上一篇文章我简单介绍了牛顿对力学所做的贡献,其实核心就是牛顿的三定律:1、力不是维持物体运动的原因,力是改变物体运动状态的原因,用通俗易懂话表达就是一个物体如果做运动直线运动不需要力,当一个力施加给一个做运动直线运动的物体,那么这个物体速度就会变化。2、力产生加速度,公示表达就是F=ma,其中m是物体质量,a是加速度。3、力的作用是相互的。
表面上这三个定律看起来是那么的理所当然,所以不少网友表示牛顿做的贡献也不过如此,但是我们仔细看第一条和第二条你就会发现,其实牛顿的打破了人类几千年建立的一个直觉:一个物体如果没有力的供给就会静止。因为我把一个小推车往前一推后松后,由于没有力的供给所以车会慢慢静止。这非常符合我们的直觉对不对。所以牛顿其实是突破了这个直觉,建立了力和运动的真正关系。
表面上这三个定律看起来是那么的理所当然,所以不少网友表示牛顿做的贡献也不过如此,但是我们仔细看第一条和第二条你就会发现,其实牛顿的打破了人类几千年建立的一个直觉:一个物体如果没有力的供给就会静止。因为我把一个小推车往前一推后松后,由于没有力的供给所以车会慢慢静止。这非常符合我们的直觉对不对。所以牛顿其实是突破了这个直觉,建立了力和运动的真正关系。
长期的观察研究使牛顿发现任何物体都具有吸引力,于是他发现了万有引力定律。这就是:宇宙中的任何物体之间,都存在着相互吸引力;各个物体间吸引力的大小,与物体的大小成正比,与它们之间的距离成反比。牛顿还用数学公式把它。
但是牛顿最大的成就并不是这三个定律,而是人们所熟知的“万有引力”。在上一篇文章中我谈到了“天文学的运动”和我们“地面上的运动”其实是两个研究方向,人们从来没有想到过天上的运动规律竟然会和地面上的规律是一致的。比如你抬头仰望星空,一道流星划过,如果你是一位思想家,你也许会思考这颗流星到底为什么会这样运动,此时你又发现地面有一个人往远处扔了一个小球,小球走了一个抛物线运动,你又会思考这个小球是如何运动。但是你一定不会去想:天上的运动和地上的运动竟然是同一种类型的运动。
牛顿发现万有引力是因为他在姐姐的果园里坐着,突然有一颗苹果落到了地上,他就开始思考推动力和重力的拉力。最后牛顿通过引力平方反比定律和运动三定律,尤其是从运动第二定律可以得出引力与相互作用物体的质量及其乘积成比例。
所以大家明白牛顿的伟大没?牛顿之所以伟大,并不是因为他揭示了“力和运动”的关系,而是发现当时环境下万事万物的运动遵守一个规律“万有引力”,贡献在于“万有”两个字(这里说明下,牛顿的时代还没有进入微观世界的研究,所以量子力学还没发展起来,因为万有引力并不适用于量子力学)。所以牛顿相当于是把力学江湖的各个门派给统一起来了,合并成了一个终极门派,一个万有引力公式就揭示了万事万物的真理。
牛顿首先选择了地球和月亮的关系开始研究万有引力,因为月球的轨道是圆的,计算起来也比较方便。牛顿由开普勒的第三定律和圆周运动向心加速度公式,得出了引力大小与行星质量成正比,与它们之间的距离成反比。这就是万有引力。
借由牛顿的运动三定律和万有引力定律,基本上做到了上天入地无所不能的境地,所以当时科学家对牛顿竖起大拇指并对他彻底折服,甚至有物理学家直接断言:牛顿力学就是宇宙的终极规律,物理学今后不会再有突破的进展,因为牛顿已经把物理规律完成了99%。
牛顿力学适用范围:宏观低速运动。
爱因斯坦相对论适用范围:宏观低速和高速运动
在原理中,牛顿同磁力作用相类比,得出这些指向物体的力应与这些物体的性质和量有关,从而把质量引进了万有引力定律。牛顿把他在月球方面得到的结果推广到行星的运动上去,并进一步得出所有物体之间万有引力都在起作用的结论。
量子力学适用范围:微观低速和微观高速
牛顿发现万有引力的故事:牛顿坐在苹果树下思考问题,突然有颗成熟的苹果落下来,砸到他的头上;牛顿就思考起苹果为何会落下,而月球却不会掉落到地球上;经过思考,牛顿意识到月球不会掉落是因为月球身上同时存在着运行的推动。
爱因斯坦的相对论和牛顿力学逻辑上是包含关系,但是量子力学和牛顿力学逻辑上却是并列关系。
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