牛(niu)(niu)頓(dun)(dun)(dun)(dun)力(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)(Newtonianmechanics)以牛(niu)(niu)頓(dun)(dun)(dun)(dun)運(yun)(yun)(yun)動(dong)定(ding)律和(he)(he)萬有(you)引(yin)力(li)(li)定(ding)律(見(jian)萬有(you)引(yin)力(li)(li))為基礎(chu),研究(jiu)(jiu)速度(du)遠小于(yu)光(guang)速的(de)(de)(de)(de)(de)(de)宏觀物體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)運(yun)(yun)(yun)動(dong)規(gui)律。狹(xia)義相(xiang)(xiang)對論(lun)(lun)研究(jiu)(jiu)速度(du)能(neng)與光(guang)速比擬的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)運(yun)(yun)(yun)動(dong),量(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)力(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)研究(jiu)(jiu)電子(zi)(zi)(zi)、質子(zi)(zi)(zi)等微觀粒子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)運(yun)(yun)(yun)動(dong)。從研究(jiu)(jiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)范疇來說(shuo),牛(niu)(niu)頓(dun)(dun)(dun)(dun)力(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)同相(xiang)(xiang)對論(lun)(lun)和(he)(he)量(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)力(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)相(xiang)(xiang)區(qu)別,牛(niu)(niu)頓(dun)(dun)(dun)(dun)力(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)是(shi)(shi)經典力(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)組成部分。繼I.牛(niu)(niu)頓(dun)(dun)(dun)(dun)以后(hou),J.-L.拉(la)格(ge)(ge)朗(lang)日(ri)和(he)(he)W.R.哈(ha)密(mi)頓(dun)(dun)(dun)(dun)相(xiang)(xiang)繼發展了新的(de)(de)(de)(de)(de)(de)力(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)。牛(niu)(niu)頓(dun)(dun)(dun)(dun)力(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)所著重的(de)(de)(de)(de)(de)(de)量(liang)(liang)(liang)(liang)如力(li)(li)、動(dong)量(liang)(liang)(liang)(liang)等都具(ju)有(you)矢(shi)量(liang)(liang)(liang)(liang)性(xing)(xing)質,而且牛(niu)(niu)頓(dun)(dun)(dun)(dun)方(fang)程是(shi)(shi)用矢(shi)量(liang)(liang)(liang)(liang)形式表(biao)達(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de),故牛(niu)(niu)頓(dun)(dun)(dun)(dun)力(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)可稱為矢(shi)量(liang)(liang)(liang)(liang)力(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue);拉(la)格(ge)(ge)朗(lang)日(ri)體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)和(he)(he)哈(ha)密(mi)頓(dun)(dun)(dun)(dun)體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)所著重的(de)(de)(de)(de)(de)(de)量(liang)(liang)(liang)(liang)是(shi)(shi)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng),它具(ju)有(you)標量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)性(xing)(xing)質,可以通過力(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)變分原(yuan)理(li)(li)建(jian)立系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)動(dong)力(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)方(fang)程,故拉(la)格(ge)(ge)朗(lang)日(ri)體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)和(he)(he)哈(ha)密(mi)頓(dun)(dun)(dun)(dun)體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)等可統稱為分析力(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)。因此,從力(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)研究(jiu)(jiu)方(fang)法(fa)和(he)(he)體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)來說(shuo),牛(niu)(niu)頓(dun)(dun)(dun)(dun)力(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)同拉(la)格(ge)(ge)朗(lang)日(ri)體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)和(he)(he)哈(ha)密(mi)頓(dun)(dun)(dun)(dun)體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)相(xiang)(xiang)區(qu)別;但從經典力(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)基本原(yuan)理(li)(li)來說(shuo),拉(la)格(ge)(ge)朗(lang)日(ri)方(fang)程和(he)(he)哈(ha)密(mi)頓(dun)(dun)(dun)(dun)原(yuan)理(li)(li)同牛(niu)(niu)頓(dun)(dun)(dun)(dun)定(ding)律是(shi)(shi)等價的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。然(ran)而,哈(ha)密(mi)頓(dun)(dun)(dun)(dun)原(yuan)理(li)(li)能(neng)應用于(yu)較(jiao)廣泛(fan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物理(li)(li)現象。將拉(la)格(ge)(ge)朗(lang)日(ri)體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)和(he)(he)哈(ha)密(mi)頓(dun)(dun)(dun)(dun)體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(尤其是(shi)(shi)后(hou)者)應用于(yu)物理(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)和(he)(he)天體(ti)(ti)(ti)力(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)中廣泛(fan)出現的(de)(de)(de)(de)(de)(de)保(bao)守系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)統,有(you)極(ji)大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)優點(dian)(dian)。例如,這兩個體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)觀點(dian)(dian)和(he)(he)方(fang)法(fa)對天體(ti)(ti)(ti)力(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)攝(she)動(dong)理(li)(li)論(lun)(lun)和(he)(he)經典統計力(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)理(li)(li)論(lun)(lun)性(xing)(xing)研究(jiu)(jiu)有(you)較(jiao)大價值。
