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簡介
編輯經典物理學是一組早于現代、更完整或更廣泛適用的理論的物理學理論。 如果一個目前被接受的理論被認為是現代的,它的引入代表了一個重大的范式轉變,那么以前的理論,或者基于舊范式的新理論,通常會被稱為屬于經典物理學領域。
因此,經典理論的定義取決于上下文。 當現代理論對于特定情況不必要地復雜時,通常會使用經典物理概念。 大多數情況下,經典物理學指的是 1900 年前的物理學,而現代物理學指的是 1900 年后的物理學,它結合了量子力學和相對論的元素。
概覽
編輯經典理論在物理學中至少有兩個不同的含義。 在量子力學的背景下,經典理論是指不使用量子化范式的物理學理論,包括經典力學和相對論。 同樣,廣義相對論和經典電磁學等經典場論也沒有使用量子力學。 在廣義相對論和狹義相對論的背景下,經典理論是那些服從伽利略相對論的理論。
根據不同的觀點,有時包含在經典物理學中的理論分支有:
與現代物理學的比較
編輯與經典物理學相比,現代物理學是一個稍微寬松的術語,可能僅指量子物理學或一般的 20 世紀和 21 世紀物理學。 適用時,現代物理學包括量子理論和相對論。
當一個物理系統滿足經典物理定律近似有效的條件時,它就可以用經典物理學來描述。
實際上,從大于原子和分子的物理對象到宏觀和天文領域的對象,都可以用經典力學很好地描述(理解)。 從原子級別和更低級別開始,經典物理定律失效,通常無法提供對自然的正確描述。 電磁場和力可以通過經典電動力學在長度尺度和場強足夠大以至于量子力學效應可以忽略不計的情況下很好地描述。 與量子物理學不同,經典物理學通常以完全決定論的原則為特征,盡管量子力學的確定性解釋確實存在。
從經典物理學作為非相對論物理學的角度來看,廣義相對論和狹義相對論的預測與經典理論有很大不同,特別是在時間流逝、空間幾何、自由落體運動等方面 ,以及光的傳播。 傳統上,通過假設存在光傳播的靜止介質,即發光的以太,光與經典力學相協調,后來證明不存在。
在數學上,經典物理方程是其中沒有出現普朗克常數的方程。 根據對應原理和 Ehrenfest 定理,隨著系統變得更大或質量更大,經典動力學往往會出現,但也有一些例外,例如超流性。 這就是為什么我們在處理日常物體時通常可以忽略量子力學,經典描述就足夠了。 然而,物理學中最活躍的持續研究領域之一是經典量子對應。 這一研究領域關注的是發現量子物理學定律如何在經典水平的大尺度極限下產生經典物理學。
計算機建模與手工計算,現代與經典對比
編輯今天,一臺計算機在幾秒鐘內執行數百萬次算術運算來求解一個經典微分方程,而牛頓(微分學之父之一)通過手工計算求解同一個方程需要幾個小時,即使他是那個特定方程的發現者方程。
計算機建模對于量子和相對論物理學至關重要。 經典物理學被認為是量子力學對大量粒子的極限。 另一方面,經典力學源自相對論力學。 例如,在狹義相對論的許多公式中,出現了一個校正因子 (v/c)2,其中 v 是物體的速度,c 是光速。 對于比光速小得多的速度,可以忽略出現的 c2 和更高的項。
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