(Cei mai mari fizicieni ai momentului la Conferința de la Solvay din 1927. De la stânga la dreapta și de sus în jos: 1 – Auguste Piccard, Émile Henriot, Paul Ehrenfest, Édouard Herzen, Théophile de Donder, Erwin Schrödinger, Jules-Émile Verschaffelt, Wolfgang Pauli, Werner Heisenberg, Ralph Howard Fowler, Léon Brillouin, 2 – Peter Debye, Martin Knudsen, William Lawrence Bragg, Hendrik Anthony Kramers, Paul Dirac, Arthur Compton, Louis de Broglie, Max Born, Niels Bohr, 3 – Irving Langmuir, Max Planck, Marie Skłodowska Curie, Hendrik Lorentz, Albert Einstein, Paul Langevin, Charles-Eugène Guye, Charles Thomson Rees Wilson, Owen Willans Richardson)
Încă din antichitate, oamenii au încercat să înţeleagă comportamentul materiei: de ce obiectele nesprijinte cad la pământ, de ce materiale diferite au proprietăţi diferite, ş.a.m.d. De asemenea, erau un mister caracteristicile universului, precum forma Pământului şi comportamentul obiectelor cereşti, precum Soarelele şi Luna. Au fost propuse mai multe teorii, cele mai multe dintre ele dovedindu-se a fi greşite. Aceste teorii au fost în mare măsură formulate în termeni filozofici, şi niciodată nu au fost verificate prin încercări experimentale sistematice. Au fost excepţii şi există şi în prezent anacronisme: de exemplu, gânditorul grec Arhimede a exprimat în mai multe lucrări descrieri corecte cantitative ale mecanicii şi hidrostaticii.
În sec. XVI, Galileo a folosit pentru prima dată experimente pentru a valida teoriile fizice, metoda ştiinţifică principală de confirmare în prezent a ipotezelor. Galileo a formulat şi testat cu succes o serie de afirmaţii în dinamică, în special Legea inerţiei.
În 1687, Newton a publicat Principia Mathematica, detaliind două teorii fizice cuprinzătoare şi de succes: legile mişcării ale lui Newton, care au stat la baza mecanicii clasice, precum şi Legea lui Newton a gravitaţiei, care descrie forţa fundamentală a gravitaţiei. Ambele teorii au fost verificate experimental. Mecanica clasică a fost extinsă de Lagrange, Hamilton, şi alţii, care au promovat noi formulări, principii, şi rezultate. Legea gravitaţiei a dus la dezvoltarea astrofizicii, care descrie fenomenele astronomice folosind teoriile fizice.
Începând cu secolul XVIII, s-a dezvoltat termodinamica prin contribuţiile lui Boyle, Young, şi mulţi alţii. În 1733, Bernoulli a folosit argumente statistice în mecanica clasică pentru a obţine rezultate în termodinamică, iniţiind dezvoltarea mecanicii statistice. În 1798, Thompson a demonstrat conversia lucrului mecanic în căldură, iar în 1847 Joule a publicat legea de conservare a energiei, sub formă de căldură şi de energie mecanică.
Electricitatea şi magnetismul au fost studiate de către Faraday, Ohm, şi alţii. În 1855, Maxwell a unificat cele două fenomene într-o singură teorie a electromagnetismului, descrisă de ecuaţiile lui Maxwell. O predicţie a acestei teorii a fost faptul că lumina este o undă electromagnetică.
În 1895, Roentgen a descoperit razele X, care s-au dovedit a fi radiaţii electromagnetice de înaltă frecvenţă. Radioactivitatea a fost descoperită în anul 1896 de către Henri Becquerel, şi studiată apoi de Pierre Curie şi Marie Curie, printre alţii. Aceasta a stat la baza fizicii nucleare.
În 1897, Thomson a descoperit electronul, particulă elementară care transportă curent electric în circuitele electrice. În 1904 el a propus primul model al atomului, cunoscut sub numele de modelul “budincă de prune” (existenţa atomului a fost propusă încă din 1808 de către Dalton.).
În 1905, Einstein a formulat teoria relativitatii speciale, unificând spaţiul şi timpul într-o singură entitate, spaţiu-timp. Relativitatea prevede o transformare diferită între sistemele de referinţă, faţă de mecanica clasică. Aceasta a necesitat dezvoltarea mecanicii relativiste, ca un înlocuitor pentru mecanica clasică. În intervalul vitezelor (relative) mici, cele două teorii obţin aceleaşi tezultate. În 1915, Einstein a extins teoria relativităţii restrânse pentru a explica gravitaţia cu ajutorul teoriei generale a relativităţii, care înlocuieşte legea lui Newton a gravitaţiei. În intervalul maselor şi energiilor mici, cele două teorii obţin aceleaşi rezultate.
În 1911, Rutherford a dedus, din experimente de împrăştiere, existenţa unui nucleu atomic compact, cu elementele constitutive încărcate pozitiv denumite protoni. Neutronii, componentele neutre nucleare, au fost descoperiţi în 1932 de către Chadwick.
Începând din 1900, Planck, Einstein, Bohr, şi alţii, au dezvoltat teorii cuantice pentru a explica diverse rezultate anormale experimentale, prin introducerea unor niveluri distincte de energie. În 1925 Heisenberg, şi în 1926 Schroedinger şi Dirac, au formulat mecanica cuantică, care a explicat teoriile cuantice precedente. În mecanica cuantică, rezultatele măsurătorilor fizice sunt în mod inerent probabilistice. Teoria descrie calculul acestor probabilităţi. Cu ajutorul ei se descrie cu succes comportamentul materiei pentru dimensiuni mici, subatomice.
Mecanica cuantică a furnizat, de asemenea, instrumentele teoretice pentru dezvoltarea fizicii materiei condensate, care studiază comportamentul fizic al solidelor şi lichidelor, inclusiv fenomene precum structura cristalelor, semiconductivitatea, şi supraconductibilitatea. Unul din pionierii în fizica materiei condensate a fost Bloch, care a dezvoltat o descriere cuantică a comportamentului electronilor în structurile de cristal, în 1928.
În timpul celui de al doilea război mondial, cercetarea a fost focalizată de către fiecare parte pe fizica nucleară, în scopul obţinerii bombei nucleare. Echipa germană, condusă de Heisenberg, nu a obţinut rezultatele sperate. În schimb, Proiectul Manhattan al Aliaţilor şi-a atins scopul. În America, o echipă condusă de Fermi, a obţinut prima reacţie nucleară în lanţ iniţiată de om, în 1942, iar în 1945 a fost detonată prima armă nucleară din lume, în Trinity, în apropiere de Alamogordo, New Mexico.
Teoria câmpurilor cuantice a fost formulată în scopul de a extinde mecanica cuantică pentru a fi în concordanţă cu teoria relativităţii restrânse. Forma sa actuală a fost obţinută spre finele anilor 1940, prin lucrările lui Feynman, Schwinger, Tomonaga, şi Dyson. Ei au formulat teoria electrodinamicii cuantice, care descrie interacţiunea electromagnetică.
Teoria câmpurilor cuantice oferă cadrul pentru fizica modernă a particulelor, care studiaza forţele fundamentale şi particulele elementare. În 1954, Yang şi Mills au dezvoltat o clasă de teorii gauge, care a oferit cadrul pentru Modelul Standard. Modelul Standard, care a fost finalizată în 1970, descrie cu succes aproape toate particulele elementare observate până în prezent.
(Extras din cartea Fizica simplificată)
