伽利略斜面实验示意图（关于伽利略斜面实验及其）

摘要：在批判、继承和丰富发展从公元前4世纪亚里士多德至16、17世纪伽利略、笛卡尔和牛顿等人关于物体运动现象研究理论的基础上；在综合分析、梳理和科学总结历代物理学人有关物体惯性问题探讨的基础上选择最宜于人们普遍接受的水轮实验和伽利略斜面实验进行类比分析研究，得出的基本结论是：，下面我们就来说一说关于伽利略斜面实验示意图?我们一起去了解并探讨一下这个问题吧!

伽利略斜面实验示意图

摘要：在批判、继承和丰富发展从公元前4世纪亚里士多德至16、17世纪伽利略、笛卡尔和牛顿等人关于物体运动现象研究理论的基础上；在综合分析、梳理和科学总结历代物理学人有关物体惯性问题探讨的基础上。选择最宜于人们普遍接受的水轮实验和伽利略斜面实验进行类比分析研究，得出的基本结论是：

1、惯性是表征物体自然存在状态的天生本性，这种天生本性表现在自然力对立统一矛盾的相互作用是产生、维持和改变物体运动状态的根本原因；

2、自然力的作用点位置是决定物体本身固有惯性性状（静止或运动）及其内在物理机制的根源；

3、自然力的作用点位置在物体运动状态发生改变过程中始终起着决定性的作用因素。

关键词：引力作用 支撑反作用力 对立统一 矛盾 作用点位置

本文由三个部分构成：

一、伽利略斜面小球滚动实验推论存在的问题

二、选用水轮实验作为探讨物体惯性运动现象的科学依据和意义

三、水轮实验和伽利略斜面小球滚动实验的类比分析及其结果

引言

德国天文学家开普勒，在从1618年至1621年分三阶段发表的著作《哥白尼天文学概要》里，最先提出'惯性'这一术语，拉丁语为'懒惰'之意，与当今的诠释截然不同。开普勒以对于运动变化的抗拒来定义惯性，这仍旧是根据亚里斯多德的静止属性为自然状态的前提。直至后来伽利略的研究和牛顿将静止与运动统一于同一原理，即“惯性原理”。惯性，及其惯性运动定律是探究全部力学问题最基本的概念。自有史以来，不少学人在探索研究有关物体惯性问题上费尽周折，坚持不懈付出了艰辛的努力。但是，迄今为止一切讨论与“惯性”运动现象相关的理论问题仍未彻底解决，所有阐述与“惯性”有关的知识形态仅属于一种“唯象”理论，没有从根本上揭示有关物体作惯性运动现象的内在物理机制。针对这种情况，在现当代物理学界从事这一研究的许多人中都深感颇为无奈。如果不是出于无奈这种情形，被公认为继爱因斯坦之后最睿智的理论物理学家费曼则不会说：“没有人找到为什么物体会按惯性而行的原因。我们不知道惯性定律的来源”。中科院理论物理研究所郭汉英研究员也认为：“作为一个理论体系，牛顿理论并没有完成……惯性在牛顿体系中起着核心作用，其起源却无法解决”。因此，揭开“惯性”起源的神秘面纱，从根本上解决物体惯性运动现象其内在物理机制问题，推进并取而代之传统理论力学焕发生机与活力，对于引领、构建和丰富完善现当代力学理论，乃至整个物理学体系获得前所未有的开创性发展具有重要的里程碑意义就自然成了本文探讨的初衷和目的。

众所周知，意大利伽利略（Galileo Galilei，1564-1642）在人类科学发展史上作出卓越贡献是有目共睹的。他以细致的观察探究活动推翻了纯属思辨传统的自然观，开创了以实验事实为根据且具有缜密逻辑体系的近代科学，被誉为“近代力学之父”、“近代科学之父”。其主要工作贡献为牛顿理论体系的建构奠定了坚实的基础，以致于爱因斯坦给予了高度的评价：“伽利略的发现以及他所应用的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端”。

诚然，伽利略的伟大成就是值得后人仰慕和敬重的，但他在其力学理论上的探索仍有瑕疵和缺陷。对此，笔者斗胆仅就伽利略斜面实验推论提出疑问，结合具有可操作性的水轮实验与其进行类比分析论证作出合理解答。

