[DeMen]

TK19

Trong một bức thư gửi Royal Society năm 1800, Alessandro Volta đã miêu tả phát minh ắc quy điện của mình - lần đầu tiên đưa ra cách tạo ra dòng điện không đổi, và mở ra một lĩnh vực nghiên cứu mới cho vật lý học.

Năm 1847 Joule đã phát biểu định luật bảo toàn năng lượng, dưới dạng nhiệt lượng cũng như năng lượng cơ học. Tuy nhiên, nguyên lý bảo toàn năng lượng đã được đề nghị hoặc trình bày dưới nhiều hình thức khác nhau bởi nhiều nhà khoa học Đức, Pháp, Anh ... trong suốt nửa đầu TK19.

Tính chất của điện và từ được nghiên cứu bởi Faraday, Ohm, và những người khác. Faraday, người bắt đầu sự nghiệp trong hoá học - làm việc cho Humphrey Davy tại Viện nghiên cứu Hoàng gia, đã CM rằng các hiện tượng tĩnh điện, hoạt động của pin và ắc quy điện vừa được khám phá, các hiện tượng điện hoá, sét đều là những biểu hiện khác nhau của các hiện tượng điện. Faraday sau đó đã khám phá ra vào năm 1821 rằng điện có thể gây ra chuyển động quay cơ học, và năm 1831 khám phá nguyên tắc cảm ứng điện từ, bằng cách này chuyển động cơ học được chuyển hoá thành điện. Như vậy, Faraday đã đặt nền móng cho cả động cơ điện lẫn máy phát điện.

Năm 1855, Maxwell đã thống nhất hai hiện tượng này vào trong một lý thuyết : thuyết điện từ, miêu tả bởi phương trình Maxwell. Một dự đoán của lý thuyết này là ánh sáng là sóng điện từ. Một phần kì diệu hơn là tốc độ ánh sáng quan sát được không phụ thuộc vận tốc người quan sát, dự báo cho sự phát triển của thuyết tương đối đặc biệt của Einstein.

Năm 1887 thí nghiệm Michelson-Morley được tiến hành và được xem là đi ngược lại lý thuyết cơ bản lúc bấy giờ, rằng Trái đất đang chuyển động trong một môi trường ête (luminiferous aether). Sự phát triển của những điều mà sau đó trở thành Thuyết tương đối đặc biệt của Einstein, đã đưa ra lời giải thích hoàn chỉnh mà không cần đến ête, và phù hợp với các kết quả thực nghiệm. Michelson và Morely không thừa nhận sự không tồn tại của ête. Morely đi vào tiến hành thí nghiệm với Miller.

1887, Tesla nghiên cứu tia X bằng cách sử dụng các thiết bị của chính ông cũng như ống Crookes. Năm 1895, Rơn-ghen quan sát và phân tích tia X - phóng xạ điện từ tần số cao. Phóng xạ được Henri Becquerel khám phá năm 1896, và sau đó được Piere Curie và Marie Curie cùng những người khác nghiên cứu sâu hơn. Điều này đã khai sinh ra lĩnh vực vật lý hạt nhân.

Năm 1897, Thomson nghiên cứu electron, hạt cơ bản mang dòng điện trong mạch điện. Ông kết luận rằng tia catốt tồn tại và là những "hạt" tích điện âm, mà ông gọi là "corpuscle".

TK20

Sự bắt đầu của TK20 mang lại khởi đầu cho một cuộc CM trong vật lý. Những lý thuyết của Newton trải qua một thời gian dài tồn tại đã được chỉ ra rằng không phải trong hoàn cảnh nào cũng đúng. Không chỉ cơ học lượng tử cho thấy các định luật về chuyển động không còn đúng trong quy mô nhỏ, mà rắc rối hơn, thuyết tương đối tổng quát chỉ ra rằng phông không thời gian cố định, mà cơ học Newton và thuyết tương đối đặc biệt dựa vaò, là không thể tồn taị.

Năm 1904, Thomson đề nghị mô hình nguyên tử đầu tiên, được biết đến như là mô hình chiếc bánh pudding có chóp nhọn. (sự tồn tại của nguyên tử đã được Dalton đề nghị vào năm 1808).

Năm 1905, Einstein đưa ra công thức cho thuyết tương đối đặc biệt, thống nhất không gian và thời gian vào một thực thể duy nhất, không thời gian. Thuyết tương đối quy định sự biến đổi giữa các hệ quy chiếu khác với cơ học cổ điển, đòi hỏi sự phát triển của cơ học tương đối để thay thế cho cơ cổ điển. Trong giới hạn vận tốc (tương đối) nhỏ thì 2 lý thuyết này phù hợp nhau. Năm 1915, Einstein mở rộng thuyết tương đối đặc biệt thành thuyết tương đối tổng quát, thay thế cho định luật hấp dẫn của Newton. Khi khối lượng và năng lượng nhỏ thì 2 lý thuyết này vẫn phù hợp nhau.

Năm 1911, Rutherford từ thí nghiệm tán xạ đưa ra kết luận về hạt nhân nguyên tử đặc, với các hạt mang điện dương là proton. Neutrons, phần tử trung hoà trong hạt nhân, được Chadwick tìm ra năm 1932.

