Štúdium súčasnej fyziky, pobočky a aplikácie

Ten Súčasná fyzika Je to ten, ktorý sa vyvíja počas súčasného obdobia, medzi francúzskou revolúciou do súčasnosti, to znamená od 18. storočia do súčasnosti. Týmto spôsobom sa moderná fyzika a najnovšie teórie o častiach a kozmológii považujú za súčasť súčasnej fyziky.

Dobre známe zákony mechaniky a univerzálna gravitácia Izáka Newtona, ako aj zákony planétového hnutia formulovaného Johannesom Keplerom, sa považujú za súčasť Klasická fyzika, Keďže pochádzajú zo sedemnásteho storočia a nie sú súčasťou súčasnej fyziky.

Albert Einstein je najvplyvnejším fyzikom súčasnej fyziky

[TOC]

Odbor

Štúdium fyziky formálne zahŕňa prírodné javy, ako napríklad zmena v stave pohybu telies, charakteristické vlastnosti hmoty, jej základné zložky a interakcie medzi nimi.

Samozrejme, za predpokladu, že tieto zmeny nezahŕňajú tvorbu nových biologických látok alebo procesov. Táto definícia je platná pre klasickú aj súčasnú fyziku.

Teraz sa zameriame na hlavné objavy a fyzické teórie vyvinuté z francúzskej revolúcie po súčasnosť, v krátkom a menej chronologickom poradí:

XVIII a XIX storočia

-Elektrina sa znovu objavila a vytvoril sa elektrostatický model pevnosti, magnetizmu a elektromagnetickej teórie.

-Objavili sa koncepty potenciálnej energie a kinetickej energie, ako aj pole.

-Boli stanovené zákony o ochrane energie, hmoty a elektrického náboja.

-Zvlnená teória svetla sa objavila a prvýkrát sa uskutočnilo presné meranie rýchlosti svetla. Študovali sa aj svetelné interakcie s elektrickými a magnetickými poľami.

-S priemyselnou revolúciou sa uskutočnil vzostup termodynamiky. Druhým termodynamickým zákonom bol vyhlásený a neskôr koncept entropie, tiež kinetická teória plynov, štatistická mechanika a Boltzmannová rovnica.

-Boli objavené zákony o žiarení (Stefan Law) a zákon o presídlení vlnovej dĺžky vydaného horúcim telom na základe jeho teploty (zákon WIEN).

-Vznikajú elektromagnetické vlny, teoreticky predpovedané, okrem X -Rays, prírodnej rádioaktivity a elektrón, to všetko na konci 19. storočia.

Moderná fyzika do prvej polovice dvadsiateho storočia

V tejto dobe klasické teórie prešli obdobím krízy, pretože mnohé z javov objavených v devätnástom storočí nebolo možné vysvetliť týmito teóriami. Preto bolo potrebné vyvinúť novú fyziku, známu ako moderná fyzika, ktoré zásadne zahŕňajú kvantovú mechaniku a teóriu relativity.

Môže vám slúžiť: stabilná rovnováha: koncept a príklady

Hlavné oblasti rozvoja v súčasnej fyzike

Moderná fyzika sa začala v roku 1900 objavom Zákon o žiarení čierneho tela Autor: Max Planck, v ktorom koncept Koľko energie pri interakcii žiarenia s hmotou.

Atómové modely

Súčasná fyzika vysvetľuje vnútornú štruktúru neutrónov a protónov. Tu je neutrón (vľavo) zastúpený, zložený z kvarku hore a dvoch kvarku dole, zatiaľ čo protón (vpravo) je tvorený dvoma hore a nadol. Beta dezintegrácia je proces, v ktorom sa neutrón stáva protónom vydaním W-bosonu, ktorý sa zase rozpadá v elektróne a antineutríne. Zdroj: f. Zapata.

V tomto období boli vyvinuté atómové modely, v ktorých sa zdá, že atóm zložený z častíc menších ako samotný atóm. Sú to elektróny, protóny a neutróny.

Na začiatku 20. storočia Ernest Rutherford objavil atómové jadro a vyvinul atómový model s pozitívnym a masívnym centrálnym jadrom, obklopeným svetlými časticami s negatívnym zaťažením. Však. Tento model bol vyčlenený v krátkom čase, v prospech modelov, ktoré sú viac upravené k novým objavom.

