作者:虚空圣堂
“百年后,这些东西恐怕都是最珍贵的文物吧。”
他的内心又投入到广相之中。
广义相对论的诞生,一共有两个原因。
第一,为了解决狭义相对论只适用于惯性参考系的局限性。
第二,把万有引力纳入相对论体系。
这两个问题也不是孤立的,而是有着紧密的联系。
而现在,李奇维需要重新审视狭义相对论。
首先他要问自己的就是:为什么一定需要惯性参考系?
惯性系到底有什么特殊呢?
连牛顿那样的绝世天才,他的力学定律都需要惯性系的限制。
(本章完)
第307章 广义相对论两大基本原理!(盟主加一更!)
惯性这个词语,日常生活中我们经常遇到。
比如,一列火车疾驰而来,即便它已经开始刹车,但也不能立刻停下来。
因为我们知道火车具有惯性。
并且在普通人的认知中,物体的质量越大,则它的惯性越大。
然而,很少有人真正思考过,惯性的本质是什么?为什么质量可以衡量惯性的大小?
这是因为我们受到的教育,并不是从头开始的,而是预设了很多内容。
物理学严格算起来,应该是从伽利略开始的。
古希腊的那帮人,他们更注重的是思想的辩论,而不是具体的实验。
比如关于运动。
古希腊哲学家上来就研究运动的本质,讨论物体为什么会运动。
但是却不去研究物体到底是怎么运动。
说白了,他们不去研究过程,直接讨论结果。
而伽利略不同。
他是第一个将理性思维和实验结合起来的人。
他通过实验去研究物体的运动过程,从而发现规律。
其中惯性定律就是他最重要的发现之一。
伽利略认为物体的静止状态和直线匀速运动状态,是完全等价的。
并且他给这种状态起了一个名字,就叫:惯性系。
什么意思呢?
比如人在高铁上,如果把窗户都关上,假设轨道非常平滑,高铁没有一点颠簸。
那么其实人是感觉不到自己在运动的。
在没有其他参照系的情况下,是不可能分清匀速直线运动和静止的。
而所谓的惯性,就是物体保持这种状态的能力。
并且基于惯性系的概念,伽利略又发现了一个重要定律。
那就是相对性原理。
说的是在任何惯性系中,力学定律总是保持不变。
什么意思呢?
你在高铁上做自由落体实验,和你在地面静止时做自由落体实验。
两种情况下,看到的物体运动过程完全一样。
小球都是笔直下落,测出来的加速度也完全一样。
这就是相对性原理。
它非常符合人类的直觉体验,而且很容易用数学公式表达出来。
因此它和惯性定理一样,都是公理、公设。
意味着你可以去尝试证伪,但是没有办法证明。
牛顿完全继承了伽利略的两大力学定律。
在此基础上,提出了牛顿力学三大定律。
所以,牛顿说他站在巨人的肩膀上没有错,伽利略就是那個巨人。
牛顿是继承而不是生搬硬套。
首先,他给惯性定律下了一个严格的定义。
即一个质点或者物体在不受外力的情况下,它将保持静止或者匀速直线运动。
这就是牛顿第一定律。
牛顿就是牛顿,和普通人不一样。
他没有满足既有的定律,而是想的更深一步。
那物体要是在惯性运动的时候,突然给它施加一个力会发生什么。
这就是牛顿第二定律。
即力会改变物体的运动状态,产生一个加速度。
用数学公式表达就是F=ma。
不管是后世还是现在,只要是刚接触物理学的人,学到的第一个物理公式恐怕都是它。
看起来非常简单,小学生都会算。
但会算没用。
其实你并没有思考过公式背后的深刻道理。
牛顿当时在研究第二定律的时候,他就在思考一个问题。
为什么同样大小的力施加在不同的物体上,产生的加速度会不一样呢?
聪明的你立刻回答:因为质量m不一样啊。
恭喜你,答错了!
因为当时牛顿还没有推导出这个公式。
牛顿认为是惯性的原因。
物体的惯性总是让它倾向于保持原有的运动状态。
即物体的惯性是一种反抗外力的能力、固有属性。
惯性越大,反抗能力就越强;反之,惯性越小,反抗能力就越弱。
而惯性的大小,可以用【惯性质量】来表示。
也就是牛顿推导的F=ma中的m。
注意!
重点来了。
这个惯性质量m并不是我们常说的质量。
什么意思呢?
女神身材非常好,身高170cm,重量只有50kg。
我现在在后面推动女神,会给女神产生一个加速度。
我们代入公式F=ma时,m用的就是女神的重量,也是50kg。
但是!
这是两种完全不同的质量,只是恰好数值相等而已。
女神的重量是引力质量,而不是惯性质量。
惯性质量是物体抵抗外力的能力,而引力质量是物体之间产生引力的原因。
它们的物理意义完全不一样。
这二者绝对不能混为一谈。
至于为何它们俩数值相等,至今都是未解之谜。
而惯性质量和引力质量之间的关系,则是产生广义相对论的核心。
(好了,可以拿去装逼了。)
牛顿在发现完善第二定律后,很自然地就能解释一个问题了。
即为什么物体向上抛出后,又会落到地面。
显然,物体是受到了力的作用。
不然的话,物体应该是一直向上运动才对。
因此,他认为是地球给物体施加了一个力。
而且根据牛顿第三定律,物体之间的力是相互作用的。
所以,牛顿就把这种力命名为“万有引力”。
是万有引力让物体产生了一个加速度,从而改变了运动状态。
并且牛顿还直接给出了万有引力的计算公式,即万有引力定律。
好了,现在问题来了。
牛顿创造了如此辉煌的物理学大厦,他反过头一看,发现还存在一个问题。
即作为他力学理论根基的第一定理和第二定律,有一个限制条件。
那就是它们必须在惯性系下才能成立。
那么惯性系该怎么去定义呢?
聪明的你肯定会说:在不受外力的情况下,静止或者匀速直线运动的参考系就是惯性系。
那我就问:怎么样才算不受外力呢?
聪明的你回答:物体静止或者保持匀速直线运动就是不受力。
我又问:怎么才算物体静止或者保持匀速直线运动呢?
聪明的伱又答:物体不受力就.
看出来了吧,这是一个循环论证的问题。
惯性系本身根本没有办法定义。
而且在现实中我们也找不到惯性系的例子。
因为地球在转动(转动是加速运动,不符合惯性系定义),太阳在转动,世界上根本没有惯性系。
牛顿一看,那这肯定不行啊。
我的地基必须无懈可击才行。
于是,牛顿那绝世天才的大脑,突发奇想,定义出一个绝对空间!
他认为:绝对的空间,其自身特性和任何事物无关,处处均匀,永不移动。
牛顿确实牛逼。
他认为绝对的空间就是最大最好的惯性参考系。
上一篇:大秦之虎豹骑
下一篇:历史副本从崖山海战开始