談論慣性

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摘要：對經(jīng)典力學范圍內(nèi)現(xiàn)行的慣性觀提出了不同的看法，認為對于慣性要區(qū)分：個別研究對象的性質(zhì)與存在的性質(zhì)；保持某種狀態(tài)的性質(zhì)與改變某種狀態(tài)的性質(zhì)；物理學規(guī)律的動力學特性與審美性。

關鍵詞：慣性；存在；時間；空間

慣性是經(jīng)典力學中的一個基本概念，同時它又是人們?nèi)粘Ｉ钪械囊粋€基礎性觀念，并且慣性問題也是經(jīng)常被物理學界討論的一個話題。可是，盡管經(jīng)典力學經(jīng)過了漫長的發(fā)展時期，大部分的物理教師在此問題上還存在著很多的混亂性，本文試從幾個方面對慣性進行了討論，望引起大家的共識。

一、慣性的意義

大家知道，慣性是物體保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)的性質(zhì)。一個物體，只要不受外力作用，原來靜止的就會一直靜止下去，而原來運動的則會一直作勻速直線運動。這里的問題在于：慣性是否是物體的性質(zhì)？依據(jù)牛頓第一運動定律，任何物體均具有慣性。因而，看來慣性不是被研究物體的性質(zhì)，因為這一性質(zhì)是一切物體所具有的，也就是說它與物體的個別特征無關。因而，慣性只能是存在的一個特征，是被研究對象周圍的環(huán)境在此對象上的表現(xiàn)。換一句話說，它是存在于物體周圍的一種條件，一種約束。二十世紀初，德國數(shù)學家諾特爾證明了：空間平移對稱性導致動量守恒、空間轉(zhuǎn)動對稱性導致角動量守恒、而時間均勻性導致能量守恒。事實上，物體的慣性是時間均勻性與空間對稱性的必然結果。因而它與個別的特殊研究對象無關。慣性不是個別存在物的性質(zhì)，個別存在物只是慣性的顯現(xiàn)者，慣性的本質(zhì)與個別存在物的特性無關。從而我們就不能用反映個別存在物性質(zhì)的量（例如質(zhì)量）來測度慣性。因為慣性作為存在的一種顯現(xiàn)，并無大小可言，它只是存在之狀態(tài)的表達。

二、慣性與物體運動狀態(tài)變化的難易程度無關

通常認為質(zhì)量是物體慣性大小的量度是據(jù)于這樣的理由：質(zhì)量大的物體在相同的力作用下其運動狀態(tài)不容易改變。這是由牛頓第二定律所得到的基本結論。而事實上物體運動狀態(tài)是否變化，物體運動狀態(tài)的變化是難還是容易是與慣性無關的。慣性所揭示出的物體之性質(zhì)不在于其使（或抗拒）物體運動狀態(tài)的改變或代表改變的難易程度的能力，而在于它的保持某種特定狀態(tài)（靜止或勻速直線運動）的本領：在最相似的物之間，錯覺說著最巧妙的謊；最小的罅隙是最難度。因而慣性與物體的質(zhì)量無關。倘若慣性與物體的質(zhì)量有關的話，則我們也可以說力與慣性也有關系。因為對于相同質(zhì)量的物體而言，力越小其運動狀態(tài)就越難改變。因而，也即力越小物體的慣性越大。事實上，在慣性概念發(fā)展的最初時期，牛頓就將慣性與力進行等價的思考，當然現(xiàn)在大家知道牛頓的把慣性等同于力的思想是錯的了。如果要說質(zhì)量與慣性確有聯(lián)系的話，作者以為也只能從這樣的一個視角來看：慣性是由其表現(xiàn)物體周圍存在著的與時空有關的天體質(zhì)量分布情況決定著的性質(zhì)。這是因為，根據(jù)廣義相對論，空間的性質(zhì)是由天體質(zhì)量的分布所決定的。至于時間，自從奧古斯丁提出“什么是時間？”以來，人們還沒有認清它的真面目，也因而從更深的層次上而言，人們只認識到什么是慣性而還沒有搞清慣性是什么。慣性不是一種由個別物體自身所具備的原因（誠然，所有物體均會表現(xiàn)出慣性），它不是我們的一種吃力的、需要支撐的、痛苦感的反映，事實上，它是存在之美感的綻開。因而“慣性是物體對任何改變其運動狀態(tài)的外來作用的阻抗的性質(zhì)”這樣一種說法就是不當?shù)摹Ｒ驗檫@一注釋還是從對牛頓第二定律的基本分析而來的，在這一注釋中已經(jīng)隱藏了牛頓第二定律及對慣性與物體質(zhì)量等價的認同感。其實，慣性是一種令人十分安全的、舒適的、和諧的存在之性質(zhì)，它使物體的存在行為非常簡單，而人們也往往由于常見到這種存在的簡單性而忽視了它的深層含義。靜止的永遠靜止，運動的永遠作勻速直線運動，慣性就是將存在如此單調(diào)而重復地顯現(xiàn)在人們眼前。凡是背離了這兩種物體的存在情況而用慣性去解釋其存在原因的，作者以為均屬一種不當?shù)脑庌q行為。可是這種詭辯行為不僅麻木了人的腦神經(jīng)而且充斥著各種各樣的教科書，我們來看一些下面的例子。