⽜顿第⼀定律被理解错了,科学家⽤了300多年才发现

作者: Stephanie Pappas

来源: 科研圈

发布日期: 2023-09-18 22:19:41

⼀项新研究澄清了⽜顿第⼀运动定律的真正意义,指出其英⽂翻译中的细微错误导致了对该定律的误解。该研究强调⽜顿定律描述的是所有物体在外⼒作⽤下的运动状态变化,⽽非仅限于不受外⼒作⽤的物体。

⼀项阐释⽜顿著作的新研究,澄清了经典⼒学之⽗在他写下的第⼀运动定律中想要表达的真正意义。三百多年来,⽜顿第⼀定律的英⽂翻译始终存在⼀处“细微错误”,⽽这⼀错译让⼈们对理解伊萨克·⽜顿这位⾃然哲学家先驱奠定⼒学基础之时的想法,有了新的认识。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。但这⼀看似显⽽易⻅的惯性定律却拥有复杂的历史。

17世纪,⽜顿在《⾃然哲学的数学原理》一书中⽤拉丁⽂写道:“每⼀物体都维持⾃身原本的状态,或保持静⽌,或做匀速直线运动,直到受外⼒作⽤⽽被迫改变状态。”美国弗吉尼亚理⼯⼤学的哲学家丹尼尔·霍克表示,数世纪以来,许多科学哲学家解释说这⼀定律描述了不受任何外⼒作⽤的物体。但这点令⼈颇为费解,霍克指出,因为宇宙中不存在完全不受外⼒作⽤的物体。为什么要给不存在的事物总结⼀个定律呢?

2022年,霍克在《科学哲学》期刊上发表了⼀篇论⽂,辩称⽜顿⽆意⽤第⼀定律来解释想象中的⽆外⼒作⽤物体。⽜顿使⽤“nisi quatenus”这个拉丁⽂单词并⾮表示定律仅限于这类物体,⽽是想指出,物体只有在受到外⼒作⽤的情况下才会改变运动状态。换⾔之,下列解释更适⽤于描述现实世界中的所有物体:物体运动状态的所有变化由施加的外⼒产⽣。

这种差异看上去可能有点不切实际,毕竟⽜顿的经典⼒学理论早已被阿尔伯特·爱因斯坦的⼴义相对论所取代。但是,爱因斯坦的理论却是建⽴在⽜顿理论的基础上,加拿⼤安⼤略⻄部⼤学的物理哲学历史学家罗伯特·迪萨尔说道,⼈们在使⽤错译的⽜顿第⼀定律来证明爱因斯坦理论与⽜顿理论之间存在本质上的哲学分岐。

美国塔夫茨⼤学的哲学家,同时也是⽜顿著作专家的乔治·史密斯表示,⽜顿后来的著作很清楚地表明⾃⼰的第⼀定律是⽤来描述所有物体,⽽不仅仅是理论上的⽆外⼒作⽤物体。1729年,在⽜顿去世之后,安德鲁·莫特将⽜顿理论从拉丁⽂翻译成了英⽂,他使⽤了“除⾮”⽽不是“除了在……下”来翻译,⾃此之后关于其理论的困惑留存⾄今。

这⼀细微差异让我们认为⽜顿好像在探讨⼀种不受外⼒作⽤的物体,⽽不是解释为什么所有物体都会对外⼒做出反应,霍克解释道。美国犹他⼤学的物理教育研究员拉蒙·巴泰勒⽶认为,对⽜顿第⼀定律的新解释更加完备。科学家传递⾃⼰思想时所采⽤的词汇会对理解产⽣巨⼤影响,尤其对学⽣来说。

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