2.2
物理学初始发展时期的几种思辨方法

16世纪以后，由于航海、战争、工业生产的需要，力学的研究得到了真正的发展，但是，要批驳亚里士多德关于落体运动等的错误理论，要真正从经院主义哲学体系中，从亚里士多德精神枷锁下解脱出来是非常艰巨的，这是一场思想革命，这里，我们就不得不花一些笔墨来介绍物理学初始时期值得提出的几个问题。

2.2.1 悖论的思辨方法

首先，我们介绍关于运动的悖论（paradox，）这就是芝诺悖论。

芝诺（Zenon Eleates，约490—436 BC）出生于意大利南部的埃利亚城，是古希腊埃利亚学派的主要代表人物之一。他是古希腊著名哲学家巴门尼德（Parmenides）的学生。芝诺极端信奉巴门尼德关于世界上真实的东西只能是“惟一不动的存在”这个信条，否定现实世界的运动，认为运动或变动是不可能的，并断言承认运动就会导致矛盾。芝诺以诡辩的方式阐述他这一学派的观点，其中芝诺的关于运动的四个悖论，最为闻名。希腊人从未认真对待和真正解决芝诺的悖论。100年后的亚里士多德竟断言芝诺是个怪家伙，责备他犯下了为希腊哲学界视为最属大逆不道的行为——诡辩。这四个关于运动的悖论引起了学术界极大的骚动，其余波一直至今尚未完全平息。芝诺关于运动的四个悖论是这样的（据亚里士多德的转述）：

二分法“运动不存在。理由是：位移事物在达到目的地之前必须先抵达一半处。”意思是：要通过AB，必先要从A出发到达C；要到达C，必先要到达AC一半的D；要到达D，必先要到达AD一半的E。如此进行下去，永无止境，所以得出结论：运动不可能。

阿克琉斯论证“这个论证的意思是说：一个跑得最快的人永远追不上一个跑得最慢的人。因为追赶的人必须首先跑到被追的人跑的出发点，因此走得慢的人始终永远领先。”意思是说甲的速度远大于乙，乙先行于甲：甲要超乙，必先要赶上乙先达到的B点，当甲达到B点时，乙已进到C点，当甲达到C点时，乙又进入了D点。如此下去，结论是甲永远赶不上乙。

飞矢不动“飞着的箭静止着”。飞箭在任一瞬间必静止在一确定的位置上。所以，运动就是许多静止的总和。

运动场问题“跑道上有两排物体，大小相同，数目相同，一排从终点排到中间点，另一排从中间点排到起点，它们以相同的速度作相反的运动，芝诺认为这里可以说明：一半时间和整个时间相等。”如图，原来的排列是：

作相向运动后，变成这样的排列：

第一个B到达最末一个L的同时第一个L也到达了最末一个B处。这时第一个L已经经过了所有的B，而第一个B只经过了A的一半。因此，一半时间和全部时间相等。（这里的引述是根据亚里士多德《物理学》中的内容。）

芝诺是揭示静止与运动、时间与空间的互相矛盾的第一批人之一。也许亚里士多德已经觉察到芝诺悖论（现在常说成“佯谬”）对他的威力，所以他对芝诺责难，认为他是个怪家伙。芝诺发现并注意到了运动的矛盾性，这个事实给以后的逻辑学、数学和哲学的发展带来了极大的影响。他的悖论的思维方式给了后人提示和影响。

在新旧学说激烈冲突并最终导致新学说代替旧学说的“科学革命”时期，从旧理论中引申出来的重要的“科学佯谬”，往往成为旧学说的送葬曲和新学说的催生婆。伽利略为了驳斥亚里士多德的运动理论而十分机智地从亚里士多德的理论结论中导出的“落体佯谬”，不仅对亚里士多德的理论进行了有力的“证伪”和否定，而且提出了“物体的下落运动到底是如何进行的”这个重要问题；对这个问题的实验和理论的探讨，使伽利略得到了著名的自由落体定律，并进而接触到了力与运动的真实关系。最终把力学研究引上了正确的方向，导致了近代物理学中第一个完整的理论体系——牛顿力学理论的创立，成为近代物理学的真正开端。

