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牛顿第三定律和动量守恒定律,哪个是更本质的定律?

 深度视讯 2018-02-12

动量守恒定律比 牛顿第三定律要更本质一些。

因为在微观粒子相互碰撞的情况下,我们很难有力的概念,但还可以保留动量的概念。因此,为了描述微观世界,我们保留了动量守恒定律,但放弃了牛顿第三定律。

事实上,在近代物理学中,牛顿所说的力这个概念是不必要的,在物理学的教材中,大家一般使用拉格朗日的分析力学体系,在那个体系中,已经把牛顿的力的概念放弃了,而只使用所谓的拉氏量的概念。用拉氏量就可以推出所有的力学规律,所以拉氏量这套做法其实是偏理论的——也偏数学,而牛顿的做法是偏物理的,因为牛顿的力是可以测量的,而拉氏量是不能测量的。不过,要说到哪个概念更基础,我觉得是拉氏量更基础,因为在粒子物理中,只有拉氏量而没有力。

在近代的物理学中,拉氏量的对称性导致了守恒量,这个叫做诺特定理,是物理学中最基础的常识。而如果用牛顿的力去定义守横量,则是很不明显的,因为你不知道怎么从力中看出守恒量来。比如我们有所谓的动量守恒,这从力的表达式里是看不出来的,至少很不明显,但从拉氏量中就可以看出来,如果拉氏量具有某个方向的坐标平移的不变性,那么这个物理系统在这个方向上就是动量守恒的。

说了那么多,你也看出来了,动量守恒的本质来自拉氏量的对称性,而拉氏量比力更基础,所以动量守恒比牛顿第三定律更本质一些。

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