Mecanica clasica si limitele sale

Mecanica clasica si limitele sale

Mecanica clasica studiaza schimbarea in timp a pozitiei relative a corpurilor sau a particulelor care le compun, precum si interactiuneile care influenteaza aceasta miscare. Ea poate fi considerata ca avand urmatoarele parti componente:

Statica: studiaza problema echilibrului corpurilor sub actiunea fortelor

Cinematica: studiaza miscarea in timp si spatiu, precum si legile care o descriu, facand abstractie de fortele care o produc

Dinamica: studiaza miscarea corpurilor in timp si spatiu, precum si legile care o descriu, tinand seama de fortele ce produc aceasta interactiune.

Descrierea mecanicii clasice are loc in cadrul conceptual introdus de Galilei si Newton, in care spatiul si timpul are un caracter universal, absolut si obiectiv, independent de desfasurarea fenomenelor. In aceasta conceptie spatiul are mai mult un caracter geometric , lipsit de semnificatie fizica si serveste doar pentru descrierea pozitiilor corpurilor sau constituentilor acestora in raport de un reper. Timpul la randul sau este universal, acelasi pentru intregul univers, avand un sens de "curgere" uniform de la trecut spre viitor independent de desfasurarea fenomenelor pe care o descrie sau pe punctul de vedere al observatorului. Cele doua concepte sunt definite ca fiind complet independente. Interactiunea in mecanica clasica isi are originea intotdeauna in existenta unor forte potentiale (ce deriva dintr-un potential sau energic potentiala de interactiune) ce sunt functie de pozitiile corpurilor. In acord cu caracterul obiectiv si absolut al timpului, interactiunea in mecanica clasica se propaga instantaneu la distanta in intregul spatiu in care este studiata, aceasta teorie neadmitand existenta interactiunii mijlocite prin intermediul unui mediu in care aceasta sa se propage din aproape in aproape cu viteza finita.

Aceste conceptii au exercitat o influenta desosebita asupra dezvoltarii intregii fizici, ele fiind preluate in prima etapa si in descrierea celorlate domenii din fizica. Electromagnetismul, fizica moleculara si termodinamica, optica. Ele au stat la baza concepsiei asa numitei "mecaniciste" asupra descrierii naturii, conform careia toate fenomenele naturale pot fi explicate prin legi ce pot fi reduse in cele din urma la legi mecanice.

Aceste conceptii au fixat insa, in cele din urma, si limitele de aplicabilitate ale mecanicii clasice, dovedindu-se inadecvate descrierii unor clase noi de fenomene. Astfel, incercarile de extindere a descrierii mecaniciste in domeniul electromagnetismului au fost infirmate experimenal in insasi ipotezele fundamentale, aceste incercari conducand in cele din urma la enuntarea teoriei relativitatii restranse a lui Einstein. Aceasta teorie a eliminat caracterul absolut al spatiului , timpului si simultaneitatii din mecanica clasica, inlocuindu-le prin intermediul postulatului II cu caracterul absolut al vitezei semnalelor de sincronizare a ceasornicelor , care din dorinta de a integra intr-o teorie relativista teoretic campului electromagnetic, au fost alese semnale electromagnetice (sau lumina). Teoria relativitatii restranse respecta un principiu al corespondentei cu mecanica clasica, in sensul ca ultima ar fi valabila doar in ipoteza semnalelor de sincronizare instantanee in acord cu timpul absolut al lui Newton (c→∞). Din punct de vedere practic, aplicabilitatea mecanica se rezuma la vitezele asa numite "nerelativiste". v«c.

Mecanica clasica si-a dovedit limitele, la confruntarea cu experimentele, si in domeniul fizicii microscopice, in care formularea principiului de incertitudine al lui Heisenberg a eliminat notiunea de determinism absolut din fizica macroscopica. Si in acest caz, opereaza un principiu de corespondenta, conform caruia ecuatiile mecanicii cuantice trec in cele clasice in "limita clasica"

O alta limitare a valabilitatii rezultatelor mecanicii clasice a aparut atunci cind prevederile acesteia in domeniul studiului corpului gravitational au fost opuse rezultatelor teoriei generale a relativitatii si a gravitatiei a lui Einstein. In acest caz, principiul de corespondenmta afirma ca legile newtoniene sunt valabile doar in vecinatatea unor mase nu prea mari (aproximatia de camp gravitational slab si stationar).

Taote aceste teorii moderne, deosebite calitativ de mecanica newtoniant, o contin pe aceasta ca si caz limita valabil in cadrul valabilitatii principiului de corespondenta. Mecanica clasica ramane insa in limitele sale de aplicabilitate principala teorie utilizata in studiul miscarii corpurilor macroscopice.