ใครค้นพบทฤษฎีแรงโน้มถ่วง ?
ไอแซก นิวตัน
เซอร์ไอแซก นิวตัน (English: Isaac Newton) (25 ธันวาคม ค.ศ. 1641 – 20 มีนาคม ค.ศ. 1725 ตามปฏิทินจูเลียน) นักฟิสิกส์ นัก คณิตศาสตร์ นักดาราศาสตร์ นักปรัชญา นักเล่นแร่แปรธาตุ และนักเทววิทยาชาวอังกฤษ​
บทนำทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป
ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปเป็นทฤษฎีความโน้มถ่วงซึ่งอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์พัฒนาระหว่าง ค.ศ. 1907 ถึง 1915 ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ผลของความโน้มถ่วงที่สังเกตได้ระหว่างมวลเกิดจากการบิดงอ (warp) ของปริภูมิ-เวลา สนามแรงบิด (วิทยาศาสตร์เทียม)
ศ. ดร. รูบาคอฟ (English: Rubakov V.A.) ได้มีข้อบ่งชี้สำหรับทฤษฎีสนามแรงบิด โดยเฉพาะส่วนที่นำเสนอโดย ชือปอฟ ว่า ซือปอฟ นำเสนองานแค่ในระดับกลศาสตร์นิวตันซึ่งได้มีการเรียนการสอนในคาบเรียนฟิสิกส์ระดับโรงเรียนกัน โดยนำเสนอว่าโมเมนตัมนั้นไม่อนุรักษ์ ขัดแย้งกับกฎการอนุรักษ์โมเมนตัม ซึ่งเป็นเรื่องน่าขบขัน เด็กนักเรียน ม. 4 ของรัสเซียสามารถบ่งชี้ข้อผิดพลาดการทดลองของ ชือปอฟ ได้ไม่ยาก เมื่อลงลึกไปในส่วนทฤษฎี งานของ ชือปอฟ มีการสรุปพลาดในระดับสมการ มีการขัดแย้งกันเองหลายส่วนมาก งานเขียนของ ชือปอฟ นั้นไม่มีค่าที่จะถูกรีวิวใน Uspekhi Fizicheskikh Nauk เลย ถ้าไม่ใช่เพราะ ชือปอฟ และพรรคพวก พยายามโฆษณาทฤษฎีของเขาให้สาธารณชนชวนเชื่อ [15] ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้า
แม่เหล็กไฟฟ้ามาจากภาษาอังกฤษ electromagnet คำนี้ป็นรูปแบบผสมของคำภาษากรีกสองคำได้แก่ ἤλεκτρον หมายถึง อิเล็กตรอน และ μαγνῆτιςλίθος (Magnetis Lithos) ซึ่งหมายถึง "หินแม่เหล็ก" ซึ่งเป็นแร่เหล็กชนิดหนึ่ง วิทยาศาสตร์ของปรากฏการณ์แม่เหล็กไฟฟ้าถูกกำหนดไว้ในความหมายของแรงแม่เหล็กไฟฟ้า บางครั้งถูกเรียกว่าแรงลอเรนซ์ () ซึ่งประกอบด้วยทั้งไฟฟ้าและแม่เหล็กในฐานะที่เป็นสององค์ประกอบของปรากฏการณ์ อเล็กซานเดอร์ ฟรีดแมน
อเล็กซานเดอร์ อเล็กซานโดรวิช ฟรีดมาน (; ) (16 มิถุนายน ค.ศ. 1888, เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก, จักรวรรดิรัสเซีย – 16 กันยายน ค.ศ. 1925, เลนินกราด, สหภาพโซเวียตรัสเซีย) เป็นนักคณิตศาสตร์และนักจักรวาลวิทยาชาวรัสเซียและสหภาพโซเวียต ผู้ค้นพบคำตอบของการขยายตัวของเอกภพจากสมการสนามของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปในปี ค.ศ. 1922 สอดคล้องกับการสังเกตการณ์ของ เอ็ดวิน ฮับเบิล ในปี ค.ศ. 1929 บทความวิชาการของฟรีดมานใน ค.ศ. 1924 เรื่อง "Über die Möglichkeit einer Welt mit konstanter negativer Krümmung des Raumes" (ความเป็นไปได้ของโลกในอวกาศโค้ง) ได้ตีพิมพ์ในวารสารฟิสิกส์ของเยอรมัน "Zeitschrift für Physik" (Vol. 21, pp. 326-332) แสดงแบบจำลองฟรีดมานสามแบบซึ่งอธิบายถึงความโค้งของอวกาศที่มีค่าเป็นบวก ศูนย์ และลบ ตามลำดับ ซึ่งเป็นเวลา 1 ทศวรรษก่อนที่โรเบิร์ตสันและวอล์กเกอร์จะตีพิมพ์งานวิเคราะห์ของพวกเขา ไฟฟ้า
การค้นพบของนายเออสเตดในปี 1821 ที่สนามแม่เหล็กจะปรากฏรอบเส้นลวดที่มีกระแสไหลได้ชี้ให้เห็นว่ามีความสัมพันธ์โดยตรงระหว่างไฟฟ้าและแม่เหล็ก นอกจากนี้การมีปฏิสัมพันธ์ดูเหมือนแตกต่างจากแรงโน้มถ่วงและแรงไฟฟ้าสถิต-สองแรงของธรรมชาติที่รู้จักกันตอนนั้น แรงบนเข็มของเข็มทิศไม่ได้ชี้นำเข็มไปทางลวดหรือผลักมันไปไกลจากลวดนำกระแส แต่กระทำเป็นมุมฉากกับเข็ม[34] เออสเตดได้พูดอย่างคลุมเครือเล็กน้อยว่า "ไฟฟ้​​ากระทำแบบขัดแย้งในลักษณะการหมุน" แรงยังขึ้นอยู่กับทิศทางของกระแสอีกด้วย เพราะถ้ากระแสไหลกลับทาง แรงก็จะกลับทางด้วย[43] วิลเฮ็ล์ม วีน
เมื่อ พ.ศ.2439 วิลเฮ็ล์ม วีน ค้นพบกฎการแผ่รังสีของวัตถุดำโดยการทดลอง ซึ่งต่อมาเรียกว่า กฎของวีน เพื่อนร่วมงานของเขาคือ มักซ์ พลังค์ ไม่เชื่อถือการทดลองของวิลเฮ็ล์มจนต้องพยายามใช้ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าและอุณหพลศาสตร์เพื่อสร้างทฤษฎีประกอบผลการทดลอง ได้เป็นกฎของวีน-พลังค์ ซึ่งใช้ได้เฉพาะที่ความถี่สูง ๆ และไม่ถูกต้องที่ความถี่ต่ำ มัคส์ พลังค์พยายามแก้ไข และต่อมาได้เสนอกฎของพลังค์ซึ่งว่า พลังงานแปรผันตรงกับความถี่ของแม่เหล็กไฟฟ้า อันนำไปสู่การพัฒนากลศาสตร์ควอนตัม อย่างไรก็ดีนั้นน กฎของวีนยังมีรูปแบบที่ใช้ได้อยู่คือ formula_1 ซึ่งว่า สเปกตรัมคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะมียอดที่ความยาวคลื่น "λ" ซึ่งแปรผกผันกับอุณหภูมิ T ต่อมาในปี พ.ศ. 2454 วิลเฮ็ล์ม วีน ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ ในฐานะผู้คนพบกฎการแผ่รังสีของวัตถุร้อน แอร์วิน ชเรอดิงเงอร์
ที่มาของความคิดที่นำแอร์วิน ชเรอดิงเงอร์ สู่การนำเสนอสมการคลื่นของเขา เริ่มต้นตั้งแต่จุดกำเนิดของทฤษฎีควอนตัม (quantum theory) โดยบิดาแห่งฟิสิกส์ควอนตัม คือ มักซ์ พลังค์ (Max Planck) เมื่อปี ค.ศ.1900 ตามด้วยความคิดในวงการฟิสิกส์ควอนตัมต่อมา เรื่องความเป็นคลื่นและอนุภาคของทุกสิ่งที่มักจะเข้าใจกันว่า เป็นคลื่นหรือเป็นอนุภาคเพียงอย่างเดียว และสำคัญที่สุด คือการนำเสนอความคิดเรื่อง "คลื่นอนุภาค" (Particle Wave) โดยนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส ชื่อ หลุยส์ เดอ เบรย (Louis De Broglie) เมื่อปี ค.ศ.1923 วิลเลอบรอร์ด สแน็ลลียึส
วิลเลอบรอร์ด สแน็ลลียึส (; ชื่อเกิด วิลเลอบรอร์ด สแน็ล ฟัน โรเยิน; 13 มิถุนายน ค.ศ. 1580 – 30 ตุลาคม ค.ศ. 1626) หรือ สเนลล์ ในภาษาอังกฤษ เป็นนักดาราศาสตร์และนักคณิตศาสตร์ชาวดัตช์ เกิดที่เมืองไลเดิน เขาสืบทอดตำแหน่งศาสตราจารย์ด้านคณิตศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยไลเดินต่อจากบิดา และคิดค้นวิธีใหม่ในการวัดเส้นรัศมีของโลก นอกจากนี้ เขายังคิดวิธีคำนวณค่าพาย ต่อมาในปี ค.ศ. 1621 เขาค้นพบกฎการหักเหของแสง หรือรู้จักในอีกชื่อคือ "กฎของสเนลล์" (Snell's law) อย่างไรก็ตาม กฎนี้ถูกค้นพบก่อนหน้านี้แล้วในปี ค.ศ. 984 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวมุสลิม อิบน์ ซาห์ล แมกนีทาร์
แมกนีทาร์ (; มาจากการรวมกัน 2 คำ คือ magnet และ pulsar) คือดาวนิวตรอนที่มีสนามแม่เหล็กที่กำลังแรงมาก การลดลงของกำลังการแผ่รังสีของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าพลังงานสูงจำนวนมากโดยเฉพาะอย่างยิ่งรังสีเอกซ์และรังสีแกมมา ในทางทฤษฎีของวัตถุนี้ถูกคิดขึ้นโดย โรเบิร์ต ดันแคนและคริสโตเฟอร์ ทอมป์สันในปี 1992 แต่การบันทึกแสงวาบรังสีแกมมาครั้งแรกที่คิดว่ามาจาก แมกนีทาร์ คือวันที่ 5 มีนาคม ค.ศ. 1979 ระหว่างทศวรรษถัดมา สมมติฐานของ แมกนีทาร์ กลายเป็นที่ยอมรับอย่างกว้างขวางในการอธิบาย soft gamma repeater และ anomalous X-ray pulsar นิวตัน (หน่วย)
นิวตัน (สัญลักษณ์ : N) ในวิชาฟิสิกส์ เป็นหน่วยเอสไอของแรง ชื่อของหน่วยนี้ตั้งขึ้นตามชื่อของเซอร์ไอแซก นิวตัน เพื่อระลึกถึงผลงานของเขาในสาขาฟิสิกส์แบบฉบับ หน่วยนี้มีการใช้เป็นครั้งแรกประมาณปี ค.ศ. 1904 แต่ยังไม่ได้รับการยอมรับอย่างเป็นทางการจากที่ประชุมใหญ่ว่าด้วยการชั่งตวงวัดให้เป็นชื่อหน่วยเมตร-กิโลกรัม-วินาที (เอ็มเคเอส) ของแรงจนกระทั่งปี ค.ศ. 1948 ทฤษฎีสรรพสิ่ง
ทฤษฎีแห่งสรรพสิ่ง () เป็นทฤษฎีที่เกิดจากความต้องการในการหาคำตอบของปริมาณทางฟิสิกส์ในเรื่องต่างๆ ด้วยชุดสมการเพียงชุดเดียว ซึ่งนับว่าเป็นหนึ่งในทฤษฎีที่แสดงให้เห็นถึงความพยายามและความท้าทายของมนุษย์ต่อธรรมชาติ โดยทฤษฎีนี้ได้ถูกริเริ่มมาจาก อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ นักฟิสิกส์ผู้ค้นพบทฤษฎีสัมพัทธภาพอันโด่งดัง ซึ่งเขาคาดว่าทฤษฎีดังกล่าวสามารถเป็นจริงได้ อย่างไรก็ตาม ถึงแม้ว่าเขาจะไม่สามารถแก้ไขปัญหาในหัวข้อนี้ได้ แต่นักฟิสิกส์ในปัจจุบันก็มีความพยายามที่จะสร้างและคาดหวังต่อทฤษฎีดังกล่าว จนเป็นประเด็นทางฟิสิกส์ที่มีนักฟิสิกส์ทฤษฎีสนใจกันมากที่สุดทฤษฎีหนึ่งอีกด้วย เออร์เนสต์ ลอว์เรนซ์
เออร์เนสต์ ออร์แลนโด ลอว์เรนซ์ () เป็นผู้บุกเบิกศาสตร์นิวเคลียร์ชาวอเมริกัน และเป็นผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปีค.ศ. 1939 จากการคิดค้นเครื่องเร่งอนุภาคชนิดไซโคลตรอน (Cyclotron) และยังเป็นนักวิทยาศาสตร์ที่มีส่วนร่วมในโครงการแมนฮัตตัน และยังเป็นผู้ก่อตั้งห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอว์เรนซ์เบิร์กลีย์ ตลอดจนห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอว์เรนซ์ลิเวอร์มอร์ ชื่อของเขายังถูกนำไปตั้งให้กับธาตุสังเคราะห์ลำดับที่ 103 นามว่าลอว์เรนเซียม ซึ่งค้นพบในปี 1961 โดยห้องปฏิบัติการที่เบิร์กลีย์ เกออร์ค ซีม็อน โอห์ม
เกออร์ค ซีม็อน โอห์ม (German: Georg Simon Ohm) เกิดเมื่อวันที่ 16 มีนาคม ค.ศ. 1787 ที่เมืองแอร์ลังเงินในจักรวรรดิโรมันอันศักดิ์สิทธิ์ (ปัจจุบันอยู่ทางตะวันตกเฉียงใต้ของประเทศเยอรมนี) เป็นนักฟิสิกส์ผู้ค้นพบความสัมพันธ์ระหว่างความต่างศักย์ไฟฟ้ากับความต้านทานไฟฟ้า และเป็นผู้คิดค้นการคำนวณหาความต้านทานของเส้นลวดนำไฟฟ้าที่รู้จักกันโดยทั่วกันว่าเรียกว่ากฎของโอห์ม การสลับขั้วแม่เหล็กโลก
