A física clássica, que abrange mecânica newtoniana, eletromagnetismo e termodinâmica, é uma estrutura poderosa que explicou uma vasta gama de fenômenos físicos. No entanto, fica aquém da explicação de vários aspectos do universo, levando ao desenvolvimento da física moderna:

1. Radiação do corpo negro: A física clássica previu que um corpo negro deveria emitir uma quantidade infinita de energia em altas frequências, o que não é observado. Esse problema foi resolvido pela teoria quântica de Planck, que introduziu o conceito de quantização de energia.

2. Efeito fotoelétrico: A física clássica não pôde explicar por que os elétrons são emitidos de uma superfície de metal somente quando a luz acima de uma certa frequência é brilhada, independentemente da intensidade. A explicação de Einstein usando o conceito de fótons, pacotes de energia luminosa, forneceu a solução.

3. Espectros atômicos: As linhas espectrais discretas observadas na luz emitida por átomos não puderam ser explicadas pela física clássica. O modelo do átomo de Bohr, incorporando conceitos quânticos, foi responsável por essas linhas espectrais.

4. A estabilidade dos átomos: A física clássica previu que os elétrons que orbitam o núcleo deveriam espiralar para dentro e, eventualmente, colidir com o núcleo, levando ao colapso dos átomos. A mecânica quântica resolveu isso descrevendo os elétrons como funções de onda, impedindo -os de entrar em colapso.

5. Dualidade de partículas de onda: A física clássica via a luz como ondas e matéria como partículas. No entanto, experimentos como o experimento de fenda dupla demonstraram que a luz e a matéria exibem comportamento semelhante a ondas e partículas, um conceito que é explicado pela mecânica quântica.

6. Relatividade: A física clássica assume que o tempo e o espaço são absolutos e independentes um do outro. A teoria da relatividade de Einstein, no entanto, revelou que o tempo e o espaço são relativos ao movimento do observador e que eles estão entrelaçados.

7. O universo em expansão: A física clássica não pôde explicar o desvio para o vermelho da luz de galáxias distantes, que forneceram evidências para a expansão do universo. Essa expansão é explicada pela relatividade e cosmologia geral.

8. A existência de matéria escura e energia escura: A rotação observada das galáxias e a expansão acelerada do universo não podem ser totalmente explicadas pela matéria e pela energia que podemos ver. A existência de matéria escura e energia escura, que não são explicadas na física clássica, é necessária para explicar esses fenômenos.

Em resumo, a física clássica é uma teoria poderosa, mas tem limitações na explicação dos fenômenos envolvendo escalas muito pequenas (física quântica), escalas muito grandes (relatividade) e a natureza do universo como um todo (cosmologia). Essas limitações levaram ao desenvolvimento da física moderna, que incorpora novos conceitos como quantização, dualidade de partículas de onda e curvatura do espaço-tempo.