Comment apprendre et comprendre les limites des théories scientifiques générales et de la théorie quantique?

Étudiez comment les innovations scientifiques se développent par étapes, et c'est ainsi que la théorie quantique de la matière et de la lumière a été décrite à partir d'environ 1899: elle a ensuite été formulée au début du 20e siècle à la suite d'expériences menées dans divers domaines de la physique classique. dans lequel les lois classiques de la mécanique décrites par Issac Newton n'étaient pas en mesure d'expliquer par les équations mathématiques précédemment appropriées de la physique/science physique.

Lisez des exemples, y compris l'échec des lois de Newton pour mesurer ou traiter mathématiquement le phénomène de rayonnement du corps noir (cet échec a motivé la recherche de nouvelles théories), car les corps noirs n'émettent ni ne réfléchissent la lumière. L'existence de trous noirs dans l'univers est une théorie maintenant soutenue à la fois théoriquement et par des observations de phénomènes astronomiques lointains qui semblent indiquer qu'un trou noir peut «avaler» des étoiles, des systèmes planétaires et grandir jusqu'à ce qu'il puisse s'effondrer une galaxie, disparaissant dans Le trou. Les mathématiques peuvent modéliser (décrire/montrer) comment calculer théoriquement des propriétés physiques des corps stellaires distants/distants (de ou appartenant aux étoiles, ou constitués d'étoiles) dans l'univers tels que la température de la surface des étoiles et leur contenu atomique. Ces informations sont généralement obtenues en interprétant le spectre lumineux détecté (couleurs diffractées) émis par l'étoile spécifique et en analysant les longueurs d'onde pour la distance et la température - et l'état d'une étoile aux stades de l'existence stellaire, tels que quasar, supernova, géante rouge, naine blanche, s'effondrant en une étoile à neutrons, telle qu'un pulsar, et finalement pour devenir un trou noir.

Réalisez que certains phénomènes liés à la courbure de la lumière (déviée par les champs gravitationnels) autour des corps célestes n'avaient pas donné de résultats satisfaisants dans les équations mathématiques les décrivant, notamment la lumière autour des corps noirs. L'énergie lumineuse avait toujours été supposée voyager à travers l'espace en ligne droite. Les découvertes et les mesures associées n'étaient pas disponibles (puisque personne n'avait fait d'observations) lorsque la physique classique, y compris newtonienne, avait été écrite pour décrire les lois de la physique par la «philosophie». Ce problème n'a été résolu qu'au 20e siècle, en utilisant de (nouveaux) concepts de mécanique quantique de quantification de l'énergie de la lumière" sous la forme de photons discrets (quantifiables).
Photons - particules de lumière subatomiques, sans charge électrique, mais ayant une quantité de mouvement et transportant une force électromagnétique en tant que force quantique [la «quantité de/combien»] mesurable du rayonnement électromagnétique. Ils sont expliqués par des équations spécifiques (y compris celles de Schroedinger, d'Einstein et de Planck) présentées ci-dessous sous une forme basique. De plus, diverses expériences de physique au niveau atomique ont conduit à des problèmes similaires lorsque le rayonnement du corps noir a été découvert et décrit. Ceux-ci ont également été réglés en utilisant des concepts similaires de quantification de l'énergie et d'autres phénomènes physiques observables, tels que la quantité de mouvement d'une particule atomique, qui étaient totalement inconnus à l'époque de Newton.

Découvrez pourquoi l'application des concepts de quantification, les quanta d'observables physiques, semblait bien fonctionner pour résoudre les problèmes mathématiques dus aux échecs des lois de Newton pour décrire, modéliser et tenir compte de manière satisfaisante des phénomènes nouvellement découverts. La théorie quantique a en outre été expliquée par le développement de l' équation de Schroedinger (voir l'image) qui repose sur l'hypothèse des «ondes en tant que particules» dans la dualité de la matière dans la nature:

• est la fonction d'onde et i l'unité imaginaire. Le "Hbar" est la constante de Planck réduite. Le "hhat" est l'opérateur hamiltonien. Le "delta/delta t" minuscule d/dt indique une différenciation de calcul pour t (temps).
• Son équation sous ses diverses formes est très fondamentale pour le développement de nombreux domaines de la physique et de la chimie. L'équation du mouvement de Schrödinger peut être examinée et lue sur Wikipédia: équation de schrödinger.

