La física antes de los griegos

Al inicio de los tiempos comenzaron los fenómenos naturales que moldearon y dieron lugar al universo a todo lo que existe en él.El ser humano al observar estos fenómenos comenzó a hacerse preguntas sobre el porqué de los mismos.Al ser curioso por naturaleza, el ser humano empezó a formular explicaciones para poder entender esos sucesos: El día, la noche, la lluvia, las erupciones volcánicas, los eclipses, etc.A estas interrogantes muchas veces las respuestas eran atribuidas a divinidades.Más tarde estos pensamientos dieron el origen a la filosofía de la naturaleza o la filosofía de la física.Estos pensadores se enfocaron en las observaciones de la naturaleza, los cuerpos y el ser siendo solo basado en consideraciones filosóficas y no en verificaciones experimentales la mayoría de estos pensamientos fueron erróneos aunque pasaron cientos de años para que se pudieron desechar.Entre las primeras civilizaciones que aportaron conocimientos a la física destacan los chinos, babilonios, egipcios y mayas, que alcanzaron éxitos notables en la ciencia empírica de los movimientos estelares (incluso crearon sus propios calendarios).También alcanzaron alto nivel en tecnología que usaron en la metalurgia y construcción de herramientas y edificaciones.Emplearon maquinas simples.

Durante los griegos

Se conoce que la mayoría de civilizaciones de la antigüedad trataron desde un principio de explicar el funcionamiento de su entorno, miraban las estrellas y pensaban como ellas podían regir su mundo. Esto llevo a muchas interpretaciones de carácter más filosófico que físico, no en vano en esos momentos de la física se le llamaba filosofía natural.Muchos filósofos se encuentran en el desarrollo primigenio de la física, como Aristóteles, Tales de

Mileto o Demócrito, por ser los primeros en tratar de buscar algún tipo de explicación a los fenómenos que los rodeaban.

A pesar de que las teorías descriptivas del universo que dejaron estos pensadores eran erradas, estas tuvieron validez por mucho tiempo, casi dos mil años, en parte por la aceptación de la iglesia católica de varios de sus preceptos como la teoría geocéntrica o las tesis de Aristóteles.

1.-Heraclito (c.540-c. 475 a.C)Filósofo griego, quien sostenía que el fuego era el origen primordial de la materia y que el mundo entero se encontraba en un estado constante de cambio.

2.-Leucipo (c.450-370 a.C)Filósofo griego, es reconocido como creador de la Teoría atómica

3.-Demócrito (c.460 a.C - 370 a.C)Filósofo griego que desarrollo la teoría atómica del universo.

4.-Aristarco de Samos (310 - 230 a.C)Astrónomo griego, fue el primero en afirmar que la tierra giraba alrededor del Sol.

5.-Arquímedes (287 - 212 a.C)Arquímedes definió la ley de la palanca, se le conoce como el inventor de la polea compuesta. Su famosa frase "Dadme un punto de apoyo y moveré la Tierra"Descubrió la Ley de la Hidrostática, el llamado principio de Arquímedes, establece que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta una pérdida de peso igual al peso del volumen del fluido que desaloja.

6.-Tales de Mileto. Fue el primer filósofo griego que intento dar una explicación física del Universo.

7.-Aristoteles. Creía que todos los cuerpos caían en tiempos distintos debido al peso que tenían.

La física en la edad media

Durante el siglo XIII, las universidades medievales fundadas en Europa por las órdenes monásticas, no registraron grandes avances para la física y otras ciencias. Esto quiere decir que durante este periodo histórico se produjeron pocos avances.Sabios como Aberraos o Ibn al-Nafis, conservaron muchos tratados científicos heredados de la Grecia clásica.

Los Comienzos.

Durante la antigüedad, los chinos, babilonios, mayas y egipcios se dedicaron a observar los movimientos planetarios; sin embargo, no fueron capaces de concluir por que se producían.Más tarde, los filósofos griegos sacaron a la luz dos ideas sobre los elementos que componen el Universo, que se convertirían en algo trascendental. Durante la Edad Media no se observaron grandes adelantos científicos en el campo de la física; sin embargo, después del Renacimiento, a

fines del siglo XVI y comienzos del XVII, cuatro astrónomos fueron los responsables de interpretar el movimiento de los cuerpos celestes, convirtiéndose en los más famosos físicos de la historia:

1.- Nicolás Copérnico: Puso el sistema heliocéntrico, en que todos los planetas, incluida la Tierra, giraban alrededor del Sol.

2.- Tycho Brahe: Concluyo que eran cinco los planetas que giraban en torno al Sol (Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno) y que, a su vez, este nuevo sistema solar giraba alrededor de la Tierra.

3.- Galileo Galilei: astrónomo, físico y matemático italiano. Sus investigaciones sobre las leyes de la naturaleza constituyen los fundamentos de la ciencia experimental moderna. Entre otras cosas, demostró que los objetos se demoran al mismo tiempo en caer, independientemente de su masa, y que su velocidad aumenta uniformemente con el tiempo de caída.

