Sodobna študija fizike, podružnice in aplikacije

The Sodobna fizika To se razvija v sodobnem obdobju, med francosko revolucijo do sedanjosti, torej od 18. stoletja do sedanjosti. Na ta način sodobna fizika in najnovejše teorije o delcih in kozmologiji veljajo za del sodobne fizike.

Dobro znani zakoni mehanike in univerzalna gravitacija Isaaca Newtona, pa tudi zakoni planetarnega gibanja, ki ga je oblikoval Johannes Kepler, veljajo za del Klasična fizika, Ker izvirajo iz sedemnajstega stoletja in niso del sodobne fizike.

Albert Einstein je najvplivnejši fizik sodobne fizike

[TOC]

Področje študija

Študija fizike formalno vključuje naravne pojave, kot so sprememba stanja gibanja teles, značilne lastnosti snovi, njene temeljne sestavine in interakcije med njimi.

Seveda pod pogojem, da te spremembe ne vključujejo oblikovanja novih bioloških snovi ali procesov. Ta definicija velja tako za klasično kot za sodobno fiziko.

Zdaj se bomo osredotočili na glavna odkritja in fizične teorije, razvite od francoske revolucije do današnjega časa, na kratko in bolj ali manj kronološki red:

XVIII in XIX stoletja

-Elektrika je bila ponovno odkrita in ustvarjen je elektrostatični model trdnosti, magnetizma in elektromagnetne teorije.

-Pojavili so se koncepti potencialne energije in kinetične energije, pa tudi polja.

-Ustanovljeni so bili zakoni o ohranjanju energije, snovi in ​​električne energije.

-Valovita teorija svetlobe se je pojavila in prvič je bila natančna meritev hitrosti svetlobe. Preučevali so tudi svetlobne interakcije z električnimi in magnetnimi polji.

-Z industrijsko revolucijo se je zgodil porast termodinamike. Drugi zakon termodinamike je bil nakazan in kasneje koncept entropije, tudi kinetična teorija plinov, statistične mehanike in Boltzmannova enačba.

-Zakon o sevanju organov (zakon Stefana) in zakon o premiku valovne dolžine, ki ga je izdal vroče telo, na podlagi njegove temperature (zakon Wien).

-Naravni radioaktivnost in elektrone se pojavljajo tudi elektromagnetni valovi, teoretično napovedani, poleg x -rays, naravno radioaktivnostjo in elektrone.

Sodobna fizika do prve polovice dvajsetega stoletja

V tem času so klasične teorije šle skozi krizo, saj mnogim pojavom, odkrite v devetnajstem stoletju, ni bilo mogoče razložiti s temi teorijami. Zato je bilo treba razviti novo fiziko, znano kot sodobna fizika, ki v bistvu vključuje kvantno mehaniko in teorijo relativnosti.

Vam lahko služi: stabilno ravnovesje: koncept in primeri

Glavna področja razvoja v sodobni fiziki

Sodobna fizika se je začela leta 1900 z odkritjem Zakon o sevanju črnega telesa avtor Max Planck, v katerem koncept Koliko energije V interakciji sevanja s snovjo.

Atomski modeli

Sodobna fizika pojasnjuje notranjo strukturo nevtronov in protona. Tu je predstavljen nevtron (levo), sestavljen iz kvarke in dva kvark navzdol, medtem ko je proton (desno) sestavljen iz dveh navzgor in navzdol. Beta razpadanje je postopek, v katerem nevtron postane proton, z izdajo w-bosona, ki se posledično razpade v elektronu in antineutrinu. Vir: f. Zapata.

V tem obdobju so bili razviti atomski modeli, v katerih se atom zdi sestavljen iz delcev, manjših od samega atoma. To so elektroni, protoni in nevtroni.

Na začetku 20. stoletja je Ernest Rutherford odkril atomsko jedro in razvil atomski model s pozitivnim in masivnim osrednjim jedrom, obdan z lahkimi delci z negativno obremenitvijo. Vendar. Ta model je bil odložen v kratkem času, v korist modelov, bolj prilagojenih nova odkritja.

