關于牛頓第一運動定律（高中）的教學

關鍵詞：自然觀 、方法論 、慣性

一、關于歷史與內(nèi)容

　　課本上將這一節(jié)（1）的內(nèi)容分成兩個部分，即將牛頓第一定律的內(nèi)容與建立牛頓第一定律的歷史區(qū)分開來。作者的這一增加學生的科學歷史觀的企圖無疑是正確的：“作為思想形式的自然科學，存在于且早已存在于一個歷史的連貫性中，并且為了自身的存在，它依賴于歷史思想……一個人除非理解歷史，否則他就不能理解自然科學（2）”�？墒�,另一方面，在作者看來,這樣一種對課本內(nèi)容的劃分是有疑問的。最起碼的是，這種劃分把牛頓第一定律當成一個不變的、終結性的東西。對牛頓之前，講了從亞里士多德以來的兩千年的歷史，而對牛頓之后卻什么也不講，這就使學生對牛頓第一定律的領悟有一種僵化的感覺。作者認為，在牛頓第一定律的歷史與內(nèi)容的關系中至少要考慮到下面兩個問題。

第一，課本上引述了一段亞里士多德的話：“必須有力作用在物體上，物體才能運動，沒有力的作用，物體就要靜止下來�！睂τ谶@樣的一種寫作方式與引述的這樣一段內(nèi)容，作者不敢茍同。從寫作方式上而言，作者認為，我們應當對在人類歷史長河中有卓越貢獻的人物的論述是肯定性的。要是在教科書中純粹來論述否定性的人物或否定性的結論的話，那何必要用亞里士多德來開刀呢，人類歷史長河中這類人物簡直是多得不計其數(shù)�；蛟S，這種陳述方式是來自于思想界的習慣。真像黑格爾所說（3）：“亞里士多德乃是從來最多才最淵博（最深刻）的科學天才之一，——他是一個在歷史上無與論比的人……雖然他許多世紀以來乃是一切哲學的教師,但卻從沒有一個哲學家曾被完全沒有思想的傳統(tǒng)這樣多地歪曲過,這些關于他的哲學的傳統(tǒng)的說法,過去一直被保持著,到今天情形還是如此。人們把與他的哲學完全相反的觀點歸之于他。柏拉圖的著作被廣泛地閱讀，亞里士多德則直到最近幾乎還未被認識，所流行的乃是關于他的一些最錯誤的偏見。”

從內(nèi)容上而言，事實上，課本上引述的亞里士多德的話，同亞里士多德關于力和運動關系的論述是有出入的。關于這一個問題，由于太過于復雜，作者將另文論述，只是在這里需要指出：亞里士多德關于力與運動方面所論述的原義和這里大相徑庭；我們應當在古希臘哲學的背景中去領會亞里士多德關于力與運動關系的論述；或者可以更直截了當?shù)卣f，亞里士多德根本沒有講過引文中的話！（4）

仍然，我們通常認為經(jīng)典力學起源于人們對于亞里士多德物理學的批判。但從歷史的觀點來看，經(jīng)典力學毫無疑問與亞里士多德物理學及中世紀物理學有著緊密的關系。因而，我們不能用非此即彼的態(tài)度來給真實而復雜的歷史下一個粗暴而簡單的結論。

　　另外一點需要特別指出的是，根據(jù)作者的研究，由于牛頓第一定律與牛頓第二定律有本質的區(qū)別（5）。與牛頓第一定律的發(fā)展有歷史淵源的亞里士多德物理學中的內(nèi)容不是力與運動的關系（事實上這是與牛頓第二定律的發(fā)展有歷史淵源的），而是亞里士多德關于“天然運動”（6）與“天然處所”的觀點。當然，這一點對一般的讀者來說可能太為難了，但作者有責任指出這一點。事實上，我們從牛頓所列舉（7）的關于牛頓第一定律的例子中就可看到這一蹤跡。

第二，慣性定律是人類理性在兩千多年的歷史長河中發(fā)展的產(chǎn)物，它不僅在牛頓之前經(jīng)歷了曲折的發(fā)展歷程，在牛頓之后也有了很大的發(fā)展。在這里特別一提的是愛因斯坦與諾特爾對慣性定律的發(fā)展所作出的創(chuàng)造性工作。特別是愛因斯坦在創(chuàng)建了廣義相對論以后，使得慣性定律變得更有包容性：“物理學定律比牛頓所想象的情況簡單得多。我們不需要對偏離慣性定律的情況作出解釋。因為根本不存在偏離慣性定律的情況，所有運動都是慣性運動，所有物體完全沿著時空的自然等直線運動。這些等直線的形狀則取決于對這些等直線進行觀測所處的參照系。在慣性參照系中，等直線碰巧是直線。在其他參照系中等值線為曲線。在慣性參照系與其他參照系之間不存在任何實質的

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