定義
牛頓熱學()以牛頓運動定理和萬有引力定理（見萬有引力）為基礎，研究速率遠大于光速的宏觀物體的運動規律。狹義相對論研究速率能與光速比擬的物體的運動，量子熱學研究電子、質子等微觀粒子的運動。從研究的范疇來說，牛頓熱學同相對論和量子熱學相區別，牛頓熱學是精典熱學的組成部份。繼I.牛頓之后，J.-L.拉格朗日和W.R.喀什頓陸續發展了新的熱學體系。牛頓熱學所注重的量如力、動量等都具有矢量性質，但是牛頓多項式是用矢量方式抒發的，故牛頓熱學可稱為矢量熱學；拉格朗日體系和烏魯木齊頓體系所注重的量是系統的能，它具有標量的性質，可以通過熱學的變分原理構建系統的動力學多項式，故拉格朗日體系和烏魯木齊頓體系等可合稱為剖析熱學。因而，從熱學的研究方式和體系來說，牛頓熱學同拉格朗日體系和烏魯木齊頓體系相區別；但從精典熱學的基本原理來說，拉格朗日多項式和烏魯木齊頓原理同牛頓定理是等價的。但是，喀什頓原理能應用于較廣泛的化學現象。將拉格朗日體系和烏魯木齊頓體系（尤其是前者）應用于數學學和天體熱學中廣泛出現的保守系統，有極大的優點。諸如，這兩個體系的觀點和方式對天體熱學的攝動理論和精典統計熱學的理論性研究有較大價值。
牛頓介紹
牛頓于1643年1月4日生于西班牙林肯郡格蘭瑟姆附近的沃爾索普村。1661年入美國劍橋學院圣三一大學，1665年獲文學士學位。此后五年在故鄉躲避瘧疾，他在此間制訂了一生大多數重要科學創造的新藍圖。1667年牛頓回劍橋后連任為劍橋學院三一大學院委，次年獲碩士學位。1669年任劍橋學院盧卡斯物理院士席位直至1701年。1696年任皇家鑄幣廠監督，并定居紐約。1703年任瑞典皇家學會會長。1706年受瑞典女王安娜府兵。在晚年，牛頓勤于于自然哲學與神學。1727年3月20日，牛頓在巴黎去世，享年84歲。
備注：牛頓是儒略歷1642年12月25日，即格里歷（公歷）1643年1月4日，所以正確的出生日期是1月4號。
牛頓熱學來歷
牛頓熱學('s)是以牛頓運動定理為基礎，在17世紀之后發展上去的。直接以牛頓運動定理為出發點來研究質點系統的運動，這就是牛頓熱學。
艾薩克牛頓爵士企圖使用慣性與力的概念描述所有物體的運動，所以他尋找出它們服從確定的守恒定理。在1687年，牛頓接著出版了他的自然哲學的物理原理論文。在這兒牛頓開創了三個運動定理，到了明日還是描述力的形式。
牛頓熱學相關
牛頓熱學涉及好多方面，她們都涉及最基本的三個定理。
定理牛頓第一定理
內容：一切物體在沒有遭到力或合力為零的作用時，總保持靜止狀態或勻速直線運動狀態。
說明：物體都有維持靜止和作勻速直線運動的趨勢，因而物體的運動狀態是由它的運動速率決定的，沒有外力，它的運動狀態是不會改變的。物體的這些性質稱為慣性。所以牛頓第一定理稱作為慣性定理。第一定理也揭示了力的概念。明晰了力是物體間的互相作用，強調了是力改變了物體的運動狀態。由于加速度是描寫物體運動狀態的變化，所以力是和加速度相聯系的，而不是和速率相聯系的。在日常生活中不注意這點，常常容易形成錯覺。
注意：牛頓第一定理并不是在所有的參照系里都組建，實際上它只在慣性參照系里才創立。為此經常把牛頓第一定理是否創立，作為一個參照系是否慣性參照系的判據。
牛頓第二定理
內容：物體在遭到合外力的作用會形成加速度，加速度的方向和合外力的方向相同，加速度的大小與合外力的大小成反比，與物體的慣性質量成正比。
公式：F=ma，F為合外力
牛頓第二定理定量描述了力作用的療效，定量陽線度了物體的慣性大小。它是矢量式，而且是瞬時關系。
要指出的是，物體遭到的不為零合外力，會形成加速度，使物體的運動狀態或速率發生改變，而且這些改變是和物體本身的運動狀態有關的。
局限：該定理只適用于宏觀物體的低速運動。
牛頓第三定理
內容：兩個物體之間的斥力和反斥力，在同一條直線上，大小相等，方向相反。
須要注意：
（1）斥力和反斥力是沒有主次、先后之分。同時形成、同時消失。
