2.30 牛顿的水桶思想实验
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水桶实验
水桶实验是英格兰物理学家、数学家、天文学家、自然哲学家艾萨克·牛顿爵士所做过的一个实验,用以证明绝对空间的存在。牛顿对于该实验的解释,在一百年后遭到奥地利物理学家、哲学家、心理学家、生物学家马赫的批判和犹太裔理论物理学家、思想家及哲学家爱因斯坦的颠覆。
实验原理
牛顿是这样叙述的:“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,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。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。”

(a)桶吊在一根长绳上,将桶旋转多次而使绳拧紧,然后盛水并使桶与水静止,此时水是平面的。
(b)接着松开,因长绳的扭力使桶旋转,起初,桶在旋转而桶内的水并没有跟着一起旋转,水还是平面的。
(c)转过一段时间,因桶的摩檫力带动水一起旋转,水就形成了凹面。直到水与桶的转速一致。这时,水和桶之间是相对静止的,相对于桶,水是不转动的。但水面却仍然呈凹状,中心低,桶边高。

