在 ざい 物理 ぶつり 學 がく 裡 うら ,慣性 かんせい (英語 えいご :inertia )是 ぜ 物體 ぶったい 抗拒 こうきょ 其運動 うんどう 狀態 じょうたい 被 ひ 改變 かいへん 的 てき 性質 せいしつ 。物體 ぶったい 的 てき 慣性 かんせい 可 か 以用其質量 しつりょう 來 き 衡量 ,質量 しつりょう 越 えつ 大 だい ,慣性 かんせい 也越大 だい 。艾 もぐさ 薩克·牛 うし 頓 とみ 在 ざい 鉅著《自然 しぜん 哲學 てつがく 的 てき 數學 すうがく 原理 げんり 》裡 うら 定義 ていぎ 慣性 かんせい 為 ため :[1]
慣性 かんせい ,或 ある 物質 ぶっしつ 固有 こゆう 的 てき 力 りょく ,是 ぜ 一 いち 種 しゅ 抗拒 こうきょ 的 てき 現象 げんしょう ,它存在 そんざい 於每一 いち 物體 ぶったい 當 とう 中 ちゅう ,大小 だいしょう 與 あずか 該物體 たい 相當 そうとう ,並 なみ 盡 つき 量 りょう 使 し 其保持 ほじ 現有 げんゆう 的 てき 狀態 じょうたい ,不 ふ 論 ろん 是 ぜ 靜止 せいし 狀態 じょうたい ,或 ある 是 ぜ 等 とう 速 そく 直線 ちょくせん 運動 うんどう 狀態 じょうたい 。
更 さら 具體 ぐたい 而言,牛 うし 頓 ひたぶる 第 だい 一 いち 定律 ていりつ 表明 ひょうめい ,存在 そんざい 某 ぼう 些參考 さんこう 系 けい ,在 ざい 其中,不 ふ 受外力 りょく 的 てき 物體 ぶったい 都 と 保持 ほじ 靜止 せいし 或 ある 等 ひとし 速 そく 直線 ちょくせん 運動 うんどう 。也就是 ぜ 說 せつ ,從 したがえ 某 ぼう 些参考 さんこう 系 けい 觀察 かんさつ ,假 かり 若 わか 施 ほどこせ 加 か 於物體 ぶったい 的 てき 淨 きよし 外力 がいりょく 為 ため 零 れい ,則 のり 物體 ぶったい 運動 うんどう 速度 そくど 的 てき 大小 だいしょう 與 あずか 方向 ほうこう 恒 つね 定 じょう 。慣性 かんせい 定義 ていぎ 為 ため ,牛 うし 頓 ひたぶる 第 だい 一定律中的物體具有保持原來運動狀態的性質。滿足 まんぞく 牛 うし 頓 ひたぶる 第 だい 一 いち 定律 ていりつ 的 てき 參考 さんこう 系 けい ,稱 たたえ 為 ため 慣性 かんせい 參考 さんこう 系 けい 。稍 やや 後會 こうかい 有 ゆう 關 せき 於慣性 せい 參考 さんこう 系 けい 的 てき 更 さら 詳細 しょうさい 論述 ろんじゅつ 。
慣性 かんせい 原理 げんり 是 これ 經典 きょうてん 力學 りきがく 的 てき 基礎 きそ 原理 げんり 。很多學者 がくしゃ 認 みとめ 為 ため 慣性 かんせい 原理 げんり 就是牛 うし 頓 ひたぶる 第 だい 一 いち 定律 ていりつ 。遵守 じゅんしゅ 這原理 げんり ,物體 ぶったい 會 かい 持續 じぞく 地 ち 以現有 げんゆう 速度 そくど 移動 いどう ,除 じょ 非 ひ 有 ゆう 外力 がいりょく 迫 はさま 使 し 改變 かいへん 其速度 ど 。
在 ざい 地球 ちきゅう 表面 ひょうめん ,慣性 かんせい 時 じ 常會 じょうかい 被 ひ 摩擦 まさつ 力 りょく 、空氣 くうき 阻力等 ひとし 等 とう 效 こう 應 おう 掩蔽 えんぺい ,從 したがえ 而促使 し 物體 ぶったい 的 てき 移動 いどう 速度 そくど 變 へん 得 とく 越來 ごえく 越 えつ 慢(通常 つうじょう 最後 さいご 會 かい 變成 へんせい 靜止 せいし 狀態 じょうたい )。這現象 げんしょう 誤 あやま 導 しるべ 了 りょう 許多 きょた 古代 こだい 學者 がくしゃ ,例 れい 如,亞 あ 里 さと 斯多德 とく 認 みとめ 為 ため ,在 ざい 宇宙 うちゅう 裡 うら ,所有 しょゆう 物體 ぶったい 都 と 有 ゆう 其「自然 しぜん 位置 いち 」──處 しょ 於完美 び 狀態 じょうたい 的 てき 位置 いち ,物體 ぶったい 會 かい 固定 こてい 不動 ふどう 於其自然 しぜん 位置 いち ,只 ただ 有 ゆう 當 とう 外力 がいりょく 施 ほどこせ 加 か 時 じ ,物體 ぶったい 才 ざい 會 かい 移動 いどう 。[2]
文藝 ぶんげい 復興 ふっこう 之 これ 前 まえ ,在 ざい 西方 せいほう 哲學 てつがく 裡 うら 最 さい 被 ひ 廣 こう 泛接受 せつじゅ 的 てき 運動 うんどう 理論 りろん 是 ぜ 建立 こんりゅう 於大 おだい 約 やく 公 おおやけ 元 もと 前 まえ 335年 ねん 至 いたり 公 おおやけ 元 もと 前 まえ 322年 ねん 的 てき 亚里士多 した 德 とく 的 てき 學說 がくせつ 。亚里士多 した 德 とく 表明 ひょうめい ,假設 かせつ 沒 ぼつ 有 ゆう 「暴力 ぼうりょく 」(violent force )施 ほどこせ 加 か ,所有 しょゆう (在 ざい 地球 ちきゅう 上 じょう 的 てき )物體 ぶったい 最終 さいしゅう 都會 とかい 停止 ていし 運動 うんどう ,靜止 せいし 於其自然 しぜん 位置 いち ,但 ただし 只 ただ 要 よう 有 ゆう 暴力 ぼうりょく 促使物體 ぶったい 運動 うんどう ,物體 ぶったい 會 かい 持續 じぞく 其運動 うんどう 狀態 じょうたい 。當 とう 被 ひ 拋擲出 で 去 ざ 時 とき ,拋擲者 しゃ 的 てき 暴力 ぼうりょく 轉移 てんい 到 いた 拋物體 ぶったい 周圍 しゅうい 的 てき 空氣 くうき ,使 つかい 這些空氣 くうき 流動 りゅうどう ,成 なり 為 ため 新 しん 的 てき 推動者 しゃ ,繼續 けいぞく 不 ふ 停 とま 地 ち 促使拋物體 ぶったい 移動 いどう 。[3] [4]
在 ざい 之 これ 後 ご 大約 たいやく 兩 りょう 千 せん 年 ねん 內,亚里士多 した 德 とく 的 てき 運動 うんどう 概念 がいねん 廣 こう 泛地被 ひ 接受 せつじゅ ,只 ただ 有 ゆう 幾 いく 位 い 著名 ちょめい 哲學 てつがく 家 か 對 たい 這概念 がいねん 提出 ていしゅつ 質疑 しつぎ 。例 れい 如,在 ざい 第 だい 6世紀 せいき ,约翰·斐劳波 は 诺斯 嚴 いむ 厲批評 ひひょう 亚里士多 した 德 とく 關 せき 於物體 ぶったい 運動 うんどう 的 てき 不一致 ふいっち 理論 りろん :亚里士多 した 德 とく 認 みとめ 為 ため 真空 しんくう 不可能 ふかのう 存在 そんざい ,因 いん 為 ため ,在 ざい 真空 しんくう 裡 うら ,沒 ぼつ 有 ゆう 任 にん 何 なん 介 かい 質 しつ 促使物體 ぶったい 移動 いどう ,但 ただし 是 ぜ ,他 た 又 また 表示 ひょうじ ,介 かい 質 しつ 的 てき 阻力與 あずか 其密度 みつど 成 なり 正 せい 比 ひ :假設 かせつ 空氣 くうき 的 てき 密度 みつど 是 ぜ 水 すい 的 てき 一半 いっぱん ,則 のり 物體 ぶったい 通過 つうか 同樣 どうよう 路 ろ 徑 みち 所用 しょよう 掉的時間 じかん ,在 ざい 空氣 くうき 中 ちゅう 是 ぜ 在 ざい 水中 すいちゅう 的 てき 一半 いっぱん ,那 な 麼,物體 ぶったい 通過 つうか 真空 しんくう 所用 しょよう 掉得時間 じかん 應 おう 該更少 しょう 。