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牛顿为了论证绝对空间的存在，曾设计了一个著名的思想实验：水桶实验。
一个装有水的桶，最初桶和水都静止，水面是平的（图3-2（a））。然后让桶以角速度 ω 转动，刚开始时，水未被桶带动，这时候，桶转水不转，水面仍是平的（图3-2（b））。不久，水渐渐被桶带动而旋转，直到与桶一起以角速度 ω 转动，此时水面呈凹形（图3-2（c））。然后，让桶突然静止，水仍以角速度 ω 转动，水面仍是凹形的（图3-2（d））。
图3-2 水桶实验
（a）桶与水都静止；（b）桶转水未转；（c）水与桶一起转；（d）桶静止水转
在情况（a）和情况（c）中，水相对于桶都静止，但水面在情况（a）时是平的，在情况（c）时是凹的。而在情况（b）和情况（d）中，水相对于桶都转动，但水面在情况（b）时是平的，在情况（d）时是凹的。
显然，水面的形状与水和桶的相对转动无关。水面呈凹形是由于受到惯性离心力的结果。惯性离心力的出现既然与水相对于桶的转动无关，那么与什么有关呢？牛顿认为，与绝对空间有关。惯性离心力产生于水对绝对空间的转动。牛顿认为，转动是绝对的，只有相对于绝对空间的转动才是真转动，才会产生惯性离心力。推而广之，加速运动是绝对的，只有相对于绝对空间的加速才是真加速，才会受到惯性力！通过水桶实验，牛顿论证了绝对空间的存在。