La fisica classica raggruppa tutti gli ambiti e i modelli della fisica che non considerano i fenomeni descritti nel macrocosmo dalla relatività generale e nel microcosmo dalla meccanica quantistica, teorie che definiscono invece la cosiddetta fisica moderna. Per tale motivo è possibile classificare come fisica classica tutte le teorie formulate prima del XX secolo, all’iniziare del quale apparvero i primi lavori di Max Planck basati sull’ipotesi dei quanti. Alcune teorie successive, come la relatività ristretta, possono essere considerate classiche o moderne. Sono quindi comprese nella fisica classica le teorie sulla meccanica, inclusa l’acustica, sulla termodinamica, sull’elettromagnetismo, inclusa l’ottica, e la gravità newtoniana.
La meccanica quantistica (anche detta fisica quantistica o teoria dei quanti) è la teoria fisica che descrive il comportamento della materia, della radiazione e le reciproche interazioni, con particolare riguardo ai fenomeni caratteristici della scala di lunghezza o di energia atomica e subatomica. Come caratteristica fondamentale, la meccanica quantistica descrive la radiazione e la materia sia come fenomeno ondulatorio che come entità particellare, al contrario della meccanica classica, dove per esempio la luce è descritta solo come un’onda o l’elettrone solo come una particella. Questa inaspettata e contro intuitiva proprietà, chiamata dualismo onda-particella, è la principale ragione del fallimento di tutte le teorie classiche sviluppate fino al XIX secolo nella descrizione degli atomi e delle molecole. La relazione fra natura ondulatoria e corpuscolare delle particelle e della radiazione è enunciata nel principio di complementarità e formalizzata nel principio di indeterminazione di Heisenberg.
La meccanica quantistica rappresenta assieme alla relatività un punto di svolta rispetto alla fisica classica, portando alla nascita della fisica moderna. Esistono numerosi formalismi matematici equivalenti della teoria, come la meccanica ondulatoria e la meccanica delle matrici; al contrario esistono numerose e discordanti interpretazioni della meccanica quantistica riguardo l’essenza ultima del cosmo e della natura. La meccanica quantistica è a fondamento di molte altre branche della fisica moderna come la fisica atomica, la fisica della materia condensata, la fisica nucleare e subnucleare e la fisica delle particelle: queste ultime sono basate sulla meccanica quantistica relativistica e sulla teoria quantistica dei campi, generalizzazioni della formulazione originale che includono il principio di relatività ristretta.
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