牛頓力學以牛頓三大運動定律和萬有引力定律為基礎，所以牛頓力學的適用範圍，受限於這四個基本定理，像微觀和宏觀高速就不適用牛頓力學。
在300年前，牛頓建立經典力學，統一了地面、天上的物體運動規律，從此科學家能夠精確地預言各大行星、衛星和彗星的行為，比如海王星就被稱作筆尖上發現的行星，因為最初天文學家是通過天王星的引力攝動現象，預言了海王星的存在，然後推測出海王星的軌道並找到了海王星。
經典力學的建立，讓物理學蓬勃發展，從而帶動人類社會的進步，比如瓦特發明蒸汽機，法拉第發明了發電機，萊特發明了飛機，這些都和物理學息息相關。
但是進入20世紀後，人們發現了很多牛頓力學無法解釋的現象，比如水星進動、黑體輻射、光電效應、光速不變等等。
如果我們深究其中的原因，其實還是牛頓力學的基本定律存在局限性，從而導致經典力學的適用範圍受限，牛頓三大運動定律分別是：慣性定律、牛頓第二定律（F=ma）、作用力和反作用力定律。
比如其中的牛頓第二定律，就只在宏觀低速下成立，在高速情況下將受到相對論質增效應的影響；而作用力與反作用力定律，在某些特殊場合也不適用，比如加速帶電粒子會輻射電磁能量，使得帶電粒子本身受到一個電磁阻尼，這個作用在經典力學中就找不到反作用力。
另外，當兩個粒子的距離無限接近時，根據萬有引力定律的描述，粒子間的吸引力將會變得無窮大，這點是不正確的，所以萬有引力無法描述微觀粒子的相互作用，而且在強引力源的情況下，由於相對論效應明顯，萬有引力定律也將失效。
正是由於牛頓力學的四大基本定律存在局限性，所以導致了牛頓力學本身存在適用範圍，尤其是在微觀，以及宏觀高速的情況下，需要使用量子力學和相對論力學來描述。
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