愛因斯坦沒有解釋出慣性的本質，但他深化了我們對慣性的認識！

導讀：本文摘自獨立學者靈遁者物理宇宙科普書籍《變化》。旨在幫助大家了解物理宇宙科普知識。愛因斯坦沒有解釋出慣性的本質，但他深化了我們對慣性的認識！

艾薩克·牛頓在巨著《自然哲學的數學原理》里定義慣性為：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，並盡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。即這種關係標明了：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。

在這裡我要引出另一個物質固有的屬性——萬有引力【任意兩個質點通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》里提出的狹義相對論，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。

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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繫起來的認識。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。

為了處理這樣的局限，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）。

狹義相對論的另一個深奧的結果是，能量與質量不是互不相干的物理屬性，而是可互相轉換的。這嶄新關係也給予慣性概念新的內涵。狹義相對論的邏輯結果是，假若質量遵守慣性原理，則能量必也遵守慣性原理。對於很多狀況，這理論大大地拓寬了慣性的定義，能夠應用於物質與能量。

能量具有慣性拓寬了我們對於慣性的認識，也拓寬了我們對於能量的認識。它帶來的重大實用價值就是核能的釋放。在裂變反應中，裂變產物的靜質量小於裂變前物質的靜質量，質量虧損釋放出大量裂變能；在聚變反應中，聚變產物的凈質量小於聚變前物質的凈質量，質量虧損釋放出大量的聚變能。它也使得人們很好地認識許多物理現象，包括涉及物質的全部質量與能量轉化的正反粒子對的產生和湮沒過程。

我們知道，慣性質量是物體慣性的量度，反映物體對加速度的阻抗，而引力質量是物體引力屬性的量度，反映物體產生和承受引力的能力。它們顯然是物質的兩種完全不同的屬性，那麼描述物質兩種不同性質的量是否嚴格相等是一個問題。

可是我為什麼在上面要提出能量呢？因為能量是質量的時空分布變化程度的度量,用來表徵物理系統做功的本領。能量以多種不同的形式存在；按照物質的不同運動形式分類，能量可分為機械能、化學能、熱能、電能、輻射能、核能、光能、潮汐能等。這些不同形式的能量之間可以通過物理效應或化學反應而相互轉化 。

而各種場也具有能量。 它是對物質宇宙是普遍適用的一個詞。而慣性，引力也是普遍適用的。

現在我們知道慣性質量和引力質量相等是一條嚴格的定律。原來牛頓力學中無法說明的慣性質量與引力質量相等不再是遊離於物理學之外的一個普遍事實，而是成為廣義相對論的基石。愛因斯坦找到了這塊基石，並由此發展了廣義相對論，這實在是愛因斯坦獨具慧眼、超群絕倫的偉大貢獻。

慣性這個問題已經成為困擾現代物理學者的難題，雖然擁有偉人牛頓經典理論。但在科技時代出現許許多多的現象用以前的理論是無法解釋的。這也是現代物理的奠基人愛因斯坦留給我們後人的問題。

愛因斯坦無法解釋慣性，所以無奈的把相對論分成廣義的和狹義的。他本人也一直被這個問題困擾，並且致力於尋找宇宙統一的「力。」 即將引力，電磁力，強作用力，弱作用力，這四種宇宙基本力，納入到「一個系統。」但是終其一生，也沒有成功。

但是他一生的追求，一生對於探索的事業的執著，令我們動容！我很喜歡愛因斯坦的一句話：「想像力比知識更重要！」

所以斗膽想像世界和宇宙是什麼樣，是我的愛好之一。那麼思考曾經困擾牛頓，愛因斯坦的慣性問題，我覺得即使在當代也是不過時的。而且是至關重要的。因為我們如果對「根基」理解的不深，那麼如何能夠深刻揭示宇宙規律呢？

慣性和引力被我們認為是完全不同的兩種物理屬性，但是它們之間既然存在著普遍的、嚴格的正比關係，是否有可能它們不過是物體同一本質在不同方面的表現呢？這一問題的回答是肯定的。

愛因斯坦建立的廣義相對論指出，物體的慣性和引力性質產生於同一來源。在廣義相對論里，有一些參量一方面表現為物體的慣性，另一方面又自然而然地表現為引力場的源泉。這個結論成功地經受了十分精確的實驗檢驗。

這類實驗經歷了三百年的歷史，直到目前尚在繼續進行中．從牛頓時代的精確度為10^(-3)發展到1922年愛德維斯提高到3×10^(-9)。到1964年狄克把精確度提高到（1.3±1.0）×10^(-11)，1971年，勃萊根許和佩諾又將實驗的精確度提高到10^(-12)數量級。所有這些實驗，統統均證實了=常數。

因此，目前普遍認為物體的兩種不同屬性——慣性和引力性質，是它的同一本質的不同方面的表現。也就是說，物體的慣性和引力性質導源於物體的同一本質。

摘自獨立學者靈遁者物理宇宙科普書籍《變化》

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