牛(niu)(niu)頓(dun)(dun)于1643年(nian)(nian)(nian)(nian)1月4日生(sheng)于英(ying)格(ge)蘭(lan)(lan)林肯郡格(ge)蘭(lan)(lan)瑟姆(mu)附近的沃爾(er)索(suo)普村。1661年(nian)(nian)(nian)(nian)入英(ying)國(guo)(guo)劍橋(qiao)(qiao)大學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)圣三(san)一(yi)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)院(yuan),1665年(nian)(nian)(nian)(nian)獲(huo)文學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)士(shi)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)位。隨后兩年(nian)(nian)(nian)(nian)在(zai)家鄉躲(duo)避鼠疫(yi),他在(zai)此間制定了一(yi)生(sheng)大多數(shu)重要科學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)創造的藍圖。1667年(nian)(nian)(nian)(nian)牛(niu)(niu)頓(dun)(dun)回劍橋(qiao)(qiao)后當選為劍橋(qiao)(qiao)大學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)三(san)一(yi)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)院(yuan)院(yuan)委,次年(nian)(nian)(nian)(nian)獲(huo)碩士(shi)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)位。1669年(nian)(nian)(nian)(nian)任劍橋(qiao)(qiao)大學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)盧卡斯數(shu)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)教授席位直到(dao)1701年(nian)(nian)(nian)(nian)。1696年(nian)(nian)(nian)(nian)任皇(huang)家造幣廠監(jian)督(du),并移居(ju)倫敦。1703年(nian)(nian)(nian)(nian)任英(ying)國(guo)(guo)皇(huang)家學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)會會長。1706年(nian)(nian)(nian)(nian)受英(ying)國(guo)(guo)女王安(an)娜封爵(jue)。在(zai)晚年(nian)(nian)(nian)(nian),牛(niu)(niu)頓(dun)(dun)潛心(xin)于自然哲學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)與神學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)。1727年(nian)(nian)(nian)(nian)3月20日,牛(niu)(niu)頓(dun)(dun)在(zai)倫敦病逝(shi),享年(nian)(nian)(nian)(nian)84歲。
備注(zhu):牛(niu)頓是(shi)儒略歷1642年(nian)12月25日(ri),即格里歷(陽歷)1643年(nian)1月4日(ri),所以正(zheng)確(que)的出生日(ri)期是(shi)1月4號(hao)。
牛頓力學( Newton's Mechanics )是以牛頓運動(dong)(dong)定律為(wei)基礎,在17世紀以后發展起來(lai)的。直(zhi)接以牛頓運動(dong)(dong)定律為(wei)出發點來(lai)研究質點系統的運動(dong)(dong),這就是牛頓力學。
艾薩(sa)克(ke)牛頓爵(jue)士試圖使(shi)用慣性與力的(de)概念描(miao)述所(suo)(suo)有物體的(de)運(yun)動(dong),所(suo)(suo)以他(ta)(ta)找尋出它們服從確定(ding)的(de)守(shou)恒定(ding)律。在1687年(nian),牛頓接著出版(ban)了他(ta)(ta)的(de)自(zi)然哲學的(de)數學原理論文(wen)。在這里(li)牛頓開創了三個運(yun)動(dong)定(ding)律,到了今日還是(shi)描(miao)述力的(de)方(fang)式。
牛頓力學涉(she)(she)及很多方面(mian),他們都涉(she)(she)及最基本(ben)的三個(ge)定律。
內(nei)容(rong):一切物體(ti)在沒有受到(dao)力或合(he)力為零的作用時,總保持靜止狀(zhuang)態(tai)或勻速直線(xian)運(yun)動狀(zhuang)態(tai)。
說明:物(wu)(wu)(wu)(wu)體(ti)都有維(wei)持(chi)靜止和作(zuo)勻速直線運(yun)(yun)(yun)(yun)動(dong)的(de)(de)趨勢(shi),因(yin)此物(wu)(wu)(wu)(wu)體(ti)的(de)(de)運(yun)(yun)(yun)(yun)動(dong)狀態是(shi)由它的(de)(de)運(yun)(yun)(yun)(yun)動(dong)速度(du)決(jue)定(ding)(ding)的(de)(de),沒有外力(li)(li)(li)(li),它的(de)(de)運(yun)(yun)(yun)(yun)動(dong)狀態是(shi)不會(hui)改變的(de)(de)。物(wu)(wu)(wu)(wu)體(ti)的(de)(de)這種性質稱(cheng)為慣(guan)(guan)性。所(suo)以(yi)牛(niu)頓第(di)一定(ding)(ding)律也(ye)稱(cheng)為慣(guan)(guan)性定(ding)(ding)律。第(di)一定(ding)(ding)律也(ye)闡(chan)明了(le)(le)力(li)(li)(li)(li)的(de)(de)概(gai)念。明確了(le)(le)力(li)(li)(li)(li)是(shi)物(wu)(wu)(wu)(wu)體(ti)間的(de)(de)相互作(zuo)用,指出了(le)(le)是(shi)力(li)(li)(li)(li)改變了(le)(le)物(wu)(wu)(wu)(wu)體(ti)的(de)(de)運(yun)(yun)(yun)(yun)動(dong)狀態。因(yin)為加(jia)速度(du)是(shi)描寫物(wu)(wu)(wu)(wu)體(ti)運(yun)(yun)(yun)(yun)動(dong)狀態的(de)(de)變化,所(suo)以(yi)力(li)(li)(li)(li)是(shi)和加(jia)速度(du)相聯系的(de)(de),而不是(shi)和速度(du)相聯系的(de)(de)。在日常生活中不注意這點,往(wang)往(wang)容(rong)易產生錯覺。
注意:牛頓(dun)第一定(ding)律(lv)并(bing)不是(shi)在所有(you)的參(can)照系里都(dou)成立(li)(li),實際上它只在慣(guan)(guan)性參(can)照系里才成立(li)(li)。因(yin)此常(chang)常(chang)把牛頓(dun)第一定(ding)律(lv)是(shi)否(fou)成立(li)(li),作為(wei)一個(ge)參(can)照系是(shi)否(fou)慣(guan)(guan)性參(can)照系的判據。
內容:物體在受到合(he)(he)外(wai)力(li)的(de)作用會產生加速度,加速度的(de)方向(xiang)和合(he)(he)外(wai)力(li)的(de)方向(xiang)相(xiang)同,加速度的(de)大小與合(he)(he)外(wai)力(li)的(de)大小成正比(bi),與物體的(de)慣性質量成反比(bi)。
公式:F=ma,F為合外力
