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COMPENDIO MONOGRÁFICO “GRANDES CIENTÍFICOS A LO LARGO DEL HORIZONTE HISTÓRICO DE LA CIENCIA FÍSICA”

FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL, SISTEMAS E INFORMÁTICA – FIISI

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA INDUSTRIAL - EPII

COMPENDIO MONOGRÁFICO

AUTOR : Mg. JAVIER H. RAMÍREZ GÓMEZ

HUACHO – PERÚ

2 014

Mg. JAVIER H. RAMÍREZ GÓMEZ - FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL, SISTEMAS E INFORMÁTICA – FIISI – E.P.I.I. Pág. 1

UNIVERSIDAD NACIONAL

“JOSÉ FAUSTINO SÁNCHEZ CARRIÓN” - HUACHO

GRANDES CIENTÍFICOS A LO LARGO DEL HORIZONTE

HISTÓRICO DE LA CIENCIA FÍSICA



DEDICATORIA

El presente trabajo está dedicado

a mis padres Sóstenes y

Teodolina, a mi señora esposa

Gloria, amis hijos Osmán, Javier

y Alexis y, a mi gran amigo de

toda la vida René A. Ruíz R.;

porque ellos fueron la fuente

inagotable de mis inspiraciones

de cada día, como así también


PRESENTACIÓN

Desde lo más remota antigüedad las personas han tratado de comprender la naturaleza y los

fenómenos que en ella se observan: el paso de las estaciones, movimiento de los cuerpos y de los astros, los

fenómenos climáticos, las propiedades de la materia, etc. Las primeras explicaciones aparecieron en la

antigüedad y se basaban en las explicaciones puramente filosóficas, sin verificar experimentalmente. Algunas

interpretaciones falsas, como la echa por Ptolomeo en su famoso “Almagesto” donde afirma que la tierra esta en

el centro del Universo y alrededor de ella giran los astros, perdurando durante siglos.

La historia de la física esta llena de grandes científicos como Galileo, Newton o Einstein, cuyas

contribuciones han sido decisivas, pero también hay un número muy grande de científicos cuyos nombres no

aparecen en los libros de textos. No existe el genio aislado al que de repente se le ocurre la idea clave que

cambia el curso de la ciencia. El avance en el progreso científico no se produce solamente por las contribuciones

aisladas y discontinuas de unas mentes privilegiadas.

La física estudia por lo tanto un amplio rango de campos y fenómenos naturales, desde las

partículas subatómicas hasta la formación y evolución del Universo así como multitud de fenómenos naturales

cotidianos, caracterizados por cierta geometría o topología y cierta evolución temporal y cuantificados mediante

magnitudes físicas como la energía.

En el presente trabajo hemos considerado tomar un rango histórico entre los siglos XVII – XX y la

Nanotecnología, para conocer a fondo el avance de la física como ciencia con sus avances y descubrimientos

tecnológicos.

INTRODUCCION

Los físicos siempre han apreciado historia de la física tal es así que, las bibliotecas están llenas de libros sobre la historia de la física escritas por los físicos, desde los estudios críticos históricos de Ernst Mach



sobre la mecánica, la teoría del calor y de la óptica física1, hasta la historia de la materia y de las fuerzas de Abraham Pías (Pais, 1986), sin olvidar mencionar la biografía de Max Dresden sobre H.A. Kramers (Dreden, 1987) y las otras numerosas biografías y autobiografías escritas por los físicos2. Los artículos en las revistas y los capítulos de los libros, las noticias necrológicas de los Miembros de la “Sociedad Real” y de los miembros de la Academia Nacional de las Ciencias se agregan al vasto cuerpo de la literatura escrita por los físicos. El atractivo es grande; los físicos continúan contribuyendo a la literatura histórica en un alto grado, a un número importante de historiadores de la física comenzando su carrera como físicos.

Los físicos han animado así los estudios históricos hechos por los otros. Dentro de ciertos casos, los historiadores de la física no pueden encontrar un lugar de trabajo dentro de las universidades si sin el apoyo, a la vez intelectual y financiero, de los físicos. El centro del Instituto Americano de Física para la historia de la Física ha sido constituido por los físicos interesados por la conservación y el estudio de su patrimonio intelectual algo para tener en cuenta, y los proyectos del Centro de física nuclear, de astrofísica y de física del estado sólido, así como los proyectos más antiguos desde los Orígenes de la Historia de la Física Cuántica no podrían tener éxito sin la vinculación completa y el apoyo de la comunidad física. En las secciones consagradas a la historia de la física que ha sido creada en el seno de la Sociedad Americana de física (Americana Physical Society) y la Sociedad Europea de física (European Physical Society).

Manifiestamente, la historia de la física continúa a tocar una cuerda particularmente sensible en casa de los físicos. La principal fuerza atractiva es indiscutiblemente el aliciente intelectual de la historia de la física. Todo físico que ha escrito un artículo de síntesis o que, haciendo de la documentación dentro de una buena biblioteca, cae por azar en un artículo o en un libro marcado o escrito por un físico de una época anterior conoce la sensación de un descubrimiento histórico, experimenta el deseo de aprender más sobre la vida y la época de su autor. El vínculo con el pasado lo empuja lejos de la imagen estereotipada del científico limitado, confinado dentro de su laboratorio, de numerosos físicos, puede ser la mayoría, tienen un gran espíritu, y tradicionalmente se interesan en la historia de su propia disciplina.

