تعريف الفيزياء الحديثة

إيفلين مايتي مارين
مهندس صناعي ، ماجستير في الفيزياء ، و EdD

Modern Physics هو مجال للدراسة تطور منذ القرن العشرين ، بدءًا من فيزياء الكم إلى النسبية. بشكل عام ، هناك فئتان أساسيتان لفهم سلوك الأجسام بمقاييس مختلفة ، سواء كانت جسيمات أولية أو مجرات. جميع. وبالمثل ، فإن Modern Physics مسؤولة عن دراسة واكتشاف جسيمات جديدة. دون الذري ، وكذلك علاقته مع المجالات العلمية الأخرى مثل البيولوجيا الجزيئية و التقنيات الحديثة.

تكمن أهمية الفيزياء الحديثة في قدرتها على تفسير العديد من الظواهر الطبيعية التي كانت في السابق غير قابلة للفهم من خلال الفيزياء الكلاسيكية. على سبيل المثال ، جعلت ميكانيكا الكم ، جنبًا إلى جنب مع النسبية العامة ، من الممكن شرح التأثيرات الكمية ، تقلص المساحة أو تمدد الوقت أو التأثيرات الناتجة عن سرعات قريبة من سرعة الضوء. وبالمثل ، فإن الاختلاف الرئيسي بين الفيزياء النظرية الكلاسيكية والفيزياء الحديثة هو أن الأخير يؤسس المزيد معقدة في النماذج أو التفسيرات ، ولديها قدرة أكبر على تنبؤات التجربة مع الأخذ في الاعتبار مجموعة أكبر من شروط.

مع ظهور فيزياء الكم ، تم تطوير تقدم تكنولوجي كبير ، على سبيل المثال ، في مجال الإلكترونيات من الترانزستور والمكونات الأخرى.

يوجد حاليًا العديد من الدراسات حول الخصائص الأساسية التي تحكم بعض الجوانب الأكثر تعقيدًا في الفيزياء. حديثة ، كونها ضرورية لامتلاك معدات مبتكرة وتقنيات متقدمة (مثل مسرعات حبيبات). يمكن استخدام النتائج التي تم الحصول عليها لإنشاء أجهزة أكثر كفاءة تعمل على تحسين جودة الحياة ، فضلاً عن فهم أفضل للكون.

يفترض مجالًا للدراسة يغطي من نهاية القرن التاسع عشر حتى يومنا هذا ، ويرتبط بـ البحث وفهم القوانين الأساسية للعالم المادي ، وكذلك تطبيقها العملي في مجال التكنولوجيا حديث. لهذا السبب ، أصبح مفتاح فهم المبادئ الأساسية وراء العديد من التطورات العلمية الحديثة ، بما في ذلك الطاقة النووية ، وأجهزة الكمبيوتر الرقمية ، وتكنولوجيا النانو.

أصبح إنتاج الكهرباء من المصادر النووية ممكناً بفضل مساهمات الفيزياء الحديثة في مجال الطاقة.

هناك العديد من المجالات التكنولوجية المتعلقة بشكل خاص بالفيزياء الحديثة التي تم تطويرها مع استمرار الدراسات وتحسين التكنولوجيا المتاحة. وبالتالي ، من بين مجالات العلوم التي استفادت ، من الممكن إبراز المواد والهندسة الميكانيكية ، الميكانيكا الحيوية ، والحوسبة ، والعمليات في المختبرات الطبية ، وأنظمة النقل والبناء ، من بين آحرون.

نظرية النسبية

يمثل العمل الذي قام به ألبرت أينشتاين في عام 1905 البداية الرسمية للتقدم العلمي نحو ما نعرفه حاليًا باسم "الفيزياء الحديثة". سمحت أعماقهم المفاهيمية للباحثين بتصور العمليات المعقدة مثل الطاقة النووية وموجات الجاذبية وحتى الثقوب السوداء ضمن السياق العالمي لعلم الكونيات حديث.

يعتبر ألبرت أينشتاين (1879 - 1955) أحد أبرز علماء الفيزياء الحديثة.

نظرية النسبية هي مجموعة من المفاهيم والمعادلات والأسس العلمية التي اقترحها أينشتاين في كتابه البحث للرد على عدم التوافق الرياضي بين الفيزياء الكلاسيكية في مجال ميكانيكا نيوتن و الكهرومغناطيسية. تم تطوير هذه الأسس في نظريتين:

النسبية الخاصة أو المقيدة: تم اقتراحها عام 1905 وتشرح حركة الأجسام بدون وجود قوى الجاذبية في نظام الزمان والمكان المسطح في إطارات المراجع بالقصور الذاتي. سمح بدمج ميكانيكا نيوتن مع نظرية ماكسويل الكهرومغناطيسية.

النسبية العامة: تم افتراضها عام 1915 وتتناول مفاهيم النظم المرجعية والجاذبية. يقال إنه عام ، لأنه يوسع مبدأ النسبية الخاصة وينص على أن هندسة الفضاء - الزمان يتم تعديله من خلال وجود المادة.

لسوء الحظ ، لم يتم تطبيق جميع نتائج الفيزياء الحديثة على التقنيات والتطورات لصالح البشرية. أدى فهم المبادئ التي طرحتها نظرية النسبية إلى ظهور القنبلة الذرية.

ميكانيكا الكم

هو فرع من فروع الفيزياء يدرس سلوك المادة على مستوى الذرة وجزيئاتها وطاقتها. كان لويس دي بروي أحد أسلافه ، من خلال اكتشافه لطبيعة الموجة والجسيمات للأشياء المادية ، حوالي عام 1925. من هذا المجال من الفيزياء ، يتم أيضًا اكتشاف التأثيرات الكمية المتعلقة باستحالة تحديد سرعة وموضع الجسيم بدقة وفي نفس الوقت.

واحدة من أشهر التجارب الفكرية في ميكانيكا الكم تدور حول قط شرودنغر ، والتي بعبارات بسيطة يفترض أنه طالما أننا لا ننظر داخل الصندوق ، فإن القطط في حالة تراكب بين حالة الحياة و ميت.