牛頓第二定(ding)律定(ding)量(liang)描述了力作用的效果(guo),定(ding)量(liang)地量(liang)度(du)了物體的慣性大小(xiao)。它是(shi)矢(shi)量(liang)式,并(bing)且是(shi)瞬(shun)時關系。
要強調的(de)(de)是(shi),物(wu)體(ti)(ti)受到的(de)(de)不(bu)為(wei)零合外力,會產生(sheng)加速度,使(shi)物(wu)體(ti)(ti)的(de)(de)運動狀(zhuang)態或(huo)速度發生(sheng)改(gai)變(bian),但(dan)是(shi)這種改(gai)變(bian)是(shi)和(he)物(wu)體(ti)(ti)本身的(de)(de)運動狀(zhuang)態有關的(de)(de)。
局限:該定律只適(shi)用于宏觀物體(ti)的低速運動。
內容(rong):兩(liang)個(ge)物體之間的作(zuo)用力(li)和(he)反作(zuo)用力(li),在(zai)同一條直線(xian)上,大小相(xiang)等(deng),方向(xiang)相(xiang)反。
需要注意:
(1)作用力(li)和反(fan)作用力(li)是沒(mei)有主(zhu)次、先后之(zhi)分。同時(shi)產生(sheng)、同時(shi)消失(shi)。
(2)這一對(dui)力是(shi)作用在不(bu)同物體上,不(bu)可(ke)能抵消。
(3)作用(yong)力(li)和反(fan)作用(yong)力(li)必須是同一性質(zhi)的(de)力(li)。
(4)與參(can)照系(xi)無關。
質(zhi)點的(de)(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)m與(yu)(yu)其速(su)度v的(de)(de)(de)(de)乘積(mv)。動(dong)(dong)(dong)(dong)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)是(shi)(shi)矢量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang),用符號(hao)p表(biao)示。質(zhi)點組的(de)(de)(de)(de)動(dong)(dong)(dong)(dong)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)為(wei)(wei)組內(nei)各質(zhi)點動(dong)(dong)(dong)(dong)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)矢量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)和。物體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)機(ji)械運動(dong)(dong)(dong)(dong)都(dou)不(bu)是(shi)(shi)孤(gu)立(li)地發生的(de)(de)(de)(de),它與(yu)(yu)周(zhou)圍(wei)(wei)物體(ti)(ti)間(jian)存在著(zhu)相互(hu)作(zuo)用,這種(zhong)相互(hu)作(zuo)用表(biao)現為(wei)(wei)運動(dong)(dong)(dong)(dong)物體(ti)(ti)與(yu)(yu)周(zhou)圍(wei)(wei)物體(ti)(ti)間(jian)發生著(zhu)機(ji)械運動(dong)(dong)(dong)(dong)的(de)(de)(de)(de)傳遞(di)(di)(di)(或轉移)過程,動(dong)(dong)(dong)(dong)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)正是(shi)(shi)從機(ji)械運動(dong)(dong)(dong)(dong)傳遞(di)(di)(di)這個角度量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)度機(ji)械運動(dong)(dong)(dong)(dong)的(de)(de)(de)(de)物理(li)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang),這種(zhong)傳遞(di)(di)(di)是(shi)(shi)等(deng)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)地進行的(de)(de)(de)(de),物體(ti)(ti)2把(ba)多(duo)少(shao)機(ji)械運動(dong)(dong)(dong)(dong)(動(dong)(dong)(dong)(dong)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang))傳遞(di)(di)(di)給物體(ti)(ti)1,物體(ti)(ti)2將失去等(deng)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)動(dong)(dong)(dong)(dong)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang),傳遞(di)(di)(di)的(de)(de)(de)(de)結果(guo)是(shi)(shi)兩(liang)者的(de)(de)(de)(de)總動(dong)(dong)(dong)(dong)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)保持不(bu)變(bian)。從動(dong)(dong)(dong)(dong)力學(xue)角度看(kan),力反映了(le)動(dong)(dong)(dong)(dong)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)傳遞(di)(di)(di)快慢(man)的(de)(de)(de)(de)情況。與(yu)(yu)實物一樣,電磁場(chang)也具有動(dong)(dong)(dong)(dong)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)。例如光子的(de)(de)(de)(de)動(dong)(dong)(dong)(dong)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)為(wei)(wei)p=h/(2π)k,其中(zhong)(zhong)h為(wei)(wei)普朗克(ke)常量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang),k為(wei)(wei)波(bo)長,其大小為(wei)(wei)k=(2π)/λ(λ為(wei)(wei)波(bo)長),方(fang)向(xiang)沿波(bo)傳播方(fang)向(xiang)。在國(guo)際(ji)單(dan)位(wei)制中(zhong)(zhong),動(dong)(dong)(dong)(dong)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)單(dan)位(wei)為(wei)(wei)千克(ke)·米(mi)/秒(kg·m/s)。
動量(liang)守(shou)恒(heng)定(ding)律是(shi)最早發(fa)現(xian)的(de)一條守(shou)恒(heng)定(ding)律,它起源于16~17世紀西(xi)歐的(de)哲學家們對(dui)宇宙運動的(de)哲學思(si)考(kao)。
觀察周圍(wei)運動(dong)著的(de)(de)物(wu)體,我(wo)們(men)看到(dao)它(ta)們(men)中(zhong)的(de)(de)大多數,例如跳動(dong)的(de)(de)皮球、飛行的(de)(de)子彈、走動(dong)的(de)(de)時鐘(zhong)、運轉的(de)(de)機器,都會停(ting)(ting)下來(lai)。看來(lai)宇宙(zhou)間運動(dong)的(de)(de)總(zong)量(liang)似乎在減少(shao)(shao)。整(zheng)個宇宙(zhou)是不(bu)是也像一架機器那樣,總(zong)有一天(tian)會停(ting)(ting)下來(lai)呢?但是,千(qian)百年來(lai)對(dui)天(tian)體運動(dong)的(de)(de)觀測,并沒有發(fa)現宇宙(zhou)運動(dong)有減少(shao)(shao)的(de)(de)跡象。生活(huo)在16、17世紀的(de)(de)許多哲學家(jia)認為,宇宙(zhou)間運動(dong)的(de)(de)總(zong)量(liang)是不(bu)會減少(shao)(shao)的(de)(de),只要(yao)能(neng)找到(dao)一個合適的(de)(de)物(wu)理(li)量(liang)來(lai)量(liang)度(du)運動(dong),就會看到(dao)運動(dong)的(de)(de)總(zong)量(liang)是守恒(heng)的(de)(de)。這個合適的(de)(de)物(wu)理(li)量(liang)到(dao)底是什么呢?
