惯性故事——萨尔维阿蒂的大船

古典物理学从否定亚里士多德的时间和空间观点开始。当时，有一场激烈的争论。哥白尼的支持者声称地球在移动，而那些捍卫亚里士多德托勒密体系的人声称地球是安静的。地球统计学家有强烈的理由反对地震:如果地球在高速运动，为什么地面上的人一点也感觉不到？这确实是一个不可避免的问题。

1632年，伽利略出版了他的名著《托勒密和哥白尼之间的对话》。书中的地震学家“萨尔维蒂”(图4-1)对上述问题给出了详尽的回答。他说:“把你和一些朋友锁在一艘大船甲板下的主舱里。让你带几只苍蝇、蝴蝶和其他小飞虫。在船舱里，放一个大碗，里面有一些鱼。然后，挂上一个水瓶，让水一滴一滴地流进下面的广口水箱。当船静止时，你要仔细观察。虫子在船舱里以恒定的速度向四面八方飞去。鱼漫不经心地向四面八方游去。水滴落入下面的水箱。你放了什么

当把它扔向你的朋友时，只要距离相等，你不必在一个方向比在另一个方向使用更多的力。如果你双脚并拢跳，你会向任何一个方向跳同样的距离。当你仔细观察这些东西，然后使船以任何速度移动时，只要运动是均匀的并且不左右摆动，你就会发现。所有上述现象都没有改变。你无法从这些现象中分辨出船是否在移动。即使船移动得很快，当你跳的时候，你也会像以前一样在船底板上跳同样的距离，你不会跳到比船头更远的船尾。尽管当你跳到空中时，你脚下的船底会向你跳的相反方向移动。当你向你的同伴扔东西时，不管他是在船头还是船尾，只要你站在对面，你就不需要使用更多的力量。和以前一样，水滴会掉到下面的水箱里，没有一滴会掉到船尾。虽然水滴在空中，但这艘船已经驾驶过许多柞蚕。鱼游到水碗前面所用的力不大于游到水碗后面所用的力。它们同样悠闲地游向放在水碗边缘任何地方的诱饵。最后，蝴蝶和苍蝇继续随意地飞来飞去。它们也永远不会向船尾集中注意力，不是因为它们可能会在空中停留很长时间，脱离船的运动，看起来很疲惫地赶上船的运动。"

萨尔瓦托的大船揭示了一个非常重要的事实，即从船上发生的任何现象，你都无法判断船是否在移动。这个论题叫做伽利略的相对论。

用现代语言来说，萨尔瓦托的船是一个所谓的惯性参考系统。也就是说，以不同的匀速运动且不从左向右摆动的船只是惯性参考系统。在一个惯性参照系中可以看到的各种现象在另一个惯性参照系中肯定可以看到，没有任何区别。也就是说，所有惯性参考系统在重量和等效性上是相等的。我们不可能判断哪个惯性参考系统是绝对静止的，哪个是绝对运动的。

伽利略的相对论不仅从根本上否定了对地球静止理论的批评，而且也否定了绝对空间的概念(至少在惯性运动的范围内)。因此，在从经典力学向相对论的过渡中，经典力学的许多概念需要改变，而伽利略的相对论原理不仅不需要任何修正，而且也成为狭义相对论的两个基本原理之一。