type
Post
date
May 19, 2024
slug
summary
惯性系定义,牛顿第一定理
tags
知乎
物理
category
🧲科学好文
status
Published
password
icon
内容全部来源于网络，当然有我自己的理解。维基百科有很好的参考来源。https://en.wikipedia.org/wiki/Inertial_frame_of_reference
先叙述爱因斯坦对惯性定律的总结：Albert Einstein: The Meaning of Relativity, Princeton University Press. p.58
The weakness of the principle of inertia lies in this, that it involves an argument in a circle: a mass moves without acceleration if it is sufficiently far from other bodies; we know that it is sufficiently far from other bodies only by the fact that it moves without acceleration.
各位英文都比我好，就不翻译了。老爱是说牛顿第一定律内部有循环逻辑，不能当成惯性系的定义。如果有人怀疑这个质疑是错误的，请与老爱去讨论，我就不掺和了！
广义相对论认为有物质的时空是弯曲的，所以我们生活的这个宇宙不存在一个普适的惯性标架；但可以存在局部惯性标架。广义相对论中定义的惯性系同样存在循环论证（完全是个人观点），这个循环可能是在边界条件中。在解爱因斯坦引力场方程时，一般需要设置无穷远边界条件：无穷远处度规是平直的洛伦兹度规。
那么就会有这样的疑问1：哪里是无穷远？答1：度规平直处！
疑问2：哪里的度规是平直的？答2：无穷远处！
陷入了前面老爱所描述的循环之中。
在整个理论体系根基的地方，很多事物是不清楚的，相互定义、循环逻辑恐怕是无法避免的。循环定义的另一个例子是：物质质量和力；只能通过牛二定律来相互定义。
既然循环逻辑无法避免（完全是个人观点），那么把这个循环逻辑放在牛顿第二定律更好一些，即：符合牛顿第二定律的参考系是惯性系。这样，牛顿第一定律就成了第二定律的推论，使基本物理定律更加精简，没有冗余。同时使这个循环论证更加明显，不再藏着掖着。
这一观点是有大咖站台的：Steven Weinberg:To Explain the World, the Discovery of Modern Science. HarperCollins, 2015. Ch.14, p.114.（有中译本）
This was already known to Gassendi and Huygens. It is not clear why Newton bothered to include it as a separate law, since the first law is a trivial (though important) consequence of the second.（翻译：（第一定律）早已被伽桑狄和惠更斯所知晓。因为第一定律是第二定律的一个显然（但很重要）的推论，我不清楚为什么牛顿还费尽心机地把它当成一条独立的定律。）
牛顿本人在用绝对时空定义了静止系后，任何相对它静止或者匀速直线运动的参考系就都是惯性系，那么牛二定律在这样的参考系下就成立了；因此在牛顿的《原理》中牛一定律本就是牛二定律的推论。难怪老温头会这样质疑牛顿。
朗道的《力学》教程第3节定义惯性系为：然而，似乎总是存在某种参考系，空间相对它是均匀各向同性，时间是均匀的。我觉得：这样的参考系在宇宙中是不存在的，这种定义和牛顿的绝对时空观没有本质差异，只不过更有欺骗性罢了。
来自：
惯性系定义（牛顿第一定律）刍议 - 知乎用户rL2dt3的文章 - 知乎
https://zhuanlan.zhihu.com/p/266042119
欢迎您在底部评论区留言，一起交流~
相关文章