一、伽利略斜面小球滚动实验推论存在的问题

17世纪，伽利略在他的著作中多次提到过类似于惯性的说法。他分别于1632年和1638年，在《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》和《关于力学和位置运动的两门新科学的对话》（简称《两门新科学》）中记录了他的理想斜面实验，并推想得出结论：“假设物体沿光滑斜面落下，并沿着另一斜面向上运动，则物体不受斜面倾角的影响仍将达到和原来同样的高度，只是需要的时间不同而已”[1]。伽利略得到的结论被后人以为是打破自公元前4世纪亚里士多德时代以来一千年间关于受力运动的物体，当没有外力作用时物体就停止运动的陈旧观念。伽利略所做的理想斜面实验如下：

当小球沿着光滑斜面从静止状态开始下滚，小球将滚上另一斜面达到与原来的同一高度然后再反向来回滚动。减小斜面倾角后，小球在另一斜面上仍达到同一高度但滚得远些，斜面平放时，小球一旦具有某一速度且不受外力影响，就将保持这一匀速沿直线继续持久滚动。

当小球沿斜面向下滚动时速度增大，向上滚动时则减小。小球沿水平面滚动时，速度应不变。但由于存在摩擦阻力，小球的滚动速度会变得越来越慢直至最后停下，倘若斜表面越光滑小球便会滚得越远。 由上述情况推知，在没有摩擦阻力存在的前提下，小球将永远滚动下去。

伽利略通过“理想斜面实验”和科学推理除了得出物体运动距离跟时间平方成正比关系以及推知自由落体运动加速度定律的结论之外，他还得出被后人普遍认为：“力不是维持物体运动状态的原因 ”，从而否定了亚里士多德关于“运动要靠力来维持”的言论。法国科学家笛卡尔于1644年在他的《哲学原理》一书中补充和完善了伽利略的观点，他指出：“如果运动中的物体没有受到原来的力以及更多外力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不停下来，也不偏离原来的方向”[2]。

1687年，牛顿在伽利略、笛卡尔等人有关物体惯性运动研究的基础上，把惯性运动作为一条重要定律和原理正式提出了自己的观点：“任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态，直到外力迫使它改变运动状态为止”[3]，换句话说就是“静者恒静”或“动者恒动”，这是牛顿首次确立的第一运动定律。

从伽利略有关斜面小球滚动实验推论的情况来看，虽说似乎有些道理，什么道理? 就是不受“斜面倾角”和“接触面摩擦阻力”的影响小球将永远滚动下去。由此得出被后人普遍认为“力不是维持物体运动状态的原因 ”所形成的主流共识。然而，形成这种根深蒂固的结论性认识并不符合客观事实，而是仅属于个人主观抽象思辩的范畴。因为思维抽象本身既可允许作为认识主体的人对同一运动现象基于事实作出正确的理性判断和推论，也可以允许作为认识主体的人对同一运动现象基于事实作出荒谬绝伦的非理性判断和推测，即形成一种错误的认知形态。试问伽利略当年是如何进一步证明在有抑或没有摩擦阻力的情形下造成对影响小球滚动状态被改变的事实和依据?小球为什么选择沿着斜面向下滚动而不能选择向上滚动?没有地心引力的作用小球会自己沿着斜面向下滚动?没有引力提供给小球沿着斜面向下滚动的能量，小球在地表水平面上滚动的速度从哪里来?如果说伽利略斜面试验中的小球完全没有受到外界因素的影响（至少还得考虑小球的放置点），没有放置点来维持小球处于静止状态该实验如何进行？这岂能说“力不是维持物体运动状态的原因”。况且该实验必需有一个支撑点来维持小球处于静止状态实验过程才能付诸实施。如果人为企图从主观和客观上完全否定、扬弃和割裂了“力”与“运动”的密切关系，承认“力不是维持物体运动状态的原因”这一事实观念，那么是否可以不用将小球放置在斜面上，而直接将小球放置在水平面上，小球就能自然而然地滚动起来?由于伽利略的这一致命推论缺陷为日后埋下了“祸根”，祸害误导了牛顿在总结确立自己的运动力学理论对于如何解释和探知“行星绕日”问题上时不得不抱憾终生，成了牛顿晚年时遇到的力学困惑问题，即“上帝第一推动力”问题。此后，在探讨与上述物体惯性运动现象问题相关的学人中，步牛顿之后尘者，为数不少。在现当代物理学界涉及探究有关物体作惯性运动物理机制问题的许多人中，被公认为继爱因斯坦之后最睿智的理论物理学家理查德·菲利普斯·费曼(Richard Phillips Feynman)曾哀叹说：“没有人找到为什么物体会按惯性而行的原因。我们不知道惯性定律的来源（简称为‘费曼之问’）[4]”。中科院理论物理研究所郭汉英研究员也认为：“作为一个理论体系，牛顿理论并没有完成……惯性在牛顿体系中起着核心作用，其起源却无法解决[5]”。可见，由伽利略斜面小球滚动实验推论结果所产生的关于物体惯性运动机理是什么的本质问题尚需建立在科学类比实验的基础上加以探究和阐明。

