導讀：在物理學中，運動是指物體在空間中的相對位置隨著時間而變化。討論運動必須取一定的參考系，但參考系是任選的。運動是物理學的核心概念，對運動的研究開創力學這門科學。現代物理學是建立在力學基礎上的科學，物理學中的各個科目只有在建立起一套力學規律後才被視為完備的學科。但描述運動，絕不是一件簡單的事情！
上面說到運動，我決定先來聊聊宏觀運動。學過哲學的人都知道運動是絕對的，靜止是相對的。你無法在宇宙之中找到不運動的東西。可是要確切的描述運動，也是件很讓人惱火的事情。
描述運動，必須有參考物，參考系。描述同一物質選擇不同的參考系，運動狀態就可能發生變化。比如說坐在車上的人，如果以車外的樹木為參考系，人是運動的；而以車上的座椅為參考系，人是靜止的。這是我們高中學習的。
看到這裡，我相信你已經想到了接下來我要說的了。那就是參考系。參考系分為慣性系和非慣性系。也是我們高中所學習的。但是我相信你和我一樣，根本沒有重視這個知識點。
直到後來，我才意識到這個知識點，對於整個物理學，甚至哲學而言，是多麼重要。愛因斯坦能建立狹義相對論，也是基於對此問題的清晰認識。那就是在任何慣性系中物理定律具有相同的表達形式。愛因斯坦將這個相對性原理與光速不變原理相結合，建立了狹義相對論。
而對於慣性理論，我們首先應該提到的是一個人——伽利略。“伽利略變換”是一個被物理學家熟知的詞。該理論認為：一切彼此做勻速直線運動的慣性系，對於描寫機械運動的力學規律來說是完全等價的。或者說一個慣性系保持相對靜止或相對勻速直線運動狀態的參考系也是慣性系。且在一個慣性系內部所作的任何力學實驗都不能夠確定這一慣性系本身的運動狀態。一個慣性系保持相對靜止或相對勻速直線運動狀態的參考系也是慣性系。
值得一提的是，我們認為在宇宙中並不存在真實的慣性系。慣性系是我們基於客觀延伸的產物。在慣性系中，物體不受外力時，總保持勻速直線運動或靜止狀態。試問，可以找到不受外力影響的物質或者參考系嗎？顯然由於萬有引力等因素，這樣的慣性系和物質是找不到的。所以說真實的慣性系是不存在的。
所以愛因斯坦曾指出牛頓第一定律【任何物體都要保持勻速直線運動或靜止狀態，直到外力迫使它改變運動狀態為止。】有迴圈論證嫌疑。
後來朗道在《場論》給出了慣性系定義 ：牛頓第一定律成立的參照系叫做慣性系。 這一定義使我相信，牛頓第一定律本身字面上沒有迴圈論證的問題，但是在尋找慣性系的時候，它會出現這個問題。
事實上我們周圍的環境都是非慣性參考系，可是為什麼會用慣性系來描述運動方程。原因是在這個系統裡描述運動方程更簡單，更方便。
具體解釋是在空間中，相對於任何參考點（靜止中或移動中），運動中的粒子的位移、速度和加速度都可以測量計算而求得。雖然如此，經典力學假定有一組特別的參考系。在這組特別的參考系內，大自然的力學定律呈現出比較簡易的形式，稱這些特別的參考系為慣性參考系（慣性系）。
慣性系有個特性：兩個慣性系之間的相對速度必是常數；相對於一個慣性系，任何非慣性參考系（非慣性系）必定呈加速度運動。所以，一個淨外力是零的點粒子在任何慣性參考系內測量出的速度必定是常數；只有在淨外力非零的狀況下，才會有點粒子加速度運動。因為萬有引力的存在，並無任何方法能夠保證找到淨外力為零的慣性系。
事實上，可以將慣性系看作是非慣性系的特殊情況。現實宇宙中非慣性系可以無限的接近慣性系，但是永遠不會成功。所以說慣性系是基於客觀的宇宙環境而推得的，基於此建立的物理大廈，也就不是空中樓閣。
談到這裡，我們就不可避免的要談到慣性【慣性即物體保持運動狀態不變的性質】。慣性和慣性系是兩個概念。慣性是物質固有的屬性。無論是固體、液體或氣體，無論物體是運動還是靜止，都具有慣性。一切物體都具有慣性。且慣性的大小隻與物體的質量有關。質量大的物體運動狀態相對難於改變，也就是慣性大；質量小的物體運動狀態相對容易改變，也就是慣性小。
艾薩克·牛頓在鉅著《自然哲學的數學原理》裡定義慣性為：慣性是物質固有的力，是一種抵抗的現象，它存在於每一物體當中，大小與該物體相當，並儘量使其保持現有的狀態，不論是靜止狀態，或是勻速直線運動狀態。
而慣性系是一個描述運動的參考系統。【牛頓第一定律成立的參照系叫做慣性系】
