對(duì)于慣性規(guī)律的學(xué)習(xí)肉盹、思考和感悟

作者:楊之勇

? ? ? ?從物理概念概念上講物體保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)稱為慣性。慣性是物體的一種固有屬性山橄,表現(xiàn)為物體對(duì)其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的一種阻抗程度垮媒,質(zhì)量是對(duì)物體慣性大小的量度。當(dāng)作用在物體上的外力為零時(shí)航棱,慣性表現(xiàn)為物體保持其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變睡雇,即保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng);當(dāng)作用在物體上的外力不為零時(shí)饮醇,慣性表現(xiàn)為外力改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的難易程度它抱。在同樣的外力作用下,加速度較小的物體質(zhì)量大慣性較大朴艰,加速度較大的物體質(zhì)量小慣性較小观蓄。所以物體的慣性混移,在任何時(shí)候(受外力作用或不受外力作用),任何情況下(靜止或運(yùn)動(dòng))侮穿,都不會(huì)改變歌径,更不會(huì)消失。慣性是物質(zhì)自身的一種屬性亲茅。


? ? ? ??牛頓被現(xiàn)代社會(huì)所普遍認(rèn)知的慣性原理創(chuàng)建人回铛,來(lái)自于牛頓的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》(Mathematical Principles of Natural Philosophy, 1687),定義如下:慣性定律就是牛頓第一定律:一切物體都將一直處于靜止或者勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)克锣,直到出現(xiàn)施加其上的力改變它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為止茵肃。

? ? ? ?伽利略慣性原理伽利略在1632年出版的《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對(duì)話》書中發(fā)表的,它是作為捍衛(wèi)日心說(shuō)的基本論點(diǎn)而提出來(lái)的袭祟。根據(jù)亞里士多德的物理學(xué)验残,保持物體以勻速運(yùn)動(dòng)的是力的持久作用。但是伽利略的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明物體在引力的持久影響下并不以勻速運(yùn)動(dòng)巾乳,而是相反地每次經(jīng)過(guò)一定時(shí)間之后您没,在速度上就有所增加。物體在任何一點(diǎn)上都繼續(xù)保有其速度并且被引力加劇想鹰。如果引力能夠截?cái)辔赏瘢矬w將仍舊以它在那一點(diǎn)上所獲得的速度繼續(xù)運(yùn)動(dòng)下去。伽利略在金屬球在斜面滾動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中觀察到辑舷,金屬球以勻速繼續(xù)滾過(guò)一片光滑的平桌面喻犁。從以上這些觀察結(jié)果就得到了慣性原理。這個(gè)原理闡明物體只要不受到外力的作用何缓,就會(huì)保持其原來(lái)的靜止?fàn)顟B(tài)或勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變肢础。他主張,施加外力改變的是物體的速度而不是位置碌廓;維持物體速度不變传轰,不需要任何外力。為了證實(shí)他的主張谷婆,伽利略做了一個(gè)思想實(shí)驗(yàn)慨蛙。如右圖所示,讓靜止的小球從點(diǎn)A滾下斜面AB纪挎,滾到最底端后期贫,小球又會(huì)滾上斜面BC,假設(shè)兩塊斜面都非常的平滑异袄、摩擦系數(shù)極小通砍,而且空氣阻力微弱,以至于可以忽略不計(jì),則小球會(huì)滾到與點(diǎn)A同高度的點(diǎn)C封孙;假設(shè)斜面是BD迹冤、BE或BF,小球也同樣地會(huì)滾到與點(diǎn)A同高度的位置虎忌。只不過(guò)斜面越長(zhǎng)泡徙,往上滾的時(shí)候,單位時(shí)間內(nèi)速度的減少量會(huì)變得越小呐籽。假設(shè)斜面逐漸延長(zhǎng)锋勺,最后變成水平面BH,則基于“連續(xù)性原則”該小球“本應(yīng)當(dāng)”回到與點(diǎn)A同高度的位置狡蝶,然而由于事實(shí)上BH是水平的,小球永遠(yuǎn)不可能滾到先前的高度贮勃,而速度的減少量將變成0贪惹,因此小球會(huì)不停地呈勻速直線運(yùn)動(dòng)。伽利略總結(jié)寂嘉,假若不碰到任何阻礙奏瞬,那么運(yùn)動(dòng)中的物體會(huì)持續(xù)地做勻速直線運(yùn)動(dòng)。他將此稱為慣性定律泉孩。

? ? ? ?馬赫馬赫對(duì)牛頓的慣性概念做了重要的補(bǔ)充硼端,認(rèn)為慣性來(lái)源于物體與宇宙其余部分的相互作用。(不僅僅是物體本身的質(zhì)量決定的)寓搬。

