Ⅰ 簡述經典力學的發展過程，舉例其中重要人物的貢獻。結合牛頓自然哲學思想談談自己的體會。
古希臘的哲學家，包括亞里士多德在內，可能是最早提出「萬有之本，必涵其因」論點，以及 經典力學用抽象的哲理嘗試敲解大自然奧秘的思想家。當然，對於現代讀者而言，許多仍舊存留下來的思想是蠻有道理的，但並沒有無懈可擊的數學理論與對照實驗來闡明跟證實。而這些方法乃現代科學，如經典力學，能形成的最基本因素。
開普勒是第一位要求用因果關系來詮釋星體運動的科學家。他從第谷·布拉赫對火星的天文觀測資料里發現了火星公轉的軌道是橢圓形的。這與中世紀思維的切割大約發生在西元1600年。差不多於同時，伽利略用抽象的數學定律來解釋質點運動。傳說他曾經做過一個著名的實驗：從比薩斜塔扔下兩個不同質量的球來試驗它們是否同時落地。雖然這傳說很可能不實，但他確實做過斜面上滾球的數量實驗；他的加速運動論顯然是由這些結果推導出的，而且成為了經典力學上的基石。
牛頓在他的巨著《自然哲學的數學原理》里發表了三條牛頓運動定律；慣性定律，加速度定律，和作用與反作用定律。他示範了這些定律能支配著普通物體與天體的運動。特別值得一提的是，他研究出開普勒定律在理論方面的詳解。牛頓先前已創發的微積分是研究經典力學所必備的數學工具。
牛頓和大多數那個年代的同仁，除了惠更斯著名的例外，都認為經典力學應可以詮釋所有大自然顯示的現象，包括用其分支，幾何光學，來解釋光波。甚至於當他發現了牛頓環（一個光波干涉現象）， 經典力學牛頓仍然使用自己的光微粒學說來解釋。
十九世紀後期，尖端的理論與實驗挖掘出許多撲朔迷離的難題。經典力學與熱力學的連結導至出經典統計力學的吉布斯佯謬（熵混合不連續特性）。在原子物理的領域，原子輻射呈現線狀光譜，而不是連續光譜。眾位大師盡心竭力研究這些難題，引導發展出現代的量子力學。同樣的，因為經典電磁學和經典力學在座標變換時的互相矛盾，終就創發出驚世的相對論。
自二十世紀末後，不再能虎山獨行的經典力學，已與經典電磁學被牢牢的嵌入相對論和量子力學裡面，成為在非相對論性和非量子力學性的極限，研究質點的學問
經典力學的基本定律是牛頓運動定律或與牛頓定律有關且等價的其他力學原理，它是20世紀以前的力學，有兩個基本假定：其一是假定時間和空間是絕對的，長度和時間間隔的測量與觀測者的運動無關，物質間相互作用的傳遞是瞬時到達的；其二是一切可觀測的物理量在原則上可以無限精確地加以測定。20世紀以來，由於物理學的發展，經典力學的局限性暴露出來。
Ⅱ 經典力學的發展
力學是物理學中發展較早的一個分支。古希臘著名的哲學家亞里士多德曾對「力和運動」提出過許多觀點，例如「力是維持物體運動狀態的原因」，「兩個重物，較重的下落較快」等。
他的著作一度被當作古代世界學術的網路全書，在西方有著極大的影響，以致他的很多錯誤觀點在長達2000年的歲月中被大多數人所接受。 人們開始通過科學實驗，對力學現象進行准確的研究。許多物理學家、天文學家如哥白尼、布魯諾、伽利略、開普勒等，做了很多艱巨的工作，經典力學逐漸擺脫傳統觀念的束縛，有了很大的進展。
英國科學家牛頓在前人研究和實踐的基礎上，經過長期的實驗觀測、數學計算和深入思考，提出了力學三大定律和萬有引力定律，把天體力學和地球上物體的力學統一起來，建立了系統的經典力學理論。經典力學概括來說，是由伽利略及其時代的優秀物理學家奠基，由牛頓正式建立。所以牛頓曾說過，他是站在了巨人的肩膀上。 由伽利略和牛頓等人發展出來的力學，著重於分析位移、速度、加速度、力等等矢量間的關系，又稱為矢量力學。它是工程和日常生活中最常用的表述方式，但並不是唯一的表述方式：拉格朗日、哈密頓、卡爾·雅可比等發展了經典力學的新的表述形式，即所謂分析力學。分析力學所建立的框架是現代物理的基礎，如量子場論、廣義相對論、量子引力等。
微分幾何的發展為經典力學注入了蒸蒸日盛的生命力，是研究現代經典力學的主要數學工具。 現代力學推翻了絕對空間的概念：即在不同空間發生的事件是絕然不同的。例如，靜掛在移動的火車車廂內的時鍾，對於站在車廂外的觀察者來說是呈移動狀態的。但是，經典力學仍然確認時間是絕對不變的。
在日常經驗范圍中，採用經典力學可以計算出精確的結果。但是，在接近光速的高速度或強大引力場的系統中，經典力學已被相對論力學取代；在小距離尺度系統中又被量子力學取代；在同時具有上述兩種特性的系統中則被相對論性量子場論取代。雖然如此，經典力學仍舊是非常有用的。因為：它比上述理論簡單且易於應用。
雖然經典力學和其他「經典」理論（如經典電磁學和熱力學）大致相容，在十九世紀末，還是發現出有些只有現代物理才能解釋的不一致性。特別是，經典非相對論電動力學預言光速在以太內是常數，經典力學無法解釋這預測，並導致了狹義相對論的發展。經典力學和經典熱力學的結合又導出吉布斯佯謬（熵無定義）和紫外災難（黑體發射無窮能量）。為解決這些問題的努力造成了量子力學的發展。
Ⅲ 牛頓對經典力學的貢獻
