避日目

[拼音]:jingdian lixue

[英文]:classical mechanics

力學在量子力學出現前的總稱,研究巨集觀物體的運動規律,包括以牛頓運動定律為基礎的經典理論和狹義相對論。I.牛頓在1687年出版的《自然哲學的數學原理《一書中提出的運動三定律和萬有引力定律為經典力學奠定了基礎。L.尤拉、 J.-L.拉格朗日、W.R.哈密頓等繼牛頓之後,發展了不同的體系,推廣了力學在自然科學和工程技術中的應用。

學者們根據經典力學的定律和萬有引力定律曾經精確地預言彗星和小行星等的運動,並且得到了驗證;還根據這些定律預言並發現了新的行星。經典力學應用的成功以及麥克斯韋的電磁學理論預測電磁波的成功曾使19世紀末一些物理學家以為物理學在原則上已是完善的。

以牛頓定律為基礎的力學理論是有它的侷限性的。當物體的運動速度可與光速比擬時,對運動的分析要求放棄絕對空間和時間的概念,A.愛因斯坦於1905年建立的狹義相對論對此作了徹底的改革。在狹義相對論中,給出了長度收縮效應和時間膨脹效應,從而得出質點的質量是速度的函式,當質點速度接近光速時,質量趨於無限大。在物體的速度比光速小得多的條件下,牛頓定律成為相對論的特殊情況。在相對論動力學中也可應用拉格朗日和哈密頓的方法,但此時的拉格朗日函式和哈密頓函式不同於非相對論力學中的相應函式。

20世紀20年代,L.-V.德布羅意、E.薛定諤、W.K.海森伯、P.A.M.狄喇克等物理學家建立了研究電子、質子等微觀粒子行為的量子力學。量子力學的一個基本觀點是微觀粒子的行為不能以空間和時間的確定函式表達,故量子力學是非經典的。

由於牛頓力學和相對論力學在描述物體行為的觀點上是一致的,現代的經典力學著作都把狹義相對論的知識作為經典力學的組成部分。這些著作常包括牛頓力學和其重要發展體系──拉格朗日體系、哈密頓體系,以及狹義相對論等部分。因此,經典力學可分為非相對論經典力學和相對論經典力學。

參考書目

H. Goldstein,ClassicalMechanicsAddison-Wesley,Reading,Massachusetts,1980.

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J.W.Leech,Classical Mechanics, Mothuen,London,1958.

H.C.Corben andP.Stehle, Classical Mechanics,JohnWiley & Sons,New York,1960.