牛顿运动定律是什么？

　　牛顿运动定律是由艾萨克·牛顿爵士提出的，他可能是也可能不是受了一个落下的苹果的启发。(Image credit: Shutterstock)

　　据美国太空网（By Paul Sutter）：牛顿运动定律是艾萨克·牛顿爵士经常被认为是有史以来第一科学家的原因之一。虽然我们在高中被迫学习他的运动定律和重力概念，但我们很少能看到为什么他的开创性工作“自然哲学的数学原理”如此重要。所以，让我们稍微挖掘一下天才的思维:

　　牛顿第一运动定律

　　哲学家们一直在寻找基本定律，宇宙的简单规则，这些规则可以解释我们在周围世界看到的各种各样的现象。几千年来，他们一直在从事这项工作，但基本上都失败了，直到17世纪晚期牛顿出现，向他们展示了如何去做。

　　在《原理》中，牛顿列出了宇宙的三个简单规则。三百多年后的今天，乍一看，它们似乎简单、直观、显而易见，但那只是因为我们已经用了三百多年的时间让它们深入人心。当时，它们是思想上的彻底革命。

　　他的第一定律指出，静止的物体倾向于保持静止，运动的物体倾向于保持运动。换句话说，有一种叫做“惯性”的东西，它是物体运动阻力的一种度量。

　　这个想法是…新的。以前，大多数思想家认为单个物体有移动或不移动的自然倾向(例如，解释为什么风倾向于吹，而岩石倾向于留在原地)。同样，一些物体喜欢漂浮(像云)，而另一些不喜欢(像人)。但是牛顿颠倒了这一点:所有物体对新运动都有天生的阻力，需要一种力量才能使它们改变。

　　牛顿第二运动定律

　　说到力，这就是牛顿第二定律:施加在物体上的力给了它们加速度，加速度的大小取决于物体的质量。这也违背了流行的观点，即认为施加在物体上的力会给物体速度。这部分是对的，因为加速度是速度的变化，但它错过了牛顿追求的更大的图景。一旦加速到某一速度，物体将保持该速度，除非施加一个新的力来加速或减速。

　　2022年11月26日，SpaceX猎鹰9号火箭为美国宇航局向国际空间站发射CRS-26再补给任务。火箭物理学依赖于对牛顿运动定律的理解。(图片鸣谢:SpaceX)

　　牛顿第二定律其实是动量守恒定律的另一种写法。物体将保持它们的动量，直到施加一个力，这个力将改变它们的动量。物体之间的所有相互作用(如碰撞、撞击、撞击、粉碎等)将保持它们之间的动量总量。

　　如果你以前从未见过动量守恒，你应该知道这个概念是物理学每一个分支的基石。说真的，所有的:广义和狭义相对论，量子力学，热力学，粒子物理等等。它们都静止不动，依靠动量守恒来引导。所有的现代物理学在最深层次上都归结为，在不同的情况下表达动量守恒。

　　从原子中的电子到宇宙的膨胀，都与同一个概念联系在一起，这可以追溯到牛顿第二定律。

　　阿尔伯特·爱因斯坦在1921年获得诺贝尔物理学奖。爱因斯坦的物理学建立在对牛顿运动定律的理解之上，但是将科学引向了一个非常不同的方向。(Image credit: Nobel Foundation archive/Wikimedia Commons)

　　牛顿第三运动定律

　　牛顿的最后一个定律，即每个力都有一个大小相等方向相反的力，看起来像是一个小加法。但这也是思想上的一次重大革命。

　　当你推某物时，你在对它施加一个力，使它加速。很简单，对吧？但是你知道这个物体同时反推着你吗？

　　如果你不动，而物体在动，这怎么可能呢？

　　关键是当力相等时，加速度不相等。如果你比足球重，那么当你踢它的时候，你的加速度会很小，而足球会飞起来。但是你身上的那股力量给了你反抗的感觉。另一个例子:当你坐在椅子上时，你在对它施加一个力，但椅子也在对你施加一个力——这是你感觉推你的力。

　　这最后一个洞见是牛顿如何解开整个宇宙的。当他看着一个苹果从树上掉下来时，他意识到既然地球对苹果施加了一个力，那么苹果也一定对地球施加了一个力。但是我们看不到地球移动，因为它太大了。

　　通过这种推理，牛顿能够证明引力不仅仅是地球表面附近可以感觉到的东西，而是真正普遍存在的:宇宙中的所有物体都通过看不见的引力链与所有其他物体联系在一起。有了这种洞察力和他新发现的定律，牛顿能够解释从行星轨道到潮汐周期的一切。

　　问答:牛顿运动定律

　　珍妮特·卡万迪塞拉航天公司总裁和前宇航员

　　珍妮特·卡凡迪负责塞拉太空公司的太空项目，包括追梦人太空飞机。卡万迪还领导着塞拉太空人类航天中心和宇航员培训学院，负责宇航员的选拔、培训和人类健康。此前在美国国家航空航天局，卡万迪在1998年，2000年和2001年分别执行了STS-91，STS-99和STS-104航天飞机任务。她结束了在美国宇航局的职业生涯，担任俄亥俄州克利夫兰的约翰·h·格伦研究中心主任。

　　牛顿第一运动定律和空间有什么关系？

　　对接时，如果你继续你的飞船向空间站，如果你不做出改变，你会撞上它。你必须操纵飞船，以便获得正确的速度和正确的角度，并且你们都以每小时17，500英里[28，000公里/小时]的速度一起移动。

　　牛顿第二运动定律和空间有什么关系？

　　月亮的形成证明了这一定律。这个巨大的天体猛烈撞击地球，导致地球再次熔化。我们的星球喷射出另一个斑点，变成一堆不同的粒子，然后重新聚集，形成了月球。这种动力也使地球减速。

　　牛顿第三定律和空间有什么关系？

　　当这些行星相撞最终形成月球时，它们并没有相互弹开。相反，能量使地球熔化并喷射出物质。