La Ciencia de la Física
La física (del lat. physica, y este del gr. τὰ φυσικά, neutro plural de φυσικός, "naturaleza") es una ciencia natural que estudia las propiedades del espacio, el movimiento , el tiempo, la materia y la energía, así como sus interacciones.
«La física es una de las más antiguas disciplinas académicas, tal vez la más antigua a través de la inclusión de la astronomía. En los últimos dos milenios, la física había sido considerada sinónimo de la filosofía, la química, y ciertas ramas de la matemática y la biología, pero durante la Revolución Científica en el siglo XVII surgió para convertirse en una ciencia moderna, única por derecho propio. Sin embargo, en algunas esferas como la física matemática y la química cuántica, los límites de la física siguen siendo difíciles de distinguir.»
La física es significativa e influyente, no sólo debido a que los avances en la comprensión a menudo se han traducido en nuevas tecnologías, sino también a que las nuevas ideas en la física resuenan con las demás ciencias, las matemáticas y la filosofía.
La física no es sólo una ciencia teórica; es también una ciencia experimental. Como toda ciencia, busca que sus conclusiones puedan ser verificables mediante experimentos y que la teoría pueda realizar predicciones de experimentos futuros. Dada la amplitud del campo de estudio de la física, así como su desarrollo histórico en relación a otras ciencias, se la puede considerar la ciencia fundamental o central, ya que incluye dentro de su campo de estudio a la química, la biología y la electrónica, además de explicar sus fenómenos.
La física, en su intento de describir los fenómenos naturales con exactitud y veracidad, ha llegado a límites impensables: el conocimiento actual abarca la descripción de partículas fundamentales microscópicas, el nacimiento de las estrellas en el universo e incluso conocer con una gran probabilidad lo que aconteció en los primeros instantes del nacimiento de nuestro universo, por citar unos pocos campos.
Esta tarea comenzó hace más de dos mil años con los primeros trabajos de filósofos griegos como Demócrito, Eratóstenes, Aristarco, Epicuro o Aristóteles, y fue continuada después por científicos como Galileo Galilei, Isaac Newton, William Rowan Hamilton, James Clerk Maxwell, Albert Einstein, Niels Bohr, Werner Heisenberg, Paul Dirac y Richard Feynman, entre muchos otros.
«La física es una de las más antiguas disciplinas académicas, tal vez la más antigua a través de la inclusión de la astronomía. En los últimos dos milenios, la física había sido considerada sinónimo de la filosofía, la química, y ciertas ramas de la matemática y la biología, pero durante la Revolución Científica en el siglo XVII surgió para convertirse en una ciencia moderna, única por derecho propio. Sin embargo, en algunas esferas como la física matemática y la química cuántica, los límites de la física siguen siendo difíciles de distinguir.»
La física es significativa e influyente, no sólo debido a que los avances en la comprensión a menudo se han traducido en nuevas tecnologías, sino también a que las nuevas ideas en la física resuenan con las demás ciencias, las matemáticas y la filosofía.
La física no es sólo una ciencia teórica; es también una ciencia experimental. Como toda ciencia, busca que sus conclusiones puedan ser verificables mediante experimentos y que la teoría pueda realizar predicciones de experimentos futuros. Dada la amplitud del campo de estudio de la física, así como su desarrollo histórico en relación a otras ciencias, se la puede considerar la ciencia fundamental o central, ya que incluye dentro de su campo de estudio a la química, la biología y la electrónica, además de explicar sus fenómenos.
La física, en su intento de describir los fenómenos naturales con exactitud y veracidad, ha llegado a límites impensables: el conocimiento actual abarca la descripción de partículas fundamentales microscópicas, el nacimiento de las estrellas en el universo e incluso conocer con una gran probabilidad lo que aconteció en los primeros instantes del nacimiento de nuestro universo, por citar unos pocos campos.
Esta tarea comenzó hace más de dos mil años con los primeros trabajos de filósofos griegos como Demócrito, Eratóstenes, Aristarco, Epicuro o Aristóteles, y fue continuada después por científicos como Galileo Galilei, Isaac Newton, William Rowan Hamilton, James Clerk Maxwell, Albert Einstein, Niels Bohr, Werner Heisenberg, Paul Dirac y Richard Feynman, entre muchos otros.
