许华清 冯 杰

(1. 四川省成都市树德中学,四川 成都 610014;2. 上海师范大学数理学院,上海 200234)

1 引言

牛顿在《自然哲学的数学原理》(以下简称《原理》)中提出了力与运动关系的三条重要定律,称为牛顿运动三定律。几百年来,人们从不同角度理解牛顿运动定律,包括对牛顿运动定律的不同表述形式、逻辑关系等。现从牛顿运动三定律的独创性视角深入思考其隐含的物理哲学思想,讨论牛顿运动定律体系的完整性、相容性、严谨性。

2 牛顿第一定律

在《原理》中,牛顿第一定律表述为:“每一个物体都有保持它自身的静止的或者一直向前均匀地运动的状态,除非有外加的力迫使它改变它自身的状态为止。”[1]

2.1 牛顿第一定律的独创性

(1) 确立了惯性参考系、惯性和惯性运动等概念

在牛顿第一定律中，描述的是物体运动相对于场景内某参考系,物体不受力,它将保持静止或匀速直线运动状态;物体受力,其运动状态将会发生改变。满足这种场景的参考系即为惯性参考系，牛顿第一定律确立了惯性参考系的概念,牛顿运动规律都建立在惯性参考系之上。

在牛顿第一定律中，“每一个物体都有保持它自身静止的或者一直向前均匀地运动的状态”描述的是每一个物体都具有的一种属性,物体保持其运动状态不变的性质称为惯性。物体在不受力时保持静止或做匀速直线运动的状态称为惯性运动。

惯性和惯性运动是不能等同的，惯性是物体的一种属性,与物体是“受力”还是“不受力”无关;而惯性运动是一种运动形式,它是以物体“不受力”为条件的,不能简单地认为物体受力且合力为零就是物体做惯性运动的条件。……