고전 물리학

Classical physics
현대 물리학의 4대 영역

고전물리학은 현대적이고, 더 완전하거나, 더 널리 적용되는 이론보다 앞선 물리학 이론의 집합이다.만약 현재 받아들여지고 있는 이론이 현대적이고, 그 도입이 주요한 패러다임의 변화를 나타낸다면, 이전의 이론들 또는 오래된 패러다임에 기초한 새로운 이론들은 종종 "고전 물리학" 영역에 속한다고 언급될 것이다.

그러므로 고전 이론의 정의는 맥락에 따라 달라진다.고전적인 물리적 개념은 현대 이론이 특정 상황에서 불필요하게 복잡할 때 종종 사용된다.대부분의 경우 고전 물리학은 1900년 이전의 물리학을 말하는 반면, 현대 물리학은 양자 역학과 상대성 [1]이론의 요소들을 포함하는 1900년 이후의 물리학을 말한다.

개요

시리즈의 일부
고전 역학
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고전 이론은 물리학에서 적어도 두 가지 뚜렷한 의미를 가지고 있다.양자역학의 맥락에서 고전 이론은 고전역학과 [2]상대성이론을 포함하는 양자화 패러다임을 사용하지 않는 물리 이론을 말한다.마찬가지로, 일반 상대성 이론과 고전 전자기학 같은 고전적인 장 이론들은 양자역학을 [3]사용하지 않는 이론들이다.일반 상대성 이론과 특수 상대성 이론의 맥락에서, 고전 이론은 갈릴레이의 상대성 [4]이론에 따르는 이론이다.

관점에 따라 고전 물리학에 포함되는 이론 분야에는 다음과 같은 가변성이 있습니다.

현대 물리학과의 비교

고전 물리학과 대조적으로, "현대 물리학"은 단지 양자 물리학 또는 일반적으로 20세기와 21세기 물리학을 지칭할 수 있는 약간 느슨한 용어이다.현대 물리학은 양자 이론과 상대성 이론을 포함한다.

물리 시스템은 고전 물리학의 법칙이 거의 유효하다는 조건을 만족시킬 때 고전 물리학으로 설명할 수 있다.

실제로, 원자와 분자보다 큰 것에서부터 거시적이고 천문학적인 영역에 있는 물체까지, 물리적인 물체는 고전 역학을 통해 잘 묘사될 수 있다.원자 수준보다 낮은 수준에서 시작하여, 고전 물리학의 법칙은 분해되고 일반적으로 자연에 대한 올바른 설명을 제공하지 않습니다.전자기장과 힘은 양자역학적 효과가 무시될 정도로 충분히 큰 길이의 축척과 전기장 강도의 고전적인 전기역학으로 잘 묘사될 수 있다.양자 물리학과 달리 고전 물리학은 양자 역학의 결정론적 해석은 존재하지만 일반적으로 완전한 결정론의 원리로 특징지어진다.

고전 물리학의 관점에서, 일반 상대성 이론과 특수 상대성 이론의 예측은 고전 이론의 예측과 크게 다르며, 특히 시간의 경과, 공간의 기하학, 자유 낙하 중의 물체의 움직임, 빛의 전파에 관한 예측이다.전통적으로, 빛은 빛이 전파되는 고정된 매질인 발광 에테르(lightinificant ether)의 존재를 가정함으로써 고전 역학과 조화를 이뤘고, 이것은 나중에 존재하지 않는 것으로 나타났다.

수학적으로, 고전 물리학 방정식은 플랑크의 상수가 나타나지 않는 방정식이다.대응 원리와 에렌페스트의 정리에 따르면, 시스템이 더 크거나 더 거대해짐에 따라, 초유동성과 같은 몇 가지 예외를 제외하고는 고전 역학이 나타나는 경향이 있다.이것이 우리가 일상 사물을 다룰 때 보통 양자역학을 무시할 수 있는 이유이다. 그리고 고전적인 서술로 충분할 것이다.그러나 물리학에서 가장 활발한 연구 분야 중 하나는 고전 양자 대응이다.이 연구 분야는 양자 물리학의 법칙이 어떻게 고전 수준의 큰 규모의 한계에서 발견된 고전 물리학을 발생시키는지에 대한 발견과 관련이 있다.

