1.如何万物绕水桶转动?
牛顿说,水桶转动和万物绕水桶转动是不一样的,前者会出现抛物面,后者不会,所以两个参考系不平权,存在一个优越的参考系(即绝对空间)。马赫说,水桶转动就是万物绕水桶转动,参考系不同而已,并且两个参考系平权。
2.绝对的运动是什么?
相对于“绝对空间”的运动,牛顿说绝对运动才是“真实的”运动。
3.马赫大人的众星对水有什么作用?
马赫认为物体的惯性是众星万物所赋予的,而不是物体固有属性。
4.有了绝对运动对现实有什么意义呢?
有了绝对运动就意味着存在一个绝对参考系,“真正的”物理理论相对于这个参考系而言才是有意义的。没有绝对运动就意味着物理方程对任意参考系都具有相同形式,你没有任何办法区分物体到底是在相对运动还是绝对运动。例如,在相对论之前,人们认为电磁定律只对以太成立,对其他参考系不成立。而相对论之后,人们发现电磁定律其实对任何惯性系都成立。
很久以前,人们认为地球是宇宙的中心,万物绕地球转。
后来,人们认为太阳是宇宙的中心,万物绕太阳转。
再后来,人们发现原来太阳也不是宇宙的中心。
为什么会这样呢?因为运动是相对的,很难说清到底是谁绕着谁转。但牛顿大人说了,拿个水桶放宇宙里,然后让太阳绕着水桶转,你能不能分清到底是太阳绕着水转还是水自己在转?人们想了想,说分不出来,因为运动是相对的。牛顿大人说,看好了!他把水桶一转,桶里的水面变成了一个旋涡状。牛顿大人指着水面说,看见了没,假如太阳绕着水转,水面肯定是平静的,但水自己转的话,就有这个漩涡了。所以说,存在绝对运动,不需要和其他东西相比较就可以看出来的绝对的运动!你就算让整个宇宙都相对水运动,我还是能分出这水它到底是自己在转还是万物绕着它转!
这是牛顿大人的说法,但马赫大人说,这水面的漩涡,恰恰是这宇宙中的群星造成的,假如你有本事让整个宇宙围着这水转,你会发现照样有漩涡。所以不存在绝对的运动,一切运动都是相对的!
其实,按照马赫的观点,水桶旋转和世界旋转是一回事,因为运动总是相对的。所以你在转动水桶的同时,就是在转动世界。因而马赫的观点其实是可验证的。
反过来说,牛顿的说法倒是不可验证的。因为在牛顿看来,水桶旋转和整个世界旋转是不等价的,所以要想证明这种不等价性,他必须能够让整个世界旋转起来看看,但是这是不可能的。
[PDF]1 - 数字图书馆
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论与近代宇宙论, 熵与信息及遗传,耗散结构以及原子核和基本粒子等等。 本书宜作为经济管理、 ... 大学物理导论: 物理学的理论与方法、历史与前沿(上册)/ 向义和编著. —北京: 清华大学 ..... 8 .5 .3 广义相对性原理和马赫原理. 314 ……………… 8 .5 ...... 为说明等加速力场与引力场等价、惯性质量与引力质量等价的“升. 降机”,以及为说明 ...
