基础定义

定义

相互作用的两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上，表达式为。

发展简史

十七世纪中叶，碰撞问题成为科学界共同关心的课题，不少科学家都致力于该问题的研究。当时，对碰撞问题研究较早的有笛卡尔。1664年，牛顿受到笛卡尔的影响，也开始研究二个球形非弹性刚体的碰撞问题。1665—1666年间牛顿又研究了二个球形刚体的碰撞问题。他没有像其它科学家那样把注意力集中在动量和动量守恒方面，而是把注意力放在物体之间的相互作用上，对于两刚体的碰撞，他提出，“……一于是在它们向彼此运动的时间中（就是它们相碰的瞬间）它们的压力处于最大值，……它们的整个运动是被此一瞬间彼此之间的压力所阻止，……只要这两个物体都不互相屈服，它们之间将会持有同样猛烈的压力，……它们将会象以前弹回之前彼此趋近那样多的运动相互离开。”

上面这段话可看出，牛顿当时就已认识到在物体相互碰撞的瞬间，它们的运动被彼此之间的压力所改变。稍后，牛顿又认识到：“如果二物体p和r彼此相遇，因为p压r和r压p是一样大小，所以二者的阻力是相同的。”同时他还用图形明确表示p压r和r压p的力是在同一条直线上。

由此可见，牛顿在1665—1666年间就已经意识到了牛顿第三定律的全部内容，但是将它作用牛顿运动三定律之一在《自然哲学的数学原理》一书中正式提出，却是20多年以后的事，在1668—1669年间，惠更斯、沃里斯和雷恩对碰撞问题也做了很多研究工作，并得出了一些重要的结论，其中惠更斯的工作比较突出。他证明了两硬体在碰撞过程中同一方向的动量保持不变，纠正了笛卡尔不考虑动量具有方向性的错误，而且首次提出碰撞前后的动量守恒。牛顿在正式提出第三定律时肯定了他们的工作，同时也指出了他们的局限性。牛顿认为:“雷恩和惠更斯的理论以绝对硬的物体为前提，而用理想弹性体可以得到更肯定的结果，并且用非理想弹性体，如压紧的木球、钢球和玻璃球做实验，消除误差后结果是一致的。”

1666年初，牛顿创立了三大运动定律，这些定律为他发明微积分和发现地球引力创造了必不可少的条件。但直到20年后哈雷鼓励牛顿写《自然哲学的数学原理》时，牛顿才公布了他创立的三大定律。

1673年，马利奥用两个单摆做碰撞实验，巧妙地测出了碰撞前后的瞬时速度。牛顿也重复做了此实验，他进一步讨论了空气阻力的影响及改进办法，并对结果进行了修正。

这样，牛顿正是从研究、总结碰撞问题出发提出了作用与反作用定律，并从理论和实验两方面进行了验证。1687年，牛顿才正式将第三定律作为“运动定律三”提了出来，他写道：:“每一个作用总有一个大小相等而方向相反的反作用;或者说，两个物体的相互作用总是大小相等方向相反。”1684年，让·皮卡尔第一次精确地求出了地球的大小和质量。有了这些必要的数字，牛顿就能证明：利用三大运动定律和他的重力方程式可以正确地计算出行星运动的真实轨道。即使有了确凿的数学证据，牛顿也只是在哈雷的请求和说服下于1687年发表了《自然哲学的数学原理》，发表这本书最主要的原因是罗伯特·胡克错误地声称他自己已经发现了运动的普遍规律。

从牛顿第三定律的发现过程可以看出，牛顿从力的观点出发研究碰撞问题时发现作用与反作用定律，他是在别人对动量研究的基础上，更深入一步，从而揭示了两物体碰撞时力的相互作用规律的。因此，如果说牛顿第一、第二定律是牛顿在总结前人工作的基础上提出的话，那么牛顿第三定律则完全是牛顿本人独立作出的伟大发现。

2023年10月，一项颠覆性的科学研究成果在国际学术期刊《自然》上发表。科学家们首次发现了精子运动过程中存在违背牛顿第三定律的现象，即作用力和反作用力不平衡的情况。这一发现对于理解生物学、物理学以及生殖医学等领域具有重要意义3。

定律特点

牛顿第三运动定律

牛顿第三运动定律研究的是物体之间相互作用制约联系的机制，研究的对象至少是两个物体，多于两个以上的物体之间的相互作用，总可以区分成若干两两相互作用的物体对。

作用力和反作用力是相互的，互相依赖相为依存，均以对方存在为自已存在的前提，没有反作用力的作用力是不存在的；力具有物质性，不能脱离开物体（物质）而存在；力总是两个以上物体之间的相互作用产生的。

牛顿第三定律也具有瞬时性，即作用力和反作用力的同时性，它们是同时产生、同时消失、同时变化，作用力与反作用力的地位是对等的，称谁为作用力谁为反作用力是无关紧要的。

作用力和反作用力必须是同一性质的力，即作用力为弹力反作用力也一定是弹力，反之亦然。而自然界仅有四类基本的相互作用，即电磁相互作用、引力相互作用、强相互作用和弱相互作用，所以从本质上区分力的性质也仅存在这四种，作用力与反作用力确实必须属于同一性质的力。

作用力和反作用力不能求和，即不能将第三定律写成，原因是作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上，各自产生的作用效果不同。作用力与反作用力的作用效果不能相互抵消。