FsicaArtculo buenoEste artculo trata sobre la disciplina acadmica. Para el tratado de Aristteles, vase Fsica (Aristteles).

Si he logrado ver ms lejos, ha sido porque he subido a hombros de gigantes.Sir Isaac Newton.La fsica (del lat. physica, y este del gr. , neutro plural de , "naturaleza") es la ciencia natural que estudia las propiedades y el comportamiento de la energa y la materia (como tambin cualquier cambio en ella que no altere la naturaleza de la misma), as como al tiempo, el espacio y las interacciones de estos cuatro conceptos entre s.

La fsica es una de las ms antiguas disciplinas acadmicas, tal vez la ms antigua, ya que la astronoma es una de sus disciplinas. En los ltimos dos milenios, la fsica fue considerada dentro de lo que ahora llamamos filosofa, qumica, y ciertas ramas de la matemtica y la biologa, pero durante la Revolucin Cientfica en el siglo XVII surgi para convertirse en una ciencia moderna, nica por derecho propio. Sin embargo, en algunas esferas como la fsica matemtica y la qumica cuntica, los lmites de la fsica siguen siendo difciles de distinguir.

El rea se orienta al desarrollo de competencias de una cultura cientfica, para comprender nuestro mundo fsico, viviente y lograr actuar en l tomando en cuenta su proceso cognitivo, su protagonismo en el saber y hacer cientfico y tecnolgico, como el conocer, teorizar, sistematizar y evaluar sus actos dentro de la sociedad. De esta manera, contribuimos a la conservacin y preservacin de los recursos, mediante la toma de conciencia y una participacin efectiva y sostenida.

La fsica es significativa e influyente, no slo debido a que los avances en la comprensin a menudo se han traducido en nuevas tecnologas, sino tambin a que las nuevas ideas en la fsica resuenan con las dems ciencias, las matemticas y la filosofa.

La fsica no es slo una ciencia terica; es tambin una ciencia experimental. Como toda ciencia, busca que sus conclusiones puedan ser verificables mediante experimentos y que la teora pueda realizar predicciones de experimentos futuros basados en observaciones previas. Dada la amplitud del campo de estudio de la fsica, as como su desarrollo histrico con relacin a otras ciencias, se la puede considerar la ciencia fundamental o central, ya que incluye dentro de su campo de estudio a la qumica, la biologa y la electrnica, adems de explicar sus fenmenos.

La fsica, en su intento de describir los fenmenos naturales con exactitud y veracidad, ha llegado a lmites impensables: el conocimiento actual abarca la descripcin de partculas fundamentales microscpicas, el nacimiento de las estrellas en el universo e incluso conocer con una gran probabilidad lo que aconteci en los primeros instantes del nacimiento de nuestro universo, por citar unos pocos campos.

Esta tarea comenz hace ms de dos mil aos con los primeros trabajos de filsofos griegos como Demcrito, Eratstenes, Aristarco, Epicuro o Aristteles, y fue continuada despus por cientficos como Galileo Galilei, Isaac Newton, Leonhard Euler, Joseph-Louis de Lagrange, Michael Faraday, William Rowan Hamilton, Rudolf Clausius, James Clerk Maxwell, Hendrik Antoon Lorentz, Albert Einstein, Niels Bohr, Max Planck, Werner Heisenberg, Paul Dirac, Richard Feynman y Stephen Hawking, entre muchos otros.

ndice [ocultar] 1 Historia de la fsica2 Teoras centrales2.1 Mecnica clsica2.2 Electromagnetismo2.3 Relatividad2.4 Termodinmica y mecnica estadstica2.5 Mecnica cuntica3 Conceptos fsicos fundamentales4 reas de investigacin4.1 Fsica terica4.2 Materia condensada4.3 Fsica atmica y molecular4.4 Fsica de partculas o de altas energas y Fsica nuclear4.5 Astrofsica4.6 Biofsica4.7 Resumen de las disciplinas fsicas5 Principales magnitudes fsicas6 Vase tambin7 Referencias8 Enlaces externosHistoria de la fsica[editar]Artculo principal: Historia de la fsica

