人們是怎么發(fā)現(xiàn)慣性的

【專家解說(shuō)】：伽利略 慣性原理是伽利略在1632年出版的《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對(duì)話》書(shū)中發(fā)表的，它是作為捍衛(wèi)日心說(shuō)的基本論點(diǎn)而提出來(lái)的。 根據(jù)亞里士多德的物理學(xué)，保持物體以均速運(yùn)動(dòng)的是力的持久作用。但是伽利略的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明物體在引力的持久影響下并不以勻速運(yùn)動(dòng)，而是相反地每次經(jīng)過(guò)一定時(shí)間之后，在速度上就有所增加。物體在任何一點(diǎn)上都繼續(xù)保有其速度并且被引力加劇。如果引力能夠截?cái)?，物體將仍舊以它在那一點(diǎn)上所獲得的速度繼續(xù)運(yùn)動(dòng)下去。伽利略在金屬球在斜面滾動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中觀察到，金屬球以勻速繼續(xù)滾過(guò)一片光滑的平桌面。從以上這些觀察結(jié)果就得到了慣性原理。這個(gè)原理闡明物體只要不受到外力的作用，就會(huì)保持其原來(lái)的靜止?fàn)顟B(tài)或勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變。 伽利略的慣性原理是近代科學(xué)的起點(diǎn)，它摧毀了反對(duì)哥白尼的所謂缺乏地球運(yùn)動(dòng)的直接證據(jù)的借口。 牛頓 而被現(xiàn)代社會(huì)所普遍認(rèn)知的慣性原理，來(lái)自于牛頓的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》(Mathematical Principles of Natural Philosophy, 1687)，定義如下： 所有物體都將一直處于靜止或者勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，直到出現(xiàn)施加其上的力改變它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為止。 牛頓的慣性原理是經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)之一，并且對(duì)慣性原理的理解也隨著現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展而出現(xiàn)了改變。 愛(ài)因斯坦 對(duì)于慣性認(rèn)識(shí)的一個(gè)重要進(jìn)展是慣性與能量的關(guān)系。 1905年愛(ài)因斯坦發(fā)表狹義相對(duì)論，這是一個(gè)嶄新的物理理論，它統(tǒng)一了力學(xué)理論和電磁學(xué)理論，帶來(lái)了時(shí)空觀的根本變革。愛(ài)因斯坦隨后證明質(zhì)能關(guān)系，E=mc2，一定的質(zhì)量對(duì)應(yīng)于一定的能量，反之一定的能量對(duì)應(yīng)一定的質(zhì)量。在這里，能量包括了能量的各種形式，突破了上面把某一種形式的能量與慣性聯(lián)系起來(lái)的認(rèn)識(shí)。這樣，慣性是能量的屬性，能量具有慣性（質(zhì)量），任何慣性質(zhì)量都應(yīng)歸因于能量。作為物理學(xué)基本概念和物質(zhì)的量的質(zhì)量概念退居次要的地位，如今在近代物理中能量、動(dòng)量等概念要比質(zhì)量、力等概念要重要得多。 能量具有慣性拓寬了對(duì)于慣性的認(rèn)識(shí)，也拓寬了對(duì)于能量的認(rèn)識(shí)。它帶來(lái)的重大實(shí)用價(jià)值就是核能的釋放。在裂變反應(yīng)中，裂變產(chǎn)物的靜質(zhì)量小于裂變前物質(zhì)的靜質(zhì)量，質(zhì)量虧損釋放出大量裂變能；在聚變反應(yīng)中，聚變產(chǎn)物的靜質(zhì)量小于聚變前物質(zhì)的靜質(zhì)量，質(zhì)量虧損釋放出大量的聚變能。它也使得人們很好地認(rèn)識(shí)許多物理現(xiàn)象，包括涉及物質(zhì)的全部質(zhì)量與能量轉(zhuǎn)化的正反粒子對(duì)的產(chǎn)生和湮沒(méi)過(guò)程。 我們知道，慣性質(zhì)量是物體慣性的量度，反映物體對(duì)加速度的阻抗，而引力質(zhì)量是物體引力屬性的量度，反映物體產(chǎn)生和承受引力的能力。它們顯然是物質(zhì)的兩種完全不同的屬性，描述物質(zhì)兩種不同性質(zhì)的量是否嚴(yán)格相等是一個(gè)問(wèn)題，慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量相等是一條嚴(yán)格的定律。原來(lái)牛頓力學(xué)中無(wú)法加說(shuō)明的慣性質(zhì)量與引力質(zhì)量相等不再是游離于物理學(xué)之外的一個(gè)普遍事實(shí)，而是成為意義得大的廣義相對(duì)論的基石。愛(ài)因斯坦找到了這塊基石，并由此發(fā)展了廣義相對(duì)，這實(shí)在是愛(ài)因斯坦獨(dú)具慧眼、超群絕倫的偉大貢獻(xiàn)。