فیزیک جدید چیست ؟

درک انسان از علم فیزیک در طی قرن‌های هفدهم، هجدهم و نوزدهم میلادی به طور قابل‌ملاحظه‌ای افزایش یافت. در نزدیکی قرن بیستم میلادی این تفکر حاکم بود که تقریبا هر آنچه از فیزیک لازم هست را می‌دانیم. در طی این سال‌ها نیوتن با فیزیک مکانیک و قوانین حاکم بر آن و ماکسول با معادلات حاکم بر الکترومغناطیس گام بزرگی برای پیشرفت فیزیک برداشته بودند. اما آیا اینجا پایان راه فیزیک بود؟ این‌گونه به نظر می‌رسید که دانشمندان جوان و علاقه‌مند به فیزیک باید رشته دیگری را برای مطالعه کنند. رشته‌ای که راه زیادی برای طی کردن داشته باشد. در آن زمان جهان به طور کامل مشخص و قطعی به‌ نظر می‌رسید. این بدان معنا است که اگر ما مکان، تکانه و قوانین حاکم بر حرکت هر ذره‌ داخل سیستم را بدانیم،‌ مکان و تکانه ذره را در هر زمان، در گذشته و آینده، می‌دانیم.فیزیک‌دانی فرانسوی به نام «پیر لاپلاس» (Pierre-Simon Laplace) موضوع مهمی را مطرح کرد، اگر ما چنین اطلاعاتی را در مورد هر ذره در جهان داشته باشیم،‌ هر چیزی در مورد آغاز یا پایان جهان را می‌توانیم بدانیم. بنابراین، تا آغاز قرن نوزدهم تفکر و درک فیزیک‌دانان از جهان هستی کاملا مشخص و واضح و همه چیز ایده‌ال و کامل به نظر می‌رسید. فیزیک‌دانان با خیال خوشِ شناخت کامل جهان پا روی پا انداخته بودند و چای خود را با شادمانی می‌نوشیدند. اما در همیشه روی یک پاشنه نمی‌چرخد. در آغاز قرن بیستم میلادی شکاف‌هایی در علم فیزیک ایجاد شدند.بین سال‌های ۱۹۰۰ تا ۱۹۳۰ میلادی، ابهامات زیادی در علم فیزیک به وجود آمد و سوالاتی مطرح شد که با فیزیک قبل از سال ۱۹۰۰، پاسخی برای آن‌ها وجود نداشت. در این سال‌ها کشفیات پیچیده‌ای انجام شد. با انجام این کشف‌ها دانشمندان به این نتیجه رسیدند که فیزیک کلاسیک (فیزیک قبل از قرن بیستم میلادی) پاسخگوی مناسبی برای پدیده‌های زمینی است:پرواز هواپیماحرکت توپ در بازی فوتبالحرکت اتومبیلفییزیک کلاسیک اما فیزیک کلاسیک به هنگام مطالعه ذرات بسیار کوچک، مانند ذرات زیراتمی و اجسام متحرک با سرعت بسیار زیاد با شکست مواجه می‌شود. بنابراین، در آغاز قرن بیستم میلادی نسل جدید فیزیک‌دان‌ها باید تلاش خود را برای یافتن قوانین جدید برای توضیج رفتار ذرات زیراتمی و اجسام متحرک با سرعت بسیار بالا می‌کردند. در این دوره، یکی از بزرگ‌ترین جهش‌ها در علم رخ داد. اینشتین در جایی گفت، غیرقابل‌درک‌ترین موضوع در مورد جهان آن است که قابل‌ِ درک است. برای یادگیری فیزیک مدرن، باید درک مناسبی از فیزیک کلاسیک و قوانین حاکم بر آن داشته باشیم.شاخه های فیزیک جدید چیست ؟