三、牛顿的绝对时空观与相对性原理

牛顿在建立经典力学体系中，研究了伽利略留下的问题，他不仅研究了位于地球上的人能否感觉到地球是在作加速运动的问题，而且研究了这一问题的一般形式．

牛顿对于伽利略的一些结论，处于匀速直线运动中的人是可能发现他自身的运动的，而物体的速度是一个相对的量，不存在任何某个特殊的、绝对静止的物体系统．地球和太阳在宇宙中也不拥有特殊的地位．尽管牛顿对这些都很理解，但他认为，一个物体的位置和速度只能是相对其他物体而言的，宇宙中尽管不可能有“真正静止”的某种物体，但自然界中还是存在某种可以看作是静止的东西．这种静止的某物就是绝对空间．牛顿的绝对空间是一切物体的存身处，它是静止不动的，任何物体相对于这个绝对空间的位置和速度都是绝对的．另外他还提出了绝对时间的概念．牛顿的绝对时空观可以归纳为如下几点：①存在着绝对时间和相对时间、绝对空间与相对空间之分，在绝对时空中的运动是绝对运动，在相对空间中的运动是相对运动．绝对时空是与任何客观物质及外界状况无关的．②我们通常所感觉到的只是相对空间，绝对空间是人们感受不到的．牛顿认为，尽管我们探知到速度和位置是相对的，但力学加速度是绝对的，并可由实验证明．③假定物体间的相互作用可以超越绝对真空，可以不要任何媒介地在瞬时中发生．④上帝凭自己的永远和普遍存在构成时间和空间， 并给行星的运动以第一推动．

牛顿认为，运动不仅由速度，也由加速度来描述，加速度是由力决定的，所以是个绝对量，这样加速度可以相对于绝对空间而存在．为此牛顿在《自然哲学之数学原理》中描述了一个著名的水桶实验，这是一个任何人都可自己容易重复做出来的实验：水桶挂在一条扭得很紧的绳子上，然

后放手，于是出现在下图中所描述的关键性的观察结果： 1．开始时，桶旋转得很快，但水几乎静止不动，在粘滞力经过足够

的时间使它转动起来之前，水面是平的，完全同水桶被放手前一样． 2．水和桶一起转，水面变成了凹面．

3．桶突然被停止住，但整个水还是继续在转，而水面保持凹形． 牛顿指出，很清楚，桶和水的相对运动并不是决定水面曲率的因素．这

现象的根本原因，一定是水在空间的绝对转动及其伴随加速度．牛顿并进一步指出，地球由于本身转动而鼓出作为支持他的看法的证据．牛顿就把这样的运动看作是相对于绝对空间的运动．

牛顿的绝对时空的观念没有一点成效，它对物理学没有作用，并在物理学的发展进程中被彻底抛弃了．