（《自然哲学的物理原理》封面）
1687年，牛顿的《自然哲学的物理原理》发表。牛顿捂在自家被窝20年的“运动三大定理”以及“万有引力定理”才得以公之于众。关于万有引力的故事上面早已讲过，本文将谈谈所谓的“三定理”之“定律”。
先来备考一下小学数学：
牛顿第一运动定理:一切物体在任何情况下牛顿第一定律指出，在不受外力的作用时，总保持静止或匀速直线运动状态。
牛顿第二运动定理:物体的加速度跟物体所受的合外力F成反比，跟物体的质量成正比，加速度的方向跟合外力的方向相同。
牛顿第三运动定理:两个物体之间的斥力和反斥力，在同一条直线上，大小相等，方向相反。
（黑板上写道：静止物体总有保持原先状态的趋势）
牛顿第一运动定理又称为惯性定理，也即运动或静止的物体均具有惯性，倘若不受外力作用，它的运动状态将不会改变。但实际上这条定理依赖于一个问题：即力是哪些？在你不晓得何谓“力”的情况下，你何以晓得不受“力”的作用？实际上，牛顿第一定理是在有“力”的定义前提下给出的“惯性”的定义。惯性就是物体保持运动状态的特点，它只和物体的质量有关，这儿又有一个问题：哪些是物体的质量？牛顿定理并没有明晰给出质量的定义，但我们可以看出在牛顿热学里质量是惯性的量度，即是惯性质量。这点是须要非常注意的，由于不仅惯性质量外还有个引力质量，它们之间的关系问题将是牛顿热学和相对论热学的联系。这下好了，没有质量的定义也没有力的定义，惯性是啥？这可出大问题了！这能够称作定理么？插一句话，惯性这个概念虽然不是牛顿的发明，伽利略老朋友早就在《两个世界的对话》中描述了惯性现象，牛顿只是“借”来用用。
牛顿不愧是牛顿，马上就想出了应对的招式，这就是牛顿第二定理。这是一条描述运动物体状态的定理，即给加速度大小给出一个定量的描述。实际上，这也不是一个定理，从某种角度来看更像是对力的定义。F=ma这个公式本身就造成人们的联想，若写成m=F/a则更像是对质量的定义。同样回到了上述两个问题：力是哪些？质量是哪些？
（让我想一想，15米的高空，重力加速度为9.8m/s^2…这意味着…我将以每小时60公里的速率掉进水池中！！）
力是哪些？在甲骨文里，“力”字象耒形,有柄有尖,用以培土。用耒表示执耒耕种须要花吃力气。可见，力是使“劲”使下来的。吃力、省力、力气、力拔山兮气盖世……都是力也！力就是使物体运动（静止）的根本缘由。力从那里来？这是个深刻的问题，有兴趣的读者可以参考《物理》杂志里黄娆译，曹则贤校的《公式F=ma中的力从那里来？》。小弟学识有限，在此不做深刻讨论。读者只需晓得，牛顿第二定理虽然只是对力是哪些做了个定义而已。
质量是哪些？质量是对物质的量度？实际上，牛顿三定理里说的质量指的只是惯性的量度，即惯性质量。质量大小是人为规定的！谁告诉你一千克是多少了？莫非两个蛋黄的重力等于一牛就可以了？那达芬奇会怒火冲冲地说，猪肉和猪肉还不一样哩！虽然一千克就是下边这个砝码的质量。它叫国际千克原器砝码，就是一千克的标准。惯性质量多大，就和它相比是多大就可以。也就是说，通过检测某物体和千克原器在相同的斥力下加速度之比就可以确定该物体的质量大小。
（国际千克原器砝码）
然而且慢！此质量不等于彼质量。别忘了还有牛顿的另一个定理——万有引力定理。哪里说两个物体之间的引力和其质量成反比，和距离的平方成正比。这里又冒出个质量！事实上，我们通常叫其为引力质量，以区别于惯性质量。虽然只要你留意一下才会发觉，我们用天平或则秤杆或则弹簧秤检测得到的质量就是引力质量，但我们在剖析物体运动时却直接拿这个质量来用了。这么，惯性质量=引力质量？还是？牛顿热学中并没有分辨它们，他也没有意识到F=ma和G=mg是两个数学实质并不相同的公式。那是由于早在牛顿之前就有了质量的概念，而牛顿第一定理虽然是关于质量的定义，牛顿第二定理在此基础上给出了力的定义，至于牛顿第三定理虽然是对力的一种约束条件规定。总之牛顿本人很清楚，只是让后人犯糊涂了。由于以后还有一个爱因斯坦同学，老喜欢骑在牛顿的身上捉弄他，喃喃道：“引力或许是时空的弯曲造成的，质量是造成时空弯曲的根本缘由。”显然，这儿的质量指的是引力质量，并非是惯性的量度。小爱朋友很生动地给了个比喻：“地球以重力吸引石头而对其惯性质量毫无所知．月球的‘召唤’力与引力质量有关，而石头所‘回答’的运动则与惯性质量有关．”可见，引力和惯性是物质不同的两种化学属性！这下确实麻烦了，虽然牛顿三定理和万有引力定理数学实质是不同的，尽管它们都在同一本《自然哲学的物理原理》里出现了。
（牛顿VS爱因斯坦，还是爱因斯坦VS牛顿？）
关键时侯还得靠实验，爱德维斯、狄克、勃莱根许和佩诺前后一系列的实验证明：任何物体的惯性质量同它的引力质量严格地成正比列，只要你选定各自合适的单位（例如千克），这么二者可以在一万亿分之一的偏差范围内相等。这说明，引力和惯性似乎是物质同一本质的不同表现。正是这般，小爱朋友也偷懒，干脆说引力质量等于惯性质量，这是他的广义相对论的基本假定之一。这下好了，两兄弟都是一个妈，别争了！在广义相对论里，质量是一个重要的概念。从牛顿热学里不分辨引力和惯性，到相对论热学中觉得二者等同，虽然是认识上的一个飞越，是对物质本质的深刻认识。——尽管你从字面上看这有点无趣，可这就是化学学家喜欢玩的花招。
最后，我们来一睹引力质量和惯性质量的风采。引力质量大到一定程度，会把其周围的时空严重弯曲，最终产生一个奇点——黑洞。虽然是轻如光，你也逃不出黑洞的魔掌。如下边想像图所示。而至于惯性质量，因为现今科技发达了，对质量标准也有了新的需求。人们发觉那种玻璃容器里放的国际千克原器在120年后减少了50毫克，于是有人开始着手构建新的千克原器。科学家用硅晶体造了两个半径为93.75毫米的“世界上最圆的物体”，它的质量是严格的一千克。听说牛顿第一定律指出，这最圆的球有希望成为千克的国际新标准，我们拭目以待。
（黑洞想像图）
科学家造世界最球体体有望成千克新标准