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牛顿物理学的局限性只适用于宏观低速。
牛顿力学只适用于宏观低速(低速是指速度与光速C=300000km/s相比很小)物体,不适用于微观高速运动的物体,比如在考虑接近光速运动的电子或质子的时候就不能用牛顿力学。
牛顿物理学承认绝对时间的概念,但不承认绝对空间。如我们上面提到的,在向火车外扔果核的那一例中,牛顿方程的描述在伽里略变换下是不变的。这个变换讲的是,当两个观测者的参考系作匀速相对运动时,如何把这两个观测者对于同一个事件的记录联系起来。
如果要求物理学与描述事件所用的参考系无关,那么这一不变原理是必需的。如果宇航员到了月球上,发现那里的物理定律不同,他们一定会感到非常惊异。因此,难怪不变原理在现代物理学中起着中心作用。
但是,按照牛顿方程,两个观测者一方面由于相对运动而有不同的位置,另一方面他们对时间却有同样的感觉,而这种感觉是与参考系无关的。这就使得牛顿的或其他任何人的绝对时间观念,得以继续存在。
如果在早期某个时刻,两个观测者的表互相校准过,按照牛顿的世界观,两个人的表将永远显示同样的时间。这听起来非常合理,非常符合我们对时间的常识。 ? 遗憾的是,常识往往是对真实世界的误导,这一点以后会很明显。
其实,当我们注意到麦克斯韦电磁方程在伽里略变换下并非不变时,我们就意识到绝对时间是会有问题的。换句话说,电磁现象是随着伽里略参考系的速度而变化的。然而,伽里略变换之所以成立,正是因为牛顿力学中没有一个绝对静止的状态。
电磁波的不正常表现,暗示着存在一个特殊的参考系,也就是绝对空间幽灵的复活。奇特的作用看来是可能了:例如,光传播的规律似乎应该与观测者的相对速度有关。
此后,洛伦兹发现了一个新的变换——洛伦兹变换——在此变换下麦克斯韦方程是不变的。这一变换和伽里略变换大为不同,特别是,它把两个作匀速 ? 相对运动的观测者的空间和时间坐标混在一起,从而使得光传播的规律与速度无关。
洛伦兹的这个形式古怪的变换,当时被认为只是一种雕虫小技,因而未受到重视。直到爱因斯坦的狭义相对论 1905 年问世,它的命运才改观。
《自然哲学的数学原理》、《光学》。
1、《自然哲学的数学原理》
《自然哲学的数学原理》是英国物理学家艾萨克·牛顿创作的物理学哲学著作,1687年首次出版。
《自然哲学的数学原理》是牛顿重要的物理学哲学著作。全书分为三卷,第一卷“论物体的运动”,表述了牛顿三定律;
第二卷也是“论物体的运动”,论述了阻力下物体的运动,为流体力学开先河;第三卷“论宇宙的系统”,讨论了宇宙系统。
《自然哲学的数学原理》总结了近代天体力学和地面力学的成就,为经典力学规定了一套基本概念,提出了力学的三大定律和万有引力定律,从而使经典力学成为一个完整的理论体系。
该书意味着经典力学的成熟,其中所建立的经典力学的理论体系成为近代科学的标准尺度。?
2、《光学》
《光学》是牛顿系统阐述其光学研究成果的著作,其中他详述了光的粒子理论。他认为光是由非常微小的微粒组成的,而普通物质是由较粗微粒组成。
并推测如果通过某种炼金术的转化“物质和光不能互相转变及物质有无可能由进入其结构中的光粒子得到主要的动力(Activity)。
扩展资料:
牛顿一生取得了很多成果,他在力学、数学、光学、热学、天文学、哲学等多个方面都有贡献,其中最为人们熟知的主要有以下四个方面:在数学上他发明了微积分;
在天文学上他发现了万有引力定律,开辟了天文学的新纪元;在力学中他系统总结了三大运动定律,创立了完整的牛顿力学体系;在光学中他发现了太阳光的光谱,发明了反射式望远镜。
他在1687年发表的论文《自然定律》里,对万有引力和三大运动定律进行了描述。这些描述奠定了此后三个世纪里物理世界的科学观点,并成为了现代工程学的基础。
他通过论证开普勒行星运动定律与他的引力理论间的一致性,展示了地面物体与天体的运动都遵循着相同的自然定律;为太阳中心说提供了强有力的理论支持,并推动了科学革命。
在力学上,牛顿阐明了动量和角动量守恒的原理,提出牛顿运动定律。在光学上,他发明了反射望远镜,并基于对三棱镜将白光发散成可见光谱的观察,发展出了颜色理论。他还系统地表述了冷却定律,并研究了音速。
在数学上,牛顿与戈特弗里德·威廉·莱布尼茨分享了发展出微积分学的荣誉。他也证明了广义二项式定理,提出了“牛顿法”以趋近函数的零点,并为幂级数的研究做出了贡献。
百度百科——艾萨克·牛顿
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