Foton

Albert Einstein je leta 1905 predlagal, da bi se klicali, koliko sicer, imenovanih Fotoni, So bili edini način, da razložijo fotoelektrični učinek. Foton je najmanjša osvetlitev svetlobne energije, ki je odvisna od njegove frekvence.

Teorije relativnosti in združevanja 

Predstavitev luknje ali mostu Einstein-Rosen

Posebna teorija relativnosti, najbolj znano ustvarjanje Einsteina, ugotovi, da sta čas in masa fizične zneske, ki so odvisni od referenčnega sistema.

Na ta način je bilo treba izvajati relativistične popravke zakonov klasičnega gibanja.

Po drugi strani splošna teorija relativnosti Alberta Einsteina ugotovi, da gravitacija ni sila, ampak posledica vesoljske-časovne ukrivljenosti, ki jo proizvajajo telesa z maso, kot sta sonce in planeti. To bi razložilo precesijo perihelija živega srebra in napoveduje ukrivljenost svetlobe.

Ugibanje svetlobe z masivnim telesom, kot je sonce, je bilo preverjeno brez dvoma. Ta pojav je tisti, ki proizvaja gravitacijske leče.

Tako so znanstveniki začeli razmišljati o teorijah združevanja, v katerih sta gravitacija in elektromagnetizem manifestacije popačenih prostorov dimenzij, večjih od štirih, kot je Kaluza-Kleinova teorija.

Kozmologija 

Nato se je pojavila teoretična možnost širšega vesolja, zahvaljujoč delom Aleksandra Friedmana, ki temelji na splošni teoriji relativnosti, dejstva.

Črne luknje so se pojavile kot rešitve iz Einsteinovih enačb. Hindujski fizik Chandrasekhar je vzpostavil mejo zvezdnega propada, da bi ustvaril črno luknjo.

Pomembno odkritje je bilo vpliv Compton, s katerim je ugotovljeno, da imajo fotoni, čeprav nimajo mase, veliko gibanja (zagona), sorazmernega z obratno valovno dolžino. Konstanta sorazmernosti je Planck Constant.

Kvantna mehanika

Schrödingerjev mačji eksperiment je paradoks kvantne mehanike

S prihodom kvantne mehanike se vzpostavi tudi dvojnost valovnih delcev. Teorija je napovedovala obstoj antimaterije, ki so ga res odkrili. Pojavil se je tudi nevtron in z njim nov atomski model: mehanski model.

Lahko vam služi: Rešitev toplote: kako se izračuna, aplikacije in vaje

Pomemben prispevek je prepir, Lastnost subatomskih delcev, ki lahko med drugim lahko razložijo magnetne učinke.

Jedrska fizika

Ta veja sodobne fizike se pojavi, ko odkrijejo jedrske procese cepitve in fuzije. Prva je privedla do atomske bombe in jedrske energije, druga pojasni proizvodnjo energije s strani zvezd, hkrati pa je povzročila tudi črpalko H.

V iskanju nadzorovane jedrske fuzije je bilo ugotovljeno, da imata proton in nevtron notranjo strukturo: Quarks, Temeljne sestavine protonov in nevtronov.

Od takrat se kvarki in elektroni štejejo za temeljne delce, vendar so se pojavili novi temeljni delci: Muon, Pion, Tau Lepton in Neutrinos.

Pomembna odkritja

Prva polovica 20. stoletja je vrhunec s pomembnimi prispevki sodobne fizike:

-Superprevodnost in odvečnost

-Maser in laser.

-Magnetna resonanca atomskih jeder, odkritje, ki povzroča trenutne neinvazivne diagnostične sisteme.

-Odličen teoretični dogodki, kot je Quantha.

Fizika našega časa (druga polovica dvajsetega stoletja)

Stephen Hawking je eden najvplivnejših fizikov dvajsetega in dvajsetega stoletja

Teorija BCS

Ta teorija pojasnjuje superprevodnost, ki določa, da so elektroni, ki so delci Fermionics, S kristalno mrežo sodelujejo tako, da se elektronski pari oblikujejo z vedenjem bozonov.