[5] 斐劳波 は 诺斯主張 しゅちょう ,介 かい 質 しつ 只 ただ 能 のう 阻礙拋物體 ぶったい 的 てき 運動 うんどう ,不能 ふのう 促使拋物體 ぶったい 移動 いどう ;在 ざい 真空 しんくう 裡 うら ,沒 ぼつ 有 ゆう 任 にん 何 なん 介 かい 質 しつ ,拋物體 ぶったい 反 はん 而比較 ひかく 容易 ようい 移動 いどう 。[6] 斐劳波 は 诺斯建議 けんぎ ,促成 そくせい 拋物體 ぶったい 持續 じぞく 運動 うんどう 的 てき 因 いん 素 もと 與 あずか 周圍 しゅうい 介 かい 質 しつ 無關 むせき ,而是在 ざい 運動 うんどう 剛 ごう 開始 かいし 時 じ ,加 か 諸 しょ 於拋物體 ぶったい 的 てき 某 ぼう 種 しゅ 性質 せいしつ ,這性質 せいしつ 逐漸在 ざい 運動 うんどう 時 じ 消耗 しょうもう 殆盡。雖然這建議 けんぎ 與 あずか 當今 とうこん 慣性 かんせい 概念 がいねん 仍有所 しょ 差異 さい ,至 いたり 少 しょう 它已朝 あさ 著 しる 正確 せいかく 方向 ほうこう 跨 またが 出 で 基 もと 要 よう 的 てき 腳步。[7] [4] 但 ただし 是 ぜ ,在 ざい 那 な 時期 じき 與 あずか 之 これ 後 ご 很多年 ねん ,他 た 的 てき 想 そう 法 ほう 沒 ぼつ 有 ゆう 得 え 到 いた 重視 じゅうし ,很多亚里士多 した 德 とく 派 は 學者 がくしゃ 都 と 給 きゅう 予 よ 強烈 きょうれつ 反對 はんたい ,包括 ほうかつ 托 たく 马斯·阿 おもね 奎那 (約 やく 1225年 ねん -1274年 ねん )和 わ 艾 もぐさ 爾 なんじ 伯 はく 圖 ず 斯·麥 むぎ 格 かく 努 つとむ 斯 (約 やく 1200年 ねん -1280年 ねん )在 ざい 內。只 ただ 有 ゆう 奧 おく 卡姆的 てき 威 い 廉 れん (約 やく 1288年 ねん -1348年 ねん )反對 はんたい 亚里士多 した 德 とく 物理 ぶつり 學 がく 。他 た 質疑 しつぎ 亚里士多 した 德 とく 所 しょ 提 ひっさげ 到 いた 的 てき 運動 うんどう 的 てき 「推動者 しゃ 」到底 とうてい 在 ざい 哪裡,雖然他 た 否定 ひてい 亚里士多 した 德 とく 公理 こうり 的 てき 正確 せいかく 性 せい ,認 みとめ 為 ため 拋物體 ぶったい 的 てき 運動 うんどう 不 ふ 需要 じゅよう 隨時 ずいじ 隨 ずい 地 ち 都 と 有 ゆう 推動者 しゃ 伴 とも 隨 ずい 。但 ただし 是 ぜ ,他 た 也沒能 のう 給 きゅう 出 で 任 にん 何 なん 替 がえ 代 だい 答案 とうあん 。[6]
在 ざい 第 だい 14世紀 せいき ,法 ほう 國 こく 哲學 てつがく 家 か 讓 ゆずる ·布里 ふり 丹 に 提出 ていしゅつ 衝力說 りきせつ 。他 た 稱呼 しょうこ 促使物體 ぶったい 運動 うんどう 的 てき 性質 せいしつ 為 ため 衝力 ,這衝力 りょく 是 ぜ 由 よし 推動者 しゃ 傳送 でんそう 給 きゅう 物體 ぶったい ,促使物體 ぶったい 運動 うんどう 。他 た 否定 ひてい 了 りょう 衝力會 かい 自己 じこ 消耗 しょうもう 殆盡的 てき 想 そう 法 ほう 。布里 ふり 丹 に 認 みとめ 為 ため 永存 えいぞん 不朽 ふきゅう 的 てき 衝力是 ぜ 被 ひ 空氣 くうき 阻力或 ある 磨 みがけ 擦 ず 力 ちから 等 とう 等 とう 逐漸抵銷,只 ただ 要衝 ようしょう 力 りょく 大 だい 於阻力 りょく 或 ある 磨 みがけ 擦 ず 力 ちから 等 とう 等 とう ,物體 ぶったい 就會繼續 けいぞく 移動 いどう 。[8] [9] 布里 ふり 丹 に 的 てき 衝力與 あずか 物體 ぶったい 密度 みつど 和 わ 體積 たいせき 成 なり 正 せい 比 ひ ;速度 そくど 越 えつ 大 だい ,衝力也越大 だい ;物體 ぶったい 內部的 てき 物質 ぶっしつ 越 えつ 多 た ,就能夠接受 せつじゅ 越 えつ 多 た 的 てき 衝力。[6]
從 したがえ 日常 にちじょう 觀察 かんさつ 中 ちゅう ,布里 ふり 丹 に 想 そう 出 で 許多 きょた 反例 はんれい 來 らい 反駁 はんばく 亞 あ 里 さと 斯多德 とく 的 てき 理論 りろん :[6]
假設 かせつ 一 いち 個 こ 陀螺 或 ある 繞 にょう 著 ちょ 旋轉 せんてん ,請問空氣 くうき 怎樣在 ざい 這些物體 ぶったい 的 てき 後 ご 面 めん 推動旋轉 せんてん ?
現在 げんざい ,為 ため 這旋轉 せんてん 物量 ぶつりょう 身 み 打 だ 造 づくり 一 いち 個 こ 鑄 い 模 も ,將 はた 這鑄模 も 包 つつみ 在 ざい 旋轉 せんてん 物 ぶつ 外面 がいめん ,不 ふ 讓 ゆずる 在 ざい 旋轉 せんてん 物 ぶつ 與 あずか 鑄 い 模 も 之 の 間 あいだ 有 ゆう 任 にん 何 なん 空隙 くうげき 。這樣,在 ざい 旋轉 せんてん 物 ぶつ 與 あずか 鑄 い 模 も 之 の 間 あいだ ,不 ふ 會 かい 存 そん 在任 ざいにん 何 なん 空氣 くうき ,請問空氣 くうき 怎樣推動旋轉 せんてん ?
設 しつらえ 想 そう 一 いち 艘 そう 拖船 拖曳著 ちょ 另一 いち 艘 そう 船 ふね ,航行 こうこう 於風平 ひら 浪 なみ 靜的 せいてき 靜止 せいし 大海 たいかい 。現在 げんざい ,將 はた 拖繩切斷 せつだん ,則 のり 因 いん 為 ため 海水 かいすい 阻力與 あずか 空氣 くうき 阻力,被 ひ 拖的船 せん 會 かい 慢慢的 てき 停止 ていし 航行 こうこう 。在 ざい 這時候 じこう ,站在甲板 かんぱん 上 じょう 、面 めん 向 こう 船 ふね 前方 ぜんぽう 的 てき 海員 かいいん 會 かい 感覺 かんかく 到 いた 空氣 くうき 對 たい 著 ちょ 臉面吹拂 ふきはらえ ,從 したがえ 船 せん 前方 ぜんぽう 吹向船 せん 後方 こうほう ,試 ためし 圖 ず 減 げん 慢船的 てき 航行 こうこう ;他 た 不 ふ 會 かい 感覺 かんかく 到 いた 空氣 くうき 對 たい 著 ちょ 後背 こうはい 吹拂 ふきはらえ ,從 したがえ 船 せん 後方 こうほう 吹向船 せん 前方 ぜんぽう ,試 ためし 圖 ず 推動船 せん 的 てき 航行 こうこう 。
思考 しこう 石頭 いしあたま 與 あずか 羽毛 うもう 這兩種 しゅ 物質 ぶっしつ ,空氣 くうき 應 おう 該比較 ひかく 容易 ようい 推動羽毛 うもう 。但 ただし 是 ぜ ,為 ため 什麼 いんも 同樣 どうよう 地 ち 分別 ふんべつ 將 はた 石頭 いしあたま 與 あずか 羽毛 うもう 拋射出 で 去 ざ ,石頭 いしあたま 移動 いどう 的 てき 距離 きょり 比 ひ 羽毛 うもう 遠 とお 了 りょう 很多?