La idea que el progreso de la ciencia es siempre ilógica puede ser más importante para el mismo científico que para el profano, y constituye una de las razones por las cuales el científico es vinculado a su historia. Esto sugiere que puede ser que la historia de las ciencias rinda en principio servicio al científico.

El interés que el científico tuvo ya para la historia, debe haberle permitido descubrir el progreso ilógico de la ciencia con los errores del pasado y las etapas reconstituidas.

EL AUTOR

CONTENIDO

Pág.

Presentación 003

INTRODUCCIÓN 004

1 Las ediciones que ya se tienen son (Mach, 1896, 1908, 1921, 1925, 1942).

2 Ver por ejemplo la biografía (Heilbron y Wheaton, 1981).



1. NOCION HISTORICA DE LA FÍSICA 006

2. DE ARISTOTELES A PTOLOMEO: Un milenio de cultura Greco – Latina 014

3. REVOLUCIÓN DE LA FÍSICA Y SU IMPACTO EN LAS CIENCIAS DEL SIGLO XVII 027

4. ELECTRICIDAD, CALOR Y REVOLUCIÓN QUÍMICA EN EL XVIII 044

5. NUEVO PARADIGMA ELECTROMAGNÉTICO EN EL SIGLO XIX 061

5.1. Contexto y progresos en las Matemáticas 061

5.2. La potencia motriz del calor y los nuevos ingenios para el transporte 065

5.3. El mundo de las ondas electromagnéticas y la lluvia de invenciones eléctricas 071

5.4. La óptica, la astronomía y el nacimiento de dos nuevas técnicas 176

5.5. Antecedentes de un nuevo paradigma atómico 182

5.6. Vasos comunicantes con la Química 083

5.7. Resonancias en la Biología 088

6. LA ERA ATÓMICA Y EL DESARROLLO DE LA FÍSICA EN EL SIGLO XX 192

7. UNA MIRADA A LA NANOTECNOLOGIA 154

8. CONCLUSIONES 158

9. RECOMENDACIONES 163

ANEXOS 164

BIBLIOGRAFIA 165

GRANDES CIENTÍFICOS A LO LARGO DEL HORIZONTE HISTÓRICO DE LA CIENCIA FÍSICA



1. NOCION HISTORICA DE LA FISICA

En la actualidad, un gran interés despierta el conocimiento y la comprensión del proceso socio-histórico que ha conducido al desarrollo de la ciencia. Las relaciones entre la Ciencia, la Tecnología y la Sociedad se han convertido en un amplio campo de estudio.

Paradójicamente, en medio de los avances que supone vivir los tiempos de “la sociedad de la información”, una gran confusión se advierte cuando se pretende juzgar la responsabilidad de la ciencia en los peligros y desafíos que caracterizan nuestra época histórica y se vinculan los grandes descubrimientos científicos casi exclusivamente con el genio de determinadas personalidades.

Compartimos la convicción, basada en el análisis de la historiografía de los principales hitos del avance científico, de que los logros de las ciencias tienen un carácter temporal, que se insertan en la matriz del tiempo de acuerdo con las necesidades de la época y de las propias tendencias que impulsan con cierta autonomía su desarrollo específico.

Al inscribirse en los marcos del enfoque histórico-cultural este trabajo reconoce la importancia de las personalidades y las instituciones científicas que promueven la construcción de las ciencias pero insiste en que el orden del día de sus conquistas está profundamente marcado por el repertorio de realizaciones materiales y espirituales de la sociedad en un momento históricamente condicionado.

Las fuerzas motrices de las ciencias no pueden encontrarse fuera de las necesidades de la sociedad en cuyo seno transcurre su construcción. Al mismo tiempo se reconoce que el edificio teórico creado por cada disciplina científica tiene sus especificidades y autodeterminación relativa, según las regularidades y complejidad de la realidad que persigue reflejar, lo cual le concede a cada ciencia su propio tiempo, su manera peculiar de aparecer, madurar y desenvolverse en la Historia.

La especie humana al apostar al desarrollo científico no lo ha hecho exclusivamente para satisfacer una curiosidad epistémica, para explicar o interpretar este u otro fenómeno de la naturaleza o la sociedad, lo ha hecho ante todo para transformar el mundo en función de las necesidades que un contexto socio-cultural impone en un escenario históricamente condicionado.

La inmensa figura de Galilei tal vez pueda resumirse para todos los tiempos por su célebre frase: " E pour si muove!” símbolo de la desesperada impotencia ante la ciega intolerancia de la Inquisición.Tenía 69 años cuando fue obligado a abjurar de su obra y se le impusiera la pena de cadena perpetua (condena que fuera conmutada por el arresto domiciliario) pero sus ideas, su pensamiento creativo, no pudieron ser encerradas y aún publica en 1638 su última obra que resumiría los resultados sobre le movimiento y los principios de la Mecánica. Cuando en la primavera de 1642 muere nacería su mejor heredero: Isaac Newton.

Siguiendo los principios esbozados arriba, deseamos subrayar que el credo que orienta este trabajo se sintetiza en: - El rechazo a la retrógrada intención, recordada tristemente por la Historia, de satanizar los resultados de

las ciencias, y a cualquier retoque académico que pretenda desplazar hacia el progreso científico la responsabilidad de los enajenantes problemas de la sociedad contemporánea.

- El reconocimiento al importante papel desempeñado por las personalidades científicas que, con el talento propio de los genios y una perseverancia a toda prueba, son protagonistas de la expansión del universo de lo conocido tanto en la esfera material como espiritual de la sociedad.