在天文學方面，牛頓可以稱為近代偉大天文學家。他的傑出貢獻是製作了反射式望遠鏡，反射式望遠鏡的製造成功，是天文學史上的一項重大革新。自伽利略發明第一架天文望遠鏡以來，人們對於宇宙的認識范圍迅速擴展，但是當時流行的伽利略、開普勒等人發明和製造的折射望遠鏡，口徑有限，製造大型望遠鏡不但困難，而且太龐大，同時折射望遠鏡的折射色差和球差都很大，這些大大限制了天文觀測的范圍。牛頓由於了解了白光的組成，因而於1668年設計製成了第一架反射式望遠鏡。這種望遠鏡能反射較廣光譜范圍的光而無色差，容易獲得較大的口徑，同時對球差也有校正。這樣牛頓為現代大型天文望遠鏡的製造奠定了基礎。
牛頓在天文學上的另一重要貢獻是對行星的運動規律進行了全面考察，特別是對開普勒等人的學說進行過系統的研究。1686年他在給哈雷的信中說明了天體可以按照質點處理並證明了開普勒的行星運動的橢圓形軌道以及彗星的拋物線軌道。牛頓還進一步發展了自己的理論，認為行星都由於自轉而使兩極扁平赤道突出，還預言地球也是這樣的球體。由於地球不是正球體，牛頓就指出，太陽和月球的引力攝動將不會通過地球中心，因此地軸將作一緩慢的圓錐運動，這便出現了二分點的歲差現象。對於潮汐現象，牛頓也作出了解釋，他認為這是太陽和月球引力造成的。
英國物理學家、數學家、天文學家，經典物理學的創始人。1642年12月25日生於林肯夏郡沃斯索普村一個農民家庭。牛頓在出生前3個月父親便去世了。3歲時母親改嫁，他由外祖母撫養。1654年牛頓開始讀小學，後在舅父的資助下進入格蘭山姆鎮皇家中學。1661年進入劍橋大學三一學院。1663年，三一學院創辦自然科學講座，牛頓成為了數學家伊薩克棗巴羅（Isaac Barrow, 1630-1677）教授的學生，1664年成為巴羅的助手。1665年獲文學學士學位，1665年至1667年為躲避瘟疫回到家鄉。1667年牛頓又回到劍橋大學，並被選為選修課的教研員。1668年3月任專修課教研員，同年獲碩士學位。1669年巴羅辭去職務，以讓牛頓晉升為數學教授。1670年牛頓又擔任了盧卡斯講座教授。1672年他被選為皇家學會會員，此後一直在劍橋大學工作。1689年被選為代表劍橋大學的國會議員。1696年他被任命為造幣廠督辦，遷居倫敦。1699年擔任了造幣廠廠長。1701年牛頓辭去劍橋大學教授職位，退出三一學院。1703年被選為皇家學會會長。1705年受封勛爵，成為貴族。1727年3月20日逝世於肯新頓村，終年85歲，終生未娶。
牛頓是科學發展史上舉世聞名的巨人。他奠定了近代科學理論基礎，是以正確的思維方法指導科學研究的代表。他是一位自強、勤奮的「天才」，為世界自然科學的發展作出了不可磨滅的貢獻，成為近代科學的象徵。他的科學貢獻代表了當時新生資產階級的利益，因為他為他的國家作出了巨大貢獻，死後葬於威斯敏斯特教堂。
少年時期的牛頓，便顯示出了出眾的才能。他所精心製作的許多小機械，如風車、風箏、滴漏時鍾、日圭儀等，引起了多人的注重和好評。牛頓的一生大部分時間從事科學實踐、教學和理論的研究。從1672年他發表第一篇論文起，一生寫出了多部極其著名的著作，如1686年寫成，1687年出版的《自然哲學的數學原理》、1704年出版的《光學》等，在科學史上都具有重要價值。他在數學、物理學、天文學等多方面創造了驚人的奇跡。在數學方面，牛頓是微積分的創始人之一，同萊布尼茲一道名垂千古。1665年，牛頓在23歲時便發現了「二項式定理」和「流數法」，「流數法」就是現代所說的微分法。同時他還發現了流數法反演，即積分法。微積分的創立，是近代數學史上的一次重大變革，是真正的變數數學，為近代科學發展提供了最有效的工具，開辟了數學上的一個新紀元。
在物理學方面，牛頓取得了力學、熱學、光學等多方面的巨大成就。牛頓是經典力學理論的開創者。他在伽利略等人工作的基礎上，進行了深入研究，經過大量的實驗，總結出了運動三定律，創立了經典力學體系。牛頓所研究的機械運動規律，首先是建立在絕對時空觀基礎之上的。絕對化的時間和絕對化的空間是指不受物體運動狀態影響的時間和空間。在兩個勻速運動狀態下的觀察者，對機械運動具有相同的測量結果。在高速運動狀態下，這種時空觀已不能採用，這時（運動速度與光速可以比擬），牛頓力學將被相對論力學所代替。在微觀情況下，由於粒子的波動性已明顯表現出來，牛頓力學將被量子力學所代替。牛頓在力學方面另一巨大貢獻是在開普勒等人工作的基礎上，發現了萬有引力定律。牛頓認為：太陽吸引行星，行星吸引衛星，以及吸引地面上一切物體的力都是具有相同性質的力。牛頓用微積分證明了，任何一曲線運動的質點，如果半徑指向靜止或勻速直線運動的點，且繞次點掃過與時間成正比的面積，則此質點必受指向該點的向心力的作用，如果環繞的周期之平方與半徑的立方成正比，則向心力與半徑的平方成反比。牛頓還在力學發展中，首先確定了一系列的基本概念，如質量、動量、慣性和力等。經過牛頓的工作，力學已形成了嚴密、完整、系統的科學體系。
