重力和惯性的关系十篇

重力和惯性的关系篇1

【关键词】 惯性；存在；时间；空间

我们都知道惯性是物体保持静止状态或匀速直线运动状态的性质，而惯性问题也是经常被物理学界讨论的一个话题，本文试对惯性进行了简单讨论，望引起大家的共识。

一、惯性与物体运动状态变化的难易程度无关

物体的惯性和外力作用这一对矛盾的对立统一，形成了宏观物体的形形的各种复杂的运动。 通常认为质量是物体惯性大小的量度是据于这样的理由：质量大的物体在相同的力作用下其运动状态不容易改变。这是由牛顿第二定律所得到的基本结论。而事实上物体运动状态是否变化，物体运动状态的变化是难还是容易是与惯性无关的。我们来看一些下面的例子。

例1．惯性也有不利的一面，高速行驶的车辆因惯性而不能及时制动常造成交通事故。所以，在城市的市区，对机动车的车速都有一定的限制，以利于行车安全。

在这里，不能及时制动是由于惯性还是由于制动力不够大？略作思考，就可判断出是由于后者。将惯性看成一种破坏力是十分荒唐的。而发生交通事故的真正原因是，由于车辆质量较大，而相应的制动力在如此质量的物体上所产生的加速度很小，不能使车辆很快地减速，从而在短时间内停下来。倘若对于质量较大的车辆来说制动力也允许更大，那么还是可以在一定的时间内制动车辆的。

并且，这个例子中的“高速行驶的车辆”及“对机动车的车速都有一定的限制”的字句很容易使学生认为惯性和物体的运动速度有关。事实上惯性大小与物体运动的快慢无关。“汽车行驶越快，其惯性越大”是不正确的。运动快的汽车难刹车是因阻力大小有限，如果增大阻力，它也会很快停下来。

例2．把斧柄的一端在水泥地面上撞击几下，斧头就牢牢地套在斧柄上了，这是什么缘故呢？

通常标准答案是这样的：开始斧头和斧柄同时向下运动，当斧柄遇到障碍物时突然停止，而斧头由于惯性保持原来的运动状态，这样斧头就牢牢地套在斧柄上了。

事实上，斧头在斧柄上套牢是由于斧头克服了阻力相对于斧柄运动了一段位移，而惯性不是克服某种阻力使斧头运动的原因。在此问题中的一个效果是斧头相对于斧柄产生了某种（克服一定力的）运动，因而我们必须以斧柄为参照系来考察此种运动的实质。当以斧柄为参照时，实际上斧柄在撞击的过程中是一个非惯性系，它相对于惯性系有一个向上的加速度。因而斧头在此参照系中必受到一个向下的“惯性力”，正是此力与斧头的重力克服了斧头与斧柄之间的弹力与摩擦阻力使斧头相对于斧柄前进了一段位移，从而使斧头在斧柄上套牢。如果一定要以地面为参照系来看斧头在斧柄上套牢的问题，那么可以这样认为：虽然斧头在斧柄上向下套牢的过程中没有受到除重力以外的向下的另外力，但相对于地面而言斧头具有一定的动能和重力势能，正是这个能量克服了阻力作功从而转化为内能。所以从效果上看，一是斧头相对于斧柄向下移动了一段位移，二是斧头与斧柄的接触面上在发热。

如果仅从动力学的角度来看，斧头在斧柄上套得牢不牢是由其受到的作用力大小与作用时间（或所通过的位移）所共同决定的，也就是说它和斧头相对于斧柄的动能或动量变化有关。斧柄在“水泥地面”上“撞击”这两个条件只是使斧柄产生了相对于水泥地面的较大的动量变化率，从而也使斧头具有了相对于斧柄的惯性力。但是，虽然这个惯性力构成了斧头套牢在斧柄上的直接原因，可严格地说，斧头在斧柄上套得牢不牢的原因还和斧头的重力及斧柄的弹性和斧头与斧柄的摩擦力大小均有关系。并且斧头在斧柄上套得牢不牢和作用时间也大有关系，因而，撞击“几下”也是一个非常重要的条件。

例3．小车上竖直放置一个木块，让木块随小车沿着桌面向右运动，当小车被档板制动时，车上的木块向右倾倒。这是怎么回事呢？

通常的答案是这样的：小车突然停止的时候，由于木块和小车之间的摩擦，木块的底部也随着停止，可是木块的上部由于惯性要保持原来的运动状态，所以木块向右倾倒。

事实上，本例中小车上木块的倾倒是由于力矩作用的缘故。若以地面为参照物，小车对木块的摩擦力对木块的重心而言有一个顺时针旋转的力矩，从而木块向右倾倒。若以小车为参照物，小车被档板制动时已是一个非惯性系，作用在木块（重心）上的“惯性力”对木块的大小这样的说法也缺乏依据，因为惯性没有大小，惯性只是存在的一种表达方式，一种特定状态的显现。第四，既然惯性并无大小，我们也不可去进行量度，事实上，任何一本教科书上也没有指出惯性与质量的函数关系，因为这一函数关系并不存在，它只是人们的一个虚假的逻辑推测。底端也产生一个使木块作顺时针旋转的力矩。

需要指出的是，在上述的例子中，斧头在斧柄上套牢和木块在小车上倾倒已是一个涉及物体在非惯性系中的动力学的问题。可是，在非惯性系中，我们通常意义上所论述的牛顿第一定律已不成立，从而也失去了此两例的代表意义。

二、惯性与具体物体的质量无关

从上面的讨论可以看出：“质量是物体惯性大小的量度”这个论题，在几个角度去看都是错误的。第一，质量不是物体惯性大小的量度。第二，“物体（的）惯性”这样的说法缺乏依据，因为惯性不是物体的性质。物体只是作为惯性的表现者而存在的。

三、惯性定律的表述方式

惯性是物体保持匀速直线运动状态或静止状态的一种性质，只与物体本身的质量有关，没有其它条件限制。

我们试着这样来陈述惯性定律：存在着的宇宙有这样一种性质，它使任何物体在没有受到其它物体作用的时候总保持静止状态或匀速直线运动状态。或许，这种陈述方式是较明晰的，它强调了惯性与惯性的表现者（个别研究对象）的严格区分，这个陈述的主语是性质，这样的陈述才可称为关于“惯性”的定律。而我们也应当将惯性定义为：使物体保持静止或匀速直线运动状态的性质。

参考文献：

[1]中国大百科全书，物理学，Ⅱ.中国大百科全书出版社.

[2]九年义务教育三年制初级中学试用课本,物理,第一册.上海科学技术出版社,1996,5,1版,109

[3]邹荣. 质量是物体惯性大小的量度吗? 新世纪教育文集.

重力和惯性的关系篇2

一、惯性概念的肇始和牛顿的综合

惯性一般是指物体不受外力作用时，保持其原有运动状态的属性。人们对于惯性这一认识有赖于惯性定律的建立，而它则依赖于对于力的认识以及区分运动状态和运动状态改变的认识，这一点在人类认识发展史上经历了漫长的岁月。

在人类思想史上，两千多年前希腊的哲学家亚里士多德的学说无疑地起过广泛的影响，然而他关于物理学的论述，许多都是错误的。他把物体的运动分为自然运动和强制运动。他认为圆周是完善的几何图形，圆周运动对于所有星体都是天然的，因而是自然运动；另外，地球上的物体都具有其天然位置，重物趋于向下，轻物趋于向上，如果没有其他物体阻碍，物体力图回到天然位置的运动也是自然运动；其他所有形式的运动则都是强制运动。他还进而指出，关于物体的强制运动，只有在外力的不断作用下才能发生；当外力的作用停止时，运动也立即停止。从这里可以看出亚里士多德肯定了两点：一，自然运动不涉及曳力的问题，只有强制运动才存在力的问题；二、力是物体强制运动的原因。从今天来看，这显然是错误的，然而它束缚了人们近两千年。

从这种把物体的运动归结为外力作用的观念，可以提取出静止物体具有惯性的概念。开普勒在他1609年发表的著作《新天文学》和1619年发表的著作《宇宙谐和论》中写道；“天体有留在天空中任何地方的性质，除非它被拖曳着。”“如果天体不赋有类似于重量的惯性，要使它运动就不需要力，最小的动力就足以使它有无限的速度，但由于天体公转需要用一定的时间，有的长些，有的短些，因此非常明显，物质必须具有能说明这些差别的惯性。”“惯性，或对运动的阻力是物质的一种特性，在给定的体积中，物质的量愈多，惯性愈强。”这大概是关于物体惯性的最早陈述。可以看出开普勒所说的惯性是指静止物体的惯性，甚至他已经认识到物体的惯性与它的质量有关，然而他显然受到亚里士多德思想的束缚，不可能思考运动物体是否具有惯性的问题。

伽利略开创了实验和理性思维相结合的近代物理研究方法，并用于研究物体的运动。他对于亚里士 多德关于物体运动的粗糙的日常观察、抽象的猜测玄想和想当然的思辨推理十分不满，他通过科学实验和科学推理得到许多正确的结果，总结在他的著作《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》（1632年）和《关于力学和运动两门新科学的对话。（1638年）中，其中一个重要的结果如下。假设沿斜面ab落下的物体，以b点得到的速度沿另一斜面bc向上运动，则物体不受bc倾斜的影响仍将达到与a点相同的高度，只是需要的时间不同；当第二个斜面变成既不上升，亦不下降的水平面时，物体将一直以已获得的速度永远向前运动。伽利略的思想无疑地比他的前辈前进了一大步，他认识到不受其他物体的作用，物体可以永恒地运动，这已经很接近惯性定律，但是伽利略还没有摆脱亚里士多德的影响，他所说的水平面是和地球同心的球面，也就是说，那种不受其他物体作用的物体的永恒运动是圆周运动，因此我们还不能说伽略发现了惯性定律。

最早清楚表述惯性定律并把它作为原理加以确定的是笛卡儿。笛卡儿是唯理论哲学家，他试图建立起整个宇宙在内的各种自然现象都能从基本原理中推演出来的体系，惯性定律就是他的体系中的一条基本原理。他在他的《哲学原理》（1644年）一书中把这条基本原理表述为两条定律：一、每一单独的物质微粒将继续保持同一状态，直到与其他微粒相碰被迫改变这一状态为止；二、所有的运动，其本身都是沿直线的。然而笛卡儿没有建立起他试图建立的那种能演绎出各种自然现象的体系，其中许多是错误的，不过他的思想对牛顿的综合产生了一定的影响。

牛顿1661年进入剑桥大学学习亚里士多德的运动论，1664年他从事力学的研究，摆脱了亚里士多德的影响。他继承了伽利略重视实验和逻辑推理的研究方法，他也继承了笛卡儿的研究成果。他深入地研究了碰撞问题、圆周运动以及行星运动等问题，澄清了动量概念和力的概念。1687年出版著作《自然哲学的数学原理》，以“定义”和“公理，即运动定律”为基础建立起把天上的力学和地上的力学统一起来的力学体系。惯 性定律就是牛顿第一定律，表述为“所有物体始终保持静止或匀速直线运动状态，除非由于作用于它的力迫使它改变这种状态。”惯性定律真正成为力学理论的出发点。

根据惯性定律，物体具有保持原有运动状态的属性，这种属性称为惯性。不仅静止的物体具有惯性，运动的物体也具有惯性；物体惯性的大小用其质量大小来衡量。至此，人们对于物体惯性的认识达到第一阶段比较完善的程度。从此，人们对于运动中的种种惯性现象都能很好地理解；在实际中设计出种种利用惯性造福和防止惯性伤害的措施。

二、惯性与能量

对于惯性认识的一个重要进展是惯性与能量的关系。

能量是物理学里普遍关注的问题。运动的物体有动能；相互作用的物体有势能，如重力势能、引力势能、电势能等等；其他还有热能等等。在研究弹性变形体和流体的运动时，人们认识到经受应力的物体的势能分归属于物体的每一部分，而流体的输运则伴随有能量的传送。麦克斯韦电磁场理论建立和被赫兹电磁波实验证实之后，人们认识到电磁作用是通过场实现的，电磁场的实在性在认识上开始形成，场中不仅贮存有能量，能量的传送也是通过场来传输的，即存在能流：能流与场的动量联系在一起。人们研究电子的运动，运动电子周围存在变化的电场，变化的电场又产生磁场，两者的共存又导致存在能流和动量，它们同电子的速度平行。因此这一附加的动量意味着电子存在附加的惯性质量。有一时期，甚至有人猜测可能电子的全部质量来源于电磁场。这里第一次遇到电磁能量的惯性，提示了惯性与能量的联系。

1905年爱因斯坦发表狭义相 对论，这是一个崭新的物理理论，它统一了力学理论和电磁学理论，带来了时空观的根本变革。爱因斯坦随后证明质能关系，e=mc2，一定的质量对应于一定的能量，反之一定的能量对应一定的质量。在这里，能量包括了能量的各种形式，突破了上面把某一种形式的能量与惯性联系起来的认识。这样，惯性是能量的属性，能量具有惯性（质量），任何惯性质量都应归因于能量。作为物理学基本概念和物质的量的质量概念退居次要的地位，如今在近代物理中能量、动量等概念要比质量、力等概念要重要得多。

能量具有惯性拓宽了对于惯性的认识，也拓宽了对于能量的认识。它带来的重大实用价值就是核能的释放。在裂变反应中，裂变产物的静质量小于裂变前物质的静质量，质量亏损释放出大量裂变能；在聚变反应中，聚变产物的静质量小于聚变前物质的静质量，质量亏损释放出大量的聚变能。它也使得人们很好地认识许多物理现象，包括涉及物质的全部质量与能量转化的正反粒子对的产生和湮没过程。

三、牛顿的绝对空间和马赫原理

让我们再回到惯性定律。惯性定律是近代力学的基础。作为基础性的定律是值得深思的。显而易见，考查物体的运动离不开参考系。惯性定律并非在任意的参考系中都成立。惯性定律成立的参考系称为惯性系，凡是相对于惯性系作匀速直线运动的参考系也都是惯性系，惯性定律在其中都成立；而相对于惯性系作变速运动的参考系，惯性定律都不成立，它们就称为非惯性系。在非惯性系中考查物体运动，牛顿第二定律也不成立。为了在非惯性系中仍然保持牛顿第二定律的形式，除了物体之间实在的相互作用之外，还必须考虑一种与物体质量有关且与非惯性系相对 于惯性系的加速度有关的力。这个力因为与物体的惯性有关，故称为惯性力。通常认为它不是物体之间实在的相互作用力，因而是“虚拟的”。

立刻产生一个问题，惯性系在哪里，或者什么样的参考系是惯性系？深入地研究发现，这在理论上和实践上都存在根本的困难。首先，要问什么是惯性系，回答是惯性系就是惯性定律成立的参考系，那就是说，在这个参考系中一个不受外力作用的物体总是处于静止或匀速直线运动状态。那么不受外力作用又是什么意思呢？这就是说，在惯性系中处于静止或匀速直线运动状态的物体是不受外力作用的。这样就又回到什么是惯性系的问题。这是一具逻辑循环，无助于解决什么样的参考系是惯性系的问题。其次，在实践中地球是一个相当好的近似的惯性系，我们在观察实验室中的许多力学现象，都可以把地球看作惯性生活费，但是地球肖自转，并且绕着太阳在旋转，有一些力学现象显示出地球的这种转动效应，例如惯性离心力，科利奥莱力等，因此地球并不是严格的惯性系。太阳及其邻近的恒星组成的参考系是比地球更好的惯性系。进一步的研究表明太阳是银河系中的一颗普通恒星，它同其他银河系听恒星一起绕银心旋转，作变速运动，因而太阳参考系也不是严格的惯性系。根据这种经验，我们可以取更大的天体系统的平均静止参考系以趋近严格的惯性系。看来我们可以不断地趋近惯性系，但却不能找到严格的惯性系。

这样，我们有了支配物体运动的力学规律（牛顿定律）但是却无法确定牛顿定律成立的惯性系。牛顿的力学理论如同建立在沙滩上的建筑物。牛顿深知他的力学理论中的这一脆弱的根基。他提出的解决办法是引入绝对空间。他想信存在绝对空间，“绝对空间，就其本性而言，是与外界任何事物无关而永远是相同的和不动的”，这样就可以在绝对空间里区别物体是处于静止、匀速运动还是变速运动，从而也就能够确定惯性系和非惯性系。为了说明绝对空间和绝对运动的存在，他提出一个著名的“水桶实验”，其大意如下。一个盛有一半水的桶挂在拧得很紧的绳子上，松开手后，桶和水的运动经历以下三种情形：（1）开始，桶在绳恢复原有状态的作用下快速旋转，由于水和桶的粘滞力很小，水尚未旋转起来，水面是平的；（2）在粘滞力长时间的作用下，水和桶一起旋转，水受到惯性离心力的作用向桶壁挤压，水面呈下凹形；（3）让桶突然静止，水仍在旋转，水面仍然是下凹。牛顿分析以上实验结果认为，在（1）（3）两种情形，水对于桶都有相对运动，但前者水面是平的，而后者是下凹的，在（2）（3）两种情形，无论水对于桶是否有相对运动，水面都是下凹的，因此，水对于桶的相对运动不是水面下凹的原因，水面下凹的真正原因在于水在空间里作绝对转动，受到惯性离心力造成的。这说明存在着可以观察出物体作绝对运动的绝对空间，加速度是绝对的。