法國哲學(xue)(xue)家(jia)兼數學(xue)(xue)家(jia)、物(wu)理學(xue)(xue)家(jia)笛(di)卡兒提出,質量和速(su)率的(de)乘積是一(yi)(yi)個(ge)合適(shi)的(de)物(wu)理量。可是后(hou)來,荷蘭數學(xue)(xue)家(jia)、物(wu)理學(xue)(xue)家(jia)惠(hui)更(geng)斯(1629—1695)在研究碰(peng)(peng)撞問題時發現:按照笛(di)卡兒的(de)定義,兩個(ge)物(wu)體運動(dong)的(de)總(zong)量在碰(peng)(peng)撞前后(hou)不一(yi)(yi)定守(shou)恒。
牛頓(dun)在總結這些人工作(zuo)(zuo)的(de)(de)(de)(de)(de)基礎上(shang),把笛卡兒的(de)(de)(de)(de)(de)定義作(zuo)(zuo)了(le)重要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)修改(gai),即不(bu)(bu)用(yong)質量和(he)速(su)率的(de)(de)(de)(de)(de)乘積,而(er)(er)用(yong)質量和(he)速(su)度的(de)(de)(de)(de)(de)乘積,這樣就找到了(le)量度運(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)合適的(de)(de)(de)(de)(de)物理量。牛頓(dun)把它叫做“運(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)量”,就是我們現今說的(de)(de)(de)(de)(de)動(dong)(dong)(dong)量。1687年,牛頓(dun)在他的(de)(de)(de)(de)(de)《自(zi)然哲學的(de)(de)(de)(de)(de)數學原理》一(yi)書中指出(chu):某一(yi)方向的(de)(de)(de)(de)(de)運(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)總和(he)減去相反方向的(de)(de)(de)(de)(de)運(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)總和(he)所得(de)的(de)(de)(de)(de)(de)運(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)量,不(bu)(bu)因物體(ti)間的(de)(de)(de)(de)(de)相互(hu)作(zuo)(zuo)用(yong)而(er)(er)發生變化;還指出(chu)了(le)兩個或兩個以(yi)上(shang)相互(hu)作(zuo)(zuo)用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)物體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)共同重心的(de)(de)(de)(de)(de)運(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)狀態,也不(bu)(bu)因這些物體(ti)間的(de)(de)(de)(de)(de)相互(hu)作(zuo)(zuo)用(yong)而(er)(er)改(gai)變,總是保持(chi)靜止或做勻速(su)直線運(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)。
動量守恒定(ding)律的適(shi)用范圍比牛頓運動定(ding)律更廣(guang)
近代(dai)的(de)科學實驗和理論分析都(dou)(dou)表明:在自然(ran)界中(zhong),大(da)到(dao)天體(ti)間的(de)相互(hu)作用(yong)(yong),小到(dao)如質子(zi)、中(zhong)子(zi)等基(ji)本粒(li)子(zi)間的(de)相互(hu)作用(yong)(yong),都(dou)(dou)遵守動量(liang)守恒定(ding)律。因此,它(ta)是自然(ran)界中(zhong)最重(zhong)要、最普(pu)遍的(de)客觀規律之一,比牛頓運動定(ding)律的(de)適(shi)用(yong)(yong)范圍(wei)更廣。下(xia)面(mian)舉一個牛頓運動定(ding)律不(bu)適(shi)用(yong)(yong)而動量(liang)守恒定(ding)律適(shi)用(yong)(yong)的(de)例子(zi)。
在我們考察光(guang)的發(fa)(fa)射(she)和吸收時,會看到這(zhe)(zhe)樣一種現象:在宇宙空(kong)間中某個(ge)地方有時會突(tu)然(ran)發(fa)(fa)出非常明亮的光(guang),這(zhe)(zhe)就(jiu)是超(chao)新星(xing)。可是它很快就(jiu)逐漸(jian)暗淡下(xia)來。光(guang)從這(zhe)(zhe)樣一顆超(chao)新星(xing)出發(fa)(fa)到達(da)地球需(xu)要幾百(bai)萬年(nian),而(er)相(xiang)比之下(xia)超(chao)新星(xing)從發(fa)(fa)光(guang)到熄滅的時間就(jiu)顯得太短了。
當光(guang)從超(chao)新(xin)星到達(da)地(di)(di)(di)球時(shi),它給地(di)(di)(di)球一(yi)個輕(qing)微(wei)的推動,而與此(ci)同時(shi)地(di)(di)(di)球卻(que)無法給超(chao)新(xin)星一(yi)個輕(qing)微(wei)的推動,因為它已經消失了(le)。因此(ci),如果(guo)我(wo)們想像一(yi)下(xia)地(di)(di)(di)球與超(chao)新(xin)星之間(jian)的相互作用,在(zai)同一(yi)瞬間(jian)就不是大小相等、方向相反(fan)了(le)。這(zhe)時(shi),牛頓第(di)三定律顯然已不適用了(le)。
雖然如此,動(dong)(dong)量(liang)(liang)守恒定(ding)律還是正(zheng)確的(de)(de)。不(bu)過,我們必須把(ba)光(guang)(guang)(guang)也(ye)(ye)考(kao)慮在(zai)內。當(dang)超新星發射(she)光(guang)(guang)(guang)時,星體反(fan)沖,得到動(dong)(dong)量(liang)(liang),同時光(guang)(guang)(guang)也(ye)(ye)帶走了(le)大小相等而方向相反(fan)的(de)(de)動(dong)(dong)量(liang)(liang)。等經過幾(ji)百萬(wan)年(nian)之后光(guang)(guang)(guang)到達地球時,光(guang)(guang)(guang)把(ba)它的(de)(de)動(dong)(dong)量(liang)(liang)傳給了(le)地球。這里(li)要注意的(de)(de)是:動(dong)(dong)量(liang)(liang)不(bu)僅可以為實物所攜(xie)帶,而且可以隨著光(guang)(guang)(guang)輻(fu)射(she)一起傳播。當(dang)我們考(kao)慮到上述這點(dian)時,動(dong)(dong)量(liang)(liang)守恒定(ding)律還是正(zheng)確的(de)(de)。