- La admisión de la notable influencia que ha de ejercer la dotación genética en el complejo proceso de formación de un genio, pero el desconocimiento a cualquier intento de atribuir a sexo, raza o región geográfica, el monopolio del talento.

- La confianza en la utilidad enaltecedora de la virtud solidaria frente a la egoísta y decadente moral del éxito.- La creencia firme de que una sociedad mejor es posible, y que su construcción dependerá en buena medida

de las conciencias que se abonen a través de una universal batalla de ideas, en la que jugará un importante lugar el discurso que se haga de la Historia.

Por consiguiente, nos interesa especialmente contribuir a: - Entender la ciencia no sólo como un resultado sino también como un proceso que se renueva y amplia por

la actividad de individuos que se organizan en comunidades científicas, en interacción permanente con las coordenadas económicas, políticas y éticas de su propio escenario socio-histórico.

- Humanizar la imagen de los genios que escriben la historia de las ciencias.- Comprender los momentos más trascendentes de expansión del universo de los conocimientos

matemáticos, físicos y químicos, aquellos que emergen de profundas crisis en el campo de las ideas y que constituyen verdaderas revoluciones científicas.

Marie Sklodowska - Curie recibió dos Premios Nóbel. En 1903 recibió el Premio Nobel de Física, compartido con su esposo Pierre (trágicamente desaparecido tres años después), y el segundo, en el ámbito de la Química por sus investigaciones con el “radio y sus compuestos”. El Laboratorio Curie, fundado en 1914 se convirtió bajo su dirección en un modelo de institución científica moderna que actuaba como centro de una red estrechamente vinculada con la industria y la Medicina. Quien dio inició a la radioterapia, murió víctima de una anemia perniciosa causada por las largas exposiciones a las radiaciones.

- Revelar las resonancias que el progreso científico ha producido en la esfera material y espiritual de la sociedad.Resulta casi innecesario declarar que no tenemos pretensiones académicas con estas páginas.

Ellas están dirigidas a un auditorio de jóvenes y menos jóvenes interesados en una lectura despojada de una retórica controversial. Desearíamos al final no habernos separado de este propósito.

De cualquier manera si nos preguntan qué concepción de ciencia defendemos, respondemos a aquella que la considera una actividad social, que refleja una realidad objetiva de la naturaleza o la sociedad, y que está históricamente condicionada.

No nos parece superada la conceptualización alcanzada por Krober: "…entendemos la ciencia no sólo como un sistema de conceptos, proposiciones, teorías, hipótesis, etc., sino también, simultáneamente, como una forma específica de la actividad social dirigida a la producción, distribución y aplicación de los conocimientos acerca de las leyes objetivas de la naturaleza y la sociedad. Aún más, la ciencia se nos presenta como una institución social, como un sistema de organizaciones científicas, cuya estructura y desarrollo se encuentran estrechamente vinculados con la economía, la política, los fenómenos culturales, con las necesidades y las posibilidades de la sociedad dada".

Respecto a la clásica obra de T. S. Khun (1922-1996) “Estructura de las Revoluciones Científicas” sólo reconocemos y tácitamente usamos la original y extendida terminología que nos legó su original visión sobre la Historia de las Ciencias. Al hacerlo, aceptamos una parte de sus supuestos, como la aguda percepción sobre la polémica en el seno de la comunidad científica y su reconocimiento a las crisis de las ideas que preceden a las revoluciones científicas.



La Física se parte en dos cuando aparecen publicados en 1687 sus famosos “Philosophiae Naturales Principia Matemática”. Se subvierte entonces todo la cosmovisión aristotélica del movimiento de los cuerpos y una nueva Mecánica emerge: se ha producido un desplazamiento Egaparadigmático. Transcurrirían más de dos siglos para que apareciera la Teoría de la Relatividad Einsteniana que limita los contornos en que se cumplen los Principios de Newton. Para tener una idea del grado de validez de la mecánica newtoniana baste saber que el diseño, control y corrección de las órbitas de los satélites terrestres y las naves espaciales, son realizados enteramente con arreglo a las predicciones de las leyes de Newton.

Pero más que estas concepciones nos interesa destacar la compleja dialéctica entre el desarrollo del conocimiento científico y las coordenadas socioculturales del escenario histórico en que se verifican. Por otra parte compartimos el criterio expresado por Steven Weinberg (Premio Nóbel de Física en 1979) en una retrospectiva sobre el trabajo de Kuhn:

“No es verdad que los científicos sean incapaces “de conectarse con diferentes formas de mirar hacia atrás o hacia delante” y que después de una revolución científica ellos sean incapaces de comprender la ciencia que le precedió. Uno de los desplazamientos de paradigmas a los cuales Kuhn brinda mucha atención en “Estructura” es la sustitución al inicio de esta centuria de la Mecánica de Newton por la Mecánica relativista de Einstein. Pero en realidad, durante la educación de los nuevos físicos la primera cosa que les enseñamos es todavía la buena mecánica vieja de Newton, y ellos nunca olvidan como pensar en términos newtonianos, aunque después aprendan la teoría de la relatividad de Einstein. Kuhn mismo como profesor de Harvard, debe haber enseñado la mecánica de Newton a sus discípulos”.

