规律简史（规律的族谱与规律的发现）

《规律简史》是一本集实用性、趣味性、知识性、真实性于一体的科普图书，适合各年龄层的读者阅读。书中分为四个部分：三个古老的普适规律（科学的基础）、“守恒规律”族（惯性）、“两个作用逆反律”（两体系统的规律）、复杂系统中的律族（多体系统的规律）。作者在讲述严肃的规律发展史的同时，保留了历史进程中那些生动活泼的细节。通过鲜为人知且真实有趣的故事、幽默生动流畅的语言来展现科学的发展脉络。适合大众读者，以及对物理学感兴趣的青少年读者阅读。本书已经请中国科技大学物理学院党委副书记、博士生导师张永生教授审稿，确保内容的专业性和准确性。

《规律简史》是一本着重讲述科学规律发现与发展历程的科普类图书。书中以规律的分类和规律发现的时间顺序为主线，讲述了科学家的生平事迹、生动故事及思维方式。通过对科学家生平及科学发现过程简洁而不乏激情的叙述，阐释了每一次重要定律的发现在人类文明发展链条上的意义和价值。书中既有深刻的理论分析，又有激情的描绘，雅俗共赏，有良好的可读性。通读完全书，读者将了解科学家的探索方法和思维方式，加深理解教科书中那些定律的本质和由来，以及这些定律之间的关系，从而激发学习兴趣，开阔科学视野。

张士耿，1966年出生，1988年毕业于山东大学自动化专业，工作并定居于山东青岛。1996年出版《世界与人》， 1997年该书获山东省精品工程奖、北方十五省市自治区哲学社科优秀图书奖、华东六省一市优秀图书一等奖。2010年起重新开始写作，除《规律简史》外，还完成了《存在之问》《规律之母》《信息之巅》三部作品。

动力学中的作用逆反律——牛顿第二定律与狭义相对论

牛顿第二定律描述的是外力与受力物体的动力学状态之间的作用和逆反关系，它是牛顿力学中基础、核心的一条定律。既然要谈牛顿力学，那么我们还是先从认识牛顿开始。作为人类科学史上的大牛，牛顿一生中那些孤闷无趣的和多彩壮阔的经历当然可以算作是科学史的一个重要组成部分。

孤独辉煌：牛顿这辈子

艾萨克·牛顿被称为世界上伟大的科学家，就其无与伦比的科学贡献来讲，这一称号是当之无愧的。牛顿对科学的贡献和影响之大，不仅前无古人，而且可以肯定地说——后无来者。微积分的发明是数学史上一个重要的里程碑，《自然哲学的数学原理》这部巨著全面、系统、严密地建立起了经典力学体系，它和《光学》一起构成整个物理学大厦的基础和骨架。除了知识体系之外，在科学的研究方法上，这两部著作也为后世科学家提供了光辉典范。这样一位伟大的人物，尽管一辈子衣食无忧，但是在他还没有降临到这个世上之前，就已开始遭受悲戚的命运。

孤独少年

1642年的12月25日（那时英国还在使用儒略历，按当时欧洲大陆已通行的更精确的格里历，牛顿的生日是1643年1月4日），艾萨克·牛顿出生在英国中部一个叫伍尔索普（Woolsthorpe，羊毛村）的小村庄。虽然这天是圣诞节，但家里没有丝毫节日气氛，因为在牛顿出生前两个月，他的父亲离开了人世。牛顿的祖上都没有文化，不过父亲离世后给他留下了还算不少的财产，庄园、房舍、牛羊、粮食加在一起不少于500英镑——要知道过去的1英镑就是1磅重的白银。

牛顿是一个早产儿，生下来很小，被放在一个1升容量的小锅里（不要问我为什么，我跟你一样莫名其妙），估算下来，他大概只有两斤多重。这么孱弱的小婴儿竟然能够活下来，可以说是牛顿一生中创造的个奇迹，如果没有这个奇迹发生的话，后面发生的所有奇迹也就谈不上了。

等到他好不容易长到3岁的时候，妈妈改嫁给了一个比她大三十三岁的老牧师，而且悲催的是，3岁的小牛顿不能跟着相依为命的妈妈一起走。这样，从来没有尝到过父爱的孩子突然之间又失去了母爱。之后牛顿就由他的外祖父母来照看。现在回看外祖父母对小艾萨克并不怎么疼爱，因为牛顿一辈子都不愿提及这两位老人，尽管他跟他们相处了整整八年。八年对于幼小的牛顿来讲可是一段漫长的时光，并且也应该有着深刻的记忆，但是这八年的时光在牛顿的传记里却成了一段空白。

八年之后，年迈的继父去世，牛顿的母亲带着她跟第二任丈夫所生的三个孩子又回到了牛顿的庄园，但11岁的牛顿跟母亲早已产生了无法弥补的隔阂。跟母亲一起生活了一年之后，牛顿去了十公里以外格兰瑟姆镇上的国王中学读书。在这里主要是学习希腊文和拉丁文的古典语文及《圣经》教义。真正让牛顿着迷的是一本课外读物，名叫《自然与工艺的神秘》，牛顿还特地花了两个半便士买了一个厚本子把书上的重要部分抄录下来。这本书里面全是奇妙的机械和器具，以及它们的制造方法和详细说明。少年牛顿按照书中的说明，设计并制作了能够实际操作的模型机械。这件事使本来默默无闻的牛顿开始小有名气。

在格兰瑟姆上中学期间牛顿租住在房东的家里。这位房东是个药剂师，他家的药房对牛顿来说是一个神奇的地方，药剂师用那些瓶瓶罐罐里的东西配制出的各种药物对牛顿充满了诱惑，也给了牛顿早的化学概念。后来牛顿迷上炼金术跟这里的启蒙有关。让牛顿感到幸运的是，房东的哥哥在房东家里遗留下一批宝贵的藏书，包括物理、解剖、植物、哲学、数学等各个方面，房东准许牛顿每个星期六躲在药房后面的小房间里静静地阅读。在这里牛顿首次接触到柏拉图、亚里士多德、培根、笛卡尔等伟大人物的学说，他们的思想开启了这位与众不同的少年的心智。

牛顿在学校的突出表现引起了校长的注意。这位校长毕业于剑桥大学，他是牛顿一生中遇到的位贵人（当然房东对牛顿的成长也有重要的影响），他认定牛顿是个难得的天才，于是他向牛顿的母亲提出应当让牛顿接受大学教育。牛顿的母亲虽然出生于没落的贵族家庭，但自己没有多少文化，下嫁到土财主家之后更是目光短浅，眼里只有那一片庄园。校长的劝说反而使得她急忙让牛顿辍学回家学习农活，以便日后好好经营自家的庄园。极不情愿的牛顿不得不顺从母亲的意愿，回到庄园开始了一段痛苦的日子。由于带着强烈的抵触情绪，牛顿在庄园的表现让母亲非常失望。

第二年校长为了牛顿上大学的事又来劝说牛顿的母亲，劝说不成他又找到牛顿的舅舅。牛顿的舅舅是剑桥大学三一学院的毕业生，他自然是支持牛顿入读大学的，终牛顿的母亲有所动摇。1660年的秋天，牛顿返回格兰瑟姆为进入剑桥做准备。当年年底，牛顿通过入学考试，如愿以偿地走进了那个后来让他扬名世界、名垂青史的地方。