经典力学发展

NANCHANG UNIVERSITY

学院：理学院系物理系

专业班级：物理学141班

学生姓名：刘志峰学号：5502114003

以关键人物为主线简述经典力学发展

古希腊哲学家亚里士多德，一位青史留名的伟人。我们对于亚里士多德的认识可能起始于他对于力和物体运动的论述上，例如“体积相等的两个物体，较重的下落得较快”，“凡运动的事物必然都有推动者在推着它运动”[1]等广为人知的观点，虽然我们现在都知道这些是错误的，但是两千多年前鲜有人对于这些自然规律进行讨论和表述的。因此亚里士多德的理论堪称为迷雾之中的引路灯，其观点一直在被后世的科学家接受，直至被牛顿物理学代替。

16-17世纪，科学家们开始将科学实验与理论结合在一起研究。伽利略便是其中的先驱，他倡导把数学和实验结果结合在一起研究方法，以严谨合理的科学实验终结了传播两千多年的亚里士多德物理学，为近代物理学的研究奠定了基础，因此被誉为“近代力学之父”、“现代科学之父”。早年时就用自制的望远镜来进行天文观测，他的观测数据和结论有利的支持了哥白尼日心说。伽利略在著作《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》中也对惯性定律进行了讨论，在他的另一本著作《两门新科学》中再次表述了惯性定律。笛卡尔对伽利略的惯性定律进行了补充[2]，虽然之后由牛顿进行了正式的发表，但伽利略与笛卡尔的研究成果是无法忽视的。伽利略之后在斜面实验中隐隐的发现了加速度的影子。其工作为牛顿的理论体系的建立奠定了基础[3]。

牛顿是科学史上不可不谈的一位伟人，一位全才，划时代的天才。牛顿运动定律是经典物理学的核心，是牛顿根据前人的研究成果和经验提出的，因此牛顿本人也称自己是站在巨人的肩膀上。牛顿的巨著《自然哲学之数学原理》（简称《原理》），总结了他力学的援救成果，标志了经典力学体系初步建立[4]。苹果树下的牛顿我们说不清真假，但是在这期间牛顿关于万有引力的研究却是真实的。在《原理》发表的万有引力定律充分的解释了相互作用作用规律，在物理学和天文学中具有深远影响[5]。他与莱布尼茨共享发展微积分的荣誉，微积分作为一项重要的数学工具在各个领域内被频繁使用，尤其是物理学。牛顿对于天体的研究也是深入和卓有成就的，许多理论与成果都收入到他的著作《原理》中，把天体力学和地球上物体的力学统一起来，建立了系统的经典力学理论[6]。

牛顿之后的力学发展更具有深度与内涵。由伽利略和牛顿等人发展出来的力

学，着重于分析位移、速度、加速度、力等等矢量间的关系，又称为矢量力学。拉格朗日、哈密顿、卡尔·雅可比等发展了经典力学的新的表述形式，即所谓分析力学[7]。分析力学相对于矢量力学它的区别在于通过用广义坐标为描述质点系的变数，运用数学分析的方法，研究宏观现象中的力学问题[8]。通过坐标来让力学的研究更为具体和系统。

拉格朗日是分析力学的创立者，也是《分析力学》的作者，书中他将虚功原理和达朗贝尔原理结合起来得到一个可以概括整个力学体系的方程。之后他建立的拉格朗日方程奠定了分析力学的基础，也正式将牛顿的矢量力学转化为能量为主分析力学。这一改变也帮助力学系统推广到更多领域，更是为今后现代物理的发展打下基础[9]。拉格朗日之后，哈密顿将拉格

朗日第二类方程变换成一种正则形式，将动力学基本原理归纳为变分形式的哈密顿原理，从而建立了哈密顿力学，也是哈密顿将积分形式处理分析力学问题给推广的。

经典力学在时空的观点上绝对的，在日常生活中的确可以运用经典力学得到很多正确的结果但是如果扩大到宙观与微观中缺会发现经典力学的“错误”，这种局限性也代表了经典力学在尖端研究中的“寿终正寝”，现代物理的发展已经往更深入的内容前进。虽然如此，但现代物理的基础是离不开经典物理的研究与结论的。经管经典物理中许多理论并不是完全正确，但在日常之中却是仍然可以使用的，而且相比现代物理，前者是更简单的，这也是为什么在中学阶段我们学习的物理是经典物理的原因。

[1]百度百科.亚里士多德（古希腊著名思想家）

[DB/OL]./item/%E4%BA%9A%E9%87%8C%E5%A3%AB%E5%A4%9A %E5%BE%B7/26769#1.

[2]郭奕玲，沈慧君.《物理学史》（第二版）[M].北京：清华大学出版社，2005.11-12.

[3]解俊民．《中国大百科全书》74卷（第一版）物理学词条：伽利略：中国大百科全书出版社，1987.

[4]郭奕玲，沈慧君.《物理学史》（第二版）[M].北京：清华大学出版社，2005.20.

[5]百度百科.万有引力定律[DB/OL]./view/955.htm.

[6]百度百科.艾萨克牛顿

[DB/PL]./item/%E8%89%BE%E8%90%A8%E5%85%8B%C2%B7%E7% 89%9B%E9%A1%BF/1119240?fromtitle=%E7%89%9B%E9%A1%BF&fromid=5463&type=sy n#2_1.

[7]百度百科.经典力学

[DB/OL]/link?url=6bJNxvmKIrCSH2y4ZBIcZHe1_Is_qWtwGhYFXhGx5 wZ5xe1AluQwHcS0dTjmhyOYMTtKYsRF84hh5E6BCMr_wymM5Qrvgyi8Sk9XaN_beDcSvsq roKo310qTVmmN2Sol#5.

[8]百度百科.分析力学[DB/OL]./view/35044.htm.

[9]百度百科.约瑟夫拉格朗日

[DB/OL]./link?url=wQ0mvj2ny-ee9s200_9nsarEQSOmX16oMn9YrJkvM wA2zEiQJ_wrL07djZD148smCHQluVSHWo0nn_1lNHeiOHTVlS8XkUCCYuFkMt-cqVJzyzZF o_m2tu4Om-2pGix39kbYrLVjZ1rUbVvz8tmKglIwdbMnD289xWMJ4w1Su3bjgzHSLz4BoYDv 18ZVt6hyz2UkU4iufCeC4flKrpF-WL16eGZVwZZZAGqiv2SdVUO.