Zasada superpozycji charakteryzuje się tym, żeznalezione w wielu gałęziach fizyki. Jest to przepis mający zastosowanie w wielu przypadkach. Jest to jedno z ogólnych praw fizycznych, na których opiera się fizyka jako nauka. Dlatego warto zwrócić uwagę naukowców, którzy używają go w różnych sytuacjach.
Jeśli weźmiemy pod uwagę zasadę superpozycji w najbardziej ogólnym sensie, to zgodnie z nią suma skutków sił zewnętrznych działających na cząstkę będzie składać się z indywidualnych wartości każdej z nich.
Ta zasada dotyczy różnych liniowychsystemy tj. takie systemy, których zachowanie można opisać relacjami liniowymi. Przykładem jest prosta sytuacja, w której fala liniowa rozchodzi się w określonym ośrodku, w którym to przypadku jego właściwości zostaną zachowane nawet pod wpływem zaburzeń wynikających z samej fali. Te właściwości są określone jako konkretna suma efektów każdego z harmonijnych składników.
Obszary zastosowania
Jak już wspomniano, zasada superpozycji mawystarczająco szeroki zakres. Najwyraźniej jego działanie można zobaczyć w elektrodynamice. Należy jednak pamiętać, że rozważając zasadę superpozycji, fizyka nie uważa jej za konkretny postulat, a mianowicie konsekwencję teorii elektrodynamiki.
Na przykład w elektrostatyce ta zasadadziała w badaniu pola elektrostatycznego. Układ ładunków w określonym punkcie tworzy napięcie, które będzie sumą natężeń pola każdego ładunku. Wniosek ten stosuje się w praktyce, ponieważ można go wykorzystać do obliczenia energii potencjalnej oddziaływania elektrostatycznego. W takim przypadku konieczne będzie obliczenie energii potencjalnej każdego pojedynczego ładunku.
Potwierdza to równanie Maxwella, któreliniowo w próżni. Oznacza to również fakt, że światło nie rozprasza się, ale rozprzestrzenia się liniowo, więc poszczególne promienie nie wchodzą ze sobą w interakcje. W fizyce zjawisko to jest często nazywane zasadą superpozycji w optyce.
Warto również zauważyć, że w fizyce klasycznejzasada superpozycji wynika z liniowości równań poszczególnych ruchomych układów liniowych, dlatego jest przybliżona. Opiera się na głębokiej dynamice, ale bliskość nie czyni go uniwersalnym ani podstawowym.
W szczególności silne pole grawitacyjneopisane innymi równaniami, nieliniowymi, dlatego zasada nie może być zastosowana w takich sytuacjach. Makroskopowe pole elektromagnetyczne również nie spełnia tej zasady, ponieważ zależy od wpływu pól zewnętrznych.
Jednak zasada superpozycji sił jestfundamentalne w fizyce kwantowej. Jeśli w innych sekcjach jest używany z pewnymi błędami, to działa dość dokładnie na poziomie kwantowym. Każdy układ kwantowo-mechaniczny jest przedstawiany z funkcji falowych i wektorów przestrzeni liniowej, a jeśli spełnia funkcje liniowe, wówczas jego stan jest określony przez zasadę superpozycji, tj. składa się z superpozycji każdego stanu i funkcji falowej.
Granice zastosowania są raczej arbitralne.Równania klasycznej elektrodynamiki są liniowe, ale nie jest to podstawowa zasada. Najbardziej podstawowe teorie fizyki buduje się za pomocą równań nieliniowych. Oznacza to, że zasada superpozycji w nich się nie spełni, tutaj możemy zaliczyć ogólną teorię względności, chromodynamikę kwantową, a także teorię Yang-Millsa.
W niektórych systemach, w których zasady liniowościtylko częściowo stosuje się zasadę superpozycji, na przykład słabe oddziaływania grawitacyjne. Ponadto, rozważając oddziaływanie atomów i cząsteczek, zasada superpozycji również nie jest zachowana, co tłumaczy różnorodność właściwości fizycznych i chemicznych materiałów.
