Kas ir klasiskā mehānika?

Ņūtons iepazīstināja savus trīs kustības likumus savā slavenākajā darbā Principia Mathematica. Šie likumi apraksta, kā spēki ietekmē ķermeņa kustību. Pirmais likums nosaka, ka ķermenis paliks miera stāvoklī vai pārvietosies ar vienmērīgu ātrumu, ja visi spēki, kas uz to iedarbojas, ir vienādi. Otrais likums saista ķermeņa paātrinājumu ar spēkiem, kas uz to iedarbojas, un trešais nosaka, ka jebkurai darbībai ir vienāda un pretēja reakcija.

Gāzu un šķidrumu uzvedība, atsperu un svārstu svārstības ir aprakstītas, izmantojot klasisko mehāniku. Pats Ņūtons izmantoja savus likumus, lai definētu gravitācijas jēdzienu un planētu kustību ap sauli. Savukārt šīs teorijas noveda pie tādām lietām kā Eiropas industriālā revolūcija 19. gadsimtā un satelītu tehnoloģiju attīstība un kosmosa ceļojumi 20. gadsimtā.

Tomēr klasiskajiem mehānikas risinājumiem ir ierobežojumi. Sistēmas, kas raksturo masas, ātruma vai attāluma galējības, atšķiras no Ņūtona likumiem. Piemēram, Ņūtona modelis nevar izskaidrot, kāpēc elektroniem ir gan viļņiem, gan daļiņām līdzīgas īpašības, kāpēc nekas nevar pārvietoties ar gaismas ātrumu vai kāpēc gravitācijas spēks starp tālām galaktikām darbojas uzreiz.

Ir parādījušās divas jaunas fizikas nozares: kvantu mehānika un relativitāte. Kvantu mehānika, kuras aizsācēji ir Edvīns Šrēdingers, Makss Planks un Verners Heizenbergs, interpretē ļoti mazu objektu, piemēram, atomu un elektronu, kustības. Lielus un tālus objektus, kā arī objektus, kas pārvietojas tuvu gaismas ātrumam, apraksta Alberta Einšteina izstrādātais relatīvais.

Neskatoties uz šiem ierobežojumiem, Ņūtona mehānikai ir vairākas priekšrocības salīdzinājumā ar kvantu mehāniku un salīdzinoši. Abām jaunākajām jomām ir nepieciešamas progresīvas matemātikas zināšanas. Tāpat kvantu un relativistiskās zinātnes var šķist pretrunīgas, jo tās apraksta uzvedību, ko nevar novērot vai piedzīvot.

Piemēram, Heizenberga nenoteiktības princips nosaka, ka nav iespējams zināt gan ķermeņa ātrumu, gan atrašanās vietu. Šāds princips ir pretrunā ar ikdienas pieredzi. Ņūtona mehānikas matemātika ir daudz mazāk sarežģīta, un to izmanto, lai aprakstītu ķermeņu kustības ikdienas dzīvē.