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【科普动画片】牛顿的经典力学也有局限性?

新华网科普 2019-04-14 11:15:26



说到经典力学,大家自然而然的就会想到牛顿运动定律和万有引力定律,这两大定律也是经典物理学的基础。经典力学是一部“没有完成的交响曲”,随着物理学的发展,经典物理学的一些局限性也表现了出来。那么经典力学的局限性是什么呢?



(牛顿)


那就是关于速度的一些理论。根据经典物理学的理论,随着时间的推移,物体运动的速度不断增大,最终可以使物体获得任意速度,目前已知的最快速度是光速,但是至今也无法将一个物体的运动速度提高到光的速度,这是经典物理学无法解释的。


而爱因斯坦的狭义相对论就可以更好的解释物体在高速运动时,速度与质量之间的关系。所以得出的结论是当物体的速度远小于真空中的光速时,经典力学完全适用,当物体的运动速度接近光速时,经典力学就不适用了。



(爱因斯坦)


近代以来,科学家们发现,电子、质子、中子等微观粒子,不仅具有粒子性,同时还具有波动性,它们的运动很多情况下都不能用经典力学来说明。直到20世纪20年代,量子力学的出现才真正揭示了微观世界的基本规律。所以说,经典力学只适用于宏观世界,不适用于微观世界。


牛顿在万有引力定律取得了巨大的成就,但在一些问题上也遇到了一些困难。根据牛顿万有引力定律,当天体被压缩成半径几乎为零的一个点时,引力趋于无穷大;而爱因斯坦的理论则认为,引力趋于无穷大发生在半径接近一个“引力半径”的时候,这个引力半径的值由天体的质量决定。当天体的实际半径接近引力半径时,由爱因斯坦和牛顿引力理论计算出的力的差异急剧增大,所以,在强引力情况下牛顿引力理论不再适用。



知识小结:

经典力学的适用范围,只适用于低速运动,不适用于高速运动;只适用宏观世界,不适用于微观世界;只适用于弱引力情况,不适用于强引力情况。


责任编辑:杨天天

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