古典物理學

古典物理學（粵拼：gu2 din2 mat6 lei5 hok6）泛指一柞 15 至 19 世紀成形嘅物理學理論，一般包括古典力學、古典電磁學、同熱力學等嘅理論框架。

物理學知識喺 15 至 19 世紀期間嘅歐美地區有重大嘅躍進，而呢個時期嗰套物理學理論就係所謂嘅古典物理學。「古典物理學」一詞可以指廿世紀之前嘅物理學，而狹義上係指 15 世紀晚期至 19 世紀晚期嘅一柞物理理論；當時嘅西歐（同後嚟美國）喺各門嘅科學上有咗重大進展，出咗好似牛頓（Sir Isaac Newton）等嘅大科學家以及一套完整嘅科學方法思想，開始全面噉運用數學模型描述物理學所研究嘅現象（比起齋用文字描述現象更加精確），產生咗好多到咗今日都仲有用嘅理論同概念－呢啲物理理論可以喺一般地球環境下做非常準確嘅預測。另一方面，西人亦都係喺呢個時期開始將物理學視為一個獨立領域嘅^[1][2]。

涵括

古典物理學包含咗三大重要理論（以下嘅理論會用到微積分）：

• 古典力學：由牛頓等人搞起嘅一套理論框架；呢套理論假設咗伽利略式相對性（運動定律喺所有慣性參考系入面都一樣），會運用牛頓運動定律等嘅少數幾條定律嚟描述物件喺空間入面嘅郁動，喺一般地球環境下可以做到好準嘅預測。古典力學當中比較重要嘅定律有以下呢啲^[3][4]：

• 牛頓第二定律：

${\displaystyle \mathbf {F_{net}} =m\mathbf {a} }$；「一件物件受嘅淨力（${\displaystyle \mathbf {F_{net}} }$）等如佢嘅質量（${\displaystyle m}$）乘以加速度（${\displaystyle \mathbf {a} }$）」，呢條定律又可以寫做

${\displaystyle \mathbf {F_{net}} ={\frac {d{\vec {p}}}{dt}}=m{\vec {a}}}$；${\displaystyle p}$ 係指動量（嚿物體嘅質量同速度相乘），而 ${\displaystyle {\frac {d{\vec {p}}}{dt}}}$ 係動量隨住時間改變嘅率。

• 由古典力學嘅推論嗰度仲可以帶出動能（KE）嘅概念，一件物件帶嘅動能可以用以下呢條式表達：

${\displaystyle \mathbf {KE} ={{1 \over 2}mv^{2}}}$，當中 ${\displaystyle v}$ 係件物件嘅速度。

• 古典電磁學：建基於古典力學，用古典力學嘅方法嚟分析帶電荷物件嘅郁動，以及呢啲郁動會點樣影響電場同磁場；古典電磁學包括咗麥士維方程組－由麥士維（James Clerk Maxwell）諗出嚟、用四條方程式解釋嗮（當時已知嘅）電磁現象嘅理論。以 ${\displaystyle \mathbf {E} }$ 表示電場，${\displaystyle \mathbf {B} }$ 代表磁場，用微分方程寫嘅話^[5][6]：

• 高斯定律：

${\displaystyle \nabla \cdot \mathbf {E} ={\frac {\rho }{\varepsilon _{0}}}}$；簡單啲用口常用語講，即係「電荷嘅存在會產生電場，而一個封閉表面嘅電通量同電荷量成正比」。

• 高斯磁定律：

${\displaystyle \nabla \cdot \mathbf {B} =0}$；用口常用語講，即係「當一個磁偶極產生磁場，成個空間嘅磁場總和會係 0」。

• 法拉第電磁感應定律：

${\displaystyle \nabla \times \mathbf {E} =-{\frac {\partial \mathbf {B} }{\partial t}}}$；簡單啲講就係「當一個空間有磁場改變嗰陣，就會產生電場」。

• 安培定律：

${\displaystyle \nabla \times \mathbf {B} =\mu _{0}\left(\mathbf {J} +\varepsilon _{0}{\frac {\partial \mathbf {E} }{\partial t}}\right)}$；簡單啲講就係「穩定嘅電場或者電場改變會產生磁場」。