在熱學方面，牛頓確立了冷卻定律。他指出：當物體表面與周圍存在溫度差時，單位時間內從單位面積上散失的熱量與這一溫度差成正比。
在光學方面，牛頓同樣取得了巨大成果。牛頓是白光組成的最早發現者，1666年他利用三棱鏡進行了著名的色散實驗，發現白光可以分解為多種顏色的光譜帶。同時他還作出了多色光合成白光的實驗。牛頓對各色光的折射率進行了精確分析，說明了色散現象的本質。他指出，由於物質對不同顏色光得折射率和反射率不同，才造成了物體顏色的差別，從而揭開了顏色之謎。對於光的本性，牛頓提出了光的「微粒說」。他的觀點一定程度上反映了光的本質。他認為，光是由微粒形成，並且走的是快速的直線運動路徑。應用光的微粒說可以很好地解釋光的反射和折射現象，但對於衍射現象卻無能為力。微粒說是關於光的本性的重要理論之一，他同惠更斯的波動說共同構成了關於光的兩大基本理論。現代科學證明，任何物質都具有波粒二象性。牛頓在光學方面還有許多發現和研究成果。如1666年他製作了牛頓色盤；1675年曾利用凸透鏡和平板玻璃觀察到了一種干涉圖樣，稱為牛頓環等。他對牛頓環進行過精細的測量，但是沒有能夠作出滿意的解釋。此外牛頓還研究製成了多種光學儀器，在天文觀測中有廣泛的應用。
牛頓的哲學思想基本屬於自發的唯物主義思想。他承認時間、空間的客觀存在，但卻把它們看成是與運動著的物質相脫離的。他所提出的形而上學的絕對時空觀，雖然在解決宏觀低速下運動物體的運動規律時能很好的適用，但在離開宏觀低速的條件時，便無能為力了。
牛頓對於宇宙的解釋也是和笛卡兒等人一樣，承認神是「第一推動力」，後來的牛頓可以說完全陷入了唯心主義。他的全部成就幾乎都是在45歲以前取得的，尤其集中在23歲以前。以後的四十年中則完全陷入了對神學的研究，他在神學方面的研究手稿竟有1，500，000字之多
Ⅳ 牛頓 經典力學形成的歷史背景
1、它以質點為對象，著眼於力的概念，在處理質點系統問題時，須分別考慮各個質點所受的力，然後來推斷整個質點系統的運動。牛頓力學認為質量和能量各自獨立存在，且各自守恆，它只適用於物體運動速度遠小於光速的范圍。牛頓力學較多採用直觀的幾何方法，在解決簡單的力學問題時，比分析力學方便簡單。
2、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，它開辟了一個新的時代，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，標志著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
Ⅳ 牛頓經典力學出現的條件
牛頓的經典力學主要分為三大定律，即牛頓一定律，牛頓二定律，牛頓第三定律。還有萬有引力定律，兩個假定式，後來因為愛因斯坦的相對論，更加即以發展
Ⅵ 牛頓創立經典力學理論的行程歷史背景
背景：①受文藝復興運動的影響，科學逐漸從神學的桎梏中解放出來，進入到實驗科學的時代。②以伽利略為代表的科學家奠定了經典力學的理論基礎。③17世紀英國資本主義經濟的迅速發展。工場手工業時期經濟上的需要。
Ⅶ 相對論對於牛頓力學體系的科學思想發展歷程
在經典力學取得很大成功以後，人們習慣於將一切現象都歸結為由機械運動所引起的。在電磁場概念提出以後，人們假設存在一種名叫「以太」的媒質，它彌漫於整個宇宙，滲透到所有的物體中，絕對靜止不動，沒有質量，對物體的運動不產生任何阻力，也不受萬有引力的影響。可以將以太作為一個絕對靜止的參照系，因此相對於以太作勻速運動的參照系都是慣性參照系。
在慣性參照系中觀察，電磁波的傳播速度應該隨著波的傳播方向而改變。但實驗表明，在不同的、相對作勻速運動的慣性參照系中，測得的光速同傳播方向無關。特別是邁克爾遜和莫雷進行的非常精確的實驗，可靠地證明了這一點。這一實驗事實顯然同經典物理學中關於時間、空間和以太的概念相矛盾。愛因斯坦從這些實驗事實出發，對空間、時間的概念進行了深刻的分析，提出了狹義相對論，從而建立了新的時空觀念。
狹義相對論的基本假設是：
①在一切慣性參照系中，基本物理規律都一樣，都可用同一組數學方程來表達；
②對於任何一個光源發出來的光，在一切慣性參照系中測量其傳播速率，結果都相等。
在狹義相對論中，空間和時間是彼此密切聯系的統一體，空間距離是相對的，時間也是相對的。因此尺的長短，時間的長短都是相對的。但在狹義相對論中，並不是一切都是相對的。
相對論力學的另一個重要結論是：質量和能量是可以相互轉化的。假使質量是物質的量的一種度量，能量是運動的量的一種度量，則上面的結論：物質和運動之間存在著不可分割的聯系，不存在沒有運動的物質，也不存在沒有物質的運動，兩者可以相互轉化。這一規律己在核能的研究和實踐中得到了證實。
當物體的速度遠小於光速時，相對論力學定律就趨近於經典力學定律。固此在低速運動時，經典力學定律仍然是很好的相對真理，非常適合用來解決工程技術中的力學問題。
