经典力学只适用于旧世界?已经无法跻身现代科学了吗?

中国艺术资讯网 2019-08-12

如果提到物理学,相信所有人脑中想到的第一个概念就是力,力学在今天的物理中,有众多的分支,比如流体力学,分析力学,拉格朗日力学,相对论力学,量子力学等等,但要追其本源,以牛顿为代表的经典力学才是排在首位的。

经典力学只适用于旧世界?已经无法跻身现代科学了吗?

经典力学也称古典力学,在没有物理的时代,正是力学的诞生打开了物理的大门,而要提到经典力学的鼻祖,就是牛顿了。在牛顿之前,整个人类的物理学体系由亚里士多德主导。而亚里士多德认为,苹果之所以会掉下来,不是因为力,而是苹果的本性如此。

经典力学只适用于旧世界?已经无法跻身现代科学了吗?

在牛顿之后的众多科学家都曾说过,牛顿是幸运的,因为在他之后,再也没人有机会以一人之力去建立起一个世界体系。牛顿的力学体系确实给了世界一个规则,在牛顿看来,苹果之所以会落下,是因为重力,而月亮之所以被地球所吸引,也是因为重力。重力系统适用于所有的物体,小到尘埃,达到恒星,都有其自己的重力。这就是经典力学中的第一个概念。

经典力学只适用于旧世界?已经无法跻身现代科学了吗?

在牛顿发现重力的概念后,开始思考速度与力的关系。如果苹果有重力,那么苹果脱离果树的瞬间,有没有速度呢?这件事是在他之前没有人想过的,所以牛顿冥思苦想,得出了一个结果,苹果在落下的瞬间,没有速度。但在这个瞬间过后,重力改变了苹果的速度,从而使苹果下落,这就是加速度。一旦有了这个概念之后,人类就可以通过计算,来预测物体的运动了。一旦我们知道了物体的质量,和力,就用可以计算出加速度,同样,知道了加速度和质量,也可以计算出力。这就是经典力学中,最核心,也最简洁的一个公式,力等于质量乘以加速度。

经典力学只适用于旧世界?已经无法跻身现代科学了吗?

牛顿所著的《自然哲学的科学原理》是经典力学的理论基础,其中,惯性定律,加速度定律,作用反作用定律为牛顿三大定律,牛顿三定律的研究范围是宏观低速状态下的物体,宏观说的是相对较大的物体,牛顿在他的力学中,并没有考虑到微观世界的规律,而低速,是相对于光速的,当物体接近于光速时,传统的经典力学规律将不复存在。

经典力学只适用于旧世界?已经无法跻身现代科学了吗?

相对论和量子力学的诞生是对经典力学的一次打击,在没有这两个发现的前两百年,世界已经习惯了用力学去解释一切,但这两个通过实验证明正确的理论,可以说在某些区域推翻了牛顿,爱因斯坦的相对论证明,如果当物体的速度足够快,时间就会变慢,而量子力学证明了,当物体足够小的时候,物体的运动规律不是依靠力,而是依靠概率。

经典力学只适用于旧世界?已经无法跻身现代科学了吗?

不过尽管如此,经典力学还是物理世界中极为重要的,比如经典力学证明了空间不是绝对的,以及把实际物体抽象成为一个点等等理论,都让他可以继续立足于物理世界的顶峰。这些比较实际的理论,更能帮助人们过好当下的生活,毕竟我们目前还生活在一个宏观低速的世界中。