牛顿和牛顿定律

我们老百姓都生活在物质的世界里，所以了解一些物理知识对我们的生活还是很有用的。目前认识客观世界，有两个方式：物理或数学。人类认识世界目前最本质、高效的方式依然是数学。只是过于抽象， 仅仅为少数经过专门训练的人群所单独使用。当然我们都不是那个少数人！所以对于我们，物理学是目前认识世界最好的方法！

什么是物理学？物理学概念：物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科。作为自然科学的带头学科，物理学研究大至宇宙，小至基本粒子等一切物质最基本的运动形式和规律，因此成为其他各自然科学学科的研究基础。它的理论结构充分地运用数学作为自己的工作语言，以实验作为检验理论正确性的唯一标准，它是当今最精密的一门自然科学学科。

物理工具发展历程：①牛顿力学②相对论③量子力学 最新成果可看我的上篇文章《老百姓都能看懂的超弦理论》

我下面简单讲述各个工具，希望各位网友通过这些物理工具能看到更大，更有趣世界。这也是我写这篇文章的目的。为了便于大家理解，我只挑选我认为最重要，且大家最容易理解部分，所以可能会逻辑性差，希望大家见谅！

牛顿理论让卫星上了天，相对论让GPS精确定位。就让我们先了解一下这两位大神吧：

第一回合老牛先上场了：

力学方面： 牛顿三大定律：

1、不受力作用的物体将沿直线匀速运动

2、在力的作用下，物体速度发生改变，变化率与力成正比，与物体质量成反比。

3、宇宙间任意两个物体间存在着引力作用，它与物体质量的乘积成正比，与物体间的距离的平方成反比。

运用这三个定律的数学操作，19世纪的物理学家可以解释行星绕太阳的轨道，卫星绕行星的轨道，海洋的潮汐和岩石的崩落，他们甚至知道怎么去称太阳和地球的质量。同样，运用一组简单的关于电和磁的定律，物理学家可以解释闪电、磁鉄、无线电波以及光的传播、衍射和反射。

空间方面： 牛顿的绝对空间是日常经验的空间，它有三维：东一西、南一北、上一下。日常经验告诉我们，有而且只有这么一个空间。它是全人类、太阳、所有行星和恒星所共同拥有的空间。我们都在这个空间里以自己的方式和速度运动，不论如何运动，我们感受空间的方式是一样的。这个空间让我们感觉长、宽、高，而依照牛顿的观点，不论如何运动，只要测量足够精确，我们对同一物体会得到相同的长、宽、高。

时间方面： 牛顿的绝对时间是日常经验的时间，时间像我们的岁月一样无情的流逝，我们用高质量的钟表，或者根据地球的转动和行星的运行来测量时间。全人类、太阳、所有行星和恒星，都共同经历着时间的流逝。

牛顿的理论体系是建立在绝对时间和绝对空间的假设之上。自从牛顿建立了绝对空间和绝对时间概念，人们从常识中感到这个概念似乎是非常正确的。然而在其后的两百年间倍受质疑。

爱因斯坦和相对论

第二回合小爱上场：

相对论（Relativity）的基本假设是相对性原理，即物理定律与参照系的选择无关。狭义相对论（Special Relativity）和广义相对论（General Relativity）的区别是，前者讨论的是匀速直线运动的参照系（惯性参照系）之间的物理定律，后者则推广到具有加速度的参照系中（非惯性系），并在等效原理的假设下，广泛应用于引力场中。相对论和量子力学是现代物理学的两大基本支柱。经典物理学基础的经典力学，不适用于高速运动的物体和微观领域。相对论解决了高速运动问题；量子力学解决了微观亚原子条件下的问题。相对论颠覆了人类对宇宙和自然的“常识性”观念，提出了“时间和空间的相对性”、“四维时空”、“弯曲空间”等全新的概念。狭义相对论提出于1905年，广义相对论提出于1915年。

爱因斯坦的相对论把时间与空间联系起来了。认为物理的现实世界是各个事件组成的，每个事件由四个数来描述。这四个数就是它的时空坐标t和x、y、z，它们构成一个四维的刚性连续时空。四维时空是构成真实世界的最低维度，我们的世界恰好是四维，至于高维真实空间，至少现在我们还无法感知。

四维时空的物理定律比三维定律要完美的多，这说明我们的世界的确是四维的。可以说至少它比牛顿力学要完美的多。于是我幻想在更高纬度，比如25维上是不是可以看到一个更大，更有趣的世界。这就是我把《老百姓都能看懂的超弦理论》介绍给大家的原因。

相对论应用的几何学并不是普通的欧几里得几何，而是黎曼几何。相信很多人都知道非欧几何，它分为罗氏几何与黎氏几何两种。黎曼从更高的角度统一了三种几何，称为黎曼几何。在非欧几何里，有很多奇怪的结论。三角形内角和不是180度，圆周率也不是3.14等等。因此在刚出台时，倍受嘲讽，被认为是最无用的理论。直到在球面几何中发现了它的应用才受到重视。

阿尔伯特·爱因斯坦通过《相对论》证明：空间是相对的，没有一个绝对的空间；时间是相对的，时间与物质运动不可分离。牛顿的物理学基础完全崩溃。《相对论》的出现彻底消除了人们关于绝对空间和绝对时间的幻想。

第三回合薛定谔的猫且听下回再讲：