狹義相對論對空間和時間的概念進行了革命性的變革，並且否定了以太的概念，肯定了電磁場是一種獨立的、物質存在的恃殊形式。由於空間和時間是物質存在的普遍形式，因此狹義相對論對於物理學產生了廣泛而又深遠的影響。
關於相對論和時間、空間的關系，在前面的文章中實際上已經結束了。又涉及的概念和說明的方法很雜亂，這里進行系統的整理一下，並對前面一些文章中的看法進行修正一下。為了便於總覽整體的輪廓，這里只進行關鍵性的問題說明，您可以查閱前面的文章。
時間和空間的兩種定義方法
牛頓力學中的時間概念來源於人們對物質運動變化的經驗感覺，並選定一個統一的定量標准去對物質運動變化進行定量，實際上這是採用一種物質運動變化的度量流程標准去對另一種物質運動變化進行度量。並且對這一度量流程絕對的均勻化，理想化。以至於是可以採用數學化的絕對均勻描述。比如兩個時刻之間可以採用任意均勻的間隔進行描述。從物質事件的進程中我們可以向前或者向後無限的延伸。即通常所說的延綿。並且，這樣的時間定義於我們所採用的任何參照系是無關的。關於這一問題，您可參見時間的經驗感覺。牛頓力學對空間的處理也同樣是這樣，採用標准距離去定義物體的長度。實際上，牛頓力學已經將時間和空間純粹的理想化，並採用數學化的方式進行描述。牛頓力學中時間和空間概念是脫離於物質運動的定義的。因此，時間與空間在牛頓力學中是最基本的物理單位。
舉個例子來說，熱脹冷縮:一個物體發生熱脹冷縮，我們不能判斷物體所在的空間發生膨脹，而僅將物體這種膨脹屬性歸因於物體的結構在不同溫度下所發生的常規現象，我們知道，實際上，溫度的不同，物體分子間的相互作用是不同的。我們不是將這種作用加到空間上，而判斷物體發生了空間膨脹，實際上，如果我們將空間的屬性判斷為物質的屬性，那麼這樣的說法也未嘗不可。因此，牛頓力學中的時間和空間是一種絕對理想化的物理量，它不依賴於物質的作用屬性。
相對論中的時間觀念卻不是這樣了，它是在處理參照系的問題時而引入的新的概念。
首先，它依賴於這樣的假設——光速於參照系無關。並且，這樣的觀測在科學是上可以說是已經通過實驗證實的觀點。需要說明一下的是，在當時的科學范圍內，通常都普遍認為物質間的相互作用主要是電磁作用，（萬有引力由於在近距離處物質間的相互作用是可以忽略不計的）。電荷之間在相同的參照系中只有靜電力的作用，但是在不同的參照系之間卻存在磁場的作用，也就是說，在不同的參照系之間，電荷屬性是不同的，那麼，我們沒有理由認為在不同的參照系中物質的屬性狀態（反映在電磁屬性上)是相同的。那麼，在相同的兩個參照系中物質運動的進程中，我們也沒有理由認為是相同的。同時，物質的結構屬性我們也沒有理由認為是相同的。也可以說是經驗事實的相對性原理。
在這樣的前提下，相對論假設在運動參照系中物質的運動變化進程會減緩，同時，物質間的電磁相互作用也會發生變化，主要表現為沿運動方向，物體的長度會發生變化，相對論判定為沿運動方向物體的長度發生收縮。即通常我們所說的「時間膨脹」和「尺縮」現象。並確定時間和空間在不同參照系中的變化因子為。
同時，愛因斯坦先生採用光信號傳遞的模式對同時性也進行了相對性處理。這樣，相對論和牛頓力學的時空觀念就構成了兩種獨立的定義系統。
的確，這樣的假設我們找不出任何不合理的直接依據。
我們可以看到，相對論的時間與空間觀念與物質運動有著最為直接的聯系，時間與空間的屬性、狀態依賴於物質的運動。
在相對論、牛頓力學中時間空間和基本概念間的邏輯關系
1、牛頓力學時間和空間的結構模式
在牛頓力學中，時間和空間的概念來源於人類日常生活中的經驗約定，那麼，時間和空間和物理量間的關系也來源於這種經驗約定。主要表現在如下兩個約定：
一、一個事件的唯一確定性。
我們描述一個物體，或者某一個事件，它的本身不會因為我們對它的不同觀測而它自身的屬性發生變化。比如一個物體的屬性、一個事件的進程。
二、定義的標准
牛頓力學採用理想的定義標准模式。
對於時間的模式，採用標準的物質運動周期作為定量時間的模式。比如地球繞太陽公轉一周叫做一年，我們不論採用如何觀測，這一年必須是地球繞太陽一周，對於這一事件進程而言，這是一種理想的不變的恆量。並且與觀測無關。
空間的模式，通常是反映在長度單位上。也是採用標準的不變的物體屬性模式。比如1989年米制公約計量大會上，決定將存檔米原器的復製品規定為*米國際原器。其為鉑銥合金，當溫度為零度，用規定方法支撐時，其上兩刻線之間的距離規定為一米。（參考《簡明物理學辭典》許國寶 王福山主編 上海辭書出版社）
我們不論採用何種觀測方法，它的長度單位在這樣限定的條件下是一種恆量。
時間和空間通過這種約定，確定了時間和空間的計量模式，但是這樣的計量模式，僅是作為我們計量單位的一種標准。在牛頓力學中，對於時間和空間的屬性作了進一步的延伸。雖然我們採用了物質屬性的模式定義了空間的單位，通過事件進程的模式定義了時間的單位，但是時間和空間的本身卻是於物質無關的抽象屬性。不論有沒有事件的進程變化，我們仍然確定時間在延綿。不論有沒有物質的存在，我們都可以想像到空間。牛頓力學，關鍵的在於採用時間和空間定義的標准對物質的存在狀態進行定量，並進而延伸到時間和空間是純粹的物理量。
