המשבר של הפיזיקה הקלאסית

תחילתה של הפיזיקה הקלאסית היא במאה ה17, עת אייזיק ניוטון פרסם את ספרו "העקרונות המתמטיים של פילוסופיית הטבע", בו הכליל בין היתר את שלושת חוקי המכניקה שלו שעסקו בתנועה ובכוח המשיכה.

תורתו זו שלטה בכיפה במשך כשלוש מאות שנה ועד היום היא משמשת אבן פינה בהנדסה בת תקופתנו.

ניוטון קבע כי תנועת גופים הן על כדור הארץ והן ברחבי היקום פועלים על פי אותם חוקים, והוא גם צירף לקביעתו זו את נוסחאותיו של קפלר לגבי תנועת כוכבי הלכת ביחס לשמש. ניוטון למעשה ננעל סופית על המודל האליוצנטרי של קופרניקוס מהמאה ה15, לפיו השמש הינה הגוף המרכזי הקיים ביקום, ולא כדור הארץ כפי שהניחו עד לתקופת קופרניקוס. יש לציין כי היו הוגים פילוסופיים בתקופת יוון הקלאסית, כאלף וחמש מאות שנה קודם, אשר קבעו כי השמש הינה הגוף המרכזי הקיים. אחד מהם היה אריסטרכוס מסאמוס, אך הללו הקדימו את זמנם ולא היה להם גם בסיס מדעי מספיק כדי לקדם את התזה שלהם.

הגישה המדעית של ניוטון השפיעה לא רק על תפיסת הדרך אשר בה היקום מתנהל, אלא בכלל על הפילוסופיה של המדע ושאר תחומי החיים.

כל זה היה נכון עד תחילתה של המאה ה20 כאשר פרצו לעולם שתי תורות מהפכניות, תורת היחסות של איינשטיין ומכניקת הקוואנטים. מושגים בסיסיים בפיזיקה קיבלו התייחסות שונה ממה שהיה מקובל בפיזיקה הקלאסית, כך לגבי מהות הזמן, המקום וגם האופן שבו נמדדות ישויות פיזיות.

נכון שעדיין אפשר היה לקבל לצורך שימושי את הפיזיקה הקלאסית בחיי יומיום, אך היא הפכה להיות מקרה פרטי של הפיזיקה המודרנית. כך לגבי תורת היחסות אשר הפכה את תורת ניוטון כמקרה פרטי, אשר מתבררת כלא מדויקת כאשר עוסקים במהירויות גבוהות שמתקרבות למהירות האור. גם במקרים כלליים הפיזיקה הקלאסית עובדת במציאות, אך היא מתגלה כלא מדויקת לגבי תופעות אשר לא ניתן להסבירן במסגרת תחומי המכניקה הקלאסית.

בעוד שתורת היחסות עוסקת בעולם המאקרו, ברמת היקום, עוסקת תורת הקוונטים בעולם המיקרו של עולם החלקיקים.

הפיזיקה הקלאסית לא עובדת כאמור במהירויות הקרובות למהירות האור, כאשר אז הזמן מתקצר והמרחב הופך להיות אינסופי. הזמן והמרחב שהיו במה סטטית בעולם הפיזי הפכו להיות שחקנים ראשיים, רשויות שעשויות להתכווץ או להתפשט.

עולם החלקיקים יתגלה במסגרת התנהלות מוזרה כשיש בעיתיות להגדיר חלקיק כגל או חלקיק, וכן אי היכולת לקבוע בו זמנית את התנע של חלקיק ואת מיקומו. גרוע מזה, מכניקת הקוואנטים הפכה להיות מבוססת על קביעה הסתברותית. אפילו אלברט איינשטיין שתרם לפיתוחה של תורת הקוואנטים נטש אותה לימים בגלל אופיה ההסתברותי, בקביעה כי "אלוהים לא משחק באבני קובייה". איינשטיין התעקש לראות בפיזיקה התנהלות דטרמיניסטית אשר ניתן לחזות במסגרתה מראש אירועים ולא בהסתברות אשר נראתה לו זרה ומוזרה.

עובדה שקשה לקבלה היא שתורת היחסות ותורת הקוואנטים אינן מסתדרות זו עם זו, ואף סותרות האחת את רעותה. לדוגמה, סטודנט לפיזיקה יכול לשמוע הרצאה על תורת היחסות, וכעבור שעתיים לשמוע הרצאה בתורת הקוונטים שמגמותיה סותרות לגמרי את תורת היחסות, ולהתמלא בתחושה של נבוכות.

תורת המיתרים, הינה תאוריה פיזיקאלית הקובעת כי הצורה הגאומטרית של חלקיק בטבע איננה נקודה בעלת אפס מימדים כי אם צורה חד מימדית שהינה מיתר, שיכול להיות בעל מספר רק של מימדים. סגור כמו לולאה בעל קצוות פתוחים בצורת קו, וכפי שמיתרי גיטרה מתנודדים בצלילים שונים על פי תדר מסוים, כך גם מיתרים לפי התאוריה החדשה יש להם תנודה משלהם כשהם יכולים להיות גם פתוחים וגם סגורים. הקשיים להבין את תורת המיתרים נובעים מהיכולת לקלוט יותר מארבעה מימדים המוכרים בטבע הכוללים גם את מימד הזמן.

יש לציין כי תיאורית המיתרים שאמורה לגשר בין תורת היחסות לתורת הקוואנטים לא מגובשת לידי תיאוריה המבוססת על הליך של התבססות על ניסוי או צפייה, ואי לכך הינה תאוריה ספקולטיבית אשר לא קנתה לה אחיזה איתנה, והיא רק יכולה להביך יותר, מאשר להסביר תופעות בטבע.