網友提出了力的本質是什麼的科學問題，幾乎所有的科普作者都將“力”理解為自然界的四種基本力和非基本力，他們認為力的本質是物質之間相互作用，進一步解釋了四種基本力的形成和特點。科學家既沒有將“慣性力”理解為一種自然基本力，也沒有將它納入自然非基本力的範疇，本作者在學習科學史的過程中產生了將“慣性力”上升到自然基本力的想法，一直以“孤芳自賞”的心態呼籲將“慣性力”列入“第五基本力”，甚至將它擺在“第一基本力”的位置。就像將力的本質還原為引力、電磁力、強力和弱力的本質一樣，我們同樣可以將力的本質還原為慣性力的本質，力的本質是“大問題”，而慣性力的本質是“小問題”，大小問題反映了一般和個別的關係，而慣性力和其它四種自然基本力的本質符合哲學屬性論的“等效原理”。回答什麼是引力的本質問題，我們有牛頓、愛因斯坦和量子引力理論家的解釋方法，牛頓認為引力是物體質量的屬性，引力造成了物體之間的相互吸引；愛因斯坦認為引力是時空彎曲的效用，物體質量不直接產生引力，而是產生對周圍時空的彎曲作用，時空彎曲造成“引力”的幻象；量子引力理論家相信，傳播引力的介子是所謂的“引力子”，就像光子傳遞電磁力的相互作用，或者光子傳遞電磁力和“引力子”傳遞引力符合哲學傳播論的“等效原理”。
根據哲學邏輯論的“等效原理”，我們既可以提出引力本質，也可以提出“慣性力”的本質問題，同樣，我們可以從牛頓力學、愛因斯坦相對論和量子場論的“三大理論”來回答慣性力的本質問題，即：為什麼質量會產生慣性？慣性在什麼參考系下會形成實在的“慣性力”？愛因斯坦沒有分析時空彎曲和慣性、慣性力的關係，我們按照愛因斯坦的思路，可以提出這樣的問題：物體的慣性和慣性力影響周圍的時空嗎？時空彎曲影響物體的慣性和慣性力嗎？是否存在傳遞慣性和慣性力的“慣性子”？如果引力以“引力子”傳遞和慣性、慣性力以“慣性子”傳遞的方式符合哲學傳播論的“等效原理”，那麼“引力子”和“慣性子”都可能存在，既然假設了“引力子”，我們不妨也假設“慣性子”的存在，即使兩種粒子都不存在，這種假想也有利於我們對引力和慣性力本質的理解。我們在認識幾何學的複雜線性關係時引入了“虛線”、“虛面”、“虛體”，它們不是真實存在的線、線面和線體，卻有利於我們對幾何學複雜線性關係的理解。引力和慣性力“三種理論”的解釋方式符合哲學解釋論的“等效原理”。愛因斯坦和之後的物理學家都沒有用廣義相對論和量子論來解釋慣性和慣性力的本質，所有對慣性和慣性力的理解都停留在經典力學的範疇，存在牛頓和愛因斯坦“學派”對慣性和慣性力解釋的差異。
一個物體的慣性不同於該物體的慣性力，一個物體在慣性系的運動不同於該物體在非慣性力的運動。一個物體的慣性和慣性力與該物體所在的參考系有關。意大利物理學家伽利略最先研究了物體的慣性，他用小球在光滑平板上的勻速直線運動證明了，一個做勻速直線運動的物體與它是否受力無關，僅與物體自身的慣性有關，而古希臘的亞里士多德認為，受力作用是引起物體運動的原因。牛頓把物體不受外力作用而能保持靜止或勻速直線運動的屬性稱之為慣性，伽利略“慣性定律”被稱為“牛頓第一定律”，兩個定律符合哲學概念論的“等效原理”，。慣性是指一切物體保持靜止或運動狀態不變的固有屬性，慣性定律是對任何物體固有慣性的一種科學表述。符合慣性定律的參考系被稱之為慣性系，它是一種處於靜止或勻速運動的參考系，可以將地球近似地看成為一個慣性系，反之，一個處於變速運動的參考系是非慣性系，一個作勻速運動的火車、船隻被看成是一個慣性系，而一個作加速或減速運動的火車、船隻被看成是一個非慣性系。慣性和慣性力的區別在於：慣性是物體的“秉性”，無論一個物體處在慣性系、還是非慣性系，它都不會失去自身的慣性，而慣性力在慣性系並不存在，它僅出現在非慣性系，它是一個物體在非慣性系獲得的一種“力”，有些物理學家將慣性力看成是一種“虛力”。