? ? ? ?愛因斯坦及相對(duì)論對(duì)于慣性認(rèn)識(shí)的一個(gè)重要進(jìn)展是慣性與能量的關(guān)系珍昨。阿爾伯特·愛因斯坦于1905年在論文《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)》里提出的狹義相對(duì)論,這是一個(gè)嶄新的物理理論句喷,是建立于伽利略與牛頓研究出來(lái)的慣性與慣性參考系镣典。它統(tǒng)一了力學(xué)理論和電磁學(xué)理論,帶來(lái)了時(shí)空觀的根本變革唾琼。愛因斯坦隨后證明質(zhì)能關(guān)系兄春,E=mc2,一定的質(zhì)量對(duì)應(yīng)于一定的能量锡溯,反之一定的能量對(duì)應(yīng)一定的質(zhì)量赶舆。

在這里,能量包括了能量的各種形式祭饭,突破了上面把某一種形式的能量與慣性聯(lián)系起來(lái)的認(rèn)識(shí)芜茵。這樣,慣性是能量的屬性甜癞,能量具有慣性(質(zhì)量)夕晓,任何慣性質(zhì)量都應(yīng)歸因于能量。作為物理學(xué)基本概念和物質(zhì)的量的質(zhì)量概念退居次要的地位悠咱,如今在近代物理中能量蒸辆、動(dòng)量等概念要比質(zhì)量征炼、力等概念要重要得多。

? ? ? ? 盡管這劃時(shí)代的理論實(shí)際地改變了許多牛頓概念躬贡,像質(zhì)量谆奥、能量、距離拂玻,那時(shí)后酸些,愛因斯坦的慣性概念與牛頓的原本概念絲毫沒(méi)有任何差異。實(shí)際而言檐蚜,整個(gè)理論是建立于牛頓的慣性定義魄懂。但這也使得狹義相對(duì)論的相對(duì)性原理只能應(yīng)用于慣性參考系。在這種參考系里闯第,不受外力的物體市栗,必定保持其靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

? ? ? ?為了處理這局限咳短,愛因斯坦于1916年發(fā)表論文《廣義相對(duì)論的基礎(chǔ)》提出廣義相對(duì)論填帽。這理論能夠應(yīng)用于非慣性參考系。但是咙好,為了達(dá)到這目的篡腌,愛因斯坦發(fā)覺,他必需使用到彎曲時(shí)空的新概念勾效,而不是傳統(tǒng)的牛頓力的概念嘹悼,來(lái)重新定義幾個(gè)基礎(chǔ)概念(例如引力)。

因?yàn)檫@重新定義葵第,愛因斯坦還以測(cè)地誤差重新定義了慣性的概念绘迁,這又引起一些微妙但重要的結(jié)果。根據(jù)廣義相對(duì)論卒密,當(dāng)處理大尺寸問(wèn)題時(shí)缀台,不能使用與倚賴傳統(tǒng)牛頓慣性。幸運(yùn)地哮奇,對(duì)于足夠小的時(shí)空區(qū)域膛腐,狹義相對(duì)論仍舊適用,慣性的內(nèi)涵與工作仍舊與經(jīng)典模型相同鼎俘。狹義相對(duì)論的另一個(gè)深?yuàn)W的結(jié)果是哲身,能量與質(zhì)量不是互不相干的物理屬性,而是可互相轉(zhuǎn)換的贸伐。這嶄新關(guān)系也給予慣性概念新的內(nèi)涵勘天。狹義相對(duì)論的邏輯結(jié)果是,假若質(zhì)量遵守慣性原理,則能量必也遵守慣性原理脯丝。對(duì)于很多狀況商膊,這理論大大地拓寬了慣性的定義,能夠應(yīng)用于物質(zhì)與能量宠进。能量具有慣性拓寬了對(duì)于慣性的認(rèn)識(shí)晕拆,也拓寬了對(duì)于能量的認(rèn)識(shí)。它帶來(lái)的重大實(shí)用價(jià)值就是核能的釋放材蹬。在裂變反應(yīng)中实幕,裂變產(chǎn)物的靜質(zhì)量小于裂變前物質(zhì)的靜質(zhì)量,質(zhì)量虧損釋放出大量裂變能堤器;在聚變反應(yīng)中昆庇,聚變產(chǎn)物的凈質(zhì)量小于聚變前物質(zhì)的凈質(zhì)量,質(zhì)量虧損釋放出大量的聚變能吼旧。它也使得人們很好地認(rèn)識(shí)許多物理現(xiàn)象凰锡,包括涉及物質(zhì)的全部質(zhì)量與能量轉(zhuǎn)化的正反粒子對(duì)的產(chǎn)生和湮沒(méi)過(guò)程。

