A transição da física clássica para a física moderna

A física é uma disciplina que estuda a natureza e suas leis fundamentais, e podemos subdividi-la em duas grandes fases de desenvolvimento do conhecimento: a clássica e a moderna.

A física clássica compreende avanços anteriores ao século 20, incluindo a mecânica newtoniana, as formulações eletromagnéticas de Maxwell e a termodinâmica de Carnot e Boltzmann.

Em 1900, o físico Max Planck postulou a quantização da energia, ou seja, que os valores de energia que as partículas podem ter e serem transmitidas entre elas devem ser valores discretos, múltiplos inteiros da constante universal h≈ 6,63 × 10^-34 J⋅s.

Esta data marca simbolicamente o nascimento da mecânica quântica e o início da era da física moderna, baseada na observação de fenômenos que a mecânica clássica não foi capaz de explicar, e cujas teorias fundamentais são:

Quantização da energia do fóton:Fórmula de Planck:

• E= hʋ= hc/λ= ħω, onde ʋ é a frequência e pode ser escrita como ʋ ou f.

Modelo Padrão que descreve o comportamento das partículas elementares e a interação entre elas, para três tipos de campos: eletromagnético, nuclear fraco e nuclear forte.Fórmulas:

• L = L_gauge + L_fermion + L_Higgs
• L_gauge = -1/4 Fμν^a F^μν,a para bósons de gauge
• L_fermion = Σ_i Ψ_i^†(iγμD_μ – m_i)Ψ_i para férmions
• L_Higgs = (DμΦ)†(DμΦ) – λ(Φ†Φ – v^2/2)^2 para bósons de Higgs, onde os bósons de gauge são as partículas ‘mediadoras’ das interações, os férmions são partículas de matéria, e o bóson de Higgs é responsável por dar massa às partículas.

A teoria da Relatividade Restrita, baseada em dois postulados:

• • As leis da física são as mesmas para todos os observadores que se movem a uma velocidade constante entre eles.
  • A velocidade da luz no vácuo c é constante e independente do movimento do observador ou da fonte.

Fórmulas:

• Dilatação do tempo: t’ = t / √ (1 – v²/c²)
• Comprimento da contração: L’ = L * √ (1 – v²/c²)
• Massa relativística: m = m0 / √ (1 – v²/c²)
• Equivalência massa-energia: E = mc²
• Equação relativística de energia-momento: E² = (pc)² + (mc²)²

A teoria da Relatividade Geral, que descreve a gravidade como a curvatura do espaço-tempo causada pela presença de massa e energia.Fórmula:

• Gμν = Rμν – 1/2 gμν R = 8πTμν , onde Gμν é o tensor de Einstein

A física clássica e a física moderna diferem em sua abordagem e nas teorias que usam para descrever fenômenos físicos em diferentes escalas, sendo a física moderna mais difícil de usar, mas mais precisa. A física clássica é mais para o mundano e intuitivo, a física moderna para o extremo e bizarro, então ambas têm aplicações práticas em tecnologia e nossa compreensão do universo.