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1、牛顿的绝对时空观和马赫的批判牛顿在自然哲学的数学原理一开头，就以极其精炼的语言提出一系列定义，为后面的运用奠定逻辑基础、其中有：“物理的量”“运动的量”、“物质固有的力”(按：即惯性)、“外加的力”等等接着，又以公理的形式揭出了三大运动定律，即惯性定律、运动定律和作用反作用定律。其中运动定律是这样叙述的，“定律2运动的改变和外加的力成正比。并且发生在外加力的那个直线方向上。”正如前几节所述，牛顿这些概念和定律高度概括了前人的工作紧接着三个定律之后，牛顿提出了6个推论。推论1和推论2涉及力的合成和分解以及运动的叠加原理，推论3和推论4，得出了动量守恒定律，推论5和推论6，包括了伽利略相对性原理。
2、这样，牛顿就把前人的各不相关的独立成果系统化综合在一起，形成了有逻辑联系的整体在这个理论体系的框架中，有一些必不可少的基本要素。牛顿以注释的方式写在定义的后面，这就是他对空间、时间和运动的观点关于时间，他写道：“绝对的、真正的和数学的时间自身在流逝着，而且由于其本性而在均匀地，与任何外界事物无关地流逝着，它又可名为期间；相对的、表观的和通常的时间是期间的一种可感觉的、外部的或者是精确的，或者是变化着的量度，人们通常就用这种量度，如小时、日、月、年来代表真正的时间”关于空间，牛顿写道： “绝对空间，就其本性而言，是与外界任何事物无关而永远是相同的和不动的。相对空间是绝对空间的某一可动部分或其量度
3、，是通过它对其他物体的位置而为我们的感觉所指示出来的，并且通常是把它当作不动的空间的。”关于运动，牛顿写道： “绝对运动是一个物体从某一绝对的处所向另一绝对处所的移动；“真正的、绝对的静止，是指这物体在不动的空间的同一个部分继续保持不动。”这就是牛顿的绝对时空观。牛顿引入绝对时间和绝对空间的概念完全必要的，由此可以提供一个标准来判断宇宙万物所处的状态，究竟是处于静止、匀速运动还是加速运动，才能使“力学有明确的意义”，（爱因斯坦语）为了证明“绝对运动”的存在，牛顿举了水桶旋转的例子他写道：“如果用长绳吊一水桶，让它旋转至绳扭紧，然后将水注入，水与桶都暂处于静止之中。再以另一力突然使桶沿反方向旋转
4、，当绳子完全放松时，桶的运动还会维持一段时间；水的表面起初是平的，和桶开始旋转时一样但是后来，当桶逐渐把运动传递给水，使水也开始旋转。于是可以看到水渐渐地脱离其中心而沿桶壁上升形成凹状(我曾作过这一试验)。运动越快水升得越高直到最后，水与桶的转速一致，水面即呈相对静止水的升高显示它脱离转轴的倾向，也显示了水的真正的、绝对的圆周运动这个运动是可知的，并可从这一倾向测出，跟相对运动正好相反。在开始时，桶中水的相对运动最大，但并无离开转轴的倾向：水既不偏向边缘，也不升高，而是保持平面，所以它的圆周运动尚未真正开始。但是后来，相对运动减小时，水却趋于边缘，证明它有一种倾向要离开转轴这一倾向表明水的真正
5、的圆周运动在不断增大，直到它达到最大值，这时水就在桶中作相对静止所以，这一倾向并不依赖于水相对于周围物体的任何移动，这类移动也无法定义真正的圆周运动。”这就是著名的“水桶实验”牛顿用这个例子雄辩地论证了“绝对运动”概念的合理性牛顿关于“绝对空间”和“绝对时间”的概念，为他的运动理论提供了一个有效的时空框架这种绝对时空观，在承认空间和时间的客观性质上是正确的，但由于把空间和时间看做是与物质运动无关的，因而具有很大的局限性。因为绝对时间和绝对空间毕竟是人为的假设，经不起实践的检验和严密的审查。二百多年来，引起过不少人的怀疑和争议到了19世纪末，奥地利物理学家马赫(Ernst Mach，18381916)在他的力学史评中探刻地分析了牛顿力学的基本概念以及由其反映的机械自然观，作出了深入的批判。