We leggen uit wat moderne natuurkunde is, wat het doel ervan is en hoe het verschilt van de klassieke natuurkunde. Ook, wat zijn de takken.
Wat is moderne natuurkunde?
Op wetenschappelijk gebied spreken we van de fysiek modern om te verwijzen naar hedendaagse studies over de fundamentele wetten van de universum, die als uitgangspunt nemen de formulering aan het einde van de 19e eeuw en het begin van de 20e van twee revolutionaire theorieën hierover:
- Max Planck's kwantumtheorie van 1900.
- De relativiteitstheorie door Albert Einstein uit 1905.
Hieraan wordt vaak de onzekerheidsrelatie van Heisenberg uit 1927 toegevoegd. In ieder geval staan alle eerdere natuurkundestudies bekend als klassieke natuurkunde.
Dit verschil is echter niet louter historisch, zoals het lijkt. Aan de ene kant verschilt de moderne natuurkunde van de klassieke natuurkunde vanwege het begrip "kwantum van actie" (Wirkungsquantum) voorgesteld door Planck, die het voorstelde als een niveau van Energie minimaal mogelijk.
Dat wil zeggen, volgens deze moderne benadering zou de energie in het universum kunnen worden verdeeld in minimale en ondeelbare eenheden (elk een "kwantum" of quantum), terwijl in de klassieke natuurkunde energie continu en ondeelbaar was.
Aan de andere kant verving de moderne fysica het idee van een deterministische fysica, waarin alle verschijnselen van het universum konden worden beschreven als het resultaat van een oorzaak en gevolg, door een fysica van onbepaaldheid en onnauwkeurigheid. De moderne natuurkunde spreekt dus meestal van de waarschijnlijkheid van optreden van een fenomeen, omdat het gaat over de mysterieuze wetten die van toepassing zijn op Materie en energie.
Dit laatste is te wijten aan het feit dat de klassieke natuurkunde grotendeels situaties bestudeerde die de menselijke zintuigen zouden kunnen omvatten, dat wil zeggen situaties vanuit een macroscopisch oogpunt.
In plaats daarvan duikt de moderne natuurkunde in meer gecompliceerde gebieden van het universum, zoals subatomaire materie en het golf-deeltjesgedrag van het universum. er toe doen, of de fysieke verschijnselen die zich voordoen bij lichtsnelheid. In deze scenario's zijn de klassieke wetten niet meer bruikbaar.
Aan de andere kant is een van de belangrijkste ambities van de moderne natuurkunde om de integratie in één enkele harmonische theorie van alle bekende natuurkrachten te bereiken: de zwaartekracht, de elektromagnetisme, de sterke kernkrachten en de zwakke kernkrachten.
Deze verenigende theorie, die nog niet bestaat, zou bekend staan als de "theorie voor alles". Deze theorie zou dienen om zowel de relaties tussen de kleine deeltjes materie als die tussen de kolossale deeltjes te begrijpen sterren van het universum.
Takken van de moderne natuurkunde
De moderne natuurkunde is verdeeld in twee hoofdtakken, die elk op hun beurt veel meer gespecialiseerde deelgebieden hebben.
- De kwantummechanica, gewijd aan de studie van schubben zeer kleine ruimtelijke, zoals atomaire en subatomaire systemen, of hun interactie met elektromagnetische straling, altijd als waarneembare verschijnselen. Het fundamentele principe is dat alle vormen van energie worden vrijgegeven in reguliere eenheden die bekend staan als "quanta". Binnen zijn interessegebieden liggen bijvoorbeeld kernfysica, atoomfysica of moleculaire fysica.
- De relativiteitstheorie, gewijd aan de studie van de zwaartekracht, dat wil zeggen van fysieke gebeurtenissen zowel in de het weer zoals in de ruimte, maar altijd relatief ten opzichte van een variabele waarnemer. Dit betekent dat tijd en ruimte niet onveranderlijk maar relatief zijn, in tegenstelling tot wat de klassieke natuurkunde dacht.Dit deelgebied van de studie is gebaseerd op de twee grote theorieën van Einstein: de speciale relativiteitstheorie van 1905 en de algemene relativiteitstheorie van 1915. Het toepassingsgebied ervan is voornamelijk dat van de kosmologie, dat wil zeggen de studie van het universum als geheel en op grote schaal.