Plik współczesna fizyka To ta, która rozwija się w okresie współczesnym, od rewolucji francuskiej do chwili obecnej, czyli od XVIII wieku do chwili obecnej. W ten sposób współczesna fizyka i najnowsze teorie dotyczące cząstek i kosmologii są uważane za część współczesnej fizyki..
Dobrze znane prawa mechaniki i powszechnej grawitacji Izaaka Newtona, a także prawa ruchu planet sformułowane przez Johannesa Keplera, są uważane za część fizyka klasyczna, ponieważ pochodzą z XVII wieku i nie są częścią współczesnej fizyki.
Indeks artykułów
Formalnie nauka fizyki obejmuje zjawiska naturalne, takie jak zmiana stanu ruchu ciał, charakterystyczne właściwości materii, jej podstawowe składniki i interakcje między nimi..
Oczywiście, o ile zmiany te nie pociągają za sobą powstawania nowych substancji lub procesów biologicznych. Ta definicja dotyczy zarówno fizyki klasycznej, jak i współczesnej..
Teraz skupimy się na głównych odkryciach i teoriach fizycznych rozwiniętych od rewolucji francuskiej do dnia dzisiejszego, pokrótce i w mniej lub bardziej chronologicznym porządku:
-Na nowo odkryto elektryczność i stworzono elektrostatyczny model siły, magnetyzmu i teorii elektromagnetycznej..
-Pojawiły się pojęcia energii potencjalnej i energii kinetycznej oraz pola.
-Ustanowiono prawa zachowania energii, materii i ładunku elektrycznego.
-Pojawiła się falowa teoria światła i po raz pierwszy dokonano dokładnego pomiaru prędkości światła. Zbadano również interakcje światła z polami elektrycznymi i magnetycznymi..
-Wraz z rewolucją przemysłową narodził się termodynamika. Ogłoszono drugą zasadę termodynamiki, a później pojęcie entropii, a także kinetyczną teorię gazów, mechanikę statystyczną i równanie Boltzmanna.
-Odkryto prawo promieniowania ciał (prawo Stefana) i prawo przemieszczenia długości fali emitowanej przez gorące ciało w funkcji jego temperatury (prawo Wiednia).
-Pojawiają się fale elektromagnetyczne, przewidywane teoretycznie, oprócz promieni rentgenowskich, naturalnej radioaktywności i elektronu, wszystko to pod koniec XIX wieku.
W tym czasie teorie klasyczne przeszły przez okres kryzysu, ponieważ wielu zjawisk odkrytych w XIX wieku nie można było wyjaśnić tymi teoriami. Konieczne było więc opracowanie nowej fizyki, znanej jako współczesna fizyka, który zasadniczo rozumie mechanikę kwantową i teorię względności.
Nowoczesna fizyka rozpoczęła się w 1900 roku wraz z odkryciem prawo promieniowania ciała doskonale czarnego Maxa Plancka, w którym koncepcja ile energii w oddziaływaniu promieniowania z materią.
W tym okresie opracowano modele atomowe, w których atom wydaje się składać z cząstek mniejszych niż sam atom. Są to elektrony, protony i neutrony.
Na początku XX wieku Ernest Rutherford odkrył jądro atomowe i stworzył model atomu z dodatnim i masywnym jądrem centralnym, otoczonym cząstkami światła o ładunku ujemnym. Jednak. model ten w krótkim czasie odstawiono na rzecz modeli bardziej dostosowanych do nowych odkryć.
Albert Einstein zaproponował w 1905 r., Że kwanty świetlne, tzw fotony, były jedynym sposobem wyjaśnienia efektu fotoelektrycznego. Foton to najmniejsza wiązka energii świetlnej, która zależy od jego częstotliwości.
Specjalna teoria względności, najbardziej znana kreacja Einsteina, stwierdza, że czas i masa są wielkościami fizycznymi zależnymi od układu odniesienia..
W ten sposób konieczne było wprowadzenie relatywistycznych poprawek do klasycznych praw ruchu..
Z drugiej strony ogólna teoria względności Alberta Einsteina ustanawia, że grawitacja nie jest siłą, ale raczej konsekwencją krzywizny czasoprzestrzeni, wytwarzanej przez ciała o masie, takie jak Słońce i planety. To wyjaśniałoby precesję peryhelium Merkurego i przewiduje krzywiznę światła..
Zakrzywienie światła przez masywne ciało, takie jak Słońce, zostało udowodnione ponad wszelką wątpliwość. To zjawisko powoduje powstawanie soczewek grawitacyjnych.
Naukowcy zaczęli więc myśleć o teoriach unifikacji, w których grawitacja i elektromagnetyzm są przejawami zniekształconych przestrzeni o większej niż cztery wymiarowości, jak teoria Kaluzy-Kleina..
Teoretyczna możliwość rozszerzania się wszechświata powstała wówczas dzięki pracom Aleksandra Friedmana opartym na ogólnej teorii względności, co zostało później potwierdzone.
Czarne dziury pojawiły się jako rozwiązania równań Einsteina. Hinduski fizyk Chandrasekhar wyznaczył granicę zapadania się gwiazdy w celu wytworzenia czarnej dziury.
