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 | ||
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与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》[日]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 。 |