Historia de la Física
La primera actividad del hombre englobable dentro de la física fue mirar al cielo. Las grandes civilizaciones de la antigüedad (chinos, babilonios, egipcios) estudiaron los astros llegando incluso a predecir eclipses pero sin éxito a la hora de explicar los movimientos planetarios. En éste punto de inflexión del conocimiento humano, antes de hacerse –y responder- ciertas preguntas sobre la naturaleza, el cielo era un misterioso techo plano en el que unas luces lejanas brillaban por alguna causa más mística que astronómica. Unos cuatrocientos años antes del nacimiento de Cristo los griegos ya empezaban a desarrollar teorías, aún inexactas pero no del todo equivocadas, sobre la composición del universo.
Leucipo concebía el atomismo más tarde desarrollado por Demócrito, que afirmaba que todo estaba formado por microscópicas partículas llamadas átomos, y que contradecía a la Teoría de los elementos, del siglo anterior.
Durante el periodo helenístico, Alejandría se convirtió en el núcleo científico de occidente. Desde Sicilia, Arquímedes, entre otros inventos como el tornillo infinito o la polea, descubría las leyes de la palanca y de la hidrostática, principio el de ésta última que llevaría su nombre y que enunciaba que “todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical hacia arriba igual al peso del fluido desalojado”, razón por la cual se puede explicar que flote un barco o vuele un globo aerostático. En la astronomía también se realizaron grandes descubrimientos: Aristarco de Samo desarrolló un método para medir las distancias relativas entre la tierra y el sol y la tierra y la luna, inútil finalmente por falta de medios aunque bien encaminado, y también, según se cree a través de los escritos de Arquímedes, fue el primero en afirmar que la tierra gira alrededor del sol; Erastótenes midió la circunferencia de la tierra y elaboró un catálogo de estrellas; Hiparlo de Nicea descubrió la sucesión de equinoccios; y Tolomeo, ya en el s. II d.C., elaboró su sistema para explicar el movimiento de los planetas, en el que la Tierra permanecía en el centro de las órbitas circulares del resto de astros.
La Física en la Edad Media y los siglos XV, XVI y XVI
Los de la edad media no fueron años de grandes descubrimientos en ningún campo en occidente -en Asia los chinos ya habían inventado la pólvora en el s. IX-. Sirvieron sin embargo para que científicos árabes, entre los que se cuentan Averroes o Ibn al-Nafis realizaran un trabajo de conservación de textos de la Grecia clásica, y poco más tarde, mientras santo Tomás de Aquino intentara demostrar la compatibilidad de las teorías griegas con las Sagradas Escrituras, Roger Bacon defendía el método experimental.
Tras el renacimiento, a lo largo del siglo XV y hasta principios del XVII, los descubrimientos de cuatro astrónomos marcaron el comienzo de la ciencia moderna. Contrariando la teoría geocéntrica de Tolomeo, el polaco Nicolás Copérnico propuso el heliocentrismo como modelo del universo, en el que los planetas trazan órbitas circulares alrededor del Sol, así decía en su obra Sobre las revoluciones (de los orbes celestes): “En primer lugar, hemos de señalar que el mundo es esférico, sea porque es la forma más perfecta de todas, sin comparación alguna, totalmente indivisa, sea porque es la más capaz de todas las figuras, la que más conviene para comprender todas las cosas y conservarlas, sea también porque las demás partes separadas del mundo (me refiero al Sol, a la Luna y a las estrellas) aparecen con tal forma, sea porque con esta forma todas las cosas tienden a perfeccionarse, como aparece en las gotas de agua y en los demás cuerpos líquidos, ya que tienden a limitarse por sí mismos, para que nadie ponga en duda la atribución de tal forma a los cuerpos divinos” Copérnico, Nicolás. Sobre las revoluciones (De los orbes celestes). Madrid: Editora Nacional, 1982. Esta asociación entre lo esférico y lo perfecto le llevó diseñar su modelo con respecto a unas órbitas circulares de compleja elaboración. Copérnico asentó de este modo las bases para los posteriores descubrimientos de Newton y Kepler.
