FUNDAMENTOS DE FÍSICA

           Se sabe que la física es la ciencia que estudia las propiedades de los cuerpos y las leyes que rigen las transformaciones que afectan a su estado y a su movimiento, sin alterar su naturaleza, pero, ¿sabemos el origen de ésta?. En el siguiente apartado encontraremos de manera general y puntuando en descubrimientos relevantes, una introducción a su historia y la transformación que sufrió conforme el tiempo, dichos acontecimientos fueron posibles gracias a científicos interesados por el tema y dedicados a descartar dudas sobre fenómenos naturales, encontrando en el camino situaciones que relacionaron y al final generalizaron.

Desarrollo moderno de la Física

           La física moderna la cuál también se le llama física cuántica, comienza a principios del siglo XX, cuando el alemán Max Planck, investiga sobre el “cuanto” de energía, Planck decía que eran partículas de energía indivisibles, y que éstas no eran continuas como lo decía la física clásica.

Esta nueva rama de la física estudia las manifestaciones que se producen en los átomos, los comportamientos de las partículas que forman la materia y las fuerzas que las rigen, además sirve para entender fenómenos como la fusión y fisión nuclear, los superconductores, los láser, y algunos fenómenos que intervienen en los dispositivos electrónicos.

También explica el comportamiento de la materia y la energía a velocidades cercanas a la de la luz.

La Física Moderna tuvo su origen con la necesidad de saber más allá de lo que se tenía certeza y conocimiento gracias a la Física Clásica, ya que esta nueva rama usaba las probabilidades como método. La teoría cuántica de Max Planck revolucionó la Física Moderna que más tarde con la Teoría de la Relatividad, alcanzaría otra evolución.Gracias a la Física Moderna hoy podemos contar con avances tecnológicos como los Rayos X, el televisor, etcétera. (Sandoval, 2012).

                                   

Teoría Clásica

     Las leyes de newton.

Sus tres leyes del movimiento pueden describirse como sigue:


1.- Primera Ley o Ley de Inercia: Todo cuerpo permanece en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme a menos que otros cuerpos actúen sobre él.


2.- Segunda Ley o Principio Fundamental de la Dinámica: La fuerza que actúa sobre un cuerpo es directamente proporcional a su aceleración.


3.- Tercera Ley o Principio de acción-reacción: Cuando un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, éste ejerce sobre el primero una fuerza igual y de sentido opuesto. (Lukian, 2010)

     Termodinámica y mecánica estadística.

La termodinámica es una rama de la física que estudia los efectos de los cambios de temperatura, presión y volumen de los sistemas físicos a un nivel macroscópico. La mecánica estadística es la teoría que describe las propiedades macroscópicas como presión, volumen y temperatura de un sistema en función del promedio de las propiedades de sus componentes microscópicos, los átomos y moléculas. La termodinámica y la mecánica estadística tratan ambas de predecir las mismas propiedades y describir los mismos procesos, la termodinámica desde un punto de vista macroscópico, y la mecánica estadística desde un punto de vista microscópico. (Lukian, 2010).

     Electromagnetismo

El electromagnetismo es la parte de la electricidad que estudia la relación entre los fenómenos eléctricos y los fenómenos magnéticos. Los fenómenos eléctricos y magnéticos fueron considerados como independientes hasta 1820, cuando su relación fue descubierta por casualidad.

Así, hasta esa fecha el magnetismo y la electricidad habían sido tratados como fenómenos distintos y eran estudiados por ciencias diferentes. Sin embargo, esto cambió a partir del descubrimiento que realizó Hans Chirstian Oersted , observando que la aguja de una brújula variaba su orientación al pasar corriente a través de un conductor próximo a ella. Los estudios de Oersted sugerían que la electricidad y el magnetismo eran manifestaciones de un mismo fenómeno: las fuerzas magnéticas proceden de las fuerzas originadas entre cargas eléctricas en movimiento. (Lukian, 2010)

     Las Ondas

Las ondas son una perturbación o agitación que se desplaza en un ambiente determinado y que, después de pasar, lo deja en su estado inicial.

Este mecanismo cubre una amplia gama de situaciones: Desde las ondas en la superficie de un líquido hasta la luz, que es en sí un tipo de onda. (Lukian, 2010).

Teoría Relativista

           La teoría de la relatividad especial, llamada también relatividad particular o restringida, es una teoría que describe bien el movimiento de los cuerpos, pero solo a velocidades constantes, y en un espacio plano, de tres dimensiones espaciales y una temporal.

