ニュートン力学の有効性について

質問

ウィキペディアによると

「現代の物理学では、ニュートン力学は、われわれが日常扱うスケールでの有効理論であると考えている。すなわち、質点の運動を考えるとき、特殊相対性理論は速度が光速よりも十分遅いときニュートン力学で近似でき、量子力学は運動量が十分に大きい場合にニュートン力学で近似できる。またニュートン力学に含まれることもあるニュートンの万有引力理論は、重力が弱い場合の一般相対性理論の近似である。」

とのことです。
上記解説の意味なんですが、

(1)ニュートン力学は日常レベルの現象説明に便利な簡便法であるが、厳密には正確ではない。その気になれば相対性理論や量子力学で、より厳密な計算が可能である。

(2)ニュートン力学と相対性理論や量子力学は適用範囲が異なるため、その都度適切な理論を選択する必要がある。但し、各理論の適用範囲同士は重複する。

(1)、(2)どちらかかと思ったんですが、もしかしたら「(3)どちらも間違い」でしょうか？

よろしくお願いします。

回答No.2

ILOVMIKI39 · ベストアンサー

私はニュートン力学と相対性理論は別物だと思っております。
もちろん相対性理論が生まれる為にはまずニュートン力学がありが前提ですが、
そのニュートン力学で説明できない事があるので新しい理論が発見(構築？)されたと思っています。
相対性理論は光速を基準に運動を考えます。ですから光速に近ければ近いほど相対性理論の計算は威力を発揮します。
光速よりの十分に遅い運動でも計算は出来ますがその時の値は私たちが体感できないレベルの極小の値のため
それを日常生活の運動の計算式に利用する事はナンセンスです。

つまり質問者さんの質問の答えとしては(１)(２)で問題ないと思います。
ところで相対性理論は重力に関係する運動の理論ですが、(力には相対性理論の分野と量子力学の分野があります。)
運動の計算は日常スケールではナンセンスとなりますが運動の捉え方はそのまま適応できる事もあります。
例えば「運動は観測者により相対的である。」はニュートン力学の否定であるが私たちが日常体験する事柄で説明可能です。

お礼

ご回答ありがとうございます。

考えてみれば、無数の要素がある自然界を理解力に限界のある人間の頭で無理矢理解釈するのですから、どの理論も簡便法的な要素はもっているのでしょうね。

理論同士どちらが理解のためのツールとして便利かという違いはあっても、どちらか厳密かという議論は無意味なのかもしれませんね。

回答No.1

noname#58790

ニュートン力学が物差しなんです。

これをスケールに、
特殊相対性理論

速度が光速よりも十分遅いときニュートン力学で近似でき
光速に近ければ、スケールは違う。

ニュートンがあって始めて相対性理論が存在可能なんです。
相対性理論を基礎に、量子力学が存在します。

ニュートンスケールは絶対です。
秤がなければ測る事すら出来ません。

お礼

ご回答ありがとうございます。

最初にニュートン力学ありきで、ニュートン力学で説明できない領域を補完するために特殊相対性理論や量子力学が考案されたという理解で良いでしょうか？

そうすると適用範囲ということでは(2)で概ね間違いではないということでしょうか？