相对论浅说2：空间是相对的

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1、相对论浅说2：空间是相对的相对论浅说2：空间是相对的　　二、空间是相对的　　　　正如我们在上一期介绍的那样，人们在言谈中，总是喜欢运用绝对的概念，但实际上这种概念是没有意义的。同样的道理，宇宙空间的位置，这一概念是相对的，当我谈论一个物体在宇宙空间的位置时，我们的言下之意总是之改物体与另外一些物体的相对位置。如果没有其它物体，这种说法是没有什么意义的。　　　　例如，当我们说：由两颗星球在天空中重合，这个说法同样包含着相对意义。只有具体说明这个现象是从地球上观察到的，这种说法才有意义。　　　　物体的运动　　　　随之而来的问题是：物体在

2、空间的移动。这一概念同样也是相对的。如果我们说，某一物体移动了，我们是特指它与其它物体的相对位置改变了。如果我们从不同的两个位置来观察同一物体的运动，我们会发现这一物体有着不同的运动方式。　　　　例如，一个人从正在飞行的飞机上抛下来一块石头，对这个人来说，石头是沿着直线落向地面的，但对站在地球上的观察者来说，则是一条抛物线。　　　　那么，这块石头究竟是怎么运动的呢？这样的一个问题其实没有多少实际意义。　　　　一个物体沿着抛物线运动的级和形状同样也是相对的。这个道理和古诗中描写从不同角度观看庐山一样：“横看成岭侧成峰，远近高低各不同”

3、。　　　　外力能够影响物体的运动。对于这种外力进行深入的观察和研究，我们就会对这一现象又一个全新的认识。　　　　假设在我们面前，又一个不受任何外力作用的物体。由于我们的观察点不同，这一物体就会以完全不同的方式运动。十分明显，当物体处于静止状态，对于观察者来说，自然是最适宜的。这样我们就可以不考虑一个物体相对于其它物体的运动情况，给静止状态下一个定义：一个不受任何外力作用的物体处于静止状态。　　　　运动和静止都是相对来说的。要说明一个物体的运动情况，必须选定另一物体作参照，这种用作参照来说明其它物体运动情况和位置的物体，通常叫做参照物

4、体，也叫参照系。　　　　我们已经知道，运动和静止都是相对而言的。但是，经典物理学认为存在着“绝对静止状态”。为了得到这样的状态，设想使一个物体尽可能远离那些可能作用于它的其它物体，作为参照系来观察和研究运动的特性。我们把这样的一个参照系叫做“惯性系”。如果在另一参照系里观察到的物体运动与我们在惯性系里观察到的物体运动方式不同，那么，我们就有理由说，那个参照系本身是运动的。　　　　假如当一个参照系由于外力的作用而运动，在这个参照系里物体的运动规律会发生改变吗？　　　　要回答这个问题，现在让我们坐上一列作匀速直线运动的火车。如果你向空中

5、抛一个球，你的收仍在远处不动，这个球仍然会落到你的手上，并不会因为火车的运动而斜落到别处。这种情况与在静止火车上观察到的情况是相同的。当火车的速度有增减时，情况就不一样了。如果作匀速直线运动的物体改变方向，我们也会马上感觉到。火车突然向右转弯，车上的人会向左倾，如果突然向左转弯呢？车上的人就会向右倾。　　　　总之，我们可以作下面的结论：一个做匀速直线运动的参照系，同一个惯性系相比较，我们很难发现在他们中的物体运动情形有什么不同。但是，一旦运动着的参照系的运动有所改变，这种变化立即就会对其中的物体产生作用。　　　　前面我们由实践证实了

6、一个做匀速直线运动的参照系，对其中的物体并不会产生任何影响。这一令人惊异的事实，迫使我们必须修正我们对静止状态这一概念的解释。这就是静止状态与匀速直线运动状态并无不同。因此可以认为：相对于一个惯性系而作匀速直线运动的物体使处于静止状态的。这就告诉我们，绝对静止状态是不存在的。但另一方面，却存在着无数各种不同的“静止状态”。这就是无数相互相对作匀速直线运动的、处于“静止状态”的参照系，只是其运动速度不同罢了。　　　　所以，静止状态是相对的，而不是绝对的。既然静止状态是相对的，那么每当我们观察某一物体时，必须指出，该物体是相对于哪一物体

7、处于匀速直线运动。因而我们不能把运动作为一个绝对的概念。对于运动和静止的关系的观察和探讨，使我们明白了自然界的一条重要规律：在两个处于相对匀速直线运动的参照系里，物体的运动规律是相同的。这一规律通常叫做相对性原理。　　　　运动的相对性原理表明：一个不受外力作用的物体，可以处于静止状态，或者处于匀速直线运动状态。物理学家把这种现象叫做惯性定律。　　　　但是在我们的日常生活中，这一定律往往被掩藏在某些现象背后，只是我们不能直接而明显的认识它。根据惯性定律，一个处于匀速直线运动状态的物体，甚至在没有外力作用的情况下，它应永远保持其运动状态

8、。但是我们的观察表明，如果一个物体不受外力的作用，它比人处于静止的状态。届时这个谜的关键在于这样一个事实：通常我们看到的物体，都受着某种外力的作用，这就是摩擦力。摩擦力破坏了观察惯性定律所需要的条件，这个条件就是必须没有任何作用与物体