4.- Isaac Newton: Fue uno de los grandes físicos de la historia. Sus tres leyes del movimiento fueron un aporte trascendental y la base de la física dinámica.

En el renacimiento

Los estudiosos señalan que la ciencia moderna surgió tras el Renacimiento (siglo XVI y comienzos del XVII). El hito que justifica lo anterior es el logro de cuatro astrónomos destacados que lograron interpretar de manera muy satisfactoria el comportamiento de los cuerpos celestes. Nicolás Copérnico propuso un sistema heliocéntrico, en el que los planetas giran alrededor del Sol, pero el detalle era que él pensaba que las órbitas planetarias eran circulares. Tycho Brahe, astrónomo danés, adoptó una fórmula de compromiso entre los sistemas de Copérnico y Tolomeo, según su fórmula los planetas giraban en torno al Sol, mientras que el Sol giraba alrededor de la Tierra.

Tycho BraheLas medidas tomadas por Brahe permitieron a su ayudante Johannes Kepler obtener los datos suficientes para atacar al sistema de Tolomeo y enunciar tres leyes que se ajustaban a una teoría heliocéntrica modificada. Otro hombre clave de la época es Galileo. Él había oído hablar de la invención del telescopio y construyó uno. Con el telescopio en 1609 pudo confirmar el sistema heliocéntrico observando las fases del planeta Venus. También descubrió las irregularidades en la superficie de la Luna, los cuatro satélites de Júpiter más brillantes, las manchas solares y muchas estrellas de la Vía Láctea.

 

Isaac NewtonIsaac Newton, cuando apenas tenía 23 años, desarrolló los principios de la mecánica, formuló la ley de la gravitación universal, separó la luz blanca en sus colores constituyentes e inventó el cálculo diferencial e integral.Todas sus contribuciones permitieron cubrir una amplia gama de fenómenos naturales. Es decir, que gracias al aporte de Newton se demostraron que tanto las leyes de Kepler, sobre el movimiento planetario, como los descubrimientos de Galileo, sobre la caída de los cuerpos, se

deducen de la segunda ley del movimiento (segunda ley de Newton) combinada con la ley de la gravitación.Newton también fue capaz de explicar el efecto de la Luna sobre las mareas, así como la precesión de los equinoccios.

Periodo clásico En 1904 se propuso el primer modelo atómicoEn 1905 Einstein formulo la teoría de la relatividad especial el cual coincide con las leyes de newton y características de la velocidad.En 1915 se formula la teoría de la relatividad general la cual sustituye la ley de gravitación de newton.

La Física en el periodo modernoLa definición de física separa a la "moderna" de la "antigua", la primera se refiere particularmente en la interacción entre partículas la cual será observada con la ayuda de un microscopio. A través de este enfoque se han obtenido diferentes avances tecnológicos en infinidad de campos; por ejemplo, la termodinámica desarrollada en el siglo XIX, es la encargada de establecer y cuantificar la base de las ingenierías mecánicas y químicas.Los conceptos termodinámicos como el volumen, la temperatura y la presión de un gas son necesarios para entender el funcionamiento de los sistemas químicos e industriales que rigen en la actualidad. Durante el siglo XIX los físicos solían ser a la vez filósofos, matemáticos, biólogos, químicos o ingenieros; actualmente la física se ha desarrollado a tan grandes escalas que los físicos modernos limitan su atención sólo a dos ramas de su ciencia. Los descubrimientos más preponderantes de esta época en electricidad y magnetismo forman hoy parte del campo de ingenieros de comunicaciones y electrónicos ya que los mismos poseen propiedades de este ámbito.Hacia 1880 la física presentaba un panorama distinto ya que la mayoría de los fenómenos podían explicarse mediante la mecánica de Newton, la teoría electromagnética de Maxwell y la termodinámica de Boltzmann, sólo quedaba resolver unos pocos inconvenientes. La explicación de los espectros de emisión y absorción de los gases y sólidos y la determinación de las propiedades del éter eran fenómenos revolucionarios que estallaron en 1895 cuando Wilhelm Roentgen descubrió los rayos X; luego, Joseph Thompson descubrió el electrón y en 19896 Antoine Becquerel la radiactividad. Estos descubrimientos completaron lo que se creía "completo" y muchos de ellos desafiaban todas las teorías disponibles.Algunos de los descubrimientos más importantes de la física en el periodo moderno:1895: Se descubren los rayos X y se estudian sus propiedades El físico alemán Wilhelm Roentgen logra la primera radiografía experimentando con un tubo de rayos catódicos que había forrado en un grueso papel negro. Se da cuenta que el tubo además emitía unos misteriosos rayos a los que llamó X, estos tenían