亚里士多德在科学界的影响极大，被认为是古希腊最博学的人物，他的著作被当作古代世界学术的百科全书，流传下来的有关自然科学的著作，主要有：

(1)《物理学》，讨论物体在时空中的运动；

(2)《论天》，讨论火、气、土、水构成万物，及物质发生毁灭的过程；

(3)《气象学》，讨论天象和气象；

(4)《生物学》，关于动植物分类及生态的知识。

在力学上，亚里士多德主要着眼于对“运动的原因”的探讨。他从神学目的论出发，将原因分为四种，即质料、形式、动力和目的，但是“后三者常常可以合而为一，因为形式和目的是同一的，而运动变化的根源又和这两者是同种的。……”因而实际上亚里士多德是将世界划分成两个方面，即质料和形式。他指出，要解答运动“为什么”发生，就必须根究到“质料”和“形式”。亚里士多德认为，物质性的“质料”只是“潜在的”一种“可能性”，是僵死的和被动的；非物质性的“形式”不仅可以独立于质料而存在，是“现实的”，而且是主动的，具有活动性的，它联系于目的和运动变化的根源，是推动者，形式高于质料。任何运动着的事物，必然都有推动者在推动着它运动，但推动者也被推动着，如此追索下去，必然存在一个不带任何物质形式、不需要任何质料的最高的推动者。即“第一推动者”，“它是永恒的，先于其他而自身不动的推动者，可以作所有其他事物运动的根源。第一推动者必然是一个并且是永恒的。”亚里士多德根据这个观点考察机械运动，形成了他的运动理论。

亚里士多德认为，组成地面上物体的四种元素的本质差别，主要不在于它们的物质特性，而在于它们的自然运动的特性和在空间占据共特定位置的趋势。它们都有其本质上的轻或重，他写道：“我把那些在没有其他干扰的条件下总是向上运动的东西称作轻物体，总是向下运动的物体称作重物体。”各种元素都有回归到其静止的“天然位置”的趋势。土元素是绝对的重，它的天然位置在最低层；水元素是相对的重，它处在土的上面；气元素是相对的轻，它处在水的上面；火则是绝对的轻，它处在最高层。亚里士多德由此形成了他的“自然归宿”说：在不受外力的情况下，各种物体都会由于组成它的元素的本性而做回归到它的天然位置的运动，这种运动称为“自然运动”。重的物体竖直下落和轻的物体的竖直上升的运动就是这种“自然运动”。地面上任何物体的实际运动，取决于组成它的最大数量的元素的倾向。含土元素最多的石头必然向宇宙的中心坠落，主要由火元素组成的烟焰必然会腾空升起；水受热而形成的水汽，是由于吸收了大量的火元素而向上空升起；水汽在冷却中由于释放出火元素而恢复了水的优势特性，转而凝结降落到下面的位置。

根据这种“自然归宿”说，必然会得出这样的推论：某一物体返回其“天然位置”的速率完全取决于组成物体的各元素所占的比例，与占优势地位元素的数量成正比。比如，大的石块由于比小的石块含有更多的土元素，所以当这两块石头自由下落时，大石块比小石快得多；或者说经过相等的空间，重的东西比轻的东西落的时间要短一些。在《论天》这部著作中，亚里士多德明确写道：

“一定的重量在一定的时间内运动一定的距离；一较重的重量在较短的时间内走过同样的距离，即时间与重量成反比。比如，如果一物体的重量为另一物体重量的二倍，则它走过一给定距离只需一半的时间。”

在伽利略之前，亚里士多德的运动理论，特别是他的落体定律，已经受到不少人的怀疑，他们通过对运动情况的一般观察而得出了基本正确的结论。这些人的工作使长期被压抑的理智终于从对古代权威的屈从转化成一股不可抗拒的力量，发起了对亚里士多德的物理学的冲击，促使人们逐渐改变了对运动的观点。其中特别应该指出的是比利时著名的力学家斯台文（Simon Stevin，1548—1620）于1586 年出版的《静力学原理》的附录中所记载的落体实验。他写道：