儘管與 あずか 慣性 かんせい 的 てき 现代概念 がいねん 很相似 そうじ ,布里 ふり 丹 に 只 ただ 把 わ 自己 じこ 的 てき 理論 りろん 視 し 為 ため 亞 あ 里 さと 斯多德 とく 基本 きほん 哲學 てつがく 的 てき 微小 びしょう 修正 しゅうせい ,堅持 けんじ 許多 きょた 其他亞 あ 里 さと 斯多德 とく 派 は 的 てき 觀念 かんねん ,例 れい 如,他 た 認 みとめ 為 ため 運動 うんどう 狀態 じょうたい 與 あずか 靜止 せいし 狀態 じょうたい 是 ぜ 兩 りょう 種 たね 不同 ふどう 的 てき 狀態 じょうたい 。布里 ふり 丹 に 又 また 主張 しゅちょう ,衝力不 ふ 但 ただし 適用 てきよう 於直線 せん 運動 うんどう ,也適用 てきよう 於圓周 えんしゅう 運動 うんどう ,促使物體 ぶったい (例 れい 如,星 ほし 體 たい )呈 てい 圓周 えんしゅう 運動 うんどう 。[9]
薩克森 もり 的 てき 阿 おもね 爾 しか 伯 はく 特 とく 是 ぜ 布里 ふり 丹 に 的 てき 學生 がくせい 。他 た 將 しょう 布里 ふり 丹 に 的 てき 學說 がくせつ 廣 こう 傳 でん 至 いたる 義 よし 大利 おおとし 與 あずか 中 ちゅう 歐 おう 。[10] [9] 在 ざい 牛津 うしづ 大學 だいがく 墨 ぼく 頓 ひたぶる 學院 がくいん 的 てき 思想家 しそうか 最 さい 先 さき 表 ひょう 述 じゅつ 出 で :在 ざい 同樣 どうよう 時間 じかん 間隔 かんかく 内 ない ,假 かり 若 わか 等 とう 速度 そくど 物體 ぶったい 的 てき 速度 そくど 是 ぜ 等 とう 加速度 かそくど 物體 ぶったい 的 てき 最初 さいしょ 速度 そくど 和 わ 最終 さいしゅう 速度 そくど 的 てき 總和 そうわ 的 てき 一半 いっぱん ,則 のり 此二 に 物體 ぶったい 移動 いどう 的 てき 距離 きょり 相等 そうとう 。這定理 ていり 是 ぜ 自由 じゆう 落體 らくたい 定律 ていりつ 的 てき 基礎 きそ 。早 さ 在 ざい 伽 とぎ 利 り 略 りゃく ·伽 とぎ 利 り 萊之 これ 前 まえ ,他 た 們就已 やめ 做實驗 じっけん 證 しょう 實 じつ 了 りょう 這定理 ていり 。[11]
尼 あま 克 かつ 爾 なんじ ·奧 おく 里 さと 斯姆又 また 將 はた 他 た 們的研究 けんきゅう 結果 けっか 加 か 以發揮 はっき ,他 た 創立 そうりつ 了 りょう 用 よう 曲線 きょくせん 圖 ず 來 らい 解釋 かいしゃく 運動 うんどう 定律 ていりつ 的 てき 方法 ほうほう ,並 なみ 且用幾何 きか 方法 ほうほう 證明 しょうめい 平均 へいきん 速度 そくど 定理 ていり 。奧 おく 里 さと 斯姆於1377年 ねん 發表 はっぴょう 的 てき 著作 ちょさく 《 》提出 ていしゅつ ,當 とう 自由 じゆう 落體 らくたい 在 ざい 加速 かそく 時 じ ,其重量 りょう 並 なみ 沒 ぼつ 有 ゆう 增加 ぞうか ,而是衝力增加 ぞうか 。假設 かせつ ,挖掘一 いち 條 じょう 直線 ちょくせん 隧道 すいどう ,從 したがえ 地球 ちきゅう 表面 ひょうめん 的 てき A點 てん ,穿 ほじ 過 か 地 ち 心 しん ,挖掘到 いた 地球 ちきゅう 表面 ひょうめん 的 てき B點 てん ,然 しか 後 こう 將 しょう 一個重物落入這隧道,則 のり 它會從 したがえ A點 てん ,經過 けいか 地 ち 心 こころ ,移動 いどう 到 いた B點 てん ,就好像 ぞう 單 たん 擺從一邊搖擺到另外一邊。但 ただし 是 ぜ ,從 したがえ 地 ち 心 こころ 到 いた B點 てん 的 てき 路 ろ 途中 とちゅう ,它是呈 てい 升 ます 起 おこり 狀態 じょうたい ,而重量 りょう 只 ただ 能 のう 造成 ぞうせい 物體 ぶったい 掉落,因 いん 此衝力 りょく 與 あずか 重量 じゅうりょう 不同 ふどう 。[12]
這些研究 けんきゅう 發展 はってん 逐漸地 ち 侵蝕 しんしょく 了 りょう 學者 がくしゃ 們對於亞里 さと 斯多德 とく 物理 ぶつり 學 がく 的 てき 信心 しんじん 。[13] 在 ざい 伽 とぎ 利 り 略 りゃく 發表 はっぴょう 慣性 かんせい 原理 げんり 之 の 前 ぜん 不 ふ 久 ひさ ,於1585年 ねん ,義 よし 大利 おおとし 物理 ぶつり 學者 がくしゃ 將 はた 越 えつ 加 か 成熟 せいじゅく 的 てき 衝力說 りきせつ 限 げん 制 せい 為 ため 只 ただ 能 のう 適用 てきよう 於直線 せん 運動 うんどう :[14] 本 ほん 尼 あま 得 とく 棣特別 べつ 舉出的 てき 例 れい 子 こ ,當 とう 旋轉 せんてん 甩石機 き 弦 つる 時 じ ,皮 かわ 袋 ぶくろ 內的石頭 いしあたま ,由 ゆかり 於被皮 がわ 繩 なわ 約束 やくそく ,原本 げんぽん 的 てき 直線 ちょくせん 運動 うんどう 被 ひ 迫 せり 變 へん 為 ため 圓周 えんしゅう 運動 うんどう ;但 ただし 若 わか 將 はた 石頭 いしあたま 扔出,脫 だつ 離 はなれ 皮 がわ 繩 なわ 的 てき 約束 やくそく ,則 のり 石頭 いしあたま 會 かい 呈 てい 直線 ちょくせん 運動 うんどう ,而石頭 あたま 的 てき 直線 ちょくせん 軌跡 きせき 會 かい 正 せい 切 きり 圓周 えんしゅう 於扔出 で 點 てん 。[15] [16]
尼 あま 古 こ 拉 ひしげ ·哥白尼 あま 於1543年 ねん 發表 はっぴょう 著作 ちょさく 《天體 てんたい 運行 うんこう 論 ろん 》,主張 しゅちょう 地球 ちきゅう (與 あずか 處 しょ 於其表面 ひょうめん 的 てき 所有 しょゆう 物體 ぶったい )從 したがえ 未 み 停止 ていし 不動 ふどう ,而是持續 じぞく 地 ち 繞 にょう 著 ちょ 太陽 たいよう 做公轉 こうてん 。面 めん 對 たい 這嶄新 しん 的 てき 理論 りろん ,亞 あ 里 さと 斯多德 とく 式 しき 的 てき 地 ち 心 しん 說 せつ ──地球 ちきゅう 是 ぜ 宇宙 うちゅう 的 てき 中心 ちゅうしん ,因 いん 此絕對地 たいち 固定 こてい 不動 ふどう ──顯 あらわ 得 え 漏 も 洞 ほら 百出 ひゃくしゅつ 、難 なん 以招架 か 。[17] 在 ざい 發表 はっぴょう 著作 ちょさく 之 の 前 まえ ,哥白尼 あま 為 ため 了 りょう 證 しょう 實 じつ 自己 じこ 的 てき 理論 りろん ,早 はや 已 やめ 於1530年 ねん 就完成 かんせい 了 りょう 觀測 かんそく 行 ぎょう 星 ほし 軌道 きどう 運動 うんどう 的 てき 實驗 じっけん 。[18]