牛頓經典力學(xue)(xue)體系的(de)(de)(de)(de)建立開辟(pi)了科學(xue)(xue)發展的(de)(de)(de)(de)一個新(xin)天(tian)地、新(xin)時代。經典力學(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)廣泛傳播和運用對人(ren)們(men)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)活(huo)和思想產生(sheng)了重大影響(xiang),在一定程度上(shang)(shang)推(tui)動了人(ren)類社(she)會的(de)(de)(de)(de)發展進(jin)步。但經典力學(xue)(xue)存在的(de)(de)(de)(de)固有缺(que)點和局限性也在一定程度上(shang)(shang)阻礙了人(ren)類社(she)會的(de)(de)(de)(de)進(jin)步,產生(sheng)了消極作用。本文將以經典力學(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)建立背(bei)景為(wei)起點,進(jin)一步用辯證的(de)(de)(de)(de)方法分析經典力學(xue)(xue)在人(ren)類歷史(shi)與現實中(zhong)發揮的(de)(de)(de)(de)作用與產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)不良影響(xiang)。
17世紀(ji)的(de)(de)(de)歐洲,經過許多科(ke)學(xue)(xue)(xue)家的(de)(de)(de)努力(li),在天文學(xue)(xue)(xue)和(he)力(li)學(xue)(xue)(xue)方面積(ji)累了(le)(le)豐富資料的(de)(de)(de)基礎上(shang)(shang),英(ying)國科(ke)學(xue)(xue)(xue)家牛頓實現了(le)(le)天上(shang)(shang)力(li)學(xue)(xue)(xue)和(he)地(di)上(shang)(shang)力(li)學(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)綜(zong)合,形成(cheng)了(le)(le)統一的(de)(de)(de)力(li)學(xue)(xue)(xue)體(ti)系(xi)——經典力(li)學(xue)(xue)(xue)。經典力(li)學(xue)(xue)(xue)體(ti)系(xi)的(de)(de)(de)建立(li),是(shi)人(ren)類認識自(zi)(zi)然(ran)及歷史的(de)(de)(de)第一次大(da)飛躍和(he)理論(lun)的(de)(de)(de)大(da)綜(zong)合,它開辟了(le)(le)一個新的(de)(de)(de)時代(dai)(dai),并對科(ke)學(xue)(xue)(xue)發(fa)展的(de)(de)(de)進程以及人(ren)類生(sheng)產生(sheng)活(huo)和(he)思維方式產生(sheng)極其(qi)深(shen)刻的(de)(de)(de)影(ying)響。牛頓經典力(li)學(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)建立(li)是(shi)科(ke)學(xue)(xue)(xue)形態上(shang)(shang)的(de)(de)(de)重要變革,標志著(zhu)近代(dai)(dai)理論(lun)自(zi)(zi)然(ran)科(ke)學(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)誕生(sheng),并成(cheng)為其(qi)他各門自(zi)(zi)然(ran)科(ke)學(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)典范。
牛頓經(jing)典力(li)學體(ti)系(xi)(xi)的建(jian)立得(de)益(yi)于已有的科學成就。哥(ge)白尼(ni)、伽利(li)略、開普勒、笛卡爾等人在天文學、力(li)學、光學、數學等方(fang)面的貢獻,為經(jing)典力(li)學奠定了(le)堅實的基礎,特(te)別是伽利(li)略與開普勒對牛頓經(jing)典力(li)學體(ti)系(xi)(xi)的建(jian)立更(geng)是有著極(ji)其重要的影響。
伽利(li)略通過對自由(you)落體(ti)的研究(jiu),已(yi)經(jing)發(fa)(fa)現了慣性運(yun)動(dong)(dong)和(he)在重(zhong)力作(zuo)用(yong)下(xia)的勻加速運(yun)動(dong)(dong),奠定(ding)了牛頓(dun)第一定(ding)律和(he)第二定(ding)律的基本思(si)想。伽利(li)略關于拋物體(ti)運(yun)動(dong)(dong)定(ding)律的發(fa)(fa)現,對牛頓(dun)萬(wan)有(you)引(yin)(yin)力的學(xue)說也有(you)深刻(ke)的啟示作(zuo)用(yong)。開普(pu)勒所發(fa)(fa)現的行(xing)星運(yun)動(dong)(dong)定(ding)律則(ze)是牛頓(dun)萬(wan)有(you)引(yin)(yin)力學(xue)說產生的最重(zhong)要前提。牛頓(dun)非常善于廣泛汲取(qu)前人的科(ke)學(xue)成果并綜合運(yun)用(yong)多(duo)方(fang)面(mian)的知(zhi)識(shi)進行(xing)跨學(xue)科(ke)的研究(jiu),通過吸收前人的科(ke)學(xue)研究(jiu)成果,牛頓(dun)為(wei)經(jing)典力學(xue)體(ti)系的建立充實(shi)了知(zhi)識(shi)準備。
雖(sui)然經(jing)典(dian)力學建(jian)立在豐富的(de)(de)(de)科(ke)學經(jing)驗之上,但(dan)經(jing)典(dian)力學的(de)(de)(de)建(jian)立和(he)(he)(he)牛(niu)頓(dun)的(de)(de)(de)個人原(yuan)因(yin)有(you)不(bu)可分(fen)割的(de)(de)(de)關系。牛(niu)頓(dun)從青少年時代就對科(ke)學抱有(you)濃厚的(de)(de)(de)興趣、極強的(de)(de)(de)求知欲和(he)(he)(he)探(tan)索欲望(wang),學習非(fei)常(chang)勤(qin)奮。但(dan)他從不(bu)死(si)讀書,喜歡通過實驗來(lai)取得真知,并親自(zi)動手(shou)設計和(he)(he)(he)制作了許多機械裝(zhuang)置和(he)(he)(he)用品,這使他打(da)下了廣博而(er)(er)扎(zha)實的(de)(de)(de)知識(shi)(shi)基礎,同時也具(ju)有(you)創新(xin)意識(shi)(shi)和(he)(he)(he)動手(shou)能力。雖(sui)然牛(niu)頓(dun)是天才,智力水平很高(gao),但(dan)他的(de)(de)(de)天才還來(lai)源于他的(de)(de)(de)勤(qin)奮。他在研(yan)究(jiu)中(zhong)十分(fen)投入,而(er)(er)且常(chang)常(chang)夜以繼日(ri)地(di)學習、工作。這些都培養和(he)(he)(he)鍛煉了牛(niu)頓(dun)的(de)(de)(de)科(ke)學精神,為日(ri)后的(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)打(da)下了堅(jian)實的(de)(de)(de)基礎。
