Points de basculement en physique

Découverte de l'électron

Au cours des années 1880 et 90, les scientifiques ont recherché dans les rayons cathodiques le porteur de charge dans la matière. Leurs efforts ont abouti à la découverte de l'électron par J. J. Thomson en 1897. Thomson a dirigé les rayons cathodiques à travers deux plaques métalliques parallèles vers l'extrémité en verre d'un tube. Les rayons descendaient lorsque la plaque d'aluminium supérieure était négative et montaient lorsqu'elle était positive. La déviation reflétait la différence de potentiel entre les plaques. Les rayons cathodiques étaient clairement des particules chargées négativement d'après les déviations magnétiques et électriques. Thomson a découvert la granularité de l'électricité, qui explique comment les particules individuelles portent une charge.

• L'idée d'une particule d'atome homogène a été réfutée.

• L'existence de particules subatomiques a été prouvée.

• L'hypothèse delathéorie atomique de Dalton selon laquelle les atomes étaient indivisibles a été réfutée.

Dualité onde-particule

La dualité onde-particule est née des travaux de nombreux scientifiques tels que Max Planck, Albert Einstein, Louis de Broglie, Erwin Schrödinger, Niels Bohr et Arthur Compton. En physique quantique, la dualité onde-particule stipule que chaque particule ou phénomène quantique peut être représenté comme une particule ou une onde. Cette théorie a donné lieu à des découvertes majeures, telles que:

• Une équation différentielle qui décrit comment une fonction d'onde peut expliquer tous les aspects du comportement de la lumière et de la matière.
• La reconnaissance du fait que la lumière et la matière ont des caractéristiques à la fois ondulatoires et particulaires.

Relativité restreinte

En 1905, Albert Einstein a élaboré la théorie de la relativité restreinte. Cependant, l'idée de la relativité n'a pas commencé avec lui, car Galilée et Newton avaient exploré la relativité depuis des siècles. Le concept de relativité exprime la prise de conscience que les lois de la physique dépendent de l'observateur.

Par exemple, si tu t'envoles dans l'espace à une vitesse proche de celle de la lumière, le temps s'écoule plus lentement sur ton vaisseau spatial que sur la terre. Ainsi, lorsque tu reviendras sur terre, tu constateras que tes amis ont vieilli plus que toi.

Il est possible de diviser la relativité moderne en deux théories, la relativité restreinte et la relativité générale. La théorie de la relativité restreinte est importante parce que :

• Elle affirme que les lois de la physique sont les mêmes et peuvent être énoncées sous leur forme la plus simple dans tous les cadres de référence inertiels.
• Elle affirme que la vitesse de la lumière(c ) est constante et indépendante du mouvement relatif de la source.
• Un résultat de cette théorie est la célèbre équation : E = mc².

Einstein est bien connu parce que ses théories de la relativité ont fait des prédictions révolutionnaires qui se sont concrétisées dans le monde réel. Plus important encore, ses hypothèses se sont révélées très précises dans un grand nombre d'expériences, transformant à jamais notre compréhension de l'espace et du temps.

Albert Einstein

Comment les tournants de la physique ont-ils influencé la science ?

Les tournants de la physique ont permis d'acquérir des connaissances fondamentales qui ont conduit à d'autres découvertes et ont influencé la technologie de nombreuses façons. En voici quelques exemples :

• La découverte de l'électron, qui a ouvert une nouvelle ère dans la science physique, ouvrant ainsi la voie aux idées modernes de la structure atomique et de la chimie.

• Ladualité onde-particule, qui a mis en évidence l'incapacité des termes classiques tels que "particule" et "onde" à expliquer le comportement des objets à l'échelle quantique.

• La théorie de larelativité restreinte , qui a eu une influence considérable sur la physique, en particulier sur le calcul et la compréhension des événements à grande vitesse. En conséquence, nous avons aujourd'hui une bien meilleure compréhension de l'espace et du temps qu'au début du siècle.