ในปี 1963 เฟรดเดอริกค์ ไวน์ และ ดรัมมอนด์ แมตทิวส์ ได้ให้คำอธิบายง่ายๆโดยการผสมผสานทฤษฏีการแยกเคลื่อนที่แผ่ออกของพื้นมหาสมุทรของแฮรี แฮมมอนด์ เฮสส์กับความรู้ด้านมาตรธรณีกาลของการสลับขั้วแม่เหล็กว่า ถ้าพื้นทะเลที่เกิดขึ้นมาใหม่มีสนามแม่เหล็กโลกแบบปัจจุบันแล้ว การแยกแผ่ออกไปของพื้นมหาสมุทรจากเทือกเขากลางสมุทรจะก่อให้เกิดแถบสนามแม่เหล็กที่ขนานไปกับแนวเทือกเขานั้นๆ[2] ลอว์เลนซ์ มอร์เลย์ ชาวแคนาดาก็ได้เสนออย่างอิสระโดยอธิบายในลักษณะคล้ายๆกันในเดือนมกราคม 1963 แต่ผลงานของเขาถูกปฏิเสธโดยวารสารวิทยาศาสตร์เนเจอร์และ Journal of Geophysical Research และก็ไม่ได้รับการตีพิมพ์จนกระทั่งปี 1967 ที่ได้ตีพิมพ์ใน Saturday Review ของสหรัฐอเมริกา[1] ไฟฟ้า
กระแสไฟฟ้าทำให้เกิดผลกระทบที่สังเกตเห็นได้หลายอย่าง ซึ่งตามประวัติศาสตร์ผลกระทบเหล่านั้นเป็นวิธีการเพื่อการรับรู้การปรากฏตัวของมัน ที่ว่าน้ำสามารถถูกแยกสลายได้โดยกระแสจากเซลล์กัลวานี ผลกระทบนี้ถูกค้นพบโดยวิลเลี่ยม นิโคลสันกับเซอร์ แอนโธนี คาร์ลิเซิล สองนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษในปีคริสต์ศักราช 1800 กระบวนการนี้ปัจจุบันเรียกว่า[[การแยกสลายด้วยไฟฟ้า]หรืออิเล็กโตรไลซิส งานของพวกเขาถูกขยายออกไปอย่างมหาศาลโดยไมเคิล ฟาราเดย์ในปี 1833 กระแสไฟฟ้าเมื่อไหลผ่านความต้านทาน มันทำให้เกิดความร้อนอยู่ภายใน ผลกระทบนี้เจมส์ เพรสคอต จูลได้ทำการศึกษามันทางคณิตศาสตร์ในปี 1840[24]:23–24 หนึ่งในการคันพบที่เกี่ยวข้องกับกระแสที่สำคัญที่สุดถูกค้นพบโดยบังเอิญโดยฮันส์ คริสเทียน เออร์สเตดในปี 1820 เมื่อครั้งที่เขากำลังเตรียมการสอน เขาพบเห็นกระแสในเส้นลวดไปรบกวนเข็มของเข็มทิศแม่เหล็ก[34] เขาได้ค้นพบทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งเป็นปฏิสัมพันธ์พื้นฐานระหว่างแม่เหล็กกับไฟฟ้า ระดับของการปลดปล่อยสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่สร้างขึ้นโดยการอาร์กด้วยไฟฟ้าจะสูงพอที่จะสร้างการรบกวนจากแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งสามารถก่อให้เกิดอันตรายกับการทำงานของอุปกรณ์ใกล้เคียง[35] อาแล็กซิส แกลโร
อาแล็กซิส โกลด เดอ แกลโร (; 3 พฤษภาคม ค.ศ. 1713 - 17 พฤษภาคม ค.ศ. 1765) เป็นนักคณิตศาสตร์และปราชญ์ชาวฝรั่งเศส เขาได้เข้าร่วมกับปีแยร์ หลุยส์ โมแปร์ตุย (Pierre Louis Maupertuis) เดินทางไปยังแลปแลนด์ ประเทศฟินแลนด์ ในปี 1736 เพื่อการศึกษาเกี่ยวกับเส้นเมอริเดียน เมื่อกลับจากแลปแลนด์เขาได้ตีพิมพ์งานเขียนชื่อ "Théorie de la figure de la terre" ในปี 1743 งานชิ้นนี้เขาได้นำเสนอทฤษฎีซึ่งต่อมาได้ชื่อว่า ทฤษฎีแกลโร ว่าด้วยแรงดึงดูด ณ ตำแหน่งบนพื้นผิวของวัตถุทรงรีที่กำลังหมุนที่เกี่ยวพันกับแรงอัดและแรงดึงสู่ศูนย์กลางที่เส้นศูนย์สูตร เขายังได้คิดค้นหาคำตอบโดยประมาณของปัญหาสามวัตถุ และได้รับรางวัลจาก St Petersburg Academy เมื่อปี 1750 จากผลงานเรื่อง "Théorie de la lune" ต่อมาในปี ค.ศ. 1759 เขาสามารถคำนวณหาจุดไกลดวงอาทิตย์ที่สุดของดาวหางฮัลเลย์ได้ อากาศพลศาสตร์
ในปี ค.ศ. 1726, เซอร์ ไอแซก นิวตัน (Sir Isaac Newton) กลายเป็นบุคคลคนแรกในการพัฒนาทฤษฎีของแรงต้านของอากาศ (air resistance), ทำให้เขาเป็นนักอากาศพลศาสตร์ (aerodynamicists) คนแรกในประวัติศาสตร์ ต่อมาในปี ค.ศ. 1738 นักคณิตศาสตร์ชาว ดัตช์-สวิส ชื่อ แดเนียล แบร์นูลลี (Daniel Bernoulli) กับคัมภีร์ที่มีชื่อว่า "Hydrodynamica", ที่เขาได้อธิบายถึงความสัมพันธ์ขั้นพื้นฐานระหว่างความดัน, ความหนาแน่น, และ ความเร็วของการไหล สำหรับการไหลแบบไม่อัดตัว (incompressible flow) ได้กลายเป็นที่รู้จักกันของผู้คนในทุกวันนี้ว่าเป็น หลักของแบร์นูลลี (Bernoulli's principle) ซึ่งเป็นวิธีการในการคำนวณวิธีหนึ่งสำหรับการคำนวณทางด้านอากาศพลศาสตร์ของแรงยก (aerodynamic lift) ในปี ค.ศ. 1757 เลออนฮาร์ด ออยเลอร์ได้ตีพิมพ์สมการออยเลอร์แบบที่ทั่วไปมากขึ้นซึ่งอาจจะนำไปใช้ได้กับทั้งการไหลของของไหลแบบที่บีบอัดตัวได้และการไหลแบบที่บีบอัดตัวไม่ได้ สมการออยเลอร์ได้ถูกขยายไปสู่การรวมผลกระทบของความหนืดเข้าไว้ด้วยในช่วงครึ่งแรกของปี 1800, ส่งผลให้เกิดเป็นสมการนาเวียร์-สโตกส์ (Navier-Stokes equations) สมการนาเวียร์-สโตกส์ เป็นสมการที่ใช้กันทั่วไปในการไหลของของไหล แต่เป็นเรื่องยากที่จะแก้ปัญหาสำหรับการไหลแบบไหลเวียนรอบ ๆ แต่เป็นรูปทรงที่เรียบง่ายที่สุด ปีเตอร์ ฮิกส์
ปีเตอร์ ฮิกส์ () เป็นนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีชาวอังกฤษ โดยได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ร่วมกับฟร็องซัว อ็องแกลร์ในปี ค.ศ. 2013 ในการค้นพบทฤษฎีกลไกของฮิกส์ (Higgs mechanism) ซึ่งสนับสนุนความเข้าใจเรื่องการกำเนิดมวลของอนุภาคต่าง ๆ โดยทฤษฎีดังกล่าวได้รับการยืนยันจากการค้นพบอนุภาคมูลฐานฮิกส์ จากการทดลองโดยใช้เครื่องชนอนุภาคขนาดใหญ่ (LHC) ในเซิร์น ตรวจวัดโดยเครื่อง ATLAS และ CMS สมการชเรอดิงเงอร์
ในวิชากลศาสตร์ควอนตัม สมการชเรอดิงเงอร์ เป็นสมการทางคณิตศาสตร์ที่ใช้อธิบายระบบทางฟิสิกส์ ที่เป็นผลจากปรากฏการณ์ควอนตัม เช่น ทวิภาคของคลื่นและอนุภาค สมการชเรอดิงเงอร์เป็นสมการที่สำคัญในการศึกษาระบบทางกลศาสตร์ควอนตัม ซึ่งแอร์วิน ชเรอดิงเงอร์ (Erwin Schrödinger) นักฟิสิกส์ชาวออสเตรีย ได้ค้นพบ "สมการชเรอดิงเงอร์" ในปี พ.ศ. 2468 และถูกตีพิมพ์ในปีต่อมา จากการค้นพบสมการชเรอดิงเงอร์ ทำให้แอร์วิน ชเรอดิงเงอร์ได้รับรางวัลโนเบล สาขาฟิสิกส์ ในปี พ.ศ. 2476 สมการนี้เป็นสมการเชิงอนุพันธ์ย่อยหรือที่รู้จักกันว่าสมการคลื่น โดยสามารถแก้สมการชเรอดิงเงอร์เพื่อหาพฤติกรรมการเคลื่อนที่ของคลื่นได้ คลื่นความโน้มถ่วง
ในวิชาฟิสิกส์ คลื่นความโน้มถ่วง () คือความผันผวนของความโค้งในปริภูมิ-เวลาที่แผ่ออกเป็นคลื่น ที่เดินทางออกจากแหล่งกำเนิด อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ทำนายไว้ใน ค.ศ. 1916 บนพื้นฐานทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของเขา คลื่นความโน้มถ่วงส่งพลังงานเป็นรังสีความโน้มถ่วง () การมีคลื่นความโน้มถ่วงนี้เป็นผลลัพธ์ที่เกิดได้จากความไม่แปรเปลี่ยนลอเรนซ์ (Lorentz invariance) ของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป เพราะนำมาซึ่งมโนทัศน์ความเร็วจำกัดของการแผ่ของอันตรกิริยากายภาพ ในทางตรงข้าม คลื่นความโน้มถ่วงมีไม่ได้ในกฎความโน้มถ่วงสากลของนิวตัน ซึ่งมีสัจพจน์ว่าอันตรกิริยากายภาพแผ่ด้วยความเร็วอนันต์ การสื่อสารไร้สาย
ในปี 1888 เฮ็นริช เฮิร์ตซ์ได้แสดงให้เห็นถึงการดำรงอยู่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า, ซึ่งเป็นพื้นฐานที่สุดของเทคโนโลยีไร้สาย ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าได้รับการคาดการณ์จากการวิจัยของเจมส์ เคลิค แมกซ์เวลล์ และไมเคิลฟาราเดย์. เฮิร์ตซ์แสดงให้เห็นว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะเดินทางผ่านพื้นที่ว่างเป็นเส้นตรง, สามารถถูกส่งและรับด้วยอุปกรณ์การทดลอง. เฮิร์ตซ์ไม่ได้ติดตามผลการทดลอง Jagadish จันทราโบส ในเวลานั้นได้พัฒนาอุปกรณ์ตรวจจับสัญญาณไร้สายยุคแรกๆและช่วยเพิ่มความรู้เกี่ยวกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวเป็นมิลลิเมตร. การประยุกต์ที่ใช้งานได้จริงของวิทยุสื่อสารไร้สายและเทคโนโลยีการควบคุมรีโมทวิทยุถูกนำมาใช้โดยนักประดิษฐ์ในภายหลังเช่นนิโคลาเทสลา วิศวกรรมไฟฟ้า
ไฟฟ้าได้เป็นที่สนใจของนักวิทยาศาสตร์มาตั้งแต่ต้นทศวรรษที่ 17 วิศวกรไฟฟ้าคนแรกอาจจะเป็น วิลเลียม กิลเบิร์ต ผู้ที่ออกแบบ versorium: อุปกรณ์ที่ตรวจพบการปรากฏตัวของวัตถุที่มีประจุไฟฟ้าสถิต เขายังเป็นคนแรกที่แยกความแตกต่างได้อย่างชัดเจนระหว่างอำนาจแม่เหล้กและไฟฟ้าสถิต และได้รับเครดิตในการจัดตั้งคำว่าไฟฟ้า[1] การค้นพบไฟฟ้าสถิตนั้นมีมาตั้งแต่ยุคกรีกโบราณ แต่จุดเริ่มของทฤษฎีทางไฟฟ้ายุคใหม่ นั้นนับเริ่มต้นจากผลงานของ เบนจามิน แฟรงกลิน ในการทดลองชักว่าวผ่านเมฆฝน ในปี ค.ศ. 1752 เพื่อเก็บประจุไฟฟ้าจากเมฆฝน และใช้ในการพิสูจน์ว่าฟ้าผ่านั้นเป็นกระแสไฟฟ้า เบนจามิน แฟรงกลิน (หรืออาจเป็น Ebenezer Kinnersley) นั้นได้สร้างแนวความคิดของประจุบวก และ ประจุลบ กาลิเลโอ กาลิเลอี
กาลิเลโอ กาลิเลอี (Italian: Galileo Galilei; 15 กุมภาพันธ์ ค.ศ. 1564 - 8 มกราคม ค.ศ. 1642) เป็นชาวทัสกันหรือชาวอิตาลี ซึ่งมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในการปฏิวัติวิทยาศาสตร์ ผลงานของกาลิเลโอมีมากมาย งานที่โดดเด่นเช่นการพัฒนาเทคนิคของกล้องโทรทรรศน์และผลสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ที่สำคัญจากกล้องโทรทรรศน์ที่พัฒนามากขึ้น งานของเขาช่วยสนับสนุนแนวคิดของโคเปอร์นิคัสอย่างชัดเจนที่สุด กาลิเลโอได้รับขนานนามว่าเป็น "บิดาแห่งดาราศาสตร์สมัยใหม่"[1] "บิดาแห่งฟิสิกส์สมัยใหม่"[2] "บิดาแห่งวิทยาศาสตร์"[2] และ "บิดาแห่งวิทยาศาสตร์ยุคใหม่"[3] ประวัติศาสตร์ฟิสิกส์
