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公式F=ma中的力从哪来

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   牛顿第二定律F=,m 是经典力学的灵魂.和其他堪称灵魂的东西一样,它并不那么牢靠.方程的右边是有确切意义的两项之积.加速度是一个纯运动学的概念,可以根据空间和时间来定义.质量很直接地反映了物体的可测量性质(重量,反冲速度).另一方面,方程的左边却没有独立的意义.然而,即便用最高的标准来衡量,牛顿第二定律显然意义重大:它在很多特定的情形下都十分有用.外观富丽堂皇、花里胡哨的桥梁,比如Erasmus桥(以“鹿特丹的天鹅”之名而闻名于世),确实能够承重;宇宙飞船确实能够抵达土星.当我们以现代物理的观点去考察“力”的时候,就会进一步加深这个悖论.事实上,力的概念在很多基本定律的高级表达方式中是不存在的.它不出现在薛定谔方程中,也不出现在量子场论的任何合理的公式中,广义相对论的建立也不需要用到它.目光敏锐的人观察到消除力的概念这一趋势早在相对论和量子力学产生之前就开始了


IP属地:浙江1楼2008-12-29 20:25回复
    杰出的物理学家Peter G.Tait( rd Kelvin和James Clerk axwell的密友兼合作者)在他1895年出版的《动力学》一书中写道:“在所有包含力这个概念的方法和体系中,力是人造产物.....,‘力’以及那些产生‘力’的感官概念的引入并不是必要的的.尤为令人惊奇的是,Bertrand Russel在他1925年出版的为知识分子普及相对论的读物《相对论入门》中写道:“如果人们试着用一种新的方式来看待这个世界,消除‘力’的概念将不仅仅影响到我们物理上的观念,而且可能还包括道义上和政治上的.....在关于太阳系的牛顿理论看来,太阳似乎是一个发号施令的君主,行星则必须遵守这些命令;而爱因斯坦构造的世界里与之相比要多一些个人主义,少一些专制独裁.”这种想法是如此的特别而且颠覆传统.Russell那本书第14章的题目就是“力的剔除”.


    IP属地:浙江2楼2008-12-29 20:29
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      2025-06-11 18:21:50
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      一类很普遍的问题是给定一个力,然后求解运动,或者反过来.这类问题看起来很像是物理,但实际上只是微分方程和几何学的练习题,加了一点伪装而已.为了与物理事实联系起来,我们必须对实际存在于这个世界上的力做一个声明,各种各样的假设被塞了进来,但经常并不说明.
       经典力学里关于运动的第零定律是质量守恒.由于它过于基本所以牛顿没有明确指出.物体的质量被认为是独立于它的速度和任何施加于它的外力的,总质量既不产生也不消灭,只是在物体相互作用的时候重新分配.当然,如今我们知道以上内容并不十分正确.牛顿第三定律指出,对于每个作用,存在着一个大小相等方向相反的反作用.而且,我们通常假定力不独立于速度.这两个观点也都不那么正确.例如,它们不能解释带电粒子间的磁相互作用.
       很多教科书讨论到角动量的时候,引入了第四定律:物体间的作用力沿着连接它们的直线的方向.这被用来“证明”角动量守恒.但这个定律对于分子间作用力是完全错误的.
       当我们引入约束力和摩擦力的时候还要做出一些其他假设.在此我不作赘述.任何人仔细想一想就会发现,公式F=ma,自身显然并不能为构建整个力学体系提供一个运算法则.这个方程更像是一种用以表达力学体系里各种不同的、有用的见解之公共语言.换句话说,对这些符号的解释包含了完整的文化.当我们学习力学的时候,我们不得不通过大量被解过的例子来领会力到底是什么,这不仅仅是经由练习培养技能的问题,而是我们吸收了由这许多假定构成的一种默认的文化


      IP属地:浙江3楼2008-12-29 20:34
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        虽然力本身不出现在现代物理的基本方程中,但这些方程显然包含着能量和动量,而力与这二者有着紧密的联系.粗略地说,力是前者的空间导数和后者的时间导数,F=ma只是强调了这两个定义的一致性!


        IP属地:浙江4楼2008-12-29 20:35
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