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猫头鹰的万花筒

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第188夜 物理学的进化(速度)
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们问:怎样才能增加这段距离呢?这有许多办法,例如在车轮上涂油、把路修得很平滑等。车轮转动得愈容易、路愈平滑,车就可以继续运动得愈远。

    但是,在车轮上涂油和把路修平有什么作用呢?只有一种作用:外部的影响减小了,即车轮里以及车轮与路之间的那种所谓的摩擦力的影响减小了。这已经是对观察得到的现象的一种理论解释,实际上,这个解释还是武断的。

    再往前检查一下,我们便将得到正确的线索。假想路是绝对平滑的,而车轮也毫无摩擦,那么就没有什么东西阻止小车,而它就会永远运动下去。这个结论是从一个理想实验中得来的,而这个实验实际上是永远无法做到的,因为不可能把所有的外界影响都消除。

    这个理想实验指出了真正建立运动的力学基础的线索。

    比较一下对待这个问题的两种方法,我们可以说,根据直觉的观念是这样的:作用愈大,速度便愈大。因此速度本身表明有没有外力作用于物体之上。伽利略所发现的新线索是:一个物体,假如既没有人去推它、拉它,也没有人用别的方法去作用于它,或者简单些说,假如没有外力作用于它,此物体将均匀地运动,即沿一条直线永远以同样的速度运动下去。

    因此,速度本身并不表明有没有外力作用于物体上。隔了一代以后,牛顿将伽利略这个正确的结论表述成了惯性定律。这个定律通常是我们在学校里开始学习物理学时牢记在心的第一条定律,我们有许多人还能记得它:

    任何物体,只要没有外力改变它的状态,便会永远保持静止或匀速直线运动的状态。

    我们已经知道,这个惯性定律不能直接由实验得出,只能根据思索和观察得出。理想实验无论什么时候都是不能实现的,但它使我们对实际的实验有深刻的理解。

    从我们周围各式各样的复杂运动中,我们选匀速直线运动作为第一个例子。这是最简单的运动,因为没有外力作用于运动物体之上。可是匀速直线运动是永远不能实现的,从塔上抛下石子、在平路上推动车子都绝不能实现绝对匀速的运动,因为我们不能完全消除外力的影响。

    在好的侦探故事中,一些最明显的线索往往会引导到错误的猜疑上去。同样地,在力图理解自然规律时,我们发现,最明显的直觉的解释往往是错的。

    人的思维创造出一个一直在改变的宇宙图景。伽利略对科学的贡献就在于毁灭直觉的观点而用新的观点来代替它。这就是伽利略的发现的重要意义。

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