Quantum vs Classical Mechanics
Kvantemekanik og klassisk mekanik er to hjørnesten i fysik, vi kender i dag. Klassisk mekanik beskriver opførselen af makroskopiske legemer, som har relativt små hastigheder sammenlignet med lysets hastighed. Kvantemekanik beskriver opførsel af mikroskopiske legemer såsom subatomære partikler, atomer og andre små legemer. Disse to er de vigtigste felter i fysik. Det er afgørende at have en ordentlig forståelse inden for disse områder for at udmærke sig i enhver del af fysikken. I denne artikel skal vi diskutere, hvad kvantemekanik og klassisk mekanik er, hvor de anvendes, deres særlige egenskaber, lighederne mellem kvantemekanik og klassisk mekanik, deres variationer og endelig forskellen mellem kvantemekanik og klassisk mekanik.
Hvad er klassisk mekanik?
Klassisk mekanik er studiet af makroskopiske kroppe. Bevægelser og statik af makroskopiske legemer diskuteres under klassisk mekanik. Klassisk mekanik har tre forskellige grene. De er nemlig newtonsk mekanik, lagrangiansk mekanik og Hamiltoniansk mekanik. Disse tre grene er baseret på de matematiske metoder og mængder, der bruges til at studere bevægelsen. For eksempel bruger Newtonsk mekanik vektorer som forskydning, hastighed og acceleration til at studere objektets bevægelse, hvorimod Lagrangiansk mekanik bruger energiligninger og energiændringshastighed til at studere. Den korrekte metode vælges afhængigt af det problem, der skal løses. Klassisk mekanik anvendes på steder som planetarisk bevægelse, projektiler og de fleste begivenheder i dagligdagen. I klassisk mekanik behandles energi som en kontinuerlig størrelse. Et system kan tage enhver mængde energi i klassisk mekanik.
Hvad er kvantemekanik?
Kvantemekanik er studiet af mikroskopiske legemer. Udtrykket "kvante" kommer fra det faktum, at energien i et mikroskopisk system er kvantiseret. Fotonteorien er en af hjørnestenene i kvantemekanikken. Den siger, at lysets energi er i form af bølgepakker. Heisenberg, Max Plank, Albert Einstein er nogle af de fremtrædende videnskabsmænd, der er involveret i udviklingen af kvantemekanikken. Kvantemekanik falder i to kategorier. Den første er kvantemekanikken for ikke-relativistiske legemer. Dette felt studerer kvantemekanikken af partikler med relativt små hastigheder sammenlignet med lysets hastighed. Den anden form er relativistisk kvantemekanik, som studerer partikler, der bevæger sig med hastigheder, der er kompatible med lysets hastighed. Heisenbergs usikkerhedsprincipal er også en meget vigtig teori bag kvantemekanikken. Den siger, at en partikels lineære momentum og positionen af den partikel i samme retning ikke kan måles samtidigt med 100 % nøjagtighed.
Hvad er forskellen mellem klassisk mekanik og kvantemekanik?
• Kvantemekanik anvendes på mikroskopiske legemer, hvorimod klassisk mekanik kun kan anvendes på makroskopiske legemer.
• Kvantemekanik kan anvendes på makroskopiske legemer, men klassisk mekanik kan ikke anvendes på mikroskopiske systemer.
• Klassisk mekanik kan betragtes som et speci altilfælde af kvantemekanik.
• Klassisk mekanik er et fuldt udviklet felt, hvorimod kvantemekanik stadig er et felt i udvikling.
• I klassisk mekanik er de fleste kvanteeffekter, såsom energikvantisering, usikkerhedsprincippet, ikke nyttige.