• 上述呢柞定律仲可以攞嚟分析光等嘅電磁波嘅行為^[7]。

有電場就表示帶電粒子會受力，而根據牛頓第二定律，任何嘢受力都會得到一個非零嘅加速度；帶電粒子嘅移動產生電流。

• 熱力學：用幾條熱力學定律解釋能量相關現象嘅理論^[8][9]：

• 能量守恆定律：

${\displaystyle \Delta U_{\rm {system}}=Q+W}$；${\displaystyle \Delta U_{\rm {system}}}$ 指一個封閉系統嘅能量改變，${\displaystyle Q}$ 指以熱形式供俾個系統嘅能量，而 ${\displaystyle W}$ 指個系統作喺周圍嗰度嘅熱作功－簡單講就係，「一個封閉系統嘅能量改變等如佢吸嘅能量同釋放嘅能量嘅總和，能量唔會無端端多咗或者少咗」。

• 熱力學第二定律：

${\displaystyle \delta Q=T\,dS\,}$，呢個 ${\displaystyle S}$ 係熵；簡單講，意思係兩個互相有能量交流嘅系統梗係會傾向最後變成平衡嘅狀態。

（可以睇埋統計力學）

... 等等。

影響

睇埋：決定論

古典物理學喺廿世紀前取得巨大嘅成功，而且當中嘅某啲諗法助長咗決定論嘅思潮：由呢柞理論組成嘅世界觀能夠解釋同預測大部份用肉眼觀察到嘅物理現象，而且呢啲理論做起預測嗰陣嘅誤差好細，勁到有物理學家仲揚言話呢套理論框架有能力解釋嗮所有嘢，未來嘅物理學家將會冇嘢做；除此之外，古典物理學好多諗法都同古典嘅決定論相容－呢個理論框架冇本質上隨機嘅現象（例如上述嗰啲方程式冇任何隨機變數），所以好多當時嘅哲學家同物理學家都認為，宇宙喺本質上係合乎決定論嘅－佢哋相信喺任何一個時間點，喺一個封閉系統入面，只要人完全知道嗮嗰個系統嘅狀態，就會有能力完全預測個系統下一刻所有部份嘅狀態，而人做唔到呢樣嘢純粹係因為技術問題搞到佢哋做唔到完美嘅量度^[10]。呢種世界觀係所謂嘅機械鐘宇宙－佢哋話一個噉樣嘅宇宙就好似一個機械鐘噉，係一部完美噉跟住物理定律嚟行嘅機械^[11]。

睇埋

• 現代物理學

引述

1. Guicciardini, N. (1999). Reading the Principia: The Debate on Newton's Methods for Natural Philosophy from 1687 to 1736. New York: Cambridge University Press.
2. Ben-Chaim, M. (2004). Experimental Philosophy and the Birth of Empirical Science: Boyle, Locke and Newton. Aldershot: Ashgate Publishing.
3. Morin, David (2008). Introduction to Classical Mechanics. New York: Cambridge University Press. ISBN 9780521876223.
4. Barut, Asim O. (1980) [1964]. Introduction to Classical Mechanics. New York: Dover Publications. ISBN 9780486640389.
5. Imaeda, K. (1995), "Biquaternionic formulation of Maxwell’s Equations and their solutions", Clifford Algebras and Spinor Structures (editors—Rafał Ablamowicz, Pertti Lounesto) Springer.
6. Bruce J. Hunt (1991). The Maxwellians, chapter 5 and appendix, Cornell University Press.
7. Whittaker, E. T., 1960, History of the Theories of the Aether and Electricity, Harper Torchbooks, New York.
8. Guggenheim, E.A. (1985). Thermodynamics. An Advanced Treatment for Chemists and Physicists, seventh edition, North Holland, Amsterdam.
9. Lebon, G., Jou, D., Casas-Vázquez, J. (2008). Understanding Non-equilibrium Thermodynamics. Foundations, Applications, Frontiers, Springer, Berlin,
10. Born, M. (1969). Is classical mechanics in fact deterministic?. In Physics in My Generation (pp. 78-83). Springer: Berlin Heidelberg.
11. Levinson, M. H. (2012). The clockwork universe: Isaac newton, the royal society, and the birth of the modern world. ETC.: A Review of General Semantics, 69(4), 479-480.