古典物理学

古典物理学（こてんぶつりがく、Physics in the Classical Limit）とは、量子力学を含まない物理学。その多くは量子力学が発達する前の原理に基づいて体系だてられたものだが、量子力学と同時またはそれ以降に構築された特殊相対性理論、一般相対性理論も含まれる。現代物理学の対義語では必ずしもないので注意を要する。

対象

古典物理学には以下の様な分野が含まれる。

• 古典力学
  • ニュートン力学
  • 古典的なラグランジュ力学やハミルトン力学
• 古典電磁気学（マクスウェルの方程式）
• 古典熱力学
• 特殊相対性理論と一般相対性理論
• 古典的なカオス理論

概要

古典物理学の法則が通用する範囲は、宇宙の大きさからせいぜい原子や分子の大きさのレベルまでである。原子内または原子間では古典物理学の法則は破れており、現象の正確な記述ができない。

さらに、光は本質的に量子的な振る舞いを示すため、古典物理学では電磁波をうまく扱うことができない。量子論と違って、古典物理学は完全な決定論である。

数学的には、古典物理学の方程式にはプランク定数が現れない。対応原理やエーレンフェストの定理によると、系をプランク定数に比べて十分大きく、重くすることにより、量子物理学から古典物理学が導かれる。これが、日常生活レベルの巨視的な系では量子的な効果を気にしなくてもよい理由である。しかし、巨視的な系においても、超低温などの条件下では超流動のように量子効果が現れる。今日物理学で最も精力的に研究が進められている量子デコヒーレンスの分野では、古典物理学の扱う巨視的な世界で量子効果がどのように現れるかが調べられている。

なお、現代物理学という用語は、量子力学もしくは20世紀から21世紀の物理学を表す、定義の曖昧な言葉である。これには量子理論が必ず含まれる一方で、相対性理論は含む場合と含まない場合がある。相対性理論は、観測という行為が対象物に何らの変化ももたらさない立場に立っているため、現代物理学を量子力学と同義とした場合は含まれないが、文字通り現代の物理学とした場合には含まれる。