伽利略变换关系 牛顿的绝对时空观
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何谓绝对时空观?答绝对时间是指时间的量度和参考系无关,绝对空间是指长度的量度与参考系无关。
这也就是说,同样两点间的距离或同样的前后两个事件之间的时间,无论在哪个惯性系中测量都是一样的。
经典力学总结了低速物体的运动规律,它反映了牛顿的绝对时空观。
绝对时空观认为时间和空间是两个独立的观念,彼此之间没有联系,分别具有绝对性。
绝对时空观认为时间与空间的度量与惯性参照系的运动状态无关,同一物体在不同惯性参照系中观察到的运动学量(如坐标、速度)可通过伽利略变换而互相联系。
这就是力学相对性原理:一切力学规律在伽利略变换下是不变的。
绝对的、真正的和数学的时间自身在流逝着,而且由于其本性而均匀地、与任何其他外界事物无关地流逝着”;“绝对的空间,就其本性而言,是与外界任何事物无关而永远是相同的和不动的”。
这就是牛顿力学的“绝对时间”和“绝对空间”。
这种观点统治了人类几千年。
直至今日,绝对时空观念还在影响着人类的思维方式和哲学观点,因为绝对时空世界是低速世界,几乎我们全部物理理论都是建立在“低速世界”基础之上的,这是谁也无法改变的事实。
在这一“现实”面前,物理学家们所要做的事就是把主观与“客观”的距离缩小到最小范围。
经典力学总结出哪三大守恒定律?请举出实例并分析之。
答经典力学总结出动量守恒定律,机械能守恒定律以及角动量守恒定律。
1.动量守恒定律的实例就是火箭的。
根据动量守恒定律,当一个系统向后高速射出一个小物体时,该系统就会获得与小物体相同大小但方向相反的动量,即系统将获得向前的速度。
火箭喷管收缩后的燃烧室中气体分子和燃烧室壁的碰撞次数,单位时间单位面积是没有收缩的左图中燃烧室壁的4倍。
但是在喷气口上则没有碰撞,这么多的碰撞的动量是来自于哪里呢?很显然,一个气体分子的每一次碰撞必然是遵守动量守恒定律的。
采用喷管扩张的技术来对燃气分子的热能进行第二次利用则是变成很简单的问题了。
并且会增加火箭燃料的有效利用率。
2.机械能守恒定律的实例就是如无外力做功或外力做功之和为零,系统内又只有保守力(见势能)做功时,则系统的机械能(动能与势能之和)保持不变。
6.牛顿力学的适用范围当惯性系S和s 的关系是伽利略变换时,这一原理就是力学相对性原理,在不引入惯性力、折合质量(约化质量)或者折合力[24]的前提下,牛顿力学适用于绝对时空观框架内的宏观低速惯性系,即满足力学相对性原理。
在经典力学中,空间和时间的本性被认为是与任何物体及运动无关的,存在着绝对空间和绝对时间。
牛顿在《自然哲学的数学原理》中说:“绝对空间,就其本性来说,与任何外在的情况无关。
始终保持着相似和不变”“绝对的、纯粹的数学的时间,就其本性来说均匀地流逝,而与任何外在的情况无关”。
牛顿还指出:“相对空间是绝对空间的可动部分或者量度。
我们的感官通过绝对空间对其它物体的位置而确定它,并且通常把它当作不动的空间看待。
如相对地球而言的地下、大气或天体等空间都是这样来确定的";“相对的、表观的和通常的时间,是期间的一种可感觉的、外部的,或者是精确的,或者是变化着的量度。
人们通常就用这种量度,如小时、日、月、年,代表真正的时间.”这就是牛顿的相对时空观。
汤川秀树指出:“惯性系虽然有无穷多个,但是其中相对于整个恒星系不作相对运动的坐标系才是真正静止的,而以此为基准的物体的运动即为绝对运动.这一观点从牛顿后,得到了普遍承认。
”由于提出绝对空间这一概念使得牛顿能比笛卡尔的相对主义又向前作了一系列发展.按照牛顿的理解,所谓绝对运动并不是相对于一些个别的物体,而是相对于空间。
牛顿所主张的这种绝对静止的空的空间可以看成充满整个宇宙的,数目不定的,离散存在的物质和“宇宙气”的总代表。
是否可以把天体的总和看成是那种“被赋予特权”的参考物甚至就看成是上述那种空间呢?这里还要再谈一下那种不可分割开来的实在.所谓物体相对于空间运动本身就意味着把一个被个体化的物体同一个不可分割的背景(即把物体加以个体化之后所剩下来的整个宇宙)加以对照.牛顿认为加速度就是相对这一没有被明确的背景而言的。
然而在每一个具体的动力学的课题中他必须应用和具体的物体联系在一起的某个计算系统。