בקורס נלמד על שני המהפכנים – אייזק ניוטון (Isaac Newton) ואלברט איינשטיין (Albert Einstein), ששינו לחלוטין את האופן שבו אנו תופסים את העולם הפיזיקלי.
נפתח בסקירה מקיפה של הרקע ההיסטורי והמדעי להתפתחות הפיזיקה המודרנית. נבחן את המהפכה המדעית במאה ה-17 לעומק, כולל האתגרים והבעיות בפיזיקה של אותה תקופה שחייבו חשיבה חדשה. וכתוצאה מכך נחקור לעומק את עבודתו החדשנית של אייזק ניוטון שהובילה לניסוח חוק הכבידה האוניברסלי, שסיפק סוף סוף הסבר שלם לתנועה של גרמי שמיים שהקשתה על החוקרים עד אז. נדון גם בהבנתו את עקרון התנועה היחסית וניתן דוגמאות יישומיות רבות.
לאחר מכן נבחן לעומק את המודל הגלי והחלקיקי של האור שפיתח ניוטון, ונראה כיצד זה מסביר תופעות של החזרה, שבירה, התאבכות אור ועוד. נציג הן את היתרונות והן את החסרונות של המודל הניוטוני להסבר האור.
אחר כך נקדיש זמן לניתוח כשליה המצטברים של הפיזיקה הקלאסית של ניוטון שהחלו להצביע על הצורך בתיאוריה חדשה. ננתח לעומק את ניסוי מייקלסון-מורלי (Michelson–Morley), שתוצאותיו לא יכלו להיות מוסברות במסגרת המודל הניוטוני.
בהמשך נבחן את הרעיונות המקוריים שהובילו את איינשטיין לפתח תורה חדשה לחלוטין של המציאות. נציג את הניסוי המחשבתי שביצע ואת המסקנות המרחיקות לכת שהסיק ממנו, שעמדו בסתירה ישירה להבנה הניוטונית.
לאחר מכן נקדיש זמן רב להבנה מעמיקה של הרעיונות המהפכניים החדשים: יחסיות התנועה והזמן, מהירות האור כקבוע אוניברסלי, מרחב-זמן מעוות וכד'. נסביר כל מושג באמצעות דוגמאות ונביא יישומים רבים. בהמשך נעמיק גם בתורת היחסות הכללית והקשר בין מסה למרחב-זמן מעוות. נסקור הוכחות ניסוייות להמחשה ונראה כיצד זו הרחבה של תורת היחסות הפרטית.
לאחר מכן נציג את מגוון ההשלכות והיישומים של תורת היחסות שהצליחה להסביר תופעות רבות שהפיזיקה הקלאסית נכשלה בהסברן.
לסיום, נשווה באופן שיטתי וממצה בין המודל הניוטוני לזה של איינשטיין תוך הצגת היתרונות והחסרונות של כל אחד מהם. ונסכם במבט לשאלות והאתגרים הפתוחים כיום בחזית הפיזיקה המודרנית.
* הקורס יותאם לרמת כל שכבת גיל.
In this course, we will learn about two revolutionaries – Isaac Newton and Albert Einstein, who completely changed the way we perceive the physical world. We will begin with a comprehensive review of the historical and scientific background to the development of modern physics. We will examine the scientific revolution in the 17th century in depth, including the challenges and problems in physics of that time that necessitated new thinking.
As a result, we will explore in depth Isaac Newton's innovative work that led to the formulation of the universal law of gravity, which finally provided a complete explanation for the motion of celestial bodies that had perplexed researchers until then. We will also discuss his understanding of the principle of relative motion and provide many practical examples.
We will then examine in depth the wave and particle model of light developed by Newton, and see how this explains phenomena of reflection, refraction, light interference, and more. We will present both the advantages and disadvantages of the Newtonian model for explaining light.
Then we will devote time to analyzing the accumulating failures of Newton's classical physics that began to point to the need for a new theory. We will analyze in depth the Michelson–Morley experiment, whose results could not be explained within the Newtonian model.
We will then examine the original ideas that led Einstein to develop a completely new theory of reality. We will present the thought experiment he performed and the far-reaching conclusions he drew from it, which were in direct contradiction to the Newtonian understanding.
We will then devote considerable time to a deep understanding of the new revolutionary ideas: relativity of motion and time, the speed of light as a universal constant, curved space-time, etc. We will explain each concept through examples and provide many applications.
We will also delve into the general theory of relativity and the relationship between mass and curved space-time. We will review experimental proofs for illustration and show how this is an extension of the special theory of relativity.
We will then present the various implications and applications of the theory of relativity that managed to explain many phenomena that classical physics failed to explain.
Finally, we will systematically and comprehensively compare the Newtonian model to that of Einstein, presenting the advantages and disadvantages of each. We will conclude with a look at the open questions and challenges currently at the forefront of modern physics.
* The course material will be tailored to the age of the learners.