Er zitten veel interessante ideeën in fysica, vooral in de moderne natuurkunde. Er toe doen bestaat als een staat van energie, terwijl waarschijnlijkheidsgolven zich door het universum verspreiden. Het bestaan zelf kan bestaan als alleen de trillingen op microscopische, trans-dimensionale snaren. Hier zijn enkele van de meest interessante van deze ideeën, in de moderne fysica. Sommige zijn volwaardige theorieën, zoals relativiteitstheorie, maar andere zijn principes (aannames waarop theorieën worden gebouwd) en sommige zijn conclusies die worden getrokken door bestaande theoretische kaders.
Ze zijn echter allemaal heel raar.
Materie en licht hebben eigenschappen van zowel golven als deeltjes tegelijkertijd. De resultaten van de kwantummechanica maken duidelijk dat golven deeltjesachtige eigenschappen vertonen en deeltjes golfachtige eigenschappen vertonen, afhankelijk van het specifieke experiment. De kwantumfysica is daarom in staat om beschrijvingen van materie en energie te maken op basis van golfvergelijkingen die betrekking hebben op de waarschijnlijkheid dat een deeltje op een bepaald moment op een bepaalde plek bestaat.
Einstein's relativiteitstheorie is gebaseerd op het principe dat de natuurwetten voor alle waarnemers hetzelfde zijn, ongeacht waar ze zich bevinden of hoe snel ze bewegen of versnellen. Dit schijnbaar gezond verstandprincipe voorspelt gelokaliseerde effecten in de vorm van speciale relativiteitstheorie en definieert zwaartekracht als een geometrisch fenomeen in de vorm van algemene relativiteitstheorie.
Kwantumfysica wordt wiskundig gedefinieerd door de Schroedinger-vergelijking, die de waarschijnlijkheid van een deeltje dat op een bepaald punt wordt gevonden. Deze waarschijnlijkheid is fundamenteel voor het systeem, niet alleen een gevolg van onwetendheid. Zodra een meting is uitgevoerd, hebt u echter een definitief resultaat.
De fysicus Werner Heisenberg ontwikkelde het Heisenberg-onzekerheidsprincipe, dat zegt dat tijdens het meten de fysieke toestand van een kwantumsysteem is er een fundamentele limiet voor de hoeveelheid precisie die kan zijn bereikt.
Hoe nauwkeuriger u bijvoorbeeld het momentum van een deeltje meet, hoe minder nauwkeurig u de positie meet. Nogmaals, in de interpretatie van Heisenberg was dit niet alleen een meetfout of technologische beperking, maar een feitelijke fysieke limiet.
In de kwantumtheorie kunnen bepaalde fysische systemen "verstrengeld" raken, wat betekent dat hun toestanden direct gerelateerd zijn aan de toestand van een ander object ergens anders. Wanneer een object wordt gemeten en de Schroedinger-golffunctie instort in een enkele toestand, stort het andere object in zijn overeenkomstige toestand in... het maakt niet uit hoe ver de objecten zijn (d.w.z. nonlocality).
Einstein, die deze kwantumverstrengeling 'spookachtige actie op afstand' noemde, verlichtte dit concept met de zijne EPR Paradox.
Wanneer Albert Einstein ontwikkelde de relativiteitstheorie en voorspelde een mogelijke uitbreiding van het universum. Georges Lemaitre dacht dat dit aangaf dat het universum op één punt begon. De naam "Big Bang" werd gegeven door Fred Hoyle terwijl hij de theorie bespotte tijdens een radio-uitzending.
In 1929 Edwin Hubble ontdekte een roodverschuiving in verre sterrenstelsels, wat aangeeft dat ze terugtrokken van de aarde. Kosmische achtergrond microgolfstraling, ontdekt in 1965, ondersteunde de theorie van Lemaitre.
Een ongedetecteerde vorm van materie, donkere materie genaamd, werd in theorie getoetst om dit op te lossen. Recent bewijs ondersteunt donkere materie.
Huidige schattingen zijn dat het universum 70% donkere energie, 25% donkere materie is en slechts 5% van het universum is zichtbare materie of energie.
In pogingen om het meetprobleem in de kwantumfysica op te lossen (zie hierboven), stoten fysici vaak tegen het bewustzijnsprobleem aan. Hoewel de meeste natuurkundigen de kwestie proberen te omzeilen, lijkt er een verband te bestaan tussen de bewuste keuze van het experiment en de uitkomst van het experiment.
Sommige natuurkundigen, met name Roger Penrose, geloven dat de huidige fysica bewustzijn niet kan verklaren en dat bewustzijn zelf een verband heeft met het vreemde kwantumrijk.
Recent bewijs toont aan dat als het universum net iets anders was, het niet lang genoeg zou bestaan om zich enig leven te laten ontwikkelen. De kansen van een universum waarin we kunnen bestaan zijn erg klein, gebaseerd op toeval.
Het antropische principe, hoewel intrigerend, is meer een filosofische theorie dan een fysieke. Toch vormt het Anthropic Principle een intrigerende intellectuele puzzel.