Kvantti vs klassinen mekaniikka
Kvanttimekaniikka ja klassinen mekaniikka ovat kaksi fysiikan kulmakiveä, jotka tunnemme nykyään. Klassinen mekaniikka kuvaa makroskooppisten kappaleiden käyttäytymistä, sillä niiden nopeudet ovat suhteellisen pienet valonnopeuteen verrattuna. Kvanttimekaniikka kuvaa mikroskooppisten kappaleiden, kuten subatomisten hiukkasten, atomien ja muiden pienten kappaleiden käyttäytymistä. Nämä kaksi ovat fysiikan tärkeimmät alat. Näiden alojen asianmukainen ymmärtäminen on elintärkeää, jotta voit loistaa missä tahansa fysiikan osassa. Tässä artikkelissa aiomme keskustella mitä kvanttimekaniikka ja klassinen mekaniikka ovat, missä niitä sovelletaan, niiden erityispiirteitä, kvanttimekaniikan ja klassisen mekaniikan yhtäläisyyksiä, niiden muunnelmia ja lopuksi kvanttimekaniikan ja klassisen mekaniikan eroa.
Mitä on klassinen mekaniikka?
Klassinen mekaniikka on makroskooppisten kappaleiden tutkimus. Makroskooppisten kappaleiden liikkeitä ja statiikkaa käsitellään klassisessa mekaniikassa. Klassisessa mekaniikassa on kolme eri haaraa. Ne ovat nimittäin Newtonin mekaniikka, Lagrangian mekaniikka ja Hamiltonin mekaniikka. Nämä kolme haaraa perustuvat matemaattisiin menetelmiin ja suureisiin, joita käytetään liikkeen tutkimisessa. Esimerkiksi Newtonin mekaniikka käyttää vektoreita, kuten siirtymä, nopeus ja kiihtyvyys kohteen liikkeen tutkimiseen, kun taas Lagrangian mekaniikka käyttää tutkimiseen energiayhtälöitä ja energianmuutosnopeutta. Oikea menetelmä valitaan ratkaistavan ongelman mukaan. Klassista mekaniikkaa sovelletaan paikoissa, kuten planeettojen liikkeessä, ammuksissa ja useimmissa jokapäiväisen elämän tapahtumissa. Klassisessa mekaniikassa energiaa käsitellään jatkuvana suurena. Klassisessa mekaniikassa järjestelmä voi ottaa minkä tahansa määrän energiaa.
Mikä on kvanttimekaniikka?
Kvanttimekaniikka on mikroskooppisten kappaleiden tutkimus. Termi "kvantti" tulee siitä tosiasiasta, että mikroskooppisen järjestelmän energia kvantisoidaan. Fotoniteoria on yksi kvanttimekaniikan kulmakivistä. Siinä sanotaan, että valon energia on a altopakettien muodossa. Heisenberg, Max Plank ja Albert Einstein ovat eräitä merkittäviä kvanttimekaniikan kehittämiseen osallistuneita tutkijoita. Kvanttimekaniikka jakautuu kahteen luokkaan. Ensimmäinen on ei-relativististen kappaleiden kvanttimekaniikka. Tämä kenttä tutkii hiukkasten kvanttimekaniikkaa, joiden nopeus on suhteellisen pieni valonnopeuteen verrattuna. Toinen muoto on relativistinen kvanttimekaniikka, joka tutkii hiukkasia, jotka liikkuvat valonnopeuden kanssa yhteensopivilla nopeuksilla. Heisenbergin epävarmuusperiaate on myös erittäin tärkeä kvanttimekaniikan teoria. Siinä todetaan, että hiukkasen lineaarista liikemäärää ja hiukkasen sijaintia samassa suunnassa ei voida mitata samanaikaisesti 100 %:n tarkkuudella.
Mitä eroa on klassisella mekaniikalla ja kvanttimekaniikalla?
• Kvanttimekaniikkaa sovelletaan mikroskooppisiin kappaleisiin, kun taas klassista mekaniikkaa voidaan soveltaa vain makroskooppisiin kappaleisiin.
• Kvanttimekaniikkaa voidaan soveltaa makroskooppisiin kappaleisiin, mutta klassista mekaniikkaa ei voida soveltaa mikroskooppisiin järjestelmiin.
• Klassista mekaniikkaa voidaan pitää kvanttimekaniikan erikoistapauksena.
• Klassinen mekaniikka on täysin kehittynyt ala, kun taas kvanttimekaniikka on vielä kehittyvä ala.
• Klassisessa mekaniikassa useimmat kvanttivaikutukset, kuten energian kvantisointi, epävarmuusperiaate, eivät ole hyödyllisiä.