牛(niu)頓(dun)經典力(li)(li)學(xue)的(de)(de)建立,還與他所處(chu)的(de)(de)時代和(he)社會有(you)關。歐洲經過(guo)16世(shi)紀百余年的(de)(de)宗(zong)教(jiao)和(he)政治改(gai)革的(de)(de)大變動之后,到17世(shi)紀下(xia)半葉進入了(le)一個政治上轉為(wei)安(an)寧,經濟(ji)上趨于繁榮(rong)的(de)(de)時期(qi)。生產實踐為(wei)力(li)(li)學(xue)研(yan)究提出了(le)許(xu)多問(wen)題,這(zhe)就(jiu)給科(ke)學(xue)的(de)(de)發展(zhan)以推動力(li)(li)。經過(guo)16世(shi)紀的(de)(de)宗(zong)教(jiao)改(gai)革運(yun)動和(he)17世(shi)紀中后期(qi)的(de)(de)資產階級(ji)革命(ming)運(yun)動,英國(guo)科(ke)學(xue)家擁有(you)了(le)當時世(shi)界上最為(wei)寬松自(zi)由的(de)(de)學(xue)術環境(jing)(jing)。學(xue)術環境(jing)(jing)的(de)(de)改(gai)變,使得對(dui)力(li)(li)學(xue)的(de)(de)研(yan)究擺(bai)脫了(le)不(bu)必(bi)要的(de)(de)束縛,催生了(le)經典力(li)(li)學(xue)體系。
個(ge)人因素,前人經驗(yan),寬松的學術環(huan)境和生產(chan)實(shi)踐的發展,構成(cheng)了(le)經典力學體(ti)系建立的條件和基(ji)礎。
不(bu)難(nan)預料,經典力學(xue)的巨(ju)大成功將(jiang)對人類社會在(zai)各方(fang)面將(jiang)會產生不(bu)可估量的影(ying)響。
(一)對(dui)自然(ran)觀念的影響
牛頓經典力(li)(li)學的(de)(de)(de)成就之大使(shi)(shi)得它(ta)得以廣泛傳播,深深地改變了人(ren)(ren)們(men)(men)的(de)(de)(de)自(zi)(zi)然(ran)(ran)觀(guan)。人(ren)(ren)們(men)(men)往往用(yong)力(li)(li)學的(de)(de)(de)尺度去(qu)衡量(liang)一(yi)切(qie),用(yong)力(li)(li)學的(de)(de)(de)原理去(qu)解(jie)釋一(yi)切(qie)自(zi)(zi)然(ran)(ran)現象,將一(yi)切(qie)運動(dong)(dong)(dong)都(dou)歸(gui)結(jie)為(wei)機(ji)械(xie)運動(dong)(dong)(dong),一(yi)切(qie)運動(dong)(dong)(dong)的(de)(de)(de)原因都(dou)歸(gui)結(jie)為(wei)力(li)(li),自(zi)(zi)然(ran)(ran)界(jie)是(shi)(shi)一(yi)架按(an)照力(li)(li)學規律(lv)(lv)運動(dong)(dong)(dong)著的(de)(de)(de)機(ji)器。這(zhe)(zhe)種(zhong)機(ji)械(xie)唯(wei)物(wu)主義自(zi)(zi)然(ran)(ran)觀(guan)在當時是(shi)(shi)有進步作用(yong)的(de)(de)(de)。由于(yu)它(ta)把(ba)自(zi)(zi)然(ran)(ran)界(jie)中(zhong)起作用(yong)的(de)(de)(de)原因都(dou)歸(gui)結(jie)為(wei)自(zi)(zi)然(ran)(ran)界(jie)本身規律(lv)(lv)的(de)(de)(de)作用(yong),有利(li)于(yu)促使(shi)(shi)科(ke)學家去(qu)探(tan)索自(zi)(zi)然(ran)(ran)界(jie)的(de)(de)(de)規律(lv)(lv)。它(ta)能刺激人(ren)(ren)們(men)(men)運用(yong)分析(xi)和解(jie)剖的(de)(de)(de)方式(shi),從觀(guan)察和實驗中(zhong)取得更多的(de)(de)(de)經驗材料,這(zhe)(zhe)對科(ke)學的(de)(de)(de)發(fa)(fa)展來(lai)說也是(shi)(shi)必要的(de)(de)(de)。但這(zhe)(zhe)種(zhong)思維方式(shi)在一(yi)定程(cheng)度上(shang)忽視(shi)了理論思維的(de)(de)(de)作用(yong),忽視(shi)了事(shi)物(wu)之間的(de)(de)(de)聯系(xi)和發(fa)(fa)展,因而又有著嚴(yan)重的(de)(de)(de)缺陷。
(二)對自(zi)然(ran)科學的影響
牛頓經典力學(xue)的內(nei)容和(he)研究方法對自(zi)然科學(xue),特別是物(wu)理學(xue)起了(le)重大的推動作用(yong),但也(ye)存在著消極影響。
牛頓(dun)(dun)建立的(de)(de)(de)(de)(de)經(jing)典(dian)力學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)體系以及他的(de)(de)(de)(de)(de)力學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)研(yan)究綱(gang)領所獲得的(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)功,在當時使科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)家們以為牛頓(dun)(dun)經(jing)典(dian)力學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)就是(shi)整(zheng)個物理學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue),甚至是(shi)全部自(zi)然(ran)科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)可靠的(de)(de)(de)(de)(de)最終(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)礎。在相當長的(de)(de)(de)(de)(de)歷(li)史(shi)時期內,牛頓(dun)(dun)經(jing)典(dian)力學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)名著《自(zi)然(ran)哲(zhe)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)數學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)原理》一書(shu)成(cheng)為了(le)科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)家們共同遵循的(de)(de)(de)(de)(de)規范,它支(zhi)配了(le)當時整(zheng)個自(zi)然(ran)科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)發展的(de)(de)(de)(de)(de)進(jin)程。他研(yan)究問題的(de)(de)(de)(de)(de)科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)方(fang)法(fa)(fa)(fa)和(he)原理也(ye)普(pu)遍得到(dao)贊賞(shang)和(he)采用。牛頓(dun)(dun)研(yan)究經(jing)典(dian)力學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)方(fang)法(fa)(fa)(fa)論和(he)認(ren)識論,如運用分(fen)析和(he)綜合(he)相結合(he)的(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)法(fa)(fa)(fa)與公理化方(fang)法(fa)(fa)(fa)及科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)簡單性(xing)原則(ze)(ze)、尋求(qiu)因(yin)果關系中(zhong)相似性(xing)統一性(xing)原則(ze)(ze)、以實驗(yan)為基(ji)礎發現物體的(de)(de)(de)(de)(de)普(pu)遍性(xing)原則(ze)(ze)和(he)正(zheng)確對待歸(gui)納結論的(de)(de)(de)(de)(de)原則(ze)(ze),對后世科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)發展也(ye)影響(xiang)深(shen)遠。