Tycho Brahe, nacido en 1546 en una Suecia de posesión danesa por entonces, elaboró, obtenidos unos cálculos muy precisos, una teoría intermedia según la cual los planetas orbitaban alrededor del sol a la vez que éste lo hacía alrededor de la tierra.
Sobre los cálculos de Brahe, su ayudante Johannes Kepler desarrolló unas leyes que acabaron definitivamente con la teoría de Tolomeo. Las tres leyes de Kepler son las siguientes:
- Los planetas giran alrededor del sol en órbitas elípticas estando el sol en uno de sus focos. Contradecía así también a la teoría de Copérnico acercándose a la realidad,.
- El vector posición de cualquier planeta respecto del Sol, barre áreas iguales de la elipse en tiempos iguales. Dicho de otra manera, los planetas avanzan más rápidamente cuanto más cerca se encuentren del sol.
- Para cualquier planeta, el cuadrado de su período orbital es directamente proporcional al cubo de la distancia media con el Sol. Lo que en lenguaje de a pie quiere decir que cuanto más lejos está el planeta del Sol más tiempo tarda en dar una vuelta –el planeta Tierra tarda un año; Plutón, el más alejado, tarda unos 248 años y medio-, y además la relación entre esa distancia y el tiempo es proporcional.
En 1609, Galileo Galilei, observando a través de un telescopio las fases del planeta Venus, pudo confirmar el sistema heliocéntrico. La otra gran hazaña de Galileo fue demostrar que, en contra de los postulados de Aristóteles, todos los objetos tardan lo mismo en caer, y que su velocidad al hacerlo aumenta de forma uniforme. Éste concepto puede resultar extraño. Podemos preguntarnos en un ejemplo extremo ¿Tardarían lo mismo en caer desde lo alto de la torre de pisa una esfera de plomo y otra de goma espuma? La respuesta es rotundamente sí, incluso un piano y una mandolina tardarían lo mismo en caer. La diferencia en la naturaleza la marca el rozamiento del aire, que frena las caídas de todos los objetos dentro de la atmósfera, de éste modo los paracaidistas no se estrellan contra el suelo. La tierra atrae con igual fuerza a la esfera de plomo y a la pluma, pero el rozamiento del aire hace que la pluma caiga más lentamente. Galileo murió en una villa de Florencia, habiendo sido obligado por la inquisición a renunciar a sus ideas por considerarlas heréticas.
Importancia de la Física
La Física es una de las ciencias naturales que más ha contribuido al desarrollo y bienestar del hombre, porque gracias a su estudio e investigación ha sido posible encontrar en muchos casos, una explicación clara y útil a los fenómenos que se presentan en nuestra vida diaria.
La palabra física proviene del vocablo griego physiké cuyo significado es naturaleza.
"Es la Ciencia que se encarga de estudiar los fenómenos naturales, en los cuales no hay cambios en la composición de la materia"
La Física ha experimentado un gran desarrollo gracias al esfuerzo de notables científicos e investigadores, quienes al inventar y perfeccionar instrumentos, aparatos y equipos han logrado que el hombre agudice sus sentidos al detectar, observar y analizar fenómenos.
Al nacer la filosofía de los griegos, nace propiamente la física. La palabra filosofía (del griego Philos amante y de sophia sabiduría) significa amor a la sabiduría, este término se aplicó por primera vez a la actividad de ciertos pensadores griegos, que en el siglo VI a.C., reflexionaban sobre los fenómenos naturales, el origen y naturaleza de la vida, de los seres y las cosas.
La Filosofía nace en Jonia en la costa del Asia Menor, y son Mileto, Efeso y Samos, algunos de los pueblos donde encontramos a los primeros pensadores, con su filosofía, llamada filosofía de la naturaleza o filosofía de la física, ya que física significa naturaleza. En ésta filosofía de la naturaleza, la observación de la naturaleza, los cuerpos y el ser ocupaban el primer plano de estudios, aunque piensan también en el espíritu y en el ser como un todo.
Entre los primeros filósofos naturalistas se tienen a Tales de Mileto, Anaximandro y Anaxímenes.
Por éste mismo período aparecen Leucipo y Demócrito, quienes exponen la Teoría Atomista, según la cual la materia está formada de pequeñas partículas llamadas átomos.