Otto von Guericke ได้สร้างเครื่องสูบลมในปี ค.ศ. 1650 และสาธิตฟิสิกส์ของสุญญากาศและความดันบรรยากาศโดยใช้ Magdeburg hemispheres ต่อมาเขาหันไปสนใจใน ไฟฟ้าสถิต และประดิษฐ์อุปกรณ์เชิงกลที่ประกอบด้วยทรงกลมจุซัลเฟอร์ ที่เราสามารถเปิดข้อเหวี่ยงและประจุและลบประจุได้หลายครั้งเพื่อสร้างประกายไฟฟ้า อุณหพลศาสตร์
อุณหพลศาสตร์ดั้งเดิม (English: Classical Thermodynamics) คือทฤษฏีแรกๆ ในช่วงต้นคริสต์ศตวรรษ 1800 ที่ให้ความสนใจกับสถานะทางอุณหพลศาสตร์ และคุณสมบัติของพลังงานรูปแบบต่างๆ เช่น พลังงาน งาน และความร้อน ทว่าตามกฎของอุณหพลศาสตร์แล้ว ทฤษฏีทั้งหมดยังไม่สามารถอธิบายในระดับอะตอมได้ อุณหพลศาสตร์ดั้งเดิมพัฒนาขึ้นจากทฤษฏีของ โรเบิร์ต บอยล์ นักเคมี ที่ว่า ความดัน P ของก๊าซปริมาณหนึ่งจะแปรผกผันกับปริมาตร V ของก๊าซนั้นๆ เมื่ออุณหภูมิคงที่ กล่าวอีกนัยหนึ่งคือสมการ PV = k (ค่าคงที่) นั่นเอง จากจุดนี้ทำให้วิทยาศาสตร์ด้านอุณหภูมิเริ่มพัฒนาขึ้นโดยสามารถสร้างเครื่องจักรไอน้ำขึ้นได้เป็นครั้งแรกในอังกฤษโดยโทมัส ซาเวอรี ในปี ค.ศ. 1697 และโทมัส นิวโคเมน ในปี ค.ศ. 1712 กฎข้อที่หนึ่งและสองของอุณหพลศาสตร์ตั้งขึ้นในเวลาต่อมาตามลำดับราวคริสต์ทศวรรษ 1850 โดยอาศัยข้อมูลจากการศึกษาของวิลเลียม แรนคิน, รูด็อล์ฟ เคลาซีอุส และ วิลเลียม ทอมป์สัน (ลอร์ดเคลวิน) นิโคลา เทสลา
แม้เทสลาจะเป็นผู้คิดค้นสัญญาณวิทยุ การค้นพบหลักการสนามแม่เหล็กไฟฟ้า แต่ผลงานที่ทำให้เขาเป็นที่รู้จักกันดีคือ การค้นคว้าพัฒนาไฟฟ้ากระแสสลับ ซึ่งในขณะนั้นมีการแข่งขันกับไฟฟ้ากระแสตรงที่ถูกพัฒนาขึ้นมา โทมัส เอดิสัน แต่ในที่สุดไฟฟ้ากระแสสลับก็ได้รับความนิยมมากกว่า เพราะเกิดการสูญเสียน้อยกว่าในการส่งกระแสไฟฟ้าในระยะทางไกล ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป
หลังคิดได้ผลของความโน้มถ่วงฉบับสัมพัทธนิยมและเรขาคณิตแล้ว แต่คำถามที่มาของความโน้มถ่วงยังอยู่ ในความโน้มถ่วงแบบนิวตัน ที่มานั้นคือมวล ในสัมพัทธภาพพิเศษ กลายเป็นว่ามวลเป็นส่วนหนึ่งของปริมาณทั่วไปกว่า เรียก เทนเซอร์พลังงาน–โมเมนตัม (energy–momentum tensor) ซึ่งมีทั้งความหนาแน่นของพลังงานและโมเมนตัม ตลอดจนความเครียด (คือ ความดันและความเฉือน) โดยใช้หลักการสมมูล เทนเซอร์นี้ถูกวางนัยทั่วไปพร้อมเป็นปริภูมิ-เวลาโค้งแล้ว โดยลากต่อบนอุปมากับความโน้มถ่วงแบบนิวตันเชิงเรขาคณิต จึงเป็นธรรมชาติที่จะสันนิษฐานว่าสมการฟีลด์สำหรับความโน้มถ่วงเชื่อมเทนเซอร์นี้กับเทนเซอร์ริตชี (Ricci tensor) ซึ่งอธิบายผลขึ้นลงชั้นเฉพาะหนึ่ง คือ การเปลี่ยนแปลงปริมาตรของอนุภาคทดสอบคลาวด์ (cloud) เล็กซึ่งทีแรกเป็นขณะพัก แล้วตกอิสระ ในสัมพัทธภาพพิเศษ การอนุรักษ์พลังงาน-โมเมนตัมสมนัยกับข้อความว่าเทนเซอร์พลังงาน-โมเมนตัมปลอดการลู่ออก เช่นเดียวกัน สูตรนี้ถูกวางนัยทั่วไปพร้อมเป็นปริภูมิ-เวลาโค้งโดยการแทนอนุพันธ์ย่อยด้วยอนุพันธ์แมนิโฟลด์ (manifold) โค้งแทน ซึ่งเป็นอนุพันธ์แปรปรวนร่วมเกี่ยวที่ศึกษาในเรขาคณิคเชิงอนุพันธ์ ด้วยเงื่อนไขที่เพิ่มขึ้นมานี้ การลู่ออกแปรปรวนร่วมเกี่ยวของเทนเซอร์พลังงาน-โมเมนตัม และอะไรก็ตามที่อยู่อีกข้างหนึ่งของสมการ เป็นศูนย์ เซตสมการง่ายที่สุดจึงเป็นสิ่งที่เรียก สมการสนามของไอน์สไตน์: อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์
งานวิจัยของไอน์ชไตน์หลังจากทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปมีหัวใจหลักอยู่ที่การพยายามทำให้ทฤษฎีแรงโน้มถ่วงสามารถอธิบายคุณสมบัติของแม่เหล็กไฟฟ้าได้ ปี พ.ศ. 2493 เขาได้พูดถึงแนวคิดเรื่อง "ทฤษฎีแรงเอกภาพ" ในวารสาร Scientific American ในบทความชื่อว่า "On the Generalized Theory of Gravitation" แม้เขาจะได้รับความยกย่องอยู่พอสมควร แต่ก็ไม่ค่อยได้รับการสนับสนุนในการวิจัยเรื่องนี้ และความทุ่มเทส่วนใหญ่ของเขาก็ไม่ประสบความสำเร็จ บทนำทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป
ต้นคริสต์ศตวรรษที่ 20 กฎความโน้มถ่วงสากลของนิวตันเป็นที่ยอมรับกันกว่าสองร้อยปีว่าเป็นคำอธิบายสมเหตุสมผลของแรงโน้มถ่วงระหว่างมวล ในแบบจำลองของนิวตัน ความโน้มถ่วงเป็นผลของแรงดึงดูดระหว่างวัตถุขนาดมหึมา แม้นิวตันประสบปัญหาจากธรรมชาติที่ไม่รู้ของแรงนั้น แต่กรอบพื้นฐานประสบความสำเร็จอย่างยิ่งในการอธิบายการเคลื่อนที่ วิลเฮ็ล์ม วีน
วิลเฮ็ล์ม คาร์ล แวร์เนอร์ อ็อทโท ฟริทซ์ ฟรันทซ์ วีน (; 13 มกราคม พ.ศ. 2407 – 30 สิงหาคม พ.ศ. 2471) เป็นนักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน ผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ประจำปี พ.ศ. 2454 เขาเป็นผู้รวมทฤษฎีความร้อนและการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าเข้าด้วยกัน ได้เป็นกฎการกระจัดของวีน ซึ่งว่า ความยาวคลื่นของการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าแปรผกผันกับอุณหภูมิ ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ
ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ () ถูกเสนอขึ้นในปี ค.ศ. 1905 โดยอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ในบทความของเขา "เกี่ยวกับพลศาสตร์ไฟฟ้าของวัตถุซึ่งเคลื่อนที่ (On the Electrodynamics of Moving Bodies)" สามศตวรรษก่อนหน้านั้น หลักสัมพัทธภาพของกาลิเลโอกล่าวไว้ว่า การเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ทั้งหมดเป็นการสัมพัทธ์ และไม่มีสถานะของการหยุดนิ่งสัมบูรณ์และนิยามได้ คนที่อยู่บนดาดฟ้าเรือคิดว่าตนอยู่นิ่ง แต่คนที่สังเกตบนชายฝั่งกลับบอกว่า ชายบนเรือกำลังเคลื่อนที่ ทฤษฏีของไอน์สไตน์รวมหลักสัมพัทธภาพของกาลิเลโอเข้ากับสมมติฐานที่ว่า ผู้สังเกตทุกคนจะวัดอัตราเร็วของแสงได้เท่ากันเสมอ ไม่ว่าสภาวะการเคลื่อนที่เชิงเส้นด้วยความเร็วคงที่ของพวกเขาจะเป็นอย่างไร คลื่นความโน้มถ่วง
ในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ ความโน้มถ่วงจัดเป็นปรากฏการณ์อันเกิดจากความโค้งของปริภูมิ-เวลา ความโค้งนี้เกิดจากการมีมวล โดยทั่วไป ยิ่งมีมวลบรรจุอยู่ในปริภูมิปริมาตรหนึ่งมากเท่าใด ความโค้งของปริภูมิ-เวลาจะยิ่งมากเท่านั้นที่ขอบของปริมาตรนี้ เมื่อวัตถุที่มีมวลเคลื่อนไปรอบในปริภูมิ-เวลา ความโค้งดังกล่าวจะเปลี่ยนเพื่อสะท้อนตำแหน่งที่เปลี่ยนของวัตถุเหล่านี้ ในบางกรณีแวดล้อม วัตถุที่มีความเร่งทำให้เกิดการเปลี่ยนความโค้งนี้ ซึ่งแผ่ออกนอกด้วยความเร็วแสงในรูปคล้ายคลื่น ปรากฏการณ์แผ่เหล่านี้เรียก "คลื่นความโน้มถ่วง" แรงต้านแรงโน้มถ่วง
แรงต้านแรงโน้มถ่วง () คือแนวความคิดของการสร้างสถานที่หรือวัตถุที่เป็นอิสระจากแรงโน้มถ่วง มันไม่ได้หมายถึงการไม่มีของน้ำหนักภายใต้แรงโน้มถ่วงที่ประสบกับเหตุการณ์ในการตกอย่างอิสระหรือในวงโคจร หรือความสมดุลระหว่างแรงโน้มถ่วงกับแรงอื่น ๆ บางชนิด เช่น เช่นแรงยกทางแม่เหล็กไฟฟ้าหรือทางอากาศพลศาสตร์ แรงต้านแรงโน้มถ่วงเป็นแนวคิดที่เกิดขึ้นในนิยายวิทยาศาสตร์โดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริบทของการขับเคลื่อนยานอวกาศ ตัวอย่างแรก ๆ คือ สารสกัดกั้นแรงโน้มถ่วง "คาโวฮีเต" (Cavorite) ในนิยายวิทยาศาสตร์ของเอช. จี. เวลส์ (H. G. Wells) เรื่อง "มนุษย์คนแรกบนดวงจันทร์" (The First Men in the Moon) อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์
อัลแบร์ท ไอน์ชไตน์ (German: Albert Einstein) หรือ อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ เป็นศาสตราจารย์ทางฟิสิกส์และนักฟิสิกส์ทฤษฎี ชาวเยอรมันเชื้อสายยิว ซึ่งเป็นที่ยอมรับกันอย่างกว้างขวางว่าเป็นนักวิทยาศาสตร์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในคริสต์ศตวรรษที่ 20 เขาเป็นผู้เสนอทฤษฎีสัมพัทธภาพ และมีส่วนร่วมในการพัฒนากลศาสตร์ควอนตัม กลศาสตร์สถิติ และจักรวาลวิทยา เขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ใน พ.ศ. 2464 จากการอธิบายปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก และจาก"การทำประโยชน์แก่ฟิสิกส์ทฤษฎี" ไฮน์ริช แฮทซ์
ไฮน์ริช รูด็อล์ฟ แฮทซ์ (; 22 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2400 – 1 มกราคม พ.ศ. 2437) เป็นนักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน และเป็นคนแรกที่พิสูจน์ถึงการมีอยู่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า จากทฤษฎีของแมกซ์เวลล์ ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าของแสง สนามแรงบิด (วิทยาศาสตร์เทียม)
