经典力学的历史

古希腊的哲学家,包括亚里士多德,可能是最早提出“万物皆有因”这一论点,并试图用抽象的哲学来解决自然之谜的思想家。当然,对于现代读者来说,现在仍然存在的很多想法都是相当合理的,只是没有无懈可击的数学理论和对比实验来阐明和证实。这些方法是经典力学等现代科学能够形成的最基本因素。

开普勒是第一个要求用因果关系来解释恒星运动的科学家。他从第谷·布拉赫对火星的天文观测中发现,火星的轨道是椭圆形的。这种带有中世纪思维的切割发生在公元1600年左右。几乎同时,伽利略用抽象的数学规律解释了粒子的运动。传说他曾经做过一个著名的实验:从比萨斜塔上扔下两个质量不同的球,测试它们是否同时落地。虽然这个传说很可能是不真实的,但他确实做过斜面滚球的数字实验;他的加速运动理论显然是从这些结果中推导出来的,并成为经典力学的基石。

牛顿和他当时的大部分同事,除了惠更斯著名的例外,都认为经典力学应该能够解释自然界所展示的一切现象,包括它的分支——几何光学解释光波。即使在发现牛顿环(一种光波干涉现象)时,牛顿仍然用自己的光粒子理论来解释。

19世纪后期,前沿的理论和实验挖掘出了许多令人困惑的问题。经典力学与热力学的联系导致了经典统计力学的吉布斯佯谬(熵混合不连续性)。在原子物理领域,原子辐射呈现的是线性光谱,而不是连续光谱。许多大师致力于研究这些问题,并导致了现代量子力学的发展。同样,由于经典电磁学和经典力学在坐标变换上的矛盾,最终创造了令人惊叹的相对论。

从二十世纪末开始,已经不能独行的经典力学与经典电磁学一起牢牢嵌入相对论和量子力学,成为在非相对论和非量子力学的极限上研究粒子的学问。