牛顿定律的形成过程,是人们对运动和力的关系的认识过程。远古时代有的人认为,物体运动是上帝的意志,这是宗教迷信的说法。两千多年前,古希腊的哲学家亚里士多德根据人们生活的某些经验,提出力是产生和维持物体运动的原因。他否定了那种上帝意志的宗教说法,但他的结论是表面的,是不科学的。只是亚里士多德的观点跟人们的某些日常经验相符,例如,用力推桌子,桌子就运动起来,停止用力,桌子就停下来,因此亚里士多德的观点在差不多两千年里一直得到人们的公认。
后来,随着科学的发展,亚里士多德的这个被沿用两千年的观点终于在17世纪被意大利著名的物理学家伽利略证明是不正确的。伽利略根据实验与理想实验,并和抽象思维结合起来,揭示了现象的本质,对亚里士多德的观点进行了否定,指出力不是产生和维持物体运动的原因,力是改变物体运动状态的原因。与伽利略同时代的法国科学家笛卡儿进一步补充和完善了伽利略的观点。笛卡儿认为,如果没有其他原因,运动的物体将继续以同一速度沿着同一条直线运动,既不会停下来,也不会偏离原来方向。这样,笛卡儿在发展动力学方面又迈出了重要的一步。
牛顿就是在伽利略等人的研究基础上,并根据他自己的研究,系统地总结了力学的知识,建立了三条运动定律,从而取得了辉煌的成就。但是牛顿定律和一切物理定律一样,只具有相对的真理性。这就是说,牛顿定律也有它的适用范围,只适用于解决宏观物体的低速运动问题,不能够用来处理微观粒子的高速运动问题。
随着物理学的发展,特别是19世纪以来电磁理论的发展,不断有新的事实被发现,如高速运动电子的质量随着速度的增大而增大。这些事实,用经典力学无法加以说明,经典力学的理论与实验事实之间发生了矛盾。在这种情况下,在20世纪初,著名的物理学家爱因斯坦提出了狭义相对论,成为现代物理学的开端。处理低速运动问题时,经典力学是完全适用的,而处理高速度问题时,必须用相对论力学。
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