קוונטים לעומת מכניקה קלאסית
מכניקת הקוונטים והמכניקה הקלאסית הן שתי אבני יסוד בפיזיקה שאנו מכירים היום. מכניקה קלאסית מתארת את התנהגותם של גופים מקרוסקופיים, בעלי מהירויות קטנות יחסית למהירות האור. מכניקת הקוונטים מתארת את התנהגותם של גופים מיקרוסקופיים כגון חלקיקים תת-אטומיים, אטומים וגופים קטנים אחרים. שני אלה הם התחומים החשובים ביותר בפיזיקה. חיוני להבנה נכונה בתחומים אלה כדי להצטיין בכל חלק של הפיזיקה. במאמר זה, אנו הולכים לדון במה הן מכניקת קוונטים ומכניקה קלאסית, היכן הן מיושמות, המאפיינים המיוחדים שלהן, קווי הדמיון בין מכניקת הקוונטים למכניקה קלאסית, הווריאציות שלהן, ולבסוף ההבדל בין מכניקת הקוונטים למכניקה קלאסית.
מהי מכניקה קלאסית?
מכניקה קלאסית היא חקר גופים מקרוסקופיים. התנועות והסטטיקה של גופים מקרוסקופיים נדונים תחת מכניקה קלאסית. למכניקה הקלאסית שלושה ענפים שונים. הם, כלומר, מכניקה ניוטונית, מכניקה לגראנגית ומכניקה המילטון. שלושת הענפים הללו מבוססים על השיטות והכמויות המתמטיות המשמשות לחקר התנועה. לדוגמה, המכניקה הניוטונית משתמשת בוקטורים כמו תזוזה, מהירות ותאוצה כדי לחקור את תנועת האובייקט, בעוד המכניקה של לגראנז'ה משתמשת במשוואות אנרגיה ובקצב שינוי האנרגיה כדי ללמוד. השיטה הנכונה נבחרה בהתאם לבעיה שיש לפתור. מכניקה קלאסית מיושמת במקומות כמו תנועה פלנטרית, קליעים ורוב האירועים בחיי היומיום. במכניקה הקלאסית מתייחסים לאנרגיה כאל כמות מתמשכת. מערכת יכולה לקחת כל כמות אנרגיה במכניקה הקלאסית.
מהי מכניקת קוונטים?
מכניקת הקוונטים היא חקר גופים מיקרוסקופיים. המונח "קוונטי" נובע מהעובדה שאנרגיה של מערכת מיקרוסקופית מכוננת. תורת הפוטונים היא אחת מאבני היסוד של מכניקת הקוונטים. הוא קובע כי אנרגיית האור היא בצורה של חבילות גל. הייזנברג, מקס פלאנק, אלברט איינשטיין הם חלק מהמדענים הבולטים המעורבים בפיתוח מכניקת הקוונטים. מכניקת הקוונטים מתחלקת לשתי קטגוריות. הראשון הוא מכניקת הקוונטים של גופים לא יחסיות. תחום זה חוקר את מכניקת הקוונטים של חלקיקים בעלי מהירויות קטנות יחסית למהירות האור. הצורה השנייה היא מכניקת הקוונטים רלטיביסטית, החוקרת חלקיקים הנעים במהירויות התואמות את מהירות האור. מנהל אי הוודאות של הייזנברג הוא גם תיאוריה חשובה מאוד מאחורי מכניקת הקוונטים. הוא קובע שלא ניתן למדוד בו-זמנית את התנע הליניארי של חלקיק ואת מיקומו של אותו חלקיק באותו כיוון עם דיוק של 100%.
מה ההבדל בין מכניקה קלאסית למכניקת קוונטים?
• מכניקת הקוונטים מיושמת על גופים מיקרוסקופיים ואילו מכניקה קלאסית חלה רק על גופים מקרוסקופיים.
• ניתן להחיל מכניקת קוונטים על גופים מקרוסקופיים, אך לא ניתן ליישם מכניקה קלאסית על מערכות מיקרוסקופיות.
• מכניקה קלאסית יכולה להיחשב כמקרה מיוחד של מכניקת הקוונטים.
• מכניקה קלאסית היא תחום מפותח לחלוטין ואילו מכניקת הקוונטים היא עדיין תחום מתפתח.
• במכניקה הקלאסית, רוב ההשפעות הקוונטיות כגון כימות אנרגיה, עיקרון אי הוודאות אינן שימושיות.