la propiedad de penetrar los cuerpos opacos. Por este aporte fue galardonado con el primer Premio Nobel de Física en 19011905: La Teoría de la Relatividad redefine el tiempo y el espacio Albert Einstein publica su Teoría de la Relatividad Especial, la cual postula que nada puede moverse más rápido que la luz, que el tiempo y el espacio no son absolutos, y que la materia y la energía son equivalentes. (E=mc2)1913: Se expone el modelo de átomo de Niels Bohr, físico danés, presenta su modelo atómico en que los electrones giran a grandes velocidades en órbitas circulares alrededor del núcleo ocupando la órbita de menor energía posible, esto es, la órbita más cercana al núcleo. El electrón puede "subir" o "caer" de nivel de energía, para lo cual necesita "absorber" o "emitir" energía, por ejemplo en forma de radiación o de fotones.1930: Se inventa el plástico El químico alemán Herman Staudinger muestra cómo las pequeñas moléculas forman cadenas de polímeros, estructura fundamental del plástico, y sugiere cómo hacer polímeros. En la Compañía E.I. du Pont de Nemours, el químico norteamericano Wallace Humé Carohers desarrolla el nylon y la goma sintética.1932: Se descubre el neutrón El físico británico James Chadwick bombardea berilio con núcleos de helio, y encuentra el neutrón, el segundo constituyente del núcleo atómico junto con el protón. Esta partícula eléctricamente neutra puede ser usada para bombardear y probar el núcleo.1969: El ser humano llega a la Luna En una proeza que dio inicio a la exploración humana directa de los cuerpos astronómicos, el astronauta estadounidense Neil Armstrong se convierte en el primer ser humano que camina en la Luna.

Experimentos crucialesGalileo: La caída de los cuerpos con un plano inclinado en contra de lo que planteaba Aristóteles que creía que los objetos más pesados caían más de prisa que los ligeros. Realizó experimentos con el plano inclinado para llegar a la conclusión, que «los objetos se aceleran independientemente de su masa» ya que en un plano inclinado sólo ralentiza el movimiento de caída (disminuye el valor de la aceleración) pero no altera su naturaleza (la aceleración sigue siendo constante).En sus experimentos Galileo dejaba rodar esferas de distinta masa por un plano inclinado y de sus resultados concluyó además que partiendo del reposo, con la bola parada en el punto más alto del plano inclinado, la distancia recorrida era proporcional al cuadrado del tiempo transcurrido.

Newton: Descomposición de la luz solar mediante un prisma.Isaac Newton nació el año que murió Galileo. Graduado por el Trinity Collage en Cambridge en 1665, estuvo escondido en casa durante un par de años esperando el fin de la plaga.El saber común sostenía que la luz blanca era la forma más pura (otra vez Aristóteles) y que la luz coloreada tenía por tanto que ser alterada de alguna forma. Para probar esta hipótesis, Newton dirigió un haz de luz solar a través de un prisma de cristal y mostró que esta se descomponía en un fundido espectral sobre la pared. La gente ya conocía los arcos iris, por supuesto, pero eran considerados sólo como preciosas aberraciones. En realidad, Newton concluyó, que eran esos colores - rojo, naranja, amarillo, verde, azul, añil, violeta y las graduaciones intermedias - los que eran fundamentales. Lo que parecía simple en su superficie, un haz de luz blanca, era bellamente complejo si uno lo miraba más detenidamente.En los anteriores experimentos nos podemos dar cuenta que estos filósofos hicieron predicciones muy bien acertadas y así realizaron teorías, hipótesis y demás en sus experimentaciones en el ámbito de la física.

Textos clásicosSIDEREUS NUNCIUS (Mensaje sideral)

Es un tratado escrito por Galileo Galilei y publicado en Venecia en marzo de 1610.En sus observaciones de la Luna Galileo observó que la línea que separa el día de la noche. De estas observaciones dedujo que las regiones oscuras son planas y de poca altitud, mientras que las regiones brillantes estarían cubiertas por irregularidades orográficas. Galileo descubrió más de diez veces más estrellas con su telescopio que con el ojo desnudo publicando cartas celestes del cinturón de Orión y de las Pléyades. Galileo informa de sus observaciones de cuatro estrellas cercanas a Júpiter y de su movimiento alrededor del planeta.

PRINCIPIO MATEMATICO

Principio matemático donde habla de la formulación de las leyes y la gravitación. Las leyes del movimiento de Newton, son tres principios a partir de los cuales se explican la mayor parte de los problemas planteados por la mecánica, en particular aquellos relativos al movimiento de los cuerpos, que revolucionaron los conceptos básicos de la física y el movimiento de los cuerpos en el universo.1.-Ley de la inercia2.-Ley de aceleración o ley de fuerza 3.-Ley de acción y reacción.

1.9. Fronteras y perspectivas

El impacto de los conocimientos físicos en la sociedad moderna abarca

prácticamente todos los ámbitos de su realidad. Pero tres símbolos de los

grandes retos de la humanidad, la conquista del cosmos, el dominio de nuevas

fuentes energéticas, y la revolución en las comunicaciones han recibido un

impulso decisivo con el progreso de las Ciencias Físicas.

