به گزارش خبرنگار ایمنا، مکانیک گرایشی از فیزیک است که با رفتار اجسام در حال حرکت ارتباط دارد. اگر به گذشته یونان باستان نگاهی بیندازیم، متوجه می‌شویم که مکانیک قدیمی‌ترین شاخه فیزیک است؛ به همین دلیل کلاسیک خوانده می‌شود. این علم، شامل قوانینی است که قبل از نظریه کوانتوم و نسبیت شناخته شده و هنوز هم برای توصیف بسیاری از پدیده‌های متداول جهان استفاده می‌شود. برای بررسی بیشتر مکانیک کلاسیک با «عرفان تمنده» کارشناس‌ارشد فیزیک پلاسما گفت‌وگویی انجام داده‌ایم که در ادامه می‌خوانید:
مکانیک کلاسیک چیست؟
این علم یکی از قدیمی‌ترین و کاربردی‌ترین بخش‌ها و نظریه‌های فیزیک به‌شمار می‌آید که تحت عنوان مکانیک کلاسیک شناخته می‌شود. اصل قضیه مکانیک کلاسیک با اجسام، نحوه حرکت، جهت حرکت و چگونگی تأثیرپذیری آن‌ها از نیروهای داخلی و خارجی در ارتباط است؛ همچنین این علم حرکت اجسام مختلفی مانند سیاره‌ها و بسیاری از نمونه‌های دیگر را مورد بررسی قرار می‌دهد.
مکانیک کلاسیک از چه زمانی پدید آمد؟
نخستین فعالیت‌ها و تحقیقاتی که پیرامون مکانیک کلاسیک انجام شد، مربوط به قرن ۱۷ میلادی است. در این زمان «ایزاک نیوتن» به همراه دانشمندی دیگر و با کمک سایر فیزیک‌دان‌ها توانست مکانیک کلاسیک را با استفاده از ریاضی و محاسبات دقیق پایه‌ریزی و ارائه کند. این علم با استفاده از مفاهیم فیزیک و روش‌های ریاضی توسط نیوتن و دیگر دانشمندان تشکیل شد، اما روش‌های ابداعی دیگری نیز توسط سایر دانشمندان در قرن‌های ۱۸ و ۱۹ مطرح شد که به مرور تحت عنوان مکانیک لاگرانژی و همیلتونی شناخته شد؛ این دو نظریه مطرح شده امروزه تحت عنوان مکانیک تحلیلی یا فیزیک نوین شناخته می‌شود.
آیا مکانیک کلاسیک محدودیتی در بررسی اجسام دارد؟
بله. نکته مهمی که در رابطه با مکانیک کلاسیک وجود دارد این است که سرعت اجسام مورد بررسی نباید به سرعت‌های نسبیتی (سرعت‌های نور) نزدیک شود و باید در حالت عادی فعالیت کند؛ زیرا در صورتی که سرعت اجسام به سرعت نور نزدیک شود باید از مکانیک‌های نسبیتی استفاده کنیم. در مکانیک کلاسیک تنها مسائلی بررسی می‌شود که در حالت عادی و غیر نسبیتی از حرکت جسم قرار دارد.
ویژگی مکانیک کلاسیک چیست؟
موارد و ویژگی‌های مکانیک کلاسیک باعث می‌شود که با استفاده از آن بتوانیم رفتار اجسام را مورد بررسی قرار دهیم؛ به بیانی دیگر می‌توانیم شرایط و اعمال گذشته جسم را بررسی کنیم، رفتار حال را در نظر بگیرم و حرکات آینده آن جسم را پیش‌بینی کنیم. با کمک فیزیک کوانتوم می‌توانیم رفتارهای جسم را از ابتدا تا انتها مورد بررسی قرار دهیم و حتی پیش‌بینی کنیم.
چرا مکانیک کلاسیک به عنوان مکانیک نیوتونی نیز شناخته می‌شود؟
علمی که تا کنون تحت عنوان مکانیک کلاسیک شناخته شده است امروزه با نام مکانیک کلاسیک نیوتونی نیز شناخته می‌شود، زیرا بسیاری از قسمت‌هایی تشکیل دهنده این نظریه پدید آمده از محاسبات ایزاک نیوتن است به همین دلیل نام نیوتن به ادامه عنوان این علم افزوده شده و تحت عنوان مکانیک کلاسیک نیوتونی در بین جوامع علمی شناخته می‌شود.
مکانیک کلاسیک چه کاربردی دارد؟
مکانیک کلاسیک قادر است، رفتار یک جسم نسبتاً بزرگ را به صورت کاملاً دقیق و جامع بررسی کند و با شناخت رفتارهای جسم در گذشته و حال نتایج دقیقی از آینده آن ارائه دهد. در این نظریه منظور از اجسام نسبتاً بزرگ این است که نمونه‌های مورد نظر نباید در حدود شعاع و قطر اتم باشد؛ زیرا در این ابعاد مکانیک کلاسیک کاربردی ندارد و نمی‌تواند اطلاعات دقیقی ارائه دهد، اما برای بررسی چنین جسمی می‌توانیم از مکانیک کوانتوم استفاده کنیم.
با استفاده از مکانیک کلاسیک نمی‌توانیم اجسامی با سرعت نور را مورد بررسی قرار دهیم؛ زیرا نتایج این محدوده نیز نادرست است و برای بررسی به مکانیک نسبیتی نیازمند هستیم؛ بنابراین در مکانیک کلاسیک دو حد بسیار مهم وجود دارد که طبق آن‌ها جسم مورد نظر نباید در ابعاد بسیار کوچک و نزدیک اتم قرار بگیرد و در سرعت بسیاری نیز نباید داشته‌باشد.
نیوتن چه زمانی موفق به پایه‌گذاری فیزیک کلاسیک شد؟
در اواسط قرن هفدهم میلادی سراسر جهان به خصوص اروپا را بیماری طاعون فرا گرفت که در آن زمان تمام دانشجویان دانشگاه کمبریج به مدت دو سال به خانه فرستاده شدند. در این هنگام، نیوتن زمان خود را صرف کشف اساس انتگرال و دیفرانسیل کرد و عملاً در زمانی که انتظار می‌رفت به دلیل بیماری علم نادیده گرفته شود، نیوتن با پایه‌ریزی مکانیک کلاسیک جهشی بزرگ در علم ایجاد کرد.
نیوتن چگونه موفق به پایه‌گذاری فیزیک کلاسیک شد؟
نیوتن معتقد بود که اگر توانسته دور دست خود را ببیند علتش قرار گرفتن روی دوش سه فرد بزرگ یعنی دکارد، کپلر و گالیله بود. دلیل اینکه ایزاک نیوتن از این سه شخص نام برد بسیار واضح است؛ زیرا گالیله نخستین کسی بود که ریاضیات محض را وارد مبحث مکانیک کرد و به دلیل اینکه ریاضیات اساس منطق قضیه بود در مکانیک کلاسیک بسیار کمک کننده محسوب می‌شد. دکارد، نیز هندسه تحلیلی را برای نیوتن به میراث گذاشته بود و هنگامی که نیوتن در مسائلی با مشکل مواجه می‌شد نوشته‌های دکارد به وی کمک می‌کرد.
شخص دیگری که نیوتن از آن نام برده کسی است که با کمک فرمول‌های بشر قادر به بررسی رفتار اجسام بزرگی مانند منظومه‌ها و سیارات شده است. قوانین سه گانه کپلر به علم نجوم کمک بسیاری کرد و با استفاده از آن می‌توان رفتار اجسام بزرگ را به صورت نسبتاً دقیقی محاسبه کرد.
نظر شما