Альберт Эйнштейн

Все нужно упрощать до предела, но не более того
Альберт Эйнштейн

10 теорий, объясняющих весь мир
Спецпроект «Ленты.ру», приуроченный к столетию общей теории относительности

Сто лет назад была окончательно сформулирована общая теория относительности: 25 ноября 1915 года Альберт Эйнштейн направил на публикацию статью «Уравнения гравитационного поля». С тех пор представления человека о пространстве и времени навсегда изменились. «Лента.ру» рассказывает об ОТО и еще девяти физических теориях, объясняющих устройство мира.

Классическая механика

Описанные в учебниках физики три закона Ньютона знакомы каждому школьнику, а помнят ученого преимущественно из-за легенды об упавшем на его голову яблоке. Однако без знания классической механики люди не смогли бы строить здания и мосты, а затем — покорить небо и космос, создавая из года в год новые самолеты и ракеты.

«Природа проста и не роскошествует излишними причинами»
Исаак Ньютон, третий том «Математических начал натуральной философии», 1687 г.

Классическая механика основана на принципе относительности и трех законах, сформулированных английским физиком Исааком Ньютоном.

Принцип относительности утверждает, что законы природы одинаковы во всех инерциальных системах отсчета. Так называются системы, относительно которых тело сохраняет состояние равномерного и прямолинейного движения.

Первый закон Ньютона
Первый закон гласит, что тело продолжает равномерное и прямолинейное движение в отсутствие действия на него внешних сил. Таким образом вводится понятие инерции — свойства тела сопротивляться изменению своего движения.

Второй закон Ньютона
Второй закон утверждает, что сила, приложенная к телу, пропорциональна его мере инертности и сообщенному ею ускорению. Таким образом вводится понятие инертной массы, которая связана с движением тела.

Третий закон Ньютона
Третий закон вводит силу противодействия. Он гласит, что если тело A действует на тело B, то со стороны последнего на первое также будет действовать сила, равная по величине и противоположная по направлению.

В систему классической механики также включается классический закон всемирного тяготения, утверждающий, что два массивных тела притягиваются прямо пропорционально произведению их масс и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними.

Классическая механика описывает большинство наблюдаемых в повседневности явлений.

Движение космических кораблей в вакууме, где нет сопротивления воздуха, находится в прекрасном соответствии с первым законом. Реактивное движение, подчиняющееся третьему закону, позволяет космическим кораблям оказаться на околоземной орбите. Изменяя приложенную силу в соответствии со вторым законом, можно менять скорость аппарата. Классический закон всемирного тяготения хорошо описывает движение планет и спутников в Солнечной системе.

Из законов классической механики возможно вывести классические законы сохранения энергии и импульса. Возможна и обратная процедура – это зависит от того, какие постулаты закладываются при построении теории.

Однако границы применимости классической механики ограничены. Эта наука справедлива для тел, движущихся со скоростями, много меньшими скорости света в вакууме, равной примерно 299 792 458 метрам в секунду. Здесь ее заменяет релятивистская механика, основу которой составляет специальная теория относительности. Классическая механика не применима для описания большинства явлений атомного и субатомного масштабов. в микромире ее заменяют квантовая механика и квантовая теория поля. Также классическая механика не работает в сильных гравитационных полях, например, при описании черных дыр и на космологических масштабах. в этом случае ее заменяет общая теория относительности. Неприменима классическая механика и при описании большого числа частиц. в этом случае задание уравнений и начальных условий движения для всех тел становится невыполнимой задачей, с которой успешно справляется статистическая механика.

Комментарии
Комментарии