拔河胜负的真正原因是什么——论牛顿第三定律的表面性和片面性
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实践第一 楼主
摘要:牛顿第三定律即作用力与反作用力定律。“相互作用着的物体为什么会运动”是该定律自然引伸出来的疑问。对于这个问题,经验表明:该定律必然把人们引导上外因论的歧途,得出错误的结论。本文以“即使是外力推动的机械运动,也要通过事物内部的矛盾性”①的观点为指导,探讨上述问题,最后将相互作用着的物体之间关系的阐述,由原来的形而上学高度上升到辩证法的高度。
关键词:牛顿第三定律 运动原因 力 能
正文:事物总是一分为二的。为人们所熟知的牛顿力学原理形成距今虽已有三个多世纪之久,然而对它今天同样存在着两种不同的看法。
一种认为:由于它是自然科学中一门发展最早的学科,因而也是最先成为理论严密体系完整的学科。
另一种则认为:任何科学都是一定时代的需要和关系的表现,学科无论产生早晚,都必然的或多或少的要随着时代的发展而发展。再则,牛顿力学原理形成于十七世纪,而这个时期在欧洲自然科学研究中占统治地位的指导思想,是孤立的、片面的、静止的去观察世界的形而上学哲学,不管自然科学家们采取什么样的态度,他们总还是得受哲学的支配,因此牛顿同他的前辈们一样,同样不能超出自己的时代所给予自己的限制,而通过上述思维方式所获得的成果,在今天看来就不可能是理论严密体系完整的学科。
哪种说法正确呢?
下面让我们共同来对牛顿力学原理的主要内容之一牛顿第三定律推敲推敲,结果自然会作鉴定。
相互作用着的物体之间的“作用力与反作用力总是大小相等、方向相反、同时产生和同时消失,且作用于同一条直线上。”这就是牛顿第三定律。它表明:凡是有物体相互作用着的地方,无论它们是静止的还是运动的,这种情形在它们之间总是毫无例外的发生着,是普遍存在的。对此,牛顿先生在其著作中是这样表述的:“每个作用总是有一个相等的反作用和它相对抗。或者说,两个物体彼此之间的相互作用永远相等。”②
事实真是如此吗?
这是令人难于置信的。譬如就拿人们平常参加的拔河运动来说,试想他们两队之间的作用力与反作用力会大小相等吗?如果相等,他们运动的方向由哪一方来决定?为什么他们一方会拖动另一方并最终取得胜利呢?——我们走到了未曾预料到岔路口,无论从该定律的哪一个方面去把握这一问题,我们都不能够前进一步。而关于这一问题的答案,定律的发现者没有告诉过我们,甚至连半个字也不曾向我们暗示过,然而问题没有解决而只是刚刚提出来时,今天却有人把它当作答案来讲授了。正当我们跟着该定律走到了山穷水尽之境地时,有人为我们指出了前进的道路。
既然牛顿第三定律已不允许我们把上述问题的原因归结为它们的内在差异,那么可以肯定,它们运动的原因就一定是由各自所受到的外力来决定的,是一种外在矛盾的结果。“例如,就拿人推车来说,不论在车静止的或运动的情况下,人和车之间的作用力与反作用力总是大小相等的。对小车静止的情形,一般不会产生怀疑。对小车运动的情形,有人可能会产生一种错觉,以为人给车的力一定大于车给人的力,车才会前进。实际上人和车除了相互作用外,都还要和地面相互作用,因而人和车运动的情况都是由各自所受到的外力来决定的。决定车由静止转为运动的原因,不是人给车的推力大于车给人的推力,而是人给车的推力大于地面给车的摩擦力。”③
这条路是否走得通呢?