牛顿的水桶实验想说明什么?_相对论吧_百度贴吧
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非惯性系下的牛顿力学——惯性力
既然牛顿定律只在惯性系中成立,那么对非惯性系中的动力学如何描述呢?我们可以做一个坐标变换来解决这个问题。
设有一个惯性系x1,以及一个非惯性系x2,x2相对x1以速度u(t)运动。因为x2是非惯性系,所以这里u并非常数。我们先来讨论一个简单的情况:x2做纯平动,不存在任何自转。那么,对一个物体的运动,x1观察的速度v1与x2观察的速度v2有如下关系:
由于x1是一个惯性系,所以我们有
综合以上两个公式我们得到:
其中a是x2的加速度。
所以我们得到在x2中的动力学公式:
我们发现,x1和x2两个参考系观察的动力学仅有一个区别,就是在加速系中的方程多了与参考系加速度相关的一项(-ma)。如果我们把这一项当做物体的一种受力,那么,方程的左侧就变成了两个力的矢量加和。我们就可以把它写成一个合力项:
这样一来,我们看到,两个参考系下的动力学方程重新恢复一致!这对整个力学体系来说是一种极大的方便,我们需要做的全部就是:在我们观察的系统中所有的物体都额外附加一个大小等于ma,方向与之相反的力。这样我们就把牛顿定律推广到了所有的参考系中去了。这样我们就可以按照对待惯性系同样的方法来对待加速系。基于这种方便性,经典物理学中就多了一个新的定义“惯性力”。这种力并非一种真正的作用力,它没有施力者,不存在物体间的相互作用,当然也不会遵守牛顿第三定律。它仅仅是加速系不同于惯性系所表现出来的一种观测效应。所以物理上有时也把它称作“赝力”(fictitious force)、“假想力(Pseudo force)。它的具体数学形式就是
惯性力是只跟你选取的参考系有关的力,并且对所有物体都施加影响。也就是说,整个系统好像处在一个凭空多出来的力场之下,场强对质量作用,大小等于参考系的加速度,方向与参考系加速度相反。
这个很容易直观理解。比如坐公共汽车,因为汽车并不能保持匀速运动,所以汽车本身就是一个非惯性系。汽车在加速的时候,车上所有的人都会感觉到一个向后施加的力,这就是一种惯性力,它并非来自某个物体的作用,而纯粹是因为你所在的参考系具有加速度。
既然牛顿定律只在惯性系中成立,那么对非惯性系中的动力学如何描述呢?我们可以做一个坐标变换来解决这个问题。
设有一个惯性系x1,以及一个非惯性系x2,x2相对x1以速度u(t)运动。因为x2是非惯性系,所以这里u并非常数。我们先来讨论一个简单的情况:x2做纯平动,不存在任何自转。那么,对一个物体的运动,x1观察的速度v1与x2观察的速度v2有如下关系:
由于x1是一个惯性系,所以我们有
综合以上两个公式我们得到:
其中a是x2的加速度。
所以我们得到在x2中的动力学公式:
我们发现,x1和x2两个参考系观察的动力学仅有一个区别,就是在加速系中的方程多了与参考系加速度相关的一项(-ma)。如果我们把这一项当做物体的一种受力,那么,方程的左侧就变成了两个力的矢量加和。我们就可以把它写成一个合力项:
这样一来,我们看到,两个参考系下的动力学方程重新恢复一致!这对整个力学体系来说是一种极大的方便,我们需要做的全部就是:在我们观察的系统中所有的物体都额外附加一个大小等于ma,方向与之相反的力。这样我们就把牛顿定律推广到了所有的参考系中去了。这样我们就可以按照对待惯性系同样的方法来对待加速系。基于这种方便性,经典物理学中就多了一个新的定义“惯性力”。这种力并非一种真正的作用力,它没有施力者,不存在物体间的相互作用,当然也不会遵守牛顿第三定律。它仅仅是加速系不同于惯性系所表现出来的一种观测效应。所以物理上有时也把它称作“赝力”(fictitious force)、“假想力(Pseudo force)。它的具体数学形式就是
惯性力是只跟你选取的参考系有关的力,并且对所有物体都施加影响。也就是说,整个系统好像处在一个凭空多出来的力场之下,场强对质量作用,大小等于参考系的加速度,方向与参考系加速度相反。
这个很容易直观理解。比如坐公共汽车,因为汽车并不能保持匀速运动,所以汽车本身就是一个非惯性系。汽车在加速的时候,车上所有的人都会感觉到一个向后施加的力,这就是一种惯性力,它并非来自某个物体的作用,而纯粹是因为你所在的参考系具有加速度。
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