สนามแรงบิด (English: Torsion field ชื่อพ้อง: Axion field, Spin field, Spinor field, Microlepton field) เป็นวิทยาศาสตร์เทียม[1]ด้านพลังงาน ซึ่งกล่าวถึงสภาพการหมุนเชิงควอนตัมของอนุภาคสามารถทำให้เกิดการส่งผ่านข้อมูลผ่านห้วงสุญญากาศด้วยความเร็วพันล้านเท่าของแสงโดยไม่ใช้มวลและพลังงาน ทฤษฎีถูกตั้งขึ้นในสหภาพโซเวียตโดยกลุ่มนักฟิสิกส์ใน ค.ศ. 1980 โดยอ้างอิงทฤษฎีไอน์สไตน์-คาตานแบบหลวม ๆ และใช้ผลลัพธ์ดัดแปลงจากสมการของแมกซ์เวลล์[2] อนาโตลี อาคิมอฟ (English: Anatoly Akimov, Russian: Анатолий Акимов) และเกนนาดี้ ชือปอฟ (English: Gennady Shipov, Russian: Геннадий Шипов) [3] เป็นหัวหอกนำคณะวิจัยโดยใช้ทุนจากรัฐภายใต้ชื่อองค์กร ศูนย์เทคโนโลยีทางเลือก (Center of Nontraditional Technologies) อย่างไรก็ตาม คณะทำงานดังกล่าวถูกยุบลงใน ค.ศ. 1991 เมื่อศาสตราจารย์อเลกซานดรอฟ (Ye. B Aleksandrov) เปิดโปงคณะทำงานของชือปอฟว่าเป็นงานหลอกลวงต้มตุ๋นขโมยเงินทุนของรัฐ แต่โดยไม่ทราบสาเหตุ อาคิมอฟ และ ชือปอฟ ได้รับการสนับสนุนทุนการวิจัยสนามแรงบิดจากรัฐบาลโดยกระทรวงวิทยาศาสตร์ระหว่างช่วง ค.ศ. 1992-1995 และจาก กระทรวงกลาโหมระหว่างช่วง ค.ศ. 1996-1997 และยังมีการได้รับการสนับสนุนต่อเนื่องมาเป็นการลับ[2]ในฐานะบริษัทเอกชนใช้ชื่อว่า The International Institute for Theoretical and Applied Physics ซึ่งเปลี่ยนชื่อเรียกใหม่เป็น บริษัท ยูวิเตอร์ จำกัด (UVITOR) [4] ในภายหลังบริษัทจดทะเบียนที่กรุงเทพมหานครตั้งแต่ ค.ศ. 2005 โดยมีการให้บริการสินค้าเวชภัณฑ์ในที่ตั้งเดียวกันด้วย[5] ในประเทศไทยงานวิจัยสนามแรงบิดได้รับการสนับสนุนจากนักวิชาการที่มีชื่อเสียงหลายคน รวมถึงมีการให้ทุนทำวิจัยในมหาวิทยาลัยโดยหน่วยงานให้ทุนวิจัยภาครัฐ[6][7] อิเล็กตรอน
ระหว่างปี 1838 และปี 1851, นักปรัชญาธรรมชาติชาวอังกฤษนามว่า ริชาร์ด เลมมิ่ง (Richard Laming) ได้พัฒนาแนวความคิดที่ว่าอะตอมประกอบไปด้วยแกนกลางของสสารที่ล้อมรอบไปด้วยหน่วยของอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า [5] จากนั้นต่อมา เริ่มต้นในปี 1846 นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันชื่อ วิลเลียม เวเบอร์ (William Weber) ได้นำเสนอทฤษฎีของไฟฟ้าที่ประกอบไปด้วยของเหลวที่มีประจุบวกและประจุลบและการมีปฏิสัมพันธ์กันของประจุทั้งสองนี้ถูกควบคุมโดยกฏกำลังสองผกผัน (inverse square law) หลังจากที่ได้ศึกษาปรากฏการณ์ของอิเล็กโทรลิซิส (electrolysis) [6] ในปี 1874 นักฟิสิกส์ชาวไอริชชื่อ จอร์จ จอห์นสโตน สโตนี (George Johnstone Stoney) ได้เสนอแนะบอกว่า มีตัวตนของ "ปริมาณที่แน่นอนของกระแสไฟฟ้าแบบเดี่ยว ๆ" ที่เป็นประจุไฟฟ้าของโมโนเวเลนซ์ ไอออน (monovalent ion) ดำรงตัวอยู่ เขาสามารถที่จะประมาณค่าของประจุ e นี้ในเบื้องต้นได้โดยวิธีการของกฎอิเล็กโทรลิซิสของฟาราเดย์ (Faraday's laws of electrolysis) [7] กฎความโน้มถ่วงสากลของนิวตัน
กฎความโน้มถ่วงสากลของนิวตัน () ระบุว่า แต่ละจุดมวลในเอกภพจะดึงดูดจุดมวลอื่นๆ ด้วยแรงที่มีขนาดเป็นสัดส่วนโดยตรงกับผลคูณของมวลทั้งสอง และเป็นสัดส่วนผกผันกับค่ากำลังสองของระยะห่างระหว่างกัน นี่คือกฎฟิสิกส์ทั่วไปที่ได้จากการสังเกตการณ์ของไอแซก นิวตัน เป็นส่วนหนึ่งของกลศาสตร์ดั้งเดิม และเป็นส่วนสำคัญอยู่ในงานของนิวตันชื่อ "Philosophiae Naturalis Principia Mathematica" ("the Principia") ซึ่งเผยแพร่ครั้งแรกเมื่อวันที่ 5 กรกฎาคม ค.ศ. 1687 เรณูวิทยา
มีรายงานการค้นพบละอองเรณูภายใต้กล้องจุลทรรศน์เป็นครั้งแรกสุดในช่วงทศวรรษที่ 1640 โดย เนเฮเมียห์ กรีว นักพฤกษศาสตร์ชาวอังกฤษ[2]เป็นผู้บรรยายลักษณะของละอองเรณู เกสรตัวผู้ และเป็นผู้ทำนายได้อย่างถูกต้องว่าละอองเรณูเป็นสิ่งจำเป็นในการสืบพันธุ์ของพืชทั้งหลาย กล้องจุลทรรศน์ได้เข้ามามีบทบาทในการศึกษาเรณูวิทยามากยิ่งขึ้นรวมไปถึงผลงานของโรเบิร์ต คิดสตัน และพี เรนช์ผู้ตรวจสอบพบสปอร์ในชั้นถ่านหินที่เปรียบเทียบได้กับสปอร์ของพืชปัจจุบัน[3] ผู้บุกเบิกช่วงแรกๆยังรวมถึงคริสเตียน กอทต์ฟรายด์ อีห์เรนเบิร์ก (ผู้ศึกษาเรดิโอลาเรียนและไดอะตอม) ไกเดียน แมนเทลล์ (ผู้ศึกษาสาหร่ายเดสมิด) และเฮนรี โฮฟเรย์ ไวต์ (ผู้ศึกษาไดโนแฟลกเจลเลต) อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์
พ.ศ. 2455 ไอน์ชไตน์กลับมายังสวิตเซอร์แลนด์และรับตำแหน่งศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยเดิมที่เขาเป็นศิษย์เก่า คือ ETH เขาได้พบกับนักคณิตศาสตร์ มาร์เซล กรอสมานน์ ซึ่งช่วยให้เขารู้จักกับเรขาคณิตของรีมานน์และเรขาคณิตเชิงอนุพันธ์ และโดยการแนะนำของทุลลิโอ เลวี-ซิวิตา นักคณิตศาสตร์ชาวอิตาลี ไอน์ชไตน์จึงได้เริ่มใช้ประโยชน์จากความแปรปรวนร่วมเข้ามาประยุกต์ในทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของเขา มีช่วงหนึ่งที่ไอน์ชไตน์รู้สึกว่าแนวทางนี้ไม่น่าจะใช้ได้ แต่เขาก็หันกลับมาใช้อีก และในปลายปี พ.ศ. 2458 ไอน์ชไตน์จึงได้เผยแพร่ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปซึ่งยังคงใช้อยู่ตราบถึงปัจจุบัน ทฤษฎีนี้อธิบายถึงแรงโน้มถ่วงว่าเป็นการบิดเบี้ยวของโครงสร้างกาลอวกาศโดยวัตถุที่ส่งผลเป็นแรงเฉื่อยต่อวัตถุอื่น อันตรกิริยาพื้นฐาน
มีอันตรกิริยาพื้นฐานอยู่ 4 ชนิดที่เรารู้จัก ได้แก่ แรงแม่เหล็กไฟฟ้า อันตรกิริยาอย่างเข้ม อันตรกิริยาอย่างอ่อน (บางครั้งก็เรียกว่า แรงนิวเคลียร์ชนิดเข้ม กับ แรงนิวเคลียร์ชนิดอ่อน) และแรงโน้มถ่วง แรงสามชนิดแรกนั้นสามารถอธิบายได้ในรูปแบบของกระบวนการคำนวณต่างๆ ด้วยทฤษฎีที่เรียกชื่อว่า perturbation theory โดยการพิจารณาการแลกเปลี่ยนโบซอนระหว่างอนุภาค  เบอร์ทรันด์ รัสเซลล์
เบอร์ทรันด์ อาร์เทอร์ วิลเลียม รัสเซลล์[1] (English: Bertrand Arthur William Russell; 18 พฤษภาคม พ.ศ. 2415 - 2 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2513) เป็นหนึ่งในนักคณิตศาสตร์ นักปรัชญา นักตรรกวิทยา ที่มีอิทธิพลอย่างสูงในช่วงคริสต์ศตวรรษที่ 20 เขาเป็นนักปรัชญาการศึกษาหัวรุนแรงที่มีบทบาทสำคัญยิ่งคนหนึ่งของอังกฤษ เป็นผู้ที่ได้สร้างผลงานด้านการศึกษาในแนวปฏิรูปไว้มากมายหลายแขนง ซึ่งเป็นที่ยอมรับและมีอิทธิพลต่อการศึกษาในปัจจุบันอย่างมาก บรรดานักปรัชญารู้จักเขาในฐานะของผู้ให้กำเนิดทฤษฎีความรู้ (Epistemology หรือ Theory of Knowledge) นักคณิตศาสตร์รู้จักรัสเซลในฐานะบิดาแห่งตรรกวิทยา ผู้เขียนตำราคลาสสิกทางคณิตศาสตร์ คือหนังสือชื่อ Principia Mathematica นักฟิสิกส์รู้จักเขาในฐานะของผู้แต่งตำรา ABC of Relativity สำหรับคนทั่วไปรู้จักรัสเซลล์ในฐานะของนักจิตวิทยา นักการศึกษา นักการเมือง และนักเขียนผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาวรรณกรรม เมื่อปี พ.ศ. 2493 แรงโน้มถ่วง (เพลงทเวนตีไฟฟ์อาเวอส์)
"แรงโน้มถ่วง" เป็นซิงเกิลของวงดนตรีทเวนตีไฟฟ์อาเวอส์ ในปี พ.ศ. 2558 กับค่ายจีนี่เรคคอร์ดสในเครือจีเอ็มเอ็ม แกรมมี่ ประพันธ์เนื้อร้องโดย ปิยวัฒน์ มีเครือ แต่งทำนองโดย สมพล รุ่งพานิชย์ และเรียบเรียงโดย ทเวนตีไฟฟ์อาเวอส์ เซลล์แสงอาทิตย์
Albert Einstein ได้อธิบายกลไกพื้นฐานของตัวกระตุ้นผู้ขนส่งที่ส่งเสริมด้วยแสง หรือผลของโฟโตโวลตาอิก ในปี 1905 ที่ทำให้เขาได้รับรางวัลโนเบลในสาขาฟิสิกส์ในปี 1921[4] ต่อมา Russell Ohl จดสิทธิบัตรเซลล์แสงอาทิตย์ทำด้วยเซมิคอนดักเตอร์ทางเชื่อมในปี 1946[5] ซึ่งถูกค้นพบในขณะที่เขากำลังทำงานในหลายชุดของความก้าวหน้าที่จะนำไปสู่​​ทรานซิสเตอร์ บทนำทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป
ในเดือนกันยายน ค.ศ. 1905 อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์จัดพิมพ์ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของตน ซึ่งทำให้กฎการเคลื่อนที่ของนิวตันเข้าได้กับไฟฟ้าพลศาสตร์ (อันตรกิริยาระหว่างวัตถุกับประจุไฟฟ้า) ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษนำกรอบใหม่มาให้วิชาฟิสิกส์ทั้งหมดโดยเสนอมโนทัศน์ใหม่ปริภูมิและเวลา ทฤษฎีฟิสิกส์ซึ่งเป็นที่ยอมรับกันในเวลานั้นบางทฤษฎีไม่สอดคล้องกับกรอบนั้น ตัวอย่างสำคัญคือ ทฤษฎีความโน้มถ่วงของนิวตันซึ่งอธิบายความดึงดูดระหว่างกันระหว่างวัตถุอันเนื่องจากมวลของมัน อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์
ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ ซึ่งนำกลศาสตร์มาประยุกต์รวมกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ทฤษฎีใหม่เกี่ยวกับแรงโน้มถ่วง ซึ่งเป็นไปตามหลักแห่งความสมมูล วางรากฐานของจักรวาลเชิงสัมพัทธ์ และค่าคงที่จักรวาล ขยายแนวความคิดยุคหลังนิวตัน สามารถอธิบายจุดใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดของดาวพุธได้อย่างลึกซึ้ง ทำนายการหักเหของแสงอันเนื่องมาจากแรงโน้มถ่วงและเลนส์ความโน้มถ่วง อธิบายการเกิดปรากฏการณ์ของแรงยกตัว ริเริ่มทฤษฎีการแกว่งตัวอย่างกระจายซึ่งอธิบายการเคลื่อนที่ของบราวน์ของโมเลกุล ทฤษฎีโฟตอนกับความเกี่ยวพันระหว่างคลื่น-อนุภาค ซึ่งพัฒนาจากคุณสมบัติอุณหพลศาสตร์ของแสง ทฤษฎีควอนตัมเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของอะตอมในของแข็ง พลังงานที่จุดศูนย์ อธิบายรูปแบบย่อยของสมการของชเรอดิงเงอร์ EPR paradox ริเริ่มโครงการทฤษฎีแรงเอกภาพ ฮันส์ คริสเทียน เออร์สเตด
นับได้ว่าการค้นพบของ ฮานส์ คริสเตียน เออร์สเตด ได้จุดประกายที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์หลายคนพยายามค้นพบเรื่องแม่เหล็กไฟฟ้า รวมถึง อังเดร มารี แอมแป (Andre Marie Ampere) ผู้ค้นพบทฤษฎีแม ทฤษฎีสัมพัทธภาพ
