stanford-oval/wikipedia huggingface dataset:
Fysiikan historia
Uusi aika > Tieteellinen vallankumous > Vallankumouksen alku, tähtitiede

Tieteellisen vallankumouksen katsotaan saaneen alkunsa Nikolaus Kopernikuksen julkaisemasta De revolutionibus orbium coelestium -teoksesta, jossa hän esitteli aurinkokunnan rakenteen ja ennen kaikkea korvasi maakeskisen maailmankuvan aurinkokeskisellä. Kopernikus oli tehnyt teosta hyvin pitkään ja esitellyt ideoitaan erillisinä teoksina jo aiemmin. Kopernikus kuoli samana vuonna kuin hänen pääteoksensa julkaistiin, mikä luultavasti pelasti Kopernikuksen katolisen kirkon tuomiolta. Hänen teostaan ei myöskään kielletty ennen kuin Galileo Galilei joutui kuultavaksi katolisen kirkon eteen. Katolisen kirkon opit olivat juurtuneet niin syvälle sen ajan tiedeyhteisöön, ettei Kopernikuksen väitteitä uskottu lainkaan. Vasta sata vuotta myöhemmin Kopernikuksen malli alkoi vakiintua. Aurinkokunnan malli kuitenkin eteni asteittain kohti aurinkokeskistä.
Tyko Brahe oli merkittävä tanskalainen tähtitieteilijä. Hän opiskeli lakia ja hänen harrastuksenaan oli tutkia tähtitaivasta, mistä myöhemmin tuli hänen ammattinsa. Tutkiessaan Saturnuksen ja Jupiterin kohtaamishetkeä vuonna 1563 hän havaitsi Kopernikuksen teoriaan perustuneissa planeettataulukoissa useiden päivien virheitä. Brahe oli uskonnollinen ja tästä hän sai syyn vastustaa Kopernikuksen teoriaa. Brahe otti tehtäväkseen määrittää Auringon radan, jota varten hänen piti määrittää ilmakehän aiheuttama taittuminen. Tämä oli ensimmäinen askel kohti tarkkaa astrometriaa. Brahe otti tehtäväkseen myös kerätä tähtiluettelon. Ainoa yleisesti tunnettu tähtiluettelo tuolloin oli Hipparkhoksen keräämä tähtiluettelo, johon kuului noin 850 tähteä. Brahen päätyö oli planeettojen tutkiminen. Hän laati hyvin laajan aineiston planeettojen liikkeistä.
Brahe hankki havaintojensa käsittelyyn apulaisen nimeltä Johannes Kepler. Keplerille jäi Brahen aineisto tämän kuoltua ja hän julkaisi toisen Brahen pääteoksen nimeltä Astronomiæ Instauratæ Progymnasmata. Teos sisältää 777 tähden luettelon sekä aurinkokuntamallin, jossa Aurinko ja Kuu kiertävät Maata, mutta muut planeetat kiertävät Aurinkoa. Mallista tuli melko suosittu, koska siinä ei ollut uskonnollisia ongelmia. Myöhemmin Kepler pystyi tarkentamaan ja todistamaan laskelmillaan Kopernikuksen teorian oikeaksi tosin tarkentaen sitä. Hänen mukaansa Aurinko pyöri akselinsa ympäri ja planeettojen liikkeet ovat ellipsin muotoisia eivätkä pyöreitä, kuten Kopernikus oli ajatellut. Kepler hylkäsi myös Kopernikuksen käsityksen maailmankaikkeudesta suljettuna järjestelmänä.
Uusi aika > Tieteellinen vallankumous > Tieteellinen menetelmä