? ? ? 我們知道圈暗,慣性質(zhì)量是物體慣性的量度,反映物體對(duì)加速度的阻抗裕膀,而引力質(zhì)量是物體引力屬性的量度员串,反映物體產(chǎn)生和承受引力的能力。它們顯然是物質(zhì)的兩種完全不同的屬性昼扛,描述物質(zhì)兩種不同性質(zhì)的量是否嚴(yán)格相等是一個(gè)問(wèn)題寸齐,慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量相等是一條嚴(yán)格的定律。原來(lái)牛頓力學(xué)中無(wú)法說(shuō)明的慣性質(zhì)量與引力質(zhì)量相等不再是游離于物理學(xué)之外的一個(gè)普遍事實(shí)抄谐,而是成為意義得大的廣義相對(duì)論的基石渺鹦。愛因斯坦找到了這塊基石,并由此發(fā)展了廣義相對(duì)論蛹含,這實(shí)在是愛因斯坦獨(dú)具慧眼毅厚、超群絕倫的偉大貢獻(xiàn)。慣性這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)成為困擾現(xiàn)代物理學(xué)者的難題浦箱,雖然擁有偉人牛頓經(jīng)典理論吸耿。但在科技時(shí)代出現(xiàn)許許多多的現(xiàn)象用以前的理論是無(wú)法解釋的。使用曾經(jīng)的經(jīng)典無(wú)法解釋的酷窥。也是現(xiàn)代物理的奠基人愛因斯坦留個(gè)我們后人的問(wèn)題咽安。愛因斯坦無(wú)法解釋慣性,所以無(wú)奈的把相對(duì)論分成廣義的和狹義的蓬推。他的人生一直被這個(gè)問(wèn)題困擾還是沒(méi)有答案妆棒。

? ? ? ?除此之外人(生命體)的行為有其慣性,可謂思想行為慣性。



? ? ? 人的思想行為慣性:人的作為糕珊、愛好动分、情趣、也會(huì)形成慣性放接,也就是人的行為慣性刺啦。行為慣性有好的行為慣性,有不良的行為慣性纠脾。有句老話:三歲看老玛瘸,就是說(shuō)小時(shí)候的人的行為慣性如果規(guī)范不好,就會(huì)延續(xù)到老苟蹈。老實(shí)不愛說(shuō)話的人糊渊,總不愛說(shuō)話,脾氣暴躁的人遇事總脾氣暴躁慧脱。有了愛寫作習(xí)慣的人總想寫作渺绒,有愛搞發(fā)明革新的人總想搞點(diǎn)發(fā)明和革新,不想打麻將的人總不愛打麻將菱鸥。每個(gè)人的行為都是動(dòng)態(tài)的宗兼、變化的、記得小時(shí)見人吹笛子很好聽氮采,自己有竹子自己學(xué)做笛子去吹殷绍,見別人刻手戳,也跟著學(xué)鹊漠,見別人游泳也去學(xué)游泳主到,可見’孩子的動(dòng)態(tài)慣性很值得關(guān)注,要把興趣和愛好引導(dǎo)到良性的路子上來(lái)也是家長(zhǎng)和教育部門及社會(huì)的責(zé)任和義務(wù)躯概。慣性很主要登钥,好的班級(jí)越來(lái)越好,差的班級(jí)越來(lái)越差娶靡。這種行為慣性又和物體慣性不同牧牢,有加速性和深變性特性。染上賭博習(xí)慣行為的人固蛾,越賭越烈结执。社會(huì)也是一樣,江浙地區(qū)的人們和北方人們行為特性不一樣艾凯,江浙地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)風(fēng)氣與別處不同献幔。好的社會(huì)管理者(主要領(lǐng)導(dǎo))要知道建樹啥樣的意識(shí)形態(tài),規(guī)范好啥樣的群體行為慣性至關(guān)重要趾诗。不去除不良行為慣性蜡感,好的良性的行為慣性建樹不起來(lái)蹬蚁,正如瓶子氣體排不出來(lái),液體倒不進(jìn)去一個(gè)道理郑兴,是站位效應(yīng)的規(guī)律犀斋,是所謂不破不立是一個(gè)道理。

? ? ? ? 規(guī)范好人的思想行為慣性去除不良慣性的保持是家長(zhǎng)情连、學(xué)校叽粹、教育部門、政府却舀、以致國(guó)家應(yīng)注意的課題虫几,也是思政人員要學(xué)習(xí)注意的學(xué)問(wèn)。

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