Degët e fizikës klasike, moderne dhe bashkëkohore: një shpjegim i plotë

Fizika është një shkencë ekzakteFizikë teorike dhe eksperimentale që studion vetitë e materies, energjisë, kohës dhe hapësirës, ​​si dhe bashkëveprimi midis të gjithë këtyre elementëveAi mbështetet në vëzhgim, formulim hipotezash dhe verifikim eksperimental për të ndërtuar modele që përshkruajnë dhe parashikojnë fenomenet natyrore sa më saktë që të jetë e mundur.

Një nga karakteristikat thelbësore të fizikës është se ajo kërkon saktësi në përfundimet e tyre dhe që këto të jenë i verifikueshëm përmes eksperimenteve të riprodhueshmeNë këtë mënyrë, çdo studiues, kudo qoftë, mund të verifikojë rezultatet duke ndjekur të njëjtën procedurë. Për më tepër, fizika përdor një gjuhë matematikore rigoroze për të shprehur ligjet që përshkruajnë realitetin, duke lejuar parashikime sasiore shumë të sakta.

Fizika shpjegon fenomenet natyrore nëpërmjet ligjeve, duke u përqendruar veçanërisht në ato procese që Ato nuk e modifikojnë strukturën e brendshme molekulare. të trupave (domethënë, pa hyrë drejtpërdrejt në transformime kimike, të cilat janë lënda kryesore e kimisë). Megjithatë, ekziston një marrëdhënie e ngushtë midis fizikës dhe kimisë, veçanërisht në fusha të tilla si kimi fizike, ku materia dhe energjia studiohen duke kombinuar koncepte nga të dyja disiplinat.

Është e lidhur ngushtë me matematikën, pasi mbështetet në të. për të shprehur studimin e realitetit gjë që e shqetëson atë. Kjo lidhje është aq e thellë sa, në shumë raste, përparimet matematikore kanë hapur rrugë të reja për të kuptuar universin fizik dhe, anasjelltas, problemet e paraqitura nga fizika kanë frymëzuar zhvillimin e degëve të reja të matematikës.

Për më tepër, fizika përfshin në fushën e saj të studimit kiminë, biologjinë, elektronikën dhe shumë shkenca të tjera natyrore dhe të aplikuara, jo sepse i zëvendëson ato, por sepse Ai siguron kornizën e ligjeve themelore që shpjegojnë fenomenet që vëzhgojnë këto disiplina. Kështu, biofizika merret me sistemet e gjalla nga një këndvështrim fizik, gjeofizika studion Tokën duke përdorur parime fizike dhe astrofizika zbaton fizikën në studimin e trupave qiellorë.

Fizika studion fenomenet e materies, duke i bazuar teoritë e saj, në një nivel të parë, në mekanika klasike, nga ku analizohen ligjet që rregullojnë lëvizjen; në elektrodinamika klasike për studimin e ngarkesave elektromagnetike; në termodinamika për studimin e nxehtësisë dhe formave të ndryshme të energjisë; në Mekanika kuantikeQë studioni natyrën në peshore hapësirë ​​e vogël (atome, elektrone, grimca subatomike); dhe në të dhëna statistikore për të studiuar frekuencat dhe probabilitetet e ndodhjes së fenomeneve fizike, veçanërisht kur përfshihen sasi të mëdha grimcash, siç ndodh në gazra ose në sisteme komplekse.

Degët kryesore të fizikës sipas zhvillimit të tyre historik

Për studimin e realitetit, fizika zakonisht organizohet në blloqe të mëdha historike dhe konceptuale që na lejojnë të kuptojmë se si ka evoluar njohuria shkencore. Tradicionalisht, dallohen tre degë ose faza kryesore, të cilat bashkëjetojnë dhe plotësojnë njëra-tjetrën sot:

• Fizika klasike
• Fizika moderne
• Fizika bashkëkohore

Secila prej këtyre perspektivave përqendrohet në diapazonin karakteristik të shpejtësisë, energjisë dhe madhësisë. Fizika klasike dominon botën e përditshme makroskopike; fizika moderne e zgjeron kornizën në sferat dhe shpejtësitë atomike dhe subatomike që i afrohen asaj të dritës; dhe fizika bashkëkohore përqendrohet në sistemet komplekse, fenomenet jolineare dhe proceset larg ekuilibrit.