既然别人出于好心已为我们指出了前进的道路,因而无论如何,我们不妨先来走走试试。首先试问:这样的解释有何实验数据?就即使撇开该解释毫无根据这点不谈,算它是
正确的
,到底还是存在着困难:第一,人的运动是由哪些力来决定的?根据从解释中所看到的一切来判断:人和车运动的情况都是由各自所受到的外力来决定的,车由静止转为运动是因为人给它的推力大于地面给它的摩擦力,那么与此同时人由静止转为运动,显然就只能是因为车给人的推力小于地面给人的摩擦力。归根到底,人和车由静止转为运动的动力都来自地面,是地面给人的摩擦力大于地面给车的摩擦力的结果。因此,当前进的道路上别无其它障碍物时,人和车就能够永不停竭的运动下去了。如此,人也就不用吃饭?今天人们也就不用去开采石油和寻找新的能源了?!第二,第一个物体由静止转为运动是因为第二个物体给它的推力大于地面给它的摩擦力,那么第二个物体由静止转为运动,就只能是第三个物体给它的推力大于地面给它的摩擦力;照此推下去,今天整个地球上的机械运动就只能是来自彼岸世界的第一推动力所引起的了?在没有这个第一推动力之前,整个地球就只能是一个没有任何机械运动的寂静的世界?第三,小车由静止转为运动是因为人给它的推力大于地面给它的摩擦力,那么反过来,根据逆推理法,小车由运动转为静止的原因,就只能是人给它的推力小于地面给它的摩擦力。可是在现实中在平地上我们却看到:运动中的小车在撤去了人对它的推力之后,它却仍然运动着,这时人对它的推力等于零,而地面给它的摩擦力却仍然存在着,这又是怎么回事呢?结论只能如此回答:“上帝的暗中推动。”——够了。这里我们已经了如指掌的看清了,什么是从自然科学到神秘主义的最可靠的道路。
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2011年12月03日 13点12分 1
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实践第一 楼主
这并不是自然哲学过渡的理论化,而是蔑视一切理论,不相信一切思维的最肤浅的经验论。
没有一个人比向导者自己更清楚案,他之所以对人由静止转为运动和小车由运动转为静止等等情形避而不谈究竟是为了什么?这不是别的,这正是牛顿第三定律所必然造成的种种困难在这里挡住了他的路。
我们并没有比以前走得远一点,在经过了一番艰苦的跋涉之后,我们又回到了出发点,重新陷入了困境。 除此之外,是否还有其他道路可走呢?
本人查阅了国内几乎所有的大中学物理教材,除上述解释外,还有诸如“因为作用力与反作用力是分别作用在不同的物体上”等等一些解释,由于这些解释(根据两极相通的道理就可知)更经不住推敲,也限于篇幅,本文就不再详谈它们了。因此,为了前进,还是让自己来寻找道路吧。在起身之前,本文回过头来稍稍进一步谈谈牛顿第三定律。F=-f,我们还记得,这就是某些教材所说的完整体系中的严密理论。的确,当我们仅局限于静力学范围内考察它时,它确实是经得住检验的,因为在这里我们碰不到任何的差异和矛盾。可是一旦我们进入广泛实践的领域,去探寻相互作用着的物体运动的原因时,它就只不过是对某一自然现象的简单的记载而已,在这里它不仅不能帮助我们前进一步,相反却在很大程度上束缚了人们的思想,阻碍着其它解释的道路。
相互作用着的物体运动的原因,既不是因为作用力与反作用力分别作用在不同的物体上,又不是由各自所受到的外力来决定的,哪么究竟是什么呢?——现在看来要回答这一问题,并不想乍看时那么简单和容易。今天,在科学领域内,只说空话,只凭单纯的断言,都是无济于事的,是不能证明必然性的。事实上,无疑地,要想准确无误的解释自然现象,就只有从即有的事实和充分定量的实验结果出发,才有可能办到。
问题的发现源于实践,问题的解决同样有赖于实践。要弄清上述问题,请先来看看下述实验。
