Klassieke fysica, die Newtoniaanse mechanica, elektromagnetisme en thermodynamica omvat, is een krachtig kader dat een enorm scala aan fysische fenomenen heeft verklaard. Het schiet echter tekort in het verklaren van verschillende aspecten van het universum, wat leidt tot de ontwikkeling van de moderne fysica:

1. Blackbody straling: Klassieke fysica voorspelde dat een blackbody een oneindige hoeveelheid energie zou moeten uitzenden bij hoge frequenties, die niet wordt waargenomen. Dit probleem werd opgelost door de kwantumtheorie van Planck, die het concept van energiekwantisatie introduceerde.

2. Foto -elektrisch effect: Klassieke fysica kon niet verklaren waarom elektronen alleen van een metalen oppervlak worden uitgestoten wanneer licht boven een bepaalde frequentie erop wordt geschenen, ongeacht de intensiteit. De uitleg van Einstein met behulp van het concept van fotonen, pakketten van lichte energie, bood de oplossing.

3. Atomic Spectra: De afzonderlijke spectrale lijnen waargenomen in het licht dat door atomen wordt uitgezonden, konden niet worden verklaard door de klassieke fysica. Het model van Bohr van het atoom, dat kwantumconcepten opneemt, was met succes rekening gehouden met deze spectrale lijnen.

4. De stabiliteit van atomen: De klassieke fysica voorspelde dat elektronen die in een dwalende kern draaien naar binnen zou moeten draaien en uiteindelijk in de kern moeten crashen, wat leidt tot de ineenstorting van atomen. De kwantummechanica loste dit op door elektronen als golffuncties te beschrijven, waardoor ze niet kunnen instorten.

5. Golfdeeltje dualiteit: Klassieke fysica beschouwde licht als golven en materie als deeltjes. Experimenten zoals het dubbele spleet-experiment toonden echter aan dat zowel licht als materie golfachtig en deeltjesachtig gedrag vertonen, een concept dat wordt verklaard door de kwantummechanica.

6. Relativiteit: Klassieke fysica gaat ervan uit dat tijd en ruimte absoluut en onafhankelijk van elkaar zijn. De relativiteitstheorie van Einstein onthulde echter dat tijd en ruimte relatief zijn ten opzichte van de beweging van de waarnemer en dat ze met elkaar verweven zijn.

7. The Expandering Universe: Klassieke fysica kon de roodverschuiving van licht uit verre sterrenstelsels niet verklaren, die bewijs leverden voor de uitbreiding van het universum. Deze uitbreiding wordt verklaard door algemene relativiteitstheorie en kosmologie.

8. Het bestaan ​​van donkere materie en donkere energie: De waargenomen rotatie van sterrenstelsels en de versnellende uitbreiding van het universum kan niet volledig worden verklaard door de materie en energie die we kunnen zien. Het bestaan ​​van donkere materie en donkere energie, die niet worden verklaard in de klassieke fysica, is vereist om deze fenomenen te verklaren.

Samenvattend is de klassieke fysica een krachtige theorie, maar het heeft beperkingen bij het verklaren van fenomenen met zeer kleine schalen (kwantumfysica), zeer grote schalen (relativiteitstheorie) en de aard van het universum als geheel (kosmologie). Deze beperkingen leidden tot de ontwikkeling van de moderne fysica, die nieuwe concepten bevat zoals kwantisatie, golfdeeltjesdualiteit en de kromming van ruimtetijd.