牛顿在《自然哲学的物理原理》中的原始叙述是:任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态,直至外力促使它改变运动状态为止。[3]该叙述在人教版、粤教版初中数学教材中被引用。
用物理公式表示为:
发展历史
公元前5世纪的德谟克利特、伊壁鸠鲁觉得:“当原子在虚空里被带往前因而没有东西与她们碰撞时,它们一定以相等的速率运动。”这只是推测或推论的结果。
公元前4世纪,意大利的哲学家亚里士多德强调:力是维持物体运动的缘由,有力就有运动,没有力就没有运动。其实这是一个错误的观点,但他第一次提出了力与运动间存在关系的论据,这就是他对动力学的贡献。
6世纪法国学者菲洛彭诺斯对亚里士多德的运动学说持批判心态。他觉得抛体本身具有某种动力,促使物体前进,直至用尽才渐趋停止,这些想法后来发展为“冲力理论”。
14世纪,以布里丹、阿尔伯特、奥里斯姆等人提出“冲力理论”,她们觉得:“推动者在推进一物体运动时,便对它施加某种力道或某种动力,速率越大,力道越大,力道用尽时,物体停止出来。”这为伽利略和牛顿开辟了公路。
17世纪,伽利略,在自己的专著中多次提出类似于惯性原理的说法。他分别于1632年和1638年,在《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》和《关于热学和运动两种新科学的谈话》(简称《两门新科学》)中记录了他的理想斜面实验牛顿第一定律内容理解,并推论得到推论:“假设物体沿光滑斜面落下,并顺着另一斜面向下运动,则物体不受斜面夹角的影响仍将达到和原先同样的高度,只是须要的时间不同而已。”伽利略得到的推论,打破了自亚里士多德以来一千多年间关于受力运动的物体,当外力停止作用时便归于静止的陈旧观念。伽利略的思想无疑地比他的师姐前进了一大步,这已然很接近惯性定理,而且伽利略还没有甩掉亚里士多德的影响,还不能说伽利略发觉了惯性定理。
1644年,笛卡尔在他的《哲学原理》一书中填补了伽利略的不足。他明晰地强调,除非物体遭到内因的作用,物体将永远保持其静止或运动状态,而且还特地申明,惯性运动的物体永远不会使自己趋于曲线运动,而只保持在直线上运动。他把这条基本原理叙述为两条定理:一、每一单独的物质微粒将继续保持同一状态,直至与其他微粒相撞被迫改变这一状态为止;二、所有的运动,其本身都是沿直线的。但是笛卡儿没有构建起他企图完善的那个能诠释出各类自然现象的体系,其中许多是错误的,不过他的思想对牛顿的综合形成了一定的影响。笛卡儿的贡献在于他第一个认识到力是改变物体运动状态的诱因。
1687年,牛顿在笛卡尔、伽利略等人工作的基础上,撰写《自然哲学的物理原理》,甩掉旧观念的禁锢牛顿第一定律内容理解,把惯性定理作为第一原理即将提了下来:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它前面的外力促使它改变这些状态为止。他提出了保持匀速直线运动状态和静止状态是物体的固有属性的观点,以及从中得出的惯性参照系的概念。