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1701106577 作用与反作用相等原理还留下什么东西呢?如果舍弃了有心力假设,这个原理显然应该如下阐述:施加于与所有外部作用隔离的系统中的各物体上的几何合力将为零。或者,换句话说,这个系统重心的运动将是匀速直线运动。
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1701106579 我们似乎有办法定义质量;重心的位置显然取决于质量所具有的值;有必要以这样的方式安排这些值,使重心的运动可以是匀速直线运动;如果牛顿第三定律是真实的,这将总是可能的,一般说来,这只有在一种方式下才可能。
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1701106581 但是,不存在与所有外部作用隔离的系统;宇宙的各个部分都或多或少地受到所有其他部分的作用。重心运动定律只有应用于整个宇宙时才是严格真实的。
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1701106583 但是,为了由此得到质量的值,有必要观察宇宙重心的运动。这个结果的荒谬是显而易见的;我们只知道相对运动;宇宙重心的运动对我们来说依然是永远不可知的。
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1701106585 因此,什么东西也没有留下来,我们的努力毫无成果;我们被迫退到下述定义,这只不过是一个无能为力的声明:质量是为计算方便而引入的系数。
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1701106587 我们能够通过把不同的值赋予所有质量而重建全部力学。这种新力学既不会与经验相矛盾,也不会与动力学的普遍原理(惯性原理、力与质量和加速度成正比、作用和反作用相等以及重心的匀速直线运动、面积原理)相矛盾。
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1701106589 只是这种新力学的方程不怎么简单。让我们清楚地理解一下:不怎么简单的只可能是头些项,这就是经验已经使我们知道的那些项;人们也许可以稍微改变一下质量,而不使完全方程在简单性方面有所得或有所失。
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1701106591 赫兹(Hertz)曾经提出了一个问题:力学原理是否是严格真实的。他说:“在许多物理学家看来,最间接的经验在任何时候都可以改变牢不可破的力学原理中的一切,这是不可思议的;可是,从经验中得来的东西总可以由经验矫正。”由于我们刚才所说的,这些担心似乎是毫无根据的。
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1701106593 对我们来说,动力学原理乍看起来好像是实验的真理;但是,我们不得不把它们作为定义来使用。正是按照定义,力等于质量与加速度之积;于是,这里就有一个今后不受任何进一步的实验影响的原理。同样根据定义,作用等于反作用。
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1701106595 但是,有人会说,这些不可检验的原理完全没有任何意义;实验不能反驳它们;然而,它不能告诉我们任何有用的东西;这样一来,研究动力学有什么用处呢?
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1701106597 这种轻率的定罪未免太不公平了。在自然界中没有任何完全孤立的、完全摆脱一切外部作用的系统;可是,有几乎孤立的系统吗?
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1701106599 如果这样一个系统被观察到了,人们不仅可以研究它的各部分相对于另外部分的相对运动,而且也可以研究它的重心相对于宇宙其他部分的运动。我们接着查明,这个重心的运动是匀速直线运动,这与牛顿第三定律一致。
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1701106601 这是实验的真理,但实验不能使它失效;事实上,比较精确的实验能告诉我们什么呢?它会告诉我们,定律只不过是差不多真实的;可是,我们早已知道了这一事实。
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1701106603 现在我们能够理解,经验为何能作为力学原理的基础,可是从来也不能与它们矛盾。
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1701106605 拟人的力学。有人会说:“基尔霍夫只是遵循倾向于唯名论的数学家的一般趋势行动;作为一个能干的物理学家,也不能使他避免这一点。他想定义力,为此他采用了呈现在眼前的第一个命题;但是我们不需要力的定义:力的观念是原始的、不可还原的、不能定义的;我们都知道它是什么,我们对它有一种直接的直觉。这种直接的直觉来自费力的概念,我们自幼就熟悉这一概念了。”
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1701106607 但是,首要的是,即使这种直接的直觉使我们了解到力本身的真正本性,可它作为力学的基础还是不够的;况且,它也许是完全无用的。重要的是,不在于了解力是什么,而是了解如何测量力。
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1701106609 对于力学家来说,凡是不能告诉我们测量力的都是无用的,例如,这就像热和冷的主观概念对于研究热的物理学家来说无用一样。这种主观概念不能翻译为数,因而它毫无用处;一个科学家的皮肤是热的绝对不良导体,因而他永远不会感到冷,也不会感到热,可是他能够像任何其他人那样读温度计,这就足以使他构造整个热理论。
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1701106611 现在,对我们来说,这种直接的费力概念不能用来测量力;例如,很清楚,我提50公斤重物就会感到比惯于负重的人劳累。
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1701106613 可是,还有比这更多的东西:这种费力的概念没有告诉我们力的真正本性;它本身最终归结为肌肉感觉的记忆,而且人们无法坚持,当太阳吸引地球时,太阳感受到肌肉感觉。
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1701106615 在那里能够探寻的一切只是一种符号,它并不比几何学家所使用的箭号精确和方便,可是正因为这样它才远离实在。
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1701106617 在力学的诞生中,拟人说起了显著的历史作用;也许它有时还将提供一种符号,这对某些心智来说似乎是方便的;不过,它不能作为真正科学的或哲学的特征的基础。
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1701106619 “线学派”。昂德拉德先生在他的《力学物理学教程》中使拟人的力学恢复了生机。为了与基尔霍夫所属的力学学派相对抗,他奇怪地自称线学派。
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1701106621 这个学派企图把一切都还原为“忽略质量的某些物质系统来考虑,设想该系统处于张力状态,能够把相当大的力量传给遥远的物体,这些系统的理想形式是线。”
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1701106623 传递任何力的线在这个力的作用下稍稍伸长;线的方向告诉我们力的方向,其大小由线的伸长来测量。
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1701106625 于是,人们可以想象这样一个实验。物体A系到线上;在线的另一端施加任何一种力,改变力的大小直到线伸长α;记下物体A的加速度;分开A,把物体B系到同一条线上;重新施加同一力或另外的力,改变力的大小直到线再次伸长α;记下物体B的加速度。然后,用A和B重新开始实验,但是使线伸长β。四个观察到的加速度应当成比例。这样一来,我们就对上面所阐述的加速度定律进行了实验证实。
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