Fotón

Albert Einstein v roku 1905 navrhol, koľko žiarivých, nazvaných Fotóny, Boli jediným spôsobom, ako vysvetliť fotoelektrický efekt. Fotón je najmenšie osvetlenie svetlej energie, ktorá závisí od jej frekvencie.

Teórie relativity a zjednotenia 

Zastúpenie otvoru červi alebo most Einstein-Rosen

Osobitná teória relativity, najznámejšie stvorenie Einsteina, stanovuje, že čas a hmotnosť sú fyzické množstvá, ktoré závisia od referenčného systému.

Týmto spôsobom bolo potrebné implementovať relativistické opravy zákonov klasického hnutia.

Na druhej strane, všeobecná teória relativity Alberta Einsteina ustanovuje, že gravitácia nie je sila, ale dôsledok priestoru temporálneho zakrivenia, ktoré sú tela s hmotnosťou, ako je Slnko a planéty. To by vysvetlilo precesiu perihelium ortuti a predpovedá zakrivenie svetla.

Flexia svetla masívnym telom, ako je slnko. Tento jav je ten, ktorý produkuje gravitačné šošovky.

Vedci teda začali premýšľať o teóriách zjednotenia, v ktorých sú gravitácia a elektromagnetizmus prejavmi skreslených priestorov rozmernosti väčšie ako štyri, ako je napríklad Kaluza-Kleinova teória.

Kozmológia 

Teoretická možnosť rozširujúceho sa vesmíru sa potom objavila vďaka dielom Alexandra Friedmana na základe všeobecnej teórie relativity, čo je skutočnosť, ktorá bola potvrdená neskôr.

Čierne diery sa objavili ako riešenia z Einsteinových rovníc. Hinduistický fyzik Chandrasekhar stanovil limit hviezdneho kolapsu na generovanie čiernej diery.

Dôležitým objavom bolo objavenie Comptonovho efektu, s ktorým sa preukázalo, že fotóny, napriek tomu, že nemajú hmotnosť, majú množstvo pohybu (hybnosti) úmerné inverzii ich vlnovej dĺžky. Konštanta proporcionality je Planck Constant.

Kvantová mechanika

Schrödingerov experiment CAT je paradox kvantovej mechaniky

S príchodom kvantovej mechaniky sa vytvorí aj dualita vlny. Teória predpovedala existenciu antihmota, ktorá bola skutočne objavená. Neutrón sa tiež objavil a spolu s ním nový atómový model: mechanický model.

Môže vám slúžiť: Riešenie teplo: Ako sa vypočítava, aplikácie a cvičenia

Dôležitým prínosom je príspevok točiť sa, Vlastnosť subatomických častíc schopných okrem iného vysvetliť magnetické účinky.

Jadrová fyzika

Táto vetva súčasnej fyziky sa objaví, keď sa objavia jadrové procesy štiepenia a fúzie. Prvý viedol k atómovej bombe a jadrovej energii, druhý vysvetľuje výrobu energie hviezdami, ale tiež vznikol čerpadlo H.

Pri hľadaní kontrolovanej jadrovej fúzie sa zistilo, že protón a neutrón majú vnútornú štruktúru: Kvarky, Základné zložky protónov a neutrónov.

Odvtedy sa kvarky a elektróny považujú za základné častice, ale objavili sa nové základné častice: Muon, Pion, Tau Lepton a Neutrinos.

Dôležité objavy

Prvá polovica 20. storočia kulminuje dôležitými príspevkami súčasnej fyziky:

-Supravodivosť a superfrekvencia

-Maser a laser.

-Magnetická rezonancia atómových jadier, objav, ktorý vedie k súčasným neinvazívnym diagnostickým systémom.

-Veľký teoretický vývoj, ako je Quantha.

Fyzika našej doby (druhá polovica dvadsiateho storočia)

Stephen Hawking je jedným z najvplyvnejších fyzikov dvadsiateho a dvadsiateho storočia

Teória BCS

Táto teória vysvetľuje supravodivosť, ktorá stanovuje, že elektróny, ktoré sú časticami Fermionika, Interagujú s kryštalickou sieťou takým spôsobom, že elektronické páry sa tvoria s bozónovými správaním.

