《伽利略大船类比地球有多大的类比度》由会员分享，可在线阅读，更多相关《伽利略大船类比地球有多大的类比度（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、伽利略大船类比地球有多大的类比度 假如有两个相对作匀速直线运动的坐标系，在力学中要问哪一个在运动，哪一个是静止， 是毫无意义的，只能观察到相对的匀速直线运动。这里引出力学相对性原理或说狭义相对 性原理，惯性系是平等的；那么，两个相对作变速运动的坐标系，在力学中要问哪一个在 变速运动，哪一个是静止，是毫无意义的，只能观察到相对的变速运动。这里引出广义相 对性原理。惯性系与非惯性系是平等的。 2，不能用任何实验验证得出大船是静止的还是运动的，因为所有的实验是一样的。这里是 静止与匀速直线运动的区分。不能用任何实验验证得出大地球是静止的还是变速运动的， 因为所有的实验是一样的。这里是静止与变速运动的
2、区分。匀速直线运动的大船中的所有 的物体都参与大船的运动，即大船的匀速直线运动，这里是惯性系相对性原理；地球的运 动所有的物体都参与地球的运动，地球是变速运动的，这里属于非惯性系相对性原理。大 船匀速直线运动，地球向心运动。惯性系平等中我们不能判断大船是运动的，不能判断大 船是匀速直线运动的。非参考系平等中，我们不能确定地球是变速运动的，不能判断地球 是向心运动的。 3 地球向东运动，竖直向上抛出的石头应该落在塔的西边。为什么运动的地球跑出物体的 时候物体不是落在原来位置的西边?不过我知道什么时候是落在塔的西边。当地球是静止或 是匀速直线运动的时候，竖直向上抛出石头的同时，地球的运动速度变为另
3、一速度，那么 此时，竖直向上抛出的石头落在塔的西边。仔细区分两种现象。一个落在西边，一个不落 在西边。 4 力学相对性原理或说伽利略相对性原理中，我们说的是惯性系与匀速直线运动惯性系是 两个相互匀速直线运动的物体，两者的相互运动状态没有改变。还存在一种现象就是，匀 速直线运动系原来是与惯性系静止的，后来运动发生变化，变为匀速直线运动。而此时， 在匀速直线运动惯性系看来，原来相互静止的物体变成运动的，惯性定律不再成立，惯性 定律的理解在正确评价牛顿对惯性定律的贡献正确评价牛顿对惯性定律的贡献 A已有描述，不再论述。而在非惯性系 中我们直接用的就是与惯性系相互静止或匀速直线运动的参考系变为加速运动
4、，这种现象 与与惯性系相互静止的参考系变为匀速直线运动。这两种现象不论是变为匀速直线运动还 是变速运动都是变化。 还有一种现象是参考系本来就是与惯性系是加速运动的或者变速运动的。这种现象与参 考系本来就是与惯性系是静止或匀速直线运动的现象属于同一类别，两者共同点就是参 考系与参考系间的运动状态没有再发生变化。这里的没有再发生变化指的是 1 参考系 间的运动差不变；2，参考系间的加速度不变。 相互匀速直线运动的两个物体，物体或说参考系间的运动差不变。假如有两个相对作匀速 直线运动的坐标系，在力学中要问哪一个在运动，哪一个是静止，是毫无意义的，只能观 察到相对的匀速直线运动。相对于一个物体，我们用
5、 A 标识，力学规律或说力学现象是这 样的，不受外力的时候与 A 静止的物体的保持静止，运动的物体保持运动，直到有外力改 变这种运动状态为止。受到外力的时候符合牛顿第二定律。这里的静止与匀速直线运动都 是相对于 A 说的。相对于另一个物体，我们用 B 标识，力学规律或说力学现象是这样的， 不受外力的时候与 B 静止的物体的保持静止，运动的物体保持运动，直到有外力改变这种 运动状态为止。受到外力的时候符合牛顿第二定律。这里的静止与匀速直线运动都是相对 于 B 说的。就是说在物体 A 与 B 中具有相同的力学规律。我们不能用这些规律或者实验 来区分物体是运动的还是静止的。但相对于物体 A 的静止与
6、相对于物体 B 的静止是不同的， 相对于物体 A 静止物体在物体 B 看来是运动，反之亦然。 相对变速运动的两个物体，相对变速运动是两个物体所共有的相对运动状态，同样用 AB 标识，即在 A 看来，B 变速运动；在 B 看来，A 变速运动。在 A 参考系中，不受外力的时候与 A 静止的物体的保持静止，运动的物体保持运动，直到有外力改变这种运动状态为止。 受到外力的时候符合牛顿第二定律。这里的静止与匀速直线运动都是相对于 A 说的。在 B 参考系中，不受外力的时候与 A 静止的物体的保持静止，运动的物体保持运动，直到有外 力改变这种运动状态为止。受到外力的时候符合牛顿第二定律。这里的静止与匀速直
