Question

Чем вызван пересмотр классических представлений в физике к современным квантово-релятивистским? ​

Answer 1

На рубеже 19 и 20 веков возникли ряд проблем, которые не могла объяснить классическая физика. Две наиболее известные из них:

- проблема стабильности атомов, электроны, вращаясь вокруг ядра, должны были непрерывно излучать и в конце концов упасть на ядро, чего не наблюдалось в реальности;

- так называемая ультрафиолетовая катастрофа, при нагревании тел максимум излучения смещается в область более высоких частот, согласно классическим представлениям, нагретые тела должны были излучать во всем спектре частот, по сути, с бесконечно большой мощностью, чего не наблюдалось в реальности.

К задачам, с которыми не смогла справится классическая физика можно отнести и ряд других (фотоэффект и прочие). Первым кто попытался объяснить описанные явления новым подходом был Макс Планк, он выдвинул гипотезу, согласно которой излучение испускалось и поглощалось не непрерывно, но дискретно - порциями (квантами), эта и ряд других гипотез позволили разрешить проблемы, назревшие в физике к тому времени и дали начало новому разделу - квантовой физике. Квантовая физика является наиболее общей, классическая физика вытекает из квантовой путем усреднения по большому числу частиц, а наблюдаемые величины являются не чем иным, как собственными значениями квантовых эрмитовых операторов.

Answer 2

Пересмотр классических представлений в физике в направлении к современным квантово-релятивистским теориям вызван несколькими ключевыми факторами и экспериментальными наблюдениями. Ниже перечислены некоторые из основных факторов, которые способствовали этому пересмотру:

1. Экспериментальные наблюдения:

   • Научные эксперименты начали предоставлять данные, которые нельзя было объяснить с помощью классической физики. Например, измерения спектров атомов и молекул, аномалии в движении планеты Меркурий и другие наблюдения требовали новых моделей, чтобы быть объясненными.

2. Теория относительности:

   • Теория относительности Альберта Эйнштейна, в частности, специальная и общая теории относительности, предложила новый взгляд на пространство, время и гравитацию. Она заменила классическую механику и классическую теорию гравитации Ньютона.

3. Квантовая механика:

   • Квантовая механика возникла как результат исследования атомов и элементарных частиц. Она описывает поведение микроскопических систем и вводит концепции, такие как дискретные энергетические уровни, волновая функция и вероятностные аспекты физики.

4. Двойное источниковое испытание:

   • Эксперименты, такие как двойное щелевое испытание, показали, что частицы ведут себя как волны и частицы одновременно, что привело к развитию волновой-корпускулярной дуализм.

5. Теория квантовых полей:

   • Введение теории квантовых полей объединило квантовую механику и теорию относительности, позволяя описывать элементарные частицы и их взаимодействие на квантовом уровне.

6. Экспериментальные успехи:

   • Множество экспериментов, таких как обнаружение бозона Хиггса, проверка предсказаний теории относительности и квантовой механики, подтверждают современные теории и стандартную модель физики элементарных частиц.

В результате этих факторов классические представления в физике были пересмотрены, и современные квантово-релятивистские теории, такие как стандартная модель элементарных частиц и теория относительности, стали основой современной физики, позволяя более точное описание и понимание физического мира на микро- и макроскопических масштабах.