2019-2020学年度人教版选修3-4 15.1相对论的诞生 教案(5)
2019-2020学年度人教版选修3-4 15.1相对论的诞生 教案(5)第2页

  面判断,如果水面是平面则水相对绝对空间没有转动,如果水面是凹面则水相对绝对空间有转动,即只有相对绝对空间的加速运动才产生惯性力,通过惯性力的有无可判断物体相对绝对空间是否加速,并证明绝对空间的存在;(3)相对绝对空间静止或匀速运动的坐标系为惯性系,牛顿力学定律成立;(4)绝对空间中"一无所有",所以绝对空间是"虚空"。

  虽然相对"绝对空间"加速与不加速可以通过惯性力的有无实验判别,但牛顿绝对空间的最大困难是(根据相对性原理):无法通过实验判别物体相对绝对空间是静止还是匀速运动,这正是相对论要讨论的问题(相对论的观点:不存在绝对运动,任何运动都是相对的)。为了后面讨论时空观,我们专门讨论"虚空"和"物质空间"的区别和联系。"虚空"就是"一无所有的空间"(引力场也没有,因为引力场本质上也是一种物质),在物理上有时用"无限远空间"表示,牛顿和爱因斯坦都用过远离所有物质的无限远空间作"思想实验中的空间",因为那里才有真正的惯性系。

  "虚空"是否存在是个哲学问题,它和"物质是否无限可分"的哲学思想关联。关于物质是否无限可分,历史上有两种不同的哲学思想,(1)以亚里士多德为代表[7],认为物质无限可分;(2)以德谟克里特为代表[9],认为物质不是无限可分的,存在最小的不可分粒子,称为"原子"。如果"原子"存在,那么两个原子之间的空间就是"虚空",所以"原子论"与存在"虚空"是一致的;另一方面,如果物质无限可分,那么就不存在原子,物质就是连续的,空间和物质无法分离,所以物质无限可分的哲学思想,必然导致"物质空间"的思想。历史上最明确地把"物质空间"思想表达出来的是笛卡尔,笛卡尔坚持认为,一无所有的空间不存在,存在的空间一定包含物质[5],即为"物质空间"。并且笛卡尔还以此提出了"物质空间宇宙模型"(如图1):