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Física Moderna es la denominación dada al conjunto de teorías surgidas en el comienzo del siglo XX, principiando con la Mecánica Quântica y la Teoría de la Relatividade y las alteraciones en la comprensión científica de ahí decurrente, así como todas las teorías posteriores. De hecho, de estas dos teorías resultaron drásticas alteraciones en la comprensión de las nociones del espacio, tiempo, medida, causalidade, simultaneidade , trayectoria y localidad.
La mecánica quântica surgió inicialmente de los trabajos de Max Planck y de Einstein . Uno de los más importantes problemas de física no resueltos a finales del séc. XIX, era lo de la radiação del cuerpo negro. Planck resuelve este problema en 1901 utilizando como hipótesis ad hoc que la energía de este no tiene un espectro continuo, pero por el contrario es discreta, o en otras palabras quantizada. Einstein utiliza esta misma hipótesis para resolver el problema del efecto fotoeléctrico en 1905. Pero va más lejos proponiendo que esta es en la realidad la verdadera naturaleza de la luz. La esa cantidad discreta de luz se llama quantum de luz o fóton .
Nace así la Mecánica Quântica que será posteriormente desarrollada por el trabajo de muchos otros científicos como Niels Bohr, Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg, Einstein, Louis de Broglie, Max Born, Wolfgang Pauli o Paul Dirac, citando sólo los más importantes.
La hipótesis de que la energía es quantizada permite entonces resolver muchos de los problemas pendientes de la Física del ínicio del séc. XX. Einstein la utiliza para explicar el calor específico de los sólidos y Niels Bohr para explicar la estabilidad del átomo. La primera plantilla atómica, llamado plantilla de Bohr, es posteriormente mejorado por Sommerfeld y otros científicos arriba referidos dando origen a la moderna teoría quântica, con una formalização en moldes más rigurosos. Tal desarrollo también se dio por los esfuerzos del matemático John von Neumann.
De entre esos desarrollos, la teoría quântica abandonó parcialmente la noción de trayectoria y de la localidad, en función del principio de la incertidumbre de Heisenberg. Así se ha la noción de la trayectoria, de naturaleza determinista, sustituida por la noción de función de onda, de naturaleza probabilística. Esa interpretación de la función de onda, como medida de la potencialidade de localización de una partícula, fue dada por el análisis y correcta interpretación de Max Born.
Bohr contribuye decisivamente también para ese desarrollo ulterior de la mecánica quântica. Él y sus seguidores (incluyendo Heisenberg) ayudaron a formar la llamada Interpretación de Copenhaga. En esa interpretación, se da la explicación quântica de la medida. Una medida realizada sobre un sistema quântico resulta de la interacción de un aparato de medida clásico con un sistema quântico. Como la medida resulta en una certeza sobre un valor de una grandeza (observável), mientras que la función de onda representa una función de probabilidades en términos de la posición, significa decir que el acto de medir implica un colapso de la función de onda.
También en 1905, Einstein publica la teoría de la relatividade restricta, en esta la idea clásica que se tenía de la simultaniedade fue abandonada, en el transcurso de la finitude de la velocidad de transmisión de las interacciones electromagnéticas, que resulta de la teoría clásica del electromagnetismo de Maxwell . La simultaniedade pasa a depender del referencial que se está adoptando para analizarse una dada situación física. ES así, la invariância de la velocidad de la luz (que corresponde precisamente a la velocidad de transmisión de las interacciones) implica que las nociones de espacio y tiempo se mesclam en un nuevo concepto, el espacio-tiempo. Para la teoría de la relatividade restricta contribuiram decisavemente también Henri Poincaré, Hendrik Lorentz y Hermann Minkowski. Así se concluye de modo consistente la teoría de la electrodinâmica clásica. Posteriormente, en 1915, Einstein lleva más lejos los conceptos de la teoría de la relatividade al generalizar el concepto de finitude de la velocidad de transmisión de las interacciones a la interacción gravitacional. Del desarrollo de esta idea resulta la moderna teoría de la gravitação, conocida por teoría de la relatividade general.
ES Dirac quien posteriormente formaliza la teoría de la Electrodinâmica Quântica que une de modo consistente la teoría quântica y la electrodinâmica clásica, basándose en trabajo anterior de Oskar Klein, Walter Gordon y Vladimir Fock. Las tentivas de juntarles también la teoría de la relatividade general fueron hasta hoy infrutíferas, siendo este uno de los mayores problemas en abierto de la física moderna.
