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   梅乐芝经理的科普文章(六) (第2/3页)

(本章未完,请翻页)kg是对应质量时,那么重量大小会涉及很多因素。如果铁和棉花都在同一位置称重,按理重量完全相同。但体积不同,收到空气浮力不同,造成测量的重量不同。同时称重的手段不同结果也不一样。使用杠杆原理的秤,其实是质量比较(因为区域非常小,可以认为地球对物体的作用效果不变),并不是测量力的工具。如果使用类似弹簧秤的工具,测量力本身大小的话,在地球不同同一位置称重,结果完全不同。而原问题中根本没有提及是否在同一位置测量,采用何种测量方式。那么条件缺乏,需要我们自己填补空白。这种方式不是严格的物理推理方式。这个最终这个比较结果无法确定。当问题的提问形式变化时,变成,我们可能又认为是比较质量大小。问题的自然语言中描述有很多含糊的地方,因此要用物理概念精确给出,避免含糊的提问。在学习自然规律时,原因和结果之间经常出人意料。直接给出结果(比如重量值),经常是理想中的原理分析。给出原因求(测量)结果(给出质量求重量),有大量细微的因素影响结果。如果仅仅是粗略地进行,只为了解原理的话,可以忽略这些。但精确进行测量分析时,所有的影响因素都必须考虑在内,如果这些因素对原理造成干扰的话,要设法消除这些干扰因素。这就是从理论到实验的思维转变。事实上大量的原理都是依赖测量完成的,因为科学本身就是不断分析、验证、修正分析、验证这样的过程。

2同一概念,可以有多种定义,区别在于看待的视角不同。我们可以定义质量是物体所含物质的多少。这个是静态的定义,着眼于物体自身。质量是物体的惯性大小,这个是动态的定义,没有外因无法体现惯性存在。外因可大可小,但无法改变质量大小。所以质量还是物体的内在属性,但外因必须出现,只是不必在意形式。同样是惯性,德国人马赫和牛顿的观点完全不同。马赫认为:惯性源于物体与整个宇宙物质间相互作用的结果,称为马赫原理。牛顿认识:惯性是物体自身与一个超然在外的绝对存在相联系的属性。这个绝对存在称为绝对空间。掌握基础知识后改变视角,可以更清晰地看待规律的发展。形而上者谓之道,大约是这个意思吧。

3伽利略比牛顿更早研究过力,但没有成为一个完整体系。拉格朗日和哈密顿给出了力的另外一个体系,称之为分析力学,但比牛顿晚。所以力的原理以牛顿的名字命名。分析力学的视角比牛顿力学视角更开阔,很容易扩展到统计力学、量子力学。而牛顿力学无法这样扩展。

4通常我们更容易察觉局部密度上的差别。但惯性是以质量为衡量。万有引力总是存在的,从这个意义上讲,马赫原理更接近直觉。能产生这样的感觉吗?

力作用于物体,产生状态变化。那么首先讨论没有力作用时物体的状态。观察我们周围,物体通常是静止的,比如说面前的桌子。那么此时桌子有没有受力?按照万有引力原理,地球肯定对桌子有吸引力。但桌子腿下的地面支撑力抵消了吸引力,所以此时的物体总的受力为0。但是地球围绕着太阳转,同时还自转。假如我们站在太阳上观察,桌子是绕着太阳转的。造成静止与运动两种结果的原因是观察点不同:当以地球为基准时,桌子运动与否是观察桌子和地球之间的位置关系。此刻地球对桌子的引力被地球的某块地面抵消了,地球整体对桌子没有作用力。因此桌子相对地球静止。此时的太阳引力作用于地球全部,包括桌子。可以观察到太阳引力作用的效果,就是太阳绕着地球转。也就是说,讨论状态,确定静止、运动,前提是先确定观察基准,这个基准称为惯性系。

通常社会要求大家做正确的、好的、合理的、光明的事。什么是伟大的、正确的、光荣的?先要说明标准,才能用标准衡量。社会和人是否有唯一正确的、合理的标准,不得而知。不过物理世界中这个简单多了,基准,也就是惯性系,可以有任意多个。最常使用的就是以地球为惯性系,其次是太阳为惯性系,最好的是采用宇宙中一些恒星的平均位置为惯性系。事实上马赫原理就是指以宇宙所有的物质平均下来的惯性系。

(本章未完,请翻页)在某个惯性系下,物体保持静止,或匀速直线运动。都被认为
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