“反对亚里士多德的实验是这样的：让我们拿两只铅球，其中一只比另一只重十倍，把它们从三十英尺的高度同时丢下来，落在一块木板或者什么可以发出清晰响声的东西上面，那么它们发出的声音听上去就像是一个声音一样。”

用直接实验证明亚里士多德的理论，这是十分有意义的，不过这个实验在很长时期内鲜为人知。后来流传很广的关于伽利略以“比萨斜塔实验”使经院哲学家们目瞪口呆的故事，很可能是一个张冠李戴地把斯台文的实验加于声名卓著的伽利略的名下的误传。人们只知伽利略而不知斯台文，这是可以理解的，因为正是伽利略的工作才使物理学的研究发生了根本性的变化。

伽利略（Galileo Galilei，1564—1642）于1638年出版的《两门新科学》，以三人对话的形式，生动活泼地讨论了物体运动和新力学问题。这三个人是代表亚里士多德观点的辛普利邱，代表伽利略观点的萨尔维阿蒂和善于思考、不偏不倚的沙格列陀。关于自由落体的讨论，构成这本巨著的最精彩的中心内容，但它并不是直接从实验入手，而是首先从一个理想实验提出的“佯谬”对亚里士多德的落体定律提出诘难，逐步展示出他的研究的丰富内容。让我们来欣赏一下这场机智风趣的对话（“萨”——萨尔维阿蒂；“辛”——辛普利邱）：

“萨：我十分怀疑亚里士多德确实曾经用实验检验过下面这个论断：如果让两块石块（其中之一的重量十倍于另一块的重量）同时从比如说100腕尺（aubit） 高处落下，那么这两块石头下落的速率便会不同，那较重的石块落到地上时，另一块石头只不过下落了10腕尺。

“辛：他的话似乎表明，他已经做过这个实验了，因为他说：‘ 我们看见较重的石块 ’； 看见 这个词证明一个大石块以（比如说）八的速率运动，而一块较小的石块以四的速度运动，那么把二者联在一起，这两块石头将以小于八的速率运动的要重。可见，较重的物体反而比较轻的物体运动得慢；而这个效应同你的设想是相反的。你由此可以看出，我是如何从你认为较重物体比较轻物体运动得快的假设推出了较重物体运动较慢的结论来。

“辛：我简直不知如何是好了……”

在最后辛普利邱也只是说“我简直超出了我的理解力”。这就是著名的“落体佯谬”，地地道道的一个科学“悖论”，它一下子就揭示出了亚里士多德落体理论的破绽和逻辑混乱；它同时也表明了，运用理想实验的推理法，比起永远可以被人挑剔指责的大量真实的实验来，会更容易、更有说明力地推翻一个包含着错误的理论。

“落体佯谬”的提出，以极其尖锐的形式揭示了亚里士多德落体定律的谬误。那么，落体到底是作什么样的运动呢？对自由落体运动呢？伽利略卓越地运用了一套理性思维和实验检验相结合的方法，对自由落体运动的具体形态作了正确的描述，并把它纳入到一个更为普遍的运动理论体系之中，为新力学的建立奠定了基础。

2.2.2 理想实验——理性思维与实验检验相结合的方法

伽利略认为绝不能以对自然事件简单的直觉性掠察和理会作为创立假说和构建理论的基础。

其实，伽利略注意到在实际的下落实验中，轻物体确实落后于重物体，但这是由于空气的阻力造成的。他是怎样确信在真空里所有物体下落得同样快的呢？他设想了一个实验，用铅、金和木做成三个球，他在设想中让这三个球在水银、水和空气里下落。在水银里，只有金球往下落。在水里金球和铅球往下落，而金球下落得比铅球更快。在空气里所有三个球都下落，这时金球与铅球速度没有差别，只有木球下落得稍慢一些。

