由于认识上的历史局限性，人们曾经在本世纪之前对牛顿力学产生诸多误解，有人甚至以为惯性参照系纯粹是没有依据的虚构。参阅《相对论原理》（科学出版社1980年2月出版，统一书号：13031·1187）一书第94页，爱因斯坦在1921年发表的论文“广义相对论基础”§2部分中写道：
“牛顿力学在这个问题上并没有给人以满意的回答.它只是断言：力学定律适用于与物体S1相对静止的空间R1，但不适用于与物体S2相对静止的空间R2.然而，这样引入的优先的伽理略空间R1不过是虚构的原因，而不是可以观察到的事物.所以很清楚，在所考虑的情况下，牛顿力学仅仅是表面上而不是真正地满足因果律要求，因为它把物体S1与S2的可观察到的差别归诸虚构的原因R1.”
1938年，爱因斯坦与英费尔德合著《物理学的进化》一书，在该书中怿本（上海科技出版社出版，统一书号：13119·450）第154页～155页中继续写道：
“惯性系是什么？”
“它是力学定律在其中行之有效的一个坐标系。在这样的一个坐标系中，一个没有受到外力作用的物体总是作匀速直线运动。这种性质使我们能够把惯性坐标系和其它任何坐标系区别开来。”
“但是所谓没有力作用于物体上，究竟是什么意思呢？”
“这只是说物体在惯性坐标系中作匀速直线运动。”
于是我们又可以再问一次：“惯性系是什么？”但是由于很少有希望得到一个与上次不同的答案，我们不如把问题改变一下，或许可以得到一些具体的知识：
“一个严密地与地球相结合的坐标系是一个惯性坐标系吗？”
“不是。因为由于地球的转动，力学定律在地球上不是严格地有效。在许多问题上，我们可以把严密地结合于太阳的坐标系看作是一个惯性系；但是我们有时也说到太阳的转动。可见严密地结合于太阳的坐标系，严格地说也不是一个惯性坐标系。”
“那么。具体地说，什么才是你的惯性坐标系呢？而且怎样选择它的运动状态呢？”
“这只是一个有用的虚构，我也想不到怎样去实现它。只要我能够远离一切物体，而且使我不受任何外力的影响，我的坐标系就会是惯性的。”
“但是你所谓免除所有的外界影响的坐标系又是什么意思呢？”
“我的意思是说那个坐标系是惯性的。”于是我们有回到那原来的问题上来了。
在此，爱因斯坦向大家展示了经典牛顿力学在原理上出现的分析困难。即牛顿力学所使用惯性坐标系与根据它判断某个物体是否处于匀速直线运动的惯性状态，在原理上是以循环逻辑的方式来进行论证。这显然不能令人满意。实际上，人们在现实中使用的惯性坐标系并没有真的与理想的绝对匀速直线运动相联系，经典牛顿力学在原理上要求惯性坐标系必须与理想的绝对匀速直线运动相联系乃是一个误解。
在人们还没有认识现代量子物理学的时代，人们无法解释物体间怎样跨越空间去进行相互作用，同时也不可能对引力场的传播响应速度进行测量而误以为物体间进行的万有引力作用不需要响应传递时间。所以，牛顿在建立万有引力定律时，没能说明物体间怎样跨越空间进行相互作用。在物质作用的基本思想下，跨越空间进行瞬间传递的相互作用不能被人们所接受。牛顿力学最终之所以被人们接受，是在于它的预测与测试结果相符合，人们可以在特定的使用条件下接受它。然而，人们并不会满足于有缺陷的理论，总要想方设法寻找到更加可靠的物理学理论。
为了建立起能够适用于一切坐标系的物理学定律，爱因斯坦提出了广义相对论。在此理论体系之中，物体间具有的万有引力不被认为是作用力，物体在自身的运动状态被外力改变时所体现出来的惯性力等同于虚构的加速场，不论是均匀引力场还是非均匀引力场，位于任何引力场中的参照系都是惯性系。
