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《定律的由来》

楼主:张士耿  时间:2021-01-22 01:01:34
杠杆原理亦称“杠杆平衡条件”。杠杆原理的内容是:要使杠杆平衡,作用在杠杆上的两个力矩(力与力臂的乘积)大小必须相等,方向相反,即:动力×动力臂= -阻力×阻力臂,用代数式表示为F1· L1=-F2·L2。在两个力矩大小相等、方向相反的情况下,总力矩为零,杠杆达到平衡。在一边增加一个力矩,相反的方向上也必须增加相等的力矩,才能做到总力矩守恒。
杠杆原理也能体现势能的守恒。假设在一杠杆平衡时,杠杆两端各有一物体重量分别为G1和G2,力臂分别为L1和L2,这时有关系式G1·L1=G2·L2成立。如果物体G1下降了高度h1,物体G2上升了高度h2,根据几何学原理,则有h1 / L1=h2 / L2。由上述两等式可推出G1·h1=G2·h2,也就是物体G1在下降中减少的势能等于物体G2在上升中增加的势能。
杠杆原理,阿基米德是把它作为一个几何定理提出的,阿基米德对于杠杆原理的证明采用了重量分割和几何分割的方法。这实际上是几何学方法,它属于逻辑方法。关于这一部分的论述,其总标题是《论平面图形的平衡》。在《论平面图形的平衡》中,阿基米德首先给出了七个公设。之后就是对一个一个的命题进行证明,其方法和形式跟《几何原本》完全一样。这里面的命题当中就有杠杆原理,即命题6。
命题6说的是:可公度的两个量,当其距支点的距离与两个量成反比时,处于平衡状态。
“可公度”就是可以用同一单位进行度量,例如两个量都是重量,就是可公度的。接下来阿基米德画出几何图形,运用几何分割及比例进行了证明。杠杆原理在阿基米德那里完全是一个几何学原理。
在阿基米德之前,中国的墨家(墨子的传人)已经有了对杠杆原理的定性描述。《墨子•经说下》中讲到:“衡,加重于其一旁,必捶。权重不相若也,相衡,则本短标长。两加焉重相若,则标必下,标得权也。”意思是:在杆秤平衡时,在秤的一边加重量,必定会使这边下坠。如果重物和秤锤的重量不一样而又能够平衡,必定是秤头短、秤尾长。这时往秤杆两边加上相同的重量,那么秤尾必定下坠,这是因为秤尾占了权重大的优势。
楼主:张士耿  时间:2021-01-22 01:01:34
阿基米德提出的杠杆原理是最早发现的固体静力学的一条精确的核心定律,浮力定律是流体静力学的精确的核心定律。所以说,阿基米德开创了两门精密物理学科。以数学为工具的精密物理学通常被认为是近代物理,因为它是从近代的伽利略开始发展起来的重要科学。的确,动力学、电磁学、热力学、波动光学等等确实都属于近代科学,但是如果要把静力学、几何光学包括进来的话,那么精密科学应当追溯到两千多年前古希腊的阿基米德和欧几里得。在阿基米德之前,欧几里得已开辟了精确量化的几何光学领域。
杠杆原理和浮力定律作为阿基米德的两大发现都没有刻到阿基米德的墓碑上。阿基米德是个超级牛人,他的发现实在太多。他首先是一位伟大的数学家,能够记到他的墓碑上的只能是数学。按照阿基米德的愿望,人们在他的墓碑上刻了一个高度与直径相等的圆柱体,圆柱体里面是一个与圆柱等直径的球体——象征着他的骄傲的发现:球的体积是装下该球的最小的圆柱体体积的三分之二。
阿基米德第一次发展出了数学物理学的观念,也就是将物理学数学化的观念,这一重要观念在近代由伽利略继承和发展。在阿基米德之后一直到伽利略之前长达18个世纪的漫长时间里,人类没有发现重要定律,特别是量化的定律。这期间出现过各种理论,但都是解释性理论,而不是规律性理论,中世纪的冲力物理学派就很典型。由于缺乏规律性(即共同性和不变性)的东西,这样的理论对现象的解释往往需要拼凑,需要不断地补充添加新的理由,并且不同的人往往会给出不一样的解释。可见,阿基米德的思想却已经超前了后面十几个世纪。
阿基米德把科学知识说成是根据自明的公理演绎出来的一套理论体系,就像欧几里得的公理化几何学体系一样。在《方法论》一书中,阿基米德告诉我们,他在研究面积和体积时总是先做思想上的“实验”。这种“思想实验”的方法对后来的欧洲科学家产生了深远的影响,伽利略、牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦的物理学理论的建立大多是从“思想实验”开始出发的。在中世纪,“思想实验”已成为方法论的一个重要方面。
有意思的是,数学家阿基米德善于运用物理方法来证明数学问题,许多关于面积的命题他就是用杠杆平衡原理进行证明的,他建立杠杆原理的一个重要目的就是为了解决数学问题。后来的牛顿主要是一位物理学家,他则是运用数学方法来证明他的物理学定律,他发明微积分就是为了解决物理学问题。
楼主:张士耿  时间:2021-01-22 01:01:34