接着，他作了如下巧妙的论证：我们从事实上觉察到重量不同的物体在媒质中下落时，它们之间速度的差别是随媒质的密度减小而减小，而且在媒质非常稀薄时这一差别非常小以致不能被觉察，于是就得出了物体在真空里下落情况的重要结论。他在《两门新科学》中写道：“鉴于这点，我认为如果人们完全排除空气的阻力，那么，所有物体将下落得同样快”。

人们称他的这种推论方法为“外推法”。推论的结论应由实验来证明。当时的技术水平还不能得到真空。今天，我们在“抽空”了的玻璃管中作铝片和鸡毛同时下落和演示，来证明在真空中不同物体自由下落的速度都一样。

在确立了落体定律后，伽利略开始研究自由落体运动的规律。他一度曾设在下落过程中物体所得到的速度与下落的距离成正比。这个定义似乎是合理的，但他很快发觉这个定义会导致谬误。他说，设想物体在落下第一段距离后已得到某一速度，那么在落下的距离加倍时，其速度也将加倍。如果真是这样，物体通过这两倍距离所用的时间将和穿过原来那段距离所用的时间一样，这同客观事实不符。于是他转向了第二个假设，在下落过程中物体所得到的速度与下落的时间成正比而均匀增加。

这一假设是否符合自由落体运动的实际情况应该通过实验来检验。然而在伽利略时代没有任何记录快速运动的仪器来直接测量下落物体速度的增量与下落的时间间隔是不是成正比，即Δv/Δt在整个下落过程中是否为恒量。当时只能测量距离和相应的时间，正是由于这个缘故，他首先讨论了距离和时间的关系。他用图解法证明了下述定理：一个从静止开始作匀加速运动的物体在一段时间t内所通过的距离s，和在这段时间里以末速度v的一半作匀速运动所通过的距离相同，即 。他用图解来作出说明，见图2.2，AB表示时间t，横线如DJ、BE等表示各时刻的速度，面积ABE表示在t时间内所通过的距离。这个面积显然与矩形ABFG的面积相等。D为AB的中点，故FB作为末速度的一半，即平均速度。由图示不难得出，三角形面积 由相似三角形对应边成正比有v∝t，因此可得物体通过的距离与时间的平方成正比。即

在用了上述理论分析后，伽利略就力图用实验来验证这一关系。在伽利略时代没有记录快速运动的仪器，要直接测量迅速下落的物体各瞬时对应的位置是很困难的。何况当时伽利略甚至连一座记录快速运动的好时钟都没有。今天，我们可以用高速摄影机通过多次闪光摄成的物体自由下落的照片，记录物体下落时的相继位置，据此可以画出距离对时间的曲线。从这个图线能计算出瞬时速度-时间图线所需要的数据，然后我们就能检验关于在整个运动过程中Δv/Δt恒量这个假说。

由于不可能对迅速的自由下落进行实验，伽利略以独特的方式作了这样的考虑：根据某一假设所得到推论如果严格符合实验结果时，该假设的真实性便得到了确证。首先他经过分析确信一个沿光滑斜面滚下的球与自由落体遵从相同的法则，简言之，它是“冲淡了的”或“减缓了的”自由落体运动。如果发现光滑斜面上滚下的球是匀加速运动，那么一个自由落体的运动也必定如此（尽管加速度的数值不同。）于是他把注意力转向斜面实验：

“我们取长约12腕尺，宽约半腕尺，厚约三指的一根小枝条，在上端面刻上一条一指多宽的直槽，里面贴上羊皮纸，使之尽量平滑，以便一个由最硬黄铜制成的坚硬的光滑圆球易于在其内滚动。抬高板条的一端使之处于倾斜位置并比另一端高一二腕尺，让圆球沿槽滚下，用测脉搏的方式记录下滚所需的时间并不止一次地重复这个实验，使两次观测的时间偏差准确到不超过一次脉搏的十分之一。经反复实验直到确定其可靠性之后，现在让铜球滚下的距离为全槽长的四分之一，测出下降的时间，这时我们发现它恰好为滚完全程所需时间的一半。接着我们对其他的距离进行实验，用滚下全程所用时间同滚下一半距离、三分之二、四分之三的距离或任何距离所用的时间加以比较。这样的实验重复整整一百次，我们发现，铜球所经过的各种距离总是同所用的时间的二次方成比例，这对于铜球沿之滚动的各种斜度的槽都成立……”

