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人類是如何認(rèn)識(shí)慣性的，慣性定律為什么是牛頓第一定律的別稱，而不是伽利略或笛卡兒所發(fā)現(xiàn)的？下面以史實(shí)為依據(jù)，對(duì)這一問題作初步闡述．

古希臘的哲學(xué)家亞里士多德（公元前384-322年）在他所著《物理學(xué)》一書中認(rèn)為：機(jī)械運(yùn)動(dòng)有自然運(yùn)動(dòng)和強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng)，如馬拉車行駛，奴隸曳船行駛，這些運(yùn)動(dòng)必須有推動(dòng)者，即運(yùn)動(dòng)必須有外力維持，否則就歸于靜止。他認(rèn)為“一切運(yùn)動(dòng)的物體必定受某物的驅(qū)動(dòng)”。千百年來人們都相信亞里士多德的說法：外力是物體產(chǎn)生并維持運(yùn)動(dòng)的原因，亞里士多德根據(jù)對(duì)現(xiàn)象的觀察、直覺推理方法得到結(jié)論的，他沒想到用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證，在他的思想中對(duì)慣性根本沒有任何認(rèn)識(shí)。

比亞里士多德稍晚的古希臘的另一位哲學(xué)家伊壁鳩魯（公元前342-270年）卻提出了不同的看法，他說：“盡管原子在質(zhì)量和形式上是那樣的不同，然而它們卻以同樣的速度在虛空的空間中運(yùn)動(dòng)。”古羅馬原子論者盧克萊修（公元前約99-55年）在《物性論》中說：“每樣?xùn)|西雖然重量不相等，都必定以同樣的速度沖下，通過寂靜的虛空運(yùn)動(dòng)。”他們兩人的看法雖有慣性運(yùn)動(dòng)的見解，但僅僅是一種猜測(cè)和推理而已。

我國遠(yuǎn)在春秋戰(zhàn)國的“墨經(jīng)”上已有慣性的論述。在春秋戰(zhàn)國末期的《考工記??人》中更有明確的記載：“勸登馬力，馬力既竭，猶能一取也�！币馑际钦f：馬拉車的時(shí)候，馬雖然對(duì)車不再施加力了，但車還能繼續(xù)前進(jìn)一段路，這顯然是在講述一種慣性現(xiàn)象。

14世紀(jì)的布魯?shù)ぴ?jīng)說過：“物體被拋出后，若無外力的作用，它本身的沖力（動(dòng)量）就能使物體永遠(yuǎn)保持勻速運(yùn)動(dòng)。”15世紀(jì)羅馬教會(huì)主教庫薩的?居拉（1401-1464年）說：“在光滑地板上運(yùn)動(dòng)著的光滑小球，將繼續(xù)運(yùn)動(dòng)直到受到某些物體的制止�！边@些人的看法都是從一定哲理出發(fā)，缺乏實(shí)驗(yàn)根據(jù)，但他們都曾先后沖擊著亞里士多德的斷言。

真正令人們信服的論述是意大利物理學(xué)家伽利略（1564-1642年）所作出的，他在《關(guān)于托勒密和哥白尼兩種世界體系的對(duì)話》一書通過薩爾維阿蒂（伽利略的代言人）和辛普利邱（亞里士多德的代言人）的一段對(duì)話，對(duì)慣性作了闡述。

薩：“……假想有一光滑如鏡的平面是用鋼那樣堅(jiān)硬的材料制成的，該平面同地平線不平行，而是略微傾斜，如果在它上面放上一個(gè)鋼那樣的又硬又重的材料制成的滾圓的球，你認(rèn)為在松開手之后這個(gè)圓球會(huì)怎樣呢？……如果把同一個(gè)可運(yùn)動(dòng)的物體放在一個(gè)既不向上又不向下傾斜的表面上，會(huì)發(fā)生什么情況？”

辛：“如果只是把它放在這個(gè)平面上不動(dòng)，在這種情況下，該物體一點(diǎn)也不動(dòng)，但是如果沿某個(gè)特定方向已經(jīng)給了它一個(gè)初始沖力，那末就再不會(huì)有加速或減速的原因�！�

