Det moderne fysik Det er den, der udvikler sig i den moderne periode mellem den franske revolution til nutiden, det vil sige fra det 18. århundrede til nutiden. På denne måde betragtes moderne fysik og de nyeste teorier om partikler og kosmologi som en del af nutidens fysik..
De kendte mekaniske love og Isaac Newtons universelle tyngdekraft samt planetariske bevægelseslove formuleret af Johannes Kepler betragtes som en del af klassisk fysik, da de stammer fra det syttende århundrede og ikke er en del af nutidens fysik.
Artikelindeks
Formelt inkluderer fysikstudiet naturlige fænomener, såsom ændring i legems bevægelsestilstand, materiens karakteristiske egenskaber, dets grundlæggende komponenter og interaktionen mellem dem..
Selvfølgelig, så længe disse ændringer ikke involverer dannelsen af nye stoffer eller biologiske processer. Denne definition gælder både for klassisk og nutidig fysik..
Nu vil vi fokusere på de vigtigste opdagelser og fysiske teorier udviklet fra den franske revolution til i dag kort og i mere eller mindre kronologisk rækkefølge:
-Elektricitet blev genopdaget, og den elektrostatiske model for kraft, magnetisme og elektromagnetisk teori blev oprettet..
-Begreberne potentiel energi og kinetisk energi dukkede op såvel som feltets.
-Lovene om bevarelse af energi, stof og elektrisk ladning blev etableret.
-Bølgeteorien om lys gjorde sit udseende, og for første gang var der en nøjagtig måling af lysets hastighed. Interaktionerne mellem lys og elektriske og magnetiske felter blev også undersøgt..
-Med den industrielle revolution kom stigningen af termodynamik. Den anden lov om termodynamik blev forklaret og senere begrebet entropi, også den kinetiske teori om gasser, statistisk mekanik og Boltzmann-ligningen.
-Kroppens strålingslov (Stefans lov) og loven om forskydning af bølgelængden udsendt af et varmt legeme som en funktion af dets temperatur (Wins lov) blev opdaget.
-Elektromagnetiske bølger opstår, teoretisk forudsagt, ud over røntgenstråler, naturlig radioaktivitet og elektronen, alt dette i slutningen af det 19. århundrede.
På dette tidspunkt gennemgik klassiske teorier en kriseperiode, da mange af fænomenerne opdaget i det 19. århundrede ikke kunne forklares med disse teorier. Så det var nødvendigt at udvikle en ny fysik, kendt som moderne fysik, der grundlæggende forstår kvantemekanik og relativitetsteorien.
Moderne fysik begyndte i 1900 med opdagelsen af sort kropsstråling af Max Planck, hvor begrebet hvor mange energi i interaktionen mellem stråling og stof.
I denne periode blev der udviklet atommodeller, hvor atomet ser ud til at være sammensat af partikler, der er mindre end selve atomet. Disse er elektroner, protoner og neutroner.
I begyndelsen af det 20. århundrede opdagede Ernest Rutherford atomkernen og lavede en atommodel med en positiv og massiv central kerne omgivet af lyspartikler med en negativ ladning. Imidlertid. denne model blev afsat på kort tid til fordel for modeller, der var mere tilpasset til de nye opdagelser.
Albert Einstein foreslog i 1905, at den lysende kvante, kaldet fotoner, de var den eneste måde at forklare den fotoelektriske effekt på. En foton er den mindste bundt med lysenergi, som afhænger af dens frekvens.
Den særlige relativitetsteori, Einsteins bedst kendte skabelse, siger, at tid og masse er fysiske størrelser, der afhænger af referencerammen..
På denne måde var det nødvendigt at implementere relativistiske korrektioner til de klassiske bevægelseslove..
På den anden side fastslår Albert Einsteins generelle relativitetsteori, at tyngdekraften ikke er en kraft, men snarere en konsekvens af rum-tid-krumning, produceret af legemer med masse som solen og planeterne. Dette ville forklare nedgangen i Merkurius perihelium og forudsiger lysets krumning..
Bøjningen af lys af en massiv krop som solen blev bevist uden tvivl. Dette fænomen er det, der producerer tyngdekraftlinser.
Så forskere begyndte at tænke på foreningsteorier, hvor tyngdekraften og elektromagnetismen er manifestationer af forvrængede rum med større end fire dimensionaliteter, som Kaluza-Klein teorien..
Den teoretiske mulighed for et ekspanderende univers opstod derefter takket være Alexander Friedmans værker baseret på den generelle relativitetsteori, en kendsgerning, der senere blev bekræftet.
Sorte huller optrådte som løsninger på Einsteins ligninger. Den hinduistiske fysiker Chandrasekhar satte grænsen for stjernekollaps for at generere et sort hul.