根据爱因斯坦提出的惯性力等同于虚构加速场的“等效原理”，在作圆周运动的物体上可感受到的向外离开圆心的力，在匀速前进的车子突然刹车时车子里面的人将继续朝前冲的力，并不被认为是物体运动本身表现出来的惯性特征，而是把它们在空间存在着相应的虚构引力场所导致的结果。如果允许按照这样的思想来进行理解，亚里士多得在2000年前提出的古典力学定律“凡是运动着的物体必须受到力的推动”，也可以通过虚构引力场的方式来作出“符合”现代物理学理念的解释。
把惯性力等同于虚构引力场，当物体由于外界主动作用而相对于惯性系作加速运动，惯性力场（虚构引力场）由此而产生。这只能是把物体当作为“刚体”对待或受到的作用是实实在在的均匀引力场时，这种处理方式才准确无误。判断一个物体是否处于均匀引力场中，人们可以在该物体的3个相互垂直方向上分别悬空挂上一只仅受万有引力作用的弹簧称，在弹簧称的另一端挂上一只仅受万有引力作用的实物体。当弹簧称上的读数全都为零时，表明该物体是处于均匀的万有引力场之中，也可能是处于绝对不受外力作用之中。而当弹簧称上的读数不全都为零之时，该物体一定是处于受外力作用或是处于非均匀引力场之中。
爱因斯坦发现牛顿力学可以在背景为均匀引力场的局部空间中同样成立，但他把物体间具有的万有引力改述成物体所处空间具有某种可以对物体的运动状态产生作用的弯曲时空特性后，无论是爱因斯坦本人还是其他人，都始终说不出空间为什么能对物体的运动状态产生作用的机理。位于均匀引力场中的参照系是惯性系，这在系统运动力学中已经给出了如何确定它的具体方法和应用要点。而位于非均匀引力场中的参照系是惯性系，要求被考察的物体体积必须足够小。它其实就是引入微分空间概念后,对处于微分空间中的高阶无穷小质点所作的运动力学分析。
从结果来看，广义相对论似乎与系统运动力学同工异曲。其实不然，系统运动力学是按照经典物理概念以更加全面的思路进行分析，所有的力都是物体间实在的相互作用，并没有把万有引力从基本力中分出来单独解释成时空对物体产生的作用，人们可以根据它进行可靠的运用。广义相对论则为了达到也能解释相对运动现象的目的，不惜把物理学的基本概念搞混乱。
考察地球表面上的静止物体A，在牛顿理论中，A受到了地球引力和地表对它的弹力，A相对于地球静止。
但在广义相对论中，引力不是真实的作用力，于是A只受到地表对它的弹力。A在这个弹力的不断作用下，相对于“自由落体参照系”一直在进行加速运动。那个与A相对静止的地球表面参照系就是一个相对于自由落体参照系加速的参照系，其内部具有一个相对于自由落体参照系的惯性力。这个惯性力在地球表面加速参照系内，无论从作用力大小和方向来看，都和牛顿重力的大小和方向完全一样，这个惯性力被称为广义相对论重力。故此得出推论，引力和惯性力在本质上是同一种力，两者的差别只是名词不同。既然引力和惯性力都不存在施力者，似乎也可以把惯性力看成引力。就这样，引力便被循环证明成了虚构的力。地球的存在只决定在其周围空间内自由落体是什么样的形式，它没有对周围物体施加任何作用力。至于地球如何决定周围空间自由落体的形式，广义相对论并没有从物质作用机制上作出任何回答，人们只能借助等效原理的启发，把相对于地球静止的参照系看成是一个加速参照系。
