您现在的位置: 首页 > 网站导航收录 > 百科知识百科知识

牛顿三大定律(牛顿和力学三大基本定律)

伽利略,棱镜,重力牛顿三大定律(牛顿和力学三大基本定律)

发布时间：2019-02-08加入收藏来源：互联网点击：

从1665年5月到1666年11月，掐指一算，约为18个月。虽然在这一年半左右的时间里，牛顿没有公开发表任何理论，但是从他的手稿和日记来看，无疑让人类的认知向前迈了一大步，所以后人把1666年成为“牛顿年”或者物理学的“奇迹年”（也有人认为是1665年）。在众多理论中，微积分（流数术）的发明不过只是冰山一角。

那时候，光透过三棱镜会形成彩虹般的颜色已经众人皆知，但是并没有什么实际用途。相反，三棱镜一直都被用在魔术事业上，所以很多人都认为这是魔术师的一个把戏而已。

牛顿可能认为三棱镜不仅仅是把戏那么简单，因为三棱镜呈现出的颜色和他的一个思考的如出一辙。在三棱镜之前，他曾尝试用一个带小孔的物体挤压自己的眼睛，出现彩虹般的颜色。这个方法差点让他失去光明。看来天才不仅靠勤奋，天才还得不要命。

1665年夏天，牛顿经常把自己关在封闭的小屋子里，只留一个小孔，太阳光从小孔中直射下来。当光透过大的三棱镜时，变成五颜六色的。但是当其中一个颜色的彩色光再透过另外一个小三棱镜时，却没有变成更多的颜色。牛顿得出结论：白色的光是复合光，是由透过三棱镜的那些单色光组成的。

这个现象后来被称为“色散”。现在色散现象都已经走进了小学甚至幼儿园的教材里。然而在那个年代，凭这个观点写一篇论文的话足可以获得博士学位了。牛顿实际上已经是一位世界最前沿的数学家和科学家了，只是无人知道而已。

在婆娑完三棱镜之后，牛顿对制造业有了很大的兴趣。经过反复的思考，牛顿发明了一种新的望远镜。这种望远镜居然不需要凹凸镜，也不需要变形的透镜。完全靠的是光的反射。所以称之为反射望眼镜。

前面说过，伽利略和开普勒都独立发明了的望远镜，但是都遇到了同样的问题——庞大，所以一般高清的望远镜的都是装置阁楼上，用于航海的都要在清晰度和大小上取个折衷，更别说随身携带了。而牛顿恰恰改变了这点，他的望远镜很小很清晰，在效果相同的情况下，体积缩小到原来的1/10，这成为了航海家们的不二之选，下一个更有用的仪器叫GPS。这就像计算机的发展史一样，当初胖的连几层楼都装不下，到后来可以“抬”到家里，如今只需要占据书桌的小小一方。愣是这样，人们还嫌它太大了，于是把它设计成放在手掌放进口袋中了。正是：旧时王谢堂前燕，飞入寻常百姓家。

再回到运动力学上来，伽利略算是解决了一半以上的问题，但是还没能一锤定音——定量分析，而这些正是牛顿上大学列在小纸条上的内容。此时牛顿还是每天都强迫着自己思考这些问题，估计也没少重复伽利略铜球实验。

1665年，他得出了著名的三大力学定律：

１.牛顿第一定律：一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持匀速直线运动或静止状态；也成为惯性定律。

２. 牛顿第二定律：物体的加速度跟物体所受的合外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。可以用公式表达：F=m×dv/dt。这是牛顿用微分语言描述的公式，翻译成普通话：F=ma，其中F是外力，m是质量，a就是伽利略提出的加速度。

3.牛顿第三定律：作用力和反作用力分别作用在两个物体上，它们的大小相等、方向相反、作用在同一直线上，且同时消失同时存在，性质相同。

基本上，动力学问题都可以用力学定律回答了，小到蚂蚁搬家，大到火箭上天，以及地震、火山、海水倒灌等等尽释于此。但是还有个小小的问题——重力。

重力也是力，也附和三大定律中的每一条，而且伽利略对动力学的研究也恰恰是从重力出发的。但是重力又不和普通的力一样，重力可以远距离作用，不挨着就可以作用，而普通的力则必须零距离接触，如果有什么“隔空取物”、“踏雪寻梅”，要不就是在魔术里，要么就在武侠小说里，要不就是借助了空气。可能亚里士多德也认识到这点，所以认为重力是物质的固有属性，不可与其他力同日而语，但是这又违背了“万有理论”的精神：假如真是上帝创造了万物，那么他老人家一定不会厚此薄彼。

当然，自然界还有一种力也不需要零距离才能作用的，比如磁石的磁力，这可能是开普勒认为天体之间的吸引也如磁力一般，故而命名为“磁力”的缘故吧。

笛卡尔更近一步，旧事重提的引入了古希腊人的“以太”，他认为天体之间存在“引力”，这个引力通过以太传播，只是传播方式和开普勒的定律有些不符（请看上上回）。

我想此时的牛顿的大脑袋里肯定被普通力、重力、天体之间引力完全占据。对于重力，从伽利略时代开始，人类就逐渐掌握了一点：离地球越近引力越大（因为重力加速度大），所以高山上的自由落体比地面上的要慢一点，这和天体之间的引力有什么关系呢？请看下回分解！

本文到此结束，希望对大家有所帮助呢。