Dios no juega a los dados con el Universo.Albert Einstein.Einstein, deje de decirle a Dios lo que tiene que hacer con sus dados.Niels Bohr.Es conocido que la mayora de las civilizaciones de la antigedad trataron desde un principio de explicar el funcionamiento de su entorno; miraban las estrellas y pensaban cmo ellas podan regir su mundo. Esto llev a muchas interpretaciones de carcter ms filosfico que fsico; no en vano en esos momentos a la fsica se le llamaba filosofa natural. Muchos filsofos se encuentran en el desarrollo primigenio de la fsica, como Aristteles, Tales de Mileto o Demcrito, por ser los primeros en tratar de buscar algn tipo de explicacin a los fenmenos que les rodeaban.1 A pesar de que las teoras descriptivas del universo que dejaron estos pensadores eran erradas, estas tuvieron validez por mucho tiempo, casi dos mil aos, en parte por la aceptacin de la Iglesia catlica de varios de sus preceptos, como la teora geocntrica o las tesis de Aristteles.2

Esta etapa, denominada oscurantismo en la ciencia de Europa, termina cuando el cannigo y cientfico Nicols Coprnico, considerado padre de la astronoma moderna, en 1543 recibe la primera copia de su De Revolutionibus Orbium Coelestium. A pesar de que Coprnico fue el primero en formular teoras plausibles, es otro personaje al cual se le considera el padre de la fsica como la conocemos ahora. Un catedrtico de matemticas de la Universidad de Pisa a finales del siglo XVI cambiara la historia de la ciencia, empleando por primera vez experimentos para comprobar sus aseveraciones: Galileo Galilei. Mediante el uso del telescopio para observar el firmamento y sus trabajos en planos inclinados, Galileo emple por primera vez el mtodo cientfico y lleg a conclusiones capaces de ser verificadas. A sus trabajos se les unieron grandes contribuciones por parte de otros cientficos como Johannes Kepler, Blaise Pascal y Christian Huygens.2

Posteriormente, en el siglo XVII un cientfico ingls reuni las ideas de Galileo y Kepler en un solo trabajo, unifica las ideas del movimiento celeste y las de los movimientos en la Tierra en lo que l llam gravedad. En 1687, Isaac Newton, en su obra Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, formul los tres principios del movimiento y una cuarta Ley de la gravitacin universal, que transformaron por completo el mundo fsico; todos los fenmenos podan ser vistos de una manera mecnica.3

El trabajo de Newton en este campo perdura hasta la actualidad; todos los fenmenos macroscpicos pueden ser descritos de acuerdo a sus tres leyes. Por eso durante el resto de ese siglo y el posterior siglo XVIII todas las investigaciones se basaron en sus ideas. De ah que se desarrollaron otras disciplinas, como la termodinmica, la ptica, la mecnica de fluidos y la mecnica estadstica. Los conocidos trabajos de Daniel Bernoulli, Robert Boyle y Robert Hooke, entre otros, pertenecen a esta poca.4

En el siglo XIX se produjeron avances fundamentales en la electricidad y el magnetismo, principalmente de la mano de Charles-Augustin de Coulomb, Luigi Galvani, Michael Faraday y Georg Simon Ohm, que culminaron en el trabajo de James Clerk Maxwell de 1855, que logr la unificacin de ambas ramas en el llamado electromagnetismo. Adems, se producen los primeros descubrimientos sobre radiactividad y el descubrimiento del electrn por parte de Joseph John Thomson en 1897.5

Durante el siglo XX, la fsica se desarroll plenamente. En 1904, Hantar Nagaoka haba propuesto el primer modelo del tomo,6 el cual fue confirmado en parte por Ernest Rutherford en 1911, aunque ambos planteamientos seran despus sustituidos por el modelo atmico de Bohr, de 1913. En 1905, Einstein formul la teora de la relatividad especial, la cual coincide con las leyes de Newton cuando los fenmenos se desarrollan a velocidades pequeas comparadas con la velocidad de la luz. En 1915 extendi la teora de la relatividad especial, formulando la teora de la relatividad general, la cual sustituye a la Ley de gravitacin de Newton y la comprende en los casos de masas pequeas. Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr y otros, desarrollaron la teora cuntica, a fin de explicar resultados experimentales anmalos sobre la radiacin de los cuerpos. En 1911, Ernest Rutherford dedujo la existencia de un ncleo atmico cargado positivamente, a partir de experiencias de dispersin de partculas. En 1925 Werner Heisenberg, y en 1926 Erwin Schrdinger y Paul Adrien Maurice Dirac, formularon la mecnica cuntica, la cual comprende las teoras cunticas precedentes y suministra las herramientas tericas para la Fsica de la materia condensada.7

