הגדרה של פיזיקה מודרנית

אוולין מייטי מרין
מהנדס תעשיה, MSc בפיזיקה, ו-EDD

פיזיקה מודרנית היא תחום מחקר שהתפתח מאז המאה ה-20, החל מפיזיקה קוונטית ועד תורת היחסות. באופן כללי, שתי קטגוריות יסוד להבנת התנהגותם של עצמים בקנה מידה שונה, בין אם הם חלקיקים יסודיים או גלקסיות. כֹּל. כמו כן, הפיזיקה המודרנית אחראית לחקר ולגילוי של חלקיקים חדשים. תת-אטומי, כמו גם הקשר שלו עם תחומים מדעיים אחרים כגון ביולוגיה מולקולרית ו טכנולוגיות מודרניות.

חשיבותה של הפיזיקה המודרנית טמונה ביכולתה להסביר תופעות טבע רבות שבעבר לא היו ניתנות לפענוח באמצעות הפיזיקה הקלאסית. לדוגמה, מכניקת הקוונטים, יחד עם תורת היחסות הכללית, אפשרו להסביר השפעות קוונטיות, התכווצות החלל, התרחבות הזמן או ההשפעות שנוצרות במהירויות הקרובות לזו של האור. כמו כן, ההבדל העיקרי בין פיזיקה תיאורטית קלאסית לפיזיקה מודרנית הוא שהאחרונה קובעת יותר מורכב במודלים או בפרשנויות, ויש לו יכולת גדולה יותר לחיזוי ניסויים בהתחשב במגוון גדול יותר של תנאים.

עם הופעתה של פיזיקת הקוונטים, התפתחו התקדמות טכנולוגית גדולה, למשל, בתחום האלקטרוניקה מהטרנזיסטור ורכיבים נוספים.

נכון לעכשיו, ישנם מחקרים רבים על המאפיינים הבסיסיים השולטים בכמה מההיבטים המורכבים ביותר של הפיזיקה. מודרני, הכרחי לציוד חדשני וטכנולוגיות מתקדמות (כגון מאיצים של חלקיקים). ניתן להשתמש בתוצאות המתקבלות ליצירת מכשירים יעילים יותר המשפרים את איכות החיים, כמו גם להבנה טובה יותר של היקום.

הוא מניח תחום מחקר המכסה מסוף המאה ה-19 ועד ימינו, וקשור ל- מחקר והבנה של חוקי היסוד של העולם הפיזי, כמו גם היישום המעשי שלהם בטכנולוגיה מוֹדֶרנִי. מסיבה זו, הוא הפך למפתח להבנת העקרונות הבסיסיים מאחורי התקדמות מדעיות רבות אחרונות, כולל כוח גרעיני, מחשבים דיגיטליים וננוטכנולוגיה.

הפקת חשמל ממקורות גרעיניים התאפשרה בזכות תרומתה של הפיזיקה המודרנית בתחום האנרגיה.

ישנם תחומים טכנולוגיים רבים הקשורים במיוחד לפיזיקה מודרנית שפותחו ככל שהמחקרים ממשיכים והטכנולוגיה הזמינה משתפרת. כך, בין תחומי המדע שהועיל להם, ניתן להדגיש חומרים והנדסת מכונות, ביומכניקה, מחשוב, תהליכים במעבדות רפואיות, מערכות תחבורה ובנייה, בין אחרים.

תורת היחסות

העבודה שביצע אלברט איינשטיין ב-1905 מסמנת את ההתחלה הרשמית של ההתקדמות המדעית לקראת מה שאנו מכירים כיום כ"פיזיקה מודרנית". העומק הרעיוני שלהם אפשר לחוקרים לדמיין תהליכים מורכבים כגון אנרגיה גרעינית, גלי כבידה ואפילו חורים שחורים בהקשר העולמי של קוסמולוגיה מוֹדֶרנִי.

אלברט איינשטיין (1879 - 1955), נחשב לאחד המדענים המצטיינים של הפיזיקה המודרנית.

תורת היחסות היא אוסף של מושגים, משוואות ויסודות מדעיים שהציע איינשטיין בספרו חפש להגיב לחוסר ההתאמה המתמטי בין הפיזיקה הקלאסית בתחום המכניקה הניוטונית לבין אלקטרומגנטיות. יסודות אלו מפותחים בשתי תיאוריות:

תורת היחסות המיוחדת או מוגבלת: היא הוצעה בשנת 1905 ומסבירה את תנועת הגופים ללא נוכחות של כוחות כבידה במערכת זמן ומרחב שטוחה במסגרות הפניות אינרציאלי. זה אפשר לגבש את המכניקה הניוטונית עם התיאוריה האלקטרומגנטית של מקסוול.

תורת היחסות הכללית: היא הונחה ב-1915 ועוסקת במושגים של מערכות ייחוס וכוח משיכה. אומרים שהוא כללי, כי הוא מרחיב את עקרון היחסות הפרטית וקובע שהגיאומטריה של המרחב - הזמן משתנה על ידי נוכחות החומר.

לרוע המזל, לא כל הממצאים של הפיזיקה המודרנית יושמו על טכנולוגיות והתקדמות לטובת האנושות. הבנת העקרונות שמציבה תורת היחסות הולידה את פצצת האטום.

מכניקה קוואנטית

זהו ענף בפיזיקה החוקר את התנהגות החומר ברמת האטום, חלקיקיו והאנרגיה שלו. אחד מבשריו היה לואי דה ברולי, דרך גילויו של טבע הגל והחלקיקים של עצמים פיזיים, בסביבות 1925. מתחום זה של הפיזיקה מתגלים גם השפעות קוונטיות הקשורות לחוסר האפשרות לקבוע במדויק ובו-זמנית את המהירות והמיקום של חלקיק.

אחד מניסויי המחשבה המפורסמים ביותר במכניקת הקוונטים הוא על החתול של שרדינגר, שבמונחים פשוטים טוען שכל עוד איננו מסתכלים בתוך הקופסה, החתול נמצא בסופרפוזיציה בין המצב של חיים לבין מֵת.