ทฤษฎีนี้กล่าวถึงสมการหนึ่งที่มาแทนที่กฎแรงโน้มถ่วงของนิวตัน ใช้เรขาคณิตเชิงอนุพันธ์และเทนเซอร์ในการอธิบายความโน้มถ่วง แสดงให้เห็นว่าผู้สังเกตทุกคนเหมือนกันไม่ว่าจะเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วคงที่หรือไม่ กฎของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปเหมือนกันสำหรับผู้สังเกตทุกคน แม้ว่าผู้สังเกตแต่ละคนเคลื่อนที่ด้วยความเร่งเมื่อเทียบกับผู้สังเกตคนอื่น ในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ความโน้มถ่วงไม่ได้เป็นแรง (อย่างในกฎความโน้มถ่วงของนิวตัน) อีกต่อไป แต่เป็นผลจากการโค้งของปริภูมิ-เวลา (spacetime หรืออาจแปลว่าปริภูมิก็ได้) ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปเป็นทฤษฎีเชิงเรขาคณิตที่ถือหลักว่ามวลและพลังงานทำให้เกิดการโค้งงอของปริภูมิ-เวลา และการโค้งนี้ส่งผลต่อเส้นทางการเคลื่อนที่ของอนุภาคอิสระรวมทั้งแสง อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์
พ.ศ. 2454 ไอน์ชไตน์ได้เป็นผู้ช่วยศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยซูริก แต่หลังจากนั้นไม่นานเขาก็ยอมรับตำแหน่งศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยเยอรมัน ชาร์ลส์-เฟอร์ดินานด์ ในกรุงปราก ที่นี่ไอน์ชไตน์ได้ตีพิมพ์บทความเกี่ยวกับผลกระทบของแรงโน้มถ่วงที่มีต่อแสง ซึ่งก็คือการเคลื่อนไปทางแดงเนื่องจากแรงโน้มถ่วง และการหักเหของแสงเนื่องจากแรงโน้มถ่วง บทความนี้ช่วยแนะแนวทางแก่นักดาราศาสตร์ในการตรวจสอบการหักเหของแสงระหว่างการเกิดสุริยคราส[19] นักดาราศาสตร์ชาวเยอรมัน เออร์วิน ฟินเลย์-ฟรอนด์ลิค ได้เผยแพร่ข้อท้าทายของไอน์ชไตน์นี้ไปยังนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลก[20] อิงเง ลีแมน
อิงเง ลีแมน (13 พฤษภาคม พ.ศ. 2431 - 21 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2536) เป็นนักวิทยาแผ่นดินไหวชาวเดนมาร์ก และเป็นคนที่คิดค้นแกนของโลกคนแรก เครื่องกำเนิดไฟฟ้า
ใน ปี 1827 Anyos Jedlik ชาวฮังการีเริ่มทดลองกับอุปกรณ์แม่เหล็กไฟฟ้าหมุน ซึ่งเขาเรียกว่า แม่เหล็กไฟฟ้าใบพัดหมุนเอง, ตอนนี้เรียกว่าไดนาโมของ Jedlik ในเครื่องต้นแบบของตัวสตาร์ตเตอร์เสาไฟฟ้าเดียว(เสร็จระหว่างปี 1852 ถึงปี 1854 )ทั้งชิ้นส่วนอยู่กับที่และชิ้นส่วนหมุนเป็นแม่เหล็กไฟฟ้า เขาคิดสูตรที่เป็นแนวคิดของไดนาโมไว้ไม่น้อยกว่า 6 ปีก่อนซีเมนส์และ Wheatstone แต่ไม่ได้จดสิทธิบัตรเพราะเขาคิดว่าเขาไม่ได้เป็นคนแรกที่รับรู้ถึงเรื่องนี้ ในสาระสำคัญ แนวคิดคือแทนที่จะใช้แม่เหล็กถาวร สองแม่เหล็กไฟฟ้าวางตรงข้ามกันเหนี่ยวนำทำให้เกิดสนามแม่เหล็กรอบโรเตอร์ มันยังเป็นการค้นพบหลักการของการกระตุ้นตัวเองอีกด้วย ความโน้มถ่วง
ในปี พ.ศ. 2230 ไอแซก นิวตัน ได้ค้นพบกฎความโน้มถ่วงดังนี้ ว็อล์ฟกัง เพาลี
ว็อล์ฟกัง แอนสท์ เพาลี (, 25 เมษายน พ.ศ. 2443 - 15 ธันวาคม พ.ศ. 2501) เป็นนักฟิสิกส์ทฤษฎีชาวออสเตรีย และหนึ่งในกลุ่มผู้บุกเบิกด้านฟิสิกส์ควอนตัม เขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ ในปี พ.ศ. 2488 โดยได้รับเสนอชื่อจากอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ จากผลงานอันเลื่องชื่อเกี่ยวกับทฤษฎีทางด้านสปิน โดยเฉพาะการค้นพบ หลักการกีดกันของเพาลี ซึ่งถือเป็นรากฐานสำหรับการศึกษาโครงสร้างของสสาร และรากฐานการศึกษาวิชาเคมีทั้งมวล อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์
ในความพยายามของไอน์ชไตน์ที่จะรวมแรงพื้นฐานทั้งหมดเข้าในกฎเดียวกัน เขาได้ละเลยการพัฒนากระแสหลักในทางฟิสิกส์ไปบางส่วน ที่สำคัญคือแรงนิวเคลียร์อย่างเข้มและแรงนิวเคลียร์อย่างอ่อน ซึ่งไม่มีใครเข้าใจมากนักตราบจนอีกหลายปีผ่านไปหลังจากเขาเสียชีวิตไปแล้ว ขณะเดียวกัน แนวทางพัฒนาฟิสิกส์กระแสหลักเองก็ละเลยแนวคิดของไอน์ชไตน์เกี่ยวกับการรวมแรงเช่นเดียวกัน ครั้นต่อมาความฝันของไอน์ชไตน์ในการรวมกฎฟิสิกส์ทั้งหลายเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงจึงเป็นแรงบันดาลใจสำคัญต่อแนวทางศึกษาฟิสิกส์ยุคใหม่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งต่อทฤษฎีแห่งสรรพสิ่งและทฤษฎีสตริง ขณะที่มีความตื่นตัวมากขึ้นในสาขากลศาสตร์ควอนตัมด้วย ฮันส์ คริสเทียน เออร์สเตด
ฮันส์ คริสเทียน เออร์สเตด ("Hans Christian Ørsted", 14 สิงหาคม พ.ศ. 2320 - 9 มีนาคม พ.ศ. 2394) เป็นนักฟิสิกส์และนักเคมีชาวเดสัมพันธ์ระหว่างไฟฟ้าและความเป็นแม่เหล็ก หรือที่เรียกว่า ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้า เจมส์ เคลิร์ก แมกซ์เวลล์
เจมส์ เคลิร์ก แมกซ์เวลล์ ( พ.ศ. 2374-2422) นักฟิสิกส์ เกิดที่เมืองเอดินเบิร์ก สกอตแลนด์ สหราชอาณาจักร ได้รับการศึกษาจากมหาวิทยาลัยเอดินเบิร์กและเคมบริดจ์ และเป็นศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยอาเบอร์ดีน (พ.ศ. 2399) และมหาวิทยาลัยลอนดอน (พ.ศ. 2403)
แมกซ์เวลล์เป็นศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์เชิงทดลอง (Experimental Physics) คนแรกของมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ (พ.ศ. 2414) โดยเป็นผู้ก่อตั้งห้องทดลองคาเวนดิช (Cavendish Laboratory) ที่มีชื่อเสียง แมกซ์เวลล์ได้ตีพิมพ์หนังสือเล่มสำคัญชื่อ "เรื่องราวว่าด้วยไฟฟ้าและแม่เหล็ก" (Treatise on Electricity and magnetism) ในปี พ.ศ. 2416 ซึ่งเป็นการให้วิธีการทางคณิตศาสตร์เพื่ออธิบายทฤษฎีของฟาราเดย์เกี่ยวกับไฟฟ้าและแรงของแม่เหล็ก นอกจากนี้ แมกซ์เวลล์ยังได้ให้คำอธิบายเกี่ยวกับการมองเห็นสี จลนะ หรือ การเคลื่อนไหวของก๊าซ แต่งานที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของเขาได้แก่ทฤษฎีว่าด้วยการแผ่รังสีของแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งทำให้แมกซ์เวลล์ได้รับการยกย่องให้เป็นนักทฤษฎีฟิสิกส์ชั้นนำแห่งศตวรรษ แรง
ในศตวรรษที่ 20 การพัฒนากลศาสตร์ควอนตัมนำไปสู่ความเข้าใจสมัยใหม่ว่าแรงพื้นฐานทั้งสาม(ยกเว้นแรงโน้มถ่วง)เป็นปรากฏการณ์ของ สสาร(เฟอมิออนส์) ที่มีปฏิกิริยาโดยการแลกเปลี่ยนกับ ปฏิอนุภาคที่เรียกว่า เกจ โบซอน แบบจำลองมาตรฐานฟิสิกส์ของอนุภาคนี้อนุมานถึงความคล้ายคลึงกันระหว่างแรง และทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถคาดเดาการรวมตัวกันของแรงแบบอ่อน และแรงแม่เหล็กไฟฟ้า ในทฤษฎีอิเล็กโตร-วีค ซึ่งได้รับการยืนยันในภายหลังโดยการสังเกต ซึ่งรูปแบบที่สมบูรณ์ของแบบจำลองมาตรฐาน ได้ทำการสังเกตการณ์การสั่นของอนุภาคนิวทริโน ซึ่งบอกได้ว่าโมเดลมาตรฐานนั้นไม่สมบูรณ์  อาเลสซานโดร โวลตา
ในปี ค.ศ. 1774 เขาเป็นศาสตราจารย์ทางฟิสิกส์ที่โรงเรียนโรยัลในเมืองโกโม ( Royal School in Como ) หนึ่งปีต่อมาเขาได้ปรับปรุงอุปกรณ์ที่ทำให้เกิดไฟฟ้าสถิต ( electrophorus ) ซึ่งอุปกรณ์ชิ้นนี้ได้ใช้หลักการของนักวิเคราะห์ชาวสวีเดนชื่อ Johan Wilcke ซึ่งเขาได้อธิบายไว้ในปี ค.ศ.1762 และอุปกรณ์ชิ้นนี้ได้รับความนิยมเป็นอย่างมาก ในปีค.ศ. 1777 เขาได้เดินทางผ่านสวิสเซอร์แลนด์กับเพื่อนสนิทของเขาที่ชื่อ H. B. de Saussure. อัลเฟรท เวเกอเนอร์
เวเกอเนอร์มีชื่อเสียงมากที่สุดจากทฤษฎีทวีปเลื่อนของเขา ซึ่งเสนอใน ค.ศ. 1912 โดยตั้งสมมุติฐานว่า แผ่นทวีปเลื่อนไปรอบโลกอย่างช้า ๆ อย่างไรก็ดี สมมุติฐานของเขาไม่ได้รับการยอมรับจนกระทั่งคริสต์ทศวรรษ 1950 เมื่อมีการค้นพบมากมาย เช่น ภาวะแม่เหล็กบรรพกาล ซึ่งยืนยันสมมุติฐานทวีปเลื่อนของเขา เฮนรี คาเวนดิช
นอกจากนี้ เฮนรี่ คาเวนดิช ได้รู้จักกันดีว่าเป็นผู้ค้นพบค่าคงตัวโน้มถ่วงสากล ค่านั้นคือ 6.67x10¹¹ (G) ซึ่งได้จากการทดลองด้วยเครื่องมือที่สร้างโดยจอห์น มิตเชล ซึ่งถึงแก่กรรมก่อนที่คาเวนดิชจะทดลองเสียอีก เครื่องมือที่ว่านั้นประกอบด้วยตาชั่งแบบบิด สำหรับใช้วัดแรงดึงดูดของลูกกลมตะกั่วสองลูก ทำให้เขาได้ค่าคงตัวโน้มถ่วงสากลตามกฎแรงดึงดูดระหว่างมวลของนิวตัน และเขาได้นำไปคำนวณมวลของโลก ซึ่งค่านี้เป็นที่ยอมรับมาจนถึงช่วงศตวรรษที่ 20 แรง
ทฤษฎีสนามควอนตัมจำลองแรงพื้นฐานสามชนิดแรกได้อย่างแม่นยำ แต่ไม่ได้จำลองแรงโน้มถ่วงควอนตัมเอาไว้ อย่างไรก็ตาม แรงโน้มถ่วงควอนตัมบริเวณกว้าง"สามารถ"อธิบายได้ด้วย ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ประวัติศาสตร์ทฤษฎีบิกแบง
ในทศวรรษเดียวกันนั้น ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์แสดงให้เห็นว่า จักรวาลมิได้ดำรงอยู่แบบคงที่ มีการพรรณนาถึงเอกภพโดยอาศัยมาตราเทนเซอร์ซึ่งแสดงว่าเอกภพจะต้องขยายตัวอยู่หรือไม่ก็กำลังหดตัว ไอน์สไตน์คิดว่าผลลัพธ์ที่ในตอนแรกนั้นผิดและพยายามแก้ไขโดยการใส่ค่าคงที่จักรวาลเข้าไป บุคคลแรกที่นำทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปมาใช้กับจักรวาลวิทยาโดยไม่ใช้ค่าคงที่จักรวาลคือ อเล็กซานเดอร์ ฟรีดแมน เขาค้นพบแบบจำลองเอกภพขยายตัวที่สอดคล้องกับสมการสนามสัมพัทธภาพในปี ค.ศ. 1922 งานเขียนของฟรีดแมนในปี 1924 ชื่อ ""Über die Möglichkeit einer Welt mit konstanter negativer Krümmung des Raumes"" ("ความเป็นไปได้ของโลกที่มีความโค้งเป็นค่าลบคงที่") พิมพ์เผยแพร่โดยสมาคมวิทยาศาสตร์เบอร์ลินเมื่อ 7 มกราคม 1924 แสดงสมการของฟรีดแมนที่อธิบายถึงเอกภพตามแบบจำลองของฟรีดแมน-เลอแม็ทร์-โรเบิร์ตสัน-วอล์กเกอร์ ประวัติศาสตร์ฟิสิกส์
