我们通过牛顿第一定律已经知道了世界原本的样子，我们也提出了这样的疑问——力是什么？力是怎么样的？我们知道科学是通过概念、原理、和数学工具等这样的一套科学体系建立起来的。今天我们就用这一套科学体系来探索关于力的命题。

力是物理学上的一个很重要的概念，但是这个概念不是一成不变的。而是随着我们对力认识不断深入，力的概念内涵一直在变。我们人类对力的最初认识是来自于我们对生活的感官认识，例如：用力抓住东西、用力抬东西、船受到浮力在水中运行等等。后来大家把力归纳为这样常见的几种：重力、万有引力、摩檫力、弹力、分子力、电磁力、核力等等。

万有引力是牛顿发现的，是17世纪自然科学最伟大的成果之一。整个经典力学可以说是建立在牛顿三定律和万有引力定律之上的。万有引力是人类对力的第一次抽象认识，牛顿首次将一些看似不同的力归纳为同一种力——万有引力。例如苹果落地，如有体重，月亮围绕着地球转等等，这些都是万有引力。

现在科学上，把世界上所有的力都归结为四种最基本的力：万有引力、电磁力、强力、弱力。我们不禁要问科学上对力的这样一种划分源于什么？回答这个问题之前，我们需要先回答我们开始提出的一个问题——力到底是什么？而牛顿在他1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书中对力是什么就已经有了一个清晰的认识，并且用牛顿第三定律的形式表述了出来。

牛顿第三定律是这样说的：两个物体之间的作用力和反作用力，总是同时在同一条直线上，大小相等，方向相反。

牛顿第三定律到底说了啥？它揭示了力的本质。力的本质是啥？力的本质就是相互作用。因为力就是相互作用，才有作用力和反作用力一说。整个牛顿第三定律就是对力这个概念和性质的本质阐述。力的性质是力是一个物体（物体A）对另一个物体（物体B）的作用，物体A对物体B的作用力和物体B对物体A的作用力是相互的，同时产生同时消失的，而且这两种作用力大小相等、方向相反，并且同时在同一条直线上。

知道了力的本质是什么，我们就很容易回答科学上四种力的划分。之所以世界上所有的力划分为四种，是因为力的作用机制不一样。

• 强相互作用力是作用于强子之间的力；
• 弱相互作用力只作用于电子、夸克层子、中微子等费米子，并制约着放射性现象；
• 电磁相互作用力是处于电场、磁场或电磁场的带电粒子所受到的作用力；
• 引力相互作用力是具有质量和能量的物体之间的相互作用力。

我们平时总爱把力只说成力，而不是相互作用，这样很多时候会影响我们对力的正确认识。建议我们尽可能地说相互作用，而不是力这个名词，当然我们日常生活该说力还说力是最方便的。

我们已经了解了力的本质和性质，接下来我们讲讲关于力的一些基本知识。力是一个物体对另一个物体的作用，那么这种作用会对另一个物体造成什么影响呢？它会改变另一个物体的运动状态或者造成物体的形变，物理上称为力的作用效果。一个力一定是有大小、方向、作用点的，这叫做力的三要素。以上关于力的知识，我们都可以在现实中很容易得到观察。举一个关于力的作用点的例子，最常见的是我们推一扇门，不同位置使的力肯定是不一样的，这说明力与作用点有关。

以上都是从力的概念和原理方面对力进行认识的，接下来我们从数学工具的角度认识一下力。我们知道一个力是有大小和方向的，这样的量在数学上叫做矢量（在物理上叫做向量）。对应的在数学上如果只有大小没有方向叫做数量，这是我们非常熟悉的。力有两种作用效果（效应），理论力学主要研究力的运动效应，材料力学则主要研究力的变形效应。力对物体作用的运动效应，一般分为平移和转动两种。力对物体的平移效应由力矢量的大小和方向来决定，而转动效应，则取决于力矩（力矩也是一种矢量，等于力矢量和径向矢量的叉积）。

力是可以合成与分解的。例如一个人力气比较大，可以把一个东西从地上抬起来，而其他人需要两个人一起才能把这个东西抬起来。那么一个人抬起物体的力（合力）等效于其他两个人抬物体的力（分力）的相加，很明显，合力等于各个分力之和。将一个受到的各个力等效成一个力的过程，叫做力的合成。反之，就叫做力的分解。力的合成在数学上遵守平行四边形法则。

力的平行四边形法则是这样表述的：两个向量合成时，以表示这两个向量的线段为邻边作平行四边形，这个平行四边形的对角线就表示合向量的大小和方向，这就叫做平行四边形定则。

力的平行四边形法则是非常重要的，它是可以通过物理实验来验证的。我们在学校的课堂上从来没有关于力的平行四边形法则的数学推导，所以我们在这里只做一个数学上的推导。关于实验上的验证很简单，大家可以自己去了解。数学推导如下：

F^2=CD^2+AC^2

=(F1Sinθ)^2+(F2+F1Cosθ)^2

=(F1Sinθ)^2+F2^2+2F1F2Cosθ+(F1Cosθ)^2

=F2^2+2F1F2Cosθ+F1^2

∴F=√F2^2+2F1F2Cosθ+F1^2

此即平行四边形的对角线，故得证