Bell je teorem

Povzroči koncept kvantno prepletanje in njegove možne aplikacije v kvantnem računalništvu. Poleg tega sta predlagana kvantna teleportacija in kvantna kriptografija, od katerih so bile že izvedene prve eksperimentalne izvedbe.

Standardni model

Odkritje kvarkov je sledilo ustvarjanju Standardni model delcev Elemental, z dvema članoma: Bozoni W in Z.

Temna snov

Anomalije smo opazili pri hitrosti vrtenja zvezd okoli središča galaksij, zato Vera Rubin predlaga obstoj temne snovi kot možno razlago.

Mimogrede, temne snovi obstajajo pomembni dokazi zaradi ugotovitve gravitacijskih leč brez vidne mase, ki pojasnjuje ukrivljenost svetlobe.

Drugo pomembno študijsko področje je entropija črnih lukenj in sevanja s sokovnim sevanjem.

Vam lahko služi: luna

Potrjena je tudi pospešena širitev vesolja in verjame se, da je odgovorna temna energija.

Današnja fizika 

Tau nevtrino

21. stoletje se je začelo z eksperimentalno proizvodnjo plazme Quark-Gluón in odkritjem Tau Neutrino.

Kozmično mikrovalovno ozadje

Izvedena so bila tudi natančna opazovanja kozmičnega mikrovalovnega ozadja, ki osvetljujejo zgodnje teorije usposabljanja vesolja.

Higgs boson

Higgs bozonska ilustracija

Zelo komentirano odkritje je, da je bozon Higgs, delček, odgovoren za maso različnih temeljnih delcev, ki podpira standardni model delcev.

Gravitacijski valovi

Gravitacijska ilustracija wavorja

Leta 2015 je Albert Einstein v prvi polovici dvajsetega stoletja napovedal gravitacijske valove v prvi polovici dvajsetega stoletja. So rezultat trka med dvema supermasivnima črnima luknjama.

Prva slika črne luknje

V letu 2019 je bila prvič pridobljena podoba črne luknje, še ena od napovedi teorije relativnosti.

Trenutne veje sodobne fizike

Med vejami trenutne sodobne fizike so:

1.- Fizika delcev

2.- Plazemska fizika

3.- Kvantno in fotonsko računalništvo

4.- Astrofizika in kozmologija

5.- Geofizika in biofizika.

6.- Atomska in jedrska fizika

7.- Fizika kondenzirane snovi

Trenutni izzivi in ​​aplikacije fizike

Vprašanja fizike, ki se trenutno štejejo za odprta in so popoln razvoj, so:

-Fizika zapletenih sistemov, kaosa in fraktalnih teorij.

-Nelinealni dinamični sistemi. Razvoj novih tehnik in modelov, ki vodijo do rešitve takšnih sistemov. Med njenimi aplikacijami je boljša napoved vremena.

-Teorije združevanja, kot so teorije nizov in teorija m. Razvoj kvantne gravitacije.

-Fizika tekočin in plazme v turbulentnem režimu, ki jo je mogoče uporabiti pri razvoju nadzorovane jedrske fuzije.

-Teorije o izvoru temne snovi in ​​temni energiji. Če bi te pojave razumeli, bi morda lahko razvili vesoljsko navigacijo s pomočjo protivojnosti in konstrukcije osnove.

-Visoko temperaturna superprevodnost, ki je uporabna pri ustvarjanju učinkovitejših transportnih sistemov.

Reference

1. Feynman, r.Str.; Leighton, r.B.; Sands, m. (1963). Feynman predava o fiziki. ISBN 978-0-201-02116-5.
2. Feynman, r.Str. (1965). Značaj fizičnega prava. ISBN 978-0-262-56003-0.
3. Godfrey-Smith, str. (2003). Teorija in resničnost: uvod v filozofijo znanosti.
4. Gribbin, J.R.; Gribbin, m.; Gribbin, J. (1998). Q je za kvantim: enciklopedija fizike parla. Brezplačni tisk ..
5. Wikipedija. Fizika. Pridobljeno iz: v.Wikipedija.com