La Física Moderna

Publicado en 4 septiembre, 2010

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La física moderna

Hacia finales del siglo XIX la física parecía haber alcanzado un estadio de totalidad definitiva con la integración de la mecánica y la termodinámica en la mecánica, estadística, y de la electricidad y la óptica a través de las ondas electromagnéticas.

Sin embargo, ciertos fenómenos como el carácter corpuscular de la electricidad (determinación de la relación carga-masa para el electrón), la negatividad de la carga electrónica, la identificación de los electrones y los rayos catódicos y el establecimiento de la carga del electrón, obligaron al replanteamiento de muchas concepciones dando lugar al nacimiento de la llamada física moderna.

Ésta se inicia con la hipótesis de los cuantos de M. Planck (1858-1947), a la que le siguen la determinación de la naturaleza de los rayos x por M.von Laue (1879-1960), el estudio de la radioactividad por el matrimonio Curie y el efecto fotoeléctrico explicado por A. Einstein (1879-1955) mediante la hipótesis de cuanto de luz (fotón) y confirmado experimentalmente en 1925 gracias a los trabajos de A. H. Compton (1892-1962). La nueva física quedó formalizada mediante los enunciados de las teorías de la relatividad especial (1905) y general(1915) por A. Einstein y el modelo atómico de N. Bohr (1885-1962), así como por el desarrollo de la llamada mecánica cuántica por varios científicos; entre ellos, L. De Broglie (1892-1986) y su dualidad onda-corpúsculo, E. Schrodinger (1887-1961), P. Dirac (1902-1984) y la aplicación del concepto de la probabilidad a la onda asociada a un corpúsculo, y W. Heisemberg (1901-1976), que formuló el principio de la incertidumbre.

En 1934 se descubre la radioactividad artificial (Joliot-Curie) y cuatro años más tarde la fisión nuclear (O. Hahn, 1879-1968, y F. S trassmann, 1902-1980), con lo que cambió por completo el panorama de la relación entre la masa y la energía, así como la estructura de la primera, de la que hasta entonces sólo se conocían tres componentes: el electrón (1879), el protón (1910 y el neutrón (1932). Se abría así la búsqueda de los constituyentes elementales de la materia, las partículas elementales, de las que hoy se conocen más de doscientas.

En la actualidad se trabaja para unificar las cuatro interacciones fundamentales conocidas: la gravitatoria, la débil, la fuerte y la electromagnética. Si bien estas tres últimas han permitido realizar enormes avances en cuanto a la unificación, la primera aún resiste este proceso, que intenta cerrarse mediante las teorías de gran unificación y, más recientemente, la llamada teoría de supercuerdas. Por otro lado, se realizan grandes esfuerzos para profundizar en el estudio de la fisión nuclear y poner a punto los reactores de fusión.

Además, los avances en los campos como el láser, la electrónica, la superconductividad, etc., son constantes y espectaculares, contribuyendo todo ello a que el futuro inmediato de la física aparezca francamente prometedor. Los hombres de todos los tiempos se han hecho múltiples preguntas sobre los fenómenos de la naturaleza y han tratado de encontrar sus causas; sin embargo, la física, tal como ahora la conocemos, es relativamente nueva. En trescientos años ha experimentado un desarrollo gigantesco; son tantos los hechos físicos que se han estudiado, que es imposible para una sola persona conocerlos todos; nadie conoce toda la física. Sin embargo, la física es algo mucho más profunda que un catálogo de resultados.

Los físicos han encontrado un enorme número de fenómenos que se pueden sintetizar en leyes que rigen el comportamiento de la naturaleza. Con el desarrollo de las diversas ramas, la física ha adquirido una estructura que facilita el estudio sistemático.

No debe creerse, sin embargo, que esta estructura se mantiene inalterada: a la luz de los nuevos hechos experimentales y de los avances teóricos surgen nuevas áreas, se funden unas con otras y cambian la relación entre ellas.

A continuación se muestran las ramas más importantes de la física. Por un lado están las ramas clásicas de la física: la mecánica, que estudia el movimiento de los cuerpos; la termodinámica, dedicada a los fenómenos térmicos; la óptica, a los de la luz; el electromagnetismo, a los eléctricos y magnéticos; la acústica, que estudia las ondas sonoras, la hidrodinámica, relacionada con el movimiento de los fluidos; la física estadística, que se ocupa de los sistemas con un número muy grande de partículas.

Por otra parte, el desarrollo vertiginoso de la física en este siglo, a demás de trascender las ramas clásicas de la física, ha provocado el surgimiento de nuevas ramas, como la mecánica cuántica, las partículas elementales y los campos, la relatividad general y la gravitación, la física nuclear, la física atómica y molecular, la de la materia condensada…, agrupadas usualmente bajo nombre genérico de física moderna.

No se trata de ramas independientes, porque todas ellas están relacionadas entre sí, y unas se toman prestados de los otros conocimientos, las herramientas y hasta objetos de estudio. Así con el curso de todas sus ramas, la física nos permite adquirir una comprensión detallada y a la vez visión unitaria de la naturaleza.

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Posted in: Fisica I