正文

第二章 伽利略和牛頓的世界(3)

時(shí)間的形狀:相對(duì)論史話 作者:汪潔


伽利略:“我想問你一個(gè)問題,怎么區(qū)分靜止和運(yùn)動(dòng)?”

你:“這也叫問題?我開著法拉利一溜煙兒地從你身邊開過,我就是在運(yùn)動(dòng),難道這有什么不對(duì)?”

伽利略:“對(duì)不起,請(qǐng)問法拉利是誰?”

你:“哈,不好意思,忘記你是古人了,那我就不說法拉利了,我們說火車吧?!?/p>

伽利略:“火車?”

你崩潰狀:“你那個(gè)時(shí)代連火車也木有?。黄鸢?!想想也是,蒸汽機(jī)還沒發(fā)明,瓦特都沒出生,好吧,那我們說船總可以了吧,船你總知道吧?”

伽利略:“船,當(dāng)然知道,你的意思是說如果你在開動(dòng)的船上,我在岸上,那么我就是靜止的,你就是運(yùn)動(dòng)的對(duì)嗎?”

你:“哈哈,我可不會(huì)上你的當(dāng),好歹我也學(xué)過幾年物理,我知道你要說的是什么,我替你說了吧。說到運(yùn)動(dòng),必須要有一個(gè)參照物,如果以你為參照物,那么你是靜止的,我就是運(yùn)動(dòng)的。如果反過來以我為參照物,你就是運(yùn)動(dòng)的。對(duì)不對(duì)?你還真以為我是文盲啊,伽利略先生?!?/p>

伽利略:“未來人果然牛啊。那好吧,我們繼續(xù),現(xiàn)在假設(shè)你在一個(gè)沒有窗戶的船艙里面,完全看不到外面的情況,你有沒有辦法知道船是相對(duì)于我運(yùn)動(dòng)的還是靜止的?”

你想了想:“你這個(gè)問題也難不倒我,如果船不是以勻速直線運(yùn)動(dòng)在開動(dòng)的話,我很容易知道船是不是在開。如果船是加速的,我會(huì)感到有一股無形的力在把我向后推,如果船是減速的,我就會(huì)不由自主地往前踉蹌。我天天坐地鐵,對(duì)這種感覺太熟悉了。呃,你就不用問什么是地鐵了,跟你解釋不清,反正以此我就可以判斷船是在加速還是在減速了。我說得沒錯(cuò)吧?伽利略先生?!?/p>

伽利略:“完全正確。那如果船的加速度很小,你又是固定在座位上的,很難察覺到微小的推背感的時(shí)候,你該用什么辦法來判斷呢?”

你:“這個(gè)……讓我想一下。有了,這也不難,我只要做一點(diǎn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)就可以了,比如我用繩子掛一個(gè)小球,看這個(gè)小球是不是完全垂直的;或者,我把一個(gè)小球放在一張平穩(wěn)的桌子上,我看小球會(huì)不會(huì)自動(dòng)滾起來。通過很多的力學(xué)實(shí)驗(yàn)我都可以發(fā)現(xiàn)船的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)?!?/p>

伽利略:“回答得完全正確,確實(shí)不能小瞧你。這也就是說,如果船做的不是勻速直線運(yùn)動(dòng)的話,在船上的力學(xué)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果會(huì)被改變,換句話說,力學(xué)規(guī)律會(huì)被改變。比如慣性定律、自由落體定律(自由落體的方向和加速度都有可能改變)等等。但是,如果現(xiàn)在假設(shè)船是在做著完美的勻速直線運(yùn)動(dòng)的話,你還能通過力學(xué)實(shí)驗(yàn)來知道船是否在運(yùn)動(dòng)嗎?”

你:“那顯然就不可能了,如果船艙里面沒有窗戶的話,我就根本不可能判斷出我是靜止的還是運(yùn)動(dòng)的,不論我做什么樣的力學(xué)實(shí)驗(yàn),我都無法知道?!?/p>

伽利略:“是的,也就是說,在勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下面,所有的力學(xué)規(guī)律和你在靜止的狀態(tài)時(shí)都是完全一模一樣的。況且,你也知道,沒有什么所謂真正的靜止,我們地球也是運(yùn)動(dòng)的,在地球上的每一個(gè)人哪怕站著不動(dòng),也在隨著地球一起運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)不運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵在于怎么選取參照物?!?/p>

你:“我感覺,被你這么一說,靜止和勻速直線運(yùn)動(dòng)這兩個(gè)詞好像失去了準(zhǔn)確的意義,我根本無法定義自己到底是靜止的還是在做著勻速直線運(yùn)動(dòng),靜止和運(yùn)動(dòng)永遠(yuǎn)都是相對(duì)的?!?/p>

伽利略:“你越來越接近真理了,沒錯(cuò),用我的話來說,靜止和勻速直線運(yùn)動(dòng)這兩個(gè)詞的物理意義是相同的,或者說都是不精確的,我用了一個(gè)新的詞來統(tǒng)一他們所描述的狀態(tài),這個(gè)詞就是‘慣性系’。比如你站在岸上和你在一艘勻速直線運(yùn)動(dòng)的船艙里面做實(shí)驗(yàn),在我眼里,你都是在一個(gè)慣性系里面做力學(xué)實(shí)驗(yàn)。我的相對(duì)性原理說的就是:在任何慣性系中,力學(xué)規(guī)律保持不變?!?/p>

你:“哦,原來說來說去就是這個(gè)啊,嗯,不難理解,我完全同意?!?/p>


上一章目錄下一章

Copyright ? 讀書網(wǎng) www.dappsexplained.com 2005-2020, All Rights Reserved.
鄂ICP備15019699號(hào) 鄂公網(wǎng)安備 42010302001612號(hào)