עקרון הסופרפוזיציה ומגבלות יישומו

עקרון הסופרפוזיציה מאופיין בכך שהוא נמצא הרבה תחומי הפיזיקה. זוהי עמדה המשמשת במקרים מסוימים. זהו אחד החוקים הפיזיים הנפוצים שעליו הפיזיקה כמדע. זה מה שהוא בולט מדענים שהשתמשו בו במצבים שונים.

אם ניקח בחשבון את העיקרון הסופרפוזיציה תחושה כללית מאוד, לדבריו, הסכום של כוחות חיצוניים הפועלים על החלקיק מורכב של הערכים הבודדים עבור כל אחד מהם.

עיקרון זה חל על מערכות לינאריות שונות, למשל מערכות כאלה שהתנהגותם ידי ניתן לתאר משוואות ליניאריות. דוגמה לכך היא מצב פשוט שבו גל ליניארי מתפשט בכל סביבה מסוימת, ובמקרה תכונותיו תישמרנה גם תחת השפעת הפרעות הנובעות גל. מאפיינים אלה מוגדרים בסכום המסוים של התופעות של כל אחד מהמרכיבים ההרמוניים.

תחומי יישום

כפי שכבר הוזכר, עיקרון הסופרפוזיציה הוא רחב למדי בהיקפו. רוב ברור השפעתה ניתן לראות האלקטרודינמיקה. עם זאת, חשוב לזכור כי כאשר בוחנים את עיקרון הסופרפוזיציה, פיסיקה אינה רואה להתנות שלה בפרט, דהיינו התוצאה של תורת האלקטרודינמיקה.

לדוגמא, ב electrostatics עיקרון פעיל פועל בחקר השדה האלקטרוסטטי. מערכת תשלום בשלב מסוים יוצרת מתח, אשר יכלול את סכום עוצמות השדה של כל אחד האחראי. פלט זה משמש בפועל, כי זה יכול לשמש כדי לחשב את האנרגיה הפוטנציאלית של אינטראקציה אלקטרוסטטית. במקרה זה יש צורך לחשב את האנרגיה הפוטנציאלית של כל חיוב פרט.

זה אושר על ידי משוואת מקסוול, אשר היא לינארי בריק. זה גם נובע מן העובדה שהאור לא מפוזר, ומרחיב באופן ליניארי, כך קורה הפרט לא מתקשרות אחד עם השני. בפיזיקה, תופעה זו מכונה לעתים קרובות כמו עקרון הסופרפוזיציה אופטיקה.

ראוי גם לציין כי באופן עקרוני סופרפוזיציה הפיזיקה הקלאסית נובע הליניאריות של משוואות התנועה של מערכות לינאריות הפרט, כך הוא רק הערכה. היא מבוססת על עקרונות מעמיקים דינמיים, אבל הקרבה עושה את זה לא אוניוורסלי ולא יסודי.

בפרט החזק השדה הכביד מתאר משוואות אחרות, שאינו ליניארי, אולם העיקרון לא ניתן ליישם במצבים אלה. מאקרוסקופיים השדה האלקטרומגנטי הוא גם אינו כפוף לעקרון זה, כפי שהוא תלוי ההשפעה של שדות חיצוניים.

עם זאת, עקרון הסופרפוזיציה של כוחות הוא יסוד בפיזיקה הקוונטית. אם במקום אחר הוא משמש עם כמה טעויות, כי ברמה הקוונטית עובד די במדויק. כל מערכת מכניקה הקוואנטית מיוצגת על ידי פונקציות גל ו וקטורים של מרחב ליניארי, ואם זה כפוף פונקציה ליניארית, אז מעמדה מוגדרת על ידי עיקרון הסופרפוזיציה, כלומר, הוא מורכב סופרפוזיציה של כל מדינה ואת פונקציית הגל.

ההיקף למדי קונבנציונלי. המשוואות של תורת האלקטרודינמיקה הקלאסית הם ליניארי, אבל זה לא עקרוני. רוב התיאוריות הבסיסיות של הפיזיקה מבוססים על משוואות ליניאריות. משמעות הדבר היא כי בהם עקרון הסופרפוזיציה לא מבוצע כאן כוללים את כללי תורת היחסות, כרומודינמיקה קוונטית, ואת תורת ינג-מילס.

במערכות מסוימות שבו העקרונות ליניאריות חלו רק חלק, אולי כמקובל להיות מיושם עיקרון הסופרפוזיציה, למשל, אינטראקציות כביד חלשות. יתר על כן, כאשר בוחן את האינטראקציה של אטומים ומולקולות כמו עיקרון הסופרפוזיציה אינו נשמר, זה מסביר את מגוון תכונות פיסיקליות וכימיות של חומרים.