Re: [問題] 力學第一定律的必要性

看板Physics作者condensed (我的冒險生活)時間14年前 (2012/03/24 20:19)推噓8(8推 0噓 39→)

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我實在看不出過度計較＂牛頓是不是為了要定義慣性系＂很有意義，這就好比問狹義相對論的第二基本假設是否多餘一樣。這裡有些歷史背景的因素，應該被理解。在加利略提出來以前，很多人以為運動中的物體天生就喜歡趨於靜止。所以加利略提出慣性定律，主要目的是區別於前人的認知。因為在當時，你根本還不知道物體是否有加利略所說的慣性，那你如何拿他來定義所謂的慣性系？？？連依此定義出的這種慣性系的＂存在性＂都是個問題了。類似地，狹義相對論，第一基本假設，就說明物理定律在任何慣性系形式相同，因此電磁學定律在任何慣性系都相同，電磁波的波速也就是不變量。所以從這個角度，第二基本假設光速恆定就成了第一假設的自然結果。豈不是顯得多餘而廢話嗎？愛因斯坦當然不會這麼傻，沒有察覺到這個邏輯。只是光速恆定在當時還不是普遍被確定的事情，加利略變換與電磁學定律究竟哪一種要修正，大家都還搞不清楚。所以光速恆定這種觀念，在當時是革命性的。現在回頭去看，也許我們可以說狹義相對論只是一種數學變換，沒有什麼物理。反而是應該看物理定律是否滿足相對論性不變。但我認為這是有點偏頗的說法。物理就是在推翻或修正我們過去對世界的認知，在我們更新了這種認識後，我們才有辦法把它當成是一種定義。可是在更新的過程，與過去的認知相比，更符合世界運作的模式，這是為什麼我們把她叫做定律的理由。在牛頓第一定律前，連慣性系存在與否都是個問題了。所以，的確有被特別強調的必要理由，而不只是為了去定義而已。我覺得弄清楚這個歷史背景即可，只要牛頓書上沒說過，那其他的就沒必要過度猜測或計較，他到底是不是真的為了定義慣性系了。因為就數理上，我也不覺得定義慣性系只能有這麼一種方式。從牛頓的絕對時空觀點，這種慣性系的存在性可能是直接被默認在他的體系裡的。如果第一定律真的只是為了做定義，直接定義好就好了不是嗎？大可以直接把F=ma當作第一定律，而不必特地再寫一條。 ※ 引述《qna (freely falling)》之銘言： : : 我認為第一定律還是必要的，因為考慮第一定律不在的時候，取一個質量為零的物體 : : ，讓他受力為0，那這時候關於任意時間點這個物體的加速度我們根本無法確知，換句 : : 話說他的加速度是0,1,2,3,4等任意數我們根本也無法說明哪個是錯的，那這樣不就會 : : 導致很莫名其妙的結論─在某一個時間點這樣的物體加速度會有無限多個。基於這樣 : : 的理由我認為需要第一定律去補充說明 : 我是覺得 : 如果只是在牛頓力學結構裡意義確實不大 : 解釋成適用的座標其實有點循環論證的味道 : 可是把物理發展歷史的觀點帶入會比較明顯 : 第一定律重點是"沒有力的時候" --- 靜者恆靜動者恆動 : 這要是個先驗事實當時伽利略其實不知道力如何影響運動 : 但知道不受力時是如何 : 也就是說不管第二定律如何描述他要包含慣性定律 : 第二定律要處理"力如何影響運動" : 牛頓的貢獻F=ma 今天如果牛頓寫出F=ma^2 他也要包含"靜者恆靜動者恆動" : 如果和相對論做個比較 : F=ma在相對論裡做了細微的修正 : 但..慣性定律一樣依舊成立...是不會被更動的乃至於在廣義相對論中依然 : 也就是似乎這是個更"基本"的事實 : 做個粗糙比喻第一定律之於第二定律就像等價原理之於愛因斯坦方程 : 有點像引言和本文 : 引言的地位是必須是直觀顯然的經驗事實 : 本文的主結構就會含有比較多的假設成分 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 140.112.4.195

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TDOJ

03/24 21:46, , 1^F

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Frobenius

03/24 21:51, , 2^F

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irrotation

03/24 22:19, , 3^F

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