惠更斯

惠更斯在他的《论物体的碰撞运动》(Tractatus de motu cor-(233)porum ex percussione)中很详细地论述了碰撞问题(证明了他的命题),这本书在 他 死 后 8 年 于 1703 年 出 版 ( 德 文 版 见 Ostwald ’ s Klassider,N0.138.Pt.I)。

这部关于碰撞问题的基本著作由 5 个假设和 13 个命题组成。第一个假设是牛顿第一定律。第二个假设隐含地假定碰撞是完全弹性的,尽管惠更斯从未这样明确提出过。它有这样一句话:“如果两个具有相等速度的相等物体相向运动对撞,则每个物体都以原来的速度反冲。”接着是惠更斯自己的关于相对运动的重要公理,根据这个公理,物体的运动以及它们的速度相等与否都必须相对地看,即相对于其他看作是静止的物体,哪怕它们可能受到这整个系统共同的进一步运动的影响。惠更斯举例作了解释:一艘在行驶的船舶上一个乘客使两个相等球体沿着船舶航向以相等的速度(相对于船舶)相碰撞。在他看来,这两个球以相等速度弹回。但是,对于一个站在岸上的旁观者来说,如假设这两个球的速度与船速相等,则一个球在碰撞后必定看来不运动,而另一个球将弹回,其速度两倍于那乘客原来给予它的速度。

惠更斯论文中的所有命题都是关于对心碰撞,但是随着碰撞物体的质量和速度的比例的改变,也就考查了种种特殊情形。其中最值得注意的是:“如果一个静止的物体受到另一个和它相等的物体碰撞,那么后者在碰撞后便静止,而开始时静止的那个物体将获得该碰撞它的物体的速度”(命题Ⅰ)。这个命题是下述命题的一个特殊情形:“如果两个相等物体以不等的速度碰憧,那么它们碰撞后将以互换的速度运动”(命题Ⅱ)。这个命题和更为特殊的著名的命题 XI 都表述了完全弹性体的总动能量不因碰撞而改变这条一般原理。这个第十一命题是:“在两个物体相互碰撞时,它们的质量和各自速度平方的乘积之和在碰撞前后保持相同。”正是这个物体质量和其速度平方之积仿效莱布尼兹被称为活劲。这样,在惠更斯 1669 年关于碰撞的论文里提出的这条惠更斯定律中,活劲守恒原理这条最普遍的力学原理第一次得到了局部的表述。只是当后来认识到热是运动(或者能量)的一种特定形态以后,才也(234)认识到达原理的全部意义。莱布尼兹的著述中已经可以看到他宣称这条定律普遍有效,他写道:“宇宙是一个不和其他物体进行交换的物体的系统。所以,宇宙中始终保持同样的力” ( Mathematis-che Schriften,Halle,1860,ⅡAbt.,Bd.Ⅱ,p.434)。莱布尼兹在另一个场合还说过:宇宙丝毫不会损失最小微粒由于碰撞而吸收的力。