動量概念的歷史發展 〈Momentum〉

動量概念的歷史發展 〈Momentum〉
臺北市立麗山高級中學物理科金佳龍老師/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編輯

動量的英語原文 momentum 係來自拉丁文 movere，原意指由內在力量所產生的運動，或運動物體內含的力量，此一意涵精確反映在現代數學定義—質量$$\times$$速度$$=$$動量之中。然而古代羅馬人由於受到羅馬數字不利計算的限制，並未能進一步探討此一概念。

古典力學的動量概念來自於若干位偉大的思想家與實驗家。第一位是波斯的全才伊本．西拿（Ibn Sina，歐洲以其姓名的拉丁化形式-阿維森納 Avicenna 稱之），他在公元 1000 年左右即提出重量乘以速度的物理量（拉丁文譯為  impetus）。

笛卡爾稍後提出質量乘以速度作為運動基本力量的看法。伽利略在 1638 年的著作《關於兩種新科學的論述與數學推導》（Discourses and Mathematical Demonstrations Relating to Two New Sciences – Discorsi e dimostrazioni matematiche, intorno a due nuove scienze）中以義大利文 “impeto” 稱呼此一物理量。

牛頓對於動量的貢獻則受到相當熱烈的討論，顯然除了更完備的說明以及更嚴密的數學表述外，牛頓並未提出任何當時未知的概念。牛頓第一與第二運動定律早先已由約翰‧沃利斯（John Wallis）在其 1670 年的著作 Mechanica slive De Motu, Tractatus Geometricus 中提出：”物體的初始狀態，不論靜止或運動，將會持續-即慣性；力如大於阻力(淨力為正)則將產生運動”-即 $$F=ma$$。沃利斯以momentum 與 vis 稱力。

牛頓所著《自然哲學的數學原理》（Wiki原文誤為自然歷史的數學原理）於 1686 年保留版時，其中關於動量的數學定義即顯示類似的遣詞用字。其定義二：”(運)動量（quantitas motus）來自速度與(物)質量共同作用”-即動量之定義。由此，當牛頓於定律二稱”運動變化”（mutatio motus）正比於所受力時，一般均認為他係指動量而非運動。

至此西方僅需確定一個動量的標準名詞即可。何時何人首次以 “momentum” 指稱動量的數學定義目前仍未可考，但簡寧（Jenning）1721 年的著作《綜論》（Miscellanea，牛頓《自然哲學的數學原理》末版前四年）中，即可見定義動量 $$P$$ 為質量 $$M$$ 與速度 $$V$$ 之乘積。

參考資料：http://en.wikipedia.org/wiki/Momentum