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Historia de la física

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Historia de la física

  1. 1. HISTORIA DE LA FÍSICASe conoce que la mayoría de las civilizaciones de la antigüedad trataron desde un principio deexplicar el funcionamiento de su entorno; miraban las estrellas y pensaban cómo ellas podían regirsu mundo. Esto llevó a muchas interpretaciones de carácter más filosófico que físico; no en vanoen esos momentos a la física se le llamaba filosofía natural. Muchos filósofos se encuentran en eldesarrollo primigenio de la física, como Aristóteles, Tales de Mileto o Demócrito, por ser losprimeros en tratar de buscar algún tipo de explicación a los fenómenos que les rodeaban.1 A pesarde que las teorías descriptivas del universo que dejaron estos pensadores eran erradas, estastuvieron validez por mucho tiempo, casi dos mil años, en parte por la aceptación de la IglesiaCatólica de varios de sus preceptos, como la teoría geocéntrica o las tesis de Aristóteles.2Esta etapa, denominada oscurantismo en la ciencia, termina cuando Nicolás Copérnico,considerado padre de la astronomía moderna, en 1543 recibe la primera copia de su DeRevolutionibusOrbiumCoelestium. A pesar de que Copérnico fue el primero en formular teoríasplausibles, es otro personaje al cual se le considera el padre de la física como la conocemos ahora.Un catedrático de matemáticas de la Universidad de Pisa a finales del siglo XVI cambiaría lahistoria de la ciencia, empleando por primera vez experimentos para comprobar susaseveraciones: Galileo Galilei. Mediante el uso del telescopio para observar el firmamento y sustrabajos en planos inclinados, Galileo empleó por primera vez el método científico y llegó aconclusiones capaces de ser verificadas. A sus trabajos se les unieron grandes contribuciones porparte de otros científicos como Johannes Kepler, Blaise Pascal y Christian Huygens.2Posteriormente, en el siglo XVII, un científico inglés reúne las ideas de Galileo y Kepler en un solotrabajo, unifica las ideas del movimiento celeste y las de los movimientos en la Tierra en lo que élllamó gravedad. En 1687, Isaac Newton, en su obra PhilosophiaeNaturalis Principia Mathematica,formuló los tres principios del movimiento y una cuarta Ley de la gravitación universal, quetransformaron por completo el mundo físico; todos los fenómenos podían ser vistos de unamanera mecánica.3El trabajo de Newton en este campo perdura hasta la actualidad; todos los fenómenosmacroscópicos pueden ser descritos de acuerdo a sus tres leyes. Por eso durante el resto de esesiglo y el posterior siglo XVIII todas las investigaciones se basaron en sus ideas. De ahí que sedesarrollaron otras disciplinas, como la termodinámica, la óptica, la mecánica de fluidos y lamecánica estadística. Los conocidos trabajos de Daniel Bernoulli, Robert Boyle y Robert Hooke,entre otros, pertenecen a esta época.4En el siglo XIX se producen avances fundamentales en la electricidad y el magnetismo,principalmente de la mano de Charles-Augustin de Coulomb, Luigi Galvani, Michael Faraday yGeorg Simon Ohm, que culminaron en el trabajo de James Clerk Maxwell de 1855, que logró launificación de ambas ramas en el llamado electromagnetismo. Además, se producen los primerosdescubrimientos sobre radiactividad y el descubrimiento del electrón por parte de Joseph JohnThomson en 1897.5
  2. 2. Durante el siglo XX, la física se desarrolló plenamente. En 1904 se propuso el primer modelo delátomo (HantarōNagaoka), confirmado por Ernest Rutherford en 1911. En 1905, Einstein formuló lateoría de la relatividad especial, la cual coincide con las leyes de Newton cuando los fenómenos sedesarrollan a velocidades pequeñas comparadas con la velocidad de la luz. En 1915 extendió lateoría de la relatividad especial, formulando la teoría de la relatividad general, la cual sustituye a laLey de gravitación de Newton y la comprende en los casos de masas pequeñas. Max Planck, AlbertEinstein, Niels Bohr y otros, desarrollaron la teoría cuántica, a fin de explicar resultadosexperimentales anómalos sobre la radiación de los cuerpos. En 1911, Ernest Rutherford dedujo laexistencia de un núcleo atómico cargado positivamente, a partir de experiencias de dispersión departículas. En 1925 Werner Heisenberg, y en 1926 Erwin Schrödinger y Paul Adrien Maurice Dirac,formularon la mecánica cuántica, la cual comprende las teorías cuánticas precedentes y suministralas herramientas teóricas para la Física de la materia condensada.6Posteriormente se formuló la teoría cuántica de campos, para extender la mecánica cuántica deacuerdo con la Teoría de la Relatividad especial, alcanzando su forma moderna a finales de los 40,gracias al trabajo de Richard Feynman, JulianSchwinger, Tomonaga y FreemanDyson, queformularon la teoría de la electrodinámica cuántica. Esta teoría formó la base para el desarrollo dela física de partículas. En 1954, ChenNing Yang y Robert Mills desarrollaron las bases del modeloestándar. Este modelo se completó en los años 1970, y con él fue posiblepredecir las propiedadesde partículas no observadas previamente, pero que fueron descubiertas sucesivamente, siendo laúltima de ellas el quark top.6Los intentos de unificar las cuatro interacciones fundamentales han llevado a los físicos a nuevoscampos impensables. Las dos teorías más aceptadas, la mecánica cuántica y la relatividad general,que son capaces de describir con gran exactitud el macro y el micromundo, parecen incompatiblescuando se las quiere ver desde un mismo punto de vista. Por eso se han formulado nuevas teorías,como la supergravedad o la teoría de cuerdas, donde se centran las investigaciones a inicios delsiglo XXI.En resumen1687 – Física newtoniana: Isaac Newton publica sus leyes del movi-miento, y así comienzala ciencia moderna. Según esta visión, el universo es un enorme sistema mecánico en que eltiempo y el espacio son absolutos.1867 – Física de la teoría de campo: James Clerk Maxwell propone la existencia defuerzas que no pueden ser explicadas por la física de Newton. Sus investigaciones, junto con las deMichael Faraday, llevan a la visión de un universo compuesto por cam-pos de energía queinteractúan mutuamente.1900 – Física cuántica: Max Planck publica su teoría de un mundo compuesto de «paquetes»de energía llamados «quanta». Los experimentos realizados a escala cuántica muestran que la
  3. 3. materia existe más como probabilidades y tendencias que como algo absoluto, lo que indica que la«realidad» puede no ser tan real y sólida como creíamos.1905 - Física de la relatividad: la visión del universo de Albert Einstein desbanca a la físicanewtoniana. Einstein sugiere que el tiempo es relativo en lugar de absoluto. Un aspecto clave de larelatividad es que el tiempo y el espacio no pueden ser sepa-rados y existen juntos como unacuarta dimensión.1970 – Física de la teoría de cuerdas: los físicos descubren que se pue-den usar lasteorías que describen el universo como compuesto por pequeñas cuerdas vibratorias de energíapara explicar tan-to el mundo cuántico como el de la realidad cotidiana. En 1984, la teoría esformalmente aceptada por la comunidad científica como un puente que puede servir para unirtodas las teorías.20?? – La nueva y mejorada teoría unificada de la física: algún día en el futuro, losfísicos descubrirán una forma para explicar la naturaleza holográfica de lo que observamos en eluniverso cuán-tico, así como lo que vemos en el mundo de la realidad cotidia-na. Formularán lasecuaciones que unifiquen sus explicaciones y formen una única historia.Ahora bien, hay una tercera forma de física y es la que quiere unir a estas dos físicas: clásica ycuántica, sería la llamada teoría unificada. Hacer esto requiere la existencia de algo que lleneaquello que consideramos como espacio vacío. Y a eso mismo es donde queremos llegar: es lo quesería el origen de la Matrix.Física cuántica:En los inicios del siglo XX, sin embargo, los avances científicos revelaron un lugar de la naturalezaen el que las leyes de Newton no parecían funcionar:en el mundo microscópico delátomo,entonces fue necesario desarrollar un nuevo tipo de física: la física cuántica.Cuántica viene de Quantum que quiere decir una determinada cantidad de energíaelectromagnética. Por lo tanto el quantum es la sustancia de la que está hecho nuestro mundocuando lo reducimos a su quintaesencia. Los científicos de la física cuántica pronto comprobaronque lo que a nosotros nos parece un mundo sólido, en realidad no lo es en absoluto. Un buenejemplo es que al igual que la unión de muchas imágenes individuales hace que una películaparezca real, la vida está compuesta de pequeños y breves “paquetes” de luz llamados “quanta”.Los quanta de la vida suceden tan rápidamente que a menos que nuestro cerebro haya sido
  4. 4. adiestrado para funcionar de otra manera (desarrollando el testigo, el observador, ralentizando losmovimientos a través de técnicas de meditación por ejemplo) simplemente suma todos losimpulsos para crear la acción ininterrumpida semejante a cualquier película proyectada sobre unapantalla blanca.La física cuántica es el estudio de lo que sucede a muy pequeña escala con las fuerzas que dan vidaa nuestro mundo físico.

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