主题：牛顿定律到底说的是什么？（0） -- changshou
家园 牛顿定律到底说的是什么？（0） 大家都在中学学过牛顿三定律。然而中学不会强调一些刨根问底的东西。
现在回过头看，中学时我并没有真正理解牛顿三定律 （至少没有现在理解得好）
。最近看到本版一个有关“力的平行四边形法则”的帖，我的好奇心被激发了。想了解一下大家对牛顿三定律 是怎么理解的？
比如你会如何回答以下问题？
1 什么是力？
2 力为什么是向量？
3 牛顿三定律可以从实验和观测中总结出来吗？
4 什么是匀速直线运动？
5 什么是质量？
待续
本帖一共被 5 帖 引用 (帖内工具实现)家园 有几个文中的名词不懂 先验，自洽，定量，定性
家园 我也提供一种理解方式 数学是一门“绝对”的学科，而物理则是一门“近似”的学科。
绝对的学科其基本点是绝对的真理，即数学公理不需要证明，它们是整个数学体系的基石。
但是近似的学科其基本点却不是完全“固定”的，这里面就有个“物理公理”和“实验物理”互证的过程。象牛1牛2牛3这种和实验物理的关系就好比鸡和蛋的关系，先有鸡还是先有蛋？呵呵，LZ很多话其实就是绕在这上面了。
物理公理是一种被实验物理归纳“证明”的公理，而既然是归纳，自然不是所有的数据都落在对应的点上，而是必然有偏差存在，故而所有的“物理公理”其实都是暂时的，都在等待更“近似”的新的理论出现。
为了让物理更有说服力，于是又发展出一种“理论物理”，这玩意和数学就是同类了，里面的公理就都是绝对公理了。所以理论物理和我们常说的物理其实不是同一个事物，它是物理学的一种衍生。
物理本质上是一种经验科学，和中医其实是同类，但比中医“科学”多了。在现有公理范围内能大体解释自洽的部分，我们称之为定理，而如果不能自洽的，我们称之为假说。假说你大致可以理解为和“五行学说”是一样的东西，其目的不是合理性或“真实性”而是“死活要给个说法”。故而假说里面各种千奇百怪的定义和公式是漫天飞的，他们只是拼命在实验物理和物理公理间取个归纳中间值，你要真相信你就是SB。一套理论如果假说过多的时候，其实就代表离寿终正寝不远了，需要一套新的“近似”理论出现了。这大致就是经典物理向量子力学过渡的过程。
今天暂先想到这么多。
家园 在（4）中添加了新内容，是关于伽利略相对性原理的 家园 当初开水龙头的时候有个问题困扰了我很久。 请教下楼主，‘力’有没有速度概念呢？
或者说，‘力’的速度是多快。
家园 对俺来说，还真是从哲学角度更好理解 至少是对《自然哲学的数学原理》这本书而言如此。
俺所谓的哲学，首先是作为一种世界观来说的，也即对世界的看法，而且这个“世界”也不仅仅是整个宇宙，而且也可以是某个相对独立的体系。
在俺看来，牛一和牛三就是赤果果的哲学观点。牛三（作用力和反作用力定律）就是对称或者对偶思想的体现。牛一（惯性定律）就是“力是改变物体运动状态的原因”的另一种表述，而这后一句是不折不扣的哲学观点。
先略过关于运动的各种观点（比如什么“万物皆流”，芝诺悖论，“风动旗动心动”等等）不表，假设关于运动的基本概念比如距离时间速度等都是正确的，那么关于运动的原因也是有各种说法的，“力是改变物体运动状态的原因”，中的“力”可以有各种替代品，比如“神”，“上帝”，“火”，“目的因”，“心”等等，如果只看这句话本身，“力”和其他的东西没什么本质区别，可以看成纯粹的哲学观点。
但是牛顿牛啊，除了哲学人家还有数学，在牛二中把“力是使物体运动状态改变的原因”这句话用数学重新表述一下，就是F=d(p)/d(t),也就是动量对时间的一阶导数。这个就比其他的解释高明了不知道多少倍。这个式子在相对论里也成立，也就是说相对论遵从了力牛顿关于力的定义。而我们中学里学到的F=ma其实是个推论。
牛顿更高明的地方在于，以往人们认为当然是“神”的力量的天体的运动原因同样归于力，也就是号称牛四定律的万有引力定律，这样一切运动都可以脱离“神”而可以为人所知并加以研究，从而建立了一个不需要神（至少是退居二线了）的严谨的宇宙模型。如果说发现行星运动定律的开普勒是“天空立法者”，那么称牛顿是“宇宙立法者”丝毫不为过。