德 とく 國 こく 天文學 てんもんがく 者 しゃ 克 かつ 卜 ぼく 勒 ,在 ざい 從 したがえ 1618年 ねん 至 いたり 1621年 ねん 分 ぶん 三 さん 階段 かいだん 發表 はっぴょう 的 てき 著作 ちょさく 《哥白尼 あま 天文學 てんもんがく 概要 がいよう 》裡 うら ,最 さい 先 さき 提出 ていしゅつ 術語 じゅつご 「慣性 かんせい 」,拉 ひしげ 丁 ひのと 語 ご 為 ため 「懶惰 らんだ 」的 てき 意思 いし ,與 あずか 當今 とうこん 的 てき 詮 かい 釋 しゃく 不 ふ 太一 たいち 樣 さま 。克 かつ 卜 ぼく 勒以對 たい 於運動 うんどう 變化 へんか 的 てき 抗拒 こうきょ 來 らい 定義 ていぎ 慣性 かんせい ,這仍舊 きゅう 是 ぜ 根據 こんきょ 亞 あ 里 さと 斯多德 とく 的 てき 靜止 せいし 狀態 じょうたい 為 ため 自然 しぜん 狀態 じょうたい 的 てき 前提 ぜんてい 。一 いち 直 ちょく 要 よう 等 とう 到 いた 後來 こうらい 伽 とぎ 利 り 略 りゃく 的 てき 研究 けんきゅう 與 あずか 牛 うし 頓 ひたぶる 將 はた 靜止 せいし 與 あずか 運動 うんどう 統一 とういつ 於同一 いち 原理 げんり ,術語 じゅつご 慣性 かんせい 才能 さいのう 應用 おうよう 於當今 こん 其所賦 ふ 有 ゆう 的 てき 概念 がいねん 。
伽 とぎ 利 り 略 りゃく 用 よう 來 らい 檢 けん 驗 けん 慣性 かんせい 定律 ていりつ 的 てき 斜面 しゃめん 實驗 じっけん 。
伽 とぎ 利 り 略 りゃく ·伽 とぎ 利 り 萊主張 しゅちょう ,施 ほどこせ 加 か 外力 がいりょく 改變 かいへん 的 てき 是 ぜ 物體 ぶったい 的 てき 速度 そくど 而不是 ぜ 位置 いち ;維持 いじ 物體 ぶったい 速度 そくど 不變 ふへん ,不 ふ 需要 じゅよう 任 にん 何 なん 外力 がいりょく 。為 ため 了 りょう 證 しょう 實 じつ 他 た 的 てき 主張 しゅちょう ,伽 とぎ 利 り 略 りゃく 做了一 いち 個 こ 思想 しそう 實驗 じっけん 。如右圖 ず 所 しょ 示 しめせ ,讓 ゆずる 静止 せいし 的 てき 小 しょう 球 たま 從 したがえ 點 てん A滾 たぎ 下 した 斜面 しゃめん AB,滾 たぎ 到 いた 最 さい 底 そこ 端 はし 後 ご ,小 しょう 球 たま 又 また 會 かい 滾 たぎ 上 うわ 斜面 しゃめん BC,假設 かせつ 兩 りょう 塊 かたまり 斜面 しゃめん 都 と 非常 ひじょう 的 てき 平滑 へいかつ 、摩擦 まさつ 係數 けいすう 极小,而且空氣 くうき 阻力微弱 びじゃく ,以至于可以忽略 りゃく 不 ふ 计,則 のり 小 しょう 球 たま 會 かい 滾 たぎ 到 いた 與 あずか 點 てん A同 どう 高度 こうど 的 てき 點 てん C;假設 かせつ 斜面 しゃめん 是 ぜ BD、BE或 ある BF,小 しょう 球 たま 也同樣 どうよう 地 ち 會 かい 滾 たぎ 到 いた 與 あずか 點 てん A同 どう 高度 こうど 的 てき 位置 いち 。只 ただ 不 ふ 过斜面 めん 越 えつ 长,往上滚的时候,单位时间内 ない 速度 そくど 的 てき 减少量 りょう 会 かい 变得越 えつ 小 しょう 。假設 かせつ 斜面 しゃめん 逐渐延 のべ 长,最 さい 后 きさき 变成水平面 すいへいめん BH,則 のり 基 もと 于“连续性 せい 原 げん 则”該小球 だま “本 ほん 应当”回 かい 到 いた 與 あずか 點 てん A同 どう 高度 こうど 的 てき 位置 いち ,然 しか 而由于事实上BH是 ぜ 水平 すいへい 的 てき ,小 しょう 球 たま 永遠 えいえん 不可能 ふかのう 滾 たぎ 到 いた 先 せん 前 まえ 的 てき 高度 こうど ,而速度 そくど 的 てき 减少量 りょう 将 はた 变成0,因 いん 此小球 だま 會 かい 不 ふ 停 とま 地 ち 呈 てい 勻速直線 ちょくせん 運動 うんどう 。伽 とぎ 利 り 略 りゃく 總 そう 結 ゆい ,假 かり 若 わか 不 ふ 碰到任 にん 何 なん 阻礙,那 な 么運動 うんどう 中 ちゅう 的 てき 物體 ぶったい 會 かい 持續 じぞく 地 ち 做勻速 そく 直線 ちょくせん 運動 うんどう 。他 た 將 しょう 此稱為 ため 惯性定律 ていりつ [19] [20] 。
这理论刚被 ひ 提出 ていしゅつ 时并不 ふ 被 ひ 其他學者 がくしゃ 接受 せつじゅ ,因 いん 为当时大多數 たすう 學者 がくしゃ 不 ふ 了解 りょうかい 摩擦 まさつ 力 りょく 與 あずか 空氣 くうき 阻力的 てき 本質 ほんしつ ,不 ふ 过伽利 り 略 りゃく 的 てき 实验以可靠 もたれ 的 てき 事 こと 实为基 もと 础,经过抽象 ちゅうしょう 思 おもえ 维,抓 つめ 住 じゅう 主 ぬし 要因 よういん 素 もと ,忽 ゆるがせ 略 りゃく 次 じ 要因 よういん 素 もと ,更 さら 深刻 しんこく 地 ち 反 はん 应了自然 しぜん 规律。
值得注意 ちゅうい 的 てき 是 ぜ ,後來 こうらい ,伽 とぎ 利 り 略 りゃく 從 したがえ 惯性定律 ていりつ 推論 すいろん ,假 かり 若 わか 沒 ぼつ 有 ゆう 任 にん 何 なん 外在 がいざい 參考 さんこう 比較 ひかく ,則 のり 絕對 ぜったい 無法 むほう 分 ぶん 辨 べん 物體 ぶったい 是 ぜ 靜止 せいし 不動 ふどう 還 かえ 是 ぜ 移動 いどう 。這觀察 かんさつ 後來 こうらい 成 なり 為 ため 愛 あい 因 いん 斯坦發展 はってん 狹義 きょうぎ 相對 そうたい 論 ろん 的 てき 基礎 きそ 。[21]
好 こう 幾 いく 位 い 其他自然 しぜん 哲學 てつがく 家 か 與 あずか 科學 かがく 家 か 似 に 乎分別 べつ 獨立 どくりつ 地 ち 想 そう 出 で 了 りょう 慣性 かんせい 定律 ていりつ [註 1] 。第 だい 17世紀 せいき 哲學 てつがく 家 か 勒內·笛 ふえ 卡兒 也曾經 けい 提出 ていしゅつ 慣性 かんせい 定律 ていりつ ,雖然他 た 沒 ぼつ 有 ゆう 做出任 にん 何 なん 實驗 じっけん 來 らい 證 しょう 實 じつ 這定律 ていりつ 的 てき 正確 せいかく 性 せい 。
牛 うし 頓 ひたぶる 第 だい 一定律其實正是伽利略所提出的慣性 かんせい 定律 ていりつ 的 てき 再 さい 次 つぎ 陳述 ちんじゅつ [22] ──不 ふ 施 ほどこせ 加 か 外力 がいりょく ,則 のり 沒 ぼつ 有 ゆう 加速度 かそくど ,因 いん 此物體 ぶったい 會 かい 維持 いじ 速度 そくど 不變 ふへん 。牛 うし 頓 ひたぶる 將 はた 這定律 ていりつ 的 てき 最初 さいしょ 提出 ていしゅつ 歸 き 功 こう 於伽利 り 略 りゃく 。牛 うし 頓 ひたぶる 第 だい 一 いち 定律 ていりつ 為 ため [23]
物體 ぶったい 會 かい 保持 ほじ 其靜止 せいし 或 ある 勻速直線 ちょくせん 運動 うんどう 狀態 じょうたい ,除 じょ 非 ひ 有 ゆう 外力 がいりょく 迫 はさま 使 し 改變 かいへん 其狀態 じょうたい 。
