Klasična mehanika

2 POGLAVLJE 1. UVOD
Početkom dvadesetog stoljeća dolazi do postupnog povezivanja ovih pojmova. Najprije je
Einstein (slika 1.1) 1905. godine u svojoj Specijalnoj teoriji
relativnost povezao pojmove prostora i vremena u jednu jedinstvenu
tvorevinu nazvanu prostor-vrijeme, da bi neˇsto kasnije,
oko 1920. godine, u Općoj teoriji relativnost pokazao da
svojstva prostor-vremena (napose njegova zakrivljenost) ovise
o jednom svojstvu tvari koje se zove masa. Prostor bez tvari
jeravan(euklidski), doknazočnost tvari(uslijednjezine mase)
mijenja geometrijska svojstva prostora i čini ga zakrivljenim.
Geometriju ovakvih zakrivljenih prostora, već su ranije razvili
Riemann i Lobačevskij. Učinci opisani teorijama relativnosti
postaju zamjetni tek ako se tijela gibaju brzinama bliskim brzini
svjetlosti (specijalna teorija relativnosti) ili ako je masa
Slika 1.1: Albert Einstein, (Ulm
1879. - Princeton 1956.), njemački
teorijski fizičar.
redaveličinemaseplanetailizvijezda(općateorijarelativnosti). Uovojćemoseknjiziograničiti
Slika 1.2: Georg Friedrich Bernhard Riemann, (1826. -
1866.), njemački matematičar.
Slika 1.3: Nikolaj Ivanovič Lobačevskij, (1792. - 1856.),
ruski matematičar.
na pojave kod kojih učinci opisani teorijama relativnosti imaju vrlo mali utjecaj i zato ćemo ih
u cjelosti zanemariti (čak i u poglavlju o gravitaciji). Prostor ćemo shvaćati kao ravan euklidski,
homogen i izotropan kontinuum. Svojstvo homogenosti označava da prostor ima ista
svojstva u svakoj svojoj točki, tj. sve su točke ravnopravne, ne postoji istaknuta točka. Izotropnost
znači da prostor ima ista svojstva u svim smjerovima, tj. svi su smjerovi ravnopravni,
ne postoji istaknuti smjer u prostoru. Za dani konkretni problem, ova svojstva omogućavaju
najpogodniji odabir poloˇzaja ishodiˇsta koordinatnog sustava i smjerova koordinatnih osi.
Kvantna teorija
Govoreći o prostoru i vremenu, spomenuli smo i tvar navodeći jedno njezino svojstvo: masu.
Osim mase, tvar moˇze imati i neka druga svojstava kao ˇsto su: električni naboj, spin, čestice
tvari se mogu gibati odredenom brzinom, itd. Neka od tih svojstava su nam bliska iz svakodnevnog
ˇzivota (npr. masa ili brzina), dok postoje svojstva tvari (kao ˇsto je npr. spin), koja su
jako daleko od naˇse svakodnevice, ˇsto ih, naravno, ne čini i manje vaˇznima.
Paralelno s Einsteinovim radovima iz teorija relativnosti, u to se doba (početkom dvadesetog
stoljeća) razvijala i jedna nova grana fizike, koja će kasnije biti nazvana kvantnom mehanikom.
Ona je u bitnome promjenila dotadaˇsnje poimanje tvari. Stoljećima se zamiˇsljalo da se
tvarsastoji odmalihčestica, koje sujoˇsstariHeleni nazvalinedjeljivima (Demokritovi atomi, ili
danaˇsnjim jezikom rečeno: elementarne čestice). Gibanje tih malih čestica i njihovo medusobno
povezivanje, tvorilo je sav vidljivi prirodni svijet. Pokusi nad elektronima (npr. Comptonovo
rasprˇsenje) su pokazali da elementarne čestice nemaju samo čestična (korpuskularna) svojstva,