3-1.2 相对能量和极限能量
能量仅仅是相对于系统范围和系统所在的层次而言。爱因斯坦质能方程式E=mc2 表示的是物质系统在光子层次上的能量，光子层次是物质分解的极限层次，因而mc2是物质的极限能量，它并不说明任何物质系统都能释放出这样大的能量。极限能量的释放需要在特定条件下才能发生。

物质系统如果在某一个物质层次上达到了平衡态，我们就认为这个物质系统在这个层次上的能量为零。就是说在这个层次上它没有什么能量可供你利用。如果它与另一个与之非等态的平衡物质系统相遇，那么它们结合成一个新的更大的物质系统，这个新的物质系统是不平衡的，会产生宏观的能量运动。两个各自平衡的气体物质系统加在一起可能是不平衡的物质系统，两个各自能量为零的物质系统合成新系统后就有了能量，然后在热力学第二定律和分子间电磁力的作用下，达到新的平衡态，系统能量变为零。但是气体系统在合并以后无论平衡与否，分子层次上的能量即分子间的相对运动是不为零的，并且在分子层次上能量守恒。
在分子内部的原子层次上具有化学能。在不发生发生化学反应的情况下，化学能保持不变。在发生化学反应的情况下，化学能会转化为分子动能，或分子的动能会被吸收转变为化学能，这时呈现的是化学能与分子动能等外层次能量的共同的守恒。对于同一团物质，或者说对于同一个物质系统，如果一个人从分子层次上谈能量守恒，另一个人从原子层次上谈能量守恒；或者，一个人从分子层次上谈能量守恒，另一个人从原子、分子两个层次上谈能量守恒，那么这两个人根本就谈不到一块去，他们谈的能量不是一回事。同样，我们在谈一个固态物体的动能与它在重力场中的势能的总和守恒（即所谓的机械能守恒）时，也不会考虑这个物体内部分子的动能和内部原子的化学能。
在更深的层次──原子核的内部还有核能。只有在原子核内部发生结构重组时才会发生核能与外层的化学能、分子动能的能量交换，这时呈现的是核能与外层的能量的共同守恒。所以，通常讲的能量守恒都是针对物质的一定层次范围而言的，是相对的。即使到核能这个层次，物质的所蕴含的极限能量的绝大部分还是没有释放出来，极限能量的释放自然也是需要极限条件才能发生。绝对的能量守恒指的是物质系统的各层次总能量与总质量之和的守恒。

我们常见的物质系统在能量层次上由外向内依次为机械能、热能、化学能、核能、…。一般来说，在一个外部层次上谈一个系统的能量，有可能不涉及内部层次；而在一个内部层次上谈能量守恒，一定会涉及外部的层次。比如，谈一个系统的机械能守恒，可以不涉及热能；谈一个系统的热能守恒，必然要涉及机械能。这是因为任何一个层次上的能量增减必然会导致这个层次的外部层次上的能量的变化，而外部层次的能量变化可能不会影响内部层次上的能量变化。从能量规模（能级）上来看，内部层次远远高于外部层次。在最外部的机械能层次上，与动能的变化发生联动的是势能的变化，而势能是在“力场”中积聚或释放的。那么“力场”又是什么东西呢？它是光子、引力子之类的纯能量运动的表现。实际上在物质系统的各个层次上的能量转化中都有这种作为基本粒子的玻色子参与其中。

能量传递有三种形式，一种是质量运动；第二种是动能转移，如粒子碰撞，机械传动等；第三种是波动。通过波动可以传递“纯能量”和信息（不必传递静质量），自由态的光波（电磁波）是“纯能量”（光子没有静质量，但光是有质量的， 这已为科学实验所证实）。声波、水波及其他机械波是通过束缚态能量中部分动能的周期性转移来传递“纯能量”的。光波本身就是能量的载体；声波、水波及其他机械波所传递的能量以有质量的物质载体的部分动能和势能形式存在，通过动能和势能的相互转化将能量传递出去。电磁感应的能量传递过程包含了动能转移和波动两种方式，这里的动能转移是导体的动能和导体内自由电子的动能的相互转移，这里的波动是电磁场的波动。

