Kas yra klasikinė mechanika?

Klasikinė mechanika yra studijų sritis, apibūdinanti objekto judėjimą dėl jo masės ir jį veikiančių jėgų. Pirmą kartą poveikį aprašė seras Isaacas Newtonas XVII amžiuje. Niutonas savo darbą grindė ankstesniais mokslininkais, įskaitant Galileo Galilei, Johannes Kepler ir Christiaan Huygens. Visos klasikinės mechanikos teorijos yra pagrįstos arba išvestos iš Niutono teorijų, todėl klasikinė mechanika dažnai vadinama Niutono mechanika.

Niutonas pristatė tris savo judėjimo dėsnius savo garsiausiame veikale Principia Mathematica. Šie dėsniai apibūdina, kaip jėgos veikia kūno judėjimą. Pirmasis dėsnis teigia, kad kūnas liks ramybėje arba judės pastoviu greičiu, kai visos jį veikiančios jėgos yra lygios. Antrasis dėsnis sieja kūno pagreitį su jį veikiančiomis jėgomis, o trečiasis teigia, kad bet kokiam veiksmui yra lygi ir priešinga reakcija.

Dujų ir skysčių elgsena, spyruoklių ir švytuoklių virpesiai buvo aprašyti naudojant klasikinę mechaniką. Pats Niutonas panaudojo savo įstatymus gravitacijos sąvokai ir planetų judėjimui aplink saulę apibrėžti. Savo ruožtu šios teorijos paskatino tokius dalykus kaip XIX amžiaus Europos pramonės revoliucija ir palydovinės technologijos bei kosminių kelionių plėtra XX amžiuje.

Tačiau klasikinės mechanikos sprendimai turi apribojimų. Sistemos, pasižyminčios kraštutiniais masės, greičio ar atstumo rodikliais, nukrypsta nuo Niutono dėsnių. Pavyzdžiui, Niutono modelis negali paaiškinti, kodėl elektronai pasižymi ir bangomis, ir dalelėmis, kodėl niekas negali judėti šviesos greičiu arba kodėl gravitacijos jėga tarp tolimų galaktikų veikia akimirksniu.

Atsirado dvi naujos fizikos šakos: kvantinė mechanika ir reliatyvumas. Kvantinė mechanika, kurią sukūrė Edwinas Schroedingeris, Maxas Planckas ir Werneris Heisenbergas, interpretuoja labai mažų objektų, tokių kaip atomai ir elektronai, judesius. Dideli ir tolimi objektai, taip pat objektai, keliaujantys artimu šviesos greičiui, apibūdinami santykinai, kurią sukūrė Albertas Einšteinas.

Nepaisant šių apribojimų, Niutono mechanika turi keletą pranašumų prieš kvantinę mechaniką ir santykinai. Abi naujesnės sritys reikalauja pažangios matematikos žinių. Panašiai kvantiniai ir reliatyvistiniai mokslai gali atrodyti priešingi, nes jie apibūdina elgesį, kurio negalima stebėti ar patirti.
Pavyzdžiui, Heisenbergo neapibrėžtumo principas teigia, kad neįmanoma žinoti kūno greičio ir vietos. Toks principas prieštarauja kasdienei patirčiai. Niutono mechanikos matematika yra daug mažiau sudėtinga ir naudojama apibūdinti kūnų judesius kasdieniame gyvenime.