2、相對論的時間和空間的結構模式
相對論則恰恰是另外一種模式，它是隨科學的進一步發展而確定的另一種對時間和空間的定義模式。導致這樣一種定義模式的非常有利的一個經驗事實是光速與光源的運動無關，通常認為在一個世紀以前就已經獲得了證明。
為了調節參照系與光速的關系，在科學體系中引入了相對性原理。（相對性原理也是經驗感覺，我們找不出什麼理由懷疑這一原理在處理參照系的屬性上存在問題，這是經驗感覺）但是，這樣一種引進把物質帶入到電磁相互作用的屬性中，不論是時間還是空間，都使物質的本身帶有電磁相互作用的特點。這樣的一種結論和當時的科學進程是分不開的，在當時的科學看法中，電磁間的相互作用構成了物質世界，這樣一種說法並不過分。在原子層次到宏觀的物質的結構中，電磁相互作用是一種首要的相互作用。物質的屬性依賴於電磁屬性作為一種判斷是很有道理的。
相對論對物質運動的處理，首先它依賴於如下兩個目前和經驗事實相符的假定：
一、光速不變原理
光速為恆值是目前公認的看法，這里我們不便對其進行探討。
二、相對性原理
相對性原理是狹義相對論的核心，它決定著相對論是否可以作為一個獨立的描述體系的關鍵。
建立在如上兩個假設的基礎上，相對論提出了兩種效應來調節光速的實驗事實和理論相符。一種是時間膨脹，另一種是時間收縮。
經過如上的處理，相對論就將物質的運動和時間空間在理論上嚴格的結合在一起。通過相對論的這種調節物質屬性的關系，那麼時間和空間就歸到物質間的相互作上，如果光速是一個不變的恆量，那麼在不同的參照系中，物質的屬性就存在不同。
這樣，相對論的結果縮小了相對性原理的范圍，（各個參照系間的物質間的屬性只是在本參照系和其他參照系的比較中，具有這種等同的性質，相對於物質的運動變化來說，這是相對形原理的一種體驗）在內在的邏輯關繫上，相對性原理不再具有普適性。這樣的代價是我們對物質世界的相互作用的真實推進了一步，或者說獲得了可能性的一種解釋。比如：我們不能判斷同樣的一個鍾表在低速和高速兩種狀態下，其走時是否相同。在強引力場和弱引力場中，性能相同的兩個鍾表的走時會一模一樣。如果我們將物質的運動變化歸因於物質間的相互作用中，這樣的解釋對於物質世界而言是接近真實的。
3、牛頓力學和相對論兩種描述體系的描述結構
關於這一問題，在參照系、觀測與物體的速度的最後作了分析，這里我在進一步的說明一下。
一、兩種定義體系的基礎
由於牛頓力學確定了一個物理事件不依賴於我們的觀察，那麼在任何觀測參照系中，一個物理事件是一個不變的恆量，通常採用牛頓力學去處理物理問題時採用物理事件的真實去矯正我們觀測到的結果。一個物理事件絕對性的地位決定了我們在對物理事件測量過程中，我們的觀測要服從於物理事件的真實性。而不是我們的觀測結果，比如不同參照系中同時性的定義：不論我們採用任何一種確定同時性的模式，我們首先確定我們的測定模式在兩個參照系中測量的差異，排除掉光線傳播、測量儀器以及其他不能判定同時性的因素，排除誤差。一個事件發生的任意一個時刻是唯一確定的。
但相對論卻不是這樣了，它確定了一個物理事件依賴於我們的觀測，講求採用不同的參照系所觀測到一個物理事件的結論。嚴格來說，相對論以觀測過程中我們得到的結果，作為通過不同參照系對同一物理事件進行觀測而得到的不同結論。相對論依賴於我們通過確定的方法而得到的結論。將觀測的結果判定為我們獲得物理世界真實性的的體驗。在相對論中，我們觀測的結果是首要的問題，物理事件的本身依賴於在不同參照系中的觀測。當然，還必須加上這樣的物理事實結論，物理事件的過程依賴於物質間的作用。
二、兩種定義體系的方法
前面我們已經討論過，牛頓力學對時間和空間的定義方法實際上是採用了一種絕對的標准，這種標准不依賴於物質本身的屬性，牛頓力學對時間和空間採用純粹數學化理想化的方法進行描述。
在牛頓力學中，我們定義了參照系。通常我們是採用參照系的空間標度對物體在空間中的位置進行描述。通常將物體在運動中的路線叫做物體在空間中運動軌跡。我們都可以將物體在空間中的任意位置通過參照系的標度而確定物體在空間中的位置。即便我們採用兩種慣性參照系，我們仍然可以在兩個參照系中進行變換。物體在空間位置上的這種絕對化的時間和空間的這種參照系，我們通常將他們叫作伽利略參照系，通常將這種變換叫做伽利略變換。當我們採用伽利略變換的時候，我們不應忘記，這里所採用的是絕對的時間和空間觀念。時間和空間概念是一種絕對理想標準的概念。
在相對論中則不再是這樣的了。
相對論的時間和空間觀念依賴於物質的運動，並將物質運動過程中不同的屬性賦予到物質運動計量過程中的時間和空間的觀念中。在這種計量過程中，時間和空間的觀念施加了物質運動的作用屬性。在相對論中是通過光速不變的觀念來實現的，可以認為這種作用是物質運動的不同狀態中的電磁屬性的不同。
