首页 > 时间简史 > 第6章 空间和时间(1)

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“我要如许驳斥它!”

1676年,丹麦的天文学家欧尔・克里斯琴森・罗默第一次发明了,光以有限但非常高的速率观光的究竟。他察看到,木星的卫星不是以等时候间隔从木星背后出来,不像如果卫星以稳定速率环绕木星活动时,人们会预感的那样。本地球和木星都环绕着太阳公转时,它们之间的间隔在窜改着。罗默重视到,我们离木星越远则木星的月蚀呈现得越晚。他论证道,因为当我们分开更远时,光从木星卫星那边要花更长的时候才气达到我们这里。但是,他测得的木星到地球的间隔窜改不是非常精确,与现在的每秒186000英里的值比拟较,那么他所测的光速的数值为每秒140000英里。固然如此,罗默不但证了然光以有限速率行进,并且测量了阿谁速率,他的成绩是出色的――要晓得,这统统都是在牛顿颁发《数学道理》之前11年做出的。

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。

如许,在伽利略之前,没有一小我想看看分歧重量的物体是否确切以分歧速率下落。传闻,伽利略从比萨斜塔大将重物落下,从而证了然亚里士多德的信心是错的。这故事几近不敷以信,但是伽利略的确做了一些等效的事――让分歧重量的球沿光滑的斜面上滚下。这环境近似于重物的垂直下落,只是因为速率小而更轻易察看罢了。伽利略的测量指出,不管物体的重量多少,其速率增加的速率是一样的。比方,你在一个沿程度方向每走10米即降落1米的斜面上开释1个球,则1秒钟后球的速率为每秒1米,2秒钟后为每秒2米,等等,而不管这个球多重。当然,一个铅锤比一片羽毛下落得更快些,那只是因为氛围阻力将羽毛的速率降落。如果一小我开释两个不受任何氛围阻力的物体,比方两个分歧的铅锤,它们则以一样速率降落。在没有氛围停滞东西下落的月球上,航天员大卫,斯各特停止了羽毛和铅锤尝试,并且发明二者确切同时落到月面上。

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