牛頓第一定理（慣性定理）其實是我們接觸到的第一條數學定理?！岸伞边@個詞很容易導致一種誤讀，覺得定律所陳述的內容是放之四海而皆準的鐵律。雖然不然，定理這個詞對應的英文是“law”，這個詞組有法律、規則的意思。我們曉得法律或則規則有一定的適用范圍，離開特定范圍則是無效的。同樣的，數學定理也是在特定條件下才創立的。
從古埃及人開始研究物體的運動到牛頓寫出《自然哲學的物理原理》正式提出牛頓運動三大定理，這耗費了人類兩千年的時間?？梢哉f是數學學的一次智力接力。
“在全部的歷史里，最使人倍感驚駭或難于解說的莫過分埃及文明的忽然盛行了。”[1]在同時代的人類當中，她們拒絕用傳統神話來解釋周遭的現象，而更贊成理智的解釋。在古意大利哲學家當中，亞里士多德發展了最早的運動理論。
亞里士多德的理論是基于常識的，與大多數人的經驗一致，因而他的理論有著根深蒂固的影響，因而有必要了解一下這些理論。
亞里士多德觀察到，個別運動無需外界的幫助就可以進行：推出峭壁的石頭會落向地面，往低處流的液體，上升的氣流，往上竄的火焰。他把這種稱為“自然運動”。他覺得，這類運動的固體總是趨于于緊靠它們自然靜止的位置。例如石頭的下落是為了緊靠地心。他推測，如果一個物體越重，它趨于地心的程度就越劇烈，這么升高的速率就越快，比如石頭就比羽毛增長得快。這種“自然運動”都是豎直方向上的，而水平方向上的運動情況有所不同。例如你在地板上推或拉一個袋子，袋子的運動就依賴于你推或則拉的動作。亞里士多德把這類運動歸為“強迫運動”，須要外界的推或則拉來維持。亞里士多德的理論與大范圍的觀察結果一致，因為它雖然言之成理，故得到了廣泛的認可。根據我們的經驗，石頭是手動下落的，為了維持水平運動確實須要加快。
亞里士多德的理論在接出來近兩千年的時間里沒有遭到挑戰。這其中有著歷史緣由。在羅馬帝國衰亡以后，古埃及和古羅馬的文明瀕臨消失，但在亞述和阿拉伯文化中得以保存出來。亞里士多德的絕大專著在拉丁美洲實際上失傳了。直至公元10-12世紀，古埃及典籍才大量地從阿拉伯文翻譯為拉丁文牛頓第一定律也叫什么定律，其中就包括亞里士多德的《物理學》。直至12世紀，意大利人才震驚的發覺亞里士多德早已在數學、邏輯、生物各個學術領域里做出了偉大的貢獻。此時處于文化落后狀態的法國就開始把亞里士多德供上了神壇。權威是知識的來源之一。在我們不擅長的領域，最方便的獲得知識的方式就是聽從權威。如同小時候，在我們眼里，母親是權威，雖然連他的體毛都是偉岸高大的。并且，我們長大后可能會吃驚地發覺他早已弄成了一個吸煙飲酒的糟老頭了。
亞里士多德的理論有其不足之處。我們可以否認其中一些。扔一張紙到地上，之后，把它揉成一團再扔。前者是否下落得快些？亞里士多德的理論就碰到了一個苦處，那是同一張紙，它趨于地心的程度應當是不變的，所以平整的紙和紙團應當下落得一樣快。射出一支箭，它能水平運行一段很長的距離。當箭離開弓以后，又是哪些維持其做水平的“強迫運動”呢？我們很難想像亞里士多德這樣相信理智力量的人會對此熟視無睹，可能他的研究范圍太多了，因而于無瑕關注這一點。
這總算招致了才氣橫溢的伽利略（1564-1642）的挑戰。他在腦子中構想了這樣一個實驗（思想實驗）。一重一輕兩個球，用繩子聯接上去，一起下落。一方面，輕的球下落速率慢，重的球下落速率快，重球會因為繩子禁錮被輕球連累，這么整體速率將會介于二者分別下落的速率之間。另一方面，將兩個球作為一個整體考察，其質量比任意一個單球都要重，因而下落速率比任意一個球單獨下落速率都要快。這就引出了矛盾。