（2）這一對力是作用在不同物體上，不可能抵消。
（3）斥力和反斥力必須是同一性質的力。
（4）與參照系無關。
動量定義
質點的質量m與其速率v的乘積（mv）。動量是矢量，用符號p表示。質點組的動量為組內各質點動量的矢量和。物體的機械運動都不是孤立地發生的，它與周圍物體間存在著互相作用，這些互相作用表現為運動物體與周圍物體間發生著機械運動的傳遞（或轉移）過程，動量正是從機械運動傳遞這個角度量度機械運動的數學量，這些傳遞是等量地進行的，物體2把多少機械運動（動量）傳遞給物體1，物體2將喪失等量的動量，傳遞的結果是二者的總動量保持不變。從動力學角度看，力反映了動量傳遞快慢的情況。與實物一樣，電磁場也具有動量。比如光子的動量為p=h/（2π）k，其中h為普朗克常量，k為波長，其大小為k=(2π)/λ（λ為波長），方向沿波傳播方向。在國際單位制中，動量的單位為千克·米/秒（kg·m/s）。
動量守恒定理
動量守恒定理是最早發覺的一條守恒定理，它起源于16～17世紀歐洲的哲學家們對宇宙運動的哲學思索。
觀察周圍運動著的物體，我們看見它們中的大多數，比如跳動的皮球、飛行的炮彈、走動的時鐘、運轉的機器，就會停出來。看來宇宙間運動的總數雖然在降低。整個宇宙是不是也像一架機器那樣，總有三天會停出來呢?并且，千百年來對天體運動的觀測，并沒有發覺宇宙運動有降低的征兆。生活在16、17世紀的許多哲學家覺得，宇宙間運動的總數是不會降低的，只要能找到一個合適的數學量來量度運動，都會聽到運動的總數是守恒的。這個合適的數學量究竟是哪些呢?
美國哲學家兼物理家、物理學家笛卡兒提出，質量和速度的乘積是一個合適的數學量。但是后來，西班牙物理家、物理學家惠更斯(1629—1695)在研究碰撞問題時發覺：根據笛卡兒的定義，兩個物體運動的總數在碰撞前后不一定守恒。
牛頓在總結這種人工作的基礎上，把笛卡兒的定義作了重要的更改，即不用質量和速度的乘積，而用質量和速率的乘積，這樣就找到了量度運動的合適的數學量。牛頓把它稱作“運動量”，就是我們現在說的動量。1687年，牛頓在他的《自然哲學的物理原理》一書手指出：某一方向的運動的總和除以相反方向的運動的總和所得的運動量，不因物體間的互相作用而發生變化；還強調了兩個或兩個以上互相作用的物體的共同重心的運動狀態，也不因這種物體間的互相作用而改變，總是保持靜止或做勻速直線運動。
動量守恒定理的適用范圍比牛頓運動定理更廣
近代的科學實驗和理論剖析都表明：在自然界中，大到天體間的互相作用，小到如質子、中子等基本粒子間的互相作用，都遵循動量守恒定理。因而，它是自然界中最重要、最普遍的客觀規律之一，比牛頓運動定理的適用范圍更廣。下邊舉一個牛頓運動定理不適用而動量守恒定理適用的例子。
在我們考察光的發射和吸收時，會聽到這樣一種現象：在宇宙空間中某個地方有時會忽然發出特別明亮的光牛頓第一定律有沒有實際意義，這就是超新星。而且它很快就漸漸黯淡出來。光從這樣一顆超新星出發抵達月球須要幾百萬年，而相比之下超新星從發光到熄滅的時間就變得太緊了。
當光從超新星抵達月球時，它給月球一個輕微的推進，而與此同時月球卻未能給超新星一個輕微的推進，由于它早已消失了。因而，假如我們想象一下月球與超新星之間的互相作用，在同剎那間就不是大小相等、方向相反了。這時，牛頓第三定理其實已不適用了。
盡管這么，動量守恒定理還是正確的。不過，我們必須把光也考慮在內。當超新星發射光時，恒星反沖，得到動量，同時光也帶走了大小相等而方向相反的動量。等經過幾百萬年以后光抵達月球時，光把它的動量傳給了月球。這兒要注意的是：動量除了可以為實物所攜帶，并且可以隨著光幅射一起傳播。當我們考慮到上述這點時，動量守恒定理還是正確的。
意義開辟新時代