实验结果表明：

a）当斜面倾角α固定时

b）当改变斜面倾角α时， 值也改变，α从小到大，一直外推到α=90°时， 也等于常量，所以自由落体是匀加速运动；

c）质量不同的物体沿相同倾角滑下，发现它们的加速度相等，这就否定了亚里士多德关于轻重不同的物体以不同的速度下落的学说。

需要说明的是，在当时的条件下，所用的机械钟很不精确，除了测脉搏外，还只能用大段时间的测量。伽利略巧妙地利用了古代人们所使用的滴漏来测量这一时间。

在伽利略之前，对于作用于物体上的力都是用静力学的方法来测定的。伽利略首先提出了力是速度变化的原因，创立了动力学概念，使力学和工程技术中的运动联系起来了。

1632年，伽利略在《关于两大世界体系的对话》一书中，在论证地动说时，提出了他的惯性原理，从而驳斥了亚里士多德关于外力是维持物体运动（包括匀速直线运动在内）的说法。他构思了一个斜面理想实验（图2.3）沿光滑斜面下滑的物体将不断加速；沿光滑斜面上升的物体将不断减速；当物体放在一个既不向上又不向下倾斜的光滑表面上时由于不再有加速和减速的原因，物体将沿着这一无限长的平面永远运动下去。这就是说，物体的加速或减速是外力影响的结果，当一个运动的物体不受外力时，将永远保持它的匀速运动状态。

他在《两门新科学》中，又设想了另一个理想实验：一个物体由静止沿光滑斜面滑下，随后沿另一斜面上升时，最后将上升到它原来的高度。物体在上升的斜面上达到原来的高度所走过的距离随着斜面的坡度减小而增大。当坡度很小时，物体将走过很长的距离才能达到原来的高度。伽利略由此推论说，当这一斜面的坡度减小到零，即变为一个水平的平面时，物体将再也达不到原来的高度，因而物体将会永远向前运动下去了。伽利略在《两门新科学》中得出结论说：

“我们可进而指出，任何速度一旦施加给一个运动着的物体，只要除去加速或减速的外因，此速度就可保持不变；不过，这只是在水平面上发生的一种情形。因为在向上倾斜的平面上则有一减速因素。由此可见，在水平面上的运动是永久的；因为，如果速度是匀速的，它就不能减小或缓慢下来，更不会停止。”

就这样，伽利略形成了和亚里士多德不同的结论：物体的运动并不需要外力来维持，只有运动的变化才是外力作用的结果。物体不受外力作用时，将永远匀速地运动下去。但是，伽利略所讲的“水平面”是“各部分和地心等距离的”球面，所以，他所讲的水平面上的运动指的不是直线运动，而是“环绕一个中心的圆周运动”，所以不能算作“惯性定律”的准确表述。

伽利略在《关于两大世界体系的对话》中，曾经精彩地描述过在一个匀速直线运动的船舱里发生的力学现象，并以此来论证：任何一个相对于伽利略所述的参考系作匀速直线运动的坐标系，在描述力学过程方面同伽利略系等效。这就是伽利略相对性原理，没有这个原理，后来物理学的任何重大进展都是不可能的。

