Τι είναι η κλασσική μηχανική;

Η κλασική μηχανική είναι ο κλάδος των μαθηματικών που περιγράφει την κίνηση ενός αντικειμένου ως αποτέλεσμα της μάζας και των δυνάμεων που ενεργούν επάνω σε αυτήν.Τα αποτελέσματα περιγράφηκαν για πρώτη φορά από τον Sir Isaac Newton κατά τον 17ο αιώνα.Ο Newton βασίστηκε στο έργο του σε προηγούμενους επιστήμονες, όπως οι Galileo Galilei, Johannes Kepler και Christiaan Huygens.Όλες οι θεωρίες στην κλασσική μηχανική βασίζονται ή προέρχονται από τις θεωρίες του Νεύτωνα, γι 'αυτό και οι κλασικοί μηχανικοί αναφέρονται συχνά ως Νευτώνων μηχανικός. Ο Νεύτωνας εισήγαγε τους τρεις νόμους της κίνησης του στο πιο διάσημο έργο του,

Principia Mathematica

.Αυτοί οι νόμοι περιγράφουν πώς οι δυνάμεις επηρεάζουν την κίνηση ενός σώματος.Ο πρώτος νόμος δηλώνει ότι ένα σώμα θα παραμείνει σε ηρεμία ή θα κινηθεί σε σταθερή ταχύτητα όταν οι δυνάμεις που ενεργούν πάνω του είναι όλες ίσες.Ο δεύτερος νόμος σχετίζεται με την επιτάχυνση ενός σώματος στις δυνάμεις που ενεργούν πάνω του και το τρίτο δηλώνει ότι για οποιαδήποτε ενέργεια υπάρχει μια ίση και αντίθετη αντίδραση. Η συμπεριφορά των αερίων και των υγρών, η ταλάντωση των ελατηρίων και των εκκρεμούς έχουν περιγραφεί χρησιμοποιώντας κλασσική μηχανική.Ο ίδιος ο Νεύτωνας χρησιμοποίησε τους νόμους του για να καθορίσει την έννοια της βαρύτητας και την κίνηση των πλανητών γύρω από τον ήλιο.Με τη σειρά τους, αυτές οι θεωρίες οδήγησαν σε πράγματα όπως η Ευρωπαϊκή Βιομηχανική Επανάσταση του 19ου αιώνα και η ανάπτυξη δορυφορικής τεχνολογίας και διαστημικών ταξιδιών κατά τη διάρκεια του 20ου αιώνα.Τα συστήματα που διαθέτουν άκρα μάζας, ταχύτητας ή απόστασης αποκλίνουν από τους νόμους του Νεύτωνα.Το μοντέλο της Νεύτωνα, για παράδειγμα, δεν μπορεί να εξηγήσει γιατί τα ηλεκτρόνια παρουσιάζουν τόσο ιδιότητες που μοιάζουν με κύματα όσο και από σωματίδια, γιατί τίποτα δεν μπορεί να ταξιδέψει με την ταχύτητα του φωτός ή γιατί η δύναμη της βαρύτητας μεταξύ μακρινών γαλαξιών φαίνεται να ενεργεί στιγμιαία.

Έχουν προκύψει δύο νέα κλαδιά φυσικής: κβαντική μηχανική και σχετικότητα.Η Quantum Mechanics, πρωτοπόρος από τους Edwin Schroedinger, Max Planck και Werner Heisenberg, ερμηνεύει τα κινήματα πολύ μικρών αντικειμένων, όπως τα άτομα και τα ηλεκτρόνια.Μεγάλα και απομακρυσμένα αντικείμενα καθώς και αντικείμενα που ταξιδεύουν κοντά στην ταχύτητα του φωτός περιγράφονται από σχετικά, τα οποία αναπτύχθηκαν από τον Albert Einstein.Και τα δύο νεότερα πεδία απαιτούν γνώση προηγμένων μαθηματικών.Ομοίως, οι κβαντικές και σχετικιστικές επιστήμες μπορούν να φαίνονται αντίθετες επειδή περιγράφουν συμπεριφορές που δεν μπορούν να παρατηρηθούν ή να βιώσουν.

Η αρχή της αβεβαιότητας του Heisenberg, για παράδειγμα, δηλώνει ότι είναι αδύνατο να γνωρίζουμε τόσο την ταχύτητα όσο και τη θέση του σώματος.Μια τέτοια αρχή είναι αντίθετη με την καθημερινή εμπειρία.Τα μαθηματικά της Νευτώνειας μηχανικής είναι πολύ λιγότερο προκλητικά και χρησιμοποιούνται για να περιγράψουν τις κινήσεις των σωμάτων στην καθημερινή ζωή.