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2002 年 7 月 11 日

什麼是相對論? (11) 在牛頓力學中時間與空間的數學模型
提供者 : 陳輝樺 (AEEA 小組 , NMNS )

說明: 1687 年出版的《自然哲學的數學原理》中所論述的力學系統,就是牛頓提出的時間與空間之數學模型。 在他的時間與空間數學模型裡,時間與空間是萬事萬物的最基本背景,且它們並不受萬事萬物的影響。 而其中時間又是獨立於空間之外, 時間仿如上圖的電聯車般沿著一條直線 (或該稱之為軌道) 無盡頭地行駛著 (假如可能的話)。 換言之,在牛頓力學中時間與空間的數學模型中, 將「時間」視為「絕對」的, 「時間」本身是一切事物的唯一基本參數, 它是永恆的、是會永遠存在的 (無論是過去的一端,或是未來的一端)、是萬事萬物的起源和終了的見證者。 這些的立據論點令許許多多的哲學派困擾,因為現今大多數人認為宇宙起源於一次的 「大爆發 (大霹靂)」, 假如宇宙真的是創造出來的,那大爆發之前哪來的無限時間的等候呢 ? 在牛頓力學中時間與空間的數學模型中, 又將「空間」視為「固定」的、是無限大的。 因此牛頓力學中所測定的運動是「絕對」的,這個觀點不同於伽利略的「相對」的運動主張。 雖然牛頓力學的理論基礎是伽利略的學說,伽利略主張運動是相對的, 以及牛頓力學的理論中已內含了愛因斯坦特別指出的「宇宙中沒有固定的座標系」, 但牛頓仍堅持宇宙中有 (上帝所在的) 固定的座標系。 牛頓的影響力非常大,一直到 19 世紀末,物理學家仍舊深信宇宙中有這麼一個上帝所在的固定的座標系。

明日主題 : 什麼是相對論? 第一牛頓運動定律到底在講些什麼 ?
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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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