薩：“確實(shí)如此，但是如果沒有引起圓球減速的原因，就更不會(huì)有使它停住不動(dòng)的原因了，那么，你說這個(gè)球會(huì)繼續(xù)運(yùn)動(dòng)到多遠(yuǎn)�！�

薩：“如果這個(gè)空間是無限長(zhǎng)的，那么在這個(gè)空間中的運(yùn)動(dòng)也同樣會(huì)是無限的嗎？也就是說，是永恒的嗎？”

辛：“我看是這樣。”

在這段對(duì)話中，伽利略通過理想實(shí)驗(yàn)，使亞里士多德的代言人不得不承認(rèn)，一種非天然運(yùn)動(dòng)竟不需要外力，也能繼續(xù)不斷地運(yùn)動(dòng)下去。伽利略還在《關(guān)于動(dòng)力學(xué)和局部運(yùn)動(dòng)這兩種科學(xué)的對(duì)話》一書中寫道：“我們可以進(jìn)而提出任何速度一旦施加給一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，只要除去加速或減速的外因，此速度就可以保持不變，不過這是只能在水平面上發(fā)生的一種情形，因?yàn)樵谙蛳聝A斜的平面上已經(jīng)存在一種加速因素，而在向上傾斜的平面上則有一減速因素。由此可見，在水平面上的運(yùn)動(dòng)是永久的，因?yàn)槿绻俣仁莿蛩俚�，它就不能減小或緩慢下來，更不會(huì)停止�！辟だ缘倪@些敘述明確地提出了“慣性原理”。

伽利略的慣性原理的結(jié)論是作了大量觀察和實(shí)驗(yàn)推理得到的．因?yàn)槿魏螌?shí)際運(yùn)動(dòng)是不可能把所有外界影響都消除掉的，所以單憑實(shí)際觀察是不可能作出“維持運(yùn)動(dòng)不需外力”的結(jié)論，還必須運(yùn)用推理，即對(duì)實(shí)際的運(yùn)動(dòng)加以理想化，正是根據(jù)理想的實(shí)驗(yàn)，伽利略得出了他的正確結(jié)論，把實(shí)驗(yàn)和理論分析相結(jié)合，從復(fù)雜的實(shí)際現(xiàn)象中抽象出最簡(jiǎn)單、最本質(zhì)的理想情況加以分析，從而得出對(duì)自然規(guī)律的正確認(rèn)識(shí)，這是伽利略方法的突出特點(diǎn)，也是他能在科學(xué)上作出超越前人貢獻(xiàn)的基本原因。對(duì)于這一點(diǎn)愛因斯坦曾說過：“伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應(yīng)用的科學(xué)的推理方法，是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端�！保ā段锢韺W(xué)的進(jìn)化》第3頁）他還說：“伽利略對(duì)科學(xué)的貢獻(xiàn)就在于毀滅直覺的觀點(diǎn)，而用新的觀點(diǎn)來代替它，這就是伽利略發(fā)現(xiàn)的重要意義。”（《物理學(xué)的進(jìn)化》第5頁）

伽利略雖然發(fā)現(xiàn)了“慣性原理”，但他并沒有完全擺脫亞里士多德的影響，盡管他明確地指出了在無摩擦、無邊際的水平平面上運(yùn)動(dòng)將是永恒的勻速直線運(yùn)動(dòng)，但在其他地方，特別是在較早出版的《關(guān)于托勒密和哥白尼兩種世界體系的對(duì)話》一書中，他卻一再強(qiáng)調(diào)均勻圓運(yùn)動(dòng)才可能是天然的和永恒的。他說他同意亞里士多德的那些結(jié)論，承認(rèn)世界上是一個(gè)具有三度空間的體系，因此是最完善的。由于世界是最完善的，它就必然是秩序井然的�！盀榱司S持宇宙各部分的完善秩序，那就必需說運(yùn)動(dòng)的物體只能沿圓周運(yùn)動(dòng)，如果有什么不沿著圓周運(yùn)動(dòng)的物體，那它就必然是不動(dòng)的。這就是說，只有靜止和圓周運(yùn)動(dòng)適宜于維持秩序�！彼燥@然在這里伽利略所說的平面是指各部分和地心等距離的水平面而不是空間的一條直線。

