。恩格斯根据运动转化守恒性原理指出：“克劳胥斯的第二原理等等，无论以什么形式提出来，都不外乎是说：能消失了，如果不是在量上，那也是在质上消失了。”（注：恩格斯：《自然辩证法》，人民出版社1971年版，第261—262页。）即克劳胥斯的宇宙热寂说实质上违背了自然界运动转化在质上的守恒性，否定热运动向其他运动形式转化的能力。恩格斯指出，从表面上看，宇宙热寂说似乎遵循了运动转化在量上的守恒性，但由于它割裂了运动转化在质和量上的守恒性的辩证关系，否定了运动转化在质上的守恒性，最终也必然否定掉运动转化在量上的守恒性。宇宙热寂说主张宇宙最终成为热平衡状态，既然有终结，也必然有开端，那么宇宙开始时的运动能量是从哪里来的呢？克劳胥斯只有求助于“上帝”外来的推动才能回答这个问题，于是必然得出能量是“神”创造的结论，这便违背了自然界运动转化在量上的守恒性。
但是，克劳胥斯在这里也确实提出了一个令自然科学家难以回答的问题，即散失到宇宙太空中的热究竟能不能再重新集结起来呢？这个问题不仅在当时，就是现在也难以从自然科学的角度来准确地回答。恩格斯指出，当自然科学的发展水平难以解决这个问题的时候，必须借助于哲学思维的帮助，必须借助于运动转化的守恒性原理从哲学的角度来回答，并特别强调必须从运动转化在质上的守恒性层面上来理解。在此认识的基础上，恩格斯根据运动转化的守恒性原理对此科学问题从哲学上作了回答：“放射到太空中去的热一定有可能通过某种途径……转化为另一种运动形式，在这种形式中，它能够重新集结和活动起来。”（注：恩格斯：《自然辩证法》，人民出版社1971年版，第23页。）“这种转化是运动着的物质本来具有的，从而转化的条件也必然要被物质再生产出来。”恩格斯这一哲学回答，为自然科学研究提出了一个重要的课题，这一问题“将是以后自然科学的课题”（注：恩格斯：《自然辩证法》，人民出版社1971年版，第23页。）。一百多年来天文学的巨大发展，尤其是现代宇宙学对宇宙演化途径的认识，现代恒星演化理论对恒星的起源和演化过程的揭示，正在不断地证实着恩格斯的这一哲学答案的正确性。