相对运动与牛顿运动定律{惯性系与非惯性系的划分}
我们对绝对运动{以后或简称运动}的描述是相对，或者说我们描述一个物体的运动是通过另外的物体作为标准的，物体的运动就是物体与参考系的相对运动。物体与参考系的相对运动，在参考系看来就是物体的运动。
我们把牛顿运动定律成立的参考系称为惯性系。牛顿运动定律不成立的参考系称为非惯性系。为什么只有近似惯性系？在非惯性系中为什么牛顿运动定律不成立？惯性系与非惯性系划分的标准是什么？我们对牛顿运动定律适用范围或是说对惯性系与非惯性系的划分有不妥的地方？
在《绝对运动与绝对运动的描述的区别》中我们说到绝对静止的物体不存在说明所有的物体是运动的；所有的物体都在运动说明运动是绝对的。物体的运动是绝对的，但我们对运动的描述是相对的。那么为什么对运动的描述是相对的？因为绝对静止不存在。绝对静止的物体不存在说明运动是绝对的外，还说明绝对运动是不能描述的。为什么？因为绝对运动只能是对于绝对静止说的，就算是绝对匀速直线运动系也不行。只有绝对静止的存在，才能把绝对运动描述出来。既然绝对静止不存在，那么我们对绝对运动的描述只能通过另一绝对运动的物体来描述，这样绝对运动就变成两个物体间的运动差。通常我们把两个物体的运动差当成一个物体的运动，这样描述出的绝对运动其实就是相对运动。所以说运动是绝对的，对运动的描述是相对的。
那么绝对运动符合什么规律呢？这点，牛顿早就给出了答案，即牛顿运动三定律。
1}绝对运动是相对于绝对静止说的，所有的物体都有惯性，一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。或简单说成静止的保持静止，运动保持运动。那么所有的物体没有受到外力的时候 ，都静止，绝对静止。受到外力的时候，力使物体运动起来，产生加速度。加速度与力的关系符合牛顿第二定律。外力消失时，物体由于惯性保持此时的速度或说速率匀速直线运动。物体受力的时候，必产生反作用力，即力是 物体间的相互作用。
2}由于所有的物体都受到外力，那么物体想保持静止状态可能就不存在，即绝对静止不存在，那么物体的运动只能提供给另一运动的物体描述，描述出的运动就不是物体的运动，而是运动差，是相对运动。虽然运动是绝对 ，但描述确是相对的，这样原本运动的物体也可能变成与参考系静止的，变成与参考系是匀速直线运动的。这时的静止或匀速直线运动也具有与参考系保持静止或匀速直线运动不变的性质。而这里的静止或匀速直线运动都是相对的，并不一定是牛顿第一定律中说的静止或匀速直线运动，因为我们不知道 参考系的运动状态。参考系本身可能就受力，变速运动。这里物体保持静止或匀速直线运动可能是因为物体与参考系具有相同的加速度。{如果力持续作用在物体上，那么加速度保持不变。如果力忽然消失，那么加速度也消失。所以说力具有保持加速度不变的性质。加速度不变就是物体运动状态的改变快慢不变，就是物体运动状态改变的程度不变。所以说力具有保持‘运动状态改变程度'不变的性质。见《等效原理的解释》}力具有保持‘运动状态改变程度'不变的性质，在此时就变成物体由于惯性而保持静止或匀速直线运动。或者可以说，受力的时候，物体的惯性依然存在，我们可以选择不同的参考系来观察。而我们却把本身可能就受力的参考系称之惯性系，也是通常说的近似惯性系。例如地面，相对于地面匀速直线运动的参考系，例如太阳。我们把相对于近似惯性系做变速运动的物体当成非惯性参考系。
为什么在非惯性系中牛顿运动定律不成立？为什么所有的参考系是平等的？为什么通过等效原理可以认为所有的参考系是平等的？