平地上停放着一列火车(模型),它由M车头和N车头以及连接在两者之间完全相同的四节车厢所组成,每个连接处均由两只完全相同的拉力表相连接,两个车头均具有将电能转化为机械能的功能(供带动火车用),M车头的平均输出功率为1个千瓦,N车头的平均输出功率为0.5个千瓦,全部实验装置就是如此。为叙述方便,由左向右即由M车头往后的四节车厢,我们分别用A、B、C、D来表示。实验这样进行:同时送上两车头的电源,让它们相背运动,这时我们看到:整个火车是朝着M车头的方向运动的,每个环节上的作用力与反作用力大小彼此相等,而不同环节上的力却是由左向右而逐渐减小的,即MA>AB>BC>CD>DN。——现在我们看到:以前不可理解的事物已表现为一个过程,而这个过程是按照一定的规律进行的。——接着我们关断两车头的电源,整个火车的速度逐渐的慢了下来并最终停止,这时各个环节上的力的大小完全趋于一致:即MA=AB=BC=CD=DN=0;现在我们将两车头互换位置,同时送上两车头的电源,仍然让它们相背运动,这时我们看到:整个火车仍然是朝着M车头的方向运动的,每个环节上的作用力与反作用力仍然大小相等,而不同环节上的力却是由左向右而逐渐增加的,即NA<AB<BC<CD<DM。全部实验到此结束。
首先实验表明:任何一个物体,无论其大小,都可以把它看成是由许多细小环节所构成的整体(前面例子中的小车也是如此),在运动中这里一些是相同的:每个环节上的作用力与反作用力大小彼此相等;一些是相异的:不同环节上的力大小不相等。在交换两车头位置前后的两种情况下,力的大小都是随着M车头往后而逐渐减小的。由于M车头的平均输出功率大于N车头的平均输出功率,也就是说前者的机械能大于后者的机械能,所以前者就必然会迫使后者作同一方向的运动。——至此,我们就可以得出结论:相互作用着的物体运动的原因,是因为它们之间机械能的不相等,而它们运动的方向就是其中机械 能较大的一方运动的方向,而它们之间力的大小是随其中机械能较小的一方为转移的。—— 就这样,仅仅由于辩证法的帮助,本文就轻而易举的解决了力学中一个小小的难题。——对这一结论,本文还可以从物理学中找到大量的旁证:水位不等促成水流,电位不等促成电流,气压不等促成气流,温度不等促成热流,同理,机械能不等就促成物体的位置移动。
此外,当从运动中去考察物体之间的关系时,我们还会得到与牛顿第三定律完全相反的结论:大小相等的作用力和反作用力掩盖了作用双方机械能的不相等;方向相反的作用力和反作用力进行的却是方向一致的运动;同时产生和同时消失的作用力和反作用力遮掩了运动在不同物体间转移时在时间上的前后之分。
下面本文谈谈对力和能相互关系的一点看法。关于力的概念,众所周知,它首先产生于人的机体对外界的作用,其次也产生于地球上的力学,因而一般来说,力就是指物体间的相互作用;在某些情况下为了研究方便,人们也常常把它看作是运动的原因。关于能的概念,正如各门自然科学发展的历史所表明的那样:它是随着人类对物质的认识,由静止转向运动,由宏观转向微观,由最简单的机械运动转向较复杂的运动——热、光、声、电、磁等等的过程中逐渐形成起来的,是力的概念在越来越多的物理现象、化学现象、生物现象面前再不能胜任的情况下产生的,是自然科学在探寻物质的各种不同运动形式之间的联系时提出来的。因此,现代自然科学认为:能就是指物质运动。能与物质是不可分割的,物质运动状态和运动形式的变化,用能的量和能的形式的变化来描述。正是在这个意义上,人们常把能和运动等同起来,两个概念通用。那么力和能又是什么关系呢?从实际情况来看,本文认为:力是(机械)能的表现,而能则是力的本源。正因为如此,恩格斯曾指出: “在自然科学的任何部门中,甚至在力学中,每当某个地方摆脱力这个字的时候,都是一次进步。”④
从以上分析中我们看到:在这里牛顿第三定律是如何的束缚着人们的思想,以至于面对两件本来非常简单而又紧密相关的事情,人们也不能联系起来加以思考,而却始终在错误思想的框架内徘徊,这就最好不过的说明:今天人们确实应该尽快的将该定律从动力学范围内予以删除或加以必要的补充说明。
参考文献:

2011年12月03日 13点12分 2
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//论牛顿第三定律的表面性和片面性//
实践先生,有人给发呆的你重重的一记耳光,把你的头作为研究对象,根据你想象中能的第一的实践,何为作用力?何为反作用力?
2011年12月03日 17点12分 3
level 3
惯性呢????
2011年12月04日 06点12分 4
level 10
不要孤立片面的看问题,在研究问题时要活用学到的知识。牛三高速你1+1+1+1=4,但在实际运用的时候,需要你把它变换成2+2=4啊。
2011年12月04日 06点12分 5
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