然而，如果没有实实在在的万有引力存在，假定各个物体都是用胶水粘起来的，地面上的物体还能对地面产生压力吗？地面又怎会以弹力形式去支撑它们呢？说静止在地球表面上的物体A在地面的弹力作用下相对于自由落体参照系一直在作加速运动，由于A对地球的作用力方向与地球对A的作用力方向相反，也就不能是A对地球的作用力使地球相对于自由落体参照系进行加速，地球相对于自由落体参照系进行的加速运动只能是自身惯性力所导致。由于A又是地球的构成部分，于是A相对于自由落体参照系在加速乃是自身惯性力所导致。既然是自身惯性力导致静止在地球表面上的物体相对于自由落体参照系在加速，静止在地球表面上的物体对地面也就没有可以测量到的压力，同时也没有受到地面对它的弹力作用，这显然与事实不符合。
鉴于每一个物体都在对外界产生万有引力场，真实的万有引力乃是对产生该万有引力的物体之外的其它物体都有作用。而与惯性力等效的虚构加速场，只对运动状态发生改变的物体有作用。凭借这一特点，人们就能够判断出那一个是真实的万有引力。除非物质世界只存在万有引力一种基本力，人们才无法分辨真实的万有引力场与虚构的加速场。
说自由下落的升降机是一个在时间上和空间上都有限的惯性参照系，这只针对处于升降机中的物体而言。如果升降机中的物体很大，其质量与升降机相比不可以忽略时，建立在升降机上的参照系并不是有效的惯性参照系。
事实上，人们用拉簧把两只大小相差不大的铁球连接起来，先用一根线将它们竖直吊起来固定在很高的塔上，把下面一只球往下拉开一段距离后放手，下面的球就开始进行上下振动。此时用火将线烧断，两只铁球与连在中间的拉簧将一起下落。两只铁球与连在中间的拉簧都没有在做纯粹的自由下落运动，只有它们三者共同构成的系统质心所留下的运动轨迹，才是在做纯粹的自由下落运动。而两只铁球与连在中间的拉簧之间进行的相互作用只是相对于它们三者共同构成的系统质心参照系观测出来的相对运动，才遵守牛顿定律所描述的运动规律。
澄清这些要点后，再来考察静止在地球表面的物体A 与地球表面附近空间自由下落的物体B构成的物体系统时，人们会发现系统外的物体地球对系统内的物体所产生的作用不仅有一个表现为均匀引力场，还有一个是对静止在地球表面的物体产生的弹力。这表明由静止在地球表面的物体与地球表面附近空间自由下落的物体构成的物体系统并不是完整物体系统。即便假设A物体比B物体的质量要小得很多很多，从而使A物体与B物体共同构成的系统质心参照系等同于建立在B物体上的自由下落参照系，它对于A物体来说也不是有效的惯性参照系。必须将地球也纳入进来，由地球、静止在地球表面的物体与地球表面附近空间自由下落的物体共同构成被考察物体系统，系统外的物体对该物体系统中诸物体的作用才完全表现为均匀引力场，建立在该物体系统质心上的参照系才对它们三者是有效的惯性参照系。
当人们考察的对象是由地球与地球表面的某个指定物体所够成的物体系统时，地球与指定物体构成系统内物体。其它物体，别管它离系统内物体有多远，它们都是系统之外的物体。
只要被考察物体系统外的物体对系统内物体的作用表现为均匀引力场，或是系统外的物体对系统内物体的作用与系统内物体之间进行的相互作用比较，其大小可以忽略不计，系统外的物体就不对被考察物体系统中物体间的相对运动有任何影响。在此状况下，建立在被考察物体系统质心上的参照系对被考察物体来说是有效的惯性参照系，人们进行的分析都对应的是被考察物质之间真实发生的相互作用。一旦分辨清楚系统内物体的相互作用与系统外物体对该系统内物体的作用表现，牛顿力学并不存在爱因斯坦所误解的问题。