鉴于伽利略斜面小球滚动实验推论存在的诘问，我们试图从实证的科学立场和视角切入，结合具有可操作性的水轮实验将就与其进行类比分析论证，作出合乎情理的全新注释和解答。

二、选用水轮实验作为探讨物体惯性运动现象的科学依据和意义

虽说当年伽利略所仅仅记录在他的《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》和《关于力学和位置运动的两门新科学的对话》（简称《两门新科学》）中做的“理想”斜面滚球实验，也是对有关物体作惯性运动现象进行探讨的一种尝试，但是其推论结果却是难以令人置信，主要问题在于他无法通过创造绝对光滑且没有任何“摩擦阻力”的水平面实验条件来验证他的推理过程。因此，在批判伽利略这种无视物体即使存在有摩擦阻力的情况下，物体也依旧能做惯性运动的逻辑悖论，我们充分运用辩证的科学思维和实验方法对上述问题做深入的分析探究。通过长期艰难的摸索，在综合分析、梳理和科学总结历代物理学人有关物体惯性问题探讨的基础上，我们一致认定选用水轮实验作为探讨物体惯性运动现象有着深远的历史渊源和厚重的科研价值。

古代桔槔

近代水轮车

水轮是以水流为动力的旧式机械装置，是作为水车这种机械装置的一个核心部件。而水车是古人们在长期的生产劳动实践中发明的一种灌溉汲水工具，亦称“水轮车”。在我国，水轮车最早起源和发轫于春秋战国（公元前770年—公元前221年）时期汲水用具的“桔槔”，即利用杠杆原理制作的汲水工具。《庄子．外篇．天地篇》中，载子贡南游，反途路过汉阴时，看到一个老丈人辛苦的抱瓮汲水灌溉，事倍而工半，于是告诉老翁一种省力的器具，名曰之“槔”。它的制作方式是：“凿木为机，后重前轻，掣水若抽，数如沃汤”。也就是用一条横木支在木架上，一端挂着汲水的木桶，一端挂着重物，像杠杆似的，可以节省汲水的力量。直到了元明时期，汲水灌溉工具的技术改进日臻完善，水轮车普遍得到大量推广。

现今我们选择最宜于人们普遍接受的水轮实验。该实验是基于考虑水轮是作为人类最早使用水车这种古老灌溉汲水器极具代表提高当时先进生产力的一个机械核心部件，也是人们早些时候研究杠杆力学的重要内容和对象之一，所以选用水轮作为实验探究有关物体惯性运动现象问题是最富有科学典型意义的。选用水轮作为实验，不但能够充分验证两千多年前，古希腊哲人亚里士多德提出的重要物理学思想：“任何运动着的事物应该都是在被一个推动者推动着运动”，而且这个简易的水轮实验除了与伽利略斜面实验进行类比分析论证之外还能够经得起任何权威机构通过做无数次重复实验来进一步检验论证和认可牛顿运动定律所提出的“静者恒静”和“动者恒动”的这一重要力学观点。该实验具体操作如下，在一个容器中安放着一个水轮，水轮上方装有可供操作的开关水龙头，通过对准水轮不同位置开放水流，观察水流对水轮不同位置的作用效果。

如图所示，用字母“F1”和“F2”分别表示水流受引力作用转化为自身蕴藏的作用力和轴心支撑反作用力，用字母“O1”和“O2”分别表示水流受引力作用对水轮的作用点和轴心支撑力对水轮作用的作用点，用字母“A”和“B”分别表示水轮轮缘受力作用的切线点，“O”为轴心点。流动的自然水源在地球引力的作用下变为自身蕴藏的动力经管道口提供源源不断的无限能量。