Tal es que hoy veamos híbridos de la física y demás ciencias, que surgieron

como dije en un principio, para dar respuesta a una amplia gama de preguntas

que no acabarán nunca, debido a que como humanos tenemos una naturaleza

curiosa y a partir de una respuesta tendemos a formular otra pregunta, para

generar un conocimiento abstracto acerca de dichos conocimientos y teorías.

El progreso en física a menudo es resultado de que, un experimento encuentra un

resultado que no se puede explicar con las teorías actuales por lo que hay que

buscar un nuevo enfoque conceptual para resolver el problema.

La física teórica está muy relacionada con las matemáticas. Esta suministra el

lenguaje usado en el desarrollo de las teorías físicas. Los teóricos confían en el

cálculo diferencial e integral, el análisis numérico y en simulaciones por

ordenador para validar y probar sus modelos físicos. Los campos de física

computacional y matemática son áreas de investigación activas.

Evolución de la física.

Desarrollo de la físicaDesde tiempos muy remotos El hombre sintió el interés por los fenómenos físicos. Entre los siglos VI a. de c. y VII de nuestra era surgieron las ideas sobre las estructuras atómica de la materia (Demócrito, Epicuro y Lucrecio); Fue desarrollado El sistema geocéntrico de Ptolomeo. Se establecieron las leyes más simples de la estática, la propagación de la luz y sus leyes de reflexión, se formularon los principios de Hidrostática (Arquímedes) y se observaron las manifestaciones más simples de la electricidad y El magnetismo.

SIGLO XVII El desarrollo de la física empezó en el siglo XVII y se inició con el físico italiano Galileo Galilei quien comprendió la necesidad de describir matemáticamente el movimiento. El mostró que la acción del medio sobre un cuerpo dado está definido no por la velocidad como consideraba Aristóteles, sino por la aceleración del cuerpo. Esta afirmación era la primera formulación del principio de Inercia. Galileo demostró que la aceleración de un cuerpo en caída libre no depende de la masa ni de su densidad, fundamentó la teoría de Copérnico y obtuvo resultados significativos en astronomía, en el estudio de los fenómenos óptico y térmico entre otros. El científico italiano Torricelli, alumno de Galileo, estableció la existencia de la presión atmosférica y creó El primer barómetro. El científico ingle Boyle y El francés Mariotte estudiaron la elasticidad de los gases y formulación la primera ley de los gases que lleva su nombre. El hóndales Snell y El francés Descartes descubrieron la ley de refracción de la luz y fue creado El primer Microscopio. Un logro fundamental de la física en el siglo XVII fue la creación de la Mecánica Clásica. En el trabajo "principios matemáticos de la filosofía natural" (1687). Isaac Newton formuló todas las leyes fundamentales de la mecánica. A partir de las leyes del movimiento de los planetas desarrollados por Kepler, Newton obtuvo la ley de Gravitación Universal, con la cual pudo calcular El movimiento de la luna, los planetas y los cometas y además se pudieron explicar las mareas en el mar. Newton formuló de manera precisa los conceptos de espacio y tiempo absolutos que permanecieron inalterados hasta la relatividad de Einsten. El científico holandés Hyuggens y el científico alemán Leibnitz formularon la ley de conservación de la cantidad de movimiento. Hyuggens creó la teoría del péndulo. Se inició El desarrollo de la acústica. A partir de la segunda mitad del siglo XVII se desarrolla vertiginosamente la óptica geométrica, la construcción del telescopio y otros instrumentos ópticos ondulatorios. El físico italiano Grimaldi descubrió la difracción de la luz y Newton realizó investigaciones sobre la dispersión de la luz. En el 1976 el astrónomo dane Riómer midió la velocidad de la luz por primera vez: casi simultáneamente surgieron y empezaron a desarrollarse las teorías corpuscular y ondulatoria de la luz. SIGLO XVII Con el desarrollo de la mecánica de la partícula y del cuerpo

sólido se desarrolló la mecánica de los fluidos (líquidos y gases). Con los trabajos del científico suizo Bernuulli, de Euler, del científico francés Lagrange y otros más, en la primera mitad del siglo XVII, se echaron las bases de la hidrodinámica del líquido ideal. 

El físico americano Franklin, estableció la ley de conservación de la carga eléctrica. El científico inglés Cavendisk y en forma independiente el físico francés Charles Coulomb enunciaron la ley fundamental de la electricidad. Con los trabajos de Boyle, Hooke, Bernoulli, y otros se establecieron las bases de la teoría Cinético-Molecular del calor. SIGLO XIX A principios del siglo XIX la lucha entre las teorías corpuscular y ondulatoria de la luz, llegó a su fin con el triunfo de la teoría ondulatoria gracias a los trabajos de Young y Fresnel. Un enorme significado en el desarrollo de la física tuvieron El descubrimiento de la corriente eléctrica y la creación de la batería galvánica por parte de los científicos italianos Galván y Volta. El descubrimiento por parte del físico danes Oersted (1820) de la acción de la corriente eléctrica sobre una aguja imantada demostró la relación existente entre los fenómenos eléctricos y magnéticos. En el 1820 el físico francés Ampere estableció experimentalmente la ley que lleva su nombre. En el 1831Faraday descubrió la inducción electromagnética. Un poco antes Faraday formuló la hipótesis sobre la existencia del campo electromagnético.

A mediados del siglo XIX se demostró, experimentalmente la equivalencia de la cantidad de calor y El trabajo, y de esa manera, se estableció que El calor era una forma de energía. El científico francés Gay-Lussac jugó un papel importante en el desarrollo de la termodinámica al realizar investigaciones que le permitieron al físico francés Clapeyron enunciar la ecuación de estado de los gases ideales. En la segunda mitad del siglo XIX El proceso de investigación de los fenómenos electromagnéticos se completa con los trabajos de Maxuwell quien creó la Electrodinámica Clásica, introdujo el Concepto de pro validad y obtuvo la ley de distribución de las velocidades de las Moléculas distribución de Maxuwell. En 1985 se utilizaron por primera vez las ondas electromagnéticas para la comunicación inalámbrica. El físico austriaco Boltzman creó la teoría cinética de los gases y fundó estadísticamente las leyes de la termodinámica. Una nueva etapa en el desarrollo de la física se enuncia con El descubrimiento del Electrón en 1897 por El físico holandés Thompson. Se observó entonces que los átomos son elementales, sino que constituye sistemas complicados en cuya información intervienen los electrones. Al final del siglo XIX y a principios del siglo XX El físico holandés Lorente sentó las bases de las teorías eléctricas. SIGLO XX A principios del siglo XX la electrodinámica necesitaba una revisión profunda de los conceptos de espacio y tiempo Newtonianos. En el 1905 Einten creó la teoría de la Relatividad Especial que no era mas que una nueva esperanza sobre El espacio y El tiempo. Esta teoría mostró que El campo electromagnético es una forma especial de la materia y cuyo comportamiento no puede ser explicado en las leyes de la mecánica. En el 1916 Einsten creó la teoría General de la Relatividad que es la teoria del despacio y El tiempo con gravitación. A finales del siglo XIX y principios del siglo XX se inició una revolución en la física con el surgimiento y

desarrollo de la teoría Cuántica. En el 1990 El físico Alemán Max Planck supuso que El espectro de energía del átomo era discreta, Es decir que la energía se irradiaba en porciones llamadas cuantos. La energía de cada cuanto Es directamente proporcional a la frecuencia. En el 1905 E inste desarrolló la hipótesis de Planck suponiendo que las porciones de energía se observan completamente como si fueran partículas (mas tardes fueron llamadas Fotones.)

El físico ingles Rutherford estudió la dispersión de las partículas en la memoria y en base a los resultados experimentales estableció la existencia del Núcleo Atómico y elaboró el modelo planetario del átomo. En los años 20 fue creada la mecánica ondulatoria sobre la base de las ideas de Planck, Einsten, Bohor y la hipótesis del físico Louis de Broglie sobre la dualidad Onda-Partícula de cualquier forma de materia. En 1926 Schrodignger formuló las ecuaciones fundamentales de la mecánica cuántica. Un año antes Heisenberg y Bron desarrollaron la forma matricial de esta teoría. En 1928 el físico ingles Dirac obtuvo la ecuación relativista cuántica del movimiento del electrón. A partir de esta ecuación Dirac predijo la existencia del Positrón, la primera Antipartícula descubierta en El año 1932 por El físico americano Ander son. En la segunda mitad del siglo XX ocurrió una segunda revolución en la física con El descubrimiento de la estructura del Núcleo Atómico y de las partículas elementales. La creación de los auleradores de partículas permitió no solo estudiar diferentes reacciones nucleares, sino también explorar con fines pacíficos la inmensa cantidad de energía contenida en el Núcleo Atómico. LA FISICA ORIGENES-HISTORICOS La física es la ciencia que estudia las regularidades más simples y a la vez mas generales de los fenómenos de la naturaleza, las propiedades y la estructura de la materia, así como también las leyes del movimiento. La física y sus leyes constituyen El fundamento del conocimiento sobre la naturaleza y es una ciencia exacta que estudia cuantitativamente los fenómenos. La palabra física proviene del griego Physis (naturaleza). La física es una ciencia experimental: sus leyes se basan en hechos que se establecen por medio de experimentos. Se distinguen dos física: una Experimental y otra Teórica La física experimental: Crea experimentos que tienen por objeto observar hechos nuevos o verificar leyes físicas ya establecidas. La física teórica: Tiene por objetivo la formulación de leyes sobre la naturaleza y la explicación de fenómenos concretos y también la predicción de nuevos fenómenos. En el estudio de cualquier fenómeno, El experimento y la teoria son igualmente necesarios y esta interrelacionados.

