Принцип на суперпозицията и границите на нейното приложение

Принципът на суперпозицията се характеризира с факта, че се среща в много секции на физиката. Това е някаква разпоредба, която се прилага в редица случаи. Това е едно от общите физически закони, на които е изградена физика, като наука. Това също е забележително за учените, които го прилагат в различни ситуации.

Ако разгледаме принципа на суперпозицията в най-общия смисъл, тогава според него сборът от действието на външните сили, действащи върху частицата, ще бъде съставен от индивидуалните стойности на всеки един от тях.

Този принцип се прилага към различни линейни системи, т.е. Такива системи, чието поведение може да бъде описано от линейни отношения. Пример е проста ситуация, при която линейна вълна се разпространява в определена среда, в който случай нейните свойства ще бъдат запазени дори под влиянието на смущения, произтичащи от самата вълна. Тези свойства се определят като специфичната сума от ефектите на всеки от хармоничните компоненти.

Области на приложение

Както вече беше споменато, принципът на суперпозицията има достатъчно широк обхват. Най-ясно, неговият ефект може да се види в електродинамиката. Важно е обаче да се помни, че предвид принципа на суперпозицията, физиката не го смята за конкретен постулат, а за последица от теорията на електродинамиката.

Например, при електростатиката този принцип е валиден в изследването електростатично поле. Системата от заряди в определена точка създава напрежение, което ще се прибави от сумата от интензитетите на полето за всяко зареждане. Това заключение се използва на практика, защото с негова помощ е възможно да се изчисли потенциалната енергия на електростатичното взаимодействие. В този случай ще е необходимо да се изчисли потенциалната енергия на всеки отделен заряд.

Това се потвърждава от уравнението на Максуел, което е линейно във вакуум. Това също означава, че светлината не се разпръсква, но се разпространява линейно, така че отделните лъчи да не взаимодействат помежду си. Във физиката този феномен често се нарича принцип на суперпозиция в оптиката.

Заслужава да се отбележи също така, че в класическата физика принципът на суперпозицията произтича от линейността на уравненията на индивидуалните движещи се линейни системи и следователно е приблизителна. Тя се основава на дълбоки динамични принципи, но близостта не го прави универсален и не е фундаментален.

Особено силна гравитационно поле е описан от други уравнения, които са нелинейни, така че принципът не може да бъде приложен в тези ситуации. видим с просто око електромагнитно поле Също така не се подчинява на този принцип, тъй като зависи от ефекта на външните полета.

Принципът на суперпозицията на силите обаче е фундаментален за квантовата физика. Ако в други секции се прилага с някои грешки, тогава на квантово ниво тя работи доста точно. Представена е всяка кванто-механична система вълна функции и вектори на линейно пространство, и ако се подчинява на линейни функции, тогава неговото състояние се определя от принципа на суперпозицията, т.е. се състои от суперпозицията на всяко състояние и функцията на вълната.

Границите на приложението са по-скоро произволни. Уравненията на класическата електродинамика са линейни, но това не е основното правило. Най-фундаменталните теории на физиката са изградени от нелинейни уравнения. Това означава, че в тях на принципа на суперпозиция не се извършва тук, включват общата теория на относителността, квантовата хромодинамика и теорията на Янг-Милс.

В някои системи, при които принципите на линейност са само частично приложими, принципът на суперпоставяне, например слабите гравитационни взаимодействия, може да бъде приложен по традиция. Освен това, когато се обмисля взаимодействието на атоми и молекули, принципът на суперпозицията също не се запазва, което обяснява разнообразието от физични и химични свойства на материалите.