Ważnym odkryciem był efekt Comptona, który stwierdza, że fotony, pomimo braku masy, mają pęd proporcjonalny do odwrotności ich długości fali. Stała proporcjonalności jest Stała Plancka.
Wraz z nadejściem mechaniki kwantowej ustalono również dualizm korpuskularno-falowy. Teoria przewidywała istnienie antymaterii, która rzeczywiście została odkryta. Pojawił się również neutron, a wraz z nim nowy model atomowy: model mechaniki kwantowej.
Ważnym wkładem jest obracać, właściwość cząstek subatomowych zdolna między innymi do wyjaśniania efektów magnetycznych.
Ta gałąź współczesnej fizyki pojawia się, gdy odkrywane są jądrowe procesy rozszczepienia i syntezy jądrowej. Pierwsza prowadziła do bomby atomowej i energii jądrowej, druga wyjaśnia produkcję energii przez gwiazdy, ale także doprowadziła do bomby wodorowej.
W poszukiwaniu kontrolowanej fuzji jądrowej odkryto, że proton i neutron mają struktury wewnętrzne: kwarki, podstawowe składniki protonów i neutronów.
Od tego czasu kwarki i elektrony uważano za cząstki fundamentalne, ale pojawiły się również nowe cząstki podstawowe: mion, pion, lepton tau i neutrina..
Pierwsza połowa XX wieku kończy się ważnym wkładem współczesnej fizyki:
-Nadprzewodnictwo i nadciekłość
-Maser i laser.
-Rezonans magnetyczny jąder atomowych, odkrycie, które daje początek dzisiejszym nieinwazyjnym systemom diagnostycznym.
-Główne osiągnięcia teoretyczne, takie jak elektrodynamika kwantowa i diagramy Feynmana, w celu wyjaśnienia podstawowych interakcji.
Teoria ta wyjaśnia nadprzewodnictwo, które stwierdza, że elektrony są cząstkami fermionika, oddziałują z siecią krystaliczną w taki sposób, że tworzą się pary elektronów z zachowaniem bozonów.
Daje początek koncepcji splątanie kwantowe i jego możliwe zastosowania w informatyce kwantowej. Ponadto proponuje się teleportację kwantową i kryptografię kwantową, których pierwsze eksperymentalne wdrożenia zostały już przeprowadzone..
Po odkryciu kwarków nastąpiło stworzenie standardowy model cząstek elementale, z dwoma dodatkowymi członkami: bozonami W i Z..
Zaobserwowano anomalie w szybkości rotacji gwiazd wokół centrum galaktyk, więc Vera Rubin proponuje istnienie ciemnej materii jako możliwego wyjaśnienia..
Nawiasem mówiąc, istnieją ważne dowody na istnienie ciemnej materii, spowodowane odkryciem soczewek grawitacyjnych bez widocznej masy, która wyjaśnia krzywiznę światła..
Innym ważnym obszarem badań jest entropia czarnej dziury i promieniowanie Hawkinga..
Potwierdzono również przyspieszoną ekspansję wszechświata i uważa się, że odpowiedzialna jest za nią ciemna energia..
XXI wiek rozpoczął się eksperymentalną produkcją plazmy kwarkowo-gluonowej i odkryciem neutrina Tau.
Przeprowadzono również dokładne obserwacje kosmicznego mikrofalowego tła, rzucając światło na teorie wczesnego formowania się wszechświata..
Często komentowanym odkryciem jest bozon Higgsa, cząstka odpowiedzialna za masy różnych cząstek podstawowych, wspierająca standardowy model cząstek..
Wykryte w 2015 roku fale grawitacyjne zostały przewidziane w pierwszej połowie XX wieku przez Alberta Einsteina. Są wynikiem zderzenia dwóch supermasywnych czarnych dziur.
W 2019 roku po raz pierwszy uzyskano obraz czarnej dziury, kolejne z przewidywań teorii względności.
Do działów współczesnej fizyki należą:
1.- Fizyka cząstek elementarnych
2.- Fizyka plazmy
3.- Obliczenia kwantowe i fotoniczne
4.- Astrofizyka i kosmologia
5.- Geofizyka i biofizyka.
6.- Fizyka atomowa i jądrowa
7.- Fizyka materii skondensowanej
Tematy fizyki, które są obecnie uważane za otwarte i są w pełni rozwijane, to:
-Fizyka układów złożonych, teorie chaosu i fraktale.
-Nieliniowe układy dynamiczne. Rozwój nowych technik i modeli prowadzących do rozwiązania takich systemów. Wśród jego zastosowań jest lepsza prognoza pogody.
-Teorie unifikacji, takie jak teoria strun i teoria M. Rozwój kwantowej grawitacji.
-Fizyka płynów i plazmy w reżimie burzliwym, która może znaleźć zastosowanie w rozwoju kontrolowanej syntezy jądrowej.
-Teorie na temat pochodzenia ciemnej materii i ciemnej energii. Gdyby zrozumiano te zjawiska, być może można by rozwinąć nawigację kosmiczną poprzez antygrawitację i konstrukcję silników WARP..
-Nadprzewodnictwo wysokotemperaturowe, mające zastosowanie w tworzeniu wydajniejszych systemów transportowych.
Jeszcze bez komentarzy