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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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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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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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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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“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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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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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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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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或者,最好使一个物体受到具有相等张力的几个等价线的同时作用,并用实验寻找使物体处于平衡的所有这些线的方向。这样一来,我们就对力的合成法则进行了实验证实。
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可是,我们到底做了什么呢?我们定义了这条线经受形变时所受到的力,这是有足够的理由的;我们进而假定,如果把一个物体系到这条线上,那么通过线传递给它的力量等于物体施加在这条线上的作用力;毕竟,我们因之使用了作用与反作用相等原理,可是并没有认为它是实验的真理,而认为它正是力的定义。
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这个定义恰如基尔霍夫的定义一样,是约定的,但远非是普遍的。
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并非所有的力都是通过线传递的(况且,为了能够比较这些力,它们都必须通过等价的线传递)。即使可以承认地球是用某种不可见的线系到太阳上,那么至少应该同意,我们没有办法测量它的伸长。
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因此,我们的定义十有九是错误的;我们不能赋予它以任何意义,于是必须回到基尔霍夫的定义。
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那么,为什么要费这个周折呢?你同意,力的某个定义只有在某些特殊个例中才有意义。在这些个例中,你用实验证实,它导致了加速度定律。依据这个实验的力量,你于是把加速度定律作为在所有其他个例中的力的定义。
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把加速度定律作为所有个例中的定义,认为上述实验不是这个定律的证实,而是反作用原理的证实,或者是证明了弹性体的形变仅取决于它所受到的力,这不是会更简单一些吗?
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你的定义能被接受的条件永远不会完全满足,线永远不会没有质量,线除受到系在它的末端的物体的反作用之外永远不会免受其他力的作用,这都没有考虑在内。
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不过,昂德拉德的观念是十分有趣的;即使这些观念不能满足我们的逻辑渴望,但它们却能使我们更好地理解力学基本观念的历史起源。它们提出的见解向我们表明,人类心智本身如何从朴素的拟人说上升到当今的科学概念。
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我们在开始时看到一种很特殊的、总之是相当粗糙的实验;在结束时,我们看到极普遍、极精确的定律,我们认为它的可靠性是绝对的。可以说,由于认为它是约定,我们自己才自愿地把这种确定性给予它。
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那么,加速度定律、力的合成法则仅仅是任意的约定吗?是的,是约定;要说是任意的,那就不对了;它们能够是约定,即使我们没有看到导致科学创造者采纳它们的实验,尽管它们可能是不完善的,但也足以为它们辩护。我们最好时时留心回想这些约定的实验根源。
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科学与假设 第七章 相对运动和绝对运动
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相对运动原理。人们有时力图把加速度定律与更为普遍的原理联系起来。任何系统的运动必须服从同样的定律,不管它是相对于固定轴而言,还是相对于做匀速直线运动的可动轴而言。这就是相对运动原理,它由于两条理由迫使我们接受:第一,最一般的经验证实它;第二,相反的假设与心智格格不入。
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于是,让我们接受它吧,并考虑一个受力的物体;相对于以等于这个物体的初始速度匀速运动的观察者,该物体的相对运动必须等同于它从静止开始的绝对运动。由此我们得出结论,它的加速度不能依赖于它的绝对速度;人们甚至企图从此推导加速度定律的证明。
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在理学学士学位的条例中,长期以来已有这一证明的痕迹。显然,这种企图是无效的。妨碍我们证明加速度定律的障碍在于,我们没有力的定义;这个障碍作为一个整体依旧存在,由于我们乞灵的原理没有向我们提供所缺少的定义。
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