惯性一二三
这篇文章具有科学知识性和思想性,作者把二者结合,论述自然合理。用生活现象诠释惯性的科学原理,由此引申出思想问题,使文章论述不抽象,易懂。
牛顿第一定律,也叫惯性定律,她有两种表述方式。其一是:“每一个物体都会继续保持其静止或沿一直线作匀速运动的状态,除非有力加于其上迫使它改变这种状态”。其二是:“一物体在离开其它物体都足够远时,一直保持静止状态或匀速直线运动状态。”
无论科学家们怎么进行严肃的、精确的表述,对于惯性的理解,一般地,我们还是基于自己在日常生活中的感性认识。
比如,我们坐车时,会随着车子的启刹颠簸而仰扑弹落。这里面就有一个惯性在起作用。
当车子启动时,我们会向后仰。这是因为,我们的屁股被座位带着向前进了,可是,我们的腰部以上部位,由于受着静止惯性的作用,还保持在原来的静止状态,停留在原处。
当车子急刹时,我们会向前扑。这是因为,我们的屁股被座位拉扯着停止前进了,可是。我们的腰部以上部位,由于受着运动惯性的作用,还保持着继续运动的状态,在继续前进。
当车子向上颠时,我们会被座位的向上顶撞,撞得很不舒服;而当车子向下落时,我们更被座位的强烈反弹,弹得呲牙咧嘴。这是因为,车子向上颠时,我们由于受着静止惯性(上下方向的)的作用还保持在原来的高度,没有和车子一起向上颠,所以会被座位向上顶撞;车子向下落时,我们又由于受着运动惯性(向上)的作用还在继续保持着向上运动的状态,没有随着车子一起下落,而当我们由于受地球引力的作用改变向上运动的状态,反过来做自由落体运动时,车子座位又没有继续下落,而是停在地上等着反击我们了。
提到了自由落体运动,我们就又不得不说,正是由于对自由落体运动的研究,才使伽利略和牛顿认识到了惯性,认识到了惯性定律。
所谓的自由落体运动,这个运动的落体实际上并不是自由的,而是受着落体的静止、下落惯性和地球引力的双重作用的。当物体在空中失去支撑或者拉扯时,它并不是随即下落,而是在静止惯性的作用下保持原来的静止状态。而由于地球引力克服了物体的静止惯性,物体便改变静止状态,开始沿着地球引力的方向下落,并且又保持着开始下落时的下落速度,也就是:在这个时候的运动惯性的作用下保持着这个时候的运动状态。但是,地球引力又克服了这个时候的运动惯性,从而使物体又改变了这个时候的运动状态,也就是又改变了运动速度,而以更新的运动状态,也就是更新的运动速度向下落。如此反复,物体的下落速度就越来越大。但是,使物体下落速度越来越大的,始终只有两个条件:一个是地球引力,一个是物体的惯性。而地球引力近似于一个常量,物体的惯性才是一个变量,物体的下落速度,是随着物体惯性的改变而改变的。
如果把自由落体运动和其它的运动相比较,我们可以看到它和滑冰运动有些相似。它们都是只有两个条件来控制物体的运动:一个是物体自身的惯性作用,一个是和惯性作用相抗衡的外力作用。只是,自由落体运动是加速,而滑冰运动是减速。而加速与减速的原因,就在于,自由落体运动的外力是地球引力,它的方向和落体运动的方向相同,所以使物体的运动惯性越来越大,其运动速度也就越来越大,而滑冰运动的外力是摩擦力,它的方向和人体运动的方向相反,所以使物体的运动惯性越来越小,其运动的速度也就越来越小。
而谈到滑冰运动,我们就又想到子弹的飞行运动。这两个运动又是相似的。它们都是只有一个原始的激发力激发物体产生运动,然后物体就依靠自身的惯性作用做较长时间的自由运动。若不是空气和地面的摩擦力消耗了它们的运动惯性,它们将一直保持初始的运动速度继续运动下去。
通过以上的实例,我们可以发现,惯性总是与力相关。它能转化成力而与外力相抗衡。而它与距离、速度也密切相关。在自由落体运动、滑冰运动、子弹飞行的运动中,都是距离导致了惯性的改变,从而导致运动速度的改变;而反过来,运动速度的大小,也可以决定惯性的大小,从而决定运动距离的大小。
那么,力的本质是什么呢?距离与速度的本质又是什么呢?惯性的本质又是什么呢?
