上期我們講述了三個入門級的公式，今天我們稍作拓展，帶你領略物理學的美。
4.牛頓第二定律F=ma（F為物體所受合力，m為物體質量，a為加速度）。提出者：艾薩克·牛頓。
牛頓第二定律
該公式由艾薩克·牛頓在1687年發表的《自然哲學的數學原理》一書中提出，和牛頓第一、第三定律共同奠定了經典力學的根基。
《自然哲學的數學原理》
人類對運動的本質的思考早在2300年以前就形成了理論，著名的古希臘先哲亞里士多德就提出：必須有一個恆定的力作用在物體上，物體才能夠持續的運動下去，沒有力的作用，物體就要靜止下來。
亞里士多德
在他看來，力既是引起物體運動的原因，又是維持物體持續運動的原因。他還認為，物體越重，下落就越快。這些錯誤理論被人們信奉為真理長達1800年，直到1589年意大利科學家伽利略在比薩斜塔同時扔下了一個100磅的大球和一個1磅的小球，兩者同時落地。
比薩斜塔實驗
後來厲害的伽哥又做了理想斜面實驗，得出力並不是維持物體運動的原因的結論，在慣性的作用下，物體不受任何外力也能永遠運動下去，力只是改變物體運動狀態的原因。
理想斜面實驗
最可惜的就是伽哥比牛哥早生了100年，那時候的人們還太愚昧，宗教神權影響太大，對他提出的真理不僅不接受，反而打擊，伽哥就這麼被教皇囚禁了9年直到去世，著作、理論也不許傳播。不然，我絕對相信物理課本上的牛頓三定律會被伽利略三定律取代。
伽利略被教皇烏爾班判處終生監禁
現在明白為什麼牛頓說自己只是站在巨人的肩膀上了吧？伽利略確實為他的三定律做出了不可磨滅的貢獻。這個時候萬事俱備，只差臨門一腳，牛頓三定律就可以誕生了。
生活中你肯定見過大卡車，馬力大的重卡能拉幾十噸，馬力小的貨車只能拉幾噸；平時搬東西，重的箱子搬不動，輕的箱子一搬就動；胖子瘦子打架，被撞飛的總是瘦子。如何用一個理論完美的解釋呢？牛頓的貢獻就在於此，他創造了“力”的概念並量化了它。
七個基本物理量
七個人為定義的基本物理量並不包括力，在此之前物理學家們就定義m/s表示運動的快慢，m/s²表示速度變化的快慢。牛頓將其與質量Kg結合在一起，定義引起物體運動變化的因素為力，符號為F，數值為物體質量與速度變化快慢的乘積，即F=ma,單位為Kg·m/s²，簡稱N。
Kg·m/s²，簡稱N
至此現代經典物理學的地基就打好了。物理學家們在這塊堅實的地基上辛勤勞作，一座包含重力、彈力、摩擦力、靜電力、磁場力、壓強、場強、直線運動、圓周運動、拋物線運動、功率、動量、衝量等等等等的經典物理學大廈很快建成了。
經典力學部分公式
運用經典物理學知識，我們幾乎可以解決現實生活中所有的運動及做功的相關問題——槓桿、滑輪、振動、落體、發射、液壓機、燃油機、電動機、發電機、噴氣機、土木工程、衛星軌道···牛二定律，標誌著物理學研究的開始，為人類提供了強有力的科學工具。
運動問題
5.麥克斯韋方程組。總結者：詹姆斯·克拉克·麥克斯韋。
麥克斯韋方程組
也許這組公式讓人看起來一點也不覺得可愛，但是如果沒有它，就沒有電，沒有燈，沒有手機，沒有現在信息時代的一切智能電子產品。現在再想想，它是不是還是挺可愛的？
電燈
麥克斯韋方程組的來源那可很值得說道說道。
先說一說電。
2500多年前，古希臘的另一名哲人泰勒斯就發現，琥珀被摩擦後會吸引絨毛或木屑，他稱之為靜電。
泰勒斯發現靜電
靜電產生的原理：物質由分子構成，分子由原子構成，原子由帶負電荷的電子和帶正電荷的質子構成。正常狀況下，原子的質子數與電子數量相等，正負平衡，對外表現出不帶電的現象。電子環繞於原子核（質子組成）周圍，經外力作用(如動能、勢能、熱能、化學能等)可脫離軌道，離開所在的原子A而侵入其他原子B，A因減少電子數而帶有正電荷，稱為陽離子，B因增加電子數而帶負電荷，稱為陰離子。理論上來說，任何兩個不同材質的物體接觸後再分開，都可產生陰陽離子。
靜電產生原理
電荷和人類一樣，遵循同性相斥、異性相吸的原理，因此摩擦後帶正負電荷的物質就會相互吸引。後來人們發現金屬原子的電子很容易失去，可以將帶電體的電荷“輸送”回去抵消成為不帶電體，就將金屬物稱為導體，電荷在導體中的運動過程稱為電流。
同性相斥、異性相吸