楼主:张士耿  时间:2021-01-22 01:01:34
公元前287年,阿基米德出生于西西里岛东南沿海叙拉古城邦的一个贵族家庭。包括西西里岛在内的意大利南部地区在古代被称“大希腊”,这里是古希腊人开拓的西部殖民地。阿基米德的父亲是一位学识渊博的天文学家和数学家,阿基米德从小受到了良好的教育。阿基米德生活的时代叫希腊化时代,这时候古希腊文明已经传播到亚历山大大帝新开拓的疆域,文明的中心也离开了希腊本土,移到了新占领的埃及等地。阿基米德11岁时被父亲送到当时的希腊学术中心──埃及的亚历山大城,跟随欧几里得的学生埃拉托塞和科农(Conon of Samos)学习,一年后欧几里得就去世了。少年阿基米德应该是聆听过欧几里得的教诲。
科农列出了很多数学问题准备去解决,可惜绝大部分问题还没有来得及解决他就去世了。临终前他把这些问题留给了阿基米德,阿基米德不负厚望,把这些问题大都解决了。阿基米德对科农的评价很高,他说:“科农的去世,使他没有足够的时间去研究他已托咐我来完成的那些定理;否则他可能已经发现并阐明了所有这些问题,并将由于许多其他的新发现而丰富了几何学理论,因为我非常清楚,他在数学上具有非凡的能力,他的刻苦也是令人惊叹的。”比阿基米德小25岁的阿波罗尼奥斯在圆锥曲线的研究上也深受科农的影响。我们可以设想,如果不是科农过早地去世,阿基米德应该能够腾出精力来在数学和物理学领域做出更多的发现,16、17世纪的许多科学发现或许在公元前3世纪就会开花结果。
阿基米德还是一位卓越的工程师,他曾设计并监制过许多实用的工具和精巧的观测仪器。他的很多科学理论来自自己的亲身实践,他著名的浮力定律、杠杆原理都是从实验中总结出来的,或来自实验中所得到的启发。不过阿基米德不愿意承认这一点,他把这些原理说成是从直观的公理演绎出来的结论,结果后人都不知道他实际上做过哪些实验。只所以如此,是因为当时有一种从早期希腊哲学延续下来的倾向,即只利用实验去论证事先想好的假设,而不是去发现新的真理。这种倾向在很大程度上制约了古希腊的科学发展,因为身为自由民的哲学家和科学家都不屑于亲自动手做实验,认为动手的活儿应该由奴隶去做。
阿基米德把他天才的科学成就完美地应用在了工程技术方面,特别是为守卫他所在的城邦国家叙拉古立下了卓越功勋,但最终也为此献出了生命。
楼主:张士耿  时间:2021-01-22 01:01:34