El determinismo que defendemos no ignora la autonomía relativa que desarrolla el sistema teórico de una ciencia, en particular de la Matemática, y que ha conducido en no pocas ocasiones a penetrar en áreas que no encuentran en la época de su desarrollo una explicación al origen de sus fuerzas motrices. Más tarde, sin embargo, las abstracciones indescifrables de determinadas obras han encontrado una relevante aplicación. Tampoco desconoce el papel de la casualidad acaso representado por el legendario grito de Eureka. Por lo tanto no se trata de que exista un condicionamiento lineal y estático entre el desarrollo de la ciencia y la época histórica dada.

La Historia, viene a demostrar que una profunda interrelación entre la Matemática, la Física, la Química y la Biología acompaña al complejo proceso de diferenciación e integración que ha definido sus respectivos objetos de estudio.

La Matemática, en un cierto sentido reina de las ciencias, no parece que se iniciara como resultado de la inclinación humana por un saber abstracto. Las primeras civilizaciones necesitarían del desarrollo de los conocimientos geométricos para la construcción de sus asentamientos y a veces monumentales edificaciones.

"Los Elementos de Geometría" de Euclides, matemático de la Alejandría helénica, se utilizó como texto durante más de dos mil años. Esta obra constituyo el corpus de conocimientos geométricos que posibilitó el desarrollo de la Astronomía desde Tolomeo hasta Kepler en el siglo XVII. En el siglo XIX, Lobachevski formuló la geometría no euclidiana (Hiperbólica), suponiendo que por un punto exterior a una recta pueden pasar infinitas paralelas. Riemann, por su parte, fundamentó la nueva geometría esférica en el supuesto que por un punto exterior a una recta no existe ninguna paralela. Parecía que se estaban generando incomprensibles desarrollos geométricos, sin embargo el Impacto de estas nuevas Geometrías con sus grandes abstracciones fue decisivo para el desenvolvimiento de la Física Teórica Moderna. El siglo XX vería aparecer la Geometría

Fractal de Mandelbroit, que reconoce las dimensiones fraccionarias, con extraordinaria incidencia en el desarrollo de



las imágenes computarizadas. El camino al infinito mostrado en la construcción histórica del conocimiento geométrico es sólo un caso particular de la naturaleza del conocimiento.

De forma similar los conocimientos astronómicos, impulsados no sólo por la majestuosidad de la bóveda celeste, sino por las necesidades de comprender la noción del tiempo y las regularidades del clima, exigieron del desarrollo de conocimientos geométricos y matemáticos.

Los sistemas de numeración, constituyen una necesidad para el trascendente objetivo de fijar el paso del tiempo, así como para determinar saldos en la actividad, que bien temprano aparecen en la sociedad, de intercambio de productos y más tarde de dinero.

Hoy las Matemáticas definen como objeto de estudio las cantidades, magnitudes y propiedades, así como las operaciones lógicas utilizadas para deducir cantidades, magnitudes y propiedades desconocidas.

Filosofía y reflexión matemática encontraron comunión en algunos sabios griegos de la talla de Tales, Pitágoras y Eratóstenes. Luego del Renacimiento Europeo, también se apreciaría esta integración de notables filósofos que logran ser extraordinarios matemáticos. Hacia la primera mitad del siglo XVII se destaca como exponente de esta fusión, la monumental obra de René Descartes considerado fundador de la Geometría Analítica y de la Filosofía Moderna.

El maridaje de las Matemáticas con las Físicas se aprecia con fuerza ya en el resplandor de la cultura alejandrina, con el desarrollo de la Astronomía y determinadas ramas de la Física; continúa en la trascendental formalización matemática de los estudios de Kepler y Galilei; resulta decisivo y hace coincidir el nacimiento de la Mecánica Clásica y del Cálculo Infinitesimal; es clave en el desarrollo del paradigma electromagnético; y llega hasta nuestros días con el desarrollo de la Mecánica Cuántica y la descripción de las leyes del mundo subatómico.

Un signo de nuestra época, el incontenible avance de la informatización, encuentra en su base las aportaciones decisivas de los matemáticos.

La Física, la ciencia que estudia las propiedades y la estructura de la sustancia (partículas y sistemas de partículas) y de los campos y las interrelaciones entre ellos, ha sido construida pues en permanente interrelación con el desarrollo de las Matemáticas.

La ecuación más universalmente conocida, símbolo de los tiempos modernos, probablemente sea: E = mc2, que relaciona energía, masa, y velocidad de la luz, tríada suprema de los conceptos físicos contemporáneos. Quien la propuso es el más famoso de los científicos: Albert Einstein. En 1939 Einstein junto con otros físicos envió una carta al presidente Roosevelt solicitando el desarrollo de un programa de investigación que garantizara el liderazgo de los aliados en la construcción del arma atómica. En 1945, intentó disuadir al presidente para que el arma nuclear ya creada no fuera utilizada.

El resto es conocido: el 9 de agosto de 1945 la humanidad se aterrorizaba con la hecatombe nuclear en Hiroshima, días después se repetía la escena en Nagasaki. Se inauguraba la época del arma nuclear. Después de la guerra, Einstein se convirtió en activista del desarme internacional.

El objeto de estudio de la Física engloba así distintas formas particulares del movimiento de la materia, el movimiento mecánico y el movimiento físico, constituido a su vez por el movimiento térmico y el movimiento electromagnético. Como se trata de estudiar estas formas del movimiento, la Física se relaciona intrínsecamente con las propiedades más generales del espacio y el tiempo, formas universales de existencia de la materia.

El amplio dominio de la Física abarca:

- El estudio de los movimientos mecánicos de las partículas y los sistemas de partículas, tanto para el macromundo como para el micromundo, para las bajas y altas velocidades.



