自然科學/牛頓第一定律
平衡狀態
[編輯]從靜止說起
[編輯]我們之前已經討論過了處於靜止狀態的物體。作為一種特殊的勻速運動，靜止意味着物體受到任何外界的作用，也就是，受到的合外力為。實際上，通過一些發現，我們可以將這個結論推廣到勻速運動上。
牛頓通過實驗——每次將同一個滑塊以同樣的初速度在不同粗糙程度的接觸面上滑動來研究平面對滑動物體的影響。你可以自己重複這個實驗，至於如何讓初速度一樣，我們現在直接告訴你——讓物體從同一個軌道的同一位置自由滑動到另一個同一位置。簡單一點，可以用一個斜面，讓物體從同一起點滑到終點。這個實驗的結論可想而知，越光滑的斜面，物體滑動的距離和時間越長。我們可以想像，假想有一個絕對光滑且無限延伸的平面，滑動的物體是否可以在上面永久滑動？牛頓第一定律就是在這樣的背景下提出。
勻速運動狀態
[編輯]牛頓運動定律認為，所有的物體，均是在受到外力影響的情況下才能改變運動狀態，即此時物體受到的合外力不為。我們將，物體受到合外力為並保持勻速運動的狀態叫做平衡狀態。
慣性
[編輯]物體為什麼會保持自身的平衡狀態運動？為什麼不受到合外力作用的物體，不是以其他方式運動？我們提出這個問題，並不是需要讀者去探究這個問題本質上的原因，因為我們科學研究本來就不可能觸及現象背後的終極原因。我們提出這個問題，是希望讀者能夠思考，如何提出合適的理論，解決這樣一個問題。
從物體能夠保持自身的平衡狀態看來，我們認為物體本身具有一種性質來維持這種狀態，稱之為慣性。慣性是一種我們描述現象而定義的物理量，目的是為了解決我們本節提出開始提出的兩個問題。慣性本身就是我們人為建立的一種屬性，目的是描述物體能夠在不受到合外力時為此自身運動這一現象。
牛頓第一定律
[編輯]牛頓第一定律的一種表述為：物體能夠保持自身的運動狀態，除非有外力迫使其改變這種狀態。
牛頓第一定律將靜止與勻速運動統一，並揭示了物體的平衡狀態與外力的關係。詳細說，改變物體的運動狀態需要外力，否則物體將因為自身的慣性，永久保持當前的運動狀態。不知你是否記得，我們在之前講到了勻速運動與勻加速運動分別揭示了一條牛頓運動定律，現在你應該能理解，對勻速運動的觀測帶來、統計、分析、演繹帶來的偉大結論。