相對論中的時間和空間的屬性不再是與物質的運動無關的屬性，在時間和空間的觀念中還標志著兩種參照系物質屬性電磁作用的差異。同時，時間和空間的概念不再是理想的單位，而是與不同參照系中物質屬性電磁作用差異的反應。
因此，在牛頓力學和相對論力學中的時間和空間的觀念，我們是不能混用的。牛頓力學中一個單位的時間不等於相對論力學中一個單位的時間。同樣，牛頓力學中的一個空間單位，也不等於相對論力學中的一個空間單位。
三、兩種定義體系描述的模式
牛頓力學中時間和空間對於描述體系而言是簡單的。是通過空間坐標和時間標準的理想模式對物體運動變化進程進行描述。我們在描述過程中所採用的時間和空間單位是我們所定義的標準的單位，或者說是我們所採用的參照系本身的定義標准。
在相對論中，則較為復雜一些了。首先我們採用我們所確定的靜止參照系中的時間和空間標准去確定運動物體相對於我們所採用的慣性參照系的相對運動狀態，從而確定物體在它本身的慣性參照系中的時間和空間，這樣才可以採用相對論的時間和空間的觀念進行描述。
在牛頓力學中，我們是採用靜止參照系中的時間和空間對物質的運動變化進行描述，而在相對論中我們確是採用的物體運動參照系中的時間和空間標准進行描述的。兩種參照系中我們所採用的時間和空間的標準是不同的。關於這一問題，請您參見 參照系、觀測與物體的速度，那裡有對這一問題的較為詳細的說明。
四、牛頓力學和相對論兩種時間觀念在實際應用上的矛盾。
在牛頓力學和相對論的兩種對時間和空間的定義體系中，包含著兩種對物理時間和空間的描述方法。牛頓力學中以物體的本體作為我們觀測的描述體，以及相對論採用我們觀測的結果作為我們對物理事件的描述。兩種方法在側重點上是絕對不同的。
在牛頓力學中，物體是存在的事實，我們採用何種方法去確定物體的存在本身與物體的真實存在是無關的，我們所要作的是如何減少觀測的誤差、如何根據物體在不同環境中的屬性去判斷物體的真實大小，而不是物體的空間變化引起的物體的屬性的改變。相對於高速而言，物體的空間大小對於牛頓力學來說是很難確定的。我們不能確定我們觀測到的物體的狀態就是物體的真實狀態，因為我們不能確定物體的作用屬性在不同的運動狀態中是否相同，這也是牛頓力學在高速問題中所存在的困難。
在牛頓力學中，請不要忘記，時間和空間的觀念是理想的時間和空間觀念。它不依賴於物質對外作用的屬性。牛頓力學是採用觀測參照系作為計量時間和空間的標准。
相對論則不同了，它首先通過靜止參照系去觀察物體的高速狀態，並進而確定這一狀態，並在這種觀測的基礎上，確定物體在高速狀態時的時間和空間屬性。物體在不同參照系間的時間和空間標准，只是相對於不同的慣性參照系來說，任意一個慣性參照系都有一個時間和空間標准，我們不能對兩個慣性參照系的觀測結果進行任何的比較。一個慣性參照系中的一秒不等於另一個慣性參照系中的一秒。除非我們對兩個慣性參照系中的時間單位建立當量關系。
如果建立當量的關系，則出現我曾在本站中所說的時間悖繆。這樣，相對論內部的邏輯關系就出現問題了。
在實際應用中，兩個慣性參照系之間的當量關系在相對論的原理上原則上是不能建立的，因為在兩個慣性參照系中的同時性是相對的。但是，通過其他的方法可以在兩個慣性參照系中建立絕對的同時性（可參見本站相關的文章），這樣我們可以在兩個慣性參照系中建立當量關系。請注意，這里所說的當量關系不是牛頓力學和相對論之間的當量關系，而是相對論兩個慣性參照系之間的關系。
如何看待牛頓力學和相對論中所出現的矛盾問題
1、牛頓力學
在處理高速問題的過程中，牛頓的理想的時間和空間觀念在實際的應用中會出現不能確定的現象，我們不能確定牛頓力學中的理想的時間和空間觀念，和我們觀測到的物體的屬性所反映出來的時間和空間觀念是否相同。常規的定義方法中所採用的標準的時間和空間觀念只是我們所採用的一種定義標准，這種標准我們是建立在一種觀測參照系的基礎上，我們不能確定相對於此的高速慣性參照系中的時間和空間觀念在普遍的物質間的相互作用上是否存在某種不同。牛頓力學所定義的標準的時間和空間標準是與參照系無關的。以當時的科學技術水平，是沒有能力去解決這樣的問題的。
一種解決方法是保持牛頓力學中的時間和空間的定義方法不變，而採用物質的屬性隨物體的運動狀態的變化而變化。通俗一點的講，就是牛頓力學中的時間和空間仍然採用絕對的時間和空間，物體在確定運動狀態而反映出的與靜止參照系不同的屬性，我們將它歸因於物體的運動狀態上，而不是改變時間和空間的定義。
這樣的定義是有應用前景的。首先，我們不論對任何運動物體進行觀測，我們首先必須建立一個慣性參照系去對其進行描述。以目前人類所可能的觀測范圍，通常都是採用我們自身的慣性參照系進行觀測的，那麼我們採用我們本身的時間和空間去對整個我們可觀測的宇宙范圍的時間和空間進行定義，那麼並沒有超出我們在宇宙中可能性的應用中的時間和空間的屬性的范圍。當然，在實際應用中，不同的慣性參照系間的時間和空間的計量問題，通過物體在不同慣性參照系中的屬性不同去進行調節將是不太方便的。我們將涉及到比較復雜的描述上的變換。但是，這樣做也同時贏得了我們在理解上的方便，這樣的時間和空間的觀念和我們日常生活中的時間和空間觀念是相同的。
