狹義相對(duì)論---經(jīng)典力學(xué)中的空間和時(shí)間
描述物體在空間中的位置如何隨“時(shí)間”而改變是力學(xué)的目的。假如未經(jīng)認(rèn)真考慮,以語焉不詳?shù)难赞o來解釋力學(xué)的目的,那么,違背力求清楚明確的神圣精神的嚴(yán)重過失將使我們難以心安?,F(xiàn)在,讓我們來揭示這些過失。


“位置”和“空間”究竟應(yīng)如何理解呢?這里不是很清楚。設(shè)一列火車正沿著路基勻速行駛,一乘客在車廂窗口松手丟下。而非用力投擲一塊石頭到路基上。如果撇開空氣阻力影響不談,車廂窗口的乘客看見石頭沿直線落下,而人行道上的行人則看到石頭沿著拋物線落下?,F(xiàn)在有一問題,從車廂丟下的做勻速運(yùn)動(dòng)的石子所經(jīng)過的各個(gè)“位置”是“正確”在一條直線上,還是在一條拋物線上呢?另外,“在空間中”的運(yùn)動(dòng)在此究竟是什么意思呢?根據(jù)“坐標(biāo)系”中的論述,答案將不言自明。首先,“空間”一詞非常模糊,我們絲毫無法構(gòu)成概念,因此我們以“相對(duì)于實(shí)際上可看作剛性的一個(gè)參考物體的運(yùn)動(dòng)”這句話代之?;疖囓噹蜩F路路基是參考物體?!白鴺?biāo)系”是有利于數(shù)學(xué)描述的概念,如果引入“坐標(biāo)系”來代替“參考物體”,對(duì)石塊位置的描述我們就可以說:石塊相對(duì)于與車廂連接在一起的坐標(biāo)系走過的是一條直線,但相對(duì)于與路基連接在一起的坐標(biāo)系則是一條拋物線。借助此例,我們清楚地知道獨(dú)立存在的軌道不會(huì)存在,存在的是相對(duì)于特定參考物體的軌線。

為了完整地描述運(yùn)動(dòng),物體的位置如何隨時(shí)間的改變而改變是必須要說明的。這也是對(duì)物體在何時(shí)位于軌線上的每一點(diǎn)的一個(gè)說明。為了能更好地闡述,我們必須補(bǔ)充一個(gè)關(guān)于時(shí)間的定義,借助這個(gè)定義,時(shí)間值在本質(zhì)上可以看作是可觀測(cè)的量,即預(yù)測(cè)量的結(jié)根據(jù)經(jīng)典力學(xué)觀點(diǎn),我們?cè)O(shè)想有兩個(gè)構(gòu)造完全相同的鐘,在車廂窗口的乘客拿著其中一個(gè),人行道上的觀察者拿著另一個(gè),當(dāng)每一滴答聲響起時(shí),兩個(gè)觀察者隨聆聽到的聲響來確定石塊相對(duì)于他們各自參物所處的位置。至于因?yàn)楣獾膫鞑ニ俣鹊挠邢扌远斐傻牟淮_定性。我們?cè)诖藳]有計(jì)入,我們將以后詳細(xì)討論這點(diǎn),以及該出的另一主要的困難。

注:
1.拋物線:平面內(nèi)與一個(gè)定點(diǎn)F和一條定直線l的距離相等的點(diǎn)的軌跡叫做拋物線。頂點(diǎn)F做拋物線的焦點(diǎn),定直線叫做拋物線的準(zhǔn)線。
2.光的傳播速度的局限性:由于光的傳播速度是有限的,所以我們此時(shí)此刻無法看到宇宙的真正面目。
3.參考物:在研究機(jī)械運(yùn)動(dòng)時(shí),人們事先選定的、假設(shè)不動(dòng)的,作為基準(zhǔn)的物體。
