A XIX. században az elektromosságtan fejlődése olyan felismerésekhez vezetett, melyek miatt a klasszikus fizika válságba, ellentmondásba került a Newton-féle abszolút tér és idő fogalmával, illetve a Galilei-féle relativitási elvvel. Maxwell az elektrodinamikára vonatkozó egyenletei segítségével levezette, hogy a fény sebessége 300 ezer km/s, de az eredményhez nem kapcsolódott semmiféle vonatkoztatási rendszer.
A kísérletek szerint a fénysebesség nem függ sem a fényforrás, sem pedig a megfigyelő mozgásától. Ezt az ellentmondást csak a következő videóban, a speciális relativitáselmélet bevezetésével tudjuk majd feloldani.
A klasszikus fizika válsága a XIX. század végén és a XX. század elején bekövetkezett válság, amely a klasszikus mechanika és az elektromágnesség (Maxwell-egyenletek) hatókörén kívül eső jelenségek megmagyarázására irányuló kísérletekből, illetve az azokból fakadó ellentmondásokból ered. A válságot a fekete-test-sugárzás, a fotoelektromos hatás és az atomok stabilitása megmagyarázhatatlan problémái vezettek, amelyek a mai napig a modern fizika, mint a kvantummechanika és a relativitáselmélet alapjait képezik.
A válságot okozó jelenségek és az azokra adott magyarázatok
-
- Fekete-test-sugárzás: A klasszikus fizika nem tudta megmagyarázni a fekete testek által kibocsátott sugárzás spektrumát, ami a klasszikus fizika szerint végtelen energiát sugárzott volna a magasabb frekvenciák irányába. Ezt a problémát Max Planck oldotta meg azzal, hogy feltételezte, hogy az energia csak diszkrét egységekben (kvantumokban) cserélhető, ami a kvantumelmélet születéséhez vezetett.
- Fotoelektromos hatás: A jelenséget, mely során a fémről elektronok lépnek le, ha a felületet bizonyos frekvenciájú fénnyel világítják meg, a klasszikus hullámelmélet nem tudta megmagyarázni. Einstein magyarázata szerint a fény hullám-részecske kettősségű, és a fény fotonokból áll, amelyek energiája arányos a frekvenciával.
- Atomok stabilitása: A klasszikus elektrodinamika szerint a (klasszikus) atomok elektronjai folyamatosan energiát sugároznának, és spirálisan a magba zuhannának. Ez ellentmondott annak a ténynek, hogy az atomok stabilak. A megoldást Niels Bohr atommodellje kínálta, mely szerint az elektronok csak meghatározott, kvantált energiájú pályákon keringenek.
A válság következményei
A klasszikus fizika válsága a modern fizika két fő pillérének, a relativitáselméletnek és a kvantummechanikának a kialakulásához vezetett. A klasszikus fizika nem lett érvénytelen, csupán hatókörét korlátozták, és a válság rávilágított arra, hogy bizonyos fizikai törvények csak bizonyos feltételek mellett érvényesek.
Discover more from Magyar Iskola
Subscribe to get the latest posts sent to your email.