Teoría clásica

Los orígenes de la física clásica se remontan a la antigüedad. Ya en la antigua Babilonia, en el antiguo Egipto y en la Grecia antigua se desarrollaron ciertos aspectos en el campo de la astronomía, la óptica y la mecánica

Sin embargo, es en la época del renacimiento, que la física clásica tiene un desarrollo considérale especialmente en el área de la astronomía con el abandono de la teoría geocéntrica y con el advenimiento de la teoría heliocéntrica (el movimiento de los planetas alrededor del Sol) con las obras de Copérnico, Galileo (el desarrollo del telescopio) y Kepler sin embargo, la física clásica como la conocemos hoy en día se debe a Sir Isaac Newton (1643-1727), que formuló las tres leyes fundamentales de la física clásica: “Las leyes de Newton”. Newton es considerado el “padre” de la física clásica, también conocida como la física newtoniana.En los siglos posteriores, las teorías de la física clásica se han desarrollado hasta llegar a su apogeo en el siglo XIX. En este momento, la sociedad creyó que todos los principios científicos de la física habían sido descubiertos y que poco que quedaba por descubrir, a no ser, explicar algunos problemas de importancia menor y mejorar considerablemente los métodos experimentales.

La física clásica o Física Newtoniana se divide en las siguientes grandes disciplinas:• Cinemática • Mecánica Clásica • Hidrostática e Hidrodinámica • Termodinámica • Ondas y Óptica • Electricidad y Magnetismo (electromagnetismo).

Teoría relativista Esta teoría desarrollada a principios del siglo XX, que originalmente

pretendía explicar ciertas anomalías en el concepto de movimiento relativo, pero que en su  evolución se ha convertido en una de las teorías básicas más importantes en las ciencias físicas. 

Esta teoría, desarrollada fundamentalmente por Albert Einstein, fue la base para que los físicos  demostraran la unidad esencial de la materia y la

energía, el espacio y el tiempo, y la equivalencia  entre las fuerzas de la gravitación y los efectos de la aceleración de un sistema.

La teoría de la relatividad esta compuesta a grandes rasgos por dos grandes teorías (la de la relatividad especial y la de la relatividad general) formuladas por Albert Einstein a principios del siglo XX, que pretendían resolver la incompatibilidad existente entre la mecánica newtoniana y el electromagnetismo.

La primera teoría, publicada en 1905, trata de la física del movimiento de los cuerpos en ausencia de fuerzas gravitatorias, en el que se hacían compatibles las ecuaciones de Maxwell del electromagnetismo con una reformulación de las leyes del movimiento. La segunda, de 1915, es una teoría de la gravedad que remplaza a la gravedad newtoniana pero coincide numéricamente con ella en campos gravitatorios débiles. La teoría general se reduce a la teoría especial en ausencia de campos gravitatorios.

Relatividad especial

La teoría de la relatividad especial, también llamada teoría de la relatividad restringida, publicada por Albert Einstein en 1905, describe la física del movimiento en el marco de un espacio-tiempo plano, describe correctamente el movimiento de los cuerpos incluso a grandes velocidades y sus interacciones electromagnéticas y se usa básicamente para estudiar sistemas de referencia inerciales.

Relatividad general

La relatividad general fue publicada por Einstein en 1915, y fue presentada como conferencia en la Academia de Ciencias Prusiana el 25 de noviembre. La teoría generaliza el principio de relatividad de Einstein para un observador arbitrario. Esto implica que las ecuaciones de la teoría deben tener una forma de covariancia más general que la covariancia de Lorentz usada en la teoría de la relatividad especial. 

En años recientes, las teorías de Einstein, de la relatividad especial y de la general, han sido confirmadas como acertadas a un muy alto grado, y los datos demuestran que corroboran muchas predicciones claves. Siendo la más famosa el eclipse solar de 1919, el cual dio testimonio de que la luz de las estrellas es ciertamente desviada por el sol cuando la luz pasa cerca del sol en su camino a la tierra.

Henri Poincare

En el ámbito de las matemáticas aplicadas estudió numerosos problemas sobre óptica, electricidad, telegrafía, capilaridad, elasticidad, termodinámica, mecánica cuántica, teoría de la relatividad y cosmología. Ha sido descrito a menudo como el último universalista de la disciplina matemática.

En el campo de la mecánica elaboró diversos trabajos sobre las teorías de la luz y las ondas electromagnéticas, y desarrolló, junto a Albert Einstein y Hendrik Lorentz, la teoría de la relatividad restringida.

En su teoría, la materia aparece como un complejo de átomos formados por electrones negativos (poco después, en efecto, se afirmó que el átomo está integrado por electrones de tal signo que recorren órbitas elípticas en torno al núcleo). 