人們發現了神奇的靜電後，就像遠古時代發現了火一樣，當然要想怎麼控制它、使用它。1745年，荷蘭科學家馬森布羅克發明了萊頓瓶。它是一個玻璃容器，內外包覆著導電金屬板，瓶口上端接一個球形電極，下端利用導體（通常是金屬鎖鏈）與內側金屬板連接，外部金屬箔接地（地球可視為巨大的不帶電物體）。生產靜電的方式是將球形電極接上靜電產生器不斷摩擦，內部金屬板就會不斷失去電子，外部金屬板得到電子。由於內外金屬板相鄰很近但沒有導體連接，靜電就被“保存”在金屬板中了。
萊頓瓶
時至今日，科普館裡我們摸了就會怒髮衝冠的靜電體驗球，採用的也是萊頓瓶的原理。當我們觸摸瓶上的球形電極時，身體就會失去電子而帶正電，同性相斥，頭髮就四散分開了。
靜電體驗球
1752年，美國創造者之一、參與起草了《獨立宣言》和美國憲法、積極主張廢除奴隸制度、深受美國人民尊敬的本傑明·富蘭克林，進行了著名的引雷實驗，證明雷電是由靜電造成的，風箏線最下面的瓶子也是萊頓瓶。
引雷實驗
1799年，意大利科學家伏打，在其朋友生理學家伽伐尼的啟發下發現，兩種不通的金屬相連，也會產生電。他舌頭舔著一枚金市和一枚銀幣，然後用導線把硬幣連接起來，在連接的瞬間，舌頭有發麻的感覺。經過無數次的實驗，伏打終於製成了能產生持續電流的電源。
伏打郵票
這就是世界上最早的電池——伏打電池。其由數十個銀與鋅的圓板相互疊加而成，在這些圓板之間放上導電的浸液片，這樣就成了一個電池，它能產生相當多的電荷，把兩端用金屬導線連接起來就可以獲得持續的電流。直到今天，我們的化學電池，無論是鎳鎘電池還是鋰電池，原理都和伏打電池一樣。
伏打電池原理
再來說一說磁。
先秦時代的中國勞動人民就已經發現了磁鐵礦，約唐朝時便發明了類似指南針的儀器司南。可惜我們沒有深入的研究原因，否則電氣時代也許能提前1000年到來。
司南
1269年，法國學者皮埃·德馬立克仔細研究了鐵針在條形磁石附近各個位置的方向，第一次描繪出磁場線。他發現這些磁場線彙集於磁石的相反兩端位置，就好像地球的經線相會於南極與北極。因此，他稱這兩個位置為磁極，而且像地球的南北極一樣用S、N表示。
磁場線
1820年，一系列革命性發現誕生，開啟了現代磁學理論。7月，丹麥物理學家漢斯·奧斯特發現載流導線會施加作用力於磁針，使磁針偏轉指向。9月，法國科學家安德烈·瑪麗·安培發現假若所載電流的流向相同，則兩條平行的載流導線會互相吸引，否則會互相排斥。10月，法國物理學家讓·巴蒂斯特·畢奧和菲利克斯·沙伐共同發表了畢奧-薩伐爾定律，能夠正確地計算出在載流導線四周的磁場的大小和方向。
畢奧-薩伐爾定律
1825年，安培又發表了安培定律。通電直導線中，用右手握住通電直導線，大拇指指向電流的方向，四指指向就是磁感線的環繞方向；用右手握住通電螺線管，讓四指指向電流的方向，那麼大拇指所指的那一端是通電螺線管產生磁場的N極。這就是電動機（馬達）的基本原理。
安培定律
1831年10月17日，物理學界的自學成才泰斗法拉第，首次發現電磁感應現象。即放在變化的磁通量中的導體，會產生感應電動勢，若將此導體閉合成一回路，則該電動勢會驅使導體中的電子流動，形成感應電流。
電磁感應
後來他又將其優化，使導體在磁場中做切割磁感線運動，同樣能夠產生感應電動勢和感應電流。這就是發電機的原理，我們用的每一度電，都是鐵棒君辛辛苦苦切磁場切出來的。
切割磁感線運動
至此，人們搞明白了電，搞明白了磁，還發現電能夠產生磁，磁也能夠產生電。但並沒有一個很好的數學理論，能將這些現象完美的解釋和統一。直到詹姆斯·克拉克·麥克斯韋於1865年歸納出麥克斯韋方程組。
詹姆斯·克拉克·麥克斯韋
它由四個定律組成。1.高斯定律：描述電場與空間中電荷分佈的關係。指出電場線開始於正電荷，終止於負電荷。2.高斯磁定律：表明磁單極子不存在。沒有孤立磁荷，磁場線沒有初始點，也沒有終止點。磁場線會形成循環或延伸至無窮遠。3.法拉第感應定律：描述時變磁場怎樣感應出電場。4.麥克斯韋-安培定律：闡明磁場可以用兩種方法生成，傳導電流和時變電場。
高斯
所以麥克斯韋方程組並不是老麥一個人的功勞，高斯、安培、法拉第都有功勞。沒想過吧？人家高斯不止小時候會很快的計算出1+2+3···+100，還會算磁場。該方程組將電場和磁場有機地統一成完整的電磁場，並創立了電磁場理論。沒有電磁學理論，就不會有現在的美好科技生活。
它的應用太多了，隨便舉幾個例子結束本篇文章吧。三峽大壩水力發電廠、電動車、智能手機、無線通信、衛星導航、電子計算機……
三峽大壩
敬請期待下期。
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