大学物理经典力学论文

Noether's theorem the origin 开普勒定律-the origin Kepler's laws 拉格朗日的著作-the works of Lagrange 哈密顿的著作-the works of Hamilton 最小值原理-the least action principle numerical simulation of the Hohmann transfer orbit numerical simulation of a chaotic numerical simulation of motion near a Lagrange point 开普勒的三大定律 17世纪初期，正当伽利略使哥白尼学说声威大振之时，欧洲大地上传出了 一条特大新闻：德国天文学家约翰内斯。开普勒发现了行星运动的三大定律，使 哥白尼创立的日心说，从科学上向前前进了一步。 开普勒于1571年12月27日生于德国符腾堡的小城魏尔。幼年时，由 于家境贫寒，他一直靠奖学金上学。 后来，开普勒进人图宾根神学院后，在老师迈克尔的指导下，开始研究哥白 尼的天文学。1594年，开普勒成为奥地利格拉茨新教神学院的数学教师。 在这一时期，开普勒孜孜不倦地研究天文学的三个问题，即“行星轨道的数 目、大小与运动。” 1595年，他终于得到了伟大的发现：“可用地球来量度所有其他轨道。” 他马上着手阐明这一想法，写成了《宇宙的奥秘》初稿。 为了出版这本书，他费尽心机。于是他求救于他的老师。在老师的帮助下， 他这本书终于在1596年面世了，并载入法兰克福书目之中，但署的名却是 “勒普劳斯”。 1598年，由于弗迪南德反对新教教师，开普勒被迫辞去教职。祸不单行， 他的小女儿也不幸夭折。开普勒处于极度的悲愤痛苦之中，于是他只身来到布拉 格。 1600年，开普勒在布拉格结识了天文学家第谷。布拉赫。这是开普勒一 生中最关键的时刻。正是第谷。布拉赫，使开普勒走出逆境，在科学上矗立起一 座丰碑。 由于第谷如此之重要，这里不得不介绍一下第谷的生平。 第谷于1546年生于丹麦斯科纳的一个贵族家庭。13岁时随叔父到哥本 哈根，1562年，他又来到莱比锡。这两个城市的学习为第谷在天文学上的成 就打下了牢固的基础。 第谷被称为是近代天文学的始祖，他的最大贡献是1572年12月11日 发现了仙后星座中的一颗新星，并于1573年发表了题为《新星》的重要科学 论文。 为了完成庞大的天体观测计划，第谷把丹麦国王赠与他的全部补助金，在费 恩岛上建立了有名的福堡天文观象台。 该观象台规模宏大，仪器齐全。这些仪器都是第谷自己设计制造的，有木制 的、铁制的和铜制的。其中最大的是一台精度较高的象限仪，称为第谷象限仪。 由于第谷不断改进仪器的设计和测量的方法，他所进行的大量的天体方位的 测量，其精确度是比较高的，一般能达到半弧分。 第谷在弗恩岛上一直工作了20年之久，除了天体方位的测量外，还发现了 许多新的现象，如黄赤交角的变化、月球的运行的二均差，以及岁差的测定等。 1597年，第谷离开丹麦到汉堡。1599年定居布拉格，并将弗恩岛上 的仪器运到布拉格。1600年，第谷与开普勒会面。从此二人合作开始了新的 工作 10 计划。 开普勒与第谷的会面，乃是欧洲科学史上最重大的事件，这两位个性殊异人 物的相会，标志着近代自然科学两大基础——经验观察和数学理论的有机结合。 也正是这次会合，使开普勒奠定了天体力学的基础和发现行星运动的三大定 律。 1601年，第谷在短期重病后突然离开了人世。第谷临终前对开普勒说： “我一生都在观察星表，我要得到一种准确的星表，我的目标是1000颗星， ……我希望你能把我的工作继续下去。我把我的一切资料全部交给你，愿你把我 观察的结果发表出来，你不会使我失望吧！” 开普勒含泪站在第谷的病床前，沉痛地说：“放心吧，我的老师，我会的！” 