Bellova veta

Vedie k koncepcii prekladanie kvantového a jeho možné aplikácie v kvantovom výpočte. Okrem toho sa navrhujú kvantová teleportácia a kvantová kryptografia, z ktorých už boli vykonané prvé experimentálne implementácie.

Štandardný model

Objav kvarkov nasledoval po stvorení model štandardného častíc Elementals, s ďalšími dvoma členmi: Bosons W a Z.

Temná hmota

Anomálie boli pozorované rýchlosťou rotácie hviezd okolo stredu galaxií, takže Vera Rubin navrhuje existenciu temnej hmoty ako možné vysvetlenie.

Mimochodom, temnej hmoty existujú dôležité dôkazy, kvôli zisteniu gravitačných šošoviek bez viditeľnej hmoty, ktorá vysvetľuje zakrivenie svetla.

Ďalšou dôležitou študijnou oblasťou je oblasť entropie čiernych dier a hawkingového žiarenia.

Môže ti slúžiť: mesiac

Zrýchlené rozšírenie vesmíru bolo tiež potvrdené a verí sa, že temná energia je zodpovedná.

Dnešná fyzika 

Tau neutrín

21. storočie sa začalo experimentálnou produkciou plazmy Quark-Gluón a objavom Tau Neutrino.

Kozmické mikrovlnné pozadie

Urobili sa aj presné pozorovania kozmického mikrovlnného pozadia, ktoré vrhli svetlo na skoré tréningové teórie vesmíru.

Bozón Higgs

Higgs Boson Ilustrácia

Veľmi komentovaný objav je objav bozónu Higgs, častica zodpovedná za hmotnosť rôznych základných častíc, čo podporuje model štandardného modelu častíc.

Gravitačné vlny

Ilustrácia gravitačného wavor

Gravitačné vlny zistené v roku 2015 predpovedali v prvej polovici dvadsiateho storočia Albert Einstein. Sú výsledkom zrážky medzi dvoma supermasívnymi čiernymi otvormi.

Prvý obrázok čiernej diery

V roku 2019 sa prvýkrát získal obraz čiernej diery, ďalší z predpovedí teórie relativity.

Súčasné vety súčasnej fyziky

Medzi odvetviami súčasnej súčasnej fyziky patrí:

1.- Fyzika častíc

2.- Fyzika plazmy

3.- Kvantové a fotonické výpočty

4.- Astrofyzika a kozmológia

5.- Geofyzika a biofyzika.

6.- Atómová a jadrová fyzika

7.- Fyzika kondenzovanej hmoty

Súčasné fyzické výzvy a aplikácie

Problémy fyziky, ktoré sa v súčasnosti považujú za otvorené a ktoré sú úplným vývojom, sú:

-Fyzika komplexných systémov, chaosu a fraktálnych teórií.

-Nelimálne dynamické systémy. Vývoj nových techník a modelov, ktoré vedú k riešeniu takýchto systémov. Medzi jeho aplikácie patrí lepšia predpoveď počasia.

-Teórie zjednotenia, ako sú reťazcové teórie a teória m. Vývoj kvantovej gravitácie.

-Fyzika tekutín a plazmy v turbulentnom režime, ktorý sa môže uplatniť pri vývoji kontrolovanej jadrovej fúzie.

-Teórie o pôvode temnej hmoty a temnej energie. Ak by sa tieto javy pochopili, možno by sa mohla vyvinúť vesmírna navigácia prostredníctvom anti-mainness a výstavby osnovných motorov.

-Supravodivosť s vysokou teplotou, použiteľná pri vytváraní efektívnejších dopravných systémov.

Odkazy

1. Feynman, R.P.; Leighton, R.B.; Piesky, m. (1963). Feynman prednášajú o fyzike. ISBN 978-0-201-02116-5.
2. Feynman, R.P. (1965). Charakter fyzikálneho práva. ISBN 978-0-262-56003-0.
3. Godfrey-Smith, P. (2003). Teória a realita: Úvod do filozofie vedy.
4. Gribbin, J.R.; Gribbin, m.; Gribbin, J. (1998). Q je pre kvantum: Encyklopédia fyziky partle. Free Press ..
5. Wikipedia. Fyzika. Zdroj: In.Wikipedia.com