古典力学とは？

古典力学は、質量と物体に作用する力の結果としての物体の動きを記述する数学の分野です。 この効果は、17世紀に初めてアイザックニュートンirによって説明されました。 ニュートンは、ガリレオガリレイ、ヨハネスケプラー、クリスチャンホイヘンスなどの初期の科学者に研究の基礎を置いていました。 古典力学のすべての理論は、ニュートンの理論に基づいているか、またはニュートンの理論から派生しているため、古典力学はしばしばニュートン力学と呼ばれます。

ニュートンは、彼の最も有名な作品であるPrincipia Mathematicaで彼の3つの運動法則を紹介しました。 これらの法則は、力が体の動きにどのように影響するかを説明しています。 最初の法則は、体に作用する力がすべて等しい場合、体は静止したままか、一定の速度で動くと述べています。 2番目の法則は、身体の加速をその身体に作用する力に関連付け、3番目の法則は、任意の行動に対して、等しく反対の反作用があると述べています。

気体と液体の振る舞い、バネと振り子の振動はすべて、古典的な力学を使用して説明されています。 ニュートン自身が彼の法則を使用して、重力の概念と太陽の周りの惑星の動きを定義しました。 次に、これらの理論は、19世紀の欧州産業革命や20世紀の衛星技術と宇宙旅行の発展などにつながりました。

ただし、古典的な力学ソリューションには制限があります。 極端な質量、速度、または距離を特徴とするシステムはすべて、ニュートンの法則から逸脱しています。 たとえば、ニュートンモデルでは、電子が波のような性質と粒子のような性質の両方を示す理由、光の速度で何も移動できない理由、または遠方の銀河間の重力が瞬時に作用するように見える理由を説明できません。

量子力学と相対性理論の2つの新しい物理学分野が登場しました。 エドウィン・シュレーディンガー、マックス・プランク、ヴェルナー・ハイゼンベルクによって開拓された量子力学は、原子や電子などの非常に小さな物体の動きを解釈します。 アルバートアインシュタインによって開発された、大きくて遠くのオブジェクト、および光の速度に近い速度で移動するオブジェクトは比較的に記述されています。

これらの制限にもかかわらず、ニュートン力学には、量子力学と比較していくつかの利点があります。 どちらの新しい分野でも、高度な数学の知識が必要です。 同様に、量子科学および相対論的科学は、観察または経験できない行動を記述するため、直感に反するように見える場合があります。

たとえば、ハイゼンベルクの不確実性の原則は、身体の速度と位置の両方を知ることは不可能であると述べています。 このような原則は、日常の経験に反しています。 ニュートン力学の数学はそれほど難しくなく、日常生活での身体の動きを記述するために使用されます。