1。ブラックボディ放射:
* 問題: 古典物理学は、黒体(完全な吸収体と放射線のエミッター)がすべての周波数でエネルギーを放射し、無限のエネルギーが放出される「紫外線大惨事」につながると予測しました。
* 解決策: 量子力学は、エネルギーを量子化することにより解決策を提供しました。つまり、エネルギーは離散パケットにのみ存在する可能性があります。これにより、観測されたブラックボディ放射の分布が説明されました。
2。光電効果:
* 問題: 古典的な物理学は、光の強度を高めると放出された電子のエネルギーが増加すると予測しました。しかし、実験では、光の頻度のみが電子のエネルギーに影響を与えることが示されました。
* 解決策: アインシュタインは、光の粒子の性質を示す光の概念、光エネルギーのパケットを使用してこれを説明しました。
3。原子スペクトル:
* 問題: 古典的な物理学は、励起されると原子によって放出される離散スペクトル線を説明できませんでした。連続スペクトルを予測しました。
* 解決策: 原子のbohrモデルは、核を周回する電子のエネルギーレベルを量子化することにより、これらのスペクトル線を説明しました。 量子力学は後に原子構造のより洗練された説明を提供しました。
4。固体の比熱:
* 問題: 古典的な物理学は、固体の比熱はすべての温度で一定であるべきだと予測したが、実験では低温でそれが減少することを示した。
* 解決策: 量子力学は、固体中の振動エネルギーの量子化を考慮することにより、これを説明しました。
5。波粒子の二重性:
* 問題: 古典的な物理学は、光を波と粒子と見なしました。実験は、二重照明実験と同様に、光と物質の両方が波のような粒子のような挙動を示すことができることを示しました。
* 解決策: 量子力学は、光と物質の両方を波のような特性と粒子様特性の両方を持っていると説明することにより、これらの一見矛盾する行動を調整しました。
6。相対性:
* 問題: 古典的なメカニックは、時間と空間が絶対的であると想定していました。アインシュタインによって開発された特別な相対性理論は、時間と空間が相対的であり、オブザーバーの参照フレームに依存することを示しました。 一般相対性理論はこれを拡張して重力を含むように拡張し、時空の曲率として説明しました。
* 解決策: 相対性は厳密に古典的なメカニズムの失敗ではなく、むしろそれの拡大です。 非常に高速または強い重力場で移動するオブジェクトの動作を理解するためには不可欠です。
要約: クラシックメカニックは、日常生活のオブジェクトの動きを記述するための強力なツールですが、微視的レベルで非常に高速で壊れます。 量子力学と相対性は、これらのスケールでの物理現象のより完全な説明を提供します。