静止与运动的相对性
(1)物体的运动
物体在空间的移动.这一概念是相对的.如果我们说,某一物体移动了,我们是特指它与其他物体的相对位置改变了.如果我们从不同的两个位置来观察同一物体的运动,我们会发现这一物体有着不同的运动方式.
例如,一个人从正在飞行的飞机上抛下来一块石头,对这个人来说,石头是沿着直线落向地面的,但对站在地球上的观察者来说,则是一条抛物线.
那么,这块石头究竟是怎么运动的呢?这样的一个问题其实没有多少实际意义.一个物体沿着抛物线运动的轨迹同样也是相对的.这个道理和古诗中描写从不同角度观看庐山一样“横看成岭侧成峰,远近高低各不同”.
(2)参考系与惯性系
运动是相对来说的.要说明一个物体的运动情况,必须选定另一个物体作参考标准,这种用作参考来说明其他物体运动情况和位置的物体,通常叫做参考系.
设想使一个物体尽可能远离那些可能作用于它的其他物体,作为参考系来观察和研究运动的特性.我们把这样的一个参考系叫做“惯性系”.如果在另一参考系里观察到的物体运动与我们在惯性系里观察到的物体运动方式不同,那么,我们就有理由说,那个参考系本身是运动的.
假如当一个参考系由于外力的作用而运动,在这个参考系里物体的运动规律会发生改变吗?
要回答这个问题,现在让我们坐上一列做匀速直线运动的火车.如果你向空中抛出一个球,你的手仍在抛球处不动,这个球仍然会落到你的手上,并不会因为火车的运动而斜落到别处.这种情况与在静止火车上观察到的情况是相同的.当火车的速度有增减时,情况就不一样了.如果做匀速直线运动的物体改变方向,我们也会马上感觉到.火车突然向右转弯,车上的人会向左倾.如果突然向左转弯呢?车上的人就会向右倾.
总之,我们可以做出下面的结论:一个做匀速直线运动的参考系,同一个惯性系(处于静止状态的参考系)相比较,我们很难发现在它们中的物体运动情形有什么不同.但是,一旦运动着的参考系的运动有所改变(加速、减速或者改变方向),这种变化立即就会对其中的物体产生作用.
(3)静止状态永远消失了
前面我们由实践证实了一个做匀速直线运动的参考系,对其中的物体并不会产生任何影响.这一令人惊异的事实,迫使我们必须修正我们对静止状态这一概念的解释.这就是静止状态与匀速直线运动状态并无不同.因此可以认为:相对于一个惯性系而做匀速直线运动的物体是处于静止状态的.这就告诉我们,绝对的静止状态是不存在的.但另一方面,却存在着无数各种不同的“静止状态”.这就是无数相互做相对匀速直线运动的、处于“静止状态”的参考系,只是其运动速度不同罢了.所以,静止状态是相对的,而不是绝对的.