把石頭扔出去,石頭脫離手後還會繼續向前運動。在亞里士多德那個時代裏,人們認爲石頭向前運動是因爲受到向前的力的原因。也就是說必須有力作用在物體上,物體才能運動。儘管那個時候人們對力還沒有清晰的概念。

中世紀末期的意大利科學家伽利略通過分析自己的設計的思想實驗,認爲一個運動的物體如果不受到力的作用將會一直做勻速直線運動。之後牛頓在伽利略等人成就的基礎上總結出牛頓第一定律:一切物體總有保持靜止或勻速直線運動狀態的性質,只有作用在物體上面的力才能改變物體的運動狀態。

物體保持原來運動狀態的性質就是慣性。拋出去的石頭已經脫離了手,手不會再給石頭施加力,石頭能夠向前運動是因爲石頭要保持原來的運動狀態。運動的車急剎車時,車裏的乘客會向前傾也是因爲慣性的原因。從亞里士多德到牛頓,經歷了將近兩千年的時間,人類終於能夠對這種簡單的運動有了深刻的認識。牛頓建立起完整的力學體系後,大到天體的運動,小到蘋果的落地,都要遵從牛頓的指揮。

可是牛頓運動定律也有不成立的時候,哪怕是在低速宏觀世界裏。舉一個例子,靜止的火車裏有一張光滑的桌子,桌子上靜止放置一物體。此時坐在火車車廂裏的人會觀察到桌子上的物體處在靜止狀態。在這個人看起來桌子上的物體會受到重力和支持力,兩個力的合力爲0,物體恰好處在靜止狀態。某一時刻火車突然加速,車廂裏的人就會觀察到物體在加速運動。而這個物體仍然只受到重力和支持力,兩個力的合力仍然爲0。合力爲0的物體卻在加速運動,這與牛頓運動定律相矛盾。

物體是靜止還是運動與選擇的參考系有關,在剛纔的例子中涉及到兩種參考系——慣性系和非慣性系。車廂靜止時,合力爲0的物體處在靜止狀態,此時符合牛頓運動定律,這時車廂就是一個慣性參考系。車廂加速運動時,合力爲0的物體在乘客看起來是加速運動的,因爲這時的車廂已不再是慣性參考系,而是非慣性參考系。牛頓運動定律只在慣性系中成立,在非慣性系中不成立。

牛頓建立起來的經典力學體系是非常好用的,人們也希望將牛頓運動定律拓展到非慣性系中,於是有了慣性力這個概念。物體在非慣性系中可以假想它受到一個慣性力,有了慣性力牛頓運動定律在非慣性系中就可以繼續成立了。在剛纔的例子中可以假設桌子上的物體受到一個水平方向的慣性力,有了這個慣性力物體受到的合力便不再是0,這樣非慣性系中的觀察者就不會對物體的運動感到困惑了。

汽車拐彎速度過大時容易發生側滑,汽車就會從公路上甩出去。汽車甩出去了,有人說這是因爲離心力過大。離心力就是轉動參考系中的一種慣性力,這種力本身是不存在的,也是爲了讓牛頓運動定律成立假想出來的力。在轉動參考系中運動還會涉及到科里奧利力這種慣性力。地球是在轉動的,在地面附近高速或長距離運動時就要考慮科里奧利力的影響了。北半球右側的河岸被沖刷得比較嚴重就是科里奧利力的緣故。

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