说完量子力学，接下来必定要说说相对论，究竟结果相对论也是当今物理学的两大支柱之一。那么在讲相对论之前，仍是很有需要先领会下牛顿力学，因为相对论自己就是同一牛顿力学和电磁学的一个全新的理论。
好，进入今天的正题。
首先我们从牛顿界说出来的绝对空间入手，来领会牛顿力学的根基系统。我们知道绝对空间是牛顿力学中经常被诟病的处所，在相对论出来今后，我们常会说，爱因斯坦否认了绝对空间的存在，认为空间也是相对的，那为什么牛顿昔时非要冒险界说出绝对空间，这个看不见，摸不着的工具？
这事还得从伽利略说起，因为从伽利略起头，经典力学才有了雏形，我们对物体的活动纪律才有了较为准确的熟悉，之前古希腊那一帮子人，总喜好搞哲学上的思辨，在熟悉宿世界的过程中只注重理性思维的感化，从来不亲主动手验证一下本身说的对不合错误。
并且他们一上来就直接想揭示事物背后的真理，回覆物体为什么活动，这样素质性的问题？从来不会研究物体活动的过程，试想一下，您对物体活动的过程都不领会，如何能揭示出物体为什么活动，这样素质性的问题。
而伽利略分歧，他是第一个将理性思维和尝试连系起来的人，开创了近代物理学研究的范本。而且伽利略不再执着于追问物体为什么活动？而是对物体活动的过程进行了切确的描述。
所以从伽利略起头，我们就有了两个主要的力学纪律，以及一个根基道理。第一个是：自由落体定律，再一个是惯性定律，以及相对性道理。
自由落体定律说的是，在不考虑空气阻力的环境下，重物和轻物下落的时候是一样的，原因是他们鄙人落的时辰都有一个固定的加快度，这是后来牛顿才给出了完整的数学描述。
但伽利略仍是用尝试有力的否认了2000年来，亚里士多德的不雅点，不外伽利略并不是做得比萨斜塔尝试，这是后来他的学生诬捏的。
惯性定律说的是，物体一旦活动起来，在没有受到外力阻止的环境下，它将一向活动下去。可以看出，伽利略只说了个大要，表述得并不那么完整。笛卡而后来在他的《方式论》中给出了完整的描述，根基上和我们今天听到的版本一样。
不外，伽利略的说法仍是有力地还击了，亚里士多德所描述的天然活动和受迫活动，亚里士多德认为，任何物体老是倾标的目的于回到他的天然位置，好比苹果的下落，是因为苹果想回到地球的中间，地球的中间是宇宙的中间，所以也是苹果的天然位置。
这种想回到天然位置的活动，不需要任何力的感化，亚里士多德称之为天然活动，受迫活动说的是，当物体受到外力的时辰，被迫分开本来位置的活动。若是外力消逝，物体味遏制活动，倾标的目的于回到他的天然状况，也就是静止的状况。
在亚里士多德的宿世界中，任何物体都倾标的目的于静止，所以静止状况就有了绝对的优胜性，反而活动当作为了反常的行为。
很较着，亚里士多德的话没有一句是靠谱的。
而伽利略强调的是静止和匀速直线活动是完全等价的两种状况，而且给这两种状况起了个名字叫惯性系。
是以就有了相对性道理，说的是在任何惯性系中，力学定律连结不变。好比说，在一个匀速直线活动的火车中，若是您不往外看，您是无法区分火车是在活动，仍是静止。
也就是说，不管您做任何力学尝试，都无法区分火车的活动状况，好比您在火车上不雅察小球的自由落体，跟地面上获得的力学纪律是一样的，在火车上打乒乓球，跟地面上的感触感染完全一样。
伽利略还给出了相对性道理的数学描述，这个特简单，小学的应用题经常会用到伽利略变换。
可以看出伽利略的进献就是牛顿力学的根底，其实还有笛卡尔，不外因为笛卡尔的位置比力尴尬，正益处在了伽利略和牛顿的中心，所以作为科普一般城市略过笛大神，不外如果讲到科学史，或者是哲学，那笛卡尔就是一个非讲不成得人物了。
这里就按照老例，我们直接说牛顿，牛顿可以说是完全担当了伽利略的力学纪律，以及笛卡尔的哲学不雅，在1687年以一本《天然哲学的数学道理》成长了前人的思惟，提出了牛顿力学三大定律，以及万有引力定律，同一了六合。
从牛顿的《道理》中，我们可以看到欧几里得《几何原本》的身影，从界说和正义出发，颠末逻辑严密的数学演绎，得出结论，进而构建整个科学系统。
是以牛顿的《道理》也就当作为了后宿世所有理论系统的范本。《道理》开篇就对证量进行了界说，说质量可由密度和体积配合求出。
而且在力学第必然律中明白地给出了惯性定律的表述，一个质点在不受外力的环境下，将连结静止或匀速直线活动。