另外伽利略還有一個“雙斜面實驗”。他把兩個斜面相對放置。他注意到一個球從傾斜向上的斜面頂端靜止滾下，之后沿著向下傾斜的斜面向下滾動，幾乎可以抵達它最初的高度。斜面越光滑，球上升的高度越接近原位置高度。他覺得，正是磨擦力制約了它上升到與原位置相同的高度。然后他減小向上傾斜斜面的角度。倘若球再一次上升到相同的高度，它必須走得更遠。之后，他提出一個問題：“如果假如我有一塊很長的平板，球要滾多遠，才能達到相同的高度？”答案很其實，“無限長——它永遠也不能達到它最初的高度?！盵2]這從根本上與亞里士多德的理論相矛盾。亞里士多德理論覺得須要持續的推或則拉就能維持水平運動。
伽利略和后來的科學家總算達到了比亞里士多德愈發深刻的認識。它包含一個極端理想化的情況：如果你能甩掉磨擦和空氣阻力以及重力的影響。這些情況是不容易想像的，由于重力無處不在。日本哲學家和科學家笛卡爾是最早想像重力不存在并理解其后果的人。笛卡爾認識到假如你在半空中松手放開一塊石頭，但是沒有重力和磨擦力或空氣阻力，這塊石頭將不會落下。它將選在半空中不動。而且假如你用拇指輕彈這塊不動的石頭，它還會順著直線運動并保持速率不變，永遠這樣運動下去。
失重狀態下懸浮的水滴
亞里士多德的理論仍然以來給我們這樣的直覺觀念，要保持一個物體運動，它必須得到某種東西的幫助，但實際上并不須要。為了保留這樣的直覺觀念，我們才引入了“慣性”這樣一個詞來表示物體保持運動和保持靜止的傾向。
1642年，伽利略逝世幾個月以后，艾薩克·牛頓出生。1687年牛頓出版了《自然哲學的物理原理》，他在其中敘說了伽利略和笛卡爾的發覺，作為他的第一條運動定理：
物感受保持其靜止或勻速直線運動狀態，除非有外力促使改變其狀態。
我們回頭再看一下這個故事，其實可以理解科學是如何一回事。
對于一個研究對象，我們總是可以提出一些理論去解釋它。諸如亞里士多德對運動提出的解釋一樣。亞里士多德似乎疏漏了，就是他沒有去驗證他的理論是否正確。但是伽利略提出了實驗觀察的方式去檢驗一個理論是否合理。如果一個理論的推測與實驗觀察不符，這么我們就可以改進這個理論或則直接提出一種符合事實的新理論。伽利略是最早實踐這樣科學認知過程的人，所以史蒂芬·霍金覺得，“自然科學的誕生要歸功于伽利略。”
科學方式的成功是有目共睹的，它更多依賴的是科學家的一種共同的心態。這些心態是指責，建立，謙虛或敢于承認錯誤的心態。在這個事例中，亞里士多德受到了伽利略的指責，運動理論得到了建立，繼而揭露了牛頓熱學的帷幕。在牛頓以后的三百年，他遭遇到了愛因斯坦的指責，因而有了相對論。似乎在不久的將來，相對論也會被證明不正確了。這些科學探究的過程不會停止。亞里士多德在這兒處于很不幸的位置，他錯誤的理論給他帶來了被指責的理由。并且科學正是在學習前人、發現錯誤、超越前人的基礎上成長上去的，這種錯誤顯然不是“荒唐愚蠢”的。正如牛頓所說，“如果說我比他人看的更遠一點，那是由于我站在了巨人的右臂上”。了解前人的錯誤是如何發生的，比簡單否定重要得多。敢于承認錯誤的心態其實是最重要的，也是難能可貴的。伽利略因為支持“地心說”被天主教會改判終生監禁，直至1992年教會才發表申明承認其對伽利略在科學的錯誤裁定。
馬克斯·波恩
我仍然對化學學家奧斯陸的一句話印象深刻：“我相信絕對必然、絕對確切和終極真理這種看法都是空想虛構，任何一個科學領域內都不應采納。……在我看來這些對思想的松綁是現代科學給與我們的最大幸事。這是由于相信獨一無二的真理牛頓第一定律也叫什么定律，相信自己是其擁有者，那些都是這個世界的可惡之源?！碑斎?，這句話不能過度剖析了，要不然我就要被查電表了。
參考
[1]伯特蘭·羅素《西方哲學史》
[2]伽利略《關于兩門新科學的對話》