Quán tính là gì? 1. Quán tính là gì? Quán tính là lực cản của bất kỳ vật thể vật chất nào đối với bất kỳ sự thay đổi nào về vận tốc của nó. Điều này bao gồm những thay đổi đối với tốc độ hoặc hướng chuyển động của đối tượng. Một khía cạnh của tính chất này là xu hướng của các vật thể tiếp tục chuyển động trên một đường thẳng với tốc độ không đổi, khi không có lực nào tác động lên chúng. Quán tính bắt nguồn từ tiếng Latinh, iners, có nghĩa là nhàn rỗi, uể oải. Quán tính là một trong những biểu hiện cơ bản của khối lượng, là một tính chất định lượng của các hệ vật chất. Isaac Newton đã định nghĩa quán tính là định luật đầu tiên của ông trong cuốn Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica, trong đó tuyên bố: Sức mạnh của vật chất, hay lực bẩm sinh của vật chất, là một sức mạnh kháng cự mà mọi cơ thể, kể cả khi nằm trong nó, đều cố gắng duy trì trạng thái hiện tại của nó, cho dù nó đang ở trạng thái nghỉ ngơi hay di chuyển đồng đều về phía trước theo một đường thẳng. Trong cách sử dụng phổ biến, thuật ngữ "quán tính" có thể đề cập đến "lượng lực cản để thay đổi vận tốc" của một vật thể hoặc cho các thuật ngữ đơn giản hơn: "Khả năng chống lại sự thay đổi trong chuyển động." (được định lượng bằng khối lượng của nó) hoặc đôi khi là động lượng của nó, tùy thuộc vào ngữ cảnh. Thuật ngữ "quán tính" được hiểu đúng hơn là viết tắt của "nguyên lý quán tính" như được Newton mô tả trong định luật chuyển động đầu tiên của ông: Một vật không chịu bất kỳ ngoại lực thuần nào sẽ chuyển động với vận tốc không đổi. Do đó, một vật thể sẽ tiếp tục chuyển động với vận tốc hiện tại của nó cho đến khi một lực nào đó làm cho tốc độ hoặc hướng của nó thay đổi. Trên bề mặt Trái đất, quán tính thường bị che bởi lực hấp dẫn và tác động của lực ma sát và lực cản của không khí, cả hai đều có xu hướng làm giảm tốc độ của các vật thể chuyển động (thường là đến điểm dừng lại). Điều này đã đánh lừa triết gia Aristotle khi tin rằng các vật thể chỉ chuyển động khi có lực tác dụng lên chúng. Nguyên lý quán tính là một trong những nguyên lý cơ bản trong vật lý cổ điển vẫn được sử dụng cho đến ngày nay để mô tả chuyển động của các vật thể và cách chúng bị ảnh hưởng bởi các lực tác dụng lên chúng. 2. Hiểu biết sớm về chuyển động Mozi, một văn bản triết học cổ đại của Trung Quốc trong thời Chiến quốc, là tác phẩm đầu tiên mô tả ý tưởng về quán tính như được báo cáo trong phát hiện của nhà sinologist Joseph Needham. Ở phương Tây trước thời kỳ Phục hưng, lý thuyết chuyển động được chấp nhận chung nhất trong triết học phương Tây dựa trên Aristotle, người vào khoảng năm 335 trước Công nguyên đến năm 322 trước Công nguyên đã nói rằng, trong trường hợp không có động cơ bên ngoài, tất cả các vật thể (trên Trái đất) sẽ đến nghỉ ngơi và rằng các vật thể chuyển động chỉ tiếp tục chuyển động chừng nào có một sức mạnh gây ra cho chúng. Aristotle giải thích chuyển động liên tục của các viên đạn, được tách ra khỏi máy chiếu của chúng, bởi tác động của môi trường xung quanh, tiếp tục chuyển động của đường đạn theo một cách nào đó. Aristotle kết luận rằng chuyển động dữ dội như vậy trong một khoảng không là không thể. Bất chấp sự chấp nhận chung của nó, khái niệm chuyển động của Aristotle đã bị các nhà triết học nổi tiếng tranh cãi nhiều lần trong gần hai thiên niên kỷ. Ví dụ, Lucretius (theo sau, có lẽ là Epicurus) đã nói rằng "trạng thái mặc định" của vật chất là chuyển động, không phải là ngưng trệ. Vào thế kỷ thứ 6, John Philoponus đã chỉ trích sự mâu thuẫn giữa cuộc thảo luận của Aristotle về đường đạn, nơi phương tiện giữ cho đường đạn tiếp tục và cuộc thảo luận của ông về khoảng trống, nơi phương tiện cản trở chuyển động của cơ thể. Philoponus đề xuất rằng chuyển động không được duy trì bởi tác động của môi trường xung quanh, mà bởi một số đặc tính được truyền cho vật thể khi nó chuyển động. Mặc dù đây không phải là khái niệm quán tính hiện đại, vì vẫn cần một sức mạnh để giữ một cơ thể chuyển động, nó đã chứng tỏ một bước cơ bản theo hướng đó. Quan điểm này đã bị phản đối mạnh mẽ bởi Averroes và nhiều triết gia bác học ủng hộ Aristotle. Tuy nhiên, quan điểm này không bị thách thức trong thế giới Hồi giáo, nơi Philoponus đã có một số người ủng hộ, những người đã phát triển thêm