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現代物理學和現代物理學的本質區別是什麽?

嚴格來說,這個問題的科學描述應該是:經典物理和現代物理的本質區別是什麽?

我們來簡單分析壹下。

什麽是現代物理學?現代物理學是後牛頓時代的物理概念。“現代”這個詞描述的是壹個需要結合量子力學理論、愛因斯坦相對論或者兩者的概念。壹般來說,現代物理學是用來指20世紀早期和後期發展起來的物理學的所有分支。與此同時,我們習慣於將20世紀初受物理學影響較大的物理學分支劃分到現代物理學的領域中。

現代物理學的兩位奠基人:愛因斯坦和普朗克。

什麽是經典物理?經典物理學是指在現代物理學之前,壹個更完整的或廣泛適用的理論。

經典物理更符合人們在日常生活中對自然規律的認知,因此更廣泛適用。因此可以說,經典物理的定義取決於應用背景:現代物理對於某些特定情況不需要采取復雜的物理運算時,往往會用到經典物理的概念。

圖·牛頓:經典物理領域的代表科學家

經典物理和現代物理的本質區別可以用壹句話來概括:經典物理通常關註的是日常條件下速度遠低於光速、尺寸遠大於原子的物理現象;現代物理學通常關註更高速度和更小尺度的現象。

指出經典物理學和現代物理學的本質區別

具體來說,小速度和長距離通常是經典物理領域的標誌。但現代物理學通常涉及極端條件:量子效應通常涉及相當於原子的距離(約10-9 m),相對論效應通常涉及相當於光速的速度(約3x10 8 m/s)。

現代物理學的典型應用量子隧穿效應量子隧穿或隧穿效應是量子力學中的典型現象,是現代物理學中的壹個主要應用基礎。在量子隧道效應中,亞原子粒子穿過勢壘,這是經典物理無法解釋的。

量子隧道在壹些物理現象中起著重要的作用,例如太陽等主序恒星中的核聚變、隧道二極管、量子計算和掃描隧道顯微鏡。下面的視頻將簡單介紹量子隧道效應及其在掃描隧道顯微鏡中的應用。

簡單來說,在量子力學和現代物理學中,這些粒子可能以極小的概率隧穿到另壹邊,從而穿越障礙物。下圖中,量子穿過障礙物,在原點(x = 0)有壹個很高但很窄的勢壘,所以我們可以看到明顯的隧穿效應。

結論作為物理學的兩大支柱,經典物理學和現代物理學都具有極其重要的科學研究地位和研究價值。事實也證明,兩人都在科學研究中發揮了不可磨滅的作用,並沒有為現代社會的發展做出突出的貢獻。

相信未來量子衛星和量子通信的全面普及,必將給物理領域帶來新的研究熱潮。

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