Ero kvantin ja klassisen mekaniikan välillä

Kvantti vs. klassinen mekaniikka

Kvanttimekaniikka ja klassinen mekaniikka ovat kaksi fysiikan kulmakiviä, joita tunnemme tänään. Klassinen mekaniikka kuvaa makroskooppisten kappaleiden käyttäytymistä, joiden nopeudet ovat suhteellisen pieniä verrattuna valon nopeuteen. Kvanttimekaniikka kuvaa mikroskooppisten kappaleiden, kuten subatomisten hiukkasten, atomien ja muiden pienten kappaleiden käyttäytymistä. Nämä kaksi ovat fysiikan tärkeimpiä aloja. On elintärkeää, että näillä aloilla on asianmukainen ymmärrys, jotta voimme edes mennä fysiikan osaan. Tässä artikkelissa aiomme keskustella siitä, mitä kvantimekaniikka ja klassinen mekaniikka ovat, missä niitä käytetään, niiden erityisominaisuudet, kvanttimekaniikan ja klassisen mekaniikan väliset yhtäläisyydet, niiden variaatiot ja lopuksi kvantimekaniikan ja klassisen mekaniikan välinen ero.

Mikä on klassinen mekaniikka?

Klassinen mekaniikka on makroskooppisten kappaleiden tutkimusta. Makroskooppisten kappaleiden liikkeistä ja statiikasta keskustellaan klassisessa mekaniikassa. Klassisella mekaniikalla on kolme eri haaraa. Ne ovat nimittäin Newtonin mekaniikka, Lagrangian mekaniikka ja Hamiltonin mekaniikka. Nämä kolme haaraa perustuvat matemaattisiin menetelmiin ja määriin, joita käytetään liikkeen tutkimiseen. Esimerkiksi Newtonin mekaniikka käyttää vektoreita, kuten siirtymää, nopeutta ja kiihtyvyyttä tutkimaan kohteen liikettä, kun taas Lagrangian mekaniikka käyttää energiayhtälöitä ja energianmuutosnopeutta tutkimukseen. Oikea menetelmä valitaan ratkaistavan ongelman mukaan. Klassista mekaniikkaa käytetään esimerkiksi planeetan liikkeessä, ammuksissa ja suurimmassa osassa arjen tapahtumia. Klassisessa mekaniikassa energiaa käsitellään jatkuvana määränä. Järjestelmä voi ottaa mitä tahansa määrää energiaa klassisessa mekaniikassa.

Mikä on kvanttimekaniikka?

Kvanttimekaniikka on mikroskooppisten kappaleiden tutkimusta. Termi ”kvantti” tulee siitä tosiasiasta, että mikroskooppisen järjestelmän energia kvantisoidaan. Fotoniteoria on yksi kvanttimekaniikan kulmakivistä. Se toteaa, että valon energia on aaltopakettien muodossa. Heisenberg, Max Plank, Albert Einstein ovat joitakin merkittäviä tutkijoita, jotka ovat mukana kvantimekaniikan kehittämisessä. Kvanttimekaniikka jakaantuu kahteen luokkaan. Ensimmäinen on ei-relativististen kappaleiden kvanttimekaniikka. Tämä kenttä tutkii hiukkasten kvanttimekaniikkaa suhteellisen pienillä nopeuksilla valon nopeuteen verrattuna. Toinen muoto on relativistinen kvanttimekaniikka, joka tutkii hiukkasia, jotka liikkuvat valonopeuden kanssa yhteensopivilla nopeuksilla. Heisenbergin epävarmuustekijä on myös erittäin tärkeä kvantimekaniikan taustalla oleva teoria. Siinä todetaan, että hiukkasen lineaarista liikemäärää ja hiukkasen sijaintia samaan suuntaan ei voida mitata samanaikaisesti 100-prosenttisella tarkkuudella.