慣性系統常用座標系 慣性座標系與非慣性座標系

2021-10-17 01:42:08 字數 1425 閱讀 5958

慣性座標系與非慣性座標系

非慣性係:相對地面慣性系做加速運動的物體。

平動加速系:相對於慣性係作變速直線運動,但是本身沒有轉動的物體。例如:在平直軌道

上加速運動的火車。

關於牛頓力學有關慣性系的概念,愛因斯坦有這樣的批評:「古典力學想要說明乙個物體不受外力,必須證明它是慣性的,想要說明乙個物體是慣性的,有必須證明它不受外力。」從而犯了邏輯迴圈的錯誤。

上面講話的意思是,古典力學要想知道乙個物體的受力狀態,就要預先知道它的運動狀態,而要想知道乙個物體的運動狀態,就必須預先知道其受力狀態,但由於古典力學無法預先確定兩者中的任何乙個,另乙個也就同樣無法確定。

不過,這個批評很明顯地不符合事實,因為這段話的前半部分雖然還看不出有什麼錯誤,牛頓正是由於行星繞太陽的非慣性運動,才判定各行星受到力的作用的,但後半段則是完全不顧事實的,在談論這個問題時應以事實為根據。科學的歷史告訴我們,在牛頓力學問世以前,人類早已對太陽系內各大天體的運動狀態有了基本了解,並建立了哥白尼系統的宇宙圖形。人們取得如此的成就依靠的並不是力學定律和力學實驗,而是長期的天文觀測資料。人們是在對太陽系內各天體的運動狀態已有了基本了解後才找到牛頓的力學定律的。所以「古典力學對天體運動狀態的了解要取決於對天體受力狀態的了解」這個論斷是完全違背事實的。

當然,牛頓力學的建立使人們對天體的運動規律有比較以前更為深刻的理解,但無論如何,天文觀測的資料總是第一位的,而不是克卜勒三定律和牛頓定律創造了這些資料。牛頓力學問世後,曾有人利用力學計算的方法預計了海王星的存在,似乎是先知道力學定律,然後才知道星體運動的。但是不能忘記,這些計算方法所依據的原理是從已知星體運動歸路總結出來的,所以總的來說,人們是先知道天體的受力狀態的。牛頓力學問世後,人們有時也利用力學實驗的辦法作為研究天體運動的一種補充手段,例如用在地球表面上的柯氏力的辦法來證地球存在自轉,但這只是地球自轉的許多證據的一種,它不能給出地球軌道要數的全部資料,至於其它行星如何執行,就更不能採用這個方法了。

太陽系內各行星的軌道要數是老早確定了的,人們不僅已經了解了這些行星的瞬時速度,而且了解它們的瞬時加速度,所以並不存在辨別這些行星是不是慣性系的困難,人們老早就知道它們是非慣性係,知道它們的經向和橫向加速度,甚至水星近日點每100年約43"的額外進動量也已精確地測出。

因此,牛頓力學並不存在判斷天體是否慣性系的困難或犯了邏輯迴圈的錯誤。

相對論者一再強調古典力學無法了解天體運動狀態,目的顯然是為了否定絕對時空觀念及其有力支柱哥白尼系統。但他本人卻又常提起哥白尼系統,應用哥白尼系統來解決實際問題,豈非自相矛盾。

也許相對論者會提出疑問,既然太陽也繞銀河系中心轉動,而銀河系也不是不動的,難道僅僅根據太陽系內各天體的運動狀態就可以判斷其慣性的好壞?

前文已經說明,運動的絕對性是有相對運動的不等價性來體現的。太陽系的質心(採用嚴格性差一點的習慣用語,可以簡單點說太陽)和各行星運動狀態的差別是:太陽只有繞銀心轉動的牽連加速度,而各行星不僅有簡練加速度,而且有相對太陽運動的相對加速度,所以考慮太陽在銀河系內的運動,太陽依然慣性最好。

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