الفيزياء الحديثة

الفيزياء الحديثة هي فرع من فروع الفيزياء التي تطورت في أوائل القرن العشرين وما بعده، أو فروع تأثرت بشكل كبير بفيزياء أوائل القرن العشرين. ومن أبرز فروع الفيزياء الحديثة: ميكانيكا الكم ، والنسبية الخاصة ، والنسبية العامة .

يهتم علم الفيزياء الكلاسيكية عادةً بالظروف اليومية: حيث تكون السرعات أقل بكثير من سرعة الضوء ، والأحجام أكبر بكثير من حجم الذرات، والطاقات صغيرة نسبيًا. أما الفيزياء الحديثة، فتهتم بظروف أكثر تطرفًا، مثل السرعات العالية التي تُقارب سرعة الضوء (النسبية الخاصة)، والمسافات الصغيرة التي تُقارب نصف قطر الذرة ( ميكانيكا الكم )، والطاقات العالية جدًا (النسبية). وبشكل عام، يُعتقد أن التأثيرات الكمية والنسبية موجودة على جميع المقاييس، على الرغم من أن هذه التأثيرات قد تكون ضئيلة جدًا على المستوى البشري . وبينما تتوافق ميكانيكا الكم مع النسبية الخاصة (انظر: ميكانيكا الكم النسبية )، فإن إحدى المشكلات التي لم تُحل في الفيزياء هي توحيد ميكانيكا الكم والنسبية العامة، وهو ما لا يستطيع النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات تفسيره حاليًا.

الفيزياء الحديثة هي جهدٌ لفهم العمليات الأساسية لتفاعلات المادة باستخدام أدوات العلوم والهندسة. وبالمعنى الحرفي، يُشير مصطلح الفيزياء الحديثة إلى الفيزياء المُواكبة لأحدث التطورات. وبهذا المعنى، يُعدّ جزءٌ كبيرٌ مما يُسمى بالفيزياء الكلاسيكية حديثًا. ^{[ 1 ]} مع ذلك، ومنذ عام 1890 تقريبًا، أحدثت اكتشافاتٌ جديدةٌ تحولاتٍ جذريةً في المفاهيم العلمية ، [1] ولا سيما ظهور ميكانيكا الكم والنسبية . ^{ويُطلق على الفيزياء} التي تتضمن عناصر من أيٍّ من هذين التأثيرين أو كليهما اسم الفيزياء الحديثة . وبهذا المعنى الأخير يُستخدم المصطلح عمومًا. ^{[ 1 ]}

غالبًا ما تُصادف الفيزياء الحديثة عند التعامل مع الظروف المتطرفة. تميل التأثيرات الكمومية إلى الظهور عند التعامل مع "الظروف المنخفضة" (درجات حرارة منخفضة، مسافات قصيرة)، بينما تميل التأثيرات النسبية إلى الظهور عند التعامل مع "الظروف العالية" (سرعات عالية، مسافات طويلة)، أما "الظروف المتوسطة" فتمثل السلوك الكلاسيكي. على سبيل المثال، عند تحليل سلوك غاز في درجة حرارة الغرفة ، فإن معظم الظواهر ستتضمن توزيع ماكسويل-بولتزمان (الكلاسيكي) . ومع ذلك، بالقرب من الصفر المطلق ، يعجز توزيع ماكسويل-بولتزمان عن تفسير السلوك المرصود للغاز، ويتعين استخدام توزيعات فيرمي-ديراك أو بوز-أينشتاين (الحديثة) بدلاً منه.

الفيزيائيان الألمانيان ألبرت أينشتاين (1879-1955)، مؤسس نظرية النسبية ، وماكس بلانك (1858-1947)، اللذان افترضا وجود الكمات مما أدى إلى تطوير نظرية الكم . ^{[ 2 ] [ 3 ]}

الحد الكلاسيكي للنموذج الحديث هو نموذج مبسط تم إنشاؤه عن طريق تحليل الوصف الحديث عند السرعات المنخفضة والمسافات الكبيرة (عن طريق أخذ حد ، أو عن طريق إجراء تقريب ).

تُعتبر هذه التجارب عموماً من التجارب التي أدت إلى تأسيس الفيزياء الحديثة:

• أ. بيزر (2003). مفاهيم الفيزياء الحديثة (  الطبعة السادسة). ماكجرو هيل . ISBN 978-0-07-123460-3.
• ب. تيبلر، ر. ليويلين (2002). الفيزياء الحديثة (  الطبعة الرابعة). دبليو إتش فريمان . رقم ISBN 978-0-7167-4345-3.