चिरसम्मत भौतिकी

आधुनिक भौतिकी के चार प्रमुख क्षेत्र

चिरसम्मत भौतिकी, भौतिकी सिद्धांतों का एक समूह है जो आधुनिक, अधिक पूर्ण, या अधिक व्यापक रूप से लागू होने वाले सिद्धांतों से पहले का है। यदि वर्तमान में स्वीकृत सिद्धांत को आधुनिक माना जाता है, और इसका परिचय एक प्रमुख प्रतिमान बदलाव का प्रतिनिधित्व करता है, तो पिछले सिद्धांतों, या पुराने सिद्धांतों पर आधारित नए सिद्धांतों को प्रायः "चिरसम्मत भौतिकी" के क्षेत्र से संबंधित कहा जाएगा।

इस प्रकार, एक चिरसम्मत सिद्धांत की परिभाषा संदर्भ पर निर्भर करती है। चिरसम्मत भौतिक अवधारणाओं का उपयोग प्रायः तब किया जाता है जब आधुनिक सिद्धांत किसी विशेष स्थिति के लिए अनावश्यक रूप से जटिल होते हैं। प्रायः चिरसम्मत भौतिकी 1900 से पहले की भौतिकी को संदर्भित करती है, जबकि आधुनिक भौतिकी 1900 के बाद की भौतिकी को संदर्भित करती है जिसमें क्वांटम यांत्रिकी और सापेक्षता के तत्व शामिल होते हैं।

अवलोकन

भौतिकी में चिरसम्मत सिद्धांत के कम से कम दो अलग अर्थ हैं। क्वांटम यांत्रिकी के संदर्भ में, चिरसम्मत सिद्धांत भौतिकी के सिद्धांतों को संदर्भित करता है जो परिमाणीकरण प्रतिमान का उपयोग नहीं करते हैं, जिसमें चिरसम्मत यांत्रिकी और सापेक्षता शामिल है। इसी तरह, चिरसम्मत क्षेत्र सिद्धांत, जैसे कि सामान्य सापेक्षता और चिरसम्मत विद्युत चुंबकत्व, वे हैं जो क्वांटम यांत्रिकी का उपयोग नहीं करते हैं। सामान्य और विशेष सापेक्षता के संदर्भ में, चिरसम्मत सिद्धांत वे हैं जो गैलीलियन सापेक्षता का पालन करते हैं।

दृष्टिकोण के आधार पर, कभी-कभी चिरसम्मत भौतिकी में शामिल सिद्धांत की शाखाओं में भिन्नता होती है।

• चिरसम्मत यांत्रिकी
• न्यूटन की गति के नियम
• चिरसम्मत लैग्रैन्जियन और हैमिल्टनियन औपचारिकताएँ
• चिरसम्मत विद्युतगतिकी (मैक्सवेल के समीकरण)
• चिरसम्मत ऊष्मप्रवैगिकी
• विशेष सापेक्षता और सामान्य सापेक्षता
• चिरसम्मत अराजकता सिद्धांत और अरेखीय गतिकी

आधुनिक भौतिकी के साथ तुलना

चिरसम्मत भौतिकी के विपरीत, "आधुनिक भौतिकी" थोड़ा शिथिल शब्द है जो केवल क्वांटम भौतिकी या सामान्य रूप से 20वीं और 21वीं सदी के भौतिकी के लिए संदर्भित हो सकता है। आधुनिक भौतिकी में लागू होने पर क्वांटम सिद्धांत और सापेक्षता शामिल है।

एक भौतिक प्रणाली को चिरसम्मत भौतिकी द्वारा वर्णित किया जा सकता है जब यह शर्तों को संतुष्ट करता है जैसे कि चिरसम्मत भौतिकी के नियम लगभग मान्य हैं।

व्यवहार में, भौतिक वस्तुएँ जो परमाणुओं और अणुओं से बड़ी होती हैं, से लेकर स्थूल और खगोलीय क्षेत्र की वस्तुओं तक, चिरसम्मत यांत्रिकी के साथ अच्छी तरह से वर्णित (समझी) की जा सकती हैं। विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र और बलों को चिरसम्मत विद्युतगतिकी द्वारा लंबाई के पैमाने और क्षेत्र के सामर्थ्य पर अच्छी तरह से वर्णित किया जा सकता है ताकि क्वांटम यांत्रिक प्रभाव नगण्य हो। क्वांटम भौतिकी के विपरीत, चिरसम्मत भौतिकी सामान्यतः पूर्ण नियतिवाद के सिद्धांत की विशेषता होती है, हालांकि क्वांटम यांत्रिकी की निर्धारणात्मक व्याख्याएं मौजूद हैं।