开普勒没有使第谷失望，1627年，《鲁道尔夫星行表》便在乌尔姆出版， 第谷的名字永远地载人科学史册。第谷死后，开普勒运用他的大量的观测资料进行细心地研究。当时，不论是 地心说，还是日心说，都认为行星作匀速圆周运动。但开普勒经过深思熟虑，终 于否定了这种长期以来的观点。 他发现火星的轨道是椭圆形的，于是得出开普勒第一定律，即椭圆轨道定律 ：“火星沿椭圆轨道绕太阳运行，而太阳则处于两焦点之一的位置。” 随着火星椭圆形轨道的发现，火星运动的计算也全面展开。开普勒经过计算， 又得出了开普勒第二定律，即相等面积定律：“火星运动的速度是不均匀的，当 它离太阳较近时，运动得较快；反之，则较慢。但从任何一点开始，向经（太阳 中心到行星中心的连线）在相等时间内，所扫过的面积是全部相等的。” 1609年，开普勒的关于火星运动的著作《新天文学》出版。该书还指出 两定律，同样适用于其他行星和月球的运动。这本著作是现代天文学的奠基石。 但开普勒的著作遭到许多人的轻视和误解，开普勒把一切希望都寄托在国外 一个追求真理的人身上，这个人的评价是至关重要的。他就是帕多瓦大学的教授 枷利略。 拉格朗日1736年1月25日生于意大利西北部的都灵。父亲是法国陆军骑兵里的一名军官，后由于经商破产，家道中落。据拉格朗日本人回忆，如果幼年是家境富裕，他也就不会作数学研究了，因为父亲一心想把他培养成为一名律师。拉格朗日个人却对法律毫无兴趣。 到了青年时代，在数学家雷维里的教导下，拉格朗日喜爱上了几何学。17岁时，他读了英国天文学家哈雷的介绍牛顿微积分成就的短文《论分析方法的优点》后，感觉到“分析才是自己最热爱的学科”，从此他迷上了数学分析，开始专攻当时迅速发展的数学分析。 18岁时，拉格朗日用意大利语写了第一篇论文，是用牛顿二项式定理处理两函数乘积的高阶微商，他又将论文用拉丁语写出寄给了当时在柏林科学院任职的数学家欧拉。不久后，他获知这一成果早在半个世纪前就被莱布尼兹取得了。这个并不幸运的开端并未使拉格朗日灰心，相反，更坚定了他投身数学分析领域的信心。 1755年拉格朗日19岁时，在探讨数学难题“等周问题”的过程中，他以欧拉的思路和结果为依据，用纯分析的方法求变分极值。第一篇论文“极大和极小的方法研究”，发展了欧拉所开创的变分法，为变分法奠定了理论基础。变分法的创立，使拉格朗日在都灵声名大震，并使他在19岁时就当上了都灵皇家炮兵学校的教授，成为当时欧洲公认的第一流数学家。1756年，受欧拉的举荐，拉格朗日被任命为普鲁士科学院通讯院士。 1764年，法国科学院悬赏征文，要求用万有引力解释月球天平动问题，他的研究获奖。接着又成功地运用微分方程理论和近似解法研究了科学院提出的一个复杂的六体问题(木星的四个卫星的运动问题)，为此又一次于1766年获奖。 1766年德国的腓特烈大帝向拉格朗日发出邀请时说，在“欧洲最大的王”的宫廷中应有“欧洲最大的数学家”。于是他应邀前往柏林，任普鲁士科学院数学部主任，居住达20年之久，开始了他一生科学研究的鼎盛时期。在此期间，他完成了《分析力学》一书，这是牛顿之后的一部重要的经典力学著作。书中运用变分原理和分析的方法，建立起完整和谐的力学体系，使力学分析化了。他在序言中宣称：力学已经成为分析的一个分支。 1783年，拉格朗日的故乡建立了"都灵科学院"，他被任命为名誉院长。1786年腓特烈大帝去世以后，他接受了法王路易十六的邀请，离开柏林，定居巴黎，直至去世。 这期间他参加了巴黎科学院成立的研究法国度量衡统一问题的委员会，并出任法国米制委员会主任。1799年，法国完成统一度量衡工作，制定了被世界公认的长度、面积、体积、质量的单位，拉格朗日为此做出了巨大的努力。 1791年，拉格朗日被选为英国皇家学会会员，又先后在巴黎高等师范学院和巴黎综合工科学校任数学教授。1795年建立了法国最高学术机构——法兰西研究院后，拉格朗日被选为科学院数理委员会主席。此后，他才重新进行研究工作，编写了一批重要著作：《论任意阶数值方程的解法》、《解析函数论》和《函数计算讲义》，总结了那一时期的特别是他自己的一系列研究工作。 1813年4月3日，拿破仑授予他帝国大十字勋章，但此时的拉格朗日已卧床不起，4月11日早晨，拉格朗日逝世。

