绝对空间是牛顿力学体系的基石,它是一个独立于其中物体、均匀不变、无限广袤的几何化框架,为万物的运动提供了统一的背景参照系。
牛顿系统表述了绝对空间和绝对时间的概念,从而提供了近代力学的时空观。几何化的空间取代了亚里士多德的位置连续统。
这和牛顿的绝对空间形成强烈的对照。牛顿空间没有内禀性质,空间就是一个坐标,用数学来表示,不能说这块空间有什么特点。它没什么特点。
在牛顿那里,空间的层次被取消了,取而代之的是“始终保持均匀与不变”的空间。无限空间中没有中心,也没有天然的处所、位置。
展开阐述
绝对空间是牛顿为构建其经典力学体系而提出的一个基础概念,它与绝对时间一同构成了经典物理学的时空观。
历史背景
在牛顿之前,主导西方思想的是亚里士多德的宇宙观。亚里士多德认为,空间(或称topos,位置)具有内在的、不均匀的性质,例如天上的位置高贵,地上的位置卑下,事物会依其本性向属于它的“自然位置”运动。牛顿的绝对空间概念彻底颠覆了这种位置观。
核心内涵
牛顿的绝对空间被设想为一个纯粹的、无限的三维几何框架。它的关键特征在于其绝对性、均匀性和独立性:
- 绝对性与独立性:绝对空间的存在不依赖于其中的任何物体,即使宇宙空无一物,空间依然存在。
- 均匀性:空间中没有特殊的位置,所有点都是等价的,没有中心或边界,也没有上下贵贱之分。
- 几何化:它是一个抽象的数学坐标系,为所有物理事件提供了一个统一的、固定的背景参照系。
作用与影响
绝对空间概念的提出是“科学革命”的核心内容之一。通过“空间的几何化”,它消解了亚里士多德体系中“月上世界”和“月下世界”的本体论差异,使得天体运动和地面运动可以被同一套力学定律(如万有引力定律)所描述。这一深刻的观念转变为物理学的数学化铺平了道路,是经典力学大厦得以建立的基石。然而,这样一个抽象、均匀的空间,与我们日常经验中充满质的区别、有方向感的空间感受是不同的,这也标志着科学世界与常识世界的初步分离。爱因斯坦的相对论最终否定了绝对时空观。