2、相對論
相對論在數學描述上通常被看作是非常完美的一個物理理論，但是在實際的應用過程中，卻幾乎沒有實際應用的價值。這來源於如下的兩點：
一、相對論建立了兩個慣性參照系間的時間和空間的關系，但是卻建立了一個相對的同時性。時間和空間的觀念在不同的參照系中存在著不同。
如果我們去定量在空間中的一個運動的物體，首先我們必須在時間和空間上對這個物體進行定量。確定物體在某一時刻所在的空間位置。由於我們在相對論中所採用的時間的同時性是相對的。我們實際上不能從觀測參照系去確定某一時刻和運動物體的某一時刻的對應性，這樣我們不能確定物體所在的某一時刻。
在空間的概念上，我們所採用的空間概念是不同的，我們不能確定觀測參照系中我們所觀測到的物體的某一個位置和在運動參照系中所確定的某一位置是否是相同的位置。
這樣，在實際應用中，我們對物體所進行的基本的描述在相對論中很難實現。
二、相對論將物體在不同慣性參照系運動過程中所表現出的事件進程屬性間的不同歸之於時間觀念的不同，如鍾表在不同參照系間的走時是不同的，即時間膨脹。同時，將物體在不同慣性參照系運動過程中所表現出的空間位置屬性間的不同歸之於空間觀念的不同。如「尺縮」效應。
我在這里姑且不論這兩種相對論效應是否成立，暫時就假設這兩種現象在高速運動的慣性參照系中是成立的。
我們知道，事件的進程依賴於改變事物向前發展的環境和動力。對於一個物理事件，如加速一個物體的過程。依賴於兩種條件：一種是物體的質量，另一種是推動物體的力。任意一個條件的改變，都會導致加速這個物體進程的改變。當然，相對論的內在的邏輯關系絕不是這樣的簡單，而是在不同的慣性參照系，物理事件進程的屬性和空間位置間相互作用的屬性發生改變。如果我們將這種改變歸因於時間和空間的改變，那麼這樣的時間和空間實際上包含了物體相互作用的屬性。這樣的概念我們又如何採用通用的時間單位秒和長度單位米來討論時間和空間呢？！我們可以肯定，這樣的討論實際上沒有任何的意義。
當然，現代的科學對時間單位和空間單位進行了重新定義，通常是採用光的傳播作為時間和長度的單位。我們可以肯定，這樣的定義模式——採用光速的定義模式時間的單位一秒和空間的長度單位一米在，不同的慣性參照系中是不同的。這種不同是這種作用的屬性的不同。那麼一秒和一米在不同的慣性參照系裡討論是沒有任何的意義的。
但是，這樣的定義可以給與我們建立某種數值上的等量關系。這種量和時間和空間的觀念是存在區別的。比如，在廣義相對論中光線的傳播是沿短時線運動的，這樣的觀點就包含了相互作用的特點。如果時間和空間的概念可以包括物質相互作用的屬性，那麼我們又何必建立力學的體系呢？
本文在這里列出了相對論內在邏輯哲學觀念上的兩點矛盾，關於概念上的矛盾您可以參見其它的文章，本站在以前的文章中對此的討論已經很多了。
如果相對論對物理事件的描述在實驗數值上是吻合的，那麼，在邏輯上的問題仍然是不可以迴避的。我們沒有根據去排除物體事件在不同慣性參照系中的運動存在差異，但是，解釋的方法並非只有歸之於時間和空間可變的一種。
從方法論上來說，還存在其它的描述模式對物體在不同慣性參照系中運動屬性的不同進行描述。另一方面，相對論完成物質運動狀態和物質事件本身進程間的關系，無疑開創了對物理事件描述的一種新的領域。作為我個人而言，不贊成這種描述方法。因為它把物理基本概念間的關系和屬性給混合起來，至少從方法論上來說，這不是對物理事件精確描述的科學方法。
(註：本文不是時間與空間的邏輯結構。它包含我原來對這篇文章的部分觀點。由於我對新的時間和空間的看法還存在幾個問題，也許近期不能得以解決，故將這部分觀點寫在這篇牛頓力學和相對論兩種科學體系的哲學觀念的分析中）
Ⅷ 牛頓是怎樣在前人研究成果的基礎上建立三個運動定律的他的主要貢獻是什麼
在牛頓的全部科學貢獻中，數學成就佔有突出的地位。他數學生涯中的第一項創造性成果就是發現了二項式定理。據牛頓本人回憶，他是在1664年和1665年間的冬天，在研讀沃利斯博士的《無窮算術》並試圖修改他的求圓面積的級數時發現這一定理的。 微積分的創立是牛頓最卓越的數學成就。牛頓為解決運動問題，才創立這種和物理概念直接聯系的數學理論的，牛頓稱之為"流數術"。它所處理的一些具體問題，如切線問題、求積問題、瞬時速度問題以及函數的極大和極小值問題等，在牛頓前已經得到人們的研究了。但牛頓超越了前人，他站在了更高的角度，對以往分散的努力加以綜合，將自古希臘以來求解無限小問題的各種技巧統一為兩類普通的演算法——微分和積分，並確立了這兩類運算的互逆關系，從而完成了微積分發明中最關鍵的一步，為近代科學發展提供了最有效的工具，開辟了數學上的一個新紀元。 1707年，牛頓的代數講義經整理後出版，定名為《普遍算術》。