牛顿定律的由来可以追溯到几个关键阶段和发现:
开普勒定律
牛顿三定律的有力实验基础是开普勒三定律,这是开普勒基于对行星运动长期观察所得的结果。开普勒定律描述了行星绕太阳运动的规律,为牛顿的研究提供了重要的基础。
苹果的故事
有一个广为流传的故事称,牛顿在看到苹果从树上掉下来时,思考了地球和苹果之间的引力,并进一步推广到任何物体之间都存在引力,从而提出了万有引力定律。尽管这个故事的真实性有待考证,但它反映了牛顿对自然现象的好奇心和科学探究精神。
伽利略的贡献
伽利略对运动的研究为牛顿的工作奠定了基础。他通过实验和推理,得出了许多关于运动的基本结论,例如伽利略第一定律(惯性定律)和第二定律(力与加速度的关系)。这些结论对牛顿的研究起到了重要的启发作用。
碰撞问题的研究
17世纪中叶,碰撞问题成为科学界共同关心的课题。牛顿在研究碰撞问题时,提出了作用与反作用定律,即第三定律。他在1665—1666年间就已经意识到了这一定律的内容,但直到20多年后才在《自然哲学的数学原理》中正式提出。
数学工具的发展
牛顿在研究过程中发明了微积分,这是一种描述变化的强大数学工具。微积分的应用使他能够更精确地描述物体的运动,并验证了他的运动定律。
《自然哲学的数学原理》
1687年,牛顿在《自然哲学的数学原理》一书中正式提出了三大运动定律和万有引力定律。这些定律奠定了经典力学的基础,并成为了现代工程学的重要理论基础。
综上所述,牛顿定律的由来是建立在开普勒定律、伽利略的研究、碰撞问题的深入分析以及微积分的发明等多个基础之上的。牛顿通过这些研究和发现,总结出了描述物体运动的基本规律,从而奠定了经典力学的基础。