但是从牛顿定律能够推断,并不存在唯一的静止标准。人们能够讲,物体A静止而物体B以稳定的速率相对于物体A活动,或物体B静止而物体A活动,这两种讲法是等价的。比方,我们临时不睬睬地球的自转和它环绕太阳的公转,则能够讲地球是静止的,一辆有轨电车以每小时30英里的速率向东活动,或有轨电车是静止的,而地球以每小时30英里的速率向西活动。如果一小我在有轨电车上做活植物体的尝试,统统牛顿定律仍然都建立。比方,在有轨电车上打乒乓球,人们将会发明,正如在铁轨旁一张台桌上的球一样,乒乓球从命牛顿定律,以是没法得知究竟是火车还是地球在活动。
我们现在关于物体活动的看法来自于伽利略和牛顿。
这个被称为相对论的根基假定是,不管察看者以任何速率作自在活动,相对于他们而言,科学定律都应当是一样的。这对于牛顿的活动定律当然是对的,但是现在这个看法被扩大到包含麦克斯韦实际和光速:不管察看者活动多快,他们应测量到一样的光速。这简朴的看法有一些不凡的结论。能够最闻名者莫过于质量和能量的等价,这可用爱因斯坦闻名的方程E=mc2来表达(E是能量,m是质量,c是光速),以及没有任何东西能够行进得比光还快的定律。因为能量和质量的等价,物体因为它的活动具有的能量应当加到它的质量上去。换言之,要加快它将更加困难。这个效应只要当物体以靠近于光速的速率活动时才有实际的意义。比方,以10%光速活动的物体的质量只比本来增加了0.5%,而以90%光速活动的物体,其质质变得比普通质量的2倍还多。当一个物体靠近光速时,它的质量上升得越来越快,如许它需求越来越多的能量才气进一步加快上去。实际上它永久不成能达到光速,因为当时质量会变成无穷大,而按照质量能量等价道理,这就需求无穷大的能量才气做到。因为这个启事,相对论限定了物体活动的速率:任何普通的物体永久以低于光速的速率活动,只要光或其他没有内禀质量的波才气以光速活动。
贫乏静止的绝对标准意味着,人们不能肯定,在不应时候产生的两个事件是否产生在空间的不异位置上。比方,假定在有轨电车上我们的乒乓球直上直下地弹跳,在1秒钟前后两次撞到桌面上的同一处。在铁轨上的人来看,这两次弹跳仿佛产生在约莫相距13米的分歧的位置上,因为在这两回弹跳的时候间隔里,有轨电车已在铁轨上走了这么远。
这一思惟初次在牛顿于1687年出版的《数学道理》(即《天然哲学的数学道理》,下同――编者注)一书中明白地陈述出来,并被称为牛顿第必然律。牛顿第二定律给出物体在受力时产生的征象:物体在被加快或窜改其速率时,其窜改率与所受的外力成比例。(比方,如果力更加,则加快度也将更加。)物体的质量(或物质的量)越大,则加快度越小(以一样的力感化于具有两倍质量的物体时只产生一半的加快度)。小汽车可供应一个熟知的例子,发动机的功率越大,则加快度越大,但是小汽车越重,则对于一样的发动机,则加快度越小。除了他的活动定律,牛顿还发明了描述引力的定律:任何两个物体都相互吸引,其引力大小与每个物体的质量成比例。因而,如果此中一个物体(比方A)的质量更加,则两个物体之间的引力更加。这是你能预感获得的,因为新的物体A可当作两个具有本来质量的物体,每一个用本来的力来吸引物体B,以是A和B之间的总力更加。而如果,比如说,此中一个物体质量大到本来的2倍,另一物体大到3倍,则引力就大到6倍。现在人们能够看到,为何落体总以一样的速率降落:具有两倍重量的物体遭到将其向下拉的两倍的引力,但它的质量也大到两倍。遵循牛顿第二定律,这两个效应刚好相互抵消,以是在统统景象下加快度都是不异的。