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题目： “惯性”的起源是什么？ Title：What is the Origin of Inertia？ 所属类型：前沿科学问题 所属领域：数理化基础科学 所属学科：力学 关键词：惯性，惯性运动，惯性定律，惯性系 Key Words：inertia，motion of inertia，law of inertia，inertial system 作者信息：费邦镜、上海金标软件有限公司、feibangjing@163.com
问题描述： 1）问题背景： 惯性，是物理学中一个非常重要的基本概念！诸如惯性力、惯性运动、惯性定律、惯性系，无不与惯性息息相关！ 然而，北师大赵峥教授却指出：“想不到……水桶实验，竟然隐含着至今尚未解决的物理学基本问题——惯性效应的根源究竟是什么？” 这就导致了其它与惯性相关的概念也成了悬疑问题——为什么惯性力没有反作用力？为什么迄今没人能给出惯性运动的物理机制？为什么惯性定律不能直接用实验证明？为什么爱因斯坦要不惜笔墨地论证惯性系概念只是一个循环定义的虚构？…… 奇怪——物理学家们都已经在研究遥远的宇宙大爆炸、暗物质、黑洞了，为什么却无法破解身边的牛顿水桶实验和牛顿力学中的这些悬疑问题？ 现行教科书定义：“物体保持静止或匀速直线运动状态的这种特性，叫做惯性”；“惯性是物体的固有属性，而不是一种力” 但是，根据牛顿对“力”的一贯认知及《原理》的【定义3】，“惯性”只是一种力，而不是属性；爱因斯坦也断言：“惯性必须归结为物体之间的相互作用”！ 可见，现行教科书对惯性的定义，不仅违背了牛顿的惯性定义，也与爱因斯坦的断言相抵触！ 这应该就是导致【惯性的起源】等悬疑问题，至今仍无法破解的根本原因！
2）最新进展： 笔者在《“惯性”的起源是什么——探究至今仍未破解的牛顿力学难题》中，对惯性进行了深入的探究。 （在【国家科技图书文献中心】的<预印本>中，可下载该文； 或链接 https://www.docin.com/p-2353225671.html 浏览） 在第一章，笔者论证了【惯性就是万有引力】！ 主要论据：1）牛顿对“力”的一贯认知及《原理》的【定义3】；2）爱因斯坦的断言——“惯性必须归结为物体之间的相互作用”；“惯性质量和引力质量在数量上的相等必须追踪到本质上的相同”。 质疑：若惯性就是万有引力，那为什么物体在这个力的作用下，却保持匀速直线的惯性运动状态不变？ 在第二章，笔者论证了【真正的惯性运动是沿水平面的，而不是沿直线的】！ 主要论据：1）伽利略提出的沿水平面的惯性运动拥有斜面实验这个坚实的实验基础；2）惯性运动没有物理机制的悬疑才因此获得破解！ 质疑：这岂不是等于颠覆了惯性定律——牛顿第一定律——了吗？ 在第三章，笔者论证了【伽利略提出的圆周惯性定律才是真正的惯性定律；而牛顿第一定律，只是惯性定律的微分形式；牛顿第一定律中的匀速直线运动仅是惯性运动的局部线性化】！ 主要论据：1）按力学原理的分类原则，牛顿第一定律同第二定律一样，都只能被归类为不变分的微分原理；2）这符合爱因斯坦的观点——牛顿的运动定律是微分定律；3）这也印证了爱因斯坦和杨振宁先生的观点——真正的（自然）定律不会是线性的！ 质疑：若牛顿第一定律中的“匀速直线运动”仅仅是惯性运动的“局部线性化”（数学近似），那么，互相必须作“匀速直线运动”的“惯性系”，还那么神圣吗？ 在第四章，笔者论证了【应该废弃惯性系概念】！ 主要论据：1）惯性系概念产生的原由，是物理学界普遍采信了马赫的误解——牛顿使全部力学参照绝对空间，牛顿力学就此陷入了没有物理意义的尴尬。正是为了摆脱这个尴尬，1885年惯性系概念才应运而生；2）爱因斯坦早已详尽地论证了惯性系概念只是一个循环定义的虚构；3）教科书把地球坐标系、地心坐标系、日心坐标系说成相当精确的惯性系，这是不成立的——这三个坐标系既非互相作匀速直线运动，也不平权！ 质疑：若废弃“惯性系”，牛顿力学的巨大成功是因为参照了什么参考系？ 在第五章，笔者揭示了【牛顿水桶实验中水的真实转动——绝对运动——是相对于地球引力场而言的；牛顿力学的巨大成功，实质上是参照了运动物体所处的引力场！】 这印证了爱因斯坦的断言——“战胜‘惯性系’概念之所以成为可能，只是因为‘场’的概念逐渐代替了物质客体的概念”！ 质疑：若惯性系概念真的被“场”战胜了，那么，以惯性系作为前提的相对性原理还能成立吗？ 在第六章，笔者论证了【爱因斯坦用洪荒之力精选出来的两个支持相对性原理的普遍事实，统统违背事实！】 主要论据：1）在关联于地球、太阳、自由落体电梯等多个相互作“不等速运动”的坐标系中，力学定律都非常有效；2）布拉德雷光行差现象和原子钟环球航行实验都证实地球的物理空间是各向异性的！ 其实，笔者在第四、五章中已彻底否定了惯性系，那已经足以否定相对性原理了！
未来面临的关键难点与挑战： 相对性原理是狭义相对论赖以成立的第一条原理！若相对性原理被否定了，狭义相对论何以立足？
3）重要意义： 若惯性就是万有引力得以确认，不仅可以让迄今尚未破解的物理学基本问题——惯性的起源——迎刃而解； 还可以让惯性运动从此拥有合理的物理机制； 更能让牛顿第一定律同第二定律一样，归类为微分原理，从而让伽利略的圆周惯性定律得以昭雪； 而且，牛顿水桶实验所揭示的疑难，也得到了破解——牛顿力学所适用的参考系是“引力场”！而不是“绝对空间”，更不是“惯性系”！ ■ ■ |