牛顿的绝对空间和绝对运动继承了人们自古以来认为空间和时间物质及其运动相对独立而无论的直觉，被大多数人所接受，它还受到哲学家康德的支持，康德说过；“我们永远不能表象出没有空间，可是我们却很能设想空间中没有对象。”但是牛顿的绝对空间和绝对运动受到他同时代人的批评，其中著名的有莱布尼兹和贝克莱，莱布 尼兹认为那种与物质客体相分离的任何空间概念都是哲学上没有必要的，贝克莱则指出，认为空间是“一种永久的、自存的、无限的、不可分的、不可变的东西”“是有害的、荒谬的”，然而他们都未能提出任何观念，发展一种新的动力学理论来替代牛顿理论，不过他们的看起来十分挑剔的批评对后有着潜在的影响。

对牛顿绝对空间的第一个建设性批评来自两百年后奥地利的物理学家和哲学家马赫。马赫在他1883年出版的《力学史评》一书中对牛顿的绝对空间和绝对运动作了深刻的批评。关于牛顿的“水桶实验”，书中写道：“牛顿的旋转水桶实验只是告诉我们，水对于桶壁的相对旋转不引起显著的离心力，而这离心力是由水对地球及其他天体质量的相对转动所产生的。如果桶壁愈来愈厚，愈来愈重，直到厚达几英里时，那就没有人能说这实验会得出什么样的结果。”“如果把水桶固定，让众恒星旋转，能够再次证明离心力会不会存在吗？”在马赫看来，牛顿水桶实验中凹行为并不能区分究竟是水相对绝对空间的转动，还是水相对于众星体的转动，因此，并不能由此得出存在绝对空间的结论，相反地，把水面下凹行为看成是由于水相对于从星体转动，水桶内壁以外的所质量的吸引和带动所造成的，要更自然些。

马赫是出于他关于我们的世界的一种非常儿到的哲学见解，对牛顿的绝对空间作出深刻批判的。他在书中写到；“我们不要忘记，世界上的一切事物都是相互联系、相互依赖的。”要注意，马赫强调的是相互联系、相互依赖、相互影响，那种只有一方依赖于一方而不被另一方所依赖，一方可影响另一方而不被另一方所影响的事物是不存在的，是虚构的，也是“同科学中的思维方式相矛盾的”（爱因斯坦语）。在牛顿力学中绝对空间就是这样的虚构，它会影响到物体的动力学性质，譬如，只有相对经来说，惯性定律才成立，但是物质的运动反过来却不能对绝对空间产生丝毫影响。既然是一种不能被人们的经验所证实的虚构，它就应该从科学中剔除出去。概括起来，马赫的观点是，物体的运动不是绝对空间中的绝对运动，而是相对于宇宙中其他物质的相对运动，因而不仅速度是相对的，加速度也是相对的；在非惯性系中物体所受的惯性力不是“虚拟的”，而是一种引力的表现，是宇宙中其他物质对该物体的总作用；物体的惯性不是物体自身的属性，而是宇宙中其他物质作用的结果。马赫的精辟见解被爱因斯坦取名为马赫原理。

马赫的批判带来了人们对于运动和惯性认识的重大变革。牛顿认为存在着绝对空间和绝对运动；物体的惯性是它自身的属性，如果撤掉了一个物体周围的所有其他物质，那么这个物体将由于它自身的惯性作惯性运动。而马赫则认为，根本不存在绝对空间和绝对运动，物体的运动是相对于宇宙中天体的运动；物体的惯性是宇宙中所有天体作用的结果，撤掉一个物体周围的所有其他物质，则无法去判断它作什么运动，因而它也就不再具有惯性。

马赫独树一帜的思想深刻地提示了牛顿力学理论根基上的纰漏，同时也指出了改造牛顿力学理论的契机，这就是放弃绝对空间和绝对运动，把物体的惯性与宇宙中所有其他物质对它的作用联系起来。

爱因斯坦建立狭义相对论后就认识到“狭义相对论不过是必然发展过程的第一步”，他时而思考狭义相对论的不足。一方面，狭义相对论指出，所有的惯性系都是等价的，速度是相对的，不存在绝对静止的惯性系，因此狭义相对论否定了一个优越的参考系（绝对静止的惯性系）；但是它却肯定了一类特别优越的参考系，那就是惯性生活费，它比非惯性系更要优越，其中的物理规律特别简捷。然而对于为什么惯性系在物理上比其他参考系更优越，狭义相对论不能作出回答。另一方面，狭认相对论指出，物理作用传播的极限速度是光速 c，这样狭义相对论就在整个物理学中排除了超距作用。引力是力学研究的重要课题。然而牛顿引力定律的表述是超距作用的，牛顿引力定律与狭义相对论不相容。因此需要发展一种把引力问题纳入，且能回答是否存在特别优越参考系的更为广泛的相对论。马赫的思想对于爱因斯坦无疑是一个重要的启发。爱因斯坦曾说过：“……可以十分正确地认为马赫是广义相对论的先驱。”

四、惯性质量和引力质量

发展一种新的理论，仅有哲学上的启迪和对于旧理论的批判是不够的，还需寻找建立新理论的突破口。爱因斯坦建立广义相对论的突破口来自三百年前伽利略的另一项重要贡献。

伽利略在他的《关于力学和运动两门新科学的对话》中写道：“我曾经做过试验，可以向你保证，从200肘尺高处放下的一颗一两百磅甚至更重的炮弹，不会比一同放下的仅重半磅的枪弹到达地面要领先一秒钟。”这段叙述表明所有物体的重力加速度相同。亚里士多德曾根据他的运动风，重物下落是物体回归天然位置的自然运动，物体越重，趋向天然位置的倾向就越大，自然得出物体越重，下落得越快。伽利略反对亚里士多德的运动知识化 ，他以实验事实作了不力的反驳。然而他并同有认识到这条定律的深刻含义。

所有物体的重力加速度均相同，反映的是任何物体的惯性质量与引力质量相等。根据牛顿定律，作用在物体上的外力等于物体的质量乘以获得的加速度，这里的质量是物体的惯性质量；另一方面，物体下落时，作用在物体上的力是地球对它的吸引力，它与物体的引力质量成正比。既然物体在重力作用下加速度不依赖于物体，则引力 质量与惯性质量成正比；选取相同的单位，两者相等。

我们知道，惯性质量是物体惯性的量度，反映物体对加速度的阻抗，而引力质量是物体引力属性的量度，反映物体产生和承受引力的能力。它们显然是物质的两种完全不同的属性，描述物质两种不同性质的量是否严格相等是一个问题，并第一次想到用实验来明确检验两者的等同性。他在他的《原理》一书中记叙了他所做的实验。他做了两只等大的圆木盒，用11英尺长的细绳悬挂起来构成摆，一只装满了木料，另一只装入得量的金或银、铅、玻璃、沙、食 盐、水以及小麦等等，比较它们的摆动周期。根据牛顿定律容易得出周期t。可以看出仅当惯性质量m惯与引力质量m引之比与材料无关，两摆的周期才会相等。牛顿实验中没有观察到两摆周期的差异，由此他推算出m引/m惯=1+0（10-3），即两者相符合的精度在10-3以内。以后又有不少物理学家做实验，把精度提高了许多，如1830年贝塞耳得0（10-5），1889年厄缶得0（10-8），1964年迪克得0（10-11），1971年布拉金斯基得0（10-12）。

看来惯性质量和引力质量相等是一条严格的定律。那么，这是一种巧合吗，还是有更深刻的原因？它意味着什么？这是又一个值得思考的问题。人们研究发现，在牛顿力学中无法加以说明，于是长时期里它就成为游离于物理学之外而不加重视的一个结论。

爱因斯坦对于惯性质量和引力质量严格相等的印象很深，他在给英国格拉斯哥大不所作的报告《广义相对论的来源》中说：“在引力场中，一切物体都具有同一加速度。这条定律也可表述为惯性质量同引力质量相等的定律，它当时就使我认识到它的全部得要性。我为它的存在感到极为惊奇，并猜想其中必定有一把可以更加深入地了解惯性和引力的钥匙。”他一直深信：“一个有希望受到应有的信任的理论，必须建立在有普遍意义的事实上。”而这一惯性质量同引力质量相等的定律的确是一个奇特的具有普遍意义的事实 。他不断地思考这一问题，终于有一天找到了问题的答案。他于1922年在日本京都大学所作的报告《我是如何发现相对论》中说道：“这个难题的突破点突然在某一天找到了。那天，我坐在伯尔尼专利局办公室里，脑子里突然闪现一个念头：如果一个人正在自由下落，他决不会感到他有重量。我吃了一惊。这个简单的想象给我的印象太深刻了。它把我引向新的引力理论。我继续想下去：下落的人正在作加速运动，可是在这个加速参考系中，他有什么感觉？他如何判断面前所发生的事情？”爱因斯坦在这里所说的突然闪现的念头就是那著名的爱因斯坦升降机的理想实验。设想观察者在一个密封的升降机里做力学实验，一种情形是升降机静止在地面上（地球看成是惯性系），它是一个惯性生活费，其中存在地球的引力场，由于m惯 = m引 ，任何物体的重力加速度均相等为g；另一种情形是升降机远离一切物体，即处于没有引力场的地方，它相对于某个惯性系以加速度g上升，它是一个非惯性系。在这两种情况下，观察者测得物体下落的加速度是g，他观察到的力学现象都相同，他无法断定他所在的参考系究竟是有引力场的惯性系还是并无引力的非惯性系。这表明物体在非惯性系中的运动等效于引力场作用下的运动，或者说非惯性生活费与引力场等效，爱因斯坦把它称为“等效原理。”根据等效原理，引力场可以用非惯性来消除，例如在引力场中自由降落的参考系中就消除了引力，在这个自由落体系中，惯性定律很好地成立，一个不受外力作用的物体将保持其原有运动状态，这一参考系实在是很好的惯性系，其中物理规律具有狭义相对论的形式。另外，非惯性系与引力场等效，非惯性系与惯性系就没有原则性的区别，它们都可以同样好地用来描述物体的运动，没有哪一个比另一个更优越。由此爱因斯坦把狭义相对性原理推广为一切参考系都是等价的，没有哪一个比另一个更优越，爱因斯坦把它称为广义相对性原理。爱因斯坦的广义相对论就是在等效原理和广义相对性原理这两条原理的基础上发展起来的。在广义相对论中，惯性系不再是理论上和实践上不可捉 摸的，它就是自由落体系；前述狭义相对论的两点不足通过等效原理和广义相对性原理联系在一起一揽子加以解决，广义相对论清楚地回答了不存在特别优越的惯性系，所有的参考系对于描述物体的运动都是等价的，而引力问题通过广义的时空坐标变换纳入相对论理论中。

由此可见，原来牛顿力学中无法加说明的惯性质量与引力质量相等不再是游离于物理学之外的一个普遍事实，而是成为意义得大的广义相对论的基石。爱因斯坦找到了这块基石，并由此发展了广义相对，这实在是爱因斯坦独具慧眼、超群绝伦的伟大贡献。

五、马赫原理的检验和评价

马赫的思想启发爱因斯坦，引导他改造牛顿力学，建立了广义相对论，马赫的功绩不可磨。然而马赫认为物体的惯性来源于宇宙中其他物质作用的想法（马赫原理）还值得进一步研究。

根据马赫原理，物体的惯性不是物体自身的属性，而是宇宙中其他物质对物体作用的结果，那么物体 近旁如果有一个大质量物体，它就会对物体的惯性产生影响。例如，处在银河系中的一个物体的质量应来自两部分，一部分来自宇宙整体的影响，它是各向同性的；另一部分来自银河系的影响，它应是各向异性的，物体朝着或离开银心加速时惯性质量会稍有不同。是否存在这一各向异性的影响是物理学家关心的问题。

有一些关于马赫原理的实验检验，其中一个实验的要点如下，如果惯性质量是各向同性的，原子li7的基态能级在磁场中劈裂为四个等间距的能级，能级之间跃迁的吸收光谱是一条谱线；但如果惯性质量是各向异性的，能级的劈裂不是等距的，则能级之间跃迁的吸收光谱不是一条而是靠得很近的三条谱线。实验在12小时间隔内进行，在此时间内地球的自转相对于银心处于不同位置。结果没有观察到谱线分裂，根据观察到的线宽，估计出质量的各向异性部分与各向同性部分之比m/m<10-21 。结果并不支持马赫原理。

进一步分析，按照马赫原理，在一块大质量物体的近旁，试验物体的惯性必定会有所不同，它将改变惯性系使试验物体向着大质量物质加速；而按照广义相对论，惯 性系是由局部引力场来决定的。它虽然表现了宇宙间全部物质的影响，但在局部惯性中，运动规律仍然是狭义相对论的形式，显示不出邻近大质量物体的影响。可见，马赫原理同广义相对论是对立的。

重力和惯性的关系篇3

关键词：信息系统习惯；持续使用行为；过程性框架

中图分类号：F270.7

文献标识码：A文章编号：1001-8409（2014）11-0123-05

Review on Influence of Information System

Habit on Continuance Use Behavior

and Process Framework

LIU Qian1， ZHOU Mi1， ZHAO Xiping1， ZHAO Xin2

（1. School of Organization and Management， Xi’an Jiaotong University， Xi’an 710049；

2. School of Business Administration， Xi’an University of Technology， Xi’an 710048）

Abstract：

Information system habit is the extent that people tend to use IS automatically in the process of continuance use. This paper reviews the concept， theoretical foundation and empirical research of IS habit， and deduces a process framework of IS habit. The process of habit development is divided into three phases including the formation stage， keep stage and rupture stage. Finally， some future empirical research suggestions have been proposed based on the previous analysis.

Key words： information system habit； continuance use behavior； process framework

信息系统的长期生存能力和最终成功取决于用户的持续使用而不是初始接受[1]。信息系统持续使用（information system continuance）是指用户持续使用某个信息系统的行为模式[2]。传统信息系统持续使用研究，以Bhattacherjee等学者为首的认知学派认为持续使用是基于初次使用经验的，一系列后续是否继续使用的理性决策过程[1]，此观点继承了初始接受研究的思路范式，是基于理性认知视角。以Limayem等学者为首的习惯学派则认为持续使用是一种日渐增强的习惯[3]，此观点认识到持续使用的长期性和发展性本质特征，是基于习惯视角。Guinea等在综述中指出，传统信息系统持续使用研究忽视习惯的作用，认为理性认知和习惯是分析持续使用的两大视角[4]。

习惯视角对持续使用的长期性、发展性特征有更深入的认知，能够在理性认知视角的研究基础上对持续使用问题作出更全面、深入的解释[5]。Limayem等在期望验证模型（ECT）基础上加入信息系统习惯变量及影响习惯形成的前因变量，验证了修正后模型对持续使用具有更强的解释力[2]。本文在评述信息系统习惯的概念与测量、理论基础和实证研究的基础上，通过对已有研究的有效整合，发展提出信息系统习惯的过程性框架――引入时间维度将习惯发展细分为形成、保持和破裂三个阶段，并就未来过程性框架的实证研究提出若干建议。

1信息系统习惯的概念与测量

1.1信息系统习惯的概念

信息系统（持续）使用研究初期，Kim等认为网站使用习惯是在稳定背景中使用行为重复的频率[6]。随着研究的深入，Limayem等提出信息系统习惯（information system habit）是用户由于学习而采取的自发性使用行为的程度[2]。后者比前者进步的地方在于意识到重复是习惯的必要不充分条件，重复行为不一定是习惯，自发性才是习惯的本质特征。

本文认为信息系统习惯概念发展体现了习惯的自发性本质特征，却忽视了习惯养成是发展的过程，从静态角度理解习惯是片面的。本文将信息系统习惯定义为用户在持续使用过程中逐渐养成的自发性使用趋势。

信息系统习惯的强度影响持续使用，Lankton等验证当习惯强度较高时，习惯对信息技术持续使用的正向关系会变强[7]。已有研究忽视了习惯强度的发展是一个变化的过程，可能由弱到强，也可能由强到弱。

1.2信息系统习惯的测量

前期研究用过去行为频率（frequency of past behaviour）代表习惯[6]。后来

，Limayem开发了信息系统持续使用背景下习惯的测量量表，共三个问题：（1）使用信息系统对我来说是自发的；（2）使用信息系统对我来说是很自然的；（3）当遇到某种特殊任务时，使用信息系统对我来说是非常明显的选择[2]。此量表被应用在多项信息系统实证研究中，具有良好的信度和效度。

2习惯与习惯形成理论

2.1习惯理论

习惯理论：（1）习惯/自发性视角（Habit/automaticity perspective（HAP）），HAP认为习惯的发生是由于自发性的力量没有形成认知评价和意图[8]，对评价-意图-使用间的关系有削弱性调节作用。（2）即时激活视角（Instant activation perspective（IAP）），IAP认为习惯仅仅是有意识行为的加速执行，自发性使用仍然受认知评价和意图的作用影响[9]，对评价-意图-使用间的关系没有削弱性调节作用。通过实证检验，Kim等在线阅读新闻和娱乐性信息网站背景下验证了HAP效用强于IAP[10]。