第二定律其实是第必然律的延长，也就是一个物体在做惯性活动的时辰，俄然给他施加一个力会怎么样？
牛顿发现，力会改变物体的活动状况，发生一个加快度，这就是牛顿第二定律F=ma。若是这只是中学物理，这个公式就这样了，看起来很简单，不需要进一步描述。
可是我们讲的是相对论，所以我们要从头熟悉一下这个公式。
这里的加快度a是速度的转变率，是速度对时候的导数，也就是在某个无限小的时候内的速度。可以说那时没几小我可以算出a的大小，因为微积分是牛顿发现的，专门用来求解瞬时速度的问题。
牛顿还发现，不异大小的力施加在分歧的物体上，发生的加快度却纷歧样？这是为何？您可能会说，这是质量纷歧样，这是中学教员的说法。背后的真实原因，很是的深邃。
牛顿认为这是惯性的原因，物体所具有的惯性老是倾标的目的于让它连结原先的活动状况。惯性小，物体对力的反映就大，惯性大，对力的反映就小。
惯性的大小，可以经由过程“惯性质量”来权衡，所以惯性质量的界说是，改变物体活动状况的难易水平，或者说是一个物体抵当外力的能力。
可以看出，F=ma中的其实是惯性质量，跟我们常说的质量，也就是引力质量完全分歧，它俩并不是一个工具，惯性质量是抵当力的能力，而引力质量是发生引力的原因。
至于它俩为何相等，至今是个未解之谜，并且关于惯性质量和引力质量之间的关系，会一向延续到广义相对论。这个我们后面还会具体地说到。
按照上面的描述，可以看出，第必然律其实就是第二定律的一个特别环境，也就是当力消逝了今后，物体的活动状况。所以牛顿还从第二定律中窥见了物体下落的原因，很显然物体是受到了某种力的感化，才有了自由落体活动，否则按照第必然律，物体应该匀速直线活动或者静止在半空中。
是以牛顿在寻找这种力的时辰，就发现了万有引力，并给出了一个简练的数学描述，引力的大小跟质量当作正比，这里的质量就是引力质量，跟距离的平方当作反比。
所以第必然律和第二定律可以说是整个牛顿力学的焦点，那么最关头的问题来了，这两个定律在何种环境下当作立？
惯性系！伽利略的相对性道理都说了，力学定律在惯性系下形式连结不变。那么什么是惯性系？
在不受外力的环境下，静止或者做匀速直线活动的参考系就是惯性系，那么不受外力是什么意思？就是在参考系中静止，或做匀速直线活动。
发现没有，这里存在一个轮回论证的问题，我们用不受力界说惯性系，又用惯性系界说不受力，这种轮回论证，申明了惯性系在理论上底子无法界说。
并且，我们在实践中也底子找不到所谓的惯性系，地球在动弹，很较着的科里奥利力可以让我们知道地球在转，不仅如斯，太阳在转，银河系在活动，底子就没有惯性系。
那么没有所谓的惯性系，也无法对惯性系进行界说，那么实际中存在的都是受力的非惯性系，那牛顿第二定律就不当作立，只在抱负状况下当作立。
牛顿力学连当作立的根本都没有，怎么办？这难不倒牛顿，在他的《道理》中，牛顿对空间做了如下的界说：绝对的空间，其自身特征与一切事物无关，处处平均，永不移动。
牛顿描述了一个绝对静止的空间，是以绝对空间就当作为了一个遍布全宇宙的，完美的惯性参照系。那么相对于绝对空间静止，做匀速直线活动的参照系，就是一个惯性系。
而相对于绝对空间做变速活动的参照系，就是一个非惯性参照系。这样一个简单的界说，就让牛顿力学有了坚实的根本，可以区分惯性系和非惯性系。
在惯性系中牛顿力学当作立，在非惯性系中，牛顿为了填补本身理论的缺陷，就设想出了一个惯性力，有了惯性力的插手，牛顿力学就可以非惯性中当作立了。
那么什么是惯性力？为什么要假象一个惯性力？
举个简单的例子，在一列匀速直线活动的火车上，您的桌子上放了一个小球，这是火车俄然以加快度a标的目的前提速，这时您就会看到小球以加快度a标的目的后滚动。
可是按照牛顿力学的阐发，小球只受到了重力和桌面的支撑力，为何小球会俄然以加快度a标的目的后滚动，牛顿力学在非惯性系中就碰到了坚苦。
这时只能假象有一个标的目的后的力感化在了小球的身上，这个力的大小和火车的加快度跟小球的惯性质量有关，所以就叫惯性力。
若是火车一向以a加快的话，那么这个惯性力会一向存在。惯性系固然是假象出来的，可是这个力对物体的感化真实有用。
好了，今天的内容就到这里。下节课，我们说牛顿如何证实绝对空间的存在，他构思出了闻名的水桶尝试，至今无解。
