Cơ học cổ điển

Nghiên cứu chuyển động ném trong cơ học cổ điển

Cơ học cổ điển hay cơ học Newton là một nhánh vật lý nghiên cứu về chuyển động cơ bản của vật thể vĩ mô và lực tác động lên vật đó, tuân theo những định luật vật lý sơ khai và kết quả thu được từ thực nghiệm, phân biệt với cơ học lượng tử chuyên nghiên cứu chuyển động của các hạt vi mô.

Trích dẫn

• 1950, Albert Einstein, On the generalized theory of gravitation

  ...inertia resists acceleration, but acceleration relative to what? Within the frame of classical mechanics the only answer is: Inertia resists acceleration relative to space. This is a physical prop­erty of space—space acts on objects, but objects do not act on space. Such is prob­ably the deeper meaning of Newton's assertion spatium est absolutum (space is absolute). But the idea disturbed some, in particular Leibnitz, who did not ascribe an independent existence to space but considered it merely a proper­ty of "things" (contiguity of physical objects).

  Quán tính chống lại gia tốc, nhưng gia tốc căn cứ vào đâu? Câu trả lời duy nhất trong khuôn khổ cơ học cổ điển là: Quán tính chống lại gia tốc trong không gian. Đây là tính chất vật lý của không gian—không gian tác động lên vật thể, nhưng vật thể không tác động lên không gian. Đó có lẽ là ý nghĩa sâu xa hơn trong khẳng định của Newton spatium est absolutum (không gian là tuyệt đối). Tuy nhiên, ý tưởng này làm một số người bối rối, đặc biệt là Leibnitz, người không cho rằng không gian hiện diện độc lập mà chỉ là một tính chất của "sự vật" (tính liền kề của các đối tượng vật lý).

• 1958, Werner Heisenberg, Physics and Philosophy: The Revolution in Modern Science

  ...Newton's system was for a long time considered as final and the task set before the scientists of the following period seemed simply to be an expansion of Newton's mechanics into wider fields of experience. Actually physics did develop along these lines for about two centuries.
  From the theory of the motion of mass points one could go over to the mechanics of solid bodies, to rotatory motions, and one could treat the continuous motions of a fluid or the vibrating motions of an elastic body. All these parts of mechanics or dynamics were gradually developed in close connection with the evolution of mathematics, especially of the differential calculus, and the results were checked by experiments. Acoustics and hydrodynamics became a part of mechanics. Another science, in which the application of Newton's mechanics was obvious, was astronomy. The improvements of the mathematical methods gradually led to more and more accurate determinations of the motions of the planets and of their mutual interactions. When the phenomena of electricity and magnetism were discovered, the electric or magnetic forces were compared to the gravitational forces and their actions upon the motion of the bodies could again be studied along the lines of Newtonian mechanics. Finally, in the nineteenth century, even the theory of heat could be reduced to mechanics by the assumption that heat really consists of a complicated statistical motion of the smallest parts of matter.

  ...hệ thống Newton được coi nhu là hệ thống cuối cùng và nhiệm vụ đặt ra trước các nhà khoa học sau này dường như chỉ đơn giản là mở rộng cơ học Newton thành các lĩnh vực rộng hơn của kinh nghiệm. Sự thực thì vật lý học đã phát triển theo các đường hướng nà trong khoảng hai thế kỷ.
  Từ lý thuyết chuyển động của chất điểm, người ta có thể dễ dàng chuyển sang nghiên cứu cơ học vật rắn, chuyển động quay, cũng như chuyển động liên tục của chất lỏng hoặc chuyển động dao động của vật thể đàn hồi. Tất cả các phần đó của cơ học hay động lực học được phát triển dần dần trong mối liên hệ khăng khít với sự tiến bộ của toán học, đặc biệt là các phép tính vi tích phân, và các kết quả được kiểm tra bằng thí nghiệm. Âm học và thủy động lực học trở thành một bộ phận của cơ học. Một ngành khoa học khác, trong đó áp dụng rộng rãi cơ học Newton, là thiên văn học. Những cải tiến của các phương pháp toán học dần dần dẫn đến việc xác định ngày càng chính xác chuyển động của các hành tinh và những tương tác của chúng. Khi hiện tượng điện và từ được khám phá, các lực điện và từ được đổi chiều với các lực hấp dẫn và những tác động của chúng lên chuyển động của các vật thể lại được nghiên cứu theo các đường hướng của cơ học Newton. Cuối cùng, vào thế kỷ XIX, lý thuyết về nhiệt cũng lại được quy về cơ học bởi giả thiết rằng nhiệt thực sự tạo bởi chuyển động thống kết phức tạp của các phần nhỏ nhất của vật chất.

• 2015, Frank Wilczek (Giải Nobel Vật lý 2004), Einstein’s Parable of Quantum Insanity

  The foundational achievement of classical mechanics is to establish that the first point is faulty. It is fruitful, in that framework, to allow a broader concept of the character of physical reality. To know the state of a system of particles, one must know not only their positions, but also their velocities and their masses. Armed with that information, classical mechanics predicts the system’s future evolution completely. Classical mechanics, given its broader concept of physical reality, is the very model of Einstein Sanity.

  Thật sai khi nói thành tựu nền tảng của cơ học cổ điển là xác định được điểm đầu. Trong khuôn khổ đó, việc mở ra một khái niệm rộng hơn về bản chất của thực tại vật lý là rất hữu ích. Để biết trạng thái của một hệ hạt, người ta không chỉ cần biết vị trí, mà còn phải biết vận tốc và khối lượng của chúng. Với những thông tin đó, cơ học cổ điển dự đoán hoàn toàn sự tiến hóa trong tương lai của hệ. Với khái niệm rộng hơn về thực tại vật lý, cơ học cổ điển chính là mô hình Einstein Sanity.

Xem thêm

• Từ trường
• Tương tác yếu
• Tương tác mạnh

Liên kết ngoài

• Bài viết bách khoa Cơ học cổ điển tại Wikipedia