Η κλασική φυσική δεν μπορεί να εξηγήσει γιατί;
1. Ακτινοβολία μαύρου σώματος: Η κλασσική φυσική προέβλεψε ότι ένα μαύρο σώμα πρέπει να εκπέμπει άπειρη ποσότητα ενέργειας σε υψηλές συχνότητες, η οποία δεν παρατηρείται. Το πρόβλημα αυτό επιλύθηκε από την κβαντική θεωρία του Planck, η οποία εισήγαγε την έννοια της ποσοτικοποίησης της ενέργειας.
2. Φωτοηλεκτρικό αποτέλεσμα: Η κλασική φυσική δεν μπορούσε να εξηγήσει γιατί τα ηλεκτρόνια εκπέμπονται από μια μεταλλική επιφάνεια μόνο όταν το φως πάνω από μια συγκεκριμένη συχνότητα λάμπει πάνω της, ανεξάρτητα από την ένταση. Η εξήγηση του Αϊνστάιν χρησιμοποιώντας την έννοια των φωτονίων, πακέτα φωτεινής ενέργειας, παρείχε τη λύση.
3. Ατομικά φάσματα: Οι διακριτές φασματικές γραμμές που παρατηρήθηκαν στο φως που εκπέμπονται από άτομα δεν θα μπορούσαν να εξηγηθούν από την κλασσική φυσική. Το μοντέλο του ατόμου του Bohr, που ενσωματώνει κβαντικές έννοιες, αντιπροσώπευε με επιτυχία αυτές τις φασματικές γραμμές.
4. Η σταθερότητα των ατόμων: Η κλασσική φυσική προέβλεψε ότι τα ηλεκτρόνια που περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα θα πρέπει να σπρώχνουν προς τα μέσα και τελικά να συντρίψουν στον πυρήνα, οδηγώντας στην κατάρρευση των ατόμων. Η κβαντική μηχανική επιλύθηκε αυτό περιγράφοντας τα ηλεκτρόνια ως λειτουργίες κύματος, εμποδίζοντας τους από την κατάρρευση.
5. Δυαδικότητα κυμάτων-σωματιδίων: Η κλασική φυσική θεωρούσε το φως ως κύματα και την ύλη ως σωματίδια. Ωστόσο, πειράματα όπως το πείραμα διπλής σχισμής απέδειξαν ότι τόσο το φως όσο και η ύλη παρουσιάζουν συμπεριφορά που μοιάζει με κύματα και σωματίδια, μια έννοια που εξηγείται από την κβαντική μηχανική.
6. Σχετικότητα: Η κλασική φυσική υποθέτει ότι ο χρόνος και ο χώρος είναι απόλυτοι και ανεξάρτητοι μεταξύ τους. Η θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν, ωστόσο, αποκάλυψε ότι ο χρόνος και ο χώρος είναι σε σχέση με την κίνηση του παρατηρητή και ότι είναι αλληλένδετες.
7. Το διευρυνόμενο σύμπαν: Η κλασική φυσική δεν μπορούσε να εξηγήσει την κόκκινη μετατόπιση του φωτός από μακρινούς γαλαξίες, οι οποίες παρείχαν στοιχεία για την επέκταση του σύμπαντος. Αυτή η επέκταση εξηγείται από τη γενική σχετικότητα και την κοσμολογία.
8. Η ύπαρξη σκοτεινής ύλης και σκοτεινής ενέργειας: Η παρατηρούμενη περιστροφή των γαλαξιών και η επιτάχυνση της επέκτασης του σύμπαντος δεν μπορούν να εξηγηθούν πλήρως από το θέμα και την ενέργεια που μπορούμε να δούμε. Η ύπαρξη σκοτεινής ύλης και σκοτεινής ενέργειας, που δεν λογοδοτούνται στην κλασσική φυσική, απαιτείται να εξηγήσει αυτά τα φαινόμενα.
Συνοπτικά, η κλασική φυσική είναι μια ισχυρή θεωρία, αλλά έχει περιορισμούς στην εξήγηση των φαινομένων που περιλαμβάνουν πολύ μικρές κλίμακες (κβαντική φυσική), πολύ μεγάλες κλίμακες (σχετικότητα) και τη φύση του σύμπαντος στο σύνολό του (κοσμολογία). Αυτοί οι περιορισμοί οδήγησαν στην ανάπτυξη της σύγχρονης φυσικής, η οποία ενσωματώνει νέες έννοιες όπως η ποσοτικοποίηση, η δυαδικότητα των κυμάτων-σωματιδίων και η καμπυλότητα του χωροχρόνου.
