重ね合わせの原理とその応用の制限

重ね合わせの原理は、それが多くの中に発見されたことを特徴とする 物理学の分野。 これは、いくつかのケースで使用されている位置です。 これは、科学としての物理学の際に一般的な物理法則の一つです。 それは、彼が様々な状況でそれを使用する科学者にとって注目すべきであるものです。

我々は非常に一般的な意味で重ね合わせの原理を考えると、彼によると、粒子に作用する外力の合計が、それらの各々のための個々の値で構成されています。

この原則は、すなわち、異なる線形システムに適用されます その動作線形方程式によって記述することができるようなシステム。 例では、その特性があっても波に起因する外乱の影響下で維持される場合には線形波が任意の特定の環境に伝播する単純な状況です。 これらの特性は、高調波成分のそれぞれの効果の具体的な量として定義されます。

アプリケーションのフィールド

すでに述べたように、重ね合わせの原理は適用範囲がかなり広いです。 最も明確にその効果は、電気力学で見ることができます。 しかし、重ね合わせの原理を検討する際に、物理学は、その特定の公準、電磁気の理論、すなわち結果を考慮していないことを覚えておくことが重要です。

例えば、静電気に有効成分を研究して動作する 静電場。 特定の時点での充電システムは、充電の各々の電界強度の和からなるであろう張力を作成します。 静電相互作用のポテンシャルエネルギーを計算するために使用することができるので、この出力は、実際に使用されています。 この場合には、個々の電荷のポテンシャルエネルギーを計算する必要があります。

これは、真空中で線形であるマクスウェル方程式によって確認されました。 また、光が散乱されていないという事実から、次、および直線状に延びているので、個々のビームは互いに相互作用しません。 物理学では、この現象は、多くの場合、光学系における重ね合わせの原則と呼ばれています。

また、古典物理学の重ね合わせの原理に個々の線形システムの運動方程式の線形性から、次のことに注意し、それは近似であるべきです。 それは、綿密なダイナミックな原則に基づいていますが、近接はそれがない普遍的かつ基本的なないになります。

特に、強い 重力場は、 他の式を記述し、非直線的には、しかし、原理は、これらの状況に適用することはできません。 肉眼 電磁場があり 、それは外部磁場の影響に依存して、またこの原則の対象とはなりません。

しかし、力の重ね合わせの原理はで基本的である 量子物理学。 別の場所にいる場合、量子レベルではかなり正確に動作することを、いくつかのエラーで使用されています。 、すなわち、任意の量子機械システムは、波動関数と線形空間のベクトルで表され、それが一次関数の対象となる場合、そのステータスは重ね合わせの原理によって定義されます これは、各状態の重ね合わせ及び波動関数から構成されています。

かなり従来の範囲。 古典電磁気の方程式は線形であるが、それは基本的なルールではありません。 物理学の基礎理論のほとんどは、非線形方程式をベースにしています。 これは、彼らに重ね合わせの原理は、ここで行われ、一般的な含まれていないことを意味 相対性理論、 量子色力学、とヤン・ミルズ理論を。

線形原理は一部のみに適用されるいくつかのシステムでは、従来、例えば、弱い重力相互作用を重畳の原理を適用することができます。 重ね合わせの原理が保持されていないとして、原子や分子の相互作用を考慮する際にさらに、これは材料の物理的および化学的性質の多様性を説明しています。