En el siglo IV a.C. aparece Aristóteles quien empieza a estudiar la caída de los cuerpos.
En el siglo segundo de nuestra era aparece Ptolomeo que hace estudios sobre la reflexión de la luz.
A partir de éste periódo, la física avanza lentamente a travéz de cientos de años.
Casi 1,500 años después aparece Galileo Galilei que estudia el movimiento del péndulo y reafirma la Teoría Planetaria heliocéntrica junto con Nicolás Copérnico.
En el siglo XVI aparece William Gilbert que realiza estudios sobre electricidad y magnetismo.
En el siguiente siglo aparece Isaac Newton que descubre la Ley de Gravitación Universal, así como las leyes sobre el movimiento de los cuerpos; con éste gran científico nace la Física Clásica.
En el siglo XVIII, hay grandes aplicaciones como la electricidad, las máquinas eléctricas, la invención del pararrayos.
En el siglo XIX, Alejandro Volta inventa la pila eléctrica; Avogadro explica la diferencia entre átomos y moléculas, Roentgen los rayos x y Becquerel la radioactividad.
En nuestro siglo desde sus inicios hay grandes adelantos científicos, que no sería fácil enumerarlos. Los avances en el campo de los átomos hacen que se inicie la Física Moderna, la cual se divide en Física Cuántica y Relativista
CLASIFICACIÓN DE LA FISICA
Para poder realizar el estudio de los fenómenos físicos, la física se clasifica de la siguiente manera:
Física Clásica | Mecánica clásica | Estudia el movimiento de los objetos que se mueven a velocidades pequeñas muy por debajo de la velocidad de la luz. |
Termodinámica | Estudia la temperatura, el trabajo y el calor de las partículas. | |
Electromagnetismo | Estudia la electricidad, el magnetismo y los campos electromagnéticos | |
Óptica | Estudia todos los fenómenos relacionados con la luz. | |
Acústica | Estudia todos los fenómenos relacionados con el sonido. | |
Física Moderna | Atómica | Estudia las propiedades de los átomos, su estructura, sus transformaciones y sus interacciones con la radiación y con el medio que nos rodea. |
Molecular | Estudia aquellos fenómenos relacionados con la estructura molecular de los compuestos. Se ocupa, por ejemplo, de la explicación y la comprensión de los diferentes tipos de enlaces mediante los cuales los átomos forman moléculas. | |
Nuclear | Estudia todos los fenómenos relacionados con le núcleo atómico y las partículas subatómicas: por ejemplo, las diferentes reacciones nucleares como la fisión y la fusión. | |
Relatividad | Estudia a los objetos que se mueven a velocidades que se aproximan a la velocidad de la luz, incluyendo a la propia luz. | |
Mecánica cuántica | Estudia a las partículas en los niveles submicroscópicos y microscópicos. |
LA FÍSICA Y SU RELACIÓN CON OTRAS CIENCIAS
Para comprender los fenómenos del universo que nos rodea, la física se relaciona con otras ciencias, como son:
- Matemáticas: cuya función es encontrar cuantificaciones numéricas que permitan medir y comparar diversos fenómenos que ocurren en la naturaleza.
- Química: se relaciona de manera importante con la física, ya que la materia, en su estructura atómica, requiere las leyes físicas para poder explicar sus interacciones moleculares.
- Geografía: ayuda a comprender la descripción de la tierra y los fenómenos en su superficie.
- Biología: auxilia relacionándola con las leyes que regulan la vida orgánica.
- Astronomía: estudia los astros y el universo, y se vale de las leyes de la óptica, entre otras, para desarrollar sus observaciones.
- Mineralogía: la física contribuye mediante la aplicación de sus leyes a las estructuras atómicas de los minerales.
- Meteorología: estudia los fenómenos atmosféricos, y la física se relaciona con ella aplicando los conceptos de presión y temperatura, entre otros, para tratar de explicar las causas que provocan dichos fenómenos.
Enlaces
http://es.wikipedia.org/wiki/Historia_de_la_f%C3%ADsica
http://www.galeon.com/histofis/histfisindex.htm
http://www.fisicahoy.com/
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