牛顿的代表作始于“质量”的定义

2016-06-23作者:[日]大栗博司编辑:谢爽

自古以来,“存在是什么”就是哲学范畴中的一个基本问题。最初之时,哲学与科学之间区别不大,所以自然不用说,“存在是什么”不仅是一个哲学问题,还是一个自然科学的基本问题。


戈特弗里德•莱布尼茨是一位杰出的科学家、数学家,同时也是哲学家和外交官,17世纪他与牛顿在发现微积分的问题上展开过激烈的竞争。就连这位知识巨匠都曾提出过这样的问题:“为什么这个世界不是虚无,那里存在着什么?”基本粒子物理学是一门探究物质的最小单位及其之间作用力之奥秘的科学。或许可以说,这门学问正好回答了莱布尼茨的问题。发现希格斯玻色子之后完成的标准模型对这个问题做出了现阶段的解答。



人类在从哲学和自然科学两个角度共同思索存在是什么的同时,也在思考存在的物质的测量方法。例如,中国的秦始皇在统一全国之际,在施行统一文字政策的同时,也统一了度量衡。度量衡的“度”指长度,“量”指体积,“衡”指重量。使用相同单位对物体进行准确测量这件事,得到了与“统一文字”地位相当的重视。这是理所当然的,如果不清楚物体的长度和重量,就无法营造文明社会。另外,在思考存在是什么的根本问题上,从定量分析角度准确把握“存在”也是非常必要的。


物理学也要处理各种各样的量,其中“质量”具有极其重要的意义。艾萨克•牛顿在确立古典力学代表作《自然哲学的数学原理》第一卷的序文中,定义了各种术语,其中提出的第一个定义便是质量。即使说物理学这门学问是以这本书为起点的也不为过,而该书的起点则是质量的定义。可能牛顿自己也认为对质量的理解是最重要的。



质量是关乎运动状态变化的量。牛顿认为,质量大的物体,静止的时候难以使其动起来,运动的时候难以使其停下来。物体的质量越大,改变其速度就越难。


一方面质量是物质固有的量,但另一方面物质的重量还与引力的大小有关系。因为地球和月球的引力大小存在差异,所以即便是同一物体也会表现出不同的重量。


可能有很多人还记得在初高中课程中所学的质量与重量的区别。


不过,实际上质量与地面测量的重量是成正比的。例如,据说伽利略•伽利雷从比萨斜塔抛下质量不同的两个铁球,实验结果显示它们是同时落地的。虽然这个实验似乎并未实际进行过,但是后来很多精密实验都验证了“轻重不同的物体会以同样速度下落”这一事实。



重的物体比轻的物体受到的引力作用强,所以仅从这个角度看的话,重的物体应该先着地。但是,因为重的物体与轻的物体相比动起来难,所以从这个角度来看,重的物体着地会迟一些。质量的效果与重量的效果会刚好相互抵消,因此重的物体与轻的物体会同时到达地面。这被普遍认为是质量与重量成正比的证据。


当然牛顿也是知道这一事实的,他在《自然哲学的数学原理》中这样写道:“精密的单摆实验表明质量与重量成正比。”但是,他并未解释质量与重量为什么会成正比。爱因斯坦的广义相对论解决了这个问题。因为本书不会过多提及引力的话题,所以感兴趣的读者请参考《引力是什么》。



最近的实验已经在1/1013的精度上验证了质量与重量的比例关系。因此本书也把质量和重量当成相同的意思来使用(例如,把基本粒子变得拥有质量描述为基本粒子“变重”了)。


内容来源:书问

作者[日]大栗博司
出版人民邮电出版社
定价39元
书籍比价

分享到

扫描二维码 ×

电子纸书

重新定义用户体验:文化·服务·价值

胡晓
清华大学出版社[2018] ¥64

自己可以定义人生的输赢

亚诺
清华大学出版社[2013] ¥14

活在当下

(美)牛顿著;李宛霏,吴瑕编译
万卷出版公司[2015] ¥6

《混凝土结构工程施工质量验收规范》理解与应用

徐有邻
清华大学出版社[2017] ¥35

小学英语质量目标指南 五六年级

窦桂梅、黄耀华、范敏、马艳红、王奇志、王洁、俞琨、芦荣、陈新蕾、赵若冰、任丹、蔡建敏、马晓萌
清华大学出版社[2017] ¥11

建筑工程施工质量与节点标准化图册

张悠荣、李承辉
清华大学出版社[2016] ¥19

护理质量评价体系与考核标准(实用专科护理培训用书)

王海芳 眭文洁 毛莉芬
清华大学出版社[2016] ¥24

出版业领先的TMT平台

使用社交账号直接登陆

Copyright © 2019 BookAsk 书问   |   京ICP证160134号


注册书问

一键登录

Copyright © 2019 BookAsk 书问   |   京ICP证160134号