ในปี ค.ศ. 499 นักคณิตศาสตร์-นักดาราศาสตร์ อารยภรต เสนอแบบจำลองในรายละเอียดของระบบสุริยะ ของความโน้มถ่วง ที่มีดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลาง โดยดาวเคราะห์หมุนรอบแกน ของมันทำให้เกิดกลางวันกลางคืนและเคลื่อนไปทางวงโคจรวงรี รอบดวงอาทิตย์ทำให้เกิดปี และบรรดาดาวเคราะห์รวมทั้งดวงจันทร์ไม่มีแสงในตัวเองแต่สะท้อนแสงของดวงอาทิตย์ อารยภรตยังอธิบายสาเหตุของสุริยปราคาและจันทรุปราคา ได้อย่างถูกต้องและทำนายเวลาที่เกิดขึ้น บอกค่ารัศมีของวงโคจรดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์ และวัดความยาวของวัน sidereal year เส้นผ่านศูนย์กลางและ เส้นรอบวง ของโลกได้อย่างแม่นยำ พรหมคุปต์ได้ระลึกถึงความโน้มถ่วงว่าเป็นแรงดึงดูด และเข้าใจกฎของความโน้มถ่วง ใน "พรหม สปุต สิทธานตะ" ของเขาเมื่อปี ค.ศ. 628 อีกด้วย เอวานเจลิสตา โตร์ริเชลลี
เอวานเจลิสตา โตร์ริเชลลี (อิตาลี: "Evangelista Torricelli", บางตำราออกเสียงภาษาอังกฤษว่า ตอร์ริเชลลี หรือ ทอร์ริเชลลี, 15 ตุลาคม พ.ศ. 2151 - 25 ตุลาคม พ.ศ. 2190) เป็นนักฟิสิกส์ และนักคณิตศาสตร์ ชาวอิตาลี ผู้ประดิษฐ์คิดค้น บารอมิเตอร์ และภายหลังได้ถูกนำชื่อของเขาได้นำไปตั้งเป็น หน่วยของความดันในระบบ หน่วยเอสไอ บางตำรายกย่องให้เขาเป็น บิดาแห่งอุทกพลศาสตร์ 
โตร์ริเชลลี เกิดเมื่อ 15 ตุลาคม พ.ศ. 2151 ใน ฟาเอนซา รัฐสันตะปาปา ( ) 
กำพร้าพ่อตั้งแต่เด็ก และได้รับการศึกษาในการอุปถัมภ์ของลุง ซึ่งเป็นพระใน นิกายคามัลโดเลเซ () และลุงได้ชักนำเขาเข้าศึกษาวิชาคณิตศาสตร์และปรัชญาที่ วิทยาลัยเจซุอิท ( College) ตั้งแต่หนุ่ม เมื่อ พ.ศ. 2167 (1624)  ฟิสิกส์นิวเคลียร์
ประวัติที่มาของฟิสิกส์นิวเคลียร์แตกต่างจากฟิสิกส์ของอะตอมเริ่มต้นด้วยการค้นพบของกัมมันตภาพรังสีโดย อองรี Becquerel ในปี 1896 ขณะที่กำลังสืบสวนการเรืองแสงของฟอสฟอรัส () ในเกลือยูเรเนียม การค้นพบอิเล็กตรอนโดยนายเจ เจ ทอมสัน ในหนึ่งปีต่อมาก็บ่งชี้ว่าอะตอมมีโครงสร้างภายใน ในตอนต้นของศตวรรษที่ 20 รูปแบบที่ได้รับการยอมรับของอะตอมเป็นรูปแบบพลัมพุดดิ้งของเจเจทอมสันในที่ซึ่งอะตอมเป็นลูกกลมขนาดใหญ่ที่มีประจุบวกและมีอิเล็กตรอนประจุลบขนาดเล็กที่ฝังอยู่ภายในของมัน ฮันส์ คริสเทียน เออร์สเตด
ฮานส์ คริสเตียน เออร์สเตด ) เกิดเมื่อวันที่ 14 สิงหาคม พ.ศ. 2320 เขาเป็นศาสตราจารย์ภาควิชาฟิสิกส์ ประจำมหาวิทยาโคเปนเฮเกน ประเทศเดนมาร์ก เออร์สเตดค้นพบความสัมพันธ์ระหว่างไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กด้วยความบังเอิญ ในเดือนเมษายน ปี พ.ศ. 2363 ขณะบรรยายวิชาฟิสิกส์ในหัวข้อ คุณสมบัติของกระแสไฟฟ้า (Electricity, Galvanism and Magnetism) โดยมีอุปกรณ์ในการทำการทดลองประกอบการบรรยาย คือ แบตเตอรี่ สายไฟ และเข็มทิศ กฎความโน้มถ่วงสากลของนิวตัน
สมมติว่าระบบเอสไอ (SI units), "F" มีหน่วยวัดเป็นนิวตัน (N), "m" และ "m" เป็นกิโลกรัม (kg), "r" ในหน่วยเมตร (m) และ ค่าคงที่ "G" จะประมาณเท่ากับ ค่าคงที่ "G" เป็นค่าที่ถูกกำหนดได้อย่างถูกต้องเป็นครั้งแรกจากผลการทดลองของคาเวนดิช (Cavendish experiment) ที่ดำเนินการโดย เฮนรี คาเวนดิช นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษในปี ค.ศ. 1798, แม้ว่าคาเวนดิชจะไม่ได้คำนวณค่าเชิงตัวเลข G ด้วยตัวของเขาเองก็ตาม การทดลองครั้งนี้ยังเป็นครั้งแรกของการทดสอบทฤษฎีของนิวตันของความโน้มถ่วงระหว่างมวลในห้องปฏิบัติการอีกด้วย มันเกิดขึ้นหลังจากเวลาผ่านไป 111 ปี หลังจากการประกาศตีพิมพ์คัมภีร์ Principia ของนิวตันและ 71 ปีหลังจากการตายของนิวตัน, จึงยังไม่มีใครสามารถทำการคำนวณสมการของนิวตันให้สามารถใช้ค่าของ G; ได้แทนเขา ซึ่งมีแต่เขาผู้เดียวเท่านั้นที่สามารถคำนวณแรงที่สัมพันธ์กับแรงอื่น ๆ ได้ ไฟฟ้า
แรงจะกระทำบนตัวอนุภาคที่มีประจุเอง ดังนั้นประจุมีแนวโน้มที่จะแพร่กระจายตัวเองอย่างสม่ำเสมอเท่าที่เป็นไปได้ทั่วพื้นผิวนำกระแส ขนาดของแรงแม่เหล็กไฟฟ้าไม่ว่าจะเป็นแบบดึงดูดหรือแบบผลักจะถูกกำหนดโดยกฎของคูลอมบ์, ซึ่งเชื่อมโยงแรงกับผลิตภัณฑ์ของประจุและมีความสัมพันธ์แบบผกผันกำลังสอง (English: inverse-square) กับระยะทางระหว่างจุดศูนย์กลางของทั้งสองลูกกลม[23][24]:35 แรงแม่เหล็กไฟฟ้ามีความแรงมาก ความแรงเป็นรองก็แต่กับอันตรกิริยาอย่างเข้ม[25] แต่ไม่เหมือนแรงนั้นที่มันดำเนินการไปทั่วทุกระยะทาง[26] ในการเปรียบเทียบกับแรงโน้มถ่วงที่อ่อนกว่ามาก แรงแม่เหล็กไฟฟ้าที่ผลักอิเล็กตรอนสองตัวให้แยกจากกันจะเป็น 1042 เท่าของแรงดึงดูดจากแรงโน้มถ่วงที่ดึงพวกมันเข้ามารวมกัน[27] การเคลื่อนที่ (ฟิสิกส์)
กลศาสตร์ดั่งเดิมได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติมโดยทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษและทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ โดยสัมพัทธภาพพิเศษเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของวัตถุที่มีความเร็วสูงเข้าใกล้ความเร็วของแสง ส่วนทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปใช้เพื่ออธิบายการเคลื่อนที่ภายใต้แรงโน้มถ่วงในระดับลึก ประวัติศาสตร์ฟิสิกส์
ในปี ค.ศ. 1855 James Clerk Maxwell ได้รวมปรากฏการณ์สองอย่างเป็นทฤษฎีเดียวของ แม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งบรรยายโดย สมการของแมกซ์เวลล์ ผลการทำนายของทฤษฎีคือว่า แสง เป็น คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า การค้นพบ Hall effect เมื่อ ค.ศ. 1879 เป็นหลักฐานว่าตัวพากระแสไฟฟ้าเป็นประจุลบ วงโคจร
อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ (Albert Einstein) สามารถที่จะแสดงให้เห็นได้ว่าแรงโน้มถ่วงนั้นเกิดจากความโค้งของกาล-อวกาศ (space-time)หรืออาจจะแปลว่าปริภูมิก็ได้ ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปเป็นทฤษฎีเชิงเรขาคณิตที่ถือหลักว่ามวลและพลังงานทำให้เกิดการโค้งงอของกาล-อวกาศ การโค้งนี้ส่งผลต่อเส้นทางการเคลื่อนที่ของอนุภาคอิสระรวมทั้งแสง และเขาก็สามารถที่จะลบล้างสมมติฐานของนิวตันที่ว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงแพร่กระจายตัวออกไปอย่างทันทีทันใดของแรงโน้มถ่วงลงได้อีกด้วย ไฟฟ้า
งานของฟาราเดย์และแอมแปร์แสดงให้เห็นว่าสนามแม่เหล็กที่แปรตามเวลาจะทำหน้าที่เป็นแหล่งที่มาของสนามไฟฟ้า และสนามไฟฟ้าที่แปรตามเวลาก็เป็นแหล่งที่มาของสนามแม่เหล็ก ดังนั้นเมื่อทั้งสองใดสนามหนึ่งมีการเปลี่ยนแปลง อีกสนามหนึ่งก็จำเป็นที่จะถูกเหนี่ยวนำขึ้น[17]:696–700 ปรากฏการณ์เช่นนี้จะมีคุณสมบัติของคลื่น และจะถูกเรียกโดยธรรมชาติว่าเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าถูกนำมาวิเคราะห์ในทางทฤษฎีโดยเจมส์ เคิร์ก แมกส์เวลล์ ในปี 1864 แมกซ์เวลล์ได้พัฒนาชุดของสมการที่อาจอธิบายอย่างกำกวมถึงความสัมพันธ์ระหว่างกันของสนามไฟฟ้า, สนามแม่เหล็ก, ประจุไฟฟ้า, และกระแสไฟฟ้า นอกจากนี้เขาสามารถพิสูจน์ได้ว่าคลื่นเช่นนั้นจำเป็นที่จะเดินทางด้วยความเร็วของแสง ดังนั้นตัวแสงเองเป็นรูปแบบหนึ่งของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า กฎของแมกซ์เวล ซึ่ง รวมแสง, สนาม, และประจุโหลดเป็นหนึ่งเดียวเป็นหนึ่งของเหตุการณ์สำคัญที่สุดของฟิสิกส์ในทางทฤษฎี[17]:696–700 วงโคจร
ความเข้าใจในปัจจุบันในกลศาสตร์ของการเคลื่อนที่ในวงโคจรอยู่บนพื้นฐานของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ซึ่งคิดสำหรับแรงโน้มถ่วงอันเนื่องจากความโค้งของอวกาศ-เวลาที่มีวงโคจรตามเส้น จีโอแดสิค (geodesics) เพื่อความสะดวกในการคำนวณ สัมพัทธภาพจะเป็นค่าประมาณโดยทั่วไปของทฤษฎีพื้นฐานแห่งแรงโน้มถ่วงสากลตามกฎการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ของเคปเลอร์  แรงต้านแรงโน้มถ่วง
ในกฎความโน้มถ่วงสากลของนิวตัน, แรงโน้มถ่วงเป็นแรงภายนอกที่ส่งผ่านโดยวิธีการที่ไม่มีใครทราบ ในศตวรรษที่ 20, แบบจำลองของนิวตันก็ถูกแทนที่ด้วยสัมพัทธภาพทั่วไปที่แรงโน้มถ่วงไม่ได้เป็นแรง แต่เป็นผลมาจากรูปทรงทางเรขาคณิตของกาล-อวกาศ ภายใต้หลักสัมพัทธภาพทั่วไปนั้น แรงต้านแรงโน้มถ่วงเป็นสิ่งที่เป็นไปไม่ได้ยกเว้นเสียแต่ว่าจะเกิดขึ้นภายใต้สถานการณ์ที่ได้ถูกสร้างขึ้นมา ฟิสิกส์ควอนตัมได้ตั้งสมมติฐานการดำรงอยู่ของ กราวิตอน (graviton), กลุ่มของอนุภาคมูลฐานที่ปราศจากมวลซึ่งเป็นสื่อส่งผ่านแรง, และความเป็นไปได้ของการสร้างหรือการทำลายเหล่านี้ก็ไม่มีความชัดเจน ทากาอากิ คาจิตะ
ทากาอากิ คาจิตะ () เกิดเมื่อวันที่ 9 มีนาคม พ.ศ. 2502 ณ เมืองฮิงาชิมัตสึยามะ จังหวัดไซตามะ เป็นนักฟิสิกส์ชาวญี่ปุ่น มีชื่อเสียงจากผลงานการทดลองเกี่ยวกับอนุภาคนิวตริโน "KamiokaNDE" และ "Super Kamiokande" ในศูนย์สังเกตการณ์คามิโอกะแห่งสถาบันวิจัยรังสีคอสมิก มหาวิทยาลัยโตเกียว คาจิตะเป็นผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ประจำปี พ.ศ. 2558 ร่วมกับอาร์เธอร์ แมคโดนัลด์ นักฟิสิกส์ชาวแคนาดา ในฐานะ "การค้นพบปรากฏการณ์การแกว่งของนิวตริโน ซึ่งชี้ให้เห็นว่านิวตริโนนั้นมีมวล" ผลกระทบฮอลล์
