1687年,牛頓在《自然哲學的數學原理》中提出了著名的牛頓運動三定律。牛頓三定律是牛頓力學大廈的基石,第二定律可以用壹個非常簡單的數學表達式來解釋:
牛頓第二定律告訴我們:
1.力可以使物體產生加速度。同樣的力質量越大,慣性越大,加速度越小。反之,物體質量越小,慣性越小,加速度越大,這就解釋了力與物體運動的定量關系。
2.我們可以通過測量力和加速度來知道物體的質量。理論上,如果我們想知道壹個物體的質量,就必須把它分解成最基本的組成部分,然後壹個壹個的加起來,就像拼樂高壹樣,這樣才能知道物體的質量。
有了牛頓第二定律,就沒那麽復雜了。只要測量加速度和輸出,就可以知道質量。
3.我們平時用的秤可以測量壹種質量,叫做引力質量,也就是這兩種質量是壹樣的嗎?
我們大多數人都沒有仔細思考過這個問題,自然覺得這兩種群眾是平等的。壹個是當我們用力推動壹個物體,但這個物體試圖保持原來的狀態,也就是慣性,我們感受到的質量,另壹個是在地球引力的作用下,我們通過對比參照物(也就是配重塊)的引力質量測得的質量。
這兩種質量似乎大不相同。
的確,在愛因斯坦1915創立廣義相對論之前,大家都認為這兩個質量,壹個和另壹個是不壹樣的,略有不同。
但是,愛因斯坦認為這兩者可以認為是相等的,即。這樣就能看到科幻電影裏看到的場景。人類在外太空建造了適合人類居住的基地。這個底座是經常旋轉的,圓周運動會產生加速度。當這個加速度等於重力加速度時,我們就不會有“失重”的感覺。
感覺就像地球壹樣,難以分辨。這樣,引力質量和慣性質量雖然性質不同,但在廣義相對論中可以統壹處理,這就是所謂的“等效原理”,也是愛因斯坦建立廣義相對論的前提條件之壹。