首先，看一个惯性系例如地面，和一个相对于惯性系匀速直线运动的惯性系例如匀速运动的火车，那么在地面参考系中牛顿运动定律成立，在匀速运动的火车上就成立吗？不是的。例如，，在地面参考系中静止的物体，在匀速运动的火车看来就是匀速直线运动的。那么，一个静止的物体这么会运动起来？其实这与惯性系中静止在非惯性系中，没受力就产生加速度是一样的道理。
在《广义相对性原理独特视角》说到（非惯性系）加速系中有两类运动现象：一类，与加速系相静止或匀速直线运动的物体运动现象 ；一类，与加速系未受力做匀速直线运动时相静止或匀速直线运动的物体的现象(即受到惯性力的物体的运动现象）。匀速直线运动的大船中也有两种现象：一种是相对性原理中描述的现象；一种是大船由静止向右匀速直线运动时，小球由静止向左做匀速直线运动。在《广义相对性原理的理论推导》我们又说在静止系与加速系中，一个牛顿运动定律成立，一个牛顿运动定律不成立，这里的成立与不成立也都是对同一物体运动状态的不同描述。在静止系中静止的物体在加速系中就变成不受力加速运动。这是对同一运动状态的不同描述。
其实用相对运动（相对运动即运动差）来解释就是相对运动是由参考系与物体两者的运动状态决定的。无论是参考系与还是物体受力，相对运动都会发生改变。无论是参考系还是物体都符合牛顿运动定律。见《惯性力与牛顿第三定律矛盾解决的切合点》。
等效原理中，一个不受引力作用的加速系统跟一个受引力作用的惯性系统等效是因为两个物体或说物体间的相对运动，是由参考系与物体两者的运动状态决定的。无论是物体受力产生加速度或参考系受力产生加速度两者是等效的。相对运动或说运动差的改变与力有关。力是物体运动状态发生改变的原因，两物体的运动差发生改变，必有力作用在其中一个物体上。
牛顿第一定律说的是物体的运动，一个物体的运动。不是参考系的运动，不包括参考系的运动。
牛顿第一定律中的静止或匀速直线运动状态说的是不受外力的状态，说的是绝对运动，不是相对运动。而我们通过参考系对物体运动的描述却是相对运动。因为参考系不是静止的，参考系可能受力，描述的运动不是物体一个物体的运动，是参考系与物体的相对运动，运动差。
而通常的惯性参考系中，所说的物体不受外力时保持静止或匀速直线运动状态却是与参考系的相对运动状态。保持的静止是与参考系的静止，保持的匀速直线运动是与参考系的匀速直线运动。与参考系的运动状态无关。例如地面是运动的，却可做惯性系；例如太阳是运动的，却可做惯性系描述太阳系里的行星公转，因为所谓的静止或匀速直线运动是参考系与物体的相对运动。物体与参考系是相对不受力的。通常的非惯性参考系，指所说的惯性系变速运动的物体。
物体具有惯性，惯性与物体受不受力无关，物体受力时，惯性依然存在。物体受力时候的惯性可以通过选择参考系来抵消，即在参考系看来，物体不受外力的时候具有保持静止或匀速直线运动状态的性质。
通常说的惯性系中，物体不受外力是相对于惯性系说的，物体的静止或匀速直线运动是相对于惯性系说的。就算物体变速运动也可以作为惯性系。我们认为自由落体系是惯性系就是如此 。自由落体系本身是变速运动，但其他物体与自由落体系具有一样的加速度，所以在自由落体系看来，其他物体不受外力的时候，物体保持静止或匀速直线运动。其实惯性系只有近似的，现在划分的惯性系与非惯性系都符合牛顿运动定律。惯性系与非惯性系描述的都是相对运动。通常先找到或确定惯性系，然后才能找到非惯性系。
参考文献：1《广义相对性原理独特视角》2《惯性与惯性状态》
2013-8-8 22:03:11
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