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牛頓力學體系

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中文名稱： 牛頓力學體系 提出者： 牛頓 應用學科： 物理學 力學 適用領域範圍： 物理學 力學

牛頓力學體系，英國科學家牛頓綜合了天文學與力學，形成的一套的力學體系，主要包括有牛頓萬有引力定律、牛頓第二定律、牛頓第三定律。

基本信息 

17世紀的歐洲，經過許多科學家的努力，在天文學和力學方面積累了豐富資料的基礎上，英國科學家牛頓實現了天上力學和地上力學的綜合，形成了統一的力學體系--經典力學。經典力學體系的建立，是人類認識自然及歷史的第一次大飛躍和理論的大綜合，它開闢了一個新的時代，並對科學發展的進程以及人類生產生活和思維方式產生及其深刻的影響。牛頓經典力學的建立是科學形態上的重要變革，標誌着近代理論自然科學的誕生，並成為其他各門自然科學的典範。

建立歷史原因

不難預料，經典力學的巨大成功將對人類社會在各方面將會產生不可估量的影響。

(一)對自然觀念的影響

牛頓經典力學的成就之大使得它得以廣泛傳播，深深地改變了人們的自然觀。人們往往用力學的尺度去衡量一切，用力學的原理去解釋一切自然現象，將一切運動都歸結為機械運動，一切運動的原因都歸結為力，自然界是一架按照力學規律運動着的機器。這種機械唯物主義自然觀在當時是有進步作用的。由於它把自然界中起作用的原因都歸結為自然界本身規律的作用，有利於促使科學家去探索自然界的規律。它能刺激人們運用分析和解剖的方式，從觀察和實驗中取得更多的經驗材料，這對科學的發展來說也是必要的。但這種思維方式在一定程度上忽視了理論思維的作用，忽視了事物之間的聯繫和發展，因而又有着嚴重的缺陷。

(二)對自然科學的影響

牛頓經典力學的內容和研究方法對自然科學，特別是物理學起了重大的推動作用，但也存在着消極影響。

牛頓建立的經典力學體系以及他的力學研究綱領所獲得的成功，在當時使科學家們以為牛頓經典力學就是整個物理學，甚至是全部自然科學的可靠的最終的基礎。在相當長的歷史時期內，牛頓經典力學名著<自然哲學的數學原理>一書成為了科學家們共同遵循的規範，它支配了當時整個自然科學發展的進程。他研究問題的科學方法和原理也普遍得到讚賞和採用。牛頓研究經典力學的科學方法論和認識論，如運用分析和綜合相結合的方法與公理化方法及科學的簡單性原則、尋求因果關係中相似性統一性原則、以實驗為基礎發現物體的普遍性原則和正確對待歸納結論的原則，對後世科學的發展也影響深遠。

(三)對社會科學的影響

經典力學不但對自然科學產生了很大影響，在社會科學方面，特別是對哲學和人類思想發展，也產生了重大影響。

在經典力學的直接影響下，英國的霍布斯和洛克建立和發展了機械唯物主義哲學，並由於其強大的影響力，使得唯物論從宗教神學那裡爭得了發言權，並在隨後形成了人類歷史上唯物主義和唯心主義鬥爭最為激烈的一段時期。經過康德和黑格爾對辯證法和機械唯物主義的研究和發展，以及馬克思和恩格斯對哲學已有研究成果的吸收，結合當時科學發展成果，最終建立了唯物主義辯證法。唯物主義辯證法的建立，在很大程度上得益於牛頓經典力學體系的建立。

近現代科學和哲學是發軔於經典力學的，正是從牛頓建立經典力學開始，人類在思想觀念上才開始真正走向科學化合現代化，而它對人類思想領域的影響也是極其廣泛而深刻的。

評價

事物總是辯證統一、一分為二的。雖然科學家在運用牛頓經典力學方法及成果時使自然科學得到了長足發展，但當時人們在接受和運用牛頓的科學成果之時，沒有搞清它的適用範圍，也作出了不適當的誇大。例如，當初有科學家認為所有涉及到的物理學問題都可以歸結為不變的引力和斥力，因而只要把自然現象轉化為力就行了。結果到後來，"力"成了對現象和規律缺乏認識的避難所，把當時無法解釋的各種現象都冠以各種不同力的名稱。因此，牛頓經典力學的內容及其研究方法在推動自然科學發展的同時，也產生了很大的消極影響。對經典力學，我們要辯證地看待其得與失。

(一)經典力學的偉大成就

經典力學把人類對整個自然界的認識推進到一個新水平，牛頓把天上運動和地上運動統一起來，實現了天上力學和地上力學的綜合，從力學上證明了自然界的統一性，這是人類認識自然歷史的第一次大飛躍和理論大綜合，它開闢了一個新時代，並對學科發展的進程以及後代科學家們的遮蔽 生了極其深刻的影響。

經典力學的建立首次明確了一切自然科學理論應有的基本特徵，這標誌着近代理論自然科學的誕生，也成為其他各門自然科學的典範。牛頓運用歸納與演繹、綜合與分析的方法極其明晰地得出了完善的力學體系，被後人稱為科學美的典範，顯示出物理學家在研究物理時，都傾向於選擇和諧與自洽的體系，追求最簡潔、最理想的形式。

經典力學的建立對自然科學和科技的發展、社會進步具有深遠影響。一是科學的研究方法推廣應用到物理學的各個分支學科上，對經典物理學的建立意義重大;二是經典力學與其他基礎科學相結合產生了許多交叉學科，促進了自然科學的進一步發展。三是經典力學在科學技術上有廣泛的應用，促進了社會文明的發展。

(二)經典力學的適用範圍及其局限性

經典力學的應用受到物體運動速率的限制，當物體運動的速率接近真空中的光速時，經典力學的許多觀念將發生重大變化。如經典力學中認為物體的質量不僅不變，並且與物體的速度或能量無關，但相對論研究則表明，物體的質量將隨着運動速率的增加而增大，物體的質量和能量之間存在着密切的聯繫。但當物體運動的速度遠小於真空中的光速時，經典力學仍然適用。

牛頓運動定律不適用於微觀領域中物質結構和能量不連續現象。19世紀和20世紀之交，物理學的三大發現，即X射線的發現、電子的發現和放射性的發現，使物理學的研究由宏觀領域進入微觀領域，特別是20世紀初量子力學的建立，出現了與經典觀念不同的新觀念。例如:量子力學的研究表明，微觀粒子既表現為粒子性又表現為波動性，粒子的能量等物理量只能取分立的數值，粒子的速度和位置具有不確定性，粒子的狀態只能用粒子在空間出現的概率來描述等。但量子力學的建立並不是對經典力學的否定，對於宏觀物體的運動，量子現象並不顯著，經典力學依然適用。

現代物理學的發展，並沒有使經典力學失去存在的價值，只是拓寬了人們的視野，經典力學仍將在它適用的範圍內大放異彩。