Definitie van moderne natuurkunde

Evelyn Maitee Marin
Industrieel Ingenieur, MSc in Natuurkunde, en EdD

Moderne natuurkunde is een vakgebied dat zich sinds de 20e eeuw heeft ontwikkeld, variërend van kwantumfysica tot relativiteitstheorie. Over het algemeen twee fundamentele categorieën voor het begrijpen van het gedrag van objecten op verschillende schalen, of het nu gaat om elementaire deeltjes of sterrenstelsels. geheel. Evenzo is de moderne natuurkunde verantwoordelijk voor de studie en ontdekking van nieuwe deeltjes. subatomair, evenals zijn relatie met andere wetenschappelijke gebieden zoals moleculaire biologie en moderne technologieën.

Het belang van moderne natuurkunde ligt in het vermogen om veel natuurlijke fenomenen te verklaren die voorheen niet te ontcijferen waren door middel van klassieke natuurkunde. Kwantummechanica heeft het bijvoorbeeld samen met de algemene relativiteitstheorie mogelijk gemaakt om kwantumeffecten te verklaren, de samentrekking van de ruimte, de uitzetting van de tijd of de effecten die worden gegenereerd bij snelheden die dicht bij die van het licht liggen. Evenzo is het belangrijkste verschil tussen klassieke theoretische natuurkunde en moderne natuurkunde dat de laatste een meer vaststelt complex in de modellen of interpretaties, en heeft een grotere capaciteit voor het voorspellen van experimenten, rekening houdend met een grotere verscheidenheid aan voorwaarden.

Met de opkomst van de kwantumfysica zijn er grote technologische vorderingen gemaakt, bijvoorbeeld op het gebied van elektronica uit de transistor en andere componenten.

Momenteel zijn er tal van studies over de fundamentele eigenschappen die enkele van de meest complexe aspecten van de natuurkunde beheersen. Modern, noodzakelijk om innovatieve apparatuur en geavanceerde technologieën te hebben (zoals versnellers van deeltjes). De verkregen resultaten kunnen worden gebruikt om efficiëntere apparaten te maken die de kwaliteit van leven verbeteren, evenals een beter begrip van het universum.

Het veronderstelt een studiegebied dat zich uitstrekt van het einde van de 19e eeuw tot heden, en dat verband houdt met de onderzoek en begrip van de fundamentele wetten van de fysieke wereld, evenals hun praktische toepassing in technologie modern. Om deze reden is het de sleutel geworden tot het begrijpen van de basisprincipes achter veel recente wetenschappelijke ontwikkelingen, waaronder kernenergie, digitale computers en nanotechnologie.

De productie van elektriciteit uit nucleaire bronnen is mogelijk geworden dankzij de bijdragen van de moderne natuurkunde op het gebied van energie.

Er zijn talloze technologische gebieden die met name verband houden met de moderne natuurkunde en die zijn ontwikkeld naarmate de studies voortduren en de beschikbare technologie verbetert. Zo is het onder de wetenschapsgebieden die hebben geprofiteerd, mogelijk om materialen en werktuigbouw te benadrukken, biomechanica, informatica, processen in medicinale laboratoria, transport- en constructiesystemen, onder andere anderen.

Relativiteitstheorie

Het werk van Albert Einstein in 1905 markeert het formele begin van de wetenschappelijke vooruitgang in de richting van wat we momenteel kennen als «moderne natuurkunde». Door hun conceptuele diepte konden onderzoekers complexe processen visualiseren, zoals kernenergie, zwaartekrachtgolven en zelfs zwarte gaten binnen de globale context van de kosmologie modern.

Albert Einstein (1879 - 1955), wordt beschouwd als een van de meest vooraanstaande wetenschappers van de moderne natuurkunde.

De relativiteitstheorie is een reeks concepten, vergelijkingen en wetenschappelijke grondslagen die door Einstein in zijn boek zijn voorgesteld zoeken om te reageren op de wiskundige onverenigbaarheid tussen de klassieke fysica op het gebied van de Newtoniaanse mechanica en de elektromagnetisme. Deze fundamenten zijn ontwikkeld in twee theorieën:

Speciale of beperkte relativiteitstheorie: het werd voorgesteld in 1905 en verklaart de beweging van lichamen zonder de aanwezigheid van zwaartekrachten in een plat tijd- en ruimtesysteem in referentiekaders traagheid. Het maakte het mogelijk om de Newtoniaanse mechanica te consolideren met de elektromagnetische theorie van Maxwell.

Algemene relativiteitstheorie: het werd gepostuleerd in 1915 en behandelt de concepten referentiesystemen en zwaartekracht. Er wordt gezegd dat het algemeen is, omdat het het principe van de speciale relativiteitstheorie uitbreidt en stelt dat de geometrie van ruimte - tijd wordt gewijzigd door de aanwezigheid van materie.

Helaas zijn niet alle bevindingen van de moderne natuurkunde toegepast op technologieën en vooruitgang ten behoeve van de mensheid. Het begrip van de principes van de relativiteitstheorie leidde tot de atoombom.

Kwantummechanica

Het is een tak van de natuurkunde die het gedrag van materie bestudeert op het niveau van het atoom, zijn deeltjes en zijn energie. Een van de voorlopers was Louis de Broglie, door zijn ontdekking van de golf- en deeltjesaard van fysieke objecten, rond 1925. Vanuit dit gebied van de natuurkunde worden ook kwantumeffecten ontdekt die verband houden met de onmogelijkheid om nauwkeurig en gelijktijdig de snelheid en positie van een deeltje te bepalen.

Een van de beroemdste gedachte-experimenten in de kwantummechanica gaat over de kat van Schrödinger, die in eenvoudige bewoordingen stelt dat, zolang we niet in de doos kijken, de kat zich in superpositie bevindt tussen de toestand van leven en dood.