Современная физика - Modern physics

Классическая физика обычно занимается повседневными условиями: скорости намного ниже скорости света , размеры намного больше, чем у атомов, но очень малы с точки зрения астрономии. Однако современная физика занимается высокими скоростями, малыми расстояниями и очень большими энергиями.

Современная физика - это отрасль физики, развитая в начале 20 века и далее, или отрасли, на которые сильно повлияла физика начала 20 века. Известные отрасли современной физики включают квантовую механику , специальную теорию относительности и общую теорию относительности .

Классическая физика обычно занимается повседневными условиями: скорости намного ниже скорости света , размеры намного больше, чем у атомов, а энергии относительно невелики. Современная физика, однако, занимается более экстремальными условиями, такими как высокие скорости, сравнимые со скоростью света (специальная теория относительности), небольшие расстояния, сопоставимые с радиусом атома ( квантовая механика ), и очень высокие энергии (относительность). В целом считается, что квантовые и релятивистские эффекты существуют во всех масштабах, хотя в человеческом масштабе эти эффекты могут быть очень незначительными . В то время как квантовая механика совместима со специальной теорией относительности (См: Релятивистская квантовая механика ), одна из нерешенных проблем в физике является объединение квантовой механики и общей теории относительности, которую Стандартная модель в физике элементарных частиц в настоящее время не может объяснить.

Описание

Современная физика - это попытка понять основные процессы взаимодействия материи с использованием инструментов науки и техники. В буквальном смысле термин современная физика означает современную физику. В этом смысле значительная часть так называемой классической физики является современной. Однако примерно с 1890 года новые открытия вызвали значительные сдвиги парадигм : особенно появление квантовой механики (КМ) и теории относительности (ER). Физика, которая включает элементы QM или ER (или обоих), считается современной физикой . Этот термин обычно используется именно в этом последнем смысле.

Современная физика часто встречается при работе с экстремальными условиями. Квантово-механические эффекты имеют тенденцию проявляться при работе с «минимумами» (низкие температуры, небольшие расстояния), в то время как релятивистские эффекты имеют тенденцию проявляться при работе с «максимумами» (высокие скорости, большие расстояния), причем «средние точки» представляют собой классическое поведение. Например, при анализе поведения газа при комнатной температуре большинство явлений будет связано с (классическим) распределением Максвелла – Больцмана . Однако вблизи абсолютного нуля распределение Максвелла – Больцмана не учитывает наблюдаемое поведение газа, и вместо него приходится использовать (современные) распределения Ферми – Дирака или Бозе – Эйнштейна .

Немецкие физики Альберт Эйнштейн , основатель теории относительности , и Макс Планк , основатель квантовой теории.

Очень часто можно найти - или «восстановить» - классическое поведение из современного описания, анализируя современное описание на малых скоростях и на больших расстояниях (путем определения предела или приближения ). При этом результат называется классическим пределом .

Классическая физика ( закон Рэлея – Джинса , черная линия) не смогла объяснить излучение черного тела - так называемую ультрафиолетовую катастрофу . Квантовое описание ( закон Планка , цветные линии) называется современной физикой .

Клейма

Эти темы обычно считаются "ядром" фундамента современной физики:

Смотрите также

использованная литература

  • А. Бейзер (2003). Концепции современной физики (6-е изд.). Макгроу-Хилл . ISBN 978-0-07-123460-3.
  • П. Типлер, Р. Ллевеллин (2002). Современная физика (4-е изд.). WH Freeman . ISBN 978-0-7167-4345-3.

Примечания

Внешние ссылки