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为什么“万有引力定律”不能成为“第四大运动定律”？
2012年4月8日)
众所周知，经典力学的基础是“四个基本定律”。它们是“三大运动定律”和“万有引力定律”。这四个定律都是牛顿建立起来的。但奇怪的是，“万有引力定律”并没有成为“第四大运动定律”，而是被孤立于“运动定律”之外。并且，三大运动定律也解释不了万有引力定律中的距离平方反比关系。这是为什么？很值得研究。
在三大运动定律中，牛顿第二定律与万有引力定律在数学形式上最为接近。用数学公式表示的话，第二运动定律为：Fa=ma，其中用Fa表示为“作用力”，m是物体的质量，a是加速度。万有引力定律为：Fg=GmM/r2，因为GM/r2=g，所以，万有引力定律公式也可以写成：Fg=mg。其中，用Fg表示为“万有引力”，g是引力加速度，m是物体质量。从形式上看， Fa=ma与Fg=mg几乎没什么两样，但是，它们之间却存在着本质上的区别。
其实，在牛顿的三大运动定律中所涉及的力是“作用力”，但在万有引力定律中所涉及到的力并不是作用力，而是“属性场力”。“场力”与“作用力”是本质不同的力。对同一个物体而言，作用力可以决定物体加速度的大小。改变作用力的大小就可以改变加速度的大小。而场力不仅不能改变物体的加速度，相反，对同一个物体而言，场力的大小变化反倒取决于物体加速度的大小。也就是说，人们可以通过改变作用力Fa的大小来改变加速度a，却无法通过改变万有引力Fg的大小来改变引力加速度g。实际上人根本就无法用施加外力的方式来改变“万有引力”的大小，因为“引力”大小的决定因素是“引力加速度”，不是任何外力。而引力加速度是由物体的质量M和到达该物体质心的距离r决定的：g=
GM/r2，所以，要想改变引力加速度g，只能通过改变M或r来实现，而不可能靠施加作用力的方式实现。也就是说，决定引力加速度大小的因素只有两个：物体的质量M和空间距离r。只要这两个因素决定了，引力加速度就决定了。而质量M是物质的一个属性，空间距离r是场的一个属性。因此，万有引力Fg是一个场力。所以它与距离有关。而作用力Fa不是场力，因此作用力与距离无关。
简单地说，“万有引力”大小的决定过程是：一个物体的质量M与到达它质心的距离r决定了引力加速度g的大小，这个引力加速度g与另一个物体的质量m决定了“万有引力”的大小：F=mg。这个决定过程是不可逆的。
其实很多人都已经注意到了，牛顿的三大运动定律并不是任何时候都适用。之所以会出现这种情况，原因就出在“场力与作用力的不同”上。作用力定律可以解释作用力，但解释不了场力，场力定律也解释不了作用力。所以，万有引力定律与三大运动定律所解释的不是同一类型力的现象。因此，人们感觉到它们有时正确，有时错误。
综上所述，“作用力”与“场力”在“力”与“加速度”之间的因果关系上是正好相反的。
在牛顿第二定律（F=ma）中，作用力F是因，加速度a是果。而在万有引力定律（F=mg）中，引力加速度g是因，万有引力F是果。万有引力F与引力加速度g之间的因果关系是不可颠倒的。三大运动定律是关于作用力的定律，而万有引力定律是关于场力的定律。所以，万有引力定律不可能成为一个与三大运动定律一样描述作用力规律的定律。因此，“万有引力定律”不可能成为“第四大运动定律”。
【注】“万有引力”实际上并不是“质点之间的相互吸引作用”。所以，这个说法并不准确。但为了让读者容易接受本文中的解释，在此姑且沿用了“万有引力”的说法。关于万有引力（重力）的本质问题，读者可以阅读本博客中的其他相关文章。
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