Принцип суперпозиции: понятие, характерные черты, сферы применения

Общее и частное в физике

Большинство важнейших физических теорий, открытых к настоящему времени, описывают вполне конкретную область окружающего мира: механическое движение, тепловые процессы, электромагнитные явления, микромир и т. д. Однако существуют принципы и положения, которые распространяют свое действие практически на все сферы физических явлений. Одной из таких теоретических основ является принцип суперпозиции.

Принцип суперпозиции

Понятие принципа суперпозиции

Для понимания сути этого явления следует учитывать, что окружающий человека мир многообразен, и на любую частицу в нем одновременно действует множество самых разнообразных сил. В соответствии с этим принцип суперпозиции трактуется обычно таким образом: для того чтобы определить результат воздействия на какое-либо конкретное тело всех внешних сил, достаточно сложить сумму количественных показателей сил, которые воздействуют на данный объект.

Характерные черты принципа суперпозиции

Принцип суперпозиции сил

Из этого определения можно сделать сразу несколько выводов, которые особо подчеркнут те или иные стороны действия данного положения. Во-первых, принцип суперпозиции предполагает, что если идет взаимодействие между двумя какими-либо частицами, то оно никаким образом не будет нарушено при появлении третьей частицы, которая, в свою очередь, начнет взаимодействовать с первыми двумя. Во-вторых, очень важное значение в молекулярной физике имеет то положение, что общий показатель энергии в системе, состоящей из определенного количества частиц, есть не что иное, как сумма энергий, которые возникают между парами взаимодействующих элементов. Наконец, в-третьих, с математической точки зрения данное теоретическое положение описывается линейным уравнением с четко определенным количеством частиц.

Принцип суперпозиции в квантовой механике

Принцип суперпозиции физика

Данный принцип применяется во многих разделах физики. При этом в разных областях он приобретает определенные качества, которые могут не иметь какого-то принципиального значения в других сферах. Так, в классической физике наибольшее значение имеет принцип суперпозиции сил, который как раз и описывается с помощью линейных уравнений. А вот в квантовой механике особое внимание уделяется волновым функциям. Как известно, если квантовая система может быть представлена разными состояниями, каждое из которых будет описываться отдельной функцией, то вполне возможно с физической точки зрения описать ее и другой функцией. В этом случае принцип суперпозиции будет отражать волновой характер явлений микромира.

Принцип суперпозиции и суперотбор

С точки зрения квантовой механики, данный принцип обладает многими чертами, которые просто невозможно представить визуально. Связано это с тем, что данный раздел физики имеет дело, прежде всего, с альтернативными состояниями объекта, которые, с точки зрения механики классической, должны попросту взаимоисключать друг друга. Принцип суперпозиции, физика которого на квантовом уровне еще не вполне ясна ученым, предполагает, помимо всего прочего, и необходимость так называемого суперотбора, то есть выбора того основного фактора, который оказывает в данный момент наибольшее воздействие на пучок сил.