3分鐘了解牛頓的絕對時空概念

羅伯特·胡克、愛德蒙·哈雷等人由此考慮了在平方反比力場中物體運動軌道的形狀,1684年哈雷向牛頓請教了這個問題,牛頓隨後在一篇9頁的論文中做了解答。在這篇論文中牛頓討論了在有心平方反比力場中物體的運動,並推導出了開普勒行星運動三定律。

其後牛頓發表了他的第二篇論文《論物體的運動》,在這篇論文中他闡述了慣性定律,並詳細討論了引力與質量成正比、與距離平方成反比的性質以及引力在全宇宙中的普遍性。這些理論最終都彙總到牛頓在1687年出版的《原理》一書中,牛頓在書中列出了公理形式的三大運動定律和導出的六個推論(由此,牛頓統一了“天上的”和“地上的”力學,建立了基於三大運動定律的力學體系。

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所以大家可以看到,一個偉大的理論的誕生,往往不是一個人完成的。每個人的理論都是在他人的理論之上創新的。

牛頓的原理引起了歐洲大陸哲學家們的爭議,他們認為牛頓的理論對物體運動和引力缺乏一個形而上學的解釋,從而是不可接受的。從1700年左右開始,大陸哲學和英國傳統哲學之間產生的矛盾開始升級,裂痕開始增大,這主要是根源於牛頓與萊布尼茲各自的追隨者就誰最先發展了微積分所展開的唇槍舌戰,在此不作詳細說明。

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牛頓的理論體系是建立在他的絕對時間和絕對空間的假設之上的,牛頓對時間和空間有著如下的理解:

1、絕對的、真正的和數學的時間自身在流逝著,而且由於其本性而在均勻地、與任何外界事物無關地流逝著。

2、絕對空間,就其本性而言,是與外界任何事物無關而永遠是相同的和不動的。

牛頓從絕對時空的假設進一步定義了“絕對運動”和“絕對靜止”的概念,為了證明絕對運動的存在性,牛頓還在1689年構思了一個理想實驗,即著名的水桶實驗。

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在水桶實驗中,一個注水的水桶起初保持靜止。當它開始發生轉動時,水桶中的水最初仍保持靜止,但隨後也會隨著水桶一起轉動,於是可以看到水漸漸地脫離其中心而沿桶壁上升形成凹狀,直到最後和水桶的轉速一致,水面相對靜止。

牛頓認為水面的升高顯示了水脫離轉軸的傾向,這種傾向不依賴於水相對周圍物體的任何移動。牛頓的絕對時空觀作為他理論體系的基礎假設,卻在其後的兩百年間倍受質疑。特別是到了十九世紀末,奧地利物理學家恩斯特·馬赫在他的《力學史評》中對牛頓的絕對時空觀做出了尖銳的批判。而愛因斯坦從馬赫原理收到啟發,在狹義相對論的基礎上,創立了廣義相對論。

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摘自獨立學者,科普作家靈遁者科普書籍《見微知著》


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