Co je klasická mechanika?

Klasická mechanika je odvětví matematiky, které popisuje pohyb předmětu v důsledku jeho hmotnosti a sil, které na něj působí. Účinky byly poprvé popsány sirem Isaacem Newtonem v 17. století. Newton založil jeho práci na časnějších vědcích, včetně Galileo Galilei, Johannes Kepler a Christiaan Huygens. Všechny teorie klasické mechaniky jsou založeny na Newtonových teoriích nebo jsou z nich odvozeny, proto je klasická mechanika často označována jako newtonovská mechanika.

Newton představil jeho tři zákony pohybu v jeho nejslavnější práci, Principia Mathematica . Tyto zákony popisují, jak síly ovlivňují pohyb těla. První zákon uvádí, že tělo zůstane v klidu nebo se bude pohybovat ustálenou rychlostí, když jsou síly, které na něj působí, stejné. Druhý zákon se týká zrychlení těla se silami, které na něj působí, a třetí uvádí, že pro jakoukoli akci existuje stejná a opačná reakce.

Chování plynů a kapalin, oscilace pružin a kyvadel bylo popsáno pomocí klasické mechaniky. Sám Newton použil své zákony k vymezení pojmu gravitace a pohybu planet kolem Slunce. Tyto teorie zase vedly k takovým věcem, jako je Evropská průmyslová revoluce 19. století a rozvoj satelitní technologie a vesmírného cestování během 20. století.

Existují však omezení klasických mechanických řešení. Systémy představující extrémy hmoty, rychlosti nebo vzdálenosti se liší od Newtonových zákonů. Newtonovský model například nedokáže vysvětlit, proč elektrony vykazují vlastnosti podobné vlnám i částicím, proč nic nemůže cestovat rychlostí světla nebo proč se zdá, že gravitační síla mezi vzdálenými galaxiemi působí okamžitě.

Objevily se dvě nová odvětví fyziky: kvantová mechanika a relativita. Kvantová mechanika, kterou propagovali Edwin Schroedinger, Max Planck a Werner Heisenberg, interpretuje pohyby velmi malých předmětů, jako jsou atomy a elektrony. Velké a vzdálené objekty i objekty pohybující se blízko rychlosti světla jsou popsány relativně, který vyvinul Albert Einstein.

Navzdory těmto omezením má newtonovská mechanika oproti kvantové mechanice několik výhod a relativně. Obě novější obory vyžadují znalost pokročilé matematiky. Podobně se kvantové a relativistické vědy mohou zdát kontraintuitivní, protože popisují chování, které nelze pozorovat ani zažít.

Například Heisenbergův princip nejistoty uvádí, že je nemožné znát jak rychlost, tak umístění těla. Takový princip je v rozporu s každodenní zkušeností. Matematika newtonovské mechaniky je mnohem méně náročná a používá se k popisu pohybů těl v každodenním životě.