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2002 年 7 月 14 日

什麼是相對論？ (14) 第三牛頓運動定律到底在講些什麼 ?
提供者 : 陳輝樺 (AEEA 小組 , NMNS )

說明: 牛頓力學裡所論述的作用力到底是什麼 ? 有何特性 ? 我們可以如何著手瞭解呢 ? 今天我們就進行介紹牛頓第三運動定律。牛頓力學的牛頓第三運動定律 (也被稱為「反作用定律」)，簡單地常被描述成「有一作用發生之同時，必有一反向、等量之反作用產生。即 ( F_AB = - F_BA )」。這一條定律意涵著一切物體狀態的改變所具有的「交互作用力 (Interaction Force)」之通性，式中 F_AB 代表 A 作用到 B 的作用力，而 F_BA 代表 B 作用到 A 的作用力。其作用力大小相等，而負號表示作用的方向正好相反。
在牛頓力學裡，出現此反作用定律，明顯地用意在於描述探究造成質點或物體運動狀態改變的施與受間作用力的關係，仿如敘述舞臺上的表演者和觀眾之間該有著如何的互動。從牛頓第一運動定律引入「慣性」作為敘述舞臺上的戲曲怖景，牛頓第二運動定律定義探究的物體與其運動狀態的改變作為介紹舞臺上的主角和表演戲碼，再加上牛頓第三運動定律「交互作用」的闡述，終於有了完整的戲之架構，使物質科學得以確立，以及可明確地、邏輯地發展。
牛頓第三運動定律中特別提及的「交互作用力」一詞，是牛頓力學中重要的研究方法之描述。但此運動定律所提及的作用力與反作用力間真的是「同時」發生嗎 ? 作用力與反作用力間的「交互作用」本質是如何呢 ? 即使有了「交互作用」的探究工具，但這種直接干預式的量測過程中是不是也會改變了原有想瞭解的事實？若是物質間的一方尚有不易產生「交互作用」的特質，我們又該怎麼辦呢 ? 上述這些疑惑似乎有待進一步地後續探討。上圖說明現代的太空梭升空主要所憑借的反作用力，乃是牛頓力學的牛頓第三運動定律之運用。　

明日主題 : 什麼是相對論？ 牛頓萬有引力定律到底在講些什麼 ?

作者與主編 : 陳輝樺、王夕堯
諮詢服務: 陳輝樺 (NMNS 國立自然科學博物館)
王夕堯 (NTPU 國立台北大學)
蘇明俊 (NKNU 國立高雄師範大學科教所)

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