Çfarë konsiderohet fizika klasike?

Është quajtur fizika klasike në grupin e teorive, modeleve dhe ligjeve të formuluara para ardhjes së mekanikës kuantike dhe konsolidimin e plotë të teorisë së relativitetit. Domethënë, ajo përfshin fizikën e zhvilluar kryesisht nga puna e Galileo Galileit, Isak Njutonit dhe shkencëtarëve të tjerë të mëvonshëm, të cilët përshkruajnë sjelljen e trupave në botën makroskopike me shpejtësi shumë më të ulëta se ajo e dritës.

Gjithashtu quhet zakonisht Fizika e Njutonit sepse mbështetet shumë në ligjet e lëvizjes dhe gravitetit universal të Njutonit. Këto ligje ofruan një kornizë koherente për të shpjeguar gjithçka, nga rënia e një molle deri te orbitat e planetëve, duke forcuar një pikëpamje të universit si një mekanizëm i gjerë i qeverisur nga ligje të qarta dhe deterministe.

Në terma praktikë, fizika klasike studion fenomenet që kanë shpejtësi më të vogël se shpejtësia e dritës dhe të cilit Shkallët hapësinore janë më të mëdha se madhësia e atomeve dhe molekulaveKjo përfshin gjithçka, nga lëvizjet e automjeteve dhe makinave deri te rrjedha e lumenjve, përhapja e zërit në ajër ose sjellja e gazrave në një enë.

Një mënyrë tjetër për të përshkruar fizikën klasike është të thuhet se ajo konsiderohet, në një masë të madhe, një teori. deterministGjendja e ardhshme e një sistemi të mbyllur mund të parashikohet plotësisht nëse gjendja e tij aktuale (pozicioni, shpejtësia, forcat që veprojnë mbi të, etj.) dihet saktësisht, gjithmonë brenda kushteve të vlefshmërisë së modelit.

Brenda fizikës klasike, zakonisht bëhet një dallim midis:

• Fizika klasike njutoniane (para-relativiste)bazuar në ligjet e Njutonit dhe në konceptin e hapësirës dhe kohës absolute dhe e pavarur.
• Fizika klasike relativisteprezanton idetë e relativiteti special për fenomene me shpejtësi të lartë, por pa u thelluar në përshkrimin kuantik të materies. Në shumë kontekste teknike, konsiderohet gjithashtu klasike për sa kohë që efektet kuantike në shkallën atomike ose subatomike nuk trajtohen.

Çfarë studion fizika klasike?

Fizika klasike përqendrohet në studimin e:

• Lëvizjet e trupave makroskopikë (automjete, makina, planetë, predha) me shpejtësi shumë më të ulëta se ajo e dritës.
• Ndërveprimet e forcave siç janë graviteti, forca elastike, fërkimi ose forca centripetale, të cilat përcaktojnë trajektoret dhe ndryshimet në lëvizje.
• Përhapja e valëve mekanike siç është zëri në media të ndryshme materiale.
• Sjellja e lëngjeve (gazra dhe lëngje) në lëvizje ose në qetësi, duke përfshirë presionet, shpejtësitë e rrjedhjes, turbulencën dhe rrjedhjet.
• Fenomene termike, nxehtësia, temperatura dhe format makroskopike të energjisë.
• Elektriciteti dhe magnetizmi klasikduke përshkruar fushat dhe rrymat pa iu drejtuar, në radhë të parë, koncepteve kuantike.

Të marra së bashku, fizika klasike rezulton thelbësore për inxhinierinëArkitekturë, ndërtim, projektim makinerish, akustikë e aplikuar, optikë tradicionale dhe një listë e gjatë aktivitetesh të përditshme teknologjike.

Dallimet midis fizikës klasike dhe fizikës moderne

Kur krahasohet fizika klasike me fizikën moderne, vërehen dallime të thella në mënyrën se si i qasen fenomeneve fizike dhe në shkallën e sistemeve të studiuara. Fizika moderne lind nga përfshirja e Mekanika kuantike dhe teoria e relativitetitKjo detyroi një rishikim të disa parimeve të fizikës klasike që konsideroheshin universale.

