傲宇阁

手机浏览器扫描二维码访问

第6章 空间和时间1（第2页）

例如，在有轨电车上打乒乓球，人们将会发现，正如在铁轨旁一张台桌上的球一样，乒乓球服从牛顿定律，所以无法得知究竟是火车还是地球在运动。

缺乏静止的绝对标准意味着，人们不能确定，在不同时间发生的两个事件是否发生在空间的相同位置上。

例如，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，这两次弹跳似乎发生在大约相距13米的不同的位置上，因为在这两回弹跳的时间间隔里，有轨电车已在铁轨上走了这么远。

这样，不存在绝对静止意味着不能像亚里士多德相信的那样，给事件指定一个绝对的空间位置。

事件的位置以及它们之间的距离对于在有轨电车上和铁轨上的人来讲是不同的，所以没有理由以为一个人的立场比别人的更优越。

牛顿对不存在绝对位置或所谓绝对空间非常忧虑，因为这和他的绝对上帝的观念不一致。

事实上，即使他的定律隐含着绝对空间的不存在，他也拒绝接受。

因为这个非理性的信仰，他受到许多人的严厉批评，其中最有名的是贝克莱主教。

他是一个相信所有的物质实体、空间和时间都是虚妄的哲学家。

当人们将贝克莱的见解告诉著名的约翰逊博士时，他用脚趾踢到一块大石头上，并大叫道：

“我要这样驳斥它！”

亚里士多德和牛顿都相信绝对时间。

也就是说，他们相信人们可以毫不含糊地测量两个事件之间的时间间隔，只要用好的钟，不管谁去测量，这个时间都是一样的。

时间相对于空间是完全分离并且独立的。

这就是大部分人当作常识的观点。

然而，我们必须改变这种关于空间和时间的观念。

虽然这种显而易见的常识可以很好地对付运动甚慢的诸如苹果、行星的问题，但在处理以光速或接近光速运动的物体时却根本无效。

1676年，丹麦的天文学家欧尔·克里斯琴森·罗默第一次发现了，光以有限但非常高的速度旅行的事实。

他观察到，木星的卫星不是以等时间间隔从木星背后出来，不像如果卫星以不变速度围绕木星运动时，人们会预料的那样。

当地球和木星都围绕着太阳公转时，它们之间的距离在变化着。

罗默注意到，我们离木星越远则木星的月食出现得越晚。

他论证道，因为当我们离开更远时，光从木星卫星那里要花更长的时间才能达到我们这里。

然而，他测得的木星到地球的距离变化不是非常准确，与现在的每秒186000英里的值相比较，那么他所测的光速的数值为每秒140000英里。

尽管如此，罗默不仅证明了光以有限速度行进，并且测量了那个速度，他的成就是卓越的——要知道，这一切都是在牛顿发表《数学原理》之前11年做出的。

直到1865年，当英国的物理学家詹姆斯·麦克斯韦成功地将直到当时用以描述电力和磁力的部分理论统一起来以后，才有了光传播的正确的理论。

麦克斯韦方程预言，在合并的电磁场中可以存在波动的微扰，它们以固定的速度，正如池塘水面上的涟漪那样行进。

如果这些波的波长（两个相邻波峰之间的距离）为1米或更长一些，它们就是我们所谓的射电波。

更短波长的波称做微波（几厘米）或红外线（长于万分之一厘米）。

可见光的波长在一百万分之四十至一百万分之八十厘米之间。

更短的波长被称为紫外线、X射线和伽马射线。

麦克斯韦理论预言，射电波或光波应以某一固定的速度行进。

但是牛顿理论已经摆脱了绝对静止的观念，所以如果假定光以固定的速度行进，人们就必须说清这固定的速度是相对于何物来测量的。

因此有人提出，存在着一种无所不在的称为“以太”

的物质，甚至在“真空的”

空间中也是如此。

正如声波在空气中行进一样，光波应该通过以太行进，所以它们的速度应是相对于以太而言的。

相对于以太运动的不同观察者，会看到光以不同的速度冲他们而来，但是光对以太的速度保持不变。