(图片源自网络)
停车场上的汽车,假设处于静止状态,那么,它是怎样取得这个静止状态的呢?一定是来到停车场时司机踩了刹车,地面摩擦力使它停了下来。这种现象可以总括为:在受到外力作用时,物体才能保持静止状态。
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公路上奔驰的汽车,假设在做匀速直线运动,那么,它是怎样取得这个匀速直线运动状态的呢?一定是司机踩了油门,发动机给它加力了,汽车才向前奔驰。这种现象可以总括为:在受到外力作用时,物体才能保持匀速直线运动状态。
那这样一来,汽车在公路上奔驰和在停车场停下这两个典型的事实表明,牛顿第一定律是把话说反了。据说这个第一定律首次提出是在牛顿的《自然哲学的数学原理》(1687年)一书中,它成为经典力学的基石之一,牛顿当时是这样说的——任何物体在不受外力作用时,将保持静止或匀速直线运动状态,直到有外力迫使它改变这种状态。
汽车只是物体中的一类,是不是所有的物体都像上述所言的汽车一样呢?让我们再看看其他物体。先看一看山上的石头。
山上有块石头,处在山顶。山上有石头很常见,这块石头是怎么来到山顶的呢?它是一经形成就在这个山顶吗?显然不是,因为地球形成这几十亿年来,地壳、地表发生过数次的变动,譬如有过很多造山运动。连一整座山都是地球运动“搬”来的,更何况山顶上的一块石头,它之所以现在这样静止着,是因为此前一些力作用到它。它现在没有处于别处,也是它底下的地基支撑着它。因此,这块静止的石头符合上述描述:在受到外力作用时,物体才能保持静止状态。
山上有块石头,正从山上往下滚动,滚到平地后继续往前。这也是山中常见现象。这块石头是怎么就朝山下滚动下去的?可能的原因有多种,譬如一阵大风刮到它了,或者地震震松了它下面的结构,或者雨水破坏了它下面的结构,或者一只山羊登到它了,或者采石工人放炮震到它了……总之,它是受到力的作用才往山下滚的。并且这里面一定还藏着一个地心引力的作用。因此,这块运动的石头符合上述描述:在受到外力作用时,物体才能保持匀速直线运动状态。
说完石头,再说一个地球吧。地球之形成和当初是怎么来到它这个轨道里的?这也离不开力的作用。它在这个轨道上,无论你认为是静止也好、运动也罢,它是没有力作用在其上吗?几大行星绕着太阳转,不是被解释为太阳对它们有引力存在吗?它们围绕太阳转,却没有被太阳吸到太阳附近,不是说是还有个离心力吗?可见,这个地球的状态也符合上面所说。
实践是检验真理的唯一标准。牛顿第一定律经不起上述汽车在停车场停下来、在公路上奔驰起来等事实的检验,因此,“任何物体在不受外力作用时,将保持静止或匀速直线运动状态”是把话说反了,正确的说法应是:在受到外力作用时,物体才能保持静止或匀速直线运动状态。
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