发给你了啊。。。

古代人无法理解地球下面的人为什么不会掉下去，此困惑是由于以自己为参考系而产生的。今天的人们无法理解自由落体运动及天体的公转运动也是惯性运动，此困惑是由于以牛顿惯性为"参考系"而产生的。惯性的实质就是：物体通过某种运动状态来保持或主动改变某种运动状态来达到其内部的熵状态的一种属性。整体科学体系是研究自然整体的整体性质与功能、有序内部结构及其起源与演化过程的科学理论系统。惯性力学严格说来：牛顿第三定律(互为作用力定律)应该是力学"体系"定律，是在各种作用方式力以及各种属性力之间建立关系的定律；去掉牛顿第三定律后的广义力学核心四定律（见[2]文），应该称为"惯性力学"核心三定律（以下简称"惯三律"）。"广义"是相对牛顿力学及牛顿惯性而言的。之所以还保留"广义惯性"一词，也是因为只有惯三律被大多数人接受后，才会完成它的历史使命，再改变为"惯性"一词。牛顿第一第二定律（以下简称牛二律）是惯三律的物体外部空间在ρ均匀空间情况下的定律，是其推论，不再是惯性力学的核心公设性质的命题。（一）广义惯性使牛顿力学进化爱因斯坦独具慧眼，从司空见惯的现象中及自由落体运动与质量因素无关的经验事实，总结出了等效原理，且明确与准确地说：物体的同一性质按照不同的处境或表现为"惯性"，或表现为"重性"（[3]第55页）。这个同一性就是广义惯性，这个处境就是空间。牛顿第二定律实质是其第一定律涵义的数学表达式。所以，广义惯性的发现，其革命意义是指动摇了牛顿第一定律的核心地位。广义惯性包含了牛顿惯性，所以，又是其进化。同时，也说明了需要建立一个取代牛二律的进化性质的核心命题系统的新力学理论。广义惯性又引出了两种空间及其区别的新问题。这个新问题困扰了爱因斯坦的一生，走了一大圈"弯"路后，在他晚年时，才看到了解决这个问题的曙光--物体具有空间的广延性（[3]第十五版说明），由此"广延性"再往前走一步，就是[2]文说的ρ空间及其区别的标志是其梯度值的有否。这说明还需要一个新的涉及空间的基本概念及与其相对应的原来等效原理所没有涉及到的新的经验事实：物体质量部分的压强梯度现象（注：在固态的具体物体内部，此"压强梯度"表现为"胁强"），也就是爱因斯坦的物体的空间广延性的具体体现。同时也引出了物体的非刚性及其具有内部空间结构的抽象性质（[4]第六章）。于是，"万事俱备"，只欠建立一个新的核心命题系统了。可以说，惯三律就是这个系统。广义惯性是由于把"重性"也归于同牛顿惯性一样的物体属性，所以，其革命意义也主要体现在"重力"方面。"引力"是对重力本质的错误认识。广义惯性与场概念把原来引力中的两个平权的物体分离开来：一个是仅表现广义惯性的一般（非整体）物体；另一个是具有产生重力场的特殊性的中心物体。一般物体与中心物体之间已经没有"力"的关系了。但通过重力场（原来引力场与自转惯性离心力合成的重力场涵义需要改变）有"能"的关系（见此文的"ρ空间与能"一节）。到此为止，广义惯性已经完成了其逻辑任务，即取消了引力及导出了中心物体的特殊性（当然也具有广义惯性的一般性）。这个特殊性的中心物体就是整体天体。于是，广义惯性与整体天体就构成了理论的内部逻辑性（也就是"自圆其说"）。广义惯性取消了惯性质量与引力质量的区别。当然，更没有质量的第三个属性--产生引力场。说重力场是特殊的ρ空间，也有其对应的经验事实，即具有重力场的质量部分的天体，一般都具有密度及压强（也有温度及磁场因素）与中心距离近似反比分布（中聚度）的现象。同时，其现象也表明了这个天体（中心物体）的特殊性。中聚度现象已经是整体性的一种体现。（二）再看牛顿力学为什么人们回避牛顿第二定律中的"力"（外力）的反作用力就是物体的惯性力的道理呢？