在 洛伦兹看来 , 像爱因斯坦那样抛弃以太 , 或者像自己这样坚持几乎已经没有任何力学性质的以太 , 通过一些数学手段把其 它参考系的问题转化到以太系来处理 , 只是 个人喜好问题 。
因为从来就没有人规定描述一种物理现象只能有一种理论 , 我们可以从不同的角度得到不同的理论 。 至于如何从中选择 , 除了一些公认的标准外 , 个人的喜好确实也是一种重要的因素 。
洛伦兹放不下牛顿的 绝对时空观 ,爱因斯坦则坚信 不存在绝对空间和绝对运动 。 这让两人采用了完全不同的研究纲领 , 因而得到了不同的理论 。
“ 不存在绝对运动”是一种根植于 爱因斯坦灵魂深处的信念 , 所以他拒绝接受洛伦兹这种 绝对静止的 以太 。 这是爱因斯坦和其他物理学家 最大的不同 , 也是理解爱因斯坦创立 狭义相对论的关键 。
那么 , 我们不禁要问: 为什么爱因斯坦会如此坚信“不存在绝对运动”呢?如果这个事情这么重要 , 为什么其他物理学家不这样想呢?
14-牛顿与水桶实验
要理解这个事 , 我们需要先理解 为什么之前大家基本上都认为存在绝对运动?这个问题倒是很好回答:因为祖师爷 牛顿就是这么想的 。
牛顿是什么段位什么影响 , 不用我多说 。 他在出版了《 自然哲学的数学原理》之后 , 基本上就是物理学家心中的 神了 。 既然是神 , 那么自然就是神说什么 , 大家就跟什么 , 而牛顿认为存在 绝对空间、 绝对运动 。
《自然哲学的数学原理》
[英]牛顿 著;赵振江 译
牛顿在《 原理》中写道: 绝对空间 , 其自身特性与一切外在事物无关 , 处处均匀 , 永不移动 。 物体从 绝对空间的一处移动到另一处 , 就是所谓的 绝对运动 。
我坐在家里 没动 , 那是相对 地面没动 , 由于地球要围着太阳公转 , 所以我相对太阳是运动的 。 同样 , 即便我相对 太阳静止 , 我相对 银河系仍然是 运动的 。
这个逻辑似乎可以 无限重复下去 , 我们似乎永远没有办法说自己是 绝对静止的 。 但牛顿说有办法:你只要相对 绝对空间静止 , 你就是绝对的静止;相对 绝对空间存在运动 , 就是 绝对的运动 。
绝对空间和 绝对运动(类似的还有 绝对时间)在牛顿的力学体系里非常重要 。 缺少它们 , 很多东西就无法 自洽 , 牛顿就无法自圆其说 。
因为非常重要 , 所以牛顿还精心设计了一个实验来“证明” 绝对空间和 绝对运动的存在 , 这就是大名鼎鼎的 牛顿水桶实验 。
实验步骤非常简单: 在一个桶里装点水 , 然后旋转水桶 , 就完了 。
再来看看实验现象: 水一开始是静止的 , 在旋转木桶的带动下慢慢旋转 。 最后 , 水跟桶会保持相同的旋转速度 ,水面也会凹下去一点点 。
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那么 ,牛顿想通过这个实验说明什么呢?一个如此稀松平常的现象 , 怎么就能证明 绝对空间的存在呢?
牛顿说 , 你看啊 , 一开始水和桶都是 静止的 , 它们之间 没有相对运动 , 此时水面是 平的( 状态一) 。 到最后 , 水和桶都在 运动 , 但是它们之间还是 没有相对运动(水和桶的转速一样) , 但是水面却是 凹的( 状态二) 。
为什么一个水面是平的 , 另一个却是凹的呢?
有人说这简单 ,状态一里水和桶 没有转动 , 所以水面是 平的; 状态二里水和桶 有转动 , 所以水面是 凹的 。
但问题是 , 在状态二里 , 水和桶之间明明也是 相对静止的(以相同的速度旋转) , 并没有相对转动啊 。
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