1. Radiación de cuerpo negro: La física clásica predijo que un cuerpo negro debe emitir una cantidad infinita de energía a altas frecuencias, lo que no se observa. Este problema fue resuelto por la teoría cuántica de Planck, que introdujo el concepto de cuantización de energía.
2. Efecto fotoeléctrico: La física clásica no pudo explicar por qué los electrones se emiten desde una superficie metálica solo cuando la luz por encima de cierta frecuencia se destaca, independientemente de la intensidad. La explicación de Einstein utilizando el concepto de fotones, paquetes de energía de la luz, proporcionó la solución.
3. Espectros atómicos: Las líneas espectrales discretas observadas en la luz emitida por los átomos no podrían explicarse por la física clásica. El modelo de Bohr del átomo, que incorpora conceptos cuánticos, explicó con éxito estas líneas espectrales.
4. La estabilidad de los átomos: La física clásica predijo que los electrones que orbitan el núcleo deben espiral hacia adentro y eventualmente chocar contra el núcleo, lo que lleva al colapso de los átomos. La mecánica cuántica resolvió esto describiendo electrones como funciones de onda, evitando que se derrumben.
5. Dualidad de partículas de onda: La física clásica veía la luz como ondas y materia como partículas. Sin embargo, experimentos como el experimento de doble cola demostraron que tanto la luz como la materia exhiben un comportamiento similar a una onda y de partículas, un concepto que se explica por la mecánica cuántica.
6. Relatividad: La física clásica supone que el tiempo y el espacio son absolutos e independientes entre sí. Sin embargo, la teoría de la relatividad de Einstein reveló que el tiempo y el espacio son relativos al movimiento del observador y que están entrelazados.
7. El universo en expansión: La física clásica no pudo explicar el desplazamiento del rojo de la luz de las galaxias distantes, que proporcionó evidencia de la expansión del universo. Esta expansión se explica por la relatividad general y la cosmología.
8. La existencia de la materia oscura y la energía oscura: La rotación observada de galaxias y la expansión aceleradora del universo no pueden explicarse completamente por la materia y la energía que podemos ver. Se requiere la existencia de materia oscura y energía oscura, que no se explica en la física clásica, para explicar estos fenómenos.
En resumen, la física clásica es una teoría poderosa, pero tiene limitaciones para explicar fenómenos que involucran escamas muy pequeñas (física cuántica), escamas muy grandes (relatividad) y la naturaleza del universo en su conjunto (cosmología). Estas limitaciones condujeron al desarrollo de la física moderna, que incorpora nuevos conceptos como cuantización, dualidad de partículas de onda y la curvatura de la hora espacial.
