你所不知，牛頓三大定律並不全部正確，相對論帶你了解真實的世界。
2016年2月11日，在華盛頓國家新聞俱樂部舉行的新聞發布會上，美國加州理工學院雷射幹涉引力波觀測天文臺執行主任大衛賴策宣布，科學家們首次在時空結構中觀測到引力波的漣漪，證實了阿爾伯特·愛因斯坦的相對論預言。 (照片來源：索爾勒布/法新社/蓋蒂圖片社)。
比布萊恩（一位軟體工程師）在果殼上這樣回答：
在相對論中，有一些與牛頓第一、第三定律類似的表述。但是在相對論中基本上不會使用力這個概念，所以牛頓第二定律與相對論沒有一致之處。需要注意的是，上述「一致」並不是完全的等同，因為相對論並沒有與牛頓定律類似的一個公理框架。
為了更好理解這個問題，我們需要重新回顧一下牛頓三大定律：
牛頓第一定律：
這個定律經常被誤認為是第二定律中外力為0的一個特例。而事實上，第一定律是確定慣性系的存在，而慣性系的定義中，一個物體如不受其他物體影響將保持恆定的運動速度。只有在這個框架下，第二定律才能成立。
牛頓第二定律：
這個定律似乎只是定義了力（其中沒有其他物理內容），這只是一個含蓄的說法，其實力才是在這個定律非必要的。如果在第二定律中把關於力的描述去掉，則定義物體的動量變化量為X，如果這個物體只受單獨的外力影響，這個X在第二定律中就是改變物體動量的因素（x代替了力）。（簡而言之，第二定律更多的是明確物體動量改變的後果而不在於動量改變的原因）。
牛頓第三定律：
相互作用的兩個質點之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。這條定律明確了線性動量守恆和角動量守恆。
狹義相對論
在狹義相對論中，我們需要定義慣性坐標系的概念。在慣性坐標系中，光是勻速和各向同性傳播的。這是對光特性的另一種表述，即光總是沿直線傳播，傳播速度不受其傳播位置和方向改變，也不隨其頻率改變。光的這個性質是狹義相對論成立的基本條件，衍生出狹義相對論中的其他觀點，因此假設這樣一個框架是很有必要的。按照牛頓三定律的模式我們可以寫下狹義相對論的第一個定律：
至少存在一個這樣的慣性參考系，在這個參考系中光沿直線傳播，並各項同性。（光可以被引力場彎曲，但請記住這是廣義相對論的內容而不是狹義相對論）
在我們闡述第二、第三定律前，請牢記， 「力」（古典力）這個概念並沒有廣泛應用在牛頓三大定律以外。為什麼呢？a）牛頓定律中的力F是通過dp/dt（動量隨時間的變化量）來定義的。而在狹義相對論中的力——四維力（是古典力學中的力物理量在相對論中對應的四維版本）是滿足洛倫茲協變性的，當四維力的各向改變速率在固定時間τ內不同時，四維力與古典力不相同。（即古典力為相對論中四維力各向變化速率相同的特例）；b）空間分離的粒子相互施加力是「在一定距離上的相互作用」，這在相對論中是不允許的（在相對論中牛頓第三定律可能不成立）。
相反，相對論力學是用拉格朗日函數L或哈密頓函數H表述的力學框架內的局部場理論。我們用L或H表示相互作用，而不是粒子相互作用的力，它們取決於粒子和場，或兩個場(或可能兩個以上的實體)的狀態。
而力的可加性相當於各項相互影響的線性求和。比如電動力學中的主要相互影響有J和A，其中J包括電荷和電流密度，而A代表場勢。這描述了電荷和電流如何產生電場，以及電場如何作用於電荷和電流。由於A與J都是線性的，這確保了多個電荷的場等於單個電荷場的和。當場作用在一個粒子上時，力的大小與其自身強度成正比。綜上，單個粒子所受的力等於時單個粒子作用在其上力的總和。
然而，在真正的物理理論來說，找個定律不適用於所有情況。對於電磁學來說，在極高的場強向下這中線性合的定律將不成立，因為在這個條件下量子效應變得很重要。所以，我更傾向於這樣說：
在相對論中找不到一個與牛頓第二定律類似的理論，只能在牛頓極限內近似成立。
對於第三定律，雖然我們不再使用力的概念，但我們可以在不提及力的情況下重新表述。:
即第三定律可以表述為，動量及角動量守恆。（動量及角動量守恆是通過諾特定理定義的）。
廣義相對論
廣義相對論有一個基本的理念，在所有的參考系中物理定律以相同的形式存在。而事實上，在不均勻的引力場中，我們並不能基於狹義相對論構建一個慣性坐標系，但沒關係，我們實際上並不需要再構建一個慣性坐標系。我們不能再區分重力和虛構的力。其中重力指一個巨大質量的物體施加的引力影響，虛擬的力正如牛頓力學中的離心力，可以通過坐標轉換引入，並且沒有首選的坐標系統。牛頓第一定律的目標是建立一個沒有虛擬力的體系，並可以解釋該框架中理論的剩餘部分。但廣義相對論的出現導致這一體系過時了。
我們可以通過支配自由落體的定律來代替牛頓第一定律，即物體的運動不受非引力影響。可以看成是一個自由落體沿著時空測地線的運動。（在平坦的時空中，這與牛頓第一定律符合，也表明光是勻速和各向同性傳播的）。
此前我們已經明確牛頓第二定律不正確（詳見前文）。廣義相對論不是一個線性的理論，正如在電磁學中，在非常高的場強條件下就能顯示出這種非線性。或許第二定律不正確最引人注目的證據就是黑洞。在不完備的牛頓定律中，一個物體落入事件視界範圍將受到「無限大」的力，因此沒有其他力可以阻止他落入並於奇點碰撞。而黑洞對下落物體的作用不能被描述為構成黑洞質量的單個粒子作用的總和。
你可能會認為牛頓第三定律不用修改，但是事實上我們需要進一步的思考。因為在一般的全局時空背景中並不存在一個一個全局動量恆量。比如我們的宇宙也沒有一個恆定的全局動量，因為我們的宇宙在膨脹。（隨著宇宙的膨脹，光子會發生紅移，從而失去能量和動量，這些能量和動量就會消失在虛空中）。但是，能量和動量並不能隨意的創造或者消失，而是根據能量平移的定律進行了轉移，或者從另一個角度去思考，是時空的彎曲導致了其產生了可以預期的變化。以下的「守恆」定律將說明這一點：
第三定律可以表達為Tμν;ν=0.即在平坦的時空中Tμν（能量-動量張量）恆等於零，也可以理解為能量、動量局部守恆。
作者: quora
FY: 大衛高怕飛
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