Filosofi Francis Bacon tunnetaan tieteellisen menetelmän luojana yhdessä René Descartesin kanssa. Bacon ei varsinaisesti ollut fyysikko, mutta hän oli tieteellisen ajattelun voimakas tukija. Baconin ihanteena oli mehiläinen, joka kokoaa materiaalia muurahaisen tavoin, muttei jätä työtään kesken vaan tekee keräämästään päätelmiä oman järkensä valossa. Tällä Bacon kuvasi luonnontieteen kehittymistä. Yksittäisestä tapauksesta luodaan lainalaisuus, jonka kuuluu kuvata ilmiötä mahdollisimman laajasti. Bacon oli ”tieteen ilosanoman” levittäjä ja hänen tunnuslauseensa oli ”tieto on valtaa”. Tiede ei ollut arvokasta vain siksi, että sen avulla päästiin selville totuudesta. ”Tieto, joka pyrkii vain mielihyvään, on kuin kurtisaani, joka on olemassa nautintoja varten, muttei tuota hedelmää eikä lisäänny.” Baconin mielestä tieteellistä tutkimusta on käytettävä ihmiskunnan hyväksi kaikin keinoin. Hän oli tietyllä tavalla aikaansa edellä, sillä vasta 1800-luvulla luonnontieteelliseen tutkimuksen tuloksia alettiin soveltaa teollisuuteen ja elinkeinoelämään.
Uusi aika > Tieteellinen vallankumous > Galilei ja tähtitiede

Galileo Galilei on fysiikan historian merkittävimpiä yksittäisiä hahmoja ja ensimmäinen moderni luonnontutkija. Galilei poikkesi aiemmista fysiikan tutkijoista siten, että hän ei piitannut niinkään ilmiöiden selittämisestä vaan niiden kuvaamisesta. Galilei perusti tutkimuksensa ennen kaikkea empiirisiin havaintoihin, mutta olennaisena osana tutkimuksissaan hän käytti myös puhdasta matematiikkaa. Erään tarinan mukaan Galilei testasi Aristoteleen väittämää, että painavammat kappaleet putoavat nopeammin kuin kevyemmät. Tarinan mukaan Galilei kiipesi Pisan kaltevaan torniin mukanaan puolen kilon lyijypaino ja viidenkymmenen kilon tykinkuula.lähde? Galilei pudotti nämä yhtä aikaa ja havaitsi, että kappaleet putosivat maahan samaan aikaan. Kokeellisuudesta tuli Galilein jälkeen tieteelle ja fysiikalle tunnusomainen piirre. Kokeellisuutta varten kehitettiin välineitä: Anton van Leeuwenhoek kehitti mikroskoopin ja Galilei paranteli olennaisesti kaukoputkea.
Galilei ei itse keksinyt kaukoputkea vaan se keksittiin Alankomaissa. Saatuaan tietoja kaukoputkesta Galilei rakensi itselleen sellaisen, jolla hän tutki tähtitaivasta. Galilei havaitsi lukemattoman määrän aiemmin tuntemattomia kohteita ja löysi Kuun pinnalta kraattereita sekä vuoria, joiden korkeutta hän yritti arvioida. Galilei löysi myös ensimmäisenä auringonpilkut sekä Jupiterin neljä kuuta. Tutkimustulokset hän julkaisi vuonna 1610 teoksessaan Tähtien sanansaattaja. Teos oli myyntimenestys ja kateelliset Galilein virkatoverit kantelivat hänestä paaville. Paavi tuomitsi vuonna 1616 Kopernikuksen ja Galilein kerettiläisiksi (Kopernikus oli tällöin ollut kuolleena lähes sata vuotta) ja heidän kirjansa lisättiin kiellettyjen kirjojen luetteloon. Kirkko painosti Galileita käsittelemään kopernikaanista maailmankuvaa vain hypoteettisesti väittämättä, että se vastasi todellisuutta. Galilei ei palannut moniin vuosiin aiheeseen, mutta vuonna 1632 julkaistiin teos Dialogi kahdesta suuresta maailmanjärjestyksestä. Kirjan takia hänet kutsuttiin Roomaan inkvisitiotuomioistuimeen. Galilei joutui peruuttamaan oppinsa heliosentrisestä maailmankuvasta välttääkseen rovion. Hänet tuomittiin elinikäiseen kotiarestiin inkvisition valvonnan alla. Dialogi-teos määrättiin poltettavaksi ja Galilein tuomio määrättiin luettavaksi jokaisessa yliopistossa. Vasta 1980-luvulla katolinen kirkko perui Galilein tuomion.
Yliopistoissa ei haluttu uskoa Galilein tutkimustuloksia kappaleiden liikkeistä. Se oli ristiriidassa 2000 vuotta vallalla olleen Aristoteleen opin kanssa. Galileista tuli ennen kaikkea dynamiikan tutkimuksen suunnannäyttäjä. Galilein työ avasi oven Isaac Newtonin tuleville töille. Newtonin työskentely oli sikäli helpompaa, koska katolisella kirkolla ei ollut Englannissa enää valtaa.
Uusi aika > Tieteellinen vallankumous > Newtonin mekaaninen maailma