公元前218年,地中海北岸的罗马与南岸的迦太基这两大强国爆发了第二次布匿战争(罗马人称迦太基的腓尼基人为“布匿Punici”),夹在中间的叙拉古也卷入其中。本来叙拉古一直是罗马的小跟班,但是公元前216年迦太基著名的军事统帅汉尼拔(Hannibal)大败罗马军队之后,叙拉古的新继任国王希龙尼姆立即见风转舵与迦太基结盟。没承想风向又发生了变化,罗马很快恢复元气占据了优势,于是对希龙尼姆恨得牙痒痒的罗马首先拿叙拉古开刀。罗马军队在马塞拉斯(Marcellus)将军率领下从海路和陆路同时进攻叙拉古。年届古稀的阿基米德虽不赞成战争,但又不得不尽自己的责任去保卫自己的祖国,他在这次保家卫国的战争中大显身手。
据说,他运用杠杆原理造出了一批叫作石弩的抛石机,有效阻止了罗马人攻城。根据一些年代较晚的记载,当时他造了巨大的起重机,可以将敌人的战舰吊到半空中,然后重重地摔下,那场面之震憾可想而知,今天的好莱坞大片也不过如此。传说有一天叙拉古城遭到了罗马军队的海上偷袭,而叙拉古城的青壮年和士兵们都上前线去了,阿基米德就召集妇女和孩子们每人都拿出自己家中的镜子一齐来到海岸边,让镜子把强烈的阳光反射到敌舰的主帆上,成千上万面镜子的反光聚集在船帆的一点上,船帆燃烧起来了,火势趁着风力,越烧越旺。罗马人不知底细,以为阿基米德又发明了新武器,就慌慌张张地逃跑了。当时罗马军中流传着阿基米德的威力,称阿基米德是神话中的百手巨人。将军马塞拉斯也苦笑承认:“这是一场罗马舰队与阿基米德一人的战争”。
围城三年后,叙拉古被强大的罗马军队攻克。攻城前,马塞拉斯命令士兵一定要活捉阿基米德,不得伤害他。但是命令尚未下达下去,一名罗马士兵就闯进了阿基米德的家里。这时阿基米德正在沙堆上研究一个几何学问题,他刚说了一句“不要踩坏了我的圆”,就被罗马士兵一剑刺死。马塞拉斯深感惋惜,他将杀死阿基米德的士兵当作杀人犯予以处决,并为阿基米德修建了一座陵墓,根据阿基米德生前的遗愿,在墓碑上刻上了“圆柱内切球”这一几何图形。
阿基米德的死意味着近代意义上的科学刚一萌芽就遭到摧残,也预示着人类的第一次科学时代行将结束,以及一个重要的工程时代──罗马时代的到来。实际上,阿基米德也是工程时代最重要的奠基者之一。在阿基米德死后,希腊人的学术活动又缓慢延续了好几百年。在希腊化时代结束之后,统治了欧洲及地中海周边地区的罗马人在科学方面没有做出多少贡献,但他们在工程技术方面、社会组织方面取得了巨大成就。
楼主:张士耿  时间:2021-01-22 01:01:34
2. 静力学的基石:来自守恒律的静力学五大公理

