天体运动的一个科学问题 13

本系列文章预计会有30个章节，这套文献将系统讲述物理学本身，这里是第四季第13篇

对于物理，不管你以前中学的成绩有多水，你一定忘不了一个定理，那就是所谓的惯性定律，也就是大名鼎鼎的牛顿第一定律。

不过过去多少年我们仍然可以一字不差地背诵这条定律。这条定律通常表述如下。

惯性定律：任何物体在不受任何外力作用的情况下，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。

这个定律直到17世纪才被发现，而且是很多人花了大量时间并付出巨大努力，才使这个定律得以被清晰准确地表述。伽利略（1564—1642）已经非常接近正确的惯性定律了，然后笛卡尔（1596—1650）成为将这个定律清晰表述的第一人。后来，牛顿（1642—1727）在笛卡尔表述的基础上，将其纳入他本人的科学体系，形成了牛顿第一运动定律。

为什么得出这个定律要花费这么长的时间？

因为这个定律与我们的所有经验都是矛盾的。想想你每天在生活中见到的正在运动的物体，你能举出哪怕一个例子是运动的物体一直保持运动吗？

实际上，在我们的日常经验中，运动着的物体从来不会一直保持运动，它们总会停下来。投出的棒球、飞盘、掉落的物体、自行车、汽车、飞机、树上掉下来的橡果和苹果，以及通常我们所熟悉的任何物体，都会停下来，除非有外界因素使其保持运动。

17世纪前运动定律：正在运动的物体都会停下来，除非有外界因素使其保持运动。

基于日常生活经验，这个运动定律看起来是正确的，而且可以很好地与亚里士多德世界观中“物体有一种向其在宇宙中的天然位置运动的天然趋势”的观点拼合在一起。让我们用一个正在下落的石头为例子。

石头主要由土元素组成，而土元素有一种向宇宙中心运动的天然趋势。所以，当石头下落时，使石块保持运动的就是石头向其天然位置运动的内在趋势。

你看，到目前为止，一切都没问题。然而，有一种运动却是有问题的，那就是包括月球、太阳、恒星和行星在内的天体的运动。在我们的日常经验中，只有这些物体是始终在运动的，从来不会停止。而且自人类有记录的历史以来，这些物体的运动就是有规律的，而且不断重复。

然而，如果天体一直保持运动，同时，如果正在运动的物体在没有外界因素使其保持运动的情况下都会停止，那么随之而来的问题就是，一定存在某种因素使天体一直保持运动。使这些天体运动起来的因素会是什么呢？什么因素可以使月球、太阳、恒星和行星保持运动呢？

好了，既然大家都解释不了，那就交给神灵来解决。亚里士多德的观点也就派上用场了。

亚里士多德指出过的，“天空是一个完美的地方”这一观点可以追溯到人类有记录的历史之初。这个观点可以理解，因为在天空中，特别而美妙的物体以一种不变的、不断重复的模式在运动，这些运动模式在几百万年间都没有发生变化，所以它就是完美的，另外你所不能解释的现象它就可以解释。

“天空是一个完美的地方”的观点为人们提供了一种方法来解释天体如何可以保持运动。然而，伴随着这个解释的是“天体一定是沿正圆轨道匀速运动”的概念。这些事实，也就是正圆事实和匀速运动事实因而变得非常根深蒂固。

这些事实在我们的前人眼中有多么显而易见，无论怎么强调都不为过。行星沿正圆轨道匀速运动成了一个常识，每个人都知道。这些是显而易见的事实。

总结：

1、无论怎么样我们也不能对古人的结论作以批评，因为古人的理论也是基于主观的数据支撑的，也绝对不是想当然得出的结论。我们这个时代的理论和认知完全是在前人的基础上形成的。

2、科学哲学最有趣的地方就是对物理学边界的不断打破和重组，接下来的几章我们会详细看到这个过程，以及亚里士多德的世界观是如何被颠覆的。

好，今天就到这里~

Masir 2022/01/24

于 东莞

祝，安好~

参考文献 

理查德.德威特 《世界观》