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第二章 伽利略和牛顿的世界(8)

时间的形状:相对论史话 作者:汪洁


Tom举手,说:

“教授,我知道了,假设A的速度是v,B的速度是u,那么他们的相对速度w的公式是:

w=v±u

“取加号还是减号关键看两个速度的方向,如果一致就取减号,否则取加号。”

牛顿说:“非常好。那么,Jerry,你同意Tom的结论吗?”

Jerry说:“我完全同意,教授。我想补充说明的是,速度到底是多少,绝对不能脱离参考系,同样运动的物体,在不同的参考系中,速度是完全不一样的。比如,在我眼里Tom的速度是11米/秒,但是如果从一个站在太阳上的人眼里看来,Tom的速度还得再加上地球绕太阳运行的速度。”

Tom说:“我再补充一句,当我们说某某的运动速度是v的时候,必须先设定该速度的参考系,否则就会失去物理意义。按照这个道理,速度也不存在绝对的快慢。当我站在船上Jerry站在岸上,在船上飞舞的苍蝇眼里,Jerry运动得比我快;反过来,在岸上飞舞的苍蝇眼里,我运动得就比Jerry快。”

牛顿说:“说得很好,你们两个今天果然精神多了,有观众和没有观众真是不一样啊。但是接下来我就要问你们一个有深度的问题了,请问,什么东西可以做参考系?”

Tom&Jerry异口同声地说:“任何东西都可以做参考系。”

牛顿说:“很好,那空间本身是不是也可以做参考系?”

Tom&Jerry:“呃……这个,还真是没想过这么深奥的问题。”

牛顿说:“请你们想象一下,宇宙中充满了空间,宇宙延伸到哪里,空间就延伸到哪里。这个巨大的空间本身代表的就是宇宙的母体,处处均匀,永不移动,所有的东西,天上的星星,地上的蝼蚁,我们所居住的地球都在这个空间中运动。如果把空间本身看做是一个参考系,这个参考系就是一个‘绝对空间’,所有物体在这个参考系中的运动速度就是一种‘绝对速度’,他们就可以比较快慢了,我们会发现,原来地球的绝对运行速度比太阳的绝对速度要快。”

Tom说:“教授,您的这个思想真是太深刻了,学生佩服。”

Jerry说:“可是,我还是有点无法理解。”

牛顿说:“Jerry,在上帝的眼里,我们的宇宙就像一个巨大的玻璃球,玻璃球中充满了水,水安安静静地待在那里,没有一丝一毫的流动。太阳星辰和我们就像水中的鱼儿一样在里面游动,鱼儿感受不到水的存在,我们也同样无法感受到空间中的某样实体的存在。亲爱的Jerry,就像水充满宇宙这个大玻璃球一样,我们的宇宙也被一种叫做以太的物质充满,宇宙万物的运动都相对于这个以太有一个绝对速度。你能理解了吗?亲爱的Jerry。”

Jerry说:“是的,教授,我理解了。但是,您说的这个以太总是让我心里有点不安,因为他无法被我们所感受到,根据我们老家奥卡姆很流行的一句话来说,似乎这样的东西就跟没有是一样的。教授,您能设计一个实验来证明绝对空间的存在吗?”

Tom说:“我说Jerry,你是不是想多了,教授是多么伟大的人,他的思想还能有错吗?”

牛顿说:“不,Tom,别这么说,我可不是胡克(牛顿当时很讨厌的一个物理界的权威,他发现了胡克定律,也就是弹性定律,我们中学都学过)那个小矮子,不容得别人质疑。我是站在巨人肩膀上的人,当然比胡克那个小矮子看得远点,哈哈哈!Jerry,你提的问题很好,我已经想到了一个思维实验来证明绝对空间的存在。”


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