- Los procesos de transmisión del calor y de energía en general, de masa y de cantidad de movimiento para una partícula aislada y para sistemas de partículas, tanto a las altas temperaturas y presiones como a las bajas temperaturas y presiones.

- Los procesos de interacción entre las partículas y los sistemas de partículas cargadas eléctricamente, en reposo o en movimiento con respecto a un sistema de referencia dado, con el campo electromagnético, tanto en la región macroscópica como para la microscópica, para bajas y altas velocidades.

- El comportamiento de los sistemas de partículas confinadas en pequeñas regiones del espacio, tales como los átomos y los núcleos atómicos, de forma que se profundiza en la estructura interna de la sustancia y sobre todo en su transmutabilidad.

- El comportamiento de los sistemas a escalas del universo y extensión del cumplimiento de las leyes estudiadas en las escalas del planeta y el micromundo.

Las áreas de estudio clásicas encuentran una culminación alrededor de la mitad del siglo XIX y a la vez, con la explosión de los avances científicos iniciada en los límites del siglo XIX al XX, se van conformando nuevos ámbitos entre los que se pueden citar: Física de las Bajas Temperaturas; Cromodinámica; Física de la Gravitación; Física del Sólido; Física de las Altas Energías y otras que marcan la punta de los progresos en las Ciencias Físicas.

En las fronteras con otras ciencias han aparecido ramas tales como: Astrofísica; Física de la Atmósfera; Metalofísica; Física de los Materiales (enmarcada en las Ciencias de los Materiales); Cosmogonía; Biofísica, etc.

El físico teórico Stephen Hawking (1942- ) es la figura líder de la moderna cosmología. Mientras estudiaba Física y Matemáticas en las universidades de Oxford y Cambridge tuvo que aprender a convivir con un desorden degenerativo del sistema nervioso, conocido como enfermedad de Lou Gehrig, que lo conduciría a una cuadriplegia, es decir, a una inmovilización total. Su talento no se perdería temprano gracias a la alta tecnología puesta a su servicio y al extraordinario espíritu de Hawking. Los médicos le dieron al diagnosticar su enfermedad dos meses de vida, este año cumplió los Sesentaisiete. Hawking logró enlazar la mecánica cuántica y la relatividad las dos principales teorías de la Física moderna, desarrollando la teoría cuántica de la gravedad.

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.

La hibridación de la Física con la frontera del conocimiento químico hizo aparecer hacia fines del siglo XIX la disciplina conocida como Física – Química. Aún antes, en medio del complejo proceso de diferenciación e integración sufrido por la ciencia, se advierten numerosos ejemplos de la actividad de personalidades en campos formalmente distantes de la Física y la Química pero enlazados por su común naturaleza.

Es curioso advertir que uno de los protagonistas de la Revolución de la Química del siglo XVIII, J. Priestley (1733-1804), en su relación epistolar con B. Franklin (1706-1790) le confiesa (20 años antes de los experimentos de C. Coulomb (1736-1806)) su deducción de que la atracción electrostática debía estar sujeta, de acuerdo con ciertas experiencias conducidas por Franklin, a leyes del mismo carácter matemático que las de la gravitación. Sorprende asimismo conocer que el invento de la pila eléctrica por A. Volta (1745-1827), le permitió a H. Davy (1778 – 1825) entre 1807 y 1808 descubrir 5 metales activos, el mismo número de elementos que se descubriría durante siglos de infructuoso esfuerzo alquimista.



De otro lado, un experimentador como Faraday, considerado uno de los padres del electromagnetismo por el descubrimiento de la ley de inducción magnética, descifró las leyes de la electrólisis y aisló por vez primera el benceno.

La mención de otros ejemplos trascendentes solo confirmaría que el empeño unificador que dibujaba el objeto de estudio de la Física-Química encontró su aliento principal en descubrir las leyes y teorías que presiden las interacciones entre energía y sustancia, surgiendo como áreas específicas: la Termodinámica, la Electroquímica y la Espectroscopia.

Recorriendo el camino “descendente” hacia la práctica, la Física - Química sirve de plataforma de lanzamiento de las Ciencias de los Materiales, los Procesos de Ingeniería y la Electrónica. El dominio de este ámbito convergente de la Física y la Química ha resultado premisa para el desarrollo impetuoso de cinco áreas vitales para la sociedad contemporánea: energía, producción de alimentos, salud, transporte y comunicaciones.

CONCLUSIONES

Para terminar :

Dentro del campo de estudio de la Física Clásica se encuentran: Mecánica, Termodinámica,

Mecánica Ondulatoria, Óptica, Electromagnetismo.

Siglo XVI: Ley de la Inercia de la dinámica

En el Siglo XVI Galileo fue pionero en el uso de experiencias para validar las teorías de la física. Se interesó en el movimiento de los astros y de los cuerpos. Usando instrumentos como el plano inclinado, descubrió la ley de la inercia de la dinámica, y con el uso de uno de los primeros telescopios observó que Júpiter tenía satélites girando a su alrededor y las manchas solares del Sol. Estas observaciones demostraban el modelo heliocéntrico de Nicolás Copérnico y el hecho de que los cuerpos celestes no son perfectos e inmutables. En la misma época, las observaciones de Tycho Brahe y los cálculos de Johannes Kepler permitieron establecer las leyes que gobiernan el movimiento de los planetas en el Sistema Solar.