還有慣性和慣性定律也不是一回事。慣性是物質本身的屬性，我在上面已經說了。而慣性定律描述的是運動和力的關係。即這種關係標明瞭：力不是維持物體運動的原因，力是改變物體運動狀態的因素。
我們都知道了，慣性是物質的固有屬性，慣性的大小隻於物體質量大小有關，與運動狀態無關。
在這裡要引出另一個物質固有的屬性——萬有引力【任意兩個質點透過連心線方向上的力相互吸引。該引力大小與它們質量的乘積成正比與它們距離的平方成反比，與兩物體的化學組成和其間介質種類無關。】 它的公式是：F=(G×M1×M2)/R²。我們可以從中看出萬有引力只於物體質量和物體間的距離有關。
大家應該已經看出來了，質量對於慣性和引力是根本的。所以在這裡又要引出慣性質量和引力質量。
首先對於慣性認識的一個重要進展是慣性與能量的關係。
阿爾伯特·愛因斯坦於1905年在論文《論動體的電動力學》裡提出的狹義相對論，這是一個嶄新的物理理論，是建立於上面所說伽利略與牛頓研究出來的慣性與慣性參考系。它統一了力學理論和電磁學理論，帶來了時空觀的根本變革。
愛因斯坦隨後證明質能關係：E=mc²，一定的質量對應於一定的能量，反之一定的能量對應一定的質量。
在這裡，能量包括了能量的各種形式，突破了上面把某一種形式的能量與慣性聯絡起來的認識。這樣，慣性是能量的屬性，能量具有慣性（質量），任何慣性質量都應歸因於能量。作為物理學基本概念和物質的量的質量概念退居次要的地位，如今在近代物理中能量、動量等概念要比質量、力等概念要重要得多。
儘管這劃時代的理論實際地改變了許多牛頓概念，像質量、能量、距離，那時候，愛因斯坦的慣性概念與牛頓的原本概念沒有任何差異。實際而言，整個理論是建立於牛頓的慣性定義。但這也使得狹義相對論的相對性原理只能應用於慣性參考系。在這種參考系裡，不受外力的物體，必定保持其靜止或勻速直線運動狀態。
為了處理這樣的侷限，愛因斯坦於1916年發表論文《廣義相對論的基礎》。這理論能夠應用於非慣性參考系。但是，為了達到這目的，愛因斯坦發覺，他必需使用到彎曲時空的新概念，而不是傳統的牛頓力的概念，來重新定義幾個基礎概念（例如引力）。
摘自獨立學者，科普作家靈遁者科普書籍《變化》
導讀：在物理學中，運動是指物體在空間中的相對位置隨著時間而變化。討論運動必須取一定的參考系，但參考系是任選的。運動是物理學的核心概念，對運動的研究開創力學這門科學。現代物理學是建立在力學基礎上的科學，物理學中的各個科目只有在建立起一套力學規律後才被視為完備的學科。但描述運動，絕不是一件簡單的事情！
上面說到運動，我決定先來聊聊宏觀運動。學過哲學的人都知道運動是絕對的，靜止是相對的。你無法在宇宙之中找到不運動的東西。可是要確切的描述運動，也是件很讓人惱火的事情。
描述運動，必須有參考物，參考系。描述同一物質選擇不同的參考系，運動狀態就可能發生變化。比如說坐在車上的人，如果以車外的樹木為參考系，人是運動的；而以車上的座椅為參考系，人是靜止的。這是我們高中學習的。
看到這裡，我相信你已經想到了接下來我要說的了。那就是參考系。參考系分為慣性系和非慣性系。也是我們高中所學習的。但是我相信你和我一樣，根本沒有重視這個知識點。
直到後來，我才意識到這個知識點，對於整個物理學，甚至哲學而言，是多麼重要。愛因斯坦能建立狹義相對論，也是基於對此問題的清晰認識。那就是在任何慣性系中物理定律具有相同的表達形式。愛因斯坦將這個相對性原理與光速不變原理相結合，建立了狹義相對論。
而對於慣性理論，我們首先應該提到的是一個人——伽利略。“伽利略變換”是一個被物理學家熟知的詞。該理論認為：一切彼此做勻速直線運動的慣性系，對於描寫機械運動的力學規律來說是完全等價的。或者說一個慣性系保持相對靜止或相對勻速直線運動狀態的參考系也是慣性系。且在一個慣性系內部所作的任何力學實驗都不能夠確定這一慣性系本身的運動狀態。一個慣性系保持相對靜止或相對勻速直線運動狀態的參考系也是慣性系。
值得一提的是，我們認為在宇宙中並不存在真實的慣性系。慣性系是我們基於客觀延伸的產物。在慣性系中，物體不受外力時，總保持勻速直線運動或靜止狀態。試問，可以找到不受外力影響的物質或者參考系嗎？顯然由於萬有引力等因素，這樣的慣性系和物質是找不到的。所以說真實的慣性系是不存在的。
