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ニュートン力学、アインシュタイン、量子力学の関係を教えてください
アインシュタインもニュートン力学ですか?
また、これらの他にこの手の分類が存在してますか?

A 回答 (5件)

ニュートンがまず、古典力学を作り、運動や力、重力(万有引力)について体系化した。


マクスウェルが、次に身近な力である電磁気の仕組みを解き明かし、光や電磁波を体系化した。

光や電磁波の現象が、古典力学と相容れないしくみを、アインシュタインが特殊相対性理論で解明し、それを一般化し重力などの仕組みを、一般相対性理論として体系化した。

ここまでが古典論。マクロな現象を扱う理論ですね。

量子論は、古典論が通じない、ミクロな現象を記述する理論です。光が波であり粒子であるとか、エネルギーは非連続とか、観測するまで存在しないとか、およそ日常感覚では受け入れられない現象が、原子や素粒子のミクロな現象では見られる。そして、量子論は今なお、発展し続け、この世の根源を追い続けている・・・・

って感じでしょうか。
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ニュートンとアインシュタインが古典物理学。


量子論は古典物理学とは相容れないので、別物。

ニュートンはアインシュタインの体系の中の極小の領域で成立するので、領域を拡大しなければ矛盾はしない。
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簡潔に示すと


ニュートン力学∈アインシュタイン≠量子力学
です。
他には
(ニュートン力学U電磁気学)∈アインシュタイン≠量子力学(確率論)∈統計力学(確率論)=熱力学(バー)
です。
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煩雑なので結果だけ言うと、


ニュートン力学は、アインシュタインこの場合は相対性理論の非光速の場面における近似です。

もう少し言えば、「時間」と「長さ」と「速度」の関係において、
ニュートン力学は「時間」と「長さ」を主、「速度」を従と見なします。
ニュートンが求めた絶対時間、絶対空間です。
それに対して相対性理論は「速度」を主となし、「時間」「空間」は従と見なします。
だから光速度cが絶対的に特別な地位を占め、これを保つため時間が遅くなったり長さが短くなったり、ということが起こります。
ただし、こんな効果が出るのは、よほど光速度に近くなってからです。
それまでは相対性理論の式で計算しても、効果は「とても小さいため無視できる」です。
ならば、計算の楽なニュートン力学で十分なわけです。


量子力学は電磁気学の要請から来たもので、上の二つと直接の関係はありません。

もう少しいうと、
電磁気学から言うと(光は波動)水素原子から出る光のスペクトルは連続のはずなのに、実際は飛び飛びになっている。
なぜなのか?
粒子と相互作用する場合、光は粒子のようにもふるまうと考えれば説明できる。
これが量子力学の発端です。
光粒子説はアインシュタインによって提案されました。


体系が違うので、統一に苦労しているのです。
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アインシュタインは一般相対性理論にて特に宇宙での星の動きに対して、ニュートン力学を塗り替えてしまいました。

我々が身の回りで使っているのは未だにニュートン力学ですけどね。
量子力学は、ニュートンやアインシュタインが着目しなかった素粒子について議論する力学です。
最近では量子力学と一般相対性理論統一した超限理論も議論されてますね。
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Q古典力学と量子力学

古典力学と量子力学との違いって何なんですか?
物質によって古典力学と量子力学を使い分けて計算するのですか?

Aベストアンサー

>古典力学と量子力学との違いって何なんですか?

古典力学は、原子とか電子とかいう粒子論が認められる前に
出来上がった学問で、物質内部のミクロな構造のことが考慮されて
いないんです。

 だから大雑把に言うと、電子の運動とかミクロの世界を
計算するときには量子力学を使うのですが、そのミクロの
世界の物理的効果が、目に見えるマクロの世界に出てくる
ことがあって、そういうときは目に見えるでかい(マクロ)の世界
の現象も、量子力学の考え方で計算するんです。

 実際、量子力学の発想は、目に見える光の強度を考えた
ときに出てきたんです。鉄を溶かす溶鉱炉から出て
くる光で、溶けている鉄の温度を予想しようとしたときに
古典力学の考え(光は電磁波という連続した波であるという
マックスウェル方程式の考え方)では計算できない事が分かった
ため、プランクという人が、計算式を検討したところ、光のエネルギー
が不連続、つまり量子化されていることに気づいたんです。
これは現在、「黒体輻射の問題」と言われていますが。

>物質によって古典力学と量子力学を使い分けて計算するのですか?

 扱うエネルギー、或いは問題になるエネルギーの大きさで使い分けられて
いると思います。光子1つ分のエネルギーとか、非常に小さな
エネルギーが問題になるときは、量子力学を使うと
いう考え方でいいと思いますが、先の「黒体輻射の問題」の
ように、現象事態は目に見える大きな世界の話の場合もある
わけです。

>古典力学と量子力学との違いって何なんですか?

古典力学は、原子とか電子とかいう粒子論が認められる前に
出来上がった学問で、物質内部のミクロな構造のことが考慮されて
いないんです。

 だから大雑把に言うと、電子の運動とかミクロの世界を
計算するときには量子力学を使うのですが、そのミクロの
世界の物理的効果が、目に見えるマクロの世界に出てくる
ことがあって、そういうときは目に見えるでかい(マクロ)の世界
の現象も、量子力学の考え方で計算するんです。

 実際、量子力学の...続きを読む


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