Siglo XVII: Leyes de Newton y la gravitación universal



En 1687 Newton publicó los Principios Matemáticos de la Naturaleza (Philosophiae Naturalis Principia Mathematica), una obra en la que se describen las leyes clásicas de la dinámica conocidas como: Leyes de Newton; y la ley de la gravitación universal de Newton. El primer grupo de leyes permitía explicar la dinámica de los cuerpos y hacer predicciones del movimiento y equilibrio de cuerpos, la segunda ley permitía demostrar las leyes de Kepler del movimiento de planetas y explicar la gravedad terrestre (de aquí el nombre de gravedad universal). En esta época se puso de manifiesto uno de los principios básicos de la física, las leyes de la física son las mismas en cualquier punto del Universo. El desarrollo por Newton y Leibniz del cálculo matemático proporcionó las herramientas matemáticas para el desarrollo de la física como ciencia capaz de realizar predicciones. En esta época desarrollaron sus trabajos físicos como Robert Hooke y Christian Huygens estudiando las propiedades básicas de la materia y de la luz.

A finales del siglo XVII la física comienza a influir en el desarrollo tecnológico permitiendo a su vez un avance más rápido de la propia física. El desarrollo instrumental (telescopios, microscopios y otros instrumentos) y el desarrollo de experimentos cada vez más sofisticados permitieron obtener grandes éxitos como la medida de la masa de la Tierra en el experimento de la balanza de torsión. También aparecen las primeras sociedades científicas como la Royal Society en Londres en 1660 y la Académie des sciences en París en 1666 como instrumentos de comunicación e intercambio científico, teniendo en los primeros tiempos de ambas sociedades un papel preminente las ciencias físicas.

En el campo de la óptica el siglo comenzó con la teoría corpuscular de la luz de Newton expuesta en su famosa obra Opticks. Aunque las leyes básicas de la óptica geométrica habían sido descubiertas algunas décadas antes el siglo XVIII fue rico en avances técnicos en este campo produciéndose las primeras lentes acromáticas, midiéndose por primera vez la velocidad de la luz y descubriendo la naturaleza espectral de la luz. El siglo concluyó con el célebre experimento de Young de 1801 en el que se ponía de manifiesto la interferencia de la luz demostrando la naturaleza ondulatoria de ésta.

El Siglo XIX: Electromagnetismo y la estructura de la materia

La investigación física de la primera mitad del siglo XIX estuvo dominada por el estudio de los fenómenos de la electricidad y el magnetismo. Coulomb, Luigi Galvani, Faraday, Ohm y muchos otros físicos famosos estudiaron los fenómenos dispares y contraintuitivos que se asocian a este campo. En 1855 Maxwell unificó las leyes conocidas sobre el comportamiento de la electricidad y el magnetismo en una sola teoría con un marco matemático común mostrando la naturaleza unida del electromagnetismo. Los trabajos de Maxwell en el electromagnetismo se consideran frecuentemente equiparables a los descubrimientos de Newton sobre la gravitación universal y se resumen con las conocidas, ecuaciones de Maxwell, un conjunto de cuatro ecuaciones capaz de predecir y explicar todos los fenómenos electromagnéticos clásicos. Una de las predicciones de esta teoría era que la luz es una onda electromagnética. Este descubrimiento de Maxwell proporcionaría la posibilidad del desarrollo de la radio unas décadas más tarde por Heinrich Hertz en 1888.

En 1895 Roentgen descubrió los rayos X, ondas electromagnéticas de frecuencias muy altas. Casi simultáneamente, Henri Becquerel descubría la radioactividad en 1896. Este campo se desarrolló rápidamente con los trabajos posteriores de Pierre Curie, Marie Curie y muchos otros, dando comienzo a la física nuclear y al comienzo de la estructura microscópica de la materia. En 1897 Thomson descubrió el electrón, la partícula elemental que transporta la corriente en los circuitos eléctricos proponiendo en 1904 un primer modelo simplificado del átomo.

Dentro del campo de estudio de la Física Moderna se encuentran: Relatividad Física de partículas, Gravitación, Mecánica cuántica



El siglo XX: La segunda revolución de la física

El siglo XX estuvo marcado por el desarrollo de la física como ciencia capaz de promover el desarrollo tecnológico. A principios de este siglo los físicos consideraban tener una visión casi completa de la naturaleza. Sin embargo pronto se produjeron dos revoluciones conceptuales de gran calado: El desarrollo de la teoría de la relatividad y el comienzo de la mecánica cuántica.

Albert Einstein es considerado frecuentemente como el icono más popular de la ciencia en el Siglo XX. En 1905 Albert Einstein formuló la teoría de la relatividad especial, en la cual el espacio y el tiempo se unifican en una sola entidad, el espacio-tiempo. La relatividad formula ecuaciones diferentes para la transformación de movimientos cuando se observan desde distintos sistemas de referencia inerciales a aquellas dadas por la mecánica clásica. Ambas teorías coinciden a velocidades pequeñas en relación a la velocidad de la luz. En 1915 extendió la teoría especial de la relatividad para explicar la gravedad, formulando la teoría general de la relatividad, la cual sustituye a la ley de la gravitación de Newton

En 1911 Rutherford dedujo la existencia de un núcleo atómico cargado positivamente a partir de experiencias de dispersión de partículas. A los componentes de carga positiva de este núcleo se les llamó protones. Los neutrones, que también forman parte del núcleo pero no poseen carga eléctrica, los descubrió Chadwick en 1932.

