基礎與參考系
慣性參考系
慣性參考系是一個不加速的參考系——它既不加速、也不減速、更不轉向。它的判別標準就是牛頓第一定律:在這樣的參考系裡,一個不受力的物體要麼保持靜止,要麼沿直線勻速滑行。如果無人理睬的東西無緣無故地側移或拐彎,那你的參考系就不是慣性的。
這種差別在日常生活中能切身體會到。站在平穩巡航的火車裡,擱在手心的一枚硬幣會乖乖待著,就像放在結實的地面上一樣;火車的參考系(極接近)是慣性的。可一旦火車剎車,硬幣會在沒有任何手去推它的情況下向前一衝——那突如其來的拉扯,暴露出一個正在加速的非慣性參考系。
狹義相對論完全建立在慣性參考系之上,因為它們構成一個享有特權的家族,物理定律在其中呈現出最簡潔、彼此一致的形式。嚴格說來,沒有哪個真實參考系是完美慣性的——地球既自轉又繞太陽公轉——但一個遠離引力、自由漂浮的實驗室已經非常接近,而在很短的時間尺度內,一張實驗台就夠用了。
no net force ⇒ constant velocity (Newton's 1st law holds)
當不受力的物體都沿直線勻速滑行時,這個參考系恰好就是慣性的。
愛因斯坦的等效原理後來表明,在引力作用下自由下落的參考系在局部也表現得像慣性參考系,而靜止站在地面上的參考系反而不是——這是引力之特殊的一條線索。
又稱
另見