Soveltamisen päällekkäisyyden periaate ja sen soveltamisrajat

Ylikuormituksen periaate on ominaista se, että seesiintyy monilla fysiikan aloilla. Tämä on muutamia säännöksiä, joita sovelletaan useisiin tapauksiin. Tämä on yksi yleisistä fyysisistä laeista, joihin fysiikka on rakennettu, tieteeksi. Tämä on myös huomattavaa tutkijoille, jotka soveltavat sitä eri tilanteissa.

Jos katsomme superpositioperiaatetta yleisimmin, niin sen mukaan hiukkaselle vaikuttavien ulkoisten voimien summa koostuu niiden kunkin yksittäisistä arvoista.

Tämä periaate pätee erilaisiin lineaarisiinjärjestelmät, i. Tällaisia ​​järjestelmiä, joiden käyttäytymistä voidaan kuvata lineaarisilla suhteilla. Esimerkki on yksinkertainen tilanne, jossa lineaarinen aalto etenee tietyssä väliaineessa, jolloin sen ominaisuudet säilyvät jopa aallon aiheuttamien häiriöiden vaikutuksesta. Nämä ominaisuudet määritellään kunkin harmonisen komponentin vaikutusten spesifiseksi summaksi.

Sovellusaloja

Kuten jo mainittiin, superposition periaate onriittävän laaja soveltamisala. Ilmeisimmin sen vaikutus näkyy sähködynamiikassa. On kuitenkin tärkeää muistaa, että fysiikka ei pidä sitä superpositioon nähden konkreettisena positiota, vaan sähködynamiikan teorian seurauksena.

Esimerkiksi sähköstaattisessa järjestelmässä tämä periaatetoimii sähköstaattisen kentän tutkimuksessa. Laskutusjärjestelmä tietyssä kohdassa luo jännityksen, joka lisätään kunkin maksun kenttätehokkuuksien summasta. Tätä päätelmää käytetään käytännössä, koska sen avulla on mahdollista laskea sähköstaattisen vuorovaikutuksen potentiaalinen energia. Tällöin on tarpeen laskea kunkin yksittäisen maksun potentiaalinen energia.

Tämä vahvistetaan Maxwell-yhtälöllä, jokalineaarisesti tyhjössä. Tämä merkitsee myös sitä, että valo ei hajota vaan leviää lineaarisesti, niin että yksittäiset säteet eivät ole vuorovaikutuksessa toistensa kanssa. Fysiikassa tätä ilmiötä kutsutaan usein optiikan päällekkäisyyksien periaatteeksi.

On myös huomattava, että klassisessa fysiikassapäällekkäisyyden periaate seuraa yksittäisten liikkuvien lineaaristen järjestelmien yhtälöiden lineaarisuutta ja on siksi likimääräinen. Se perustuu syviin dynaamisiin periaatteisiin, mutta läheisyys tekee siitä yleisen eikä ole perustavaa laatua.

Erityisesti voimakas gravitaatiokenttämuiden yhtälöiden kuvaama, ei-lineaarinen, siksi periaatetta ei voida soveltaa näissä tilanteissa. Makroskooppinen sähkömagneettinen kenttä ei myöskään kuulu tämän periaatteen piiriin, koska se riippuu ulkoisten kenttien vaikutuksista.

Voimien päällekkäisyyden periaate on kuitenkinolennainen kvanttifysiikassa. Jos muissa osissa sitä käytetään joillakin virheillä, se toimii kvanttitasolla melko tarkasti. Mikä tahansa kvanttimekaaninen järjestelmä kuvataan lineaarisen tilan aaltofunktioista ja vektoreista, ja jos se noudattaa lineaarisia toimintoja, sen tila määritetään superposition periaatteella, so. koostuu kunkin tilan ja aaltofunktion superpositiosta.

Sovellusrajat ovat melko ehdollisia. Klassisen elektrodynamiikan yhtälöt ovat lineaarisia, mutta tämä ei ole perussääntö. Suurin osa fysiikan perusaiheista perustuu epälineaarisiin yhtälöihin. Tämä tarkoittaa, että superposition periaate ei täyty niissä, tässä voimme määrätä yleisen suhteellisuusteorian, kvanttikromatodynamiikan ja myös Yang-Mills-teorian.

Joissakin järjestelmissä, joissa lineaarisuuden periaatteetne ovat vain osittain sovellettavissa, ja superposition periaatetta voidaan soveltaa ehdollisesti, esimerkiksi heikkoihin gravitaatiovaikutuksiin. Lisäksi kun tarkastellaan atomien ja molekyylien vuorovaikutusta, superposition periaatetta ei myöskään säilytetä, mikä selittää materiaalien fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien moninaisuuden.