Predijo la fórmula de Fresnel sobre el comportamiento de la luz en un medio en movimiento. Publicó, en 1892, su Teoría del electrón, que interpretaba a los electrones como partículas inmersas en el éter transmisor de los campos electromagnéticos de Maxwell, obedeciendo la relación adicional de la fuerza del campo sobre el electrón. En 1889 fue propuesta la fuerza de Lorentz con independencia de Heaviside.

Demostró, calculando el promedio de las fuerzas microscópicas sobre los electrones para inferir de ahí las fuerzas macroscópicas ejercidas sobre los materiales, cómo surge la corriente de desplazamiento de Maxwell, así como de la necesidad de un término adicional. Lorenz acuñó el término electrón, en 1899, identificando a los electrones con los rayos catódicos.

Teoría cuánticaTeoría cuántica, teoría física basada en la utilización del concepto de unidad cuántica para describir las propiedades dinámicas de las partículas subatómicas y las interacciones entre la materia y la radiación.

Las bases de la teoría fueron sentadas por el físico alemán Max Planck, que en 1900 postuló que la materia sólo puede emitir o absorber energía en pequeñas unidades discretas llamadas cuantos.

Introducción del cuanto de Planck

• El primer avance que llevó a la solución, fue la introducción por parte de Planck del concepto de cuanto, como resultado de los estudios de la radiación del cuerpo negro realizados por los físicos en los últimos años del siglo XIX (el término ‘cuerpo negro’ se refiere a un cuerpo o superficie ideal que absorbe toda la energía radiante sin reflejar ninguna). Un cuerpo a temperatura alta (al rojo vivo) emite la mayor parte de su radiación en las zonas de baja frecuencia; un cuerpo a temperatura más alta (al rojo blanco) emite proporcionalmente más radiación en frecuencias más altas. La teoría clásica, o pre cuántica, predecía un conjunto de curvas radicalmente diferentes de las observadas. Lo que hizo Planck fue diseñar una fórmula matemática que describiera las curvas reales con exactitud.

Aportes de Einstein

• Los siguientes avances importantes en la teoría cuántica se debieron a Albert Einstein, que empleó el concepto del cuanto introducido por Planck para explicar determinadas propiedades del efecto fotoeléctrico.

Según la teoría clásica, la energía de los electrones emitidos (medida por la tensión eléctrica que generan) debería ser proporcional a la intensidad de la radiación. Sin embargo, se comprobó que esta energía era independiente de la intensidad (que sólo determinaba el número de electrones emitidos) y dependía exclusivamente de la frecuencia de la radiación. Cuanto mayor es la frecuencia de la radiación incidente, mayor es la energía de los electrones; por debajo de una determinada frecuencia crítica, no se emiten electrones.

Marco de aplicación de la Teoría Cuántica.

• El marco de aplicación de la Teoría Cuántica se limita, casi exclusivamente, a los niveles atómico, subatómico y nuclear, donde resulta totalmente imprescindible. Pero también lo es en otros ámbitos, como la electrónica (en el diseño de transistores, microprocesadores y todo tipo de componentes electrónicos), en la física de altas energías, en el diseño de instrumentación médica (láseres, tomógrafos, etc.), en la criptografía y la

computación cuánticas, y en la Cosmología teórica del Universo temprano. De manera que la Teoría Cuántica se extiende con éxito a contextos muy diferentes, lo que refuerza su validez. 

Cuándo entra en juego la Teoría Cuántica

• Debemos asumir, pues, el carácter absoluto de la pequeñez de los sistemas a los que se aplica la Teoría Cuántica. Es decir, la cualidad “pequeño” o “cuántico” deja de ser relativa al tamaño del sistema, y adquiere un carácter absoluto. Hay una “regla”, un “patrón de medida” que se encarga de esto, pero no se trata de una regla calibrada en unidades de longitud, sino en unidades de otra magnitud física importante denominada “acción”. 

• La acción es una magnitud física, al igual que lo son la longitud, el tiempo, la velocidad, la energía, la temperatura, la potencia, etc., aunque menos conocida. Y al igual que la temperatura indica la cualidad de frío o caliente del sistema, y la velocidad, su cualidad de reposo o movimiento, la acción indica la cualidad de pequeño (cuántico) o grande (clásico) del sistema. Como la energía, o una longitud, todo sistema posee también una acción que lo caracteriza. 

• La función de onda • La acción es una magnitud física, al igual que lo son la longitud, el tiempo,

la velocidad, la energía, la temperatura, la potencia, etc., aunque menos conocida. Y al igual que la temperatura indica la cualidad de frío o caliente del sistema, y la velocidad, su cualidad de reposo o movimiento, la acción indica la cualidad de pequeño (cuántico) o grande (clásico) del sistema. Como la energía, o una longitud, todo sistema posee también una acción que lo caracteriza.

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La probabilidad de la teoría cuántica

• La Teoría Cuántica es una teoría netamente probabilista. Nos habla de la probabilidad de que un suceso dado acontezca en un momento determinado, no de cuándo ocurrirá ciertamente el suceso en cuestión.

