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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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相对运动原理依然是极为有趣的,它本身值得为研究而研究。首先,让我们试图用精确的方式阐述它。
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我们在上面已经说过,形成孤立系统一部分的不同物体的加速度只取决于它们的相对速度和位置,而不取决于它们的绝对速度和位置,只要相对运动所参照的可动轴作匀速直线运动。或者,如果我们乐意的话也可以说,它们的加速度只取决于它们的速度差和坐标差,而不取决于这些速度和坐标的绝对值。
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如果这个原理对相对加速度为真,或者更确切地讲对加速度之差为真,那么把它与反作用定律结合起来,我们将会由此导出,它对绝对加速度亦为真。
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其次,留下要看的是,我们怎么可以证明加速度之差仅取决于速度差和坐标差,或者用数学语言来讲,这些坐标差满足二阶微分方程。
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这种证明能够从实验或先验的思考中演绎出来吗?
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回想一下我们上面说过的话,读者自己便能够做出回答。
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事实上,这样阐述的相对运动原理与我们上面所谓的广义惯性原理非常类似;但它完全不是一回事,因为它是一个坐标差问题,而不是坐标本身的问题。因此,与旧原理相比,新原理告诉我们更多的东西,不过同一讨论还是适用的,并且会得出同一结论;没有必要赘述了。
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牛顿的论据。在这里,我们碰到了一个十分重要的、甚至使人感到有些困惑的问题。我说过,相对运动原理在我们看来不仅仅是实验的结果,而且每一个相反的先验假设都会与心智格格不入。
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