En el universo la gravedad acelera a todos los cuerpos, poniéndolos en movimiento. Ademas, la gravedad es una fuerza universal, en el sentido de encontrarse en todo lugar. Entonces, dada esta realidad, podemos afirmar que nada está en reposo: todo en el universo se mueve y con aceleración. Einstein se dio cuenta entonces de que era necesario generalizar su teoría.

Los objetos masivos se deforman el espacio y una vez deformados se dirigen a los objetos, marcando el camino o trayectoria que deben recorrer. La fuerza de gravedad según la teoría de la relatividad general, afecta a la cuarta dimensión; el tiempo. (Kareni, 2008).

Teoría Cuántica

           La física moderna la cuál también se le llama física cuántica, comienza a principios del siglo XX, cuando el alemán Max Planck, investiga sobre el “cuanto” de energía, Planck decía que eran partículas de energía indivisibles, y que éstas no eran continuas como lo decía la física clásica.

Esta nueva rama de la física estudia las manifestaciones que se producen en los átomos, los comportamientos de las partículas que forman la materia y las fuerzas que las rigen, además sirve para entender fenómenos como la fusión y fisión nuclear, los superconductores, los láser, y algunos fenómenos que intervienen en los dispositivos electrónicos. (Sandoval, 2012)

El modelo actual del átomo se basa en la mecánica cuántica ondulatoria, la cual está fundamentada en cuatro números cuánticos, mediante los cuales puede describirse un electrón en un átomo.

El desarrollo de está teoría durante la década de 1920 es el resultado de las contribuciones de destacados científicos entre ellos Einstein, Planck (1858-1947), de Broglie, Bohr (1885-1962), Schrödinger (1887-1961) y Heisenberg..

La siguiente figura muestra las modificaciones que ha sufrido el modelo del átomo desde Dalton hasta Schrödinger. (Cervantes, 2014).

Teorías de la 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.

     Relatividad vs cuántica.

Unificar dos fuerzas tan diferentes habría supuesto una ardua tarea para Einstein peor aun cuando apenas había comenzado a investigar, vio como unos como unos drásticos cambios en el mundo del a física le dejaban atracción. En 1930 la meta de Einstein de la unificación se venía abajo, mientras la mecánica cuántica desvelaba los secretos del átomo. Los científicos descubrieron que la gravedad y el electromagnetismo no eran las únicas fuerzas que regían el universo, al investigar acerca del a estructura del átomo descubrieron dos fuerzas más:

Fuerza nuclear fuerte.- Actúa como el pegamento, mantiene unido el núcleo de cada átomo y agrupa a protones y neutrones. 

Fuerza nuclear débil.- Permite que los neutrones se conviertan en protones emitiendo una radiación durante el proceso. (Hernandez, 2015).

Conclusión

           En conclusión, se puede decir que el descubrimiento o nacimiento de la física moderna, partió de la curiosidad de llevar más allá el conocimiento que se tenía hasta entonces (teoría clásica), la teoría de Max Planck junto con la teoría de la relatividad de Newton revolucionaron la física moderna. Previo a esto se contaba con las tres leyes del movimiento (Inercia, dinámica, acción-reacción) y con conocimiento sobre la termodinámica, el electromagnetismo (que se encontró por casualidad su relación entre la electricidad y magnetismo), y las ondas. Este conjunto de descubrimientos fueron cimientos importantes en el periodo de las Teorías Clásicas. 

Unos años más tarde fue descubierta la Teoría Cuántica, en el periodo de la física moderna, durante el siglo XX. 

Es así, que con los datos obtenidos hasta éste siglo se logró la unificación por parte de Newton en  colaboración con Maxwell, en la que relacionan entre sí la Teoría de la Relatividad y a la Teoría Cuántica.

Bibliografías

Cervantes, R. (3 de Agosto de 2014). Genesis. Obtenido de http://genesis.uag.mx/edmedia/material/QIno/T3b.cfm

Hernandez, M. (17 de Marzo de 2015). Slideshare. Obtenido de https://es.slideshare.net/mhenandezc/teoras-de-unificacin-de-fsica

Kareni, I. (24 de Enero de 2008). La teoría de la relatividad de Einstein. Obtenido de http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/50/html/sec_4.html

Lukian, S. (11 de Octubre de 2010). no-dualidad. Obtenido de https://www.nodualidad.info/curso/capitulo02.html

Sandoval, C. (4 de Mayo de 2012). Slideshare. Obtenido de Física Moderna: https://es.slideshare.net/CaarlosSandoval/fsica-moderna-12794148