本文认为HAP和IAP两种理论在习惯的不同发展阶段各自起到主导作用，即IAP在初始形成阶段和破裂阶段，HAP在后续保持阶段分别发挥主效应。

2.2习惯形成理论

1997年，Aarts等[11]提出习惯形成模型，认为习惯在初始形成和已形成两个阶段遵循不同的逻辑循环。结论包括：（1）习惯形成过程都受社会性和物理性背景因素的影响，如社会压力、学习（vicarious learning）、天气等。（2）初始阶段，锻炼行为的逻辑遵循TPB。（3）锻炼行为重复一段时间后，个体是否满意成为分水岭――如果不满意，反馈信息回到初始阶段强化影响TPB的三方面因素，导致行为终止；如果满意，满意的强化会直接导致重复行为。习惯形成，就不再需要理性思考和意识作指导了。

2010年，Lally等[12]人研究日常生活习惯的形成过程，认为过去行为的频率和自发性（习惯）之间是渐近线关系――初始阶段过去行为频率有效地促进自发发生，后续当自发性达到某种程度后过去行为频率不再影响自发性的强度，自发性保持在一个特定水平上。影响习惯形成的三大因素有：重复行为、稳定背景、内外部激励。

以上两个理论研究均认为习惯的发展要经历一个过程。在不同的发展阶段，影响习惯形成和习惯发生的因素不同，遵循的理论逻辑亦不同。Limayem等指出应将习惯看做发展过程进行研究，更好体现信息系统持续使用的本质[2]。

3信息系统习惯的实证研究

3.1信息系统习惯与持续使用的关系研究

信息系统习惯与持续使用的关系有两种影响效应：直接效应，即直接影响持续使用行为；间接效应，即削弱持续使用意图与持续使用间的关系，意图对持续使用的预测力越低。

表1信息系统习惯对持续使用影响的研究

影响效应信息系统研究样本研究结果参考文献

直接效应

大学门户网站学生习惯与信息技术使用正相关[10]万维网学生习惯直接正向影响持续使用[2]校内申请系统学生习惯直接正向影响持续使用[7]

间接效应

万维网学生信息系统习惯对使用意图和持续使用行为间关系的削弱作用[2][3]

知识管理系统员工信息系统习惯对持续知识贡献意图和持续知识贡献行为，持续知识找寻意图和持续知识找寻行为间关系的削弱调节作用[13]

信息系统习惯的直接效应研究忽视了习惯发生的情境性诱因和目标的作用。习惯形成之后，只有当诱因触发时才会导致习惯的发生[4]。间接效应研究中，仅仅将习惯作为调节因素发挥作用，显然不能切合持续使用的长期性、自发性本质。本文认为信息系统习惯的直接和间接效应研究间关系不明且存在缺失，需要进一步研究探讨。

3.2信息系统习惯的前因研究

信息系统习惯的前因研究基于理性认知模型，涉及的前因变量可分为五类，具体见表2。

表2信息系统习惯形成因素研究

变量分类前因变量变量定义研究结果参考文献

绩效类

综合使用某个信息系统满足用户多种应用需求的程度综合使用与学生的万维网使用习惯正相关[2]

感知愉悦性使用信息系统过程中用户感受到的享受、快乐感感知的愉悦性与即时通讯系统和搜索引擎用户的使用习惯正相关[14]重要性与用户的相关程度，如用户深入参与、感兴趣等重要性与学生的信息技术使用习惯正相关[7]价值用户与在线卖家交易中获得的收益，考虑到钱、时间和努力程度价值与网上购物习惯正相关[15]

努力类

任务复杂性使用信息系统涉及任务的困难、模糊、缺乏明晰性的程度任务复杂性与学生的信息技术使用习惯负相关[7]熟悉用户对购物网站的界面、在线购物的程序和在线卖家的了解程度熟悉与网上购物习惯正相关[15]

行为类前期使用频率用户前期使用信息系统的频率前期使用频率与信息系统习惯正相关[2][7][14]

认知判断类满意用户对信息系统的总体满意感满意与信息系统习惯正相关

[2][7][14][15]

情境类稳定背景稳定背景呈现出相似的情境性线索和目标稳定的背景与学生的万维网使用习惯正相关[2]

通过对各前因因素对信息系统习惯的影响机理分析，发现绩效类因素对信息系统习惯形成的影响多通过满意感的中介作用，而非直接影响信息系统习惯。如，Chiu有关网上重复购物研究中认为用户感知价值（娱乐性价值和实用性价值）与满意感正相关，满意感进一步促进购物习惯的形成[15]。努力类因素对信息系统习惯形成的影响多是通过行为类前期使用频率的中介作用，而非直接影响信息系统习惯，如Lankton等有关校园网络申请技术持续使用研究中，对任务复杂性和信息系统习惯的负面关系分析中认为复杂任务会影响用户对技术的熟悉程度，进而导致使用频率降低，不利于习惯形成[7]。

综上，本文认为习惯前因研究中，各前因变量纷杂且相互间逻辑关系不明确，没有形成统一框架，需进一步整合提炼。

4信息系统习惯过程性框架构建

本文引入时间维度，发展提出信息系统习惯过程性框架――分为形成、保持和破裂阶段，如图1所示。

信息系统习惯的形成阶段处在初始使用阶段（t0到t1时间段范围），习惯（持续使用行为）处于意识控制下；保持阶段处在持续使用阶段（t1到t2时间段范围），习惯不受意识控制；随着时间发展，存在两种可能性：一是习惯继续保持下去（持续使用阶段延续）；二是习惯遭到破坏，进入终止使用阶段。破裂阶段处在终止使用阶段（t2到t3时间段范围），习惯由非意识状态转换回意识控制。持续使用终止主要是由于信息系统习惯破裂。

4.1信息系统习惯的形成阶段

形成阶段主要关注：一是信息系统习惯的形成模型；二是习惯（持续使用）在形成阶段的发生机制，如图2所示。

信息系统习惯的形成是由于在较为稳定的背景下，随着使用行为的不断重复及满意感的强化，习惯强度不断增加。满意度和前期行为重复是信息系统习惯形成的直接且关键的前期因素。基于技术接受整合视角理论，本文认为影响用户满意度和前期使用频率的因素可归为四类：感知绩效（perceived performance）、感知努力（perceived effort）、社会影响（social influence）、便利条件（facilitating conditions）[16]。综上，满意感和行为频率在前因因素与信息系统习惯间起到中介效应。

持续使用是由于对前期重复行为的认知判断的学习导致的。信息系统形成阶段习惯的形成和影响作用均受到认知判断（满意感）和行为意图（导致行为频率提升的直接原因）的影响，所以习惯的发生遵从IAP逻辑，自发是意识性（思想集合）行为的加速执行。因此，信息系统习惯导致持续使用行为自发性发生。

4.2信息系统习惯的保持阶段

保持阶段探讨习惯（持续使用）发生机制――情境性诱因触发信息系统习惯导致持续使用行为发生，如图3所示。

本文将情境性因素分为需求性和供给性诱因。需求性诱因是指用户使用信息系统想要达成的目标，供给性诱因则是指用户周围的客观条件，如信息系统本身、时间、地点等。Guinea等认为用户想要通过信息系统完成某项任务的需求是激发使用行为的诱因，并且信息系统本身就可触发习惯性用户的使用行为[4]。因此，需求性诱因和供给性诱因的出现会触发习惯，导致持续使用行为。

4.3信息系统习惯的破裂阶段

破裂阶段研究：一习惯破裂；二持续使用终止，如图4所示。

不满意感将用户带回意识控制下，思考是否应继续使用该信息系统，强不满意感导致不使用行为频繁发生，致使习惯逐渐破裂。Aarts关于锻炼习惯形成模型中提到，不满意感促使个体重新思考TPB的三个因素[11]。虚拟社区不遵守承诺、私自泄露用户个人隐私伤害了用户满意感，导致用户终止其持续使用并打破信息系统习惯[17]。

不稳定情境性因素包含需求性诱因和供给性诱因，如果目标（需求性诱因）不存在了或发生了改变，或不具备客观条件（如信息系统故障、时间地点变更）导致使用信息系统行为很难发生，行为频率的下降致使习惯逐渐破裂。2005年，Wood 等在社会心理学研究中指出背景的改变是导致习惯破裂的主要原因[18]。

信息系统习惯破裂和持续使用终止之间是相互影响，循环降低的关系。破裂阶段，使用行为回到意识的控制下。信息系统习惯的逐渐破裂会导致持续使用的频率降低，最终终止使用；反过来，持续使用频率降低也进一步破坏已形成的习惯。

4.4过程性框架的理论意义和应用价值

信息系统习惯过程性框架的理论意义在于完全体现了习惯发展的动态趋势，相较于已有的静态横截面研究，从动态角度契合信息系统持续使用的长期性、发展性本质。过程性框架指明了信息系统习惯形成和破裂的具体路径，区分了信息系统持续使用的不同机理，是对已有研究的观点性补充。

过程性框架的应用价值体现在，为管理者辨析信息系统习惯所处的阶段，及依据不同的阶段采取干预措施影响持续使用提供了有利支持，如行为频率在习惯形成阶段发挥重要作用，而在保持阶段则是情境诱因起到主效应；情境改变是习惯破裂的最有力、最直接的原因等。

5研究展望

信息系统习惯过程性框架及分阶段概念模型尚有待实证检验并不断改进，本文认为未来研究应更多关注习惯破裂机制，调研和实验法适用于对习惯破裂模型进行实证检验；并且应更多采用因果中介模型，实证研究应采用纵向研究设计，有利于观测习惯自发性程度及强度变化，便于区分习惯的三个发展阶段，并能有效验证信息系统习惯与持续使用间的因果关系。

参考文献：

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Usage Behavior[J].Global Co-Operation in the New Millennium The 9th European Conference on Information Systems，Bled，Slovenia，2001，6：27-29.

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Mechanisms Underlying Post-adoption Phenomena[J].Management Science，2005，51（5）：741-755.

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Themoderating Role of Habit and Its Antecedents[J].Decision Support Systems，2012，53（4）：835-845.

[16]Venkatesh V， Morris M G， Davis F D. User Acceptance of Information Technology： Towards a Unified View[J].MIS Quarterly，2003，27（2）：425-478.

重力和惯性的关系篇4

1、知识目标：

（1）知道什么是惯性系和非惯性系；

（2）知道牛顿运动定律在惯性系中成立；

（3）知道什么是惯性力．

2、能力目标：培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力．

3、情感目标：培养学生辩证的科学思想．

教学建议

教材分析

（1）教材首先引入了《关于两种世界体系的对话》中一段在船舱里观察到现象的描述，并通过对它的分析和实例对比引入了惯性参考系和非惯性参考系的概念．指出了常用到的惯性参考系．

（2）通过对实例的进一步分析，引入了在非惯性参考系中存在的惯性力及其规律，并在升降机实例中简单应用．

教法建议

（1）本节属于选学内容，请教师根据自己学生的实际情况掌握深度和层次．

（2）在授课时采用举实例让学生分析，发现问题：运动和力的关系出现矛盾的现象．从而再引导学生分析发生矛盾的症结所在，和解决矛盾的方法．让学生学习知识的同时，学会辩证的科学思想．

教学设计示例

教学重点：惯性系和非惯性系、惯性力

教学难点：惯性力

示例：

一、惯性系和非惯性系

1、发现问题：

举例1：如图1所示，小车静止，小球静止于小车内光滑的水平桌面上．当小车相对于地面以加速度做直线运动时，从地面上观察，小球如何运动？从小车上观察，小球如何运动？

分析：从地面上观察，小球相对于地面保持静止．从小车上观察，小球将逆着小车的运动方向运动，最后从桌子上掉下来．因为小球在水平方向上不受外力作用，所以小球相对于小车的运动不符合牛顿第一定律．

举例2：如图2所示，用弹簧将小球固定于小车内的光滑水平桌面上，当小车恒定加速度做直线运动时，从地面上观察，小球如何运动？从小车上观察，小球如何运动？弹簧处于什么状态？

分析：从地面上观察，小球将做与小车同向的加速运动．小车上观察，小球将相对于小车静止．弹簧处于伸长状态．因为小球在水平方向上受弹力作用，所以小球相对于小车的静止不符合牛顿第二定律．

2、分析问题：

提出想法：当实验和理论发生矛盾时，可能是实验现象观察有误；可能是理论错误或理论存在一定的适用条件．

分析问题：实验现象观察正确．理论在很多的实际应用中被证明是正确的．因而可能是理论存在一定的适用条件．

矛盾的症结出在：相对于谁来观察现象，即参考系是谁．

阅读书P65伽利略在《关于两种世界体系的对话》中的一段话．

3、引入惯性系和非惯性系

（1）惯性系：牛顿运动定律成立的参考系．

研究地面上物体运动，地面通常可认为是惯性系，相对于地面作匀速直线运动的参考系也是惯性系．

研究行星公转时，太阳可认为是惯性系．

（2）非惯性系：牛顿运动定律不成立的参考系．

例如：前面例子中提到的小车，它相对于地面存在加速度，是非惯性系．

二、非惯性系和惯性力

解决问题：在直线加速的非惯性系中引入一个力，使物体的受力满足牛顿运动定律，这个力就是惯性力．例如在上述例1中，若设想由一个力作用在小球上，其方向与小车相对于地面的加速度的方向相反，其大小等于（是小车质量），则小球相对于小车的运动与其受力情况相符．同理可以分析例题2，这里不再赘述．

1、惯性力：在做直线加速运动的非惯性系中，质点受到的与非惯性系的加速度方向相反，且大小等于质点质量与非惯性系加速度大小的乘积的力，称为惯性力．

2、注意：惯性力不是物体间的相互作用力，不存在施力物，也不存在反作用力．而且只有在非惯性系中才有惯性力．

3、例题：见典型例题．

探究活动

重力和惯性的关系篇5

关键词:惯性；存在；时间；空间

惯性是经典力学中的一个基本概念，同时它又是人们日常生活中的一个基础性观念，并且惯性问题也是经常被物理学界讨论的一个话题（1）。可是，尽管经典力学经过了漫长的发展时期，大部分的物理教师在此问题上还存在着很多的混乱性（2），本文试从几个方面对惯性进行了讨论，望引起大家的共识。

一、惯性的意义

大家知道，惯性是物体保持静止状态或匀速直线运动状态的性质（3）。一个物体，只要不受外力作用，原来静止的就会一直静止下去，而原来运动的则会一直作匀速直线运动。这里的问题在于：惯性是否是物体的性质？依据牛顿第一运动定律，任何物体均具有惯性。因而，看来惯性不是被研究物体的性质，因为这一性质是一切物体所具有的，也就是说它与物体的个别特征无关。因而，惯性只能是存在的一个特征，是被研究对象周围的环境在此对象上的表现。换一句话说，它是存在于物体周围的一种条件，一种约束。

二十世纪初，德国数学家诺特尔（4）证明了：空间平移对称性导致动量守恒、空间转动对称性导致角动量守恒、而时间均匀性导致能量守恒。事实上，物体的惯性是时间均匀性与空间对称性的必然结果。因而它与个别的特殊研究对象无关。惯性不是个别存在物的性质，个别存在物只是惯性的显现者，惯性的本质与个别存在物的特性无关。从而我们就不能用反映个别存在物性质的量（例如质量）来测度惯性。因为惯性作为存在的一种显现，并无大小可言，它只是存在之状态的表达。

二、惯性与物体运动状态变化的难易程度无关

通常认为质量是物体惯性大小的量度是据于这样的理由：质量大的物体在相同的力作用下其运动状态不容易改变。这是由牛顿第二定律所得到的基本结论。而事实上物体运动状态是否变化，物体运动状态的变化是难还是容易是与惯性无关的。惯性所揭示出的物体之性质不在于其使（或抗拒）物体运动状态的改变或代表改变的难易程度的能力，而在于它的保持某种特定状态（静止或匀速直线运动）的本领：在最相似的物之间，错觉说着最巧妙的谎；最小的罅隙是最难度（5）。因而惯性与物体的质量无关。倘若惯性与物体的质量有关的话，则我们也可以说力与惯性也有关系。因为对于相同质量的物体而言，力越小其运动状态就越难改变。因而，也即力越小物体的惯性越大。事实上，在惯性概念发展的最初时期，牛顿就将惯性与力进行等价的思考，当然现在大家知道牛顿的把惯性等同于力的思想是错的了。如果要说质量与惯性确有联系的话，作者以为也只能从这样的一个视角来看：惯性是由其表现物体周围存在着的与时空有关的天体质量分布情况决定着的性质。这是因为，根据广义相对论，空间的性质是由天体质量的分布所决定的。至于时间，自从奥古斯丁（6）提出“什么是时间？”以来，人们还没有认清它的真面目，也因而从更深的层次上而言，人们只认识到什么是惯性而还没有搞清惯性是什么。

