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1 # 瀟軒
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2 # 黃粱多夢
力的本質是能改變物體狀態的作用,而加速的箱子裡,物體的相互作用,跟力場裡物體的相互作用是一樣的,這就是等效原理成立的原因!
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3 # 語境思維
等效原理,指重力與引力相等。我看二者皆涉及同一個質量引數。一個質量為m的慣性態剛球,半徑為r,有內秉自旋,角速度ω,作勻速圓周運動,有向心或重力加速度(a=g)。
根據F=ma=mg可知:剛球的重力加速度表現出的下墜力。根據F=ma=mω²r可知:引力是剛球自旋表現出的向心力。萬有引力公式,是實驗公式,無法解釋引力成因。
由此可見,重力=引力,是因為同一個物體的自旋所固有的向心加速度。
伽利略的第一個思想實驗是用來說明自由落體運動的。雖然據說他後來也在比薩斜塔親自做了這個實驗。但他的思想實驗,卻似乎更加可信,甚至不能辯駁。他說:“不考慮空氣阻力,輕的東西將和重的東西同時下落,它們將同時落地。因為假如亞里士多德是對的,重的先落地,而輕的後落地,那麼,倘使我在它們兩個之間連一個無質量的剛性細繩,可以想見,總質量大於它們兩個的單獨質量,於是,按照亞里士多德,這個整體將落的更快,但事實上,輕的東西一定會拖重的那個的後腿。於是這就自相矛盾。可見,亞里士多德是錯誤的,輕的東西和重的一樣,必然需要時刻有相同的速度,它們同時落地。”
這個思想實驗,使得人們認識了自由落體運動的思想精髓——這個思想精髓後來被愛因斯坦概括為等效原理:引力質量與慣性質量是相等的。
這句話可能對一般的讀者來說不是很好理解,但如果對比帶有電荷的粒子就可以看清楚。在電場中受力的電荷,其力的大小與電荷的大小有關,而其加速度的大小與電荷粒子的慣性質量有關。在引力場中,我們發現,引力荷其實等於慣性質量——因為在早期沒有很明確的物理概念,大家把“引力荷”取了另外一個名字叫做“引力質量”。所以,等效原理的基本原理是:引力荷等於慣性質量。
等效原理其實很容易啟發我們發現引力是一種幾何效應。
在教室裡斜拋一個粉筆頭,它總是畫出優雅的弧線。假如沒有空氣阻力,其軌跡是一條拋物線。其運動可以被簡單分解,在豎直方向上,它是帶初速的自由落體運動,在水平方向是勻速直線運動。
一個最簡單的計算可以表明,以相同的初條件斜丟擲不同質量的粉筆頭,其運動軌跡是拋物線,這些拋物線全部是可以重合起來的,因為它們一模一樣。所以等效原理意味著幾何效應。