Κλασική Φυσική

Η κλασική φυσική είναι ένας θεμελιώδης κλάδος της επιστήμης της φυσικής. Περιλαμβάνει την κλασική μηχανική, την ηλεκτροδυναμική, τη θερμοδυναμική, τη ρευστομηχανική και την οπτική. Πρόκειται κυρίως για τη φυσική που περιγράφεται από τον Αρχιμήδη, τον Γαλιλαίο, τον Νεύτωνα και τον Μάξγουελ. Οι εξελίξεις στη φυσική μετά το 1900, που βασίζονται στη θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν, στην κβαντομηχανική των Μπορ, Χάιζενμπεργκ και άλλων, καθώς και στην ατομική θεωρία, είναι γνωστές ως σύγχρονη φυσική.

Οι βασικοί τομείς της φυσικής

Ο Μοχλός του Αρχιμήδη - "Δώστε μου ένα μέρος για να σταθώ και θα μετακινήσω ακόμα κι ολόκληρη τη Γη." - Φωνῇ Συρακουσίᾳ, Πᾷ βῶ καὶ χαριστίωνι τὰν γᾶν κινήσω πᾶσαν.

Ιστορία

Η ιστορία της κλασικής φυσικής συμπίπτει με την ιστορία της φυσικής μέχρι τις αρχές του 20ού αιώνα και με την ιστορία όλων των άλλων επιστημών. Η γέννηση της κλασικής φυσικής δεν μπορεί να χρονολογηθεί, διότι τα πρώτα στοιχεία αυτής της επιστήμης εμφανίστηκαν ήδη από την αρχαιότητα, πριν ακόμη από τη γέννηση της ελληνικής φιλοσοφικής σκέψης. Πράγματι, στον τομέα των αστρονομικών παρατηρήσεων, ορισμένοι πληθυσμοί της Γόνιμης Ημισελήνου και της προϊστορικής Ευρώπης είχαν κάνει τις πρώτες παρατηρήσεις των τροχιών των πλανητών του ηλιακού συστήματος, του ήλιου και της σελήνης. Στην αρχαία Κίνα και στην Ελλάδα είχαν επίσης αναπτυχθεί όργανα ικανά να υπολογίζουν σημαντικά αστρονομικά γεγονότα στο μέλλον, όπως οι ηλιακές εκλείψεις. Το σύνολο αυτό των γνώσεων μπορεί δικαίως να θεωρηθεί ως μια αρχέγονη εκδοχή ορισμένων γνώσεων της ουράνιας μηχανικής.

Αργότερα, πάντα στην αρχαία Ελλάδα και στον ελληνιστικό και ρωμαϊκό κόσμο (ελληνορωμαϊκή επιστήμη), αναπτύχθηκαν, χάρη στις μελέτες του Αρχιμήδη, τα πρώτα στοιχειώδη στοιχεία της υδροστατικής και της υδροδυναμικής με τις υδραυλικές εφαρμογές τους- εκδηλώθηκε ενδιαφέρον για τη θερμολογία, με την κατασκευή των πρώτων θερμοδυναμικών μηχανών- γεννήθηκαν οι πρώτες μελέτες της γεωμετρικής οπτικής, της μηχανικής και οι πρώτες εικασίες για την ύπαρξη του ατόμου. Στον τομέα της ουράνιας μηχανικής αναπτύχθηκαν στη συνέχεια το Πτολεμαϊκό σύστημα και το Αριστοτελικό σύστημα, τα οποία, χρησιμοποιώντας την ευκλείδεια γεωμετρία, περιγράφουν τις τροχιές της κίνησης των πλανητών. Η κλασική επιστήμη είχε κερδοσκοπικό χαρακτήρα και ήταν συνυφασμένη με τις φιλοσοφικές θεωρίες της εποχής, όπως ο ατομισμός- η γνώση και η περιγραφή της φύσης στην κλασική εποχή ήταν επομένως καθαρά ποιοτική. Το σύμπαν χωριζόταν μεταξύ του υπερουράνιου κόσμου, όπου οι κινήσεις είναι κυκλικές και ατελείωτες, και του υπορουράνιου κόσμου, όπου οι κινήσεις έχουν αναγκαστικά ένα τέλος και μια βίαιη αιτία που περιλαμβάνει τη μετατόπιση και την επακόλουθη επιστροφή στη φυσική τους θέση των τεσσάρων βασικών στοιχείων, της γης, του νερού, του αέρα και της φωτιάς.

Αντικείμενο

Η κλασική φυσική πραγματεύεται κατά κύριο λόγο τα φυσικά φαινόμενα που εμπίπτουν στην περιοχή της καθημερινής εμπειρίας, συγκεκριμένα δε ασχολείται με την ανάλυση και τη μελέτη των αιτίων (δυνάμεις) των μακροσκοπικών κινήσεων. Συνήθως δεν ενδιαφέρεται για τη σύσταση και τη δομή των σωμάτων, αλλά τα αντιμετωπίζει ποσοτικά, λαμβάνοντας υπόψη μόνο την ποσότητα της ύλης τους (μάζα). (Η μελέτη της δομής της ύλης αποτέλεσε παραδοσιακά αντικείμενο της χημείας και, αργότερα, της κβαντικής χημείας).

Οι κλίμακες στις οποίες χονδρικά εφαρμόζεται κυμαίνονται από μερικά εκατοστά του χιλιοστού (διακριτική ικανότητα οπτικού μικροσκοπίου) έως τις διαστάσεις των ουρανίων σωμάτων και των πλανητικών συστημάτων. Η κλίμακα αυτή είναι απλώς ενδεικτική, μιας και ορισμένα φαινόμενα του μικρόκοσμου (π.χ. μοριακή κίνηση στα αέρια) και του μακρόκοσμου (περιστροφή των γαλαξιών, κινήσεις αστέρων και νεφελωμάτων κ.ά.) μπορούν να περιγραφούν επιτυχώς με έννοιες της κλασικής φυσικής.

Αντιθέτως, η κλασική φυσική αποτυγχάνει όταν εφαρμόζεται σε συστήματα σωμάτων που κινούνται με εξαιρετικά μεγάλες ταχύτητες, παραπλήσιες της ταχύτητας του φωτός, ή όταν αντιμετωπίζει κοσμικές δομές εξαιρετικά μεγάλης κλίμακας (σμήνη γαλαξιών ή το σύμπαν ως όλον), οπότε ο χωρόχρονος δεν μπορεί πλέον να θεωρηθεί επίπεδος. Στις περιπτώσεις αυτές η κλασική φυσική αντικαθίσταται από την ειδική ή τη γενική σχετικότητα αντίστοιχα.

Επίσης, αποτυγχάνει όταν εφαρμόζεται σε πολύ μικρές κλίμακες, της τάξης μεγέθους της ατομικής δομής της ύλης. Σγκεκριμένα, αδυνατεί να εξηγήσει τη σταθερότητα και τις χημικές ιδιότητες της ύλης, οπότε και αντικαθίσταται από την κβαντική φυσική.