Isaac Newton on kuuluisimpia fyysikoita. Hän kehitti mekaniikan peruslait vuonna 1687 teoksessaan Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, joka oli koko tieteellisen vallankumouksen huipentuma. Newton itse totesi, että hänen oli helppo nähdä kauas seisoessaan jättiläisen olkapäillä. Näillä sanoilla Newton tarkoitti, että hänen oli helppo kehittää kappaleiden liikettä koskevat lait hänen edeltäjiensä työn pohjalta. Newtonin oivalluksesta tekee erityisen se, että hän yhdisti Maassa tapahtuvan liikkeen ja planeettojen liikkeet: omenan putoaminen ja Kuun radalla pysyminen pohjautuvat pohjimmiltaan samaan luonnonlakiin, joka riippuu massasta ja kappaleiden välisestä etäisyydestä. Newtonin painovoimalaki selitti aurinkokunnan aurinkokeskisyyden ja planeettojen ellipsin muotoiset radat. Mullistavinta oli juuri se, että Newton ymmärsi yhdistää niin sanotun kuunylisen ja kuunalisen maailman toisiinsa muutamalla kaavalla. Maailmankaikkeudesta tuli mekaaninen sekä mitattavissa ja selitettävissä oleva. Newtonilaisesta ajattelusta tuli tieteen esikuva: luonnon lainalaisuudet tuli mitata ja kuvata matemaattisesti. Newtonin klassisen mekaniikan pohjana on käsitys absoluuttisesta ajasta ja avaruudesta.
Newtonin ajatukset pysyivät tiedeyhteisön keskeisempänä ajatuksena vuoteen 1900-luvun alkuun asti. Newtonin mekaniikkaa opetetaan edelleen kouluissa, koska se kuvaa tarpeeksi tarkasti normaalia maailmaa.
Newton vaikutti fysiikkaan laajemmin kuin pelkästään mekaniikassa. Hän tutki paljon optiikkaa ja termodynamiikkaa. Newtonin mittaukset optiikassa olivat tarkkoja ja perusteellisia. Newton julkaisi optiikkaa käsittelevät työnsä vuonna 1704 teoksessaan Opticks. Prisman aiheuttama spektri tunnettiin jo ennen Newtonia, mutta kunnia valon hajoamisen selittämisestä annetaan Newtonille, joka ymmärsi ensimmäisenä, että valkoinen valo koostuu kaikista näkyvän valon väreistä ja prismaan osuessaan valo hajoaa spektriin. Näin ollen hajonnut valo on yhdistettävissä toisella prismalla uudelleen valkoiseksi valoksi. Newtonin mielestä valo koostui hiukkasista, jotka ovat erikokoisia ja -luonteisia valon eri väreille. Newtonin optiikan tutkiminen johti myös peilikaukoputken keksimiseen. Newton havaitsi, että eri värinen valo taittui materiaaleissa eri tavalla. Havainto johti keksintöön, että eriväristen valojen fokusoituvuus eri etäisyyksille linssikaukoputkessa aiheutti kuvien suttuisuuden ja että olisi mahdotonta valmistaa sellaista linssiä, jossa kaikki valo fokusoituisi samalle tasolle. Tämän seurauksena Newton keksi oman versionsa peilikaukoputkesta, jossa ei esiinny väriaberraatiota.
Termodynamiikassa Newtonin merkittäväksi keksinnöksi on noussut muun muassa Newtonin jäähtymislain keksiminen.
Uusi aika > Tieteellinen vallankumous > Huygens ja aaltoliike

Christiaan Huygens tunnetaan 1600-luvulla kehittämästään Huygensin periaatteesta. Huygensin mielestä aaltoliikkeessä jokainen aaltorintaman piste toimii alkeisaallon lähteenä. Huygens lienee myös ensimmäisenä pitänyt valoa aaltoliikkeenä. Huygensin käsitys oli päinvastainen kuin Newtonin, joka piti valoa hiukkasina. Britti Thomas Young valmisti koelaitteiston, joka tunnetaan Youngin kaksoisrakokokeena. Kokeellaan hän todisti valon olevan aaltoliikettä. Nykyään sekä valon tiedetään käyttäytyvän myös hiukkasten tavoin joissain tapauksissa. Tämä selittyy kvanttimekaniikan aalto-hiukkasdualismilla.
Huygensin tähtitieteen tutkimukset kohdistuivat Saturnukseen. Hän myös keksi heilurikellon ja oli Ranskan tiedeakatemian perustajajäsen.
Uusi aika > Tieteellinen vallankumous > Tyhjiö ja termodynamiikan perusta

