History of classical mechanics
یہ مضمون کلاسیکی میکینکس کی تاریخ سے متعلق ہے۔ قدیم یونانی فلسفی، خاص طور پر ارسطو، سب سے پہلے تجویز کرنے والوں میں شامل تھے کہ تجریدی اصول فطرت پر حکومت کرتے ہیں۔ ارسطو نے آن دی ہیونز میں استدلال کیا کہ زمینی اجسام اپنی "قدرتی جگہ" پر اٹھتے یا گرتے ہیں اور ایک قانون کے طور پر درست تخمینہ بیان کیا ہے کہ کسی شے کے گرنے کی رفتار اس کے وزن کے متناسب ہوتی ہے اور اس سیال کی کثافت کے الٹا متناسب ہوتی ہے جس سے وہ گر رہا ہوتا ہے۔ ارسطو منطق اور مشاہدے پر یقین رکھتا تھا لیکن فرانسس بیکن کو تجربے کا سائنسی طریقہ تیار کرنے میں اٹھارہ سو سال سے زیادہ کا وقت لگے گا، جسے اس نے فطرت کی تکلیف قرار دیا۔ ارسطو نے "قدرتی حرکت" اور "جبری حرکت" کے درمیان فرق دیکھا، اور اس کا خیال تھا کہ "ایک صفر میں" i.e.vacuum، آرام میں موجود جسم آرام میں رہے گا اور حرکت میں موجود جسم کی وہی حرکت جاری رہے گی۔ اس طرح، ارسطو وہ پہلا شخص تھا جس نے جمود کے قانون سے ملتا جلتا نقطہ نظر اختیار کیا۔ تاہم، ان کا خیال تھا کہ خلا ناممکن ہوگا کیونکہ آس پاس کی ہوا اسے فوری طور پر بھرنے کے لیے دوڑ پڑے گی۔ ان کا یہ بھی ماننا تھا کہ ایک بار لاگو ہونے والی قوتوں کو ہٹانے کے بعد کوئی چیز غیر فطری سمت میں حرکت کرنا بند کر دے گی۔ بعد میں ارسطویوں نے ایک تفصیلی وضاحت تیار کی کہ تیر کمان چھوڑنے کے بعد ہوا میں کیوں اڑتا رہتا ہے، یہ تجویز کرتے ہوئے کہ ایک تیر اس کے تناظر میں ایک خلا پیدا کرتا ہے، جس میں ہوا پیچھے سے دھکیلتی ہے۔ ارسطو کے عقائد آسمان کی سرکلر یکساں حرکتوں کے کمال پر افلاطون کی تعلیمات سے متاثر تھے۔ نتیجے کے طور پر، اس نے ایک قدرتی ترتیب کا تصور کیا جس میں آسمان کی حرکتیں لازمی طور پر کامل تھیں، بدلتے ہوئے عناصر کی زمینی دنیا کے برعکس، جہاں افراد وجود میں آتے ہیں اور گزر جاتے ہیں۔ ایک اور روایت ہے جو قدیم یونانیوں سے ملتی ہے جہاں ریاضی کو آرام یا حرکت میں موجود اجسام کا تجزیہ کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، جو کچھ پائتھاگوریوں کے کام سے ہی مل سکتی ہے۔ اس روایت کی دیگر مثالوں میں یوکلڈ (آن دی بیلنس)، آرکیمیڈیز (آن دی ایکولبریئم آف پلینز، آن فلوٹنگ باڈیز)، اور ہیرو (میکینکا) شامل ہیں۔ بعد میں، اسلامی اور بازنطینی اسکالرز نے ان کاموں کی تعمیر کی، اور یہ بالآخر 12 ویں صدی میں اور پھر نشاۃ ثانیہ کے دوران مغرب میں دوبارہ متعارف کروائے گئے یا دستیاب ہو گئے۔ قرون وسطی کے نظریاتی فارسی اسلامی پولی میتھ ابن سینا نے اپنا نظریہ حرکت دی بک آف ہیلنگ (1020) میں شائع کیا۔ انہوں نے کہا کہ پھینکنے والے کے ذریعہ ایک پروجیکٹائل کو محرک فراہم کیا جاتا ہے، اور اسے مستقل کے طور پر دیکھا جاتا ہے، جس میں اسے ختم کرنے کے لیے فضائی مزاحمت جیسی بیرونی قوتوں کی ضرورت ہوتی ہے۔ ابن سینا نے 'قوت' اور 'جھکاؤ' (جسے "مئیل" کہا جاتا ہے) کے درمیان فرق کیا، اور استدلال کیا کہ جب کوئی شے اپنی قدرتی حرکت کے خلاف ہوتی ہے تو اس نے طاقت حاصل کی۔ لہذا اس نے یہ نتیجہ اخذ کیا کہ حرکت کا تسلسل اس جھکاؤ سے منسوب ہے جو شے کی طرف منتقل ہوتا ہے، اور وہ شے اس وقت تک حرکت میں رہے گی جب تک کہ مئیل خرچ نہ ہو جائے۔ انہوں نے یہ بھی دعوی کیا کہ خلا میں پروجیکٹائل اس وقت تک نہیں رکے گا جب تک کہ اس پر عمل نہ کیا جائے۔ حرکت کا یہ تصور نیوٹن کے حرکت کے پہلے قانون جمود سے مطابقت رکھتا ہے۔ جس میں کہا گیا ہے کہ حرکت میں موجود کوئی شے اس وقت تک حرکت میں رہے گی جب تک کہ اس پر کسی بیرونی قوت کا عمل نہ ہو۔ اس خیال کو جو ارسطو کے نقطہ نظر سے متصادم تھا، بعد میں جان بریڈن نے "محرک" کے طور پر بیان کیا، جو ابن سینا کی کتاب شفا یابی سے متاثر تھا۔ 12 ویں صدی میں، ہیبت اللہ ابو البرکات البغدادی نے پروجکٹائل موشن پر اویسینا کے نظریہ کو اپنایا اور اس میں ترمیم کی۔ اپنی کتاب المطبر میں، ابو البرکات نے بیان کیا ہے کہ حرکت کرنے والا حرکت کرنے والے پر ایک پرتشدد جھکاؤ (مایل قصری) پیدا کرتا ہے اور یہ کم ہوتا جاتا ہے کیونکہ حرکت کرنے والی چیز حرکت کرنے والے سے خود کو دور کرتی ہے۔ شلومو پائنز کے مطابق، البغدادی کا نظریہ حرکت "ارسطو کے بنیادی متحرک قانون کی سب سے قدیم نفی تھی [یعنی، کہ ایک مستقل قوت ایک یکساں حرکت پیدا کرتی ہے]، [اور اس طرح کلاسیکی میکانکس کے بنیادی قانون کے مبہم انداز میں ایک توقع ہے [یعنی، کہ مسلسل لاگو ہونے والی قوت ایکسلریشن پیدا کرتی ہے]"۔ 14 ویں صدی میں، فرانسیسی پادری جین بریڈن نے محرک کا نظریہ تیار کیا، جس پر ابن سینا کا ممکنہ اثر تھا۔ ہالبرسٹڈٹ کے بشپ البرٹ نے اس نظریہ کو مزید آگے بڑھایا۔ کلاسیکی میکینکس کی تشکیل گیلیلیو گیلیلی کی دوربین کی ترقی اور اس کے مشاہدات نے اس خیال کو مزید چیلنج کیا کہ آسمان ایک کامل، غیر متغیر مادے سے بنے تھے۔ کوپرنیکس کے ہیلیوسینٹرک مفروضے کو اپناتے ہوئے، گیلیلیو کا خیال تھا کہ زمین دوسرے سیاروں کی طرح ہے۔ اگرچہ مشہور ٹاور آف پیسا کے تجربے کی حقیقت متنازعہ ہے، لیکن اس نے جھکی ہوئی سطح پر گیندوں کو رول کرکے مقداری تجربات کیے۔ اس کا تیز رفتار حرکت کا درست نظریہ بظاہر تجربات کے نتائج سے اخذ کیا گیا تھا۔ گیلیلیو نے یہ بھی پایا کہ عمودی طور پر گرا ہوا ایک جسم اسی وقت زمین سے ٹکرا جاتا ہے جب ایک جسم افقی طور پر پیش کیا جاتا ہے، لہذا یکساں طور پر گھومنے والی زمین میں اب بھی کشش ثقل کے تحت زمین پر گرتی ہوئی اشیاء ہوں گی۔ مزید نمایاں طور پر، اس نے زور دے کر کہا کہ یکساں حرکت آرام سے الگ نہیں ہے، اور اسی طرح نظریہ اضافیت کی بنیاد بنتی ہے۔ کوپرنیکن فلکیات کی قبولیت کے حوالے سے، اٹلی سے باہر 17 ویں صدی میں سائنس پر گیلیلیو کا براہ راست اثر شاید بہت زیادہ نہیں تھا۔ اگرچہ اٹلی اور بیرون ملک تعلیم یافتہ عام لوگوں پر ان کا اثر کافی تھا، لیکن یونیورسٹی کے پروفیسروں میں، سوائے ان کے چند شاگردوں کے، یہ نہ ہونے کے برابر تھا۔ گیلیلیو اور نیوٹن کے زمانے کے درمیان، کرسٹین ہیوجینز مغربی یورپ کے سب سے بڑے ریاضی دان اور طبیعیات دان تھے۔ انہوں نے لچکدار تصادم کے لیے تحفظ کا قانون وضع کیا، سنٹریپیٹل فورس کے پہلے نظریات تیار کیے، اور ارتعاش کرنے والے نظاموں کا متحرک نظریہ تیار کیا۔ اس نے دوربین میں بھی بہتری لائی، سیٹرن کا چاند ٹائٹن دریافت کیا، اور پنڈلم گھڑی ایجاد کی۔ روشنی کا ان کا لہر نظریہ، جو ٹریٹ ڈی لا لومیئر میں شائع ہوا، بعد میں فریسنل نے ہیوجینز-فریسنل اصول کی شکل میں اپنایا۔ سر آئزک نیوٹن وہ پہلے شخص تھے جنہوں نے حرکت کے تین قوانین (جمود کا قانون، اوپر بیان کردہ ان کا دوسرا قانون، اور عمل اور رد عمل کا قانون) کو یکجا کیا، اور یہ ثابت کیا کہ یہ قوانین زمینی اور آسمانی اشیاء دونوں پر حکومت کرتے ہیں۔ نیوٹن اور ان کے زیادہ تر ہم عصروں کو امید تھی کہ کلاسیکی میکانکس روشنی (ہندسی آپٹکس کی شکل میں) سمیت تمام ہستیوں کی وضاحت کر سکے گا۔ نیوٹن کے بجتوں کے بارے میں نیوٹن کی اپنی وضاحت لہر کے اصولوں سے گریز کرتی تھی اور یہ مانتی تھی کہ روشنی کے ذرات شیشے سے تبدیل یا پرجوش ہوتے ہیں اور گونجتے ہیں۔ نیوٹن نے کیلکولس بھی تیار کیا جو کلاسیکی میکانکس میں شامل ریاضیاتی حسابات کو انجام دینے کے لیے ضروری ہے۔ تاہم یہ گوٹ فرائیڈ لیبنز ہی تھے جنہوں نے، نیوٹن سے آزادانہ طور پر، مشتق اور انٹیگرل کے اشارے کے ساتھ ایک کیلکولس تیار کیا جو آج تک استعمال ہوتا ہے۔ کلاسیکی میکانکس وقت مشتقات کے لیے نیوٹن کے ڈاٹ نوٹیشن کو برقرار رکھتا ہے۔ لیون ہارڈ اویلر نے نیوٹن کے حرکت کے قوانین کو دو اضافی قوانین کے ساتھ ذرات سے سخت اجسام تک بڑھایا۔ قوتوں کے تحت ٹھوس مواد کے ساتھ کام کرنا ایسی شکلوں کا باعث بنتا ہے جن کی مقدار مقرر کی جا سکتی ہے۔ اس خیال کو اویلر (1727) نے واضح کیا تھا، اور 1782 میں جیورڈانو ریکاٹی نے کچھ مواد کی لچک کا تعین کرنا شروع کیا، اس کے بعد تھامس ینگ۔ سائمن پوسن نے پوسن تناسب کے ساتھ مطالعہ کو تیسری جہت تک بڑھایا۔ گیبریل لامے نے ڈھانچوں کے استحکام کو یقینی بنانے کے لیے مطالعہ پر توجہ دی اور لامے پیرامیٹرز کو متعارف کرایا۔ ان کوفشنٹس نے لکیری لچک کا نظریہ قائم کیا اور تسلسل میکانکس کا میدان شروع کیا۔ نیوٹن کے بعد، دوبارہ تشکیلوں نے بتدریج بہت زیادہ مسائل کے حل کی اجازت دی۔ پہلا 1788 میں ایک اطالوی-فرانسیسی ریاضی دان جوزف لوئس لگرینج نے تعمیر کیا تھا۔ لاگرانجین میکانکس میں حل کم سے کم عمل کے راستے کا استعمال کرتا ہے اور تغیرات کے حساب کی پیروی کرتا ہے۔ ولیم روون ہیملٹن نے 1833 میں لاگرانجین میکانکس کو دوبارہ تشکیل دیا۔ ہیملٹنین میکینکس کا فائدہ یہ تھا کہ اس کے فریم ورک نے بنیادی اصولوں پر زیادہ گہرائی سے نظر ڈالنے کی اجازت دی۔ ہیملٹنین میکانکس کا زیادہ تر فریم ورک کوانٹم میکانکس میں دیکھا جا سکتا ہے تاہم کوانٹم اثرات کی وجہ سے اصطلاحات کے صحیح معنی مختلف ہوتے ہیں۔ اگرچہ کلاسیکی میکانکس بڑی حد تک دیگر "کلاسیکی طبیعیات" کے نظریات جیسے کلاسیکی برقی حرکیات اور تھرموڈینامکس کے ساتھ مطابقت رکھتا ہے، لیکن کچھ مشکلات 19 ویں صدی کے آخر میں دریافت ہوئیں جنہیں صرف مزید جدید طبیعیات ہی حل کر سکتی تھی۔ جب کلاسیکی تھرموڈینامکس کے ساتھ ملایا جاتا ہے، تو کلاسیکی میکانکس گبز پیراڈوکس کی طرف لے جاتا ہے جس میں اینٹروپی ایک اچھی طرح سے متعین مقدار نہیں ہے۔ جیسے جیسے تجربات جوہری سطح تک پہنچے، کلاسیکی میکانکس تقریبا ایسی بنیادی چیزوں کی وضاحت کرنے میں ناکام رہے جیسے کہ توانائی کی سطح اور ایٹموں کے سائز۔ ان مسائل کو حل کرنے کی کوشش کوانٹم میکانکس کی ترقی کا باعث بنی۔ اسی طرح، رفتار کی تبدیلیوں کے تحت کلاسیکی برقی مقناطیسیت اور کلاسیکی میکانکس کے مختلف رویے نے نظریہ اضافیت کو جنم دیا۔ عصری دور میں کلاسیکی میکانکس 20 ویں صدی کے آخر تک طبیعیات میں کلاسیکی میکانکس اب ایک آزاد نظریہ نہیں رہا۔ کلاسیکی برقی مقناطیسیت کے ساتھ، یہ رشتہ دار کوانٹم میکانکس یا کوانٹم فیلڈ تھیوری میں شامل ہو گیا ہے۔ یہ بڑے ذرات کے لیے غیر رشتہ دار، غیر مقدار میکانی حد کی وضاحت کرتا ہے۔ کلاسیکی میکینکس ریاضی دانوں کے لیے بھی تحریک کا ذریعہ رہا ہے۔ یہ احساس کہ کلاسیکی میکانکس میں فیز اسپیس ایک قدرتی وضاحت کو سمپلیکٹک کئی گنا (درحقیقت جسمانی دلچسپی کے زیادہ تر معاملات میں ایک کوٹینجینٹ بنڈل) کے طور پر تسلیم کرتا ہے، اور سمپلیکٹک ٹوپولوجی، جسے ہیملٹنین میکانکس کے عالمی مسائل کے مطالعہ کے طور پر سمجھا جا سکتا ہے، 1980 کی دہائی سے ریاضی کی تحقیق کا ایک زرخیز شعبہ رہا ہے۔ کلاسیکی میکانکس کی میکانکس ٹائم لائن بھی دیکھیں۔ کلاسیکی میکانکس کلاسیکی میکانکس آئزک نیوٹن