1、 当水流受引力的作用（F1）与水轮轴心的支撑反作用力（F2）两力构成一对具有对立统一矛盾关系的运动机制。两力大小相等，方向相反，作用点位置在同一几何直线的公共中心点O上时，则该水轮必定呈现为静止不动的状态（图1-1），符合牛顿第三运动定律所描述的实际情形，其数理逻辑表达式为：F1引力 ＋F2支撑力=0。在这里，水轮所呈现的是一种“静力平衡”的存在状态。静力平衡，是指水轮受到自然力（引力和支撑力）两力大小相等，方向相反，作用点位置在同一几何直线公共中心点上相互作用情形所呈现的一种暂时状态。在理论力学分类研究中，通常将“静力平衡”视为静力学探讨的研究对象和内容。

2、当水流受引力的作用（F1）与水轮轴心的支撑反作用力（F2）两力构成一对具有对立统一矛盾关系的运动机制。两力大小相等，方向相反，作用点位置不是在同一几何直线的公共中心点O上，而是分别在水流受引力（F1）作用于水轮外缘的切线点（A或B）和水轮轴心由于支撑反作用力（F2）的存在提供沿力的方向作用于导致水轮外缘切线点（B或A）上发生偏向位移时，则该水轮必定立即发生向左或向右作持久的旋转运动状态（图1-3），其数理逻辑表达式为：F1引力 ＋F2支撑力＞0（这里孕育着一种新的算术方法，有待数理学专家深究）。在这里，水轮所呈现的是一种“动力平衡”的存在状态。动力平衡，是指水轮受到自然力（引力和支撑力）两力大小相等，方向相反，作用点位置在构成水轮轮体外缘切线点上相互作用情形所呈现的一种绝对运动状态。在理论力学分类研究中，通常将“动力平衡”视为动力学探讨的研究对象和内容。

3、当水流受引力作用（F1）与水轮轴心支撑反作用力（F2），两力大小相等，方向相反，作用点位置处于上述两者（图1-1与图1-3）受力相互作用情形之间时，则该水轮的运动情况呈现为“一动不动”的相对状态（图1-2），其数理逻辑表达式为：F1引力 ＋F2支撑力≠（或“→”）0。在这里，水轮所呈现的是一种“摩擦力平衡”的存在状态。摩擦力平衡，是指介于静力平衡和动力平衡之间的一种相对运动状态。在机械力学研究中，通常将“摩擦力平衡”视为机械力学探讨的研究对象和内容。

从上述简易水轮实验所呈现的事实表明:

首先，水流在引力的作用下与水轮轴心支撑反作用力两力构成一对具有对立和统一矛盾关系的运动机制。

其次，水流受引力的作用和轴心支撑反作用两力的不同作用点位置始终是致使水轮作周而复始旋转运动或者静止不动状态的前提条件，没有两力的相互作用以及作用点位置的变换，便没有水轮运动状态（静与动之间相互转化）的改变。

再次，在水流受引力作用和轴心支撑反作用力两力对立统一矛盾的相互作用下，水轮具有保持静止，或旋转运动状态固有的本质属性，即水轮的惯性。水轮所固有的这种静止，或转动的性质不是一成不变的，而是水轮受自然力（引力和支撑力）两力相互作用造就这种性质随着两力作用点位置的不同有所改变。

第四，水流受引力作用和轴心支撑反作用两力的作用点位置在水轮静止，或旋转运动状态发生改变过程中始终起着决定性的作用因素。也就是说，水轮从静止不动到产生旋转运动，以及水轮继续维持自身这种长久的旋转运动都是受到自然力（引力和支撑力）两力对立统一矛盾相互作用的结果。在这个水轮运动状态发生改变的过程中，无论是水轮由静止不动状态变为旋转状态，还是由旋转状态变为静止不动状态，都是由自然力两力（引力和支撑力）的作用点位置来决定的。如果仅仅强调只有一个自然力（引力或支撑力）的作用，那是不足以促使水轮发生、维持和改变其运动状态的。

