李玉海 在一个均匀场里，一个物体只要保持本身的能量不变，质量状态不变，就会保持原来的运动状态，即匀速直线运动或静止。

惯性定律与能量学理论


李玉海


一、惯性定律


惯性是物理学中最基本的概念之一，也是学习物理学最早遇到的概念之一。这一极为普通和平凡的概念曾经引导许多物理学家深入思考和剖析，促进物理学重大进展。

惯性定律就是牛顿第一定律，表述为“所有物体始终保持静止或匀速直线运动状态，除非由于作用于它的力迫使它改变这种状态。”


　　根据惯性定律，物体具有保持原有运动状态的属性，这种属性称为惯性。不仅静止的物体具有惯性，运动的物体也具有惯性；物体惯性的大小用其质量大小来衡量。惯性定律真正成为力学理论的出发点。





二、能量与质量


根据李玉海著的《能量学与哲学》中的阐述：能量是世界的本质，物质是能量的表象，是能量的凝聚体，是能量流中的“核”，也就是说物质是一个“能量团”。特别是固体的界面比较稳定，所以，这个“能量团”也比较稳定。

关于能量与质量的关系，爱因斯坦证明的质能关系指出：E=mc2，即一定的质量对应于一定的能量，反之，一定的能量对应一定的质量。表示物质的质量也成为了一个表示能量多少的量了，任何惯性质量都应归因于能量。它带来的重大实用价值就是核能的释放，也使得人类能更好地认识许多物理现象，包括涉及物质质量与能量转化的正反粒子对的产生和湮没过程。


所以说，质量越大，能量也越大。





三、惯性与能量


在宏观条件下，上述的表达在观察上并没有什么问题，但如果是在微观条件下，这个表述就遇到了问题，假如，一个电子在做匀速直线运动，现在让它进入到一个低温场，你说它的运动还会保持匀速直线运动吗？如果不是，它会发生什么变化呢？


答案是它的速度降低了！在这里它没有受到任何外力的作用。原因是它与环境进行能量交换而失去了内能，根据能量守恒，因为损失了能量，所以它的速度就降低了。就是说，惯性受周围环境的决定，皮尔逊以前也提到了这一点。环境是什么呢？就是场。


再举个例子就是当量子化的电子可以处于某些固定的能级上而不损失能量。当电子在能级间跳跃时，电磁能就被释放或吸收出来。


所以说，能量越大，惯性也越大，表现出的惯性越明显。惯性是能量的运动属性。


回到上述的定义中，这里必须增加一个条件：即“在一个均匀场里运动”。但在宏观世界里，这个场的分布是比较均匀的，对我们观察并没有什么影响。




四、惯性与场


爱因斯坦将惯性定律表达成：“一个质点离开其他一切质点都足够远时，它的加速度的各个分量就消失了。”

我们知道，质点会形成一个场，当一个质点离开其他一切质点都足够远时，就形成了一个均匀场了。

我们还知道，物质形成的场不一定是直线，可以是弯曲的。那么场是什么呢？


现在，我还是表述一下《能量学与哲学》中关于“场”的含义。场是表示能量在空间分布的一个量，如果没有“物质核”的时候，经过能量耗散会形成一个均匀场，反之，就会形成一个能级，能级是场强弱的相对刻度；在同等能级的空间分布上会形成了一个“等能级线”，该线不一定是直线，也可能是曲线。当一个物体运动时，它会沿着“等能级线”运动，不一定是直线运动，宇宙星球运动的椭圆轨道就是很好的例子。所以，要想让一个物体保持做惯性运动，它必须是在“等能级线”上运动，这样对它自身来说，能耗也最小。


在物理学中，有宏观与微观之分，即大东西和小东西之分。现在我们研究出的一些原理、定律是有缺陷的，没有真正反映出整个客观世界的运动规律，特别是牛顿力学。出现宏观与微观之分的关键原因是误差，牛顿力学存在缺陷的原因也包含这个因素。当然还有一个思想问题。


不论是大东西还是小东西，能量总是存在的，质量可以湮灭，但能量是守恒的，惯性定律是能量守恒定律的显现者，所以用能量来解释世界将是自然科学的最终归宿和最高境界。




五、惯性与力


当代物理学有没有摈弃"力是维持物体运动的原因"的经典。从万有引力到量子力学、相对论，物理学一直都在致力于"力学"大厦的构建，这座"力学"大厦要向人们展示什么？一直以来，"力学"始终依据于物质物体的运动与构成，做着数学模型的理论完善，当数学模型与物质物体的运动状态相吻合的时候，就是"维持这种运动状态的原因"的力论。因此，当代物理学的"力学"大厦，仍是建立在"力是维持物体运动的原因"的基础上的。


惯性定律告诉人们物质物体具有静止与匀速直线运动的属性，因此，物质物体的运动，可以不是由于"力"的原因。那么，宇宙中的天体运动、地球上的落体运动，如果不是"力"的原因，还能有什么原因呢？


《能量学与哲学》中认为，力只是能压差形成的，并不是什么物体的相互作用，而是能量系统的作用。


归根到底，还是能量！




六、惯性定律与牛顿第二定律的本质区别


惯性定律表述的是一个孤立系统的运动情况，而牛顿第二定律表述的是系统的相互作用。

当有其他系统作用时，就会改变他的惯性状态。牛顿第一定律研究的是一个系统，牛顿第二定律研究的是两个系统的作用，如果一个物体遇到另一个系统的摩擦（力）作用，它就会在摩擦中消耗掉动能而转化为热能，最终速度逐渐降下来。并不是什么特例。

惯性定律比牛顿第二定律具有更强的基础性。也就是说，正是惯性现象，构成了牛顿动力学所以成立的操作平台。由于物体在不受外力作用下保持其速度不变，因而物体运动速度的变化才跟物体的受力相关。





七、思想参照系


这个世界对人类来说充满了神奇与奥妙，人们无论宗教信仰、种族肤色都在探索其答案；其实，答案就在朴素的自然现象中，"旋涡是怎样形成的"对人们来说也不是个深奥的问题，既然这个问题简单，宇宙的问题也就简单了，因为，我们可以假设宇宙是一条宽广无边的能量"河流"，物质、物体是这个"河流"中的小舟。

人类的思想如果以物质为参照，我们会遇到很多的问题，如果以能量为参照，我们遇到的问题就会很简单。

不同的参照观念，导致了不同的研究方法，从而也得到了不同形式的结论。观察和实验只能纠正错误和给人以思想启迪，并不能保证有正确的结论，特别是在一个特殊的参照里，一些正确的感觉说的谎更美丽、更巧妙。

再提惯性， 还是想说：能量是世界的本质，是认识的源泉，是开启自然神秘之门的钥匙。




八、总结


惯性定律的适用是有条件的，如果条件边了，表述也会改变。

总结以下，惯性定律：在一个均匀场里，均匀分布在一个系统内的能量在没有其他系统能量的作用下，会保持原来的运动状态，即沿“等能级线”做直线运动或静止在一个点上。

在宏观条件下，可以近似合理地表示为：在一个均匀场里，一个物体只要保持本身的能量不变，质量状态不变，就会保持原来的运动状态，即匀速直线运动或静止。

　如果物体是在一个非均匀的场里运动，那就好象是尘埃在空气中的飘动一样了。