3-1.3 什么是力？
“力”跟物质、能量是分不开的，物理学告诉我们，力的本质是规范玻色子的交换。其实规范玻色子就是以运动和交换的状态而存在的，因此可以直接地说：“力”的本质就是规范玻色子。规范玻色子包括传递强相互作用的胶子、传递电磁相互作用的光子、传递万有引力的引力子（还未发现）、传递弱相互作用的W玻色子及Z玻色子。规范玻色子属于物质，具有能量，因此从这个意义上，“力”属于物质、能量，它体现着相互作用的物体之间的本体差异性。
“力”作为物体间的相互作用关系，显现着物质间形式上的差异性，具有信息的特征。所以，“力”的构成属于物质能量；“力”的形式，即作用关系，属于信息。“力”具有物质和信息双重特征，也可以说“力”具有物质、能量和信息三重特征。
力（作用）的结果是转移了物体的能量。能量转移的表现是得到能量的物体和失去能量的物体都会发生状态变化，包括形状的变化、惯性状态的变化等。

物体所产生的力又可以看成是物体在与它物发生作用关系时所显现的性质，这种性质是物体的内部某些关系的呈现，不同的力，如万有引力和电磁力，其背后的内在关系是不同的，但是不同的力可以产生相同的效应，比如，可以使物体产生形变。我们可以利用这种相同的效应的程度来对不同的力进行量的比较。物体的其它性质，例如转矩、功、能量，各自的背后都有着不同的内在关系，都是不同的内在关系的呈现，并且都是在与它物进行相互作用时从他物的变化中得到显现，这些性质也都可以利用各自所产生的相同的效应来进行量的比较。

力呈现为事物相对于自身的非均衡性变化趋势。力作为物质的一种可以度量的性质（作用关系的呈现），或者说作为物质的可以度量的作用关系，是能量不平衡的表现，是表征势能的释放趋势的一个量。力是物质间的相互作用，并且能够引起物质间进一步的相互作用、相互影响，引起物质间的联系，引起物质和能量的运动。在势能全部释放之后，物质进入完全平衡态，表征这种势能的力也就消失了。
力作为作用关系，它可以影响物体之间的时空关系（特别是形变）。我们看不见“力”，我们也不能直接测量到“力”，我们只能通过测量物质体的状态变化量特别是形变量来间接地探测和测量“力”，我们能够直接测量的只是“力”的效应。物质体的状态的数量关系由三种基本的数量关系构成：质量的数量关系、空间的数量关系、时间的数量关系，“力”的效应就是受力物体的这三种关系的变化。

如果世界上不存在力，那会怎么样呢？没有力的世界会另有一番趣味，哦，倒不如说是毫无趣味：一切物质都会分崩瓦解为最基本的粒子，这些基本粒子都做自己的惯性运动，相互之间畅通无阻地穿过，宇宙会无限地膨胀下去。在这样一个世界里，没有生命，没有星球，连我们常见的凝聚态物质都不存在，这里也没有任何事件的发生，没有能量，没有温度。

力是使物体改变其状态的效应，或者是抵消另一个改变物体状态的效应的效应。力的作用对象是物质，力的产生源泉也是物质，力是物质之间的效应，力是物质之间的作用关系，力的数量跟物质的核心性质质量是相关的。
牛顿第二定律描述了力的作用对象是单体物质时的情形，或者说力的作用对象为最一般情况下的情形。万有引力定律说明了最一般物质产生力的情形，广义相对论则把这两种情况统一了起来。所谓最一般物质是指任何的物质而不单指特定的物质（如有电性的物质），所谓最一般情况是指任何物质都会遇到的情况而不单指特殊物质才遇到的情况。
能的源泉是物质惯性和力。正是由于惯性和万有引力跟物质质量有关，能量和质量才有了联系。力的本质问题早就交给比哲学更为专业和成熟的物理学了。