牛頓精典熱學體系的構建開辟了科學發展的一個新天地、新時代。精典熱學的廣泛傳播和運用對人們的生活和思想形成了重大影響，在一定程度上促使了人類社會的發展進步。但精典熱學存在的固有缺點和局限性也在一定程度上制約了人類社會的進步，形成了悲觀作用。本文將以精典熱學的構建背景為起點，進一步用辨證的方式剖析精典熱學在人類歷史與現實中發揮的作用與形成的不良影響。
17世紀的法國，經過許多科學家的努力，在天文學和熱學方面積累了豐富資料的基礎上，美國科學家牛頓實現了天上熱學和地上熱學的綜合，產生了統一的熱學體系——經典熱學。精典熱學體系的完善，是人類認識自然及歷史的第一次大飛躍和理論的大綜合，它開辟了一個新的時代，并對科學發展的進程以及人類生產生活和思維方法形成非常深刻的影響。牛頓精典熱學的構建是科學形態上的重要改革，標志著近代理論自然科學的誕生，并成為其他各門自然科學的標桿。
條件和緣由
牛頓精典熱學體系的構建得益于已有的科學成就。哥白尼、伽利略、開普勒、笛卡爾等人在天文學、力學、光學、數學等方面的貢獻，為精典熱學奠定了堅實的基礎，非常是伽利略與開普勒對牛頓精典熱學體系的構建更是有著十分重要的影響。
伽利略通過對自由落體的研究，早已發覺了慣性運動和在重力作用下的勻加速運動，奠定了牛頓第一定理和第二定理的基本思想。伽利略關于拋物體運動定理的發覺，對牛頓萬有引力的學說也有深刻的啟示作用。開普勒所發覺的行星運動定理則是牛頓萬有引力學說形成的最重要前提。牛頓特別擅于廣泛吸取前人的科學成果并綜合運用多方面的知識進行跨學科的研究，通過吸收前人的科學研究成果，牛頓為精典熱學體系的完善充實了知識打算。
盡管精典熱學構建在豐富的科學經驗之上，但精典熱學的完善和牛頓的個人緣由有不可分割的關系。牛頓從中學生時代就對科學抱有濃烈的興趣、極強的求知欲和探求欲望，學習十分刻苦。但他從不死讀書，喜歡通過實驗來取得真知，并親自動手設計和制做了許多機械裝置和用具，這使他打下了廣博而扎實的知識基礎，同時也具有創新意識和動手能力。其實牛頓是天才，智力水平很高，但他的天才還來始于他的勤勞。他在研究中非常投入，但是經常夜以繼日地學習、工作。那些都培養和鍛練了牛頓的科學精神，為日后的研究打下了堅實的基礎。
牛頓精典熱學的完善，還與他所處的時代和社會有關。法國經過16世紀百余年的宗教和政治變革的大變動過后，到17世紀下半葉步入了一個政治上轉為安寧，經濟上趨向繁榮的時期。生產實踐為熱學研究提出了許多問題，這就給科學的發展以帶動力。經過16世紀的宗教變革運動和17世紀中后期的資產階層革命運動，美國科學家擁有了當時世界上最為修身自由的學術環境。學術環境的改變，促使對熱學的研究甩掉了毋須要的禁錮，催生了精典熱學體系。
個人誘因，前人經驗，下擺的學術環境和生產實踐的發展，構成了精典熱學體系完善的條件和基礎。
精典熱學影響
不難預想，精典熱學的巨大成功將對人類社會在各方面將會形成不可估量的影響。
（一）對自然觀念的影響
牛頓精典熱學的成就之大使得它得以廣泛傳播，深深地改變了人們的自然觀。人們常常用熱學的尺度去評判一切，用熱學的原理去解釋一切自然現象，將一切運動都歸結為機械運動，一切運動的緣由都歸結為力，自然界是一架根據熱學規律運動著的機器。這些機械唯心主義自然觀在當時是有進步作用的。因為它把自然界中起作用的緣由都歸結為自然界本身規律的作用，有利于促進科學家去探求自然界的規律。它能剌激人們運用剖析和解剖的方法，從觀察和實驗中取得更多的經驗材料，這對科學的發展來說也是必要的。但這些思維方法在一定程度上忽略了理論思維的作用，忽略了事物之間的聯系和發展，因此又有著嚴重的缺陷。
（二）對自然科學的影響
牛頓精典熱學的內容和研究方式對自然科學，非常是數學學起了重大的促進作用，但也存在著悲觀影響。