Disa nga kontrastet kryesore midis dy perspektivave janë si më poshtë:

• Diapazoni i shpejtësisëFizika klasike përqendrohet në shpejtësi shumë më të ulëta se ajo e dritës, ndërsa fizika moderne, me relativitetin, përfshin fenomene që ndodhin në shpejtësi afër shpejtësisë së dritës.
• Shkalla e studimitFizika klasike përshkruan sistemet makroskopik siç janë planetët, makinat, lëngjet ose strukturat; fizika moderne është e orientuar drejt shkallëve mikroskopike dhe subatomike, duke analizuar atomet, elektronet, fotonet dhe grimcat elementare.
• VendosmëriFizika klasike i trajton sistemet si deterministëtku e ardhmja nxirret tërësisht nga e tashmja. Fizika moderne, veçanërisht mekanika kuantike, prezanton pasiguria dhe probabiliteti si elementë themelorë kur përshkruhet gjendja e një sistemi.
• Hapësira dhe kohaNë fizikën klasike, hapësira dhe koha janë madhësi të pavarura dhe absoluteNë fizikën moderne relativiste, hapësira dhe koha kombinohen në koha hapësinore, dhe matjet e tij varen nga vëzhguesi dhe shpejtësia me të cilën lëviz.
• Përshkrimet e ndërveprimitFizika klasike shpjegon fenomene të tilla si graviteti, elektriciteti dhe magnetizmi pa nevojën e futjes së grimcave që mbartin bashkëveprim; fizika moderne thellohet më thellë në bashkëveprime përmes fushat dhe grimcat (për shembull, fotone, bozone dhe grimca të tjera të Modelit Standard).
• Aplikacionet tipikeFizika klasike zbatohet me sukses të jashtëzakonshëm në inxhinieri, mekanikë, ndërtim, akustikë, optikë tradicionale dhe pjesën më të madhe të teknologjisë së përditshme. Fizika moderne zbatohet kryesisht në elektronikë e përparuar, energji bërthamore, gjysmëpërçues, fizikë grimcashkozmologjia dhe teknologjitë më të përparuara.

Degët e fizikës klasike

Fizika klasike përfshin disiplina të ndryshme dhe objektivi i saj kryesor është studimi i fenomeneve që shfaqin një shpejtësi më të vogël se shpejtësia e dritës dhe ato manifestohen në shkallë makroskopike. Këto degë mbeten themelore sot, si në shkencën bazë ashtu edhe në teknologji të shumta.

Ndër degët më të rëndësishme të fizikës klasike janë:

• mekanika klasike
• Termodinamika
• Elektromagnetizmi (elektriciteti dhe magnetizmi klasik)
• optikë
• Akustika
• Mekanika e fluideve ose dinamika e fluideve

Secila prej këtyre disiplinave studion një lloj specifik fenomeni, megjithëse në praktikë ato shpesh janë të ndërlidhura. Për shembull, projektimi i një motori me djegie të brendshme përfshin mekanikë, termodinamika y mekanika e lëngjevendërsa zhvillimi i një sistemi profesional të zërit kërkon zotërim akustikë y elektromagnetizmi.

mekanika klasike

Mekanika klasike është shkenca që studion Ligjet e lëvizjes së NjutonitKjo i referohet sjelljes së trupave fizikë makroskopikë në qetësi dhe në lëvizje me shpejtësi shumë më të ulëta se shpejtësia e dritës. Analizon se si veprojnë forcat mbi trupat dhe si këto forca shkaktojnë ndryshime në gjendjen e tyre të lëvizjes.

Si mekanika klasike ashtu edhe fizika klasike në përgjithësi bazohen në ligjet e Njutonit, veçanërisht në atë ligjet e lëvizjes së trupave në univers (inercia, proporcionaliteti midis forcës dhe nxitimit dhe veprim-reagimi). Këto ligje na lejojnë të përshkruajmë gjithçka, nga lëvizja e një lavjerrësi deri te trajektorja e një sateliti rreth Tokës.