فیزیک مدرن از شاخه‌های مختلفی تشکیل شده است:فیزیک کوانتوم: فیزیک کوانتوم شاخه‌ای از علم فیزیک است که در مورد رفتار ذرات در مقیاس اتمی و ریزاتمی صحبت می‌کند. فیزیک کوانتوم با استفاده از چارچوب ریاضی رفتار دوگانه موج ذره، کوانتش یا گسستگی انرژی و ماهیت احتمالی ذرات میکروسکوپی را توضیح می‌دهد. مهم‌ترین مفاهیم در این شاخه از فیزیک عبارت هستند از:توابع موجبرهم‌نهیدرهم‌تنیدگیاصل عدم قطعیت هایزنبرگفیزیک ذرات بنیادی: به این شاخه از فیزیک، فیزیک انرژی بالا نیز گفته می‌شود. در این بخش از فیزیک اجزای تشکیل‌دهنده بنیادی ماده و نیروهای حاکم بر آن‌ها را بررسی می‌کنیم. ذرات بنیادی و برهم‌کنش بین آن‌ها با استفاده از شتاب‌دهنده‌ها و آشکارسازها مطالعه می‌شوند. موضوعات اصلی و مهم در این شاخه از فیزیک عبارت هستند از:کشف و مشخصه‌یابی ذرات بنیادی مانند کوارک‌ها، لپتون‌ها و بوزون‌های پیمانه‌ایکشف ذره بوزون هیگزجستجو برای یافتن مدلی فراتر از مدل استانداردنسبیت: نظریه نسبیت توسط اینشتین مطرح و توسعه یافت. این فیزیک‌دان بزرگ نظریه نسبیت را در دو بخش ارائه داد:نسبیت خاص: در نظریه نسبیت خاص رفتار اجسام در سرعت‌ها بسیار بالا و نزدیک به سرعت نور بررسی می‌شود. هنگامی‌که جسمی با سرعتی بسیار بالا حرکت می‌کند، فیزیک کلاسیک نمی‌تواند حرکت و رفتار آن را توصیف کند. در این سرعت‌ها گذر زمان برای جسم کند و طول آن منقبض می‌شود.نسبیت عام: این نظریه به مفهوم گرانش می‌پردازد و آن را حاصل خمیدگی فضا زمان در نزدیکی اجسام کلان جرم می‌داند. جسمی را فرض کنید که روی خط مستقیم حرکت می‌کند. مسیر مستقیم این جسم در نزدیکی جسمی با جرم زیاد و به دلیل خمیدگی فضا زمان، منحرف می‌شود. خمیدگی فضا زمان در نزدیکی سیاه‌چاله به اندازه‌ای زیاد است که حتی نور نمی‌تواند از دام آن فرار کند.فیزیک هسته‌ای: بر طبق رابطه $$E = m c ^ 2$$ در نسبیت خاص، جرم و انرژی، هم‌ارز و معادل یکدیگر هستند و می‌توانند به یکدیگر تبدیل شوند. این فرمول برای مطالعه فیزیک هسته‌ای لازم است. در فیزیک هسته‌ای، هسته اتم مطالعه می‌شود. در این گرایش از فیزیک جدید، دو نیرو از چهار نیروی بنیادی در طبیعت، یعنی نیروی هسته‌ای قوی و ضعیف، معرفی می‌شوند. در فیزیک هسته‌ای می‌بینیم در یک لحظه، عنصری می‌تواند به عنصری کاملا متفاوت تبدیل شود. همان‌طور که می‌دانیم هسته هر اتم از پروتون و نوترون ساخته شده است.فیزیک اتمی: انرژی اتمی منبع انرژی برای راکتورها و سلاح‌های هسته‌ای است. این انرژی از شکافت یا همجوشی اتم‌ها تولید می‌شود. برای آشنایی با منبع این انرژی باید اتم را بشناسیم. اتم، کوچک‌ترین ذره عنصر است و ویژگی‌های آن عنصر را دارد. دانش در زمینه ماهیت اتم تا ابتدای قرن بیستم میلادی به کندی افزایش یافت. در دهه ابتدایی قرن بیستم، فیزیک جدید پا به عرصه گذاشت و جهش بزرگی در علم فیزیک و شناخت اتم رخ داد.کیهان‌شناسی: به مطالعه جهان به صورت کلی، کیهان‌شناسی می‌گوییم. جهان هر چیزی است که وجود دارد و نام دیگر آن کیهان است. بیگ‌بنگ نام علمی آغاز زمان است.