空间无处不在,空间和我们看到任何事物一样参与这我们的日常生活,但空间具有不易察觉的特性,所以我们人在探索空间的本质花费了很长时间,也经历亚里士多德,牛顿,爱因斯坦这三大时期!我们今天说的是我们的科学之父牛顿是怎样理解时空的!致敬下伟大科学家牛顿!
现代科学之父
绝对时间和绝对空间的概念,来自大科学家牛顿。
- 什么是绝对时间?
在其著作《自然哲学的数学原理》中,牛顿对时间做了如下描述:“绝对的、真正的和数学的时间自身在流逝着,且由于其本性而在均匀地、与任何外界事物无关地流逝着。”
在牛顿看来,时间对任何人来说都是一样的,从不逗留,也不会停滞。一个很明显的事实是,时间与人类或者其他任何物体都毫无关联,无论我们采取怎样的方式来计算,时间都在以同样的速度流逝着,毫无改变。正因为如此,很多学者文人为“时间”留墨,慨叹时间永恒流逝而人生短暂从这样的感觉出发,不可挽留和不可停滞的时间,就叫作绝对时间。
如果你从一个国家到另一个国家,你需要调整自己的钟表来适应当地的时间那么,假如这一刻世界上所有的钟表都消失了,时间会怎么样呢?答案就是,时间依然存在并将继续行走下去。将范围扩大一点假如全部的原子或粒子和钟表一起消失了,时间又会怎么样呢?或者更严重一点,假如地球、太阳、银河系甚至整个宇宙都消失了,时间会怎么样呢?或许有人会认为,既然整个宇宙都消失了,一切都不存在了,那时间肯定也不存在了。
但在牛顿的绝对时间观念中,即便整个宇宙都消失,时间依然独立存在着,无关任何人和事,且将永远存在。
- 那么,绝对空间又是什么呢?
同样在牛顿的《自然哲学的数学原理》一书中,牛顿这样描述绝对空间:“绝对的空间,就其本性而言,是与外界任何事物无关且永远是相同的和不动的。”跟绝对时间一样,绝对空间也是独立于任何事物而独立存在的。就像一个舞台一样,即便没有演员上台表演,舞台依然独立且永远地存在着。
空间
为了证明绝对空间的存在,牛顿还专门构思了一个理想实验,即有名的水桶实验。在水桶实验中,牛顿假设有一个保持静止的注满水的水桶。之后,用绳子绑住水桶的把手,将水桶吊在一棵树的树枝上,使水桶开始旋转。一开始,水桶中的水仍然保持静止,但不久后它就开始随着水桶一起转动,水面会渐渐脱离其中心沿着桶壁上升而形成一个凹状。牛顿认为,水面形成凹形是水脱离转轴的倾向,这种倾向不依赖于水相对周围物体的任何移动。也就是说,这是水桶相对于绝对空间旋转而引发的。
绝对时空的观念体现出牛顿的一个观点:动者恒动,静者恒静。而正是基于时间和空间的这种绝对性,牛顿建构出了运动的法则。在阐述牛顿第一运动定律时,牛顿就将其建立在绝对时空个不依赖于外界任何事物而独自存在的参考系上。在绝对时空中,物体都具有保持原来运动状态的性质,这就是惯性。不过,虽然绝对时空的观念是牛顿理论体系的基础,但在其提出后的200年间备受质疑,并给牛顿本人带来了不小的困扰。
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