能量的存在在于物质惯性、力的不平衡，不平衡性也是差异性。我们前面说过，信息是物质存在和变化中的差异性。虽然能量、信息都跟差异性有关，但二者有根本性的区别。信息不决定于力，即使没有力，也会有信息。但是如果没有力，就没有能量，能量的存在是建立在物质的相互作用上的。

在黑格尔的哲学中也讲了力的概念，他的力不是物理学意义上的力，他的力是哲学概念，而且他的这个力的概念很混乱，例如他认为物自体也是一种力。在黑格尔的哲学中力是一种很抽象的概念（在别的哲学中也是这样），黑格尔没有也不可能讲清楚力的物理概念与力的哲学概念有什么区别。

现在我们就要对力的概念进行一次系统的梳理。
狭义地讲，力是物质间的相互作用，也就是物理学所讲的四种相互作用。但是无论是在日常语言中还是哲学中，人们所讲的力都不只是物质的直接相互作用，还包括更普遍、更复杂的间接相互作用。例如，用炮弹打击敌人所使用的是能量力，而政治攻势、心理攻势所使用则是另外的力。这就涉及到了广义的力。
我对广义的力的定义是：力是一事物对另一事物所施加的作用，它对作用的对象产生了影响。广义的力分为两种：一种是能量力，即物理学所研究的四种相互作用，这是狭义的力；另一种是信息力，即通过信息的传递而对对象产生影响。

信息力依靠的是信息传递，而信息传递必然依赖于物质或能量载体，物质、能量载体当然也会对作用对象产生直接的作用，但是这种作用相较于对对象所产生的整个影响来说可以忽略不计。信息力对于作用对象所产生的影响相对于它直接施加的能量而言是很大的，这种影响通常有以下几种情况：一，如果作用对象是物理的力学系统，信息力通过影响对象的初始状态（特别是初始方向）而对系统的未来状态产生大的影响；二，如果作用对象是层级控制系统，信息力通过影响其控制端的参数量值而对整个系统的行为产生影响；三，如果作用对象是关联群系统，信息力通过影响群系统中的群规则或群系统中关键因素的行为而对群系统状态和演化方向产生影响。信息力对后面两种系统的影响是建立在对第一种系统的影响之上的，因为层级控制系统和关联群系统在微观上都是由物理的力学系统构成的。生命、社会这样的高级系统都是由层级控制系统和关联群系统这两类系统相互交织而构成的。对于关联群系统和层级控制系统，请参阅【世界与人】系列第二部《规律之母》的第三部分“复杂系统论”。
生命现象和社会现象中广泛存在着信息力，它通过信息及信息的传递来控制对象的能量流，从而实现对对象的控制。信息力在社会中大多表现为权力，此外还有所谓的影响力。信息力是通过能量触放机制，控制大量的能量的流，控制着生命和社会的变化发展。能量力则是通过交换规范玻色子（光子、胶子、引力子、中间玻色子）来实现物质间的相互作用。这是信息力与能量力在作用机制上的不同，这两种不同的机制作用在不同的层次上。信息力与能量力的另一个重要不同是：信息力是单向作用，在反方向上是反馈，并且反馈是滞后的；而能量力是双向的相互作用，并且两个作用是等量的、同时的。