經典力(li)學(xue)不但對自然(ran)科學(xue)產(chan)生了很大(da)影響,在(zai)社(she)會(hui)科學(xue)方(fang)面,特別是(shi)對哲學(xue)和(he)人(ren)類思(si)想(xiang)發展,也產(chan)生了重大(da)影響。
在經典力學(xue)的(de)(de)直接(jie)影(ying)響下,英國的(de)(de)霍布斯和洛克(ke)(ke)建(jian)(jian)立(li)和發展(zhan)(zhan)了(le)(le)(le)機械(xie)唯(wei)(wei)物(wu)(wu)主(zhu)(zhu)(zhu)義哲(zhe)學(xue),并由于其(qi)強大的(de)(de)影(ying)響力,使得(de)唯(wei)(wei)物(wu)(wu)論從宗教神學(xue)那里爭得(de)了(le)(le)(le)發言權(quan),并在隨后形(xing)成了(le)(le)(le)人類(lei)歷史上(shang)唯(wei)(wei)物(wu)(wu)主(zhu)(zhu)(zhu)義和唯(wei)(wei)心主(zhu)(zhu)(zhu)義斗(dou)爭最為激烈的(de)(de)一段(duan)時(shi)(shi)期(qi)。經過(guo)康德(de)和黑格爾(er)對(dui)辯(bian)證(zheng)法和機械(xie)唯(wei)(wei)物(wu)(wu)主(zhu)(zhu)(zhu)義的(de)(de)研究和發展(zhan)(zhan),以(yi)及馬克(ke)(ke)思和恩(en)格斯對(dui)哲(zhe)學(xue)已有研究成果的(de)(de)吸(xi)收,結(jie)合當時(shi)(shi)科學(xue)發展(zhan)(zhan)成果,最終建(jian)(jian)立(li)了(le)(le)(le)唯(wei)(wei)物(wu)(wu)主(zhu)(zhu)(zhu)義辯(bian)證(zheng)法。唯(wei)(wei)物(wu)(wu)主(zhu)(zhu)(zhu)義辯(bian)證(zheng)法的(de)(de)建(jian)(jian)立(li),在很大程度(du)上(shang)得(de)益(yi)于牛頓(dun)經典力學(xue)體系的(de)(de)建(jian)(jian)立(li)。
近現代(dai)科學和哲(zhe)學是發軔于經典(dian)力學的(de),正是從牛頓建立經典(dian)力學開(kai)始,人類在(zai)思(si)想(xiang)觀念上才開(kai)始真正走(zou)向(xiang)科學化和現代(dai)化,而它對人類思(si)想(xiang)領域(yu)的(de)影(ying)響也(ye)是極其廣(guang)泛而深刻的(de)。
事(shi)物(wu)總(zong)是(shi)辯證(zheng)統(tong)一、一分為二的(de)(de)(de)。雖(sui)然(ran)(ran)科(ke)學(xue)(xue)(xue)(xue)家(jia)在(zai)運(yun)用(yong)牛頓經典(dian)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)方(fang)法(fa)(fa)及成果時(shi)使自(zi)然(ran)(ran)科(ke)學(xue)(xue)(xue)(xue)得到了(le)長(chang)足發展(zhan),但當時(shi)人們(men)在(zai)接受(shou)和(he)(he)運(yun)用(yong)牛頓的(de)(de)(de)科(ke)學(xue)(xue)(xue)(xue)成果之時(shi),沒有(you)搞清它的(de)(de)(de)適用(yong)范圍,也(ye)作(zuo)出了(le)不適當的(de)(de)(de)夸大。例如,當初有(you)科(ke)學(xue)(xue)(xue)(xue)家(jia)認為所有(you)涉及到的(de)(de)(de)物(wu)理(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)問題都可以歸結為不變的(de)(de)(de)引力(li)(li)(li)和(he)(he)斥力(li)(li)(li),因而只(zhi)要把自(zi)然(ran)(ran)現(xian)(xian)象轉化為力(li)(li)(li)就(jiu)行(xing)了(le)。結果到后(hou)來,“力(li)(li)(li)”成了(le)對現(xian)(xian)象和(he)(he)規律(lv)缺乏認識的(de)(de)(de)避難所,把當時(shi)無法(fa)(fa)解(jie)釋(shi)的(de)(de)(de)各(ge)種現(xian)(xian)象都冠以各(ge)種不同力(li)(li)(li)的(de)(de)(de)名稱。因此,牛頓經典(dian)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)內容及其研究方(fang)法(fa)(fa)在(zai)推動自(zi)然(ran)(ran)科(ke)學(xue)(xue)(xue)(xue)發展(zhan)的(de)(de)(de)同時(shi),也(ye)有(you)產(chan)生(sheng)了(le)很大的(de)(de)(de)消極影響。
經(jing)典力(li)(li)學(xue)把人類(lei)對整個(ge)自然(ran)界(jie)的認識(shi)推(tui)進到一(yi)(yi)個(ge)新水平(ping),牛頓把天上(shang)運(yun)(yun)動和(he)地上(shang)運(yun)(yun)動統一(yi)(yi)起來,從力(li)(li)學(xue)上(shang)證明了(le)自然(ran)界(jie)的統一(yi)(yi)性,這是(shi)人類(lei)認識(shi)自然(ran)歷史的第一(yi)(yi)次大飛躍和(he)理(li)論大綜合,它開辟了(le)一(yi)(yi)個(ge)新時代,并對學(xue)科發展的進程以及后代科學(xue)家們產生了(le)極其深刻的影(ying)響。
經典(dian)力學(xue)的(de)建立(li)首次明(ming)確了一(yi)切自然(ran)科(ke)學(xue)理(li)(li)論(lun)應有的(de)基本特(te)征,這標志著(zhu)近代理(li)(li)論(lun)自然(ran)科(ke)學(xue)的(de)誕生,也(ye)成為(wei)其他各(ge)門自然(ran)科(ke)學(xue)的(de)典(dian)范。牛頓運用歸納(na)與(yu)演繹、綜合與(yu)分析的(de)方法極其明(ming)晰(xi)地(di)得(de)出了完善的(de)力學(xue)體系(xi),被后人稱為(wei)科(ke)學(xue)美的(de)典(dian)范,顯示(shi)出物理(li)(li)學(xue)家(jia)在研究(jiu)物理(li)(li)時(shi),都傾向于選擇和諧(xie)與(yu)自洽的(de)體系(xi),追(zhui)求(qiu)最簡潔、最理(li)(li)想的(de)形式(shi)。
