力學有哪幾個分支?它們的定義和類型是怎樣的?

力學是物理學的一個分支，研究物體在受力或位移以及環(huán)境影響下的運動。力學有兩個分支：經(jīng)典力學和量子力學。本文將會對這兩個分支以及統(tǒng)計力學進行詳細地闡述，讓大家明白其定義和具體類型，讓大家進行更為深入的了解。

1.經(jīng)典力學

經(jīng)典力學研究物體在各種力的作用下如何運動，以及力如何作用于不運動的物體。經(jīng)典 "一詞表明，它并不涉及物體以顯著低于光速的速度運動的情況，也不涉及原子級現(xiàn)象。

描述原子尺度的現(xiàn)象需要量子力學，描述極高速度的現(xiàn)象需要愛因斯坦的相對論。量子力學和相對論都是 20 世紀發(fā)明的，而經(jīng)典力學定律則是艾薩克-牛頓爵士于 1687 年提出的。經(jīng)典力學定律使我們能夠計算球和棒球、行星和宇宙飛船的軌道。這些定律可以用來預測在傾斜的船上或鐘擺上滾動的圓柱體的位置和時間之間的關系，也可以用來計算在墻上掛畫時電線的張力。

經(jīng)典力學與建筑物、汽車、飛機、彈道導彈、橋梁和許多其他事物的實際關聯(lián)性無需解釋，而且它是所有理論中最善于從最少的簡單原理解釋極其廣泛的現(xiàn)象的理論，這為我們研究經(jīng)典力學提供了強有力的知識理由，即使沒有技術(shù)理由。

2.量子力學

量子力學通常被認為是研究極小長度尺度的物理學，盡管它可以直接應用于一些宏觀系統(tǒng)。之所以使用 "量子 "這個形容詞，是因為量子力學與經(jīng)典力學不同，有些量只有離散的值。在量子力學中，粒子具有波的特性，而波的行為受一個特殊的波方程--薛定諤方程--的支配。薛定諤方程與本書討論的其他波方程略有不同。不過，這些不同并不妨礙我們使用通常的策略來求解波方程并處理所得到的解。

首先，量子力學只是受波方程支配的系統(tǒng)的另一個例子。雖然波本身相當簡單明了，但量子力學卻充滿了微妙、模糊和怪異之處。僅舉幾例：縮放問題、隱變量、貝爾定理和波粒二象性。雖然量子力學有許多謎題，但它的優(yōu)點是相對容易應用于物理系統(tǒng)，以了解其行為方式。

3.統(tǒng)計力學

統(tǒng)計力學的這一分支考慮并擴展了經(jīng)典熱力學，被稱為統(tǒng)計熱力學或統(tǒng)計平衡力學。統(tǒng)計力學用于求解實際系統(tǒng)(由多個部分組成的系統(tǒng))。我們可以輕松求解單個粒子、原子或分子的薛定諤方程。對于許多粒子，解法如下。

總 = 線性組合 a(1) b(2) c(3).....

其中，a 表示在狀態(tài) a 中能量為 Ea 的粒子。

例如，在理想氣體中，假設分子之間沒有相互作用，即它們不會影響彼此的能級。每個粒子都有一定的能量，對于 T > 0，系統(tǒng)的總能量為 E。那么 E 是如何在粒子間分配的呢?第二個問題是粒子在不同能級之間是如何分布的。要回答這個問題，我們需要用到統(tǒng)計力學，而熱力學則要求在平衡狀態(tài)下熵達到最大。熱力學關注的是熱量和熱量流動的方向，而統(tǒng)計力學則從物質(zhì)結(jié)構(gòu)的角度為我們描繪了熱量的微觀圖景，讓我們能夠估算物質(zhì)的熱特性，如熱容量。

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