Blaise Pascal tutki paljon painetta ja tyhjiötä, jota jo René Descartes oli tutkinut. Hän mittasi ilmanpaineen vaihtelua veljensä avulla Puy-de-Dôme-tulivuorella. Pascal totesi Evangelista Torricellin olleen oikeassa tämän väitettyä ilmanpaineen pienenevän korkeammalle noustessa. Pascal osoitti Pascalin periaatteessaan vuonna 1654, että nesteen aiheuttama paine on aina yhtä suuri samalla syvyydellä samassa nesteessä. Pascal selitti myös juoksuttimen eli lapon toimintaperiaatteen.
Otto von Guericke rakensi muutamien epäonnistuneiden testien jälkeen vuonna 1654 ilmapumpun, jolla hän kykeni luomaan tyhjiön. Tällä kokeella hän kumosi Descartesin päätelmän siitä, että tyhjiötä ei voida saada koskaan aikaan, koska hän piti ulottuvuutta nimenomaan aineen ominaisuutena. von Guericken työ oli pohjana höyrykoneen keksimiselle.
Robert Boyle teki assistenttinsa kanssa kokeita itse rakentamallaan ilmapumpulla. Boyle havaitsi, että kaasun paine ja tilavuus olivat kääntäen verrannollisia lämpötilan pysyessä koko muutosprosessin aikana vakiona. Tämän pohjalta hän kehitti Boylen laiksi kutsutun termodynaamisen lain. Boyle myös havaitsi, että paineen ollessa alhainen myös veden kiehumispiste laskee.
Uusi aika > Tieteellisen vallankumouksen jälkeinen aika

Tieteellisen vallankumouksen katsotaan usein päättyneen Newtonin Principiaan. Näin ollen tieteellinen vallankumous kesti lähes 150 vuotta. Tieteellisen vallankumouksen seurauksena syntynyt uusi luonnontiede tuli yliopistojen ulkopuolelta. Useimmat sen ajan suuret nimet olivat itseoppineita tai suoraan hallitsijan palveluksessa. Valtiovalta alkoi tukea hyödylliseksi havaittuja tieteitä perustamalla tiedeakatemioita. Ensimmäiset tällaiset akatemiat syntyivät Englannissa ja Ranskassa 1660-luvulla. Berliiniin tiedeakatemia perustettiin vuonna 1700 ja Pietariin 25 vuotta myöhemmin. Akatemiat varustivat observatorioita, laboratorioita sekä kustansivat tutkimusmatkoja, joiden tulokset päätyivät akatemian haltuun, lisäksi järjestettiin erilaisia kilpailuja ja jaettiin palkintoja lähinnä teknisluonteisista keksinnöistä. Akatemioiden kokoelmat olivat avoinna yleisölle, ja näin saivat nykyaikaiset museot alkunsa. Eri maiden akatemiat olivat tiiviissä yhteistyössä ja kirjeenvaihdossa; tiede järjestäytyi pikkuhiljaa.
Luonnontieteet eivät kuuluneet alun perin yliopistojen opettamiin aineisiin, mutta 1700-luvulle tultaessa ne alkoivat vakiinnuttaa asemaansa. Yliopistoilta alettiin vaatia enemmän yhteiskunnallisesti hyödyllistä tietoa, muun muassa teollistumisen tarpeisiin. Esimerkkinä suunnanmuutoksesta on Turun akatemian lakkauttama runousopin professuuri, jonka tilalle perustettiin taloustieteen professuuri.
Uusi aika > Tieteellisen vallankumouksen jälkeinen aika > Sähkön tutkiminen 1700-luvulla