ผลกระทบฮอลล์ (English: Hall effect) เป็นการผลิตแรงดันไฟฟ้า (แรงดันฮอลล์) ให้ตกคร่อมจากด้านหนึ่งของแผ่นตัวนำไฟฟ้าไปอีกด้านหนึ่ง แรงดันนี้จะเกิดขึ้นเมื่อสนามแม่เหล็กถูกใส่ตั้งฉากกับผิวหน้าของตัวนำและแรงดันกระแสตรงถูกป้อนให้กับตัวนำนั้น แรงแม่เหล็กจะบังคับให้กระแสไฟฟ้าจากแรงดันกระแสตรงให้ไหลไปตามขอบของตัวนำ มันถูกค้นพบโดยนายเอ็ดวิน ฮอลล์ในปี ค.ศ. 1879[1] แอร์วิน ชเรอดิงเงอร์
ปี ค.ศ.1927 เข้าร่วมงานกับมักซ์ พลังค์ (Max Planck) ที่ Friedrich Wilhelm University ในกรุงเบอร์ลิน (Berlin) ประเทศเยอรมัน ซึ่งขณะนั้นกลายเป็นศูนย์กลางความเจริญทางด้านวิทยาศาสตร์ แต่อย่างไรก็ตาม ในปี ค.ศ.1933 เขาตัดสินใจย้ายออกจากเยอรมัน เนื่องจากมีความคิดต่อต้านในลัทธินาซี (Nazi) โดยเขาได้ย้ายไปเป็นครูที่ Magdalen College ใน University of Oxford ประเทศอังกฤษ ซึ่งต่อจากนั้นไม่นาน เขาก็ได้รับรางวัลโนเบลร่วมกับพอล ดิแรก (Paul Dirac) สำหรับผลงานเกี่ยวกับทฤษฎีอะตอมและกลศาสตร์ควอนตัม (quantum mechanics) โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การพัฒนาสมการคลื่นของกลศาสตร์ควอนตัม หรือสมการคลื่นของชเรอดิงเงอร์ (Schrödinger equation) นั่นเอง อาลแบร์ แฟร์
อาลแบร์ แฟร์ () เกิดเมื่อวันที่ 7 มีนาคม 2481 ณ เมืองการ์กาซอน ประเทศฝรั่งเศส เขาเป็นหนึ่งในนักฟิสิกส์ที่ค้นพบปรากฏการณ์ความต้านทานแม่เหล็กอย่างใหญ่ (Giant magnetoresistive effect) อันเป็นผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงขนานใหญ่ในการสร้างฮาร์ดดิสก์ความจุระดับจิกะไบต์ ปัจจุบันเขาเป็นศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยปารี-ซูด ในออร์แซ และเป็นผู้อำนวยการวิทยาศาสตร์ของห้องวิจัยร่วมทางฟิสิกส์ ("Unité mixte de physique") ระหว่างศูนย์วิจัยวิทยาศาสตร์แห่งชาติ (ฝรั่งเศส) กับกลุ่มเธเลส (Thales Group) เขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ ในปี 2550 ร่วมกับปีเตอร์ กรุนเบอร์ก นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน
แฟร์จบจาก École normale supérieure ในกรุงปารีส ในปี 2505 เขาได้รับปริญญามหาบัณฑิตในปี 2506 จากมหาวิทยาลัยของปารีส และปริญญาดุษฎีบัณฑิตในปี 2513 จากมหาวิทยาลัยปารี-ซูด แอร์วิน ชเรอดิงเงอร์
แอร์วิน ชเรอดิงเงอร์ (; 12 สิงหาคม ค.ศ. 1887 - 4 มกราคม ค.ศ. 1961) เป็นนักฟิสิกส์ทฤษฎีชาวออสเตรีย มีชื่อเสียงในฐานะผู้วางรากฐานกลศาสตร์ควอนตัม โดยเฉพาะอย่างยิ่งสมการชเรอดิงเงอร์ ซึ่งทำให้เขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ ในปี ค.ศ. 1933 ต่อมาปี ค.ศ. 1935 หลังจากได้ติดต่อคบหาและเป็นเพื่อนกับอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ เขาจึงได้เสนอแนวคิดการทดลองในจินตนาการ เรื่อง แมวของชเรอดิงเงอร์ อาลแบร์ แฟร์
ในปี 2531 เขาได้ค้นพบปรากฏการณ์ความต้านทานแม่เหล็กอย่างใหญ่ (Giant magnetoresistive effect ชื่อย่อ GMR) ในชั้นที่ซ้อนกันของเหล็กและโครเมียม ซึ่งได้ถูกจดจำไว้ในฐานะเป็นการกำเนิดขึ้นของสปินทรอนิกส์ ทั้งนี้ ปรากฏการณ์ความต้านทานแม่เหล็กอย่างใหญ่ได้รับการค้นพบขึ้นต่างหากในช่วงเวลาเดียวกันโดยนักวิจัยชาวเยอรมัน ชื่อ ปีเตอร์ กรุนเบอร์ก จากศูนย์วิจัยจูลลิช อนึ่ง อาลแบร์ แฟร์ ได้มีส่วนในงานวิจัยด้านสปินทรอนิกส์มาตั้งแต่ปี 2531 จนกระทั่งปัจจุบัน ประวัติศาสตร์ฟิสิกส์
ในช่วงต้นของ ค.ศ. 1900 แมกซ์ พลังค์ อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ นีลส์ บอห์ร และคนอื่น ๆ ได้พัฒนาทฤษฎี ควอนตัม เพื่ออธิบายผลการทดลองที่ต่างออกไป เช่น ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กตริก และสเปกตรัมของ วัตถุดำ โดยการเสนอระดับพลังงานที่ไม่ต่อเนื่องกันและในปี ค.ศ. 1925 วูล์ฟกัง เพาลี ได้ตั้ง หลักการกีดกันของเพาลี และแนะนำการมีอยู่ของ สปิน ที่ควอนไทซ์กับ เฟอร์มิออน ในปีนั้น Erwin Schrödinger ได้เขียนสูตร กลศาสตร์คลื่น ซึ่งได้ให้กลักการทางคณิตศาสตร์สำหรับบรรยายสถานการณ์ทางฟิสิกส์จำนวนมากเช่น อนุภาคในกล่อง และ quantum harmonic oscillator ซึ่งเขาแก้เป็นครั้งแรก เวอร์เนอร์ ไฮเซนเบิร์ก ได้บรรยายเมื่อ ค.ศ. 1925 ถึงหลักการทางคณิตศาสตร์ที่แหวกแนวเช่นกัน เรียกว่า matrix mechanics ซึ่งพิสูจน์ว่าเทียบเท่ากับกลศาสตร์คลื่น ในปี ค.ศ. 1928 พอล ดิแรก ได้สร้างสูตรเชิงสัมพัทธภาพมาจาก matrix mechanics ของไฮเซนเบิร์ก และทำนายการมีอยู่ของ โพซิตรอน กับค้นพบ quantum electrodynamics ความโน้มถ่วง
Albert Einstein ได้เผยแพร่ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปในปี พ.ศ. 2459 โดยเนื้อหาแสดงถึงการอธิบายความโน้มถ่วงที่มีพื้นฐานมาจากทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษและกฎความโน้มถ่วงของนิวตันในรูปแบบของกาลอวกาศ () เชิงเรขาคณิตที่สามารถอธิบายได้ด้วยสมการสนามของAlbert Einstein () ดังนี้ แม่เหล็กไฟฟ้าชีวภาพ
แม่เหล็กไฟฟ้าชีวภาพเป็นเรื่องที่ศึกษากันเป็นหลักโดยใช้เทคนิคของสรีรวิทยาไฟฟ้า (electrophysiology) ในช่วงปลายคริสต์ศตวรรษที่ 18 แพทย์และนักฟิสิกส์ชาวอิตาลีชื่อ ลุยจี กัลวานี (Luigi Galvani) ได้บันทึกเป็นครั้งแรกว่ากบสามารถผลิตไฟฟ้ากระแสได้ ในขณะที่เขากำลังทดลองเรื่องไฟฟ้าสถิต กัลวานีจึงตั้งชื่อให้ไฟฟ้านี้ว่า "ไฟฟ้าจากสัตว์" เพื่ออธิบายปรากฏการณ์ดังกล่าว แต่คนในยุคนั้นก็เรียกกันว่า แกลแวนิซึม (Galvanism) กัลวานีพิจารณาว่าการกระตุ้นของกล้ามเนื้อเป็นผลมาจากของเหลวหรือวัสดุนำไฟฟ้าที่อยู่ในเส้นประสาท ไฟฟ้า
ในปีค.ศ. 1791 ลุยจิ กัลวานีได้ตีพิมพ์การค้นพบแม่เหล็กไฟฟ้าชีวภาพของเขาที่แสดงให้เห็นว่าไฟฟ้าเป็นตัวกลางที่ผ่านสัญญาณจากเซลล์ประสาทไปสู่กล้ามเนื้อ[14] แบตเตอรี่ของอาเลสซานโดร โวลตา หรือเซลล์ซ้อนของโวลตาในคริสต์ทศวรรษ 1800 ที่ทำจากชั้นที่สลับซ้อนกันของสังกะสีและทองแดง เป็นแหล่งจ่ายพลังงานไฟฟ้าที่เชื่อถือได้ให้กับเหล่านักวิทยาศาสตร์มากกว่าเครื่องจักรไฟฟ้าสถิต (English: Electrostatic machine) ที่เคยใช้กันอยู่ก่อนหน้านี้ [14] การยอมรับในทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้า ถึงความเป็นหนึ่งเดียวของปรากฏการณ์ไฟฟ้าและแม่เหล็กเป็นผลงานของ ฮันส์ คริสเทียน เออสเตดและอังเดร มารี แอมแปร์ในปี 1819-1820, ไมเคิล ฟาราเดย์ได้ประดิษฐ์มอเตอร์ไฟฟ้าในปีค.ศ. 1821 และจอร์จ ไซมอน โอห์มได้ใช้คณิตศาสตร์วิเคราะห์วงจรไฟฟ้าในปีค.ศ. 1827[14] ไฟฟ้าและแม่เหล็ก (และแสงสว่าง) ถูกเชื่อมกันในทางนิยามโดยเจมส์ เคริก แมกซเวลล์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งจากผลงาน "บนเส้นกายภาพของแรง" ของเขาในปี 1861 และปี 1862[15] ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้า
การแสดงเจตนาเป็นนัยในทางทฤษฎีของแรงแม่เหล็กไฟฟ้า โดยเฉพาะในการจัดตั้งของความเร็วของแสงที่ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของ "ตัวกลาง" ของการกระจายคลื่น (ความสามารถในการซึมผ่าน () และแรงต้านสนามไฟฟ้า ()) นำไปสู่​​การพัฒนาทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษโดย อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ในปี 1905 แรง
ในแบบจำลองทางฟิสิกส์ เราใช้ระบบ"เป็นจุด" กล่าวคือเราแทนวัตถุด้วยจุดหนึ่งมิติที่ศูนย์กลางมวลของมัน การเปลี่ยนแปลงเพียงชนิดเดียวที่เกิดขึ้นได้กับวัตถุก็คือการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัม (อัตราเร็ว) ของมัน ตั้งแต่มีการเสนอทฤษฎีอะตอมขึ้น ระบบทางฟิสิกส์ใดๆ จะถูกมองในวิชาฟิสิกส์ดั้งเดิมว่าประกอบขึ้นจากระบบเป็นจุดมากมายที่เรียกว่าอะตอมหรือโมเลกุล เพราะฉะนั้น แรงต่างๆ สามารถนิยามได้ว่าเป็นผลกระทบของมัน นั่นก็คือเป็นการเปลี่ยนแปลงสภาพการเคลื่อนที่ที่มันได้รับบนระบบเป็นจุด การเปลี่ยนแปลงการเคลื่อนที่นั้นสามารถระบุจำนวนได้โดยความเร่ง (อนุพันธ์ของความเร็ว) การค้นพบของไอแซก นิวตันที่ว่าแรงจะทำให้เกิดความเร่งโดยแปรผกผันกับปริมาณที่เรียกว่ามวล ซึ่งไม่ขึ้นอยู่กับอัตราเร็วของระบบ เรียกว่ากฎข้อที่สองของนิวตัน กฎนี้ทำให้เราสามารถทำนายผลกระทบของแรงต่อระบบเป็นจุดใดๆ ที่เราทราบมวล กฎนั้นมักจะเขียนดังนี้ ฟิสิกส์
จากขนาดของข้อมูลที่ได้ในแต่ละการทดลองใหญ่ ๆ ในปัจจุบัน ทำให้นักฟิสิกส์ไม่สามารถทำอย่างสมัยก่อน เช่น Heinrich R. Hertz (ผู้ค้นพบคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า) ซึ่งสามารถทำการทดลอง นำผลการทดลองไปวิเคราะห์และสร้างทฤษฎีที่อธิบายได้ด้วยตนเองเพียงคนเดียว ในปัจจุบันการวิเคราะห์ข้อมูลที่มาจากการทดลองขนาดใหญ่ ๆ เช่น เครื่องเร่งอนุภาค หรือ ดาวเทียมสำรวจอวกาศต่าง ๆ ต้องอาศัยความร่วมมือกัน ของสถาบันวิจัยหลาย ๆ แห่งทั่วโลก ดังนั้นจึงไม่ใช่เรื่องแปลกในปัจจุบันที่นักฟิสิกส์บางคนอาจอุทิศเวลาทั้งหมดให้กับการวิเคราะห์ข้อมูลด้วยคอมพิวเตอร์เพียงอย่างเดียว
ซึ่งนับเป็นขั้นตอนที่สำคัญมากก่อนที่นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎี (ซึ่งโดยมากจะไม่ทราบรายละเอียดของวิธีการทดลอง) จะนำข้อมูลที่ย่อยแล้วไปตรวจสอบแบบจำลองที่ได้จากทฤษฎีเดิมที่มีอยู่ว่าสอดคล้องหรือแตกต่างอย่างไร ซึ่งจะนำไปสู่การปรับปรุงหรือค้นพบทฤษฎีฟิสิกส์ใหม่ในที่สุด อ็องเดร-มารี อ็องแปร์