力是物体对物体的作用。这是牛顿说的。然而,这只是力的一种现象。力的本质,其实是变化,是物体自身结构形式或者关系形式的改变,是物体通过对自身形式的改变,来改变自己相对于另一物体的联系形式。一个人出了力,他必定发热,出汗。这就说明,是他的身体形式的改变,才使他产生了力。而人为什么要出力?为什么会出力?他必定是与周围的环境发生了联系,产生了一种联系形式。他出力的原因,是他要改变他与环境的联系形式,是他改变了他与环境的联系形式。汽车通过轮胎的变化,来对地面发生作用,使地面对它发生反作用,从而推动它前进。这也说明,是物体通过对自身形式的改变,来改变自己相对于另一物体的联系形式,才产生了作用力。
而距离与速度,实际上就是衡量物体与另一物体的联系形式发生改变的量度。比如我们滑冰,本质上就是我们与滑冰场的联系形态的改变——在这个改变中,我们的滑冰惯性被消耗完了。而这个改变,有距离上的衡量,同时也有改变距离所需的时间上的衡量。
这里说的,是距离和速度相对于我们滑冰所消耗的惯性的意义,它实际上就是衡量和显示惯性的大小。那么,距离和速度本身又是什么呢?距离就是空间,就是结构,就是关系,就是联系形式。滑冰场上的距离,就是这个滑冰场的空间,就是这个滑冰场的结构,就是这个滑冰场上这一点与哪一点之间的联系,就是它们的联系形式。而速度,就是空间变化的时间,就是结构变化的时间,就是关系变化的时间,就是联系形式变化的时间。我们滑冰的速度,就是我们相对滑冰场发生一定的空间变化所需的时间。
由力、距离、和速度,我们能联想到惯性的一些什么呢?我们能否探寻到,惯性的本质是什么呢?
我们滑冰,依靠的是我们脚蹬地面时所产生的地面对我们身体的反作用力。而这个反作用力来自于地面结构的变化。虽然这个地面结构的变化我们不觉得,但它是确确实实地产生和存在的。是这个地面结构的变化转化成了力,作用于我们的身体,和我们的身体组成一种力的关系,从而造就我们现在的滑冰状态。所以,这个滑冰状态本质上就是一个关系、一个结构、一个空间,就是一个结构形式和空间形式。而这个结构形式和空间形式是一个滑冰的形式,是一个惯性状态。那么,惯性的本质是什么呢?惯性的本质就是结构形式,就是空间形式。就是关系形式。而这个惯性,即这个空间形式和结构形式有多大呢?这只能用距离与速度来衡量。由距离与速度衡量出的惯性,即空间形式与结构形式的大小,就是它们的质量。质量的大小,决定了能的大小,而能,就可以转化成力。
综上所述,力是由惯性变化而来,而惯性本身表现为能,能则显示了惯性的大小,而惯性的大小是一个质量,质量又显示的是空间形式和结构形式的大小,显示的是关系的大小,
以上是我们从物理学的角度讨论和认识惯性,而实际上,在物理学以外的其它领域,惯性现象也是普遍存在的。
最突出的是我们的思维惯性。思维惯性包括人的性格、思想、道德、价值观念等等。在漫长的封建社会,人们产生了一些适应于封建社会的道德观念。如果社会不发生变化,那么,这些封建的道德观念可能会一直自得其乐,安安稳稳地存在于人们的头脑中。可是,社会发生了变化,这些观念不适应于新的社会,失去了存在的基础。那么,它们是否愿意自我瓦解、自动消失呢?不,它们要与新的社会形态相抗衡,它们还要顽强地存在下去,直到其能量被抗衡行动消耗完为止。许许多多新旧道德观念之间的冲突和由它们导致的社会行为的冲突,都证明了道德力量的顽强。这就是道德的惯性。中华人民共和国的成立,是以阶级斗争的思想为基础的。而当共和国成立之后,阶级斗争的形势就发生了变化,社会的主要矛盾已经不再是阶级斗争。那么,这时候的阶级斗争观念是不是要退后一步,或者有所改变呢?然而,没有相对的力量促使她改变,她会自动改变吗?所以,就有建国之后多次的阶级斗争运动,就有“文化大革命”。这就是思想的惯性。
惯性现象广泛地存在于客观世界的各个领域,所以,惯性也不应该仅仅是一个物理学的名词,不应该仅仅是一个物理学的概念,她应该是一个哲学名词,是一个哲学概念。
事实上,惯性概念的内涵在中国古代哲学中早已存在,只是,她不叫惯性,而叫什么呢?叫“无极”。
无极概念,就是我们今天所说的惯性概念。无极概念表述的,就是一个孤立的存在,一个不与其它形式发生联系的形式。这个形式有自己的结构,有自己的质量,有自己的能。而一旦它与其它形式发生联系,它的形式就会发生改变,它的结构、质量、能就会发生改变,改变的部分,就成为了力,而它也就由无极变成了“太极”。