La física moderna es una rama de la física que se desarrolló a principios del siglo XX en adelante o ramas muy influenciadas por la física de principios del siglo XX. Las ramas notables de la física moderna incluyen la mecánica cuántica , la relatividad especial y la relatividad general .
La física clásica suele ocuparse de las condiciones cotidianas: las velocidades son mucho más bajas que la velocidad de la luz , los tamaños son mucho mayores que los de los átomos y las energías son relativamente pequeñas. La física moderna, sin embargo, se ocupa de condiciones más extremas, como altas velocidades comparables a la velocidad de la luz (relatividad especial), distancias pequeñas comparables al radio atómico ( mecánica cuántica ) y energías muy altas (relatividad). En general, se cree que existen efectos cuánticos y relativistas en todas las escalas, aunque estos efectos pueden ser muy pequeños a escala humana . Si bien la mecánica cuántica es compatible con la relatividad especial (Ver: Mecánica cuántica relativista ), uno de los problemas no resueltos en física es la unificación de la mecánica cuántica y la relatividad general, que el modelo estándar de física de partículas actualmente no puede explicar.
La física moderna es un esfuerzo por comprender los procesos subyacentes de las interacciones de la materia utilizando las herramientas de la ciencia y la ingeniería. En sentido literal, el término física moderna significa física actualizada. En este sentido, una parte importante de la llamada física clásica es moderna. [1] Sin embargo, aproximadamente desde 1890, nuevos descubrimientos han provocado importantes cambios de paradigma : [1] especialmente el advenimiento de la mecánica cuántica (QM) y la relatividad (ER). Se dice que la física que incorpora elementos de QM o ER (o ambos) es física moderna . Es en este último sentido en el que se utiliza generalmente el término. [1]
La física moderna se encuentra a menudo cuando se trata de condiciones extremas. Los efectos de la mecánica cuántica tienden a aparecer cuando se trata de "bajos" (bajas temperaturas, distancias pequeñas), mientras que los efectos relativistas tienden a aparecer cuando se trata de "altos" (altas velocidades, grandes distancias), siendo los "medios" el comportamiento clásico. Por ejemplo, al analizar el comportamiento de un gas a temperatura ambiente , la mayoría de los fenómenos involucrarán la distribución (clásica) de Maxwell-Boltzmann . Sin embargo, cerca del cero absoluto , la distribución de Maxwell-Boltzmann no tiene en cuenta el comportamiento observado del gas, y en su lugar deben utilizarse las distribuciones (modernas) de Fermi-Dirac o Bose-Einstein .
Muy a menudo, es posible encontrar -o "recuperar"- el comportamiento clásico de la descripción moderna analizando la descripción moderna a bajas velocidades y grandes distancias (tomando un límite o haciendo una aproximación ). Al hacerlo, el resultado se denomina límite clásico .
Generalmente se considera que estos son los temas considerados como el "núcleo" de los fundamentos de la física moderna:
