牛顿运动定律适用范围的推广

关键字：牛顿，牛顿运动定律，惯性，引力，惯性力，惯性系   作者：吴兴广

所有物体的运动是相对于谁说的？

通常我们对运动的描述是相对的，但又说运动是绝对的。‘运动是绝对的'是相对于谁说的？当所有的物体都静止的时候，物体的静止变为绝对静止。静止就是绝对静止，所有的物体都是绝对静止。静止的物体保持静止，受力后才会运动起来。因此物体的运动是相对于自身的静止说的，当所有的物体都静止的时候，物体的静止就是绝对静止，物体的运动就是相对于此时的静止说的。就是说所有物体的运动都是相对于绝对静止说的。

牛顿运动定律与所有的物体运动

当所有的物体都静止的时候，物体由于具有惯性，保持静止，当物体受力后才会运动起来。当有物体受力的时候，就会运动起来，外力消失的时候，物体由于惯性，做匀速直线运动。此时的匀速直线运动是绝对的匀速直线运动。就是说惯性定律或说牛顿第一定律说的物体不受力是绝对不受力，保持匀速直线运动状态是绝对匀速直线运动状态，保持静止状态是绝对静止状态。物体受力的时候遵循的牛顿第二定律。

绝对静止系与牛顿运动定律的关系

由于物体遵循的是牛顿运动定律，由于不受力的物体不存在，所以物体受力后产生加速度，所以绝对静止系才不存在。就是说绝对静止系的不存在正是遵循牛顿运动定律的结果。

绝对静止与运动的关系

由于所有物体的运动都是相对于绝对静止系说的，那么所有物体的运动就有一个统一的描述，有一个共同的起点或说相同的起点，有一个描述的标准。相对于绝对静止来说，所有的物体都是运动的，但绝对静止不存在呀，那么就不能说所有的物体都是运动的了？不是的。如果绝对静止存在，那么所有物体的运动都可以通过绝对静止来描述，这样描述出的物体的速度或加速度是物体的绝对速度或加速度，与其他物体的运动状态无关，我们称之绝对运动。绝对运动是一个物体的运动。由于绝对静止不存在，所以不能把绝对运动描述出来。物体的运动只能通过另一运动的物体来描述，这样描述出来的速度或加速度，通常我们也称之为一个物体的速度或加速度，其实是两个物体或说物体与参考系的速度差或说加速度差。我们把这类描述称之为相对运动。就是说物体的运动是绝对的，但我们对绝对运动的描述是相对的。

由此惯性系与非惯性系，惯性系中与牛顿运动定律一样描述的定律，非惯性系中的惯性力，相对性原理，经典速度合成定律，我们对空间的绝对描述与相对描述，力的相对性，时间等一系列问题就产生了。

由于物体的运动符合牛顿运动第一第二定律，所以物体不受外力的时候，保持绝对静止或绝对匀速直线运动状态，当物体受到外力改变物体运动状态的时候，物体产生加速度。由于不受力的物体不存在，根据惯性定律得出所有的物体都是变速运动。

在所有的物体都是变速运动的时候，我们选择任意物体作为参考系描述其他物体的运动。这样与参考系加速度相同的物体，在参考系看来，就是不受外力的，此时物体相对于参考系保持静止或匀速直线运动状态。这就是我们说的惯性系中与惯性定律相同描述的定律。当物体受力的时候，就会产生加速度，符合一个与牛顿第二定律相同描述的定律。如果非要区别这两个定律有什么区别，那就是牛顿第二定律描述的是物体受到的力，是一个绝对的力，不是相对的；而惯性系中与牛顿第二定律相同描述的定律描述的是物体受到是相对力，是物体相对于参考系的力。牛顿第三定律在参考系中具有相同的形式，相对不受力的物体来说，如果受力，必然有施力物体。

从惯性的角度来说，惯性定律说的是物体绝对不受力时候的表现；惯性系中类似惯性定律的定律说的是物体相对不受力的时候的表现。

空间是通过物体描述的，物体描述的空间是以物体作为空间的定点来描述的。如果绝对静止系描述的空间称之为绝对空间的话，那么运动的物体描述的空间就是相对空间。由于物体描述的空间是以物体作为空间的定点来描述的，因此不同的物体对空间的描述可能不同，因此相对空间可以相对运动。

时间是所有运动物体的一个公量，因此时间与物体运动的怎么描述无关，与物体运动状态描述的不同无关，因此时间在物体运动状态的不同描述中不变。在物体运动状态的不同描述中即在不同的参考系中。因此时间在不同的参考系中时间不变。

对于时间我们可以取时间的一部分来描述，即T=nt,这样不论过去的时间还是未来的时间，我们可以有一个共同的描述。时间不会因为它是过去的还是未来的而不同，只与时间是t的倍数有关。

相对运动描述的是两个物体的运动差。在参考系看来，物体不受外力的时候，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运动状态为止。一般情况下，物体不受外力的时候，保持静止或匀速直线运动状态不变，但当参考系受力的时候，由于参考系运动状态的变化，造成参考系与物体的运动差的改变，在参考系看来就是物体不受力会产生加速度。我们把此时的参考系称之为非惯性系。非惯性系赋予参考系中的物体一个惯性力。所有的参考系都可以是惯性系，当惯性系受力运动状态发生变化的时候，就是非惯性系。惯性系与非惯性系对物体受不受力判断的标准不同。描述地球运动的时候，太阳是一个很好的惯性系。在太阳看来，地球受力变速运动，地球就是一个非惯性系。在地球看来，不受力（相对于太阳说的）由于惯性与太阳保持静止的物体，受到一个惯性力。而描述月球的时候，地球却成为一个很好的惯性系。就是说地球既可以看做是一个惯性系，也可以看做是非惯性系。非惯性系与惯性系不是绝对的。一个物体看做是惯性系还是非惯性系取决于衡量物体受不受力的标准，或说与描述的对象有关。

相对性原理 在参考系中物体不受外力的时候，总保持匀速直线运动状态或静止状态。这与参考系的运动状态无关。因此所有的参考系都是平等的。我们不能用任何实验来验证一个物体是静止或运动的。

经典速度合成定律  物体间的相对运动即运动差与参考系的选择无关，所有的参考系都是平等的。用速度v表示两个物体的运动差，例如物体A与B，那么在B看来，v就是物体A的运动，物体A的速度就是v. 物体A与B的运动差与参考系的选择无关，即在另一参考系看来，v不变。例如，最简单的运动方向相同，在一条直线上，在另一参考系看来物体A速度Va,物体B的速度Vb,Va-Vb是物体A与B的运动差，那么Va-Vb=v.这就是经典的速度合成定律。就是说经典的速度合成定律根据的是所有的参考系都是平等的，不同的参考系不改变物体间的运动差即相对运动，物体间的运动差与参考系的选择无关。

经典速度合成定律就是不同参考系对两个物体间运动差的描述。

参考文献：1《引力与惯性力等效的原因》2《惯性系符合的是不是牛顿运动定律》3《时间的本质只时间的由来》4《空间运动说》5《物理学中量的计算与相对论的关系》6《广义相对性原理独特视角》7《惯性独特视角》吴兴广8《相对性原理在介质中的应用》

2013年9月10日12:29:49