汉匈全面战争修改名字:牛顿时空观是啥???????????

来源:百度文库 编辑:神马品牌网 时间:2024/05/05 11:49:48
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机械唯物主义就是形而上学唯物主义.它承认物质第一性,这是唯物主义的.但认为事物都是孤立的静止的不变的,这又是机械的或形而上学的.时间和空间不是事物的储藏所,而是运动着的事物的存在形式.时间和空间同事物是不可分割的,不是储藏与被储藏的关系,不是大与小的关系.把它们分割开来,就是把它们当作彼此孤立存在的东西,所以说这是一种机械唯物主义的时空观.

牛顿在《自然哲学的数学原理》一开头,就以极其精炼的语言提出一系列定义,为后面的运用奠定逻辑基础,其中有:“物理的量”、“运动的量”、“物质固有的力”(按:即惯性)、“外加的力”等等。接着,又以公理的形式提出了三大运动定律,即惯性定律、运动定律和作用反作用定律。其中运动定律是这样叙述的:

“定律2. 运动的改变和外加的力成正比,并且发生在外加力的那个直线方向上。”

正如前几节所述,牛顿这些概念和定律高度概括了前人的工作。

紧接着三个定律之后,牛顿提出了6个推论。推论1和推论2涉及力的合成和分解以及运动的叠加原理;推论3和推论4,得出了动量守恒定律;推论5和推论6,包括了伽利略相对性原理。这样,牛顿就把前人的各不相关的独立成果系统化,综合在一起,形成了有逻辑联系的整体。

在这个理论体系的框架中,有一些必不可少的基本要素。牛顿以注释的方式写在定义的后面,这就是他对空间、时间和运动的观点。

关于时间,他写道:

“绝对的、真正的和数学的时间自身在流逝着,而且由于其本性而在均匀地、与任何外界事物无关地流逝着,它又可名为‘期间’;相对的、表观的和通常的时间,是期间的一种可感觉的、外部的或者是精确的,或者是变化着的量度,人们通常就用这种量度,如小时、日、月、年来代表真正的时间。”

关于空间,牛顿写道:

“绝对空间,就其本性而言,是与外界任何事物无关而永远是相同的和不动的。相对空间是绝对空间的某一可动部分或其量度,是通过它对其他物体的位置而为我们的感觉所指示出来的,并且通常是把它当作不动的空间的。”

关于运动,牛顿写道:

“绝对运动是一个物体从某一绝对的处所向另一绝对处所的移动。”

“真正的、绝对的静止,是指这一物体在不动的空间的同一个部分继续保持不动。”

这就是牛顿的绝对时空观。牛顿引入绝对时间和绝对空间的概念是完全必要的,由此可以提供一个标准来判断宇宙万物所处的状态,究竟是处于静止、匀速运动还是加速运动,才能使“力学有明确的意义”,(爱因斯坦语)。

为了证明“绝对运动”的存在,牛顿举了水桶旋转的例子。他写道:

“如果用长绳吊一水桶,让它旋转至绳扭紧,然后将水注入,水与桶都暂处于静止之中。再以另一力突然使桶沿反方向旋转,当绳子完全放松时,桶的运动还会维持一段时间;水的表面起初是平的,和桶开始旋转时一样。但是后来,当桶逐渐把运动传递给水,使水也开始旋转。于是可以看到水渐渐地脱离其中心而沿桶壁上升形成凹状(我曾作过这一试验)。运动越快,水升得越高。直到最后,水与桶的转速一致,水面即呈相对静止。水的升高显示它脱离转轴的倾向,也显示了水的真正的、绝对的圆周运动。这个运动是可知的,并可从这一倾向测出,跟相对运动正好相反。在开始时,桶中水的相对运动最大,但并无离开转轴的倾向;水既不偏向边缘,也不升高,而是保持平面,所以它的圆周运动尚未真正开始。但是后来,相对运动减小时,水却趋于边缘,证明它有一种倾向要离开转轴。这一倾向表明水的真正的圆周运动在不断增大,直到它达到最大值,这时水就在桶中作相对静止。所以,这一倾向并不依赖于水相对于周围物体的任何移动,这类移动也无法定义真正的圆周运动。”

这就是著名的“水桶实验”。牛顿用这个例子雄辩地论证了“绝对运动”概念的合理性。

但是,绝对时间和绝对空间毕竟是人为的假设,经不起实践的检验和严密的审查。二百多年来,引起过不少人的怀疑和争议。到了 19世纪末,奥地利物理学家马赫(Ernst Mach, 1838—1916)在他的《力学史评》中深刻地分析了牛顿力学的基本概念以及由其反映的机械自然观,作出了深入的批判。例如:马赫不同意把惯性看成是物体固有的性质,认为在一个孤立的空间里谈论物体的惯性是毫无意义的,提出惯性来源于宇宙间物质的相互作用。他针对牛顿的绝对时间和绝对空间,驳斥道:

“我们不应该忘记,世界上的一切事物都是互相联系、互相依赖的,我们本身和我们所有的思想也是自然界的一部分。”“绝对时间是一种无用的形而上学概念”,“它既无实践价值,也无科学价值,没有一个人能提出证据说明他知晓有关绝对时间的任何东西。”马赫还指出,绝对运动的概念也是站不住脚的。他写道:

“牛顿旋转水桶的实验只是告诉我们,水对桶壁的相对转动并不引起显著的离心力,而这离心力是由水对地球的质量和其他天体的相对转动所产生的。如果桶壁愈来愈厚,愈来愈重,最后达到好几海里厚时,那时就没有人能说这实验会得出什么样的结果。”

马赫问道:“能把水桶固定,让众恒星旋转,再来证明离心力的不存在吗?”

“这样的实验是不可能的,这种想法也是没有意义的,因为这两种情况从直觉看来是不可区别的。所以我认为这两种情况实属一种,而牛顿的区分是荒谬的。”

马赫的精辟论述批驳了流行二三百年的机械自然观,揭示了牛顿力学的局限性,在当时的科学界和思想界中产生了很大震动。

爱因斯坦高度评价马赫的批判精神,把他称为“相对论的先驱。”

在悼念马赫的文章中,爱因斯坦写道:

“是恩斯特·马赫,在他的《力学史评》中冲击了这种教条式的信念,当我是一名学生的时候,这本书正是在这方面给了我深刻的影响。”

存在绝对时空