Brenda mekanikës klasike, mund të dallohen dy qasje kryesore:

• Mekanika vektorialeKjo qasje bazohet drejtpërdrejt në ligjet e Njutonit, duke përdorur vektorë për të përfaqësuar madhësi të tilla si forca, shpejtësia dhe nxitimi. Është qasja më intuitive dhe ajo që zbatohet më shpesh në problemet e inxhinierisë dhe teknologjisë.
• Mekanika AnalitikePërdor formulime matematikore më abstrakte (mekanika Lagranzhiane dhe Hamiltoniane) për të përshkruar lëvizjen. Kjo qasje është veçanërisht e dobishme në sisteme komplekse me shkallë të shumëfishta lirie dhe hedh themelet për zhvillime të mëvonshme në fizikën teorike.

Disa zbatime praktike të mekanikës klasike përfshijnë:

• Inxhinieri Mekanikepër të projektuar mekanizma, struktura dhe makina që mund t'i rezistojnë forcave dhe të funksionojnë në mënyrë të sigurt.
• Parashikimi i trajektores në sport, balistikë dhe navigim, duke llogaritur këndet dhe shpejtësitë optimale.
• Llogaritja e orbitës të satelitëve dhe mjeteve hapësinore në kushte ku qasja klasike është ende e vlefshme.

Termodinamika

Termodinamika është shkenca që merret me përshkrimi i gjendjeve të ekuilibrit termodinamik në një nivel makroskopik. Studion bashkëveprimin midis nxehtësisë dhe formave të tjera të energjisë, si dhe transformimet e energjisë që ndodhin në sistemet fizike.

Variablat kryesore që ai përdor për të përshkruar situata të ndryshme janë temperaturë, presion, volumen dhe numri i moleve të një substance. Nga këto madhësi, formulohen ligje të tilla si ruajtja e energjisë (ligji i parë i termodinamikës) dhe tendenca natyrore për të rritur çrregullimin ose entropinë (ligji i dytë).

Kuptohet nga ekuilibri termik Ekuilibri termik është gjendja në të cilën temperaturat e dy trupave që fillimisht kishin temperatura të ndryshme bëhen të barabarta. Pasi temperaturat bëhen të barabarta, rrjedha e nxehtësisë midis tyre ndërpritet dhe të dy trupat arrijnë në këtë gjendje.

Një shembull klasik i këtij koncepti është përdorimi i termometërNjë termometër është një instrument që përcakton temperaturën e vet. Për të përcaktuar temperaturën e një trupi ose substance tjetër, të dy vendosen në kontakt derisa të arrijnë ekuilibrin termik. Meqenëse në ekuilibrin termik si trupi ashtu edhe termometri janë në të njëjtën temperaturë, leximi i termometrit do të jetë gjithashtu temperatura e trupit që krahasohet.

Studimi se si sistemet reagojnë ndaj ndryshimeve në mjedisin e tyre është i dobishëm në një gamë të gjerë degësh të shkencës dhe inxhinierisë. Termodinamika luan një rol thelbësor në projektimin e motorë, frigoriferë, termocentrale dhe praktikisht në çdo proces industrial në të cilin transformohet energjia dhe materia.

Më poshtë janë disa zbatime të termodinamikës:

• Në inxhinieri materiale ata vrapojne transferimet e nxehtësisë dhe energjisë te lëndët e para për prodhimin e materialeve të reja. Një shembull është procesi i pjekjes në temperaturë të lartë të një cope qeramike, vetitë përfundimtare të së cilës (fortësia, rezistenca, ngjyra) do të varen nga temperatura dhe koha ndaj të cilave është nënshtruar.
• Në nivel industrial, procese të tilla si pasterizimi dhe prodhimin e djathë dhe gjalpë nëpërmjet transferimit të kontrolluar të nxehtësisë, për të garantuar sigurinë ushqimore dhe vetitë organoleptike të produkteve.
• Në industria e çelikutLloje të ndryshme çeliku merren duke shkrirë substanca të ndryshme në furra me temperaturë shumë të lartë, duke kontrolluar me kujdes përbërjen dhe ciklet termike.
• Në gjenerimi i energjisëTermocentralet termike, bërthamore ose me cikël të kombinuar bazohen në cikle termodinamike (siç janë cikli Carnot, Rankine ose Brayton) për të shndërruar nxehtësinë në punë mekanike dhe, më pas, në energji elektrike.