惯性不是一种由个别物体自身所具备的原因（诚然，所有物体均会表现出惯性），它不是我们的一种吃力的、需要支撑的、痛苦感的反映，事实上，它是存在之美感的绽开。因而“惯性是物体对任何改变其运动状态的外来作用的阻抗的性质”（7）这样一种说法就是不当的。因为这一注释还是从对牛顿第二定律的基本分析而来的，在这一注释中已经隐藏了牛顿第二定律及对惯性与物体质量等价的认同感。其实，惯性是一种令人十分安全的、舒适的、和谐的存在之性质，它使物体的存在行为非常简单，而人们也往往由于常见到这种存在的简单性而忽视了它的深层含义。静止的永远静止，运动的永远作匀速直线运动，惯性就是将存在如此单调而重复地显现在人们眼前。凡是背离了这两种物体的存在情况而用惯性去解释其存在原因的，作者以为均属一种不当的诡辩行为。可是这种诡辩行为不仅麻木了人的脑神经而且充斥着各种各样的教科书（8），我们来看一些下面的例子。

例1．惯性也有不利的一面，高速行驶的车辆因惯性而不能及时制动常造成交通事故。所以，在城市的市区，对机动车的车速都有一定的限制，以利于行车安全。（9）

在这里，不能及时制动是由于惯性还是由于制动力不够大？略作思考，读者就可判断出是由于后者。将惯性看成一种破坏力是十分荒唐的。而发生交通事故的真正原因是，由于车辆质量较大，而相应的制动力在如此质量的物体上所产生的加速度很小，不能使车辆很快地减速，从而在短时间内停下来。倘若对于质量较大的车辆来说制动力也允许更大，那么作者认为还是可以在一定的时间内制动车辆的。

并且，这个例子中的“高速行驶的车辆”及“对机动车的车速都有一定的限制”的字句很容易使学生认为惯性和物体的运动速度有关。这对于初学者来说是一个很大的误导。

例2．把斧柄的一端在水泥地面上撞击几下，斧头就牢牢地套在斧柄上了，这是什么缘故呢？（10）

通常标准答案是这样的：开始斧头和斧柄同时向下运动，当斧柄遇到障碍物时突然停止，而斧头由于惯性保持原来的运动状态，这样斧头就牢牢地套在斧柄上了。

事实上，斧头在斧柄上套牢是由于斧头克服了阻力相对于斧柄运动了一段位移，而惯性不是克服某种阻力使斧头运动的原因。在此问题中的一个效果是斧头相对于斧柄产生了某种（克服一定力的）运动，因而我们必须以斧柄为参照系来考察此种运动的实质。当以斧柄为参照时，实际上斧柄在撞击的过程中是一个非惯性系，它相对于惯性系有一个向上的加速度。因而斧头在此参照系中必受到一个向下的“惯性力”，正是此力与斧头的重力克服了斧头与斧柄之间的弹力与摩擦阻力使斧头相对于斧柄前进了一段位移，从而使斧头在斧柄上套牢。如果一定要以地面为参照系来看斧头在斧柄上套牢的问题，那么可以这样认为：虽然斧头在斧柄上向下套牢的过程中没有受到除重力以外的向下的另外力，但相对于地面而言斧头具有一定的动能和重力势能，正是这个能量克服了阻力作功从而转化为内能。所以从效果上看，一是斧头相对于斧柄向下移动了一段位移，二是斧头与斧柄的接触面上在发热。

如果仅从动力学的角度来看，斧头在斧柄上套得牢不牢是由其受到的作用力大小与作用时间（或所通过的位移）所共同决定的，也就是说它和斧头相对于斧柄的动能或动量变化有关。斧柄在“水泥地面”上“撞击”这两个条件只是使斧柄产生了相对于水泥地面的较大的动量变化率，从而也使斧头具有了相对于斧柄的惯性力。但是，虽然这个惯性力构成了斧头套牢在斧柄上的直接原因，可严格地说，斧头在斧柄上套得牢不牢的原因还和斧头的重力及斧柄的弹性和斧头与斧柄的摩擦力大小均有关系。并且斧头在斧柄上套得牢不牢和作用时间也大有关系，因而，撞击“几下”也是一个非常重要的条件。

例3．小车上竖直放置一个木块，让木块随小车沿着桌面向右运动，当小车被档板制动时，车上的木块向右倾倒。这是怎么回事呢？（11）

教科书上的答案是这样的：小车突然停止的时候，由于木块和小车之间的摩擦，木块的底部也随着停止，可是木块的上部由于惯性要保持原来的运动状态，所以木块向右倾倒。

事实上，本例中小车上木块的倾倒是由于力矩作用的缘故。若以地面为参照物，小车对木块的摩擦力对木块的重心而言有一个顺时针旋转的力矩，从而木块向右倾倒。若以小车为参照物，小车被档板制动时已是一个非惯性系，作用在木块（重心）上的“惯性力”对木块的底端也产生一个使木块作顺时针旋转的力矩。

需要指出的是，在上述例2和例3中，斧头在斧柄上套牢和木块在小车上倾倒已是一个涉及物体在非惯性系中的动力学的问题。其中例2是非惯性系中的质点动力学问题，而例3则是非惯性系中的刚体动力学问题。可是，在非惯性系中，我们通常意义上所论述的牛顿第一定律已不成立，从而也失去了此两例的代表意义。也就是说，这两个例子不仅是不准确的解释而且是不适当的例子。在涉及惯性的问题上我们必须分别那些是属于惯性现象，而那些则不属于惯性现象——即为动力学现象。牛顿的例子，毫无疑问是正确的（12），但我们许多的物理学工作者却将惯性对事物的解释范围作了相当随意而并不恰当的扩展或扭曲。其实在讲述惯性时，用不着举更新鲜的特别例子，倒是需指出惯性使我们对事物常态的存在方式太熟视无睹了。这里问题的关键在于，惯性不是使物体改变运动状态（使火车制动、使斧头套牢在斧柄上、使小木块倾倒）的原因。严格地说，这些原因和物体的惯性无关，只和力有关，而至于火车制动得及时不及时，斧头套在斧柄上牢不牢，小木块倾倒得快不快，则不仅与力有关，还和物体的质量、形体、初速度有关。但即使如此地与质量和初速有关却也与惯性无关。

惯性，这个我们通常认为是由物体内在因素决定的性质，其实是物体存在方式的一种条件性：“试取汽车为参考系统来研究‘当汽车急剧刹车的时候，车中乘客有向前倾倒的倾向’这个问题，在汽车急剧刹车前，相对于汽车而言，乘客是静止的，在汽车急剧刹车时，乘客突然向前倾，这就是说，以汽车为参考系统，乘客由静止而突然向前倾，并不保持其静止状态，并不表现出惯性”（13）。这个条件就是：物体要表现出惯性，它必须处于惯性参考系中。而“事物的存在顽强地延续维持不变,无论运动是快是慢抑或停止。”（14）也只在惯性系中才成立。在研究物体的运动学与动力学问题时，惯性系总有着特殊的地位。可是，这个特殊地位的存在并不单单是人类抽象理性的功劳,并不是人类贪懒和间集化的一个报应，惯性系的存在有其形而上的基础：自然之美的呈现及人对自然之美呈现体认的同一性。如果没有了存在的时间均匀性与空间对称性，我们选取的相对于地面作匀速直线运动的参考系对研究动力学问题而言也就将成为一个畸形的怪胎。惯性系不仅在计算上向人类提供了联系物体的相互作用与相对运动的便利方式，其更根本的是它使人与存在的关系成为审美性的。惯性定律给我们的启示是：存在是美的。而惯性系则是自然对人的一个馈赠。也因而，我们应当从审美的视角来看待惯性，而不应当将它看成一个恶魔或一件便宜货。

所有的老师都要求学生不要把惯性与惯性定律混为一谈，可是当我们的老师用动力学的观点来看待惯性——也就是说，把惯性与牛顿第二定律混为一谈的时候，对学生的这一期望是合适的吗？其实这是一个误区：当教完一些物理学的基本概念与规律以后，就要求学生用它们解释自然现象。事实上，物理学中有些基本概念与规律不是要求我们去解释自然现象，它没有这个功能，它只是告诉我们要去感受些什么，它提供给我们的不是一种推理的方式，而是一个判断的原则：它促成我们的判断更接近于自然之美的呈现。

三、惯性定律与牛顿第二定律的关系

当物体所受的合外力为零时，从牛顿第二定律可知物体处于静止状态或作匀速直线运动。可是，仅依据这一点却不能认为牛顿第一定律是牛顿第二定律的一个特例。因为这两个定律的论述对象其实是不一样的。牛顿第二定律的研究对象是一个物体，而牛顿第一定律论述的是整个存在的性质。惯性——这个任何物体均具有的性质其实不是我们的个别研究对象所具有的性质，因为这个“任何物体”，包括了天地间的万物，而万物的总称（15）即是宇宙：“四方上下曰宇，古往今来曰宙”.也即任何个别的物体都不可能无条件地具有惯性：惯性是存在的特性，是存在着的时空的特性，是宇宙的特性。

其次，牛顿第二定律是关于个别物体因果性的规律，而牛顿第一定律却与个别物体的因果性无关，它是存在之状态的表述，它的表述是与具体的特定的时间无关的、瞬时性的。正是这种非时间性（16）构成了牛顿力学的本质特征。也正是牛顿第一定律所成立的时间均匀性与空间对称性构成了惯性系的特殊地位，从而使我们可以在牛顿第二定律的意义上来研究物体的动力学关系。因为毫无疑问，物体的运动性质和规律与采用怎样的空间和时间来度量有着密切的关系（17）。由此可见，不仅牛顿第一定律不是牛顿第二定律和特例，恰恰相反，现行的动力学规律正是牛顿第一定律所揭示的存在之性在具体的个体事物上的展现。惯性定律比牛顿第二定律具有更强的基础性。也就是说，正是惯性现象，构成了牛顿动力学所以成立的操作平台。由于物体在不受外力作用下保持其速度不变，因而物体运动速度的变化才跟物体的受力相关。

最后，牛顿把惯性定律放在三个运动定律的首位也是与其对自然的信仰因素有关的。因为在文艺复兴之前的绝大部分思想家继承了亚里士多德关于物体运动内在决定论的观点。但在牛顿看来，基本的物质粒子完全是惰性的，没有任何自发的运动，而电、磁、光这些‘非物质’的力量则成为神在自然中的行动的载体（18）。也就是说，惯性定律内隐含着牛顿否定亚里士多德运动观的内在目的论从而建立新力学的形而上基础。

四、惯性与具体物体的质量无关

从上面的讨论可以看出：“质量是物体惯性大小的量度”这个论题，在几个角度去看都是错误的。第一，质量不是物体惯性大小的量度。个别研究对象的质量与其所揭示的惯性毫无关联。因为这两者从数量上来看是一对无穷大的关系，从内容上来看是个体与存在的关系，在它们之间，人类的理性不可能找到逻辑上的因果链。第二，“物体（的）惯性”这样的说法缺乏依据，因为惯性不是物体的性质。物体只是作为惯性的表现者而存在的。第三，“惯性（的）大小”这样的说法也缺乏依据，因为惯性没有大小，惯性只是存在的一种表达方式，一种特定状态的显现。第四，既然惯性并无大小，我们也不可去进行量度，事实上，任何一本教科书上也没有指出惯性与质量的函数关系，因为这一函数关系并不存在，它只是人们的一个虚假的逻辑推测，谁也不能证明质量与惯性成正比或不成正比，更不能得出它们之间的比例系数，因为这些关系均是虚假的。因而，物理学界流传的物体的惯性等于它的质量（19）只是人们一个随心所欲的错误言说。

由于物体质量与惯性无关，所以，将牛顿第二定律中的质量称为惯性质量就是不当的，质量的确对物体运动状态的改变有一种象力一样的阻抗作用，质量在改变物体运动的状态上而言似乎有一种“消解”、“抗拒”力的性质。因而作者认为可将现行的“惯性质量”改称为物体的“抗性质量”。正如牛顿所说：“物体只有当有其他力作用于它，或者要改变它的状态时，才会产生这种力。这种力的作用既可以看做是抵抗力，也可以看做是推斥力。（20）”因为质量与物体运动状态的变化快慢有关，它事实上具有动力学特征，当一个物体的质量大时，它对运动状态改变的阻抗能力就越大。

从逻辑上而言，我们只有将惯性从物质的内在因素中解除出来，才能完全地克服牛顿时代的机械论自然观与牛顿第一运动定律之间存在着的深刻矛盾。也就是说，这样才能使牛顿第一定律恰如其分地建立在由文艺复兴所形成的机械论而不是亚里士多德的目的论的形而上学基础之上。

五、惯性定律的表述方式

牛顿第一定律是动力学定律的基础，但它本身并不表征物体的某种动力学性质，它是关于人类体认自然之美、自然之和谐的陈述。据于上面的论述，对牛顿第一定律的陈述方式作以下的要求是并不过分的：反映时间的均匀性，空间的对称性，及自然之美对人的呈现。可是，现行的许多教科书中对牛顿第一定律的陈述是很不一致的。当然，这种不一致性用老眼光来看是无伤大雅的，但以今天的眼光来看，这种差异性就成为值得商讨的了。

例如：一个物体，如果没有受到其他物体的作用，它就保持自己的静止状态或匀速直线运动状态（21）。这样的陈述可能离惯性定律的本义较远，因为这一陈述的方式是在动力学的维度上来进行的，陈述的对象是“一个物体”。这和牛顿第二定律的研究对象是一致的，这样方式的陈述毫无疑问地可以把惯性定律认为是牛顿第二定律的一个特例，因为“如果没有”这几个字就表达了陈述事件的某种特殊性。

另外一种常见的陈述方式是：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。（22）这样一种表述比前一种完整多了，它几乎就是牛顿的原义，但这里的“一切物体”应当换成“任何物体”（23）。因为在此论述中的“任何物体”实际上是对一切物体的否定，而“有外力”应当换成“其它物体的作用”，因为惯性定律是不涉及力的，操作意义上的力这个动力学的基本概念与惯性无关。

作者试着这样来陈述惯性定律：存在着的宇宙有这样一种性质，它使任何物体在没有受到其它物体作用的时候总保持静止状态或匀速直线运动状态。或许，这样的一种陈述方式是较明晰的陈述方式，它强调了惯性与惯性的表现者（个别研究对象）的严格区分，这个陈述的主语是性质，这样的陈述才可称为关于“惯性”的定律。而我们也应当将惯性定义为：使物体保持静止或匀速直线运动状态的性质。

六、人们误解惯性的来源

人们在惯性问题上所犯的错误认识，既来源于历史上人们对于和惯性概念相联结的力与物体运动关系的一贯表达方式，又来源于牛顿的表述与对于牛顿力学理解上的偏差。“事实上，牛顿似乎注定要被人误解”。（24）

在牛顿所陈述的第一定律中：（25）“每个物体都保持其静止、或匀速直线运动的状态，除非有外力作用于它迫使它改变那个状态（Everybodypersistsit''''sstateofrestorofuniformmotioninastraightlineuntilitiscompelledbysomeforcetochangethatstate.）”。牛顿对“除非有外力作用于它迫使它”作出了对应的理解，即认为保持其静止或匀速直线运动状态的物体是由内部原因的，这个内部原因即称为惯性：“visinsita,或物质固有的力，是一种起抵抗作用的力，它存在于每一个物体当中，大小与该物体相当，并使之保持其现有的状态，或是静止，或是匀速直线运动”。（26）在牛顿时代，作出这样的判断是无可厚非的：“一个物体，由于其物质的惰性（现称惯性——译者注），要改变它的静止或运动状态就极其不易。因此这种固有的力可以用一个最确切的名称‘惯性’或‘惰性力’来称它。”（27）因为在牛顿时代是无法判定惯性的本质的。从牛顿的这一段话我们大致可以判断出，他几乎是在第二定律的意义上来领会惯性的，因而他才认为（惯性）大小与该物体相当。这或许就是流传至今的惯性的大小等于物体质量的原义。可是，牛顿的这一段蕴意丰富的思想却是来源于西方古代哲学所流行的关于事物本身的內在决定性的观点：“整个物体的广延性、坚硬性、不可入性、能动性和惯性，来源于其各个部分的广延性、坚硬性、不可入性、能动性和惯性；因此，我们可以下结论说，一切物体的最小微粒也具有广延性、坚硬性、不可入性、能动性，并且赋有其固有的惯性，这是整个哲学的基础（28）”。

这一观点可以追踪到亚里士多德，它影响了包括牛顿在内的一大批科学家的思维方式。在牛顿之前的开普勒也就惯性说过（29）：“如果天体不赋有类似于重量的惯性，要使它运动就不需要力，最小的动力就足以使它有无限的速度，但由于天体公转需要用一定的时间，有的长些，有的短些，因此非常明显，物质必须具有能说明这些差别的惯性”；“惯性，或对运动的阻力是物质的一种特性，在给定的体积中，物质的量愈多，惯性愈强。”由此我们也可见，在开普勒那里已经有惯性等同于力与质量的观点了。