En los primeros años del Siglo XX Planck, Einstein, Bohr y otros desarrollaron la teoría cuántica a fin de explicar resultados experimentales anómalos sobre la radiación de los cuerpos. En esta teoría, los niveles posibles de energía pasan a ser discretos. En 1925 Heisenberg y en 1926 Schrödinger y Dirac formularon la mecánica cuántica, en la cual explican las teorías cuánticas precedentes. En la mecánica cuántica, los resultados de las medidas físicas son probabilísticos; la teoría cuántica describe el cálculo de estas probabilidades.

La mecánica cuántica suministró las herramientas teóricas para la física de la materia condensada, la cual estudia el comportamiento de los sólidos y los líquidos, incluyendo fenómenos tales como estructura cristalina, semiconductividad y superconductividad. Entre los pioneros de la física de la materia condensada se incluye Bloch, el cual desarrolló una descripción mecano-cuántica del comportamiento de los electrones en las estructuras cristalinas (1928).

La teoría cuántica de campos se formuló para extender la mecánica cuántica de manera consistente con la teoría especial de la relatividad. Alcanzó su forma moderna a finales de los 1940s gracias al trabajo de Feynman, Schwinger, Tomonaga y Dyson. Ellos formularon la teoría de la electrodinámica cuántica, en la cual se describe la interacción electromagnética.

La teoría cuántica de campos suministró las bases para el desarrollo de la física de partículas, la cual estudia las fuerzas fundamentales y las partículas elementales. En 1954 Yang y Mills desarrollaron las bases del modelo estándar. Este modelo se completó en los años 1970 y con él se describen casi todas las partículas elementales observadas.

En esta conclusión hemos incluido el siglo XXI:

Dentro del campo de estudio de la Física Contemporánea se encuentran:Termodinámica fuera del equilibrio, Dinámica no lineal, Sistemas complejos, Física mesoscópica,

Nano-Física.

a) La física del Siglo XXI



La física sigue enfrentándose a grandes retos, tanto de carácter práctico como teórico, a comienzos del siglo XXI. El estudio de los sistemas complejos dominados por sistemas de ecuaciones no lineales, tal y como la meteorología o las propiedades cuánticas de los materiales que han posibilitado el desarrollo de nuevos materiales con propiedades sorprendentes. A nivel teórico la astrofísica ofrece una visión del mundo con numerosas preguntas abiertas en todos sus frentes, desde la cosmología hasta la formación planetaria. La física teórica continúa sus intentos de encontrar una teoría física capaz de unificar todas las fuerzas en un único formulismo en lo que sería una teoría del todo. Entre las teorías candidatas debemos citar a la teoría de supernova.

La física estudia por lo tanto un amplio rango de campos y fenómenos naturales, desde las partículas subatómicas hasta la formación y evolución del Universo así como multitud de fenómenos naturales cotidianos, caracterizados por cierta geometría o topología y cierta evolución temporal y cuantificados mediante magnitudes físicas como la energía.

b) Importancia De La Física y Su Relación Con Otras Ciencias

Los conocimientos adquiridos en la física son tan amplios que los físicos llegan a entrar en contacto con temas tan disímiles como: los organismos vivos o partes de ellos y con la estructura del universo. En este siglo ya se avizora una ciencia física en contacto con problemas provenientes de la Química, la Biología, la Astronomía, las ciencias de la salud, etc. Por ello, la importancia de la Física se comprende con respecto a su relación con otras ciencias naturales, y en cierto modo las engloba a todas veamos:

c) Con La Química

La Química se ocupa dentro de muchos temas, de la interacción de los átomos para formar moléculas; éstas muy relacionada con la física y ambas se han desarrollado y correspondido mutuamente; por ejemplo, son de interés común para estas dos ciencias la estructura atómica y molecular; la termodinámica y las propiedades de los gases, líquidos sólidos. Actualmente la fisicoquímica abarca todas estas relaciones estudiando las propiedades químicas de los átomos y moléculas en función de su estructura; estudia el enlace químico, la estructura de los cristales, de os metales, etc.

La difracción de los rayos X ha permitido un gran avance en cristalografía. Esta rama afín a la física y la química permitió establecer las propiedades de diferentes estructuras cristalinas.

d) Con La Biología y La Medicina

La biología molecular que comprende la biofísica y la química, ha constituido un gran aporte a la biología moderna. La biofísica estudia los fenómenos físicos que tienen lugar en los seres vivos. Los sistemas vivos están constituidos por partículas fundamentales que siguen el mismo tipo de leyes que las partículas más sencillas estudiadas tradicionalmente por los físicos. Por ello, cada vez más, el estudiar la estructura de las moléculas en los seres vivos requiere de las técnicas de análisis físico como la difracción con rayos X; donde partir de los datos obtenidos se formuló el modelo del ADN que es el material que contiene la herencia genética. El estudio de las enzimas, los ácidos nucleicos y en general el estudio físico de las macromoléculas se realizan mejor con las leyes y las técnicas de la física actual. A nivel celular, con la ayuda de la física se estudia las membranas, los mecanismos de obtención de energía, los intercambios energéticos, los mecanismos de autorregulación, etc. Y a nivel de los organismos pluricelulares, estudia la trasformación de la energía a través de la actividad muscular y la transmisión de información en forma de



impulsos en las células nerviosas mediante una acertada combinación de la electroquímica, la electroquímica moderna y os modelos matemáticos.

Por otro lado, también se aplica la física nuclear en los sistemas biológicos, incluyendo la investigación de los efectos de la radiación sobre la materia viva. Entre los diversos instrumentos utilizados en las investigaciones biológicas cabe citar el uso del microscopio óptico y también electrónico, centrifugadora y ultracentrifugadora, la radiografía con rayos X y los isótopos radiactivos.

