04　牛顿力学

接下来，牛顿在这些工作的基础上，建立了一整套描述物体运动的理论。这就是大名鼎鼎的牛顿力学，也是高中物理的核心。

牛顿力学有三大运动定律，理解了伽利略的发现，你就会觉得这些定律非常自然。然后你会发现：通过这些定律，我们竟然真的可以描述物体的各种运动。

所谓定律，就是科学家通过做各种实验，从实验现象里总结出来的规律，它的正确性由实验保证。定律是无法通过数学公式“推导”或者“证明”出来的，那些证明出来的叫定理。数学家会预设一些最基本的公理（比如欧式几何的5条几何公理），然后从这些公理出发，通过逻辑演绎证明各种定理，构建起一座座坚固的数学大厦。因为数学并不用对现实世界负责，所以公理的选择具有相对的任意性。你可以选这几条作为公理，推出一套数学体系；也可以选那几条作为公理，推出另一套数学体系。只要体系内部不自相矛盾，都是可以的。就像欧式几何和非欧几何虽然在第五公设针锋相对，但它们却可以和谐共存。

但是，物理学是要对现实世界负责的，所以根基不能随便选。它一定要符合实验，符合从自然界观测的结果。而定律就是从各种实验现象里总结出来的规律。因此，有些物理学家就以定律为根基，建立理论体系，比如牛顿力学。还有一些物理学家以原理为根基建立理论体系，比如爱因斯坦的相对论。甚至，整个物理学都可以从最小作用量原理推导出来。

原理并不是从某个具体实验中总结出来的具体定律，而是大家从大量物理规律中总结出来的一些普遍成立的东西。这些原理对物理定律的形式有非常严格的限制，成了“管定律的定律”。

这样说，大家就明白牛顿的三大运动定律是什么地位了吧？它们是牛顿力学的根基，决定了牛顿力学的基本骨架。

下面，我们就来看看这三大定律到底都说了什么。