让我们穿越1700年,直接跳到文艺复兴时期。这个时期意大利北部的佛罗伦萨共和国出了一位伟大的艺术家和工程师,他就是我们熟悉的达·芬奇(Leonardo da Vinci,公元1452-1519年)。达·芬奇也是一位物理学家,他应用力矩法解释了滑轮的工作原理;在他的一份草稿中,他还研究了物体的斜面运动和滑动摩擦阻力,首先得出了滑动摩擦阻力与物体的摩擦接触面的大小无关的结论。这是达·芬奇在阿基米德的杠杆原理基础上对静力学做出的新的发展。
尽管杠杆原理在静力学中占据核心地位,但是,静力学作为一个体系,仅有杠杆原理是远远不够的,它必须有更为基础的一套公理系统,这套公理系统直到文艺复兴晚期和科学革命的17世纪才逐步形成。
楼主:张士耿  时间:2021-01-22 01:01:34
在达·芬奇的基础上,对物体在斜面上的力学问题的研究,最有功绩的是一个世纪之后文艺复兴晚期的荷兰数学家、工程师西蒙·斯台文(Simon Stevin,又译斯蒂文,公元1548-1620年)。斯台文得出并论证了力的平行四边形法则,这是静力学的第一条公理。
静力学中有五大公理,都跟守恒律有关,或本身就内含着守恒律。这些公理是守恒律在静力学系统中的体现。静力学的五大公理的提出尽管比杠杆原理晚了1800年,但是这些公理比杠杆原理更简单、更直观、更基础,“简单性、直观性、基础性”是公理必须具备的特点。
楼主:张士耿  时间:2021-01-22 01:01:34
公理一: 力的平行四边形合成法则
作用在物体上同一点的两个力,可合成一个合力,合力的作用点仍在该点,其大小和方向由以此两力为边构成的平行四边形的对角线确定,即合力等于分力的矢量和。合力的大小和方向也可通过力三角形法得到:即自任一点O,顺序以两力为两边作力三角形,那么把点O与终点相连接所得的第三边即为合力。
这条法则很容易在解析几何坐标图中得到证明。如果以力的作用点为坐标原点,以两个力中的一个力所在的方向为x轴方向,那么这个平行四边形对角线在x轴上的分量正好等于两个力所构成的边在x轴方向上的分量之和,平行四边形对角线在y轴上的分量正好等于另一力所构成的边在y轴上的分量。
此公理给出了力系简化的基本方法。
平行四边形法则是力的合成法则,也是力的分解法则。这一公理是由意大利的达•芬奇最早做过实验研究,后来由荷兰的斯台文通过大量实验在1586年通过论证得到的,它表明了力的矢量特性和矢量的合成与分解法则。了解力的矢量特性是人类对力认识的一个飞跃,由此也产生了数学上的矢量代数和矢量分析。矢量的特点是其各个分量都具有守恒性,都遵守守恒量的叠加法则。
楼主:张士耿  时间:2021-01-22 01:01:34
斯台文1548年生于曾有“北方威尼斯”之称的布鲁日。布鲁日当时为西班牙统治下的荷兰重要商业港口城市,现在是比利时的旅游城市。斯台文比伽利略大16岁,他是比伽利略更早的近代科学先驱。斯台文的科学贡献爆发期正值伽利略的求学时期,斯台文在力学方面对伽利略产生了重要影响,他的力学成就为后来伽利略的工作奠定了一些基础:一是斯台文解决了斜面上物体的平衡问题,在这个基础上,伽利略通过斜面实验论证出惯性定律。二是早在1586年斯台文就在荷兰西部城市代尔夫特做了落体实验,这是伽利略研究自由落体问题的前导。另外,斯台文早在伽利略之前就已经公开守卫和传播哥白尼的日心说。
斯台文多才多艺,几乎涉猎了所有的学科,从1581年到1617年这37年间,斯台文出版了十几部著作,涉及算术学、会计学、逻辑学、几何学、力学、流体静力学、天文学、测量理论、土木工程、音乐理论、公民社会等各个方面。他还为低洼的荷兰设计和监造了港口、海水防御工程、大型风车以及抵抗西班牙的军事工事,为著名的莱顿大学建立了工程学院。就是这样的一位神级人物,年轻时只是一名职员,33岁时才去莱顿读了两年拉丁语学校,35岁时入读刚建立不久的莱顿大学,一读就是7年,他的许多著作是在读大学期间写的。然后他就一直忙于各个领域的学术研究、民族独立及国家建设事业,直到62岁才想起来去结婚,婚后10年间生了四个孩子,72岁去世。这才是“生命不息,奋斗不止”的精神!事业和家庭都是满满的收获,能成为这样的一位人生大赢家,可以死而无憾了。要说有遗憾,那就是他没能亲历自己孩子的成长,他的二儿子后来也成了莱顿大学的著名教授。
楼主:张士耿  时间:2021-01-22 01:01:34
西蒙. 斯台文