寫 うつし 出 で 牛 うし 頓 ひたぶる 第 だい 一 いち 定律 ていりつ 後 ご ,牛 うし 頓 ひたぶる 開始 かいし 描述他所 よそ 觀 かん 察到的 てき 各種 かくしゅ 物體 ぶったい 的 てき 自然 しぜん 運動 うんどう 。像 ぞう 飛 ひ 箭 や 、飛石 とびいし 一類 いちるい 的 てき 拋體 ,假 かり 若 わか 不 ふ 被 ひ 空氣 くうき 的 てき 阻力抗拒 こうきょ ,不 ふ 被 ひ 重力 じゅうりょく 吸引 きゅういん 墜落 ついらく ,它們會 かい 速度 そくど 不 ふ 变地持續 じぞく 運動 うんどう 。像 ぞう 陀螺 一類 いちるい 的 てき 旋轉 せんてん 體 たい ,假 かり 若 わか 不 ふ 受到地面 じめん 的 てき 摩擦 まさつ 力 りょく 損耗 そんこう ,它們會 かい 永久 えいきゅう 不 ふ 息 いき 地 ち 旋轉 せんてん 。像 ぞう 行 くだり 星 ぼし 、彗星 すいせい 一類 いちるい 的 てき 星 ほし 體 たい ,在 ざい 阻力較小的 てき 太 ふと 空 むなし 中 ちゅう 移動 いどう ,會 かい 更 さら 长久地 ち 維持 いじ 它們的 てき 運動 うんどう 軌道 きどう 。在 ざい 這裡,牛 うし 頓 ひたぶる 並 なみ 沒 ぼつ 有 ゆう 提 ひっさげ 到 いた 牛 うし 頓 ひたぶる 第 だい 一定律與慣性參考系之間的關係,他所 よそ 專 せん 注 ちゅう 的 てき 問題 もんだい 是 ぜ ,為 ため 什麼 いんも 在 ざい 一般 いっぱん 觀察 かんさつ 中 ちゅう ,運動 うんどう 中 ちゅう 的 てき 物體 ぶったい 最終 さいしゅう 會 かい 停止 ていし 運動 うんどう ?他 た 認 みとめ 為 ため 原因 げんいん 是 ぜ 有 ゆう 空氣 くうき 阻力、地面 じめん 摩擦 まさつ 力 りょく 等 とう 等 とう 作用 さよう 於物體 たい 。假 かり 若 わか 這些力 りょく 不 ふ 存在 そんざい ,則 のり 運動 うんどう 中 ちゅう 的 てき 物體 ぶったい 會 かい 永遠 えいえん 不 ふ 停 とま 的 てき 做勻速 そく 運動 うんどう 。這想法 ほう 是 ぜ 很重要 じゅうよう 的 てき 突破 とっぱ ,需要 じゅよう 極 ごく 為 ため 仔細 しさい 的 てき 洞察 どうさつ 力 りょく 與 あずか 豐富 ほうふ 的 てき 想像 そうぞう 力 りょく 才能 さいのう 達成 たっせい 。
阿 おもね 爾 しか 伯 はく 特 とく ·愛 あい 因 いん 斯坦 於1905年 ねん 在 ざい 論文 ろんぶん 《論 ろん 動體 どうたい 的 てき 電動 でんどう 力學 りきがく 》裡 うら 提出 ていしゅつ 的 てき 狹義 きょうぎ 相對 そうたい 論 ろん ,是 ぜ 建立 こんりゅう 於伽利 り 略 りゃく 與 あずか 牛 うし 頓 ひたぶる 研究 けんきゅう 出來 でき 的 てき 慣性 かんせい 與 あずか 慣性 かんせい 參考 さんこう 系 けい 。儘管這劃時代 じだい 的 てき 理論 りろん 實際 じっさい 地 ち 改變 かいへん 了 りょう 許多 きょた 牛 うし 頓 ひたぶる 概念 がいねん ,像 ぞう 質量 しつりょう 、能 のう 量 りょう 、距離 きょり ,但 ただし 愛 あい 因 いん 斯坦的 てき 慣性 かんせい 概念 がいねん 與 あずか 牛 うし 頓 とみ 的 てき 原本 げんぽん 概念 がいねん 絲 いと 毫沒有 ゆう 任 にん 何 なん 差異 さい 。實際 じっさい 而言,整 せい 個 こ 理論 りろん 是 ぜ 建立 こんりゅう 於牛頓 とみ 的 てき 慣性 かんせい 定義 ていぎ 。但 ただし 這也使 し 得 とく 狹義 きょうぎ 相對 そうたい 論 ろん 的 てき 相對性原理 そうたいせいげんり 只 ただ 能 のう 應用 おうよう 於慣性 かんせい 參考 さんこう 系 けい 。在 ざい 這種參考 さんこう 系 けい 裡 うら ,不 ふ 受外力 りょく 的 てき 物體 ぶったい ,必定 ひつじょう 保持 ほじ 其靜止 せいし 或 ある 等 ひとし 速 そく 直線 ちょくせん 運動 うんどう 狀態 じょうたい 。為 ため 了 りょう 處理 しょり 這局限 きょくげん ,愛 あい 因 いん 斯坦於1916年 ねん 發表 はっぴょう 論文 ろんぶん 《廣義 こうぎ 相對 そうたい 論 ろん 的 てき 基礎 きそ 》提出 ていしゅつ 廣義 こうぎ 相對 そうたい 論 ろん 。這理論 ろん 能 のう 夠應用 おうよう 於非慣性 かんせい 參考 さんこう 系 けい 。但 ただし 是 ぜ ,為 ため 了 りょう 達 たち 到 いた 這目的 もくてき ,愛 あい 因 いん 斯坦發覺 はっかく ,他 た 必需 ひつじゅ 使用 しよう 到 いた 彎曲 わんきょく 時空 じくう 的 てき 新 しん 概念 がいねん ,而不是 ぜ 傳統 でんとう 的 てき 牛 うし 頓 ひたぶる 力 りょく 的 てき 概念 がいねん ,來 き 重 おも 新 しん 定義 ていぎ 幾 いく 個 こ 基礎 きそ 概念 がいねん (例 れい 如重力 じゅうりょく )。
因 いん 為 ため 這重新 しん 定義 ていぎ ,愛 あい 因 いん 斯坦還 かえ 以重 じゅう 新 しん 定義 ていぎ 了 りょう 慣性 かんせい 的 てき 概念 がいねん ,這又引起一些微妙但重要的結果。根據 こんきょ 廣義 こうぎ 相對 そうたい 論 ろん ,當 とう 處理 しょり 大 だい 尺寸 しゃくすん 問題 もんだい 時 じ ,不能 ふのう 使用 しよう 與 あずか 倚賴傳統 でんとう 牛 うし 頓 ひたぶる 慣性 かんせい 。幸運 こううん 地 ち ,對 たい 於足夠小的 てき 時空 じくう 區域 くいき ,狹義 きょうぎ 相對 そうたい 論 ろん 仍舊適用 てきよう ,慣性 かんせい 的 てき 內涵與工作 こうさく 仍舊與 あずか 經典 きょうてん 模型 もけい 相 しょう 同 どう 。
狹義 きょうぎ 相對 そうたい 論 ろん 的 てき 另一 いち 個 こ 深奧 しんおう 的 てき 結果 けっか 是 ぜ ,能 のう 量 りょう 與 あずか 質量 しつりょう 不 ふ 是 ぜ 互不相 しょう 干 ひ 的 てき 物理 ぶつり 屬性 ぞくせい ,而是可 か 互相轉換 てんかん 的 てき 。這嶄新 しん 關係 かんけい 也給予 よ 慣性 かんせい 概念 がいねん 新 しん 的 てき 內涵。狹義 きょうぎ 相對 そうたい 論 ろん 的 てき 邏輯結果 けっか 是 ぜ ,假 かり 若 わか 質量 しつりょう 遵守 じゅんしゅ 慣性 かんせい 原理 げんり ,則 のり 能 のう 量 りょう 必也遵守 じゅんしゅ 慣性 かんせい 原理 げんり 。對 たい 於很多 た 狀況 じょうきょう ,這理論 ろん 大 だい 大地 だいち 拓 たく 寬 ひろし 了 りょう 慣性 かんせい 的 てき 定義 ていぎ ,能 のう 夠應用 おうよう 於物質 ぶっしつ 與能 よのう 量 りょう 。
慣性 かんせい 的 てき 定性 ていせい 定義 ていぎ 為 ため 物體 ぶったい 抗拒 こうきょ 動 どう 量 りょう 改變 かいへん 的 てき 性質 せいしつ 。將 はた 這定義 ていぎ 加 か 以定量 りょう 延伸 えんしん 為 ため 物體 ぶったい 抗拒 こうきょ 動 どう 量 りょう 改變 かいへん 的 てき 度量 どりょう ,就可以用來 らい 做數學 がく 計算 けいさん 。這度量 りょう 稱 しょう 為 ため 慣性 かんせい 質量 しつりょう ,簡稱為 ため 質量 しつりょう 。所以 ゆえん ,質量 しつりょう 表示 ひょうじ 物質 ぶっしつ 的 てき 數量 すうりょう ,同時 どうじ ,質量 しつりょう 也是物體 ぶったい 慣性 かんせい 的 てき 度量 どりょう 。
動 どう 量 りょう 方程式 ほうていしき 表 ひょう 達 たち 物體 ぶったい 的 てき 動 どう 量 りょう
p
{\displaystyle p}
與 あずか 質量 しつりょう
