牛顿运动力学定律

现在谈及牛顿力学定律无意于深究这些定律在物理世界中的实施和影响,而在于说明在面对物理世界时该采用何种方式进行认知和观测。毕竟牛顿力学定律自发表以来,奠定了人类近现代社会的巨大改变基础。至少在理论上已经完全具备了。

之所以重新提及牛顿力学定律,也无非在再一次重申人类对物理世界认知的递进和探索,在此苍穹之下,我们对于物理世界的跨越性认识不过是近一百年来的发生的事情,但这并意味着我们可以用胡思乱想来代替正常的思维。也正因为物理世界的博大,我们才会运用不同的办法去了解和解释周遭的一切。

我对于物理学的重新认知来自《量子物理学史话》,也是在这本类似科普类的作品中,物理世界的概念重新得到修正。而有关这本书在《短书集》中有多次的记述。在眼见各种“怪力乱神”喷薄而出的时代里,观众多聚焦在“怪力乱神”的表现上,而忘记“怪力乱神”也是存在物理世界这一个基本前提上。从这个论点出来,无论牛顿力学定律还是怪力乱神,都是在物理世界存在并被观测到的,这其中唯一的区别在于,牛顿力学定律是可以反复被验证和被测量的,怪力乱神只有一次,不可复制。不过在人类渺小的心灵中,只有一次的才最震撼。而自中学物理课堂中反复学习和推演的牛顿力学定律,基本上是在成年之后处于被遗忘的状态。

现在,无非是再次重温一遍。

牛顿第一运动定律: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。

牛顿第二运动定律: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。

牛顿第三运动定律:两个物体之间的作用力和反作用力,在同一直线上,大小相等,方向相反。

以下这段话至关重要,语言表述的严肃性在此体现:

牛顿运动定律包括牛顿第一运动定律、牛顿第二运动定律和牛顿第三运动定律三条定律,由艾萨克·牛顿在1687年于《自然哲学的数学原理》一书中总结提出。

其中,第一定律说明了力的含义:力是改变物体运动状态的原因;第二定律指出了力的作用效果:力使物体获得加速度;第三定律揭示出力的本质:力是物体间的相互作用。

牛顿运动定律中的各定律互相独立,且内在逻辑符合自洽一致性。其适用范围是经典力学范围,适用条件是质点惯性参考系以及宏观、低速运动问题。

牛顿运动定律阐释了牛顿力学的完整体系,阐述了经典力学中基本的运动规律,其适用范围为经典力学范围,适用条件是质点、参考系以及宏观、低速运动范围。

牛顿运动定律自1687年被提出,但是这并不代表物理世界力学体系的完备。之所以特别说明牛顿力学的适用范围属于经典力学范围。是因为在1928年前后,牛顿运动力学在提出三百年后遭受到前所未有的挑战,在微观、高速运动范围内,牛顿力学完全不适用了。而正在那时------量子物理学出现了。一直到今天,我们依然没有搞清楚物理世界中在微观、高速的运动范围内到底是什么?也是行走到这一步,我们转过头重新评估牛顿给人类世界带来的巨大启示。在物理世界的宏观视野中,牛顿力学定律依然牢牢的符合人类可观测的各种生活,并提供合理且缜密的解释

我不能不说牛顿力学定律是人类的好奇之于世界之时一次完美的经验性总结和概括。也是人类的理性展示其雄心壮志的开始,即便在此之后,尤其是1928年之后,人类的理性在好奇心面前又无数次的溃败,但是也正是基于牛顿力学的经验总结,我们才会逐步的深入物理世界的微观环境,至于这个微观环境可以行进到何种程度,我想只有一种可能,就是人类毁灭的那一天会结束。

我们以人类的认知进步为傲,但也同时会在“真气运行”、“任督二脉”和“迄今无法用科学解释”作为另外一种知识体系的说明。但是很可惜的是,迄今为止,”真气“、“任督二脉”还未被人类所发现、说明和验证,再具体一些就是:无法观测。

这是人类的通病,在“眼见为实”方面,我们还是更多的依赖我们已有的知识储备,哪怕我们从未怀疑过这种知识储备的正确性。老祖宗的说法让我们有时不敢越雷池一步。就像我们现在使用着科学技术集成造就的互联网,在每一个字符、每一个数据包、每一次数据封装时都采用严格的技术保证,可我们更感兴趣和更能撩动我们神经的依然还是“乾坤大挪移”之类的“神功护体”。在我们的文化中,可能《葵花宝典》是唯一一部具备实操性的技术手册。这有非常之多的人会信奉终生。

一项知识的确定和传播到底需要多长时间无从探知,但是从物理世界的角度出发,物理的问题还是需要用物理的手段和方法去认知。正如爱丁顿这样描述了一次难忘的出门经历:

我站在门槛上正待进入一间屋子。这真是一件复杂的事情。首先我必须推开大气,它正以每平方英寸十四磅的力量压迫者我,我还得吃准是否踏着这块以每秒二十四英里围绕太阳运行的木板上,只要疏忽之差它就远在数英里开外了。

我在干这些的时候,其实是悬吊在一个圆形的星球上,头朝着太空,星际的大风正以每秒不知多少英里的速度穿过我身体的缝隙,我脚下的这块木板没有任何质地上的坚固性,踏在它上面就如同踏在一群苍蝇上面。我不会跌下去吗?如果我毛躁地这样干的话某个苍蝇会碰到我,让我再次升起来;我再跌下去,再被另一个苍蝇踢回来,如此往复。

我或可以希望最终的结果是我仍在原地一动未动;但如果我不幸跌到地板下面去或是猛地被推升到房顶的话,这并不违反自然规律,只是一个不太常见的巧合罢了……不错!骆驼穿过针眼要比科学家走过门洞容易得多。但明智一些的办法还是乐于做一个普通人,不管是谷仓门还是教堂门,径直往里走,而不是等待有关真正科学的入口的一切难题被人解决。

-------以上引用文字出自《物理世界的本质》

这样一段复杂的语言如果解释起来也是相当的费力,一次出门就这样的复杂和面对无数不可预测的可能性,那么到底出门还是不出门呢?

我没有答案,我只是希望在面对物理世界无数复杂和混乱的现象时,牛顿力学定律不失为一种思考的参照方式,因为在300多年以来,牛顿力学定律在我们日常生活中使用起来常常是正确的,但也是最容易被我们成年人所忘记的人类经验性总结。

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