由此，进一步类比推论在自然界中对于任何物体而言，在诸多纷繁复杂的运动现象背后隐藏着具有对立和统一的辩证关系：一切物体的存在状态无论是静止或是运动都必然是作用力和反作用力相互矛盾的结果，而作用力和反作用力两力总是大小相等，方向相反，两力的作用点位置在物体运动状态发生改变过程中始终起着决定性的作用因素；只因两力的作用点位置不同才呈现出不同的运动状态，不受任何自然力相互作用的物体是不存在的。也因此，非常完美地解释清楚在自然界中，原来保持静止的物体为什么会是静止的?原来保持运动的物体为什么会是运动的?而同一物体在“静态”和“动态”之间为什么会相互转化?从而避免步牛顿之后尘重蹈覆辙，掉进像爱因斯坦批评指出牛顿第一运动定律在描述和解释有关受力物体与惯性之间相互应验问题上犯下“循环论证”之嫌的陷阱——“经典力学想要说明一个物体不受外力，必须证明它是具有惯性的，想要说明一个物体是具有惯性的，又必须证明它不受外力”。与此同时，既回应了费曼在有关物体惯性运动机理研究问题上因固持己见所表露出来的疑虑和哀叹：“没有人找到为什么物体会按惯性而行的原因。我们不知道惯性定律的来源”，又解决了中科院理论物理研究所郭汉英研究员在对牛顿力学就有关物体惯性探讨问题上因勉为其难所表现出来的茫然与困惑：“作为一个理论体系，牛顿理论并没有完成……惯性在牛顿体系中起着核心作用，其起源却无法解决”。若没有两力相互矛盾造就物体静止不动的稳定状态，一切作为构成物体的有形结构和功能将四分五裂、灰飞烟灭，不复存在；若没有两力相互矛盾造就物体运动不止的离散状态，就不会存在有变化万千、千姿百态和丰富多彩的物质世界。两力对立统一矛盾的作用点位置是严格区分暂时静止、相对运动和绝对运动等三种不同运动状态的重要标志，也是正确理解物体本身固有惯性及其起源内在物理机制相互转化的一条重要途径。

三、水轮实验和伽利略斜面小球滚动实验的类比分析及其结果

由于水轮实验和伽利略斜面实验是在地表空间引力场环境中进行的，具有受到引力与支撑力相互作用这一共同本质特征。因此，我们可将两者进行类比分析和论证。现在我们将水轮实验与伽利略斜面小球滚动实验类比分析一下，看看小球究竟是如何发生运动的。

如图示意：用字母“F1”和“F2”分别表示小球受引力作用的作用力和支撑反作用力，用字母“O1”、“O2”和“O3”分别表示小球受引力的作用和轴心支撑力反作用的接触点，用字母“A”、“B”和“C”分别表示小球的位移点。 从甲（图1-1）、乙（图1-2）、丙（图1-3）简图分析来看：

1、当小球处于某一固定点A平面，所受引力F1和该点A平面支撑力F2相互作用，两力大小相等，方向相反，作用点位置在同一几何直线公共中心点O1和O1，即遵循和满足牛顿第三运动定律所描述的限定性条件：F1引力 ＋F2支撑力=0时，于是该小球必定表现为静止不动的暂时状态（见甲：图1-1）与水轮实验（见甲图：1-1）类同。

2、当小球所受的引力F1和点B斜面支撑力F2相互作用，两力大小相等，方向相反，作用点位置不是在同一几何直线的公共中心点O1和O1，而是分别在小球球体外缘的切线点O2和O2上，即遵循和满足F1引力 ＋F2支撑力＞0这一限定性条件时，小球必定在两力的相互作用下沿着点B斜面向下滚动（见乙：图1-2）与水轮实验（见丙图：1-3）类同。

3、当小球滚至点C地平面，由于小球始终所受引力F1和地平面支撑力F2相互作用，两力大小相等，方向相反，作用点位置由于趋向于同一几何直线的公共中心点O3和O3，即遵循和满足F1引力 ＋F2支撑力≠（或“→”）0这一限定性条件时，小球必定停止滚动重新呈现为一种静止不动的状态（见丙：图1-3））与水轮实验（见乙图：1-2）类同。