m
{\displaystyle m}
、速度 そくど
v
{\displaystyle v}
之 これ 間 あいだ 的 てき 關係 かんけい :
p
=
m
v
{\displaystyle p=mv}
。
但 ただし 是 ぜ ,牛 うし 頓 ひたぶる 第 だい 二定律方程式也可以表達物體的作用力
F
{\displaystyle F}
與 あずか 質量 しつりょう (慣性 かんせい 質量 しつりょう )
m
{\displaystyle m}
、加速度 かそくど
a
{\displaystyle a}
之 これ 間 あいだ 的 てき 關係 かんけい :
F
=
m
a
{\displaystyle F=ma}
。
按照這个方程式 ほうていしき ,給 きゅう 定 てい 作用 さよう 力 りょく ,則 のり 質量 しつりょう 越 えつ 大 だい ,加速度 かそくど 越 えつ 小 しょう 。由 よし 動 どう 量 りょう 方程式 ほうていしき 與 あずか 牛 うし 頓 ひたぶる 方程式 ほうていしき 給 きゅう 出 で 的 てき 質量 しつりょう 相 しょう 同 どう 。因 よし 為 ため ,假 かり 若 わか 質量 しつりょう 與 あずか 時間 じかん 、速度 そくど 無關 むせき ,則 のり 牛 うし 頓 ひたぶる 方程式 ほうていしき 可 か 以從動 どう 量 りょう 方程式 ほうていしき 推導出來 でき 。
這樣,質量 しつりょう 是 ぜ 物體 ぶったい 慣性 かんせい 的 てき 度量 どりょう ,即 そく 物體 ぶったい 抗拒 こうきょ 被 ひ 加速 かそく 的 てき 度量 どりょう 。物體 ぶったい 慣性 かんせい 這詞語 ご 的 てき 含意 がんい ,已 やめ 從 したがえ 原本 げんぽん 含意 がんい ──維持 いじ 動 どう 量的 りょうてき 傾向 けいこう ,改變 かいへん 為 ため 物體 ぶったい 抗拒 こうきょ 動 どう 量 りょう 改變 かいへん 的 てき 度量 どりょう 。
重力 じゅうりょく 質量 しつりょう 與 あずか 慣性 かんせい 質量 しつりょう
编辑
重力 じゅうりょく 質量 しつりょう 與 あずか 慣性 かんせい 質量 しつりょう 之 の 間 あいだ 的 てき 唯 ただ 一 いち 差別 さべつ 是 ぜ 測量 そくりょう 方法 ほうほう 。
將 はた 未知 みち 質量 しつりょう 的 てき 物體 ぶったい 與 あずか 已 やめ 知 ち 質量 しつりょう 的 てき 物體 ぶったい 分別 ふんべつ 感 かん 受到的 てき 重力 じゅうりょく 做測量 そくりょう 比較 ひかく ,就可以得到 いた 未知 みち 物體 ぶったい 的 てき 重力 じゅうりょく 質量 しつりょう 。通常 つうじょう ,可 か 以使用 しよう 天平 てんぺい 來 らい 做測量 そくりょう 。這方法的 ほうてき 優 ゆう 點 てん 是 ぜ ,不 ふ 論 ろん 在 ざい 甚麼 いんも 地方 ちほう ,在 ざい 甚麼 いんも 星 ほし 球 だま ,都 と 可 か 以用天平 てんぺい 來 らい 做測量 そくりょう ,因 いん 為 ため 對 たい 於任意 にんい 物體 ぶったい ,重力 じゅうりょく 場 じょう 都 と 一 いち 樣 よう 。只 ただ 要 よう 重力 じゅうりょく 場 じょう 不 ふ 改變 かいへん ,天平 てんぴょう 會 かい 測量 そくりょう 出 で 可 か 信 しん 的 てき 重力 じゅうりょく 質量 しつりょう 。但 ただし 是 ぜ ,在 ざい 超 ちょう 質量 しつりょう 星 ほし 體 たい 附近 ふきん ,例 れい 如,黑 くろ 洞 ほら 或 ある 中子 なかご 星 ぼし ,就不能 ふのう 採用 さいよう 這種方法 ほうほう ,因 いん 為 ため 在 ざい 這區域 くいき 裡 うら ,重力 じゅうりょく 場 じょう 的 てき 梯 はしご 度 ど 太 ふとし 過 か 陡峭,在 ざい 天平 てんぴょう 的 てき 左右 さゆう 兩個 りゃんこ 托 たく 盤 ばん 位置 いち 的 てき 重力 じゅうりょく 場 じょう 差異 さい 量 りょう 太 たい 大 だい ,超過 ちょうか 允許 いんきょ 誤差 ごさ 範圍 はんい 。在 ざい 失 しつ 重 じゅう 環境 かんきょう ,也不能 ふのう 採用 さいよう 這種方法 ほうほう ,因 いん 為 ため 天平 てんぴょう 不能 ふのう 做任何 なん 比較 ひかく 。
施 ほどこせ 加 か 已 やめ 知 ち 作用 さよう 力 りょく 於未知 みち 質量 しつりょう 的 てき 物體 ぶったい ,測量 そくりょう 產 さん 生 せい 的 てき 加速度 かそくど ,然 しか 後 こう 應用 おうよう 牛 うし 頓 ひたぶる 第 だい 二 に 定律 ていりつ 方程式 ほうていしき ,就可以得到 いた 慣性 かんせい 質量 しつりょう ,其誤差 さ 只 ただ 限 げん 制 せい 於測量的 りょうてき 準 じゅん 確度 かくど 。當 とう 處 しょ 於自由 じゆう 落體 らくたい 狀況 じょうきょう 時 じ ,使用 しよう 這方法 ほう ,坐 すわ 在 ざい 一種 いっしゅ 特別 とくべつ 座 ざ 椅,稱 たたえ 為 ため ,就可以測量 そくりょう 出 で 失 しつ 重 じゅう 航 こう 天 てん 員 いん 的 てき 慣性 かんせい 質量 しつりょう 。
值得注意 ちゅうい 的 てき 是 ぜ ,實驗 じっけん 者 しゃ 尚 なお 未 み 找出,重力 じゅうりょく 質量 しつりょう 與 あずか 慣性 かんせい 質量 しつりょう ,兩者 りょうしゃ 之 の 間 あいだ 有 ゆう 甚麼 いんも 差異 さい 。實驗 じっけん 者 しゃ 已 やめ 完成 かんせい 許多 きょた 實驗 じっけん ,檢 けん 驗 けん 兩者 りょうしゃ 的 てき 實驗 じっけん 數 すう 值,但 ただし 是 ぜ 差 さ 異都 いと 在 ざい 實驗 じっけん 誤差 ごさ 邊 べ 限 げん 之 の 內。愛 あい 因 いん 斯坦在 ざい 創建 そうけん 廣義 こうぎ 相對 そうたい 論 ろん 時 じ ,從 したがえ 重力 じゅうりょく 質量 しつりょう 與 あずか 慣性 かんせい 質量 しつりょう 相等 そうとう 的 てき 事實 じじつ ,得 とく 到 いた 很大的 てき 啟示 けいじ 。他 た 假設 かせつ 重力 じゅうりょく 質量 しつりょう 與 あずか 慣性 かんせい 質量 しつりょう 相 しょう 同 どう ,重力 じゅうりょく 所產 しょさん 生 せい 的 てき 加速度 かそくど 是 ぜ 時空 じくう 連續 れんぞく 統 みつる 內的斜 はす 度 ど 所 しょ 造成 ぞうせい 的 てき 結果 けっか ,就好像 ぞう 圓 えん 球 だま 以螺 にし 旋线樣式 ようしき 滾 たぎ 下 しも 一 いち 個 こ 倒 たおせ 圓錐 えんすい 。