就是因为把重力也当作外力（引力）时，物体本身没有反作用力--惯性力（重力加速度与物体质量的大小无关），这正是牛顿力学理论内部的不能"自圆其说"的地方，这也正是爱因斯坦所注意的地方。为了回避这矛盾性（无意识的），不得不让其"外力"担当"广义"的力的重任。"力是物体加速运动的原因"这一没有条件限制的观念，是牛顿力学最主要的思维定势。不管是相对的加速运动还是"绝对"的加速运动，人们都在头脑中马上反映出来要乘上物体的质量，使力成为其运动的原因。于是，其直接错误后果就是把非牛顿惯性系内或重力场内的物体"自由"或有阻力的"不自由"的加速运动，也当作有外力（不包括阻力）正在作用之。之所以把非牛顿惯性系中的外力惯性力叫做虚构力，是说明牛顿力学中还有第二个观念："力是物体对物体的直接作用"--这是作用方式力，但有的教材除了摩擦力外，把作用方式力几乎都归结于弹性力则是错误的。又从这第二个观念来看其外力惯性力时，真的不存在另一个物体来表现之，只得权宜称为虚构力。当把重力也当作外力时，发现确实有另一个物体（中心物体）与之对应，这可是"真实"的外力了。麻烦又出现了，这个引力是超距作用性质的力，从作用方式力的观念角度来看时，又难理解了。为了让引力回复到可理解的直接作用性，又引起了从牛顿时代起至今的许多人去虚构在两个超距的物体之间飞来飞去的各种"微粒子"，以此物来担当引力成为直接作用性的重任。引力本来也是虚构力，还要为这虚构的"东西"再虚构一些东西，麻烦可就大了。因为凡是具有质量的物体都具有广义惯性，也可以说是"万有"惯性。之所以惯性力学在力学体系中占有主要及重要的地位，而其他属性（如弹性与磁性等）力学占次要地位，且以"惯性力"作为力的物理单位，也是由于其"万有"的原因。但作为表现广义惯性力的重力的空间（重力场）及场源物体（整体天体）可不"万有"。这两个角度分不开，还会认为重力（引力）"万有"，这又会回到为什么会超距作用的难理解的怪圈。广义惯性使探索"引力作用机制"的研究方向成为毫无意义的方向，是徒劳无功的方向，因为引力本身是由牛二律的局限性而派生出来的虚构的力。（三）再看广义相对论爱因斯坦特有的知识结构（马赫哲学、狭义相对论、四维时空、光、场及黎曼几何），决定了他走上了一条充满荆棘的理论之路。马赫的功绩是看到了牛顿力学体系中有一个缺陷，就是物体的运动状态依参考系的不同而有所不同，于是，作为判断牛顿惯性运动的前提也就成为不确定的了（相对性）。不得已，马赫把现象世界的远处的恒星当作其绝对参考系了。马赫的错误就是把牛顿惯性定律中的物体的属性（保持性）与其运动状态问题混在一起了。爱因斯坦受马赫哲学的启发，又发现了等效原理，但同时又继承了马赫的错误。被夸大为改变人们时空观念意义的四维时空，只不过是用"运动"（还是光运动）角度来规定空间的一种方法。规定有结构的空间可有各种方法，其各种方法是平权的。用什么方法来规定空间则取决于理论与实践的需要。如果去掉了"光速"的弯曲时空还有力学意义的话，与牛顿引力定律正是互为补充的关系本体性的场的描述：一个是以广义惯性"运动"的角度的描述；一个是以广义惯性"力"的角度的描述。而牛顿引力势所包含的空间意义，正是中心结构的ρ非均匀空间（重力场）的经验性的描述。终究是"描述"，都不能代替核心命题性质的"表述"。没有明确的命题表述，其描述也就没有明确的理解前提。惯三律与广义相对论都以等效原理为其经验基础。只不过爱因斯坦又走上了光速的等效原理之路。而光速的等效原理是由"思维"实验得来的，且唯一能验证其理论的星光在太阳附近偏转现象，爱因斯坦在具体计算其偏转角度时，实际上是"非常谨慎地用惠更斯原理"（[5]第23页）。而惯三律所依据的"低速"等效原理，连幼儿园里的儿童都可以感觉到坐滑梯时的加速度与坐汽车时的汽车加速度的区别，因其身体内有胁强的有否或大小之区别。战斗机飞行员已经体验了低速等效原理的所有内涵。