所以愛因斯坦曾指出牛頓第一定律【任何物體都要保持勻速直線運動或靜止狀態，直到外力迫使它改變運動狀態為止。】有迴圈論證嫌疑。
後來朗道在《場論》給出了慣性系定義 ：牛頓第一定律成立的參照系叫做慣性系。 這一定義使我相信，牛頓第一定律本身字面上沒有迴圈論證的問題，但是在尋找慣性系的時候，它會出現這個問題。
事實上我們周圍的環境都是非慣性參考系，可是為什麼會用慣性系來描述運動方程。原因是在這個系統裡描述運動方程更簡單，更方便。
具體解釋是在空間中，相對於任何參考點（靜止中或移動中），運動中的粒子的位移、速度和加速度都可以測量計算而求得。雖然如此，經典力學假定有一組特別的參考系。在這組特別的參考系內，大自然的力學定律呈現出比較簡易的形式，稱這些特別的參考系為慣性參考系（慣性系）。
慣性系有個特性：兩個慣性系之間的相對速度必是常數；相對於一個慣性系，任何非慣性參考系（非慣性系）必定呈加速度運動。所以，一個淨外力是零的點粒子在任何慣性參考系內測量出的速度必定是常數；只有在淨外力非零的狀況下，才會有點粒子加速度運動。因為萬有引力的存在，並無任何方法能夠保證找到淨外力為零的慣性系。
事實上，可以將慣性系看作是非慣性系的特殊情況。現實宇宙中非慣性系可以無限的接近慣性系，但是永遠不會成功。所以說慣性系是基於客觀的宇宙環境而推得的，基於此建立的物理大廈，也就不是空中樓閣。
談到這裡，我們就不可避免的要談到慣性【慣性即物體保持運動狀態不變的性質】。慣性和慣性系是兩個概念。慣性是物質固有的屬性。無論是固體、液體或氣體，無論物體是運動還是靜止，都具有慣性。一切物體都具有慣性。且慣性的大小隻與物體的質量有關。質量大的物體運動狀態相對難於改變，也就是慣性大；質量小的物體運動狀態相對容易改變，也就是慣性小。
艾薩克·牛頓在鉅著《自然哲學的數學原理》裡定義慣性為：慣性是物質固有的力，是一種抵抗的現象，它存在於每一物體當中，大小與該物體相當，並儘量使其保持現有的狀態，不論是靜止狀態，或是勻速直線運動狀態。
而慣性系是一個描述運動的參考系統。【牛頓第一定律成立的參照系叫做慣性系】
還有慣性和慣性定律也不是一回事。慣性是物質本身的屬性，我在上面已經說了。而慣性定律描述的是運動和力的關係。即這種關係標明瞭：力不是維持物體運動的原因，力是改變物體運動狀態的因素。
我們都知道了，慣性是物質的固有屬性，慣性的大小隻於物體質量大小有關，與運動狀態無關。
在這裡要引出另一個物質固有的屬性——萬有引力【任意兩個質點透過連心線方向上的力相互吸引。該引力大小與它們質量的乘積成正比與它們距離的平方成反比，與兩物體的化學組成和其間介質種類無關。】 它的公式是：F=(G×M1×M2)/R²。我們可以從中看出萬有引力只於物體質量和物體間的距離有關。
大家應該已經看出來了，質量對於慣性和引力是根本的。所以在這裡又要引出慣性質量和引力質量。
首先對於慣性認識的一個重要進展是慣性與能量的關係。
阿爾伯特·愛因斯坦於1905年在論文《論動體的電動力學》裡提出的狹義相對論，這是一個嶄新的物理理論，是建立於上面所說伽利略與牛頓研究出來的慣性與慣性參考系。它統一了力學理論和電磁學理論，帶來了時空觀的根本變革。
愛因斯坦隨後證明質能關係：E=mc²，一定的質量對應於一定的能量，反之一定的能量對應一定的質量。
在這裡，能量包括了能量的各種形式，突破了上面把某一種形式的能量與慣性聯絡起來的認識。這樣，慣性是能量的屬性，能量具有慣性（質量），任何慣性質量都應歸因於能量。作為物理學基本概念和物質的量的質量概念退居次要的地位，如今在近代物理中能量、動量等概念要比質量、力等概念要重要得多。
儘管這劃時代的理論實際地改變了許多牛頓概念，像質量、能量、距離，那時候，愛因斯坦的慣性概念與牛頓的原本概念沒有任何差異。實際而言，整個理論是建立於牛頓的慣性定義。但這也使得狹義相對論的相對性原理只能應用於慣性參考系。在這種參考系裡，不受外力的物體，必定保持其靜止或勻速直線運動狀態。
為了處理這樣的侷限，愛因斯坦於1916年發表論文《廣義相對論的基礎》。這理論能夠應用於非慣性參考系。但是，為了達到這目的，愛因斯坦發覺，他必需使用到彎曲時空的新概念，而不是傳統的牛頓力的概念，來重新定義幾個基礎概念（例如引力）。
摘自獨立學者，科普作家靈遁者科普書籍《變化》