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2002 年 7 月 10 日

什麼是相對論？ (10) 空間在牛頓力學中的意義
提供者 : 陳輝樺 (AEEA 小組 , NMNS )

說明: 我們經常所說的「空間」量，不外乎是線的長度、曲面的面積、形體的體積等等， 所有這些構成空間概念的「空間」量都是可以用標準尺來度量的。 其實在物理學中，人們要定量地探究許多物理概念，如距離、速度、加速度、作用力、質量、電量、、、等等， 這些物理概念它們每一個都是必須是能夠度量的。 其中「空間 (Space)」和「時間 (Time)」也都是物理概念， 而且是最基本的物理概念， 它們也都必須是能夠度量的，但是要怎樣定義出它們的概念 ? 以及如何進行量測呢 ? 或許讓我們先從空間在牛頓力學中的意義談論起， 在牛頓力學中的「空間」，也就是要確定一個空間點的位置，總需要三個空間量。 它是可以表示成任何三個互為垂直 (Orthogonal) 且個自獨立 (Independence) 的長度空間座標系， 例如常用的直角座標系以 (x, y, z) 表示其三個互為獨立的座標分量； 在球面座標系以 (r, θ, φ) 表示其三個互為獨立的座標分量。 這樣地，其他的物理概念度量就可以用它們來作為量測的標準 (或為參數) 了。 如距離 S、速度 U、 動量 P 等等都可表以空間和時間的函數。 上圖這群跳傘者不正是空間的體驗者。

明日主題 : 什麼是相對論？ 在牛頓力學中時間與空間的數學模型
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作者與主編 : 陳輝樺 、 王夕堯
諮詢服務: 陳輝樺 (NMNS 國立自然科學博物館)
王夕堯 (NTPU 國立台北大學)
蘇明俊 (NKNU 國立高雄師範大學科教所)

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