日常感知与科学差异：趣味力学的探索

在力学的研究过程中，我们发现对于很多非常简单的事情，科学和人们的日常感知很不相同，这一点让人非常奇怪。例如，用一个恒定的力，作用在一个物体上，它会使物体产生何种运动？这个物体会作匀速运动，它会用不变的速度一直运动着，这是经验告诉我们的。另一方面，如果一个作匀速运动的物体，它上面一定有一个恒定不变的力作用着。这也可以通过大车和列车运动的例子来印证。

对此，力学中有着完全不同的观点。它告诉我们说，匀速运动并不需要由恒定不变的力作用。这样的力只能产生加速运动，它会在之前累加的速度上不断使速度加快。匀速运动是物体在不受任何力作用或受力平衡的时候产生的，一旦物体受到力的作用，匀速运动的状态就会发生改变。

这样严重的错误也会出现在我们的日常生活中吗？

这其实只是我们在非常有限的范围里发生的错误，不可以对日常观察完全给予否定。我们日常观察到的物体运动，它是存在摩擦和介质阻力的。和力学研究中的物体不同，力学研究的都是自由运动的物体。物体在有摩擦的情况下作匀速运动，必须受一个恒定不变力的作用才可以（图2-2）。但是这个力只是克服了运动物体所受到的阻力，为物体的自由运动创造条件，并不可以说成是它使物体运动的。所以，“物体在一个恒定不变的力作用下作着匀速运动”这种说法在存有恒定不变的摩擦力的情况下还是成立的。

(www.xing528.com)

图2-2　列车的牵引力克服了阻碍运动的摩擦阻力，使列车前行

平日里力学观察之所以产生错误，是由于论证它的材料不完全造成的，而具有相当宽广的基础是科学概括的特点。所以有关力学定律的科学解释，不仅要适用于大车和列车的运动情况，还应当适用于行星和彗星的运动情况。只有扩大了我们观察的视野，区分事实和偶然，才可能得出正确的结论。否则得到的知识是不可能揭露出现象的本质的，也不能在实践中很好地运用。

让我们就下面一类现象进行讨论，之前说过的牛顿第二定律，也就是自由物体受到作用力的大小和它得到的加速度成正比的关系，马上就清晰地呈现在我们面前。我们在学校学习的时候，对这个极为重要的关系，大都没有很好地理解，这一点真的让人遗憾。例如，让我们从下面这个情形中，体会一下事物的本来面目，例子虽是想象的，但是本质是可以看得更清晰的。