上回我们说到,在牛顿的力学体系当中,它必须有一个绝对静止的参考系,这样牛顿才能定义出什么是惯性系,有了惯性系,牛顿的力学才能成立。
所以牛顿就想,什么东西是静止的?他往四周一看,没错,空间是静止的,所以牛顿就在《原理》当中给空间下了这样的定义:绝对的空间,其自身特性与一切外在事物无关,处处均匀,永不移动。
空间这东西虚无缥缈,看不见,摸不着的,你牛顿说它静止就是静止的?所以牛顿不仅给空间下了定义,而且还用了一个巧妙的实验证明了绝对空间的存在。
这个实验就是著名的水桶实验。从一个简单的水桶实验中,我们就能看出,牛顿的智商可以完爆任何人。
现在400年已经过去了,牛顿的水桶依然在转,我们还无法给出合理的答案。
好,我们开始正题。
牛顿说,现在有一个装了半桶水的水桶,把它用软绳吊起来,然后用手转动水桶,把软绳拧成麻花,在你还没有放手的时候,水和水桶是相对静止的,水面是平的。
当我们放开水桶的瞬间,水桶开始旋转,紧接着水也开始跟着水桶转动,就是图中1和2的情形,当水和水桶相对无转动的时候,也就是图中3的情形,但这时的水面却是下凹的。
这里就出现了一个问题,水和水桶相对静止的时候,水却出现的两种状态,第一种水面是平的,也就是在我们没放手的时候;
第二种水面是下凹的,也就是水和水桶同步旋转的时候。这时牛顿就要问了,是什么造成了水面的下凹,也就是水在相对于什么在转动?
如果转动是相对的,且转动是引起惯性离心力的原因,那水面的下凹,肯定跟水桶没有关系,也就是说,并不是水相对于水桶的转动,导致了水面的下凹。
因为当水和水桶静止的时候,水面是下凹的。那么水的转动参照了谁?所以牛顿说,水是相对于绝对空间在转动。
你可能会想,这不对啊,水也可能是相对于我在转动,所以水面是下凹的!那牛顿就会说,如果你也跟着水桶转起来呢?
你依然会看到水面是下凹的,所以水相对于你的转动,并不是水面下凹的原因,那你可能会反驳牛顿,水在相对于地球转动。