อ็องเดร-มารี อ็องแปร์ (; 22 มกราคม ค.ศ. 1775 – 10 มิถุนายน ค.ศ. 1836) เป็นนักฟิสิกส์และนักคณิตศาสตร์ชาวฝรั่งเศส ผู้ซึ่งเป็นหนึ่งในผู้ค้นพบทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้า หน่วย SI ของการวัดกระแสไฟฟ้า โดยชื่อของหน่วยแอมแปร์ ได้ตั้งตามชื่อของเขา เส้นเวลาของบิกแบง
ถ้าจักรวาลมีความสมมาตร จริง, แรงพื้นฐานทั้ง 4 แรงจะรวมเป็นแรงเดียว — แรงแม่เหล็กไฟฟ้า, แรงนิวเคลียร์อย่างอ่อน, แรงนิวเคลียร์อย่างเข้ม และ แรงโน้มถ่วง — ยุคนี้ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป สามารถทำนายสภาวะเอกฐานได้ถูกต้อง ภายใต้เงื่อนไขที่ว่าไม่มีผลทางควันตัม quantum effectsโดยนักฟิสิกส์หวังว่า ทฤษฎีโน้มถ่วงเชิงควอนตัม เช่น ทฤษฎีสตริง และ loop quantum gravity จะช่วยให้เราเข้าใจยุคนี้มากขึ้น อาร์เทอร์ คอมป์ตัน
อาร์เทอร์ ฮอลลี คอมป์ตัน (Arthur Holly Compton) (10 กันยายน พ.ศ. 2435 – 15 มีนาคม พ.ศ. 2505) เป็นนักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน ผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ พ.ศ. 2470 ในฐานะที่เขาค้นพบการกระเจิงของโฟตอนจากอิเล็กตรอน อันเป็นการพิสูจน์สมบัติความเป็นอนุภาคของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า อาร์เทอร์ คอมป์ตัน รู้จักกันดีในฐานะหัวหน้าห้องปฏิบัติการโลหวิทยาของโครงการแมนฮัตตัน และนายกสภามหาวิทยาลัยวอชิงตันเซนต์หลุยส์ระหว่าง พ.ศ. 2488 - 2496 แรงแม่เหล็กไฟฟ้า
แรงแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นหนึ่งในผู้รับผิดชอบในปรากฏการณ์ต่าง ๆ ทั้งหมดที่เราพบเจอในชีวิตประจำวันยกเว้นเสียแต่ความโน้มถ่วง กล่าวหยาบ ๆ แล้ว แรงที่เกี่ยวกับอันตรกิริยาระหว่าง อะตอม นั้นมาจากแรงแม่เหล็กไฟฟ้ากระทำต่อ โปรตอน และ อิเล็กตรอน อันมีประจุไฟฟ้าภายในอะตอม นี่รวมทั้งแรงที่เรารู้สึกใน "การผลัก" หรือ "การดึง" วัตถุเนื้อสารโดยทั่วไป ซึ่งมาจาก แรงระหว่างโมเลกุล ระหว่าง โมเลกุล ในร่างกายของเราและในวัตถุ มันรวมถึงทุกรูปแบบของ ปรากฏการณ์ทางเคมี ซึ่งเกิดขึ้นจากอันตรกิริยาระหว่าง electron orbital ประวัติศาสตร์ฟิสิกส์
ในปี ค.ศ. 1847 เจมส์ จูล ยืนยันกฎการคงตัวของ พลังงาน ในรูปของความร้อนเช่นเดียวกับพลังงานกล อย่างไรก็ตามหลักอนุรักษ์พลังงานได้ถูกนำเสนอในหลายรูปแบบ โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน ฝรั่งเศส อังกฤษ และอื่น ๆ บางทีอาจจะเป็นโหลในระหว่างครึ่งแรกของศตวรรษที่ 19 ในเวลาประมาณเดียวกันนั้น เอนโทรปี และกฎข้อที่สองของเทอร์โมไดนามิกส์ถูกอธิบายอย่างชัดเจนในผลงานของ รูดอล์ฟ คลาวเซียส ใน ค.ศ. 1875 ลุดวิก โบลซ์มานน์ ได้สร้างความเชื่อมโยงระหว่างจำนวนของสถานะที่เป็นไปได้ที่ระบบจะวางตัวได้กับเอนโทรปีของมัน ด้วยการตั้งตั้นในปี ค.ศ. 1876 และ ค.ศ. 1878 Josiah Willard Gibbs ได้พัฒนาสูตรทางทฤษฎีมากมายสำหรับ เทอร์โมไดนามิกส์ และวางรากฐานในทศวรรษถัดมาอย่างชัดเจนในการค้นพบสำหรับ กลศาสตร์สถิติ &mdas ส่วนใหญ่เป็นของที่ ลุดวิก โบลซ์มานน์ ได้ค้นพบเองก่อนแล้ว ในปี ค.ศ. 1881 Gibbs ยังมีอิทธิพลในการขับเคลื่อนสัญลักษณ์ทางฟิสิกส์จาก Hamilton's quaternions ไปเป็น เวกเตอร์ ดาราศาสตร์
เคปเลอร์ได้คิดค้นระบบแบบใหม่ขึ้นโดยปรับปรุงจากแบบจำลองเดิมของโคเปอร์นิคัส ทำให้รายละเอียดการโคจรต่าง ๆ ของดาวเคราะห์และดวงอาทิตย์ที่ศูนย์กลางสมบูรณ์ถูกต้องมากยิ่งขึ้น แต่เคปเลอร์ก็ไม่ประสบความสำเร็จในการนำเสนอทฤษฎีนี้เนื่องจากกฎหมายในยุคสมัยนั้น จนกระทั่งต่อมาถึงยุคสมัยของเซอร์ ไอแซค นิวตัน ผู้คิดค้นหลักกลศาสตร์ท้องฟ้าและกฎแรงโน้มถ่วงซึ่งสามารถอธิบายการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ได้อย่างสมบูรณ์ นิวตันยังได้คิดค้นกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสงขึ้นด้วย ค่าคงที่โครงสร้างละเอียด
ค่าคงที่โครงสร้างละเอียดเป็นดัชนีบ่งบอกความแรงของแรงแม่เหล็กไฟฟ้าที่ทำให้เกิดอันตรกิริยากันระหว่างประจุ เช่น แรงผลักระหว่างอิเล็กตรอนกับอิเล็กตรอน หรือแรงดึงดูดระหว่างโปรตอนกับอิเล็กตรอนเพราะอะตอมสามารถคงรูปได้ด้วยแรงไฟฟ้า ในวารสาร Physical Review Letters ฉบับวันที่ 27 สิงหาคม ค.ศ. 2001 นักดาราสาสตร์ชาวอเมริกัน อังกฤษและออสเตรเลียได้มีการนำเสนอรายงานว่า เมื่อ 10,000 ล้านปีก่อน ค่าคงที่โครงสร้างละเอียดมีค่าไม่เท่ากับในปัจจุบันวึ่งเป็นเรื่องที่สร้างความตื่นเต้นในวงการฟิสิกส์อย่างมาก ซึ่งถ้าหากค่าคงที่โครงสร้างละเอียดนี้มีค่าไม่คงที่และสามารถเปลี่ยนค่าได้จริง ธาตุต่างๆ อาจจะเกิดความไม่เสถียร ยกตัวอย่างเช่น ถ้าค่าคงที่โครงสร้างละเอียดมีค่าเท่ากับ 0.1 ไอโดรเจนจะไม่สามารถรวมตัวกับฮีเลียมได้เนื่องจากโปรตอนในนิวเคลียสจะเกิดการผลักกันอย่างรุนแรง หมายความว่า ดวงอาทิตย์ก็จะไม่สามารถคงสภาพอยู่ได้นั่นเอง ไมเคิล ฟาราเดย์
เขาเริ่มสนใจเกี่ยวกับเรื่องแม่เหล็กไฟฟ้า เขาทดลองเรื่อง อำนาจแม่เหล็กให้เป็นพลังงานไฟฟ้าอยู่หลายครั้ง จนการทดลองหนึ่ง เขาพันขดลวด 2 ขดในวงแหวนอันเดียวกัน โดยต่อปลายทั้งสองของขดลวดหนึ่งเข้ากับ กัลวานอมิเตอร์ และต่อขดลวดที่เหลือกับแหล่งจ่ายไฟและปิดเปิดสวิตซ์ให้กระแสไฟฟ้าผ่านเข้าในขดลวด เขาสังเกตเห็นว่า กัลวานอมิเตอร์ ที่ต่อกับอีกขดหนึ่งนั้นขยับ แสดงว่ามีกระแสไฟฟ้าไหลในขดที่ 2 ทั้งที่ไม่ได้จ่ายไฟเข้าขดนั้นเลย จากการทดลองนี้เขาพัฒนาเป็นหม้อแปลงไฟฟ้าในเวลาต่อมา เขายังค้นพบเส้นแรงแม่เหล็กจากการ ทดลองเทผงตะไบเหล็ก ลงบนกระดาษที่อยู่บนแม่เหล็ก อ็องเดร-มารี อ็องแปร์
ค.ศ. 1820 ฮันส์ คริสเทียน เออร์สเตด นักฟิสิกส์ชาวเดนมาร์กได้เผยแพร่ผลงานการค้นพบความสัมพันธ์ระหว่างไฟฟ้าและแม่เหล็ก ที่นำไปสู่ทฤษฎีความสัมพันธ์ระหว่างแม่เหล็กกับไฟฟ้า หรือ ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้า หลังจากที่อ็องแปร์ได้ทราบข่าวดังกล่าว เขาได้ทำการทดลองตามแบบของเออร์สเตด จากการทดลองของเขา ได้นำไปสู่การสร้างสนามแม่เหล็ก และมอเตอร์ไฟฟ้าในเวลาต่อมา ประวัติศาสตร์ฟิสิกส์
ใน ค.ศ. 1687 ไอแซก นิวตัน ตีพิมพ์ "Principia Mathematica," อันมีรายละเอียดของทฤษฎีสองข้อที่ครอบคลุมและประสบความสำเร็จ คือ กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน จากสิ่งที่ทำให้เกิด กลศาสตร์คลาสสิก และ กฎความโน้มถ่วงของนิวตัน ซึ่งบรรยาย แรงพื้นฐาน ของ ความโน้มถ่วง ทั้งสองทฤษฎีเข้ากับผลการทดลองได้ดี กฎความโน้มอ่วงนำไปสู่สาขาวิชา astrophysics ซึ่งบรรยายปรากฏการณ์ทาง ดาราศาสตร์ โดยใช้ทฤษฎีทางฟิสิกส์ นิวตรอน
นิวตรอนถูกค้นพบโดย เซอร์ เจมส์ แชดวิก (Sir James Chadwick) ที่มหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ ในปี ค.ศ. 1932 โดยแชดวิกได้ทำการทดลองโดยการยิงอนุภาคแอลฟาจากพอโลเนียมใส่แผ่นโบรอนบาง ๆ และรองรับอนุภาคด้วยเครื่องตรวจจับที่บรรจุแก๊สไนโตรเจนไว้ภายใน พบว่ามีอนุภาคหนึ่งหลุดมาและเป็นกลางทางไฟฟ้า จึงตั้งชื่อให้ว่า "นิวตรอน" [9] โดยการทดลองของทอมสันและโกลด์สตีนที่ใช้หลอดรังสีแคโทดไม่สามารถตรวจพบนิวตรอนได้ เพราะนิวตรอนไม่มีปฏิกิริยากับขั้วแม่เหล็กไฟฟ้าที่ใช้ในการทดลอง อะตอม
ทฤษฎีเกี่ยวกับอนุภาคอีกทฤษฎีหนึ่ง (ซึ่งเป็นส่วนขยายของทฤษฎีอะตอมด้วย) เกิดขึ้นในปี ค.ศ. 1827 เมื่อนักพฤกษศาสตร์ โรเบิร์ต บราวน์ ใช้กล้องจุลทรรศน์ส่องดูเศษฝุ่นของเมล็ดข้าวที่ลอยอยู่ในน้ำ และพบว่ามันเคลื่อนที่ไปแบบกระจัดกระจายไม่แน่นอน นี่เป็นปรากฏการณ์ที่ต่อมารู้จักกันในชื่อ การเคลื่อนที่แบบบราวน์ ปี ค.ศ. 1877 J. Desaulx เสนอว่าปรากฏการณ์นี้มีสาเหตุมาจากการเคลื่อนของความร้อนในโมเลกุลน้ำ และในปี ค.ศ. 1905 อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ได้คิดค้นการวิเคราะห์ทางคณิตศาสตร์เกี่ยวกับการเคลื่อนที่ขึ้นได้เป็นครั้งแรก[19][20][21] นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส ฌอง แปร์แรง ใช้งานของไอน์สไตน์เพื่อทำการทดลองระบุมวลและขนาดของอะตอม ซึ่งในเวลาต่อมาได้พิสูจน์ทฤษฎีอะตอมของดอลตัน[22] บทนำทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป
ผู้สังเกตในกรอบอ้างอิงเร่งจะต้องใช้สิ่งที่นักฟิสิกส์เรียกว่า แรงเทียม เพื่อใช้อธิบายความเร่งที่เขาและวัตถุรอบตัวเขาประสบ ตัวอย่างหนึ่งเช่น แรงที่ผลักผู้ขับรถที่มีความเร่งไปยังเบาะนั่งด้านหลังบุคคลนั้น ซึ่งได้กล่าวถึงไปแล้ว อีกตัวอย่างหนึ่งคือแรงที่บุคคลรู้สึกว่ากำลังดึงแขนขึ้นและออกจากตัวเมื่อกำลังพยายามหมุนเหมือนลูกข่าง วิจารณญาณของไอน์สไตน์มีว่า โดยหลักพื้นฐานแล้วแรงดึงซึ่งคงที่และมีลักษณะคล้ายกันของสนามความโน้มถ่วงของโลกก็เป็นเฉกเช่นแรงเทียมเหล่านี้ ขนาดปรากฏของแรงเทียมดูเหมือนเป็นสัดส่วนกับมวลของวัตถุใด ๆ ที่แรงนั้นกระทำเสมอ ตัวอย่างเช่น เบาะนั่งของผู้ขับส่งแรงเพียงพอเพื่อเร่งผู้ขับในอัตราเดียวกับรถยนต์นั้น ไอน์สไตน์จึงเสนอว่าวัตถุในสนามความโน้มถ่วงควรได้รับแรงความโน้มถ่วงเป็นสัดส่วนกับมวลของมัน ดังที่กล่าวไว้ในกฎความโน้มถ่วงของนิวตัน