法國的哲學(xué)家笛卡爾（1596-1650年）在闡明運(yùn)動(dòng)量守恒規(guī)律時(shí)提出：“運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)是，如果物體處在運(yùn)動(dòng)之中，那么如無其他原因的作用的話，它將繼續(xù)以同一速度在同一直線方向上運(yùn)動(dòng)，既不停下來也不偏離原來的方向�！边@為人們最終獲得慣性定律搭好了跳板，在笛卡兒看來慣性是忍受外界作用的能力，但笛卡兒曾猜想慣性是可變的，即速度不同慣性也不同，這是他的失誤。

英國物理學(xué)家數(shù)學(xué)家、經(jīng)典物理的奠基人牛頓（1642-1727年）在前人研究的基礎(chǔ)上于1687年發(fā)表了歷史巨著《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中對(duì)力學(xué)的幾個(gè)基本概念下定義，其中定義3：“物質(zhì)的惰性力或固有力是一種反抗的能力，由于這種力，任何物體都要保持其靜止的或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的現(xiàn)狀�！睂�(duì)此定義牛頓又作了如下的說明：“由于物質(zhì)的惰性，物體要脫離其靜止?fàn)顟B(tài)或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是困難的，基于這種考慮，這種表示惰性的力可以用一個(gè)最確切的名稱，叫慣性力。”慣性作為一個(gè)物體在運(yùn)動(dòng)中表現(xiàn)出來的固有的或天然的屬性名稱一直沿用到今天，這是牛頓首先提出的。牛頓還認(rèn)為：“這種力總是與具有該力的物體成正比。”這句話在現(xiàn)代教科書上通常寫成：一個(gè)物體的質(zhì)量是它的慣性大小的量度，質(zhì)量大的物體慣性大。

牛頓繼續(xù)在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中提出了運(yùn)動(dòng)三定律，冠以首位的是定律1：“每個(gè)物體都要繼續(xù)保持它的靜止?fàn)顟B(tài)或沿著筆直的直線和勻速運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，除非對(duì)它施加外力，以迫使它改變這種狀態(tài)�！边@個(gè)定律揭示了任何物體都具有一種保持其原來運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的特性，即慣性。當(dāng)物體不受力時(shí)，它處于靜止勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，體現(xiàn)了它保持原來運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的特性，當(dāng)物體受到外力作用時(shí)，慣性會(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變進(jìn)行反抗，這時(shí)，這種特性就明顯表現(xiàn)出來。所以慣性的正確認(rèn)識(shí)和慣性定律的建立最終應(yīng)該歸于牛頓，因此牛頓第一定律又被稱為慣性定律。

牛頓第一定律（慣性定律）的建立，具有深刻的哲學(xué)意義，它告訴人們慣性是所有物體具有的本性，打破了地上運(yùn)動(dòng)和宇宙空間運(yùn)動(dòng)的人為界限，統(tǒng)一了宏觀與微觀的運(yùn)動(dòng)，并提出了處理任何運(yùn)動(dòng)的單一模式。由此出發(fā)可順利研究物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的原因，它是第二、第三定律的基礎(chǔ)。

人類對(duì)于慣性的認(rèn)識(shí)從亞里士多德到伽利略直至牛頓，經(jīng)歷了2000多年無數(shù)個(gè)有名無名的科學(xué)家的探索才逐漸趨向完美，而其中對(duì)伽利略的用理想實(shí)驗(yàn)的思想方法給人以深刻的啟迪，這段歷史對(duì)每個(gè)學(xué)習(xí)物理并愿通向成功之路的人是最好的借鑒。

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認(rèn)識(shí)慣性的進(jìn)程

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