Klassisk fysik - fysik før fremkomsten af kvanteteorien og relativitetsteorien . Grundlaget for den klassiske fysik blev lagt under renæssancen af en række videnskabsmænd, hvoraf Newton , skaberen af klassisk mekanik , er særligt udmærket .
Klassisk fysik er baseret på følgende principper:
De grundlæggende teorier om klassisk fysik er
Fra Galileo og Newton til Maxwell og Boltzmann blev der inden for rammerne af den klassiske fysik skabt et billede af den fysiske verdens struktur, som i anden halvdel af 1800-tallet virkede upåklageligt nøjagtigt og udtømmende komplet.
I begyndelsen af det 20. århundrede havde der samlet sig en række spørgsmål, som ikke kunne besvares inden for den klassiske fysiks rammer.
Uoverensstemmelsen mellem disse og andre observerede fænomener og klassiske teorier gav anledning til tvivl om universaliteten af de grundlæggende principper, som disse teorier er bygget på, herunder lovene om bevarelse af masse, energi og momentum. Den berømte franske matematiker og fysiker Henri Poincaré kaldte denne situation for "fysikkens krise".
Hvad forbliver uberørt blandt alle disse ruiner?... Hvilken position bør matematisk fysik indtage i nærvær af denne generelle ødelæggelse af principper? [en]
I 1900 foreslår den tyske fysiker Max Planck en kvanteteori om stråling , ifølge hvilken lys ikke udsendes kontinuerligt (som antaget af den klassiske teori), men diskret - i portioner, som Planck kaldte kvanta . På trods af den paradoksale karakter af denne teori (hvor lysstråling betragtes som en kontinuerlig bølgeproces og samtidig som en strøm af partikler - kvanter), beskrev den godt formen af det kontinuerlige spektrum af termisk stråling af faste og flydende legemer.
I 1905 giver Albert Einstein , baseret på antagelsen om lysets kvantenatur, en matematisk beskrivelse af fænomenet den fotoelektriske effekt , mens arten af den røde kant af den fotoelektriske effekt bliver forklarlig . (Det er for dette arbejde, og ikke for Relativitetsteorien, at Einstein blev tildelt Nobelprisen i 1921.)
I 1926 foreslår Niels Bohr atomets kvanteteori , ifølge hvilken elektronerne , der udgør atomets elektronskal , kun kan være i et tælleligt sæt af diskrete tilstande (baner) med faste parametre ( kvantetal ), og elektron overgange fra kredsløb til kredsløb opstår ved absorption eller stråling af lys kvanta er ikke kontinuerlig, men brat, uden mellemtilstande (Se Bohrs postulater ). Kvanteprincippet udstrakte sig således ud over lyset til elektronens bevægelse. Denne teori forklarede godt linjespektret for stråling og absorption af elektromagnetiske bølger af gasser, og derudover gjorde det det muligt at forstå den fysiske natur af en kemisk forbindelse , egenskaberne af kemiske elementer og Mendeleevs periodiske lov .
I fremtiden bliver kvantemekanikken det vigtigste værktøj for teoretisk fysik til at beskrive processerne i mikrokosmos . I løbet af udviklingen af kvantemekanikken blev den klassiske fysiks stive determinisme opgivet, og Heisenberg-usikkerhedsprincippet blev vedtaget (se).
Takket være kvantekoncepter var det muligt at finde tilstrækkelige beskrivelser af de fænomener, der forekommer i atomkerner og i stjernernes dybder, radioaktivitet , elementærpartikelfysik , faststoffysik , lavtemperaturfysik ( superledning og superfluiditet ). Disse ideer tjente som et teoretisk grundlag for at skabe mange praktiske anvendelser af fysik: kerneenergi , halvlederteknologi , lasere osv.
I 1905 foreslog Albert Einstein den særlige relativitetsteori , som afviser begrebet rum og tids absoluthed og erklærer deres relativitet: størrelsen af rum- og tidssegmenter relateret til et fysisk objekt afhænger af objektets hastighed ift. det valgte referencesystem (koordinatsystem). I forskellige koordinatsystemer kan disse mængder have forskellige værdier. Især var samtidigheden af uafhængige fysiske begivenheder også relativ: begivenheder, der fandt sted samtidigt i et koordinatsystem, kunne forekomme på forskellige tidspunkter i et andet. Denne teori gjorde det muligt at bygge et logisk konsistent kinematisk billede af verden uden at bruge begreberne uobserverbart absolut rum, absolut tid og æter.
I nogen tid forblev teorien en hypotese, der ikke havde eksperimentel bekræftelse, og i 1916 udgav Einstein den generelle relativitetsteori - mekanik , bygget på de relativitetsprincipper, der er erklæret i den særlige teori. Snart blev denne teori bekræftet - en forklaring på den unormale præcession af Merkurs perihelium , som klassisk astronomi uden held forsøgte at forklare ved tilstedeværelsen i solsystemet af en anden planet tættere på Solen end Merkur, og som ikke kunne detekteres. I dag er der allerede en stor mængde eksperimentelle beviser for gyldigheden af relativitetsteorien. Især forklaringen på det opdagede tilbage i det 19. århundrede. afhængighed af en elektrons masse af dens hastighed: ifølge relativitetsteorien er den observerede masse af ethvert fysisk legeme større, jo større hastigheden er på dets bevægelse i forhold til observatøren, og elektronerne observeret i eksperimenter har normalt en tilstrækkelig høj hastighed for, at manifestationen af relativistiske effekter er mærkbar.
På trods af at mange fænomener ikke er blevet tilstrækkeligt beskrevet inden for rammerne af klassisk fysik, er det selv i dag en væsentlig del af den "gyldne fond" af menneskelig viden, og er mest efterspurgt i de fleste anvendelser af fysik og ingeniørfag. Det er en obligatorisk komponent i de generelle fysikkurser, der undervises i alle naturvidenskabelige og tekniske uddannelsesinstitutioner i verden.
Dette forklares ved, at fordelene ved den "nye fysik" kun påvirker i særlige tilfælde.
Samtidig er det matematiske apparat i klassisk fysik enklere og mere forståeligt set fra hverdagserfaringssynspunktet, og i de fleste tilfælde opfylder nøjagtigheden af resultaterne opnået ved klassisk fysiks metoder fuldt ud praksissernes behov.
Den "nye fysik" førte således ikke kun til en fuldstændig benægtelse af den klassiske fysiks metoder og resultater, men reddede den fra det "generelle nederlag", som A. Poincaré skrev om i 1905, på bekostning af at opgive sådanne klassiske principper som determinisme, kontinuiteten af ændringer i fysiske mængder, og rum og tids absoluthed.