小球在由某一固定点A面沿经点B斜面滚至点C地平面的过程中都始终可能存在摩擦阻力，但摩擦阻力不是致使小球滚动状态发生明显改变的重要诱导因素（滚动减速或斜面中途停止）。即便存在有摩擦阻力，也不是构成影响小球作机械持续滚动的主要原因。主要原因是小球滚动方向所受到的合力与摩擦阻力之间的相互作用，其两力的作用点位置不同由此决定了该小球的滚动状态是不同的。所以假设事实上存在有摩擦阻力，务必要慎重考虑并仔细观察摩擦阻力对处于斜面或地平面上的小球的作用点位置来判定其滚动状态：即摩擦阻力是否与小球滚动方向所受合力构成具有对立统一矛盾关系的运动机制。如果摩擦阻力和小球滚动方向所受合力两力大小相等，方向相反，且两力的作用点位置都在同一几何直线的公共中心点上，则摩擦阻力确实是构成对小球的阻碍作用；如果摩擦阻力和小球滚动方向所受合力两力大小相等，方向相反，且两力的作用点位置不是在同一几何直线的公共中心点上，而是在小球球体的外缘切线点上，则摩擦阻力确实不是构成对小球的阻碍作用。对此，伽利略除了认为小球之所以在不同斜面上有不同的速度是因为受到“冲力”作用的结果，还认为摩擦是构成影响小球在地表水平面上继续滚动的阻碍因素，但未见他作出充分且令人信服的说明和交代——至少起码要论证一下摩擦阻力是如何构成影响小球滚动状态发生改变时的具体分析过程。因此，要针对具体的问题作出具体的分析，而切不可妄下断言草率结论。倘若想让小球在地平面上继续向前滚动，务必要打破小球处于惯性系中的静力平衡，再重新建立动力平衡（即利用自然力两力作用于构成小球球体外缘的切线点上）才能实现小球作永久持续性滚动。

从以上的类比分析来看，不难发现原来伽利略斜面实验中的小球之所以能够在斜面上滚动，是因为受到地心引力和斜面支撑力两力相互作用的结果，但前提务必是两力的作用点位置一定是在构成小球球体外缘的切线点上才能发生滚动。当小球滚至地表面时，小球所受到的地心引力和地表支撑力两力作用点位置一定是趋向于同一几何直线的公共中心点上，这时候小球必定表现为静止不动的状态，这与摩擦阻力无关（这是有史以来被人们所忽视或被误认为是摩擦阻力导致小球停止滚动的原因问题）。摩擦阻力是否构成影响小球在斜面或水平面上作正常滚动状态的阻碍因素，首先要考察摩擦阻力的作用点位置，由摩擦阻力的作用点位置来确定小球的滚动状态，而不能笼统地罔顾事实，妄加猜测错误地认为只要存在有摩擦阻力就一定会构成影响阻碍小球滚动状态。充分的实证理由是，人类至今研发的电力机车在地表轨道面上疾驰可将若干“车轮”假设视为“小球”，这是足以证明有摩擦阻力存在的情况下，“小球”依旧继续持久向前滚动。再说，水轮实验本身即是轴承运动副结构支点存在摩擦阻力的情况下，它仍然照样作永久持续性旋转运动，这是经典力学所无法解释的现象。从自然辩证法这个意义上说，一切固有惯性（即“静者”与“动者”之间的相互转化）的物体，其性状的改变是取决于通过自然力两力的作用点位置相互对立和统一矛盾来实现的。

作为具有古典科学思想集大成者亚里士多德关于物体运动现象的描述：“任何运动着的事物应该都是在被一个推动者推动着运动”，换言之“力是维持物体运动状态的原因”，从感性认知的表象意义上说，虽也有一定的道理，但亚里士多德忽视了自然力两力对立统一矛盾的作用点位置在物体运动状态发生改变过程中始终起着决定性的作用因素。因而，亚里士多德有关物体运动现象的经验描述和独特见解最多是被看作一种合乎逻辑常识的理性猜想，由于这种猜想没有得到充分、有力、厚实的物理实验作为支撑和证明，难以令人信服。如果亚里士多德在世的话，要问“力是如何维持物体运动状态的？”，他肯定会无言以对。之后亚里士多德的观点继而遭到了16、17世纪伽利略、笛卡尔和牛顿等人的严厉批判和否定是势在必然的，同样伽利略、笛卡尔和牛顿等人他们对自然力两力对立统一矛盾的作用点位置在物体运动状态发生改变过程中始终起着决定性作用因素的事实仍视而不见，坚信“力不是维持物体运动状态的原因”。如果他们还活着的话，要进一步追问“力既然不是维持物体运动状态的原因，那么如何证明?”，他们肯定会束手无策。这在某种层度或意义上导致了后来理论力学在有关物体运动规律研究的思路和方向性问题上重新误入歧途，陷进泥潭不能自拔。正因缘于此故，比方说由于不能科学解释天体是如何围绕太阳运转而将“行星绕日”的切向动力归因于上帝“万能神臂”的推力。对此，牛顿曾虔诚遗言：“没有神臂，我不知道自然界中有哪种力量能够引起这种横向运动”，“这样，重力可把行星投入运动，但是没有神力它就永不能投入圆周运动，像它们绕太阳运行那样。所以为了这个和其它理由，我迫不得已把这个系统的结构归之于一个有理性的动因”[6]。

