经验背离了真相

在研究力学的时候我们常会有令人惊讶的发现，那就是在一些非常简单的事情上，我们凭借日常的思维做出的判断居然与科学背道而驰。

比如某个物体受到一个不变的力的作用，那么这个物体会怎样运动？在我们看来，这个物体一定会做匀速运动。反过来讲，如果我们看到一个物体在做匀速运动，也会认为这个物体正在受一个不变的力的作用，比较明显的有火车或大车的运动等（见图12）。

但在科学面前，我们的判断败下了阵来。在力学原理中，一个不变的力不会产生匀速运动，它产生的是加速运动！其原因在于这个不变的力会不断在原本积累的速度上增加新速度，而物体做匀速运动的时候根本就没有受力，否则它不可能做匀速运动。

那么我们在日常生活中通过不断观察所积累的经验难道都错了？

不能这么说。事实上这些经验并非是完全错误的，只不过日常所观察到的现象发生的范围极其有限。我们在生活中观察到的物体运动都是在有摩擦和介质阻力的情况下发生的，但力学定律中所提到的却是自由运动的物体。

如果想使一个物体在受到摩擦力的前提下仍然能够保持同样的运动速度，的确必须有一个不变的力施加于它才行。但这个力的作用并不是使物体运动，而是用来克服运动的阻力，为物体的自由运动创造条件。因此确切地说，在存在摩擦力的前提下，将一个恒定不变的力作用于某个物体，是完全有可能使它做匀速运动的。

这也让我们认识到了自己在日常生活中积累的力学经验，都是根据不完整的材料，在头脑中推测出来的，而要做出科学的结论必须有广泛的研究基础。力学的定律不仅来自于火车或汽车的运动，也同样来自于行星与彗星的运动。

想得出正确的结论，我们必须不断扩大自己的视野，将事实存在的现象与偶然出现的现象加以区分，只有这样才能深刻揭示现象存在的根本原因，从而使这些知识在实践中得到有效的应用。

图12　火车在匀速行驶的过程中机车的牵引力克服对运动的阻力

从下面分析的一些现象中，我们能够明确地看到推动自由物体的力的大小与物体得到的加速度之间的关系，这种关系就是牛顿第二定律中所确定的关系。我们应该会为自己没有在学生时期学到这一定律而感到遗憾。下面这个例子是虚构出来的，但是这个现象的本质清楚地说明了这个重要的关系。