Elektromagnetizëm

Fenomenet elektrike dhe magnetike studiohen dhe unifikohen në një teori të vetme nëpërmjet elektromagnetizmi. Michael Faraday dhe James Clerk Maxwell Ata ishin eksponentët e parë të mëdhenj të themelimit të saj, duke treguar se elektriciteti, magnetizmi dhe drita janë pjesë e të njëjtit fenomen fizik.

Elektromagnetizmi bazohet në Katër ekuacionet diferenciale vektoriale të MaksuellitKëto ekuacione lidhin fushat elektrike dhe magnetike me burimet e tyre përkatëse materiale (ngarkesat elektrike dhe rrymat). Ato tregojnë, ndër të tjera, se një fushë elektrike që ndryshon në kohë gjeneron një fushë magnetike dhe anasjelltas, gjë që shpjegon përhapjen e valëve elektromagnetike.

Teoria elektromagnetike përfshin rryme elektrike, polarizimi elektrik dhe polarizimi magnetikFenomenet fizike makroskopike që përfshijnë ngarkesat elektrike në qetësi dhe në lëvizje, si dhe efektet e fushave magnetike dhe elektrike në substanca të lëngshme, të ngurta dhe të gazta, përshkruhen nga elektromagnetizmi.

Shembuj të përditshëm të përdorimit të elektromagnetizmit janë të dukshëm në motorë elektrikë dhe gjeneratorëtë cilat janë pajisje që përdoren për shndërrimin e energjisë mekanike në energji elektrike ose anasjelltas.

• Është quajtur gjenerator, alternator ose dinamo në pajisjen që shndërron energjinë mekanike në energji elektrike.
• Ajo quhet motor elektrik në pajisjen që shndërron energjinë elektrike në energji mekanike të dobishme.

Një shembull tjetër klasik i elektromagnetizmit është busullLëvizja e gjilpërave të saj bazohet në parimet magnetike që lidhen me polet e Tokës dhe bashkëveprimin midis fushës magnetike të Tokës dhe magnetit të busullës. Përveç kësaj, përfshihen parime të thjeshta elektrike dhe magnetike, të cilat lejojnë që gjilpëra të orientohet në drejtimin veri-jug.

Përtej këtyre pajisjeve, elektromagnetizmi është baza e teknologjive të tilla si komunikim pa tel (radio, televizion, telefoni celular), transformatorët dhe linjat e transmetimit të energjisë, të dispositivos electrónicos (qarqe të integruara, kompjuterë) dhe sistemet e Diagnostikimi mjekësor siç është rezonanca magnetike bërthamore.

Optika

Optika është dega e fizikës që merret me studimin e rrezatimi elektromagnetik në diapazonin e dritës, vetitë e tij dhe bashkëveprimi i tij me materien, me theks të veçantë në përhapjen, reflektimin, thyerjen dhe fenomenet e interferencës dhe difraksionit të tij.

Nga pikëpamja e perceptimit njerëzor, drita është diapazoni i gjatësi vale elektromagnetike që syri i njeriut mund t’i zbulojë, dhe është pikërisht optika ajo që merret me analizën e tyre. Megjithatë, fusha e optikës moderne shtrihet edhe në gjatësi vale jo të dukshme, duke përfituar nga parime të ngjashme.

Optika fizike është e orientuar drejt zbulimi dhe zbatimi i fenomeneve të rejaBazuar në këtë, studiuesit përdorin dhe zhvillojnë burime drite në të gjithë spektrin elektromagnetik, nga lazerët me fuqi të lartë deri te diodat (LED) që lëshojnë dritë me energji të ulët.

Optika ka pasur një ndikim të madh në instrumente shkencore (mikroskopë, teleskopë, spektrometra), në komunikimit (fibra optike, sisteme transmetimi të dhënash) dhe në metrologji (matja e saktë e distancave, kohërave dhe konstanteve fizike). Është gjithashtu thelbësore në optikën korrigjuese dhe mjekësore, siç janë syzet, lentet e kontaktit dhe pajisjet kirurgjikale me bazë lazeri.

Akustika

Akustika është një degë e fizikës që merret me studimin e valët mekanike përhapet përmes materies në çdo gjendje të saj (të ngurtë, të lëngët ose të gaztë), duke përdorur modele fizike dhe matematikore. Ai përqendrohet në tingullin, infratingullin dhe ultratingujt, duke analizuar se si prodhohen, përhapen dhe perceptohen këto valë.