當 とう 描述物體 ぶったい 運動 うんどう 時 じ ,只 ただ 有 ゆう 相對 そうたい 於特定 とくてい 的 てき 參考 さんこう 系 けい ,才能 さいのう 確實 かくじつ 顯示 けんじ 出 で 其物理 ぶつり 行為 こうい 。假 かり 若 わか 選擇 せんたく 了 りょう 不 ふ 適當 てきとう 的 てき 參考 さんこう 系 けい ,則 のり 相關 そうかん 的 てき 運動 うんどう 定律 ていりつ 可能 かのう 會 かい 比較 ひかく 複雜 ふくざつ ,在 ざい 慣性 かんせい 參考 さんこう 系 けい 中 ちゅう ,力學 りきがく 定律 ていりつ 表 ひょう 現出 げんしゅつ 的 てき 形式 けいしき 最 さい 為 ため 簡單 かんたん 。[24] 從 したがえ 慣性 かんせい 參考 さんこう 系 けい 觀察 かんさつ ,任 にん 何 なん 呈 てい 等 とう 速 そく 直線 ちょくせん 運動 うんどう 的 てき 參考 さんこう 系 けい ,也都是 ぜ 慣性 かんせい 參考 さんこう 系 けい ,否 いや 則 のり 是 ぜ 「非 ひ 慣性 かんせい 參考 さんこう 系 けい 」。換 かわ 句 く 話 はなし 說 せつ ,牛 うし 頓 ひたぶる 定律 ていりつ 滿足 まんぞく ,即 そく 在 ざい 所有 しょゆう 慣性 かんせい 參考 さんこう 系 けい 裡 うら ,牛 うし 頓 ひたぶる 定律 ていりつ 都 と 保持 ほじ 不變 ふへん [25] 。
選擇 せんたく 以固定 こてい 星 ほし 體 たい 來 らい 近似 きんじ 慣性 かんせい 參考 さんこう 系 けい ,這方法的 ほうてき 誤差 ごさ 相當 そうとう 微小 びしょう 。例 れい 如,地球 ちきゅう 繞 にょう 著 ちょ 太陽 たいよう 的 てき 公轉 こうてん 所產 しょさん 生 せい 的 てき 離 はなれ 心力 しんりょく ,比 ひ 太陽 たいよう 繞 にょう 著 ちょ 銀河系 ぎんがけい 中心 ちゅうしん 的 てき 公轉 こうてん 所產 しょさん 生 せい 的 てき 離 はなれ 心力 しんりょく ,要 よう 大 だい 三 さん 千 せん 萬 まん 倍 ばい 。所以 ゆえん ,在 ざい 研究 けんきゅう 太陽系 たいようけい 中 なか 星 ほし 體 たい 的 てき 運動 うんどう 時 じ ,太陽 たいよう 是 ぜ 一 いち 個 こ 很好的 てき 慣性 かんせい 參考 さんこう 系 けい 。[26] 地球 ちきゅう 也可以視為 ため 慣性 かんせい 參考 さんこう 系 けい 。由 よし 於地球 ちきゅう 自轉 じてん 而產生 せい 的 てき 加速度 かそくど 在 ざい 地球 ちきゅう 表面 ひょうめん 為 ため 0.034m· s-2 。重力 じゅうりょく 加速度 かそくど 大約 たいやく 為 ため 自轉 じてん 加速度 かそくど 的 てき 288倍 ばい 。由 よし 於地球 ちきゅう 繞 にょう 著 ちょ 太陽 たいよう 公轉 こうてん 而產生 せい 的 てき 加速度 かそくど 為 ため 0.006m· s-2 ,更 さら 為 ため 微小 びしょう 。所以 ゆえん ,可 か 以忽略 りゃく 地球 ちきゅう 的 てき 自轉 じてん 和 わ 公轉 こうてん 加速度 かそくど 。[27]
假設 かせつ 處 しょ 於地球 ちきゅう 參考 さんこう 系 けい 的 てき 觀察 かんさつ 者 しゃ A,觀察 かんさつ 到 いた 一輛火車呈等速直線運動,則 のり 附 ふ 著 ちょ 於此火 ひ 車 しゃ 的 てき 參考 さんこう 系 けい (火 ひ 車 しゃ 參考 さんこう 系 けい )也是慣性 かんせい 參考 さんこう 系 けい 。現在 げんざい ,在 ざい 火 ひ 車 しゃ 車 しゃ 廂 ひさし 內,有 ゆう 一個圓球從高處掉落下來,處 しょ 於火車 しゃ 參考 さんこう 系 けい 的 てき 觀察 かんさつ 者 しゃ B,所 しょ 觀 かん 察到的 てき 圓 えん 球 だま 軌跡 きせき ,就如同 どう 當 とう 這火車 しゃ 固定 こてい 不動 ふどう 時 じ ,這圓球 だま 會 かい 垂直 すいちょく 掉落下 か 來 らい 一 いち 樣 よう 。從 したがえ 地球 ちきゅう 參考 さんこう 系 けい 觀察 かんさつ ,在 ざい 掉落之 の 前 ぜん ,圓 えん 球 だま 與 あずか 火 ひ 車 しゃ 的 てき 移動 いどう 速度 そくど 與 あずか 方向 ほうこう 相 しょう 同 どう ,圓 えん 球 だま 的 てき 慣性 かんせい 保證 ほしょう ,朝 あさ 著 ちょ 火 ひ 車 しゃ 移動 いどう 方向 ほうこう ,圓 えん 球 だま 與 あずか 火 ひ 車 しゃ 的 てき 移動 いどう 速度 そくど 相等 そうとう 。注意 ちゅうい 到 いた 在 ざい 這裡,是 ぜ 慣性 かんせい 而不是 ぜ 質量 しつりょう 給 きゅう 出 で 這保證 ほしょう 。
每 まい 一個慣性參考系裡的觀察者,都會 とかい 觀 かん 察到所有 しょゆう 物理 ぶつり 行為 こうい 都 と 遵守 じゅんしゅ 同樣 どうよう 的 てき 物理 ぶつり 定律 ていりつ 。從 したがえ 一 いち 個 こ 慣性 かんせい 參考 さんこう 系 けい ,可 か 以簡單 かんたん 又 また 直覺 ちょっかく 明 あかり 顯 あらわ 地 ち 變換 へんかん (伽 とぎ 利 り 略 りゃく 變換 へんかん )到 いた 另外一 いち 個 こ 慣性 かんせい 參考 さんこう 系 けい 。這樣,處 しょ 於地球 ちきゅう 參考 さんこう 系 けい 的 てき 觀測 かんそく 者 しゃ A能 のう 夠推論 ろん ,火 ひ 車 しゃ 參考 さんこう 系 けい 的 てき 觀察 かんさつ 者 しゃ B會 かい 觀 かん 察到,在 ざい 火 ひ 車 しゃ 車 しゃ 廂 ひさし 內掉落的圓 えん 球 だま ,會 かい 垂直 すいちょく 掉落下 か 來 らい 。
對 たい 於非慣性 かんせい 參考 さんこう 系 けい 而言,由 ゆかり 於參考 さんこう 系 けい 的 てき 加速度 かそくど 不等 ふとう 於零,物體 ぶったい 會 かい 感 かん 受到 。假設 かせつ 火 ひ 車 しゃ 正 せい 在 ざい 加速度 かそくど 中 ちゅう ,則 のり 火 ひ 車 しゃ 參考 さんこう 系 けい 的 てき 觀察 かんさつ 者 しゃ B會 かい 觀 かん 察到,圓 えん 球 だま 不 ふ 會 かい 垂直 すいちょく 地 ち 掉落,而會偏 へん 改 あらため 方向 ほうこう ,這是因 いん 為朝 ためとも 著 ちょ 火 ひ 車 しゃ 移動 いどう 方向 ほうこう ,圓 えん 球 だま 與 あずか 火 ひ 車 しゃ 的 てき 移動 いどう 速度 そくど 不 ふ 相等 そうとう 。
再 さい 舉一 いち 個 こ 例 れい 子 こ ,假設 かせつ 將 はた 地球 ちきゅう 自轉 じてん 納入 のうにゅう 考量 こうりょう ,地球 ちきゅう 每 ごと 24小 しょう 時 じ 會 かい 自轉 じてん 一 いち 週 しゅう ,旋轉 せんてん 的 てき 地球 ちきゅう 參考 さんこう 系 けい 是非 ぜひ 慣性 かんせい 參考 さんこう 系 けい 。從 したがえ 北極 ほっきょく 發 はつ 設 しつらえ 一 いち 枚 まい 飛彈 ひだん ,對 たい 準 じゅん 南方 なんぽう 位 い 於赤道 どう 的 てき 某 ぼう 點 てん P,則 のり 從 したがえ 地球 ちきゅう 參考 さんこう 系 けい 觀察 かんさつ ,由 ゆかり 於感受到科 か 里 さと 奧 おく 利 り 力 りょく ,這枚飛彈 ひだん 會 かい 偏 へん 離 はなれ 點 てん P。但 ただし 是 ぜ ,從 したがえ 太陽 たいよう 參考 さんこう 系 けい 觀察 かんさつ ,由 ゆかり 於地球 ちきゅう 的 てき 自轉 じてん ,點 てん P位置 いち 有 ゆう 所 しょ 改變 かいへん ,所以 ゆえん 沒 ぼつ 有 ゆう 準 じゅん 確 かく 抵達點 てん P。
