Kvanti pret klasisko mehāniku
Kvantu mehānika un klasiskā mehānika ir divi mūsdienās zināmie fizikas stūrakmeņi. Klasiskā mehānika apraksta makroskopisku ķermeņu uzvedību, kam ir salīdzinoši mazs ātrums salīdzinājumā ar gaismas ātrumu. Kvantu mehānika apraksta mikroskopisku ķermeņu, piemēram, subatomisku daļiņu, atomu un citu mazu ķermeņu, uzvedību. Šīs divas ir vissvarīgākās fizikas jomas. Lai gūtu izcilību jebkurā fizikas daļā, ir ļoti svarīgi iegūt pienācīgu izpratni par šīm jomām. Šajā rakstā mēs apspriedīsim, kas ir kvantu mehānika un klasiskā mehānika, kur tās tiek pielietotas, to īpašās īpašības, līdzības starp kvantu mehāniku un klasisko mehāniku, to variācijas un visbeidzot atšķirības starp kvantu mehāniku un klasisko mehāniku.
Kas ir klasiskā mehānika?
Klasiskā mehānika ir makroskopisku ķermeņu izpēte. Makroskopisko ķermeņu kustības un statika tiek apspriesta klasiskajā mehānikā. Klasiskajai mehānikai ir trīs dažādas nozares. Tie ir, proti, Ņūtona mehānika, Lagranža mehānika un Hamiltona mehānika. Šīs trīs nozares ir balstītas uz matemātiskajām metodēm un daudzumiem, ko izmanto kustības pētīšanai. Piemēram, Ņūtona mehānika objekta kustības izpētei izmanto tādus vektorus kā pārvietojums, ātrums un paātrinājums, savukārt Lagranža mehānika pētīšanai izmanto enerģijas vienādojumus un enerģijas izmaiņu ātrumu. Pareizā metode tiek izvēlēta atkarībā no risināmās problēmas. Klasiskā mehānika tiek izmantota tādās vietās kā planētu kustība, šāviņi un lielākā daļa ikdienas dzīves notikumu. Klasiskajā mehānikā enerģiju uzskata par nepārtrauktu lielumu. Sistēma var uzņemt jebkuru enerģijas daudzumu klasiskajā mehānikā.
Kas ir kvantu mehānika?
Kvantu mehānika ir mikroskopisku ķermeņu izpēte. Termins "kvanti" nāk no fakta, ka mikroskopiskās sistēmas enerģija tiek kvantēta. Fotonu teorija ir viens no kvantu mehānikas stūrakmeņiem. Tajā teikts, ka gaismas enerģija ir viļņu pakešu veidā. Heizenbergs, Makss Planks, Alberts Einšteins ir daži no ievērojamākajiem zinātniekiem, kas iesaistīti kvantu mehānikas izstrādē. Kvantu mehānika iedalās divās kategorijās. Pirmais ir nerelativistisku ķermeņu kvantu mehānika. Šajā laukā tiek pētīta daļiņu kvantu mehānika ar salīdzinoši mazu ātrumu salīdzinājumā ar gaismas ātrumu. Otra forma ir relativistiskā kvantu mehānika, kas pēta daļiņas, kas pārvietojas ar ātrumu, kas ir saderīgs ar gaismas ātrumu. Heizenberga nenoteiktības princips ir arī ļoti svarīga kvantu mehānikas teorija. Tajā teikts, ka daļiņas lineāro impulsu un šīs daļiņas pozīciju vienā virzienā nevar izmērīt vienlaikus ar 100% precizitāti.
Kāda ir atšķirība starp klasisko mehāniku un kvantu mehāniku?
• Kvantu mehānika tiek piemērota mikroskopiskiem ķermeņiem, turpretim klasiskā mehānika ir piemērojama tikai makroskopiskiem ķermeņiem.
• Kvantu mehāniku var pielietot makroskopiskām ķermeņiem, bet klasisko mehāniku nevar piemērot mikroskopiskām sistēmām.
• Klasisko mehāniku var uzskatīt par īpašu kvantu mehānikas gadījumu.
• Klasiskā mehānika ir pilnībā attīstīta joma, savukārt kvantu mehānika joprojām ir attīstības joma.
• Klasiskajā mehānikā lielākā daļa kvantu efektu, piemēram, enerģijas kvantēšana, nenoteiktības princips, nav noderīgi.
