回顧牛頓絕對時間和絕對空間:即使物質毀滅它們依然存!致敬牛頓

2020-12-05 李論科學

空間無處不在,空間和我們看到任何事物一樣參與這我們的日常生活,但空間具有不易察覺的特性,所以我們人在探索空間的本質花費了很長時間,也經歷亞里斯多德,牛頓,愛因斯坦這三大時期!我們今天說的是我們的科學之父牛頓是怎樣理解時空的!致敬下偉大的科學家牛頓!

絕對時間和絕對空間的概念,來自大科學家牛頓。

什麼是絕對時間?在其著作《自然哲學的數學原理》中,牛頓對時間做了如下描述:「絕對的、真正的和數學的時間自身在流逝著,且由於其本性而在均勻地、與任何外界事物無關地流逝著。」

在牛頓看來,時間對任何人來說都是一樣的,從不逗留,也不會停滯。一個很明顯的事實是,時間與人類或者其他任何物體都毫無關聯,無論我們採取怎樣的方式來計算,時間都在以同樣的速度流逝著,毫無改變。正因為如此,很多學者文人為「時間」留墨,慨嘆時間永恆流逝而人生短暫從這樣的感覺出發,不可挽留和不可停滯的時間,就叫作絕對時間。

如果你從一個國家到另一個國家,你需要調整自己的鐘表來適應當地的時間那麼,假如這一刻世界上所有的鐘表都消失了,時間會怎麼樣呢?答案就是,時間依然存在並將繼續行走下去。將範圍擴大一點假如全部的原子或粒子和鐘錶一起消失了,時間又會怎麼樣呢?或者更嚴重一點,假如地球、太陽、銀河系甚至整個宇宙都消失了,時間會怎麼樣呢?或許有人會認為,既然整個宇宙都消失了,一切都不存在了,那時間肯定也不存在了。

但在牛頓的絕對時間觀念中,即便整個宇宙都消失,時間依然獨立存在著,無關任何人和事,且將永遠存在。

那麼,絕對空間又是什麼呢?同樣在牛頓的《自然哲學的數學原理》一書中,牛頓這樣描述絕對空間:「絕對的空間,就其本性而言,是與外界任何事物無關且永遠是相同的和不動的。」跟絕對時間一樣,絕對空間也是獨立於任何事物而獨立存在的。就像一個舞臺一樣,即便沒有演員上臺表演,舞臺依然獨立且永遠地存在著。

為了證明絕對空間的存在,牛頓還專門構思了一個理想實驗,即有名的水桶實驗。在水桶實驗中,牛頓假設有一個保持靜止的注滿水的水桶。之後,用繩子綁住水桶的把手,將水桶吊在一棵樹的樹枝上,使水桶開始旋轉。一開始,水桶中的水仍然保持靜止,但不久後它就開始隨著水桶一起轉動,水面會漸漸脫離其中心沿著桶壁上升而形成一個凹狀。牛頓認為,水面形成凹形是水脫離轉軸的傾向,這種傾向不依賴於水相對周圍物體的任何移動。也就是說,這是水桶相對於絕對空間旋轉而引發的。

絕對時空的觀念體現出牛頓的一個觀點:動者恆動,靜者恆靜。而正是基於時間和空間的這種絕對性,牛頓建構出了運動的法則。在闡述牛頓第一運動定律時,牛頓就將其建立在絕對時空個不依賴於外界任何事物而獨自存在的參考繫上。在絕對時空中,物體都具有保持原來運動狀態的性質,這就是慣性。不過,雖然絕對時空的觀念是牛頓理論體系的基礎,但在其提出後的200年間備受質疑,並給牛頓本人帶來了不小的困擾。

牛頓大軍還有什麼需要補充的嗎?歡迎評論留下觀點!

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    這時如果適當調整水桶的轉速,讓桶與水的轉速相同,可以看到水面依然為凹面。牛頓認為:桶和水都靜止時,水與桶之間沒有相對運動,水面是平的。而旋轉起來後,當水與桶之間同樣沒有相對運動時,水面卻是下凹的。兩種情況下,水相對於桶都是靜止的,可是水面的表現卻大不相同,所以形成這個現象的原因不是水相對於周圍物體的運動,而是水的絕對的、真正的圓周運動。
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    :這個怎麼說呢,就理論上來說二者所處的時代不同,所以很難比較,但是我個人而言可能比較傾向愛因斯坦,至於為什麼呢,主要在於愛因斯坦的理論改變了人類對於我們這個世界的認知,給我們重新描繪了一下這個宇宙的基本法則,雖然就目前來說愛因斯坦的理論大多數沒有實際意義,但實際上愛因斯坦的理論給人類指明了一條通往未來的道路,而愛因斯坦相對論顛覆性的改變在於否定了絕對時間和絕對參照物的存在
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    我們知道物理學主要是研究物質、能量及它們彼此之間的關係。它是最早形成的自然科學學科之一。最早的物理學著作是古希臘科學家亞里斯多德的《物理學》。而形成物理學的元素主要來自對天文學、光學和力學的研究,而這些研究通過幾何學的方法統合在一起形成了物理學。
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    導讀:如何加深理解牛頓第一定律內涵,此文可以幫助你。在這裡再補充一下牛頓第一定律的內涵:(1)提出了力概念的科學的定性定義。牛頓在表述他的第一定律前的定義中明確提出:力是對物體的作用,使物體改變靜止或勻速直線運動狀態。
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    不,還有空間!空間也是一種實際存在的事物。空間看不見摸不著,卻是真實存在著,而且廣泛存在著。即便是組成物質的原子,它的絕大部分也是由虛無的空間構成。人類對於時空的認知,從牛頓到愛因斯坦,再到量子力學的微觀世界,時空觀經歷了幾個重要階段。牛頓的時間和空間觀牛頓眼中的空間和時間都是絕對的、永恆不變的。
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    也就是說,你在地面系使用牛頓運動定律計算小球下落,得到的時間是0.45秒;在火車系依然使用這個公式計算,得到的結果依然還是0.45秒。火車的速度乘以時間vt剛好就是地面系測量的它的位移x,這代入(0=x-vt)進去剛剛好。如果小球不在原點,不難驗證它們的橫坐標依然滿足這個關係。