牛 うし 頓 ひたすら 特別 とくべつ 定義 ていぎ 為 ため 不 ふ 依賴 いらい 於外界 かい 任 にん 何 なん 事物 じぶつ 而獨自 どくじ 存在 そんざい 的 てき 參考 さんこう 系 けい ,在 ざい 絕對 ぜったい 時空 じくう 中 ちゅう ,不 ふ 受力的 てき 物體 ぶったい 具有 ぐゆう 保持 ほじ 原 ばら 來 らい 運動 うんどう 狀態 じょうたい 的 てき 性質 せいしつ ,這性質 せいしつ 稱 しょう 為 ため 「慣性 かんせい 」。牛 うし 頓 ひたすら 認 みとめ 為 ため 慣性 かんせい 是 ぜ 物體 ぶったい 的 てき 內秉性質 せいしつ 。
恩 おん 斯特·馬 ば 赫認 みとめ 為 ため ,絕對 ぜったい 空間 くうかん 的 てき 概念 がいねん 太 ふと 過 か 玄 げん 秘 ひめ ,絕對 ぜったい 空間 くうかん 不 ふ 是 ぜ 可 か 以實際 ぎわ 觀察 かんさつ 測 はか 得 う 。假 かり 若 わか 將 しょう 所有 しょゆう 遙遠 ようえん 星 ほし 體 たい 的 てき 運動 うんどう 平均 へいきん ,得 とく 到 いた 的 てき 參考 さんこう 系 けい 應 おう 該是靜止 せいし 的 てき ,可 か 以替代 だい 絕對 ぜったい 空間 くうかん 。因 よし 此,物體 ぶったい 的 てき 慣性 かんせい 與 あずか 遙遠 ようえん 的 てき 星 ほし 體 たい 有 ゆう 關 せき ,物體 ぶったい 的 てき 慣性 かんせい 起源 きげん 於其與整 せい 個 こ 宇宙 うちゅう 的 てき 物質 ぶっしつ 之 の 間 あいだ 的 てき 相互 そうご 作用 さよう ,也就是 ぜ 說 せつ ,「遠 とお 域 いき 的 てき 物質 ぶっしつ 決定 けってい 了 りょう 本 ほん 域 いき 的 てき 慣性 かんせい 」。但 ただし 是 ぜ ,遠 とお 在 ざい 宇宙 うちゅう 的 てき 那 な 一 いち 端 はし ,相 そう 距109 光年 こうねん 宇宙 うちゅう 半徑 はんけい 的 てき 星 ほし 球 だま ,怎麼能 のう 夠影響 えいきょう 本 ほん 域 いき 的 てき 慣性 かんせい ?儘管馬 ば 赫的批評 ひひょう 很有道理 どうり ,牛 うし 頓 ひたぶる 力學 りきがく 的 てき 準 じゅん 確度 かくど 是 ぜ 有 ゆう 眼 め 共 ども 睹的事實 じじつ 。究竟 きゅうきょう 是 ぜ 甚麼 いんも 原因 げんいん 造成 ぞうせい 了 りょう 遠 どお 域 いき 的 てき 物質 ぶっしつ 似 に 乎與本 ほん 域 いき 的 てき 慣性 かんせい 沒 ぼつ 甚麼 いんも 牽連的 てき 表象 ひょうしょう ?
愛 あい 因 いん 斯坦在 ざい 研究 けんきゅう 廣義 こうぎ 相對 そうたい 論 ろん 時 とき ,深深 しんしん 地 ち 被 ひ 馬 うま 赫的理論 りろん 吸引 きゅういん 與 あずか 啟發 けいはつ ,愛 あい 因 いん 斯坦稱 しょう 這想法 ほう 為 ため 馬 うま 赫原理 げんり 。愛 あい 因 いん 斯坦表明 ひょうめい ,重力 じゅうりょく 是 ぜ 遙遠 ようえん 物質 ぶっしつ 影響 えいきょう 本 ほん 域 いき 慣性 かんせい 的 てき 機 き 制 せい ,而這耦合發生 はっせい 於彎曲 きょく 時空 じくう ,可 か 以用幾何 きか 動力 どうりょく 學 がく 的 てき 初 はつ 值方程式 ほうていしき 計算 けいさん 求 もとめ 得 う 。根據 こんきょ 愛 あい 因 いん 斯坦的 てき 理論 りろん ,只 ただ 要 よう 知道 ともみち 宇宙 うちゅう 的 てき 整 せい 個 こ 質量 しつりょう -能 のう 量 りょう 分 ぶん 佈與流動 りゅうどう ,就可以計算出 さんしゅつ ,在 ざい 任意 にんい 位置 いち 與 あずか 時間 じかん ,物體 ぶったい 的 てき 慣性 かんせい 。這具體 ぐたい 地 ち 給 きゅう 出 で 了 りょう 馬 ば 赫定理 ていり 的 てき 操作 そうさ 機 き 制 せい 。[28]
假設 かせつ 一個旋轉圓球殼的質量等於地球質量、半徑 はんけい 等 とう 於地球 ちきゅう 半徑 はんけい 、旋轉 せんてん 角速度 かくそくど 等 とう 於地球 ちきゅう 自轉 じてん 角速度 かくそくど ,在 ざい 圓心 えんしん 位置 いち 有 ゆう 一 いち 個 こ 傅 でん 科 か 擺 ,則 のり 這旋轉 せんてん 圓 えん 球 だま 殼 から 對 たい 於傅科 か 擺產生 せい 的 てき 參考 さんこう 系 けい 拖拽現象 げんしょう ,與 あずか 整 せい 個 こ 宇宙 うちゅう 對 たい 於傅科 か 擺產生 せい 的 てき 現象 げんしょう ,兩者 りょうしゃ 之 の 間 あいだ 的 てき 比率 ひりつ 大約 たいやく 為 ため 5×10-14 。因 よし 此,可 か 以結論 けつろん 地球 ちきゅう 對 たい 於傅科 か 擺的影響 えいきょう 相當 そうとう 微小 びしょう 。假 かり 若 わか 地球 ちきゅう 質量 しつりょう 加 か 大 だい 0.2×1014 倍 ばい ,則 のり 旋轉 せんてん 圓 えん 球 だま 殼 から 對 たい 於傅科 か 擺產生 せい 的 てき 參考 さんこう 系 けい 拖拽現象 げんしょう 相當 そうとう 於宇宙 うちゅう 對 たい 於傅科 か 擺產生 せい 的 てき 現象 げんしょう 。[28]
^ 英國 えいこく 政治 せいじ 哲學 てつがく 家 か 托 たく 马斯·霍布斯在 ざい 著作 ちょさく 《利 り 維坦 》裏 うら 這樣陳述 ちんじゅつ :
當 とう 物體 ぶったい 靜止 せいし 不動 ふどう 時 じ ,除 じょ 非 ひ 有 ゆう 甚麼 いんも 事件 じけん 將 はた 它攪動 どう ,它會永遠 えいえん 靜止 せいし 不動 ふどう 。沒 ぼつ 有人 ゆうじん 會 かい 懷疑 かいぎ 這真理 しんり 。但 ただし 是 ぜ 當 とう 物體 ぶったい 在 ざい 運動 うんどう 中 ちゅう ,除 じょ 非 ひ 有 ゆう 甚麼 いんも 事件 じけん 將 はた 它停止 ていし ,它會永遠 えいえん 地 ち 運動 うんどう 。雖然理由 りゆう 相 しょう 同 どう (沒 ぼつ 有 ゆう 任 にん 何 なん 東西 とうざい 可 か 以改變 かいへん 自己 じこ ),這論點 てん 並 なみ 不 ふ 是 ぜ 很容易 えき 讓 ゆずる 人 じん 信服 しんぷく 。
^ Newton 1846 ,第 だい 72頁 ぺーじ
^ Pages 2 to 4, Section 1.1, "Skating", Chapter 1, "Things that Move", Louis Bloomfield, Professor of Physics at the University of Virginia, How Everything Works: Making Physics Out of the Ordinary , John Wiley & Sons (2007), hardcover, 720 pages, ISBN 978-0-471-74817-5
^ Aristotle, Physics , 8.10, 267a1-21; Aristotle, Physics , trans. by R. P. Hardie and R. K. Gaye 互联网档案 あん 馆 的 てき 存 そん 檔 ,存 そん 档日期 き 2007-01-29..
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