컴퓨터 모델링 및 수동 계산, 현대식 및 고전식 비교

컴퓨터 모델은 양자 이론과 상대 이론만을 사용할 것이다.

오늘날 컴퓨터는 고전적인 미분 방정식을 풀기 위해 몇 초 만에 수백만 개의 산술 연산을 수행하지만, 뉴턴(미적분의 아버지 중 한 명)은 비록 그가 그 특정한 방정식의 발견자일지라도 수작업으로 같은 방정식을 푸는 데 몇 시간이 걸릴 것이다.

컴퓨터 모델링은 양자 및 상대론적 물리학에서 필수적이다.고전 물리학은 많은 수의 입자에 대한 양자 역학의 한계로 여겨진다.반면에 고전 역학은 상대론적 역학에서 파생되었다.예를 들어, 특수 상대성 이론의 많은 공식에서 보정 계수(v/c)2가 나타납니다. 여기서 v는 물체의 속도이고 c는 빛의 속도입니다.빛의 속도보다 훨씬 작은 속도의 경우 나타나는 c 이상의 조건을2 무시할 수 있습니다.이 공식들은 뉴턴 운동 에너지와 운동량의 표준 정의로 환원된다.특수상대성이론은 저속의 뉴턴 역학과 일치해야 하기 때문이다.컴퓨터 모델링은 가능한 실제여야 합니다.고전 물리학은 초유동성의 경우와 같은 오류를 일으킬 것이다.신뢰할 수 있는 세계 모형을 만들기 위해서는 고전 물리학을 사용할 수 없다.양자 이론이 시간과 컴퓨터 자원을 소비하는 것은 사실이고, 고전 물리학의 방정식은 빠른 해답을 제공하기 위해 사용될 수 있지만, 그러한 해법은 신뢰성이 부족할 것이다.

컴퓨터 모델링은 어떤 이론을 사용할지 결정하기 위해 에너지 기준만을 사용한다: 상대성 이론과 양자 이론, 물체의 행동을 묘사하려고 시도할 때.물리학자는 더 정확한 모델이 적용되고 계산이 진행되기 전에 근사치를 제공하기 위해 고전적인 모델을 사용합니다.

컴퓨터 모델에서 고전 물리학을 제외하면 물체의 속도를 사용할 필요가 없다.저에너지 물체는 양자이론에 의해, 고에너지 물체는 상대성 [5][6][7]이론에 의해 다루어질 것이다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Weidner and Sells, 초등 현대 물리학 서문, 1968년
  2. ^ Morin, David (2008). Introduction to Classical Mechanics. New York: Cambridge University Press. ISBN 9780521876223.
  3. ^ Barut, Asim O. (1980) [1964]. "Introduction to Classical Mechanics". Electrodynamics and Classical Theory of Fields & Particles. New York: Dover Publications. ISBN 9780486640389.
  4. ^ Einstein, Albert (2004) [1920]. Relativity. Robert W. Lawson. New York: Barnes & Noble. ISBN 9780760759219.
  5. ^ Wojciech H. Zurek, Decohence, einselection 및 고전, Reviews of Modern Physics 2003, 75, 715 또는 arXiv의 양자 기원: quant-ph/0105127
  6. ^ Wojciech H. Zurek, 데코히렌스 및 양자에서 고전으로 전환, 오늘날 물리학, 44, 페이지 36–44 (1991)
  7. ^ Wojciech H. Zurek:데코히렌스와 양자에서 고전으로의 이행—2002년 로스앨러모스 과학 제27호 재방문