經(jing)典(dian)力學(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)建(jian)立(li)對自然科(ke)(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)(xue)和科(ke)(ke)(ke)技(ji)的(de)(de)發(fa)展、社會進(jin)(jin)步(bu)(bu)具有(you)深遠(yuan)影響(xiang)。一(yi)是科(ke)(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)研究方法推廣應用到物理學(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)各個分支(zhi)學(xue)(xue)(xue)(xue)科(ke)(ke)(ke)上,對經(jing)典(dian)物理學(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)建(jian)立(li)意義重大;二(er)是經(jing)典(dian)力學(xue)(xue)(xue)(xue)與其他(ta)基礎科(ke)(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)(xue)相結(jie)合產生了(le)許(xu)多交叉學(xue)(xue)(xue)(xue)科(ke)(ke)(ke),促進(jin)(jin)了(le)自然科(ke)(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)進(jin)(jin)一(yi)步(bu)(bu)發(fa)展。三是經(jing)典(dian)力學(xue)(xue)(xue)(xue)在科(ke)(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)(xue)技(ji)術上有(you)廣泛的(de)(de)應用,促進(jin)(jin)了(le)社會文明(ming)的(de)(de)發(fa)展。
經典(dian)力學的(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)用(yong)受(shou)到物體(ti)(ti)運(yun)動速(su)(su)率(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)限(xian)制,當物體(ti)(ti)運(yun)動的(de)(de)(de)(de)(de)速(su)(su)率(lv)接近(jin)真(zhen)空(kong)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)光速(su)(su)時(shi),經典(dian)力學的(de)(de)(de)(de)(de)許(xu)多觀念將發生(sheng)重大(da)變化(hua)。如經典(dian)力學中(zhong)認為物體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)質量(liang)不僅不變,并且與物體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)速(su)(su)度(du)或能量(liang)無關,但(dan)相對論研究則表明,物體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)質量(liang)將隨著(zhu)(zhu)運(yun)動速(su)(su)率(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)增加(jia)而增大(da),物體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)質量(liang)和能量(liang)之間存在著(zhu)(zhu)密切的(de)(de)(de)(de)(de)聯系。但(dan)當物體(ti)(ti)運(yun)動的(de)(de)(de)(de)(de)速(su)(su)度(du)遠小于真(zhen)空(kong)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)光速(su)(su)時(shi),經典(dian)力學仍然(ran)適用(yong)。
牛頓運(yun)(yun)動定(ding)律不(bu)適用(yong)于(yu)(yu)微(wei)觀領(ling)(ling)域中物質結構和能(neng)量(liang)(liang)(liang)不(bu)連續現(xian)(xian)(xian)(xian)象(xiang)(xiang)。19世(shi)(shi)紀(ji)和20世(shi)(shi)紀(ji)之交,物理(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)三大發現(xian)(xian)(xian)(xian),即X射線的(de)(de)(de)(de)發現(xian)(xian)(xian)(xian)、電子(zi)的(de)(de)(de)(de)發現(xian)(xian)(xian)(xian)和放射性(xing)的(de)(de)(de)(de)發現(xian)(xian)(xian)(xian),使物理(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)研究由宏觀領(ling)(ling)域進入微(wei)觀領(ling)(ling)域,特別是20世(shi)(shi)紀(ji)初量(liang)(liang)(liang)子(zi)力(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)建(jian)立(li)(li),出現(xian)(xian)(xian)(xian)了與經(jing)典觀念不(bu)同的(de)(de)(de)(de)新觀念。例如:量(liang)(liang)(liang)子(zi)力(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)研究表明,微(wei)觀粒(li)子(zi)既表現(xian)(xian)(xian)(xian)為(wei)粒(li)子(zi)性(xing)又(you)表現(xian)(xian)(xian)(xian)為(wei)波動性(xing),粒(li)子(zi)的(de)(de)(de)(de)能(neng)量(liang)(liang)(liang)等(deng)物理(li)量(liang)(liang)(liang)只能(neng)取分立(li)(li)的(de)(de)(de)(de)數(shu)值,粒(li)子(zi)的(de)(de)(de)(de)速度和位置具有不(bu)確定(ding)性(xing),粒(li)子(zi)的(de)(de)(de)(de)狀態只能(neng)用(yong)粒(li)子(zi)在空間出現(xian)(xian)(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)概率來描述等(deng)。但量(liang)(liang)(liang)子(zi)力(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)建(jian)立(li)(li)并不(bu)是對經(jing)典力(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)否定(ding),對于(yu)(yu)宏觀物體的(de)(de)(de)(de)運(yun)(yun)動,量(liang)(liang)(liang)子(zi)現(xian)(xian)(xian)(xian)象(xiang)(xiang)并不(bu)顯著(zhu),經(jing)典力(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)依然(ran)適用(yong)。
現(xian)代物理學(xue)的(de)(de)發展,并(bing)沒有(you)使(shi)經典力學(xue)失去存在的(de)(de)價值,只是(shi)拓(tuo)寬了人(ren)們的(de)(de)視野,經典力學(xue)仍將(jiang)在它適用的(de)(de)范圍內大(da)放異彩。