ý tưởng của mình. Vào thế kỷ 11, Ibn Sina (Avicenna) người Ba Tư tuyên bố rằng một viên đạn trong chân không sẽ không dừng lại trừ khi được tác động. 3. Lý thuyết về động lực Vào thế kỷ 14, Jean Buridan bác bỏ quan điểm cho rằng một đặc tính tạo ra chuyển động, mà ông đặt tên là động lực, sẽ tiêu tan một cách tự nhiên. Quan điểm của Buridan là một vật thể chuyển động sẽ bị bắt giữ bởi lực cản của không khí và trọng lượng của cơ thể chống lại lực đẩy của nó. Buridan cũng duy trì rằng động lực tăng dần theo tốc độ; do đó, ý tưởng ban đầu của ông về động lực tương tự theo nhiều cách với khái niệm hiện đại về động lượng. Mặc dù có những điểm tương đồng rõ ràng với những ý tưởng hiện đại hơn về quán tính, Buridan coi lý thuyết của mình chỉ là một sửa đổi cho triết học cơ bản của Aristotle, duy trì nhiều quan điểm ngoại hình khác, bao gồm cả niềm tin rằng vẫn có sự khác biệt cơ bản giữa một vật thể chuyển động và một vật thể đứng yên.. Buridan cũng tin rằng xung lực có thể không chỉ là tuyến tính mà còn có thể là hình tròn trong tự nhiên, khiến các vật thể (chẳng hạn như các thiên thể) chuyển động theo đường tròn. Tư tưởng của Buridan được tiếp nối bởi học trò của ông là Albert ở Sachsen (1316–1390) và các Máy tính của Oxford, những người đã thực hiện nhiều thí nghiệm khác nhau làm suy yếu thêm quan điểm cổ điển của Aristoteles. Đến lượt mình, công trình nghiên cứu của họ lại được Nicole Oresme, người đi tiên phong trong việc chứng minh các định luật chuyển động dưới dạng đồ thị. Không lâu trước lý thuyết quán tính của Galileo, Giambattista Benedetti đã sửa đổi lý thuyết động lực ngày càng tăng để chỉ liên quan đến chuyển động thẳng: ".. [Bất kỳ] phần nào của vật chất vật chất tự di chuyển khi có động lực tác động lên nó bởi bất kỳ động lực bên ngoài nào cũng có xu hướng tự nhiên là chuyển động theo đường thẳng, không phải đường cong." Benedetti trích dẫn chuyển động của một tảng đá trong một chiếc địu như một ví dụ về chuyển động thẳng vốn có của các vật thể, bị ép thành chuyển động tròn. Kể từ khi xuất bản lần đầu, Định luật Chuyển động của Newton (và bằng cách đưa vào, định luật đầu tiên này) đã trở thành cơ sở cho ngành vật lý được gọi là cơ học cổ điển. Thuật ngữ "quán tính" được Johannes Kepler đưa ra lần đầu tiên trong Epitome Astronomiae Copernicanae của ông (xuất bản thành ba phần từ 1617–1621) ; tuy nhiên, ý nghĩa của thuật ngữ Kepler (mà ông bắt nguồn từ từ tiếng Latinh có nghĩa là "sự lười biếng" hoặc "sự lười biếng") không hoàn toàn giống với cách giải thích hiện đại của nó. Kepler định nghĩa quán tính chỉ về lực cản đối với chuyển động, một lần nữa dựa trên giả định rằng nghỉ ngơi là một trạng thái tự nhiên không cần giải thích. Mãi cho đến khi công trình sau này của Galileo và Newton thống nhất giữa chuyển động và nghỉ ngơi trong một nguyên lý thì thuật ngữ "quán tính" mới có thể được áp dụng cho những khái niệm này như ngày nay. Tuy nhiên, mặc dù đã định nghĩa khái niệm một cách tinh tế trong các định luật chuyển động của mình, nhưng ngay cả Newton cũng không thực sự sử dụng thuật ngữ "quán tính" để chỉ Định luật thứ nhất của mình. Trên thực tế, Newton ban đầu xem hiện tượng mà ông mô tả trong Định luật Chuyển động Đầu tiên của mình là do "lực bẩm sinh" vốn có trong vật chất, chống lại mọi gia tốc. Với quan điểm này, và vay mượn từ Kepler, Newton đã gán thuật ngữ "quán tính" có nghĩa là "lực bẩm sinh sở hữu bởi một vật thể chống lại những thay đổi trong chuyển động"; do đó, Newton định nghĩa "quán tính" có nghĩa là nguyên nhân của hiện tượng, chứ không phải là bản thân hiện tượng. Tuy nhiên, những ý tưởng ban đầu của Newton về "lực điện trở bẩm sinh" cuối cùng đã có vấn đề vì nhiều lý do, và do đó hầu hết các nhà vật lý không còn nghĩ đến những thuật ngữ này nữa. Vì không có cơ chế thay thế nào được chấp nhận dễ dàng, và hiện nay người ta thường chấp nhận rằng có thể không có một cơ chế nào mà chúng ta có thể biết được, thuật ngữ "quán tính" có nghĩa đơn giản là bản thân hiện tượng, thay vì bất kỳ cơ chế cố hữu nào. Vì vậy, cuối cùng: "Quán tính." Trong vật lý cổ điển hiện đại đã trở thành tên gọi của cùng một hiện tượng được mô tả bởi Định luật Chuyển động Thứ nhất của Newton, và hai khái niệm hiện nay được coi là tương đương.