7、线运 动都是相对于 B 说的。这里的不受外力在 A 中是相对于 A 说的，在 B 中是相对于 B 说的。 在 A 中静止的物体在 B 看来是变速运动的，是受力的；在 B 中静止的物体在 A 看来是变 速运动的，是受力的。在 A,B 中也都有相同的物理现象，我们不能用这些现象说谁是静止 的，谁是变速运动的。- 三个物体的相对运动 三个物体，我们用物体 A，B，C 标识。A 与 B 相互变速运动，A 与 C 相互静止（也可以 说相互匀速直线运动） 。那么在 A 与 C 看来是物体 B 变速运动，B 是受力的。此时，C 运 动发生变化，变成与 B 相互静止。在 C 看来是 A 与 B 的运动状态发生
8、改变。我们无法区 分是 C 的运动状态发生改变还是 A 与 B 的运动状态发生改变。 物体 X 由静止变为匀速直线运动的时候，原来与物体相互静止的物体与物体一样的变为匀 速直线运动，那么在这些物体看来物体 X 是不变的，而不随物体 X 一起运动的物体的运动 状态发生改变。在物体 X 看来，与物体 X 一直静止的物体保持静止状态不变， ，与物体 X 一直运动的物体一直保持运动状态不变。这些物体的力学现象对于物体 X 来说，是不变的， 符合力学定律。 同样，还有变速运动。物体 X 由静止变为变速运动的时候， ，原来与物 体相互静止的物体与物体一样的变为变速运动，那么在这些物体看来物体 X 是不变的
9、，而 不随物体 X 一起运动的物体的运动状态发生改变。在物体 X 看来，与物体 X 一直静止的 物体保持静止状态不变， ，与物体 X 一直运动的物体一直保持运动状态不变。这些物体的 力学现象对于物体 X 来说，是不变的，符合力学定律。伽利略在对话中写道：当你在密闭的运动着的船舱里观察力学过程时， “只要运动是 匀速的，决不忽左忽右摆动，你将发现，所有上述现象丝毫没有变化所有这些一致的 现象，其原因在于船的运动是船上一切事物所共有的，也是空气所共有的。 ”，那么如果大 船加速运动呢？不是说大船从静止或者匀速直线运动变为加速运动，而是说大船加速运动 的时候，加速运动是大船内一切事物所共有的的时候会
10、怎么样？例如地球是变速运动的， 但地球上的许多物体与地球一起运动。地球的变速运动，是许多物体所共有的，在这些物 体看来，我们无法用实验验证地球是静止的还是运动的，地球是静止的还是变速运动。不 能判断地球的运动状态。 所有这些一致的现象，其原因在于船的运动是船上一切事物所共有的，也是空气所共有 的。 参考系与描述的物体，描述出来的物体的运动都含有参考系的运动。参考系的运动是 所有物体都具有的。当参考系运动的状态发生改变的时候，运动状态不变的物体是不随着 参考系一起变化的，在参考系看来这些物体不再保持运动状态不变，这是因为参考系的运 动状态发生改变，在参考系看来觉得自身没变，那么是这些物体不再保持
11、原来的运动状态， 是这些物体的运动状态发生改变。对于这些物体来说参考系就是非惯性系。例如惯性系变 为匀速直线运动惯性系，相对于惯性系不变的物体来说，匀速直线运动惯性系就是非惯性 系；惯性系变为非惯性系， ，相对于惯性系不变的物体来说，非惯性系就是非惯性系。当参 考系的运动状态发生变化的时候，如果有物体或者说有一些物体与参考系具有相同的变化， 那么在这些物体看来参考系是不变的，在参考系看来这些物体始终保持运动状态不变，在 这些物体看来参考系就是惯性系。例如匀速直线运动的火车受力变速运动的时候，有一些 物体也受力与火车的变化速度一样，那么对于这些物体来说火车就是惯性系。用这些物体 的力学规律来验证的话，那么我们无法区分参考系的运动状态。通常我们说静止或匀速直线运动的物体，例如火车，变为变速运动的时候，就变为非惯性系这是相对于与惯性系一 直保持不变的物体来说的，这是用与惯性系一直保持不变的物体来验证的时候得出的 结论。这样的话我们通常说的惯性系符合的还是牛顿运动定律吗？详细的将在惯性系符合的是不是牛顿运动定律，惯性定律与惯性系两者中惯性的区别等文中进行描述。2013 年 11 月 8 日 7:14:09 吴兴广参考文献：【1】 物理学中量的计算与相对论的关系 【2】 正确评价牛顿对惯性定律的 贡献 A 【3】 引力的量纲问题产生对等效原理的理解 【4】 既是惯性系又是非惯性系的 参考系