在现如今形成的主流观点上俨然笃信经典牛顿力学认为“力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因”，果真如此吗?非也。如果要问“力是如何改变物体运动状态的？其物理机制是什么？”那些虔诚坚信经典牛顿力学的人们肯定会哑口无言。因而不了解惯性的物理机制，毫无依据地抽象谈论“力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因”这必定与客观事实背道而驰，忽视了自然力两力对立统一矛盾的作用点位置在物体运动状态发生改变过程中始终起着决定性的作用因素。即便有自然力的存在，也未必能够促进物体引发惯性运动。这是因为在不以人这一主体意志为转移的客观世界里，物体仅受到一个自然力的作用是不足以使其产生、维持和改变其运动状态的。缘由是我们原本没有明确该物体所处的具体空间方位（亦即惯性参考系的选定确立成了后来爱因斯坦相对论持有否定、反对或支持者争论不休的焦点问题），由具体空间方位的某一处基于自然物体所受到的作用力与反作用力对立统一矛盾构成的运动机制，那就很难找到产生、维持和改变物体运动状态的具体原因。正如费曼哀叹：“没有人找到为什么物体会按惯性而行的原因。我们不知道惯性定律的来源”。所以，在此讨论涉及有关物体惯性运动现象的问题，务必要强调自然力两力对立统一的矛盾性，才能进一步阐明清楚物体运动状态是如何被改变的内在物理机制问题。同样地，如果完全忽视了对“自然力两力对立统一矛盾的作用点位置在物体运动状态发生改变过程中始终起着决定性的作用因素”的这一基本认识，那么在探讨有关物体惯性运动现象问题上就难免会导致各种奇谈怪论言辞的产生，从而也就忘掉初心，迷失追寻探索万物之理研究的方向和目标，无异于南辕北辙、缘木求鱼，如同“盲人摸象”。

时已至此，反观古今中外有史以来人们在有关物体惯性运动问题上的争论，无论是亚里士多德基于纯粹思辨获得“力是维持物体运动状态的原因”的经验描述，还是依据伽利略斜面实验推论得出“力不是维持物体运动状态的原因”的结论和现如今形成主流极力推崇经典牛顿力学认为“力是改变物体运动状态的原因”的观点，从大体笼统上讲，虽也说得过去，但三者本身毕竟都存在严重缺陷——即忽视了自然力两力对立统一矛盾的作用点位置在物体运动状态发生改变过程中始终起着决定性的作用因素，不足以科学概括和揭示反映物体惯性起源是如何实现在“静态”与“动态”之间相互转化的内在物理机制、规律和原理等本质特征问题。因而，依据建立在对水轮实验与伽利略斜面实验进行类比分析和总结的基础上形成的一致观点是：1、惯性是表征物体自然存在状态的天生本性，这种天生本性表现在自然力对立统一矛盾的相互作用是决定产生、维持和改变物体运动状态的根本原因；2、自然力的作用点位置是决定物体本身固有惯性性状（静止或运动）及其内在物理机制（即'为什么物体会按惯性而行?'）的根源；3、自然力的作用点位置在物体运动状态发生改变过程中始终起着决定性的作用因素。

参考文献：

[1] 郭奕玲，沈慧君，物理学史[M] 北京：清华大学出版社，1993:8,19-20

[2] 伏尔泰，哲学词典[M] 北京：北京出版社，2008年

[3] 艾萨克·牛顿著，王克迪，译，自然哲学的数学原理[M]，西安：陕西人民出版社，2011:101-103

[4] 邓人忠，《物理学基本概念探讨》[M]，气象出版社，2010：111

[5] 郭汉英，《杂文选集》[ M]广西师范大学出版社，2013：10

[6] 1987年7月9日阎康年撰文《关于牛顿科学思想的哲学评价问题