Yhdysvaltalainen poliitikko ja tiedemies Benjamin Franklin lennätti ukonilmalla leijaa vuonna 1752. Franklin havaitsi leijan toisessa päässä olleessa avaimessa kipinöintiä. Franklin rakensi tämän kokeen perusteella ensimmäisen ukkosenjohdattimen. Franklin otti käyttöön käsitteet positiivisesta ja negatiivisesta sähkövarauksesta. Franklin ajatteli sähkön olevan jonkinlaista ainetta tai nestettä. Jos kappaleessa on sähköä ylimäärin, on kappale positiivisesti varautunut, päinvastaisessa tapauksessa varaus on negatiivinen. Franklinin mielestä sähkövaraus ei synny eikä häviä, se vain siirtyy kappaleesta toiseen. Sähköisesti neutraali kappale sisältää yhtä paljon molempia varauksia. Kun varausta siirtyy kahden alun perin neutraalin kappaleen välillä, molemmat varautuvat: toinen negatiivisesti, toinen positiivisesti. Franklin havainnollisti varauksen säilymistä kokeella, jossa kaksi ihmistä seisoi sähköä eristävällä alustalla. Toinen hieroi kankaalla lasisauvaa, jota toinen piteli kädessään. Kumpaankin siirtyi varausta, toiseen kankaasta, toiseen lasisauvasta. Kun heidän sormensa tulivat lähelle toisiaan, niiden välillä näkyi kipinä ja molemmat neutraloituivat. Varauksen säilyminen onkin fysiikan tärkeitä säilymislakeja. Sähköä tutkittiin tarkemmin vasta 1800-luvulla, mutta Franklinin ja muiden 1700-luvulla tekemät perushavainnot olivat arvokkaita.
Euroopassa sähköä tutki 1700-luvulla etenkin ranskalainen Charles Augustin de Coulomb, joka kehitti Coulombin lain, jonka mukaan ”hiukkasen toiseen hiukkaseen kohdistama sähköinen voima on verrannollinen hiukkasten varausten tuloon ja kääntäen verrannollinen niiden välisen etäisyyden neliöön.”
Uusi aika > Tieteellisen vallankumouksen jälkeinen aika > Atomiteorian synty

Tultaessa 1800-luvulle sähkö ja termodynamiikka olivat fysiikan osa-alueet, joissa edistyttiin eniten. Käsitys aineen rakenteesta alkoi selventyä, kun atomioppi heräsi uudelleen eloon. John Dalton esitteli vuonna 1808 atomiteorian, jonka mukaan kaikki aine koostui pienistä partikkeleista. Dalton oli tullut tähän lopputulokseen tutkimalla kaasujen tilavuuksien suhteita kemiallisissa reaktioissa. Jo ennen Daltonia italialainen jesuiittapappi Roger Joseph Boscovich oli kuvannut vuonna 1758 teoksessaan Philosophiae naturalis theoria atomeita eräänlaisina pistemäisinä voimakeskittyminä.
Daltonin atomiteoria sai alkunsa, kun hän tutki hiilimonoksidia (häkää). Dalton havaitsi, että hiilimonoksidia syntyy, kun hapen ja hiilen annetaan reagoida suhteessa 3:4. Kun sitten hiilen ja hapen annetaan reagoida suhteessa 3:8, syntyykin hiilidioksidia. Näiden kokemusten pohjalta Dalton ajatteli hiilimonoksidimolekyylin koostuvan yhdestä happi- ja hiiliatomista ja hiilidioksidin yhdestä hiili- ja kahdesta happiatomista. Vastaavilla kokeilla Dalton määritti silloin tunnettujen alkuaineiden suhteellisia atomimassoja.
Uusi aika > Tieteellisen vallankumouksen jälkeinen aika > Sähkömagnetismi