為什麼物體在靜止或作勻速運動的慣性系表現為慣性，而在作變速運動的非慣性系表現為“慣性力”？舉一個常見的例子：設想我們在一列火車上做一個小球的運動實驗，將一張表面光滑的桌子上放置一個鋼球，火車靜止或勻速行進（慣性系），鋼球在火車上的人看來是不動的，火車加速啟動（非慣性系），鋼球在火車上的人看來產生了一個和火車行駛方向相反的運動。桌面上的鋼球僅受到自身的重力和桌面支撐力，這對在豎直方向上產生的力形成了“二力平衡”，而在鋼球水平運動的方向上未受任何力的作用，當火車突然加速時，桌面上的鋼球（在火車上站立的人體也一樣）獲得了一個和火車的加速度相等，和火車的行進方向相反的加速度，牛頓第二定律不能解釋靜止的小球在加速的列車上獲得的反向加速度，為了讓牛頓第二定律在非慣性系仍然有效，也為了“挽救牛頓”，物理學家引入了“慣性力”概念，原來靜止的鋼球在火車加速時獲得了“慣性力”，同樣，當火車或汽車突然加速時，站在車內的乘客會在“慣性力”作用下向後移動、傾倒。一個物體在任何時候、任何地點都具有慣性功能，就像一個物體在任何時候、任何地點都具有質量一樣，物體的慣性和質量符合哲學屬性論的“等效原理”。一個靜止或作勻速運動的物體沒有“慣性力”，而當一個物體作加速運動時能夠獲得和加速方向相反的“力”，慣性力的本質是一個處於非慣性系的物體由於非慣性系的加速運動而獲得的效應。不引入慣性力的存在，牛頓運動定律在非慣性系的表達就會失效，
慣性力的表現形式多種多樣，比如：當乘坐的公交車突然剎車時，“車停人不停”，我們的整個身體會向前傾斜，可能由於“向前衝”的力量而受到意外傷害，我們在公交車突然減速的“非慣性系”獲得了一個向前的“慣性力”，它不是我們身體固有的“力”，當公交車停穩後，在我們身體上出現的慣性力會自然消失。當乘坐的電梯突然向上加速時，我們的身體有“超重”的感覺，這不是由於身體“長胖了”，而是由於我們的身體增加了向下的慣性力；反之，當乘坐的電梯突然向下加速時，我們的身體有“失重”的感受，這不是由於身體“消瘦了”，而是由於我們的身體減少了向上的慣性力。地球圍繞太陽旋轉時產生離心力，這種力實際上是一種慣性力，地球在太陽周圍作近似勻速的圓周運動，它的線速度方向隨時變化，地球在太陽引力、或向心力的作用下產生向心加速度，向心力的方向在地球旋轉過程中隨時變化，地球在作向心加速度的非慣性系獲得了與向心加速度方向相反的慣性力，物理學家形象地將它稱之為離心力。由於地球受到的引力、或向心力與它受到的慣性力、或離心力之間大小相等，方向相反，所以地球既沒有飛離、也沒有飛近太陽。地球在太陽周圍構成了一個典型的非慣性系。當乘坐的汽車以足夠快的速度行駛在彎道上，我們感受到一種離心力的外推作用，置身在汽車作近似勻速圓周運動而形成的非慣性系，我們的身體獲得了一種慣性離心力，如果不繫安全帶，那麼我們可能被拋出座椅，甚至可能被拋出車廂。
慣性力的本質是一個物體在加速運動的非慣性系獲得的一種與運動方向相反的作用力，它不是其它物體施加的力，而是非慣性系的加速運動賦予一個物體的力。在地球圍繞太陽旋轉的運動中，地球的慣性力、或離心力不是太陽、或其它天體施加的，而是從地球非慣性系作向心加速度時得到的。相比較而言，向心力、或引力是地球和太陽的相互作用，而地球的慣性力、或離心力是從加速運動的地球非慣性系獲得的，慣性力的來源使它獲得了“假想力”、“虛擬力”的稱號。任何物體在和其它物體、或與時空的相互作用中都能產生引力，物體的質量都能產生慣性，我們既不可能消除一個物體的引力，也不可能去除一個物體擁有的質量和慣性。一個處在慣性系的物體不能獲得慣性力，而一個處在加速運動的非慣性系的物體才能獲得慣性力。慣性力不是物體之間的相互作用、它不是一種外力，比如：地球受到的引力，火車加速時受到外力驅動的電力或熱力。牛頓力學第二定律不能說明慣性力的性質，或者牛頓第二定律在非慣性系失效了。一個物體慣性力的大小與它的質量和非慣性系加速度的乘積相等，慣性力的方向與非慣性系的運動方向相反，慣性力的公式可以用-ma來表示，而牛頓第二定律的公式可以用ma來表示，兩者相差一個負號，這說明了慣性力的公式和牛頓第二定律的公式符合哲學表達式的“反等效原理”，物理學家之所以在非慣性系引入“不能引入”的牛頓第二定律，這是因為“反等效原理”確保了牛頓第二定律的公式在加上了一個負號後能夠適用於非慣性系。
（宇哲手稿：鄧如山
時間：2018-12-26）
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