尽管我们讨论了这么多，尽管现代物理学达到了过去无法想象的深度和广度，我认为能量力，和质量一样，仍然是物理学上的未解之谜，甚至是物理学上的终极之谜。

3-2 物质、能量与形式信息

3-2.1 物质的形式差异与本体差异
能量是物质本体之差异，信息是物质形式之差异。
形式信息是物质存在、运动、变化的方式，这种方式是以物质的差异（非平衡）来表现的。在一定质量的物质中可以存在许许多多“差异”，它所能包含的信息越多，这些“差异”的数量也就越多，“差异”的可能组合形式和排列形式也就越多，维持“差异”的某一组合形式和排列形式会越困难，并且“差异”的程度越小。当“差异”的数量大到一定程度时，会由于不能维持“差异”的存在，以及“差异”程度的减小，而导致大量“差异”甚至全部“差异”的不可分辨，即信息的消失（失去意义）。这也说明了一定质量的物质所容纳的信息量不是无限的。 当信息量增大到一定程度时，信息对于任何认识者和任何测量手段来说都将不可分辨，这意味着信息消失了，信息量在增大过程中自然而然地变为零。在数字通讯中，信息的最基本单位比特（Bit） 就包含了两种具有差异的可能状态：“0”和“1”。没有这个差异，大量的复杂的信息就无从表达。数字计算机处理外来信息，就是先把这些信息转化成“0”和“1”组成的机器码，然后才进行运算。计算机所存贮的信息实际上就是众多的“0”和“1”的排列形式。
黑格尔说：“光本身是不可见的，在纯粹的光里就像在纯粹的暗里一样，我们什么也看不到。”（黑格尔：《自然哲学》第120页，商务印书馆，1986年）他的解释是：光与暗是既对立又相互依存的。这是辩证法式的无意义的解释。他不知道，并不是光不可见，而是我们看不到“纯粹的光”里的信息。他没有搞清楚信息是来源于差异。

能量是物质的本体差异，反过来物质也可以看作是能量的本体差异。从这个意义上说，物质与能量是对称的。我们作为物质状态的人需要补充能量来维持生命。假如（仅仅是假如）存在着能量状态的生命的话，这种生命则需要补充物质来维持其生命。信息与物质不是对称的，我们说信息是物质在形式上的差异，不可以说物质是信息在形式上的差异。

3-2.2 信息的几个特点

1. 信息的模块层次性
物质具有层次性，在微观领域里有光子、电子、中子、质子、原子、分子等；宏观领域有星体、星系、星系团以至宇宙。信息也具有层次性，不管物质分割到多么小的单位，这个物质单位一定具有信息。如果这个物质单位根据海森堡测不准原理，在测量上受到绝对限制，那么它所携带的信息我们就不可能认识到，这种信息对于我们的认识来说就是无意义的。信息具有模块层次性（参见【世界与人】系列第二部《规律之母》第二章“模块层次律”），小尺度上的信息相对于大尺度上的信息称为微观信息，大尺度上的信息相对于小尺度上的信息称为宏观信息。宏观信息由众多的微观信息构筑而成。例如，数字电视屏幕上每一个象素都包含着信息（明暗，颜色等），这些信息按照一定顺序排列形成一个画面。 整个画面相对于象素来说是宏观信息，每个象素相对于整个画面来说就是微观信息。世界上只有相对的宏观信息和微观信息，没有绝对的宏观信息和微观信息。从一个人来看，他的行为思想、语言、身高、生理机能、婚姻状况等是宏观信息，而他体内的每一个水分子或每个氨基酸分子的状况就是微观信息；对于整个社会来讲，这个社会的经济水平、政治局势、文化水平、社会道德观念、社会的发展趋势等是宏观信息，个人的行为、思想、语言、身高、生理机能、婚姻状况就成了微观信息。

2. 信息变化着又具有稳定性
从整个宇宙来看，物质和能量是不生不灭的，只是不断地进行着形式上的转换。而信息伴随着物质能量的运动变化不仅时刻都在运动变化着，而且时刻都在产生着和消灭着，但信息在局部上具有稳定性。
变化性与稳定性使信息具有了进化性。在认识主体出现之前，也就是在还没有出现主体信息的时候，物质的进化就是物质所承载的信息的进化，物质的进化与信息的进化是统一的也是同一的，因为这时候信息的内容和信息的形式是同一的，并且完全等同于信息的直接载体物质的形式。但是在出现了主体信息之后，特别是出现了符号形式的主体信息之后，信息的内容与信息的形式不同一了，信息的内容与信息的载体物质之间就缺少相关性了，这样，信息的内容的进化跟信息的载体物质的进化就是两码事了。这种跟物质的进化不同一的信息进化主要体现在文化的进化上，也体现在全身的每个部分、每一处组织、每个细胞都渗透着文化信息的人类社会的进化上。无论是物质的进化还是信息的进化，无论它们是同一的还是不同一的，都是基于逻辑原理的“变异稳存”进化律（参见【世界与人】系列第二部《规律之母》第八章）的体现。