所以，任何脱离与回避"低速"等效原理的力学理论，肯定是不会成功的理论，因为其现象普遍存在于客观世界，且与力学密切相关。爱因斯坦之所以对"光"情有独钟，也许是无意识的回避其理论中的一个内在矛盾："产生"引力场的中心质量（中心物体）必须很大，而体现弯曲时空（引力场）作用的物体必须很小且产生与不产生引力场无关紧要，这与引力中的两个平权的物体涵义是矛盾的。而"光子"正好是最小的物体，也就回避了这个矛盾。只有"整体天体才产生重力场"的结论，才可以解决这个矛盾。引力波、黑洞与四种相互作用力的统一的课题，来源于爱因斯坦。引力已经不存在了，当然"引力"波也不存在了；如果重力场有边界，重力场就与电磁场不同，当然引力"波"也不存在了。如果以光线在重力场中弯曲的角度而导出的"黑洞"，黑洞不存在，因为光线在重力场中弯曲的原理不是由于"引力"；如果是由于"弯曲时空"原理而导出的"黑洞"，黑洞也不存在，因为本来弯曲时空是由光线的弯曲（光子的广义惯性运动）而规定出来的，反过来又认为光线的弯曲是由弯曲时空所造成的，这是什么逻辑？如果光线在重力场中有红移效应，那么，由此原理而导出的黑洞，黑洞有可能存在。引力都不存在了，也就无所谓四种相互作用力的统一的问题。目前的"大统一理论"仅剩下"引力"没有被统一进去，也正说明了这个问题。经归纳的现象）再变为抽象层次的基本概念的过程，是人们最不习惯的过程，总不容易摆脱"具象"。之所以不习惯，其原因之一也是因为人们先有了原来理论的抽象及已经习惯了的思维方式，即使有了"具象"也看不到其抽象意义。而由抽象变为"具象"的过程，那可容易多了，但也往往"具象"出来客观世界不存在的东西。从逻辑学角度，基本概念是不能被其它概念来定义的概念，其内涵具有一定的模糊性。ρ空间也是如此，只能用"感觉"到的物体质量部分的压强梯度现象来说明之，但又不是压强梯度本身。"真空"是具象空间，真空里照样存在"重力场"的ρ梯度值的有否，可用具象的压强梯度来检验之。但不能认为真空是ρ均匀空间。ρ空间与压强梯度的关系可类比铁粉末直观表现磁场结构的关系。摆脱不了具象，不能变为一个基本概念，也是爱因斯坦的"一无所有"的空间怎能分出两种空间的困惑原因之一，而用"运动"规定出来的弯曲时空又不能区分出是表述了物体的广义惯性还是表述了场的属性。特别强调的是：物体内部空间只能指物体质量部分所占据的空间，也是爱因斯坦晚年醒悟的"物体具有空间广延性"的涵义；而重力场空间不仅包含质量部分（整体天体）的空间，也包含没有质量部分的空间。这样就避免了变为"一无所有"的无边界的抽象参考系而带来的"相对"不清的问题。总的说来，ρ空间仅在数学形式上是标量场（其梯度为矢量场），但在物理意义上，则包含了表述广义惯性、可变为物体内部空间及重力场的本体性场、势、能、熵与质量部分的压强梯度等涵义。

我最反感抄袭论文的人……希望楼主只是借鉴而已

牛根据前人研究总结出牛顿运动三定律（只有第三条是他自己的，前两条是伽利略的）万有引力定律（什么苹果掉下来之类的故事）微积分！ 其实这个才是牛顿对经典力学的最大贡献。通过微积分牛顿一手从牛顿力学三定律出发构建了整个牛顿力学体系。也就建立了决定论／机械论的宇宙观。只要给定初态，以后宇宙的演化就是决定的。（牛顿本身的理论体系就是完整的，虽然后来拉格朗日和哈密顿各自提出了另一个等价体系，并且计算上更方便） 插曲（和莱布尼茨关于发明权的竞争）。天体力学 从理论上解释了开普勒三定律伽利略相对性原理(就是常用那个v'=v+v0) 绝对时间 绝对空间 上帝的第一推动力 弹力性质的研究 胡克定律（和胡克关于发明权的竞争，著名的站在巨人的肩膀上的真实版本，真相令人极为受打击）划时代的巨著 自然哲学之数学原理（哈雷的工作对于他的出版的推动）。牛顿和莱布尼茨以及胡克的两场著名的口水，个人认为他们的确都是独立同时得到自己的结果，但牛顿为了争发明权过于不择手段。穿插的几个小逸事其实算不上牛顿对经典力学的贡献。