为什么牛顿第二定律是实验定律

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精选答案

当然是物理定律了，物理就没有公理，公理体系只有数学中有。

数学研究的是纯抽象的模型，完全不需要跟现实的事物有对应关系，虽然许多时候我们建立这个模型是为了让现实中的事物可以应用它，但它本身是可以脱离一切现实事物的。所以数学里是不能通过实验验证某件事的，它必须通过定义或者公理来首先建立抽象的模型。物理是完全相反的，物理研究的是实际存在的事物的运动规律，你数学模型再漂亮，和实际的实验结果对不上，你就是错的。亚里士多德认为物体运动速度和力成正比，这也是一种可能的模型啊，但是实验一做就知道有问题，所以它不成立。对于物理来说，所有的定律都是要严格经过实验验证的，可能是直接的，也可能是间接的，有一些物理量我们无法或者很难直接测量，比如说相互作用力，那么我们可以去检验速度之类的其他物理量判断是否与定律预测的结果相符。不管怎么说都必须经过实验验证。说牛顿第二定律是力的定义，这个也是物理学和数学的很大的区别。物理学中的物理量，大部分是人们首先明确认识到，有一个物理量，然后用定律去描述这个物理量的规律。比如说欧姆定律，，它并不是定义了电压或者定义了电流或者定义了电阻，而是描述了：电压和电流成正比这件事。在成正比的基础上，我们就认识到比值是个固定值，那么这个固定值是个新的物理量，再定义为电阻。比如说动量，在经典力学中它的定义就是质量乘以速度，但这并不是因为我们想要定义这样一个数，而是因为我们发现了动量守恒定律，所以动量变成了一个有意义的物理量。牛顿力学中的力也是这样，力是牛顿力学当中一个比较基本的概念，在有力学之前，人们就已经对力很熟悉了，重的东西拿起来比较“费力”，用天平可以测量物体的轻重，甚至还通晓了杠杆原理，让定量测量物体的重量成为可能；同时，弹簧的形变等等也都带来了许多新的形式的力的研究。所以牛顿定律当中是对这个大家已经熟知的概念，以及它与运动的关系给出了明确的定律：力不是物体运动的原因，物体保持运动，是因为物体天生有保持运动的特性——惯性力是改变物体运动的原因，力的大小与改变物体运动的程度——加速度成比例力是物体与物体之间的相互作用，这个相互作用永远是大小相等、方向相反的牛顿的三条定律共同构成了对力这个物理现象的完整规律的说明。这三条是缺一不可的。牛顿第二定律并不是力的定义，反过来，更应该说第二定律通过力定义了另一个物理量——质量。质量是作用力与作用力产生加速度的比值。第三定律更接近于力的本质：力一定是两个物体的相互作用，受力物体和施力物体必须同时存在。为什么说第一定律不是第二定律的推论呢？第二定律当中描述的是力。牛顿定律从来就没有说过这件事：力是可以矢量合成的。它描述的是现实存在的、两个物体之间的作用力。它描述的并不是我们后来熟悉的、在一个物体上的合力！所以，这个力只要存在，就必然不为0。静力平衡、合力这些，是通过加速度的矢量合成导出的结果。显然，合力也是没有什么反作用力的。所以说，第一定律并不是第二定律的推论，它本身也是一条很本质的规律。第一定律+第二定律才有我们通常用到的静力平衡、合力与总加速度关系这些推论。

其他回答

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牛顿三大定律均是从实验中深化而来的，深化的结果是从现实的实验抽象为理想实验，如第一定律，物体从斜坡上滑下，摩擦力越小，滑下之后在平面上的运行距离就越远，深化为如果没有摩擦力物体就会按滑下的速度直线运行，也就是匀速直线运动。

而实际上这种状况是不可能存在的，因为两物体接触面无限光滑的结果不仅不会使摩擦力消失，反而会使两物体原子间的作用力出现，如两块非常光滑的金属块贴合在一起时会产生强大的引力。

第二定律也是如此，在实验的支持下当然会出现F=m*a^2，这也是力的定义，在牛顿之前，人们对力的认识一直很感性，也很模糊，认为物体运动了应该有力的作用，但有时又看不到历史如何作用的，如树叶的落下。

牛二定律从思想实验上给出力的定义，将物体存在速度上的变化与力联系在一起，而不是将运动的物体与力联系在一起，虽然匀速直线运动的问题并不存在现实生活中。这样牛顿三大定律就能在逻辑上得到了统一。