家园 谈理解就要经得起推敲 在俺看来，牛一和牛三就是赤果果的哲学观点。牛三（作用力和反作用力定律）就是对称或者对偶思想的体现。牛一（惯性定律）就是“力是改变物体运动状态的原因”的另一种表述，而这后一句是不折不扣的哲学观点。我们来推敲一下
。牛三（作用力和反作用力定律）就是对称或者对偶思想的体现？ 某种对称哲学 告诉你作用力和反作用力 大小相等方向相反
？那么当牛三不成立的时候咋办（见（7））? 你是不是要放弃或修改你的哲学？牛一（惯性定律）就是“力是改变物体运动状态的原因”的另一种表述，而这后一句是不折不扣的哲学观点？如果我说我的哲学是 “力是物体运动的原因”，这个哲学观点怎么样
？ 看起来更自然简洁，而且事实上一些西方古代哲学家在很长时间内就是这么想的
。又或者我说 我的哲学是 “力是改变物体加速度的原因”并以此为基础，我可以建立一个数学体系，只不过运动方程是3阶微分方程，怎么样
？这些不同的哲学自由竞争， 为什么“力是改变物体运动状态的原因”胜出而其他被淘汰？这是靠哲学思辨实现的吗？不是，是伽利略的相对性原理指出 相对地球作匀速运动的参考系中的实验观测 和相对地球静止的参考系中的实验观测比较，看不出什么区别。但这不是某种逻辑或哲学的必然，而是实验观测。更进一步，现代物理中 力和物体（质点)的概念都抛弃了，“场”也不是法拉第理解的“电力线”。这时你前述的哲学又该何以自处
？当然你可以根据物理的进展 不断总结和修改你的哲学以试图提供更“高级”的“形而上的”解释。我认为这些工作是有意义的
。但当你总结和修改你的哲学以适应新物理的时候，你得先理解物理（和做为基础的数学）。可是如果你已经做到了这一点，你为何还需要哲学解释来协助理解？我认为这已经是一件很个人化的事情，答案恐怕因人而异。我认为很多物理学和数学工作者是会说不需要的，但很多可能会声称需要。 更麻烦的是，不同的人使用“哲学”一词是可能指的是不同的东西。。。。有趣的是，我感到这里的情况和我近来的另一个帖子有点相似性。
有的人 没有哲学就想不通物理数学的心理 可能和 我没有现场体验就在潜意识层面无法接受 纳达尔，费德勒 网球打得比我好的心理 有异曲同工之妙
。 这里我没有在进行讽刺（就象我不会因为上面写的我的心理去嘲笑我自己)， 毕竟人的认知过程还是一件远未被人类认识清楚的事情，而最终算数的不是你的内心活动而是你输出的东西。物理是由重视哲学和对哲学不屑一顾的人（还有一些中间派）一起推动的。通宝推：水随天去秋无际,
本帖一共被 1 帖 引用 (帖内工具实现)家园 当然经得起推敲 牛顿力学已经经过几百年的检验，其合理性（与不合理性）人所共知。
冯友兰说过，哲学不提供（积极的）知识，但提供对知识的看法。因此不是哪种哲学告诉谁牛一和牛三定律，而是持有牛一和牛三定律者拥有相应的哲学观点。
之所以说牛一和牛三是哲学观点，是因为它们是没有被证明的（当然，俺一直是说牛顿力学，尤其是＜原理＞）。对牛三，是说在两个物体组成的封闭体系内，作用力与反作用力大小相等，方向相反。这里，两个物体对等，作用力与反作用力对等，这难道不是典型的对称？通常来说，一种对称往往体现的是一种不变性，非对称的东西往往会有更深层次的原因，因而需要加以解释而不能作为公理或原理使用；而牛一，根本不能用实验验证，甚至想都不能想（同样是在牛顿力学范围内），因为万有引力，观察者对被观察同样有引力，"不受外力＂的情况是根本不存在的。所以后来马赫主义者拥有了不同看法。
至于您说的＂力是使物体运动的原因＂，作为哲学观点也是无可厚非的，如果也能用数学建立起来一套理论那么也可以认为是“正确”的，但是为什么它干不过＂力是使物体运动状态改变的原因＂，＜原理＞里面也有提及，就是能有简单解释的不用复杂的，能用少数原因解释的不用更多原因解释。也就是说，您的三次导数不如一次导数的简单（至少目前还是这样）。
在俺看来，哲学不是用来解释什么东西的，至少不是主要的。而反过来任何东西也不需要哲学来解释。一个正常人可能不懂哲学，但是不可能没有哲学观点。哲学只提供一种看法而已，包括不信任何哲学的看法本身，也是一种看法，因此也是哲学。