坐标系是笛卡儿在描述质点运动位置时创立的数学框架。

笛卡儿（René Descartes 1596—1650）是法国杰出的数学家和哲学家，后移居国外。他出生于一个贵族家庭。从8岁到16岁在一个法国耶稣会学校读书。自幼身体孱弱，但却善于独立思考。17岁时他到了巴黎，据说他“个性很强，足以抵御这个大都市的百般引诱”。1616 年获法学博士学位。他当过几年军官，随部队去过不少地方。1619年，他产生了改革哲学的想法，因为只有数学看来才能引出肯定的结果，他是解析几何的创始人，所以他在进行哲学改革时是以数学作为范例的。他于1637年出版了其主要著作《方法论》及其附录《屈光学》、《气象学》和《几何学》，1644 年出版了《哲学原理》。

他努力于以机械方式来描绘自然界的普遍现象。在笛卡儿的哲学体系中，整个物理宇宙好比一个钟表机构。这架机器一旦建成并由上帝启动后，它将被设想为不再需要任何修理，或旋紧发条而可以无休止地运转下去（若有其他想法就可能意味着上帝是一个蹩脚的钟表匠！）为了确保这架宇宙机器不致慢下来，笛卡儿论证说，一定存在一个运动量守恒原理。1644年他在《哲学原理》第二篇第36节中写道：

“完全有理由假定，上帝在创造物质的时候，就赋予物质各部分以不同的运动，而且命名所有物质保持创造出来的那个时候所处的方式和状态。所以，上帝也就命名这些物质保持着原来的量。”

把上帝这个观念作为论证的出发点当然是错误的，但是，笛卡儿这一运动量守恒的思想却是极重要的和深刻的。在同一节中，他解释了所说的“运动量”的含义：

“运动固然是被推动的物质的一种状态，但同时它也因此有种永不增减的量，虽然在物质的某些部分中有时候有所增减。正是由于这个原因，当一部分物质以两倍于另一部分物质的速度运动，而另一部分物质却大于这一部分物质两倍时，我们应该认为这两部分的物质具有等量的运动，并且认为每当一个部分的运动减少时，另一部分的运动就相应地增加。”可以看出，笛卡儿所说的“物质”实际上是“质量”，虽然他没有给这个概念以明确的定义。所以笛卡儿是以物体的质量和速度的乘积作为它的运动量的量度的。

笛卡儿认为没有外界的作用，任何粒子的状态不会有任何变化，根据这一思想他提出了惯性定律：

“运动的本质是：如果物体处在运动之中，那么如果无其他原因的作用的话，它将继续以同一速度在同一直线方向上运动，既不停下也不偏离原来的方向。”

这是准确的惯性定律的表述。他认为自然运动是在一条直线上进行的，这就突破了伽利略所设想的“水平面”的局限，所以一般认为《哲学原理》的出版是第一次提出了近代的惯性原理。笛卡儿这一论述开始是在一封信中写的，但是惠更斯在一篇题为《论碰撞作用下物体的运动》的论文中写道：“运动起来的物体，在没有反作用时，将以不变的速度沿直线继续运动。”这已经是以论文形式发表的惯性定律了。

惠更斯（Christian Huygens，1629—1695）是荷兰的物理学家。他出生于海牙，1655年在法国获博士学位后，即转入科学研究。1663年成为英国皇家学会第一个外国会员，后又被接纳为法国科学院惟一的外国院士。他探讨了碰撞理论，求解了摆的周期，测定了重力加速度之值，得出了向心力公式，建立了光的波动理论，他是近代自然科学的重要开拓者之一。

2.2.3 牛顿力学建立与机械观的形成

若要介绍牛顿力学的建立，这里先要介绍牛顿脍炙人口的名言，这就是他在一封给胡克的信中写道：“如果我看得更远，那是因为站在巨人的肩上。”虽然这里他指的是胡克和笛卡儿，当然不言而喻也包括了他多次提到的伽利略、开普勒和哥白尼。其实他完成的综合工作是基于从中世纪以来世世代代从事科学研究的前人的累累成果。