Posteriormente se formul la teora cuntica de campos, para extender la mecnica cuntica de acuerdo con la Teora de la Relatividad especial, alcanzando su forma moderna a finales de la dcada de 1940, gracias al trabajo de Richard Feynman, Julian Schwinger, Tomonaga y Freeman Dyson, que formularon la teora de la electrodinmica cuntica. Esta teora form la base para el desarrollo de la fsica de partculas. En 1954, Chen Ning Yang y Robert Mills desarrollaron las bases del modelo estndar. Este modelo se complet en los aos 1970, y con l fue posible predecir las propiedades de partculas no observadas previamente, pero que fueron descubiertas sucesivamente, siendo la ltima de ellas el quark top.7

Los intentos de unificar las cuatro interacciones fundamentales han llevado a los fsicos a nuevos campos impensables. Las dos teoras ms aceptadas, la mecnica cuntica y la relatividad general, que son capaces de describir con gran exactitud el macro y el micromundo, parecen incompatibles cuando se las quiere ver desde un mismo punto de vista. Por eso se han formulado nuevas teoras, como la supergravedad o la teora de cuerdas, donde se centran las investigaciones a inicios del siglo XXI.

Teoras centrales[editar]La fsica, en su bsqueda de describir la verdad ltima de la naturaleza, tiene varias bifurcaciones, las cuales podran agruparse en cinco teoras principales: la mecnica clsica, que describe el movimiento macroscpico; el electromagnetismo, que describe los fenmenos electromagnticos como la luz; la relatividad, formulada por Einstein, que describe el espacio-tiempo y la interaccin gravitatoria; la termodinmica, que describe los fenmenos moleculares y de intercambio de calor; y, finalmente, la mecnica cuntica, que describe el comportamiento del mundo atmico.

Mecnica clsica[editar]Artculo principal: Mecnica clsica

Girscopo, un dispositivo mecnico.Se conoce como mecnica clsica a la descripcin del movimiento de cuerpos macroscpicos a velocidades muy pequeas en comparacin con la velocidad de la luz. Existen dos tipos de formulaciones de esta mecnica, conocidas como mecnica newtoniana y mecnica analtica.

La mecnica newtoniana, como su nombre indica, lleva intrnsecos los preceptos de Newton. A partir de las tres ecuaciones formuladas por Newton y mediante el clculo diferencial e integral, se llega a una muy exacta aproximacin de los fenmenos fsicos. Esta formulacin tambin es conocida como mecnica vectorial, y es debido a que a varias magnitudes se les debe definir su vector en un sistema de referencia inercial privilegiado.8

La mecnica analtica es una formulacin matemtica abstracta sobre la mecnica; nos permite desligarnos de esos sistemas de referencia privilegiados y tener conceptos ms generales al momento de describir un movimiento con el uso del clculo de variaciones. Existen dos formulaciones equivalentes: la llamada mecnica lagrangiana es una reformulacin de la mecnica realizada por Joseph Louis Lagrange que se basa en la ahora llamada ecuacin de Euler-Lagrange (ecuaciones diferenciales de segundo orden) y el principio de mnima accin; la otra, llamada mecnica hamiltoniana, es una reformulacin ms terica basada en una funcional llamada hamiltoniano realizada por William Hamilton. En ltima instancia las dos son equivalentes.8

En la mecnica clsica en general se tienen tres aspectos invariantes: el tiempo es absoluto, la naturaleza realiza de forma espontnea la mnima accin y la concepcin de un universo determinado.

Electromagnetismo[editar]Artculo principal: Electromagnetismo

Magnetsfera terrestre.El electromagnetismo describe la interaccin de partculas cargadas con campos