चिरसम्मत भौतिकी के दृष्टिकोण से गैर-सापेक्ष भौतिकी के रूप में, सामान्य और विशेष सापेक्षता की भविष्यवाणियां चिरसम्मत सिद्धांतों से काफी भिन्न होती हैं, विशेष रूप से समय बीतने, अंतरिक्ष की ज्यामिति, मुक्त गिरावट में निकायों की गति के संबंध में, और प्रकाश के प्रसार में। परंपरागत रूप से, प्रकाश के एक स्थिर माध्यम को अस्तित्व मानकर चिरसम्मत यांत्रिकी के साथ सामंजस्य स्थापित किया गया था, जिसके माध्यम से प्रकाश ने चमकदार ईथर का प्रसार किया, जिसे बाद में अस्तित्व में नहीं दिखाया गया था।

गणितीय रूप से, चिरसम्मत भौतिकी समीकरण वे होते हैं जिनमें प्लैंक स्थिरांक प्रकट नहीं होता है। पत्राचार सिद्धांत और एरेनफेस्ट के प्रमेय के अनुसार, जैसे ही एक प्रणाली बड़ी या अधिक विशाल हो जाती है, चिरसम्मत गतिशीलता कुछ अपवादों जैसे कि अतिप्रवाह के साथ उभरने लगती है। यही कारण है कि हम प्रायः प्रतिदिन की वस्तुओं से निपटने के दौरान क्वांटम यांत्रिकी की उपेक्षा कर सकते हैं और चिरसम्मत विवरण पर्याप्त होगा। हालांकि, भौतिकी में अनुसंधान के सबसे व्यवसायिक क्षेत्रों में से एक चिरसम्मत-क्वांटम पत्राचार है। शोध का यह क्षेत्र इस खोज से संबंधित है कि कैसे क्वांटम भौतिकी के नियम चिरसम्मत स्तर के बड़े पैमाने की सीमा पर पाए जाने वाले चिरसम्मत भौतिकी को जन्म देते हैं।

संगणक (कंप्यूटर) प्रतिरूपण और नियमावली गणना, आधुनिक और प्राचीन तुलना

एक संगणक प्रतिरूपण केवल

आज कंप्यूटर एक चिरसम्मत अंतर समीकरण को हल करने के लिए सेकंड में लाखों अंकगणितीय परिचालन करता है, जबकि न्यूटन (अवकल गणना के जनक में से एक) को हाथ-संबंधी गणना द्वारा उसी समीकरण को हल करने में घंटों लगेंगे, भले ही वह उस विशेष समीकरण के खोजकर्ता थे।

क्वांटम और सापेक्षतावादी भौतिकी के लिए संगणक प्रतिरूपण आवश्यक है। चिरसम्मत भौतिकी को बड़ी संख्या में कणों के लिए क्वांटम यांत्रिकी की सीमा माना जाता है। दूसरी ओर, चिरसम्मत यांत्रिकी सापेक्षतावादी यांत्रिकी से ली गई है। उदाहरण के लिए, विशेष सापेक्षता से कई नियमन में, एक सुधार कारक (v/c) ² प्रकट होता है, जहां v वस्तु का वेग है और c प्रकाश की गति है। प्रकाश की तुलना में बहुत कम वेगों के लिए, कोई भी c² और उच्चतर दिखाई देने वाले शब्दों की उपेक्षा कर सकता है। ये सूत्र तब न्यूटोनियन गतिज ऊर्जा और गति की मानक परिभाषाओं को कम कर देते हैं। यह वैसा ही है जैसा कि होना चाहिए, विशेष सापेक्षता के लिए न्यूटोनियन यांत्रिकी के साथ कम वेग पर सहमत होना चाहिए। संगणक प्रतिरूपण को यथासंभव वास्तविक होना चाहिए। चिरसम्मत भौतिकी एक त्रुटि का परिचय देगी जैसा कि अति तरलता की स्थिति में होता है। विश्व के विश्वसनीय प्रतिरूप तैयार करने के लिए चिरसम्मत भौतिकी का उपयोग नहीं किया जा सकता है। यह सच है कि क्वांटम सिद्धांत समय और संगणक संसाधनों का उपभोग करते हैं, और एक त्वरित समाधान प्रदान करने के लिए चिरसम्मत भौतिकी के समीकरणों का प्रयोग किया जा सकता है, लेकिन इस तरह के समाधान में विश्वसनीयता की कमी होगी।

किसी वस्तु के व्यवहार का वर्णन करने का प्रयास करते समय संगणक प्रतिरूपण केवल ऊर्जा मानदंड का उपयोग यह निर्धारित करने के लिए करेगा कि किस सिद्धांत का उपयोग करना है, सापेक्षता या क्वांटम सिद्धांत का। एक भौतिक विज्ञानी अधिक सटीक प्रतिरूप लागू होने से पहले अनुमान प्रदान करने के लिए चिरसम्मत प्रतिरूप का उपयोग करेगा और वे गणना आगे बढ़ेगी।

संगणक प्रतिरूप में, यदि चिरसम्मत भौतिकी को बाहर रखा जाए तो वस्तु की गति का उपयोग करने की कोई आवश्यकता नहीं है। कम ऊर्जा वाली वस्तुओं को क्वांटम सिद्धांत द्वारा और उच्च ऊर्जा वाली वस्तुओं को सापेक्षता सिद्धांत द्वारा नियंत्रित किया जाएगा।