1. Radiación de cuerpo negro:
* Problema: La física clásica predijo que un cuerpo negro (un absorbedor perfecto y emisor de radiación) debería irradiar energía en todas las frecuencias, lo que lleva a la "catástrofe ultravioleta" donde se emitiría energía infinita.
* Solución: La mecánica cuántica proporcionó una solución cuantizando la energía, lo que significa que la energía solo podría existir en paquetes discretos. Esto explicó la distribución observada de la radiación del cuerpo negro.
2. Efecto fotoeléctrico:
* Problema: La física clásica predijo que aumentar la intensidad de la luz debería aumentar la energía de los electrones emitidos. Sin embargo, los experimentos mostraron que solo la frecuencia de la luz afectaba la energía del electrón.
* Solución: Einstein explicó esto utilizando el concepto de fotones, paquetes de energía de la luz, que demostraron la naturaleza de las partículas de la luz.
3. Espectros atómicos:
* Problema: La física clásica no pudo explicar las líneas espectrales discretas emitidas por los átomos cuando se excita. Predijo un espectro continuo.
* Solución: El modelo Bohr del átomo explicó estas líneas espectrales cuantizando los niveles de energía de electrones que orbitan el núcleo. La mecánica cuántica luego proporcionó una descripción más sofisticada de la estructura atómica.
4. Calor específico de sólidos:
* Problema: La física clásica predijo que el calor específico de los sólidos debería ser constante a todas las temperaturas, pero los experimentos mostraron que disminuyó a bajas temperaturas.
* Solución: La mecánica cuántica explicó esto considerando la cuantización de la energía vibratoria en los sólidos.
5. Dualidad de partículas de onda:
* Problema: La física clásica veía la luz como una onda y una importancia como partículas. Los experimentos, como el experimento de doble cola, mostraron que tanto la luz como la materia pueden exhibir un comportamiento de ondas y de partículas.
* Solución: La mecánica cuántica reconcilió estos comportamientos aparentemente contradictorios al describir que tanto la luz como la materia tienen propiedades tanto ondas como de partículas.
6. Relatividad:
* Problema: La mecánica clásica asumió que el tiempo y el espacio son absolutos. La relatividad especial, desarrollada por Einstein, mostró que el tiempo y el espacio son relativos y dependen del marco de referencia del observador. La relatividad general extendió esto para incluir la gravedad, describiéndola como una curvatura del espacio -tiempo.
* Solución: La relatividad no es estrictamente una falla de la mecánica clásica, sino más bien una expansión de la misma. Es esencial para comprender el comportamiento de los objetos que se mueven a velocidades muy altas o en campos gravitacionales fuertes.
En resumen: Si bien la mecánica clásica es una herramienta poderosa para describir el movimiento de los objetos en la vida cotidiana, se descompone a nivel microscópico y a velocidades muy altas. La mecánica cuántica y la relatividad proporcionan una descripción más completa de los fenómenos físicos en estas escalas.