En opinión de Einstein, habría que completar la Teoría Cuántica introduciendo en su formalismo un conjunto adicional de elementos de realidad (a los que se denominó “variables ocultas”), supuestamente obviados por la teoría, que al ser tenidos en cuenta aportarían la información faltante que convertiría sus predicciones probabilistas en predicciones deterministas.

Teorías de unificación de la física

En lo que refiere a la unificación de fuerzas se puede decir que se ha tratado de hacer, en la época de Newton, surge la primera unificación de Fuerza la Gravitación Universal, un tiempo después.Todavía en la antigüedad se creía que solo tres fuerzas habían; la fuerza de la gravitación, la fuerza de electricidad, la fuerza del magnetismo.Pero, luego de hacer experimentos se logró la primera unificación de la electricidad y el magnetismo con ayuda de Maxwell.

Es entonces que en el año 1860, se pensó que solo había dos fuerzas.Hasta que el siglo XX de se dio un conocimiento de la estructura microscópica de la materia y se identificó como la interacción débil y la interacción fuerte. Y entonces en lugar de dos fuerzas, había ya aparecido cuatro fuerzas. La Gravitatoria, la Electromagnética, la débil y la fuerte. Datos que no duro mucho tiempo porque en los años 60 del siglo pasado, la teoría de Weinberg-Salam (ganadores de premio Nobel por unificación electro-débil) demostró basado en experimentos que la electromagnética y la débil son solo una fuerza.Por lo tanto, solo quedaron reconocidas tres fuerzas; la gravitatoria, la electro-débil y la fuerte. Claro que son teoría que tenemos hoy en día por que se han podido demostrar en base de experimentos.Pero, muchos Físicos en la actualidad argumentan con algunas teorías que la fuerza fuerte es la misma que la electro-débil, esto sin poder demostrarlo con experimentos. Hasta que se logre demostrar esta hipótesis se lograría una nueva unificación que los físicos llamarían las Gran Unificación y solo quedarían dos fuerzas; la gravitatoria y la electro-magneto-fuerte-débil, sería mejor tener un nombre más simplificado en dado que surgiera la unificación.

Teoría de las cuerdas

Es un modelo fundamental de física teórica que básicamente asume que las materiales aparentemente puntuales son en realidad "estados vibraciones" de un objeto extendido más básico llamado "cuerda" o "filamento".

De acuerdo con esta propuesta, un electrón no es un "punto" sin estructura interna y de dimensión cero, sino un amasijo de cuerdas minúsculas que vibran en un espacio-tiempo de más de cuatro dimensiones. Un punto no puede hacer nada más que moverse en un espacio tridimensional. De acuerdo con esta teoría,

a nivel "microscópico" se percibiría que el electrón no es en realidad un punto, sino una cuerda en forma de lazo. Una cuerda puede hacer algo además de moverse; puede oscilar de diferentes maneras. Si oscila de cierta manera, entonces, macroscópicamente veríamos un electrón; pero si oscila de otra manera, entonces veríamos un fotón, o un quark, o cualquier otra partícula del modelo estándar. Esta teoría, ampliada con otras como la de las supercuerdas o la Teoría M, pretende alejarse de la concepción del punto-partícula.

La siguiente formulación de una teoría de cuerdas se debe a Joel Scherk y John Henry Schwartz, que en 1974 publicaron un artículo en el que mostraban que una teoría basada en objetos unidimensionales o "cuerdas" en lugar de partículas puntuales podía describir la fuerza gravitatoria. Aunque estas ideas no recibieron en ese momento mucha atención hasta la Primera de 1984. De acuerdo con la formulación de la teoría de cuerdas surgida de esta revolución, las teorías de cuerdas pueden considerarse de hecho un caso general de teoría de Kaluza-Klein cuan tizada. Las ideas fundamentales son dos:

Los objetos básicos de la teoría no serían partículas puntuales sino objetos unidimensionales extendidos (en las cinco teorías de cuerdas convencionales estos objetos eran unidimensionales o "cuerdas"; actualmente en la teoría-M se admiten también de dimensión superior o "p-branas"). Esto re normaliza algunos infinitos de los cálculos per turbativos.

El espacio-tiempo en el que se mueven las cuerdas y p-branas de la teoría no sería el espacio-tiempo ordinario de 4 dimensiones sino un espacio de tipo Kaluza-Klein, en el que a las cuatro dimensiones convencionales se añaden 6 dimensiones compactificadas en forma de variedad de Calabi-Yau. Por tanto convencionalmente en la teoría de cuerdas existe 1 dimensión temporal, 3 dimensiones espaciales ordinarias y 7 dimensiones compactificadas e inobservables en la práctica.

La inobservabilidad de las dimensiones adicionales está ligada al hecho de que éstas estarían compactificadas, y sólo serían relevantes a escalas pequeñas comparables con la longitud de Planck. Igualmente, con la precisión de medida convencional las cuerdas cerradas con una longitud similar a la longitud de Planck se asemejarían a partículas puntuales.