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582、新年快乐 天体及天体间充满着大气
送交者: 和颜清心 2018年12月31日15:50:44 于 [教育学术] 发送悄悄话


新年5.jpg





牛顿1.jpg








牛顿1643-1727年

 

 

牛顿的推理和假说

对于所谓‘宇宙基准’问题,

牛顿曾说,宇宙是由数目众多的星云和星际物质

(主要是气体)组成。

如果宇宙的大小和物质的总量是有限的话,

那么可以设想总质量的‘重心’,

应该存在于宇宙的某处。

所谓重心,简单说来就是

物体支撑在地面上能保持平衡的那点。

从力学的角度考察,

如果作为宇宙基准的这样的物体存在的话,

那么它就是宇宙的重心。

牛顿把相对于基准物体的运动叫做绝对运动

牛顿生前并没有指出宇宙的重心在哪儿,

这个理论不过是一个假说而已。

牛顿去世后,这个理论正确与否,引起了后人的讨论。

二、质能关系


 

从‘时空概念’、‘质能关系’到‘宇宙结构’等,

相对论所涉及的范围是很广的。相对论的成果,不仅仅限于揭示时空的概念,它还第一次阐明了质量与能量之间的关系。

 

 

三、相对论的创立背景


           ——“以太”假说

 

宇宙空间看起来是空虚的。

那么到底是什么东西,充满了宇宙空间呢?

 

从古希腊时代开始,就不断有人考虑这个问题。

亚里士多德曾认为,天体及天体之间充满着大气。

 

牛顿在发现万有引力时,也曾说:

 

"如果认为万有引力


是通过一无所有的空虚缥缈的空间起作用的话,


我认为这是荒唐可笑的。”


但是牛顿对此想法,没有进行更深入的探讨。

以后,人们都习惯地认为,

两个物体之间的万有引力

是通过空虚的空间直接起作用的。

 

换言之,当万有引力在两个物体间起作用时,

这两个物体之间的空间万有引力作用毫无关系。

这种想法,可以叫做——力的"直接传递说”



1、“以太”假说


 

物理学史上,最早把‘以太’,

看成是充斥在空间的物质,


荷兰物理学者惠更斯(1629-1695),曾认为,

“光”就是一种在“以太”中发生的弹性波

 

英国物理学者法拉第(1791-1867)同样认为,


带电物体之间的电作用和磁作用,


是在“以太”媒质中发生的。

 

当时人们认为,光与声波一样,都是一种波。


如果是波,就应该存在一种传播它的介质


介质就是指波状运动借以传播的物质。


比如,声音的介质是空气;海浪的介质是海水……)。

 

宇宙里没有象地面那样的空气,


光却能到达地球


(网友释注,宇宙是个无限大的空间,到目前为止,


人类还不能认识其‘亿分之一’,


不能下结论说,只有地球上有空气。


在别的星球上,只要有合适的环境,


照样可以有空气的存在,不一定只是地球才有空气,


其他星球也不一定没有空气,只是现在还有没发现)。


当时认为,宇宙中存在能传播光的介质。


由此设想:填充宇宙空间的未知介质是“以太”。


就是说,


就像地球上存在空气一样,宇宙里存在着“以太”。



 

2、“以太”被看成宁静的海洋

 

当时的物理学家认为,


“以太”或许有与普通物质不同的特点。


普通物质都是分子集合体,


分子由原子组成,原子则由原子核及核外电子组成。


原子是一种间隙很大的结构。


假如把一个原子的直径,放大到1公里(2华里),


那么原子核只不过是直径约1厘米的球体,


在它的周围有1厘米大小的电子


在绕核飞转着


(实际上,电子半径的大小不会超过10的-13次方m)。


从比喻意义上说,


在直径1公里的巨大立体空间里,


只有一些1厘米那么小的极微在旋转。


所以,我们简直可以近似地认为,


这个空间几乎是空虚的。


原子核与电子是由电磁力的作用而结合成原子的。


当时就认为,在原子的空间,


或许存在着以‘电磁力’作为媒介的“以太”。


“以太”被看做是宁静的海洋,


它无处不在,充满整个宇宙,


而且在宇宙中保持静止。


过去的物理学家认为,


“以太海洋”是相对于‘宇宙的重心’


保持着静止状态。正如有的学者形容的:

 

“如果把宇宙比喻成一个‘金鱼缸’,

以太海就是‘金鱼缸’的水。

而在以太海中运动的‘地球’,

就仿佛是在水中游动的‘金鱼’。”

 

(《相对论浅说-宇宙时代的常识》[]猪木正文

 

正如以‘水’为基准,


来考虑‘金鱼’的运动和静止最为方便,


以“以太海”为基准,


来考虑‘地球的运动’也容易理解。

 

前面,我们曾提到,


古典力学中的“绝对静止空间”及“坐标系”,


现在,让我们复习一下什么是"坐标系”。



“坐标系” coordinate  system指的是


用来测量静止或运动物体的位置及时间基准的。


简单地说,“坐标系”是用来把握空间及时间的一种图示 。



相8.jpg



相9.jpg



相10.jpg

这种坐标系,不仅可以包括空间(X轴、Y轴、z轴),

并且在也可以包括时间。

数学中,是一种‘n个数’的序列

可以被理解为一个n维空间中的位置

当n=4时,所有这些位置的集合,就叫‘四维空间’。

这种空间,与我们熟悉并在其中快乐生活的三维空间不同,

因为它多了一个维数。四维空间 百科资料》

 

过去人们曾假设,


‘以太’有一个无形的不会变动的坐标系,


那就是‘绝对静止的空间’,


而‘天体’就飘浮在这个‘绝对静止的空间’。


如果把宇宙比作一个超巨玻璃缸


里面充满看不见、摸不着的、静止不会动的‘以太’水


超巨‘玻璃缸’的边儿,就是固定的隐形坐标系。

 

这就是牛顿的绝对性物理学观点。谢谢阅读。

 




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