从上面的论述可以看出，人们对于惯性的错误理解主要是由历史原因所造成的，这个原因主要在于：人们普遍地认为事物外在的状态是有其内在原因的。当人们在物体之外找不到令人信服的可感觉的原因的时候，就只能把它归因于物体的内部。牛顿将惯性归因于物体的内部，把惯性看成阻碍物体改变其静止或匀速直线运动状况的内力，他假设的惯性非常接近布里丹的冲力——即：惯性作为一个内力，在缺乏外部动力或阻力时，会引起无定限的直线运动（30），另一方面，牛顿的惯性观又来自于他对古希腊关于自然具有灵魂观念的继承，我们可以从他的著作中强烈地感到，他具有自然界的物体与人一样会在受到作用时产生反作用这样一种强烈的思想意向。显然，在现代人看来，自然界的物体是与人具有本质区别的。

在牛顿以后，欧拉则将牛顿关于visinsita的比较隐晦的注释作了同牛顿之前的有些科学家的直感一样的有一定危险性的表白：“惯性是物体保持静止或保持匀速直线运动的能力．．．．．惯性的大小与质量成正比例。”（31）可是现在看来，这种危险性中是带有错误的。从那以后到现在，人们对于惯性的理解基本上是庸俗性质的。随着现代物理学的发展，特别是诺特尔之后，我们可以认识到使物体保持静止状态或匀速直线运动状态的原因并不在物体的内部、也跟力无关，而是由于物体所处的时间均匀性与空间对称性。也就是说，我们必须对牛顿意义上的惯性作出更开放性与发展性的理解，牛顿的visinsita（惯性是一个消极的本原，靠此本原物体维持它们的运动或静止，按照作用力的大小接受运动，按照受到阻力的大小抵制运动。（32））可以深入为两个层面的结论：在没有外力的作用下，一个物体，它能保持静止状态或匀速直线运动是由于惯性，即时间均匀性与空间对称性；在同样大小的力的作用下，一个物体它的运动状态较难改变是由于它的动力学特性——抗性，即它的质量较大。

参考文献：

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/20010827/208813.shtml

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/Resource/GZ/GZWL/WLBL/WLS00006/6283_SR.htm

ONInertia

ZOURong

(No.6MiddleSchool,Changshu,Jiangsu,China,215500)

重力和惯性的关系篇6

论文关键词 民族习惯法 民族区域自治法 冲突 契合

作为调整民族关系的民族区域自治法有广义和狭义之分，狭义上的民族区域自治法就是指《中华人民共和国民族区域自治法》，广义上的则是指由国家制定和认可的一切有关民族区域自治的法律规范的总和，它更涵盖了由全国人大常委会、国务院及其所属部门制定的有关决议、决定和法规，以及各民族自治地方制定的自治法规。本文中的民族区域自治法采取的就是广义的含义。

一、我国民族习惯法和民族区域自治法的基本理论分析

（一）民族习惯法

民族习惯法是依据少数民族地区的社会组织的权威而自发生成或约定的，通过权利义务机制调整民族内部成员之间社会关系的行为规则的总和。对国家制定法有着重要的补充作用，进一步完善了民族区域自治地方的法律适用体系，民族自治地方的自治机关有在司法实践中改革本民族风俗习惯的自由。

民族习惯法虽然没有国家制定法的普遍约束力和强制执行性，但却是民族区域自治立法活动中不可或缺的重要渊源。一方面，在长久的历史生产生活中，本地区的民族习惯法已经被当地的民族民众所认可或者接受。另一方面，有些民族地方甚至把民族习惯法当作是本民族地区的“宪法”，对本民族群众具有某些意义上的强制执行力和服从力。民族习惯法的某些“习惯”如果能在立法中被参考，可以调适国家制定法和民族习惯法的地域冲突。我国现有的法律体系制度中，在两者之间找到一个平衡支点，就是民族区域自治法。

（二）民族区域自治法

《中华人民共和国民族区域自治法》是由全国人民代表大会常务委员会制定并通过的，实施宪法所规定的民族区域自治制度的基本法律，实行民族区域自治。

《民族区域自治法》在管理民族地方的事务中，一定意义上类似于香港、澳门的基本法，民族区域自治机关在立法时，一定程度上可以依据《民族区域自治法》这一“宪制性”文件，制定出符合本民族地方的自治条例、单行条例。由于少数民族地区的习惯法在本民族地区易于接受，所以在立法上吸收当地的习惯法，特别是民事诉讼法中的非讼程序比如调解、和解是很有必要并且有重要参考价值的。

二、我国民族习惯法和民族区域自治法的冲突分析

（一）民族习惯法与民族区域自治法的冲突表现

1.区域性与普适性的冲突。习惯法最初产生于一个封闭的地区，为一个特定的群体所适用。不同的民族或者是同一民族生活的不同地区，都存在着不同的习惯法，它们互不干扰的存在于各自的地区中，自足的发挥着作用。而民族区域自治法律本质上是由国家制定和认可，并由国家强制力保证实施的法律规范的国家制定法。国家制定法作为国家维持统治秩序的手段，试图渗入到社会生活的各个方面，要求国家中的每个成员都应遵守它所规定的行为，并不得与之相违背，一旦违反，就会受到国家强制力的制裁。但是传统的习惯法已经深入人心，这种局面不是靠外部强加的国家制定法就能打破的。因此，民族习惯法天生的“区域性”与国家制定法所要求的“普适性”存在冲突。

2.感性秩序与理性秩序的冲突。民族习惯法所产生的秩序是一种感性秩序，追求的是法律的实质公平和人际和谐，比如现在很多少数民族地区还存在着宗族，宗族成员之间发生纠纷时，往往由宗族族长出面解决纠纷，而不选择诉讼手段，为的是不伤及族众感情。民族习惯法追求的是一种结果正义，重视人与人之间的关系，而不重视纠纷解决的过程。其要求的是由内而外调整个人行为，注重主观思维。然而国家制定法注重由外而内调整个人行为，注重客观强制。理性的国家制定法所构造的秩序是一种法理秩序，追求法律的结果公平，更注重法律的程序正义，保持着一种确定的开放的状态，追求“法律面前人人平等”，不因种族、性别及其他条件的不同而不同。因此，民族习惯法追求的“感性秩序”与国家制定法构建的“理性秩序”存在冲突。

（二）民族习惯法与民族区域自治法的冲突解决方法

依中国的现状可见，民族习惯法和国家制定的民族区域自治法之间，不管谁取代谁都不是最佳的存在状态。民族习惯法在少数民族地区已形成深远的影响，并在处理民族成员纠纷案件中发挥着重要的作用。少数民族群众具有浓厚的习惯法意识和习惯法观念，这是不可回避的客观事实存在。禁止甚至消灭民族习惯法是不现实和不可能的，民族习惯法作为一种文化现象有其产生存在的必要性，其消亡需要一个漫长的过程，有赖于国家生产力的提高、人们法律意识的增强和国家制定法权威地位的真正确立。而且，一刀切的消灭民族习惯法是不科学的，不利于国家制定法在少数民族地区的权威和尊严的确立，无法发挥国家制定法在民族地区的效力。因此，正确对待民族习惯法，积极寻求解决民族习惯法和国家制定法冲突的方法，找到两者之间的契合点，才能使国家制定法逐步在少数民族地区深入人心。现在我国的民族区域自治法是处理民族问题的一个好的解决方案，但是在法律适用方面应该探索适合少数民族地区特殊情况的法律。

三、我国民族习惯法与民族区域自治法的契合分析

（一）民族习惯法与民族区域自治法契合的可能性

在原始的人类社会里，基于残酷的自然环境驱使，人们开始寻求一种秩序，从而在群体内部产生一种维护社会秩序的规则，即把日常生活中的各个重要行为抽象化为一种规范。早期的规则只是一种不成文的习惯，那些被人们用文字记录下来的一部分习惯中有的就被称为“国家制定法”。国家制定法不能有效地解决所有的社会问题，如果强制干预，反而适得其反。在民族地方必须由制定法的强制力保障各项工作顺利开展，又不可使民族习惯法自由滥用而无视国家法律法规，因此我国在实践中采取了民族区域自治制度来契合二者的关系。由于实施民族区域自治，自治地方具有一定的自治权利，立法自治权是民族自治权中一项重要的权能。因此，我国民族习惯法和民族区域自治法在契合方面的可能性是存在的。

（二）民族习惯法与民族区域自治法的良性互动

立法的目的是为了国家各项组织活动正常运转，宪法赋予民族自治地方自治立法权和法律变通权，实质上是为了保证我国法律在少数民族地区的有效实施，维护全国法制的统一，更体现中央政府尊重和保护少数民族地方的发展。从立法角度研究并完善我国民族区域自治法，可以调适民族习惯法与民族区域自治法之间的冲突，通过两者之间的良性互动找到恰当的契合点，对我国的社会稳定和法律和谐有重要意义。

笔者看来，民族习惯法和民族区域自治法之间的冲突与矛盾，不是一对对抗性的矛盾，二者可以相互借鉴、相互兼容。为两者之间的良性互动创造条件，应该做好以下几个方面：

第一，在制定或者修改法律中有必要参考民族习惯法，以宪法作为立法参考，制定相应的民族区域自治法律，辅以当地的民族习惯法。在具体的司法实践中，除法律保留的规定外，可以考虑在诉讼程序方面适用国家制定法的规定，在非诉程序方面适用民族习惯法，特别是调解制度的适用，可以授权当地民族的族长或者有声望的人士进行调解和好。

第二，增强少数民族群众的法律意识，形成深刻的国家制定法观念，便于在少数民族地区广泛推行适用国家制定的民族区域自治法律。我国就应该积极寻找各种普法途径，宣传国家制定法的精神。普法宣传要采取多种多样的形式，比如普及法律条文时可配套讲解一些具有代表性的案例，生动形象的教育可以使民族区域自治法律意识迅速渗透到每个人心中。

第三，少数民族地区，需要提高立法队伍的立法水平，加强司法队伍的建设。立法人员要本着严谨的态度深入了解本地区民族群众的真实想法，以及当地的传统民族风俗习惯和习惯法的基本内容，面对具体案件时要增强立法的灵活性，找寻民族习惯法与国家制定法之间的某种平衡，更好地调整人民之间的利益关系。

（三）国家民族法的设想

汉族和少数民族之间、少数民族和少数民族之间文化的差异性和情况的复杂性，决定了各少数民族之间的融合不能一蹴而就，需要一个过程，所以在我国制定出一个关于调整民族之间关系的“国家民族法”是很有必要的。

重力和惯性的关系篇7

飞船里的人又感到有了“重量’’与引力场中人受到引力一样吗？

假如这里脱离了任何天体的引力，飞船在靠惯性飞行。那么飞船里的人和一切物体都处于‘失重’状态，可以飘在空中，从手里松开的任何东西也不会往下落。如果飞船又开动了火箭，以一定的加速度 向前飞行，那么飞船里的人又感到有了‘重量’，原来在空中漂浮的东西又纷纷加速下落。如果飞船的加速度等于g=9.8米/秒2 ，那么这些现象就跟飞船停在地面时发生的一样。假定飞船里的乘客完cuan听不到飞船的火箭工作的声音，他又看不到飞船外的任何物体，他就无法区分飞船是静止在地面或是在没有任何引力的空间做加速飞行。

以上说的现象，其实也是物体受力在做加速运动的现象与物体处于静止或匀速直线运动状态受到惯性力的现象（或者说参照系受到力看到不受力的物体做加速运动的现象）。

两种现象是等效的。我们无法确定物体是受力在做加速运动或受到惯性力加速运动（或者说参照系受到力看到物体做加速运动）.我们无法用物体的加速运动（实验）现象确定参照系的运动状态。（因为这种现象在加速系中与在静止或匀速直线运动系中是一样的。在静止或匀速直线运动系中是物体受到力；在加速系中是物体受到惯性力） 我认为其他实验是一样的。

我们不能用实验证明一个物体是做加速运动或是物体静止或匀速直线运动。我们无法确定一个物体是在做变速运动或是在做匀速直线运动或静止。（广义相对性原理）

我们无法区分物体是在惯性系中受到了力，还是在非惯性系中受到惯性力，因为加速现象在非惯性系中与惯性系中是一样的。就是说我们无法区分物体是在惯性系中或非惯性系中。在参照系里，物体不受外力时，物体具有保持原来静止或匀速直线运动状态的性质。例如：

根据等效原理，引力场可以用非惯性来消除，例如在引力场中自由降落的 参考 系中就消除了引力，在这个自由落体系中，惯性定律很好地成立，一个不受外力作用的物体将保持其原有运动状态，这一参考系实在是很好的惯性系。

如果认为地球上的自由落体系可以推广到太阳上，地球可以划分为太阳的自由落体系里吗，在地球上受到太阳引力的物体，在地球看来惯性定律成立的很好。地球就是很好的惯性系。（就算地球本来是一个非惯性系---变速运动。）自由落体运动与平抛运动。

我们不能用自由下落的现象证明地球是在静止或是在匀速直线运动；我们不能用自由下落的现象证明地球是惯性系或是非惯性系。（即我们不能用自由落体现象证明地球 是在静止或匀速直线运动，或是变速运动。）

地球自西向东转，为什么我们向上跳起来以后，还落在原地，而不落在原地的西边呢？我们解释为因为惯性。现在是不是好理解了？

关于惯性质量与引力质量的问题，我谈谈个人的看法。

物体表现惯性时的质量是否为惯性质量？我认为物体表现惯性时的质量为惯性质量。惯性是物体的固有性质，不论物体处于什么状态，都具有惯性。所以物体的惯性质量常在。物体的质量无时无刻不是惯性质量。（非惯性系中存在惯性质量，惯性力中用的就是惯性质量）

物体吸引另一物体时的质量是引力质量。万有引力，物体相互吸引时的质量是引力质量。当一个物体时，物体吸引另一物体的性质还存在吗？物体具有吸引另一物体的性质。物体的引力质量常在。物体的质量无时无刻不是引力质量。

重力和惯性的关系篇8

关键词：组织惯性 微观角度 惯性维度

随着经济的快速发展，科技的不断创新，企业活动空间不断扩大，越来越多的企业由于面对环境变化难以及时、迅速地做出调整，失去了以往的竞争优势最终走向失败。在学者们开始探索企业衰变的原因时，经济学家和管理学家认识到企业所具有的保持运动状态不变以及对变革的抵制特性（即组织惯性）已经严重制约了其自身的发展，成为了企业衰败的根源。尤其是希尔与琼斯教授在他们的著作《战略管理》中明确提出，组织惯性是导致企业不能适应环境变化的深层次原因。学者们一致认为企业要实现持续发展，就必须对自身内部的组织惯性有所突破。

一、组织惯性的概念

惯性（inertia）源于物理学中的概念，是指物体在不受外力作用下，总是保持匀速直线运动或静止状态。随着组织生态学的发展，Hannan和Freeman在1977、1984、1989年的相关论文和著作中提出结构惯性（structural inertia）的观点，即组织在结构、政策和管理理念层面的惯性，以此解释组织群体在结构和策略变革速度的缓慢的原因。

随着学者对组织惯性研究的不断深化，组织惯性的概念也在不同学科层面上进行定义。目前对惯性的定义主要是从组织生态学、演化经济学两个角度定义。组织生态学以Hannan和 Freeman为代表，其从环境选择的角度认为结构惯性是组织保持现存结构状态不变的特性，它是一种选择过程，而不是一种结果。演化经济学是从制度、生物遗传的角度定义惯性的，认为惯性是组织内重复的、可识别的行为模式。组织生态学强调了“不易改变”这一组织惯性的本质特征和改变的条件，包括消极应对环境的变化的倾向，但是没有定义不易改变的对象是什么；演化经济学强调了组织惯性对象的稳定性、遗传性、参与性、知识性载体，指在组织运行中被证明是有效的、被组织成员认可的和被组织正式确认的行为，包含了积极和消极两种应对环境的倾向，但忽略了组织运行的状态属性。

本文认为，组织惯性是组织的一种内在属性，是指组织在面对外部环境发生改变时，保持原有思维模式和行为方式的一种倾向，其主要表现形式是组织重复其原有的行为模式，以忽视或者抵制变革。由于惯性的存在，组织行为表现为保持重复性和一致性的模式，不受外界环境的干扰，甚至外部环境发生变化对组织的生存构成威胁时，组织仍可能会坚持既定的战略方向和按照现有组织模式运转而不做任何调整。

二、组织惯性的三个维度

由于Hannan和Freeman主要从宏观角度出发，研究的是产业本身及其与环境互动的关系，分析的焦点是组织群体而不是个别组织、单一组织的决策选择，缺乏对微观层面的组织行为的探讨，即组织内部成员惯的探讨（陈家声、郑仁伟，1999）。当研究对象为单个企业内部组织惯性时，组织惯性的笼统概念会导致分析的不全面，因此学者开始探讨如何对个别组织、单一组织的组织惯性进行研究。陈家声、郑仁伟（1999）在对组织惯性的阶层模式研究中，提出了修正观点，并从组织内部成员的惯进行探讨，将组织惯性分为四个方向：管理性因素、文化性因素、结构性因素、程序性因素。