Akustika studion gjithçka që lidhet me prodhimi, transmetimi, ruajtja, perceptimi dhe riprodhimi i zëritZbatimet teknologjike të akustikës trajtohen nga të ashtuquajturat inxhinieri akustike, e cila merret me projektimin e sallave të koncerteve, studiove të regjistrimit, sistemeve audio, izolimit të zhurmave në ndërtesa dhe shumë zgjidhjeve të tjera praktike.

Shembuj të fizikës akustike përfshijnë:

1. Pajisjet elektronike për ta bërë komunikimin më efektiv, siç janë altoparlantët, kufjet, telefonat dhe sistemet e adresave publike.
2. Aplikime mjekësore të bazuara në ultratingujtë cilat kanë qenë efektive në krijimin e imazheve të trupit të njeriut (ultratinguj) dhe në procedurat terapeutike që përdorin valë ultratinguj me intensitet të lartë.
3. Mikrofona, të cilat shndërrojnë valët e zërit në sinjale elektrike për regjistrim, amplifikim ose transmetim.

Akustika shtrihet edhe në fusha të tilla si akustikë muzikore (studimi i instrumenteve, timbrave dhe shkallëve), psikoakustikë (perceptimi i tingullit nga sistemi dëgjimor i njeriut) dhe akustikë mjedisore (kontrolli i zhurmës dhe ndotjes zanore në zonat urbane dhe industriale).

Dinamika e lëngjeve ose mekanika e lëngjeve

Mekanika e fluideve, ose dinamika e fluideve, është një nëndegë e mekanikës së vazhdueshme që merret me studimi i lëvizjes së lëngjeve (lëngjet dhe gazet) dhe forcat që i shkaktojnë ato. Analizon si lëngjet në qetësi (statika e lëngjeve) ashtu edhe lëngjet në lëvizje (dinamika e lëngjeve), duke marrë parasysh efekte të tilla si viskoziteti, presioni, shpejtësia e rrjedhjes dhe turbulenca.

Në inxhinieri kimike, inxhinieri civile, inxhinieri industriale, aeronautikë, meteorologji, ndërtim detar dhe oqeanografiNdërhyrja e mekanikës së fluideve është me rëndësi themelore. Ajo lejon projektimin e tubave, pompave, krahëve të aeroplanëve, trupit të anijeve, rrjeteve të shpërndarjes së ujit, sistemeve të ventilimit dhe parashikimeve të motit.

Disa koncepte kryesore në mekanikën e fluideve janë:

• Presioni dhe shkalla e rrjedhjes, të cilat lidhen me parime të tilla si ai i Bernoullit.
• Regjimi laminar dhe turbulent i rrjedhës, të cilat përshkruajnë llojin e lëvizjes së lëngut sipas shpejtësisë dhe viskozitetit të tij.
• Viskozitet, i cili mat rezistencën e brendshme të lëngut ndaj rrjedhjes, një faktor përcaktues në proceset e transportit dhe përzierjes.

Fizika moderne

Fizika moderne u shfaq kur kufizimet e fizikës klasike u bënë të dukshme në përpjekjet e saj për të shpjeguar fenomenet që lidhen me shpejtësi shumë të larta ose shkallë shumë të vogla, siç janë ato të atomeve dhe grimcave subatomike. Kjo degë, e quajtur edhe në shumë kontekste fizika kuantike (megjithëse fizika moderne përfshin edhe relativitetin), bazohet në Teoria kuantike dhe në teoria e relativitetit.

Zhvillimi i fizikës moderne u konsolidua me propozimin e kuantizimi i energjisë, i formuluar për të shpjeguar rrezatimin e një trupi të zi, dhe me kontribute të mëvonshme që treguan se energjia nuk shkëmbehet vazhdimisht, por në njësi të vogla të quajtura sa shumeKjo ide u paraqit në vitin 1900 nga Maks Plank (1858-1947) dhe u përforcua nga Albert Einstein në vitin 1905 kur shpjegonte efektin fotoelektrik; deri në vitet 1920 termi u konsolidua Mekanika kuantike për të përshkruar këto teori të reja.