En vigtig opdagelse var Compton-effekten, der fastslår, at fotoner, selvom de ikke har masse, har momentum, der er proportionalt med det omvendte af deres bølgelængde. Konstanten af proportionalitet er Planck er konstant.
Med ankomsten af kvantemekanik er bølgepartikel-dualiteten også etableret. Teorien forudsagde eksistensen af antimateriale, som faktisk blev opdaget. Neutronen dukkede også op og med den en ny atommodel: den kvantemekaniske model.
Et vigtigt bidrag er, at spin, en egenskab af subatomære partikler, der blandt andet kan forklare magnetiske effekter.
Denne gren af nutidig fysik vises, når de nukleare processer af fission og fusion opdages. Den første førte til atombomben og atomkraften, den anden forklarer produktionen af energi fra stjernerne, men førte også til H-bomben.
I søgen efter kontrolleret nuklear fusion blev det opdaget, at protonen og neutronen har interne strukturer: kvarker, grundlæggende bestanddele af protoner og neutroner.
Siden da er kvarker og elektroner blevet betragtet som grundlæggende partikler, men nye grundlæggende partikler dukkede også op: muon, pion, tau lepton og neutrinoer..
Den første halvdel af det 20. århundrede kulminerer med vigtige bidrag fra nutidens fysik:
-Superledningsevne og superfluiditet
-Maseren og laseren.
-Magnetisk resonansbilleddannelse af atomkerner, en opdagelse, der giver anledning til nutidens ikke-invasive diagnostiske systemer.
-Store teoretiske udviklinger såsom kvanteelektrodynamik og Feynman-diagrammer til forklaring af grundlæggende interaktioner.
Denne teori forklarer superledningsevne, som siger, at elektroner, som er partikler fermionik, interagere med krystalgitteret på en sådan måde, at elektroniske par dannes med bosonadfærd.
Det giver anledning til begrebet kvanteindvikling og dets mulige anvendelser inden for kvanteberegning. Derudover foreslås kvante teleportering og kvante kryptografi, hvoraf de første eksperimentelle implementeringer allerede er udført..
Opdagelsen af kvarker blev efterfulgt af oprettelsen af standard model for partikler elementals med yderligere to medlemmer: W- og Z-bosonerne.
Anomalier blev observeret i stjernernes rotationshastighed omkring galaksernes centrum, så Vera Rubin foreslår eksistensen af mørkt stof som en mulig forklaring..
Forresten er der vigtige beviser for mørkt stof på grund af opdagelsen af tyngdekraftlinser uden synlig masse, der forklarer lysets krumning..
Et andet vigtigt område af undersøgelsen er, at sort hul entropi og Hawking stråling..
Den accelererede udvidelse af universet er også blevet bekræftet, og mørk energi menes at være ansvarlig..
Det 21. århundrede begyndte med den eksperimentelle produktion af et kvark-gluon plasma og opdagelsen af Tau neutrino.
Nøjagtige observationer af den kosmiske mikrobølgebaggrund blev også foretaget, hvilket kaster lys over tidlige dannelsesteorier i universet..
En meget kommenteret opdagelse er den fra Higgs-bosonen, den partikel, der er ansvarlig for massen af de forskellige grundlæggende partikler, der understøtter standardmodellen for partikler..
Detekteret i 2015 blev gravitationsbølger forudsagt i første halvdel af det 20. århundrede af Albert Einstein. De er resultatet af kollisionen mellem to supermassive sorte huller.
I 2019 blev billedet af et sort hul opnået for første gang, en anden af forudsigelserne i relativitetsteorien.
Blandt grenene af den nuværende moderne fysik er:
1. - Partikelfysik
2. - Plasmafysik
3.- Kvante- og fotonisk computing
4.- Astrofysik og kosmologi
5.- Geofysik og biofysik.
6.- Atom- og kernefysik
7.- Fysik af kondenseret stof
Emnerne i fysik, der i øjeblikket betragtes som åbne, og som er i fuld udvikling er:
-Fysik af komplekse systemer, kaoteteorier og fraktaler.
-Ikke-lineære dynamiske systemer. Udvikling af nye teknikker og modeller, der fører til løsning af sådanne systemer. Blandt dets applikationer er en bedre vejrudsigt.
-Unificeringsteorier såsom strengteorier og M. teori Udvikling af kvantegravitation.
-Væskens og plasmas fysik i et turbulent regime, som kan anvendes i udviklingen af kontrolleret nuklear fusion.
-Teorier om oprindelsen af mørkt stof og mørk energi. Hvis disse fænomener blev forstået, kunne der måske udvikles rumnavigation gennem tyngdekraft og konstruktion af WARP-motorer..
-Højtemperatur superledningsevne, anvendelig til at skabe mere effektive transportsystemer.
Endnu ingen kommentarer