楼主:张士耿  时间:2021-01-22 01:01:34
公理二: 二力平衡公理
作用在物体上的两个力,使物体平衡的充分必要条件是:两个力的大小相等,方向相反,作用线在同一直线上。
这一公理揭示了最简单的力系平衡条件。质点平衡意味着质点受力的总和为零。如果受到两个力作用的话,这两个力一定是相互抵消的,即守恒量为零。

公理三: 加减平衡力系公理
在作用于刚体的任意力系上增加或减去任意平衡力系,不会改变原力系对刚体的作用。
因为平衡力系的受力总和为零,加上零或减去零,原力系不变。
楼主:张士耿  时间:2021-01-22 01:01:34
公理四: 作用力与反作用力公理(牛顿第三定律)
两物体间的作用力与反作用力,大小相等,方向相反,分别作用在两个物体上,作用线沿同一直线。
两个物体间的相互作用力相当于作用在两物体之间的一个质量为零的点上的一对平衡力。这个点的受力总和一定是零,否则(根据牛顿第二定律)它会以无穷大的加速度运动,但这是不可能的。
作用力与反作用力公理是牛顿在《自然哲学的数学原理》中提出的力学三大公理(牛顿三大定律)之一。这个公理跟静力学的公理二有相似之处,经过变通之后就可以看作是公理二的一个特例。

公理五: 刚化公理
变形体在某一力系作用下处于平衡,如将此变形体刚化为刚体,则其平衡状态保持不变。
这条公理说的是物体所受静力的守恒性跟物体的形状、刚性无关。
楼主:张士耿  时间:2021-01-22 01:01:34
在斯台文得出平行四边形法则一个世纪后,1687年,法国数学家、力学家伐里农(Varignon)提出伐里农定理,静力学才算初步完备起来。“静力学”一词是伐里农于1725年引入的。
伐里农定理是继阿基米德的杠杆原理之后的另一个力矩守恒定理,它是关于分力矩和合力矩之间的关系的一个守恒定理。其内容是:对于同一点或同一轴而言,力系的合力之矩等于力系各分力矩之和。在伐里农提出这一力矩守恒定理的同一年,英国的大科学家牛顿出版《自然哲学的数学原理》,经典动力学也建立起来了。
在伐里农的静力学建立一个世纪之后,1788年,法国数学家、力学家拉格朗日(Lagrange)在他的著作《分析力学》中提出了分析静力学。至此,静力学在近代经历了300年的发展,成为一门成熟和完善的物理学分支。从达•芬奇到斯台文、到伐里农、再到拉格朗日,这4位标志性人物在静力学上所做的工作,相隔正好都是100年左右。
楼主:张士耿  时间:2021-01-22 01:01:34
谢谢网友们的支持!
楼主:张士耿  时间:2021-01-22 01:01:34
第3章 状态的守恒定律
──惯性定律(一体系统的规律)


惯性定律可以说是物理学中最简单的一个定律,但是惯性定律的发现却是来之不易,因为从公元前4世纪古希腊的亚里士多德创建粗糙的物理学,到公元17世纪伽利略和笛卡尔发现惯性定律,前后跨越了一千九百六十多年,亚里士多德以及亚里士多德主义者们在物理学上所犯的一些大错就是源于他们不了解惯性定律或对惯性定律没有明确的认识。惯性定律的发现成了物理学史上的一个重大的标志性事件,因为这一发现是近代经典物理学的正式开端。
楼主:张士耿  时间:2021-01-22 01:01:34
1. 亚里士多德可不傻:古代的运动观


