领导:在物理学中,运动是指物体在空间中的相对位置随时间变化。 讨论运动要采取一定的参考系统,参考系统是任意的。 运动是物理学的核心概念,有关运动的研究开始力学这门科学。 现代物理学是一门基于力学的科学,物理学的各门课程只有在确立了力学规律之后才被视为完整的学科。 但是说明运动,绝不是件容易的事!
以上提到运动,我决定先谈宏观运动。 学哲学的人知道运动是绝对的,静止是相对的。 我们不能在宇宙中找到不运动的东西。 然而,正确表达运动也是非常令人气愤的。
记述运动需要参考物、参考系。 描述同一物质选择不同的参考系统可能会改变运动状态。 例如,乘车的人以车外的树为参考系统,人以运动的车座为参考,人是静止的。 这是我们高中学习的东西。
看到这里,我想你下次想到了我想说的事情。 那个是参考系。 参考系分为常习系和非常习系。 在我们高中学到的东西。 但是我相信你和我一样,不重视这个知识点。
后来,我意识到这个知识点对整个物理学以及哲学来说是多么重要。 爱因斯坦可以建立狭义的相对论,基于对这个问题的明确认识。 那就是,在任何惯性系中物理法则都具有相同的表现形式。 爱因斯坦将这一相对原理与光速不变原理结合起来,建立了狭义的相对论。
关于惯性理论,首先应该提到伽利略。 “伽利略变换”是物理学家所熟知的词语。 这个理论认为,所有相互等速直线运动的惯常系统,完全等价于描绘机械运动的力学规律。 或者,惯性系统保持相对静止或相对等速的直线运动状态的参考系统也是惯性系统。 另外,在某个惯性系内部进行的任何力学实验都不能确定该惯性系自身的运动状态。 惯性系统保持相对静止或相对等速的直线运动状态的参考系统也是惯性系统。
有趣的是,我们认为宇宙中不存在真正的习惯系。 惯性系是我们客观发展的。 在惯性系统中,物体没有外力时,总是保持等速直线运动或静止状态。 提问的话,能找到不受外力影响的物质或参考系统吗? 很明显是由于重力等原因,找不到这样的常规系统和物质。 所以不存在真正的惯用语。
爱因斯坦指出了牛顿的第一定律。 怀疑是循环论。
后来兰威在“场论”中给出了惯常系的定义:牛顿第一定律成立的参照系称为惯常系。 牛顿的第一定律本身就相信没有循环论上的问题,但是在寻找惯常系时会发生这个问题。
实际上,我们周围的环境都是非惯性系统,为什么要用惯性系统来描述运动方程式呢? 因为用这个系统描述运动方程式比较简单方便。
具体地说,在空间中,对于任何基准点(静止中或移动中),都能够测量运动中的粒子的位移、速度、加速度而求出。 尽管如此,我们假设古典力学有特殊的参考系统。 在这个特殊的参考系统中,自然的力学法则是比较简单的形式,这些特殊的参考系统被称为惯性参考系统(惯常系统)。
在惯性系统中,相对于具有两个惯性系统间的相对速度必定一定的特性的惯性系统,非惯性系统(非惯性系统)必定进行加速度运动。 因此,纯外力为零的点粒子在惯性基准系统内测量的速度必须恒定,仅在纯外力不为零的情况下,有粒子加速度运动。 由于万有引力的存在,无法找到纯外力为零的惯性系。
实际上,常习系可以认为是非常习系的特殊情况。 在现实的宇宙中非常习惯系能够无限接近常习系,但是绝对不会成功。 所以常习系是基于客观的宇宙环境而推进的,而不是在此基础上建造的物理大楼,也就是空中楼阁。
在此,惯性,即物体保持运动状态的性质是不可避免的。 惯性和惯性系是两个概念。 惯性是物质固有的属性。 无论是固体、液体、气体,物体运动还是静止都有惯性。 所有物体都有惯性。 惯性的大小只与物体的质量有关。 质量大的物体的运动状态比较难变化,也就是说惯性大质量小的物体的运动状态比较容易变化,也就是说惯性小。
艾萨克牛顿在《自然哲学的数学原理》中定义为惯性。 惯性是物质固有的力量,是一种阻力现象,它存在于每个物体上,与其大小相当,尽可能保持当前状态、静止状态或等速直线运动状态。
惯性系是描述运动的参考系统。 【牛顿第一定律成立的参照系称为惯习系】
惯性和惯性定律也不尽相同。 惯性是物质本身的属性,我已经说过了。 惯性定律代表了运动和力量的关系。 换句话说,力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的因素。
惯性是物质的固有属性,已知惯性的大小只与物质的质量大小有关,与运动状态无关。
在此,引出另一种物质固有的属性——万有引力【任意两个质点用连心线方向的力吸引。 该引力的大小与质量的乘积成正比,与距离的平方成反比,与两物体的化学组成及其间的介质种类无关。 此表达式为F=(G×M1×M2)/R²。 可见重力只与物体的质量和物体之间的距离有关。
如前所述,质量对惯性和引力是根本的。 必须引出惯性质量和重力质量。
首先惯性识别的重要进展是惯性与能量的关系。
艾伯特·爱因斯坦是1905年在论文《运动物体电动力学》中提出的狭义相对论,这是一种新的物理理理论,是上述伽利略和牛顿研究的惯性和惯性的参考系统。 它把力学理论和电磁学理论统一起来,带来了时空观的根本变革。
爱因斯坦证明,E=mc²,恒定的质量对应恒定的能量,相反,恒定的能量对应恒定的质量。
在此,能源包含能源的各种形式,突破了把某种形式的能源和惯性联系起来的认识。 这样,惯性是能量的属性,能量具有惯性(质量),任何惯性质量都是由能量引起的。 作为物理学的基本概念和物质量的质量概念退居次要地位,现代能源、运动量等概念比质量、力量等概念重要得多。
尽管这个划时代的理论实际上改变了很多牛顿的概念,但像质量、能量和距离一样,爱因斯坦的惯性概念与牛顿本来的概念没有什么区别。 事实上,整个理论是基于牛顿的惯性定义。 但这只能将狭义相对论的相对原理应用于惯性参考系统。 在这种参考系统中,不受外力的物体必须保持静止或等速直线运动状态。
为了应对这种限制,爱因斯坦在1916年发表了论文《广义相对论的基础》。 该理论适用于非惯性参考系统。 但是,为了达到这个目的,爱因斯坦发现必须用弯曲时空的新概念,而不是传统牛顿力的概念来重新定义一些基础概念(如重力)。
摘自独立学者、科普作家灵遁者的科普书《变化》