Englantilainen fyysikko Michael Faraday tutki sähköä ja kehitti sitä käyttäviä laitteita. Hän keksi muun muassa muuntajan, Faradayn häkin ja sähkömoottorin edeltäjän, roottorin. Parhaiten Faraday kuitenkin muistetaan keksimästään induktiosta. Faraday ymmärsi, että muuttuva magneettikenttä saa aikaan induktion. Faraday loi myös kenttäkäsitteen, jota kuvataan magneettisilla voimaviivoilla.
Skotlantilainen fyysikko James Clerk Maxwell muistetaan erityisesti sähkö- ja magneettikenttiä koskevista neljästä yhtälöstään, jotka hän esitteli työssään Dynamical Theory of the Electric Field. Niiden perusteella hän päätteli myös, että valokin on sähkömagneettista aaltoliikettä. Maxwellin työ oli aikansa suuri saavutus ja se on erityisen merkittävä, koska sen katsotaan olleen pohjana Lorentz-muunnokselle. Lorentz-muunnos on olennainen suhteellisuusteorian työkalu liikkeessä olevan kappaleen koordinaatistosta paikallaan olevan kappaleen koordinaatistoon siirryttäessä. Koordinaatistomuunnosten merkitys elektrodynamiikassa ilmenee esimerkiksi tilanteessa, jossa varaus on liikkeessä levossa olevan kappaleen suhteen. Liikkeessä oleva varaus näkee varauksen aiheuttaman sähkökentän, mutta varaus ei aiheuta levossa olevan kappaleen koordinaatistossa magneettikenttää. Jos kappale kuitenkin liikkuu varaukseen nähden, varaus kuljettaa kappaleen näkökulmasta sähkövirtaa ja aiheuttaa magneettikentän. Maxwellin yhtälöt eivät kuitenkaan olleet invariantteja Galilein muunnoksessa, ja fyysikoilla oli edessään vakava ongelma. Tämän ongelman ratkaisi Maxwellin kuoleman jälkeen Hendrik Lorentz, joka keksi Lorentz-muunnoksen – oudolta tässä tuntui se, että kappaleiden kokemat ajat riippuvat kappaleen liiketilasta.
Maxwell tutki sähkön lisäksi muitakin fysiikan alueita. Hän osoitti muun muassa sen, että Saturnuksen renkaiden täytyy koostua erillisistä hiukkasista. Hän myös tutki kineettistä kaasuteoriaa.
Saksalainen Heinrich Hertz onnistui ensimmäisenä tuottamaan ja vastaanottamaan sähkömagneettisia aaltoja värähtelypiirien avulla. Tuottaessaan sähkömagneettisia aaltoja sähköpurkauksen avulla Hertz havaitsi myös sattumalta, että sähköpurkauksessa syntynyt valo voimisti toisessa laitteessa käynnissä ollutta sähköpurkausta. Kyseinen ilmiö tunnetaan valosähköisenä ilmiönä, jota Hertz ei kyennyt selittämään eikä hän uskonut ilmiöllä olevan mitään käytännön merkitystä.
Uusi aika > Tieteellisen vallankumouksen jälkeinen aika > Termodynamiikka ja energian säilyminen

Myös termodynamiikka kehittyi voimakkaasti 1800-luvulla. Vielä vuosisadan alussa oletettiin yleensä, että lämpö olisi erityinen aine, kalorikki, joka voisi siirtyä kappaleesta toiseen. Tutkimus johti kuitenkin pian päätelmään, että lämpö onkin aineen pienimpien osasten, atomien ja molekyylien liikettä. James Joule osoitti, että tiettyä määrää mekaanista energiaa vastaa aina tietty määrä lämpöä. Tämän perusteella Hermann von Helmholtz esitti 1840-luvulla yleisen energian säilymislain, jolla on keskeinen merkitys fysiikan kaikilla aloilla. Termodynamiikassa se tunnetaan myös ensimmäisenä pääsääntönä.
William Thomson (tunnetaan myös lordi Kelvininä) tutki myös sähkömagnetismia, mutta tuli tunnetuksi työstään termodynamiikan parissa. Thomson osoitti tutkimuksissaan, että lämpötilalla on alaraja, absoluuttinen nollapiste, jonka hän johti teoreettisesti. Hänen mukaansa on nimetty SI-järjestelmän mukainen lämpötilan absoluuttinen yksikkö Kelvin. Thomson määritti myös maapallon iän vuonna 1862 arvioimalla sen lämpötilan laskuun perustuen. Thomsonin saama ikäarvio oli 24–400 miljoonaa vuotta. Thomsonin laskuissa oli kuitenkin perusvirhe: hän ei ottanut huomioon maapalloa lämmittäviä tekijöitä kuten radioaktiivista hajoamista. Tosin radioaktiivisuutta ei tuohon aikaan vielä tunnettu.
Uusi aika > Tieteellisen vallankumouksen jälkeinen aika > Entropia-käsitteen kehittyminen