那些听过一点伽利略的故事的人,都把亚里士多德当成了大傻瓜。但是如果你读过亚里士多德的原著并对他那个时代有所了解的话,就会知道其实不是这么回事。
亚里士多德说过“凡运动着的事物必然都有推动者在推动着它运动”。但是亚里士多德并没有说运动必须靠外力来推动,他没有后人说的那么傻。亚里士多德并不是完全不了解惯性,他认为运动有两种根源:一种是自身内在的运动根源,一种是被别的事物所推动。显然惯性运动属于前一种情况。亚里士多德还指出一个有限的推动不可能使物体无限地运动下去,你在掷出一个物体时,它离开你的手以后不会立刻停止,而是会运动一段时间,但不会永远运动下去。他所讲的符合我们的常识,在伽利略等人揭开这个现象背后的秘密之前,大家都会这样认为,包括你我。
亚里士多德也在试图找出到底是什么因素会推动物体在脱离第一推动力之后继续运动,他认为推动着物体继续运动的是物体周围的空气,因为开始的那个推动力给了空气这个能力。那么在没有空气的虚空中会怎么样呢?亚里士多德认为也许物体会停止下来,但是停止的理由也不充分,也许,“如果没有某一更有力的事物妨碍的话,它必然无限地运动下去”(亚里士多德:《物理学》第114页,商务印书馆,1982年版,下同)。这可以说是对“惯性定律”的最早表述,但是对于亚里士多德的这句话,后人们,无论是信奉亚里士多德的还是反对亚里士多德的,全都有意或无意地忽视了。当然,这些表述只是揣测,亚里士多德没有像伽利略那样去通过实验寻找答案,在他的《物理学》中既没有实验也没有数学推导。
楼主:张士耿  时间:2021-01-22 01:01:34
但是这部《物理学》为一千八百年后的近代物理学提出了很多的研究课题,这是它的重要价值所在。没有亚里士多德的《物理学》(以及阿基米德的杠杆原理和浮力定律等),就不可能有伽利略和牛顿的物理学。这条发展路线可以用来回答“李约瑟之问”:因为中国古代没有出过亚里士多德(逻辑学、物理学、生物学)、欧几里得(几何学、光学)和阿基米德(数学、物理学)这样的人为后人开山劈路,所以不可能发展出近代的科学。他们的工作是发展出近代科学的最重要的原因之一,也是必要前提。欧几里得和阿基米德的研究成果至今都是中学数学和物理课本中的重要内容,并且将来永远都是。当然,古希腊的成就,远不止这几个人。尽管中国古人早就提出过“格物致知”,但是所得到的不过是碎片化的知识,而不是分门别类的、有内在联系的、系统化的、规律化的科学。
在所有人的朴素观念里,都会把大地当作物体运动的绝对参照系,在我们的日常生活和工作中都是这样做的,当然两千多年前的亚里士多德同样是把大地当作绝对参照系。他对于自然的许多观念是从直观感觉中得来的。不过跟当时的其他民族不同,那时古希腊的学者已经知道了我们脚下的大地是一个球体。在亚里士多德那里,一切物体的运动,包括星体的运动都是以人类所立足的地球为参照物的。尽管亚里士多德的自然思想观念有许多的错误,但以当时以至于之后一千多年的人类认识水平来讲,他并不落后。在亚里士多德之后,古希腊天文学家阿里斯塔克提出了日心说,但是没有根本扭转人类的地心说观念。
楼主:张士耿  时间:2021-01-22 01:01:34
亚里士多德把某些运动看成是“自然的”,他说:“火自然地向上位移,土自然地向下位移”(《物理学》第159页,商务印书馆,1982年,下同)。大概是根据这种“自然运动”的观点,亚里士多德认为重的物体(比重大)下落得快,轻的物体(比重小)下落得慢。他所讲的上升运动和下落运动显然都是在空气中进行的,没有空气就不可能发生自然的上升运动。对于事物的现象用“自然的”或用“本性”来进行解释是没有意义的。科学的探索是要揭示出造成现象的那些内部和外部关联及关联因素。
