那牛顿接下来就会有一连串的问题等着你:那地球和月球的转动相对于谁?如果是太阳,那地球和太阳的转动又相对于谁?如果是银河系的中心,那整个银河系的转动又相对于谁?
如果这样一直追问下去,你总要找一个静止不动的参考系,来作为0点坐标,定义绝对运动,而这个0点坐标就是那个绝对静止的参考系。
牛顿会告诉你,这个绝对静止的参考系就是绝对空间,一切物体都在相对于绝对空间运动,那么以上一连串的问题都会解决。水直接相对于绝对空间运动,所以水面是下凹的,跟其他物体没有任何关系。
甚至牛顿还认为,就算把宇宙中的所有物质都剔除掉,只留下一个装了水的水桶,当水桶转动的时候,水面也是下凹的。
在极端一点,干脆水桶也不要了,就在绝对空间中留下一坨水,当水无转动的时候,水就是完美的球形,当水相对于绝对空间转动的时候,水就会变成椭球形。
这里,牛顿表述了两个重要的思想:首先,运动是绝对的!就算是在空无一物的空间中,你无法分辨出一个物体在做惯性运动,但是可以分辨出一个物体在做加速运动,比如刚才说转动的水,它会变成椭球形。
其次,物体的惯性是自身的属性,就算撤掉所有的物质,水的惯性依然存在,这是它自身的属性。
看到了吧,牛顿的逻辑非常严谨,智商爆表,一般人很难在牛顿的水桶实验中找到问题。但是一百多年后的奥地利物理学家恩斯特·马赫就对牛顿的绝对空间、绝对运动,以及对惯性的解释提出了批判。
1883年在《力学史评》中,马赫指出,这个世界是相互关联,相互影响的,速度是相对的,加速度也是相对的,没有绝对空间,也没有绝对运动。
牛顿所说的,在空无一物的宇宙中,既然无法分辨出惯性运动,那就说明惯性运动不存在,也进而表明了在一个空无一物的空间中,物体没有惯性。
所以说,一坨在空无一物的空间中旋转的水,不会变成椭球形,依然是球形,因为离开了其他物质,水就没有了惯性。
因此马赫跟牛顿的分歧,就上升到了另外一个更高的层面,物体的惯性是怎么来的?