作者：虚空圣堂
这非常符合人们的直觉。
空间无处不在，而且空间不可能运动。
这就是惯性系的定义啊。
这下问题解决了。
凡是相对于绝对空间静止或者匀速直线运动的参考系，它就是惯性参考系。
凡是相对于绝对空间做变速运动的参考系，它就是非惯性参考系。
这个定义让牛顿力学定律有了坚实的基础。
在惯性系中，他的理论是成立的。
那么在非惯性系中呢，牛顿也有妙招，吊的不行。
他引入了【惯性力】来弥补理论的缺陷。
这样自己的理论在非惯性系中，也是可以成立和使用的。
还是举个高铁的例子。
假设一个人在高铁座位的支架上放了一个小球。
如果高铁忽然提速，做加速运动，加速度是x。
那么这个人会立刻看到小球向后也做加速运动，加速度也是x。
但是按照牛顿的理论，小球并没有受到前后方向的力啊，为什么会改变运动状态呢？
牛顿定律在非惯性系中遇到了困难。
但是这难不倒牛顿，他假想出了惯性力这个东西。
小球之所以会运动，是因为受到了惯性力的作用。
其大小和火车的加速度，以及小球本身的质量有关。
所以才叫惯性力，因为惯性而产生的力。
虽然惯性力是一个假力，但它对物体的作用是真实的。
至此牛顿的力学体系完美无缺，可以解释世间的一切力学现象。
直到李奇维和爱因斯坦横空出世，发表了狭义相对论。
证明了绝对空间并不存在！
（具体请看前面的内容，再写一遍怕你们说我水文。）
牛顿关于绝对空间的定义是错误的。
时空本是一体，是相对的。
每个独立运动的物体，都有各自特有的时空。
但是狭义相对论否定了绝对空间后，它也遇到了和牛顿同样的难题。
没有了绝对空间，惯性系该怎么定义呢？
要知道，狭义相对论的第一条公理就是：在一切惯性参考系中，所有物理定律都是等价的。
现在李奇维否定了绝对空间的存在，那他就同样解释不了惯性系的问题了。
狭义相对论只能和牛顿力学定律一样，在惯性系中才是成立的。
而现实中是没有惯性系的。
任何地球上的物体都会受到万有引力的作用，从而产生一个加速度，成为变速运动。
惯性系不存在！
基于一个不存在的东西，推导出来的理论当然就会受到质疑。
这就是狭义相对论的第一个核心缺陷。
此外，根据狭义相对论，任何信息的传递速度不可能超过光速。
但是我们仔细研究万有引力公式就会发现，它并没有限制引力传播的速度。
F=GMm/R。里面并没有涉及到时间参数。
而且牛顿本人就是认为万有引力是瞬时传递的，远远大于光速。
这显然与狭义相对论不符合。
因此，万有引力定律需要改造。
这就是狭义相对论的第二个核心缺陷。
怎么解决呢？
真实历史上，爱因斯坦是从惯性力开始思考的。
首先他自问，引力到底是不是瞬时力？
他认为这不可能，因为不符合狭义相对论。
爱因斯坦对麦克斯韦方程组非常钟爱。
他认为引力的传递也是需要媒介的。
他把这种媒介称为“引力场”，就和电场一样。
既然有了引力场，那么物体所受的引力就等于质量乘以引力场强度。
把它和F=ma一对比，就会自然得到惯性质量和引力质量的比是一个常数。
后来，有物理学家通过实验证明，这个常数是1。
那么就意味着惯性质量和引力质量是相等的。（我们平常说的质量都是指引力质量。）
这可不得了。
当时的所有物理学家都不清楚这种相等背后的本质原理。
他们无法从理论上给出证明。
爱因斯坦也不懂。
不过不懂没关系，爱因斯坦又发挥了他那超级敏锐的物理直觉。
他大胆假设：惯性质量和引力质量是等效的。
即广义相对论的第一个原理：等效原理。（是公理）
【惯性力场与引力场的动力学效应是局部不可分辨的。】
什么意思呢？
举个例子。
一个人站在一艘太空飞船的地面上。
如果这时候飞船以加速度g（地球重力加速度）向上加速运动的话。
那么这个人就会同时受到一个反方向的惯性力。
惯性力把他牢牢地压在地上。
惯性力大小就等于人的惯性质量乘以加速度g。
由于人的惯性质量和人的引力质量是相等的。
此时人受到的加速度又是g，和地球的重力加速度一样。
那么这个人就会感受到，自己和在地球上静止一样。
换句话说，宇宙飞船代替了地球。
飞船加速运动产生的惯性力场代替了地球的引力场。
这个人完全分辨不出自己到底是在地球上，还是在一艘以g加速度运动的飞船内。
两者完全等效。
加速度就是引力，惯性力和引力是等效的。
这就是等效原理的内涵。
有了等效原理后，爱因斯坦再处理狭相的第一个问题，惯性系问题，就非常简单了。
因此有加速度的非惯性系，都可以被看成是惯性系处在了引力场之中。
很好理解吧。
因为加速度和引力场是等效的。
因此，也就没有了所谓的非惯性系。
任何非惯性系都可以看成是惯性系不变，引力场在变。
这样的话，在处理任何非惯性系的问题时，就可以只研究引力了。
这时，爱因斯坦就可以顺理成章地把狭义相对性原理，推广到所有参考系之中了。
即广义相对论的第二个原理：广义相对性原理。（也是公理）
【所有物理定律在任何参考系中都保持不变。】
物理规律不再是只在惯性系中不变了。
至此，广义相对论的两大原理建设完成。
注意，这两个公理并不是胡乱提出的。
而是爱因斯坦对物理定律进行深入的分析后，才大胆假设的。
我们马后炮认为很简单，但那是一百多年前。
接下来，就是爱因斯坦啊不李奇维，用这两个原理撬开广义相对论的大门了。
也许聪明的你会问：开始做实验验证吗？
不！
做实验太low了，要做就做思维实验。
(本章完)
第308章 人类智慧最极致的浪漫：时空因你而弯曲！
李奇维通过理性的思考和深入的分析，大胆假设了两个基本原理。
第一，惯性力场和引力场在局部是等效的。
第二，所有物理定律在任何的参考系中都有相同的形式。
基于这两个原理，就可以得出非惯性系=惯性系+引力场。
因此，面对狭义相对论束手无策的非惯性系问题，就可以分解成惯性系问题。
而惯性系很简单，牛顿定律已经研究的很完美了。
剩下只要专心研究万有引力即可。
开始思维实验。
之前我们说了，假设有一艘以加速度g做加速运动的飞船。
如果有个人K，手里拿个篮球，那么他松开手，篮球就会像自由落体一样，落在飞船的地面上。
而且轨迹、速度等和在地球上完全一样。
因为这时候的飞船给人的感觉就相当于地球。
他分不清篮球受到的到底是万有引力，还是飞船给的惯性力。
好了，重点来了！
现在让我们的思想更近一步。
要是K手里拿的不是篮球，而是手电筒呢？
现在飞船继续以加速度g向上运动。
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