他主要討論了代數基礎及其（通過解方程）在解決各類問題中的應用。書中陳述了代數基本概念與基本運算，用大量實例說明了如何將各類問題化為代數方程，同時對方程的根及其性質進行了深入探討，引出了方程論方面的豐碩成果，如，他得出了方程的根與其判別式之間的關系，指出可以利用方程系數確定方程根之冪的和數，即「牛頓冪和公式」。 牛頓對解析幾何與綜合幾何都有貢獻。他在1736年出版的《解析幾何》中引入了曲率中心，給出密切線圓（或稱曲線圓）概念，提出曲率公式及計算曲線的曲率方法。並將自己的許多研究成果總結成專論《三次曲線枚舉》，於1704年發表。此外，他的數學工作還涉及數值分析、概率論和初等數論等眾多領域。 牛頓是經典力學理論理所當然的開創者。他系統的總結了伽利略、開普勒和惠更斯等人的工作，得到了著名的萬有引力定律和牛頓運動三定律。 牛頓發現萬有引力定律是他在自然科學中最輝煌的成就。那是在假期里，牛頓常常來到母親的家中，在花園里小坐片刻。有一次，象以往屢次發生的那樣，一個蘋果從樹上掉了下來。一個蘋果的偶然落地，卻是人類思想史的一個轉折點，它使那個坐在花園里的人的頭腦開了竅，引起他的沉思：究竟是什麼原因使一切物體都受到差不多總是朝向地心的吸引呢？牛頓思索著。終於，他發現了對人類具有劃時代意義的萬有引力。他認為太陽吸引行星，行星吸引行星，以及吸引地面上一切物體的力都是具有相同性質的力，還用微積分證明了開普勒定律中太陽對行星的作用力是吸引力，證明了任何一曲線運動的質點，若是半徑指向靜止或勻速直線運動的點，且繞此點掃過與時間成正比的面積，則此質點必受指向該點的向心力的作用，如果環繞的周期之平方與半徑的立方成正比，則向心力與半徑的平方成反比。牛頓還通過了大量實驗，證明了任何兩物體之間都存在著吸引力，總結出了萬有引力定律： （m1和m2是兩物體的質量，r為兩物體之間的距離）。在同一時期，雷恩、哈雷和胡克等科學家都在探索天體運動奧秘，其中以胡克較為突出，他早就意識到引力的平方反比定律，但他缺乏象牛頓那樣的數學才能，不能得出定量的表示。 牛頓運動三定律是構成經典力學的理論基礎。這些定律是在大量實驗基礎上總結出來的，是解決機械運動問題的基本理論依據。 1687年，牛頓出版了代表作《自然哲學的數學原理》，這是一部力學的經典著作。牛頓在這部書中，從力學的基本概念（質量、動量、慣性、力）和基本定律（運動三定律）出發，運用他所發明的微積分這一銳利的數學工具，建立了經典力學的完整而嚴密的體系，把天體力學和地面上的物體力學統一起來，實現了物理學史上第一次大的綜合。 在光學方面，牛頓也取得了巨大成果。他利用三棱鏡試驗了白光分解為的有顏色的光，最早發現了白光的組成。他對各色光的折射率進行了精確分析，說明了色散現象的本質。他指出，由於對不同顏色的光的折射率和反射率不同，才造成物體顏色的差別，從而揭開了顏色之迷。牛頓還提出了光的「微粒說」，認為光是由微粒形成的，並且走的是最快速的直線運動路徑。他的「微粒說」與後來惠更斯的「波動說」構成了關於光的兩大基本理論。此外，他還製作了牛頓色盤和反射式望遠鏡等多種光學儀器。 牛頓的研究領域非常廣泛，他在幾乎每個他所涉足的科學領域都做出了重要的成績。他研究過計溫學，觀測水沸騰或凝固時的固定溫度，研究熱物體的冷卻律，以及其他一些只有在與他自己的主要成就想比較時，才顯得遜色的課題。
Ⅸ 誰可以告訴我.經典力學的發展歷程
力學發展可分為三階段：
第一階段 代表人物 牛頓 代表著作 《自然哲學的數學原理》:S
作為力學學科的開創人物——牛頓，他的最大貢獻是：找到了制約自然界物質機械運動的相當普遍酌規律，同時也發明了研究這種規律的數學方法——微積分，也就是今天發展成為「分析」的數學學科． 但牛頓的模式把影響物體運動的原因統統歸結為力．而實際上，大量的運動是受約束的運動．原則上說，約束對運動的作用雖確可以歸結為力，但這些力就激未知的運動一樣，是有待決定。牛頓模式對研究受約束系統的力學是不方便的．pm>M
第二階段 代表人物 拉格朗日 代表著作 《分析力學》d\J&MY
一定的程度上克服了牛頓力學的上述困難，得到了力學系統在完全一般性廣義坐標描述下具有不變形式的動力學方程組，並突出了能量函數隨意義．系統實際上概括了比牛頓力學耍廣泛得多的系統，同時它也提供了對力學系統的動力學，穩定性，振動過程作一般性研究的可能．另一重要發展是研究非完整系統．特別是非線性非完整系統的研究，導致了對分析動力學一系列基本按念，諸如虛位移，龐速度，db交換性，變分原理等作深入的探討．6
第三階段 代表人物 哈密頓 y+}
哈密頓對光學和力學之間深刻聯系的思想促進了他對經典動力學作出創造性的研究．他的成就概要為兩點：第一，力學的原理不僅可以按牛頓的方式來敘述，也可以按某種作用量(數學上是共種泛函)的逗留值(有時是極小值)方式來敘述．第二，力學的狀態描述和動力學方程可以找到一種優美的正則形式以及等價的「波動形式」，這些形式有著極好的數學性質．