牛顿将自己取得的成就，谦逊地归因于站在前辈伟人的肩上，才能看得远一些。这些前辈伟人，至少应该有以下四位：

欧几里得；伽利略；开普勒和笛卡儿。

欧几里得（Euclid，约公元前300年）古希腊的数学家，以《几何原本》著称于世。该书从一些定义、公理出发，通过演绎方法，建立了严谨的逻辑体系；早先以手抄本流传，他死后约700 年才正式出版发行，到19 世纪末已有1000多种版本，仅次于《圣经》。爱因斯坦曾经作出这样的评价：“如果欧几里得未能激起你少年时代的热情，那么你就不是一个天生的科学思想家。”牛顿的巨著《自然哲学的数学原理》（以下简称《原理》）既用到它的几何知识，也仿效了它的体系和风格。

伽利略原本学医，却对欧几里得的几何学和阿基米德的力学极有兴趣，从而转向数学和物理学。有关他的工作，前面已作了不少叙述，这里再简要地说几点。他发现摆的周期性，运动的叠加性及惯性，重力加速度是恒定的等重要规律，并提出著名的力学相对性原理，常称为伽利略相对性原理。这些工作奠定了动力学的基础，使力学走向精密科学。不过，伽利略并没有做过传说中的比萨斜塔实验（重物与轻物同时下落；）他所说的惯性运动，指的也不是匀速直线运动，而是圆周运动。由于伽利略积极宣传N.哥白尼的日心说，受教会迫害被判处终身监禁。有趣的是，直到20世纪90年代，梵蒂冈的教皇才为伽利略平反昭雪。

开普勒（J.Kepler，1571—1630，）德国天文学家。他信奉哥白尼学说，利用第谷（Tycho Brahe，1546—1601）积累了20多年的天象资料及自己的观察结果，发现了行星运动的两条定律（1609，1619。）牛顿的万有引力公式正是在开普勒定律的基础上提出来的。有关他的工作下面还将再作介绍。

笛卡儿的工作前面已经作过介绍。这里再介绍一些他有关天体研究方面的工作。他努力于以机械来描绘自然界的普遍图像。为了说明天体运动，提出涡旋以太学说；正确地表述了惯性定律（1644，）并且将它作为一条基本定律，确认物体的重量是外力；首次提出动量守恒定律（1644，）但没有考虑到动量的方向性。笛卡儿对牛顿的影响是多方面的。他的《哲学原理》中也有自然界的三条基本定律，可以说，牛顿的运动三定律是对笛卡儿的修正。

除了向前人吸取思想经验之外，另一方面，牛顿也注意从同辈学者中吸取滋养，其中有物理学家C.惠更斯、R.胡克，天文学家E.哈雷、J.弗兰斯提德（Flamsteed，1646—1719）等。不过应指出，牛顿心胸狭窄，难以与人交往，他与胡克、弗兰斯提德、G.W.莱布尼茨都发生过重大的争吵；在待人接物上，牛顿的名声是很不好的。

I.牛顿（Newton，1643—1727）出生于英国一个不富裕的农民家里，那一年正好伽利略去世。牛顿是遗腹子，童年并不幸福，靠祖母抚养成人，这也许对他后来怪僻的性格有所影响。早先牛顿对占星术颇为爱好，1660年进剑桥学数学，就是“打算去试验合法的占星术”，他一生都很重视天文观测数据。牛顿从小就对宗教有深厚的感情，其行为接近于清教徒，常有犯罪感，终生未娶。学生时代，牛顿广泛阅读了各类书籍，涉及天文学、数学、力学、光学、化学、神学以及炼金术等领域。他对《圣经》有很深造诣，甚至比许多神学家理解得更透彻；在牛顿的遗物中，有大量关于宗教的手稿。

牛顿的成就是多方面的，特别是，《原理》对人类作出了巨大贡献。此书于1678年出版，标志着力学作为一门严谨科学的诞生。它以若干公理和定义为基础，仿效欧几里得的风格，并且只使用了当时人们比较熟悉的几何方法，其中最主要的内容是有关于运动的三条定律、万有引力的论述及应用。 G6MuBtWTEYHDSxqwwK8pTPjMNS67dP4tFBLqQxUyLrninPtVS7+IVgolhDuCU6od