經典力學只適用於舊世界?已經無法躋身現代科學了嗎?

如果提到物理學,相信所有人腦中想到的第一個概念就是力,力學在今天的物理中,有眾多的分支,比如流體力學,分析力學,拉格朗日力學,相對論力學,量子力學等等,但要追其本源,以牛頓為代表的經典力學才是排在首位的。

經典力學只適用於舊世界?已經無法躋身現代科學了嗎?

經典力學也稱古典力學,在沒有物理的時代,正是力學的誕生打開了物理的大門,而要提到經典力學的鼻祖,就是牛頓了。在牛頓之前,整個人類的物理學體系由亞里士多德主導。而亞里士多德認為,蘋果之所以會掉下來,不是因為力,而是蘋果的本性如此。

經典力學只適用於舊世界?已經無法躋身現代科學了嗎?

在牛頓之後的眾多科學家都曾說過,牛頓是幸運的,因為在他之後,再也沒人有機會以一人之力去建立起一個世界體系。牛頓的力學體系確實給了世界一個規則,在牛頓看來,蘋果之所以會落下,是因為重力,而月亮之所以被地球所吸引,也是因為重力。重力系統適用於所有的物體,小到塵埃,達到恆星,都有其自己的重力。這就是經典力學中的第一個概念。

經典力學只適用於舊世界?已經無法躋身現代科學了嗎?

在牛頓發現重力的概念後,開始思考速度與力的關係。如果蘋果有重力,那麼蘋果脫離果樹的瞬間,有沒有速度呢?這件事是在他之前沒有人想過的,所以牛頓冥思苦想,得出了一個結果,蘋果在落下的瞬間,沒有速度。但在這個瞬間過後,重力改變了蘋果的速度,從而使蘋果下落,這就是加速度。一旦有了這個概念之後,人類就可以通過計算,來預測物體的運動了。一旦我們知道了物體的質量,和力,就用可以計算出加速度,同樣,知道了加速度和質量,也可以計算出力。這就是經典力學中,最核心,也最簡潔的一個公式,力等於質量乘以加速度。

經典力學只適用於舊世界?已經無法躋身現代科學了嗎?

牛頓所著的《自然哲學的科學原理》是經典力學的理論基礎,其中,慣性定律,加速度定律,作用反作用定律為牛頓三大定律,牛頓三定律的研究範圍是宏觀低速狀態下的物體,宏觀說的是相對較大的物體,牛頓在他的力學中,並沒有考慮到微觀世界的規律,而低速,是相對於光速的,當物體接近於光速時,傳統的經典力學規律將不復存在。

經典力學只適用於舊世界?已經無法躋身現代科學了嗎?

相對論和量子力學的誕生是對經典力學的一次打擊,在沒有這兩個發現的前兩百年,世界已經習慣了用力學去解釋一切,但這兩個通過實驗證明正確的理論,可以說在某些區域推翻了牛頓,愛因斯坦的相對論證明,如果當物體的速度足夠快,時間就會變慢,而量子力學證明了,當物體足夠小的時候,物體的運動規律不是依靠力,而是依靠概率。

經典力學只適用於舊世界?已經無法躋身現代科學了嗎?

不過儘管如此,經典力學還是物理世界中極為重要的,比如經典力學證明了空間不是絕對的,以及把實際物體抽象成為一個點等等理論,都讓他可以繼續立足於物理世界的頂峰。這些比較實際的理論,更能幫助人們過好當下的生活,畢竟我們目前還生活在一個宏觀低速的世界中。


分享到:


相關文章: