Maakt de klassieke fysica haar retour?

De klassieke natuurkunde is voornamelijk gebaseerd op de vier wetten van Newton,
de molecuultheorie, de golf- en warmteleer en de vier elektromagnetische wetten van Maxwell.
De wiskunde was een zeer machtig en vaak zelfs een onontbeerlijk hulpmiddel
om de theorie zo nauwkeurig mogelijk af te leiden en te formuleren.

De quantumfysica
Na de ontdekking van het foto-elektrisch effect bleek, dat de klassieke beschrijving
van de natuur ontoereikend was en ingrijpend andere denkbeelden werden ontwikkeld: de quantumfysica
De quantumfysica bleek een fundamentele rol te spelen in de wereld van het kleine:
bij de moleculen, de atomen en de elementaire deeltjes.
‘Grote jongens’ op dit gebied waren o.a. Niels Bohr, Albert Einstein, Jagadis Chandra Bose,
Paul Dirac, Werner von Heisenberg, Erwin Schrödinger, Louis de Broglie en Wolfgang Pauli.

Het bleek, dat de klassieke fysica een grensgeval was van de algemenere quantumfysica:
hoe groter de voorwerpen waren, hoe klassieker de beschrijving kon zijn.
Slechts in enkele gevallen bleef de klassieke fysica te kort te schieten,
zoals bij supergeleiding, supervloeibaar helium, spectra en lasers.

De relativiteitstheorie
Ongeveer tegelijk met de ontwikkeling van de quantumfysica werkte Albert Einstein zijn ideeën uit
over zijn relativiteitstheorie. Dat deed deze briljante denker helemaal in zijn eentje.
Hij had alleen wat hulp nodig van wiskundigen voor een elegante notatie.

De toen nieuwe ideeën over ruimte en tijd spelen een zeer belangrijke rol als er sprake is
van snelheden tussen 3 en hooguit 300 Mm/s. M = mega = miljoen.
Bij lagere snelheden blijken de relativistische effecten vrijwel klassiek beschreven
te kunnen worden.
De bekendste praktische toepassing van de relativiteitstheorie is het gebruik van kernenergie.

Relativistische quantumfysica
De combinatie van kleine deeltjes en grote snelheden leidde tot de relativistische quantumfysica.
Die theorie is dan de meest algemene fysica die er is.
Je hebt heel wat wiskundige kennis nodig om die te doorgronden.

Veranderingen
Er zijn tientallen jaren verstreken eer de ideeën van de quantumfysica en de relativiteitstheorie
volledig erkend werden. De natuur zelf verandert ‘natuurlijk’ niet maar de beschrijving ervan is
in de loop van eeuwen ingrijpend van gedaante gewisseld. Die veranderingen gaan nog steeds door.

Toch meer klassiek?
Er zijn nieuwe theorieën ontstaan, die de quantumfysica en de relativiteitstheorie (bijna)
overbodig lijken te maken en die de wereld weer vrijwel klassiek beschrijven.


De theorie van David Bohm
In de quantumfysica worden deeltjes beschreven met een golfkarakter en golven met een
deeltjeskarakter. De essentie van de theorie van de reeds overleden Amerikaan David Bohm is,
dat kleine deeltjes langs meerdere wegen van de ene plek naar de andere kunnen komen.
In zowel de quantumfysica als de theorie van Bohm speelt waarschijnlijksrekening een fundamentele rol.
Niet elke fysicus is tevreden met de ideeën van Bohm.

De theorie van Alfred Giese
Deze hedendaagse Duitser heeft kans gezien om de verschijnselen van de relativiteitstheorie
in klassieke termen te beschrijven. Hij gaat uit van
  • Elementaire deeltjes bestaan uit minstens twee ‘basisdeeltjes’ zonder massa en
    die met de lichtsnelheid om elkaar heen bewegen.
  • De basisdeeltjes trekken elkaar aan met een veldkracht volgens f / r2.
De relativistische effecten volgen noodgedwongen uit dit concept.

De triotheorie van Franklin Roos
Roos beschrijft op bijna klassieke manier de atoomkernen en 'elementaire deeltjes'.
Elders op deze website zijn die concepten terug te vinden. Zie triofysica.

Tenslotte
Concurrerende theorieën over één onderwerp zijn niet per se fout
maar de één kan een eenvoudiger beschrijving van de natuur opleveren dan de andere.
Of de theorieën van Bohm, Giese en Roos correct, volledig en eenvoudiger zijn?
De tijd en de fysici zullen het uitmaken. Ockams scheermes snoeit de overbodige zaken wel weg.

Het doel van een theorie is altijd een afgebakend deel van de natuur te beschrijven met zo min
mogelijk definities en postulaten, zodanig dat alle experimentele waarnemingen verklaard kunnen
worden.
Wiskunde is daarbij slechts een hulpmiddel om nauwkeurig te kunnen beschrijven.
De wiskunde zelf bevat geen fysische grootheden.

Fysica Wetenschappen