本文在陈家声、郑仁伟等人的研究的基础上，结合组织惯性产生的载体，将其分为四个维度，即管理惯性、文化惯性、结构惯性和制度惯性，但是由于组织文化的主要表现形式已经融入组织的管理、制度、结构当中，主要由其他不同维度的惯性表现出来，且组织文化不同程度地影响三个维度的组织惯性的强弱，因此本文将组织文化作为影响因素进行分析。

1.管理惯性

管理惯性主要指组织管理稳定性。由于管理者对组织决策的主导作用，从短期成功经验中，管理者逐渐形成了管理的“主导逻辑”。所谓主导逻辑，是指归纳组织先前成功的经验，是已经证明可行的做事方法。由于主导逻辑是组织成长历史下的产物，具有路径相依性，它包含了高度压缩的组织历史经验，在一段期间内具有一种促使组织承袭组织记忆和过去传统从事某种行动的惯性动力，也因而具有维持现状、抗拒变革的自我稳定作用。它在一定程度上锁定、控制着组织的思考逻辑，因而会降低组织对环境变迁的敏感性，造成不能正确地、及时地识别环境中的机会和危机。

2.结构惯性

结构惯性主要表现为结构的复杂性和集权化。一般认为，组织的结构复杂性越高，集权程度越高，组织的惯性压力就越强。

随着企业的不断发展，组织规模的不断扩大，工作复杂性的提高，往往就相应产生出各种有关的结构和系统，这些结构系统的不断生成和相互缠结，最终使组织不得不依靠它生存，而且使各种变革难以推行或变革的成本极高。

集权化的管理结构，导致管理者不轻易授权，对员工的信任不足，因此事必躬亲，业务推动重视由上而下的命令贯彻，忽视由下而上的意见沟通，无法认识环境的变化。

3.制度惯性

制度惯性主要是指制度或者程序的制式化，是指组织为追求效率，制定一系列作业规范、步骤和回馈系统，包括详细的作业计划书、部门间沟通协调的作业计划等，制度是显性化的陈述性知识。由于组织过度依赖作业系统运作，组织制度惯性由此形成，因而会限制人们的思维，是组织成员丧失对环境变动的知觉和创造力的重要根源。制度减少了动态效率，帮助处理现有问题的同时却难于调适解决新的问题，促进协调的同时也使适应变得复杂化，使组织“持续而不易改变”（DiMaggio&Powell，1983，1991），组织惯性压力增大。

三、组织惯性大小影响因素分析

从宏观的角度分析，组织惯性大小的影响因素主要包括组织规模、组织年龄和组织复杂程度，且与组织惯性大小成正比。美国企业战略管理专家陈明哲教授通过实证研究发现，企业竞争惯性的大小与企业的年龄、规模、组织的正规化程度等呈正相关，企业的年龄越长、规模越大、组织的正规化程度越高，则企业的竞争惯性越强；相反企业的年龄越短、规模越小、组织的正规化程度越低，则企业的竞争惯性越弱。

组织的复杂性是指组织内各部门之间的结合紧密或松散的程度，诸如正式化程度、集中化程度及专业化程度等。这些在本文研究中是融合在组织结构惯性和制度惯性中的，因此本文将其调整为结构惯性和制度惯性。由于组织文化是企业成员共有的一个价值体系，其渗透到组织管理、制度和结构三方面的内容中。组织文化的形成可以追溯到企业成立之初，与企业领导人的特质有关，有较强的路径依赖性。因此本文将企业文化作为组织惯性的影响因素进行讨论。

1.组织规模与组织惯性

组织规模的扩大，工作复杂性也随即增加，为了处理复杂问题，组织必然会产生特定的结构和关系。随着规模的持续扩大，组织内部的结构和关系的越加复杂，可预测性、正式的角色以及控制系统的建立等便愈增加，官僚化和正式化的程度就愈高，组织的刚性逐渐增强，这使企业组织变革更加困难且变革成本更高。当环境发生较大的变革时，复杂的结构和关系使其不能像小规模的组织一样表现出较高的调整弹性，以应对环境变革，因而组织的惯性也就更大。Ginsberg（1990）的研究结果也证实了这一点，他发现公司规模对企业战略改变有负面影响，规模越大的公司惯性越大，因为企业规模越大，对变革的抵制因素越多，抵制力也越大，即惯性越大。

2.组织年龄与组织惯性

组织发展时间越长，组织积累的管理与决策经验越丰富，组织中的权威制度化，制度政策和业务流程规范化，组织内部结构的官僚化，组织同质化的倾向日益明显。因此，在面对变化的环境下，组织更倾向于惯例处理问题，而同时组织决策具有边际搜寻倾向与路径依赖性，过去的经历和积累的经验设定了组织行为的可能空间和信息范围，为组织决策方案的制订提供了可参考的依据和可能，大大缓解了组织决策的压力，消除企业发现新方案的动力。因此，企业年龄越长，组织更倾向于按照以往成功的管理、结构和制度进行，而忽视或阻止企业的变革。

相关实证研究已经表明，组织惯性会随着企业年龄的增长而不断地增强（Porter，1993）。而且这种惯性的变化也遵循一定的规律，在企业刚刚执行新战略的较短时期内，组织惯性的强度也相对较低，但随着时间的推移，组织惯性对战略变革的抵制将会表现出迅速上升的趋势。

3.组织文化与组织惯性

组织在其发展过程中，不断获取成功经验，组织文化是在经验的积累过程中逐渐形成，并成为组织成员共有的价值体系，渗透到组织管理、制度和结构三方面的内容中。当外部环境发生巨大变化时，具有强势的保守组织文化，则会严重妨碍企业员工对于新事物、新观念的接受和认可，导致组织惯性更强，从而会阻碍组织变化的实施。

Quinn （1988）根据将组织模式同文化类型结合起来的竞值模式理论，正是对组织文化对组织惯性影响的外在表现的一种更好的解释。组织在层级文化控制下的内部过程模式，更趋向于保守，主观上更倾向于集权控制，建立内部的秩序，相对于拥有发展文化的开放系统模式来说，这种组织的惯性压力更强。

四、总结

本文在对已有文献整理归纳的基础上，将组织惯性从组织管理、组织结构、组织制度三个维度进行划分，与此同时将组织规模、组织年龄、组织文化作为组织惯性大小的影响因素，为从微观层面深入分析单个企业的组织惯性提供了可能。同时定义管理惯性主要指管理的稳定性、结构惯性主要指结构复杂性和集权化，制度惯性主要指组织内部的规章制度等，以此实现组织惯性大小的量化。

参考文献：

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[5]方琳.组织惯性的生成及作用机制研究[D].南开大学，2005

[6]林绮云.制度学派的理论反思：台湾教育组织的改革经验.中国台湾1998-2000年度学科专题辅助研究成果发表会，2004年12月21日

重力和惯性的关系篇9

关键词: 惯性；存在；时间；空间

惯性是经典力学中的一个基本概念，同时它又是人们日常生活中的一个基础性观念，并且惯性问题也是经常被物理学界讨论的一个话题（1）。可是，尽管经典力学经过了漫长的发展时期，大部分的物理教师在此问题上还存在着很多的混乱性（2），本文试从几个方面对惯性进行了讨论，望引起大家的共识。

一、惯性的意义

大家知道，惯性是物体保持静止状态或匀速直线运动状态的性质（3）。一个物体，只要不受外力作用，原来静止的就会一直静止下去，而原来运动的则会一直作匀速直线运动。这里的问题在于：惯性是否是物体的性质？依据牛顿第一运动定律，任何物体均具有惯性。因而，看来惯性不是被研究物体的性质，因为这一性质是一切物体所具有的，也就是说它与物体的个别特征无关。因而，惯性只能是存在的一个特征，是被研究对象周围的环境在此对象上的表现。换一句话说，它是存在于物体周围的一种条件，一种约束。

二十世纪初，德国数学家诺特尔（4）证明了：空间平移对称性导致动量守恒、空间转动对称性导致角动量守恒、而时间均匀性导致能量守恒。事实上，物体的惯性是时间均匀性与空间对称性的必然结果。因而它与个别的特殊研究对象无关。惯性不是个别存在物的性质，个别存在物只是惯性的显现者，惯性的本质与个别存在物的特性无关。从而我们就不能用反映个别存在物性质的量（例如质量）来测度惯性。因为惯性作为存在的一种显现，并无大小可言，它只是存在之状态的表达。

二、惯性与物体运动状态变化的难易程度无关

通常认为质量是物体惯性大小的量度是据于这样的理由：质量大的物体在相同的力作用下其运动状态不容易改变。这是由牛顿第二定律所得到的基本结论。而事实上物体运动状态是否变化，物体运动状态的变化是难还是容易是与惯性无关的。惯性所揭示出的物体之性质不在于其使（或抗拒）物体运动状态的改变或代表改变的难易程度的能力，而在于它的保持某种特定状态（静止或匀速直线运动）的本领：在最相似的物之间，错觉说着最巧妙的谎；最小的罅隙是最难度（5）。因而惯性与物体的质量无关。倘若惯性与物体的质量有关的话，则我们也可以说力与惯性也有关系。因为对于相同质量的物体而言，力越小其运动状态就越难改变。因而，也即力越小物体的惯性越大。事实上，在惯性概念发展的最初时期，牛顿就将惯性与力进行等价的思考，当然现在大家知道牛顿的把惯性等同于力的思想是错的了。如果要说质量与惯性确有联系的话，作者以为也只能从这样的一个视角来看：惯性是由其表现物体周围存在着的与时空有关的天体质量分布情况决定着的性质。这是因为，根据广义相对论，空间的性质是由天体质量的分布所决定的。至于时间，自从奥古斯丁（6）提出“什么是时间？”以来，人们还没有认清它的真面目，也因而从更深的层次上而言，人们只认识到什么是惯性而还没有搞清惯性是什么。

惯性不是一种由个别物体自身所具备的原因（诚然，所有物体均会表现出惯性），它不是我们的一种吃力的、需要支撑的、痛苦感的反映，事实上，它是存在之美感的绽开。因而“惯性是物体对任何改变其运动状态的外来作用的阻抗的性质”（7）这样一种说法就是不当的。因为这一注释还是从对牛顿第二定律的基本分析而来的，在这一注释中已经隐藏了牛顿第二定律及对惯性与物体质量等价的认同感。其实，惯性是一种令人十分安全的、舒适的、和谐的存在之性质，它使物体的存在行为非常简单，而人们也往往由于常见到这种存在的简单性而忽视了它的深层含义。静止的永远静止，运动的永远作匀速直线运动，惯性就是将存在如此单调而重复地显现在人们眼前。凡是背离了这两种物体的存在情况而用惯性去解释其存在原因的，作者以为均属一种不当的诡辩行为。可是这种诡辩行为不仅麻木了人的脑神经而且充斥着各种各样的教科书（8），我们来看一些下面的例子。

例1．惯性也有不利的一面，高速行驶的车辆因惯性而不能及时制动常造成交通事故。所以，在城市的市区，对机动车的车速都有一定的限制，以利于行车安全。（9）

在这里，不能及时制动是由于惯性还是由于制动力不够大？略作思考，读者就可判断出是由于后者。将惯性看成一种破坏力是十分荒唐的。而发生交通事故的真正原因是，由于车辆质量较大，而相应的制动力在如此质量的物体上所产生的加速度很小，不能使车辆很快地减速，从而在短时间内停下来。倘若对于质量较大的车辆来说制动力也允许更大，那么作者认为还是可以在一定的时间内制动车辆的。

并且，这个例子中的“高速行驶的车辆”及“对机动车的车速都有一定的限制”的字句很容易使学生认为惯性和物体的运动速度有关。这对于初学者来说是一个很大的误导。

例2．把斧柄的一端在水泥地面上撞击几下，斧头就牢牢地套在斧柄上了，这是什么缘故呢？（10）

通常标准答案是这样的：开始斧头和斧柄同时向下运动，当斧柄遇到障碍物时突然停止，而斧头由于惯性保持原来的运动状态，这样斧头就牢牢地套在斧柄上了。

事实上，斧头在斧柄上套牢是由于斧头克服了阻力相对于斧柄运动了一段位移，而惯性不是克服某种阻力使斧头运动的原因。在此问题中的一个效果是斧头相对于斧柄产生了某种（克服一定力的）运动，因而我们必须以斧柄为参照系来考察此种运动的实质。当以斧柄为参照时，实际上斧柄在撞击的过程中是一个非惯性系，它相对于惯性系有一个向上的加速度。因而斧头在此参照系中必受到一个向下的“惯性力”，正是此力与斧头的重力克服了斧头与斧柄之间的弹力与摩擦阻力使斧头相对于斧柄前进了一段位移，从而使斧头在斧柄上套牢。如果一定要以地面为参照系来看斧头在斧柄上套牢的问题，那么可以这样认为：虽然斧头在斧柄上向下套牢的过程中没有受到除重力以外的向下的另外力，但相对于地面而言斧头具有一定的动能和重力势能，正是这个能量克服了阻力作功从而转化为内能。所以从效果上看，一是斧头相对于斧柄向下移动了一段位移，二是斧头与斧柄的接触面上在发热。

如果仅从动力学的角度来看，斧头在斧柄上套得牢不牢是由其受到的作用力大小与作

用时间（或所通过的位移）所共同决定的，也就是说它和斧头相对于斧柄的动能或动量变化有关。斧柄在“水泥地面”上“撞击”这两个条件只是使斧柄产生了相对于水泥地面的较大的动量变化率，从而也使斧头具有了相对于斧柄的惯性力。但是，虽然这个惯性力构成了斧头套牢在斧柄上的直接原因，可严格地说，斧头在斧柄上套得牢不牢的原因还和斧头的重力及斧柄的弹性和斧头与斧柄的摩擦力大小均有关系。并且斧头在斧柄上套得牢不牢和作用时间也大有关系，因而，撞击“几下”也是一个非常重要的条件。

例3．小车上竖直放置一个木块，让木块随小车沿着桌面向右运动，当小车被档板制动时，车上的木块向右倾倒。这是怎么回事呢？（11）

教科书上的答案是这样的：小车突然停止的时候，由于木块和小车之间的摩擦，木块的底部也随着停止，可是木块的上部由于惯性要保持原来的运动状态，所以木块向右倾倒。

事实上，本例中小车上木块的倾倒是由于力矩作用的缘故。若以地面为参照物，小车对木块的摩擦力对木块的重心而言有一个顺时针旋转的力矩，从而木块向右倾倒。若以小车为参照物，小车被档板制动时已是一个非惯性系，作用在木块（重心）上的“惯性力”对木块的底端也产生一个使木块作顺时针旋转的力矩。

需要指出的是，在上述例2和例3中，斧头在斧柄上套牢和木块在小车上倾倒已是一个涉及物体在非惯性系中的动力学的问题。其中例2是非惯性系中的质点动力学问题，而例3则是非惯性系中的刚体动力学问题。可是，在非惯性系中，我们通常意义上所论述的牛顿第一定律已不成立，从而也失去了此两例的代表意义。也就是说，这两个例子不仅是不准确的解释而且是不适当的例子。在涉及惯性的问题上我们必须分别那些是属于惯性现象，而那些则不属于惯性现象——即为动力学现象。牛顿的例子，毫无疑问是正确的（12），但我们许多的物理学工作者却将惯性对事物的解释范围作了相当随意而并不恰当的扩展或扭曲。其实在讲述惯性时，用不着举更新鲜的特别例子，倒是需指出惯性使我们对事物常态的存在方式太熟视无睹了。这里问题的关键在于，惯性不是使物体改变运动状态（使火车制动、使斧头套牢在斧柄上、使小木块倾倒）的原因。严格地说，这些原因和物体的惯性无关，只和力有关，而至于火车制动得及时不及时，斧头套在斧柄上牢不牢，小木块倾倒得快不快，则不仅与力有关，还和物体的质量、形体、初速度有关。但即使如此地与质量和初速有关却也与惯性无关。

惯性，这个我们通常认为是由物体内在因素决定的性质，其实是物体存在方式的一种条件性：“试取汽车为参考系统来研究‘当汽车急剧刹车的时候，车中乘客有向前倾倒的倾向’这个问题，在汽车急剧刹车前，相对于汽车而言，乘客是静止的，在汽车急剧刹车时，乘客突然向前倾，这就是说，以汽车为参考系统，乘客由静止而突然向前倾，并不保持其静止状态，并不表现出惯性”（13）。这个条件就是：物体要表现出惯性，它必须处于惯性参考系中。而“事物的存在顽强地延续维持不变,无论运动是快是慢抑或停止。”（14）也只在惯性系中才成立。在研究物体的运动学与动力学问题时，惯性系总有着特殊的地位。可是，这个特殊地位的存在并不单单是人类抽象理性的功劳,并不是人类贪懒和间集化的一个报应，惯性系的存在有其形而上的基础：自然之美的呈现及人对自然之美呈现体认的同一性。如果没有了存在的时间均匀性与空间对称性，我们选取的相对于地面作匀速直线运动的参考系对研究动力学问题而言也就将成为一个畸形的怪胎。惯性系不仅在计算上向人类提供了联系物体的相互作用与相对运动的便利方式，其更根本的是它使人与存在的关系成为审美性的。惯性定律给我们的启示是：存在是美的。而惯性系则是自然对人的一个馈赠。也因而，我们应当从审美的视角来看待惯性，而不应当将它看成一个恶魔或一件便宜货。