Évaluer mathématiquement l'équation de Schroedinger pour décrire les types de formes d'onde. Cela explique le nom de fonction d'onde et donne naissance à la "dualité onde-particule". La fonction d'onde est une amplitude de probabilité en mécanique quantique décrivant l'état quantique d'une particule et son comportement, généralement dans l'espace et dans le temps. Et, ses valeurs sont des nombres complexes. Les lois de la mécanique quantique (l'équation de Schrödinger) décrivent comment la fonction d'onde évolue dans le temps. La fonction d'onde se comporte qualitativement comme les autres vagues, comme les vagues d'eau ou les vagues sur une corde.

En savoir plus sur l'histoire et les définitions:

• La constante de Planck h - constante physique des tailles des quanta en mécanique quantique. Il porte le nom de Max Planck, qui a reçu le prix Nobel de physique en 1918 «en reconnaissance des services qu'il a rendus à l'avancement de la physique par sa découverte des quanta d'énergie». Il fut l'un des fondateurs de la théorie quantique, qui la décrivit en 1899.
  • La constante de Planck - a d'abord été décrite comme une constante de proportionnalité entre l'énergie (E) d'un photon et la fréquence de son onde électromagnétique associée (ν) nu. La relation entre l'énergie et la fréquence est appelée relation de Planck ou équation de Planck-Einstein:

    
    E = hν

    Etant donné que la fréquence ν, longueur d' onde λ (lambda), et la vitesse de la lumière c sont reliés par λν = c, la relation de Planck peut également être exprimée comme suit:

    
    E = ^hc / _λ

  • constante - certaine valeur numérique par exemple π (pi) est une constante bien connue
• L'espace de Hilbert - utilise des méthodes d'algèbre vectorielle et de calcul du plan euclidien à deux dimensions et au-delà de l'espace à trois dimensions aux espaces théoriques avec un nombre fini ou sans doute infini de dimensions. Un espace de Hilbert est un "espace vectoriel abstrait" avec la structure d'un produit interne qui permet de mesurer la longueur et l'angle. De plus, les espaces de Hilbert doivent être complets, une propriété qui stipule l'existence de suffisamment de limites (paramètres) dans l'espace pour permettre l'utilisation des techniques de calcul dans une région.

Étudiez la théorie opératoire en mathématiques qui devrait être approfondie pour voir si cette théorie peut continuer à être valable en toutes circonstances (ou peut être valable uniquement pour certaines limitations et certains paramètres qui pourraient être spécifiés). En outre, cette théorie devrait être examinée contre tout défaut possible dans ses applications mathématiques et ses structures physiques. Les théories qui décrivent des phénomènes naturels/physiques ne doivent pas être tenues pour acquises et la recherche doit toujours être poursuivie pour des théories alternatives, meilleures et plus complètes.

Réalisez que la découverte de toute découverte susceptible d'affaiblir la crédibilité scientifique d'une équation physique, comme cela s'est produit avec la théorie de la relativité, peut avoir des effets (changements) catastrophiques sur la description d'une telle science: tous les autres domaines des sciences qui reposent dans leur développement scientifique sur les formulations de ces équations fondamentales lorsqu'elles ne sont pas toutes directement observables et qu'elles sont donc fondées théoriquement (dérivées en les décrivant mathématiquement).

Soyez très prudent lorsque vous construisez et formulez de nouvelles théories en science car les pièges et les défauts de votre théorie peuvent compromettre sa crédibilité scientifique et pourraient éventuellement conduire à son invalidation (par exemple: incohérence).