在早期的经典牛顿力学之中，惯性概念很原始，不受外力作用的物体处于惯性运动状态。其实，受到外力作用的物体并没有失去运动不灭的惯性特征，它是以反抗自身运动状态被改变的具有一定数值的惯性力来体现。在对被考察物体有效的惯性参照系中，它是以牛顿第二定律的数学形式反映出来。牛顿第一定律只是牛顿第二定律的特殊情况，只把牛顿第一定律作为惯性的定义，显然没有全面地反映出运动不灭的惯性特征。所以，把惯性运动等同为最简单的匀速直线运动乃是狭义的惯性概念，在物体的运动状态被改变之时反映出来的惯性力才是广义的惯性概念。
惯性参照系只是使物质运动不灭的惯性特征能够从叠有背景运动的综合运动中分离出来，单独呈现的一个物理学分析工具。物体在背景运动中同样遵守牛顿定律，只是因为人们无法确定出背景运动的确切受力状况，才不能进行确切的数学分析。不能进行确切的数学分析，并不等同于运动规律已经失效。
在早期的牛顿力学中，人们以为惯性系只涵盖观察者本身，其余的惯性系部分则是逻辑的推广，就是把观察者自身的惯性特征推广到周围空间。谁是观察者呢？它就是建立参照系的物体。由于单独一个物体不存在相互作用，人们把单个物体作为考察对象时，并非真的只有一个考察对象。实际是同时在考察若干个存在物体，但只要求分析出其中某一个物体相对于给定参照系所具有的运动规律。现在要提请人们注意，当研究某个物体的运动规律之时，与它发生作用的物体都同时是考察对象。否则说某个物体受到了力的作用，从那里来的作用力？所有的作用都是实在的物质间相互作用，不允许凭空捏造出莫须有的作用力出来。
实验是判断分析是否正确的依据，人们使用的参照系也就要有确定它的存在物体做保证，并非在空间任意假设有一个参照系，这个参照系就存在了，必须要有检验它存在的依据。这意味着只有先确定出一个有存在物做保证的参照系，之后才能在此基础上给出属于传递出来的第二级参照系。
如果在自然世界只有一个存在物，不受外力作用的唯一物体将以绝对的匀速运动状态呈现在自然空间之中，这是在人为假设的一种特定条件下进行理论推导的结果。当自然界以别的条件呈现时，人们将根据具体条件推导出相应的结果，然后用实验检验所作的理论分析是否与实际相符合。
如果空间只有两个质点存在，这两个质点除了相互之间可能有的作用外，它们都不会受到外部的任何作用。我们先假定在这两个质点之间不发生任何相互作用，这显然是两个孤立质点最简单的运动组合。由于这两个质点已经在理论上被赋予不受外力作用的条件，它们都必定保持着原来的运动状态不改变。
显然，人们理解的保持着原来的运动状态不改变的物理意义，最容易想到的就是匀速直线运动。两个相互之间不发生任何相互作用的孤立质点进行的都是匀速直线运动，人们从直觉上可以断定它们之间所呈现出来的相对运动也是匀速直线运动。于是把参照系建立在其中任何一个质点上，它都是惯性参照系，另一个质点相对于它所观测出来的相对运动也一定是匀速直线运动。
有人以为可以采取这种想当然的直觉判断方式来建立惯性系，只要不提到与绝对空间相联系的参照系，与绝对空间相联系的参照系就是多余的假设。然而，两个相互之间不发生任何相互作用的孤立质点进行的都是匀速直线运动，乃是相对于绝对空间而言的事实。如果没有与绝对空间相联系的参照系作为传递判断基准，人们又怎能断定它们之间呈现出来的相对运动也是匀速直线运动呢？在逻辑上，两个不发生任何相互作用的孤立质点进行的都是匀速直线运动，可是它们有可能只是相对于与各自相关的“时空”而言，在它们之间没有任何与空间尺度相关的联系。因此，由两个相互之间不发生任何相互作用的孤立质点进行的都是匀速直线运动，并不能必然的推理出它们之间呈现出的相对运动也是匀速直线运动。只有把与绝对空间相联系的参照系作为它们共同使用的空间位置参照基准，人们才可以从两个相互之间不发生任何相互作用的孤立质点进行的都是匀速直线运动，推导出它们之间所呈现的相对运动也是匀速直线运动。
假定原先只有唯一的一个物体存在于自然界中，人们可以判定它不受到外力作用。此时，可认为惯性参照系就是这个物体。由于内部原因，这个物体发生了爆炸，分成了几块，其中没有那一块是处于不受外力作用的物体，建立在物体上的惯性参照系立即就消失了。但由所有这些爆炸分成的多个物体所共同确定的物体系统质心却是观察分析这些物体的惯性参照系建立点。人们能够得出正确分析结果的依据，就是必须把最原始的惯性参照系建立在那个想得出来、却又摸不着的绝对空间之上。
均匀引力场是指空间各处的引力场强完全相同的理想状态情况，引力场强可以不是恒定的常数，但必须保持一致变化。在现实中，只能把局部空间近似作为均匀引力场对待，背景为均匀引力场乃是理想化的要求条件。在此基础上，建立在被考查的完整物体系统质心上或与该质心保持匀速运动的点上的参照系才是惯性参照系，并能够将物质具有的惯性特征单独呈现出来。
由于受到客观现实的局限，每一个惯性参照系的具体确定，的确不是在所有情况下都会有结果出来。譬如，在宇宙没有被人们全部观测完之前，谁也不能计算出宇宙世界总的系统质心位置在哪里，但人们已经知道如何去建立对研究宇宙世界有效的惯性参照系。显然，人们并不能因为存在不能确定的情况，就把现实中已经继续在使用的实际例子都给否定掉。
人们不能直接通过运动力学实验检验出与绝对空间相联系的惯性参照系在何处，但可以间接的验证它并不是没有依据的虚构事实。虽然人们可以在原理上把从与绝对空间想联系的参照系传递出来的惯性参照系，建立在不受外力作用或外力作用之和力为零的物体之上，但在现实之中它同样也无法进行检验。所以，人们只能在实际可以使用的无穷多个针对于具体物体有效的惯性系中，认为其中某一个可能属于从与绝对空间想联系的参照系传递出来的第一级惯性参照系。
1965年，美国科学家彭齐斯和威尔逊于发现宇宙背景辐射，从而使现代宇宙学得到河外星系红移和2.7K宇宙背景辐射等大量观测事实的支持。近一步的研究证实，宇宙背景辐射严格地各向同性的情况只存在于一个惯性系中，在相对它运动的任何其他惯性参考系中将显示出辐射温度的方向变化。宇宙背景辐射是宇宙标准坐标系的物质体现。测量从各个方向到达地球的宇宙背景辐射温度的微小偏离，已确定出地球穿过宇宙背景的绝对运动速度大约为400公里／秒。这个速度被称为“新以太漂移”。宇宙背景辐射只在一个独一无二的参考系中各向同性，表明这个参考系处于绝对静止状态，人们找到了太阳系的绝对运动，它不是相对于“以太”，而是相对于“光子气”。迈克尔逊和莫雷试图寻找处于绝对静止中的理想惯性参照系的梦想变成了现实。
1976年～1977年，美国贝克莱实验室在距离地面15000米的高度重复做迈克尔逊干涉实验，他们观测到光相对于地球以30km/s的速度进行飘移。这正好是地球绕太阳转动的运动速度，它表明太阳产生的引力场对包括地球所处运动空间在内的巨大空间范围中的非实物粒子有明显作用，从而使它们随着太阳一起在宇宙空间运动。相对而言，地球产生的引力场只能对地球附近空间里的实物粒子和非实物粒子有明显作用，使它们随着地球一起转动。人们在地面上做迈克尔逊干涉实验，观测不到光相对于地球有任何飘移运动。1921年，密勒在威尔逊山上重复做迈克尔逊干涉实验，已观测到光相对于地球以10km/s的速度做飘移运动。它表明地球引力对距离地面较远的非实物粒子已经没有明显作用，不能使它们随着地球一起作同转速运动了。