不过就亚里士多德本人的态度来说,他并没有反对对“自然的”运动进行进一步的探索,他说“自然运动是什么事物推动的,这个问题尚未明白”(《物理学》第230页)。可见,亚里士多德对于真理是持有开放的态度。
亚里士多德把运动分为自然运动和强迫运动,这样的区分本来没有问题,现在我们知道,物体在受力情况下是做强迫运动,在不受力情况下是做匀速直线运动,也就是自然运动。但是亚里士多德的错误在于他把物体下落归为自然运动,不过这一点我们可以原谅他,毕竟2300年前的人怎么也不可能想到那个看不见摸不着的“万有引力”,就连比他晚了1900年的伟大科学家伽利略都没有想到万有引力。若不是学过牛顿力学,我们今天的人也想不到万有引力。
楼主:张士耿  时间:2021-01-22 01:01:34
亚里士多德提出过凡运动着的事物必然都有推动者在推动着它运动,不过他也指出,这个推动者可以是它自身,如动物。亚里士多德认为“动物体的许多运动都是在环境的推动下产生的,其中一些再引起心愿或欲望动作,心愿或欲望再推动整个的动物运动”(《物理学》第224页)。他认为所有的运动还必然有一个最终的第一推动者。牛顿后来也认为存在一个最终的第一推动者。不过牛顿的第一推动者不是一直在推动着事物,而是在运动的一开始推动了事物,更准确地说,它是宇宙万物运动的启动者。在宇宙万物被启动以后,就靠自然界的运动规律来支配了。
亚里士多德的“运动”概念是非常广义的,他说运动有三种:空间方面的运动、性质方面的运动和数量方面的运动。我们现在物理学中讲的运动都是指空间方面的运动。后两者是变化,一个是质变,一个是量变。变化都是内部运动引起的,因此他说“位移是最基本的运动”也是对的。
关于后面所讲到的伽利略的捆绑重物下落运动的思想实验,其实一千九百年前的亚里士多德也有类似的论述:“如果推动者加倍,并且它们本来都是能各自使一个重物在一定的时间里运动一个距离的,那么两个动力合在一起是能够使合在一起的两个重物在同样长的时间里通过同样的距离的,因为比例相同。”(《物理学》第215-216页)伽利略是否从亚里士多德的这段话受到过启发?也未可知。只是,亚里士多德没有把他的这段话用在落体的运动上,因为他认为落体的运动是自然运动而不是被推动的。
楼主:张士耿  时间:2021-01-22 01:01:34
需要说明的是,亚里士多德的“重”和“轻”的概念都是指比重,而不是指“总重”,只是在那个时代,无论是亚里士多德的前辈还是亚里士多德本人都没有对这些概念加以严格界定。亚里士多德也没有说过两个重物加在一起会比一个重物下落得快。在亚里士多德的现存著作里,我也没有找到“重物比轻物下落得快”这样的话,但是他确实说过“重的物质下沉,轻的物质上升”这样的话,重的物质是指“土”这种比重大的物质,轻的物质是指“火”这种比重小的热气体。他所描述的运动物体所处的环境都是地球上的空气中,他讲的这些即使在现在来看也都是大实话。
古人对物质的认识相当模糊,在亚里士多德之前,已有自然哲学家恩培多克勒提出了“火、气、水、土”四元素说,亚里士多德在此基础上加上了第五种元素“以太”,它是亚里士多德所假想的天空上层的物质。尽管人们一直没有发现“以太”,但“以太”还是对科学发展影响了两千多年。尽管在爱因斯坦的相对论中已经摒弃了“以太”假说,但在今天对暗物质和暗能量的科学探索中,仍然有“以太”假说的影子。

楼主:张士耿

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帖子分类:煮酒论史

发表时间:2020-09-27 03:45:47

更新时间:2021-01-22 01:01:34

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