所有的老师都要求学生不要把惯性与惯性定律混为一谈，可是当我们的老师用动力学的观点来看待惯性——也就是说，把惯性与牛顿第二定律混为一谈的时候，对学生的这一期望是合适的吗？其实这是一个误区：当教完一些物理学的基本概念与规律以后，就要求学生用它们解释自然现象。事实上，物理学中有些基本概念与规律不是要求我们去解释自然现象，它没有这个功能，它只是告诉我们要去感受些什么，它提供给我们的不是一种推理的方式，而是一个判断的原则 ：它促成我们的判断更接近于自然之美的呈现。

三、惯性定律与牛顿第二定律的关系

当物体所受的合外力为零时，从牛顿第二定律可知物体处于静止状态或作匀速直线运动。可是，仅依据这一点却不能认为牛顿第一定律是牛顿第二定律的一个特例。因为这两个定律的论述对象其实是不一样的。牛顿第二定律的研究对象是一个物体，而牛顿第一定律论述的是整个存在的性质。惯性——这个任何物体均具有的性质其实不是我们的个别研究对象所具有的性质，因为这个“任何物体”，包括了天地间的万物，而万物的总称（15）即是宇宙：“四方上下曰宇，古往今来曰宙”.也即任何个别的物体都不可能无条件地具有惯性：惯性是存在的特性，是存在着的时空的特性，是宇宙的特性。

其次，牛顿第二定律是关于个别物体因果性的规律，而牛顿第一定律却与个别物体的因果性无关，它是存在之状态的表述，它的表述是与具体的特定的时间无关的、瞬时性的。正是这种非时间性（16）构成了牛顿力学的本质特征。也正是牛顿第一定律所成立的时间均匀性与空间对称性构成了惯性系的特殊地位，从而使我们可以在牛顿第二定律的意义上来研究物体的动力学关系。因为毫无疑问，物体的运动性质和规律与采用怎样的空间和时间来度量有着密切的关系（17）。由此可见，不仅牛顿第一定律不是牛顿第二定律和特例，恰恰相反，现行的动力学规律正是牛顿第一定律所揭示的存在之性在具体的个体事物上的展现。惯性定律比牛顿第二定律具有更强的基础性。也就是说，正是惯性现象，构成了牛顿动力学所以成立的操作平台。由于物体在不受外力作用下保持其速度不变，因而物体运动速度的变化才跟物体的受力相关。

最后，牛顿把惯性定律放在三个运动定律的首位也是与其对自然的信仰因素有关的。因为在文艺复兴之前的绝大部分思想家继承了亚里士多德关于物体运动内在决定论的观点。但在牛顿看来，基本的物质粒子

完全是惰性的，没有任何自发的运动，而电、磁、光这些‘非物质’的力量则成为神在自然中的行动的载体（18）。也就是说，惯性定律内隐含着牛顿否定亚里士多德运动观的内在目的论从而建立新力学的形而上基础。

四、惯性与具体物体的质量无关

从上面的讨论可以看出：“质量是物体惯性大小的量度”这个论题，在几个角度去看都是错误的。第一，质量不是物体惯性大小的量度。个别研究对象的质量与其所揭示的惯性毫无关联。因为这两者从数量上来看是一对无穷大的关系，从内容上来看是个体与存在的关系，在它们之间，人类的理性不可能找到逻辑上的因果链。第二，“物体（的）惯性”这样的说法缺乏依据，因为惯性不是物体的性质。物体只是作为惯性的表现者而存在的。第三，“惯性（的）大小”这样的说法也缺乏依据，因为惯性没有大小，惯性只是存在的一种表达方式，一种特定状态的显现。第四，既然惯性并无大小，我们也不可去进行量度，事实上，任何一本教科书上也没有指出惯性与质量的函数关系，因为这一函数关系并不存在，它只是人们的一个虚假的逻辑推测，谁也不能证明质量与惯性成正比或不成正比 ，更不能得出它们之间的比例系数，因为这些关系均是虚假的。因而，物理学界流传的物体的惯性等于它的质量（19）只是人们一个随心所欲的错误言说。

由于物体质量与惯性无关，所以，将牛顿第二定律中的质量称为惯性质量就是不当的，质量的确对物体运动状态的改变有一种象力一样的阻抗作用，质量在改变物体运动的状态上而言似乎有一种“消解”、“抗拒”力的性质。因而作者认为可将现行的“惯性质量”改称为物体的“抗性质量”。正如牛顿所说：“物体只有当有其他力作用于它，或者要改变它的状态时，才会产生这种力。这种力的作用既可以看做是抵抗力，也可以看做是推斥力。（20）”因为质量与物体运动状态的变化快慢有关，它事实上具有动力学特征，当一个物体的质量大时，它对运动状态改变的阻抗能力就越大。

从逻辑上而言，我们只有将惯性从物质的内在因素中解除出来，才能完全地克服牛顿时代的机械论自然观与牛顿第一运动定律之间存在着的深刻矛盾。也就是说，这样才能使牛顿第一定律恰如其分地建立在由文艺复兴所形成的机械论而不是亚里士多德的目的论的形而上学基础之上。

五、惯性定律的表述方式

牛顿第一定律是动力学定律的基础，但它本身并不表征物体的某种动力学性质，它是关于人类体认自然之美、自然之和谐的陈述。据于上面的论述，对牛顿第一定律的陈述方式作以下的要求是并不过分的：反映时间的均匀性，空间的对称性，及自然之美对人的呈现。可是，现行的许多教科书中对牛顿第一定律的陈述是很不一致的。当然，这种不一致性用老眼光来看是无伤大雅的，但以今天的眼光来看，这种差异性就成为值得商讨的了。

例如：一个物体，如果没有受到其他物体的作用，它就保持自己的静止状态或匀速直线运动状态（21）。这样的陈述可能离惯性定律的本义较远，因为这一陈述的方式是在动力学的维度上来进行的，陈述的对象是“一个物体”。这和牛顿第二定律的研究对象是一致的，这样方式的陈述毫无疑问地可以把惯性定律认为是牛顿第二定律的一个特例，因为“如果没有”这几个字就表达了陈述事件的某种特殊性。

另外一种常见的陈述方式是：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。（22）这样一种表述比前一种完整多了，它几乎就是牛顿的原义，但这里的“一切物体”应当换成“任何物体”（23）。因为在此论述中的“任何物体”实际上是对一切物体的否定，而“有外力”应当换成“其它物体的作用”，因为惯性定律是不涉及力的，操作意义上的力这个动力学的基本概念与惯性无关。

作者试着这样来陈述惯性定律：存在着的宇宙有这样一种性质，它使任何物体在没有受到其它物体作用的时候总保持静止状态或匀速直线运动状态。或许，这样的一种陈述方式是较明晰的陈述方式，它强调了惯性与惯性的表现者（个别研究对象）的严格区分，这个陈述的主语是性质，这样的陈述才可称为关于“惯性”的定律。而我们也应当将惯性定义为：使物体保持静止或匀速直线运动状态的性质。

六、人们误解惯性的来源

人们在惯性问题上所犯的错误认识，既来源于历史上人们对于和惯性概念相联结的力与物体运动关系的一贯表达方式，又来源于牛顿的表述与对于牛顿力学理解上的偏差。“事实上，牛顿似乎注定要被人误解”。（24）

在牛顿所陈述的第一定律中：（25）“每个物体都保持其静止、或匀速直线运动的状态，除非有外力作用于它迫使它改变那个状态（every body persists it’s state of rest or of uniform motion in a straight line until it is compelled by some force to change that state.）”。牛顿对“除非有外力作用于它迫使它”作出了对应的理解，即认为保持其静止或匀速直线运动状态的物体是由内部原因的，这个内部原因即称为惯性：“vis insita,或物质固有的力，是一种起抵抗作用的力，它存在于每一个物体当中，大小与该物体相当，并使之保持其现有的状态，或是静止，或是匀速直线运动”。（26）在牛顿时代，作出这样的判断是无可厚非的：“一个物体，由于其物质的惰性（现称惯性——译者注），要改变它的静止或运动状态就极其不易。因此这种固有的力可以用一个最确切的名称‘惯性’或‘惰性力’来称它。”（27）因为在牛顿时代是无法判定惯性的本质的。从牛顿的这一段话我们大致可以判断出，他几乎是在第二定律的意义上来领会惯性的，因而他才认为（惯性）大小与该物体的运动和质量有关。

这一观点可以追踪到亚里士多德，它影响了包括牛顿在内的一大批科学家的思维方式。在牛顿之前的开普勒也就惯性说过（29）：“如果天体不赋有类似于重量的惯性，要使它运动就不需要力，最小的动力就足以使它有无限的速度，但由于天体公转需要用一定的时间，有的长些，有的短些，因此非常明显，物质必须具有能说明这些差别的惯性”；“惯性，或对运动的阻力是物质的一种特性，在给定的体积中，物质的量愈多，惯性愈强。”由此我们也可见，在开普勒那里已经有惯性等同于力与质量的观点了。

从上面的论述可以看出，人们对于惯性的错误理解主要是由历史原因所造成的，这个原因主要在于：人们普遍地认为事物外在的状态是有其内在原因的。当人们

在物体之外找不到令人信服的可感觉的原因的时候，就只能把它归因于物体的内部。牛顿将惯性归因于物体的内部，把惯性看成阻碍物体改变其静止或匀速直线运动状况的内力，他假设的惯性非常接近布里丹的冲力——即：惯性作为一个内力，在缺乏外部动力或阻力时，会引起无定限的直线运动（30），另一方面，牛顿的惯性观又来自于他对古希腊关于自然具有灵魂观念的继承，我们可以从他的著作中强烈地感到，他具有自然界的物体与人一样会在受到作用时产生反作用这样一种强烈的思想意向。显然，在现代人看来，自然界的物体是与人具有本质区别的。

在牛顿以后，欧拉则将牛顿关于vis insita 的比较隐晦的注释作了同牛顿之前的有些科学家的直感一样的有一定危险性的表白：“惯性是物体保持静止或保持匀速直线运动的能力．．．．．惯性的大小与质量成正比例。”（31） 可是现在看来，这种危险性中是带有错误的。从那以后到现在，人们对于惯性的理解基本上是庸俗性质的。随着现代物理学的发展，特别是诺特尔之后，我们可以认识到使物体保持静止状态或匀速直线运动状态的原因并不在物体的内部、也跟力无关，而是由于物体所处的时间均匀性与空间对称性。也就是说，我们必须对牛顿意义上的惯性作出更开放性与发展性的理解，牛顿的vis insita（惯性是一个消极的本原，靠此本原物体维持它们的运动或静止，按照作用力的大小接受运动，按照受到阻力的大小抵制运动。（32））可以深入为两个层面的结论：在没有外力的作用下，一个物体，它能保持静止状态或匀速直线运动是由于惯性，即时间均匀性与空间对称性；在同样大小的力的作用下，一个物体它的运动状态较难改变是由于它的动力学特性——抗性，即它的质量较大。

参考文献：

(1) 邹荣. 质量是物体惯性大小的量度吗? 新世纪教育文集. 中国广播电视出版社，2000，11，1版，454.

邓昭镜.邓玉兰. 质量是惯性的量度,还是物质之量的量度. 物理教师，2000，12，33.

(2) 徐祖年. 质量是惯性或引力的量度. 物理教师，2001，11，27.

(3) 梁昆淼．力学，上册（修订版）．高等教学出版社，1978，12修订第2版，64.

(4) 漆安慎 杜婵英. 力学, 高等教育出版社. 1997,7,1版,222.

〔美〕阿 · 热．可怕的对称．湖南科学技术出版社，1992，2．1版，126.

曾谨言. 量子力学 卷ⅱ.科学出版社, 1993,9,1版,231.

(5) 尼采文集．查拉斯图拉卷．青海人民出版社，1995，11，1版，163．

(6)〔古罗马〕奥古斯丁.忏悔录.商务印书馆，1963，7,1版，242．

(7) 中国大百科全书，物理学，ⅱ.中国大百科全书出版社，1987，7，1版，1236．

(8) 同(3),65．

(9) 九年义务教育三年制初级中学试用课本,物理,第一册.上海科学技术出版社,1996,5,1版,109．

(10) 同(9)．

重力和惯性的关系篇10

关键词:  惯性；存在；时间；空间 

   惯性是经典力学中的一个基本概念，同时它又是人们日常生活中的一个基础性观念，并且惯性问题也是经常被物理学界讨论的一个话题（1）。可是，尽管经典力学经过了漫长的发展时期，大部分的物理教师在此问题上还存在着很多的混乱性（2），本文试从几个方面对惯性进行了讨论，望引起大家的共识。 

一、惯性的意义 

   大家知道，惯性是物体保持静止状态或匀速直线运动状态的性质（3）。一个物体，只要不受外力作用，原来静止的就会一直静止下去，而原来运动的则会一直作匀速直线运动。这里的问题在于：惯性是否是物体的性质？依据牛顿第一运动定律，任何物体均具有惯性。因而，看来惯性不是被研究物体的性质，因为这一性质是一切物体所具有的，也就是说它与物体的个别特征无关。因而，惯性只能是存在的一个特征，是被研究对象周围的环境在此对象上的表现。换一句话说，它是存在于物体周围的一种条件，一种约束。 

    二十世纪初，德国数学家诺特尔（4）证明了：空间平移对称性导致动量守恒、空间转动对称性导致角动量守恒、而时间均匀性导致能量守恒。事实上，物体的惯性是时间均匀性与空间对称性的必然结果。因而它与个别的特殊研究对象无关。惯性不是个别存在物的性质，个别存在物只是惯性的显现者，惯性的本质与个别存在物的特性无关。从而我们就不能用反映个别存在物性质的量（例如质量）来测度惯性。因为惯性作为存在的一种显现，并无大小可言，它只是存在之状态的表达。 

二、惯性与物体运动状态变化的难易程度无关 

    通常认为质量是物体惯性大小的量度是据于这样的理由：质量大的物体在相同的力作用下其运动状态不容易改变。这是由牛顿第二定律所得到的基本结论。而事实上物体运动状态是否变化，物体运动状态的变化是难还是容易是与惯性无关的。惯性所揭示出的物体之性质不在于其使（或抗拒）物体运动状态的改变或代表改变的难易程度的能力，而在于它的保持某种特定状态（静止或匀速直线运动）的本领：在最相似的物之间，错觉说着最巧妙的谎；最小的罅隙是最难度（5）。因而惯性与物体的质量无关。倘若惯性与物体的质量有关的话，则我们也可以说力与惯性也有关系。因为对于相同质量的物体而言，力越小其运动状态就越难改变。因而，也即力越小物体的惯性越大。事实上，在惯性概念发展的最初时期，牛顿就将惯性与力进行等价的思考，当然现在大家知道牛顿的把惯性等同于力的思想是错的了。如果要说质量与惯性确有联系的话，作者以为也只能从这样的一个视角来看：惯性是由其表现物体周围存在着的与时空有关的天体质量分布情况决定着的性质。这是因为，根据广义相对论，空间的性质是由天体质量的分布所决定的。至于时间，自从奥古斯丁（6）提出“什么是时间？”以来，人们还没有认清它的真面目，也因而从更深的层次上而言，人们只认识到什么是惯性而还没有搞清惯性是什么。 

    惯性不是一种由个别物体自身所具备的原因（诚然，所有物体均会表现出惯性），它不是我们的一种吃力的、需要支撑的、痛苦感的反映，事实上，它是存在之美感的绽开。因而“惯性是物体对任何改变其运动状态的外来作用的阻抗的性质”（7）这样一种说法就是不当的。因为这一注释还是从对牛顿第二定律的基本分析而来的，在这一注释中已经隐藏了牛顿第二定律及对惯性与物体质量等价的认同感。其实，惯性是一种令人十分安全的、舒适的、和谐的存在之性质，它使物体的存在行为非常简单，而人们也往往由于常见到这种存在的简单性而忽视了它的深层含义。静止的永远静止，运动的永远作匀速直线运动，惯性就是将存在如此单调而重复地显现在人们眼前。凡是背离了这两种物体的存在情况而用惯性去解释其存在原因的，作者以为均属一种不当的诡辩行为。可是这种诡辩行为不仅麻木了人的脑神经而且充斥着各种各样的教科书（8），我们来看一些下面的例子。 

    例1．惯性也有不利的一面，高速行驶的车辆因惯性而不能及时制动常造成交通事故。所以，在城市的市区，对机动车的车速都有一定的限制，以利于行车安全。（9） 

在这里，不能及时制动是由于惯性还是由于制动力不够大？略作思考，读者就可判断出是由于后者。将惯性看成一种破坏力是十分荒唐的。而发生交通事故的真正原因是，由于车辆质量较大，而相应的制动力在如此质量的物体上所产生的加速度很小，不能使车辆很快地减速，从而在短时间内停下来。倘若对于质量较大的车辆来说制动力也允许更大，那么作者认为还是可以在一定的时间内制动车辆的。 

