现在的纪录片和科普书动不动就是高级物理名词，比如黑洞，潮汐引力，但是对物理学的基础却不求甚解。今天我们关掉计算机，合上书，来做一个思想实验。
假如地球是宇宙中孤立的星球，没有其它天体做参照物，有没有办法判断地球在不在自转？
是不是运动一定要有参照物才有意义？到底有没有绝对的运动？
牛顿就思考过这个问题。不过讲牛顿的思想实验之前，先来看看我家两个小朋友的回答。他们建议，向空中垂直发射一个炮弹，看它是不是落在原地。如果地球是不自转的，炮弹就会落回原地，如果地球是自转的，炮弹就会落在地球自转方向的后面。虽然炮弹有自转方向上的初始水平速度，但是一样的转动角度下，在高空的位移比地面的更大，所以炮弹的水平速度不足以让炮弹在高空跟上地球的自转，会落到后面。
现在再来讲牛顿怎么思考这个问题的。牛顿的思考虽然更高级，但在我看来，都是从日常生活最平常的事情中得到启发的。有一次他看见苹果掉落地上，研究出一套万有引力定理，创造了力学和相对运动的理论体系。这一次他大概从井里提起一桶水准备洗苹果，却发现拧成麻花的提桶绳逐渐带着半桶水一起旋转，桶里的水面形成一个凹面。一般人觉得这没什么奇怪，但是牛顿爵士和一般人不一样啊，他意识到，这个凹面可以用来证明有绝对运动的啊！
这里的桶和水有两种状态，第一状态是没有麻花的绳子提起水来，桶及桶中的水是相对是静止的，水面是平的。第二状态是绳子旋转一段时间带动水一起旋转，这时水和桶之间还是相对静止的， 但水面却是凹状。两种状态中，水和桶之间都是相对静止的，但水面却不同，前者平，后者凹。
假如我们是水里的聪明的细菌，所看见的只有水桶和水，那么聪明细菌可以说，水桶是自转的，因为水面是凹的！同样的道理，即便地球是宇宙中孤立的星球，我们也能从放在地球表面的水桶和水，看出地球是不是自转的。因为地球自转太慢，水桶实验干扰太大，人们用另一种单摆（傅科摆）来替代。因为单摆的惯性，单摆总是在同一方向来回摆动。当地球自转时，这个来回摆动的方向相对地球表面的参照物来说，会发生改变，单摆在南北极时，摆动方向对于地面参照物变化最快，一天360度，靠近赤道是变化变慢，在赤道时变化为0。长久以来，傅科摆是地球自转的最直观证明。