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第第頁物理慣性概念的認識及其影響
慣性一般是指物體不受外力作用時,保持其原有運動狀態(tài)的屬性。人們對于慣性這一認識有賴于慣性定律的建立,而它那么依靠于對于力的認識以及區(qū)分運動狀態(tài)和運動狀態(tài)轉變的認識,這一點在人類認識進展史上經受了漫長的歲月。
在人類思想史上,兩千多年前希臘的哲學家亞里士多德的學說無疑地起過廣泛的影響,然而他關于物理學的論述,很多都是錯誤的。他把物體的運動分為自然運動和強制運動。他認為圓周是完善的幾何圖形,圓周運動對于全部星體都是自然的,因而是自然運動;另外,地球上的物體都具有其自然位置,重物趨于向下,輕物趨于向上,假如沒有其他物體阻礙,物體力圖回到自然位置的運動也是自然運動;其他全部形式的運動那么都是強制運動。他還進而指出,關于物體的'強制運動,只有在外力的不斷作用下才能發(fā)生;當外力的作用停止時,運動也馬上停止。從這里可以看出亞里士多德確定了兩點:一,自然運動不涉及曳力的問題,只有強制運動才存在力的問題;二、力是物體強制運動的緣由。從今日來看,這顯著是錯誤的,然而它束縛了人們近兩千年。
從這種把物體的運動歸結為外力作用的觀念,可以提取出靜止物體具有慣性的概念。開普勒在他1609年發(fā)表的著作《新天文學》和1619年發(fā)表的著作《宇宙諧和論》中寫道;“天體有留在天空中任何地方的性質,除非它被拖曳著?!薄凹偃缣祗w不賦有類似于重量的慣性,要使它運動就不需要力,最小的動力就足以使它有無限的速度,但由于天體公轉需要用肯定的時間,有的長些,有的短些,因此特別明顯,物質需要具有能說明這些差別的慣性?!薄皯T性,或對運動的阻力是物質的一種特性,在給定的體積中,物質的量愈多,慣性愈強?!边@大略是關于物體慣性的最早陳述。可以看出開普勒所說的慣性是指靜止物體的慣性,甚至他已經認識到物體的慣性與它的質量有關,然而他顯著受到亞里士多德思想的束縛,不可能思索運動物體是否具有慣性的問題。
伽利略開創(chuàng)了試驗和理性思維相結合的近代物理討論方法,并用于討論物體的運動。他對于亞里士多德關于物體運動的粗糙的日常觀測、抽象的猜想玄想和想當然的思辨推理非常不滿,他通過科學試驗和科學推理得到很多正確的結果,總結在他的著作《關于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》〔1632年〕和《關于力學和運動兩門新科學的對話?!?638年〕中,其中一個重要的結果如下。假設沿斜面AB落下的物體,以B點得到的速度沿另一斜面BC向上運動,那么物體不受BC傾斜的影響仍將達到與A點相同的高度,只是需要的時間不同;當?shù)诙€斜面變成既不上升,亦不下降的水平面時,物體將一貫以已獲得的速度永久向前運動。伽利略的思想無疑地比他的前輩前進了一大步,他認識到不受其他物體的作用,物體可以永恒地運動,這已經很接近慣性定律,但是伽利略還沒有擺脫亞里士多德的影響,他所說的水平面是和地球同心的球面,也就是說,那種不受其他物體作用的物體的永恒運動是圓周運動,因此我們還不能說伽略發(fā)覺了慣性定律。
最早清晰表述慣性定律并把它作為原理加以確定的是笛卡兒。笛卡兒是唯理
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