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第11章 风起云涌 (完)

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小相等方向相反的反作用力存在。它指出所有的力都是成对的,只在两个物体相互作用时才能实现(见牛顿运动定律)。

牛顿的万有引力理论的惊人成就,使超距作用力的概念推广到物理学的其他分支中去。但是,牛顿并不能从物理上说清超距作用的实质,所以长期受到各方的严厉批评,直到a.爱因斯坦于1905年提出狭义相对论,指出一切物理作用传播的最大速度是光速以后,人们才认识到牛顿有关超距作用力的概念有极大的局限性。爱因斯坦1915年在他的广义相对论里明确指出,万有引力的传播速度不可能大于光速。

在历史上,有许多科学家和哲学家曾指出,牛顿力学中的力的概念只是一种方法论性质的工具,.r基尔霍夫、h.b.赫兹和e.马赫都认为牛顿的力的概念很难说明力的实质,但都肯定力是一种计算用的量,代表质量和加速度的积。当然,牛顿提出的力的概念对科学进展的贡献很大:没有这种概念,物理就会失掉理论的连贯一致性。

力的单位牛顿第二定律既可以看作是质量的定义,也可以看作是力的定义。前者把力看作是基本量,把质量看作是第二定律的导出量;后者则反之。

我们把长度单位定义为标准衡器在两点之间的距离,或用特定的光谱线波长来度量。同样,时间可以用标准运动的周期。如地球公转周期,时钟的摆动周期,或分子的振动周期来衡量。利用这种长度和时间的单位,我们就能给出速度和加速度的定义和度量。现在,我们通过两种途径探讨牛顿第二定律,即绝对制和引力制。在绝对制中,我们引进标准物体的质量为单位质量,从而根据第二定律,把单位质量产生单位加速度的力作为单位力。其他质量原则上可以和标准单位质量相比,用单位力作用测定它的加速度。这样求得的加速度同它的质量成反比。实验证啁,质量是一个标量,而力和加速度则都是矢量,它们服从矢量合成和分解的规律。

在绝对制中,非相对论力学的牛顿第二定律可写成:

f=ma,

式中f和a为力和加速度;m为该物体的质量。式右的m和a如果是已知的,则本式即为力的定义。所以在绝对制中,质量是基本量,力是导出量。力的量纲是mlt-2,其中m、l、t分别为质量、长度和时间的量纲。

在引力制中,用标准物体所受地球引力作为标准力,因而,引力制把力作为基本量,而根据第二定律,质量为联系力和加速度的比例因子,成为导出量。在引力制中,标准物


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