世界上最偉大的10個公式（世界上最有用的公式）

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。

初高中學習是孩子處于青春期的階段，也是孩子學習當中最關鍵的六年，因為它涉及到了中考與高考，左養中學教育賴頌強再講孩子的學習方法和考試心里調節的直播課里，系統的講解到如何幫孩子提升學習效率，提升考試時候的心理素質，從而提升學習成績。

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。

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。

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：必須有一個恒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。

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。

后來厲害的伽哥又做了理想斜面實驗，得出力并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。

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，伽哥就這么被教皇囚禁了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。

現在明白為什么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？牛頓的貢獻就在于此，他創造了“力”的概念并量化了它。

七個人為定義的基本物理量并不包括力，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。

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、沖量等等等等的經典物理學大廈很快建成了。

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——杠桿、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，標志著物理學研究的開始，為人類提供了強有力的科學工具。

5.麥克斯韋方程組?？偨Y者：詹姆斯·克拉克·麥克斯韋。

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?，F在再想想，它是不是還是挺可愛的？

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，琥珀被摩擦后會吸引絨毛或木屑，他稱之為靜電。

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。電子環繞于原子核（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后再分開，都可產生陰陽離子。

電荷和人類一樣，遵循同性相斥、異性相吸的原理，因此摩擦后帶正負電荷的物質就會相互吸引。后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。

人們發現了神奇的靜電后，就像遠古時代發現了火一樣，當然要想怎么控制它、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。由于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。

時至今日，科普館里我們摸了就會怒發沖冠的靜電體驗球，采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，頭發就四散分開了。

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杰明·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。

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，兩種不同的金屬相連，也會產生電。他舌頭舔著一枚金幣和一枚銀幣，然后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，伏打終于制成了能產生持續電流的電源。

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。

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?？上覀儧]有深入的研究原因，否則電氣時代也許能提前1000年到來。

1269年，法國學者皮?！さ埋R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。他發現這些磁場線匯集于磁石的相反兩端位置，就好像地球的經線相會于南極與北極。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。

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于磁針，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。

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，那么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。

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。

后來他又將其優化，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。

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。但并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·麥克斯韋于1865年歸納出麥克斯韋方程組。

它由四個定律組成。1.高斯定律：描述電場與空間中電荷分布的關系。指出電場線開始于正電荷，終止于負電荷。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。

所以麥克斯韋方程組并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，并創立了電磁場理論。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……