牛頓構建的精典熱學體系以及他的熱學研究綱領所獲得的成功，在當時使科學家們以為牛頓精典熱學就是整個數學學，甚至是全部自然科學的可靠的最終的基礎。在相當長的歷史時期內，牛頓精典熱學名著《自然哲學的物理原理》一書成為了科學家們共同遵守的規范，它支配了當時整個自然科學發展的進程。他研究問題的科學方式和原理也普遍得到贊賞和采用。牛頓研究精典熱學的科學方式論和認識論，如運用剖析和綜合相結合的方式與公理化方式及科學的簡單性原則、尋求因果關系中相像性統一性原則、以實驗為基礎發覺物體的普遍性原則和正確對待歸納推論的原則，對后世科學的發展也影響深遠。
對社會科學的影響
精典熱學不但對自然科學形成了很大影響，在社會科學方面，非常是對哲學和人類思想發展，也形成了重大影響。
在精典熱學的直接影響下，德國的霍布斯和洛克構建和發展了機械唯心主義哲學，并因為其強悍的影響力，促使唯心論從宗教神學哪里爭得了發言權，并在此后產生了人類歷史上唯心主義和唯物主義斗爭最為激烈的一段時期。經過康德和黑格爾對辨證法和機械唯心主義的研究和發展，以及馬克思和恩格斯對哲學已有研究成果的吸收，結合當時科學發展成果，最終完善了唯心主義辨證法。唯心主義辨證法的構建，在很大程度上得益于牛頓精典熱學體系的構建。
近現代科學和哲學是肇始于精典熱學的，正是從牛頓構建精典熱學開始，人類在思想觀念上才開始真正邁向科學化和現代化，而它對人類思想領域的影響也是十分廣泛而深刻的。
得失概述
事物總是辨證統一、一分為二的。即使科學家在運用牛頓精典熱學方式及成果時使自然科學得到了長足發展，但當時人們在接受和運用牛頓的科學成果之時，沒有厘清它的適用范圍，也做出了不適當的夸大。諸如，當年有科學家覺得所有涉及到的化學學問題都可以歸結為不變的引力和作用力，因此只要把自然現象轉化為力就行了。結果到后來，“力”成了對現象和規律缺少認識的避難所，把當時未能解釋的各類現象都冠以各類不同力的名稱。因而，牛頓精典熱學的內容及其研究方式在推進自然科學發展的同時，也有形成了很大的悲觀影響。
偉大成就
精典熱學把人類對整個自然界的認識推動到一個新水平，牛頓把天上運動和地上運動統一上去，從熱學上證明了自然界的統一性，這是人類認識自然歷史的第一次大飛躍和理論大綜合，它開辟了一個新時代牛頓第一定律有沒有實際意義，并對學科發展的進程以及后代科學家們形成了非常深刻的影響。
精典熱學的構建首次明晰了一切自然科學理論應有的基本特點，這標志著近代理論自然科學的誕生，也成為其他各門自然科學的標桿。牛頓運用歸納與詮釋、綜合與剖析的方式非常明確地得出了建立的熱學體系，被后人稱為科學美的標桿，顯示出化學學家在研究化學時，都傾向于選擇和諧與自洽的體系，追求最簡約、最理想的方式。
精典熱學的構建對自然科學和科技的發展、社會進步具有深遠影響。一是科學的研究方式推廣應用到化學學的各個分支學科上，對精典化學學的完善意義重大；二是精典熱學與其他基礎科學相結合形成了許多交叉學科，促使了自然科學的進一步發展。三是精典熱學在科學技術上有廣泛的應用，促使了社會文明的發展。
適用范圍及其局限性
精典熱學的應用遭到物體運動速度的限制，當物體運動的速度接近真空中的光速時，精典熱學的許多觀念將發生重大變化。如精典熱學中覺得物體的質量除了不變，但是與物體的速率或能量無關，但相對論研究則表明，物體的質量將隨著運動速度的降低而減小，物體的質量和能量之間存在著密切的聯系。但當物體運動的速率遠大于真空中的光速時，精典熱學依然適用。
牛頓運動定理不適用于微觀領域中物質結構和能量不連續現象。19世紀和20世紀之交，數學學的三大發覺，即X射線的發覺、電子的發覺和放射性的發覺，使數學學的研究由宏觀領域步入微觀領域，非常是20世紀初量子熱學的完善，出現了與精典觀念不同的新觀念。諸如：量子熱學的研究表明，微觀粒子既表現為粒子性又表現為波動性，粒子的能量等化學量只能取分立的數值，粒子的速率和位置具有不確定性，粒子的狀態只能用粒子在空間出現的機率來描述等。但量子熱學的完善并不是對精典熱學的否定，對于宏觀物體的運動，量子現象并不明顯，精典熱學仍然適用。
現代數學學的發展，并沒有使精典熱學喪失存在的價值，只是擴寬了人們的視野，精典熱學仍將在它適用的范圍內大放異彩。
