牛頓在《原理》中簡明敘述的運動三大定律,並不是僅僅由牛頓一個人獨立發現的。牛頓本人曾一再表示,他從前人和同時代的科學家那裏獲得了許多知識,如開普勒、伽利略等人的工作為他的研究提供了必要的基礎。牛頓第一和第二定律就是在伽利略所發現的落體定律和慣性原理的基礎上,把它抽象地外推,使其帶有普遍性,加以概括和綜合的結果。第三定律則是牛頓的發現。牛頓不僅繼承了前人和同時代人的研究成果,而且沿著伽利略的研究道路,把實驗和物理學結合起來,把數學和物理學結合起來,從而能總結出力學中普遍的運動三大定律。隻有牛頓深深地了解這些各自獨立的理論知識之間的內在聯係,把它們綜合成為一個偉大的科學體係,並且用數學加以論證。所以,科學史上公認牛頓是創立運動三定律的科學巨匠,是經典力學體係的完成者。後人用牛頓的名字命名這三大運動定律,把它稱為牛頓運動三定律。
(三)發表後的影響
牛頓的科學巨著《原理》可能是近代物理學史上最偉大的一部著作,它彙集了牛頓關於經典力學理論體係的研究成果。牛頓由於完成了經典力學的體係而奠定了近代物理學的基礎。《原理》是人類關於自然知識的第一次大的綜合,牛頓把伽利略關於“地上的”物體運動規律和開普勒關於“天上的”星體運動規律圓滿地統一在他的力學體係之中。牛頓以他所確立的三大運動定律和萬有引力定律為主線,由他所明確的質量、動量、慣性、力、時間和空間等基本概念為基礎,依據他所提出的四條推理法則為基本方法,運用他所發明的微積分為工具,巧妙地構造了完整的力學理論體係。牛頓力學成功地解釋了天上的行星、衛星和彗星的運動,也圓滿地解釋了地上的潮汐以及一切物體的機械運動。它代表了17世紀自然科學發展的高峰。它對自然科學與哲學思想發展的影響是巨大的。
首先,牛頓的《原理》決定了後來力學發展的方向。後人把牛頓的質點力學推廣到剛體和流體,並且逐步發展成嚴密的解析形式。到18世紀初,經典力學發展到十分完善的地步。
此外,由於牛頓力學體係的完美和不可思議的成功,牛頓的《原理》在17世紀、18世紀、直到19世紀末以前,在相當長的曆史時期內,又成為物理學在各個領域的研究綱領,成為科學家共同體中所一致遵循的“規範”,它支配了整個自然科學發展的進程。它的影響是那樣的深遠,那樣的廣泛,那樣的持久,這在科學史上也是少見的。
牛頓建立的力學大廈以及他的力學研究綱領所獲得的成功,使科學家們認為牛頓力學是整個物理學,甚至是全部自然科學的可靠的最終的基礎。他們形成了一種信念,認為自然界中一切現象都能用力學來描述,隻要把牛頓力學的基本概念和基本原理稍加擴充,就能解釋一切物理現象。在牛頓力學體係中,機械“質量”和機械“力”是兩個最重要的基本概念,受到它的影響,仿效它的作法,當時的自然科學家們甚至企圖用機械質量和機械力來說明其他一切自然現象,如解釋燃燒現象的燃素說(1700年左右),認為燃燒現象是可燃物放出燃素的過程;解釋熱現象的熱質說(18世紀中),把發生在冷的和熱的物體之間的熱傳導過程解釋為熱質(或稱熱素)的傳遞過程,熱的物體失去熱素,冷的物體得到熱素,以達到熱的平衡;解釋電現象的電液說——單流質和雙流質(18世紀30至50年代)。在解釋磁現象時有磁流說和磁分子說(1759年);解釋光的本質,有光的微粒說等等。但是,這些化學的以及熱、電、光、磁的現象與牛頓力學所描述的機械運動畢竟是不同的。設想出這些特殊的“質”(素),都不具有機械質量所特有的“可權衡(稱量)性”,於是,就牽強附會地稱它們是“不可權衡物”,如認為熱質是沒有重量、沒有體積的流質,它不能創造也不能消滅,但可以滲透到一切物體中去。物體溫度的高低就取決於所含熱質的多少。對於燃素,甚至荒謬地說它有“負重量”。因為可燃物在燃燒過程中因氧化而增加了重量,可是又要說它是失去燃素的過程,於是隻好說失去的燃素具有負重量。