惯性与参照系

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。这就是牛顿第一定律，又叫做惯性定律。物体的这种保持原来的匀速直线运动或静止状态的性质叫做惯性。假如这里脱离了任何天体的引力，飞船在靠惯性飞行。那么飞船里的人和一切物体都处于‘失重’状态，可以飘在空中，从手里松开的任何东西也不会往下落。如果飞船又开动了火箭，以一定的加速度向前飞行，那么飞船里的人又感到有了‘重量’，原来在空中漂浮的东西又纷纷加速下落。如果飞船的加速度等于g=9.8米/秒2，那么这些现象就跟飞船停在地面时发生的一样。假定飞船里的乘客完cuan听不到飞船的火箭工作的声音，他又看不到飞船外的任何物体，他就无法区分飞船是静止在地面或是在没有任何引力的空间做加速飞行。在描述一个物体的运动时，选另外的物体作为标准。描写物体的运动，可以考虑研究问题的方便，而任意选择参照系。在某参照系看来，物体具有惯性，保持惯性运动，在另一参照系看来物体却在加速运动。那么相对于某参照系，物体以一定的加速度加速运动时，相对于另一参照系看来，物体有可能具有惯性，在保持惯性运动。物体具有惯性，在加速系（非惯性系）看来，物体以一定的加速度加速运动。在非惯性系看来，以一定的加速度加速运动的物体，在惯性系看来，物体具有惯性。在惯性系中加速运动的物体，在非惯性系看来，物体具有惯性。例如自由落体运动在自由落体系看来处于惯性状态。物体相对于参照系表现为惯性时，相对于另一参照系（有可能）表现为不是惯性。相对于另一参照系，物体表现为不是惯性时；相对于参照系（有可能）表现为惯性。。如果物体相对于参照系表现为惯性时，把此时的参照系叫为惯性系，相对于另一参照系（有可能）表现为不是惯性时的参照系叫为非惯性系；，那么在惯性系中物体具有惯性，在非惯性系看来（加速系)物体受到惯性力加速运动；在非惯性系中受惯性力加速运动时，在惯性系看来，物体具有惯性。那么在非惯性系(加速系）看来物体具有惯性时，在惯性系中，物体受到力加速运动。在非惯性系中物体具有惯性指的是什么呢？原来选择不同的参照系所说的惯性有可能不同。在广义相对性原理独特视角中，指出惯性力与力抵消时，物体具有惯性。例如在引力场中自由降落的参考系中，物体受到的惯性力与引力相抵消（就是物体受力产生的加速度与加速系的加速度相同时在加速系看来物体不受力），物体处于惯性状态（看不出物体受到惯性力，看不出物体受到引力，在自由落体系看来物体对系统不产生力，没有处于有加速度的运动状态，在自由落体系看来物体不受力，处于惯性状态）。在这个自由落体系中，惯性定律很好地成立，一个不受外力作用的物体将保持其原有运动状态，这一非惯性系实在是很好的惯性系。力是物体间的相互作用，有受力物体就有施力物体。物体受力可以分为两种：一施力物体与受力物体相接处；二施力物体与受力物体不相接触。飞船里的人又感到有了“重量’’---物体没受力（在惯性系看来），与受力一样。在加速系中物体没受力，在惯性系中物体受力（例如自由落体系），物体没受力与受力感觉一样；那么，在惯性系中物体受力（加速运动）与加速系中没受力一样吗？施力物体与受力物体不相接触时，例如引力，在惯性系看来物体受到力，产生加速度；在加速系自由落体系看来物体不受力，对外不产生力，物体保持惯性状态。物体明明受到了力，为什么物体不受力呢？受力与没受力的感觉一样。那么，物体受力，施力物体与受力物体相接处时，又如何？在惯性系看来，物体受力产生的加速度与加速系的加速度相同时，在加速系看来，物体受力吗? 力是物体间的相互作用---物体不受力时，对外不产生力。力是使物体产生加速度的原因---物体的加速度运动时，是受力的一种表现。