宇宙学的最新发现证实了绝对时空观念，迈克尔逊实验在地面上的零结果和以太模型之间并不存在矛盾。在某种意义上，前述400公里／秒的速度就是迈克尔逊所要测量的地球相对于“以太海”运动的速度，相对性原理的适用范围应有一定限度。
事实上，正因为广义相对论是建立在绝对时空基础上，它只是颠倒了时钟与理论间何为第一性的关系，人们根据它作出的预言才得到了某些观测实验的支持。鉴于系统运动力学已经解决了牛顿力学存在的问题，爱因斯坦在20世纪初出于无可奈何的理由才提出必须推广相对性原理，已不是现在唯一的选择办法。
1979年，当代著名物理学家狄拉克在美国普林斯顿纪念爱因斯坦诞生一百周年大会的报告中进一步说到：“可以说，宇宙背景辐射只对于一个观测者来说是对称的，这个优惠的观测者在某种绝对意义上是静止的，也许它就对于以太是静止的。这恰恰与爱因斯坦的观点相矛盾。……在某种意义上说，洛伦兹是正确的而爱因斯坦是错误的，因为爱因斯坦说过的一切，是当时的物理学不可能观测到绝对的零速度。……为什么迈克尔逊和莫雷得到零结果，为什么他们观测不到地球的绝对运动，唯一的解释是他们的技术不行。今天的技术比约一百年前能达到的水平要高明得多。用现代化的技术，绝对运动是存在的。”
此外，早在1935年，爱因斯坦和波多尔斯基、罗森一起提出了一个称为EPR理想实验或EPR论证的假想实验。该实验考虑两个自旋为±1／2的粒子A和B组成的总自旋为零的体系。设在t0之前的一段时间内两个粒子之间存在相互作用，然后用不影响每个粒子自旋的方法使其分开，当t＞t0 ，二者在空间上相距甚远，不再有相互作用。在这种状况下，按照爱因斯坦的可分隔性原理，对粒子A的测量不应当立即对粒子B发生任何影响。但按照量子力学理论，微观客体在测量之前一般并不处于确定的本征态，测量操作得出粒子A自旋在某一方向上的分量，粒子B本身也就进入取该自旋分量值的本征态。因此，只要测出A自旋的某一分量，就能立即得知B自旋的同一分量值。可是，相距甚远的粒子B，既不与粒子A有相互作用，也不与仪器有相互作用，怎么会使自己的自旋在同一方向上立即取相反的值呢？考虑到上面的叙述对任意方向的自旋测量都成立，即可以任意改变仪器测量的方位都得到上述结论。最后作出的实验结果证实了量子力学理论，否定了爱因斯坦的可分隔性原理。这意味着仪器测量A自旋的事件对粒子B产生了影响，并且这种影响是超光速瞬时传递的。
牛顿力学是对大量基本粒子运动规律的综合反映，人们在量子力学研究中作的EPR论证实验进一步表明，参照系决不可以独立于被考察物体对象随意假设出来。被考察物体中的每一个物质单元的运动状态发生改变，都一定会与另一个物质单元相联系。正因为如此，才使得建立在完整物体系统质心上的参照系具有着特别的意义。那就是，完整物体系统中任何一个物体的运动状态发生改变，都一定会与该完整物体系统中另一个物体的运动状态发生相联系，最后使它们分别对建立在完整物体系统质心上的参照系所产生的影响作用被相互抵消。正因为完整物体系统中任何一个物体相对于建立在该完整物体系统质心上的参照系观察到的相对运动不会受到系统内任何物体的运动状态变化所影响，物质运动具有的惯性特征才能在相对运动中得以纯粹地展现。
当然，“惯性参照系”是人为约定的专用名称。人们完全可以不使用“惯性系”这个名称，比如可以使用“基准参照系”那样的名称。在物质世界中，没有那一个物体自己带有参照系，参照系是人们为了研究物体的运动规律，人为发明的分析手段。
牛顿力学从一开始就已经建立在局部惯性系之上。人们没有必要在惯性参照系的名称上去进行无谓的争执，把握住实质性的东西，才是根本性的关键所在。 | 