El microscopio óptico hizo que la biología se desarrollase de manera impetuosa. Una importante aplicación de los rayos X a la medicina es la radiografía que permite diagnosticar problemas en los órganos internos, como fracturas óseas. La difracción de rayos X les permitió a los médicos desentrañar la molécula de ADN (la doble hélice).

e) Con La Geología

Gran parte de la geología moderna es en esencia un estudio de la física de la tierra y se conoce como GEOFÍSICA, en ella se aplica los principios físicos al estudio de la tierra. Los geofísicos examinan los fenómenos naturales y sus relaciones con el interior terrestre; entre ellos se encuentran el campo magnético terrestre, los flujos de calor, la vulcanología, la propagación de las ondas sísmicas y las fuerzas de la gravedad. El campo de la geofísica, tomada en un sentido amplio, estudia también los fenómenos extraterrestres que influyen sobre la tierra, como las manifestaciones de la radiación cósmica y del viento solar.

f) Con La Astronomía

La astronomía es la ciencia que trata de las estrellas y del espacio exterior debido a los adelantos de la física moderna, la Astrofísica es actualmente la parte más importante de la astronomía, ya que busca la comprensión del nacimiento, evolución y destino final de os objetos y sistemas cósmicos, basándose en las leyes físicas que los rigen. En cada objeto o sistema cósmico estudiado, los astrofísicos miden las radiaciones electromagnéticas emitidas y las variaciones de éstas a través del tiempo. Las medidas se utilizan para valorar la distribución y condiciones de la energía de los átomos, así como las clases de átomos que componen el objeto. La temperatura y presión del objeto se pueden evaluar utilizando las leyes de la radiación térmica.



RECOMENDACIONES

Al ver como la física ha evolucionado en la historia uno se da cuenta que el cambio es y ha sido ocasionado de acuerdo a la necesidad del ser humano en ese instante.

Ahora que nosotros notamos como la física ya se va dirigiendo a lo pequeño (en la nanotecnología y la biofísica) como a lo grande (en la astronomía) nos damos cuenta que a lo largo de ella se encontró con definiciones erróneas que han sido superadas y que suponemos que en el futuro seguirá igual, pero con otros descubrimientos que quizás no nos imaginamos.

Sólo queda recomendar conocer su historia para aprender de los errores y tratar de contrastarlo con nosotros, y aprender a ser investigadores aunque no lo seremos como esos grandes físicos que en el paso del tiempo nos ha demostrado su gran amor por esta ciencia, pero ser investigadores de pequeñas dudas que nos nace en el diario vivir.

También decir a aquellos que cuentan con grandes centros de investigación y que son responsables directos de estos avances. Aplicar los mismos en el bien de la humanidad, y no se refiere a que no sean para un fin lucrativo que es inevitable, sino que sea benéfico para la medicina, la electrónica y la educación y que no sea usado por el contrario para fines destructivos que es lo único que la humanidad y sus líderes no puede superar.



ANEXOS

Estructura de la física

1. Principales teorías:Mecánica clásica - Termodinámica - Mecánica estadística - Electromagnetismo Relatividad especial - Relatividad general - Mecánica cuántica – Mecánica cuántica relativista - Electrodinámica cuántica - Cromodinámica cuántica – Física molecular - Física del plasma - Física relativista

2. Teorías propuestas:Teoría del todo - Teoría de Gran Unificación - Teoría de las cuerdas - Criogenia - Teoría del Espacio Acelerado

3. Conceptos:Materia - Antimateria - Partículas - Masa - Energía - Momento - Tiempo - Fuerza - Presión - Onda - Electricidad - Magnetismo - Temperatura - Entropía - Sistemas de unidades - Constantes físicas

4. Fuerzas fundamentales:Interacción gravitatoria - Interacción electromagnética - Interacción nuclear débil - Interacción nuclear fuerte

5. Campos de la Física:Astrofísica - Mecánica de fluidos - Física atómica - Física computacional - Física Electrónica - Física del estado sólido - Física molecular - Física nuclear – Física de partículas (o Física de Altas Energías) - Óptica - Sistemas complejos - Biofísica - Fisicoquímica - Física de la Tierra

6. Físicos Ganadores del Premio Nobel:

a) Galileo Galilei b) Isaac Newton c) Charles-Augustin de Coulomb d) James Clerk Maxwell e) Niels Bohr f) Louis-Victor de Broglie g) Marie Curie h) Max Planck i) Guglielmo Marconi j) Henri Poincaré k) Albert Einstein l) Werner Heisenberg m) Erwin Schrödinger n) Lev Davidovich Landau o) Richard Feynman p) Enrico Fermi q) José Antonio Balseiro



BIBLIOGRAFIA

Todos los datos recogidos en Mozilla Firefox:

En “Che media” web. http://www.chemedia.com/cgi/smartframe/v2/smartframe.cgi?http://es.geocities.com/rdelgado01/webhistfis/histfisindex.htm

En “Educasteis” web.http://www.educasites.net/fisica.htm

En “Rincón del vago” web. http://zip.rincondelvago.com/?00029568

En “Las matematicas y su historia” web.http://www.mat.usach.cl/histmat/html/cope.html

También en:

Enciclopedia Encarta (2006): “física”

Enciclopedia Encarta (2006): “3 Las Matematicas en el Medioevo”, “4 Las Matemáticas durante el Renacimiento” y "Matemáticas."


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