Bắt đầu từ năm 1900, Planck, Einstein, Bohr, và những người khác đã phát triển lý thuyết lượng tử để giải thích những kết quả thí nghiệm bất thường khác nhau bằng việc giới thiệu các mức năng lượng riêng lẻ. Năm 1925, Heisenberg và Schrodinger đưa ra công thức cơ học lượng tử, giải thích những lý thuyết lượng tử trước đó. Trong cơ lượng tử, kết quả của các thí nghiệm vật lý vốn luôn mang tính xác suất. Lý thuyết này mô tả cách tính các xác suất naỳ. Nó đã miêu tả thành công tính chất vật chất trong qui mô nhỏ.

Cơ lượng tử cũng cung cấp các công cụ lý thuyết cho vật lý chất rắn, nghiên cứu tính chất vật lý của chất rắn và chất lỏng, kể cả các hiện tượng như cấu trúc tinh thể, bán dẫn, siêu dẫn. Tiên phong trong vật lý chất rắn phải kể đến Bloch, người đã sáng tạo ra sự miêu tả mang tính cơ lượng tử cho hoạt động của các electron trong cấu trúc tinh thể vào năm 1928.

Năm 1929, Edwin Hubble công bố khám phá rằng tốc độ các ngân hà lùi về phía sau có tương quan rõ ràng với khoảng cách giữa chúng. Đây là điều cơ bản để hiểu rằng vũ trụ đang nở rộng. Như vậy, chắc hẳn vũ trụ đã từng nhỏ hơn và do đó nóng hơn trong quá khứ. Đến trước thập niên 40 của TK naỳ, những nhà nghiên cứu như George Gamov đã đề nghị thuyết Big Bang (vụ nổ lớn), và bằng chứng về nó đã được tìm ra vào năm 1964; Enrico Fermi và Fred Hoyle, là một trong số những người nghi ngờ vào thập niên 40 và 50. Hoyle đã tìm hiểu thuyết Big Bang của Gamow để vạch trần nó. Ngày nay, đó là một trong những kết quả cơ bản của vũ trụ học, với một vũ trụ có tuổi được thừa nhận rộng raĩ.

Năm 1937, Tesla thách thức thuyết tương đối của Einstein, thông báo về lý thuyết hấp dẫn động lực và tranh cãi rằng trường lực là một khái niệm tốt hơn và huỷ bỏ độ cong của không gian. Không may mắn là lý thuyết đó đã không bao giờ được xuất bản, nhưng Tesla có thể đã phát triển lý thuyết về sóng hấp dẫn. Một kết quả chính của Thuyết hấp dẫn tổng quát là lực hấp dẫn bị mất khi vào lỗ đen, đã được dự kiến từ 2 thế kỉ trước, nhưng được giải thích bởi robert Oppenheimer. Oppenheimer sau đó đã lãnh đạo dự án Manhattan ở Los Alamos.

Trong thế chiến II, mỗi bên đều hướng các nghiên cứu vào vật lý hạt nhân, cho mục đích chế tạo bom hạt nhân. Cố gắng của người Đức, dẫn đầu là Heisenberg, đã không thành công, nhưng dự án liên minh Manhattan đã đạt được thành tích. Ở Mĩ, một nhóm do Fermi lãnh đạo đã đạt được phản ứng hạt nhân dây chuyền nhân tạo đầu tiên vào năm 1942, và năm 1945 quả bom hạt nhân đầu tiên đã được cho nổ tại Trinity Site, bắc Alamogordo, New Mexico.

Lý thuyết trường lượng tử đã cung cấp bộ khung cho vật lý hạt hiện đại, nghiên cứu các lực cơ bản và các hạt cơ bản. Năm 1954, Yang và Mills đã phát triển trường phái lý thuyết tiêu chuẩn, cung cấp bộ khung cho Mô hình Tiêu chuẩn. Mô hình Tiêu chuẩn, hoàn thành vào những năm 1970, đã miêu tả thành công hầu hết các hạt cơ bản quan sát được cho đến lúc đó.

Cùng thời gian này, Stephen Hawking đã khám phá ra phổ phóng xạ phát ra từ sự biến mất của vật chất rơi vào lỗ đen; đến 2004, ngay cả Hawking cũng thừa nhận một số tia phóng xạ hawking có thể thoát khỏi lỗ đen.

Sự phát triển từ 1990

Những cố gắng hợp nhất cơ lượng tử và thuyết tương đối tổng quát đã tạo nên những tiến trình kì diệu trong suốt những năm 1990. Vào cuối thế kỉ, một Lý thuyết cho tất cả mọi thứ vẫn chưa nằm trong tầm tay, nhưng một vài điều mang tính chất đó đã bắt đầu định hình. Loop quantum gravity, lý thuyết chuỗi, nhiệt lực học lỗ đen, tất cả đã tiên đoán về một không thời gian được lượng tử hoá trong mô hình Planck.

Từ năm 2000:

Một thí nghiệm mới đã CM rằng lực hấp dẫn truyền đi với vận tốc xấp xỉ vận tốc ánh sáng, khẳng định lại một dự đoán của cả thuyết tương đối tổng quát và loop quantum gravity.

Xong!