Më vonë, u quajt Mekanika kuantike në degën e fizikës që merret me fenomenet që ndodhin shpejtësi afër shpejtësisë së dritës (në kombinim me relativitetin) ose të cilit shkallët hapësinore janë të rendit të atome dhe molekulaMekanika kuantike përshkruan sjelljen e grimcave të tilla si elektronet, protonet, neutronet, fotonet dhe shumë të tjera, duke futur parime të tilla si parimi i pasigurisë dhe dualiteti valë-grimcë.

Fizika moderne studion karakteristikat, sjelljen dhe rrezatimi i grimcave në nivelin atomik dhe subatomikNdër arritjet e tij janë shpjegimi i spektrit të emetimit të atomeve, struktura e lidhjeve kimike, përçueshmëria elektrike në trupa të ngurtë, efekti fotoelektrik dhe një periudhë e gjatë e kështu me radhë që mbështet pjesën më të madhe të teknologjisë elektronike të sotme.

Mekanika kuantike, së bashku me teorinë e relativitetit, përbëjnë atë që ne tani e quajmë fizikë moderneKonceptet e saj janë thelbësore për të kuptuar:

• Gjysmëpërçuesit dhe pajisjet elektronike, siç janë transistorët, diodat dhe qarqet e integruara.
• Energjia bërthamore dhe proceset e ndarjes dhe bashkimit.
• fizika e grimcave, i cili heton grimcat elementare dhe forcat themelore të natyrës.
• Kozmologjia fizike, i cili studion origjinën, strukturën dhe evolucionin në shkallë të gjerë të universit.

Fizika bashkëkohore

Fizika bashkëkohore përfaqëson degën më të re dhe më të përparuar të njohurive fizike. Fillimet e saj qëndrojnë në periudhën kur, pas konsolidimit të teorive kuantike dhe relativiste, filluan të studioheshin fenomene dhe sisteme edhe më komplekse që nuk mund të përshkruheshin nga modele të thjeshta lineare.

Fizika bashkëkohore merret me studimin e kompleksiteti i natyrës, fenomenet në një shkallë nanoskopik dhe procese jashtë ekuilibrit termodinamikKjo kategori përfshin, ndër të tjera, edhe fusha të tjera, teoria e kaosit dhe turbulenca, të cilat përshkruajnë sisteme që janë shumë të ndjeshme ndaj kushteve fillestare dhe me sjellje në dukje të paparashikueshme.

Disa nga temat karakteristike të fizikës bashkëkohore janë:

• Teoria e kaositAi përqendrohet në studimin e sistemeve fizike komplekse dhe dinamike, duke përdorur ekuacione diferenciale dhe mjete të sofistikuara matematikore. Na lejon të kuptojmë fenomenet meteorologjike, dinamikën e popullsisë, lëkundjet jolineare dhe shumë sisteme ku variacionet e vogla fillestare prodhojnë ndryshime të mëdha në evolucionin e sistemit.
• Nanoteknologjia dhe fizika e materies së kondensuar, të cilat hetojnë materialet dhe strukturat në shkallë nanoskopike, duke dhënë shkas për veti të reja si superpërçueshmëria, magnetizmi në shkallë të vogël ose materialet inteligjente.
• Sisteme jashtë ekuilibritku termodinamika klasike e ekuilibrit nuk është e mjaftueshme dhe kërkohen qasje të reja për të përshkruar rrjedhat e energjisë, vetëorganizimin dhe fenomenet e pakthyeshme.

Falë fizikës bashkëkohore, janë hapur fusha të reja kërkimore, duke filluar nga projektimi i materiale të avancuara dhe pajisjet kuantike deri në studimin e sisteme komplekse biologjike, duke përfshirë analizën e detajuar të klimës globale dhe dinamikës së plazmës në kontekste astrofizike dhe teknologjike.

E di degët e fizikës klasike dhe marrëdhënia e saj me fizikën moderne dhe bashkëkohore na lejon të kuptojmë më mirë se si janë strukturuar shkencat natyrore dhe pse, pavarësisht përparimeve të mëdha, ligjet dhe modelet klasike mbeten mjete thelbësore për të përshkruar botën përreth nesh dhe për të zhvilluar zgjidhje teknologjike në fusha të panumërta.