Ludwig Boltzmann oli 1800-luvun termodynamiikan kärkinimi. Hän selvensi entropian käsitettä. Boltzmannin mukaan entropia on suora seuraus atomien olemassaolosta. Tuohon aikaan atomeja ei ollut täysin hyväksytty kuvaamaan kaikkeuden rakennetta. Boltzmann osoitti myös termodynamiikan toisen pääsäännön olevan seurausta hiukkasten liikkeiden tilastollisista ominaisuuksista. Boltzmannin työt olivat aikanaan kiisteltyjä, mutta aikaa myöten työt johtivat uuden fysiikan haaran, statistisen fysiikan, kehittymiseen.
Boltzmann esitti teorioissaan, että maailmankaikkeus oli ajautumassa ajan mittaan lämpökuolemaan, koska kaikkeus pyrkii jatkuvasti epäjärjestykseen. Teoria oli Boltzmannin aikana kiistelty, sillä kaikkeuden tiedettiin olevan hyvin vanha ja aprikoitiin, miksei sitten kaikkeus ole epäjärjestyneempi mitä se todellisuudessa on. Boltzmann vastasi tähän, että äärettömän pitkän ajan kuluessa myös järjestys voi syntyä itsestään, tämä on tosin epätodennäköistä, mutta kuitenkin mahdollista. Vastaus ei ollut kovinkaan tyydyttävä tiedepiireissä, sillä se tarkoittaisi sitä, että aika kuluu eri paikoissa eri tavalla ja tämä oli vastoin silloista käsitystä ajasta.
Uusi aika > Tieteellisen vallankumouksen jälkeinen aika > Röntgensäteily ja radioaktiivisuus

Saksalainen Wilhelm Conrad Röntgen tuli tunnetuksi työstään sähkömagnetismin parissa. Hänen mukaansa nimetyt röntgensäteet oli kuitenkin onnistuttu tuottamaan jo ennen häntä. Röntgen teki vuonna 1895 kokeita tyhjiöputkella tutkiessaan niin sanottuja katodisäteitä, joita tutkittiin tuolloin lähes joka puolella maailmaa erittäin paljon. Eräänä iltana pimeän tultua Röntgen peitti putken mustalla pahvilla, jotta voisi havaita paremmin putken tuottaman fluoresenssin. Yllätyksekseen hän huomasi jonkin matkan päässä putkesta pöydällä olleen bariumplatinosyanidilla päällystetyn fluoresoivan levyn hehkuvan heikosti. Hehku voimistui, kun levy vietiin lähemmäs putkea ja heikkeni levyä loitonnettaessa. Röntgen oli varma, että hän oli kohdannut uuden säteilymuodon, joka kykeni läpäisemään kiinteitä kohteita. Röntgen sai löydöstään ensimmäisen Nobelin fysiikanpalkinnon vuonna 1901.
Ranskalainen Henri Becquerel teki myös suuren löydön, joka on sittemmin mullistanut maailman energiantuotantoa. Hän löysi vuonna 1896 uraanin radioaktiivisuuden, muttei osannut selittää sitä. Tiedemaailma ei aluksi ollut Becquerelin havainnoista kiinnostunut, sillä löydön arveltiin olleen vain yksi valon esiintymismuoto. Vasta muutamaa vuotta myöhemmin Pierre ja Marie Curie alkoivat tutkia sitä systemaattisesti, jolloin he löysivät uusia, vielä voimakkaammin radioaktiivisia alkuaineita, kuten radiumin. Curiet ja Becquerel saivat löydöstään Nobelin fysiikan palkinnon vuonna 1903. Curiet havaitsivat, että kyseessä oli atomin sisäinen ominaisuus, joka johtui sen epästabiilisuudesta. Säteilyn ominaisuuksien tarkempi tutkiminen johti myös atomiytimen löytämiseen. Todettiin, että vain osa ytimistä on stabiileja, muut hajoavat tietyllä nopeudella ja tämä hajonta aiheuttaa radioaktiivista säteilyä. Löytö perusti täysin uuden fysiikan tutkimiseen keskittyneen haaran, ydinfysiikan. Kaikkien alkuaineiden atomiytimien todettiin koostuvan samoista hiukkasista, protoneista ja neutroneista. Ydinfysiikkaa sovelletaan ydinreaktoreissa energian tuottamiseen.