    并且，这个例子中的“高速行驶的车辆”及“对机动车的车速都有一定的限制”的字句很容易使学生认为惯性和物体的运动速度有关。这对于初学者来说是一个很大的误导。 

    例2．把斧柄的一端在水泥地面上撞击几下，斧头就牢牢地套在斧柄上了，这是什么缘故呢？（10） 

通常标准答案是这样的：开始斧头和斧柄同时向下运动，当斧柄遇到障碍物时突然停止，而斧头由于惯性保持原来的运动状态，这样斧头就牢牢地套在斧柄上了。 

    事实上，斧头在斧柄上套牢是由于斧头克服了阻力相对于斧柄运动了一段位移，而惯性不是克服某种阻力使斧头运动的原因。在此问题中的一个效果是斧头相对于斧柄产生了某种（克服一定力的）运动，因而我们必须以斧柄为参照系来考察此种运动的实质。当以斧柄为参照时，实际上斧柄在撞击的过程中是一个非惯性系，它相对于惯性系有一个向上的加速度。因而斧头在此参照系中必受到一个向下的“惯性力”，正是此力与斧头的重力克服了斧头与斧柄之间的弹力与摩擦阻力使斧头相对于斧柄前进了一段位移，从而使斧头在斧柄上套牢。如果一定要以地面为参照系来看斧头在斧柄上套牢的问题，那么可以这样认为：虽然斧头在斧柄上向下套牢的过程中没有受到除重力以外的向下的另外力，但相对于地面而言斧头具有一定的动能和重力势能，正是这个能量克服了阻力作功从而转化为内能。所以从效果上看，一是斧头相对于斧柄向下移动了一段位移，二是斧头与斧柄的接触面上在发热。 

    如果仅从动力学的角度来看，斧头在斧柄上套得牢不牢是由其受到的作用力大小与作

用时间（或所通过的位移）所共同决定的，也就是说它和斧头相对于斧柄的动能或动量变化有关。斧柄在“水泥地面”上“撞击”这两个条件只是使斧柄产生了相对于水泥地面的较大的动量变化率，从而也使斧头具有了相对于斧柄的惯性力。但是，虽然这个惯性力构成了斧头套牢在斧柄上的直接原因，可严格地说，斧头在斧柄上套得牢不牢的原因还和斧头的重力及斧柄的弹性和斧头与斧柄的摩擦力大小均有关系。并且斧头在斧柄上套得牢不牢和作用时间也大有关系，因而，撞击“几下”也是一个非常重要的条件。 

    例3．小车上竖直放置一个木块，让木块随小车沿着桌面向右运动，当小车被档板制动时，车上的木块向右倾倒。这是怎么回事呢？（11） 

    教科书上的答案是这样的：小车突然停止的时候，由于木块和小车之间的摩擦，木块的底部也随着停止，可是木块的上部由于惯性要保持原来的运动状态，所以木块向右倾倒。

    事实上，本例中小车上木块的倾倒是由于力矩作用的缘故。若以地面为参照物，小车对木块的摩擦力对木块的重心而言有一个顺时针旋转的力矩，从而木块向右倾倒。若以小车为参照物，小车被档板制动时已是一个非惯性系，作用在木块（重心）上的“惯性力”对木块的底端也产生一个使木块作顺时针旋转的力矩。 

    需要指出的是，在上述例2和例3中，斧头在斧柄上套牢和木块在小车上倾倒已是一个涉及物体在非惯性系中的动力学的问题。其中例2是非惯性系中的质点动力学问题，而例3则是非惯性系中的刚体动力学问题。可是，在非惯性系中，我们通常意义上所论述的牛顿第一定律已不成立，从而也失去了此两例的代表意义。也就是说，这两个例子不仅是不准确的解释而且是不适当的例子。在涉及惯性的问题上我们必须分别那些是属于惯性现象，而那些则不属于惯性现象——即为动力学现象。牛顿的例子，毫无疑问是正确的（12），但我们许多的物理学工作者却将惯性对事物的解释范围作了相当随意而并不恰当的扩展或扭曲。其实在讲述惯性时，用不着举更新鲜的特别例子，倒是需指出惯性使我们对事物常态的存在方式太熟视无睹了。这里问题的关键在于，惯性不是使物体改变运动状态（使火车制动、使斧头套牢在斧柄上、使小木块倾倒）的原因。严格地说，这些原因和物体的惯性无关，只和力有关，而至于火车制动得及时不及时，斧头套在斧柄上牢不牢，小木块倾倒得快不快，则不仅与力有关，还和物体的质量、形体、初速度有关。但即使如此地与质量和初速有关却也与惯性无关。 

    惯性，这个我们通常认为是由物体内在因素决定的性质，其实是物体存在方式的一种条件性：“试取汽车为参考系统来研究‘当汽车急剧刹车的时候，车中乘客有向前倾倒的倾向’这个问题，在汽车急剧刹车前，相对于汽车而言，乘客是静止的，在汽车急剧刹车时，乘客突然向前倾，这就是说，以汽车为参考系统，乘客由静止而突然向前倾，并不保持其静止状态，并不表现出惯性”（13）。这个条件就是：物体要表现出惯性，它必须处于惯性参考系中。而“事物的存在顽强地延续维持不变,无论运动是快是慢抑或停止。”（14）也只在惯性系中才成立。在研究物体的运动学与动力学问题时，惯性系总有着特殊的地位。可是，这个特殊地位的存在并不单单是人类抽象理性的功劳,并不是人类贪懒和间集化的一个报应，惯性系的存在有其形而上的基础：自然之美的呈现及人对自然之美呈现体认的同一性。如果没有了存在的时间均匀性与空间对称性，我们选取的相对于地面作匀速直线运动的参考系对研究动力学问题而言也就将成为一个畸形的怪胎。惯性系不仅在计算上向人类提供了联系物体的相互作用与相对运动的便利方式，其更根本的是它使人与存在的关系成为审美性的。惯性定律给我们的启示是：存在是美的。而惯性系则是自然对人的一个馈赠。也因而，我们应当从审美的视角来看待惯性，而不应当将它看成一个恶魔或一件便宜货。 

    所有的老师都要求学生不要把惯性与惯性定律混为一谈，可是当我们的老师用动力学的观点来看待惯性——也就是说，把惯性与牛顿第二定律混为一谈的时候，对学生的这一期望是合适的吗？其实这是一个误区：当教完一些物理学的基本概念与规律以后，就要求学生用它们解释自然现象。事实上，物理学中有些基本概念与规律不是要求我们去解释自然现象，它没有这个功能，它只是告诉我们要去感受些什么，它提供给我们的不是一种推理的方式，而是一个判断的原则 ：它促成我们的判断更接近于自然之美的呈现。 

    三、惯性定律与牛顿第二定律的关系 

    当物体所受的合外力为零时，从牛顿第二定律可知物体处于静止状态或作匀速直线运动。可是，仅依据这一点却不能认为牛顿第一定律是牛顿第二定律的一个特例。因为这两个定律的论述对象其实是不一样的。牛顿第二定律的研究对象是一个物体，而牛顿第一定律论述的是整个存在的性质。惯性——这个任何物体均具有的性质其实不是我们的个别研究对象所具有的性质，因为这个“任何物体”，包括了天地间的万物，而万物的总称（15）即是宇宙：“四方上下曰宇，古往今来曰宙”.也即任何个别的物体都不可能无条件地具有惯性：惯性是存在的特性，是存在着的时空的特性，是宇宙的特性。 

   其次，牛顿第二定律是关于个别物体因果性的规律，而牛顿第一定律却与个别物体的因果性无关，它是存在之状态的表述，它的表述是与具体的特定的时间无关的、瞬时性的。正是这种非时间性（16）构成了牛顿力学的本质特征。也正是牛顿第一定律所成立的时间均匀性与空间对称性构成了惯性系的特殊地位，从而使我们可以在牛顿第二定律的意义上来研究物体的动力学关系。因为毫无疑问，物体的运动性质和规律与采用怎样的空间和时间来度量有着密切的关系（17）。由此可见，不仅牛顿第一定律不是牛顿第二定律和特例，恰恰相反，现行的动力学规律正是牛顿第一定律所揭示的存在之性在具体的个体事物上的展现。惯性定律比牛顿第二定律具有更强的基础性。也就是说，正是惯性现象，构成了牛顿动力学所以成立的操作平台。由于物体在不受外力作用下保持其速度不变，因而物体运动速度的变化才跟物体的受力相关。  

  

  最后，牛顿把惯性定律放在三个运动定律的首位也是与其对自然的信仰因素有关的。因为在文艺复兴之前的绝大部分思想家继承了亚里士多德关于物体运动内在决定论的观点。但在牛顿看来，基本的物质粒子

完全是惰性的，没有任何自发的运动，而电、磁、光这些‘非物质’的力量则成为神在自然中的行动的载体（18）。也就是说，惯性定律内隐含着牛顿否定亚里士多德运动观的内在目的论从而建立新力学的形而上基础。 

    四、惯性与具体物体的质量无关 

    从上面的讨论可以看出：“质量是物体惯性大小的量度”这个论题，在几个角度去看都是错误的。第一，质量不是物体惯性大小的量度。个别研究对象的质量与其所揭示的惯性毫无关联。因为这两者从数量上来看是一对无穷大的关系，从内容上来看是个体与存在的关系，在它们之间，人类的理性不可能找到逻辑上的因果链。第二，“物体（的）惯性”这样的说法缺乏依据，因为惯性不是物体的性质。物体只是作为惯性的表现者而存在的。第三，“惯性（的）大小”这样的说法也缺乏依据，因为惯性没有大小，惯性只是存在的一种表达方式，一种特定状态的显现。第四，既然惯性并无大小，我们也不可去进行量度，事实上，任何一本教科书上也没有指出惯性与质量的函数关系，因为这一函数关系并不存在，它只是人们的一个虚假的逻辑推测，谁也不能证明质量与惯性成正比或不成正比 ，更不能得出它们之间的比例系数，因为这些关系均是虚假的。因而，物理学界流传的物体的惯性等于它的质量（19）只是人们一个随心所欲的错误言说。 

    由于物体质量与惯性无关，所以，将牛顿第二定律中的质量称为惯性质量就是不当的，质量的确对物体运动状态的改变有一种象力一样的阻抗作用，质量在改变物体运动的状态上而言似乎有一种“消解”、“抗拒”力的性质。因而作者认为可将现行的“惯性质量”改称为物体的“抗性质量”。正如牛顿所说：“物体只有当有其他力作用于它，或者要改变它的状态时，才会产生这种力。这种力的作用既可以看做是抵抗力，也可以看做是推斥力。（20）”因为质量与物体运动状态的变化快慢有关，它事实上具有动力学特征，当一个物体的质量大时，它对运动状态改变的阻抗能力就越大。 

    从逻辑上而言，我们只有将惯性从物质的内在因素中解除出来，才能完全地克服牛顿时代的机械论自然观与牛顿第一运动定律之间存在着的深刻矛盾。也就是说，这样才能使牛顿第一定律恰如其分地建立在由文艺复兴所形成的机械论而不是亚里士多德的目的论的形而上学基础之上。 

    五、惯性定律的表述方式 

    牛顿第一定律是动力学定律的基础，但它本身并不表征物体的某种动力学性质，它是关于人类体认自然之美、自然之和谐的陈述。据于上面的论述，对牛顿第一定律的陈述方式作以下的要求是并不过分的：反映时间的均匀性，空间的对称性，及自然之美对人的呈现。可是，现行的许多教科书中对牛顿第一定律的陈述是很不一致的。当然，这种不一致性用老眼光来看是无伤大雅的，但以今天的眼光来看，这种差异性就成为值得商讨的了。 

    例如：一个物体，如果没有受到其他物体的作用，它就保持自己的静止状态或匀速直线运动状态（21）。这样的陈述可能离惯性定律的本义较远，因为这一陈述的方式是在动力学的维度上来进行的，陈述的对象是“一个物体”。这和牛顿第二定律的研究对象是一致的，这样方式的陈述毫无疑问地可以把惯性定律认为是牛顿第二定律的一个特例，因为“如果没有”这几个字就表达了陈述事件的某种特殊性。 

    另外一种常见的陈述方式是：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。（22）这样一种表述比前一种完整多了，它几乎就是牛顿的原义，但这里的“一切物体”应当换成“任何物体”（23）。因为在此论述中的“任何物体”实际上是对一切物体的否定，而“有外力”应当换成“其它物体的作用”，因为惯性定律是不涉及力的，操作意义上的力这个动力学的基本概念与惯性无关。 

    作者试着这样来陈述惯性定律：存在着的宇宙有这样一种性质，它使任何物体在没有受到其它物体作用的时候总保持静止状态或匀速直线运动状态。或许，这样的一种陈述方式是较明晰的陈述方式，它强调了惯性与惯性的表现者（个别研究对象）的严格区分，这个陈述的主语是性质，这样的陈述才可称为关于“惯性”的定律。而我们也应当将惯性定义为：使物体保持静止或匀速直线运动状态的性质。 

    六、人们误解惯性的来源 

    人们在惯性问题上所犯的错误认识，既来源于历史上人们对于和惯性概念相联结的力与物体运动关系的一贯表达方式，又来源于牛顿的表述与对于牛顿力学理解上的偏差。“事实上，牛顿似乎注定要被人误解”。（24） 

    在牛顿所陈述的第一定律中：（25）“每个物体都保持其静止、或匀速直线运动的状态，除非有外力作用于它迫使它改变那个状态（every body persists it’s state of rest or of uniform motion in a straight line until it is compelled by some force to change that state.）”。牛顿对“除非有外力作用于它迫使它”作出了对应的理解，即认为保持其静止或匀速直线运动状态的物体是由内部原因的，这个内部原因即称为惯性：“vis insita,或物质固有的力，是一种起抵抗作用的力，它存在于每一个物体当中，大小与该物体相当，并使之保持其现有的状态，或是静止，或是匀速直线运动”。（26）在牛顿时代，作出这样的判断是无可厚非的：“一个物体，由于其物质的惰性（现称惯性——译者注），要改变它的静止或运动状态就极其不易。因此这种固有的力可以用一个最确切的名称‘惯性’或‘惰性力’来称它。”（27）因为在牛顿时代是无法判定惯性的本质的。从牛顿的这一段话我们大致可以判断出，他几乎是在第二定律的意义上来领会惯性的，因而他才认为（惯性）大小与该物体的运动和质量有关。

    这一观点可以追踪到亚里士多德，它影响了包括牛顿在内的一大批科学家的思维方式。在牛顿之前的开普勒也就惯性说过（29）：“如果天体不赋有类似于重量的惯性，要使它运动就不需要力，最小的动力就足以使它有无限的速度，但由于天体公转需要用一定的时间，有的长些，有的短些，因此非常明显，物质必须具有能说明这些差别的惯性”；“惯性，或对运动的阻力是物质的一种特性，在给定的体积中，物质的量愈多，惯性愈强。”由此我们也可见，在开普勒那里已经有惯性等同于力与质量的观点了。 

    从上面的论述可以看出，人们对于惯性的错误理解主要是由历史原因所造成的，这个原因主要在于：人们普遍地认为事物外在的状态是有其内在原因的。当人们

在物体之外找不到令人信服的可感觉的原因的时候，就只能把它归因于物体的内部。牛顿将惯性归因于物体的内部，把惯性看成阻碍物体改变其静止或匀速直线运动状况的内力，他假设的惯性非常接近布里丹的冲力——即：惯性作为一个内力，在缺乏外部动力或阻力时，会引起无定限的直线运动（30），另一方面，牛顿的惯性观又来自于他对古希腊关于自然具有灵魂观念的继承，我们可以从他的著作中强烈地感到，他具有自然界的物体与人一样会在受到作用时产生反作用这样一种强烈的思想意向。显然，在现代人看来，自然界的物体是与人具有本质区别的。 

    在牛顿以后，欧拉则将牛顿关于vis insita 的比较隐晦的注释作了同牛顿之前的有些科学家的直感一样的有一定危险性的表白：“惯性是物体保持静止或保持匀速直线运动的能力．．．．．惯性的大小与质量成正比例。”（31） 可是现在看来，这种危险性中是带有错误的。从那以后到现在，人们对于惯性的理解基本上是庸俗性质的。随着现代物理学的发展，特别是诺特尔之后，我们可以认识到使物体保持静止状态或匀速直线运动状态的原因并不在物体的内部、也跟力无关，而是由于物体所处的时间均匀性与空间对称性。也就是说，我们必须对牛顿意义上的惯性作出更开放性与发展性的理解，牛顿的vis insita（惯性是一个消极的本原，靠此本原物体维持它们的运动或静止，按照作用力的大小接受运动，按照受到阻力的大小抵制运动。（32））可以深入为两个层面的结论：在没有外力的作用下，一个物体，它能保持静止状态或匀速直线运动是由于惯性，即时间均匀性与空间对称性；在同样大小的力的作用下，一个物体它的运动状态较难改变是由于它的动力学特性——抗性，即它的质量较大。